JP2015121198A - 液量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】添加弁の機能を維持するために必要な添加液量を好適に確保することのできる液量検出装置を提供する。【解決手段】エンジン１の排気通路２６には排気浄化用の尿素水が供給される尿素添加弁２３０が設けられている。制御装置８０は、尿素添加弁２３０を冷却する冷却添加の実行に必要な尿素水の量である必要添加量を、機関燃料を貯留する燃料タンク内の燃料残量に基づいて算出する。そして、制御装置８０は、尿素水を貯留するタンク２１０内の尿素水残量が算出された必要添加量にまで減少した場合には、尿素水の残量に関する報知を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される液量検出装置に関する。

内燃機関の排気を浄化するために、排気通路に対して添加弁から添加液を供給する装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置では、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を触媒で還元浄化するために、排気通路内に尿素水などの添加液を噴射供給するようにしている。

ここで、タンク内に貯留されている添加液の量が少なくなると排気の浄化が困難になる。そこで、同文献１に記載の装置では、タンク内の添加液残量を監視するとともに、排気浄化のためにタンクから消費される添加液の量を予測するようにしている。そして、予測された添加液の消費量がタンク内の添加液残量を超える場合には、警報を発するようにしている。

特表２００７−５２２３７０号公報

ところで、タンクに貯留された添加液は、排気浄化のみならず、添加弁の機能維持のために消費されることもある。なお、こうした機能維持のための添加液消費としては、例えば添加弁を冷却するための冷却添加などがある。

この点、従来の装置は、タンクから消費される添加液の量を予測するに際して、そうした添加弁の機能維持のために消費される添加液の量を考慮していない。そのため、場合によっては、タンク内の添加液残量が、添加弁の機能を維持するために必要な量を下回ってしまい、例えば機能維持のための添加液添加が困難になるおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、添加弁の機能を維持するために必要な添加液量を好適に確保することのできる液量検出装置を提供することにある。

上記課題を解決する液量検出装置は、内燃機関の排気通路に設けられる弁であって排気浄化用の添加液が供給される添加弁の機能を維持するための添加液添加である機能添加の実行に必要な添加液の量である必要添加量を、内燃機関の機関燃料を貯留する燃料タンク内の燃料残量に基づいて算出する。そして、添加液を貯留する添加液タンク内の添加液残量が上述の必要添加量にまで減少した場合には、添加液の残量に関する報知を行うようにしている。

添加弁の機能を維持する機能添加に必要とされる添加液の量は、燃料タンク内の燃料残量が多く、内燃機関を搭載した車両の走行可能距離が長いときほど多くなる。そこで、同構成では、機能添加の実行に必要な添加液の量である必要添加量を燃料タンク内の燃料残量から算出するようにしている。そして、添加液を貯留する添加液タンク内の添加液残量が、算出された必要添加量にまで減少した場合には、添加液の残量に関する報知を行うようにしている。そのため、添加液タンク内の添加液残量が、機能添加の実行に必要とされる添加液の量よりも少なくなったときには、車両運転者等に対して添加液の残量に関する報知が行われるようになり、例えば添加液の補充等を促すことも可能になる。従って、添加弁の機能を維持するために必要な添加液量を好適に確保することができるようになる。

また、上記課題を解決する液量検出装置は、内燃機関の排気通路に設けられる弁であって排気浄化用の添加液が供給される添加弁を冷却する冷却添加の実行に必要な添加液の量である必要添加量を、内燃機関の機関燃料を貯留する燃料タンク内の燃料残量に基づいて算出する。そして、添加液を貯留する添加液タンク内の添加液残量が上述した必要添加量にまで減少した場合には、添加液の残量に関する報知を行うようにしている。

添加弁の機能を維持するための機能添加の１つであって、添加弁を冷却するための冷却添加に必要とされる添加液の量は、燃料タンク内の燃料残量が多く、内燃機関を搭載した車両の走行可能距離が長いときほど多くなる。そこで、同構成では、冷却添加の実行に必要な添加液の量である必要添加量を燃料タンク内の燃料残量から算出するようにしている。そして、添加液を貯留する添加液タンク内の添加液残量が、算出された必要添加量にまで減少した場合には、添加液の残量に関する報知を行うようにしている。そのため、添加液タンク内の添加液残量が、冷却添加の実行に必要とされる添加液の量よりも少なくなったときには、車両運転者等に対して添加液の残量に関する報知が行われるようになり、例えば添加液の補充等を促すことも可能になる。従って、添加弁を冷却するために必要な添加液量を好適に確保することができるようになる。

また、排気温度を高めることにより捕集した微粒子を減少させる再生処理が実行されるフィルタが内燃機関の排気通路に設けられている場合には、そうした再生処理の実行時に添加弁の温度が高くなるため、上述した冷却添加が実行されやすくなる。そこで、燃料残量による車両の走行可能距離において再生処理が実行される回数を予測し、その予測された再生処理の実行回数に基づいて必要添加量を算出するようにしてもよい。同構成によれば、添加弁を冷却するために必要な添加液の量を好適に算出することができる。

