JP2017172377A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱システム搭載車において、還元剤の凍結状態が長時間継続しているにもかかわらずフェールセーフ処理が実行されないという事態の発生を抑制する。【解決手段】後処理ＥＣＵ１１は、凍結検出部、故障判断部およびフェールセーフ判断部を備える。凍結検出部は、車両に搭載されたエンジン２から排出される排気を浄化するために排気中に噴射される還元剤の凍結を検出する。故障判断部は、凍結した還元剤を加熱するための加熱システム２０が正常であるか否かを判断する。フェールセーフ判断部は、還元剤の凍結検出の結果および加熱システム２０の故障判断の結果に基づいて、還元剤の凍結に対応するフェールセーフ処理を実行するか否かを判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された内燃機関を制御する電子制御装置に関する。

従来、車両のエンジンから排出される排気中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘと呼ぶ）を除去する技術として、Selective Catalytic Reduction（以下、ＳＣＲと省略する）触媒と尿素水インジェクタを用いた尿素ＳＣＲシステムが知られている。尿素ＳＣＲシステムでは、ＳＣＲ触媒と尿素水インジェクタは排気管に設置されており、ＳＣＲ触媒においてＮＯｘを還元するために必要な量の尿素水が尿素水インジェクタにより排気管内に噴射される。

European On-Board Diagnostics（以下、ＥＯＢＤと省略する）において、大型車に対する「ＥＯＢＤ ＥＵＲＯ６」規制では、還元剤を加熱する機能を備えていない車両（以下、加熱システム非搭載車とも呼ぶ）で還元剤が凍結した場合に、エンジン稼動中に上記凍結が連続して７０分継続した時点で、フェールセーフ処理が開始されるように規定されている。なお、以下では、このような還元剤が凍結した場合に行われる処理のことを、還元剤凍結監視ロジックとも呼ぶ。

ただし、上記した規制では、還元剤を加熱する機能を備えた車両（以下、加熱システム搭載車とも呼ぶ）は、還元剤凍結監視ロジックを実行する必要がない。なお、加熱システム搭載車とは、認証時、−７℃以下で還元剤が凍結した場合でも７０分以内に還元剤が融解されると認められた車両のことである。

特開２０１５−００１１８２号公報

加熱システム搭載車では、その加熱システムが故障すると、次のような問題が生じる。すなわち、加熱システムが故障した加熱システム搭載車では、−７℃以下で還元剤が凍結したとしても、凍結した還元剤を加熱することができない。そのため、還元剤が凍結したままとなって尿素水を噴射することができず、環境の悪化が懸念される。また、このように還元剤を加熱することができない状態であっても、加熱システム搭載車であるが故に還元剤凍結監視ロジックが実行されず、その結果、フェールセーフ処理が行われないばかりか、警告ランプの点灯といったユーザへの注意喚起すらも行うことができない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱システム搭載車において、還元剤の凍結状態が長時間継続しているにもかかわらずフェールセーフ処理が実行されないという事態の発生を抑制することができる電子制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の電子制御装置は、凍結検出部（３１）、故障判断部（３２）およびフェールセーフ判断部（３３）を備える。凍結検出部は、車両に搭載された内燃機関（２）から排出される排気を浄化するために排気中に噴射される還元剤の凍結を検出する。故障判断部は、凍結した還元剤を加熱する加熱システム（２０）が正常であるか否かを判断する。フェールセーフ判断部は、凍結検出部の検出結果および故障判断部の判断結果に基づいて還元剤の凍結に対応するフェールセーフ処理を実行するか否かを判断する。

このような構成によれば、還元剤の凍結状態に加え、加熱システムの故障状態をも考慮したうえで、前述した還元剤凍結監視ロジックと同様の処理を実行することが可能となる。したがって、本手段によれば、加熱システム搭載車において、還元剤の凍結状態が長時間継続しているにもかかわらずフェールセーフ処理が実行されないという事態の発生を抑制することができる。

第１実施形態に係るＥＣＵおよびその周辺装置の構成を模式的に示す図 後処理ＥＣＵが有する機能を模式的に示す図 ＦＳ要否判断処理の内容を示すフローチャート 各部の状態を模式的に示すタイミングチャートその１ 各部の状態を模式的に示すタイミングチャートその２ 各部の状態を模式的に示すタイミングチャートその３ 各部の状態を模式的に示すタイミングチャートその４ 第２実施形態に係るＦＳ要否判断処理の流れを示すフローチャート 各部の状態を模式的に示すタイミングチャートその５ 第３実施形態に係るＦＳ要否判断処理の内容を示すフローチャート 各部の状態を模式的に示すタイミングチャートその６ 第３実施形態に係るＦＳ要否判断処理の内容を示すフローチャート 各部の状態を模式的に示すタイミングチャートその７ 各部の状態を模式的に示すタイミングチャートその８ 各部の状態を模式的に示すタイミングチャートその９ 他の実施形態に係るＥＣＵおよびその周辺装置の構成を模式的に示す図 後処理一体エンジンＥＣＵが有する機能を模式的に示す図

