JP4620648B2 - Liquid state detection device - Google Patents

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Description

本発明は、液体収容容器内に収容される液体の濃度およびレベルを検知する液体状態検知装置に関するものである。   The present invention relates to a liquid state detection device that detects the concentration and level of a liquid stored in a liquid storage container.

近年、例えばディーゼル自動車から排出される窒素酸化物(NOx)を無害なガスに還元する排ガス浄化装置にNOx選択還元(SCR)触媒を用いる場合があるが、その還元剤として尿素水溶液が用いられる。この還元反応を効率よく行うには、尿素濃度が32.5wt%の尿素水溶液を用いるとよいことが知られている。しかし、自動車に搭載される尿素水タンクに収容される尿素水溶液は経時変化などにより、その尿素濃度に変化を生ずる場合がある。また、尿素水タンクに誤って異種液体あるいは水が混入される可能性もある。こうしたことから尿素水溶液の尿素濃度を管理できるように、尿素濃度を検出するための濃度センサが尿素水タンクに取り付けられ、濃度検出が行われている。   In recent years, for example, an NOx selective reduction (SCR) catalyst may be used in an exhaust gas purification device that reduces nitrogen oxide (NOx) discharged from a diesel vehicle to a harmless gas, and an aqueous urea solution is used as the reducing agent. It is known that an aqueous urea solution having a urea concentration of 32.5 wt% may be used to efficiently perform this reduction reaction. However, the urea concentration stored in a urea water tank mounted on an automobile may change in its urea concentration due to changes over time. Further, there is a possibility that a different liquid or water may be mistakenly mixed into the urea water tank. Therefore, a concentration sensor for detecting the urea concentration is attached to the urea water tank so that the urea concentration of the urea aqueous solution can be managed, and the concentration detection is performed.

ところで、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度により、熱伝導率に差異が生ずることが知られている。そこで、温度に比例して抵抗値の変化する2つの感温体(センサ素子)を並列に設けた濃度センサを尿素水タンクに取り付け、一方の感温体を通電により発熱させる。そして他方の感温体への熱伝導の際に尿素水溶液の濃度による影響を与えれば、測定した両者の抵抗値の差異から尿素水溶液の尿素濃度を検出することができる(例えば、特許文献1参照)。そして、検出した尿素濃度が正常な濃度範囲になければ、尿素水タンクに異種液体あるいは水が混入されたとの判断や、尿素水溶液が空であるとの判断等の異常判断を下すことができる。   Incidentally, it is known that the thermal conductivity varies depending on the concentration of urea contained in the aqueous urea solution. Therefore, a concentration sensor provided with two temperature sensors (sensor elements) whose resistance values change in proportion to the temperature in parallel is attached to the urea water tank, and one of the temperature sensors is heated by energization. If the concentration of the urea aqueous solution is affected during heat conduction to the other temperature sensing element, the urea concentration of the urea aqueous solution can be detected from the difference between the measured resistance values (see, for example, Patent Document 1). ). If the detected urea concentration is not within the normal concentration range, it is possible to make an abnormality determination such as determination that a different liquid or water is mixed in the urea water tank or determination that the urea aqueous solution is empty.

一方、ディーゼル自動車の走行に伴い、車体が振動して尿素水タンクに収容される尿素水溶液に揺れが生ずる場合がある。特許文献1の濃度センサにおいて、尿素水溶液の流れ(揺れ)により尿素水溶液の濃度ムラが生じたり、センサ素子の熱が奪われてセンサ素子の抵抗値が尿素濃度に比例しなくなると、検出した尿素濃度が本来の値とは大きく異なる値を示す虞がある。このため、特許文献1では、ディーゼル自動車の走行状態(具体的には車速)に基づき尿素水溶液が静止状態にあるか否かを判断し、静止状態になければ誤検出の可能性があるとして、静止状態にある場合とは異なる重み付けにより濃度異常の判定を行っている。
特許第3686672号公報
On the other hand, as the diesel vehicle travels, the vehicle body may vibrate and the urea aqueous solution stored in the urea water tank may shake. In the concentration sensor of Patent Document 1, if the concentration of the urea aqueous solution becomes uneven due to the flow (swing) of the urea aqueous solution, or if the sensor element is deprived of heat and the resistance value of the sensor element is not proportional to the urea concentration, the detected urea There is a possibility that the density may show a value greatly different from the original value. For this reason, in Patent Document 1, it is determined whether the urea aqueous solution is in a stationary state based on the traveling state of the diesel vehicle (specifically, the vehicle speed). Density abnormality determination is performed by weighting different from that in a stationary state.
Japanese Patent No. 3686672

しかしながら、特許文献1では、尿素水タンク内の尿素水溶液が静止状態にあるか否かの判定をディーゼル自動車の車速に基づく予測により行っているため、尿素水溶液の揺れ具合の実態とは異なる場合があり、濃度異常の判定を正確に行うことができないという問題があった。   However, in Patent Document 1, since the determination of whether or not the urea aqueous solution in the urea water tank is in a stationary state is performed based on prediction based on the vehicle speed of the diesel vehicle, it may be different from the actual state of the urea aqueous solution shaking. There is a problem that the concentration abnormality cannot be accurately determined.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、液体収容容器内に収容される液体のレベルの検知結果に基づいて静止状態を判定し、より正確な濃度異常の判定を行うことができる液体状態検知装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and determines a stationary state based on a detection result of a level of a liquid stored in a liquid storage container, and more accurately determines a concentration abnormality. An object of the present invention is to provide a liquid state detection apparatus capable of

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明の液体状態検知装置は、液体収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度に関連した信号を出力する検出素子と、前記検出素子からの信号に基づいて、前記液体が特定の異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段とを備える液体状態検知装置であって、前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じた信号を出力するレベル検知部と、前記レベル検知部からの信号に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定する静止状態判定手段と、前記検出素子からの信号と前記液体に関する前記特定の異常状態に対応して設定された閾値とに基づき、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを暫定的に検出する異常検出手段と、前記異常検出手段にて前記液体が前記特定の異常状態にあると検出される毎に所定のカウント値ずつ異常カウント値を加算するカウンタ手段と、前記静止状態判定手段によって前記液体が静止状態にあると判定された場合と前記液体が静止状態にないと判定された場合とで、前記所定のカウント値および前記異常判定手段の判定基準である異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定する設定値変更手段とを備え、前記異常判定手段は、前記カウンタ手段にて加算される前記異常カウント値が前記異常確定値に達したときに、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定するものであり、前記設定値変更手段により前記所定のカウント値および前記異常確定値の少なくとも一方の値の設定が変更されることによって、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid state detection device according to a first aspect of the present invention includes a detection element that outputs a signal related to a concentration of a specific component in a liquid stored in a liquid storage container, and the detection element An abnormality determination means for determining whether or not the liquid is in a specific abnormal state based on a signal from a liquid state detection device, wherein the level of the liquid stored in the liquid storage container A level detection unit that outputs a corresponding signal, a stationary state determination unit that determines whether or not the liquid is stationary in the liquid container based on a signal from the level detection unit, and the detection element An abnormality detecting means for tentatively detecting whether or not the liquid is in the specific abnormal state based on a signal from the threshold and a threshold value set corresponding to the specific abnormal state relating to the liquid; For detection means Counter means for adding an abnormal count value by a predetermined count value each time the liquid is detected to be in the specific abnormal state, and a case where the liquid is determined to be in a static state by the static state determining means; Setting value changing means for setting at least one of the predetermined count value and an abnormality confirmation value that is a determination criterion of the abnormality determining means to a different value when it is determined that the liquid is not in a stationary state. The abnormality determining means determines that the liquid is in the specific abnormal state when the abnormality count value added by the counter means reaches the abnormality confirmed value, by setting at least one value of said predetermined count value and the abnormality confirmation value is changed by the value change means, the determination result of the stationary state determination means before Characterized in that it is reflected in the determination process of the abnormality determination means.

また、請求項に係る発明の液体状態検知装置は、請求項に記載の発明の構成に加え、前記レベル検知部からの信号を所定の期間内に2回以上取得し、少なくとも前記所定の期間内における前記レベル検知部からの信号の最大値と最小値とを記憶するレベル信号記憶手段を備え、前記静止状態判定手段は、前記レベル信号記憶手段に記憶された前記レベル検知部からの信号の最大値と最小値との差を求めたレベル差分値が静止状態の判断基準となる基準レベル差分値より大きかった場合に、前記液体が静止状態にないと判定することを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the liquid state detection device acquires a signal from the level detection unit twice or more within a predetermined period, and at least the predetermined Level signal storage means for storing a maximum value and a minimum value of a signal from the level detection section within a period, and the stationary state determination means is a signal from the level detection section stored in the level signal storage means When the level difference value obtained by calculating the difference between the maximum value and the minimum value is larger than a reference level difference value that is a determination criterion for the stationary state, it is determined that the liquid is not in the stationary state.

また、請求項に係る発明の液体状態検知装置は、請求項またはに記載の発明の構成に加え、前記検出素子は通電によって発熱する発熱抵抗体を有し、前記発熱抵抗体への通電開始後に取得される前記発熱抵抗体の第1抵抗値に対応した第1対応値と、前記発熱抵抗体への一定時間通電後に取得される第2抵抗値に対応した第2対応値との差分値を求め、その差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の濃度値を検出する濃度検出手段を備え、前記異常検出手段は、前記差分値および前記濃度値の少なくとも一方の値と、前記液体に関する特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較して、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを検出することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the invention, the detection element includes a heating resistor that generates heat when energized. A first corresponding value corresponding to the first resistance value of the heating resistor acquired after the start of energization, and a second corresponding value corresponding to the second resistance value acquired after energizing the heating resistor for a certain period of time. A concentration detection unit that obtains a difference value and detects a concentration value of a specific component contained in the liquid corresponding to the difference value, and the abnormality detection unit includes at least one of the difference value and the concentration value; It is detected whether the liquid is in the specific abnormal state by comparing with a threshold value set corresponding to the specific abnormal state related to the liquid.

また、請求項に係る発明の液体状態検知装置は、請求項1乃至のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記レベル検知部は、長手方向に延びる第1電極および第2電極を有し、前記第1電極と前記第2電極との間で前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じて静電容量が変化するコンデンサを形成するものであり、前記レベル検知部を前記液体収容容器に取り付け、前記液体収容容器を使用に供する姿勢に設置して前記液体を収容したとき、前記検出素子は、自身の一部を前記レベル検知部のうち前記液体のレベル低下方向側を向く先端よりも先端側に位置させると共に、前記レベル検知部に絶縁された状態で一体化されていることを特徴とする。 Further, the liquid state detecting device of the invention according to claim 4, in addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the level detecting section, a first electrode and a second electrode extending in the longitudinal direction And forming a capacitor whose capacitance changes according to the level of the liquid stored in the liquid storage container between the first electrode and the second electrode, and the level detector Is attached to the liquid storage container and the liquid storage container is installed in a posture to be used and the liquid is stored, the detection element has a part of itself in the direction of decreasing the level of the liquid in the level detection unit. It is located in the front end side rather than the front-end | tip which faces the side, It is integrated in the state insulated by the said level detection part, It is characterized by the above-mentioned.

また、請求項に係る発明の液体状態検知装置は、請求項1乃至のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記異常判定手段によって、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定された場合に、外部回路に異常を報知する報知手段を備えている。 The liquid state detecting device of the invention according to claim 5, in addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 4, by the abnormality determining means, and said liquid is in the particular abnormal state determination In such a case, an informing means for informing the external circuit of the abnormality is provided.

また、請求項に係る発明の液体状態検知装置は、請求項1乃至のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記液体に関する特定の異常状態は、前記液体収容容器内において前記液体が空である状態、前記液体収容容器内へ異種液体が混入された状態、前記液体に含まれる特定成分の濃度が異常とされる状態のうちの1つの状態であることを特徴とする。 In addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 5 , the liquid state detection device according to a sixth aspect of the invention is configured so that a specific abnormal state related to the liquid is caused by the liquid in the liquid container. It is one of a state in which the liquid is empty, a state in which a different kind of liquid is mixed into the liquid container, and a state in which the concentration of the specific component contained in the liquid is abnormal.

また、請求項に係る発明の液体状態検知装置は、請求項1乃至のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記液体は尿素水溶液であって、前記特定成分が尿素であることを特徴とする。 Further, the liquid state detecting device of the invention according to claim 7, in addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the liquid is a urea aqueous solution, wherein the specific component is urea Features.

請求項1に係る発明の液体状態検知装置では、液体収容容器内で液体が静止状態にあるか否かの判定を、液体のレベルを検知することができるレベル検知部からの信号に基づいて行っている。つまり、本発明では、液体収容容器内での液体の揺れ具合を、そのレベルの変動から直接的に検知することができるため、液体の静止状態の判定をより精度よく行うことができる。そして、この静止状態の判定結果を液体の特定の異常状態の判定処理に反映させることで、異常状態の判定精度を高めることができる。例えば、液体が静止状態になく、特に検出素子の周囲の液体に激しい流れが生ずると、液体中の特定成分の濃度に関連した信号が本来の特定成分の濃度を反映した値から一時的に大きくかけ離れてしまい異常状態が生じたと誤判定されてしまう虞がある。そこで上記のように静止状態の判定結果を液体の異常状態の判定処理に反映させれば、このような場合において直ちに異常状態が生じたとは判定されないようにすることができるのである。   In the liquid state detection device according to the first aspect of the present invention, it is determined whether or not the liquid is in a stationary state in the liquid container based on a signal from a level detection unit capable of detecting the level of the liquid. ing. In other words, according to the present invention, the degree of liquid shaking in the liquid storage container can be directly detected from the level fluctuation, so that the determination of the stationary state of the liquid can be performed with higher accuracy. Then, by reflecting the determination result of the stationary state in the determination process of the specific abnormal state of the liquid, it is possible to improve the determination accuracy of the abnormal state. For example, when the liquid is not in a stationary state, and particularly when a vigorous flow occurs in the liquid around the detection element, the signal related to the concentration of the specific component in the liquid temporarily increases from the value reflecting the original concentration of the specific component. There is a possibility that it is erroneously determined that an abnormal state has occurred due to separation. Thus, if the determination result of the stationary state is reflected in the determination process of the abnormal liquid state as described above, it can be determined that the abnormal state has not immediately occurred in such a case.

このように、静止状態の判定結果を液体の特定の異常状態の判定処理に反映させる方法としては、液体の特定の異常状態を複数回検出した場合に初めて液体が特定の異常状態にあると判定し、その判定までの過程において、液体が静止状態にない場合に行う異常状態の検出機会(例えば検出回数など)を、液体が静止状態にある場合に行う異常状態の検出機会よりも増やすとよい。あるいは、液体が静止状態にないと判定された場合に特定の異常状態の判定を中断し、再び静止状態となった場合に特定の異常状態の判定を再開してもよいし、これと上記の方法とを組み合わせてもよい。このように、静止状態の判定結果を所定のカウント値および異常確定値の少なくとも一方の値に反映させることで、液体の異常状態の検出において、液体が静止状態であるか否かに基づいた重み付けを行えば、異常状態の判定の信頼性を高めることができる。 Thus, the determination result of the stationary state as a way to reflect the determination processing of the particular abnormal condition of the liquid when the first liquid is in a particular abnormal state when detecting a plurality of times a particular abnormal condition of the liquids In the process up to and including the determination, if an abnormal state detection opportunity (for example, the number of detections) performed when the liquid is not in a stationary state is greater than an abnormal state detection opportunity performed when the liquid is in a stationary state Good. Alternatively, the determination of the specific abnormal state may be interrupted when it is determined that the liquid is not in a stationary state, and the determination of the specific abnormal state may be resumed when the liquid is in a stationary state again. You may combine with a method. In this way, by reflecting the determination result of the stationary state on at least one of the predetermined count value and the abnormality confirmation value, weighting based on whether or not the liquid is stationary in the detection of the abnormal state of the liquid If it performs, reliability of determination of an abnormal condition can be improved.

液体の静止状態の判定にあたっては、請求項に係る発明のように、所定の期間内に2回以上取得したレベル検知部からの信号の最大値と最小値との差、すなわち液面の上下動の差を基準とする基準レベル差分値と比較すれば、液体が液体収容容器内で静止状態にあるのか、それとも液面が揺れるほども液体に動きが生じているのかを正確に判定することができる。 In the determination of the stationary state of the liquid, as in the invention according to claim 2 , the difference between the maximum value and the minimum value of the signal from the level detection unit acquired two or more times within a predetermined period, that is, the upper and lower sides of the liquid level Compared with the reference level difference value based on the difference in movement, it is possible to accurately determine whether the liquid is stationary in the liquid container or whether the liquid is moving enough to shake the liquid level. Can do.

