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JP2012013060A - Scr system - Google Patents

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JP2012013060A JP2010153261A JP2010153261A JP2012013060A JP 2012013060 A JP2012013060 A JP 2012013060A JP 2010153261 A JP2010153261 A JP 2010153261A JP 2010153261 A JP2010153261 A JP 2010153261A JP 2012013060 A JP2012013060 A JP 2012013060A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SCR system that properly determines whether a tank heater valve can be restarted or not and can execute an unfreezing control of a urea water.SOLUTION: The SCR system includes: the unfreezing control part 1 that controls the opening and closing of the tank heater valve 124; a coil temperature estimation part 2 that estimates a coil temperature; a restart voltage threshold setting part 3 that sets a restart voltage threshold Vth for determining whether the tank heater valve 124 can be opened or not according to an estimated coil temperature presented by an accumulated value Σ; and an release allowing/prohibiting part 4 that allows the opening of the tank heater valve 124 when a battery voltage Va is the restart voltage threshold Vth or more, and that prohibits the opening the tank heater valve 124 when the battery voltage Va is the restart voltage threshold Vth or less.

Description

本発明は、ディーゼル車両の排気ガスに尿素水を噴射することで排ガス浄化を行うSCRシステムに係り、エンジンの暖気や車室の暖房に支障なく尿素水を解凍できるSCRシステムに関する。   The present invention relates to an SCR system that purifies exhaust gas by injecting urea water into exhaust gas of a diesel vehicle, and relates to an SCR system that can defrost urea water without hindering warming of an engine or heating of a passenger compartment.

ディーゼルエンジンの排気ガス中のNOxを浄化するための排ガス浄化システムとして、SCR(Selective Catalytic Reduction;選択還元触媒)装置を用いたSCRシステムが開発されている。   As an exhaust gas purification system for purifying NOx in exhaust gas of a diesel engine, an SCR system using an SCR (Selective Catalytic Reduction) device has been developed.

このSCRシステムは、尿素水をSCR装置の排気ガス上流に供給し、排気ガスの熱でアンモニアを生成し、このアンモニアによって、SCR触媒上でNOxを還元して浄化するものである(例えば、特許文献1参照)。   This SCR system supplies urea water upstream of the exhaust gas of the SCR device, generates ammonia by the heat of the exhaust gas, and reduces and purifies NOx on the SCR catalyst by this ammonia (for example, patents) Reference 1).

特開2000−303826号公報JP 2000-303826 A

尿素水は、−10℃で凍る。冬期や寒冷地では外気温が低いため、エンジンのコールドスタート時に、尿素水が凍結していることがある。尿素水はドージングバルブと呼ばれる噴射機にて排気管内に噴射されるが、尿素水タンク内や尿素水タンクからドージングバルブまでの間の一箇所でも尿素水が凍結していたりシャーベット状であると噴射はできない。   Urea water freezes at -10 ° C. Since the outside air temperature is low in winter and cold regions, urea water may freeze when the engine is cold started. Urea water is injected into the exhaust pipe by an injector called a dosing valve, but it is injected when the urea water is frozen or in a sherbet shape even at one location in the urea water tank or between the urea water tank and the dosing valve. I can't.

その対策として、エンジンの冷却水を循環する冷却ラインが尿素タンク内に挿通されてタンクヒータが構成される。タンクヒータでは、冷却水と尿素水との間での熱交換により尿素水を解凍することができる。冷却ラインには、タンクヒータに冷却水を供給するか否かを切り替えるタンクヒーターバルブが設けられる。必要に応じてタンクヒーターバルブを開くことで、タンクヒータを稼動させて尿素水を解凍し、尿素水タンク内の尿素水を目標温度まで昇温させることができる。これを解凍制御と呼ぶ。   As a countermeasure, a tank heater is configured by inserting a cooling line for circulating engine cooling water into the urea tank. In the tank heater, the urea water can be thawed by heat exchange between the cooling water and the urea water. The cooling line is provided with a tank heater valve that switches whether to supply cooling water to the tank heater. By opening the tank heater valve as necessary, the tank heater can be operated to defrost the urea water, and the urea water in the urea water tank can be raised to the target temperature. This is called thawing control.

ところで、タンクヒーターバルブは、弁体とコイルとバネとを有し、コイルが通電されたとき、電磁力で弁体自体が移動又は弁体が取り付けられているプランジャが移動することにより、開放される。コイルの通電がなくなると、バネの力により弁体が元の位置に戻り、タンクヒーターバルブが遮断される。   By the way, the tank heater valve has a valve body, a coil, and a spring, and when the coil is energized, the valve body itself is moved by electromagnetic force or the plunger to which the valve body is attached is opened. The When the coil is de-energized, the valve element returns to its original position by the spring force, and the tank heater valve is shut off.

解凍制御は、数十分、場合によっては1時間を超えて行われることがある。このように解凍制御が長時間にわたり、コイルの通電が長時間維持されると、コイルの温度が上昇してコイルの電気抵抗が上昇し、電流が流れにくくなる。タンクヒーターバルブの開放状態を保持するための保持電流は、遮断状態から開放するときに要する電流より少ないので、開放状態は保持される。しかし、いったんコイルの通電を停止すると、その後、コイルが冷めないうちにコイルに通電したとき、バッテリ電圧が低い場合には十分な電流が流れず、タンクヒーターバルブが開放されない場合がある。ここで、タンクヒーターバルブを遮断状態から開放するために必要な電圧を再起動電圧と呼ぶことにする。   The thawing control may be performed for several tens of minutes, sometimes exceeding 1 hour. As described above, when the thawing control is performed for a long time and the energization of the coil is maintained for a long time, the temperature of the coil rises, the electrical resistance of the coil rises, and the current hardly flows. Since the holding current for holding the tank heater valve in the open state is less than the current required to open the tank heater valve, the open state is maintained. However, once energization of the coil is stopped, when the coil is energized before the coil is cooled, if the battery voltage is low, sufficient current does not flow and the tank heater valve may not be opened. Here, the voltage required to open the tank heater valve from the shut-off state is referred to as a restart voltage.

タンクヒーターバルブを開放する際には、配線の断線・短絡をモニタする目的で、例えば、5分間のインターバルで、4分開放して1分遮断するというようなデューティ制御(パルス幅変調駆動;PWM駆動ともいう)が行われる。デューティ制御の遮断期間中にコイルが冷却されなければ、再起動電圧が高まったままであるため、車両の電装品(エアコンなど)が作動して電気負荷が上がり、バッテリ電圧が再起動電圧より低ければ、その次の開放のタイミングでコイルに通電してもタンクヒーターバルブは開放されない。   When opening the tank heater valve, for the purpose of monitoring the disconnection / short circuit of the wiring, for example, duty control (pulse width modulation drive; PWM) that opens for 4 minutes and shuts off for 1 minute at an interval of 5 minutes. (Also referred to as driving). If the coil is not cooled during the duty control cut-off period, the restart voltage remains high. If the vehicle electrical components (such as an air conditioner) are activated to increase the electrical load and the battery voltage is lower than the restart voltage, Even if the coil is energized at the next opening timing, the tank heater valve is not opened.

タンクヒータバルブを開放・遮断制御する解凍制御部は、タンクヒーターバルブが開放されなかったことを認識できないため、コイルに電流を流し続ける。このため、コイルはさらに温度上昇し、再起動電圧が上昇して、タンクヒーターバルブが開放されない状態が続く。   Since the thawing control unit that controls opening / closing of the tank heater valve cannot recognize that the tank heater valve has not been opened, it continues to pass current through the coil. For this reason, the temperature of the coil further increases, the restart voltage rises, and the state where the tank heater valve is not opened continues.