なお、燃料タンク内の燃料残量に基づいて必要添加量を算出する際には、燃料残量が多いときほど必要添加量が多くなるように同必要添加量を算出することが好ましい。
また、上記液量検出装置において、機関燃料が満充填された状態の燃料タンクの燃料残量に応じた必要添加量である第１必要添加量と、燃料残量の現状値に応じた必要添加量である第２必要添加量とを算出する。そして、添加液タンク内の添加液残量が第１必要添加量にまで減少した場合には添加液の残量に関する第１報知を行い、添加液タンク内の添加液残量が第２必要添加量にまで減少した場合には添加液の残量に関する第２報知を行うようにしてもよい。

同構成によれば、機関燃料が満充填された状態の燃料タンクの燃料残量、つまり燃料タンクの最大貯留量に応じた第１必要添加量が算出されることにより、機能添加や冷却添加を実行するために必要な添加液の量についてその最大量が求められる。そして、添加液タンク内の添加液残量が、この第１必要添加量にまで減少した場合には添加液の残量に関する第１報知が行われる。従って、この第１報知によって、機能添加や冷却添加に必要な添加液の量が不足する可能性があることを仮報知することができる。

さらに、燃料残量の現状値に応じた第２必要添加量が推定されることにより、機能添加や冷却添加を実行するために必要な添加液残量がより精度よく求められる。そして、添加液タンク内の添加液残量が、この第２必要添加量にまで減少した場合には添加液の残量に関する第２報知が行われる。従って、この第２報知によって、機能添加や冷却添加に必要な添加液の量が不足する可能性がさらに高くなったことを報知することができる。

液量検出装置の一実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。 同実施形態において尿素水の残量を検出するための一連の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において第１警告残量及び第２警告残量を設定するための一連の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の変形例において尿素水の残量に関する警告を行うための一連の処理手順を示すフローチャート。

以下、液量検出装置を、内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置を備えた車両において具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。なお、本実施形態における内燃機関は、ディーゼルエンジンであり、以下では単に「エンジン」という。

図１に示すように、エンジン１には複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ〜４ｄが各気筒＃１〜＃４に対応して取り付けられている。これら燃料噴射弁４ａ〜４ｄは各気筒＃１〜＃４の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ〜６ｄとが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。

燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ〜４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ〜４ｄから気筒内に噴射される。

吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１６が設けられている。

排気ポート６ａ〜６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２６に接続されている。
排気通路２６の途中には、気筒に導入される吸入空気を排気圧を利用して過給するターボチャージャ１１が設けられている。同ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。

また、排気通路２６の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの排気下流には、排気を浄化する第１浄化部材３０が設けられている。この第１浄化部材３０の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒３１及びフィルタ３２が配設されている。

酸化触媒３１には、排気中のＨＣを酸化処理する触媒が担持されている。また、フィルタ３２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集する部材であって、多孔質のセラミックで構成されている。このフィルタ３２には、ＰＭの酸化を促進させるための触媒が担持されており、排気中のＰＭは、フィルタ３２の多孔質の壁を通過する際に捕集される。

また、エキゾーストマニホールド８の集合部近傍には、酸化触媒３１やフィルタ３２に添加剤として燃料を供給するための燃料添加弁５が設けられている。この燃料添加弁５は、燃料供給管２７を介して前記サプライポンプ１０に接続されている。なお、燃料添加弁５の配設位置は、排気系にあって第１浄化部材３０の上流側であれば適宜変更するも可能である。また、燃料の噴射時期を調整してポスト噴射を行うことにより、酸化触媒３１やフィルタ３２に添加剤として燃料を供給してもよい。

フィルタ３２に捕集されたＰＭの量が所定値を超えると、フィルタ３２の再生処理が開始されて燃料添加弁５からはエキゾーストマニホールド８内に向けて燃料が噴射される。この燃料添加弁５から噴射された燃料は、酸化触媒３１に達すると燃焼され、これにより排気温度の上昇が図られる。そして、酸化触媒３１にて昇温された排気がフィルタ３２に流入することにより、同フィルタ３２は昇温され、これによりフィルタ３２に堆積したＰＭが酸化処理されて減少し、フィルタ３２は再生される。

また、排気通路２６の途中にあって、第１浄化部材３０の排気下流には、排気を浄化する第２浄化部材４０が設けられている。第２浄化部材４０の内部には、還元剤を利用して排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯＸ浄化触媒としての選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）４１が配設されている。

さらに、排気通路２６の途中にあって、第２浄化部材４０の排気下流には、排気を浄化する第３浄化部材５０が設けられている。第３浄化部材５０の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒５１が配設されている。

