JP5914180B2 - Abnormality detection device for reducing agent supply device and reducing agent supply device - Google Patents
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Description
本発明は、液体還元剤を排気管内に噴射するための還元剤供給装置に生じた異常を検出するための還元剤供給装置の異常検出装置、及びそのような異常検出装置を備えた還元剤供給装置に関するものである。 The present invention relates to an abnormality detecting device for a reducing agent supply device for detecting an abnormality occurring in a reducing agent supply device for injecting a liquid reducing agent into an exhaust pipe, and a reducing agent supply including such an abnormality detecting device. It relates to the device.
車両等に搭載された内燃機関から排出される排気には窒素酸化物(NOX)が含まれている。このNOXを浄化する排気浄化装置の一つとして、内燃機関の排気通路中に配置される還元触媒と、還元触媒の上流側で尿素水溶液や未燃燃料等の液体還元剤を排気管内に供給するための還元剤供給装置とを備えた排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置は、排気中のNOXと液体還元剤から生成されるアンモニアとを還元触媒を用いて効率的に還元反応させ、NOXを窒素や水等に分解するものである。 Exhaust gas discharged from an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like contains nitrogen oxides (NO x ). As one of exhaust purifying apparatus for purifying the NO X, supply and reducing catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, a liquid reducing agent in the upstream urea solution or unburned fuel in the side or the like of the reduction catalyst in an exhaust pipe There is known an exhaust emission control device provided with a reducing agent supply device. The exhaust gas purifying apparatus, in which the ammonia produced from the NO X and the liquid reducing agent in the exhaust using a reducing catalyst efficiently by reduction to decompose NO X to nitrogen and water.
このような排気浄化装置に用いられる還元剤供給装置の一態様として、ポンプ及び還元剤噴射弁を備え、ポンプによって液体還元剤を圧送するとともに、排気管に固定された還元剤噴射弁を介して液体還元剤を排気管内に供給する直接噴射式の還元剤供給装置がある。 As one aspect of the reducing agent supply device used in such an exhaust purification device, a pump and a reducing agent injection valve are provided, the liquid reducing agent is pumped by the pump, and through a reducing agent injection valve fixed to the exhaust pipe. There is a direct injection type reducing agent supply device that supplies liquid reducing agent into an exhaust pipe.
還元剤供給装置では、内燃機関から排出されるNOX量に応じて液体還元剤の要求噴射量が決定され、この要求噴射量に対して過不足なく排気管内に噴射できることが求められる。そこで、還元剤噴射弁に供給される液体還元剤の圧力(以下、この圧力を「供給圧力」と称する。)が所定の設定圧力に維持されるように供給圧力に基づいてポンプの駆動量をフィードバック制御しながら、還元剤噴射弁の駆動量を調節して、所望の噴射量を実現するようにした還元剤供給装置がある(特許文献1を参照)。 In the reducing agent supply device, the required injection amount of the liquid reducing agent is determined according to the NO x amount discharged from the internal combustion engine, and it is required that the required injection amount can be injected into the exhaust pipe without excess or deficiency. Therefore, the pump drive amount is set based on the supply pressure so that the pressure of the liquid reducing agent supplied to the reducing agent injection valve (hereinafter referred to as “supply pressure”) is maintained at a predetermined set pressure. There is a reducing agent supply device that adjusts the driving amount of the reducing agent injection valve while realizing feedback control to realize a desired injection amount (see Patent Document 1).
このような還元剤供給装置においては、ポンプの経時劣化や、液体還元剤の漏れ等、さまざまな異常が発生し得る。還元剤供給装置に異常が発生すると、液体還元剤の噴射量にばらつきが生じて、要求噴射量に応じた噴射の実現が困難になる。そのために、還元剤供給装置に発生した異常を、液体還元剤の供給圧力に基づいて検出しようとすることが行われている。 In such a reducing agent supply device, various abnormalities such as deterioration with time of the pump and leakage of the liquid reducing agent can occur. When an abnormality occurs in the reducing agent supply device, the injection amount of the liquid reducing agent varies, making it difficult to realize injection according to the required injection amount. Therefore, an attempt has been made to detect an abnormality occurring in the reducing agent supply device based on the supply pressure of the liquid reducing agent.
しかしながら、液体還元剤の供給圧力に基づいてポンプの駆動量をフィードバック制御する還元剤供給装置においては、還元剤供給装置に何らかの異常が発生した場合であっても、ポンプの駆動量が追従して、液体還元剤の供給圧力が所定の設定圧力に維持されることとなる。したがって、液体還元剤の供給圧力に基づく診断からでは、還元剤供給装置の異常の原因を特定することが困難であるという問題が見られた。 However, in the reducing agent supply device that feedback-controls the pump drive amount based on the supply pressure of the liquid reducing agent, the pump drive amount follows even if some abnormality occurs in the reducing agent supply device. The supply pressure of the liquid reducing agent is maintained at a predetermined set pressure. Accordingly, there has been a problem that it is difficult to specify the cause of the abnormality of the reducing agent supply device from the diagnosis based on the supply pressure of the liquid reducing agent.
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、液体還元剤の供給圧力が設定圧力に維持されるようにポンプの駆動量が制御される還元剤供給装置において、液体還元剤の無噴射状態におけるポンプの駆動量に基づいて異常の原因を判定する異常判定部を設けることにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、還元剤供給装置の異常の原因を判定可能な還元剤供給装置の異常検出装置、及びそのような異常検出装置を備えた還元剤供給装置を提供することを目的とする。 In view of this, the inventors of the present invention diligently worked to reduce the pump in the non-injecting state of the liquid reducing agent in the reducing agent supply device in which the pump drive amount is controlled so that the supply pressure of the liquid reducing agent is maintained at the set pressure The present invention has been completed by finding that such a problem can be solved by providing an abnormality determination unit that determines the cause of an abnormality based on the driving amount. That is, an object of the present invention is to provide an abnormality detection device for a reducing agent supply device that can determine the cause of an abnormality of the reducing agent supply device, and a reducing agent supply device including such an abnormality detection device.
本発明によれば、タンク内に収容された液体還元剤を圧送するためのポンプと、前記ポンプによって圧送された前記液体還元剤を内燃機関の排気管内に噴射するための還元剤噴射弁と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁を接続する供給通路と、前記供給通路から分岐して余剰の液体還元剤を前記タンクに戻すためのリターン通路と、前記リターン通路に設けられた絞り通路又は逆止め弁と、前記供給通路内の圧力を検出するための圧力検出手段と、を備え、前記還元剤噴射弁に供給される前記液体還元剤の圧力が所定の設定圧力に維持されるように前記ポンプの駆動量が制御される還元剤供給装置に生じた異常を検出するための還元剤供給装置の異常検出装置において、前記液体還元剤の無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づいて、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を備え、前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づく判定を行った後、さらに、前記液体還元剤の噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量とに基づいて前記還元剤供給装置に生じた異常を判定することを特徴とする還元剤供給装置の異常検出装置が提供され、上述した問題を解決することができる。 According to the present invention, a pump for pumping the liquid reducing agent accommodated in the tank, a reducing agent injection valve for injecting the liquid reducing agent pumped by the pump into the exhaust pipe of the internal combustion engine, A supply passage connecting the pump and the reducing agent injection valve; a return passage branched from the supply passage to return excess liquid reducing agent to the tank; a throttle passage provided in the return passage or a check A pump and a pressure detection means for detecting the pressure in the supply passage, and the pump so that the pressure of the liquid reducing agent supplied to the reducing agent injection valve is maintained at a predetermined set pressure. In the abnormality detecting device of the reducing agent supply device for detecting an abnormality occurring in the reducing agent supply device in which the driving amount of the liquid is controlled, based on the driving amount of the pump in the non-injecting state of the liquid reducing agent, Serial includes an abnormality determination unit to determine the cause of the abnormality of the reducing agent supply device, the abnormality determining unit, after the determination based on the driving amount of the pump in the non-injection state, further, the injection of the liquid reducing agent abnormality of the reducing agent supply apparatus characterized that you determine an abnormality occurring in the reducing agent supply device based drive amount of variation of the reducing agent injection valve in state on the drive amount of variation of the pump A detection device is provided to solve the above-mentioned problems.
