CN102892989A - 尿素水温度传感器的有效性诊断系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够防止对尿素箱内补充了尿素水的情况下的误诊断的尿素水温度传感器的有效性诊断系统。在具有将由尿素箱（105）内设置的温度传感器（121）测量出的尿素水的温度与外界气温比较来诊断温度传感器（121）的故障的有效性诊断部（127）的尿素水温度传感器的有效性诊断系统（129）中，具有尿素水液位条件判断部（128），该尿素水液位条件判断部（128）将由尿素箱（105）内设置的液位传感器（120）测量出的尿素水液位在即将切断之前存储到存储部（130）中，在接通后求出存储在存储部（130）中的尿素水液位与当前的尿素水液位的液位差，当该液位差在预先设定的阈值以下时，许可由有效性诊断部（127）通过温度比较而进行的诊断。

Description

尿素水温度传感器的有效性诊断系统
技术领域
本发明涉及诊断测量储存在尿素箱内的尿素水的温度的尿素水温度传感器的故障的尿素水温度传感器的有效性诊断系统。
背景技术
作为用来将柴油机的废气中的NOx净化的废气净化系统，开发了使用SCR（Selective Catalytic Reduction：选择性催化还原）装置的SCR系统。
该SCR系统是将尿素水向SCR的废气上游供给，由废气的热生成氨，通过该氨在SCR催化剂上将NOx还原而净化的系统（例如，参照专利文献1）。
在SCR系统中，将储存在尿素箱内的尿素水的温度通过设在尿素箱内的尿素水温度传感器测量。由此，检测尿素水的冻结，根据需要而进行解冻控制。
如果尿素水温度传感器故障，则不能测量尿素水的温度，所以在SCR系统中具备诊断尿素水温度传感器的故障的尿素水温度传感器的有效性诊断系统。
该有效性诊断系统将由尿素水温度传感器测量的尿素水的温度与外界气温比较，诊断尿素水温度传感器的故障。具体而言，在发动机刚起动之后，将尿素水的温度与外界气温比较，当它们的温度差比预先设定的阈值大时，将尿素水温度传感器诊断为故障。比较对象的外界气温由于没有直接测量外界气温的温度传感器（由于经济上的原因而没有设置），所以例如使用进气歧管温度或由设在MAF（Mass Air Flow：空气质量流量）传感器中的MAF温度传感器测量的MAF温度作为外界气温。
在发动机刚起动之后进行诊断是因为，如果是发动机刚起动之后，则可认为尿素箱内的尿素水的温度与外界气温大致相同，通过观察在这些温度中是否有较大的偏差，能够诊断尿素水温度传感器的故障。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000－303826号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在以往的有效性诊断系统中，有尽管尿素水温度传感器没有发生故障缺误诊断为故障的情况。例如，在低外界气温时被补充了保存在房间等中的温暖的尿素水的情况下，尿素箱内的尿素水的温度上升，根据补充的量，存在由尿素水温度传感器测量的尿素水的温度与外界气温的温度差变大、而误诊断为尿素水温度传感器发生故障的问题。
所以，本发明的目的在于提供一种能够防止对尿素箱内补充尿素水的情况下的误诊断的尿素水温度传感器的有效性诊断系统。
用于解决课题的方案
本发明是为了达到上述目的而做出的，技术方案1的发明是一种尿素水温度传感器的有效性诊断系统，具有将由尿素箱内设置的尿素水温度传感器测量出的尿素水的温度与外界气温比较来诊断上述尿素水温度传感器的故障的有效性诊断部，其中，具有尿素水液位条件判断部，该尿素水液位条件判断部将由尿素箱内设置的尿素水液位传感器测量出的尿素水液位在即将切断之前存储到存储部中，在接通后求出存储在上述存储部中的尿素水液位与当前的尿素水液位的液位差，当该液位差在预先设定的阈值以下时，许可由上述有效性诊断部通过温度比较而进行的诊断。
发明效果
根据本发明，能够防止对尿素箱内补充了尿素水的情况下的误诊断。
附图说明
图1是表示采用本发明的SCR系统的概略图。
图2是表示DCU的输入输出结构的图。
图3是表示有关本发明的尿素水液位条件判断部的结构的图。
图4是表示有关本发明的尿素水液位条件判断部的动作的流程图。
