CN110249116B - 加热器控制装置以及加热器控制方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够抑制向还原剂供给装置的加热器的电流供给回路中流动的电流的最大值的加热器控制装置以及加热器控制方法。加热器控制装置具备用于加热存储于容器内的还原剂的容器加热器、用于加热包含供给路径的流通路径内的还原剂的配管加热器と,具备向容器加热器供给电流的第一电流供给回路、向配管加热器供给电流的第二电流供给回路、将第一电流供给回路以及第二电流供给回路与蓄电池之间连接的共用电流供给回路、控制容器加热器以及配管加热器的驱动的加热器控制部,加热器控制部基于向容器加热器供给的电流与向配管加热器供给的电流的合计值、共用电流供给回路的额定电流值,控制容器加热器以及配管加热器的驱动。
Description
技术领域
本发明涉及设置于还原剂供给装置的加热器控制装置以及加热器控制方法。
背景技术
搭载于车辆的柴油发动机等的内燃机的排气中有时含有NOx(氮氧化物)。作为用于将所述NOx还原而分解为氮、水等从而净化排气的装置,尿素SCR(Selective CaTelysticReduction)系统得到了实用化。尿素SCR系统是作为还原剂使用尿素水溶液、令排气中的NOx与氨反应从而分解NOx的系统。
所述的尿素SCR系统具备配置在排气通路的途中的选择还原催化剂、用于向比选择还原催化剂靠上游侧的排气通路供给尿素水溶液的还原剂供给装置。选择还原催化剂具有吸附尿素水溶液加水分解而生成的氨、促进流入的排气中的NOx与氨的还原反应的功能。此外,还原剂供给装置具有压送储存在容器内的尿素水溶液的泵、喷射由泵压送的尿素水溶液的喷射阀、进行泵以及喷射阀的控制的控制装置。
尿素SCR系统中使用的尿素水溶液根据浓度而冻结温度不同。最低的冻结温度时其温度是零下11℃程度。为了防止在停车中尿素水溶液冻结而体积膨胀而泵或者喷射阀、令尿素水溶液流通的配管等破损,在内燃机的停止时进行将残留于流通路径、喷射阀内的尿素水溶液回收到容器的控制。回收的尿素水溶液在还原剂供给装置的起动时被再填充到还原剂供给装置内。
另一方面,在还原剂供给装置的起动时,若容器内的尿素水溶液、残留于配管等的尿素水溶液冻结,则在内燃机的启动后即便产生排气气体也无法将尿素水溶液供给到排气通路。因此,还原剂供给装置具备用于在低温环境下令冻结了的尿素水溶液解冻的加热器。例如在专利文献1中公开了一种SCR计量供给系统,其具有设置于容器的试料加热器和设置于尿素水溶液的配管的供给加热器。所述的加热器在容器内的温度或者外部大气温度低于既定温度时工作。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2009-293619号公报。
发明所要解决的技术课题
在此,储存尿素水溶液的容器的热容量比较大,所以设置于容器的加热器需要具有以大量的热进行加热的能力。因此,作为设置于容器的加热器(以下也称为“容器加热器”),有时使用具有PTC(Positive Temperature Coefficient)元件的PTC加热器,所述PTC元件具有自身的电阻值随着温度上升而增大的特性。PTC加热器在驱动开始时即便供给大电流而令其产生大量的热,随着温度上升,PTC元件的电阻值增大而电流值慢慢地减少,发热量也慢慢地减少。即,PTC加热器能够不具备电流的反馈回路而自动地抑制过度的升温。
另一方面,尿素水溶液的流通路径与容器相比热容量小而能够以少量的热将尿素水溶液解冻。作为设置于所述的流通路径的加热器(以下也称为“配管加热器”),使用电阻加热器等的利用电流控制来控制发热量的加热器。这样的加热器的电阻值的温度依存性比较平缓,不具有自动地抑制过度的升温的功能,所以利用例如反馈控制电流值来进行驱动控制。
在内燃机的启动时外部大气温度等低的情况下,有时这些容器加热器以及配管加热器一起工作。大容量的PTC加热器在通电开始后,在直到由于升温而PTC元件的电阻值增大的期间需要大电流,所以容器加热器以及配管加热器一起工作时,暂时性地需要大的电流。因此,向容器加热器以及配管加热器供给电流的回路必须是能够应对暂时性地产生的最大电流的规格。此时,作为电流供给回路的构成部件而必须使用通用性低的部件或者高价的部件等的特殊的部件。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的,其目的在于提供一种能够抑制在向还原剂供给装置的加热器的电流供给回路中流动的电流的最大值的加热器控制装置以及加热器控制方法。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题,根据本发明的一个方案,提供一种加热器控制装置,其具有用于加热储存于容器内的还原剂的容器加热器、用于加热包含供给路径的流通路径内的还原剂的配管加热器,其特征在于,具备:向容器加热器供给电流的第一电流供给回路、向配管加热器供给电流的第二电流供给回路、将第一电流供给回路以及第二电流供给回路与蓄电池之间连接的共用电流供给回路、控制容器加热器以及配管加热器的驱动的加热器控制部,加热器控制部基于供给到容器加热器的电流与供给到配管加热器的电流的合计值、共用电流供给回路的额定电流值,控制容器加热器以及配管加热器的驱动。
此外,为了解决上述课题,根据本发明的另外的方案,提供一种进行容器加热器以及配管加热器的控制的加热器控制方法,所述容器加热器是用于将储存于容器内的还原剂加热的加热器、经由共用电流供给回路以及第一电流供给回路而被供给电流,所述配管加热器是用于将包含供给路径的流通路径内的还原剂加热的加热器,经由共用电流供给回路以及第二电流供给回路而被供给电流,其特征在于,基于供给到容器加热器的电流与供给到配管加热器的电流的合计值、共用电流供给回路的额定电流值,控制容器加热器以及配管加热器的驱动。
发明的效果
根据本发明,能够抑制在向还原剂供给装置的加热器的电流供给回路中流动的电流的最大值。
附图说明
图1是表示尿素SCR系统的概略图。
图2是表示加热器控制装置的构成例的回路图。
图3是表示加热器控制装置的构成例的框图。
图4是向容器加热器流动的电流值的经时变化。
图5是容器加热器以及配管加热器的电流值的合计值的经时变化。
图6是容器加热器以及配管加热器的电流值的合计值的经时变化。
图7是容器加热器以及配管加热器的电流值的合计值的经时变化。
图8是表示配管加热器的驱动开始时机的决定方法的一例的说明图。
图9是表示加热器控制方法的一例的流程图。
图10是表示加热器控制方法的第一例的流程图。
图11是表示加热器控制方法的第二例的流程图。
附图标记说明
10尿素SCR系统
25点火开关
27外部大气温度传感器
30还原剂供给装置
31容器
33供给路径
35容器加热器
37容器温度传感器
40泵单元
41供给用泵
43回收用泵
47配管加热器
60蓄电池
61熔断器
70主继电器
80加热器控制装置
91共用电流供给回路
93第一电流供给回路
95第二电流供给回路
100控制装置
111温度取得部
113继电器控制部
115加热器控制部
121继电器驱动回路
123第一加热器驱动回路
125第二加热器驱动回路。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的优选的实施方式。另外,本说明书以及附图中,对于具有实质相同的功能结构的构成要素标注相同的符号从而省略重复说明。
<1.尿素SCR系统的整体构成>
参照图1而说明能够应用本实施方式所述的加热器控制装置的尿素SCR系统10的整体构成的一例。图1是表示尿素SCR系统10的概略构成的示意图图。尿素SCR系统10具有选择还原催化剂13和还原剂供给装置30。尿素SCR系统10是下述系统:搭载于车辆或者建筑机械、农机等,作为液体的还原剂而使用尿素水溶液,将从以柴油发动机等为代表的内燃机5排出的排气中的NOx还原从而净化排气。
作为尿素水溶液,使用例如冻结温度最低的约32.5%浓度的尿素水溶液。此时的冻结温度约为零下11℃。尿素水溶液具有随着浓度从32.5%上升而冻结温度上升的特性,容易由于作为溶剂的水分蒸发而结晶化。