以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図７を参照して説明する。

図１に示すように、エンジンＥＣＵ１は、車両に搭載され、内燃機関に相当するディーゼルエンジン２（以下、エンジン２とも呼ぶ）の制御を行う。内燃機関としては、ディーゼルエンジンに限らず、例えばガソリンエンジンなどを適用してもよい。エンジン２には、その複数の気筒毎に、対応する気筒に燃料を噴射するインジェクタ３が設けられている。なお、図１では、１つの気筒に対応するインジェクタ３だけを示している。

インジェクタ３には、燃料の蓄圧容器であるコモンレール４から伸びる燃料供給用配管５が接続されている。コモンレール４には、車両の燃料タンク６に貯留された燃料が、配管７を介して燃料ポンプ８により圧送される。これにより、コモンレール４に蓄えられた高圧の燃料は、燃料供給用配管５を介してインジェクタ３に供給される。エンジンＥＣＵ１は、インジェクタ３を駆動してエンジン２への燃料噴射を制御する。

エンジンＥＣＵ１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。エンジンＥＣＵ１には、図示しないアクセル開度センサや回転数センサなどから出力される信号が与えられている。また、エンジンＥＣＵ１には、コモンレール４に蓄圧された燃料圧力を検出する燃圧センサ９から出力される信号が与えられている。

エンジンＥＣＵ１は、コモンレール４に蓄圧される燃料圧力を制御する噴射圧制御を実行する。噴射圧制御では、アクセル開度および回転速度などからエンジン２の運転状態が検出され、その運転状態に適した目標レール圧が設定される。そして、燃圧センサ９により検出されるレール圧が目標レール圧に一致するように、燃料ポンプ８の吐出量がフィードバック制御される。

エンジンＥＣＵ１は、インジェクタ３の燃料噴射量および噴射時期を制御する燃料噴射制御を実行する。燃料噴射制御では、エンジン回転速度、アクセル開度およびレール圧などに基づいて、エンジン２の運転状態に応じた最適な噴射量および噴射時期が演算され、その演算結果にしたがってインジェクタ３の燃料噴射が制御される。エンジンＥＣＵ１は、通信バス１０を介して、車両に搭載された後処理ＥＣＵ１１との間でデータ通信を行う。後処理ＥＣＵ１１は、エンジン２から排出される排気を浄化する排気浄化装置１２を制御する。

排気浄化装置１２は、ＳＣＲ触媒１３、尿素水インジェクタ１４、尿素水タンク１５、尿素水ポンプ１６、配管１７、ＮＯｘセンサ１８、圧力センサ１９、加熱システム２０などを備えている。還元触媒としてのＳＣＲ触媒１３と尿素水インジェクタ１４は、エンジン２から排出される排気の通路を構成する排気管２１に設けられている。尿素水インジェクタ１４は、排気管２１内に還元剤である尿素水を噴射する。尿素水インジェクタ１４から噴射された尿素水は、排気と混合された後、ＳＣＲ触媒１３へ流入する。

尿素水タンク１５には、尿素水が貯留されている。尿素水タンク１５に貯留された尿素水は、尿素水ポンプ１６により圧送され、配管１７を介して尿素水インジェクタ１４に供給される。ＮＯｘセンサ１８は、排気管２１において排気がＳＣＲ触媒１３から車両外に至るまでの経路上に設けられ、排気のＮＯｘ濃度を検出する。圧力センサ１９は、尿素水ポンプ１６に設けられ、尿素水を圧送する圧力を検出する。

後処理ＥＣＵ１１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。後処理ＥＣＵ１１は、ＮＯｘセンサ１８により検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、排気中に含まれるＮＯｘがＳＣＲ触媒１３の還元反応で除去できるように尿素水量を算出する。後処理ＥＣＵ１１は、算出した尿素水量に基づいて尿素水インジェクタ１４を駆動することにより、尿素水の噴射量を制御する。後処理ＥＣＵ１１は、通信バス１０を介して、エンジンＥＣＵ１との間でデータ通信を行う。

図２に示すように、後処理ＥＣＵ１１は、凍結検出部３１、故障判断部３２およびフェールセーフ判断部３３としての機能を有する。凍結検出部３１は、圧力センサ１９の検出結果に基づいて、噴射量指令に応じて尿素水ポンプ１６の圧力が適切に変化したか否かを判断する。凍結検出部３１は、噴射量指令に応じて尿素水ポンプ１６の圧力が適切に変化しなかった場合、尿素水が凍結したと判断する。つまり、凍結検出部３１は、還元剤の凍結を検出する。

