JP2023011111A - 尿素水添加装置 - Google Patents

Abstract

【課題】尿素水添加装置において、タンク内の尿素水の水位をフロートセンサで検出することができない高水位の領域でも、尿素水の残量を精度良く推定する。【解決手段】ＥＣＵ１００は、フロートセンサ４４によりタンク４０内の尿素水の水位を検出可能である場合には（Ｓ１０にてＹＥＳ）、フロートセンサ４４の検出値を用いてタンク４０内の尿素水の残量を推定する（Ｓ２０）。他方、ＥＣＵ１００は、フロートセンサ４４により尿素水の水位を検出できない場合には（Ｓ１０にてＮＯ）、ポンプ４２に入力される尿素水の圧力を示す入口圧力に基づいて、タンク４０内の尿素水の残量を推定する（Ｓ８０）。【選択図】図３

Description

本開示は、尿素水添加装置に関し、特に、尿素水を蓄えるタンク内の尿素水の残量を推定する技術に関する。

特表２０１３－５１７４１０号公報（特許文献１）は、尿素水等の液体還元剤を蓄えるタンクから取り除かれた液体の量を決定するための方法を開示する。この方法では、タンク出側の液体の量を所定期間に亘って積分することにより、所定期間に流れる液体の量全体が決定される。そして、その決定された量の液体をタンク内の液体の量から減算することにより、タンク内の液体の量が決定される。また、タンク内には、タンク内の液体の液位を検出する充填レベルインジケータ（フロートセンサ）が設けられている（特許文献１参照）。

特表２０１３－５１７４１０号公報

特表２０１３－５１７４１０号公報に記載の方法は、タンクから取り除かれた尿素水の量からタンク内の尿素水の残量を決定するものであるため、タンク内の尿素水の残量について、ある時点での基準値を持っておく必要がある。そして、このような基準値には、フロートセンサの検出値を用い得る。しかしながら、フロートセンサは、一般的に強度限界から長さが制限されるため、タンク内の高液位まで液位を検出することができない。そのため、フロートセンサで検出することができない高液位の領域では、尿素水の残量推定精度が低下し、残量メータを見たユーザが違和感を覚える可能性がある。

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、尿素水添加装置において、タンク内の尿素水の水位をフロートセンサで検出することができない高水位の領域でも、尿素水の残量を精度良く推定することである。

本開示の尿素水添加装置は、内燃機関の排気通路に尿素水を添加する尿素水添加装置であって、尿素水を蓄えるタンクと、排気通路に尿素水を噴射する添加弁と、タンク内の尿素水を添加弁へ供給するポンプと、タンク内の尿素水の水位を検出するフロートセンサと、タンク内の尿素水の残量を推定する処理装置とを備える。フロートセンサは、水位が上限高さよりも低い所定高さよりも低い場合に水位を検出可能である。処理装置は、フロートセンサにより水位を検出可能である場合には、フロートセンサの検出値を用いて上記残量を推定する。他方、処理装置は、フロートセンサにより水位を検出できない場合には、ポンプに入力される尿素水の圧力を示す入口圧力から上記残量を推定する。

ポンプの入口圧力とタンク内の尿素水の残量とには相関関係がみられ、残量が多いほど入口圧力は高く、残量が少ないほど入口圧力は低い。そこで、この尿素水添加装置においては、フロートセンサにより水位を検出できない場合には、ポンプの入口圧力からタンク内の尿素水の残量が推定される。これにより、フロートセンサにより水位を検出できない高水位の領域でも、タンク内の尿素水の残量を精度良く推定することができる。

尿素水添加装置は、ポンプから出力される尿素水の圧力を示す出口圧力を検出する出口圧力センサをさらに備える。処理装置は、出口圧力センサによって検出される出口圧力が一定となるようにポンプの回転数を制御し、フロートセンサにより水位を検出できない場合に、ポンプの回転数から入口圧力を推定する。