すなわち、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置は、液体還元剤の無噴射状態におけるポンプの駆動量に基づいて、還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を備えることとしているために、液体還元剤の供給圧力では判別することができない還元剤供給装置の異常の原因を判定することができるようになる。さらに、液体還元剤の噴射状態においても、液体還元剤の供給圧力では判別することができない還元剤供給装置の異常の原因を判別することができるようになる。 That is, the abnormality detection device for the reducing agent supply device of the present invention includes an abnormality determination unit that determines the cause of the abnormality of the reducing agent supply device based on the driving amount of the pump in the non-injection state of the liquid reducing agent. Therefore, it is possible to determine the cause of the abnormality of the reducing agent supply device that cannot be determined by the supply pressure of the liquid reducing agent. Furthermore, even in the liquid reducing agent injection state, it is possible to determine the cause of the abnormality of the reducing agent supply device that cannot be determined by the supply pressure of the liquid reducing agent.
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量が、所定の基準値よりも大きい値の第1の閾値以上のときに前記液体還元剤の漏れが生じていると判定する一方、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量が、前記基準値よりも小さい値の第2の閾値以下のときに前記絞り通路又は前記逆止め弁の閉塞が生じていると判定することが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、還元剤噴射弁からの液体還元剤の噴射が無くポンプの駆動量が基準値となるはずの状態で、基準値に対するポンプの駆動量の大小を見ることができ、液体還元剤の漏れと、リターン通路内の絞り通路又は逆止め弁の閉塞とを判別することができるようになる。
Further, in configuring the abnormality detection device of the reducing agent supply device of the present invention, the abnormality determination unit is configured such that the drive amount of the pump in the non-injection state is equal to or greater than a first threshold value greater than a predetermined reference value. While determining that the leakage of the liquid reducing agent is occurring at the time, the throttle passage or when the drive amount of the pump in the non-injection state is equal to or smaller than a second threshold value smaller than the reference value It is preferable to determine that the check valve is blocked.
By determining the cause of the abnormality of the reducing agent supply device in this way, in the state where there is no injection of the liquid reducing agent from the reducing agent injection valve and the driving amount of the pump should be the reference value, the driving of the pump with respect to the reference value The magnitude of the amount can be seen, and the leakage of the liquid reducing agent and the blockage of the throttle passage or the check valve in the return passage can be discriminated.
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、さらに、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量が、前記基準値よりも大きく前記第1の閾値よりも小さい値の第3の閾値以上であり、かつ、前記第1の閾値よりも小さいときに前記ポンプの経時劣化が生じていると判定することが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、還元剤噴射弁からの液体還元剤の噴射が無くポンプの駆動量が基準値となるはずの状態で、液体還元剤の漏れと、リターン通路内の絞り通路又は逆止め弁の閉塞と併せて、さらに、ポンプの経時劣化を判別することができるようになる。
Further, in configuring the abnormality detection device for the reducing agent supply device of the present invention, the abnormality determination unit further includes a drive amount of the pump in the non-injection state that is greater than the reference value and greater than the first threshold value. It is preferable to determine that the deterioration of the pump with time is occurring when the value is equal to or larger than the third threshold value of a small value and smaller than the first threshold value.
By determining the cause of the abnormality of the reducing agent supply device in this way, in the state where there is no injection of the liquid reducing agent from the reducing agent injection valve and the driving amount of the pump should be the reference value, the leakage of the liquid reducing agent In addition to the restriction of the throttle passage or the check valve in the return passage, the deterioration of the pump over time can be further determined.
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、前記無噴射状態において記憶された前記ポンプの駆動量を読み込み、前記第1の閾値、前記第2の閾値、及び前記第3の閾値とそれぞれ比較することにより、前記判定を行うことが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、液体還元剤の無噴射状態において、液体還元剤の漏れと、リターン通路内の絞り通路又は逆止め弁の閉塞と、ポンプの経時劣化とを判別することができるようになる。
Further, in configuring the abnormality detection device for the reducing agent supply device of the present invention, the abnormality determination unit reads the drive amount of the pump stored in the non-injection state, and performs the first threshold value and the second threshold value. It is preferable to perform the determination by comparing with a threshold value and the third threshold value.
By determining the cause of the abnormality of the reducing agent supply device in this way, in the non-injecting state of the liquid reducing agent, the leakage of the liquid reducing agent, the blockage of the throttle passage or the check valve in the return passage, It becomes possible to discriminate deterioration.
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、前記噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量との比率が、所定の第5閾値以下のときに前記還元剤噴射弁の閉塞が生じていると判定する一方、前記噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量との比率が、所定の第4閾値以上のときに前記液体還元剤の漏れが生じていると判定することが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、液体還元剤の噴射状態において、還元剤噴射弁からの液体還元剤の噴射量の変化に応じてポンプの駆動量が変化しているか否かに基づいて、還元剤噴射弁の閉塞と液体還元剤の漏れとを判別することができるようになる。
Further, in configuring the abnormality detecting device of the reducing agent supply device of the present invention, the abnormality determining unit is configured to calculate a change amount of the driving amount of the reducing agent injection valve and a change amount of the pump driving amount in the injection state. While it is determined that the reducing agent injection valve is closed when the ratio is equal to or less than a predetermined fifth threshold, the amount of change in the driving amount of the reducing agent injection valve and the driving amount of the pump in the injection state are determined. It is preferable to determine that the liquid reducing agent has leaked when the ratio to the change amount is equal to or greater than a predetermined fourth threshold value.
By determining the cause of the abnormality of the reducing agent supply device in this way, in the liquid reducing agent injection state, the drive amount of the pump changes in accordance with the change in the injection amount of the liquid reducing agent from the reducing agent injection valve. Whether or not the reducing agent injection valve is blocked and leakage of the liquid reducing agent can be discriminated based on whether or not they are present.
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、前記無噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量と、前記噴射状態のある時点で記憶された前記還元剤噴射弁の駆動量及び前記ポンプの駆動量と、を読み込み、前記噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量と前記無噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量との差分と、前記噴射状態で記憶された前記還元剤噴射弁の駆動量と、の比率に基づいて前記判定を行うことが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、液体還元剤の噴射状態において、液体還元剤の漏れと、還元剤噴射弁の閉塞とを判別することができるようになる。
Further, in configuring the abnormality detecting device of the reducing agent supply device of the present invention, the abnormality determining unit stores the drive amount of the pump stored in the no-injection state and the time stored in the injection state at a certain time. The driving amount of the reducing agent injection valve and the driving amount of the pump are read, the difference between the driving amount of the pump stored in the injection state and the driving amount of the pump stored in the non-injection state, and It is preferable to perform the determination based on a ratio of the driving amount of the reducing agent injection valve stored in the injection state.
