CN102007276B - 箱内传感器的合理性诊断方法以及合理性诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种箱内传感器的合理性诊断方法以及合理性诊断装置。能够正确且容易地进行是否保持了所有传感器的合理性的诊断。在用于进行在储藏液体的箱内具备的浓度传感器、液位传感器以及温度传感器的合理性诊断的箱内传感器的合理性诊断方法中，其特征是，通过判定由浓度传感器、液位传感器以温度传感器检测的各传感器值是否产生了矛盾，诊断浓度传感器、液位传感器以及温度传感器中的某一个传感器的合理性是否已丧失。

Description

箱内传感器的合理性诊断方法以及合理性诊断装置

技术领域

本发明涉及一种箱内传感器的合理性诊断方法以及合理性诊断装置。特别是涉及由多个传感器构成的箱内传感器的合理性诊断方法以及合理性诊断装置。

背景技术

在从柴油发动机等内燃机排出的废气中包含有可能对环境产生影响的氮氧化物(NOx)。以往，作为用于净化NOx的排气净化装置的一种方式，公知的有在排气通路中装配选择还原催化剂，在该选择还原催化剂中采用还原剂进行NOx的还原净化的SCR(Selective CatalyticReduction)系统。该SCR系统是向选择还原催化剂的上游一侧的排气通路中供给作为还原剂的尿素水溶液或未燃烧燃料(HC)等，利用该还原剂有选择地对流入选择还原催化剂中的废气中的NOx进行还原净化。

而且，除了采用选择还原催化剂的SCR系统之外，公知的还有采用NOx吸储催化剂的排气净化装置，该NOx吸储催化剂在废气的空然比稀的状态下吸储废气中的NOx，当空然比切换到浓时放出NOx，同时采用废气中的未燃烧燃料进行NOx的还原净化。作为这种排气净化装置的一种方式，有向NOx吸储催化剂的上游一侧直接添加未燃烧燃料的结构的排气净化装置。

作为这些排气净化装置中的添加尿素水溶液或未燃烧燃料的装置，具有代表性的是通过泵压送添加剂，添加剂经由与排气管相连的喷射器供给到排气通路中的喷射式的添加剂供给装置。而且，在将尿素水溶液喷雾的装置中，也有采用高压空气在混合室内预先将尿素水溶液微粒化后，经由与排气管相连的喷射喷嘴进行尿素水溶液在排气通路中的喷雾的空气协助式的还原剂供给装置。

在这种添加剂供给装置中装备有预先储藏尿素水溶液或未燃烧燃料等添加剂的箱。而且，为了监视添加剂的状态是否有异常，在箱内装备浓度传感器、液位传感器以及温度传感器。例如，在采用尿素水溶液作为还原剂的还原剂供给装置中，公开了储藏容器(箱)中具备由品质传感器(浓度传感器)、温度传感器、水平传感器(液位传感器)以及泵构成的用于供给尿素水溶液的组件的还原剂供给装置(参照专利文献1)。

【专利文献1】特表2002-527660号(权利要求12、段落[0038])

但是，目前在将还原剂供给装置搭载在车辆等上时，为了确认箱内装备的各传感器的可靠性，开始有义务进行各传感器的合理性的诊断。这是由于如果某一个传感器的合理性已丧失，则产生还原剂的实际添加量相对于废气的还原净化所必须的还原剂的目标添加量过多或过少，还原剂过少时NOx有可能向大气中放出，而还原剂过多时氨或碳氢化合物有可能向大气中放出的缘故。因此，希望能够正确地诊断是否保持了装备在箱内的所有的传感器的合理性的合理性诊断方法。

发明内容

因此，本发明的发明者们经过锐意研究，发现在箱内传感器的合理性诊断方法中，通过判定各传感器的传感器值是否产生了矛盾而进行各传感器的合理性诊断则能够解决上述问题，从而完成了本发明。即，本发明的目的在于提供一种箱内传感器的合理性诊断方法以及合理性诊断装置，能够正确且容易地进行是否保持了所有的传感器的合理性的诊断。

根据本发明，提供下述的箱内传感器的合理性诊断方法，从而能够解决上述问题。本发明的箱内传感器的合理性诊断方法用于进行在储藏液体的箱内具备的浓度传感器、液位传感器以及温度传感器的合理性诊断，其特征是，通过判定由上述浓度传感器、上述液位传感器以上述温度传感器检测的各传感器值是否产生了矛盾，诊断上述浓度传感器、上述液位传感器以及上述温度传感器中的某一个传感器的合理性是否已丧失。

而且，在实施本发明的箱内传感器的合理性诊断方法时，优选地是，以上述各传感器值为基础按照各传感器值判别上述液体的状态，通过判定上述液体的状态是否产生了矛盾来进行上述合理性诊断。