この尿素水添加装置では、ポンプの入口圧力が低いほど、ポンプの出口圧力を一定とするためにポンプの回転数は高くなり、入口圧力が高いほど、ポンプの回転数は低くなる。このように、出口圧力が一定となるようにポンプの回転数が制御される下では、ポンプの入口圧力と回転数とには相関関係がみられる。そこで、この尿素水添加装置においては、フロートセンサにより水位を検出できない場合には、ポンプの回転数から入口圧力が推定され、その推定された入口圧力からタンク内の尿素水の残量が推定される。これにより、フロートセンサにより水位を検出できない高水位の領域でも、タンク内の尿素水の残量を精度良く推定することができる。

尿素水添加装置は、ポンプから出力される尿素水の圧力を示す出口圧力を検出する出口圧力センサをさらに備える。処理装置は、フロートセンサにより水位を検出できない場合に、出口圧力センサによって検出される出口圧力及びポンプの回転数から入口圧力を推定する。

仮にポンプの回転数を一定とすると、ポンプの入口圧力と出口圧力とには相関関係がみられる。また、上述のように、出口圧力が一定となるようにポンプの回転数が制御される下では、ポンプの入口圧力と回転数とには相関関係がみられる。そこで、この尿素水添加装置においては、フロートセンサにより水位を検出できない場合には、ポンプの出口圧力及び回転数から入口圧力が推定される。これにより、フロートセンサにより水位を検出できない高水位の領域でも、タンク内の尿素水の残量を精度良く推定することができる。

尿素水添加装置は、入口圧力を検出する入口圧力センサをさらに備える。処理装置は、入口圧力センサによって検出される入口圧力から上記残量を推定する。

上述のように、ポンプの入口圧力とタンク内の尿素水の残量とには相関関係がみられるところ、この尿素水添加装置においては、フロートセンサにより水位を検出できない場合には、入口圧力センサにより検出される入口圧力からタンク内の尿素水の残量が推定される。これにより、フロートセンサにより水位を検出できない高水位の領域でも、タンク内の尿素水の残量を精度良く推定することができる。

また、本開示の尿素水添加装置は、内燃機関の排気通路に尿素水を添加する尿素水添加装置であって、尿素水を蓄えるタンクと、排気通路に尿素水を噴射する添加弁と、タンク内の尿素水を添加弁へ供給するポンプと、タンク内の尿素水の水位を検出するフロートセンサと、ポンプから出力される尿素水の圧力を示す出口圧力を検出する出口圧力センサと、タンク内の尿素水の残量を推定する処理装置とを備える。フロートセンサは、水位が上限高さよりも低い所定高さよりも低い場合に水位を検出可能である。処理装置は、出口圧力センサによって検出される出口圧力が一定となるようにポンプの回転数を制御する。そして、処理装置は、フロートセンサにより水位を検出可能である場合には、フロートセンサの検出値を用いて上記残量を推定し、フロートセンサにより水位を検出できない場合には、ポンプの回転数から上記残量を推定する。

ポンプの出口圧力が一定となるようにポンプの回転数が制御される下では、ポンプの入口圧力と回転数とには相関関係がみられる。具体的には、入口圧力が低いほど回転数は高く、入口圧力が高いほど回転数は低い。したがって、タンク内の尿素水の残量が多いほどポンプの回転数は低くなり、残量が少ないほど回転数は高くなる。そこで、この尿素水添加装置においては、このような尿素水の残量とポンプの回転数との相関関係を用いて、フロートセンサにより水位を検出できない場合には、ポンプの回転数からタンク内の尿素水の残量が推定される。これにより、フロートセンサにより水位を検出できない高水位の領域でも、タンク内の尿素水の残量を精度良く推定することができる。