その結果、尿素水の解凍が進まず、尿素噴射が不可能な状態が続いて、排気ガスの浄化ができなくなり、最終的に、SCRシステムの異常警告が出される。   As a result, the thawing of urea water does not proceed, the state in which urea injection is impossible continues, exhaust gas cannot be purified, and finally an SCR system abnormality warning is issued.

そこで、バッテリ電圧に対して再起動電圧閾値を設定しておき、この再起動電圧閾値とバッテリ電圧を比較し、バッテリ電圧が再起動電圧閾値以上のときのみタンクヒーターバルブの開放を許可し、バッテリ電圧が再起動電圧閾値未満のときはタンクヒーターバルブの開放を禁止するという対策が考えられる。   Therefore, a restart voltage threshold is set for the battery voltage, the restart voltage threshold is compared with the battery voltage, and the tank heater valve is allowed to open only when the battery voltage is equal to or higher than the restart voltage threshold. When the voltage is less than the restart voltage threshold, a measure to prohibit the opening of the tank heater valve can be considered.

ところが、コイル温度が高温であることを前提として、再起動電圧閾値を高く設定しすぎると、コイル温度が低く、実際の再起動電圧がバッテリ電圧より低いときであっても、バッテリ電圧が再起動電圧閾値未満であれば、タンクヒーターバルブの開放が禁止されてしまう。   However, assuming that the coil temperature is high, if the restart voltage threshold is set too high, the battery voltage will restart even when the coil temperature is low and the actual restart voltage is lower than the battery voltage. If it is less than the voltage threshold, opening of the tank heater valve is prohibited.

逆に、再起動電圧閾値を低く設定しすぎると、コイル温度が高く、実際の再起動電圧がバッテリ電圧より高くなっているときであっても、バッテリ電圧が再起動電圧閾値以上であれば、タンクヒーターバルブの開放が許可され、コイルが通電されてしまう。   Conversely, if the restart voltage threshold is set too low, even if the coil temperature is high and the actual restart voltage is higher than the battery voltage, if the battery voltage is equal to or higher than the restart voltage threshold, The tank heater valve is allowed to open and the coil is energized.

以上のように、固定の再起動電圧閾値を設定すると、コイル温度に依存して変動する再起動電圧に対応することができず、開放が可能であるのに開放が禁止されたり、開放が不可能であるのに開放が許可され、尿素水の解凍制御が不具合に陥ってしまう。   As described above, when a fixed restart voltage threshold value is set, it is not possible to cope with a restart voltage that varies depending on the coil temperature, and although it is possible to open, it is prohibited to open or not open. Although it is possible, opening is permitted, and the thawing control of urea water falls into trouble.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、タンクヒーターバルブの再起動可否を的確に判定して尿素水の解凍制御が実行できるSCRシステムを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide an SCR system that solves the above-described problems and that can accurately determine whether or not a tank heater valve can be restarted and execute thawing control of urea water.

上記目的を達成するために本発明は、エンジンの排気管内に噴射するための尿素水を貯留する尿素水タンクと、前記尿素水タンクに挿通されたタンクヒータラインと、コイルの電磁力により開放となり、冷却水を前記タンクヒータラインに分岐配給するタンクヒータバルブと、前記タンクヒータバルブを開放・遮断制御する解凍制御部と、前記コイルの温度を推定するコイル温度推定部と、推定コイル温度に応じ、前記タンクヒータバルブが開放可能か否かを判定する再起動電圧閾値を設定する再起動電圧閾値設定部と、バッテリ電圧が再起動電圧閾値以上のときは、前記タンクヒータバルブの開放を許可し、バッテリ電圧が再起動電圧閾値未満のときは、前記タンクヒータバルブの開放を禁止する開放許可・禁止部とを備えたものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a urea water tank for storing urea water to be injected into an exhaust pipe of an engine, a tank heater line inserted through the urea water tank, and an electromagnetic force of a coil. A tank heater valve that branches and distributes cooling water to the tank heater line, a thawing control unit that controls opening / closing of the tank heater valve, a coil temperature estimation unit that estimates the temperature of the coil, and an estimated coil temperature A restart voltage threshold setting unit for setting a restart voltage threshold for determining whether or not the tank heater valve can be opened; and when the battery voltage is equal to or higher than the restart voltage threshold, the tank heater valve is permitted to be opened. When the battery voltage is less than the restart voltage threshold value, an open permission / prohibition unit for prohibiting the opening of the tank heater valve is provided.

前記コイル温度推定部は、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧のいずれか1つ以上をパラメータとし、あらかじめパラメータに応じて設定された前記コイルの温度上昇の係数をパラメータで参照し、この温度上昇係数を前記タンクヒータバルブが開放されている間、所定時間刻みで累積加算し、あらかじめパラメータに応じて設定された前記コイルの温度下降の係数をパラメータで参照し、この温度下降係数を前記タンクヒータバルブが遮断されている間、所定時間刻みで累積減算することにより、前記コイルの温度を推定してもよい。   The coil temperature estimation unit uses any one or more of an outside air temperature, a cooling water temperature, a vehicle speed, and a battery voltage as a parameter, refers to a coefficient of temperature increase of the coil set in advance according to the parameter as a parameter, While the tank heater valve is open, the increase coefficient is cumulatively added in increments of a predetermined time, and the temperature decrease coefficient of the coil set in advance according to the parameter is referred to by the parameter. While the heater valve is shut off, the temperature of the coil may be estimated by cumulative subtraction at predetermined time intervals.

前記再起動電圧閾値設定部は、コイル温度によらず前記タンクヒータバルブの開放が可能な電圧からなる高温時用閾値候補と、コイル温度によらず前記タンクヒータバルブの開放が不可能な電圧からなる低温時用閾値候補とがあらかじめ設定されており、推定コイル温度があらかじめ設定された上限値以上になると高温時用閾値候補を再起動電圧閾値に設定し、推定コイル温度があらかじめ設定された下限値以下になると低温時用閾値候補を再起動電圧閾値に設定してもよい。   The restart voltage threshold value setting unit is based on a threshold value for high temperature, which is a voltage at which the tank heater valve can be opened regardless of the coil temperature, and a voltage at which the tank heater valve cannot be opened regardless of the coil temperature. The low temperature threshold candidate is set in advance, and when the estimated coil temperature is equal to or higher than the preset upper limit, the high temperature threshold candidate is set as the restart voltage threshold, and the estimated coil temperature is set to the preset lower limit. When the value is less than or equal to the value, the low temperature threshold candidate may be set as the restart voltage threshold.

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。   The present invention exhibits the following excellent effects.

(1)タンクヒーターバルブの再起動可否を的確に判定して尿素水の解凍制御が実行できる。   (1) The urea water thawing control can be executed by accurately determining whether or not the tank heater valve can be restarted.

本発明の一実施形態を示すSCRシステムの要部構成図である。It is a principal part block diagram of the SCR system which shows one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を示すSCRシステムを詳しく示した構成図である。1 is a configuration diagram showing in detail an SCR system showing an embodiment of the present invention. 図1のSCRシステムの入出力構成図である。It is an input-output block diagram of the SCR system of FIG. (a)は、本発明におけるバルブ開放許可・禁止の判定遷移図、(b)は、本発明における推定コイル温度の遷移図、(c)は、累積値とバルブ制御領域の遷移図である。(A) is a transition diagram for determining whether to permit or prohibit valve opening in the present invention, (b) is a transition diagram for estimated coil temperature in the present invention, and (c) is a transition diagram for cumulative values and valve control regions. 本発明における処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence in this invention.