而且，在实施本发明的箱内传感器的合理性诊断方法时，优选地是，以上述浓度传感器以及上述液位传感器的传感器值为基础，进行上述液体应为冻结、液化、不足中的哪种状态的判别，同时以上述温度传感器的传感器值为基础，进行上述液体应为冻结、液状的某一状态的判别，从而判定各液体的状态是否产生了矛盾。

而且，在实施本发明的箱内传感器的合理性诊断方法时，优选地是，将以上述浓度传感器的传感器值为基础获得的导热率的值为基础，进行上述合理性诊断。

而且，在实施本发明的箱内传感器的合理性诊断方法时，优选地是，将以上述液位传感器的传感器值为基础获得的比电容率的值为基础，进行上述合理性诊断。

而且，本发明的箱内传感器的合理性诊断装置用于进行在储藏液体的箱内具备的浓度传感器、液位传感器以及温度传感器的合理性诊断，其特征是，具备合理性判定部，该合理性判定部将以上述浓度传感器的传感器值为基础获得的表示上述液体的状态的第1信号，以上述液位传感器的传感器值为基础获得的表示上述液体的状态的第2信号，以及以上述温度传感器的传感器值为基础获得的表示上述液体的状态的第3信号相互进行比较，通过判定上述液体的状态是否产生了矛盾，诊断上述浓度传感器、上述液位传感器以及上述温度传感器中的某一个传感器的合理性是否已丧失。

根据本发明的箱内传感器的合理性诊断方法以及合理性诊断装置，通过将浓度传感器、液位传感器、温度传感器的各传感器值相互比较，判定相互的传感器值是否产生了矛盾，从而正确且容易地判定某一个传感器的合理性是否已丧失。特别是，合理性诊断装置通过以各传感器值为基础判别箱内的液体的状态，判定其液体的状态是否产生了矛盾，从而更为正确地进行箱内传感器的合理性诊断。

因此，能够迅速地进行传感器的修理、更换，正确地把握存藏在箱内的液体的状态。

附图说明

图1是表示装备了第1实施方式的合理性诊断装置的排气净化装置的结构的附图。

图2是说明用于第1实施方式的传感器单元中的液位传感器的构成例的附图。

图3是表示第1实施方式的合理性诊断装置(DCU)的构成例的框图。

图4是说明第1实施方式的合理性诊断方法的附图。

图5是说明第2实施方式的合理性诊断方法的附图。

图6是说明用于第3实施方式图的传感器单元中的液位传感器的构成例的附图。

具体实施方式

以下，参照附图对与本发明的箱内传感器的合理性诊断方法以及合理性诊断装置有关的实施方式进行具体说明。但是，这种实施方式只是表示本发明的一种方式，并不限定本发明，能够在本发明的范围内任意变更。

另外，在各图中，赋予相同的附图标记的部件表示相同的部件，适当省略其说明。

[第1实施方式]

1.排气净化装置

图1表示装备了第1实施方式的箱内传感器54的合理性诊断装置的内燃机5的排气净化装置(以下，也存在单称为[排气净化装置]的情况)10的构成例。该排气净化装置10是将作为还原剂的尿素水溶液喷射供给到装配在排气通路的中途的还原催化剂13的上游一侧，在还原催化剂13中有选择地对废气中所包含的NOx进行还原净化的排气净化装置10。该排气净化装置10作为主要的要素具备：装配在与内燃机5相连的排气管11的中途并有选择地对废气中所包含的NOx进行还原的还原催化剂13，以及用于在还原剂催化剂13的上游一侧向排气管11内喷射供给尿素水溶液的还原剂供给装置20。

2.还原剂供给装置

装备在排气净化装置10中的还原剂供给装置20具备泵模块40和控制装置(以下称为[DCU：Dosing Control Unit])60，所述泵模块40包括：在还原催化剂13的上游一侧固定在排气管11上的还原剂喷射阀31，储藏了尿素水溶液的箱50，以及相对于还原剂喷射阀31压送箱50内的尿素水溶液的泵41，所述控制装置60用于进行向排气管11内喷射供给的还原剂的喷射控制。而且，泵模块40与还原剂喷射阀31通过第1供给通路58相连，箱50与泵模块40通过第2供给通路57相连，另外，泵模块40与箱50通过循环通路59相连。

在装备在排气净化装置10中的还原剂供给装置20中，DCU60与CAN65相连。该CAN65连接有用于控制内燃机的运行状态的控制单元(以下称为[ECU(Electronic Control Unit)])70，在CAN65中写入从装备在排气净化装置10上的传感器信息到与燃料喷射量或喷射时机，转速等内燃机的运行状态有关的信息。而且，与CAN65相连DCU60读入CAN65上的信息，而且，能够向CAN65输出信息。