By determining the cause of the abnormality of the reducing agent supply device in this way, it is possible to determine the leakage of the liquid reducing agent and the blocking of the reducing agent injection valve in the liquid reducing agent injection state.
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、前記無噴射状態での判定の結果と、前記噴射状態での判定の結果と、を総合的に評価して、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定することが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、異常の原因をより具体的に切り分けて判別することができるようになる。
Further, in configuring the abnormality detection device for the reducing agent supply device of the present invention, the abnormality determination unit comprehensively evaluates the determination result in the non-injection state and the determination result in the injection state. Then, it is preferable to determine the cause of the abnormality of the reducing agent supply device.
By determining the cause of the abnormality of the reducing agent supply device in this way, the cause of the abnormality can be determined more specifically.
また、本発明の別の態様は、タンク内に収容された液体還元剤を圧送するためのポンプと、前記ポンプによって圧送された前記液体還元剤を内燃機関の排気管内に噴射するための還元剤噴射弁と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁を接続する供給通路と、前記供給通路から分岐して余剰の液体還元剤を前記タンクに戻すためのリターン通路と、前記リターン通路に設けられた絞り通路又は逆止め弁と、前記供給通路内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁の駆動制御を行うための電子制御ユニットと、を備え、前記還元剤噴射弁に供給される前記液体還元剤の圧力が所定の設定圧力に維持されるように前記ポンプの駆動量が制御される還元剤供給装置において、前記電子制御ユニットが、前記液体還元剤の無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づいて、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を備え、前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づく判定を行った後、さらに、前記液体還元剤の噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量とに基づいて前記還元剤供給装置に生じた異常を判定することを特徴とする還元剤供給装置である。 According to another aspect of the present invention, there is provided a pump for pumping a liquid reducing agent accommodated in a tank, and a reducing agent for injecting the liquid reducing agent pumped by the pump into an exhaust pipe of an internal combustion engine. An injection valve, a supply passage connecting the pump and the reducing agent injection valve, a return passage branched from the supply passage to return excess liquid reducing agent to the tank, and a throttle provided in the return passage includes a passageway or check valve, a pressure detecting means for detecting the pressure of the supply passage, and a electronic control unit for controlling the driving of the pump and the reducing agent injection valve, the reducing agent injection in the reducing agent supply apparatus driving amount of the pump is controlled such that the pressure of the liquid reducing agent supplied to the valve is maintained at a predetermined set pressure, the electronic control unit, the liquid reducing agent Based on the driving amount of the pump in the non-injection state, the provided an abnormality determination unit to determine the cause of the abnormality of the reducing agent supply device, the abnormality determining unit, based on the driving amount of the pump in the non-injection state determination Further, the abnormality occurring in the reducing agent supply device is determined based on the amount of change in the driving amount of the reducing agent injection valve and the amount of change in the driving amount of the pump in the liquid reducing agent injection state. a reducing agent supply device according to claim to Rukoto.
すなわち、本発明の還元剤供給装置は、液体還元剤の無噴射状態におけるポンプの駆動量に基づいて、還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を有する電子制御ユニットを備えることとしているために、液体還元剤の供給圧力では判別することができない還元剤供給装置の異常の原因を判定することができるようになる。さらに、液体還元剤の噴射状態においても、液体還元剤の供給圧力では判別することができない還元剤供給装置の異常の原因を判別することができるようになる。 That is, the reducing agent supply apparatus of the present invention includes an electronic control unit having an abnormality determination unit that determines the cause of the abnormality of the reducing agent supply apparatus based on the drive amount of the pump in the non-injecting state of the liquid reducing agent. Therefore, it is possible to determine the cause of the abnormality of the reducing agent supply apparatus that cannot be determined by the supply pressure of the liquid reducing agent. Furthermore, even in the liquid reducing agent injection state, it is possible to determine the cause of the abnormality of the reducing agent supply device that cannot be determined by the supply pressure of the liquid reducing agent.
以下、適宜図面を参照して、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置及び還元剤供給装置に関する実施の形態について具体的に説明する。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては、特に説明が無い限り同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments relating to an abnormality detecting device for a reducing agent supply device and a reducing agent supply device according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
In addition, in each figure, about the thing which attached | subjected the same code | symbol, the same member is shown unless there is particular description, and description is abbreviate | omitted suitably.
[第1の実施の形態]
1.排気浄化装置の全体構成
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る還元剤供給装置の異常検出装置(電子制御ユニット:ECU)40、及び、還元剤供給装置20が備えられた排気浄化装置10の全体構成の一例を説明するために示す図である。
排気浄化装置10は、排気中のNOXを浄化するための装置であり、図示しないディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路11に設けられている。排気浄化装置10は、排気通路11の途中に介装された還元触媒13と、還元触媒13よりも上流側の排気通路11内に液体還元剤を供給するための還元剤供給装置20とを備えている。
[First Embodiment]
1. FIG. 1 is an exhaust diagram provided with a reducing agent supply device abnormality detection device (electronic control unit: ECU) 40 and a reducing
還元触媒13は、排気中のNOXの分解を促進する機能を有する触媒であり、液体還元剤から生成される還元成分を吸着するとともに、触媒に流れ込む排気中のNOXを還元成分によって選択的に還元する触媒である。本実施の形態の還元剤供給装置20は、液体還元剤として尿素水溶液が用いられるものであり、尿素水溶液が分解することにより還元成分としてのアンモニアが生成されるようになっている。
The
2.還元剤供給装置
図1において、還元剤供給装置20は、液体還元剤が収容されるタンク21と、液体還元剤を圧送するポンプユニット30と、液体還元剤を排気通路11内に噴射する還元剤噴射部として還元剤噴射弁25とを備えている。ポンプユニット30は、ポンプ23及び流路切換弁33を備えている。還元剤噴射弁25及びポンプ23、流路切換弁33は、ECU40によって駆動制御が行われるものとなっている。
2. In FIG. 1, a reducing
ポンプ23とタンク21とは第1の供給通路27によって接続され、ポンプ23と還元剤噴射弁25とは第2の供給通路28によって接続されている。このうち、第2の供給通路28には、第2の供給通路28内の圧力、すなわち、還元剤噴射弁25に圧送される液体還元剤の圧力を検出するための圧力検出手段として、圧力センサ31が設けられている。ポンプ23と、第1の供給通路27及び第2の供給通路28とは、流路切換弁33を介して接続されている。第1の供給通路27のタンク21側の端部は、液体還元剤の吸い上げを可能にするために、タンク21の底面近傍に位置している。