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1及び図2に示されるように、本発明に係るSCRシステム100は、ディーゼルエンジンEの排気管102内に噴射するための尿素水を貯留する尿素水タンク105と、尿素水タンク105に挿通されたタンクヒータライン131と、コイル(図示せず)の電磁力により開放となり、エンジンの冷却水をタンクヒータライン131に分岐配給するタンクヒータバルブ124と、タンクヒータバルブ124を開放・遮断制御する解凍制御部1と、コイルの温度を推定するコイル温度推定部2と、累積値Σで表される推定コイル温度に応じ、タンクヒータバルブ124が開放可能か否かを判定する再起動電圧閾値Vthを設定する再起動電圧閾値設定部3と、バッテリ電圧Vaが再起動電圧閾値Vth以上のときは、タンクヒータバルブ124の開放を許可し、バッテリ電圧Vaが再起動電圧閾値Vth未満のときは、タンクヒータバルブ124の開放を禁止する開放許可・禁止部4とを備えたものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, an SCR system 100 according to the present invention is inserted into a urea water tank 105 that stores urea water for injection into an exhaust pipe 102 of a diesel engine E, and a urea water tank 105. The tank heater line 124 is opened by an electromagnetic force of a coil (not shown) and a tank heater valve 124 for branching and distributing engine cooling water to the tank heater line 131, and the tank heater valve 124 is controlled to be opened / closed. Decompression control unit 1, coil temperature estimation unit 2 for estimating the coil temperature, and restart voltage threshold Vth for determining whether or not the tank heater valve 124 can be opened according to the estimated coil temperature represented by the cumulative value Σ When the battery voltage Va is equal to or higher than the restart voltage threshold Vth, the tank heater valve 12 Allow open, when the battery voltage Va is less than the restart voltage threshold Vth, are those having an open enabling and disabling unit 4 to prohibit the opening of the tank heater valve 124.

本実施形態では、コイル温度推定部2は、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧のいずれか1つ以上をパラメータとし、あらかじめパラメータに応じて設定されたコイルの温度上昇の係数αをパラメータで参照し、この温度上昇係数αをタンクヒータバルブ124が開放されている間、所定時間刻みで累積加算し、あらかじめパラメータに応じて設定されたコイルの温度下降の係数βをパラメータで参照し、この温度下降係数βをタンクヒータバルブ124が遮断されている間、所定時間刻みで累積減算することにより、コイルの温度を推定するようになっている。すなわち、温度上昇係数αと温度下降係数βの累積値Σが推定コイル温度となる。   In the present embodiment, the coil temperature estimation unit 2 uses any one or more of the outside air temperature, the cooling water temperature, the vehicle speed, and the battery voltage as a parameter, and a coil temperature increase coefficient α set in advance according to the parameter as a parameter. The temperature increase coefficient α is cumulatively added at predetermined time intervals while the tank heater valve 124 is opened, and the coil temperature decrease coefficient β set in advance according to the parameter is referred to by the parameter. While the tank heater valve 124 is shut off, the temperature of the coil is estimated by cumulatively subtracting the temperature decrease coefficient β every predetermined time. That is, the cumulative value Σ of the temperature increase coefficient α and the temperature decrease coefficient β is the estimated coil temperature.

温度上昇係数α、温度下降係数βは、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧などのコイルの環境条件に依存するので、例えば、外気温と冷却水温で参照される二次元マップに基礎値を設定すると共に、車速で参照される一次元マップやバッテリ電圧で参照される一次元マップに補正値を設定しておき、外気温と冷却水温で参照した基礎値を車速やバッテリ電圧で参照した補正値で補正して求めるとよい。   The temperature increase coefficient α and temperature decrease coefficient β depend on coil environmental conditions such as outside air temperature, cooling water temperature, vehicle speed, battery voltage, etc. In addition to setting, correction values are set in a one-dimensional map that is referenced by vehicle speed and a one-dimensional map that is referenced by battery voltage, and a reference value that is referenced by outside temperature and cooling water temperature is referenced by vehicle speed and battery voltage. It can be obtained by correcting the value.

温度上昇係数αは、通電による発熱と外気・冷却水への放熱とによって単位時間にコイルに貯まる熱量に相当し、コイル温度の上昇しやすさ(加熱されやすさ)を表すものである。したがって、外気温が低いときには温度上昇係数αは小さい値となり、外気温が高いときには温度上昇係数αは大きい値となる。冷却水温が低いときには温度上昇係数αは小さい値となり、冷却水温が高いときには温度上昇係数αは大きい値となる。車速が高いときには温度上昇係数αは小さい値となり、車速が低いときには温度上昇係数αは大きい値となる。バッテリ電圧が低いときには温度上昇係数αは小さい値となり、バッテリ電圧が高いときには温度上昇係数αは大きい値となる。   The temperature increase coefficient α corresponds to the amount of heat stored in the coil per unit time due to heat generated by energization and heat radiation to the outside air / cooling water, and represents the ease of increasing the coil temperature (ease of heating). Therefore, the temperature increase coefficient α is a small value when the outside air temperature is low, and the temperature increase coefficient α is a large value when the outside air temperature is high. When the cooling water temperature is low, the temperature increase coefficient α is a small value, and when the cooling water temperature is high, the temperature increase coefficient α is a large value. When the vehicle speed is high, the temperature increase coefficient α is a small value, and when the vehicle speed is low, the temperature increase coefficient α is a large value. When the battery voltage is low, the temperature increase coefficient α is a small value, and when the battery voltage is high, the temperature increase coefficient α is a large value.

温度下降係数βは、外気・冷却水への放熱によって単位時間にコイルから出る熱量に相当し、コイル温度の下降しやすさ(冷却されやすさ)を表すものである。温度下降係数βは、負の値を設定しておき、温度上昇係数αと共通の加算処理によって累積するようにするとよい。   The temperature decrease coefficient β corresponds to the amount of heat emitted from the coil per unit time due to heat radiation to the outside air / cooling water, and represents the ease with which the coil temperature decreases (ease of cooling). The temperature decrease coefficient β is preferably set to a negative value and accumulated by an addition process common to the temperature increase coefficient α.

さらに、本実施形態では、再起動電圧閾値設定部3は、コイル温度によらずタンクヒータバルブ124の開放が可能な電圧からなる高温時用閾値候補VHと、コイル温度によらずタンクヒータバルブ124の開放が不可能な電圧からなる低温時用閾値候補VLとがあらかじめ設定されており、累積値Σで表される推定コイル温度があらかじめ設定された上限値ΣH以上になると高温時用閾値候補VHを再起動電圧閾値Vthに設定し、累積値Σで表される推定コイル温度があらかじめ設定された下限値ΣL以下になると低温時用閾値候補VLを再起動電圧閾値Vthに設定するようになっている。   Further, in the present embodiment, the restart voltage threshold value setting unit 3 includes the high temperature threshold candidate VH composed of a voltage capable of opening the tank heater valve 124 regardless of the coil temperature, and the tank heater valve 124 regardless of the coil temperature. Is set in advance, and when the estimated coil temperature represented by the cumulative value Σ is equal to or higher than a preset upper limit value ΣH, the high temperature threshold candidate VH Is set to the restart voltage threshold value Vth, and when the estimated coil temperature represented by the cumulative value Σ is equal to or lower than a preset lower limit value ΣL, the low temperature threshold candidate VL is set to the restart voltage threshold value Vth. Yes.