加熱システム２０は、凍結した尿素水を加熱するためのものであり、本実施形態では尿素水タンク１５に取り付けられる電気ヒータなどから構成されている。なお、図示は省略するが、加熱システム２０を構成する電気ヒータは、配管１７に取り付けられていてもよい。また、加熱システム２０としては、電気ヒータを設ける構成に限らず、尿素水ポンプ１６の動作に伴いモータから発せられる熱を利用して尿素水を加熱するといった構成を採用してもよい。

加熱システム２０の動作は、後処理ＥＣＵ１１により制御される。具体的には、後処理ＥＣＵ１１は、尿素水の凍結を検出すると、加熱システム２０による発熱動作を実行し、尿素水の融解を図る。また、後処理ＥＣＵ１１は、加熱システム２０による発熱動作を開始した後、尿素水の凍結が検出されなくなると、尿素水が融解されたと判断し、加熱システム２０による発熱動作を停止する。

加熱システム２０の近傍には、図示しない温度センサが取り付けられている。故障判断部３２は、上記温度センサの検出結果に基づいて、加熱システム２０による発熱動作が正常に実行されるか否かを判断する。つまり、故障判断部３２は、加熱システム２０が正常であるか否かを判断する。

フェールセーフ判断部３３は、凍結検出部３１の検出結果および故障判断部３２の判断結果に基づいて、還元剤である尿素水の凍結に対応するフェールセーフ処理を実行するか否かを判断するＦＳ要否判断処理を実行する。後処理ＥＣＵ１１は、ＦＳ要否判断処理の実行結果、つまりフェールセーフ処理を実行するか否かの判断結果などの情報を、通信バス１０を介してエンジンＥＣＵ１に送信する。エンジンＥＣＵ１は、後処理ＥＣＵ１１から送信される各種の情報に基づいて、還元剤である尿素水の凍結に対応するフェールセーフ処理の実行を制御する。

フェールセーフ処理としては、「Warning」、「Low LevelのInducement作動」および「Severe LevelのInducement作動」などを挙げることができる。「Warning」では、例えばインストルメントパネルに設けられ、ユーザに警告を促すためのランプなどが点灯される。「Low LevelのInducement作動」では、例えば７５％のトルク制限が実施される。「Severe LevelのInducement作動」では、例えば車両の走行速度が予め設定された低速度（例えば、２０ｋｍ／ｈ）以下に制限される。ただし、エンジンＥＣＵ１が実施する還元剤の凍結に対応するフェールセーフ処理としては、「Warning」および「Severe LevelのInducement作動」のいずれかとなる。なお、以下では、「Severe LevelのInducement作動」のことを、単に「Severe」と省略する。

次に、上記構成の作用について説明する。
なお、以下の説明では、還元剤である尿素水のことを、単に還元剤と呼ぶこととする。後処理ＥＣＵ１１が実行するＦＳ要否判断処理では、還元剤凍結の検出結果および加熱システム２０が正常であるか否かの判断結果に基づいてフェールセーフ処理を実行するか否かが判断される。具体的には、本実施形態では、還元剤の凍結が検出された時点から所定の判定時間が経過するまでに還元剤の凍結が解消されないと判定されると、「Severe」のフェールセーフ処理を実施すると判断される。なお、詳細は後述するが、上記判定時間は、加熱システム２０の故障の有無に応じて所定範囲で変化する。そして、その変化する判定時間のうち、最長のものを基本判定時間と呼ぶこととする。

図示は省略しているが、後処理ＥＣＵ１１は、ＦＳ要否判断処理において、還元剤が凍結している期間、つまり還元剤の凍結継続時間を計測するためのカウンタを備えている。後処理ＥＣＵ１１は、そのカウンタを係数Ａで積算する、つまり係数Ａずつインクリメントする第１カウントアップ動作と、そのカウンタを係数Ｂで積算する、つまり係数Ｂずつインクリメントする第２カウントアップ動作と、を選択的に実行する。第１および第２カウントアップ動作は、カウント値が所定の判定値に達すると終了する。

なお、係数Ａは、カウント値が初期値（例えばゼロ）の状態から第１カウントアップ動作が開始されたとき、その開始時点からカウント値が判定値に達した時点までに要する時間が基本判定時間（例えば７０分）となるような値に設定されている。また、係数Ｂは、カウント値が初期値の状態から第２カウントアップ動作が開始されたとき、その開始時点からカウント値が判定値に達した時点までに要する時間が基本判定時間より短い時間（例えば２０分）となるような値に設定されている。つまり、「係数Ａ＜係数Ｂ」という関係になっている。判定値は、係数Ａ、Ｂが上記条件を満たす範囲において適宜設定されている。