另外，在本实施方式中，ECU70和DCU60由不同的控制单元构成，能够经由CAN65进行信息的访问，但这些ECU70和DCU60也可以作为一个控制单元构成。

在还原剂供给装置20中，箱50内的尿素水溶液通过泵41朝向还原剂喷射阀31压送，一边检测第1供给通路58内的压力一边进行泵41的反馈控制，同时剩余的尿素水溶液经由循环通路59返回箱50中，从而第1供给通路58内的压力维持在规定值。通过在该状态下进行还原剂喷射阀操作装置(在图1中记为[Udv操作装置])67进行的还原剂喷射阀31的开闭操作，向排气通路中喷射规定量的尿素水溶液。该还原剂喷射阀操作装置67基于从DCU60发送的还原剂的喷射指示值进行还原剂喷射阀31的通电控制。

在还原剂喷射阀31上装配有从内燃机5的冷却水通路75分歧并再次与冷却水通路75合流的第1冷却水循环通路85的一部分。在该第1冷却水循环通路85的中途设有第1冷却水流量控制阀81，通过冷却水的循环量被第1冷却水流量控制阀81调节，进行还原剂喷射阀31的冷却。

而且，在第1冷却水循环通路85上连接有从第1冷却水循环通路85分歧并再次与第1冷却水循环通路85合流的第2冷却水循环通路87。该第2冷却水循环通路87的一部分装配在箱50上，并且在中途设有第2冷却水流量控制阀83，通过冷却水的循环量被第2冷却水流量控制阀83调节，箱50内的尿素水溶液的温度被调节。在这种情况下，内燃机5的冷却水不仅用于尿素水溶液的冷却，而且也用于冻结时尿素水溶液的解冻或寒冷时的保温。

而且，在泵模块40上装备恢复阀71，通过在还原剂供给装置20不进行尿素水溶液的喷射控制的情况等下的驱动泵41，包括泵模块40或还原剂喷射阀31、第1供给通路58、第2供给通路57等在内的还原剂供给系统的尿素水溶液回收到箱50中。因此，在寒冷时等尿素水溶液容易冻结的温度条件下内燃机5停止，不进行还原剂供给装置20的控制的情况下，防止还原剂供给系统内的尿素水溶液的冻结。而且，在其后再次开始内燃机的运行时，没有因堵塞而产生的喷射不良。

该恢复阀71例如是具有将尿素水溶液的流路从由箱50至泵模块40的顺向切换成由泵模块40至箱50的逆向的功能的切换阀，在内燃机的点火开关接通时，通过流路被切换到逆向，尿素水溶液回收到箱50内。

3.箱内传感器

(1)传感器单元

在本实施方式中，在箱50中装备兼有浓度传感器、液位传感器以及温度传感器的功能的传感器单元54。该传感器单元54具备：用于测定箱50内的尿素水溶液的浓度的浓度传感器部，用于测定箱50内的尿素水溶液的残量的液位传感器部，以及用于测定箱50内的尿素水溶液的温度的温度传感器部。由传感器单元54的各传感器部检测的传感器值作为表示与箱50内的尿素水溶液的浓度、残量以及温度相关联的信息输出。

该传感器单元54是用于监视尿素水溶液是否以正常的状态收容在箱50内而装备的。

例如，在决定尿素水溶液的喷射量之际，以尿素水溶液保持在规定范围内的浓度为前提，当箱内的尿素水溶液的浓度超过或低于规定范围时，有可能产生通过加水分解而生成的氨量过多或过少。因此，为了监视尿素水溶液的浓度是否保持在规定范围内而装备了浓度传感器部。

而且，当尿素水溶液的残量不足或尿素水溶液冻结时，有可能不能够正确地喷射由DCU60决定的量的尿素水溶液。因此，为了监视尿素水溶液是否确保在规定值以上，而且尿素水溶液是否为高于冻结温度的高温而装备了液位传感器部以及温度传感器部。

而且，例如在发现尿素水溶液的浓度或液位存在异常的情况下，尿素水溶液的喷射控制停止，进而发出报警信号以迅速停止内燃机，在发现尿素水溶液的温度存在异常的情况下，进行上述发动机冷却水进行的尿素水溶液的温度控制。

另外，如果在箱50内误收容有尿素水溶液以外的液体，则不仅不进行NOx的还原净化，还有可能因液体引起故障或事故。作为容易误收容的液体的代表是内燃机的燃料、即柴油。因此，装备在箱50中的传感器单元54的浓度传感器部用于判别箱50内的液体是尿素水溶液还是柴油。