本開示の尿素水添加装置によれば、タンク内の尿素水の水位をフロートセンサで検出することができない高水位の領域でも、尿素水の残量を精度良く推定することができる。

実施の形態１に従う尿素水添加装置が搭載された車両の全体構成図である。 フロートセンサの構成例を示す図である。 ＥＣＵにより実行される尿素水量推定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 ポンプの回転数と入口圧力との関係を示すマップである。 ポンプの入口圧力とタンク内の尿素水の残量との関係を示すマップである。 ポンプの出口圧力及び回転数と、ポンプの入口圧力との関係を示すマップである。 変形例においてＥＣＵにより実行される尿素水量推定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に従う尿素水添加装置が搭載された車両の全体構成図である。 実施の形態２においてＥＣＵにより実行される尿素水量推定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３におけるＥＣＵにより実行される尿素水量推定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 ポンプの回転数とタンク内の尿素水の残量との関係を示すマップである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
図１は、本開示の実施の形態１に従う尿素水添加装置が搭載された車両の全体構成図である。図１を参照して、車両１は、内燃機関１０と、トルクコンバータ付きの自動変速機３と、ディファレンシャルギヤ５と、駆動輪７とを備える。内燃機関１０は、圧縮自己着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）であり、内燃機関本体のシリンダ（気筒）に形成された燃焼室に燃料噴射弁（インジェクタ）から燃料が噴射され、圧縮自己着火が行なわれる。内燃機関１０から出力される動力は、自動変速機３及びディファレンシャルギヤ５を介して駆動輪７に伝達される。

内燃機関１０の燃焼室から排出される排気（排気ガス）は、排気マニホールドに集められ、排気通路２０を通じて外気に放出される。排気通路２０には、上流側から、酸化触媒２２、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）２４、尿素添加弁３０、ＳＣＲ触媒２６、及び酸化触媒２８が設けられている。

酸化触媒２２は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ₂）に酸化し、排気中の炭化水素（ＨＣ）を水（Ｈ₂Ｏ）とＣＯ₂とに酸化する。また、酸化触媒２２は、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ₂）に酸化する。これは、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元反応は、ＮＯとＮＯ₂が１：１の比率のときに反応速度が速く、ディーゼル内燃機関の排気中にはＮＯが多く含まれているため、排気中のＮＯをＮＯ₂に酸化してＮＯとＮＯ₂の比を１：１に近づけるためである。

ＤＰＦ２４は、排気中の微粒子を捕集し、捕集した微粒子を適宜燃焼除去することにより排気を浄化する。ＳＣＲ触媒２６は、排気中のＮＯｘを還元浄化する。ＳＣＲ触媒２６は、例えば、セラミック担体に銅（Ｃｕ）イオン交換ゼオライトを触媒として担持したものであり、アンモニア（ＮＨ₃）を還元剤として用いることにより高い浄化率を示すものである。

還元剤として利用されるアンモニアは、ＳＣＲ触媒２６の上流の排気通路２０に供給された尿素水を加水分解することにより生成される。ＳＣＲ触媒２６の上流の排気通路には、尿素添加弁（尿素水噴射インジェクタ）３０が設けられており、尿素水タンク４０内のポンプ４２によって圧送される尿素水が、尿素添加弁３０からＳＣＲ触媒２６の上流の排気通路２０に噴射される。酸化触媒２８は、ＳＣＲ触媒２６から排出された（スリップした）アンモニアを酸化して浄化する。

車両１は、タンク４０と、ポンプ４２と、フロートセンサ４４と、圧力センサ４８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、メータ１１０とをさらに備える。ポンプ４２及びフロートセンサ４４は、タンク４０に設けられている。本実施の形態１において、タンク４０、ポンプ４２、フロートセンサ４４、圧力センサ４８、及びＥＣＵ１００が、本開示の「尿素水添加装置」に相当する。

タンク４０は、尿素添加弁３０から排気通路２０に噴射される尿素水を蓄える。ポンプ４２は、図示しないモータによって駆動される電動ポンプである。ポンプ４２は、タンク４０の下面近傍に設けられる吸入口４３から吸入された尿素水を吐出口から供給通路４１に圧送する。そして、尿素添加弁３０が開弁することにより、尿素水がＳＣＲ触媒２６の上流の排気通路２０に噴射される。フロートセンサ４４は、タンク４０に貯留された尿素水の水面Ｌｗの高さ（タンク４０の下面からの高さ）を示す水位を検出する。