图5是表示有关本发明的尿素水温度传感器的有效性诊断系统的动作的流程图。
具体实施方式
以下，按照附图说明本发明的优选的实施方式。
首先，对搭载在车辆中的SCR系统进行说明。
如图1所示，SCR系统100主要具备设于发动机E的排气管102的SCR装置103、在SCR装置103的上游侧（废气的上游侧）喷射尿素水的定量阀（尿素喷射装置、定量模块）104、储存尿素水的尿素箱105、将储存在尿素箱105中的尿素水向定量阀104供给的供给模块106、和控制定量阀104及供给模块106等的DCU（Dosing Control Unit：尿素喷射控制单元）126。
在发动机E的排气管102中，从废气的上游侧到下游侧，依次配置有DOC（Diesel Oxidation Catalyst：柴油机氧化催化器）107、DPF（DieselParticulate Filter：柴油颗粒过滤器）108、SCR装置103。DOC107是用来将从发动机E排气的废气中的NO氧化而成为NO2、控制废气中的NO与NO2的比率而提高SCR装置103的脱硝效率的装置。此外，DPF108是用来将废气中的PM（Particulate Matter：颗粒物质）捕集的装置。
在SCR装置103的上游侧的排气管102中，设有定量阀104。定量阀104为在充满高压的尿素水的缸上设有喷口、在柱塞上安装有将该喷口堵塞的阀体的构造，通过对线圈通电将柱塞拉起，来使阀体从喷口离开而将尿素水喷射。将向线圈的通电停止时，通过内部的弹簧力将柱塞拉下，阀体将喷口堵塞，所以使尿素水的喷射停止。
在定量阀104的上游侧的排气管102上，设有测量SCR装置103的入口的废气温度（SCR入口温度）的排气温度传感器109。此外，在SCR装置103的上游侧（这里是排气温度传感器109的上游侧），设有检测SCR装置103的上游侧的NOx浓度的上游侧NOx传感器110，在SCR装置103的下游侧，设有检测SCR装置103的下游侧的NOx浓度的下游侧NOx传感器111。
供给模块106具备将尿素水压送的SM泵112、测量供给模块106的温度（在供给模块106中流动的尿素水的温度）的SM温度传感器113、测量供给模块106内的尿素水的压力（SM泵112的排出侧的压力）的尿素水压力传感器114、和通过切换尿素水的流路、切换将来自尿素箱105的尿素水向定量阀104供给、还是将定量阀104内的尿素水向尿素箱105送回的回流阀115。这里，当回流阀115是开时，将来自尿素箱105的尿素水向定量阀104供给，当回流阀115是关时，将定量阀104内的尿素水向尿素箱105送回。
在回流阀115被切换为将尿素水向定量阀104供给的情况下，供给模块106用该SM泵112将尿素箱105内的尿素水通过送液线路（吸入线路）116吸起，通过压送线路（压力线路）117向定量阀104供给，将剩余的尿素水通过回收线路（返回线路）118向尿素箱105送回。
在尿素箱105中，设有SCR传感器119。SCR传感器119具备测量尿素箱105内的尿素水的液面高度（液位）的液位传感器120、测量尿素箱105内的尿素水的温度的温度传感器121、和测量尿素箱105内的尿素水的品质的品质传感器122。品质传感器122例如根据超声波的传播速度及导电度，检测尿素水的浓度及在尿素水中是否混合有异质混合物，检测尿素箱105内的尿素水的品质。
在尿素箱105和供给模块106上，连接使用来将发动机E冷却的冷却水循环的冷却线路123。冷却线路123通过尿素箱105内，在冷却线路123中流动的冷却水与尿素箱105内的尿素水之间进行热交换。同样，冷却线路123通过供给模块106内，在冷却线路123中流动的冷却水与供给模块106内的尿素水之间进行热交换。
在冷却线路123中，设有切换是否向尿素箱105和供给模块106供给冷却水的箱加热阀（冷却阀门）124。另外，构成为，在定量阀104上也连接冷却线路123，但不论箱加热阀124的开闭，都对定量阀104供给冷却水。另外，在图1中，将图简化而没有示出，但冷却线路123沿着尿素水通过的送液线路116、压送线路117、回收线路118配设。
在图2中表示DCU126的输入输出结构图。