以下では、まず図３のフローチャートを参照しながらＦＳ要否判断処理の流れについて説明し、その後、図４〜図７のタイミングチャートを参照しながら具体的な判断例について説明する。

「ＦＳ要否判断処理の内容」
図３に示すＦＳ要否判断処理が開始されると、まずステップＳ１１０にて、還元剤が凍結しているか否かが判断される。還元剤の凍結が検出されている場合、ステップＳ１１０で「ＹＥＳ」となりステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０では、「Warning」のフェールセーフ処理を実施すると判断される。

一方、還元剤の凍結が未検出である場合、ステップＳ１１０で「ＮＯ」となりステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、カウンタのカウント値が初期値であるゼロにクリアされる。つまり、エンジンＥＣＵ１は、還元剤の凍結が未検出になると、凍結継続時間を計測するためのカウンタのカウント値をクリアする。ステップＳ１３０の後は、ステップＳ１４０に進み、何らかのフェールセーフ処理が実施されていれば、その処理が解除される。

ステップＳ１２０の後に実行されるステップＳ１５０では、加熱システム２０が正常であるか否かが判断される。加熱システム２０が正常であると判断される場合、ステップＳ１５０で「ＹＥＳ」となりステップＳ１６０に進む。ステップＳ１６０では、第１カウントアップ動作が実行される。一方、加熱システム２０が正常ではなく故障していると判断される場合、ステップＳ１５０で「ＮＯ」となりステップＳ１７０に進む。ステップＳ１７０では、第２カウントアップ動作が実行される。

つまり、後処理ＥＣＵ１１は、還元剤の凍結が検出されている場合において、加熱システム２０が正常であると判断されていれば第１カウントアップ動作を実行し、加熱システム２０が正常ではなく故障していると判断されていれば第２カウントアップ動作を実行する。これにより、加熱システム２０が故障していると判断される故障期間におけるカウント動作が、加熱システム２０が正常であると判断される正常期間におけるカウント動作より早まることになる。このような処理によれば、故障期間の長さに応じて、フェールセーフ処理の実施可否を判定するための判定時間が短縮される。

ステップＳ１６０またはＳ１７０の実行後は、ステップＳ１８０に進む。ステップＳ１８０では、カウント値が判定値に達したか否かが判断される。カウント値が判定値に達している場合、ステップＳ１８０で「ＹＥＳ」となりステップＳ１９０に進む。ステップＳ１９０では、「Severe」のフェールセーフ処理を実施すると判断される。一方、カウント値が判定値に達していない場合、ステップＳ１８０で「ＮＯ」となり、ステップＳ１１０に戻り、ステップＳ１１０以降の処理が繰り返される。つまり、後処理ＥＣＵ１１は、還元剤の凍結が解消されないまま、カウンタのカウント値が判定値に達したときに判定時間が経過したと判断し、「Severe」のフェールセーフ処理を実施すると判断する。

「具体例１」
ここでは、図４に示すように、加熱システム２０が正常であり、還元剤が凍結してから判定時間が経過するまでに還元剤の凍結が解消される場合を想定している。この場合、時刻ｔ１において、還元剤の凍結が検出されると、「Warning」のフェールセーフ処理が実施されるとともに、第１カウントアップ動作が開始される。また、このとき、後処理ＥＣＵ１１は、加熱システム２０による発熱動作を開始する。

その結果、カウンタによる第１カウントアップ動作が終了するまでに、つまりカウント値が判定値に達する前の時刻ｔ２において還元剤の凍結が解消される。そのため、時刻ｔ２において、カウンタのカウント値が初期値にクリアされるとともに「Warning」のフェールセーフ処理の実施が解除され、正常な状態に戻る。また、このとき、後処理ＥＣＵ１１は、加熱システム２０による発熱動作を停止する。

「具体例２」
ここでは、図５に示すように、加熱システム２０は正常であるものの、加熱システム２０とは別の箇所の故障、不具合などが原因となって還元剤が凍結してから判定時間が経過するまでに還元剤の凍結が解消されない場合を想定している。この場合、時刻ｔ１における動作は、「具体例１」と同様である。ただし、この場合、カウンタによる第１カウントアップ動作が終了したとき、つまりカウント値が判定値に達した時刻ｔ２において、還元剤の凍結が解消されていない。

そのため、時刻ｔ２において、「Severe」のフェールセーフ処理が実施される。また、このとき、後処理ＥＣＵ１１は、加熱システム２０による発熱動作を停止する。なお、この場合、還元剤の凍結が検出されてから「Severe」のフェールセーフ処理が実施されるまでに要する時間は、基本判定時間（例えば７０分）となる。