エンジン１には、上記ＳＣＲ触媒４１に還元剤としての尿素水を添加供給する尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、排気浄化用の添加液である尿素水を貯留するタンク２１０、排気通路２６内に尿素水を噴射添加する尿素添加弁２３０、尿素添加弁２３０とタンク２１０とを接続する供給通路２４０、供給通路２４０の途中に設けられたポンプ２２０等で構成されている。また、尿素水供給機構２００は、タンク２１０内に貯留された尿素水の残量を検出するレベルセンサ２５０も備えている。なお、レベルセンサ２５０は、タンク２１０内に貯留された尿素水の液面高さを検出することによってタンク２１０内の尿素水残量を検出する検出器であり、レベルセンサ２５０のセンサ値を、以下、レベルセンサ値Ｌという。

尿素添加弁２３０は、第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒４１に向かって開口されている。尿素添加弁２３０は通電状態にされると開弁し、通電停止状態にされると閉弁する。この尿素添加弁２３０が開弁されると、供給通路２４０を介して排気通路２６内に尿素水が噴射供給される。

ポンプ２２０は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク２１０から尿素添加弁２３０に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素添加弁２３０からタンク２１０に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ２２０の逆回転時には、尿素添加弁２３０及び供給通路２４０から尿素水が回収されてタンク２１０に戻される。

また、尿素添加弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２６内には、尿素添加弁２３０から噴射された尿素水を分散させることにより同尿素水の霧化を促進する分散板６０が設けられている。

尿素添加弁２３０から噴射された尿素水は、排気の熱によって加水分解されてアンモニアとなる。このアンモニアはＳＣＲ触媒４１に吸着され、その吸着したアンモニアによってＮＯｘが還元浄化される。

この他、エンジン１には排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が備えられている。このＥＧＲ装置によって、排気の一部を吸入空気に導入する排気再循環処理（以下、ＥＧＲ処理という）を行うことにより、気筒内の燃焼温度が低下して、ＮＯｘの発生量が低減される。このＥＧＲ装置は、吸気通路３とエキゾーストマニホールド８とを連通するＥＧＲ通路１３、同ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、及びＥＧＲクーラ１４等により構成されている。ＥＧＲ弁１５の開度が調整されることにより排気通路２６から吸気通路３に導入される排気還流量、いわゆる外部ＥＧＲ量が調量される。また、ＥＧＲクーラ１４によってＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度が低下される。

エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸入空気量ＧＡを検出する。絞り弁開度センサ２０は吸気絞り弁１６の開度を検出する。機関回転速度センサ２１はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出する。アクセルセンサ２２はアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。外気温センサ２３は、外気温度ＴＨｏｕｔを検出する。燃料残量センサ２４は、燃料タンク内に貯留されている機関燃料の残量である燃料残量ＦＲを検出する。加速度センサ２５は、車両の加速度や路面の傾斜角に応じた信号を出力し、この信号（以下、加速度センサ値ＧＳという）に基づいて車両の加速度や路面の傾斜状態などが算出される。ちなみに、本実施形態では、車両が加速しているときや走行路面が上り勾配のときには、加速度センサ値ＧＳの値として正の値が出力される。一方、車両が減速しているときや走行路面が下り勾配のときには、加速度センサ値ＧＳの値として負の値が出力される。そして、車両が一定の速度で走行しているときや、勾配のほとんど無い平坦路を走行しているときには、加速度センサ値ＧＳの値として「０」近傍の値が出力される。

また、酸化触媒３１の上流に設けられた第１排気温度センサ１００は、酸化触媒３１に流入する前の排気の温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。差圧センサ１１０は、フィルタ３２の上流及び下流の排気圧の圧力差ΔＰを検出する。

第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６にあって、尿素添加弁２３０の上流には、第２排気温度センサ１２０及び第１ＮＯｘセンサ１３０が設けられている。第２排気温度センサ１２０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気の温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。第１ＮＯｘセンサ１３０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気に含まれるＮＯｘの量、より具体的にはＮＯｘの濃度（単位：ｐｐｍ）である第１ＮＯｘ濃度Ｎ１を検出する。

第３浄化部材５０よりも下流の排気通路２６には、ＳＣＲ触媒４１で浄化された排気のＮＯｘ濃度である第２ＮＯｘ濃度Ｎ２を検出する第２ＮＯｘセンサ１４０が設けられている。

これら各種センサ等の出力は、制御部を構成する制御装置８０に入力される。この制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。

そして、この制御装置８０により、例えば燃料噴射弁４ａ〜４ｄや燃料添加弁５の燃料噴射制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、吸気絞り弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御等、エンジン１の各種制御が行われる。

また、上記フィルタ３２に捕集されたＰＭを燃焼させる上記再生処理等といった各種の排気浄化制御も同制御装置８０によって行われる。
制御装置８０は、排気浄化制御の一つとして、上記尿素添加弁２３０による尿素水の添加制御を行う。

この添加制御では、エンジン１から排出されるＮＯｘを還元処理するために必要な尿素量が機関運転状態等に基づいて算出される。また、ＳＣＲ触媒４１に吸着されているアンモニア量を予め定められた量に維持するために必要な尿素量が算出される。

そして、ＮＯｘを還元処理するために必要な尿素量とアンモニア吸着量を維持するために必要な尿素量との和が目標添加量ＱＥとして算出され、その目標添加量ＱＥに相当する量の尿素水が尿素添加弁２３０から噴射されるように、尿素添加弁２３０の駆動状態が制御される。