选择还原催化剂13配设在设置于内燃机5的排气系统中的排气管11的途中,使用尿素水溶液而将内燃机5的排气中包含的NOx选择性地还原。具体而言,选择还原催化剂13吸附由还原剂供给装置30喷射的尿素水溶液加水分解而生成的氨,令流入选择还原催化剂13的排气中的NOx与氨反应而将其还原。选择还原催化剂13具有催化剂温度越高氨的可吸附量越减少的特性。此外,选择还原催化剂13具有相对于可吸附量的实际的氨的吸附率越高NOx的还原效率变高的特性。
还原剂供给装置30在比选择还原催化剂13靠上游侧向排气通路内喷射尿素水溶液而形成为雾状而进行供给。尿素水溶液的喷射量基于排气中包含的NOx的浓度及选择还原催化剂13中的氨的可吸附量、选择还原催化剂13的温度等而被控制为NOx或者氨不会流出到选择还原催化剂13的下游侧。
在比选择还原催化剂13靠上游侧的排气管11中,设有用于检测排气中的NOx浓度的上游侧NOx传感器21。此外,在比选择还原催化剂13靠下游侧的排气管11中,设置有用于检测通过了选择还原催化剂13后的排气中的NOx浓度的下游侧NOx传感器23。这些上游侧NOx传感器21以及下游侧NOx传感器23的传感器信号被输出至控制装置100而被用于尿素水溶液的喷射控制。此外,在排气管11中也可以设置未图示的排气温度传感器、氨传感器等。
<2.还原剂供给装置>
接着,详细说明还原剂供给装置30的构成的一例。图1中示意图性地示出还原剂供给装置30。还原剂供给装置30具有安装在比选择还原催化剂13靠上游侧的排气管11中的喷射阀51、具有供给用泵41以及回收用泵43的泵单元40。泵单元40以及喷射阀51被控制装置100驱动控制。
图1所示的还原剂供给装置30中,泵单元40配备于容器31。所述的泵单元40具备供给用泵41、回收用泵43、压力传感器45、配管加热器47。此外,容器31具备用于检测储存于容器31内的尿素水溶液的温度的容器温度传感器37。容器温度传感器37的传感器信号被输出至控制装置100。另外,泵单元40也可以从容器31分离地设置。
供给用泵41将储存于容器31内的尿素水溶液向还原剂的供给路径33排出,对喷射阀51供给尿素水溶液。作为供给用泵41,例如使用电动式的隔膜泵或电动式的齿轮泵、电磁泵。供给用泵41被控制装置100驱动控制。供给路径33中设置有用于检测供给路径33内的压力的压力传感器45,压力传感器45的传感器信号被输出至控制装置100。控制装置100以供给到喷射阀51的尿素水溶液的压力变为既定的目标值的方式,基于由压力传感器45检测出的压力与目标值的差量来反馈控制供给用泵41的输出。
另外,供给用泵41不限定于基于供给压力而反馈控制输出的形式。例如也可以进行输出控制以便压送与自喷射阀51的喷射量相当的量的尿素水溶液。此时,压力传感器45也可以省略。
回收用泵43在内燃机5的点火开关切断后,将残留于供给路径33以及喷射阀51内的尿素水溶液向容器31内回收。回收用泵43由控制装置100驱动控制。控制装置100在点火开关被切断后预先设定的时间,驱动回收用泵43而将尿素水溶液向容器31内回收。
另外,为了将尿素水溶液向容器31内回收,也可以取代使用两个泵而使用能够反转的一个泵。此外,为了将尿素水溶液向容器31内回收,也可以使用用于切换由泵压送的尿素水溶液的流动方向的流路切换阀。流路切换阀例如由电磁切换阀构成,在进行向排气管11内的尿素水溶液的喷射控制时以尿素水溶液从容器31侧向喷射阀51侧流动的方式形成流路,在将残留的尿素水溶液向容器31内回收以时尿素水溶液从喷射阀51侧向容器31侧流动的方式形成流路。
作为喷射阀51,例如使用借助通电控制而切换开阀以及闭阀的电磁式喷射阀。所述的喷射阀51具备电磁线圈,具有利用通过向该电磁线圈的通电而产生的磁力来令阀体移动而开阀的构造。本实施方式中,为了以供给至喷射阀51的尿素水溶液的压力成为既定的目标值的方式控制供给用泵41的输出,控制装置100根据尿素水溶液的目标喷射量而调节开阀时间。所述的喷射阀51向排气管11内直接地喷射尿素水溶液,以喷孔面向排气管11内的方式安装于排气管11。为了令从喷射阀51喷射的尿素水溶液均匀地分散,也可以在排气管11内具备混合器等的扩散部件。
也可以在喷射阀51上设置用于从排气热等保护喷射阀51的冷却机构。例如也可以令喷射阀51保持于设置有冷却水的通路的冷却罩,令内燃机5的冷却水在该冷却水的通路中流通从而冷却喷射阀51。根据所述的冷却机构,内燃机5的启动后,内燃机5的冷却水在冷却罩内流动从而抑制喷射阀51的过热。或者也可以在喷射阀51的外周部设置放热散热片,提高自喷射阀51的放热效率。
在此,如上述那样,尿素水溶液的冻结温度为约零下11℃,根据车辆的周边环境而在内燃机5的停止时等有尿素水溶液冻结的可能。尿素水溶液冻结的情况下,在直到尿素水溶液解冻的期间,无法开始尿素水溶液的喷射控制。因此还原剂供给装置30为了迅速令尿素水溶液解冻,具备容器加热器35和配管加热器47。
容器加热器35在容器31内设置在能够加热尿素水溶液的位置。储存尿素水溶液的容器31热容量大,为了加热容器31内的尿素水溶液需要以大量的热进行加热的能力。本实施方式中,作为容器加热器35使用具有PTC元件的PTC加热器。PTC元件具有电阻值随着温度上升而增大的特性。即,通过供给一定的电压而驱动所述的容器加热器35时,随着温度上升而PTC元件的电阻值增大且电流值慢慢地减少。因此,容器加热器35即便在工作开始时的发热量大,随着温度上升而发热量变小,所以无需具备电流的反馈回路而能够自动地抑制过度的升温。
配管加热器47接近于供给用泵41以及回收用泵43而设置。本实施方式中,配管加热器47配备于泵单元40,设置在能够加热供给用泵41以及回收用泵43的位置。但是,配管加热器的设置位置不限定于泵单元40内,利用配管加热器而被加热的流通路径也可以是连接供给用泵41和喷射阀51的供给路径33。此外,配管加热器47的设置个数不限定为一个也可以是多个。另外,本说明书中,设置有配管加热器的“流通路径”中也包含排出还原剂的泵。
包含供给用泵41以及回收用泵43的尿素水溶液的流通路径与容器31相比热容量小。因此配管加热器47能够为发热量较小的加热器。本实施方式中,作为配管加热器47,使用由于自身的温度导致的电阻值的变化小、通过控制供给的电流值能够控制发热量的电阻加热器。即,配管加热器47不具有利用加热器自身来抑制过度的升温的功能,所以在控制装置100中设置有电流值的反馈回路,供给到配管加热器47的电流值借助PID控制等被反馈控制。
本实施方式所述的尿素SCR系统10中,在内燃机5的启动时等,容器31内的温度或者外部大气温度低时,容器加热器35或者配管加热器47被驱动而执行对冻结了的尿素水溶液进行解冻的控制。由此,即便在尿素水溶液冻结时也能够迅速地解冻尿素水溶液而尽早开始尿素水溶液的喷射控制。
<3.加热器控制装置>
接着以配备于图1所示的尿素SCR系统10中的加热器控制装置为例详细说明本实施方式所述的加热器控制装置。
(3-1.回路构成)
图2表示控制向容器加热器35以及配管加热器47的电力的供给的加热器控制装置80的电气回路的构成例。加热器控制装置80控制从例如额定电压为12V的蓄电池(电源)60向容器加热器35以及配管加热器47的电力的供给。本实施方式所述的加热器控制装置80中,向容器加热器35经由共用电流供给回路91以及第一电流供给回路93而供给来自蓄电池60的电力。此外,向配管加热器47经由共用电流供给回路91以及第二电流供给回路95而供给来自蓄电池60的电力。即,向容器加热器35供给电力的第一电流供给回路93以及向配管加热器47供给电力的第二电流供给回路95分别从共用电流供给回路91分支而设置。
第一电流供给回路93经由端子81与控制装置100连接。控制装置100中设置有驱动容器加热器35的第一加热器驱动回路。利用第一加热器驱动回路驱动控制容器加热器35,经由端子85向容器加热器35供给电力。
此外,第二电流供给回路95经由端子83而与控制装置100连接。控制装置100中设置有驱动配管加热器47的第二加热器驱动回路。利用第二加热器驱动回路驱动控制配管加热器47,经由端子87向配管加热器47供给电力。另外,在本实施方式所述的加热器控制装置80中,第二电流供给回路95也用于向控制装置100的电源回路的电力供给。