构成传感器单元54的各传感器部的结构采用了公知的传感器的结构，以下简单地说明通过各传感器部测定介质的浓度或液位、温度的测定原理的一例。

(2)浓度传感器部

传感器单元54的浓度传感器部构成为在设在浸渍于液体中的浓度传感器元件上的发热电阻器中流过规定时间的恒定电流，将温度传感器元件周围的介质加热，并且检测因规定时间的通电而产生的发热电阻器的两端的电压变化，计算并输出液体的浓度。

即，浓度传感器部将通电开始后立即与发热电阻器的电阻值相对应地出的电压值V1，和经过规定时间后与发热电阻器的电阻值相对应地输出的电压值V2的差值ΔV(V2-V1)与预先储存的与各种浓度的尿素水溶液相对应的ΔV的值进行比对，判别并输出尿素水溶液的浓度。

而且，浓度传感器部根据发热电阻器的两端的电压变化ΔV计算介质的导热率λ并输出该计算结果。例如，在尿素水溶液已液化的情况下或已冻结的情况下、箱内为空的情况下、箱内收容有柴油的情况下等，由于在各个情况下所计算的导热率λ的值不同，所以与箱内的介质的状态相对应地输出不同的导热率λ的值。

关于介质的导热率λ的计算方方法，当使介质的温度梯度为gradT时，由ΔV＝λ×gradT表示，作为一例，采用关系式λ＝ΔV/gradT计算介质的导热率λ。而且，浓度传感器部将这样计算的导热率λ的值与预先存储的空气、柴油、冻结的尿素水溶液、液化状态的尿素水溶液的各导热率λ的值进行比对，能够判别介质的状态。

虽无意进行限定，但作为一例，通常公知的是空气的导热率λair≈0.0241，柴油的导热率λdiesel≈0.07～0.17，冻结的32.5％尿素水溶液的导热率λureaice≈0.75，液化的32.5％尿素水溶液的导热率λureawtr≈0.57。

(3)液位传感器部

传感器单元54的液位传感器部构成为向由配置在规定高度的一对电极构成的检测部外加规定的交流电压，并检测将此时流过的电流进行转换而得到的电压是否为规定值以上，从而监视介质的残量。即，由于尿素水溶液的比电容率明显高于空气或柴油、冻结的尿素水溶液的比电容率，所以液位传感器部利用在尿素水溶液夹在电极之间的情况下电极之间产生规定值以上的电压，检测并输出液体是否存在于配置了该一对电极的高度位置。

例如，如果液位传感器部监视箱内是否残留有某一定量以上的尿素水溶液，则如图2(a)所示，仅设置一个由一对电极构成的检测部25即可，如果液位传感器部要更精细地把握尿素水溶液的残留，则如图2(b)所示，只要是将分别由一对电极构成的多个检测部25a～25c分别设置在不同的高度即可。

而且，本实施方式的液位传感器部不仅输出尿素水溶液是否存在于配置了检测部的高度的结果，也输出所有在向检测部外加了电压时所产生的电压值V。该电压值V在后述的DCU60的液位传感器值处理部中用于计算存在于一对电极之间的介质的比电容率ε。

另外，在本实施方式的传感器单元54的液位传感器部中采用了通过配置在规定高度位置的检测部检测液体是否存在于该高度位置的形式的液位传感器，但对于采用将与液体的残量相对应地连续变化的静电容量的值为基础，精细地检测液体的残量的形式的液位传感器的情况在第3实施方式中说明。

而且，在将由一对电极构成的检测部在不同高度的配置了多个的液位传感器部的情况下，通过将在各自的检测部的电极之间产生的电压值V相互比较，也能够通过液位传感器部自身进行合理性诊断，但在本发明的液位传感器部那样仅由一个检测部构成的液位传感器的情况下，由于不能够进行液位传感器部自身的合理性诊断，所以本发明特别有效。

(4)温度传感器部

传感器单元54的温度传感器部是使发热电阻器浸渍在液体中，检测与液体的温度相对应的发热电阻值，计算并输出液体的温度t。

另外，在将浓度传感器、液位传感器以及温度传感器作为传感器单元构成的情况下，通常是构成各传感器部的电极或发热电阻器等的一部分相互共有化地构成的。

4.箱内传感器的合理性诊断装置(DCU)以及合理性诊断方法

在本实施方式中，进行尿素水溶液的喷射控制的DCU60具有作为传感器单元54的合理性诊断装置的功能。该DCU60基本上是以存在于CAN65上的各种各样的信息为基础进行还原剂喷射阀31的动作控制，以将适当量的尿素水溶液供给到排气管11中的装置。