ところで、液体に含まれる特定成分の濃度によって液体の熱伝導率が異なることから、発熱抵抗体を用いてその周囲の液体を一定時間加熱した場合、濃度の異なる液体では温度上昇率が異なることとなる。そこで請求項に係る発明では、発熱抵抗体に一定時間通電を行い、発熱抵抗体への通電開始後の第1抵抗値に対応した第1対応値と、発熱抵抗体への一定時間通電後の第2抵抗値に対応した第2対応値との差分値に基づき、発熱抵抗体の温度上昇の度合いを捉えることができ、液体に含まれる特定成分の濃度を検出することができる。その濃度を検出する際に求めた差分値、および検出した濃度の少なくとも一方の値を用い、その値と、液体に関する特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較すれば、液体が特定の異常状態にあるか否かを検出することができる。 By the way, since the thermal conductivity of the liquid varies depending on the concentration of the specific component contained in the liquid, when the surrounding liquid is heated for a certain period of time using a heating resistor, the temperature increase rate differs for liquids with different concentrations. Become. Therefore, in the invention according to claim 3 , the heating resistor is energized for a certain period of time, the first corresponding value corresponding to the first resistance value after the energization of the heating resistor is started, and after the energization to the heating resistor for a certain period of time. Based on the difference value from the second corresponding value corresponding to the second resistance value, it is possible to grasp the degree of temperature rise of the heating resistor and to detect the concentration of the specific component contained in the liquid. Using at least one of the difference value obtained when detecting the concentration and the detected concentration, and comparing the value with a threshold value set corresponding to a specific abnormal state related to the liquid, the liquid It is possible to detect whether or not there is a specific abnormal state.

なお、第1対応値としては、発熱抵抗体の第1抵抗値に対応した値であればよく、具体的には電圧値や電流値、温度換算値等を挙げることができる。また、第2対応値についても同様に、発熱抵抗体の第2抵抗値に対応した値であればよい。ただし、請求項に係る発明では、第2対応値と第1対応値との差分値を求める必要があるため、例えば、第1対応値を電圧値とする場合には、第2対応値も同様に電圧値とする必要がある。 The first corresponding value may be a value corresponding to the first resistance value of the heating resistor, and specifically includes a voltage value, a current value, a temperature converted value, and the like. Similarly, the second corresponding value may be a value corresponding to the second resistance value of the heating resistor. However, in the invention according to claim 3 , since it is necessary to obtain a difference value between the second corresponding value and the first corresponding value, for example, when the first corresponding value is a voltage value, the second corresponding value is also Similarly, it is necessary to set the voltage value.

さらに、請求項に係る発明において、第1対応値を取得するタイミングとしては、発熱抵抗体への通電開始後、発熱抵抗体自身の温度が周囲の液体の温度とほぼ同一である期間内に取得すればよく、具体的には、発熱抵抗体への通電開始後100msec以内に第1対応値を取得すればよい。なお、発熱抵抗体への通電の開始時においては、発熱抵抗体に通電される電流が安定し難い傾向があるため、発熱抵抗体への通電開始後、2msecを経過し100msec以内(より望ましくは50msec以内)に、第1対応値を取得することが好ましい。 Furthermore, in the invention according to claim 4 , the timing for acquiring the first corresponding value is within a period in which the temperature of the heating resistor itself is substantially the same as the temperature of the surrounding liquid after the energization of the heating resistor is started. What is necessary is just to acquire, and specifically, a 1st corresponding value should just be acquired within 100 msec after the energization start to a heating resistor. At the start of energization of the heating resistor, the current applied to the heating resistor tends to be difficult to stabilize. Therefore, after the energization of the heating resistor has started, 2 msec has elapsed and within 100 msec (more preferably It is preferable to acquire the first corresponding value within 50 msec).

また、請求項に係る発明では、静止状態の有無の判定をレベル検知部と、液体の濃度を検出する検出素子とを絶縁した状態で一体化させている。この構成により、液体のレベルを検知する装置と、液体の濃度を検出する装置とを別体にしてそれぞれ液体収容容器内に配置させた場合と比べ、液体状態検知装置の液体収容容器内に占める容積を相対的に小さくすることができ、液体収容容器内に収容可能な液体の最大量を増やすことができる。さらに、液体状態検知装置を液体収容容器に取り付けるための取付部の配設が一箇所で済むため、液体収容容器と取付部との間の気密性や水密性の維持を行うための構成を簡易なものとすることができる。また、検出素子の少なくとも一部は、レベル検知部のうち液体のレベル低下方向側を向く先端よりも先端側に位置されているので、液体のレベルが低下しても液体に浸漬された状態を長めに維持することができ、液体の濃度の検知を安定して行うことができる。 In the invention according to claim 4 , the determination of the presence or absence of the stationary state is integrated in a state where the level detection unit and the detection element for detecting the liquid concentration are insulated. With this configuration, the device for detecting the liquid level and the device for detecting the concentration of the liquid occupy the liquid storage container of the liquid state detection device as compared with the case where the device is separately provided and disposed in the liquid storage container. The volume can be made relatively small, and the maximum amount of liquid that can be stored in the liquid storage container can be increased. Furthermore, since the mounting portion for mounting the liquid state detection device to the liquid container is only required in one place, the structure for maintaining the airtightness and watertightness between the liquid container and the mounting portion is simplified. Can be. In addition, since at least a part of the detection element is located on the tip side of the level detection unit rather than the tip that faces the liquid level lowering direction, the state where the detection element is immersed in the liquid even if the level of the liquid is lowered. The liquid can be maintained longer, and the liquid concentration can be detected stably.

また、請求項に係る発明の液体状態検知装置では、液体が特定の異常状態にあると判定された場合にのみ、外部回路に対して異常を報知することができる。つまり、液体の一時的な異常状態が内部で検出されても、それが継続的な異常状態でない限り、液体に特定の異常状態が生じたと判定されることがない。このため、外部回路に対し信頼性の高い異常状態の報知を行うことができる。 In the liquid state detection device according to the fifth aspect of the present invention, the abnormality can be notified to the external circuit only when it is determined that the liquid is in a specific abnormal state. That is, even if a temporary abnormal state of the liquid is detected internally, it is not determined that a specific abnormal state has occurred in the liquid unless it is a continuous abnormal state. For this reason, it is possible to notify the external circuit of an abnormal state with high reliability.

また、請求項に係る発明のように、液体に関する特定の異常状態としては、液体収容容器内において液体が空である状態、液体収容容器内へ異種液体が混入された状態、液体に含まれる特定成分の濃度が異常とされる状態のうちの1つの状態を挙げることができる。 Further, as in the invention according to claim 6 , the specific abnormal state relating to the liquid includes a state in which the liquid is empty in the liquid storage container, a state in which a different kind of liquid is mixed in the liquid storage container, and the liquid. One of the states in which the concentration of the specific component is abnormal can be mentioned.

また、請求項に係る発明の液体状態検知装置では、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度に関連した信号を検出素子より出力させることで、尿素水溶液に関する特定の異常状態の検出および判定を精度よく行うことができる。 Further, in the liquid state detection device according to the seventh aspect of the invention, the detection element and the signal related to the concentration of urea contained in the urea aqueous solution are output from the detection element, thereby accurately detecting and determining a specific abnormal state related to the urea aqueous solution. It can be carried out.

以下、本発明を具体化した液体状態検知装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図1,図2を参照して、一例としての液体状態検知センサ100の構造について説明する。図1は、液体状態検知センサ100の一部切欠縦断面図である。図2は、セラミックヒータ110のヒータパターン115を示す模式図である。なお、液体状態検知センサ100においてレベル検知部70(外筒電極10および内部電極20から構成されるコンデンサ)の長手方向を軸線O方向とし、液体性状検知部30が設けられる側を先端側、取付部40が設けられる側を後端側とする。なお、外筒電極10および内部電極20が、それぞれ、本発明における「第1電極」および「第2電極」に相当する。   Hereinafter, an embodiment of a liquid state detection device embodying the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of the liquid state detection sensor 100 as an example will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a partially cutaway longitudinal sectional view of the liquid state detection sensor 100. FIG. 2 is a schematic diagram showing the heater pattern 115 of the ceramic heater 110. In the liquid state detection sensor 100, the longitudinal direction of the level detection unit 70 (capacitor constituted by the outer cylinder electrode 10 and the internal electrode 20) is the axis O direction, and the side on which the liquid property detection unit 30 is provided is the front end side and attached. The side where the portion 40 is provided is the rear end side. The outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20 correspond to the “first electrode” and the “second electrode” in the present invention, respectively.

本実施の形態の液体状態検知センサ100は、ディーゼル自動車の排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の還元に使用される尿素水溶液の状態、つまりは尿素水溶液のレベル(液位)、温度、およびその溶液に含まれる特定成分としての尿素の濃度を検出するためのセンサである。図1に示すように、液体状態検知センサ100は、円筒形状を有する外筒電極10、およびその外筒電極10の内部にて外筒電極10の軸線O方向に沿って設けられた円筒状の内部電極20から構成されるレベル検知部70と、内部電極20の先端側に設けられた液体性状検知部30と、液体状態検知センサ100を尿素水タンク98(図3参照)に取り付けるための取付部40とを備えて構成される。   The liquid state detection sensor 100 of the present embodiment is a state of an aqueous urea solution used for reduction of nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas of a diesel vehicle, that is, the level (liquid level) and temperature of the aqueous urea solution. And a sensor for detecting the concentration of urea as a specific component contained in the solution. As shown in FIG. 1, the liquid state detection sensor 100 includes a cylindrical outer cylinder electrode 10 and a cylindrical shape provided along the axis O direction of the outer cylinder electrode 10 inside the outer cylinder electrode 10. Mounting for attaching the level detection unit 70 constituted by the internal electrode 20, the liquid property detection unit 30 provided on the tip side of the internal electrode 20, and the liquid state detection sensor 100 to the urea water tank 98 (see FIG. 3). Unit 40.

外筒電極10は金属材料からなり、軸線O方向に延びる長細い円筒形状を有する。外筒電極10の外周上にて周方向に等間隔となる3本の母線上には、各母線に沿ってそれぞれ複数の細幅のスリット15が断続的に開口されている。また、外筒電極10の先端部11において、上記スリット15が形成された各母線上には、後述する内部電極20との間に介在されるゴムブッシュ80の抜け防止のための開口部16がそれぞれ設けられている。さらに、外筒電極10の後端側の基端部12に近い位置で、スリット15が形成された各母線とは異なる母線上には、1つの空気抜孔19が形成されている。また、外筒電極10の先端部11は、後述する液体性状検知部30のセラミックヒータ110の径方向周囲を、そのセラミックヒータ110を覆って保護するプロテクタ130ごと包囲するように、開口部16の位置よりさらに軸線O方向先端側に延長されている。そして最先端部(図中最下部)は開口されており、液体性状検知部30を構成するプロテクタ130が開口側から視認可能な状態となっている。   The outer cylinder electrode 10 is made of a metal material and has a long and thin cylindrical shape extending in the axis O direction. A plurality of narrow slits 15 are intermittently opened along each bus bar on three bus bars that are equally spaced in the circumferential direction on the outer periphery of the outer cylindrical electrode 10. Further, at the distal end portion 11 of the outer cylinder electrode 10, an opening portion 16 for preventing a rubber bushing 80 interposed between the inner electrode 20 (described later) from coming off is formed on each bus bar where the slit 15 is formed. Each is provided. Furthermore, one air vent hole 19 is formed on a bus bar different from each bus bar where the slits 15 are formed at a position close to the base end portion 12 on the rear end side of the outer cylinder electrode 10. Further, the distal end portion 11 of the outer cylindrical electrode 10 is formed so as to surround the periphery of the ceramic heater 110 in the radial direction of the liquid property detection unit 30 described later together with the protector 130 that covers and protects the ceramic heater 110. It extends further to the front end side in the axis O direction than the position. And the most advanced part (the lowest part in the figure) is opened, and the protector 130 constituting the liquid property detecting unit 30 is visible from the opening side.

次に、外筒電極10は、基端部12が金属製の取付部40の電極支持部41の外周に係合した状態で溶接されている。取付部40は液体収容容器としての尿素水タンク98に液体状態検知センサ100を固定するための台座として機能し、取り付けボルトを挿通するための取り付け孔(図示外)が鍔部42に形成されている。また、取付部40の鍔部42を挟んで電極支持部41の反対側には、後述する尿素水溶液のレベル、温度、尿素濃度などを検出するための回路や、図示外の外部回路(例えば自動車のエンジン制御装置(ECU))との電気的な接続を行うための入出力回路等が搭載された回路基板60などを収容する収容部43が形成されている。なお、この取付部40を介し、外筒電極10は接地されている。   Next, the outer cylinder electrode 10 is welded in a state in which the base end portion 12 is engaged with the outer periphery of the electrode support portion 41 of the metal attachment portion 40. The attachment portion 40 functions as a base for fixing the liquid state detection sensor 100 to the urea water tank 98 as a liquid container, and an attachment hole (not shown) for inserting an attachment bolt is formed in the flange portion 42. Yes. Further, on the opposite side of the electrode support portion 41 across the flange portion 42 of the mounting portion 40, a circuit for detecting the level, temperature, urea concentration, etc. of the urea aqueous solution, which will be described later, or an external circuit (not shown) A housing portion 43 for housing a circuit board 60 on which an input / output circuit for electrical connection with the engine control device (ECU) is mounted is formed. The outer cylinder electrode 10 is grounded through the mounting portion 40.

回路基板60は、収容部43の内壁面の四隅より突出する基板載置部(図示外)上に載置されている。収容部43はカバー45に覆われ保護されており、そのカバー45は、鍔部42に固定されている。また、カバー45の側面にはコネクタ62が固定されており、コネクタ62の接続端子(図示外)と回路基板60上のパターン(後述する入出力回路部290)とが配線ケーブル61によって接続されている。このコネクタ62を介し、回路基板60とECUとの接続が行われる。   The circuit board 60 is placed on a board placement portion (not shown) protruding from the four corners of the inner wall surface of the housing portion 43. The accommodating portion 43 is covered and protected by a cover 45, and the cover 45 is fixed to the flange portion 42. A connector 62 is fixed to the side surface of the cover 45, and a connection terminal (not shown) of the connector 62 and a pattern (an input / output circuit unit 290 described later) on the circuit board 60 are connected by the wiring cable 61. Yes. The circuit board 60 and the ECU are connected via the connector 62.

取付部40の電極支持部41には収容部43内に貫通する孔46が開口されており、この孔46内に、内部電極20の基端部22が挿通されている。本実施の形態の内部電極20は軸線O方向に延びる長細い円筒形状をした金属材料からなる。この内部電極20の外周面上には、PTFE、PFA、ETFE等のフッ素系樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などからなる絶縁被膜23が形成されている。絶縁被膜23は、このような樹脂をディッピングもしくは静電粉体塗装により内部電極20の外表面上に塗布し、熱処理することにより、樹脂コーティング層の形態で形成される。この内部電極20と外筒電極10との間で、尿素水溶液のレベルに応じて静電容量が変化するコンデンサを形成してなるレベル検知部70が構成されている。   A hole 46 penetrating into the accommodating portion 43 is opened in the electrode support portion 41 of the attachment portion 40, and the base end portion 22 of the internal electrode 20 is inserted into the hole 46. The internal electrode 20 of the present embodiment is made of a long and thin cylindrical metal material extending in the direction of the axis O. On the outer peripheral surface of the internal electrode 20, an insulating coating 23 made of a fluorine resin such as PTFE, PFA, ETFE, an epoxy resin, a polyimide resin or the like is formed. The insulating coating 23 is formed in the form of a resin coating layer by applying such a resin onto the outer surface of the internal electrode 20 by dipping or electrostatic powder coating and heat-treating it. Between the internal electrode 20 and the outer cylinder electrode 10, a level detection unit 70 is formed, in which a capacitor whose capacitance changes according to the level of the urea aqueous solution is formed.

内部電極20の軸線O方向後端側の基端部22には、内部電極20を取付部40に固定するためのパイプガイド55とインナーケース50が係合されている。パイプガイド55は、内部電極20の基端部22の端縁寄りに接合された環状のガイド部材である。インナーケース50は内部電極20と外筒電極10とが確実に絶縁されるように内部電極20を位置決め支持する鍔付き筒状の樹脂製部材であり、先端側が取付部40の電極支持部41の孔46に係合する。インナーケース50には径方向外側に向かって突出する鍔部51が形成されており、インナーケース50が電極支持部41に係合される際には、収容部43側から電極支持部41の孔46に挿通される。そして、鍔部51が収容部43内の底面に当接することで、インナーケース50が孔46内を通り抜けることが防止される。また、内部電極20は、収容部43側からインナーケース50の内側に挿通されるが、パイプガイド55が鍔部51に当接することで、インナーケース50からの脱落が防止される。   A pipe guide 55 and an inner case 50 for fixing the internal electrode 20 to the mounting portion 40 are engaged with the base end portion 22 on the rear end side in the axis O direction of the internal electrode 20. The pipe guide 55 is an annular guide member joined near the end edge of the base end portion 22 of the internal electrode 20. The inner case 50 is a flanged cylindrical resin member that positions and supports the inner electrode 20 so that the inner electrode 20 and the outer cylinder electrode 10 are reliably insulated, and the tip side of the inner case 50 is the electrode support portion 41 of the mounting portion 40. Engage with hole 46. The inner case 50 is formed with a flange portion 51 that protrudes radially outward. When the inner case 50 is engaged with the electrode support portion 41, a hole in the electrode support portion 41 is formed from the housing portion 43 side. 46 is inserted. Then, the flange portion 51 abuts against the bottom surface in the housing portion 43, thereby preventing the inner case 50 from passing through the hole 46. In addition, the internal electrode 20 is inserted into the inner case 50 from the accommodating portion 43 side, but the pipe guide 55 is brought into contact with the flange portion 51 so that the inner electrode 20 is prevented from falling off the inner case 50.