他方、上述したフィルタ３２の再生処理が実行されて排気温度が高くなると、排気通路２６に設けられた尿素添加弁２３０の温度が高くなる。このようにして尿素添加弁２３０の温度が高くなると、熱害の影響で尿素添加弁２３０の機能を維持することが困難になるおそれがある。そこで、制御装置８０は、排気浄化用の尿素水添加とは別に、尿素添加弁２３０の機能を維持するための尿素水添加である機能添加も行う。

この機能添加では、第２排気温度ＴＨ２等に基づいて尿素添加弁２３０の温度が推定される。そして、その推定された温度が規定の温度を超える場合には、尿素添加弁２３０から尿素水が添加される。このとき尿素添加弁２３０に供給される尿素水は、タンク２１０内に貯留されていたものであり、その温度は比較的に低くなっている。従って、こうした尿素水の添加によって尿素添加弁２３０は冷却されて熱害の発生が抑えられる。以下、こうした尿素水の添加による尿素添加弁２３０の冷却を、「冷却添加」という。

こうした冷却添加を行うためには、タンク２１０の尿素水残量が適切に確保されている必要があり、仮に尿素水残量が適切に確保されていない場合には、尿素水残量に関する報知を行って、車両運転者等に尿素水の補充等を促す処置を行う必要がある。

そこで、本実施形態では、冷却添加の実行に必要な尿素水の量である必要添加量を燃料タンク内の燃料残量に基づいて算出し、尿素水残量が必要添加量にまで減少した場合には、尿素水の残量に関する報知を行うとともに、エンジン１の再始動を禁止するようにしている。

以下、図２〜図４を参照しつつ、こうした処理について説明する。なお、図２〜図４に示す一連の各処理は、制御装置８０によって所定の周期毎に実行される。
図２に、タンク２１０内の尿素水残量ＮＲを求める処理手順を示す。

本処理が開始されると、レベルセンサ値Ｌが安定しているか否かが判定される（Ｓ１００）。ここでは、レベルセンサ値Ｌの変動幅が所定値以下に小さくなっている状態が所定時間以上継続している場合に、レベルセンサ値Ｌが安定していると判定される。なお、それら所定値及び所定時間は、レベルセンサ値Ｌが安定していることを判定する上で適切な値が予め設定されている。

レベルセンサ値Ｌが安定していないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、現在のレベルセンサ値Ｌをなまし処理した、なまし処理後レベルセンサ値ＬＮが今回の処理実行時における尿素水残量ＮＲとして設定されることにより、尿素水残量ＮＲが更新される（Ｓ１１０）。

一方、レベルセンサ値Ｌが安定しているときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、タンク２１０に貯留された尿素水の液面が傾斜しているか否かが判定される（Ｓ１２０）。このステップＳ１２０では、加速度センサ値ＧＳの値が「０」近傍の値ではないとき、つまり車両が坂路を走行している状態であることを加速度センサ値ＧＳの値が示しているときに肯定判定される。

そして、液面が傾斜していないと判定されるときには（Ｓ１２０：ＮＯ）、レベルセンサ値Ｌに基づいて検出された尿素水残量が今回の処理実行時における尿素水残量ＮＲとして設定されることにより、尿素水残量ＮＲが更新される（Ｓ１３０）。

一方、液面が傾斜していると判定されるときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、レベルセンサ値Ｌと実際の尿素水残量とがずれている可能性がある。そこで、液面が傾斜していると判定されるときには、今回の処理実行によって更新される前の尿素水残量ＮＲ（つまり前回更新された尿素水残量ＮＲ）から積算添加量ＮＳを減じた値が今回の処理実行時における尿素水残量ＮＲとして設定されることにより、尿素水残量ＮＲが更新される（Ｓ１４０）。積算添加量ＮＳは、前回尿素水残量ＮＲが更新されてから今回尿素水残量ＮＲが更新されるまでの間において添加された尿素水の総量であり、例えば上記目標添加量ＱＥを積算することにより算出される。また、このステップＳ１４０において、尿素水残量ＮＲが更新されると積算添加量ＮＳは「０」にリセットされて、再び尿素水添加量の積算処理が開始される。このステップＳ１４０の処理により、尿素水の液面が傾斜していても、その影響を受けることなく、タンク２１０内の尿素水残量ＮＲが検出される。

次に、冷却添加の実行に必要な尿素水残量である必要添加量についてその算出手順を説明する。ちなみに、機能添加に必要な添加液残量である必要添加量は、燃料タンク内の燃料残量が多く車両の走行可能距離が長いときほど多く必要になる。従って、必要添加量は燃料残量ＦＲが多いときほど多くなるように推定される。