具体地说，DCU60持续读入与第1供给路径58内的还原剂的压力有关的信息，通过以该压力信息为基础对泵41进行反馈控制，第一供给路径58内的压力维持在大致一定的值，并且以从内燃机排出的NOx量或还原催化剂的温度等为基础运算尿素水溶液的喷射量，进行还原剂喷射阀31的开闭控制。

如上所述，由于装备在箱50内的传感器单元54承担了监视是否处于通过喷射的尿素水溶液而有效地进行了废气中的NOx的还原净化的状态的总要任务，所以在传感器单元54的合理性有可能丧失的情况下要迅速地更换传感器单元54。因此，在装备在图1所示的排气净化装置10中的DCU60中设有传感器单元的合理性诊断部(在图1中记为[合理性诊断])。

图3表示了针对与图1所示的DCU60的合理性诊断部有关的部分以功能块表示的构成例。该合理性诊断部由CAN信息取出生成部(在图3中记为[CAN信息取出])，液位传感器值处理部(在图3中记为[TnkLvl处理])，合理性判定部(在图3中记为[合理性判定])，以及计数器等构成。这些各部分具体地由微型计算机(未图示)的程序的执行来实现。

其中，CAN信息取出生成部接收从来自传感器单元54的各传感器部的信号到存在于CAN65上信息，并相对于DCU60的其他部分发送。

液位传感器值处理部以从CAN信息取出生成部发送的作为液位传感器值的电压值V为基础，计算介质的比电容率ε，将该比电容率ε的计算结果向合理性判定部发送。由该液位传感器值处理部计算的比电容率ε的值因箱内的介质的状态的不同而不同。

关于介质的比电容率ε的计算方法，由于当将静电容量作为C，将电极面积作为S，将电极之间的距离作为d时，由C＝ε×S×d表示，所以作为一例，采用关系式ε＝C/S·d，计算介质的比电容率ε。其中，关于静电容量C，参照预先存储的表示电压值V与静电容量C的关系的图表求出。通过将这样计算的比电容率ε的值与预先存储的空气的比电容率εair，柴油的比电容率εdiesel，冻结的尿素水溶液的比电容率εureaice，液化状态的尿素水溶液的比电容率εureawtr的各值进行比对，判别介质的状态。

另外，作为参考，公知的是空气的比电容率εair≈1.0，柴油的比电容率εdiesel≈1.8，冻结的水、即冰的比电容率ε≈4.2，液体的水的比电容率ε≈80。

而且，在本实施方式的例子中，在传感器单元54上，为了以浓度传感器部的传感器值为基础计算介质的导热率λ，以温度传感器部的传感器值为基础计算介质的温度t，在DCU60上未装备处理浓度传感器值以及温度传感器值的部分。

但是，在传感器单元54上不具备以浓度传感器部的传感器值为基础计算介质的导热率λ的部分，或以温度传感器部的传感器值为基础计算介质的温度t的部分的情况下，在DCU60上装备浓度传感器值处理部或温度传感器值处理部，计算的导热率λ以及温度t向合理性判定部发送。

在通过DCU60的浓度传感器值处理部计算介质的导热率λ的情况下，装备在上述浓度传感器部中的导热率λ的计算逻辑装备在浓度传感器值处理部中。

合理性判定部以输出来的各信息ε、λ、t为基础进行装备在箱上的传感器单元54的各传感器部中的某一个传感器部的合理性是否已丧失的判定。即，合理性判定部能够以计算的导热率λ的值以及比电容率ε的值为基础而分别判别箱是否为空，是否收容了柴油，尿素水溶液是否已冻结，以及尿素水溶液是否为液化状态，而且，能够以温度t的值为基础判别箱内的介质温度是超过了尿素水溶液的冻结温度还是在冻结温度以下。因此，合理性判定部在主要判定由介质的导热率λ和比电容率ε判别的介质的状态是否产生了矛盾的同时，在判别为尿素水溶液为冻结的状态或者尿素水溶液为液化的状态的情况下进而判定尿素水溶液的状态与介质的温度t是否存在矛盾。

而且，如果以各传感器值为基础判别的介质的状态以及介质的温度没有矛盾，则合理性判定部判定确保了传感器单元54的各传感器部的合理性。另一方面，在以各传感器值为基础判别的介质的状态以及介质的温度产生了矛盾时，合理性判定部判定各传感器部中的某一个的传感器部的合理性已丧失。

图4表示了用于对通过将输入到合理性判定部中的各信息ε、λ、t相互比较而判定传感器单元的合理性的合理性诊断的具体例子进行说明的对应表M。该对应表M存储在图3所示的DCU60的合理性判定部中，用于将各信息ε、λ、t的内容与该对应表M进行比对，从而判定是否确保了传感器单元54的各传感器部和合理性。