図２は、フロートセンサ４４の構成例を示す図である。図２を参照して、フロートセンサ４４は、シャフト４５と、フロート４６とを含む。シャフト４５の内部には、例えば、磁力により導通可能な複数のスイッチ５０－１～５０－６が、シャフト４５内の最上部から最下部までの間に所定の間隔で設けられている。なお、スイッチの数は、これに限定されるものではない。また、各スイッチの間隔は、等距離であってもよいし、スイッチ間の尿素量が等量となる距離であってもよい。

フロート４６は、貫通穴を有する円盤形状を有し、貫通穴の内周面がシャフト４５の外周面に対向するように設けられる。フロート４６は、尿素水から受ける浮力により浮上可能な材質で形成される。そのため、フロート４６の位置は、尿素水の水面Ｌｗの高さに応じてシャフト４５の軸方向に沿って変化する。フロート４６の内周面側には、磁石等の磁力を発生する部材（図示せず）が設けられる。これにより、スイッチ５０－１～５０－６のうちフロート４６の位置に応じたスイッチがフロート４６からの磁力によってオンされる。そして、オンとなったスイッチの位置から、尿素水の水面Ｌｗの高さが検出される。

再び図１を参照して、フロートセンサ４４の強度限界からシャフト４５の長さには制限があり、この例では、シャフト４５の長さはＨ１である。すなわち、フロートセンサ４４は、水位がタンク４０の上限高さＨ２よりも低い高さＨ１よりも低い場合に水位を検出可能である。言い換えると、尿素水の水位がシャフト４５の長さに相当するＨ１よりも高い場合には、フロートセンサ４４によって水位を検出することができない。そこで、この実施の形態１では、フロートセンサ４４によって水位を検出することができない領域については、ＥＣＵ１００によって尿素水の水位が推定される（後述）。

圧力センサ４８は、ポンプ４２の吐出口から供給通路４１に出力される尿素水の圧力（ポンプ４２の出口圧力）を検出し、その検出値をＥＣＵ１００へ出力する。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、メモリ１０２、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）等を含んで構成される。メモリ１０２は、処理プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、及びデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭに展開して実行する。ＲＯＭに格納されているプログラムには、ＥＣＵ１００により実行される各種処理が記述されている。

ＥＣＵ１００は、メモリ１０２に記憶された情報、及び各種センサからの情報等に基づいて、所定の演算処理を実行する。ＥＣＵ１００は、演算処理の結果に基づいて、尿素添加弁３０、ポンプ４２、及び内燃機関１０等を制御する。また、ＥＣＵ１００は、タンク４０内の尿素水の残量を推定する尿素水量推定処理を実行する。詳しくは、ＥＣＵ１００は、フロートセンサ４４によって尿素水の水位を検出可能である場合には、フロートセンサ４４の検出値を用いて尿素水の残量を推定し、フロートセンサ４４によって水位を検出できない場合には、フロートセンサ４４の検出値を用いることなく尿素水の残量を推定する。この尿素水量推定処理については、後ほど詳しく説明する。

メータ１１０は、ＥＣＵ１００により推定されるタンク４０内の尿素水の残量を表示する。メータ１１０は、針式の残量計であってもよいし、ディスプレイ上に描画された残量メータであってもよい。

上述のように、タンク４０内の尿素水の水位を検出するフロートセンサ４４については、その強度限界からシャフト４５の長さに制限があるため、タンク４０内の高水位まで水位を検出することができない。この例では、シャフト４５の長さはＨ１であり、Ｈ１よりも低い水位についてはフロートセンサ４４で検出可能であるけれども、Ｈ１を超える水位についてはフロートセンサ４４で検出することができない。

そのため、フロートセンサ４４によりタンク４０内の尿素水の水位を検出できない場合には、フロートセンサ４４の検出値を用いることなく尿素水の残量推定が行なわれる。ポンプ４２の入口圧力とタンク４０内の尿素水の残量とには相関関係がみられ、残量が多いほど入口圧力は高く、残量が少ないほど入口圧力は低い。そこで、本実施の形態１に従う尿素水添加装置では、フロートセンサ４４によりタンク４０内の水位を検出できない場合には、ポンプ４２に入力される尿素水の圧力を示す入口圧力からタンク４０内の尿素水の残量が推定される。