「具体例３」
ここでは、図６に示すように、加熱システム２０が故障しており、還元剤が凍結してから判定時間が経過するまでに還元剤の凍結が解消されない場合を想定している。この場合、還元剤の凍結が検出される時刻ｔ１より前の時刻ｔ０において、加熱システム２０が故障していると判断されている。そのため、時刻ｔ１において、還元剤の凍結が検出されると、「Warning」のフェールセーフ処理が実施されるとともに、第２カウントアップ動作が開始される。

このとき、加熱システム２０は、故障しているため発熱動作を行うことができない。その結果、第２カウントアップ動作が終了したとき、つまりカウント値が判定値に達した時刻ｔ２において、還元剤の凍結が解消されていない。そのため、時刻ｔ２において、「Severe」のフェールセーフ処理が実施される。なお、この場合、還元剤の凍結が検出されてから「Severe」のフェールセーフ処理が実施されるまでに要する時間は、具体例２の場合の時間、つまり基本判定時間よりも短縮された時間（例えば２０分）となる。

「具体例４」
ここでは、図７に示すように、発熱動作の実行中に加熱システム２０が故障し、還元剤が凍結してから判定時間が経過するまでに還元剤の凍結が解消されない場合を想定している。この場合、時刻ｔ１における動作は、「具体例１」と同様である。ただし、この場合、加熱システム２０が発熱動作を開始した後の時刻ｔ２において、それまで正常であった加熱システム２０が故障してしまう。そのため、時刻ｔ２以降は、カウンタの動作が、第１カウントアップ動作から第２カウントアップ動作に変更される。

このとき、加熱システム２０は、故障しているため、発熱動作を行うことができない。その結果、第２カウントアップ動作が終了したとき、つまりカウント値が判定値に達した時刻ｔ３において、還元剤の凍結が解消されていない。そのため、時刻ｔ３において、「Severe」のフェールセーフ処理が実施される。なお、この場合、還元剤の凍結が検出されてから「Severe」のフェールセーフ処理が実施されるまでに要する時間は、基本判定時間より短く、且つ具体例３の場合の時間よりも長い時間（例えば３０分）となる。

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態の構成は、凍結した還元剤を加熱する加熱システム２０を備えているため、加熱システム搭載車に適用されることになる。そして、後処理ＥＣＵ１１は、還元剤の凍結状態に加え、加熱システム２０の故障状態をも考慮したうえで、還元剤の凍結に対応するフェールセーフ処理を実行するか否かを判断するＦＳ要否判断処理を実行する。その結果、加熱システム２０の故障、加熱システム２０とは別の箇所の故障、不具合などが原因で、還元剤の凍結状態が長時間にわたって解消されない場合には、「Severe」のフェールセーフ処理が実施される。したがって、本実施形態によれば、加熱システム搭載車において、還元剤の凍結状態が長時間継続しているにもかかわらずフェールセーフ処理が実行されないという事態の発生が抑制される。つまり、本実施形態によれば、還元剤が凍結した状態のまま車両が通常の走行を行うことで環境を悪化させる、といった事態の発生を防止することができる。

還元剤が凍結したとしても、加熱システム２０が正常であれば、法規で定められた所定時間以内に凍結した還元剤が融解される可能性が高い。これに対し、加熱システム２０が故障している場合、上記所定時間以内に凍結した還元剤が融解される可能性は低い。このような点を考慮し、ＦＳ要否判断処理では、加熱システム２０が故障している故障期間の長さに応じて、還元剤の凍結を検出してからフェールセーフ処理を実施するまでの時間、つまり判定時間を短縮するようにしている。

このようにすれば、加熱システム２０が正常であり、その発熱動作によって法規で定められた所定時間以内に還元剤を融解できるような場合に、誤ってフェールセーフ処理が実施されることが防止される。また、加熱システム２０が故障しており、上記所定時間以内に還元剤を融解できる見込みが薄い場合には、速やかにフェールセーフ処理が実施され、その結果、排気が環境に悪影響を及ぼす状態を速やかに解消することができる。

なお、本実施形態では、還元剤が凍結した状態で加熱システム２０が故障した場合、直ちにフェールセーフ処理が実施されるわけではなく、加熱システム２０の故障が検出されてから所定時間経過した後にフェールセーフ処理が実施されるようになっている。このようにする理由は、次の通りである。

すなわち、還元剤が凍結し且つ加熱システム２０が故障している場合、排気の浄化ができない状態が解消される可能性は低いものの、車両を走行させることは可能である。しかも、このときには既に「Warning」のフェールセーフ処理が実施されているため、ユーザには警告ランプなどで異常の発生は報知されている。このような状況で、直ちに「Severe」のフェールセーフ処理が実施されると、つまり走行速度が低速に制限されると、ユーザが不安を感じるおそれがある。また、異常発生の報知を受けて、ユーザが自主的に車両を路肩に停止させるなどの退避走行を試みている場合には、その退避走行を妨げてしまうおそれもある。そこで、上述したように、加熱システム２０の故障が検出された後も、所定時間だけフェールセーフ処理の実施を遅らせることで、ユーザが不安を感じることや、退避走行を妨げることなどを防止することができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図８および図９を参照して説明する。
第２実施形態では、ＦＳ要否判断処理の処理内容が、第１実施形態と異なっている。なお、構成については第１実施形態と共通するので、図１も参照しながら説明する。