图4中横向的项目中，根据介质的比电容率ε的值分项出介质的状态，左侧纵向的项目中，根据介质的导热率λ的值分项出介质的状态，右侧纵向的项目中，根据温度传感器部的介质的每一状态分项出检测的温度t是超过了尿素水溶液的冻结温度、即-11℃，还是在-11℃以下。

在图4的对应表M中，空气的导热率λair，柴油的导热率λdiesel，冻结状态的尿素水溶液的导热率λureaice，液化状态的尿素水溶液的导热率λureawtr，空气的比电容率εair，柴油的比电容率εdiesel，冻结状态的尿素水溶液的比电容率εureaice，液化状态的尿素水溶液的比电容率εureawtr分别设定成基于公知的值或者预先通过试验求出的值。

而且，在通过以温度传感器部的传感器值为基础计算的导热率λ判别的介质的状态，和通过以液位传感器部的传感器值为基础计算的比电容率ε判别的介质的状态存在矛盾的情况下，合理性判定部判定传感器单元的合理性已丧失(相当于图中NG所表示的栏)。另一方面，即使在在通过导热率λ判别的介质的状态，和通过比电容率ε判别的介质的状态没有矛盾的情况下，在尿素水溶液为冻结或者液化的状态的情况下，合理性判定部进而判别是否与温度传感器部的传感器值、即尿素水溶液的温度t所表示的介质的状态存在矛盾。即，在成为了表示冻结状态的尿素水溶液的导热率λ以及比电容率ε的情况下，在尿素水溶液的温度t超过了冻结温度的情况下合理性判定部判定为传感器单元的合理性已丧失。同样地，在成为了表示液化状态的尿素水溶液的导热率λ以及比电容率ε的情况下，在尿素水溶液的温度t为冻结温度以下的情况下合理性判定部判定传感器单元的合理性已丧失。

关于除此之外的OK所示的栏，由于以各传感器值为基础获得的信息λ、ε、t没有矛盾，所以合理性判定部判定为保持了传感器单元的合理性。

在导热率λ以及比电容率ε相互不矛盾，并且表示了箱内为空或收容有柴油的情况下未考虑介质的温度t的影响是由于针对空气而言基本上不会从气体状态变化，针对柴油而言基本上不会从液化状态变化的缘故。

而且，返回图3，本实施方式的合理性判定部通过计数器计数判定为传感器单元54的合理性已丧失的次数，在判定为合理性已连续丧失了预先设定的次数以上，例如连续5次以上时，相对于报警机构输出合理性错误的信号。通过这样的结构，降低了由于误诊断而识别为传感器单元54的合理性错误的可能性。

在输出了传感器单元54的合理性错误信号时，DCU60例如发出用于提醒操作者注意的报警音。这样一来，操作者能够迅速地停止内燃机或者进行传感器单元的修理、更换。

另外，由于在本实施方式中所采用的箱内传感器是各传感器部一体化的传感器单元54，所以无需特定出是哪个传感器部的合理性已丧失，在进行了上述合理性错误的输出的时刻，合理性诊断结束。即，在判定为某一个传感器部的合理性已丧失的时刻，必须要按照传感器单元54进行修理、更换。

但是，如果浓度传感器部、液位传感器部以及温度传感器部中某两个传感器部能够通过传感器部自身进行合理性诊断，则在判定为传感器单元54的合理性已丧失后，通过进行各自的合理性诊断，特定出是哪个传感器部的合理性已丧失。例如，如上所述，在本实施方式的传感器单元54中，由于不能够通过液位传感器部自身进行液位传感器部的合理性诊断，所以如果浓度传感器部以及温度传感器部能够自我诊断，则能够特定出哪个传感器部的合理性已丧失。

而且，即使在不是各传感器部一体化的传感器单元54，而是分别具备浓度传感器、液位传感器以及温度传感器的情况下，也能够采用本实施方式的合理性诊断。但是，本实施方式的箱内传感器的合理性诊断方法基本上是获得三个传感器中至少某一个传感器的合理性已丧失的诊断结果，而并不能够特定出哪个传感器的合理性已丧失。在这种情况下，如果至少两个传感器具备自我诊断功能，则能够特定出合理性已丧失的传感器。

因此，在作为通常进行的诊断而进行本实施方式的诊断方法，并诊断出某一个传感器的合理性已丧失时，如果实施各自的传感器的自我诊断，则能够实现诊断程序的实施简单化。

[第2实施方式]