共用电流供给回路91具有熔断器61和主继电器70。若超过额定电流的大电流向共用电流供给回路91流动,则熔断器61切断共用电流供给回路91而保护向容器加热器35以及配管加热器47供给电力的回路。主继电器70由控制装置100驱动而开闭共用电流供给回路91。主继电器70具有电磁线圈71和借助向电磁线圈71的通电而被驱动的开关73。向电磁线圈71的电流的供给由控制装置100控制。开关73借助电磁线圈71的通电时产生的磁力而被向电磁线圈71侧拉动而关闭共用电流供给回路91。
在没有一起使用容器加热器35以及配管加热器47时,借助主继电器70而共用电流供给回路91被打开而切断向容器加热器35以及配管加热器47的电力的供给。由此抑制蓄电池60的残存容量的降低,此外,防止容器加热器35以及配管加热器47的未使用时的漏电等。主继电器70至少能够在由熔断器61设定的额定电流以上的状态下使用。所述的主继电器70可以是与对搭载于车辆的其他的电气部件从蓄电池60供给电力的电流回路中设置的其他的主继电器相同的部件。即,作为加热器控制装置80的主继电器70无需使用特殊的部件,能够提高通用性。
在本实施方式所述的加热器控制装置80中,借助设置于共用电流供给回路91的主继电器70来切换向容器加热器35以及配管加热器47的电力供给的接通或者切断。因而,设置于共用电流供给回路91的主继电器70要求能够应对一起驱动容器加热器35以及配管加热器47时流动的最大电流。换言之,作为主继电器70使用搭载于车辆的通用品时,需要以用于容器加热器35以及配管加热器47的控制的电流的合计值不超过该主继电器70的最大额定电流的方式驱动容器加热器35以及配管加热器47。
(3-2.控制装置)
图3是表示控制装置100的构成例的框图。控制装置100构成为具备CPU等的微机。所述的控制装置100具备:温度取得部111、继电器控制部113、加热器控制部115、继电器驱动回路121、第一加热器驱动回路123、第二加热器驱动回路125、计时器127。其中,温度取得部111、继电器控制部113以及加热器控制部115也可以是能够借助基于微机的程序的执行而实现的功能。
此外,控制装置100具有RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等的未图示的存储元件。向所述的控制装置100输入点火开关25的接通或者切断的信号、外部大气温度传感器27的传感器信号、以及容器温度传感器37的传感器信号。
温度取得部111读入外部大气温度传感器27以及容器温度传感器37的传感器信号,基于传感器信号而取得外部大气温度Te以及容器31内的温度Tt的信息。温度取得部111在点火开关25接通后,按照每既定的循环而读入外部大气温度传感器27以及容器温度传感器37的传感器信号。取得的温度Te、Tt的信息也可以存储于存储元件。取得的温度Te、Tt的信息用于基于加热器控制部115的容器加热器35或者配管加热器47的驱动控制。
继电器控制部113相对于继电器驱动回路121输出主继电器70的开闭动作的指示。继电器控制部113在点火开关25从切断切换为接通时对继电器驱动回路121输出主继电器70的闭动作的指示。接收到闭动作的指示的继电器驱动回路121向主继电器70的电磁线圈71供给电流。由此,电磁线圈71中产生磁力,开关73被向电磁线圈71侧拉动而共用电流供给回路91闭合。此外,继电器控制部113在点火开关25从接通切换为切断时向继电器驱动回路121输出主继电器70的开动作的指示。接收到开动作的指示的继电器驱动回路121停止向主继电器70的电磁线圈71的通电。由此电磁线圈71的磁力消失,开关73打开而共用电流供给回路91被打开。
加热器控制部115执行容器加热器35以及配管加热器47的驱动控制。加热器控制部115对驱动容器加热器35的第一加热器驱动回路123以及驱动配管加热器47的第二加热器驱动回路125输出驱动指示。第一加热器驱动回路123基于来自加热器控制部115的驱动指示而控制向容器加热器35的电力供给。第二加热器驱动回路125基于来自加热器控制部115的驱动指示而控制向配管加热器47的电力供给。
在本实施方式所述的加热器控制装置80中,作为基于加热器控制部115的容器加热器35以及配管加热器47的控制模式而设定有解冻模式和保温模式。解冻模式是在推定尿素水溶液为冻结状态时不执行尿素水溶液的喷射控制而优先地进行尿素水溶液的解冻的模式。保温模式是在解冻状态的尿素水溶液有冻结的可能性时以比解冻模式小的消耗电流来驱动容器加热器35以及配管加热器47而进行保温的模式。
加热器控制部115为,如果点火开关25从切断切换为接通而控制装置100起动,则参照由温度取得部111取得的容器31内的温度Tt以及外部大气温度Te。容器31内的温度Tt以及外部大气温度Te为尿素水溶液的冻结温度以下时,加热器控制部115选择解冻模式。此外,容器31内的温度Tt超过尿素水溶液的冻结温度、另一方面外部大气温度Te为尿素水溶液的冻结温度以下时,加热器控制部115选择保温模式。另一方面,容器31内的温度Tt以及外部大气温度Te都超过尿素水溶液的冻结温度时,加热器控制部115令容器加热器35以及配管加热器47为非驱动状态。
另外,用于模式选择的容器31内的温度Tt以及外部大气温度Te的阈值设定为适宜的值。此外,容器31内的温度Tt的阈值和外部大气温度Te的阈值也可以相同也可以不同。
容器加热器35的驱动控制如下地进行。加热器控制部115在点火开关25的接通时选择解冻模式的情况下,基于容器31内的温度Tt而设定容器加热器35的驱动的需要与否以及容器加热器35的驱动时间。此外,加热器控制部115在点火开关25的接通时选择保温模式的情况下,基于外部大气温度Te而设定容器加热器35的驱动的需要与否以及容器加热器35的驱动时间。
解冻模式时的容器加热器35的驱动的需要与否可以与上述的模式选择同样地基于容器31内的温度Tt是否为尿素水溶液的冻结温度以下来判定。此外,保温模式时的配管加热器47的驱动的需要与否可以与上述的模式选择同样地基于外部大气温度Te是否为尿素水溶液的冻结温度以下来判定。容器加热器35的驱动时间通过参照预先存储在存储元件中的图表来求得。在解冻模式以及保温模式时都是容器31内的温度Tt或者外部大气温度Te越低容器加热器35的驱动时间越是设定为长时间。
在令容器加热器35驱动时,加热器控制部115对第一加热器驱动回路123输出驱动指示以令向容器加热器35的电压供给开始。由此,开始对容器加热器35供给电流,尿素水溶液开始解冻。此时,容器加热器35的驱动开始时PTC元件为低温状态,所以向容器加热器35流动较大的电流。此后向容器加热器35的电压供给持续,但是随着尿素水溶液的解冻的进行,容器31内的温度Tt慢慢地上升,随着PTC元件的温度上升,向容器加热器35流动的电流值(以下,也称为“容器加热器电流”)I_tank慢慢地降低。而且,经过了容器加热器35的驱动开始时设定的驱动时间时,加热器控制部115停止向容器加热器35的电压供给。
如上所述,容器加热器35具有自动地抑制过度的温度上升的功能,所以加热器控制部115仅控制容器加热器35的接通或者切断的切换。即,容器加热器35在解冻模式以及保温模式的哪个模式下都仅控制向容器加热器35的电压供给的接通或者切断的切换,但与其时的容器31内的温度Tt、外部大气温度Te或者蓄电池60的状态中的至少一个对应而容器加热器电流I_tank的最大值不同。
图4表示向具有PTC元件的容器加热器35流动的容器加热器电流I_tank的经时变化的例子。图4表示在收容于容器31内的尿素水溶液中配置容器加热器35、尿素水溶液的温度为零下30℃的状态下对容器加热器35供给不同值(10.0V,13.5V,16.0V)的电压的情况下的容器加热器电流I_tank的经时变化。即,表示在PTC元件的温度为零下30℃的状态下开始容器加热器35的驱动时的容器加热器电流I_tank的经时变化。