ポンプ４２の入口圧力とタンク４０内の尿素水の残量との関係は、事前の評価試験により予め求められ、メモリ１０２に記憶されている。また、本実施の形態１では、ポンプ４２の入口圧力を検出する圧力センサは設けられていないところ、ポンプ４２の入口圧力は、ポンプ４２の出口圧力と回転数とから推定される。

本実施の形態１では、尿素添加弁３０による排気通路２０への尿素水の噴射量が一定となるように、ＥＣＵ１００は、圧力センサ４８により検出されるポンプ４２の出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数を制御する。ポンプ４２の出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数が制御される下では、ポンプ４２の入口圧力が低いほどポンプの回転数は高くなり、入口圧力が高いほどポンプ４２の回転数は低くなる。このように、ポンプ４２の入口圧力と回転数とには相関関係がみられる。

そこで、本実施の形態１では、ポンプ４２の出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数が制御される状況下において、ポンプ４２の入口圧力と回転数との関係が事前の評価試験により予め求められ、メモリ１０２に記憶されている。そして、ＥＣＵ１００は、ポンプ４２の回転数からポンプ４２の入口圧力を推定し、その推定された入口圧力からタンク４０内の尿素水の残量を推定する。

図３は、ＥＣＵ１００により実行される尿素水量推定処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、図示しないイグニッションスイッチがＯＮされて内燃機関１０が始動してから、イグニッションスイッチがＯＦＦになり内燃機関１０の作動が停止するまでの間、所定期間毎に繰り返し処理される。この尿素水量推定処理が実行されることにより、尿素水タンク４０内の尿素水の残量が推定される。

図３を参照して、ＥＣＵ１００は、フロートセンサ４４によりタンク４０内の尿素水の水位を検出可能か否か判定する（ステップＳ１０）。具体的には、フロートセンサ４４のシャフト４５に設けられたスイッチ５０－１～５０－６のうち（図２）、最上位のスイッチ５０－１の出力が継続的に出力されている場合に、尿素水の水面がフロートセンサ４４よりも高いと判断され、フロートセンサ４４により尿素水の水位を検出できないと判定される。

ステップＳ１０においてフロートセンサ４４により尿素水の水位を検出可能であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、フロートセンサ４４を用いてタンク４０内の尿素水の残量を推定する（ステップＳ２０）。詳しくは、ＥＣＵ１００は、フロートセンサ４４によって検出される尿素水の水位から、タンク４０内の尿素水の残量を推定する。なお、図２に示したフロートセンサ４４は、スイッチ５０－１～５０－６の位置に応じて離散的に水位を検出するものであるため、各スイッチの間に水位があるときは、後述の手法と同様に、ポンプ４２の入口圧力に基づいて残量が推定される。

ステップＳ１０においてフロートセンサ４４により尿素水の水位を検出できないと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ポンプ４２が作動しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。ポンプ４２が停止している場合には（ステップＳ３０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、タンク４０内の尿素水の残量を前回値に保持する（ステップＳ４０）。

ステップＳ３０においてポンプ４２が作動していると判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ポンプ４２の出口圧力の検出値を圧力センサ４８から取得する（ステップＳ５０）。そして、ＥＣＵ１００は、ポンプ４２の出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数を制御する（ステップＳ６０）。

次いで、ＥＣＵ１００は、ポンプ４２の入口圧力と回転数との関係を示すマップをメモリ１０２から読み出し、そのマップを用いて、ポンプ４２の回転数からポンプ４２の入口圧力を推定する（ステップＳ７０）。

図４は、ポンプ４２の回転数とポンプ４２の入口圧力との関係を示すマップである。図４を参照して、ポンプ４２の出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数が制御されている状況下において、ポンプ４２の回転数と入口圧力との関係が、事前の評価試験により予め求められ、メモリ１０２に記憶されている。なお、このようなマップに代えて、ポンプ４２の回転数と入口圧力との関係をモデル式で表したものであってもよい。