本发明第2实施方式的合理性诊断装置中合理性判定部的结构与第1实施方式的合理性诊断装置的合理性判定部的结构不同。

以下，以与第1实施方式的不同点为中心进行说明。

图5表示了用于说明本实施方式的合理性诊断的例子的对应表。与图4所示的对应表同样，在图5横向的项目中，根据介质的比电容率ε的值分项出介质的状态，左侧纵向的项目中，根据介质的导热率λ的值分项出介质的状态，右侧纵向的项目中，根据温度传感器部的介质的每一状态分项出是超过了尿素水溶液的冻结温度(-11℃)，还是在冻结温度以下。

但是，关于根据介质的比电容率ε的值而分项的介质的状态，在第1实施方式中，是根据箱是否为空，箱内是否收容有柴油，尿素水溶液是否已冻结，尿素水溶液是否为液化状态而分项的，但在本实施方式中，是分成尿素水溶液为液化状态或者液化状态之外的状态两个项目。这是由于在DCU中以液位传感器部的传感器值为基础计算介质的比电容率ε时，箱为空的情况，收容有柴油的情况，尿素水溶液已冻结的情况下的各比电容率εair、εdiesel、εureaice的差小，另一方面，由于DCU的处理能力而计算结果的误差增大，所以有可能不能够正确地进行箱内是否为空，是否收容有柴油，尿素水溶液是否已冻结的判断的缘故。

因此，在本实施方式中，合理性判定部基于从液位传感器处理部输出的比电容率的值判别箱内是否收容有液化状态的尿素水溶液(ε＝εureawtr)和除此之外的状态(ε≤εureaice)。

而且，在以温度传感器部的传感器值为基础获得的介质的导热率λ的值表示箱为空，收容有柴油，或者尿素水溶液已冻结的情况下，在比电容率ε的值表示液化状态的尿素水溶液的情况下，合理性判定部判定液位传感器的传感器值与浓度传感器部的传感器值之间产生了矛盾。同样地，即使在成为了表示液化状态的尿素水溶液的导热率λ的值的情况下，并且成为了表示箱为空，收容有柴油，或者尿素水溶液已冻结的比电容率ε的值的情况下，合理性判定部也判定液位传感器部的传感器值与浓度传感器部的传感器值之间产生了矛盾。

另一方面，即使在通过以液位传感器部的传感器值为基础计算的导热率λ判别的介质的状态，和通过以浓度传感器部的传感器值为基础计算的比电容率ε判别的介质的状态没有矛盾的情况下，在尿素水溶液为冻结或者液化状态的情况下合理性判定部进而判别与温度传感器部的传感器值、即尿素水溶液的温度t所表示的介质的状态是否矛盾。即，在成为了表示冻结状态的尿素水溶液的导热率λ以及比电容率ε的情况下，在尿素水溶液的温度t超过了冻结温度的情况下合理性判定部判定传感器单元的合理性已丧失。同样地，在成为了表示液化状态的尿素水溶液的导热率λ以及比电容率ε的情况下，即使在尿素水溶液的温度t为冻结温度以下的情况下，合理性判定部也判定传感器单元的合理性已丧失。

在本实施方式中，箱内传感器的结构也并不仅限于传感器单元，与第1实施方式同样，可以分别装备浓度传感器、液位传感器以及温度传感器，而且，关于液位传感器部，既可以是仅具备一个由一对电极构成的检测部的结构，也可以是具备多个的结构。

[第3实施方式]

本发明第3实施方式的合理性诊断装置进行传感器单元中的液位传感器部的结构与第1实施方式以及第2实施方式的液位传感器部的结构不同的传感器单元的合理性诊断。而且，由于液位传感器部的结构不同，所以进行合理性诊断之际的顺序也与第1实施方式以及第2实施方式的顺序不同。

以下，以与第1实施方式以及第2实施方式的不同点为中心进行说明。

1.液位传感器部的结构

本实施方式中所采用的传感器单元的液位传感器部如图6所示具备液位检测体，该液位检测体具有相互对向的第1电极以及第2电极，是沿着箱内的高度方向具有规定长度的第1电极以及第2电极，在第1电极和第2电极之间形成了根据介质的液位而静电容量变化的电容。该第1电极以及第2电极既可以是相对向的平板电极，也可以是由内侧电极以及外侧电极构成的双重管电极。

上述的第1以及第2实施方式中所采用的液位传感器部是在配置于规定高度的一对电极构成的检测部上外加了规定的交流电压时所产生的电压V为规定值以上时，识别为介质存在于该规定高度。而本实施方式中所采用的液位传感器部能够以静电容量相对于箱内为空的状态下的基准静电容量C₀的变化量ΔC为基础线性地识别介质的残量。