「ＦＳ要否判断処理の内容」
図８に示す本実施形態のＦＳ要否判断処理では、加熱システム２０が故障していると判断されると、つまりステップＳ１５０で「ＮＯ」となるとステップＳ２７０が実行される。ステップＳ２７０では、カウンタのカウント値が判定値に強制的に設定される。そのため、ステップＳ２７０の後に実行されるステップＳ１８０では、それまでのカウント動作の進み具合に関係なく、カウント値が判定値に達したと判断されて「ＹＥＳ」となる。このような処理の変更により、本実施形態では、加熱システム２０が故障していると判断されると、直ちに「Severe」のフェールセーフ処理の実施が必要であると判断されることになる。

「具体例５」
ここで、第１実施形態における「具体例４」と同様に、発熱動作の実行中に加熱システム２０が故障した場合を想定する。この場合、図９に示すように、時刻ｔ１における動作は、「具体例４」と同様である。ただし、この場合、加熱システム２０が故障したと判断される時刻ｔ２での動作が異なる。すなわち、時刻ｔ２において、加熱システム２０が故障したと判断されると、カウント値が判定値に強制的に設定される。そのため、時刻ｔ２において、「Severe」のフェールセーフ処理が実施される。

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
還元剤が凍結し且つ加熱システム２０が故障している場合、排気の浄化ができない状態が解消される可能性は低い。そこで、本実施形態では、還元剤が凍結した状態で加熱システム２０が故障すると、直ちに「Severe」のフェールセーフ処理が実施されるようになっている。このようにすれば、排気の浄化ができない状態で車両が通常走行してしまう期間を極力短くし、排気が環境に悪影響を及ぼす状況を一層素早く解消することができるという効果が得られる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。
第３実施形態では、ＦＳ要否判断処理の処理内容が、第１実施形態と異なっている。なお、構成については第１実施形態と共通するので、図１も参照しながら説明する。ただし、この場合、後処理ＥＣＵ１１は、ＦＳ要否判断処理において、カウンタを係数Ｃで減算する、つまり係数Ｃずつデクリメントするカウントダウン動作を実行可能となっている。係数Ｃは、係数ＡおよびＢとの関係性はなく、所定の値に設定されている。

「ＦＳ要否判断処理の内容」
図１０に示す本実施形態のＦＳ要否判断処理では、還元剤の凍結が未検出になると、つまりステップＳ１１０で「ＮＯ」となると、ステップＳ３３１が実行される。ステップＳ３３１では、カウンタのカウント値が初期値であるゼロより大きいか否かが判断される。ここで、カウント値が初期値である場合、ステップＳ３３１で「ＮＯ」となり、ステップＳ３３２を実行することなく、ステップＳ１４０に進む。一方、カウント値が初期値より大きい場合、ステップＳ３３１で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ３３２に進む。

ステップＳ３３２では、カウントダウン動作が実行される。ステップＳ３３２の後は、ステップＳ１４０に進む。このような処理の変更により、本実施形態では、加熱システム２０が正常であると判断されている期間であり且つ還元剤の凍結が未検出である期間、カウント値を初期値に向けて戻す逆カウント動作に相当するカウントダウン動作が実行されることになる。

「具体例６」
ここで、図１１に示すように、加熱システム２０が正常であり、還元剤が凍結から融解された後、再度凍結する場合を想定する。この場合、時刻ｔ１における動作は、第１実施形態の「具体例１」と同様である。そして、この場合も「具体例１」と同様に、カウント値が判定値に達する前の時刻ｔ２において還元剤の凍結が解消される。ただし、この場合、時刻ｔ２において、カウントダウン動作が開始される。

その後、カウンタのカウント値が初期値に達する前の時刻ｔ３において、還元剤の凍結が再度検出される。そのため、時刻ｔ３において、第１カウントアップ動作が開始される。ただし、この場合、カウント値が初期値よりも大きい値から、第１カウントアップ動作が開始される。その後、加熱システム２０とは別の箇所の故障や不具合などが原因で、カウント値が判定値に達した時刻ｔ４においても還元剤の凍結が解消されていない。

そのため、時刻ｔ４において、「Severe」のフェールセーフ処理が実施される。なお、この場合、還元剤の凍結が再度検出されてから「Severe」のフェールセーフ処理が実施されるまでに要する時間は、基本判定時間よりも短い時間（例えば５０分）となる。