供给13.5V以及16.0V的电压的情况下,刚开始电压供给后,PTC元件的温度低所以供给大的电流,以大量的热加热尿素水溶液。因此,尿素水溶液被有效地加热,PTC元件的温度也上升从而PTC元件的电阻值增大,之后的容器加热器电流I_tank慢慢地降低。供给16.0V的电压的情况下,与供给13.5V的电压的情况相比,从刚开始PTC加热器的驱动后的发热量大,尿素水溶液的温度的上升速度变大。因此,在供给16.0V的电压的情况下,与供给13.5V的电压的情况相比,PTC元件的温度的上升速度相对地大,在从电压供给开始1分钟后,容器加热器电流I_tank相对地变小。
此外,供给10.0V的电压的情况下,刚开始电压供给后,与供给16.0V以及13.5V的电压的情况相比容器加热器电流I_tank相对小,尿素水溶液的温度的上升速度也相对变小。因此,供给10.0V的电压的情况下,PTC元件的温度的上升速度变小而PTC元件的电阻值的增大速度也小,因此容器加热器电流I_tank未看出大的变化。
例如在开始使用新的蓄电池60时,沿着供给电压为16.0V时的特性线而容器加热器电流I_tank变化。此外,若蓄电池60的经时劣化发生,则沿着例如供给电压为10.0V时的特性线而容器加热器电流I_tank变化。因而,蓄电池60越新容器加热器35的驱动时的容器加热器电流I_tank的最大值越容易变大。
此外,配管加热器47的驱动控制如下地进行。加热器控制部115在点火开关25的接通时在选择解冻模式的情况下以及选择保温模式的情况下都基于容器31内的温度Tt以及外部大气温度Te中更低一方的温度来设定配管加热器47的驱动的需要与否以及配管加热器47的驱动时间。通过使用容器31内的温度Tt以及外部大气温度Te中更低一方的温度,能够提高尿素水溶液的解冻的可靠性或者提高防止尿素水溶液的再冻结的可靠性。
配管加热器47的驱动的需要与否也可以与上述的模式选择同样地根据容器31内的温度Tt的阈值或者外部大气温度Te是否为尿素水溶液的冻结温度以下来判定。配管加热器47的驱动时间通过参照预先存储在存储元件中的图表来求得。在解冻模式以及保温模式时都是容器31内的温度Tt或者外部大气温度Te越低配管加热器47的驱动时间越是设定为长时间。
驱动配管加热器47时,加热器控制部115向第二加热器驱动回路125输出驱动指示以开始向配管加热器47的电流供给。由此,向配管加热器47的电流供给开始,尿素水溶液的流通路径内的尿素水溶液开始解冻。如上所述,配管加热器47不会根据温度而电阻值变大,所以不具有如PTC加热器那样地自动地抑制过度的升温的功能。因此加热器控制部115反馈控制配管加热器电流I_path,使得供给到配管加热器47的电流值(以下也称为“配管加热器电流”)I_path成为既定的控制目标电流值I_path_tgt。然后,在经过了配管加热器47的驱动开始时设定的驱动时间时,加热器控制部115停止向配管加热器47的电流供给。
例如加热器控制部115也可以读入配备在从控制装置100向配管加热器47供给电力的电流路径的途中的电流传感器的传感器信号,基于检测到的配管加热器电流I_path与控制目标电流值I_path_tgt的差值来反馈控制向配管加热器47供给的配管加热器电流I_path。供给到配管加热器47的配管加热器电流I_path也可以由使用了分流电阻器等的电流传感器来检测,也可以基于供给电压以及外部大气温度Te等而推定。
控制目标电流值I_path_tgt设定为借助配管加热器47而解冻尿素水溶液、且解冻后防止尿素水溶液的再冻结。本实施方式中,加热器控制部115令配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt在解冻模式和保温模式下不同。保温模式是抑制解冻状态的尿素水溶液的冻结的模式,与解冻模式时相比控制目标电流值I_path_tgt设定得小。配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt比供给到容器加热器35的容器加热器电流I_tank小。至少在容器加热器35的驱动开始后的一段期间中,配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt为比供给到容器加热器35的容器加热器电流I_tank小的值。
在此,供给到配管加热器47的配管加热器电流I_path被控制为大致一定,另一方面,供给到容器加热器35的容器加热器电流I_tank在刚刚开始驱动后为大的值、其后慢慢地减少。因此,若在容器加热器35的驱动开始时配管加热器47被驱动,则根据容器31内的温度Tt、蓄电池60的劣化状态,加热器控制所必须的电流的合计值有可能会超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max。
图5是表示在容器31内的温度Tt为零下30℃的状态下起动还原剂供给装置30且以解冻模式同时开始驱动容器加热器35以及配管加热器47时的电流值的经时变化的一例的说明图。图5表示下述情况的例子:共用电流供给回路91的最大额定电流I_max为15.0A,控制装置100的消耗电流为0.5A,解冻模式中的配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt为4.4A,且使用新的蓄电池60。此外,表示外部大气温度Te为零下30℃且一定的情况下的例子。
以下,将经由第一电流供给回路93而供给到容器加热器35的电流称为“容器加热器电流I_tank”,将经由第二电流供给回路95而供给到配管加热器47的电流称为“配管加热器电流I_path”。另外,如上所述,本实施方式所述的加热器控制装置80中,向配管加热器47供给电力的第二电流供给回路95也被用于向控制装置100的电源回路的电力供给,所以“配管加热器电流I_path”中也包含控制装置100自身的消耗电流。
时刻t1中,若控制装置100起动,则控制装置100的电源回路中流动0.5A的电流。因而,配管加热器电流I_path变为0.5A。此时,容器加热器35以及配管加热器47没有被驱动,所以共用电流供给回路91中流动0.5A的电流。
时刻t2中,若容器加热器35以及配管加热器47同时被开始驱动,则对容器加热器35以及配管加热器47分别供给电流。向配管加热器47供给4.4A的电流,与向电源回路流动的0.5A的电流一起,配管加热器电流I_path变为4.9A。此外,容器加热器35的驱动开始时,向容器加热器35供给13.3A的电流,容器加热器电流I_tank变为13.3A。因而,共用电流供给回路91中,流动作为配管加热器电流I_path和容器加热器电流I_tank的合计值的18.2A的电流。所述的电流值超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max(=15.0A)。
之后,借助容器加热器35,容器31内的尿素水溶液被解冻,随着容器31内的温度Tt的上升,PTC元件的电阻值增大且容器加热器电流I_tank慢慢地降低。但是,在直到容器加热器电流I_tank降低到低于10.1A的期间,持续配管加热器电流I_path和容器加热器电流I_tank的合计值超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的状态。然后,在时刻t3中,若容器加热器电流I_tank降低到10.0A,则之后的配管加热器电流I_path与容器加热器电流I_tank的合计值低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max。
若这样地同时开始驱动容器加热器35和配管加热器47,则驱动开始后的一段期间中,配管加热器电流I_path与容器加热器电流I_tank的合计值超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max。因此,必须使用能够应对最大的电流值的特殊的主继电器70等。
相对于此,本实施方式所述的加热器控制装置80的加热器控制部115在开始容器加热器35的驱动时令配管加热器47为非驱动状态。此外,加热器控制部115以容器加热器电流I_tank与配管加热器电流I_path的合计值不会超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的方式驱动容器加热器35以及配管加热器47。由此,刚刚开始容器加热器35的驱动后的期间中,不进行向配管加热器47的电流供给,能够抑制在共用电流供给回路91中流动的电流超过最大额定电流I_max。其结果,作为设置于共用电流供给回路91的主继电器70等的构成部件能够使用通用品,能够抑制成本的上升。