図３に、必要添加量についての詳細な算出処理手順を示す。
本処理が開始されると、最大必要添加量ＤＡＭが読み込まれる（Ｓ２００）。この最大必要添加量ＤＡＭは予めの実験等を通じて求められる値であり、燃料タンクの最大貯留量、つまり燃料残量ＦＲの最大値に対応する必要添加量の最大量である。より詳細には、燃料タンクに機関燃料が満充填された状態での車両の最大走行可能距離において、フィルタ３２の再生処理が実行される回数を予測し、その予測された再生処理の実行回数等に応じた冷却添加の実行回数を推定する。そして推定された回数分だけ冷却添加を実行するために必要とされる尿素水の総量が上記最大必要添加量ＤＡＭとして設定される。なお、この最大必要添加量ＤＡＭは、機関燃料が満充填された状態の燃料タンクの燃料残量に応じた必要添加量である第１必要添加量に相当する。

次に、現在の尿素水残量ＮＲから最大必要添加量ＤＡＭを減じた値が第１警告残量Ｒ１として算出される（Ｓ２１０）。なお、算出された第１警告残量Ｒ１が負の値になる場合、第１警告残量Ｒ１には「０」が設定されることにより、第１警告残量Ｒ１の最小値は「０」に制限される。この第１警告残量Ｒ１は、タンク２１０内に貯留された尿素水の量が最大必要添加量ＤＡＭに減少するまでの余裕量に相当する。例えば現在の尿素水残量ＮＲが「５リットル」、最大必要添加量ＤＡＭが「３リットル」であった場合、第１警告残量Ｒ１は「２リットル」となり、タンク２１０内に貯留された尿素水の量が最大必要添加量ＤＡＭに減少するまでには、まだ「２リットル」の余裕があることを示す。また、算出された第１警告残量Ｒ１が「０」となる場合には、現在の尿素水残量ＮＲが最大必要添加量ＤＡＭと一致している、つまり現在の尿素水残量ＮＲが最大必要添加量ＤＡＭにまで減少していることになる。また、第１警告残量Ｒ１が「０」に制限される場合には、現在の尿素水残量ＮＲが最大必要添加量ＤＡＭよりも少ない状態になっている。

次に、第１警告残量Ｒ１が「０」であるか否か、つまり現在の尿素水残量ＮＲが最大必要添加量ＤＡＭにまで減少したか否かが判定される（Ｓ２２０）。そして、第１警告残量Ｒ１が「０」であるときには（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、前回の本処理実行時における第１警告残量Ｒ１が「０」であったか否か、つまり第１警告残量Ｒ１＝「０」の状態が継続しているか否かが判定される（Ｓ２４０）。

そして、前回の本処理実行時における第１警告残量Ｒ１が「０」ではなかったとき、つまり今回の処理で初めて第１警告残量Ｒ１が「０」になったときには（Ｓ２４０：ＮＯ）、現在の燃料残量ＦＲから必要添加量ＤＡを推定する処理として、ステップＳ２５０及びステップＳ２６０の処理が実行される。

ステップＳ２５０では、現在の燃料残量ＦＲに基づいて上記再生処理の予想実行回数Ｎが算出される。より詳細には、現在の燃料残量ＦＲによる車両の走行可能距離において、フィルタ３２の再生処理が実行される回数を予測し、その予測された再生処理の実行回数が予想実行回数Ｎとされる。

次に、ステップＳ２６０では、予想実行回数Ｎに基づいて必要添加量ＤＡが設定される。上述したフィルタ３２の再生処理が実行されると、尿素添加弁２３０の温度が高くなり、上述した冷却添加が実行されやすくなる。そこで、ステップＳ２６０では、予想実行回数Ｎが多いときほど必要添加量ＤＡは多くなるように、同必要添加量ＤＡは可変設定される。なお、この必要添加量ＤＡは、燃料残量の現状値に応じた必要添加量である第２必要添加量に相当する。

こうして現在の燃料残量ＦＲに応じた必要添加量ＤＡが推定されると、現在の尿素水残量ＮＲから必要添加量ＤＡを減じた値が第２警告残量Ｒ２として算出されて（Ｓ２７０）、本処理は一旦終了される。

ステップＳ２７０において、算出された第２警告残量Ｒ２が負の値になる場合、第２警告残量Ｒ２には「０」が設定される。これにより第２警告残量Ｒ２の最小値は「０」に制限される。この第２警告残量Ｒ２は、タンク２１０内に貯留された尿素水の量が必要添加量ＤＡに減少するまでの余裕量に相当する。例えば現在の尿素水残量ＮＲが「３リットル」、必要添加量ＤＡが「２リットル」であった場合、第２警告残量Ｒ２は「１リットル」となり、タンク２１０内に貯留された尿素水の量が必要添加量ＤＡに減少するまでには、「１リットル」の余裕があることを示す。また、算出された第２警告残量Ｒ２が「０」となる場合には、現在の尿素水残量ＮＲが必要添加量ＤＡと一致している、つまり現在の尿素水残量ＮＲが必要添加量ＤＡにまで減少していることになる。また、第２警告残量Ｒ２が「０」に制限される場合には、現在の尿素水残量ＮＲが必要添加量ＤＡよりも少ない状態になっている。