さらに、インナーケース50の外周と内周とには、それぞれ、Oリング53とOリング54とが設けられている。Oリング53は、インナーケース50の外周と取付部40の孔46との間の隙間を密閉し、Oリング54は、インナーケース50の内周と内部電極20の基端部22の外周との間の隙間を密閉している。これにより、液体状態検知センサ100が尿素水タンク98(図3参照)に取り付けられた際に、尿素水タンク98の内部と外部とが収容部43を介して連通しないように、その水密性および気密性が保たれる。なお、取付部40の鍔部42の先端側の面には図示外の板状のシール部材が装着され、液体状態検知センサ100を尿素水タンク98に取り付けた際に、鍔部42と尿素水タンクとの間の水密性および気密性が保たれるようになっている。   Further, an O-ring 53 and an O-ring 54 are provided on the outer periphery and the inner periphery of the inner case 50, respectively. The O-ring 53 seals a gap between the outer periphery of the inner case 50 and the hole 46 of the mounting portion 40, and the O-ring 54 is formed between the inner periphery of the inner case 50 and the outer periphery of the base end portion 22 of the internal electrode 20. The gap between them is sealed. Thereby, when the liquid state detection sensor 100 is attached to the urea water tank 98 (see FIG. 3), the water tightness and the inside of the urea water tank 98 are prevented from communicating with each other through the housing portion 43. Airtightness is maintained. A plate-like sealing member (not shown) is attached to the front end surface of the flange portion 42 of the attachment portion 40, and when the liquid state detection sensor 100 is attached to the urea water tank 98, the flange portion 42 and urea water are attached. Watertightness and airtightness with the tank are maintained.

そして、内部電極20の取付部40への組み付けの際には、2枚の押さえ板56,57によって、パイプガイド55がインナーケース50の鍔部51に対して押圧される。絶縁性の押さえ板56は、パイプガイド55との間に押さえ板57を挟み、パイプガイド55を押圧した状態で、ネジ58によって収容部43内に固定される。これにより、パイプガイド55に接合された内部電極20が電極支持部41に固定されることとなる。押さえ板56,57には中央に孔59が開口されており、内部電極20の電極引出線52と、後述するセラミックヒータ110との電気的な接続を行う2本のリード線90(図1では一方のリード線90のみを表示している。)を内包する2芯のケーブル91とが挿通され、それぞれ回路基板60上のパターンに電気的に接続されている。回路基板60のグランド側の電極(図示外)は取付部40に接続されており、これにより、取付部40に溶接された外筒電極10がグランド側に電気的に接続される。   When the internal electrode 20 is assembled to the mounting portion 40, the pipe guide 55 is pressed against the flange portion 51 of the inner case 50 by the two pressing plates 56 and 57. The insulating pressing plate 56 is fixed in the accommodating portion 43 with screws 58 in a state where the pressing plate 57 is sandwiched between the insulating guide plate 56 and the pipe guide 55. Thereby, the internal electrode 20 joined to the pipe guide 55 is fixed to the electrode support portion 41. A hole 59 is opened in the center of the holding plates 56 and 57, and two lead wires 90 (in FIG. 1) for electrically connecting the electrode lead wire 52 of the internal electrode 20 and a ceramic heater 110 described later. Only one of the lead wires 90 is shown.) A two-core cable 91 containing the lead wire 90 is inserted and electrically connected to the pattern on the circuit board 60, respectively. An electrode (not shown) on the ground side of the circuit board 60 is connected to the mounting portion 40, whereby the outer cylinder electrode 10 welded to the mounting portion 40 is electrically connected to the ground side.

次に、内部電極20の先端部21に設けられた液体性状検知部30は、本実施の形態では尿素水溶液の温度および含有される尿素の濃度の検出を行う検知素子としてのセラミックヒータ110と、セラミックヒータ110を支持すると共に、内部電極20の先端部21に装着される絶縁性樹脂製のホルダ120と、ホルダ120から露出されたセラミックヒータ110の周囲を覆って保護するプロテクタ130とを備えて構成される。   Next, the liquid property detection unit 30 provided at the distal end portion 21 of the internal electrode 20 includes a ceramic heater 110 as a detection element that detects the temperature of the urea aqueous solution and the concentration of urea contained in the present embodiment, In addition to supporting the ceramic heater 110, a holder 120 made of an insulating resin attached to the tip portion 21 of the internal electrode 20 and a protector 130 covering and protecting the periphery of the ceramic heater 110 exposed from the holder 120 are provided. Composed.

図2に示すように、セラミックヒータ110は、絶縁性セラミックからなる板状のセラミック基体111上にPtを主体とするヒータパターン115を形成し、対となるセラミック基体(図示せず)で挟んだ状態でヒータパターン115を埋設した状態で形成したものである。発熱抵抗体114を構成するパターンの断面積を、電圧印加のための両極となるリード部112,113のパターンよりも小さくするようにして、通電時、主に発熱抵抗体114において発熱が行われるようにしている。また、リード部112,113の両端には、それぞれセラミック基体111の表面に貫通するスルーホール(図示外)が設けられており、2本のリード線90との接続を中継する2つのコネクタ119(図1では共に一方のみを表示している。)のそれぞれと電気的に接続されている。   As shown in FIG. 2, the ceramic heater 110 is formed by forming a heater pattern 115 mainly composed of Pt on a plate-like ceramic base 111 made of an insulating ceramic and sandwiching it between a pair of ceramic bases (not shown). In this state, the heater pattern 115 is embedded. Heat generation is performed mainly in the heating resistor 114 during energization so that the cross-sectional area of the pattern constituting the heating resistor 114 is made smaller than the pattern of the lead portions 112 and 113 serving as both poles for voltage application. I am doing so. In addition, through holes (not shown) penetrating the surface of the ceramic base 111 are provided at both ends of the lead portions 112 and 113, respectively, and two connectors 119 (relaying connections between the two lead wires 90) In FIG. 1, only one of them is displayed).

次に、図1に示すように、セラミックヒータ110を支持するホルダ120は、外径が段違い状2段に構成された円筒形状を有し、小径となる先端側にて、発熱抵抗体114の埋設された側(図2参照)を露出した状態のセラミックヒータ110を、接着剤からなる固定部材125,126で固定している。そして大径側となる後端側が内部電極20の先端部21に装着されており、その内部電極20の外周面とホルダ120の内周面との間にシールリング140が介在され、内部電極20の内部の水密性および気密性が確保されている。   Next, as shown in FIG. 1, the holder 120 that supports the ceramic heater 110 has a cylindrical shape in which the outer diameter is configured to be two steps in a stepped shape, and the heating resistor 114 of the heating resistor 114 is formed on the distal end side having a small diameter. The ceramic heater 110 in a state where the embedded side (see FIG. 2) is exposed is fixed by fixing members 125 and 126 made of an adhesive. The rear end side, which is the large diameter side, is attached to the distal end portion 21 of the internal electrode 20, and a seal ring 140 is interposed between the outer peripheral surface of the internal electrode 20 and the inner peripheral surface of the holder 120. The water-tightness and air-tightness of the interior of the are secured.

ところで、ホルダ120の装着前に、セラミックヒータ110のコネクタ119にはケーブル91の2本のリード線90の芯線がそれぞれ加締めまたは半田付けにより接合される。さらに絶縁性の保護部材95により、コネクタ119とリード線90とが接合部位ごと覆われ保護される。そして、2つのリード線90は筒形状の内部電極20内を挿通され、上記回路基板60に接続されている。   By the way, before the holder 120 is mounted, the core wires of the two lead wires 90 of the cable 91 are joined to the connector 119 of the ceramic heater 110 by caulking or soldering, respectively. Further, the insulating protection member 95 covers and protects the connector 119 and the lead wire 90 together with the joint portion. The two lead wires 90 are inserted through the cylindrical internal electrode 20 and connected to the circuit board 60.

次に、プロテクタ130は、有底円筒形状に形成された金属製の保護部材である。開口側がホルダ120の小径部分の外周に嵌合されている。また、プロテクタ130の外周上には液体流通孔(図示外)が開口されており、プロテクタ130の内外での尿素水溶液の交換が行われる。   Next, the protector 130 is a metal protective member formed in a bottomed cylindrical shape. The opening side is fitted to the outer periphery of the small diameter portion of the holder 120. Further, a liquid circulation hole (not shown) is opened on the outer periphery of the protector 130, and the urea aqueous solution is exchanged inside and outside the protector 130.

そして、このような構成の液体性状検知部30は、内部電極20の先端部21にホルダ120を介し装着され、さらにゴムブッシュ80によって、外筒電極10内で弾性的に支持される。ゴムブッシュ80は円筒形状を有し、その外周面上に形成された突起部87が、外筒電極10の開口部16に係合されて固定される。また、ゴムブッシュ80の外周面と内周面とのそれぞれには、軸線O方向に沿った複数の溝(図示外)が溝設されている。液体状態検知センサ100が尿素水タンク98に取り付けられた際に、この溝を介し、ゴムブッシュ80の先端側に流入する尿素水溶液と、後端側に流入する尿素水溶液との液交換や気泡抜きが行われる。このゴムブッシュ80により、液体性状検知部30とレベル検知部70とが絶縁された状態で一体に構成されている。   The liquid property detection unit 30 having such a configuration is attached to the distal end portion 21 of the internal electrode 20 via the holder 120 and is elastically supported in the outer cylindrical electrode 10 by the rubber bush 80. The rubber bush 80 has a cylindrical shape, and a protrusion 87 formed on the outer peripheral surface thereof is engaged with and fixed to the opening 16 of the outer cylinder electrode 10. A plurality of grooves (not shown) along the axis O direction are provided in each of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the rubber bush 80. When the liquid state detection sensor 100 is attached to the urea water tank 98, liquid exchange and bubble removal between the urea aqueous solution flowing into the front end side of the rubber bush 80 and the urea aqueous solution flowing into the rear end side through this groove are performed. Is done. By the rubber bush 80, the liquid property detection unit 30 and the level detection unit 70 are integrally configured in an insulated state.

次に、図3および図4を参照して、液体状態検知センサ100の電気的な構成について説明する。図3は、液体状態検知センサ100の電気的な構成を示すブロック図である。図4は、RAM300の記憶エリアの概念的な構成を示す図である。   Next, the electrical configuration of the liquid state detection sensor 100 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the liquid state detection sensor 100. FIG. 4 is a diagram showing a conceptual configuration of the storage area of the RAM 300. As shown in FIG.

図3に示すように、液体状態検知センサ100は液体収容容器としての尿素水タンク98に取り付けられ、一対の電極(外筒電極10および内部電極20)を備えたレベル検知部70と、発熱抵抗体114が埋設されたセラミックヒータ110を備えた液体性状検知部30とが、尿素水タンク98に収容された状態検知対象の液体としての尿素水溶液に浸漬される。液体状態検知センサ100は、回路基板60上にマイクロコンピュータ220を搭載し、レベル検知部70の制御を行うレベル検知回路部250と、液体性状検知部30の制御を行う液体性状検知回路部280と、ECUとの通信を行う入出力回路部290とが接続されている。   As shown in FIG. 3, the liquid state detection sensor 100 is attached to a urea water tank 98 as a liquid container, and includes a level detection unit 70 including a pair of electrodes (the outer cylinder electrode 10 and the internal electrode 20), and a heating resistance. The liquid property detection unit 30 including the ceramic heater 110 in which the body 114 is embedded is immersed in a urea aqueous solution as a state detection target liquid stored in the urea water tank 98. The liquid state detection sensor 100 includes a microcomputer 220 mounted on the circuit board 60, a level detection circuit unit 250 that controls the level detection unit 70, and a liquid property detection circuit unit 280 that controls the liquid property detection unit 30. An input / output circuit unit 290 that communicates with the ECU is connected.

マイクロコンピュータ220は公知の構成からなるCPU221,ROM222,RAM300を備える。CPU221は液体状態検知センサ100の制御を司る。ROM222には図示外の各種記憶エリアが設けられ、後述する状態検知プログラムや(1)〜(5)の式、各種変数の初期値、閾値等が所定の記憶エリアに記憶されている。同様に、RAM300にも後述する図4に示す各種記憶エリアが設けられており、状態検知プログラムの実行時にはプログラムの一部や各種変数、タイマーカウント値などが一時的に記憶される。   The microcomputer 220 includes a CPU 221, a ROM 222, and a RAM 300 having a known configuration. The CPU 221 controls the liquid state detection sensor 100. The ROM 222 is provided with various storage areas not shown, and a state detection program, expressions (1) to (5) described later, initial values of various variables, threshold values, and the like are stored in a predetermined storage area. Similarly, various storage areas shown in FIG. 4 to be described later are also provided in the RAM 300, and a part of the program, various variables, a timer count value, and the like are temporarily stored when the state detection program is executed.

入出力回路部290は、液体状態検知センサ100とECUとの間での信号の入出力を行うため、通信プロトコルの制御を行う。また、レベル検知回路部250は、マイクロコンピュータ220の指示に基づき、レベル検知部70の外筒電極10と内部電極20との間に交流電圧を印加し、レベル検知部70をなすコンデンサを流れた電流を電圧変換し、さらにA/D変換を行ってマイクロコンピュータ220に出力する回路部である。   The input / output circuit unit 290 controls the communication protocol in order to input and output signals between the liquid state detection sensor 100 and the ECU. Further, the level detection circuit unit 250 applied an AC voltage between the outer cylinder electrode 10 and the internal electrode 20 of the level detection unit 70 based on an instruction from the microcomputer 220, and flowed through a capacitor forming the level detection unit 70. This is a circuit unit that converts a current into a voltage, performs A / D conversion, and outputs the result to the microcomputer 220.

次に、液体性状検知回路部280は、マイクロコンピュータ220の指示に基づき、液体性状検知部30のセラミックヒータ110に定電流を流し、発熱抵抗体114の両端に発生する検出電圧をマイクロコンピュータ220に出力する回路部である。液体性状検知回路部280は、差動増幅回路部230、定電流出力部240、スイッチ260から構成される。   Next, the liquid property detection circuit unit 280 applies a constant current to the ceramic heater 110 of the liquid property detection unit 30 based on an instruction from the microcomputer 220, and supplies the detection voltage generated at both ends of the heating resistor 114 to the microcomputer 220. It is the circuit part which outputs. The liquid property detection circuit unit 280 includes a differential amplifier circuit unit 230, a constant current output unit 240, and a switch 260.

定電流出力部240は、発熱抵抗体114に流す定電流を出力する。スイッチ260は、発熱抵抗体114への通電経路上に設けられ、マイクロコンピュータ220の制御に従ってスイッチの開閉を行う。差動増幅回路部230は、発熱抵抗体114の一端に現れる電位Pinと他端に現れる電位Poutとの差分を検出電圧としてマイクロコンピュータ220に出力する。   The constant current output unit 240 outputs a constant current that flows through the heating resistor 114. The switch 260 is provided on the energization path to the heating resistor 114 and opens / closes the switch according to the control of the microcomputer 220. The differential amplifier circuit unit 230 outputs a difference between the potential Pin appearing at one end of the heating resistor 114 and the potential Pout appearing at the other end to the microcomputer 220 as a detection voltage.

次に、RAM300の記憶エリアについて説明する。図4に示すように、RAM300には、レベル変動値記憶エリア301、電圧値記憶エリア302、電圧差分値記憶エリア303、正常電圧差分値記憶エリア304、濃度換算値記憶エリア305、タイマーカウント値記憶エリア306、フラグ記憶エリア307、カウンタ値記憶エリア308等が設けられている。   Next, the storage area of the RAM 300 will be described. As shown in FIG. 4, the RAM 300 has a level fluctuation value storage area 301, a voltage value storage area 302, a voltage difference value storage area 303, a normal voltage difference value storage area 304, a density conversion value storage area 305, and a timer count value storage. An area 306, a flag storage area 307, a counter value storage area 308, and the like are provided.