图6是表示令配管加热器47的驱动开始时机从容器加热器35的驱动开始时机延迟时的电流值的经时变化的一例的说明图。加热器控制装置80的规格与图5的例子相同。
时刻t11中,控制装置100起动,在控制装置100的电源回路中流动0.5A的电流而在共用电流供给回路91中流动0.5A的电流。时刻t12中,配管加热器47被维持为非驱动状态,另一方面,容器加热器35被开始驱动,则对容器加热器35供给电流。在容器加热器35的驱动开始时,向容器加热器35供给13.3A的电流,容器加热器电流I_tank变为13.3A。因而,共用电流供给回路91中流动作为配管加热器电流I_path与容器加热器电流I_tank的合计值的13.8A的电流。所述的电流值低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max(=15.0A)。
之后,借助容器加热器35,容器31内的尿素水溶液被解冻,随着容器31内的温度Tt的上升而PTC元件的电阻值增大,容器加热器电流I_tank慢慢地降低。而且,时刻t13中,容器加热器电流I_tank降低到10.0A时,配管加热器47开始被驱动,对配管加热器47供给电流。配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt为4.4A,所以在共用电流供给回路91中流动作为配管加热器电流I_path与容器加热器电流I_tank的合计值的14.9A的电流。所述的电流值没有超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max,之后的配管加热器电流I_path与容器加热器电流I_tank的合计值维持为低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max。
图7是表示在容器加热器35之前先开始驱动配管加热器47的情况下的配管加热器47以及容器加热器35的控制方法以及电流值的经时变化的一例的说明图。图7所示的例子是在容器加热器35的驱动开始条件成立之前配管加热器47的驱动开始条件先成立的情况下的例子。加热器控制装置80的规格与图5的例子相同。
时刻t21中,控制装置100起动,在控制装置100的电源回路中流动0.5A的电流,在共用电流供给回路91中流动0.5A的电流。时刻t22中,容器加热器35维持非驱动状态,另一方面,若开始驱动配管加热器47,则对配管加热器47供给4.4A的电流,与向电源回路流动的0.5A的电流一起,配管加热器电流I_path变为4.9A。
进而,若在时刻t23中容器加热器35的驱动开始条件成立,则配管加热器47的驱动暂时停止且开始容器加热器35的驱动。由此,对容器加热器35供给电流。在容器加热器35的驱动开始时向容器加热器35供给13.3A的电流,容器加热器电流I_tank变为13.3A。因而,共用电流供给回路91中流动作为配管加热器电流I_path与容器加热器电流I_tank的合计值的13.8A的电流。所述的电流值低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max(=15.0A)。
之后,借助容器加热器35而容器31内的尿素水溶液被解冻,随着容器31内的温度Tt的上升而PTC元件的电阻值增大,容器加热器电流I_tank慢慢地降低。然后,在时刻t24中,容器加热器电流I_tank降低到10.0A时,再次开始配管加热器47的驱动而对配管加热器47再次供给4.4A的电流。此时,共用电流供给回路91中流动作为配管加热器电流I_path与容器加热器电流I_tank的合计值的14.9A的电流。所述的电流值没有超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max,之后的配管加热器电流I_path与容器加热器电流I_tank的合计值维持为低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max。
通过这样地在容器加热器35的驱动开始时令配管加热器47为非驱动状态,在容器加热器电流I_tank大的期间不向配管加热器47供给电流。因而,能够抑制在共用电流供给回路91中流动超过最大额定电流I_max的电流。
加热器控制部115也可以在容器加热器35的驱动开始后,例如检测或者推定容器加热器电流I_tank,在容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和变为低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max时开始配管加热器47的驱动。容器加热器电流I_tank也可以由例如使用了分流电阻器等的电流传感器来检测。或者容器加热器电流I_tank也可以基于预先求得的容器加热器35的电流特性、蓄电池电压的值、外部大气温度Te或者容器31内的温度Tt等的中的至少一个的信息来推定。此时,也可以考虑容器加热器电流I_tank的检测精度或者推定精度而将小于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的值设定为阈值。
此外,加热器控制部115也可以在容器加热器35的驱动开始后基于容器31内的温度Tt或者外部大气温度Te而决定开始配管加热器47的驱动的时机。这是由于容器31内的温度Tt或者外部大气温度Te越低,直到容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和变为低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的时间变得越长。进而,也可以加热器控制部115在容器加热器35的驱动开始后基于蓄电池60的电压而决定开始配管加热器47的驱动的时机。这是由于蓄电池60的电压越低,直到容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和变为低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的时间变得越长。
图8是说明开始驱动容器加热器35后直到令配管加热器47的驱动开始的设定延迟时间t_delay_set的决定方法的一例的说明图。图8所示的例子中,加热器控制部115取得蓄电池电压Vb以及容器31内的温度Tt,参照第一图表map1而求得第一延迟时间t_delay_1。此外,加热器控制部115取得蓄电池电压Vb以及外部大气温度Te,参照第二图表map2而求得第二延迟时间t_delay_2。而且,加热器控制部115将求得的第一延迟时间t_delay_1以及第二延迟时间t_delay_2中较大一方的值选择作为设定延迟时间t_delay_set。通过将较大一方的值作为设定延迟时间t_delay_set,能够提高可靠性而使得在共用电流供给回路91中不会流动超过最大额定电流I_max的电流。
第一图表map1以及第二图表map2分别基于图4中例示的那样的容器31内的温度Tt或者外部大气温度Te、蓄电池电压Vb、向容器加热器35的通电开始后的电流值的变化的关系而预先制成,存储于存储元件。在第一图表map1以及第二图表map2中,令各容器加热器35的PTC元件的温度为接近容器31内的温度Tt或者外部大气温度Te的温度,针对多个蓄电池电压Vb的每一个而设定在向容器加热器35的通电开始后直到容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的时间。在做成第一图表map1以及第二图表map2时,也可以进一步考虑容器31内的尿素水溶液的残余量。这是由于尿素水溶液的残余量越少容器31内的温度Tt的上升速度越快、PTC元件的温度的上升速度也越容易变快。