詳しくは、図2に示すように、SCRシステム100は、エンジンEの排気管102に設けられたSCR装置103と、SCR装置103の上流側(排気ガスの上流側)で尿素水を噴射するドージングバルブ(尿素噴射装置、ドージングモジュール)104と、尿素水を貯留する尿素タンク105と、尿素タンク105に貯留された尿素水をドージングバルブ104に供給するサプライモジュール106と、ドージングバルブ104やサプライモジュール106等を制御するDCU(Dosing Control Unit)126とを主に備える。   Specifically, as shown in FIG. 2, the SCR system 100 includes a SCR device 103 provided in the exhaust pipe 102 of the engine E, and a dosing that injects urea water upstream of the SCR device 103 (upstream side of exhaust gas). A valve (urea injector, dosing module) 104, a urea tank 105 for storing urea water, a supply module 106 for supplying urea water stored in the urea tank 105 to the dosing valve 104, a dosing valve 104 and a supply module 106 A DCU (Dosing Control Unit) 126 for controlling the above is mainly provided.

エンジンEの排気管102には、排気ガスの上流側から下流側にかけて、DOC(Diesel Oxidation Catalyst;酸化触媒)107、DPF(Diesel Particulate Filter)108、SCR装置103が順次配置される。DOC107は、エンジンEから排気される排気ガス中のNOを酸化してNO2とし、排気ガス中のNOとNO2の比率を制御してSCR装置103における脱硝効率を高めるためのものである。また、DPF108は、排気ガス中のPM(Particulate Matter)を捕集するためのものである。 In the exhaust pipe 102 of the engine E, a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) 107, a DPF (Diesel Particulate Filter) 108, and an SCR device 103 are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas. The DOC 107 is for oxidizing NO in the exhaust gas exhausted from the engine E into NO 2 and controlling the ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas to increase the denitration efficiency in the SCR device 103. The DPF 108 is for collecting PM (Particulate Matter) in the exhaust gas.

SCR装置103の上流側の排気管102には、ドージングバルブ104が設けられる。ドージングバルブ104は、高圧の尿素水が満たされたシリンダに噴口が設けられ、その噴口を塞ぐ弁体がプランジャに取り付けられた構造となっており、コイルに通電することによりプランジャを引き上げることで弁体を噴口から離間させて尿素水を噴射するようになっている。コイルへの通電を止めると、内部のバネ力によりプランジャが引き下げられて弁体が噴口を塞ぐので尿素水の噴射が停止される。   A dosing valve 104 is provided in the exhaust pipe 102 on the upstream side of the SCR device 103. The dosing valve 104 has a structure in which an injection hole is provided in a cylinder filled with high-pressure urea water, and a valve body that closes the injection hole is attached to the plunger, and the valve is pulled up by energizing the coil to raise the plunger. The body is separated from the nozzle and the urea water is injected. When energization of the coil is stopped, the plunger is pulled down by the internal spring force and the valve body closes the injection port, so that the urea water injection is stopped.

ドージングバルブ104の上流側の排気管102には、SCR装置103の入口における排気ガスの温度(SCR入口温度)を測定する排気温度センサ109が設けられる。また、SCR装置103の上流側(ここでは排気温度センサ109の上流側)には、SCR装置103の上流側でのNOx濃度を検出する上流側NOxセンサ110が設けられ、SCR装置103の下流側には、SCR装置103の下流側でのNOx濃度を検出する下流側NOxセンサ111が設けられる。   The exhaust pipe 102 on the upstream side of the dosing valve 104 is provided with an exhaust temperature sensor 109 that measures the temperature of the exhaust gas at the inlet of the SCR device 103 (SCR inlet temperature). An upstream NOx sensor 110 that detects the NOx concentration on the upstream side of the SCR device 103 is provided upstream of the SCR device 103 (here, upstream of the exhaust temperature sensor 109), and downstream of the SCR device 103. Is provided with a downstream NOx sensor 111 for detecting the NOx concentration downstream of the SCR device 103.

サプライモジュール106は、尿素水を圧送するSMポンプ112と、サプライモジュール106の温度(サプライモジュール106を流れる尿素水の温度)を測定するSM温度センサ113と、サプライモジュール106内における尿素水の圧力(SMポンプ112の吐出側の圧力)を測定する尿素水圧力センサ114と、尿素水の流路を切り替えることにより、尿素タンク105からの尿素水をドージングバルブ104に供給するか、あるいはドージングバルブ104内の尿素水を尿素タンク105に戻すかを切り替えるリバーティングバルブ115とを備えている。ここでは、リバーティングバルブ115がOFFのとき、尿素タンク105からの尿素水をドージングバルブ104に供給するようにし、リバーティングバルブ115がONのとき、ドージングバルブ104内の尿素水を尿素タンク105に戻すようにした。   The supply module 106 includes an SM pump 112 that pumps urea water, an SM temperature sensor 113 that measures the temperature of the supply module 106 (the temperature of urea water flowing through the supply module 106), and the pressure of urea water in the supply module 106 ( The urea water pressure sensor 114 for measuring the pressure on the discharge side of the SM pump 112 and the urea water flow path are switched to supply urea water from the urea tank 105 to the dosing valve 104 or within the dosing valve 104. And a reverting valve 115 for switching whether to return the urea water to the urea tank 105. Here, the urea water from the urea tank 105 is supplied to the dosing valve 104 when the reverting valve 115 is OFF, and the urea water in the dosing valve 104 is supplied to the urea tank 105 when the reverting valve 115 is ON. I tried to return it.

リバーティングバルブ115が尿素水をドージングバルブ104に供給するように切り替えられている場合、サプライモジュール106は、そのSMポンプ112にて、尿素タンク105内の尿素水を送液ライン(サクションライン)116を通して吸い上げ、圧送ライン(プレッシャーライン)117を通してドージングバルブ104に供給するようにされ、余剰の尿素水を、回収ライン(バックライン)118を通して尿素タンク105に戻すようにされる。   When the reverting valve 115 is switched to supply urea water to the dosing valve 104, the supply module 106 uses the SM pump 112 to supply the urea water in the urea tank 105 to a liquid supply line (suction line) 116. And the excess urea water is returned to the urea tank 105 through a recovery line (back line) 118.

尿素タンク105には、SCRセンサ119が設けられる。SCRセンサ119は、尿素タンク105内の尿素水の液面高さ(レベル)を測定するレベルセンサ120と、尿素タンク105内の尿素水の温度を測定する温度センサ121と、尿素タンク105内の尿素水の品質を測定する品質センサ122とを備えている。品質センサ122は、例えば、超音波の伝播速度や電気伝導度から、尿素水の濃度や尿素水に異種混合物が混合されているか否かを検出し、尿素タンク105内の尿素水の品質を検出するものである。   The urea tank 105 is provided with an SCR sensor 119. The SCR sensor 119 includes a level sensor 120 that measures the level (level) of urea water in the urea tank 105, a temperature sensor 121 that measures the temperature of urea water in the urea tank 105, and a sensor in the urea tank 105. And a quality sensor 122 for measuring the quality of the urea water. The quality sensor 122 detects the quality of the urea water in the urea tank 105 by detecting, for example, the concentration of urea water and whether or not a different mixture is mixed in the urea water from the propagation speed and electrical conductivity of the ultrasonic waves. To do.

尿素タンク105とサプライモジュール106には、エンジンEを冷却するための冷却水を循環する冷却ライン123から分岐されたタンクヒータライン131が接続される。タンクヒータライン131は、尿素タンク105内を通り、冷却ライン123から流れてきた冷却水と尿素タンク105内の尿素水との間で熱交換するようにされる。タンクヒータライン131は、サプライモジュール106内を通り、冷却ライン123から流れてきた冷却水とサプライモジュール106内の尿素水との間で熱交換するようにされる。   A tank heater line 131 branched from a cooling line 123 for circulating cooling water for cooling the engine E is connected to the urea tank 105 and the supply module 106. The tank heater line 131 passes through the urea tank 105 and exchanges heat between the cooling water flowing from the cooling line 123 and the urea water in the urea tank 105. The tank heater line 131 passes through the supply module 106 and exchanges heat between the cooling water flowing from the cooling line 123 and the urea water in the supply module 106.