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
還元剤が一旦凍結した場合、その後に融解したとしても、周囲環境の温度が低いことなどから、再度凍結する可能性が高い。このような場合、比較的短時間の間に還元剤の凍結と融解が繰り返されることになる。そのため、凍結が解消したときにカウント値をクリアすると、カウント値がなかなか判定値に達せず、フェールセーフ処理が実施されない。

そこで、本実施形態では、還元剤が一度凍結してから融解したときに、カウント値をクリアせずに、凍結が解消したことが検出された時点からカウント値を初期値に向けて戻すカウントダウン動作を開始するようにした。このようにすれば、還元剤が一旦凍結してから融解し、その後、比較的短い時間で再凍結した場合には、基本判定時間よりも短い時間だけ凍結状態が継続した時点でフェールセーフ処理が実施されるようになる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について図１２〜図１５を参照して説明する。
第４実施形態では、ＦＳ要否判断処理の処理内容が、第１実施形態と異なっている。なお、構成については第１実施形態と共通するので、図１も参照しながら説明する。ただし、この場合、後処理ＥＣＵ１１は、ＦＳ要否判断処理において、第１カウントアップ動作だけを行い、そのカウント値の比較対象となる判定値を第１設定値および第２設定値のいずれかに切り替えるようになっている。

第１設定値は、上記各実施形態における判定値と同じ値になっている。一方、第２設定値は、カウント値が初期値の状態から第１カウントアップ動作が開始されたとき、その開始時点からカウント値が第２設定値に達した時点までに要する時間が基本判定時間より短い時間（例えば５０分）となるような値に設定されている。つまり、「第１設定値＞第２設定値」という関係になっている。

「ＦＳ要否判断処理の流れ」
図１２に示す本実施形態のＦＳ要否判断処理では、加熱システム２０が正常であると判断されると、つまりステップＳ１５０で「ＹＥＳ」となるとステップＳ４６１が実行される。ステップＳ４６１では、判定値が第１設定値に設定される。一方、加熱システム２０が故障していると判断されると、つまりステップＳ１５０で「ＮＯ」となるとステップＳ４６２が実行される。ステップＳ４６２では、判定値が第２設定値に設定される。

ステップＳ４６１またはＳ４６２の実行後は、ステップＳ４６３に進む。ステップＳ４６３では、ステップＳ１６０と同様、第１カウントアップ動作が実行される。ステップＳ４６３の実行後は、ステップＳ１８０に進み、カウント値が、そのときに設定された判定値に達したか否かが判断される。

「具体例７」
ここでは、図１３に示すように、第１実施形態における「具体例２」と同様、加熱システム２０が正常であるものの、加熱システム２０とは別の箇所の故障、不具合などが原因となって還元剤が凍結してから判定時間が経過するまでに還元剤の凍結が解消されない場合を想定している。この場合、時刻ｔ１における動作は、「具体例２」と同様である。そして、加熱システム２０が正常であるため、判定値は第１設定値に固定された状態となっている。その結果、「具体例２」と同じタイミングの時刻ｔ２において、カウント値が判定値に達し、「Severe」のフェールセーフ処理が実施される。

「具体例８」
ここでは、図１４に示すように、発熱動作の実行中に加熱システム２０が故障し、還元剤が凍結してから判定時間が経過するまでに還元剤の凍結が解消されない場合を想定している。この場合、時刻ｔ１における動作は、「具体例７」と同様である。ただし、この場合、加熱システム２０が発熱動作を開始した後、カウント値が第２設定値よりも大きく且つ第１設定値よりも小さい値である時刻ｔ２において、それまで正常であった加熱システム２０が故障してしまう。そのため、時刻ｔ２以降は、判定値が第２設定値に設定される。そうすると、この時刻ｔ２の時点で、カウント値が判定値以上の値となり、「Severe」のフェールセーフ処理が実施される。

「具体例９」
ここでは、図１５に示すように、発熱動作の実行中に加熱システム２０が故障し、還元剤が凍結してから判定時間が経過するまでに還元剤の凍結が解消されない場合を想定している。この場合、時刻ｔ１における動作は、「具体例７」と同様である。ただし、この場合、加熱システム２０が発熱動作を開始した後、カウント値が第２設定値よりも小さい値である時刻ｔ２において、それまで正常であった加熱システム２０が故障してしまう。

そのため、時刻ｔ２以降は、判定値が第２設定値に設定される。この時刻ｔ２の時点では、カウント値は判定値未満の値であるため、「Severe」フェールセーフ処理は実施されない。その後、第１カウント動作が継続されることで、カウント値が判定値に達した時刻ｔ３において、「Severe」のフェールセーフ処理が実施される。