也可以取代加热器控制部115这样地检测或者推定容器加热器电流I_tank,而通过设定直到开始驱动配管加热器47的设定延迟时间t_delay_set来决定配管加热器47的驱动开始时间。
<4.加热器控制方法>
接着,说明由本实施方式所述的加热器控制装置80执行的加热器控制方法的流程图的具体例。
(4-1.第一例)
首先,参照图9以及图10说明检测或者推定向容器加热器35供给的电流时的流程图的例子。所述的加热器控制方法的流程图也可以被设定为常态被执行。
在控制装置100的起动后,控制装置100的加热器控制部115判别点火开关25是否接通(步骤S11)。在点火开关25切断期间(S11:No),反复进行所述的判别。在点火开关25接通的情况下(S11:Yes),加热器控制部115判别是否需要加热器的驱动(步骤S13)。例如加热器控制部115参照容器31内的温度Tt以及外部大气温度Te而判别是否需要以解冻模式或者保温模式来驱动容器加热器35以及配管加热器47。
具体而言,容器31内的温度Tt以及外部大气温度Te为尿素水溶液的冻结温度以下时,加热器控制部115判定为需要以解冻模式驱动容器加热器35以及配管加热器47。此外,在容器31内的温度Tt超过尿素水溶液的冻结温度但外部大气温度Te为尿素水溶液的冻结温度以下的情况下,加热器控制部115判定为需要以保温模式驱动容器加热器35以及配管加热器47。另一方面,在容器31内的温度Tt以及外部大气温度Te都大大超过尿素水溶液的冻结温度时,加热器控制部115判定无需驱动容器加热器35以及配管加热器47。
加热器控制部115在判定无需加热器的驱动的情况下(S13:No),返回步骤S11而再次进行点火开关25是否接通的判别。另一方面,加热器控制部115在判定为需要加热器的驱动的情况下(S13:Yes),起动解冻模式或者保温模式并令容器加热器35以及配管加热器47为待机状态(步骤S15)。
接着加热器控制部115判别对第一加热器驱动回路123的容器加热器35的驱动开始条件是否比对第二加热器驱动回路125的配管加热器47的驱动开始条件先成立(步骤S17)。在解冻模式中是否令容器加热器35驱动根据容器31内的温度Tt是否为尿素水溶液的冻结温度以下来判别。此外,保温模式中,是否令配管加热器47驱动根据外部大气温度Te是否为尿素水溶液的冻结温度以下来判别。进而,在解冻模式以及保温模式中是否驱动配管加热器47都根据容器31内的温度Tt或者外部大气温度Te是否为尿素水溶液的冻结温度以下来判别。
在容器加热器35的驱动开始条件在配管加热器47的驱动开始条件之前成立的情况下(S17:Yes),加热器控制部115向容器加热器35供给电压而令其开始驱动(步骤S25)。
另一方面,在容器加热器35的驱动开始条件之前配管加热器47的驱动开始条件先成立的情况下(S17:No),加热器控制部115向配管加热器47供给电流而令其开始驱动(步骤S19)。此时,加热器控制部115也可以设定配管加热器47的驱动持续时间并令配管加热器47开始驱动。例如加热器控制部115基于容器31内的温度Tt或者外部大气温度Te的中较低一方的温度而设定用于解冻或者保温尿素水溶液的必要驱动时间。
配管加热器47的驱动开始之后,加热器控制部115反馈控制向配管加热器47的供给电流,使得向配管加热器47供给的电流成为控制目标电流值I_path_tgt。因此,控制装置100的消耗电流与向配管加热器47的供给电流的和即配管加热器电流I_path以大致一定的值推移。
接着,加热器控制部115判别容器加热器35的驱动开始条件是否成立(步骤S21)。在容器加热器35的驱动开始条件不成立时(S21:No),加热器控制部115反复进行所述的判别。另一方面,在容器加热器35的驱动开始条件成立的情况下(S21:Yes),加热器控制部115令配管加热器47的驱动暂时停止(步骤S23),令容器加热器35开始驱动(步骤S25)。
在步骤S25中,在开始驱动容器加热器35时,也可以加热器控制部115设定容器加热器35的驱动持续时间并开始驱动容器加热器35。例如加热器控制部115在解冻模式中基于容器31内的温度Tt而设定用于解冻尿素水溶液的必要驱动时间。此外,加热器控制部115在保温模式中基于外部大气温度Te而设定用于保温尿素水溶液的必要驱动时间。
在令容器加热器35的驱动开始时,在解冻模式中在刚刚开始驱动后容器加热器电流I_tank变为大的值。但是,在容器加热器35的驱动开始时配管加热器47为非驱动状态,所以配管加热器电流I_path与容器加热器电流I_tank的合计值没有超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max。之后,随着容器加热器35的驱动的持续,PTC元件的温度上升,容器加热器电流I_tank慢慢地降低。
接着,加热器控制部115检测或者推定容器加热器电流I_tank(步骤S27)。例如,加热器控制部115也可以使用电流传感器来检测供给到容器加热器35的电流值,也可以基于蓄电池电压Vb或者外部大气温度Te等而推定供给到容器加热器35的电流值。接着,加热器控制部115判别检测或者推定出的容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和是否低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max(步骤S29)。
容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和为最大额定电流I_max以上的情况下(S29:No),加热器控制部115返回步骤S27而再次检测或者推定容器加热器电流I_tank。直到容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和变为低于最大额定电流I_max,加热器控制部115反复进行步骤S27以及步骤S29。
然后,容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和变为低于最大额定电流I_max时(S29:Yes),加热器控制部115令配管加热器47开始驱动(步骤S31)。此时,加热器控制部115也可以与上述的步骤S19时同样地设定配管加热器47的驱动持续时间并令配管加热器47开始驱动。此外,在步骤S19中开始驱动了的配管加热器47在步骤S23中令其暂时停止而再次令其驱动时,也可以维持在步骤S19中设定的驱动持续时间的设定。此时,在步骤S19之后,在令配管加热器47驱动的时间的合计值到达设定的驱动持续时间为止,令配管加热器47驱动。
之后,配管加热器电流I_path以大致一定的值推移,容器加热器电流I_tank慢慢地降低。在此期间,配管加热器电流I_path与容器加热器电流I_tank的合计值不会超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max。
接着加热器控制部115判别尿素水溶液的解冻或者保温是否完成(步骤S33)。本实施方式所述的加热器控制方法的例子中,加热器控制部115判别是否经过了设定的容器加热器35的驱动持续时间以及配管加热器47的驱动持续时间。在没有经过容器加热器35的驱动持续时间以及配管加热器47的驱动持续时间时(S33:No),加热器控制部115反复进行步骤S33的判别。另一方面,在经过了容器加热器35的驱动持续时间以及配管加热器47的驱动持续时间的情况下(S33:Yes),加热器控制部115结束容器加热器35以及配管加热器47的驱动控制。
如以上所述,加热器控制方法的第一例中,在容器加热器35的驱动开始时配管加热器47为非驱动状态,向容器加热器35供给大电流的期间,停止向配管加热器47的电流的供给。因而,能够令容器加热器电流I_tank与配管加热器电流I_path的合计值不超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max。
此外,加热器控制方法的第一例中,容器加热器电流I_tank被检测或者推定,在容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max时,配管加热器47被开始驱动。因而,能够提高令容器加热器电流I_tank与配管加热器电流I_path的合计值不超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的可靠性。