再び図３を参照して、次いで、ＥＣＵ１００は、ポンプ４２の入口圧力とタンク４０内の尿素水の残量との関係を示すマップをメモリ１０２から読み出し、そのマップを用いて、ステップＳ７０において推定されたポンプ４２の入口圧力からタンク４０内の尿素水の残量を推定する（ステップＳ８０）。

図５は、ポンプ４２の入口圧力とタンク４０内の尿素水の残量との関係を示すマップである。図５を参照して、このようなポンプ４２の入口圧力と尿素水の残量との関係が、事前の評価試験により予め求められ、メモリ１０２に記憶されている。なお、このようなマップに代えて、ポンプ４２の入口圧力と尿素水の残量との関係をモデル式で表したものであってもよい。

以上のように、この実施の形態１においては、フロートセンサ４４により尿素水の水位を検出できない場合には、ポンプ４２の入口圧力からタンク４０内の尿素水の残量が推定される。これにより、フロートセンサ４４により尿素水の水位を検出できない高水位の領域でも、タンク４０内の尿素水の残量を精度良く推定することができる。

［変形例］
実施の形態１では、ポンプ４２の出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数が制御され、そのような制御の下で、ポンプ４２の回転数からポンプ４２の入口圧力が推定される。しかしながら、内燃機関１０の運転状態や環境等によってポンプ４２の出口圧力を変化させる場合も想定される。

仮にポンプ４２の回転数を一定とすると、ポンプ４２の入口圧力と出口圧力とには相関関係がみられる。具体的には、ポンプ４２の入口圧力が高いほど出口圧力も高くなり、ポンプ４２の入口圧力が低いほど出口圧力も低くなる。他方、上述のように、出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数が制御される下では、ポンプ４２の入口圧力と回転数とには相関関係がみられる。

そこで、この変形例では、ポンプ４２の出口圧力及び回転数と、ポンプ４２の入口圧力との関係が事前の評価試験により予め求められ、メモリ１０２に記憶される。そして、ＥＣＵ１００は、ポンプ４２の出口圧力と回転数とからポンプ４２の入口圧力を推定し、その推定された入口圧力からタンク４０内の尿素水の残量を推定する。

図６は、ポンプ４２の出口圧力及び回転数と、ポンプ４２の入口圧力との関係を示すマップである。図６を参照して、このようなポンプ４２の出口圧力及び回転数と、ポンプ４２の入口圧力との関係が、事前の評価試験により予め求められ、メモリ１０２に記憶されている。なお、このようなマップに代えて、ポンプ４２の出口圧力及び回転数と、ポンプ４２の入口圧力との関係をモデル式で表したものであってもよい。

図７は、この変形例においてＥＣＵ１００により実行される尿素水量推定処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、実施の形態１において図３に示したフローチャートに対応する。このフローチャートも、イグニッションスイッチがＯＮされて内燃機関１０が始動してから、イグニッションスイッチがＯＦＦになり内燃機関１０の作動が停止するまでの間、所定期間毎に繰り返し処理される。

図７を参照して、ステップＳ１１０～Ｓ１５０，Ｓ１８０の処理は、それぞれ図３に示したステップＳ１０～Ｓ５０，Ｓ８０の処理と同じである。このフローチャートでは、ステップＳ１５０においてポンプ４２の出口圧力の検出値が圧力センサ４８から取得されると、ＥＣＵ１００は、ポンプ４２の出口圧力及び回転数と、ポンプ４２の入口圧力との関係を示すマップをメモリ１０２から読み出し、そのマップを用いて、ポンプ４２の出口圧力と回転数とからポンプ４２の入口圧力を推定する（ステップＳ１７０）。

その後、ステップＳ１８０へ処理が移行され、ステップＳ１７０において推定された入口圧力に基づいて、タンク４０内の尿素水の残量が推定される。

この変形例によれば、ポンプ４２の出口圧力が変化するような場合でも、フロートセンサ４４により尿素水の水位を検出できない高水位の領域においてタンク４０内の尿素水の残量を精度良く推定することができる。