レベル変動値記憶エリア301には、レベル検知部70からの出力がレベル検知回路部250においてA/D変換された、尿素水溶液のレベルを示す検出値(A/D変換値)と、後述する状態検知プログラムに従って繰り返しレベル検知が行われる中で得られたレベル検出値の最大値および最小値とが記憶される。また、液体性状検知部30の出力(すなわち電位Pinと電位Poutとの差分)が検出電圧として差動増幅回路部230を介しマイクロコンピュータ220に入力されるが、電圧値記憶エリア302には、尿素濃度測定開始後、10msec後の電圧値Vmおよび700msec後の電圧値Vnが記憶される。なお、電圧値Vmの記憶エリアには5つの記憶エリアが設けられており、後述する状態検知プログラムに従って繰り返し検出される電圧値のうち最新の5回分の電圧値が記憶され、それ以前に検出された電圧値は破棄される。   In the level fluctuation value storage area 301, a detection value (A / D conversion value) indicating the level of the aqueous urea solution obtained by A / D converting the output from the level detection unit 70 in the level detection circuit unit 250, and a state to be described later The maximum value and the minimum value of the level detection values obtained while the level detection is repeatedly performed according to the detection program are stored. The output of the liquid property detection unit 30 (that is, the difference between the potential Pin and the potential Pout) is input to the microcomputer 220 via the differential amplifier circuit unit 230 as a detection voltage. The voltage value Vm after 10 msec and the voltage value Vn after 700 msec are stored after the start of concentration measurement. The storage area of the voltage value Vm is provided with five storage areas, and the latest five voltage values among the voltage values repeatedly detected according to the state detection program described later are stored and detected before that. The discarded voltage value is discarded.

電圧差分値記憶エリア303には、電圧値記憶エリア302に記憶された最新の電圧値Vmと電圧値Vnとの差分値ΔVmnが記憶される。正常電圧差分値記憶エリア304には、状態検知プログラムにおいて、検出された尿素水溶液の濃度に異常がないと判断された際の電圧差分値ΔVmnが記憶される。この正常電圧差分値記憶エリア304にも5つの記憶エリアが設けられており、上記同様、最新の5回分の電圧差分値ΔVmnが記憶される。濃度換算値記憶エリア305には、電圧差分値ΔVmnから算出された濃度換算値Cnが記憶される。   In the voltage difference value storage area 303, a difference value ΔVmn between the latest voltage value Vm and the voltage value Vn stored in the voltage value storage area 302 is stored. The normal voltage difference value storage area 304 stores the voltage difference value ΔVmn when it is determined by the state detection program that there is no abnormality in the detected concentration of the aqueous urea solution. The normal voltage difference value storage area 304 is also provided with five storage areas, and the latest five voltage difference values ΔVmn are stored as described above. In the density conversion value storage area 305, a density conversion value Cn calculated from the voltage difference value ΔVmn is stored.

タイマーカウント値記憶エリア306には、状態検知プログラムで使用される2種のタイマーT1,T2の初期値の記憶エリアが設けられており、タイマーのリセット時に、別途実行されるタイマープログラム(図示外)のカウント値が記憶される。なお、後述する状態検知プログラムにおいて、所定の時間(例えば1sec)の経過の確認が行われる場合には、リセット時に記憶されたタイマーT1,T2の初期値と、その時点でのタイマープログラムのカウント値との差が、上記所定の時間に相当する値よりも大きいか否かを判断することによって行われる。   The timer count value storage area 306 is provided with an initial value storage area for two types of timers T1 and T2 used in the state detection program, and a timer program (not shown) that is executed separately when the timer is reset. The count value is stored. In the state detection program to be described later, when confirmation of elapse of a predetermined time (for example, 1 sec) is performed, the initial values of the timers T1 and T2 stored at the time of resetting and the count value of the timer program at that time This is done by determining whether or not the difference is greater than a value corresponding to the predetermined time.

フラグ記憶エリア307には、状態検知プログラムで使用される正常検知フラグおよび静止状態フラグの値が記憶される。カウンタ値記憶エリアには、濃度異常カウンタ、空焚きカウンタおよび異種液体カウンタそれぞれのカウント値が記憶される。   The flag storage area 307 stores values of a normal detection flag and a stationary state flag used in the state detection program. The counter value storage area stores the count values of the concentration abnormality counter, the empty counter, and the different liquid counter.

また、RAM300には図示外の各種記憶エリアが設けられており、上記各パラメータを使用する状態検知プログラムも、所定の記憶エリアに読みこまれて実行される。   The RAM 300 is provided with various storage areas (not shown), and a state detection program that uses the above parameters is read into a predetermined storage area and executed.

次に、本実施の形態の液体状態検知センサ100により、尿素水溶液のレベル、温度および尿素濃度を検知する原理について説明する。まず、図5を参照し、レベル検知部70において尿素水溶液のレベルを検知する原理について説明する。図5は、外筒電極10と内部電極20とのギャップ間に満たされた尿素水溶液の水面近傍の拡大断面図である。   Next, the principle of detecting the level, temperature, and urea concentration of the urea aqueous solution by the liquid state detection sensor 100 of the present embodiment will be described. First, the principle of detecting the level of the urea aqueous solution in the level detection unit 70 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the water surface of the urea aqueous solution filled in the gap between the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20.

液体状態検知センサ100(図1参照)は、尿素水溶液を収容した尿素水タンク98(図3参照)に、その底壁側に外筒電極10および内部電極20の先端側を向けた状態で組み付けられる。つまり液体状態検知センサ100のレベル検知部70は、尿素水タンク98内で容量の変化する尿素水溶液の変位方向(尿素水溶液のレベルの高低方向)を軸線O方向とし、外筒電極10および内部電極20の先端側が尿素水溶液の容量の少ない側(低レベル側)となるように、尿素水タンク98に組み付けられる。そして、外筒電極10と内部電極20とのギャップ間の静電容量を測定し、両者間に存在する尿素水溶液が軸線O方向においてどれだけのレベルまで存在しているか検知している。これは周知のように、径方向の電位の異なる2点間において、その径の差が小さくなるほど静電容量の大きさが大きくなることに基づく。   The liquid state detection sensor 100 (see FIG. 1) is assembled in a urea water tank 98 (see FIG. 3) containing a urea aqueous solution in a state where the front end side of the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20 faces the bottom wall side. It is done. That is, the level detection unit 70 of the liquid state detection sensor 100 sets the direction of displacement of the urea aqueous solution whose capacity changes in the urea water tank 98 (the level of the urea aqueous solution level) as the axis O direction, and the outer cylinder electrode 10 and the internal electrode. 20 is assembled to the urea water tank 98 so that the tip side of 20 is the side (low level side) where the volume of the urea aqueous solution is small. And the electrostatic capacitance between the gaps of the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20 is measured, and it is detected to what level the urea aqueous solution existing between the two is present in the axis O direction. As is well known, this is based on the fact that the capacitance increases as the difference in diameter between two points having different potentials in the radial direction decreases.

すなわち、図5に示すように、尿素水溶液で満たされていない部分においては、ギャップ間で電位差の生じる部位の距離は、外筒電極10の内周面と絶縁被膜23との間に介在する空気層の厚みに相当する距離(距離Yで示す)と、絶縁被膜23の厚みに相当する距離(距離Zで示す)との合計の距離(距離Xで示す)となる。一方、尿素水溶液が満たされた部分において、ギャップ間で電位差の生じる部位の距離は、尿素水溶液が導電性を示すため外筒電極10と尿素水溶液との電位がほぼ等しくなることから、絶縁被膜23の厚みに相当する距離Zとなる。   That is, as shown in FIG. 5, in the portion not filled with the urea aqueous solution, the distance of the portion where the potential difference occurs between the gaps is the air interposed between the inner peripheral surface of the outer cylinder electrode 10 and the insulating coating 23. This is the total distance (indicated by distance X) of the distance corresponding to the thickness of the layer (indicated by distance Y) and the distance corresponding to the thickness of the insulating coating 23 (indicated by distance Z). On the other hand, in the portion filled with the urea aqueous solution, the potential of the potential difference between the gaps is such that the potential of the outer cylinder electrode 10 and the urea aqueous solution becomes substantially equal because the urea aqueous solution exhibits conductivity. The distance Z is equivalent to the thickness of.

換言すれば、尿素水溶液で満たされていない部分におけるギャップ間の静電容量は、電極間の距離がYで空気を誘電体(不導体)とするコンデンサの静電容量と、電極間の距離がZで絶縁被膜23を誘電体とするコンデンサとを直列に接続したコンデンサの合成の静電容量といえる。また、尿素水溶液で満たされた部分におけるギャップ間の静電容量は、電極間の距離がZで絶縁被膜23を誘電体とするコンデンサの静電容量といえる。そして両者を並列に接続したコンデンサの静電容量が、レベル検知部70全体の静電容量として測定されることとなる。   In other words, the capacitance between the gaps in the portion not filled with the aqueous urea solution is such that the distance between the electrodes is Y and air is a dielectric (non-conductor) and the distance between the electrodes is It can be said that this is the combined capacitance of a capacitor in which a capacitor having the insulating coating 23 as a dielectric is connected in series with Z. Further, the capacitance between the gaps in the portion filled with the aqueous urea solution can be said to be the capacitance of a capacitor in which the distance between the electrodes is Z and the insulating coating 23 is a dielectric. And the electrostatic capacitance of the capacitor | condenser which connected both in parallel will be measured as an electrostatic capacitance of the level detection part 70 whole.

ここで距離Zと比べ距離Yは大きく構成されているため、空気を誘電体とする電極間の単位当たりの静電容量は、絶縁被膜23を誘電体とする電極間の単位当たりの静電容量よりも小さい。このため、尿素水溶液で満たされていない部分の静電容量の変化よりも尿素水溶液で満たされた部分の静電容量の変化の方が大きく、外筒電極10および内部電極20からなるコンデンサ全体としての静電容量は、尿素水溶液のレベルに比例する。   Here, since the distance Y is configured to be larger than the distance Z, the electrostatic capacity per unit between the electrodes using air as a dielectric is the electrostatic capacity per unit between the electrodes using the insulating coating 23 as a dielectric. Smaller than. For this reason, the change in the capacitance of the portion filled with the urea aqueous solution is larger than the change in the capacitance of the portion not filled with the urea aqueous solution. Is proportional to the level of the aqueous urea solution.

このような尿素水溶液のレベルの測定は、レベル検知回路部250を介してレベル検知部70に接続されたマイクロコンピュータ220にて行われ、得られたレベル情報信号は、入出力回路部290から図示外のECUに対して出力される。   Such measurement of the level of the aqueous urea solution is performed by the microcomputer 220 connected to the level detection unit 70 via the level detection circuit unit 250, and the obtained level information signal is illustrated from the input / output circuit unit 290. Output to an external ECU.

次に、図6〜図8を参照し、液体性状検知部30を構成するセラミックヒータ110において、尿素水溶液の温度と、尿素水溶液に含まれる特定成分としての尿素の濃度を検出する原理について説明する。図6は、尿素濃度が32.5wt%、温度が25℃の尿素水溶液を例に、発熱抵抗体への定電流の通電を開始してから時間の経過と共に発熱抵抗体自身の温度上昇に伴い、その抵抗値に対応した電圧値が上昇する様子を示すグラフである。図7は、発熱抵抗体の電圧値変化ΔVと尿素水溶液の尿素濃度とが比例関係にあり、かつ、温度依存性があることを示すグラフである。図8は、発熱抵抗体の電圧値変化ΔVと尿素水溶液の尿素濃度との関係を、尿素水溶液の温度により補正したところ、補正された濃度(換算濃度)と尿素濃度とがほぼ一致することを示すグラフである。   Next, the principle of detecting the temperature of the urea aqueous solution and the concentration of urea as a specific component contained in the urea aqueous solution in the ceramic heater 110 constituting the liquid property detection unit 30 will be described with reference to FIGS. . FIG. 6 shows an example of an aqueous urea solution having a urea concentration of 32.5 wt% and a temperature of 25 ° C. As the temperature of the heating resistor itself increases with the lapse of time since the start of constant current supply to the heating resistor. It is a graph which shows a mode that the voltage value corresponding to the resistance value rises. FIG. 7 is a graph showing that the voltage value change ΔV of the heating resistor and the urea concentration of the urea aqueous solution are in a proportional relationship and have temperature dependence. FIG. 8 shows that when the relationship between the voltage value change ΔV of the heating resistor and the urea concentration of the urea aqueous solution is corrected by the temperature of the urea aqueous solution, the corrected concentration (converted concentration) and the urea concentration almost coincide. It is a graph to show.

通電後間もない時期の発熱抵抗体自身の温度は、発熱がまだ大きくなされていないため、その発熱抵抗体の周囲に存在する液体の温度とほぼ同一である。そして図6のグラフに示すように、発熱抵抗体へ定電流を流し始めた後(ただし、通電開始後、電流値が安定となるまで約10msecを要する。)より、時間の経過と共に発熱抵抗体自身の温度が連続的に上昇していくことが示される。   The temperature of the heating resistor itself at a short time after energization is almost the same as the temperature of the liquid existing around the heating resistor because the heat generation is not yet large. Then, as shown in the graph of FIG. 6, after the constant current has started to flow to the heating resistor (however, it takes about 10 msec until the current value becomes stable after the start of energization), the heating resistor with the passage of time. It shows that its temperature rises continuously.

このことから、発熱抵抗体への通電後の抵抗値に対応した電圧値と、周囲に存在する尿素水溶液の温度との相関関係を予め確認しておけば、尿素水溶液の温度を測定することが可能である。以下に、発熱抵抗体への通電後の抵抗値と、その周囲に存在する尿素水溶液の温度との関係を表す式を示す。
=R(1+αT)・・・(1)
なお、Rは、T℃における発熱抵抗体の抵抗値を示すが、発熱抵抗体への通電を開始した際において、発熱抵抗体の周囲の液体の温度もT℃である。また、Rは、0℃における発熱抵抗体の抵抗値(Ω)を示す。αは、0℃基準の温度係数を示すが、発熱抵抗体を構成する材料によって決まるものである。従って、(1)の式から、発熱抵抗体の抵抗値が周囲の温度に比例することがわかる。
Therefore, if the correlation between the voltage value corresponding to the resistance value after energization of the heating resistor and the temperature of the urea aqueous solution existing in the surroundings is confirmed in advance, the temperature of the urea aqueous solution can be measured. Is possible. Below, the formula showing the relationship between the resistance value after the energization to the heating resistor and the temperature of the urea aqueous solution existing around the resistance value is shown.
R T = R 0 (1 + α 0 T) (1)
Note that RT represents the resistance value of the heating resistor at T ° C. When the energization of the heating resistor is started, the temperature of the liquid around the heating resistor is also T ° C. R 0 represents the resistance value (Ω) of the heating resistor at 0 ° C. α 0 indicates a temperature coefficient based on 0 ° C., but is determined by the material constituting the heating resistor. Therefore, it can be seen from the equation (1) that the resistance value of the heating resistor is proportional to the ambient temperature.

また、オームの法則より、
=V/I・・・(2)
で示されるが、発熱抵抗体には定電流が流されるため、電流値I(A)は一定である。すなわち、発熱抵抗体の電圧値V(本実施の形態では、差動増幅回路部230より出力される電圧値(V))は、(2)の式から抵抗値R(Ω)に比例し、(1)の式から周囲の温度に比例することがわかる。
From Ohm's law,
R T = V T / I (2)
Although a constant current flows through the heating resistor, the current value I (A) is constant. That is, the voltage value V T of the heating resistor (in this embodiment, the voltage value (V) output from the differential amplifier circuit unit 230) is proportional to the resistance value R T (Ω) from the equation (2). From the equation (1), it can be seen that it is proportional to the ambient temperature.

次に、発熱抵抗体への通電が継続された場合、発熱抵抗体自身の温度は周囲に存在する液体に奪われるが、それら液体の熱伝導率によって発熱抵抗体の奪われる熱量は異なる。つまり、周囲に存在する液体の熱伝導率に応じて発熱抵抗体の温度上昇率は異なってくる。また、液体に含まれる特定成分の濃度によって、液体の熱伝導率が異なることが知られている。このことから、発熱抵抗体を液体に浸漬させ、その液体を一定時間加熱した場合、発熱抵抗体の抵抗値変化の度合いが求まれば周囲の液体の熱伝導率の違いを見いだすことができ、液体の濃度を得ることができる。   Next, when energization to the heating resistor is continued, the temperature of the heating resistor itself is taken away by the liquid present around, but the amount of heat taken away by the heating resistor varies depending on the thermal conductivity of the liquid. That is, the rate of temperature rise of the heating resistor varies depending on the thermal conductivity of the liquid present around. Further, it is known that the thermal conductivity of the liquid varies depending on the concentration of the specific component contained in the liquid. From this, when the heating resistor is immersed in the liquid and the liquid is heated for a certain period of time, if the degree of change in the resistance value of the heating resistor is obtained, the difference in the thermal conductivity of the surrounding liquid can be found, A liquid concentration can be obtained.