The
流路切換弁33は、ポンプ23によって圧送される液体還元剤が流れる方向を、タンク21側から還元剤噴射弁25側に流れる正方向と、還元剤噴射弁25側からタンク21側に流れる逆方向とに切換える機能を有している。本実施の形態にかかる還元剤供給装置20において、流路切換弁33は、非通電状態で第1の供給通路27をポンプ23の入り口側23aに連通するとともに第2の供給通路28をポンプ23の出口側23bに連通する一方、通電状態で第1の供給通路27をポンプ23の出口側23bに連通するとともに第2の供給通路28をポンプ23の入り口側23aに連通するように構成されている。
In the flow
すなわち、内燃機関の運転状態においては、液体還元剤を還元剤噴射弁25側に供給するために、流路切換弁33への通電は行われない。一方、内燃機関の停止時においては、還元剤供給装置20内の液体還元剤をタンク21に回収するために、流路切換弁33に対して通電される。
That is, in the operating state of the internal combustion engine, the flow
なお、内燃機関の停止時に、液体還元剤をタンク21に回収可能とする構成は、流路切換弁33を設ける例に限られない。例えば、逆回転可能なポンプ23を用いることによって液体還元剤を回収可能に構成することができる。
The configuration in which the liquid reducing agent can be collected in the
また、第2の供給通路28の途中には、他端がタンク21に接続されたリターン通路29が分岐して設けられている。リターン通路29のタンク21側の端部は、タンク21内の気相部分に接続されている。
なお、タンク21にはエアブリザード等が設けられており、内部の圧力が大気圧で保たれるように構成されている。
In addition, a
The
リターン通路29の途中には、流路面積が小さくされた絞り通路37が設けられ、第2の供給通路28内の圧力を高められようになっている。また、絞り通路37よりも第2の供給通路28側のリターン通路29には、液体還元剤がタンク21側から第2の供給通路28側に流れないようにするための逆止め弁35が設けられている。ただし、これらの絞り通路37又は逆止め弁35のいずれか一方が省略されていても構わない。
In the middle of the
なお、本実施の形態にかかる還元剤供給装置20においてはポンプユニット30内に圧力センサ31が設けられているが、第2の供給通路28のどの位置に設けられていても構わない。
In the reducing
ポンプ23は、ECU40による通電制御によって、所定の流量の液体還元剤を圧送する。本実施の形態においては、ポンプ23は電磁式ポンプが用いられており、駆動デューティ比Duty_Pが大きいほどポンプ23の出力(吐出量)が大きくなるものとなっている。ポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pとは、所定のサイクル期間中の通電時間の割合を意味するものであり、本実施の形態のポンプ23では、駆動デューティ比が本発明における駆動量を指す。
The
液体還元剤の噴射制御時においては、圧力センサ31によって検出される第2の供給通路28内の圧力値(供給圧力)Puが、あらかじめ設定された所定の設定圧力Pu_tgtで維持されるように、ポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pがフィードバック制御される。具体的に、第2の供給通路28に圧送される液体還元剤を、リターン通路29を介してタンク21に循環させながら、ECU40は、第2の供給通路28に設けられた圧力センサ31によって検出される供給圧力Puと、あらかじめ設定された設定圧力Pu_tgtとの差分ΔPuに基づいてポンプ23の駆動デューティ比Duty_PをPID制御する。また、液体還元剤をタンク21に回収する場合においては、ECU40は、例えば、あらかじめ定められた駆動デューティ比Duty_Pでポンプ23を制御する。
During the injection control of the liquid reducing agent, the pressure value (supply pressure) Pu in the
還元剤噴射弁25は、通電制御によって開閉制御が行われ、所定量の液体還元剤を排気通路11内に噴射する。本実施の形態において、還元剤噴射弁25は、非通電状態で閉弁、通電状態で開弁する、電磁式のオンオフ弁が用いられている。ECU40は、所定の演算式に基づいて要求噴射量Qdv_tgtを求めるとともに、第2の供給通路28内の供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtとなっていることを前提として、あらかじめ定められた噴射サイクルごとに、要求噴射量Qdv_tgtに応じた駆動デューティ比Duty_Vを決定して、還元剤噴射弁25の通電制御を行う。還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vとは、一噴射サイクル中の通電時間の割合を意味する。
The reducing
3.電子制御ユニット(異常検出装置)
図2は、本実施形態のECU40のうちの還元剤供給装置20の制御、及び、還元剤噴射装置20の異常検出に関連する部分について機能的なブロックで表した構成例を示している。ECU40は、還元剤供給装置20の制御装置としての機能だけでなく、本発明にかかる還元剤噴射装置20の異常検出装置としての機能を有している。
3. Electronic control unit (abnormality detection device)
FIG. 2 shows a configuration example in which functional blocks are used to represent portions related to the control of the reducing
このECU40は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、ポンプ駆動制御部41と、還元剤噴射弁駆動制御部43と、異常判定部45とにより構成されている。具体的に、これらの各部はマイクロコンピュータによるプラグラムの実行によって実現されるものとなっている。
The
この他、ECU40には、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の図示しない記憶素子や、ポンプ23、流路切換弁33、還元剤噴射弁25への通電を行うための図示しない駆動回路等が備えられている。また、ECU40には、圧力センサ31のセンサ値をはじめとして、還元剤供給装置20や内燃機関、排気通路11等に設けられた種々のセンサのセンサ値が入力され、それらのセンサ値に基づいて得られる供給圧力Pu等の値が記憶素子に記憶されるようになっている。
In addition to this, the
ポンプ駆動制御部41は、内燃機関の運転時において、圧力センサ31によって検出される供給圧力Puに基づいて、第2の供給通路28内の供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtで維持されるようにポンプ23の出力のフィードバック制御を行う。具体的には、供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtよりも大きいときには駆動デューティ比Duty_Pは小さくされ、供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtよりも小さいときには駆動デューティ比Duty_Pは大きくされる。ポンプ駆動制御部41は、算出された駆動デューティ比Duty_Pに応じた制御信号をポンプ23の駆動回路に対して出力する。
The pump
還元剤噴射弁駆動制御部43は、内燃機関の運転時において、排気温度Tgas、還元触媒13の温度Tcat、還元触媒13の下流側におけるNOX濃度Nnox、さらには内燃機関の回転数Neに関する情報等に基づいて液体還元剤の要求噴射量Qdv_tgtを算出する。また、還元剤噴射弁駆動制御部43は、算出された要求噴射量Qdv_tgtに基づいて還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vを求め、還元剤噴射弁25の駆動回路に対して制御信号を出力する。
Information reducing agent injection valve
異常判定部45は、液体還元剤の無噴射状態において第1の異常判定を実行する。本実施の形態において、第1の異常判定では、液体還元剤の無噴射状態でのポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1の値を、第1の閾値Thre1、第2の閾値Thre2、第3の閾値Thre3と比較して、異常の原因を判定する。この第1の異常判定では、還元剤噴射弁25からの液体還元剤の漏れ、リターン通路29に備えられた絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞、あるいは、ポンプ23の経時劣化を判別するように構成されている。
The
例えば、液体還元剤の無噴射量状態、すなわち、ポンプ23によって圧送される液体還元剤の全量がリターン通路29を介してタンク21に戻る状態において還元剤供給装置20に異常が無い場合のポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pを基準値Duty_P0とすると、液体還元剤の漏れが発生しているときには、供給圧力Puを設定圧力Pu_tgtで維持するために、漏れ量分の液体還元剤をポンプ23によって圧送する必要がある。つまり、このときのポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1は基準値Duty_P0よりも大きくなる。
For example, the
また、絞り通路37や逆止め弁35の閉塞が発生しているときには、リターン通路29を介してタンク21に戻る液体還元剤の流量が減ることから、液体還元剤の無噴射状態において、ポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1は基準値Duty_P0よりも小さくなる。
Further, when the
さらに、ポンプ23が経時劣化してくると、同じ駆動デューティ比Duty_Pで制御を行ったとしても、徐々に吐出量が低下してくることになる。この場合、液体還元剤の無噴射状態で供給圧力Puを設定圧力Pu_tgtで維持するためには、液体還元剤の漏れが発生している場合ほどには駆動デューティ比Duty_Pが変化するわけではないものの、駆動デューティ比Duty_P1を基準値Duty_P0よりも大きくする必要がある。
Furthermore, when the
これらの異常の判別を行うために、基準値Duty_P0よりも大きい値の第1の閾値Thre1と、基準値Duty_P0よりも小さい値の第2の閾値Thre2と、さらに、基準値Duty_P0よりも大きく、第1の閾値Thre1より小さい値の第3の閾値Thre3とを設定し、異常判定部45は、駆動デューティ比Duty_P1を第1の閾値Thre1、第2の閾値Thre2、第3の閾値Thre3と比較することで、異常の有無、及び、異常の原因を切り分けることとしている。
In order to discriminate these abnormalities, a first threshold value Thre1 having a value larger than the reference value Duty_P0, a second threshold value Thre2 having a value smaller than the reference value Duty_P0, and a value larger than the reference value Duty_P0, The
具体的には、無噴射状態でのポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1が第1の閾値Thre1以上の場合には液体還元剤の漏れが発生しているとし、駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2以下の場合には絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞が発生しているとし、駆動デューティ比Duty_P1が第3の閾値Thre3以上、かつ、第1の閾値Thre1未満の場合には、ポンプ23の経時劣化が発生していると判定する。
Specifically, when the drive duty ratio Duty_P1 of the
第1の閾値Thre1、第2の閾値Thre2、第3の閾値Thre3の値は、各構成部品の種類や状態、液体還元剤の設定圧力Pu_tgt、異常の許容範囲等を考慮して、最適な値に適宜設定することができる。 The values of the first threshold Thre1, the second threshold Thre2, and the third threshold Thre3 are optimum values in consideration of the type and state of each component, the set pressure Pu_tgt of the liquid reducing agent, the allowable range of abnormality, and the like. Can be set as appropriate.