［実施の形態２］
この実施の形態２では、ポンプ４２の入口圧力を検出する圧力センサが設けられ、その圧力センサの検出値に基づいて、タンク４０内の尿素水の残量が推定される。

図８は、実施の形態２に従う尿素水添加装置が搭載された車両の全体構成図である。図８を参照して、この車両１Ａは、図１に示した実施の形態１における車両１において、圧力センサ４９をさらに備え、ＥＣＵ１００に代えて１００Ａを備える。

圧力センサ４９は、タンク４０の下面近傍に設けられるポンプ４２の吸入口４３における尿素水の圧力（入口圧力）を検出し、その検出値をＥＣＵ１００Ａへ出力する。

ＥＣＵ１００Ａは、圧力センサ４９により検出されるポンプ４２の入口圧力からタンク４０内の尿素水の残量を推定する。ポンプ４２の入口圧力とタンク４０内の尿素水の残量との関係は、実施の形態１と同様に、事前の評価試験により予め求められ、メモリ１０２に記憶されている。

図９は、実施の形態２においてＥＣＵ１００Ａにより実行される尿素水量推定処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートも、図３に示したフローチャートに対応するものである。そして、このフローチャートも、イグニッションスイッチがＯＮされて内燃機関１０が始動してから、イグニッションスイッチがＯＦＦになり内燃機関１０の作動が停止するまでの間、所定期間毎に繰り返し処理される。

図９を参照して、ステップＳ２１０～Ｓ２４０，Ｓ２８０の処理は、それぞれ図３に示したステップＳ１０～Ｓ４０，Ｓ８０の処理と同じである。このフローチャートでは、ステップＳ２３０においてポンプ４２が作動していると判定されると（ステップＳ２３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００Ａは、ポンプ４２の入口圧力の検出値を圧力センサ４９から取得する（ステップＳ２５０）。その後、ステップＳ２８０へ処理が移行され、ＥＣＵ１００Ａは、ポンプ４２の入口圧力とタンク４０内の尿素水の残量との関係を示すマップをメモリ１０２から読み出し、そのマップを用いて、ステップＳ２５０において取得されたポンプ４２の入口圧力の検出値からタンク４０内の尿素水の残量を推定する。

以上のように、この実施の形態２によっても、フロートセンサ４４により尿素水の水位を検出できない高水位の領域において、タンク４０内の尿素水の残量を精度良く推定することができる。

［実施の形態３］
ポンプ４２の出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数が制御される下では、ポンプ４２の入口圧力と回転数とには相関関係がみられる。そして、上述のように、ポンプ４２の入口圧力とタンク４０内の尿素水の残量とには相関関係がみられる。そこで、この実施の形態３では、ポンプ４２の出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数が制御される下で、ポンプ４２の回転数からタンク４０内の尿素水の残量が直接推定される。

この実施の形態３における車両及び尿素水添加装置の全体構成は、図１に示した実施の形態１と同じである。この実施の形態３では、ＥＣＵ１００の処理内容が実施の形態１と異なる。

図１０は、実施の形態３におけるＥＣＵ１００により実行される尿素水量推定処理の手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートも、図３に示したフローチャートに対応するものである。そして、このフローチャートも、イグニッションスイッチがＯＮされて内燃機関１０が始動してから、イグニッションスイッチがＯＦＦになり内燃機関１０の作動が停止するまでの間、所定期間毎に繰り返し処理される。

図１０を参照して、ステップＳ３１０～Ｓ３６０の処理は、それぞれ図３に示したステップＳ１０～Ｓ６０の処理と同じである。このフローチャートでは、ステップＳ３６０において、ポンプ４２の出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数が制御されると、ＥＣＵ１００は、ポンプ４２の回転数からタンク４０内の尿素水の残量を推定する（ステップＳ３８０）。

図１１は、ポンプ４２の回転数とタンク４０内の尿素水の残量との関係を示すマップである。図１１を参照して、ポンプ４２の出口圧力が一定となるようにポンプ４２の回転数が制御されている状況下において、ポンプ４２の回転数とタンク４０内の尿素水の残量との関係が、事前の評価試験により予め求められ、メモリ１０２に記憶されている。なお、このようなマップに代えて、ポンプ４２の回転数とタンク４０内の尿素水の残量との関係をモデル式で表したものであってもよい。