このことは、図7のグラフに示される。例えば、温度25℃の尿素水溶液に浸漬した発熱抵抗体に700msec通電した場合、尿素水溶液の尿素濃度が0wt%のときには発熱抵抗体の抵抗値変化に対応した電圧値変化は1220mVとなり、16.25wt%,32.5wt%のときにはそれぞれ1262mV,1298mVとなる。すなわち、尿素水溶液の尿素濃度が高くなるに従って熱伝導率が低くなり、発熱抵抗体は熱が奪われにくくなるので温度上昇率が大きくなり、その結果、発熱抵抗体の抵抗値変化が大きくなって、その抵抗値変化に対応した電圧値変化(図中ΔVで示す。)が大きくなることが示される。   This is shown in the graph of FIG. For example, when a heating resistor immersed in a urea aqueous solution at a temperature of 25 ° C. is energized for 700 msec, when the urea concentration of the urea aqueous solution is 0 wt%, the voltage value change corresponding to the resistance value change of the heating resistor is 1220 mV, 16.25 wt. % And 32.5 wt% are 1262 mV and 1298 mV, respectively. That is, as the urea concentration of the urea aqueous solution increases, the thermal conductivity decreases, and the heating resistor becomes difficult to take heat, so the rate of temperature rise increases, and as a result, the resistance value change of the heating resistor increases. It is shown that the voltage value change (indicated by ΔV in the figure) corresponding to the resistance value change increases.

このように、尿素水溶液の尿素濃度と発熱抵抗体の抵抗値変化(電圧値変化)との間には、図7に示されるような比例関係があることがわかる。以下に、発熱抵抗体の周囲の尿素水溶液の尿素濃度と、発熱抵抗体の抵抗値変化に対応した電圧値変化ΔVとの関係を表す式を示す。
ΔV=aC+b・・・(3)
なお、ΔVは発熱抵抗体の通電開始後の抵抗値に対応した電圧値と、通電後一定の検出時間(例えば700msec)経過した後の抵抗値に対応した電圧値との差(mV)を示す。また、Cは尿素水溶液中の尿素濃度(wt%)を示す。aは、尿素水溶液の温度T℃におけるΔV−C直線の傾きを示し、bは、尿素水溶液の温度T℃におけるΔV−C直線の切片を示す。
Thus, it can be seen that there is a proportional relationship as shown in FIG. 7 between the urea concentration of the urea aqueous solution and the resistance value change (voltage value change) of the heating resistor. Below, an equation representing the relationship between the urea concentration of the urea aqueous solution around the heating resistor and the voltage value change ΔV corresponding to the resistance value change of the heating resistor is shown.
ΔV = a T C + b T (3)
ΔV indicates a difference (mV) between a voltage value corresponding to the resistance value after the energization of the heating resistor is started and a voltage value corresponding to the resistance value after a certain detection time (eg, 700 msec) has elapsed after the energization. . C represents the urea concentration (wt%) in the urea aqueous solution. a T represents the slope of the ΔV-C line at a temperature T ° C. of the urea aqueous solution, and b T represents the intercept of the ΔV-C line at the temperature T ° C. of the urea aqueous solution.

一方、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度が同一であっても、尿素水溶液の温度が異なると、発熱抵抗体の温度上昇率(すなわち、電圧値変化ΔV)が異なる。つまり、発熱抵抗体の温度上昇率は、尿素水溶液の温度に対する依存性がある。   On the other hand, even if the concentration of urea contained in the urea aqueous solution is the same, if the temperature of the urea aqueous solution is different, the temperature increase rate (that is, voltage value change ΔV) of the heating resistor is different. That is, the temperature rise rate of the heating resistor depends on the temperature of the urea aqueous solution.

このことは、上記同様、図7のグラフに示される。例えば、発熱抵抗体に700msec通電し、尿素濃度が32.5wt%、温度が25℃の尿素水溶液を加熱した場合、発熱抵抗体の抵抗値変化に対応した電圧値変化ΔVは1298mVとなるのに対し、同濃度で温度が80℃の尿素水溶液に対して発熱抵抗体に700msec通電した場合、電圧値変化ΔVは1440mVとなる。すなわち、尿素水溶液の尿素濃度が一定である場合、尿素水溶液の温度が低いほど発熱抵抗体の抵抗値変化が小さくなって、抵抗値変化に対応した電圧値変化ΔVが小さくなることが示される。   This is shown in the graph of FIG. For example, when a heating resistor is energized for 700 msec and a urea solution having a urea concentration of 32.5 wt% and a temperature of 25 ° C. is heated, the voltage value change ΔV corresponding to the resistance value change of the heating resistor becomes 1298 mV. On the other hand, when a heating resistor is energized for 700 msec with respect to an aqueous urea solution having the same concentration and a temperature of 80 ° C., the voltage value change ΔV is 1440 mV. That is, when the urea concentration of the urea aqueous solution is constant, the resistance value change of the heating resistor is reduced as the temperature of the urea aqueous solution is lower, and the voltage value change ΔV corresponding to the resistance value change is reduced.

このように、尿素水溶液の尿素濃度と発熱抵抗体の抵抗値変化(電圧値変化ΔV)との関係には、尿素水溶液の温度に対する依存性があることがわかる。従って、(3)の式に、(1),(2)の式から求まる尿素水溶液の温度によって補正(キャリブレーション)を行うことで、正確な尿素濃度の算出を行うことができる。以下に、尿素水溶液の温度により補正を行うための式を示す。
=a25+x(T−25)・・・(4)
=b25+y(T−25)・・・(5)
なお、a25は、尿素水溶液の温度が25℃の場合におけるΔV−C直線の傾きを示し、xはその直線の傾きの温度補正係数である。同様に、b25は、尿素水溶液の温度が25℃の場合におけるΔV−C直線の切片を示し、yはその直線の切片の温度補正係数である。
Thus, it can be seen that the relationship between the urea concentration of the urea aqueous solution and the resistance value change (voltage value change ΔV) of the heating resistor is dependent on the temperature of the urea aqueous solution. Therefore, by correcting (calibrating) the equation (3) according to the temperature of the urea aqueous solution obtained from the equations (1) and (2), it is possible to accurately calculate the urea concentration. The equation for performing correction according to the temperature of the urea aqueous solution is shown below.
a T = a 25 + x (T−25) (4)
b T = b 25 + y (T−25) (5)
Incidentally, a 25, the temperature of the urea aqueous solution shows the slope of [Delta] V-C lines in the case of 25 ° C., x is a temperature correction coefficient for the slope of the straight line. Similarly, b 25 represents the intercept of the ΔV-C line when the temperature of the urea aqueous solution is 25 ° C., and y is the temperature correction coefficient of the intercept of the straight line.

なお、上記(3),(4),(5)に示される式に相応した補正値を実験等によって求めたところ、a25=2.3,b25=1.223,x=0.015,y=2.45が得られた。これらの値を用いれば、補正により得られる尿素水溶液の濃度(換算濃度)と、実際の尿素濃度とが、ほぼ一致することが図8に示された。 When correction values corresponding to the equations shown in the above (3), (4), and (5) were obtained by experiments and the like, a 25 = 2.3, b 25 = 1.223, x = 0.015 , Y = 2.45 was obtained. FIG. 8 shows that using these values, the concentration (converted concentration) of the urea aqueous solution obtained by the correction and the actual urea concentration substantially coincide.

本実施の形態の液体状態検知センサ100では、このような原理に基づいて、尿素水溶液のレベル、温度および尿素濃度の検知が行われる。以下、図3,図4,図9〜図14を参照して、状態検知プログラムについて説明する。図9〜図12は、状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。図13は、静止状態判定サブルーチンのフローチャートである。図14は、空焚きおよび異種液体を判別するための閾値Q,Rを説明するためのグラフである。なお、フローチャートの各ステップを「S」と略記する。   In the liquid state detection sensor 100 of the present embodiment, the level, temperature, and urea concentration of the urea aqueous solution are detected based on such a principle. Hereinafter, the state detection program will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 9 to 14. 9 to 12 are flowcharts of the main routine of the state detection program. FIG. 13 is a flowchart of the stationary state determination subroutine. FIG. 14 is a graph for explaining the threshold values Q and R for discriminating between the empty and different liquids. Each step in the flowchart is abbreviated as “S”.

ECUからの指示に基づき尿素水溶液の状態検知が行われる際には、ROM222に記憶された状態検知プログラムがRAM300の所定の記憶エリアに読みこまれ、実行される。図9に示すように、まず、イニシャライズが行われ(S1)、図4に示すRAM300の各記憶エリアの変数やカウント値等が全てリセットされる。次いで、初期値の設定が行われ(S2)、RAM300のレベル変動値記憶エリア301の検出値,レベル最大値,最小値、電圧値記憶エリア302の電圧値Vn、電圧差分値記憶エリア303の差分値ΔVmnに、ROM222に記憶された初期値が書き込まれる。一例として、測定される尿素水溶液のレベルがA/D変換によって65536段階で液位を示すデジタル値に変換される場合であれば、レベル変動値記憶エリア301のレベル最大値には0が記憶され、レベル最小値には65535が記憶される。   When the state of the urea aqueous solution is detected based on an instruction from the ECU, the state detection program stored in the ROM 222 is read into a predetermined storage area of the RAM 300 and executed. As shown in FIG. 9, first, initialization is performed (S1), and all variables, count values, and the like in each storage area of the RAM 300 shown in FIG. 4 are reset. Next, an initial value is set (S2), and the detected value, level maximum value, minimum value in the level fluctuation value storage area 301 of the RAM 300, the voltage value Vn in the voltage value storage area 302, and the difference in the voltage difference value storage area 303 are set. The initial value stored in the ROM 222 is written in the value ΔVmn. As an example, if the level of the urea aqueous solution to be measured is converted into a digital value indicating the liquid level in 65536 levels by A / D conversion, 0 is stored in the maximum level value in the level fluctuation value storage area 301. 65535 is stored as the minimum level value.

次に、タイマーT1のリセットが行われ(S3)、別途実行されているタイマープログラム(図示外)のカウント値が参照されて、その値がタイマーT1の初期値として、タイマーカウント値記憶エリア306に記憶される。同様に、タイマーT2のリセットも行われ(S4)、タイマープログラムのカウント値がタイマーT2の初期値として、タイマーカウント値記憶エリア306に記憶される。   Next, the timer T1 is reset (S3), the count value of a timer program (not shown) that is separately executed is referred to, and the value is stored in the timer count value storage area 306 as the initial value of the timer T1. Remembered. Similarly, the timer T2 is reset (S4), and the count value of the timer program is stored in the timer count value storage area 306 as the initial value of the timer T2.

そしてS5では、タイマーT2のリセット時より1secが経過するまで待機が行われる(S5:NO)。なお、この判断処理ではタイマープログラムのカウント値が参照され、そのカウント値とS4で記憶されたタイマーT2の初期値との差分が1secに相当する値よりも大きいか否かによって、1secが経過したか否かの確認が行われる。1secが経過すると(S5:YES)、上記したレベル検知の原理に基づき、レベル検知回路部250を介してA/D変換されてマイクロコンピュータ220に入力されるレベル検知部70からの出力が、尿素水溶液のレベルの検出値として、RAM300のレベル変動値記憶エリア301に記憶される(S6)。   In S5, the process waits until 1 sec elapses after the timer T2 is reset (S5: NO). In this determination process, the count value of the timer program is referred to, and 1 sec has elapsed depending on whether or not the difference between the count value and the initial value of the timer T2 stored in S4 is greater than a value corresponding to 1 sec. It is confirmed whether or not. When 1 sec elapses (S5: YES), the output from the level detection unit 70 that is A / D converted and input to the microcomputer 220 via the level detection circuit unit 250 based on the principle of level detection described above is urea. The detected value of the aqueous solution level is stored in the level fluctuation value storage area 301 of the RAM 300 (S6).

次のS11では、レベル変動値記憶エリア301に記憶されたレベルの検出値がレベル変動値記憶エリア301のレベル最大値と比較され、大きい場合には(S11:YES)、検出値をレベル最大値として記憶することでレベル最大値の更新が行われ(S12)、S13に進む。検出値がレベル最大値以下である場合にもS13に進み(S11:NO)、S11と同様にレベルの検出値とレベル最小値との比較が行われる。そして検出値がレベル最小値以上であればレベル最小値の更新は行われず、レベル最小値よりも小さい場合には(S13:YES)、検出値をレベル最小値として記憶することでレベル最小値の更新が行われて(S14)、S15に進む。   In next S11, the detected value of the level stored in the level fluctuation value storage area 301 is compared with the maximum level value in the level fluctuation value storage area 301, and if it is larger (S11: YES), the detected value is set to the maximum level value. As a result, the maximum level value is updated (S12), and the process proceeds to S13. Even when the detected value is equal to or lower than the maximum level value, the process proceeds to S13 (S11: NO), and the detected value of the level is compared with the minimum level value as in S11. If the detected value is not less than the minimum level value, the minimum level value is not updated. If the detected value is smaller than the minimum level value (S13: YES), the detected minimum value is stored as the minimum level value. Updating is performed (S14), and the process proceeds to S15.

S15では、予め実験等により作成されROM222に記憶された換算式もしくはテーブル等を用い、S6でレベル変動値記憶エリア301に記憶されたレベルの検出値が尿素水溶液の実際のレベルを示す出力値として換算される。このレベル換算値は、液体状態検知センサ100からECUに出力される(S15)。   In S15, using a conversion formula or a table or the like previously created by experiment or the like and stored in the ROM 222, the detected value of the level stored in the level fluctuation value storage area 301 in S6 is an output value indicating the actual level of the urea aqueous solution. Converted. This level conversion value is output from the liquid state detection sensor 100 to the ECU (S15).

そして、S3におけるタイマーT1のリセット時より59secが経過したか否かの確認が行われ(S16)、経過しないうちはS4に戻り(S16:NO)、S4〜S15が繰り返し実行される。タイマーT1のリセット時より59secが経過すると(S16:YES)、図10に示す、S21へと進む。なお、S4〜S15の処理を繰り返し実行し、尿素水溶液のレベル最大値および最小値を更新してレベル変動値記憶エリア301に記憶させるCPU221が、本発明における「レベル信号記憶手段」に相当する。   Then, it is confirmed whether 59 sec has elapsed since the timer T1 was reset in S3 (S16). If not, the process returns to S4 (S16: NO), and S4 to S15 are repeatedly executed. When 59 seconds have elapsed since the timer T1 was reset (S16: YES), the process proceeds to S21 shown in FIG. The CPU 221 that repeatedly executes the processing of S4 to S15, updates the level maximum value and the minimum value of the urea aqueous solution, and stores them in the level fluctuation value storage area 301 corresponds to the “level signal storage means” in the present invention.

S21では、S4と同様のタイマーT2のリセットが行われ(S21)、そのときのタイマープログラムのカウント値がタイマーT2の初期値として記憶される。そしてマイクロコンピュータ220からスイッチ260に制御信号が送信され、スイッチ260が閉じられて、定電流出力部240から発熱抵抗体114への通電が開始される(S22)。前述したように、発熱抵抗体114への通電開始後、電流値が安定となる時間として10msecが設定されており、次のS23では、S21におけるタイマーT2のリセット時より10msecが経過したか否かの確認が行われ、経過しないうちは待機が行われる(S23:NO)。この待機時間としての10msecが経過すれば(S23:YES)、差動増幅回路部230により発熱抵抗体114の検出電圧の測定が行われ、その検出電圧がマイクロコンピュータ220に入力されて、電圧値Vmとして、電圧値記憶エリア302に記憶される(S24)。   In S21, the timer T2 is reset as in S4 (S21), and the count value of the timer program at that time is stored as the initial value of the timer T2. Then, a control signal is transmitted from the microcomputer 220 to the switch 260, the switch 260 is closed, and energization from the constant current output unit 240 to the heating resistor 114 is started (S22). As described above, 10 msec is set as the time for the current value to become stable after the energization of the heating resistor 114 is started. In the next S23, whether 10 msec has elapsed since the timer T2 was reset in S21. Is confirmed, and waiting is performed before the time elapses (S23: NO). When 10 msec as the standby time has elapsed (S23: YES), the differential amplifier circuit 230 measures the detection voltage of the heating resistor 114, and the detection voltage is input to the microcomputer 220 to obtain a voltage value. Vm is stored in the voltage value storage area 302 (S24).