4.還元剤供給装置の異常判定方法
以下、第1の実施の形態にかかるECU40によって実行される還元剤供給装置20の異常判定方法の具体的なフローの一例について、図3のフローチャートに沿って説明する。
なお、以下のフローチャートは、液体還元剤の噴射制御の途中において、常時、あるいは、所定の期間ごとに実行されるものとなっている。
4). Reducing Agent Supply Device Abnormality Determination Method Hereinafter, an example of a specific flow of the reducing
Note that the following flowchart is executed at all times or every predetermined period during the liquid reductant injection control.
まず、ステップS1で、ECU40は、還元剤供給装置20が液体還元剤の無噴射状態にあるか否かを判別する。液体還元剤の無噴射状態は、要求噴射量がゼロとなっているか否かや、還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vがゼロとなっているか等によって判別することができる。液体還元剤の無噴射状態にあると判定(Yes判定)されるまでステップS1が繰り返される。
First, in step S1, the
液体還元剤の無噴射状態にあると判定されると、ECU40はステップS2に進み、液体還元剤の供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtで安定しているか否かを判別する。例えば、所定時間、供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtに近似する状態であったときに、供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtで安定しているものと判定することができる。液体還元剤の無噴射状態であるにもかかわらず、供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtで安定していない場合(No判定)には、第1の異常判定を実行することができないことから一旦本ルーチンを終了する。
If it is determined that the liquid reducing agent is not being injected, the
一方、液体還元剤の無噴射状態において供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtで安定している場合(Yes判定)には、ステップS3に進み、ECU40は、そのときのポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1を読み込む。このとき、供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtで安定した状態での駆動デューティ比Duty_Pの移動平均をとって、無噴射状態での駆動デューティ比Duty_P1としてもよい。
On the other hand, when the supply pressure Pu is stable at the set pressure Pu_tgt in the non-injection state of the liquid reducing agent (Yes determination), the process proceeds to step S3, and the
次いで、ECU40は、ステップS4に進み、ステップS3で読み込んだ駆動デューティ比Duty_P1に基づいて異常判定を行う。上述のとおり、本実施の形態においては、駆動デューティ比Duty_P1を第1の閾値Thre1、第2の閾値Thre2、第3の閾値Thre3と比較することによって異常判定が行われる。
Next, the
図4は、第1の異常判定による異常の原因の切分け方を表にまとめたものである。
ECU40は、無噴射状態での駆動デューティ比Duty_P1が第1の閾値Thre1以上の場合、液体還元剤の漏れが発生していると判別する。なお、この第1の異常判定のみでは、液体還元剤の漏れが発生している部位までは特定できない。
また、ECU40は、無噴射状態での駆動デューティ比Duty_P1が第3の閾値Thre3以上、第1の閾値Thre1未満の場合、ポンプ23の経時劣化が発生していると判別する。
また、ECU40は、無噴射状態での駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2を超え第3の閾値Thre3未満の場合、還元剤供給装置20に異常の発生は見られないと判別する。
さらに、ECU40は、無噴射状態での駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2以下の場合、絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞が発生していると判別する。
FIG. 4 is a table summarizing how to determine the cause of the abnormality by the first abnormality determination.
The
In addition, the
Further, the
Further, the
図3に戻り、ECU40は、ステップS4での異常判定を行った後、ステップS5に進み、異常判定の結果に応じたエラー処理を行う。異常の発生が見出せなかった場合には何もしないで本ルーチンを終了する。一方、異常の発生が見出され、その原因が判別された場合には、異常の発生及びその原因を示す記録を残し、また、異常の原因に応じて噴射制御の内容を変更したり、内燃機関の運転者等に異常の原因を知らせるための報知手段を作動させたりする。
Returning to FIG. 3, after making the abnormality determination in step S4, the
5.第1の実施の形態の異常検出装置及び還元剤供給装置の効果
以上説明した第1の実施の形態にかかる異常検出装置40及び還元剤供給装置20は、液体還元剤の無噴射状態におけるポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1に基づいて、還元剤供給装置20の異常の有無、及び、その原因を判定する異常判定部45を備えることとしているために、液体還元剤の供給圧力Puの変化からでは判別することができない還元剤供給装置20の異常の原因を判定することができるようになる。
5. Effects of Abnormality Detection Device and Reducing Agent Supply Device According to First Embodiment The
また、本実施の形態の異常検出装置40及び還元剤供給装置20において、異常判定部45が、無噴射状態におけるポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1が、基準値Duty_P0よりも大きい値の第1の閾値Thre1以上のときに液体還元剤の漏れが生じていると判定する一方、無噴射状態におけるポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1が、基準値Duty_P0よりも小さい値の第2の閾値Thre2以下のときに絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞が生じていると判定することとしている。そのため、液体還元剤の漏れと、絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞とを容易に判別することができる。
Further, in the
また、本実施の形態の異常検出装置40及び還元剤供給装置20においては、異常判定部45が、さらに、無噴射状態におけるポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1が、基準値Duty_P0よりも大きく第1の閾値Thre1よりも小さい値の第3の閾値Thre3以上であり、かつ、第1の閾値Thre1よりも小さいときにポンプ23の経時劣化が生じていると判定することとしている。そのため、液体還元剤の漏れと、絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞と併せて、さらに、ポンプ23の経時劣化を容易に判別することができる。
Further, in the
また、本実施の形態の異常検出装置40及び還元剤供給装置20においては、異常判定部45が、無噴射状態において記憶されたポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1を読み込み、第1の閾値Thre1、第2の閾値Thre2、及び第3の閾値Thre3とそれぞれ比較することにより、判定を行うこととしている。そのため、液体還元剤の無噴射状態において、液体還元剤の漏れと、絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞と、ポンプ23の経時劣化とを切り分けて判別することができる。
Further, in the
[第2の実施の形態]
本発明の第2の実施の形態にかかる還元剤供給装置の異常検出装置、及び、還元剤供給装置は、異常検出装置の異常判定部による異常判定の内容が、第1の実施の形態にかかる異常検出装置の場合と異なっている。具体的には、本実施の形態にかかる異常検出装置は、第1の実施の形態において説明した第1の異常判定を実行した後、さらに第2の実行判定を実行して、還元剤供給装置に生じた異常の原因を判別するものとして構成されている。
以下、図1及び図2を参照して、第2の実施の形態にかかる異常検出装置(ECU)40の異常判定部45を中心に説明し、第1の実施の形態においてすでに説明した内容については適宜省略する。
[Second Embodiment]
In the abnormality detecting device of the reducing agent supply apparatus and the reducing agent supply apparatus according to the second embodiment of the present invention, the content of the abnormality determination by the abnormality determining unit of the abnormality detecting apparatus is related to the first embodiment. It is different from the case of the abnormality detection device. Specifically, the abnormality detection device according to the present embodiment executes the second abnormality determination after executing the first abnormality determination described in the first embodiment, and then performs the reducing agent supply device. It is configured to determine the cause of the abnormality that has occurred.