上記ステップＳ２２０にて、第１警告残量Ｒ１が「０」ではないと判定されるときには（Ｓ２２０：ＮＯ）、必要添加量ＤＡは「０」に設定される（Ｓ２３０）。そして、ステップＳ２７０にて第２警告残量Ｒ２が算出されて、本処理は一旦終了される。このようにして必要添加量ＤＡが「０」に設定された場合、ステップＳ２７０では、第２警告残量Ｒ２として現在の尿素水残量ＮＲが設定される。

また、上記ステップＳ２４０にて、前回の本処理実行時における第１警告残量Ｒ１が「０」であったと判定されるときには、現在設定されている必要添加量ＤＡがそのまま維持された状態で、ステップＳ２７０において、第２警告残量Ｒ２が算出され、本処理は一旦終了される。

次に、尿素水の残量に関する報知を行うとともに、エンジン１の再始動を禁止する処理について、図４を参照しつつ説明する。
図４に示す処理が開始されると、先の図３に示した一連の処理により算出された第１警告残量Ｒ１及び第２警告残量Ｒ２について、「第１警告残量Ｒ１＝０」且つ「第２警告残量Ｒ２＞０」の条件が満たされるか否かが判定される（Ｓ３００）。そして、「第１警告残量Ｒ１＝０」且つ「第２警告残量Ｒ２＞０」の条件が満たされるときには（Ｓ３００：ＹＥＳ）、現在の尿素水残量ＮＲが必要添加量ＤＡよりは多いものの、最大必要添加量ＤＡＭにまでは減少しているため、尿素水の残量に関する第１警告が実行されて（Ｓ３１０）、本処理は一旦終了される。この第１警告は、尿素水の補充が行われないままエンジン１の運転を継続すると、近い将来、エンジン１の再始動が禁止されてしまう程度に現在の尿素水残量が少なくなっていることを警告するものであり、音や光、あるいはメーターパネルなどへの表示等を通じて再始動の禁止を警告する報知が行われる。なお、この第１警告は、第１報知に相当する。

一方、「第１警告残量Ｒ１＝０」且つ「第２警告残量Ｒ２＞０」の条件が満たされないときには（Ｓ３００：ＮＯ）、「第２警告残量Ｒ２＝０」の条件が満たされるか否かが判定される（Ｓ３２０）。そして、「第２警告残量Ｒ２＝０」の条件が満たされないときには（Ｓ３２０：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。

一方、「第２警告残量Ｒ２＝０」の条件が満たされるときには（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、現在の尿素水残量ＮＲが必要添加量ＤＡにまで減少しているため、尿素水の残量に関する第２警告が実行される（Ｓ３３０）。この第２警告は、尿素水残量が十分ではないため、これからエンジン１の再始動を禁止する処理を行うことを車両運転者等に知らせるものであり、音や光、あるいはメーターパネルなどへの表示等を通じてエンジン１の再始動を禁止する報知が行われる。なお、この第２警告は、第２報知に相当する。こうした第２警告が実行されると、次に、エンジン１の再始動が禁止されて（Ｓ３４０）、本処理は一旦終了される。

ちなみに、ＮＯｘを浄化するために必要な尿素水の必要添加量を別途算出し、この算出された必要添加量にまで尿素水残量ＮＲが減少したときにも、上述したような警告処理やエンジン１の再始動を禁止する処理が実行される。

次に、本実施形態の作用を説明する。
尿素添加弁２３０の機能を維持する冷却添加に必要とされる尿素水の量は、燃料タンク内の燃料残量ＦＲが多く、車両の走行可能距離が長いときほど多くなる。そこで、冷却添加の実行に必要な尿素水の量である必要添加量ＤＡや最大必要添加量ＤＡＭを燃料タンク内の燃料残量ＦＲに基づいて算出するようにしている。そして、タンク２１０内の尿素水残量ＮＲが、推定された必要添加量ＤＡや最大必要添加量ＤＡＭにまで減少した場合には、尿素水の残量に関する報知として、第１警告や第２警告を行うようにしている。そのため、タンク２１０内の尿素水残量が、冷却添加の実行に必要とされる尿素水の量よりも少なくなったときには、車両運転者等に対して尿素水の残量に関する報知が行われるようになり、尿素水の補充等を促すことが可能になる。従って、尿素添加弁２３０の機能を維持するために必要な尿素水の液量が好適に確保される。

また、機関燃料が満充填された状態の燃料タンクの燃料残量ＦＲに応じた必要添加量である最大必要添加量ＤＡＭと、燃料残量ＦＲの現状値に応じた必要添加量ＤＡとが推定される。そして、尿素水残量ＮＲが最大必要添加量ＤＡＭにまで減少した場合には（図４のＳ３００：ＹＥＳ）、尿素水の残量に関する第１警告が行われる（Ｓ３１０）。また、尿素水残量ＮＲが必要添加量ＤＡにまで減少した場合には（図４のＳ３２０：ＹＥＳ）、尿素水の残量に関する第２警告が行われる（Ｓ３３０）。