以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態では、後処理ＥＣＵ１１は、故障期間における判定値を、正常期間における判定値より小さい値にしている。このような本実施形態によっても、上記各実施形態と同様に、故障期間の長さに応じてフェールセーフ処理の実行可否を判定するための判定時間が短縮されるため、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態では、エンジンＥＣＵ１および後処理ＥＣＵ１１を備え、それら各ＥＣＵが通信可能に接続されているものを示した。しかし、図１６に示すように、エンジンＥＣＵ１および後処理ＥＣＵ１１の代わりに、それら各ＥＣＵの機能の両方を備えた１つの電子制御装置である後処理一体エンジンＥＣＵ４１を設けるようにしてもよい。この場合、図１７に示すように、後処理一体エンジンＥＣＵ４１は、後処理ＥＣＵ１１が有する凍結検出部３１、故障判断部３２およびフェールセーフ判断部３３に加え、フェールセーフ制御部４２を備える。フェールセーフ制御部４２は、フェールセーフ判断部３３の判断に基づいてフェールセーフ処理を行うものである。

フェールセーフ判断部３３は、ＦＳ要否判断処理において、カウンタを用いて還元剤の凍結継続時間を計測できればよい。例えば、第１カウントアップ動作に代えて、係数Ａずつデクリメントする第１カウントダウン動作を行い、第２カウントアップ動作に代えて、係数Ｂずつデクリメントする第２カウントダウン動作を行ってもよい。その場合、カウンタの初期値を判定値とし、各カウントダウン動作をカウント値がゼロに達すると終了するようにすればよい。また、この場合、第３実施形態におけるカウントダウン動作に代えて、係数Ｃずつインクリメントするカウントアップ動作を行えばよい。その場合、カウントアップ動作はカウント値が判定値に達すると終了すればよい。

上記各実施形態では、尿素水が凍結した否かを圧力センサ１９の検出結果に基づいて判断するものを示した。しかし、尿素水タンク１５に設けられた温度センサの検出結果に基づいて、その温度センサにより検出された温度が予め設定された判定値未満である場合に、尿素水が凍結したと判断するようにしてもよい。また、外気温センサの検出結果に基づいて、外気温センサにより検出された温度が予め設定された判定値未満である場合に、尿素水が凍結したと判断するようにしてもよい。

２…内燃機関、１１…後処理ＥＣＵ、２０…加熱システム、３１…凍結検出部、３２…故障判断部、３３…フェールセーフ判断部。

Claims (10)

1. 車両に搭載された内燃機関（２）から排出される排気を浄化するために前記排気中に噴射される還元剤の凍結を検出する凍結検出部（３１）と、
   凍結した前記還元剤を加熱する加熱システム（２０）が正常であるか否かを判断する故障判断部（３２）と、
   前記凍結検出部の検出結果および前記故障判断部の判断結果に基づいて前記還元剤の凍結に対応するフェールセーフ処理を実行するか否かを判断するフェールセーフ判断部（３３）と、
   を備える電子制御装置。
2. 前記フェールセーフ判断部は、前記還元剤の凍結が検出された時点から所定の判定時間が経過するまでに前記還元剤の凍結が解消されないと判定すると前記フェールセーフ処理を実行する請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記フェールセーフ判断部は、前記還元剤の凍結が検出された時点からカウント動作を開始し、そのカウント値が所定の判定値に達したときに前記判定時間が経過したと判断する請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記フェールセーフ判断部は、前記故障判断部により前記加熱システムが正常ではないと判断される故障期間に応じて前記判定時間を短縮する請求項２または３に記載の電子制御装置。
5. 前記フェールセーフ判断部は、前記故障期間における前記カウント動作を、前記故障判断部により前記加熱システムが正常であると判断される正常期間における前記カウント動作より早めることで前記判定時間を短縮する請求項４に記載の電子制御装置。
6. 前記フェールセーフ判断部は、前記故障期間における前記判定値を、前記故障判断部により前記加熱システムが正常であると判断される正常期間における前記判定値より小さい値にすることで前記判定時間を短縮する請求項４に記載の電子制御装置。
7. 前記フェールセーフ判断部は、前記還元剤の凍結が未検出になると、前記カウント値をクリアする請求項３から６のいずれか一項に記載の電子制御装置。
8. 前記フェールセーフ判断部は、前記故障判断部により前記加熱システムが正常ではないと判断されると、直ちに前記フェールセーフ処理の実行が必要であると判断する請求項２または３に記載の電子制御装置。
9. 前記フェールセーフ判断部は、前記故障判断部により前記加熱システムが正常であると判断されている期間であり且つ前記還元剤の凍結が未検出である期間、前記カウント値を初期値に向けて戻す逆カウント動作を行う請求項３から６のいずれか一項に記載の電子制御装置。
10. さらに、前記フェールセーフ判断部の判断に基づいて前記フェールセーフ処理を行うフェールセーフ制御部（４２）を備える請求項１から９のいずれか一項に記載の電子制御装置。

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