Hereinafter, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the description will focus on the
1.電子制御ユニット(異常検出装置)
第2の実施の形態において、ECU40の異常判定部45は、第1の実施の形態で説明した、液体還元剤の無噴射状態で行われる第1の異常判定と併せて、液体還元剤の噴射状態で行われる第2の異常判定を実行する。第2の異常判定では、液体還元剤の噴射状態での還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vの変化量ΔDvとポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pの変化量ΔDpとに基づいて、異常の原因を推定する。そして、異常判定部45は、第1の異常判定及び第2の異常判定の結果に基づいて、液体還元剤の漏れ、還元剤噴射弁25の閉塞、絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞、ポンプ23の経時劣化を切り分けて判別するように構成されている。
1. Electronic control unit (abnormality detection device)
In the second embodiment, the
第2の実施の形態のECU40では、第2の異常判定に用いる還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vの変化量ΔDvとして、液体還元剤の噴射状態での還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_V2(=ΔDv)を用いることとしている。また、ECU40では、第2の異常判定に用いるポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pの変化量ΔDpとして、そのときのポンプ23の駆動デューティ比Duty_P2から無噴射状態(還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_V1=0)でのポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1を減算した差分ΔDpを用いることとしている。
In the
液体還元剤の噴射状態においては、液体還元剤が噴射されることに伴って、液体還元剤の供給圧力Puを設定圧力Pu_tgtに維持するためにポンプ23の吐出量を増大する必要がある。このとき、例えば、液体還元剤の漏れがあると、液体還元剤の供給圧力Puを設定圧力Pu_tgtに維持するためには、還元剤噴射弁25からの液体還元剤の噴射量以上の吐出量でポンプ23を駆動する必要がある。また、還元剤噴射弁25が閉塞している場合には、実際の還元剤噴射量が、還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vに対応する噴射量よりも少なくなるために、液体還元剤の供給圧力Puを設定圧力Pu_tgtで維持するためにポンプ23の吐出量の増加分は小さくなる。
In the injection state of the liquid reducing agent, it is necessary to increase the discharge amount of the
これらの異常の判別を行うために、還元剤供給装置20に異常が無い状態での液体還元剤の駆動デューティ比Duty_V(=ΔDv)とポンプ23の駆動デューティ比Duty_P(=ΔDp)との基準比率R0(基準作動特性の傾きΔDp/ΔDv)をあらかじめ求め、基準比率R0よりも大きい第4の閾値Thre4と基準比率R0よりも小さい第5の閾値Thre5とを設定する。そして、異常判定部45は、実際の比率R1(=ΔDp/ΔDv)を第4の閾値Thre4、第5の閾値Thre5と比較することで、異常の有無、及び、異常の原因を推定することとしている。
In order to determine these abnormalities, the reference ratio between the drive duty ratio Duty_V (= ΔDv) of the liquid reducing agent and the drive duty ratio Duty_P (= ΔDp) of the
第4の閾値Thre4及び第5の閾値Thre5の値は、第1の閾値Thre1、第2の閾値Thre2、第3の閾値Thre3と同様に、各構成部品の種類や状態、液体還元剤の設定圧力Pu_tgt、異常の許容範囲等を考慮して、最適な値に適宜設定することができる。 The values of the fourth threshold value Thre4 and the fifth threshold value Thre5 are the same as the first threshold value Thre1, the second threshold value Thre2, and the third threshold value Thre3. In consideration of Pu_tgt, the allowable range of abnormality, etc., it can be appropriately set to an optimum value.
図5は、第2の異常判定の考え方について説明するために示す図である。図5の横軸は還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vを示し、縦軸はポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pを示している。また、還元剤供給装置20に異常が無い場合の還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vとポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pとの関係を表す基準作動特性を実線で示し、液体還元剤の漏れが発生している場合の作動特性を破線で示し、還元剤噴射弁25の閉塞が発生している場合の作動特性を一点鎖線で示している。
FIG. 5 is a diagram for explaining the concept of second abnormality determination. The horizontal axis in FIG. 5 represents the drive duty ratio Duty_V of the reducing
液体還元剤の漏れが発生している場合には、異常が無い場合と比較してポンプ23の吐出量が増えることから、還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vの変化量ΔDv(=Duty_V2)に対するポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pの変化量ΔDpa(=Duty_P2a−Duty_P1a)の比率R1a(=ΔDpa/ΔDv)、すなわち、作動特性の傾きが、基準作動特性の比率R0よりも大きくなっている(破線を参照。)。
一方、還元剤噴射弁25の閉塞が発生している場合には、異常が無い場合と比較してポンプ23の吐出量が減ることから、還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vの変化量ΔDv(=Duty_V2)に対するポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pの変化量ΔDpb(=Duty_P2b−Duty_P1b)の比率R1b(=ΔDpb/ΔDv)、すなわち、作動特性の傾きが、基準作動特性の比率R0よりも小さくなっている(一点差線を参照)。
When the liquid reducing agent leaks, the discharge amount of the
On the other hand, when the blocking of the reducing
ここで、第2の異常判定は液体還元剤の噴射状態において実行されるものであることから、還元剤噴射弁25の閉弁不良によって液体還元剤の漏れが発生しているということはあり得ないために、液体還元剤の漏れがある場合には、配管やポンプ23等、還元剤噴射弁25以外の部位で漏れが発生していると推定することができる。換言すれば、第2の異常判定の結果を考慮することによって、第1の異常判定において液体還元剤の漏れが発生していると判別された場合の、その発生部位を切り分けることができるようになる。
Here, since the second abnormality determination is executed in the liquid reducing agent injection state, it is possible that the liquid reducing agent has leaked due to the poor closing of the reducing
具体的には、液体還元剤の漏れに関し、第1の異常判定では、液体還元剤の漏れが発生していることが分かるものの、漏れの発生部位までは判別ができない。ただし、その後に行われる第2の異常判定において、還元剤噴射弁25以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判定されなければ、還元剤噴射弁25の閉弁不良による液体還元剤の漏れが発生していると推定することができる。噴射状態においては還元剤噴射弁25が開弁されることから、還元剤噴射弁25の閉弁不良が生じているとしても、その影響は無視することができるからである。
Specifically, regarding the leakage of the liquid reducing agent, the first abnormality determination shows that the leakage of the liquid reducing agent has occurred, but cannot determine the portion where the leakage has occurred. However, in the second abnormality determination performed thereafter, if it is not determined that leakage of the liquid reducing agent from a portion other than the reducing
図6は、第1の異常判定及び第2の異常判定の結果に基づく、還元剤供給装置20の異常の原因の切分け方を表にまとめたものである。
ECU40は、第1の異常判定でポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1が第1の閾値Thre1以上で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第4の閾値Thre4以上の場合、配管やポンプ23等、還元剤噴射弁25以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ECU40は、第1の異常判定でポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1が第1の閾値Thre1以上で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第5の閾値Thre5を超え、第4の閾値Thre4未満の場合、還元剤噴射弁25の閉弁異常による液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ECU40は、第1の異常判定でポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1が第1の閾値Thre1以上で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第5の閾値Thre5以下の場合、還元剤噴射弁25が開弁状態で移動しなくなる摺動不良が発生し、液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