このように機関燃料が満充填された状態の燃料タンクの燃料残量ＦＲ、つまり燃料タンクの最大貯留量に応じた最大必要添加量ＤＡＭが算出されることにより、冷却添加を実行するために必要な尿素水残量の最大量が求められる。そして、タンク２１０内の尿素水残量が、この最大必要添加量ＤＡＭにまで減少したときには、第１警告が行われる。従って、この第１警告によって、冷却添加に必要な尿素水の量が不足する可能性のあることが仮報知される。

さらに、燃料残量ＦＲの現状値に応じた必要添加量ＤＡが算出されることにより、冷却添加を実行するために必要な尿素水残量がより精度よく求められる。そして、タンク２１０内の尿素水残量が、この必要添加量ＤＡにまで減少したときには、第２警告が行われる。従って、この第２警告によって、冷却添加に必要な尿素水の量が不足する可能性がさらに高くなったことが報知される。

また、車両には、排気浄化装置として、排気中の微粒子を捕集するフィルタ３２が備えられており、排気温度を高めることによりフィルタ３２に堆積した微粒子を減少させる再生処理が実行される。そうした再生処理の実行時には尿素添加弁２３０の温度が高くなるため、上述した冷却添加が実行されやすくなる。そこで、先の図３に示したステップＳ２５０及びステップＳ２６０では、燃料残量ＦＲによる車両の走行可能距離において再生処理が実行される回数を予測し、その予測された再生処理の実行回数に基づいて必要添加量ＤＡが算出される。従って、尿素添加弁２３０を冷却するために必要な尿素水の量が、燃料残量ＦＲに応じて好適に算出される。

以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１）尿素添加弁２３０の冷却添加に必要な尿素水の量である必要添加量ＤＡや最大必要添加量ＤＡＭを燃料タンク内の燃料残量ＦＲに基づいて算出するようにしている。そして、タンク２１０内の尿素水残量ＮＲが、算出された必要添加量ＤＡや最大必要添加量ＤＡＭにまで減少した場合には、尿素水の残量に関する報知として、第１警告や第２警告を行うようにしている。そのため、車両運転者等に対して、冷却添加に必要な尿素水の残量に関する報知が行われるようになり、尿素水の補充等を促すことができる。従って、尿素添加弁２３０の機能を維持するために必要な尿素水の液量を好適に確保することができる。

（２）機関燃料が満充填された状態の燃料タンクの燃料残量ＦＲに応じた必要添加量である最大必要添加量ＤＡＭと、燃料残量ＦＲの現状値に応じた必要添加量ＤＡとを算出するようにしている。そして、尿素水残量ＮＲが最大必要添加量ＤＡＭにまで減少した場合には、尿素水の残量に関する第１警告を行い、尿素水残量ＮＲが必要添加量ＤＡにまで減少した場合には、尿素水の残量に関する第２警告を行うようにしている。従って、その第１警告によって、冷却添加に必要な尿素水の量が不足する可能性のあることを仮報知することができる。また、第２警告によって、冷却添加に必要な尿素水の量が不足する可能性がさらに高くなったことを報知することができる。

（３）燃料残量ＦＲによる車両の走行可能距離において再生処理が実行される回数を予測し、その予測された再生処理の実行回数に基づいて必要添加量ＤＡを算出するようにしている。従って、尿素添加弁２３０を冷却するために必要な尿素水の量を、燃料残量ＦＲに応じて好適に算出することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・図４に示したステップＳ３００では、第１警告残量Ｒ１が「０」であることに基づき、現在の尿素水残量ＮＲが最大必要添加量ＤＡＭにまで減少していると判定した。ここで、第１警告残量Ｒ１が「０」になるときには、現在の尿素水残量ＮＲと最大必要添加量ＤＡＭとが等しくなる。そこで、第１警告残量Ｒ１の算出を省略して、現在の尿素水残量ＮＲと最大必要添加量ＤＡＭとを比較する。そして、「現在の尿素水残量ＮＲ＝最大必要添加量ＤＡＭ」の条件を満たすとき、或いは「現在の尿素水残量ＮＲ＞最大必要添加量ＤＡＭ」の条件を満たす状態から「現在の尿素水残量ＮＲ＜最大必要添加量ＤＡＭ」の条件を満たす状態に変化したときには、現在の尿素水残量ＮＲが最大必要添加量ＤＡＭにまで減少していると判定するようにしてもよい。

同様に、図４に示したステップＳ３２０では、第２警告残量Ｒ２が「０」であることに基づき、現在の尿素水残量ＮＲが必要添加量ＤＡにまで減少していると判定したが、第２警告残量Ｒ２が「０」になるときには、現在の尿素水残量ＮＲと必要添加量ＤＡとが等しくなる。そこで、第２警告残量Ｒ２の算出を省略して、現在の尿素水残量ＮＲと必要添加量ＤＡとを比較する。そして、「現在の尿素水残量ＮＲ＝必要添加量ＤＡ」の条件を満たすとき、或いは「現在の尿素水残量ＮＲ＞必要添加量ＤＡ」の条件を満たす状態から「現在の尿素水残量ＮＲ＜必要添加量ＤＡ」の条件を満たす状態に変化したときには、現在の尿素水残量ＮＲが必要添加量ＤＡにまで減少していると判定するようにしてもよい。