冷却ライン123とタンクヒータライン131の接続箇所には、尿素タンク105とサプライモジュール106に冷却水を供給するか否かを切り替えるタンクヒーターバルブ(クーラントバルブ)124が設けられる。なお、ドージングバルブ104にも冷却ライン123が接続されるが、ドージングバルブ104には、タンクヒーターバルブ124の開閉に拘わらず、冷却水が供給されるように構成されている。なお、図2では図を簡略化しており示されていないが、タンクヒータライン131、冷却ライン123は、尿素水が通る送液ライン116、圧送ライン117、回収ライン118に沿って配設される。   A tank heater valve (coolant valve) 124 for switching whether or not to supply cooling water to the urea tank 105 and the supply module 106 is provided at a connection point between the cooling line 123 and the tank heater line 131. Although the cooling line 123 is also connected to the dosing valve 104, the dosing valve 104 is configured to be supplied with cooling water regardless of whether the tank heater valve 124 is opened or closed. 2, the tank heater line 131 and the cooling line 123 are arranged along the liquid feed line 116, the pressure feed line 117, and the recovery line 118 through which the urea water passes. .

図3に、DCU126の入出力構成図を示す。   FIG. 3 shows an input / output configuration diagram of the DCU 126.

図3に示すように、DCU126には、上流側NOxセンサ110、下流側NOxセンサ111、SCRセンサ119(レベルセンサ120、温度センサ121、品質センサ122)、排気温度センサ109、サプライモジュール106のSM温度センサ113と尿素水圧力センサ114、およびエンジンEを制御するECM(Engine Control Module)125からの入力信号線が接続されている。ECM125からは、外気温、冷却水温、エンジンパラメータ(エンジン回転数など)の信号が入力される。   As shown in FIG. 3, the DCU 126 includes an upstream NOx sensor 110, a downstream NOx sensor 111, an SCR sensor 119 (level sensor 120, temperature sensor 121, quality sensor 122), exhaust temperature sensor 109, and SM of the supply module 106. The temperature sensor 113, the urea water pressure sensor 114, and an input signal line from an ECM (Engine Control Module) 125 that controls the engine E are connected. From the ECM 125, signals of outside air temperature, cooling water temperature, and engine parameters (engine speed, etc.) are input.

また、DCU126には、タンクヒーターバルブ124、サプライモジュール106のSMポンプ112とリバーティングバルブ115、ドージングバルブ104、上流側NOxセンサ110のヒータ、下流側NOxセンサ111のヒータ、への出力信号線が接続される。なお、DCU126と各部材との信号の入出力に関しては、個別の信号線を介した入出力、CAN(Controller Area Network)を介した入出力のどちらであってもよい。   The DCU 126 also has output signal lines to the tank heater valve 124, the SM pump 112 and the reverting valve 115 of the supply module 106, the dosing valve 104, the heater of the upstream NOx sensor 110, and the heater of the downstream NOx sensor 111. Connected. Note that the input / output of signals between the DCU 126 and each member may be input / output via individual signal lines or input / output via a CAN (Controller Area Network).

DCU126は、ECM125からのエンジンパラメータの信号と、排気温度センサ109からの排気ガス温度とを基に、排気ガス中のNOxの量を推定すると共に、推定した排気ガス中のNOxの量を基にドージングバルブ104から噴射する尿素水量を決定するようにされ、さらに、ドージングバルブ104にて決定した尿素水量で噴射したとき、上流側NOxセンサ110の検出値に基づいてドージングバルブ104を制御して、ドージングバルブ104から噴射する尿素水量を調整するようにされる。   The DCU 126 estimates the amount of NOx in the exhaust gas based on the engine parameter signal from the ECM 125 and the exhaust gas temperature from the exhaust temperature sensor 109, and based on the estimated amount of NOx in the exhaust gas. When the urea water amount to be injected from the dosing valve 104 is determined and further injected with the urea water amount determined by the dosing valve 104, the dosing valve 104 is controlled based on the detected value of the upstream NOx sensor 110, The amount of urea water injected from the dosing valve 104 is adjusted.

図4(a)は、本発明におけるバルブ開放許可・禁止の判定遷移図であり、横軸は時間、縦軸はバッテリ電圧である。本発明では、再起動電圧閾値Vthは高温時用閾値候補VHか低温時用閾値候補VLのいずれかに設定される。   FIG. 4A is a determination transition diagram of valve opening permission / prohibition in the present invention, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents battery voltage. In the present invention, the restart voltage threshold Vth is set to either the high temperature threshold candidate VH or the low temperature threshold candidate VL.

高温時用閾値候補VHは、コイル温度によらずタンクヒータバルブ124の開放が可能な電圧、すなわち、コイル温度が高くコイルに電流が流れにくい場合でもタンクヒータバルブ124の開放が可能な高い電圧である。高温時用閾値候補VHは、例えば、標準的なバッテリ電圧よりも高い電圧に設定される。   The high temperature threshold candidate VH is a voltage at which the tank heater valve 124 can be opened regardless of the coil temperature, that is, a high voltage at which the tank heater valve 124 can be opened even when the coil temperature is high and current does not easily flow through the coil. is there. The high temperature threshold candidate VH is set to a voltage higher than the standard battery voltage, for example.

低温時用閾値候補VLは、コイル温度によらずタンクヒータバルブ124の開放が不可能な電圧、すなわち、コイル温度が低くコイルに電流が流れやすい場合でもタンクヒータバルブ124の開放が不可能な低い電圧である。低温時用閾値候補VLは、例えば、コイルの最低動作保証電圧に設定される。   The low temperature threshold candidate VL is a voltage at which the tank heater valve 124 cannot be opened regardless of the coil temperature, that is, the tank heater valve 124 cannot be opened even when the coil temperature is low and current easily flows through the coil. Voltage. The low temperature threshold candidate VL is set, for example, to the minimum operation guarantee voltage of the coil.

図4(b)は、本発明における推定コイル温度の遷移図であり、横軸は時間、縦軸は、推定コイル温度である。また、図4(c)は、累積値とバルブ制御領域の遷移図であり、横軸は時間、縦軸は、累積値である。本発明では、累積値に対して上限値ΣHと下限値ΣLがあらかじめ設定される。   FIG. 4B is a transition diagram of the estimated coil temperature in the present invention, in which the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the estimated coil temperature. FIG. 4C is a transition diagram of the cumulative value and the valve control region, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the cumulative value. In the present invention, an upper limit value ΣH and a lower limit value ΣL are set in advance for the accumulated value.

上限値ΣHは、コイル温度が高いためにバッテリ電圧が高温時用閾値候補VH未満ではタンクヒータバルブ124が開放できなくなる温度に設定される。下限値ΣLは、コイル温度が十分に低く、バッテリ電圧が低温時用閾値候補VLを超えてさえいればタンクヒータバルブ124が開放できる温度に設定される。   The upper limit value ΣH is set to a temperature at which the tank heater valve 124 cannot be opened when the battery voltage is lower than the high temperature threshold candidate VH because the coil temperature is high. The lower limit value ΣL is set to a temperature at which the tank heater valve 124 can be opened as long as the coil temperature is sufficiently low and the battery voltage exceeds the low temperature threshold candidate VL.

以下、図4(a)〜図4(c)を参照しつつ、本発明のSCRシステム100の動作を説明する。   Hereinafter, the operation of the SCR system 100 of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (c).