FIG. 6 is a table summarizing how to determine the cause of the abnormality of the reducing
When the drive duty ratio Duty_P1 of the
In addition, the
Further, the
また、ECU40は、第1の異常判定で駆動デューティ比Duty_P1が第3の閾値Thre3以上、第1の閾値Thre1未満で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第4の閾値Thre4以上の場合、ポンプ23の経時劣化、及び、還元剤噴射弁25以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ECU40は、第1の異常判定で駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2を超え第3の閾値Thre3未満で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第5の閾値Thre5を超え第4の閾値Thre4未満の場合、ポンプ23の経時劣化が発生していると判別する。
また、ECU40は、第1の異常判定で駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2以下で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第5の閾値Thre5以下の場合、ポンプ23の経時劣化、及び、還元剤噴射弁25の閉塞が発生していると判別する。
Further, the
In addition, the
In addition, the
また、ECU40は、第1の異常判定で駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2を超え第3の閾値Thre3未満で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第4の閾値Thre4以上の場合、還元剤噴射弁25以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ECU40は、第1の異常判定で駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2を超え第3の閾値Thre3未満で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第5の閾値Thre5を超え第4の閾値Thre4未満の場合、還元剤供給装置20に異常が無いと判別する。
また、ECU40は、第1の異常判定で駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2を超え第3の閾値Thre3未満で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第5の閾値Thre5以下の場合、還元剤噴射弁25の閉塞が発生していると判別する。
Further, the
In addition, the
In addition, the
また、ECU40は、第1の異常判定で駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2以下で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第4の閾値Thre4以上の場合、絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞、及び、還元剤噴射弁25以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ECU40は、第1の異常判定で駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2以下で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第5の閾値Thre5を超え第4の閾値Thre4未満の場合、絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞が発生していると判別する。
また、ECU40は、第1の異常判定で駆動デューティ比Duty_P1が第2の閾値Thre2以下で、かつ、第2の異常判定で作動特性の傾きR1が第5の閾値Thre5以下の場合、絞り通路37又は逆止め弁35の閉塞、及び、還元剤噴射弁25の閉塞が発生していると判別する。
In addition, the
In addition, the
In addition, the
2.還元剤供給装置の異常判定方法
以下、第2の実施の形態にかかるECU40によって実行される還元剤供給装置20の異常判定方法の具体的なフローの一例について、図3、図7、及び図8のフローチャートに沿って説明する。なお、以下のフローチャートは、液体還元剤の噴射制御の途中において、常時、あるいは、所定の期間ごとに実行されるものとなっている。
2. Method for Determining Abnormality of Reducing Agent Supply Device Hereinafter, an example of a specific flow of an abnormality determination method for the reducing
図7のフローチャートは、第2の実施の形態にかかるECU40によって実行される異常検出方法のメインフローを示している。
まず、ECU40は、ステップS11において、第1の異常判定を実行する。第1の異常判定は第1の実施の形態において説明した異常判定の内容と同様の手順に沿って実行することができ、具体的には図4のフローチャートのうちステップS1〜ステップS4までの工程を実行する。第1の異常判定を実行した後、ECU40は、ステップS12において、第2の異常判定を実行する。
The flowchart of FIG. 7 shows the main flow of the abnormality detection method executed by the
First, the
図8は、第2の異常判定を実行するための具体的なフローチャートを示している。
まず、ステップS21において、ECU40は、還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vが所定範囲内にあるか否かを判別する。これは、液体還元剤の噴射状態にあるとしても、噴射量が少ない場合には、還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vの変化量ΔDvとポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pの変化量ΔDpとの比率R1を正確に把握することが困難であるからである。このステップS21は、例えば、図5に示すように、駆動デューティ比Duty_Vが、所定の閾値Duty_V_threを超えているか否かという形で判定することができる。還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vが所定範囲にあると判定(Yes判定)されるまでステップS21の判定が繰り返される。
FIG. 8 shows a specific flowchart for executing the second abnormality determination.
First, in step S21, the
還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vが所定範囲にあると判定されると、ECU40は、ステップS22に進み、液体還元剤の供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtで安定しているか否かを判別する。第1の異常判定と同様、例えば、所定時間、供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtに近似する状態であったときに、供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtで安定しているものと判定することができる。供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtで安定していない場合(No判定)には、第2の異常判定を実行することができないことから一旦本ルーチンを終了する。
If it is determined that the drive duty ratio Duty_V of the reducing
一方、供給圧力Puが設定圧力Pu_tgtで安定している場合(Yes判定)には、ステップS23に進み、そのときのポンプ23の駆動デューティ比Duty_P2と併せて、すでに第1の異常判定時に記憶されている、液体還元剤の無噴射状態でのポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1を読み込む。
On the other hand, when the supply pressure Pu is stable at the set pressure Pu_tgt (Yes determination), the process proceeds to step S23 and is already stored in the first abnormality determination together with the drive duty ratio Duty_P2 of the
次いで、ECU40は、ステップS24において、液体還元剤の噴射状態でのポンプ23の駆動デューティ比Duty_P2から無噴射状態でのポンプ23の駆動デューティ比Duty_P1を減算して、変化量ΔDpを算出した後、ステップS25において、還元剤噴射弁25の駆動デューティDuty_Vの変化量ΔDvに対するポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pの変化量ΔDpの比率R1を算出する。液体還元剤の無噴射状態での還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vはゼロであるため、このときの還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vの変化量ΔDvは、ステップS21でYes判定となったときの駆動デューティ比Duty_V(=Duty_V2)の値が用いられる。
Next, in step S24, the
比率R1が求められると、ECU40は、ステップS26において、比率R1を第4の閾値Thre4、及び、第5の閾値Thre5と比較することによって異常判定を行う。
When the ratio R1 is obtained, the
図9は、第2の異常判定による異常の原因の切分け方を表にまとめたものである。
ECU40は、ステップS25で求めた比率R1が第4の閾値Thre4以上の場合、還元剤噴射弁25以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ECU40は、比率R1が第4の閾値Thre4未満、第5の閾値Thre5を超える場合、還元剤供給装置20に異常の発生は見られないと判別する。
さらに、ECU40は、比率R1が第5の閾値Thre5以下の場合、還元剤噴射弁25の閉塞、あるいは、還元剤噴射弁25の閉弁不良、還元剤噴射弁25が開弁状態で移動しなくなる摺動不良が発生していると判別する。
FIG. 9 is a table summarizing how to determine the cause of the abnormality by the second abnormality determination.