以上のように、この実施の形態３においては、フロートセンサ４４により尿素水の水位を検出できない場合には、ポンプ４２の回転数からタンク４０内の尿素水の残量が推定される。これにより、フロートセンサ４４により尿素水の水位を検出できない高水位の領域でも、タンク４０内の尿素水の残量を精度良く推定することができる。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示により示される技術的範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ 車両、３ 自動変速機、５ ディファレンシャルギヤ、７ 駆動輪、１０ 内燃機関、２０ 排気通路、２２，２８ 酸化触媒、２４ ＤＰＦ、２６ ＳＣＲ触媒、３０ 尿素添加弁、４０ タンク、４１ 供給通路、４２ ポンプ、４３ 吸入口、４４ フロートセンサ、４５ シャフト、４６ フロート、４８，４９ 圧力センサ、５０－１～５０－６ スイッチ、１００，１００Ａ ＥＣＵ、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ、１１０ メータ。

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に尿素水を添加する尿素水添加装置であって、
   前記尿素水を蓄えるタンクと、
   前記排気通路に前記尿素水を噴射する添加弁と、
   前記タンク内の尿素水を前記添加弁へ供給するポンプと、
   前記タンク内の尿素水の水位を検出するフロートセンサと、
   前記タンク内の尿素水の残量を推定する処理装置とを備え、
   前記フロートセンサは、前記水位が上限高さよりも低い所定高さよりも低い場合に前記水位を検出可能であり、
   前記処理装置は、
   前記フロートセンサにより前記水位を検出可能である場合には、前記フロートセンサの検出値を用いて前記残量を推定し、
   前記フロートセンサにより前記水位を検出できない場合には、前記ポンプに入力される尿素水の圧力を示す入口圧力から前記残量を推定する、尿素水添加装置。
2. 前記ポンプから出力される尿素水の圧力を示す出口圧力を検出する出口圧力センサをさらに備え、
   前記処理装置は、
   前記出口圧力センサによって検出される前記出口圧力が一定となるように前記ポンプの回転数を制御し、
   前記フロートセンサにより前記水位を検出できない場合に、前記ポンプの回転数から前記入口圧力を推定する、請求項１に記載の尿素水添加装置。
3. 前記ポンプから出力される尿素水の圧力を示す出口圧力を検出する出口圧力センサをさらに備え、
   前記処理装置は、前記フロートセンサにより前記水位を検出できない場合に、前記出口圧力センサによって検出される前記出口圧力及び前記ポンプの回転数から前記入口圧力を推定する、請求項１に記載の尿素水添加装置。
4. 前記入口圧力を検出する入口圧力センサをさらに備え、
   前記処理装置は、前記入口圧力センサによって検出される前記入口圧力から前記残量を推定する、請求項１に記載の尿素水添加装置。
5. 内燃機関の排気通路に尿素水を添加する尿素水添加装置であって、
   前記尿素水を蓄えるタンクと、
   前記排気通路に前記尿素水を噴射する添加弁と、
   前記タンク内の尿素水を前記添加弁へ供給するポンプと、
   前記タンク内の尿素水の水位を検出するフロートセンサと、
   前記ポンプから出力される尿素水の圧力を示す出口圧力を検出する出口圧力センサと、
   前記タンク内の尿素水の残量を推定する処理装置とを備え、
   前記フロートセンサは、前記水位が上限高さよりも低い所定高さよりも低い場合に前記水位を検出可能であり、
   前記処理装置は、
   前記出口圧力センサによって検出される前記出口圧力が一定となるように前記ポンプの回転数を制御し、
   前記フロートセンサにより前記水位を検出可能である場合には、前記フロートセンサの検出値を用いて前記残量を推定し、
   前記フロートセンサにより前記水位を検出できない場合には、前記ポンプの回転数から前記残量を推定する、尿素水添加装置。

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