・フィルタ３２の再生処理に関する予想実行回数Ｎに基づいて必要添加量ＤＡを設定するようにした。この他、車両走行中での尿素添加弁２３０の受熱量を推定し、その推定された受熱量に基づいて必要添加量ＤＡを設定するようにしてもよい。

・第１警告残量Ｒ１のみを算出したり、第２警告残量Ｒ２のみを算出したりしてもよい。
・燃料残量ＦＲからフィルタ３２の再生処理の実行回数を予測し、その予測された実行回数に基づいて必要添加量ＤＡを算出するようにした。ここで、燃料残量ＦＲが多いときほど車両の走行可能距離は長くなるため、冷却添加等に代表される機能添加の実行回数は多くなる傾向がある。そこで、燃料残量ＦＲが多いときほど必要添加量ＤＡの値が多くなるように、燃料残量ＦＲに基づいて必要添加量ＤＡを直接設定するようにしてもよい。

・上述した必要添加量は、尿素添加弁２３０の冷却添加を実行するために必要な尿素水の量であったが、この他の機能添加の実行に必要とされる必要添加量を求めるようにしてもよい。例えば、機能添加として、尿素添加弁２３０の詰まりを抑えるために所定周期毎に尿素水を添加する場合には、上記必要添加量として、そうした詰まりを抑制するための尿素水添加を実行するために必要な尿素水の量を燃料残量に基づいて算出し、上記実施形態と同様な態様にて、尿素水の残量に関する報知等を行うようにしてもよい。なお、こうした変形例においても、燃料残量ＦＲが多いときほど車両の走行可能距離は長くなり、機能添加の実行回数は多くなる傾向がある。そこで、燃料残量ＦＲが多いときほど機能添加の実行に必要な尿素水の量である必要添加量が多くなるように、燃料残量ＦＲに基づいて必要添加量を直接設定することが可能である。

・タンク２１０に貯留された尿素水の残量を検出するようにしたが、この他の添加液の残量を検出するようにしてもよい。

１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ〜４ｄ…燃料噴射弁、５…燃料添加弁、６ａ〜６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホール、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…吸気絞り弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…絞り弁開度センサ、２１…機関回転速度センサ、２２…アクセルセンサ、２３…外気温センサ、２４…燃料残量センサ、２５…加速度センサ、２６…排気通路、２７…燃料供給管、３０…第１浄化部材、３１…酸化触媒、３２…フィルタ、４０…第２浄化部材、４１…選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）、５０…第３浄化部材、５１…アンモニア酸化触媒、６０…分散板、８０…制御装置、１００…第１排気温度センサ、１１０…差圧センサ、１２０…第２排気温度センサ、１３０…第１ＮＯｘセンサ、１４０…第２ＮＯｘセンサ、２００…尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素添加弁、２４０…供給通路、２５０…レベルセンサ。

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設けられる弁であって排気浄化用の添加液が供給される添加弁の機能を維持するための添加液添加である機能添加の実行に必要な添加液の量である必要添加量を、前記内燃機関の機関燃料を貯留する燃料タンク内の燃料残量に基づいて算出するとともに、
   前記添加液を貯留する添加液タンク内の添加液残量が前記必要添加量にまで減少した場合には、前記添加液の残量に関する報知を行う
   ことを特徴とする液量検出装置。
2. 内燃機関の排気通路に設けられる弁であって排気浄化用の添加液が供給される添加弁を冷却する冷却添加の実行に必要な添加液の量である必要添加量を、前記内燃機関の機関燃料を貯留する燃料タンク内の燃料残量に基づいて算出するとともに、
   前記添加液を貯留する添加液タンク内の添加液残量が前記必要添加量にまで減少した場合には、前記添加液の残量に関する報知を行う
   ことを特徴とする液量検出装置。
3. 前記内燃機関の排気通路には、排気温度を高めることにより捕集した微粒子を減少させる再生処理が実行されるフィルタが設けられており、
   前記燃料残量による車両の走行可能距離において前記再生処理が実行される回数を予測し、その予測された再生処理の実行回数に基づいて前記必要添加量を算出する
   請求項２に記載の液量検出装置。
4. 前記必要添加量は、前記燃料残量が多いときほど多くなるように算出される
   請求項１または２に記載の液量検出装置。
5. 機関燃料が満充填された状態の前記燃料タンクの燃料残量に応じた前記必要添加量である第１必要添加量と、前記燃料残量の現状値に応じた前記必要添加量である第２必要添加量とを算出し、
   前記添加液残量が前記第１必要添加量にまで減少した場合には前記添加液の残量に関する第１報知を行い、前記添加液残量が前記第２必要添加量にまで減少した場合には前記添加液の残量に関する第２報知を行う
   請求項１または２に記載の液量検出装置。