次のS25では電圧値記憶エリア302の電圧値Vmの記憶エリアが参照され、電圧値の記憶個数が5個、すなわち、S24における検出電圧の測定が5回以上行われたか否か確認される(S25)。電圧値のサンプリングが5回未満であれば(S25:NO)、そのままS27に進み、電圧値Vmに基づいて後述する温度換算が行われる。   In the next S25, the storage area of the voltage value Vm in the voltage value storage area 302 is referred to, and it is confirmed whether or not the number of stored voltage values is five, that is, whether or not the detection voltage measurement in S24 has been performed five times or more ( S25). If the sampling of the voltage value is less than 5 times (S25: NO), the process proceeds to S27 as it is, and temperature conversion described later is performed based on the voltage value Vm.

一方、5周目以降のS25では、電圧値記憶エリア302の電圧値Vmの記憶エリアにおいて電圧値の記憶個数が5個となっているため、サンプリングが5回以上行われたと判断されて(S25:YES)、S26に進む。なお、上記したように、測定された検出電圧の値は最新の5つの電圧値まで電圧値Vmの記憶エリアに記憶されるため、状態検知プログラムの6周目以降のS24では、最も古い電圧値が上書きされることとなる。そしてS26では、電圧値記憶エリア302の電圧値Vmの記憶エリアに記憶された最新5つの電圧値から、最大値と最小値を除く3つの電圧値の平均値を算出する処理が行われる(S26)。   On the other hand, in S25 after the fifth round, since the number of voltage values stored in the voltage value Vm storage area of the voltage value storage area 302 is five, it is determined that sampling has been performed five times or more (S25). : YES), the process proceeds to S26. As described above, since the measured detection voltage values are stored in the storage area of the voltage value Vm up to the latest five voltage values, the oldest voltage value is obtained in S24 after the sixth lap of the state detection program. Will be overwritten. In S26, a process of calculating an average value of three voltage values excluding the maximum value and the minimum value from the latest five voltage values stored in the voltage value storage area 302 of the voltage value storage area 302 is performed (S26). ).

S27では、S26の処理が行われた場合にはS26で算出された電圧値Vmの平均値をVとし、また、S26の処理が行われなかった場合には電圧値記憶エリア302の電圧値Vmの記憶エリアに記憶された最新の電圧値をVとし、(1),(2)の式に基づく計算が行われ、発熱抵抗体114の周囲の尿素水溶液の温度Tが求められる。算出された温度は温度情報信号として、入出力回路部290からECUに対して送信される(S27)。 In S27, the average value of the voltage value Vm calculated in S26 if the processing of S26 is been performed and V T, also, the voltage value of the voltage value storage area 302 in the case where the processing of S26 is not performed the latest voltage value stored in the storage area of Vm and V T, (1), is performed calculation based on equation (2), the temperature T around the urea solution heating resistor 114 is determined. The calculated temperature is transmitted from the input / output circuit unit 290 to the ECU as a temperature information signal (S27).

次に、図11に示すS34では、S21におけるタイマーT2のリセット時より700msecが経過したか否かの確認が行われ(S34)、経過しないうちは待機が行われる(S34:NO)。700msecが経過すると(S34:YES)、上記同様、発熱抵抗体114の検出電圧が測定されて、電圧値Vnとして電圧値記憶エリア302に記憶される(S35)。この電圧測定が終了すれば、マイクロコンピュータ220からスイッチ260の制御信号が出力され、発熱抵抗体114への通電が停止される(S36)。そしてこの電圧値Vnと、S24で記憶された電圧値Vmの最新の値との差分が算出され、差分値ΔVmnとして、電圧差分値記憶エリア303に記憶される(S37)。   Next, in S34 shown in FIG. 11, it is confirmed whether or not 700 msec has elapsed since the time when the timer T2 was reset in S21 (S34), and a standby is performed before the elapse of time (S34: NO). When 700 msec has elapsed (S34: YES), the detection voltage of the heating resistor 114 is measured and stored in the voltage value storage area 302 as the voltage value Vn (S35) as described above. When this voltage measurement is completed, a control signal for the switch 260 is output from the microcomputer 220, and energization to the heating resistor 114 is stopped (S36). Then, the difference between the voltage value Vn and the latest value of the voltage value Vm stored in S24 is calculated and stored in the voltage difference value storage area 303 as a difference value ΔVmn (S37).

このようにして算出された差分値ΔVmnを用い、上記した尿素濃度検出の原理に基づいて、濃度換算が行われる。すなわち、差分値ΔVmnについてS27で求められた尿素水溶液の温度Tを用いて(3)〜(5)の式に基づく計算が行われ、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度換算値Cnが求められる。そして、濃度換算値記憶エリア305の濃度換算値Cnの記憶エリアに記憶される(S38)。なお、S37において算出したΔVmnに基づいてS38にて濃度換算値Cnの算出を行うCPU221が、本発明における「濃度検出手段」に相当する。   Using the difference value ΔVmn calculated in this way, concentration conversion is performed based on the principle of urea concentration detection described above. That is, the calculation based on the equations (3) to (5) is performed using the temperature T of the urea aqueous solution obtained in S27 for the difference value ΔVmn, and the concentration conversion value Cn of urea contained in the urea aqueous solution is obtained. And it is memorize | stored in the memory | storage area of the density | concentration conversion value Cn of the density | concentration conversion value storage area 305 (S38). The CPU 221 that calculates the concentration conversion value Cn in S38 based on ΔVmn calculated in S37 corresponds to the “concentration detection means” in the present invention.

次の図12に示すS51,S52,S71の各判断処理が行われることによって、検知された尿素水溶液の状態が異常であるか否かの判定がなされる。なお、S51,S52,S71の各判断処理を行うことによって尿素水溶液の状態が異常であるか否かを判定するCPU221が、本発明における「異常検出手段」に相当する。   Next, each determination process of S51, S52, and S71 shown in FIG. 12 is performed to determine whether or not the detected state of the urea aqueous solution is abnormal. The CPU 221 that determines whether or not the state of the urea aqueous solution is abnormal by performing the determination processes of S51, S52, and S71 corresponds to the “abnormality detection unit” in the present invention.

まず、S51において、電圧差分値記憶エリア303に記憶された差分値ΔVmnと、予め実験等により決定されROM222に記憶された、尿素水溶液の尿素濃度の取りうる値に基づく電圧値変化ΔVの最大値(図14に一例として示した閾値Q)とが比較される(S51)。そして差分値ΔVmnが閾値Q以上であればS71に進む(S51:NO)。   First, in S51, the maximum value of the voltage value change ΔV based on the difference value ΔVmn stored in the voltage difference value storage area 303 and the value that can be taken by the urea concentration of the urea aqueous solution that is determined in advance by experiments or the like and stored in the ROM 222. (Threshold value Q shown as an example in FIG. 14) is compared (S51). If the difference value ΔVmn is greater than or equal to the threshold value Q, the process proceeds to S71 (S51: NO).

S71では、差分値ΔVmnと、予め実験等により決定されROM222に記憶された、発熱抵抗体114の周囲が空気である場合に取りうる電圧値変化の最小値(図14に一例として示した閾値R)との比較が行われる(S71)。差分値ΔVmnが閾値Rよりも大きければ(S71:YES)、尿素水タンク98が空である状態、すなわち空焚き状態と検出され、S72〜S77の処理が行われる。なお、この場合、差分値ΔVmnは、図14に例示するように、閾値Rより大きい、例えば大きさGの値をとる。   In S71, the difference value ΔVmn and the minimum value of the voltage value change that can be taken when the surroundings of the heating resistor 114 are air, which is determined in advance by experiments or the like and stored in the ROM 222 (the threshold value R shown as an example in FIG. 14). ) Is performed (S71). If the difference value ΔVmn is larger than the threshold value R (S71: YES), it is detected that the urea water tank 98 is empty, that is, an empty state, and the processing of S72 to S77 is performed. In this case, the difference value ΔVmn takes a value larger than the threshold value R, for example, a magnitude G, as illustrated in FIG.

S72では、図13に示す、静止状態判定サブルーチンが実行される(S72)。まず、フラグ記憶エリア307の正常検知フラグに0がセットされ(S101)、次に、レベル変動幅の算出が行われる(S102)。この処理では、レベル変動値記憶エリア301に記憶されたレベル最大値とレベル最小値との差分値がレベル変動幅として算出される。そして、そのレベル変動幅と、予め実験等により決定されROM222に記憶された、尿素水溶液が静止状態にあるとみなせる場合に取りうる尿素水溶液のレベルの変動幅の最大値(閾値J)との比較が行われる(S103)。このとき、レベル変動幅が閾値Jより大きければ(S103:YES)、尿素水溶液は静止状態にないとして、フラグ記憶エリア307の静止状態フラグに0がセットされる(S111)。一方、レベル変動幅が閾値J以下であれば(S103:NO)、尿素水溶液が静止状態にあるとして、フラグ記憶エリア307の静止状態フラグに1がセットされる(S112)。そして、メインルーチンに戻る。なお、静止状態判定サブルーチンを実行することによって、尿素水溶液が静止状態にあるか否かを判定するCPU221が、本発明における「静止状態判定手段」に相当する。   In S72, a stationary state determination subroutine shown in FIG. 13 is executed (S72). First, 0 is set to the normal detection flag in the flag storage area 307 (S101), and then the level fluctuation range is calculated (S102). In this process, the difference value between the maximum level value and the minimum level value stored in the level variation value storage area 301 is calculated as the level variation range. Then, the level fluctuation range is compared with the maximum value (threshold value J) of the level fluctuation range of the urea aqueous solution that can be taken when the urea aqueous solution can be regarded as being in a stationary state, which is determined in advance by experiments or the like and stored in the ROM 222. Is performed (S103). At this time, if the level fluctuation range is larger than the threshold value J (S103: YES), 0 is set to the stationary state flag in the flag storage area 307, assuming that the urea aqueous solution is not in the stationary state (S111). On the other hand, if the level fluctuation range is equal to or less than the threshold value J (S103: NO), 1 is set to the stationary state flag in the flag storage area 307, assuming that the urea aqueous solution is in a stationary state (S112). Then, the process returns to the main routine. The CPU 221 that determines whether or not the urea aqueous solution is in a stationary state by executing a stationary state determination subroutine corresponds to the “static state determination unit” in the present invention.

図12に示す、状態検知プログラムのメインルーチンに戻ると、S73において静止状態か否かの判定が行われ、静止状態フラグが1で静止状態であると判定されている場合には(S73:YES)、カウンタ値記憶エリアの空焚きカウンタに2が加算される(S75)。一方、静止状態フラグが0で静止状態にないと判定されている場合には(S73:NO)、空焚きカウンタに1が加算される(S74)。その後S76に進み、空焚きカウンタの値が参照され、予め設定されROM222に記憶されたカウント上限値としての閾値H(本発明における「異常確定値」に相当し、例えば10が設定される。)未満であればそのままS90に進み(S76:NO)、S3におけるタイマーT1のリセット時より60secが経過するまで待機が行われ(S90:NO)、60secが経過すると(S90:YES)、S2に戻る。なお、S74,S75および後述するS63,S64,S83,S84の処理を行うことによって、空焚きカウンタ、濃度異常カウンタおよび異種液体カウンタのカウント値を加算するCPU221が、本発明における「カウンタ手段」に相当する。また、S73および後述するS62,S82の判断処理を行うことによって、尿素水溶液が静止状態にある場合とない場合とで、各カウンタに加算するカウント値を異なる値に設定するCPU221が、本発明における「設定値変更手段」に相当する。   Returning to the main routine of the state detection program shown in FIG. 12, in S73, it is determined whether or not the camera is stationary. If the stationary flag is 1 and it is determined that the camera is stationary (S73: YES) ), 2 is added to the empty counter in the counter value storage area (S75). On the other hand, when it is determined that the stationary state flag is 0 and not in the stationary state (S73: NO), 1 is added to the empty counter (S74). Thereafter, the process proceeds to S76, in which the value of the empty counter is referred to, and a threshold value H as a count upper limit value set in advance and stored in the ROM 222 (corresponding to the “abnormal determination value” in the present invention, for example, 10 is set). If it is less, the process proceeds directly to S90 (S76: NO), and waits until 60 sec elapses after the timer T1 is reset in S3 (S90: NO). When 60 sec elapses (S90: YES), the process returns to S2. . The CPU 221 that adds the count values of the empty counter, the concentration abnormality counter, and the different liquid counter by performing the processes of S74, S75 and S63, S64, S83, and S84 described later is the “counter means” in the present invention. Equivalent to. Further, the CPU 221 that sets the count value added to each counter to a different value depending on whether or not the urea aqueous solution is in a stationary state by performing the determination processing of S73 and S62 and S82 described later is provided in the present invention. This corresponds to “setting value changing means”.

そして、状態検知プログラムのメインルーチンが繰り返し実行されるにつれて空焚きカウンタが加算されていき、その値が閾値H以上となった場合には(S76:YES)、空焚き状態が発生したと判断され、空焚きを報知する報知信号が入出力回路部290を介してECUに送信される(S77)。その後、上記同様、S90を経てS2に戻る。なお、S76および後述するS65,S85の判断処理を行うことによって、空焚きが生じた状態、濃度異常とされる状態、または異種液体が混入された状態が生じたか否か判定を行うCPU221が、本発明における「異常判定手段」に相当する。また、S77および後述するS66,S86の処理で、ECUに対し、空焚きの状態、異種液体が混入した状態、濃度が異常である状態の報知信号を送信するCPU221が、本発明における「報知手段」に相当する。   Then, as the main routine of the state detection program is repeatedly executed, an empty counter is incremented. If the value exceeds the threshold value H (S76: YES), it is determined that an empty state has occurred. Then, a notification signal for notifying of airing is transmitted to the ECU via the input / output circuit unit 290 (S77). Thereafter, similarly to the above, the process returns to S2 via S90. It should be noted that the CPU 221 that determines whether or not there is a state in which emptying occurs, a state in which the concentration is abnormal, or a state in which a different kind of liquid is mixed by performing the determination processing in S76 and S65 and S85 described later, This corresponds to “abnormality determination means” in the present invention. Further, in the processing of S77 and S66 and S86 described later, the CPU 221 that transmits a notification signal of an empty state, a state in which a different kind of liquid is mixed, and a state in which the concentration is abnormal is sent to the ECU. Is equivalent to.

次に、上記したS71において、差分値ΔVmnが閾値R以下の値であった場合(S71:NO)、発熱抵抗体114の周囲の液体が尿素水溶液ではない(例えば、軽油である。)と検出され、S81〜S86の処理が行われる。なお、この場合、差分値ΔVmnは、図14に例示するように、閾値Q以上、かつ、閾値R以下の、例えば大きさFの値をとる。   Next, in S71 described above, when the difference value ΔVmn is a value equal to or less than the threshold value R (S71: NO), it is detected that the liquid around the heating resistor 114 is not a urea aqueous solution (for example, light oil). Then, the processing of S81 to S86 is performed. In this case, the difference value ΔVmn takes a value of, for example, a magnitude F that is not less than the threshold value Q and not more than the threshold value R, as illustrated in FIG.

S81では、図13に説明した静止状態判定サブルーチンが実行され、静止状態フラグに1または0がセットされる(S81)。そして同様にS82において静止状態か否かの判定が行われ、静止状態であれば(S82:YES)、カウンタ値記憶エリアの異種液体カウンタに2が加算され(S84)、静止状態でなければ(S82:NO)、異種液体カウンタに1が加算される(S83)。その後S85に進み、異種液体カウンタの値が参照され、上記した閾値H未満であればそのままS90に進む(S85:NO)。一方、異種液体カウンタの値が閾値H以上となっていた場合には(S85:YES)、尿素水タンク98に異種液体が混入された状態が発生したと判断され、異種液体を報知する報知信号が入出力回路部290を介してECUに送信される(S86)。その後、上記同様、S90を経てS2に戻る。   In S81, the stationary state determination subroutine described in FIG. 13 is executed, and the stationary state flag is set to 1 or 0 (S81). Similarly, in S82, it is determined whether or not it is stationary. If it is stationary (S82: YES), 2 is added to the different liquid counter in the counter value storage area (S84), and if it is not stationary (S84). S82: NO), 1 is added to the different liquid counter (S83). Thereafter, the process proceeds to S85, the value of the different liquid counter is referred to, and if it is less than the threshold value H described above, the process proceeds to S90 as it is (S85: NO). On the other hand, if the value of the different liquid counter is equal to or greater than the threshold value H (S85: YES), it is determined that a state in which the different liquid is mixed in the urea water tank 98 has occurred, and a notification signal that notifies the different liquid. Is transmitted to the ECU via the input / output circuit unit 290 (S86). Thereafter, similarly to the above, the process returns to S2 via S90.

一方、上記したS51において、差分値ΔVmnが閾値Q未満であった場合(S51:YES)、S52に進む。なお、この場合の差分値ΔVmnは、図14に例示するように、閾値Qより小さい、例えば大きさEの値をとる。   On the other hand, when the difference value ΔVmn is less than the threshold value Q in S51 described above (S51: YES), the process proceeds to S52. Note that the difference value ΔVmn in this case takes a value smaller than the threshold value Q, for example, a magnitude E, as illustrated in FIG.