如图2所示，在DCU126上，连接着来自上游侧NOx传感器110、下游侧NOx传感器111、SCR传感器119（液位传感器120、温度传感器121、品质传感器122）、排气温度传感器109、供给模块106的SM温度传感器113和尿素水压力传感器114、以及控制发动机E的ECM（Engine ControlModule：发动机控制模块）125的输入信号线。从ECM125输入外界气温、发动机参数（发动机转速等）的信号。
此外，在DCU126上，连接着向箱加热阀124、供给模块106的SM泵112和回流阀115、定量阀104、上游侧NOx传感器110的加热器、下游侧NOx传感器111的加热器的输出信号线。另外，关于DCU126与各部件的信号的输入输出，是经由单独信号线的输入输出、经由CAN（Controller AreaNetwork：控制器局域网络）的输入输出的哪种都可以。
DCU126基于来自ECM125的发动机参数的信号、和来自排气温度传感器109的废气温度，推测废气中的NOx的量，并基于推测出的废气中的NOx的量决定从定量阀104喷射的尿素水量，进而，当以由定量阀104决定的尿素水量喷射时，基于上游侧NOx传感器110的检测值控制定量阀104，调整从定量阀104喷射的尿素水量。
在SCR系统100中，将储存在尿素箱105内的尿素水的温度通过尿素水温度传感器（在本实施方式中是设在SCR传感器119中的温度传感器121）测量，在测量到尿素水冻结的情况下根据需要进行解冻控制。当作为尿素水温度传感器的温度传感器121发生故障时，则不能检测尿素水的温度，所以在SCR系统100中具备诊断温度传感器121的故障的尿素水温度传感器的有效性诊断系统（以下，只称作有效性诊断系统）。
如图3所示，有效性诊断系统129具有将由温度传感器121测量出的尿素水的温度与外界气温比较来诊断温度传感器121的故障的有效性诊断部127。该有效性诊断部127安装在DCU126中。
有效性诊断部127在确认没有经由CAN从ECM125送来的数据（CAN数据）、即外界气温关联的异常、没有测量尿素水的液位的液位传感器120关联的异常、没有温度传感器121的电路异常的基础上，根据DCU126中具有的变量、即电池电压和由发动机运行计时器测量的经过时间来判断是否是发动机刚起动之后。
这里，所谓发动机运行计时器，是测量从发动机起动起的经过时间的装置。例如，当发动机转速成为预先设定的转速（rpm）以上时发动机运行计时器判断为发动机起动而开始计时，当发动机转速成为上述设定的转速（rpm）－规定的转速（例如25rpm）以下时将计时复位。
另外，通常没有直接测量外界气温的温度传感器（由于经济上的原因而没有设置），所以例如使用进气歧管温度或由设在MAF传感器中的MAF温度传感器测量的MAF温度作为外界气温。
有效性诊断部127在判断为是发动机刚起动之后的情况下，将由温度传感器121得到的尿素水的温度与外界气温比较，此外在判断为不是发动机刚起动之后的情况下，不进行温度传感器121的故障诊断。
进而，当将尿素水的温度与外界气温比较的结果是该温度差比预先设定的阈值大时，有效性诊断部127将温度传感器121诊断为故障。
有效性诊断系统129这样诊断温度传感器121的故障，但通过仅在发动机刚起动之后的条件下许可诊断，例如在低外界气温时补充了保存在房间等中的温暖的尿素水的情况下，尿素箱105内的尿素水的温度上升，根据补充的量而由温度传感器121测量的尿素水的温度与外界气温的温度差变大，产生误诊断为温度传感器121发生故障的问题。
所以，本发明者们在有效性诊断系统129中安装了尿素水液位条件判断部128，该尿素水液位条件判断部128基于尿素箱105内的尿素水液位许可通过有效性诊断部127的诊断。
该尿素水液位条件判断部128将由设在尿素箱105内的尿素水液位传感器（在本实施方式中是设在SCR传感器119中的液位传感器120）测量出的尿素水液位在即将切断（点火关闭；车辆停止）之前存储到存储部130中，在接通（点火打开；车辆起动）后，求出存储在存储部130中的尿素水液位与当前的尿素水液位的液位差，当该液位差在预先设定的阈值以下时，由有效性诊断部127许可通过温度比较的诊断。在即将切断之前存储到存储部130中是因为，通过切断而SCR传感器119关闭，之后不能测量尿素水液位。此外，存储部130例如由EEPROM等可重写的介质构成。
在图4中示出将尿素水液位条件判断部128的动作汇总的流程图。