説明を簡単にするため、タンクヒータバルブ124の開放制御(実際はPWM駆動)が図4(a)〜図4(c)の左端の時点から開始され継続されているものとする。バルブ制御領域はON領域(基本的にはタンクヒータバルブ124の開放が許可となる領域;ただし必ず許可になるとは限らない)となっており、再起動電圧閾値Vthは低温時用閾値候補VLに設定されているものとする。   In order to simplify the explanation, it is assumed that the opening control (actually PWM drive) of the tank heater valve 124 is started and continued from the left end of FIGS. 4 (a) to 4 (c). The valve control area is an ON area (basically, the opening of the tank heater valve 124 is permitted; however, it is not always permitted), and the restart voltage threshold Vth is set to the low temperature threshold candidate VL. It is assumed that it is set.

コイル温度推定部2は、コイルの温度をタンクヒータバルブ124の開放時間と遮断時間の累積から推定する。具体的には、コイル温度推定部2は、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧によりマップを参照して温度上昇係数αを求め、所定時間刻みで累積加算していく。よって、累積値Σは、図4(c)のように増加していく。すなわち、推定コイル温度が図4(b)のように増加していく。なお、実際にはPWM駆動であり、PWM駆動の遮断期間には温度下降係数βが累積減算されるが、それによる累積値Σの上下変動は省略してある。   The coil temperature estimation unit 2 estimates the coil temperature from the accumulation of the opening time and shut-off time of the tank heater valve 124. Specifically, the coil temperature estimation unit 2 obtains the temperature increase coefficient α by referring to the map based on the outside air temperature, the cooling water temperature, the vehicle speed, and the battery voltage, and cumulatively adds them in increments of a predetermined time. Therefore, the cumulative value Σ increases as shown in FIG. That is, the estimated coil temperature increases as shown in FIG. Note that, in actuality, PWM driving is performed, and the temperature decrease coefficient β is cumulatively subtracted during the PWM driving interruption period, but the vertical fluctuation of the cumulative value Σ due to this is omitted.

再起動電圧閾値設定部3は、累積値Σで表される推定コイル温度に応じ、タンクヒータバルブ124が開放可能か否かを判定するための再起動電圧閾値Vthを設定する。累積値Σが上限値ΣHになるまでは、再起動電圧閾値Vthは低温時用閾値候補VLのままである。この間、図4(c)のようにバルブ制御領域はON領域に維持される。   The restart voltage threshold value setting unit 3 sets a restart voltage threshold value Vth for determining whether or not the tank heater valve 124 can be opened according to the estimated coil temperature represented by the cumulative value Σ. Until the cumulative value Σ reaches the upper limit value ΣH, the restart voltage threshold Vth remains the low temperature threshold candidate VL. During this period, the valve control area is maintained in the ON area as shown in FIG.

再起動電圧閾値設定部3は、累積値Σが上限値ΣH以上になると、高温時用閾値候補VHを再起動電圧閾値Vthに設定する。これと同時に、バルブ制御領域はOFF領域(基本的にはタンクヒータバルブ124の開放が禁止となる領域;ただし、必ず禁止になるとは限らない)に切り替えられる。   When the cumulative value Σ is equal to or higher than the upper limit value ΣH, the restart voltage threshold setting unit 3 sets the high temperature threshold candidate VH to the restart voltage threshold Vth. At the same time, the valve control region is switched to the OFF region (basically a region where the opening of the tank heater valve 124 is prohibited; however, it is not always prohibited).

開放許可・禁止部4は、バッテリ電圧Vaが再起動電圧閾値Vth以上のときは、タンクヒータバルブ124の開放を許可し、バッテリ電圧Vaが再起動電圧閾値Vth未満のときは、タンクヒータバルブ124の開放を禁止する。よって、バルブ制御領域がON領域であるときは、図4(a)のようにバッテリ電圧Vaが低温時用閾値候補VL以上であれば、開放が許可される。ただし、バッテリ電圧Vaが低温時用閾値候補VL以下であれば、バルブ制御領域がON領域であってもタンクヒータバルブ124は開放禁止となる。これに対し、バルブ制御領域がOFF領域であるときは、バッテリ電圧Vaが高温時用閾値候補VH未満では開放が禁止される。ただし、バッテリ電圧Vaが高温時用閾値候補VH以上であれば、バルブ制御領域がOFF領域であってもタンクヒータバルブ124の開放が許可される。   The open permission / prohibition unit 4 permits the opening of the tank heater valve 124 when the battery voltage Va is equal to or higher than the restart voltage threshold Vth, and the tank heater valve 124 when the battery voltage Va is lower than the restart voltage threshold Vth. Is prohibited. Therefore, when the valve control region is the ON region, opening is permitted if the battery voltage Va is equal to or higher than the low temperature threshold candidate VL as shown in FIG. However, if the battery voltage Va is equal to or lower than the low temperature threshold candidate VL, the tank heater valve 124 is prohibited from being opened even if the valve control region is the ON region. On the other hand, when the valve control region is the OFF region, the opening is prohibited when the battery voltage Va is less than the high temperature threshold candidate VH. However, if the battery voltage Va is equal to or higher than the high temperature threshold candidate VH, the opening of the tank heater valve 124 is permitted even if the valve control region is the OFF region.

バルブ制御領域がOFF領域になると、基本的にタンクヒータバルブ124の開放が禁止であるため、コイルに通電されることがほとんどなくなり、コイル温度が低下していく。これに合致して、コイル温度推定部2では、累積値Σが減少していく。再起動電圧閾値設定部3は、累積値Σが下限値ΣL以下になると低温時用閾値候補VLを再起動電圧閾値Vthに設定する。これと同時に、バルブ制御領域はON領域に切り替えられる。   When the valve control region becomes the OFF region, the opening of the tank heater valve 124 is basically prohibited, so that the coil is hardly energized and the coil temperature decreases. In agreement with this, in the coil temperature estimation part 2, the cumulative value Σ decreases. The restart voltage threshold setting unit 3 sets the low temperature threshold candidate VL to the restart voltage threshold Vth when the accumulated value Σ is equal to or lower than the lower limit value ΣL. At the same time, the valve control area is switched to the ON area.

次に、本発明における処理手順を説明する。   Next, a processing procedure in the present invention will be described.

車両のキーオン時、累計値Σ=0、バルブ制御領域=ON領域、再起動電圧閾値Vth=低温時用閾値候補VLのプリセットが行われるものとする。   It is assumed that when the vehicle is key-on, the cumulative value Σ = 0, the valve control region = ON region, and the restart voltage threshold Vth = low temperature threshold candidate VL are preset.

図5に示されるように、ステップS51にて、コイル温度推定部2は、現在のバルブ制御領域がON領域かどうか判定する。現在のバルブ制御領域がON領域の場合、YESとなりステップS52aに進み、現在のバルブ制御領域がOFF領域の場合、NOとなりステップS52bに進む。   As shown in FIG. 5, in step S51, the coil temperature estimation unit 2 determines whether or not the current valve control region is the ON region. If the current valve control region is the ON region, the determination is YES and the process proceeds to step S52a. If the current valve control region is the OFF region, the determination is NO and the process proceeds to step S52b.

ステップS52aにて、コイル温度推定部2は、コイルに通電中かどうか判定する。PWM駆動の開放期間中であれば、コイルに通電中であるので、YESとなりステップS53aに進み、PWM駆動の遮断期間中か継続的に遮断状態であれば、コイルには非通電であるので、NOとなりステップS54aに進む。   In step S52a, the coil temperature estimation unit 2 determines whether the coil is energized. If the PWM drive is in the open period, the coil is energized, so the determination is YES and the process proceeds to step S53a. If the PWM drive is in the cutoff period or is continuously shut off, the coil is not energized. It becomes NO and progresses to step S54a.