S52では、S38において濃度換算値記憶エリア305に記憶された濃度換算値Cnの最新値と、予め実験等により決定されROM222に記憶された、発熱抵抗体114の周囲の液体が水である場合に取りうる濃度の最大値(図示外の閾値W)との比較が行われる(S52)。濃度換算値Cnが閾値W以下であれば(S52:NO)、尿素水タンク98に収容された尿素水溶液の尿素濃度に異常が生じている状態であると検出され、S61〜S66の処理が行われる。   In S52, when the latest value of the converted concentration value Cn stored in the converted concentration value storage area 305 in S38 and the liquid around the heating resistor 114, which is determined in advance through experiments or the like and stored in the ROM 222, are water. Comparison is made with the maximum density value (threshold value W not shown) that can be taken (S52). If the concentration conversion value Cn is equal to or less than the threshold value W (S52: NO), it is detected that the urea concentration of the urea aqueous solution stored in the urea water tank 98 is abnormal, and the processing of S61 to S66 is performed. Is called.

S61では、図13に説明した静止状態判定サブルーチンが実行され、静止状態フラグに1または0がセットされる(S61)。そして同様にS62において静止状態か否かの判定が行われ、静止状態であれば(S62:YES)、カウンタ値記憶エリアの濃度異常カウンタに2が加算され(S64)、静止状態でなければ(S62:NO)、濃度異常カウンタに1が加算される(S63)。その後S65に進み、濃度異常カウンタの値が参照され、上記した閾値H未満であればそのままS90に進む(S65:NO)。一方、濃度異常カウンタの値が閾値H以上となっていた場合には(S65:YES)、尿素水溶液中の尿素濃度が異常である状態(例えば、尿素水タンク98に水が入れられた状態)と判断され、濃度異常を報知する報知信号が入出力回路部290を介してECUに送信される(S66)。その後、上記同様、S90を経てS2に戻る。   In S61, the stationary state determination subroutine described in FIG. 13 is executed, and 1 or 0 is set in the stationary state flag (S61). Similarly, in S62, it is determined whether or not it is stationary. If it is stationary (S62: YES), 2 is added to the concentration abnormality counter in the counter value storage area (S64), and if it is not stationary (S64). S62: NO), 1 is added to the concentration abnormality counter (S63). Thereafter, the process proceeds to S65, the value of the density abnormality counter is referred to, and if it is less than the above threshold value H, the process proceeds to S90 as it is (S65: NO). On the other hand, when the value of the concentration abnormality counter is equal to or greater than the threshold value H (S65: YES), the urea concentration in the urea aqueous solution is abnormal (for example, the water is put into the urea water tank 98). And a notification signal for notifying the concentration abnormality is transmitted to the ECU via the input / output circuit unit 290 (S66). Thereafter, similarly to the above, the process returns to S2 via S90.

また、上記したS52において、濃度換算値Cnが閾値Wよりも大きかった場合(S52:YES)、尿素水タンク98に収容された尿素水溶液が、特定の異常状態、すなわち、空である状態、異種液体が混入された状態、または尿素濃度が異常とされる状態のいずれの状態でもないと判断される。このとき、正常検知フラグの確認が行われるが(S53)、この判断処理が初めて行われた場合には正常検知フラグは0であるので(S53:NO)、正常検知フラグに1が設定されて(S54)、S56に進む。   In S52 described above, when the concentration conversion value Cn is larger than the threshold value W (S52: YES), the urea aqueous solution stored in the urea water tank 98 is in a specific abnormal state, that is, an empty state, a different type, or the like. It is determined that the liquid is not mixed or the urea concentration is abnormal. At this time, the normal detection flag is confirmed (S53), but when this determination process is performed for the first time, the normal detection flag is 0 (S53: NO), so 1 is set in the normal detection flag. (S54), the process proceeds to S56.

なお、尿素水溶液が特定の異常状態にあると判定された場合には(S51:NOまたはS51:YES,S52:NO)、図13の静止状態判定サブルーチンのS101にて正常検知フラグが0に設定される。このため、状態検知プログラムのメインルーチンが繰り返し実行される際に、尿素水溶液が特定の異常状態にないと2度以上連続して判定された場合には(S51:YES,S52:YES)、前回のS54の処理によって正常検知フラグに1が記憶されていることとなる(S53:YES)。この場合、カウンタ値記憶エリア308に記憶された濃度異常カウンタ、空焚きカウンタ、異種液体カウンタがそれぞれリセットされる(S55)。   When it is determined that the urea aqueous solution is in a specific abnormal state (S51: NO or S51: YES, S52: NO), the normal detection flag is set to 0 in S101 of the stationary state determination subroutine of FIG. Is done. For this reason, when the main routine of the state detection program is repeatedly executed, if it is determined that the urea aqueous solution is not in a specific abnormal state continuously twice or more (S51: YES, S52: YES), the previous time In step S54, 1 is stored in the normality detection flag (S53: YES). In this case, the concentration abnormality counter, empty counter, and different liquid counter stored in the counter value storage area 308 are reset (S55).

そして、尿素水溶液中の尿素濃度が正常であるとして、差分値ΔVmnが正常電圧差分値記憶エリア304に記憶される(S56)。次のS57では正常電圧差分値記憶エリア304の差分値ΔVmnの記憶エリアが参照され、電圧差分値の記憶個数が5個、すなわち、S56における正常な差分値ΔVmnの記憶が5回以上行われたか否か確認される(S57)。差分値ΔVmnのサンプリングが5回未満であれば(S57:NO)、そのままS59に進み、差分値ΔVmnに基づく濃度換算等が行われる。   Then, assuming that the urea concentration in the urea aqueous solution is normal, the difference value ΔVmn is stored in the normal voltage difference value storage area 304 (S56). In the next S57, the storage area of the difference value ΔVmn in the normal voltage difference value storage area 304 is referred to, and the number of stored voltage difference values is 5, that is, the normal difference value ΔVmn in S56 has been stored five times or more. It is confirmed whether or not (S57). If sampling of the difference value ΔVmn is less than 5 times (S57: NO), the process proceeds to S59 as it is, and density conversion based on the difference value ΔVmn is performed.

ところで、S56では、上記同様、正常な差分値ΔVmnの最新の5つの値までが正常な差分値ΔVmnの記憶エリアに記憶される。状態検知プログラムが繰り返し実行される際に、尿素水溶液中の尿素濃度が正常と6回以上判定された場合には、最も古い電圧差分値が上書きされることとなる。   By the way, in S56, up to the latest five values of the normal difference value ΔVmn are stored in the storage area of the normal difference value ΔVmn as described above. When the state detection program is repeatedly executed and the urea concentration in the urea aqueous solution is determined to be normal six times or more, the oldest voltage difference value is overwritten.

一方、電圧差分値の記憶個数が5個以上の場合には、正常な差分値ΔVmnのサンプリングが5回以上行われたとして(S57:YES)、正常電圧差分値記憶エリア304の最新5つの差分値ΔVmnから、最大値と最小値を除く3つの電圧差分値の平均値を算出する処理が行われる(S58)。   On the other hand, when the number of stored voltage difference values is 5 or more, the latest five differences in the normal voltage difference value storage area 304 are assumed to have been sampled five times or more at normal difference values ΔVmn (S57: YES). A process of calculating an average value of three voltage difference values excluding the maximum value and the minimum value from the value ΔVmn is performed (S58).

S59では、S58の処理が行われた場合にはS58で算出された差分値ΔVmnの平均値をΔVとし、また、S58の処理が行われなかった場合には正常電圧差分値記憶エリア304の差分値ΔVmnの記憶エリアに記憶された最新の差分値をΔVとし、S38と同様に上記した尿素濃度検出の原理に基づいて、濃度換算が行われる。すなわち、正常な差分値ΔVmnについて、S27で求められた尿素水溶液の温度Tを用いて(3)〜(5)の式に基づく計算が行われ、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度換算値が求められる。そして換算値として算出された尿素濃度は濃度情報信号として、入出力回路部290からECUに対して送信される(S59)。その後、S90を経てS2に戻り、状態検知プログラムが繰り返し実行される。   In S59, when the process of S58 is performed, the average value of the difference values ΔVmn calculated in S58 is set to ΔV. When the process of S58 is not performed, the difference in the normal voltage difference value storage area 304 is determined. The latest difference value stored in the storage area of the value ΔVmn is set to ΔV, and concentration conversion is performed based on the above-described principle of urea concentration detection as in S38. That is, for the normal difference value ΔVmn, the calculation based on the equations (3) to (5) is performed using the temperature T of the urea aqueous solution obtained in S27, and the concentration converted value of urea contained in the urea aqueous solution is obtained. It is done. The urea concentration calculated as the converted value is transmitted as a concentration information signal from the input / output circuit unit 290 to the ECU (S59). Thereafter, the process returns to S2 via S90, and the state detection program is repeatedly executed.

なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、状態検知プログラムでは、S27において尿素水溶液の温度を(1),(2)の式に基づいて算出し、S38,S59において尿素濃度を(3)〜(5)の式に基づいて算出したが、予め実験等によりテーブルを作成し、ROM222の所定の記憶エリアに記憶させ、S27,S38,S59でそれぞれ参照することによって求めてもよい。   Needless to say, the present invention can be modified in various ways. For example, in the state detection program, the temperature of the urea aqueous solution is calculated based on the equations (1) and (2) in S27, and the urea concentration is calculated based on the equations (3) to (5) in S38 and S59. However, a table may be created in advance by experiments or the like, stored in a predetermined storage area of the ROM 222, and obtained by referring to S27, S38, and S59, respectively.

また、S5,S16,S23,S34,S90におけるそれぞれの待機時間は一例に過ぎず、実験等により最適な待機時間を求め設定してもよい。また、濃度異常カウンタ、空焚きカウンタおよび異種液体カウンタの閾値Hは、本実施の形態では一例として10としたが、実験等により最適な閾値を設定するとよい。また、静止状態である場合にそれらのカウンタを2加算し、静止状態にない場合には1加算としたが、加算する値も同様に実験等によりそれぞれ最適な値(両者の最適な比)を設定するとよい。もちろん、閾値やカウンタの加算値の設定を共に変更し、より適切な異常状態の判定を行えるようにしてもよい。   In addition, the respective standby times in S5, S16, S23, S34, and S90 are merely examples, and an optimal standby time may be obtained and set by experiments or the like. The threshold value H of the concentration abnormality counter, the empty counter, and the different liquid counter is set to 10 as an example in the present embodiment, but an optimal threshold value may be set through experiments or the like. In addition, the counter is incremented by 2 when it is in a stationary state, and it is incremented by 1 when it is not in a resting state. It is good to set. Of course, the setting of the threshold value and the added value of the counter may be changed together so that a more appropriate abnormal state can be determined.

また、尿素水溶液が静止状態にあるときには本実施の形態と同様に尿素水溶液の濃度異常について判定を行い、静止状態にない場合、異常状態の判定そのものを行わないようにしてもよい。具体的な例としては、S62,S73,S82の各処理でNOと判断された場合に、いずれもS90に進むようにすればよい。このように、異常状態と誤判定される虞のある場合に異常状態の判定そのものを行わなければ、異常状態の判定精度をより高めることができる。   Also, when the urea aqueous solution is in a stationary state, the determination may be made for the abnormal concentration of the urea aqueous solution as in the present embodiment, and when it is not in the stationary state, the determination of the abnormal state itself may not be performed. As a specific example, when it is determined NO in each of the processes of S62, S73, and S82, it is only necessary to proceed to S90. Thus, if there is a possibility of erroneous determination as an abnormal condition, the determination accuracy of the abnormal condition can be further improved if the determination of the abnormal condition itself is not performed.

また、S51,S71では差分値ΔVmnを閾値Q,Rと比較して、空焚きが生じている状態もしくは異種液体が混入された状態の判定を行ったが、S38で算出された濃度換算値Cnを閾値との比較に用いてもよい。同様に、S52では、差分値ΔVmnを閾値との比較に用い、尿素水溶液中の尿素濃度が異常であるか否かを判定してもよい。   Further, in S51 and S71, the difference value ΔVmn is compared with the threshold values Q and R to determine the state in which emptying occurs or a state in which a different kind of liquid is mixed, but the concentration conversion value Cn calculated in S38. May be used for comparison with a threshold. Similarly, in S52, the difference value ΔVmn may be used for comparison with a threshold value to determine whether or not the urea concentration in the urea aqueous solution is abnormal.

また、静止状態判定サブルーチンでは、S4〜S16において繰り返し検出された尿素水溶液のレベルの最大値および最小値の差分値を求めたレベル変動幅に基づいて、尿素水溶液が静止状態にあるか否かを判定したが、さらに、尿素水溶液の尿素濃度の変動幅に基づく判定を行ってもよい。図15,図16にその判定方法の一例を示す。図15は、状態検知プログラムの変形例として、メインルーチンに追加する一連の処理を示すフローチャートである。図16は、静止状態判定サブルーチンの変形例を示すフローチャートである。なお、本実施の形態の静止状態判定サブルーチンと同内容の処理は、ステップ番号を同一のものとして示した。   In the stationary state determination subroutine, whether or not the urea aqueous solution is in a stationary state is determined based on the level fluctuation width obtained by calculating the difference value between the maximum value and the minimum value of the urea aqueous solution repeatedly detected in S4 to S16. Although it has been determined, a determination based on the fluctuation range of the urea concentration of the urea aqueous solution may be performed. 15 and 16 show an example of the determination method. FIG. 15 is a flowchart showing a series of processes added to the main routine as a modification of the state detection program. FIG. 16 is a flowchart showing a modification of the stationary state determination subroutine. In addition, the process of the same content as the stationary state determination subroutine of this Embodiment was shown as the same step number.

なお、図示しないが、RAM300の電圧値記憶エリア302には、電圧値Vpの記憶エリアが設けられ、電圧差分値記憶エリア303には、差分値ΔVmpの記憶エリアが設けられている。また、濃度換算値記憶エリア305には、濃度換算値Cpの記憶エリアが設けられており、さらに、濃度換算値Cnの記憶エリアは2つ設けられているものとする。そして最新の2回分の濃度換算値Cnが記憶され、それ以前に算出された濃度換算値は破棄されるものとする。この最新2回分の濃度換算値Cnは、後述する図16に示す静止状態判定サブルーチンの変形例において、長期濃度変動幅に基づく静止状態の判定を行うために用いられる。   Although not shown, the voltage value storage area 302 of the RAM 300 is provided with a storage area for the voltage value Vp, and the voltage difference value storage area 303 is provided with a storage area for the difference value ΔVmp. Further, it is assumed that the density conversion value storage area 305 is provided with a storage area for the density conversion value Cp and two storage areas for the density conversion value Cn. Then, the latest two converted density values Cn are stored, and the previously calculated density converted value Cn is discarded. The latest two density conversion values Cn are used for determining a stationary state based on the long-term density fluctuation range in a modification of the stationary state determination subroutine shown in FIG.

図15に示す一連の処理は、状態検知プログラムのS27(図10参照)と、S34(図11参照)の間に挿入され、後述する図16に示す静止状態判定サブルーチンの変形例において、短期濃度変動幅に基づく静止状態の判定を行うために用いられる。図15に示すように、まず、S31では、図10のS21におけるタイマーT2のリセット時より500msecが経過したか否かの確認が行われ(S31)、経過しないうちは待機が行われる(S31:NO)。500msecが経過すると(S31:YES)、本実施の形態と同様に発熱抵抗体114の検出電圧が測定されて、電圧値Vpとして電圧値記憶エリア302に記憶される(S32)。そして、この電圧値Vpと、S24で記憶された電圧値Vmの最新の値との差分が算出され、電圧差分値記憶エリア303の差分値ΔVmpの記憶エリアに記憶されて(S33)、図11のS34に進む。この一連の処理により、液体状態検知センサ100が尿素水溶液の尿素濃度の検出を行うタイミングより少し前のタイミング(本変形例では200msec前)に、尿素濃度のサンプリングが行われることとなる。   The series of processing shown in FIG. 15 is inserted between S27 (see FIG. 10) and S34 (see FIG. 11) of the state detection program, and in a modified example of the stationary state determination subroutine shown in FIG. It is used to determine the stationary state based on the fluctuation range. As shown in FIG. 15, first, in S31, it is confirmed whether or not 500 msec has elapsed since the time when the timer T2 was reset in S21 of FIG. 10 (S31), and a standby is performed before the time elapses (S31: NO). When 500 msec elapses (S31: YES), the detection voltage of the heating resistor 114 is measured and stored in the voltage value storage area 302 as the voltage value Vp as in the present embodiment (S32). Then, the difference between the voltage value Vp and the latest value of the voltage value Vm stored in S24 is calculated and stored in the storage area of the difference value ΔVmp in the voltage difference value storage area 303 (S33), FIG. The process proceeds to S34. By this series of processing, sampling of the urea concentration is performed at a timing slightly before the timing when the liquid state detection sensor 100 detects the urea concentration of the urea aqueous solution (200 msec before this modification).