在采用本实施方式那样构成的液位传感器部的情况下，如果以箱内收容有正常的尿素水溶液为前提，则能够测定尿素水溶液的液位。

但是，由于根据箱内的液体的残量而浸渍在液体中的电极的面积不同，所以在以液位传感器部的传感器值为基础计算介质的比电容率ε，进行判别介质的状态的合理性诊断的情况下，难以区分出静电容量的不同是否单纯地依存于介质的状态。即，难以区分出静电容量的变化量ΔC是单纯地由于介质状态的不同而产生的，还是由于介质的液位的不同而产生的。

在这样的液位传感器部的情况下，不容易像第1实施方式以及第2实施方式那样采用在第1电极以及第2电极之间外加交流电压时所产生的电压值计算介质的比电容率ε。因此，在本实施方式的箱内传感器的合理性诊断装置中，是以尿素水溶液向箱内补充时注满箱内为前提进行合理性诊断。

2.箱内传感器的合理性诊断装置以及合理性诊断方法

本实施方式的DCU也基本上与第1实施方式以及第2实施方式中所说明的DCU的结构一样，在合理性判定部中装备有图4或者图5所示的对应表。

在本实施方式的传感器单元的合理性诊断方法中，首先，在将介质向箱中补充到满箱的时刻，通过以与第1实施方式以及第2实施方式中所说明的合理性诊断方法相同的方法进行合理性诊断。在补充了介质后的情况下，通过立即将箱内被介质充满的情况下的各介质的比电容率ε的值预先存储到DCU中，根据由液位传感器部检测的比电容率ε的值判别介质的状态。

另外，在补充了介质后的情况下，箱内自然不为空，介质已冻结的可能性也小。

在该介质补充后立即进行的合理性诊断中，在以各传感器值为基础推定的介质的状态相互矛盾的情况下，合理性判定部判定某一个传感器的合理性已丧失。另一方面，在介质补充后立即进行的合理性诊断中，在判定保持了传感器单元的合理性的情况下，特定出补充到箱中的介质。因此，由于在进行以后的合理性诊断之际箱内的介质已明确，所以即使在箱内的介质的残量不是满箱的情况下，也能够根据由液位传感器部检测的比电容率ε的值推定箱内的介质的状态。其结果，即使在采用以静电容量相对于箱内为空的状态下的基准静电容量C₀的变化量ΔC为基础而能够线性地识别出介质的残量的液位传感器部的情况下，也能够进行第1实施方式或第2实施方式中所说明的合理性诊断方法。

即，在采用具备相互对向的第1电极以及第2电极，能够线性地测定出箱内的介质的残量的液位传感器部的情况下，通过根据每一次补充介质，DCU在进行合理性诊断并特定出介质的种类的基础上进行之后的合理性诊断，能够判定相互的传感器值的矛盾。

另外，由于当实际在介质补充后立即进行合理性诊断时判别箱内的介质为柴油之际，则不能够取代尿素水溶液而继续使用柴油作为还原剂，所以将相对于操作者发出报警。

Claims (5)

1.一种箱内传感器的合理性诊断方法，用于进行在储藏液体的箱内具备的浓度传感器、液位传感器以及温度传感器的合理性诊断，其特征是，

以上述浓度传感器、上述液位传感器以及上述温度传感器检测的各传感器值为基础按照各传感器值判别上述液体的状态，通过判定上述液体的状态是否产生了矛盾而诊断上述浓度传感器、上述液位传感器以及上述温度传感器中的某一个传感器的合理性是否已丧失。

2.如权利要求1所述的箱内传感器的合理性诊断方法，其特征是，以上述浓度传感器以及上述液位传感器的传感器值为基础，进行上述液体应为冻结、液化、不足中的哪种状态的判别，同时以上述温度传感器的传感器值为基础，进行上述液体应为冻结、液状的某一状态的判别，从而判定各液体的状态是否产生了矛盾。

3.如权利要求1所述的箱内传感器的合理性诊断方法，其特征是，将以上述浓度传感器的传感器值为基础获得的导热率的值为基础，进行上述合理性诊断。

4.如权利要求1所述的箱内传感器的合理性诊断方法，其特征是，将以上述液位传感器的传感器值为基础获得的比电容率的值为基础，进行上述合理性诊断。

5.一种箱内传感器的合理性诊断装置，用于进行在储藏液体的箱内具备的浓度传感器、液位传感器以及温度传感器的合理性诊断，其特征是，

具备合理性判定部，该合理性判定部将以上述浓度传感器的传感器值为基础获得的表示上述液体的状态的第1信号，以上述液位传感器的传感器值为基础获得的表示上述液体的状态的第2信号，以及以上述温度传感器的传感器值为基础获得的表示上述液体的状态的第3信号相互比较，通过判定上述液体的状态是否产生了矛盾，诊断上述浓度传感器、上述液位传感器以及上述温度传感器中的某一个传感器的合理性是否已丧失。 

Images