ステップS53aでは、コイル温度推定部2は、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧によりマップを参照して温度上昇係数αを求める。一方、ステップS54aでは、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧によりマップを参照して温度下降係数β1を求める。ここで、温度下降係数β1は、温度下降係数βのひとつであり、ON領域においてPWM駆動が実行されている前提で設定される。   In step S53a, the coil temperature estimation unit 2 obtains the temperature increase coefficient α by referring to the map using the outside air temperature, the cooling water temperature, the vehicle speed, and the battery voltage. On the other hand, in step S54a, the temperature decrease coefficient β1 is obtained by referring to the map based on the outside air temperature, the cooling water temperature, the vehicle speed, and the battery voltage. Here, the temperature decrease coefficient β1 is one of the temperature decrease coefficients β, and is set on the assumption that PWM drive is executed in the ON region.

ステップS55aにて、コイル温度推定部2は、直前までの累積値Σに温度上昇係数α又は温度下降係数β1を加算して新しい累積値Σを演算する。   In step S55a, the coil temperature estimation unit 2 calculates a new cumulative value Σ by adding the temperature increase coefficient α or the temperature decrease coefficient β1 to the cumulative value Σ until just before.

ステップS56aにて、再起動電圧閾値設定部3は、累積値Σが上限値ΣH以上かどうか判定する。累積値Σが上限値ΣH未満であれば、NOとなりステップS59に進む。累積値Σが上限値ΣHが以上であれば、YESとなりステップS57aに進む。   In step S56a, restart voltage threshold value setting unit 3 determines whether cumulative value Σ is equal to or greater than upper limit value ΣH. If the accumulated value Σ is less than the upper limit value ΣH, the determination becomes NO and the process proceeds to step S59. If the cumulative value Σ is equal to or greater than the upper limit value ΣH, the determination becomes YES and the process proceeds to step S57a.

ステップS57aでは、累積値Σが上限値ΣH以上になったので、再起動電圧閾値設定部3は、高温時用閾値候補VHを再起動電圧閾値Vthに代入し、ステップS58aにて、バルブ制御領域をOFF領域に切り替える。   In step S57a, since the cumulative value Σ is equal to or greater than the upper limit value ΣH, the restart voltage threshold setting unit 3 substitutes the high temperature threshold candidate VH for the restart voltage threshold Vth, and in step S58a, the valve control region. To the OFF region.

ステップS59にて、開放許可・禁止部4は、バッテリ電圧Vaが再起動電圧閾値Vth以上のときは、タンクヒータバルブ124の開放を許可し、バッテリ電圧Vaが再起動電圧閾値Vth未満のときは、タンクヒータバルブ124の開放を禁止する。   In step S59, the opening permission / prohibition unit 4 permits the opening of the tank heater valve 124 when the battery voltage Va is equal to or higher than the restart voltage threshold Vth, and when the battery voltage Va is lower than the restart voltage threshold Vth. The opening of the tank heater valve 124 is prohibited.

ステップS52b〜S55bの処理は、ステップS52a〜S55aの処理とほぼ同じであり、相違点だけ述べると、マップにより温度下降係数β2が求められ、累積演算に使用される。温度下降係数β2は、温度下降係数βのひとつであり、OFF領域において主としてタンクヒータバルブ124の遮断が実行されている前提で設定される。温度下降係数β2≠温度下降係数β1とする。   The processing of steps S52b to S55b is substantially the same as the processing of steps S52a to S55a. If only the differences are described, the temperature decrease coefficient β2 is obtained from the map and used for the cumulative calculation. The temperature decrease coefficient β2 is one of the temperature decrease coefficients β, and is set on the assumption that the tank heater valve 124 is mainly shut off in the OFF region. It is assumed that temperature decrease coefficient β2 ≠ temperature decrease coefficient β1.

ステップS56bにて、再起動電圧閾値設定部3は、累積値Σが下限値ΣL以下かどうか判定する。累積値Σが下限値ΣLを超えていれば、NOとなりステップS59に進む。累積値Σが下限値ΣL以下であれば、YESとなりステップS57bに進む。   In step S56b, restart voltage threshold value setting unit 3 determines whether cumulative value Σ is lower than or equal to lower limit value ΣL. If the cumulative value Σ exceeds the lower limit value ΣL, the determination is NO and the process proceeds to step S59. If the cumulative value Σ is equal to or lower than the lower limit value ΣL, the determination is YES and the process proceeds to step S57b.

ステップS57bでは、累積値Σが下限値ΣL以下になったので、再起動電圧閾値設定部3は、低温時用閾値候補VLを再起動電圧閾値Vthに代入し、ステップS58bにて、バルブ制御領域をON領域に切り替える。   In step S57b, since the cumulative value Σ has become equal to or lower than the lower limit value ΣL, the restart voltage threshold setting unit 3 substitutes the low temperature threshold candidate VL for the restart voltage threshold Vth, and in step S58b, the valve control region To the ON area.

図5の処理が、所定時間ごとに繰り返される。これにより、図4(a)〜図4(c)で説明したとおり、ON領域にて累積値Σ(推定コイル温度)が徐々に上昇し、累積値Σが上限値ΣHに達すると、OFF領域となり、累積値Σが徐々に低下する。累積値Σが下限値ΣLに達すると、再びON領域に戻る。この間、バッテリ電圧Vaが図4(a)の開放許可と書かれた領域内であればタンクヒータバルブ124の開放が許可され、バッテリ電圧Vaが開放禁止と書かれた領域内であればタンクヒータバルブ124の開放が禁止される。   The process of FIG. 5 is repeated every predetermined time. As a result, as described with reference to FIGS. 4A to 4C, when the cumulative value Σ (estimated coil temperature) gradually increases in the ON region and the cumulative value Σ reaches the upper limit value ΣH, the OFF region The cumulative value Σ gradually decreases. When the cumulative value Σ reaches the lower limit value ΣL, it returns to the ON region again. During this time, if the battery voltage Va is within the area labeled “open permitted” in FIG. 4A, the tank heater valve 124 is permitted to be opened, and if the battery voltage Va is within the area labeled “open prohibited”, the tank heater is opened. Opening of the valve 124 is prohibited.

以上説明したように、本発明のSCRシステム100によれば、コイル温度をタンクヒータバルブ124の開放時間と遮断時間の累積から推定し、その累積値Σで表される推定コイル温度に応じて再起動電圧閾値Vthを設定するようにしたので、コイル温度が高く、再起動電圧が高くなっているときは、バッテリ電圧Vaと比較する再起動電圧閾値Vthが高く設定され、バッテリ電圧Vaの広い範囲でタンクヒータバルブ124の開放が禁止される。一方、コイル温度が低く、再起動電圧が低くなっているときは、バッテリ電圧Vaと比較する再起動電圧閾値Vthが低く設定され、バッテリ電圧Vaの広い範囲でタンクヒータバルブ124の開放が許可される。この結果、タンクヒータバルブ124の再起動可否が的確に判定されるようになり、尿素水の解凍制御が確実でより迅速に実行できる。   As described above, according to the SCR system 100 of the present invention, the coil temperature is estimated from the accumulation of the opening time and the shut-off time of the tank heater valve 124, and is regenerated according to the estimated coil temperature represented by the accumulated value Σ. Since the starting voltage threshold Vth is set, when the coil temperature is high and the restarting voltage is high, the restarting voltage threshold Vth to be compared with the battery voltage Va is set high, and a wide range of the battery voltage Va is set. Thus, the opening of the tank heater valve 124 is prohibited. On the other hand, when the coil temperature is low and the restart voltage is low, the restart voltage threshold Vth compared with the battery voltage Va is set low, and the tank heater valve 124 is allowed to open over a wide range of the battery voltage Va. The As a result, whether or not the tank heater valve 124 can be restarted is accurately determined, and the urea water thawing control can be executed reliably and more quickly.