如图4所示，尿素水液位条件判断部128将接通后由SCR传感器119的液位传感器120测量出的尿素箱105内的当前的尿素水液位与在即将切断之前存储在存储部130中的尿素水液位进行比较，判断它们的液位差是否在预先设定的阈值以下（步骤401）。另外，在初次诊断时等在存储部130中没有存储尿素水液位的情况下，尿素水液位条件判断部128不许可通过有效性诊断部127的诊断而结束动作。
当在步骤401中判断为液位差比设定的阈值大时，尿素水液位条件判断部128不许可通过有效性诊断部127的诊断而结束动作，此外，当判断为液位差在设定的阈值以下时，尿素水液位条件判断部128许可通过有效性诊断部127的诊断（步骤402）。
通过这样的动作，尿素水液位条件判断部128仅在尿素箱105内的尿素水液位大致不变化的情况下许可尿素水温度传感器的诊断。
通过图5说明具备该尿素水液位条件判断部128的尿素水温度传感器的有效性诊断系统129的动作。
有效性诊断系统129中具备的有效性诊断部127首先确认没有作为CAN数据的外界气温关联的异常、没有测量尿素水的液位的液位传感器120关联的异常、没有温度传感器121的电路异常（步骤500），在某个中有异常的情况下结束诊断。
在步骤500中确认没有各种异常后，有效性诊断部127判断DCU126中具有的变量、即电池电压是否在预先设定的范围内（步骤501）。
当在步骤501中判断为电池电压在预先设定的范围外时，有效性诊断部127不进行温度传感器121的诊断而结束处理。
此外，当在步骤501中判断为电池电压在预先设定的范围内时，有效性诊断部127判断由发动机运行计时器测量出的经过时间是否在预先设定的范围内（步骤502）。
当在步骤502中判断为由发动机运行计时器测量出的经过时间在预先设定的范围外时，有效性诊断部127不进行温度传感器121的诊断而结束处理。
此外，当在步骤502中判断为由发动机运行计时器测量出的经过时间在预先设定的范围内时，由尿素水液位条件判断部128按照图4所示的流程图进行是否满足基于尿素水液位的诊断许可条件（尿素水液位条件）的判断（步骤503）。
当在步骤503中判断为满足尿素水液位条件判断部128的尿素水液位条件时，有效性诊断部127将通过温度传感器121得到的尿素水的温度与在尿素水液位条件成立后的规定时间内测量出的外界气温中的最低值进行比较（步骤504）。这里，使用在尿素水液位条件成立后的规定时间内测量出的外界气温中的最低值是为了将对诊断结果的影响抑制在最小限度内。即，当在本诊断中汽车起步时，作为外界气温的进气歧管温度及MAF温度有可能上升，在此情况下给诊断结果带来较大影响，但通过使用最低值，能够将这些影响排除。
当在步骤504中判断为尿素水的温度与外界气温的温度差在预先设定的阈值以下时，有效性诊断部127判断为温度传感器121是正常的（步骤505）。
当在步骤504中判断为尿素水的温度与外界气温的温度差比预先设定的阈值大时，有效性诊断部127判断为温度传感器121发生故障（步骤506）。另外，也可以将这些步骤重复，当连续多次判断为故障时才进行故障的判断。
这样，在本发明的有效性诊断系统129中，除了以往的步骤501、502的诊断许可条件以外，还判断是否满足尿素水液位条件判断部128的尿素水液位条件，所以在对尿素箱105内补充了尿素水的情况下不进行诊断，能够防止尽管温度传感器121没有故障、却判断为故障的误诊断。
标记说明
105 尿素箱
120 液位传感器
121 温度传感器
127 有效性诊断部
128 尿素水液位条件判断部
129 尿素水温度传感器的有效性诊断系统
130 存储部

Claims (1)

1.一种尿素水温度传感器的有效性诊断系统，具有将由尿素箱内设置的尿素水温度传感器测量出的尿素水的温度与外界气温比较来诊断上述尿素水温度传感器的故障的有效性诊断部，其特征在于，
具有尿素水液位条件判断部，该尿素水液位条件判断部将由尿素箱内设置的尿素水液位传感器测量出的尿素水液位在即将切断之前存储到存储部中，在接通后求出存储在上述存储部中的尿素水液位与当前的尿素水液位的液位差，当该液位差在预先设定的阈值以下时，许可由上述有效性诊断部通过温度比较而进行的诊断。
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