When the ratio R1 obtained in step S25 is equal to or greater than the fourth threshold Thre4, the
In addition, when the ratio R1 is less than the fourth threshold Thre4 and exceeds the fifth threshold Thre5, the
Further, when the ratio R1 is equal to or smaller than the fifth threshold value Thre5, the
図7に戻り、ECU40は、第1の異常判定及び第2の異常判定を実行した後、ステップS13に進み、第1の異常判定及び第2の異常判定それぞれの判定結果に基づいて、異常の発生の有無、及び、異常の原因の判別を行う。上述のとおり、本実施の形態においては、図6に示すエラーマップに基づいて、異常の有無、及び、異常の原因の判別を行う。
Returning to FIG. 7, after executing the first abnormality determination and the second abnormality determination, the
その後、ECU40は、ステップS14に進み、異常の原因に応じたエラー処理を行う。異常の発生が見出せなかった場合には何もしないで本ルーチンを終了する。一方、異常の発生が見出され、その原因が判別された場合には、異常の発生及びその原因を示す記録を残し、また、異常の原因に応じて噴射制御の内容を変更したり、内燃機関の運転者等に異常の原因を知らせるための報知手段を作動させたりする。
Thereafter, the
3.第2の実施の形態の異常検出装置及び還元剤供給装置の効果
以上説明した第2の実施の形態にかかる異常検出装置40及び還元剤供給装置20は、第1の異常判定を実行した後、液体還元剤の噴射状態における還元剤噴射弁25の駆動デューティ比Duty_Vの変化量ΔDvと、ポンプ23の駆動デューティ比Duty_Pの変化量ΔDpとに基づく第2の異常判定を実行することとしている。したがって、液体還元剤の噴射状態においても、液体還元剤の供給圧力Puでは判別することができない還元剤供給装置20の異常の原因を判別することができるようになる。
3. Effects of the abnormality detection device and the reducing agent supply device of the second embodiment After the
また、第2の実施の形態にかかる異常検出装置40及び還元剤供給装置20は、第2の異常判定において、還元剤噴射弁25の閉塞と、液体還元剤の漏れとを判別することとしている。したがって、第1の異常判定のみでは判別が不可能な異常の原因を推定することができるようになる。
Further, the
そして、第2の実施の形態にかかる異常検出装置40及び還元剤供給装置20は、第1の異常判定及び第2の異常判定それぞれの判定の結果を総合的に評価して、還元剤供給装置20に生じた異常の原因を判定することとしている。したがって、還元剤供給装置20に発生した異常の原因をより具体的に切り分けて判別することができる。
Then, the
[他の実施の形態] [Other embodiments]
ここまで説明した第1及び第2の実施の形態にかかる還元剤供給装置の異常検出装置40及び還元剤供給装置20は、本発明の一態様を示すものであって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
The
例えば、第1及び第2の実施の形態にかかる異常検出装置40においては、第1の異常判定及び第2の異常判定で用いる閾値を、それぞれ一つの値に定められる第1の閾値Thre1、第2の閾値Thre2、第3の閾値Thre3、第4の閾値Thre4、第5の閾値Thre5としているが、それぞれの閾値として段階的に複数の値を設定することもできる。このように複数の値を設定することにより、異常の原因だけでなく、異常の度合いを判別することができる。
For example, in the
10:排気浄化装置、11:排気通路、13:還元触媒、20:還元剤供給装置、21:タンク、23:ポンプ、23a:入口側、23b:出口側、25:還元剤噴射弁、27:第1の供給通路、28:第2の供給通路、29:リターン通路、30:ポンプユニット、31:圧力センサ、33:流路切換弁、35:逆止め弁、37:絞り通路、40:ECU(還元剤供給装置の異常検出装置)、41:ポンプ駆動制御部、43:還元剤噴射弁駆動制御部、45:異常判定部
10: exhaust purification device, 11: exhaust passage, 13: reduction catalyst, 20: reducing agent supply device, 21: tank, 23: pump, 23a: inlet side, 23b: outlet side, 25: reducing agent injection valve, 27: First supply passage, 28: second supply passage, 29: return passage, 30: pump unit, 31: pressure sensor, 33: flow path switching valve, 35: check valve, 37: throttle passage, 40: ECU (Reducing agent supply device abnormality detection device), 41: pump drive control unit, 43: reducing agent injection valve drive control unit, 45: abnormality determination unit
Claims (8)
前記液体還元剤の無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づいて、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を備え、
前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づく判定を行った後、さらに、前記液体還元剤の噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量とに基づいて前記還元剤供給装置に生じた異常を判定することを特徴とする還元剤供給装置の異常検出装置。 A pump for pumping the liquid reducing agent contained in the tank, a reducing agent injection valve for injecting the liquid reducing agent pumped by the pump into an exhaust pipe of an internal combustion engine, the pump and the reducing agent A supply passage connecting the injection valve, a return passage branched from the supply passage to return the excess liquid reducing agent to the tank, a throttle passage or a check valve provided in the return passage, and the supply passage Pressure detecting means for detecting the internal pressure, and the drive amount of the pump is controlled so that the pressure of the liquid reducing agent supplied to the reducing agent injection valve is maintained at a predetermined set pressure. In the abnormality detecting device of the reducing agent supply device for detecting an abnormality occurring in the reducing agent supply device,
An abnormality determination unit that determines a cause of an abnormality of the reducing agent supply device based on a driving amount of the pump in a non-injecting state of the liquid reducing agent ;
The abnormality determination unit, after making a determination based on the driving amount of the pump in the non-injection state, further changes the driving amount of the reducing agent injection valve in the injection state of the liquid reducing agent and the driving of the pump. abnormality detection device of the reducing agent supply apparatus characterized that you determine an abnormality occurring in the reducing agent supply device based on the amount of variation.
前記噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量と前記無噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量との差分と、前記噴射状態で記憶された前記還元剤噴射弁の駆動量と、の比率に基づいて前記判定を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の異常検出装置。 The abnormality determination unit reads the drive amount of the pump stored in the non-injection state, the drive amount of the reducing agent injection valve and the drive amount of the pump stored in the injection state,
A ratio between the difference between the drive amount of the pump stored in the injection state and the drive amount of the pump stored in the non-injection state and the drive amount of the reducing agent injection valve stored in the injection state The abnormality detection device for a reducing agent supply device according to any one of claims 1 to 5, wherein the determination is performed based on the determination.
前記電子制御ユニットが、前記液体還元剤の無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づいて、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を備え、
前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づく判定を行った後、さらに、前記液体還元剤の噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量とに基づいて前記還元剤供給装置に生じた異常を判定することを特徴とする還元剤供給装置。 A pump for pumping the liquid reducing agent contained in the tank, a reducing agent injection valve for injecting the liquid reducing agent pumped by the pump into an exhaust pipe of an internal combustion engine, the pump and the reducing agent A supply passage connecting the injection valve, a return passage branched from the supply passage to return the excess liquid reducing agent to the tank, a throttle passage or a check valve provided in the return passage, and the supply passage Pressure detecting means for detecting the pressure in the inside, and an electronic control unit for controlling the driving of the pump and the reducing agent injection valve, and the liquid reducing agent supplied to the reducing agent injection valve In the reducing agent supply device in which the drive amount of the pump is controlled so that the pressure is maintained at a predetermined set pressure ,
The electronic control unit includes an abnormality determination unit that determines a cause of abnormality of the reducing agent supply device based on a driving amount of the pump in a non-injecting state of the liquid reducing agent .
The abnormality determination unit, after making a determination based on the driving amount of the pump in the non-injection state, further changes the driving amount of the reducing agent injection valve in the injection state of the liquid reducing agent and the driving of the pump. the amount of variation and the reducing agent supply apparatus characterized that you determine an abnormality occurring in the reducing agent supply device based on.
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