(4-2.第二例)
接着,参照图9以及图11而说明设定从容器加热器35的驱动开始到配管加热器47的驱动开始的设定延迟时间时的流程图的例子。所述的加热器控制方法的流程图也可以设定为常态被执行。加热器控制方法的第二例中,图9所示的步骤S11直到步骤S23的处理与第一例中的各步骤的处理同样地进行。因而,以下说明图11所示的流程图。图11中,对于进行与图10所示的流程图相同的处理的步骤标注相同的附图标记。
控制装置100的加热器控制部115与图10的步骤S25同样地开始驱动容器加热器35后,读入蓄电池电压Vb、容器31内的温度Tt以及外部大气温度Te(步骤S37)。接着,加热器控制部115基于蓄电池电压Vb以及容器31内的温度Tt而计算第一延迟时间t_delay_1(步骤S39)。例如加热器控制部115可以参照第一图表map1来求得第一延迟时间t_delay_1,所述第一图表map1基于容器31内的温度Tt、蓄电池电压Vb、向容器加热器35的通电开始后的电流值的变化的关系而预先制成并被存储于存储元件。
接着,加热器控制部115基于蓄电池电压Vb以及外部大气温度Te而计算第二延迟时间t_delay_2(步骤S41)。例如加热器控制部115可以参照第二图表map2而求出第二延迟时间t_delay_2,所述第二图表map2基于外部大气温度Te、蓄电池电压Vb、向容器加热器35的通电开始后的电流值的变化的关系而预先制成并被存储于存储元件。
在求得第一延迟时间t_delay_1以及第二延迟时间t_delay_2后,加热器控制部115将第一延迟时间t_delay_1以及第二延迟时间t_delay_2中较大的一方的值设定为设定延迟时间t_delay_set(步骤S43)。接着,加热器控制部115判别从令容器加热器35开始驱动之后的经过时间是否到达设定延迟时间t_delay_set(步骤S45)。在该经过时间没有到达设定延迟时间t_delay_set时(S45:No),加热器控制部115反复进行步骤S45的判别。
另一方面,在从令容器加热器35开始驱动之后的经过时间到达了设定延迟时间t_delay_set的情况下(S45:Yes),加热器控制部115与图10的流程图中的步骤S31同样地令配管加热器47开始驱动。进而,加热器控制部115与图10的流程图中的步骤S33同样地判别尿素水溶液的解冻或者保温是否完成,在经过了容器加热器35的驱动持续时间以及配管加热器47的驱动持续时间的情况下(S33:Yes),结束容器加热器35以及配管加热器47的驱动控制。
如以上所述地,在加热器控制方法的第二例中,在经过了预测为令容器加热器电流I_tank与配管加热器电流I_path的合计值低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的时间(设定延迟时间t_delay_set)时,开始驱动配管加热器47。因而,即便在没有检测或者推定容器加热器电流I_tank时,也能够提高令容器加热器电流I_tank与配管加热器电流I_path的合计值不超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的可靠性。
如以上说明那样,本实施方式所述的加热器控制装置80以及加热器控制方法在令容器加热器35开始驱动时令配管加热器47为非驱动状态。因此,刚开始容器加热器35的驱动后到容器加热器电流I_tank为大的值的期间中,停止向配管加热器47的电流的供给,以容器加热器电流I_tank和配管加热器电流I_path的合计值不会超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的方式进行控制。
此外,本实施方式所述的加热器控制装置80以及加热器控制方法在开始容器加热器35的驱动后,在能够判断容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和低于共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的时刻令配管加热器47驱动。因此,能够提高令容器加热器电流I_tank与配管加热器47的控制目标电流值I_path_tgt的和不会超过共用电流供给回路91的最大额定电流I_max的可靠性。
这样的本实施方式所述的加热器控制装置80以及加热器控制方法中,抑制在共用电流供给回路91中流动的电流超过最大额定电流I_max的情况,作为配备于共用电流供给回路91的主继电器70等的构成部件能够使用通用品。因而,无需准备特殊的部件而能够抑制成本的上升。
以上,参照附图详细说明了本发明的优选的实施方式,但本发明不限定于所述的例子。只要是具有本发明所属的技术领域的通常知识的人,显然能够在权利要求书记载的技术构思的范畴内想到各种变更例或者修正例,对于这些显然也应当认为属于本发明的技术范围。
Claims (9)
1.一种加热器控制装置(80),具有用于加热存储于容器(31)内的还原剂的容器加热器(35)、用于加热包含供给路径(33)的流通路径内的还原剂的配管加热器(47),其特征在于,
具备:
向前述容器加热器(35)供给电流的第一电流供给回路(93)、
向前述配管加热器(47)供给电流的第二电流供给回路(95)、
将前述第一电流供给回路(93)以及前述第二电流供给回路(95)与蓄电池(60)之间连接的共用电流供给回路(91)、
对前述容器加热器(35)以及前述配管加热器(47)的驱动进行控制的加热器控制部(115),
前述加热器控制部(115)基于向前述容器加热器(35)供给的电流与向前述配管加热器(47)供给的电流的合计值、前述共用电流供给回路(91)的额定电流值,控制前述容器加热器(35)以及前述配管加热器(47)的驱动,
前述加热器控制部(115)为,
在前述容器加热器(35)的驱动开始后,在向前述容器加热器(35)的供给电流值与前述配管加热器(47)的控制目标电流值的和变为低于前述共用电流供给回路(91)的额定电流值时,开始前述配管加热器(47)的驱动。
2.根据权利要求1所述的加热器控制装置,其特征在于,
前述加热器控制部(115)为,
以向前述容器加热器(35)的供给电流值与向前述配管加热器(47)的供给电流值的合计不超过前述共用电流供给回路(91)的额定电流值的方式,驱动前述容器加热器(35)以及前述配管加热器(47)。
3.根据权利要求1或2所述的加热器控制装置,其特征在于,
前述加热器控制部(115)为,
在前述容器加热器(35)的驱动开始后,基于前述容器(31)内的温度或者外部大气温度来决定开始前述配管加热器(47)的驱动的时机。
4.根据权利要求3所述的加热器控制装置,其特征在于,
前述加热器控制部(115)为,
进而基于前述蓄电池(60)的电压而决定在前述容器加热器(35)的驱动开始后开始前述配管加热器(47)的驱动的时机。
5.根据权利要求1或2所述的加热器控制装置,其特征在于,
前述加热器控制部(115)为,
在前述配管加热器(47)的驱动中开始前述容器加热器(35)的驱动的情况下,暂时停止前述配管加热器(47)的驱动。
6.根据权利要求1或2所述的加热器控制装置,其特征在于,
前述加热器控制部(115)为,
基于前述容器(31)内的温度而决定是否需要前述容器加热器(35)的驱动。
7.根据权利要求1或2所述的加热器控制装置,其特征在于,
前述加热器控制部(115)为,
基于外部大气温度而决定是否需要前述配管加热器(47)的驱动。
8.根据权利要求1或2所述的加热器控制装置,其特征在于,
具有开闭前述共用电流供给回路(91)的继电器(70)。
9.一种加热器控制方法,是进行容器加热器(35)以及配管加热器(47)的控制的加热器控制方法,
所述容器加热器(35)是用于对储存于容器(31)内的还原剂进行加热的加热器,经由共用电流供给回路(91)以及第一电流供给回路(93)而被供给电流,