なお、図11のS38では、上記したように差分値ΔVmnを用いて濃度換算値Cnが求められるが、さらに、差分値ΔVmpを用いて濃度換算値Cpが求められ、濃度換算値記憶エリア305の濃度換算値Cpの記憶エリアに記憶される。   In S38 of FIG. 11, the converted density value Cn is obtained using the difference value ΔVmn as described above. Furthermore, the converted density value Cp is obtained using the difference value ΔVmp, and is stored in the converted density value storage area 305. It is stored in the storage area of the density conversion value Cp.

そして、図16に示す静止状態判定サブルーチンの変形例では、S103においてレベル変動幅が閾値J以下であった場合(S103:NO)、ただちに静止状態フラグを1とはせず、S104,S105における短期濃度変動幅による静止状態判定と、S106,S107による長期濃度変動幅による静止状態判定とが行われる。   In the modified example of the stationary state determination subroutine shown in FIG. 16, when the level fluctuation range is equal to or smaller than the threshold value J in S103 (S103: NO), the stationary state flag is not immediately set to 1, and the short-term in S104 and S105. The stationary state determination based on the density fluctuation range and the stationary state determination based on the long-term density fluctuation range in S106 and S107 are performed.

まず、S104では、短期濃度変動幅の算出が行われる(S104)。この処理では、濃度換算値記憶エリア305に記憶された濃度換算値Cn,Cpの差分値が求められる。すなわち、発熱抵抗体114への通電開始後500msec後と、700msec後との短期間における濃度変動幅を差分値として得る。そして、この差分値(短期濃度変動幅)と、予め実験等により決定されROM222に記憶された、短期間において尿素水溶液が静止状態にあるとみなせる場合に取りうる尿素水溶液の尿素濃度の変動幅の最大値(閾値K)との比較が行われる(S105)。このとき、短期濃度変動幅が閾値Kより大きければ(S105:YES)、尿素水溶液は静止状態にないとして、静止状態フラグに0がセットされる(S111)。   First, in S104, a short-term density fluctuation range is calculated (S104). In this process, the difference value between the density conversion values Cn and Cp stored in the density conversion value storage area 305 is obtained. That is, the density fluctuation range in a short period between 500 msec after the start of energization of the heating resistor 114 and 700 msec is obtained as a difference value. Then, the difference value (short-term concentration fluctuation range) and the fluctuation range of the urea concentration of the urea aqueous solution that can be taken when the urea aqueous solution can be considered to be stationary in a short period of time, which is determined in advance by experiments or the like and stored in the ROM 222. Comparison with the maximum value (threshold value K) is performed (S105). At this time, if the short-term concentration fluctuation range is larger than the threshold value K (S105: YES), 0 is set to the stationary state flag because the urea aqueous solution is not in the stationary state (S111).

一方、短期濃度変動幅が閾値K以下であれば(S105:NO)、さらに、長期濃度変動幅の算出が行われる(S106)。この処理では、濃度換算値記憶エリア305に記憶された濃度換算値Cnの前回の値と最新の値との差分値が求められる。すなわち、60sec前に検出された尿素水溶液の尿素濃度と、最新の尿素濃度との濃度の変動幅を差分値として得る。そして、この差分値(長期濃度変動幅)と、予め実験等により決定されROM222に記憶された、長期間において尿素水溶液が静止状態にあるとみなせる場合に取りうる尿素水溶液の尿素濃度の変動幅の最大値(閾値L)との比較が行われる(S107)。このとき、長期濃度変動幅が閾値Lより大きければ(S107:YES)、尿素水溶液は静止状態にないとして、静止状態フラグに0がセットされる(S111)。そして、長期濃度変動幅が閾値L以下であれば(S107:NO)、尿素水溶液が静止状態にあるとして、静止状態フラグに1がセットされる(S112)。その後、メインルーチンに戻ればよい。   On the other hand, if the short-term density fluctuation range is equal to or less than the threshold K (S105: NO), the long-term density fluctuation range is further calculated (S106). In this process, a difference value between the previous value and the latest value of the density conversion value Cn stored in the density conversion value storage area 305 is obtained. That is, the fluctuation range of the concentration between the urea concentration of the urea aqueous solution detected 60 seconds ago and the latest urea concentration is obtained as a difference value. The difference value (long-term concentration fluctuation range) and the fluctuation range of the urea concentration of the urea aqueous solution that can be taken when the urea aqueous solution can be regarded as being stationary for a long period of time determined in advance by experiments or the like and stored in the ROM 222. Comparison with the maximum value (threshold value L) is performed (S107). At this time, if the long-term concentration fluctuation range is larger than the threshold value L (S107: YES), 0 is set to the stationary state flag, assuming that the urea aqueous solution is not in the stationary state (S111). If the long-term concentration fluctuation range is equal to or less than the threshold value L (S107: NO), 1 is set to the stationary state flag assuming that the urea aqueous solution is in the stationary state (S112). Thereafter, the process may return to the main routine.

なお、上記した静止状態判定サブルーチンの変形例では、レベル変動幅に基づく静止状態の判定、短期濃度変動幅に基づく静止状態の判定、長期濃度変動幅に基づく静止状態の判定を、この順に行う例を示したが、判定の順序は任意に変更してもよい。   In the modified example of the stationary state determination subroutine described above, an example in which the stationary state determination based on the level fluctuation range, the stationary state determination based on the short-term density fluctuation range, and the stationary state determination based on the long-term density fluctuation range are performed in this order. However, the order of determination may be arbitrarily changed.

また、回路基板60は、レベル検知部70および液体性状検知部30からの出力を中継する回路基板として設け、マイクロコンピュータ220等を搭載した外部回路と接続し、その外部回路の制御によって、レベル検知および温度・濃度検出が行われるようにしてもよい。   The circuit board 60 is provided as a circuit board for relaying the outputs from the level detection unit 70 and the liquid property detection unit 30, and is connected to an external circuit on which the microcomputer 220 or the like is mounted, and the level detection is performed by controlling the external circuit. Further, temperature / concentration detection may be performed.

また、S25やS57では、平均値を取るための電圧値Vmや正常な差分値ΔVmnのサンプリングを5回としたが、5回に限定するものではない。また、それらの平均値を求める処理において、最大値および最小値を除く処理を省いてもよい。   In S25 and S57, the sampling of the voltage value Vm for obtaining the average value and the normal difference value ΔVmn is set to 5 times, but the sampling is not limited to 5 times. Further, in the process for obtaining the average value, the process for removing the maximum value and the minimum value may be omitted.

液体のレベル検知、濃度検出を行うことができる液体状態検知センサに適用できる。   The present invention can be applied to a liquid state detection sensor capable of performing liquid level detection and concentration detection.

液体状態検知センサ100の一部切欠縦断面図である。4 is a partially cutaway longitudinal sectional view of the liquid state detection sensor 100. FIG. セラミックヒータ110のヒータパターン115を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the heater pattern 115 of the ceramic heater 110. FIG. 液体状態検知センサ100の電気的な構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an electrical configuration of a liquid state detection sensor 100. FIG. RAM300の記憶エリアの概念的な構成を示す図である。3 is a diagram illustrating a conceptual configuration of a storage area of a RAM 300. FIG. 外筒電極10と内部電極20とのギャップ間に満たされた尿素水溶液の水面近傍の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the water surface of a urea aqueous solution filled between the gap between the outer cylinder electrode 10 and the inner electrode 20. 尿素濃度が32.5wt%、温度が25℃の尿素水溶液を例に、発熱抵抗体への定電流の通電を開始してから時間の経過と共に発熱抵抗体自身の温度上昇に伴い、その抵抗値に対応した電圧値が上昇する様子を示すグラフである。As an example of a urea aqueous solution having a urea concentration of 32.5 wt% and a temperature of 25 ° C., the resistance value of the heating resistor itself increases with the passage of time since the start of energization of a constant current to the heating resistor. It is a graph which shows a mode that the voltage value corresponding to is going up. 発熱抵抗体の電圧値変化ΔVと尿素水溶液の尿素濃度とが比例関係にあり、かつ、温度依存性があることを示すグラフである。It is a graph which shows that voltage value change (DELTA) V of a heating resistor and the urea concentration of urea aqueous solution have a proportional relationship, and have temperature dependence. 発熱抵抗体の電圧値変化ΔVと尿素水溶液の尿素濃度との関係を、尿素水溶液の温度により補正したところ、補正された濃度(換算濃度)と尿素濃度とがほぼ一致することを示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing that when the relationship between the voltage value change ΔV of the heating resistor and the urea concentration of the urea aqueous solution is corrected by the temperature of the urea aqueous solution, the corrected concentration (converted concentration) and the urea concentration substantially coincide. . 状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the main routine of a state detection program. 状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the main routine of a state detection program. 状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the main routine of a state detection program. 状態検知プログラムのメインルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the main routine of a state detection program. 静止状態判定サブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of a stationary state determination subroutine. 空焚きおよび異種液体を判別するための閾値Q,Rを説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the threshold values Q and R for discriminating an airing and a dissimilar liquid. 状態検知プログラムの変形例として、メインルーチンに追加する一連の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a series of processes added to a main routine as a modification of a state detection program. 静止状態判定サブルーチンの変形例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the modification of a stationary state determination subroutine.

10 外筒電極
20 内部電極
70 レベル検知部
98 尿素水タンク
100 液体状態検知センサ
110 セラミックヒータ
114 発熱抵抗体
221 CPU
301 レベル変動値記憶エリア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Outer cylinder electrode 20 Internal electrode 70 Level detection part 98 Urea water tank 100 Liquid state detection sensor 110 Ceramic heater 114 Heating resistor 221 CPU
301 Level fluctuation value storage area

Claims (7)

液体収容容器内に収容される液体中の特定成分の濃度に関連した信号を出力する検出素子と、
前記検出素子からの信号に基づいて、前記液体が特定の異常状態にあるか否かを判定する異常判定手段と
を備える液体状態検知装置であって、
前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じた信号を出力するレベル検知部と、
前記レベル検知部からの信号に基づいて、前記液体収容容器内で前記液体が静止状態にあるか否かを判定する静止状態判定手段と
前記検出素子からの信号と前記液体に関する前記特定の異常状態に対応して設定された閾値とに基づき、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを暫定的に検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段にて前記液体が前記特定の異常状態にあると検出される毎に所定のカウント値ずつ異常カウント値を加算するカウンタ手段と、
前記静止状態判定手段によって前記液体が静止状態にあると判定された場合と前記液体が静止状態にないと判定された場合とで、前記所定のカウント値および前記異常判定手段の判定基準である異常確定値の少なくとも一方の値を異なる値に設定する設定値変更手段と
を備え、
前記異常判定手段は、前記カウンタ手段にて加算される前記異常カウント値が前記異常確定値に達したときに、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定するものであり、
前記設定値変更手段により前記所定のカウント値および前記異常確定値の少なくとも一方の値の設定が変更されることによって、前記静止状態判定手段の判定結果が前記異常判定手段の判定処理に反映されることを特徴とする液体状態検知装置。
A detection element that outputs a signal related to the concentration of a specific component in the liquid contained in the liquid container;
A liquid state detection device comprising: an abnormality determination unit that determines whether or not the liquid is in a specific abnormal state based on a signal from the detection element;
A level detection unit that outputs a signal corresponding to the level of the liquid stored in the liquid storage container;
A stationary state determination means for determining whether or not the liquid is in a stationary state in the liquid container based on a signal from the level detection unit ;
An abnormality detection means for tentatively detecting whether or not the liquid is in the specific abnormal state based on a signal from the detection element and a threshold value set in correspondence with the specific abnormal state relating to the liquid; ,
Counter means for adding an abnormal count value by a predetermined count value every time the abnormality detection means detects that the liquid is in the specific abnormal state;
An abnormality that is a criterion of the predetermined count value and the abnormality determining unit when the liquid is determined to be stationary by the stationary state determining unit and when the liquid is determined not to be stationary Setting value changing means for setting at least one of the final values to a different value ;
The abnormality determining means determines that the liquid is in the specific abnormal state when the abnormality count value added by the counter means reaches the abnormality confirmed value.
When the setting value changing unit changes the setting of at least one of the predetermined count value and the abnormality confirmed value, the determination result of the stationary state determining unit is reflected in the determination process of the abnormality determining unit. A liquid state detection device.
前記レベル検知部からの信号を所定の期間内に2回以上取得し、少なくとも前記所定の期間内における前記レベル検知部からの信号の最大値と最小値とを記憶するレベル信号記憶手段を備え、
前記静止状態判定手段は、前記レベル信号記憶手段に記憶された前記レベル検知部からの信号の最大値と最小値との差を求めたレベル差分値が静止状態の判断基準となる基準レベル差分値より大きかった場合に、前記液体が静止状態にないと判定することを特徴とする請求項に記載の液体状態検知装置。
Level signal storage means for acquiring a signal from the level detection unit twice or more within a predetermined period, and storing at least a maximum value and a minimum value of the signal from the level detection unit within the predetermined period,
The stationary state determination means is a reference level difference value that is a level difference value obtained by calculating a difference between the maximum value and the minimum value of the signal from the level detection unit stored in the level signal storage means as a determination criterion for the stationary state. If was greater, the liquid state detecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid and judging that no stationary.
前記検出素子は通電によって発熱する発熱抵抗体を有し、前記発熱抵抗体への通電開始後に取得される前記発熱抵抗体の第1抵抗値に対応した第1対応値と、前記発熱抵抗体への一定時間通電後に取得される第2抵抗値に対応した第2対応値との差分値を求め、その差分値に対応した前記液体に含まれる特定成分の濃度値を検出する濃度検出手段を備え、
前記異常検出手段は、前記差分値および前記濃度値の少なくとも一方の値と、前記液体に関する特定の異常状態に対応して設定された閾値とを比較して、前記液体が前記特定の異常状態にあるか否かを検出することを特徴とする請求項またはに記載の液体状態検知装置。
The detection element includes a heating resistor that generates heat when energized, and a first corresponding value corresponding to a first resistance value of the heating resistor obtained after the energization of the heating resistor is started, and the heating resistor Concentration detecting means for obtaining a difference value from a second corresponding value corresponding to the second resistance value obtained after energization for a predetermined time and detecting a concentration value of a specific component contained in the liquid corresponding to the difference value. ,
The abnormality detection means compares at least one of the difference value and the concentration value with a threshold value set in correspondence with a specific abnormal state related to the liquid, so that the liquid is in the specific abnormal state. liquid state detection apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that for detecting whether.
前記レベル検知部は、長手方向に延びる第1電極および第2電極を有し、前記第1電極と前記第2電極との間で前記液体収容容器内に収容される前記液体のレベルに応じて静電容量が変化するコンデンサを形成するものであり、
前記レベル検知部を前記液体収容容器に取り付け、前記液体収容容器を使用に供する姿勢に設置して前記液体を収容したとき、前記検出素子は、自身の一部を前記レベル検知部のうち前記液体のレベル低下方向側を向く先端よりも先端側に位置させると共に、前記レベル検知部に絶縁された状態で一体化されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の液体状態検知装置。
The level detection unit includes a first electrode and a second electrode extending in a longitudinal direction, and according to a level of the liquid stored in the liquid storage container between the first electrode and the second electrode. It forms a capacitor whose capacitance changes,
When the level detection unit is attached to the liquid storage container and the liquid storage container is installed in a posture for use, and the liquid is stored, the detection element has a part of the level detection unit in the liquid. The liquid state according to any one of claims 1 to 3 , wherein the liquid state is integrated with the level detection unit in a state of being insulated from the tip side of the level lowering direction. Detection device.
前記異常判定手段によって、前記液体が前記特定の異常状態にあると判定された場合に、外部回路に異常を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の液体状態検知装置。 By the abnormality determining means, when the liquid is determined to be in the particular abnormal condition, according to any one of claims 1 to 4, further comprising a notifying means for informing an abnormal external circuit Liquid state detection device. 前記液体に関する特定の異常状態は、前記液体収容容器内において前記液体が空である状態、前記液体収容容器内へ異種液体が混入された状態、前記液体に含まれる特定成分の濃度が異常とされる状態のうちの1つの状態であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の液体状態検知装置。 The specific abnormal state relating to the liquid includes a state where the liquid is empty in the liquid container, a state where a different kind of liquid is mixed in the liquid container, and a concentration of a specific component contained in the liquid. liquid state detection apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a state of one of that state. 前記液体は尿素水溶液であって、前記特定成分が尿素であることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の液体状態検知装置。 The liquid is a urea aqueous solution, liquid-condition detection apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the specific component is urea.
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