本発明のSCRシステム100によれば、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧などのコイルの環境条件に依存する温度上昇係数α、温度下降係数β(β1、β2)を用いてコイル温度を推定するようにしたので、より現実に近いコイル温度の推定ができる。すなわち、冷却ライン123とタンクヒータライン131とを接続しているタンクヒータバルブ124は、外気に晒されている。このため、例えば、外気温が非常に低い場合、通電を長く続けてもコイル温度の上昇が緩やかなことがある。この場合、コイルの再起動電圧が上昇せず、再起動電圧がコイルの最低動作保証電圧を超えない状態が維持される。外気温が高くなると、コイル温度が上昇しやすくなる。また、車速が高いと外気による冷却効果が高まり、コイル温度が上昇しにくいのに対し、車速が低いと外気による冷却効果が得にくく、コイル温度が上昇しやすい。また、エンジン冷却水がタンクヒータバルブ124を通るため、コイル温度がエンジンの冷却水温より高い場合、エンジン冷却水によりコイルが冷却される効果がある。また、バッテリ電圧が高ければ電流が増えコイル温度が上昇しやすくなる。バッテリ電圧が低ければ電流が減り、バッテリ電圧が高いときに比べてコイル温度の上昇が緩やかになる。これらの環境条件が加味されて、より現実に近いコイル温度の推定ができる。   According to the SCR system 100 of the present invention, the coil temperature is estimated using the temperature increase coefficient α and the temperature decrease coefficient β (β1, β2) depending on the environmental conditions of the coil such as the outside air temperature, the cooling water temperature, the vehicle speed, and the battery voltage. Therefore, the coil temperature can be estimated more realistically. That is, the tank heater valve 124 connecting the cooling line 123 and the tank heater line 131 is exposed to the outside air. For this reason, for example, when the outside air temperature is very low, the coil temperature may rise gradually even if energization is continued for a long time. In this case, the restart voltage of the coil does not increase, and a state where the restart voltage does not exceed the minimum operation guarantee voltage of the coil is maintained. As the outside air temperature increases, the coil temperature tends to rise. Further, when the vehicle speed is high, the cooling effect by the outside air is enhanced, and the coil temperature is difficult to increase. On the other hand, when the vehicle speed is low, the cooling effect by the outside air is difficult to obtain and the coil temperature is likely to rise. Further, since the engine coolant passes through the tank heater valve 124, the coil is cooled by the engine coolant when the coil temperature is higher than the engine coolant temperature. Also, if the battery voltage is high, the current increases and the coil temperature tends to rise. If the battery voltage is low, the current decreases, and the coil temperature rises more slowly than when the battery voltage is high. Considering these environmental conditions, the coil temperature can be estimated more realistically.

なお、本実施形態では、再起動電圧閾値Vthは、高温時用閾値候補VHと低温時用閾値候補VLの2つを選択的に設定するようにしたが、推定コイル温度に応じ3以上の多段階に再起動電圧閾値を設定するようにしてもよい。   In the present embodiment, the restart voltage threshold Vth is selectively set to the high temperature threshold candidate VH and the low temperature threshold candidate VL. However, the restart voltage threshold Vth is more than 3 depending on the estimated coil temperature. A restart voltage threshold may be set for each stage.

1 解凍制御部
2 コイル温度推定部
3 再起動電圧閾値設定部
4 開放許可・禁止部
100 SCRシステム
105 尿素水タンク
124 タンクヒータバルブ
131 タンクヒータライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Defrosting control part 2 Coil temperature estimation part 3 Restart voltage threshold value setting part 4 Opening permission / prohibition part 100 SCR system 105 Urea water tank 124 Tank heater valve 131 Tank heater line

Claims (3)

エンジンの排気管内に噴射するための尿素水を貯留する尿素水タンクと、
前記尿素水タンクに挿通されたタンクヒータラインと、
コイルの電磁力により開放となり、冷却水を前記タンクヒータラインに分岐配給するタンクヒータバルブと、
前記タンクヒータバルブを開放・遮断制御する解凍制御部と、
前記コイルの温度を推定するコイル温度推定部と、
推定コイル温度に応じ、前記タンクヒータバルブが開放可能か否かを判定する再起動電圧閾値を設定する再起動電圧閾値設定部と、
バッテリ電圧が再起動電圧閾値以上のときは、前記タンクヒータバルブの開放を許可し、バッテリ電圧が再起動電圧閾値未満のときは、前記タンクヒータバルブの開放を禁止する開放許可・禁止部とを備えたことを特徴とするSCRシステム。
A urea water tank for storing urea water for injection into the exhaust pipe of the engine;
A tank heater line inserted through the urea water tank;
A tank heater valve that opens due to the electromagnetic force of the coil and branches and distributes cooling water to the tank heater line;
A thawing control unit for controlling opening / closing of the tank heater valve;
A coil temperature estimator for estimating the temperature of the coil;
A restart voltage threshold setting unit for setting a restart voltage threshold for determining whether or not the tank heater valve can be opened according to the estimated coil temperature;
When the battery voltage is equal to or higher than the restart voltage threshold, the opening of the tank heater valve is permitted, and when the battery voltage is less than the restart voltage threshold, an opening permission / prohibition unit for prohibiting the opening of the tank heater valve is provided. SCR system characterized by comprising.
前記再起動電圧閾値設定部は、
コイル温度によらず前記タンクヒータバルブの開放が可能な電圧からなる高温時用閾値候補と、
コイル温度によらず前記タンクヒータバルブの開放が不可能な電圧からなる低温時用閾値候補とがあらかじめ設定されており、
推定コイル温度があらかじめ設定された上限値以上になると高温時用閾値候補を再起動電圧閾値に設定し、
推定コイル温度があらかじめ設定された下限値以下になると低温時用閾値候補を再起動電圧閾値に設定することを特徴とする請求項1記載のSCRシステム。
The restart voltage threshold setting unit includes:
Threshold candidate for high temperature consisting of a voltage capable of opening the tank heater valve regardless of the coil temperature,
A low temperature threshold candidate consisting of a voltage at which the tank heater valve cannot be opened regardless of the coil temperature is preset,
When the estimated coil temperature is equal to or higher than the preset upper limit, the high temperature threshold candidate is set as the restart voltage threshold,
The SCR system according to claim 1, wherein when the estimated coil temperature is equal to or lower than a preset lower limit, the low temperature threshold candidate is set as a restart voltage threshold.
前記コイル温度推定部は、
外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧のいずれか1つ以上をパラメータとし、
あらかじめパラメータに応じて設定された前記コイルの温度上昇の係数をパラメータで参照し、この温度上昇係数を前記タンクヒータバルブが開放されている間、所定時間刻みで累積加算し、
あらかじめパラメータに応じて設定された前記コイルの温度下降の係数をパラメータで参照し、この温度下降係数を前記タンクヒータバルブが遮断されている間、所定時間刻みで累積減算することにより、
前記コイルの温度を推定することを特徴とする請求項1又は2記載のSCRシステム。
The coil temperature estimator is
One or more of the outside air temperature, cooling water temperature, vehicle speed, and battery voltage are used as parameters,
The coefficient of temperature rise of the coil set in advance according to the parameter is referred to by the parameter, and this temperature rise coefficient is cumulatively added at predetermined time intervals while the tank heater valve is open,
By referring to the parameter of the temperature drop of the coil set in advance according to the parameter, and subtracting this temperature drop coefficient in increments of a predetermined time while the tank heater valve is shut off,
The SCR system according to claim 1, wherein the temperature of the coil is estimated.
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