所述配管加热器(47)是用于对包含供给路径(33)的流通路径内的还原剂进行加热的加热器,经由前述共用电流供给回路(91)以及第二电流供给回路(95)而被供给电流,
所述加热器控制方法的特征在于,
基于向前述容器加热器(35)供给的电流与向前述配管加热器(47)供给的电流的合计值、前述共用电流供给回路(91)的额定电流值来控制前述容器加热器(35)以及前述配管加热器(47)的驱动,
在前述容器加热器(35)的驱动开始后,在向前述容器加热器(35)的供给电流值与前述配管加热器(47)的控制目标电流值的和变为低于前述共用电流供给回路(91)的额定电流值时,开始前述配管加热器(47)的驱动。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005315206A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Bosch Corp | 排気ガス後処理装置用液体供給装置 |
| JP2007113403A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 外気温度検出装置及び排気浄化装置 |
| CN101384813A (zh) * | 2006-11-09 | 2009-03-11 | 日产柴油机车工业株式会社 | 外界空气温度检测装置以及排气净化装置 |
| JP2010105676A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Toshiba Electric Appliance Co Ltd | 飲料供給装置 |
| CN103670629A (zh) * | 2012-09-20 | 2014-03-26 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 发动机的scr后处理系统的尿素管路加热控制方法 |
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Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4166713B2 (ja) * | 2004-02-02 | 2008-10-15 | 日産ディーゼル工業株式会社 | ヒータ付配管及びその接続方法 |
| DE102007017458B4 (de) * | 2007-04-03 | 2025-02-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Heizen eines Reduktionsmitteldosierventils bei einem SCR-System zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors |
| FR2921104B1 (fr) * | 2007-09-14 | 2009-11-13 | Inergy Automotive Systems Res | Methode pour le chauffage d'un systeme scr a l'aide d'elements chauffants resistifs |
| GB2460825A (en) | 2008-06-06 | 2009-12-16 | Delphi Tech Inc | Reagent dosing system |
| US20100175469A1 (en) * | 2009-01-09 | 2010-07-15 | Ni Frank Zhi | Electrically heated fluid tube |
| DE202009003807U1 (de) * | 2009-03-20 | 2010-08-12 | Voss Automotive Gmbh | Elektrisches Heizsystem für ein Fluid-Leitungssystem |
| EP2375854B1 (en) * | 2010-04-06 | 2015-12-02 | Plastic Omnium Advanced Innovation and Research | Heater for a vehicular fluid tank, motor vehicle comprising same, and method for heating a vehicular fluid tank |
| EP2530270A1 (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-05 | Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) | Method for heating an SCR system using two resistive heating elements |
| EP2549072A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-01-23 | Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) | Vehicular fluid injection system, controller and method for heating said fluid injection system |
| CN104395572B (zh) * | 2012-07-24 | 2017-02-22 | 优迪卡汽车株式会社 | 排气净化装置、液体还原剂或者其前体的解冻方法 |
| WO2014027394A1 (ja) * | 2012-08-13 | 2014-02-20 | トヨタ自動車 株式会社 | 内燃機関の添加剤供給装置 |
| US10202886B1 (en) * | 2015-05-02 | 2019-02-12 | Darius Teslovich | Engine temperature control system |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005315206A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Bosch Corp | 排気ガス後処理装置用液体供給装置 |
| CN1965153A (zh) * | 2004-04-30 | 2007-05-16 | 博世株式会社 | 排气后处理装置用的液体供给装置 |
| JP2007113403A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 外気温度検出装置及び排気浄化装置 |
| CN101384813A (zh) * | 2006-11-09 | 2009-03-11 | 日产柴油机车工业株式会社 | 外界空气温度检测装置以及排气净化装置 |
| JP2010105676A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Toshiba Electric Appliance Co Ltd | 飲料供給装置 |
| EP2894310A1 (en) * | 2012-08-10 | 2015-07-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Additive supply device for internal combustion engines |
| CN103670629A (zh) * | 2012-09-20 | 2014-03-26 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 发动机的scr后处理系统的尿素管路加热控制方法 |
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