JP7052422B2 - Anomaly detection device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気通路に液状の還元剤を添加する排気浄化システムに適用される異常検出装置に関する。 The present invention relates to an abnormality detection device applied to an exhaust purification system that adds a liquid reducing agent to an exhaust passage of an internal combustion engine.
近年、車両等に適用されるエンジン(特にディーゼルエンジン)において、排気ガス中のNOx(窒素酸化物)を高い浄化率で浄化する排気浄化システムとして、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムが、開発・量産されている。 In recent years, the urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system has been developed as an exhaust purification system that purifies NOx (nitrogen oxides) in exhaust gas with a high purification rate in engines applied to vehicles (especially diesel engines). It is mass-produced.
尿素SCRシステムは、タンクに貯蔵された還元剤としての尿素水(尿素水溶液)を還元剤通路に圧送するポンプと、タンクに貯蔵された還元剤としての尿素水(尿素水溶液)を、エンジンの排気通路内へ添加する添加弁を備えている。 The urea SCR system exhausts the engine from a pump that pumps urea water (urea aqueous solution) as a reducing agent stored in the tank to the reducing agent passage and urea water (urea aqueous solution) as a reducing agent stored in the tank. It is equipped with an addition valve that adds to the passage.
尿素SCRシステムでは、排気通路内のNOx浄化触媒(以下、SCR触媒という)上でNOxの還元反応によって排気ガスが浄化される。このNOxの還元に際しては、まず噴射弁から排気通路内へ噴射された尿素水が、排気熱で加水分解されることによりアンモニア(NH3)が生成され、SCR触媒にて吸着される。排気ガス中のNOxに対してSCR触媒上で、アンモニアによる還元反応が行われることによってNOxが還元、浄化されることになる。 In the urea SCR system, the exhaust gas is purified by the reduction reaction of NOx on the NOx purification catalyst (hereinafter referred to as SCR catalyst) in the exhaust passage. In the reduction of NOx, first, the urea water injected from the injection valve into the exhaust passage is hydrolyzed by the exhaust heat to generate ammonia (NH3), which is adsorbed by the SCR catalyst. NOx is reduced and purified by performing a reduction reaction with ammonia on the SCR catalyst with respect to NOx in the exhaust gas.
このような尿素SCRシステムでは、尿素の結晶化により噴射弁の作動が阻害されたり、噴射弁の噴孔を介して排気通路側から噴射弁に異物が侵入したりする際には、尿素水の噴射量に異常が発生することがある。このことに対処すべく、特許文献1には、ポンプに供給される電流を制御するためのデューティ比(以下、ポンプデューティ比という)を利用して噴射弁の異常を判定する装置が提案されている。具体的には、噴射制御の途中において、尿素水の無噴射状態におけるポンプデューティ比に基づいて、噴射弁における異常の有無を判定する装置が開示されている。
In such a urea SCR system, when the operation of the injection valve is hindered by the crystallization of urea or foreign matter invades the injection valve from the exhaust passage side through the injection hole of the injection valve, urea water is used. An abnormality may occur in the injection amount. In order to deal with this,
しかしながら、特許文献1に記載の尿素SCRシステムでは、噴射制御の途中のポンプデューティ比に基づいて、噴射弁における異常の有無を判定する。そのため、例えばSCR触媒が低温で未活性の状態など、噴射制御が行われていない状態では、異常判定するためのポンプデューティ比に差が生じにくいため、噴射弁における異常の有無を精度よく判定することができない。噴射制御などの添加制御が行われていない状態において、添加弁における異常の有無を好適に判定する技術が望まれている。なお、このような課題は、尿素水に限られず、還元剤として他の液体が用いられる場合にも共通の課題である。
However, in the urea SCR system described in
本発明は、上記実情に鑑み、添加制御が行われていない状態において、添加弁における異常の有無を好適に判定することができる異常検出装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an abnormality detection device capable of suitably determining the presence or absence of an abnormality in an addition valve in a state where addition control is not performed.
本発明の噴射制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のNOxを浄化するNOx浄化触媒に液状の還元剤を添加供給する添加弁と、前記還元剤を貯えるタンクと、正回転により前記タンク内の前記還元剤を吐出するとともに、逆回転により前記タンク内に前記還元剤を吸い戻すポンプと、を備える排気浄化システムに適用される異常検出装置であって、前記ポンプを逆回転させた状態で、前記添加弁を開状態と閉状態とに切り替える切替部と、前記添加弁の切り替えに伴う前記ポンプの回転速度の変動量又はその相関値を回転変動パラメータとして取得する取得部と、前記回転変動パラメータに基づいて、前記添加弁における異常の有無を判定する判定部と、を備える。 The injection control device of the present invention is provided in the exhaust passage of an internal combustion engine, and has an addition valve that adds and supplies a liquid reducing agent to a NOx purification catalyst that purifies NOx in the exhaust, a tank that stores the reducing agent, and forward rotation. An abnormality detection device applied to an exhaust purification system including a pump that discharges the reducing agent in the tank and sucks the reducing agent back into the tank by reverse rotation, wherein the pump is rotated in the reverse direction. A switching unit that switches the addition valve between an open state and a closed state in the closed state, and an acquisition unit that acquires the amount of fluctuation in the rotation speed of the pump or its correlation value as a rotation fluctuation parameter due to the switching of the addition valve. A determination unit for determining the presence or absence of an abnormality in the addition valve based on the rotation fluctuation parameter.
本発明では、添加制御が行われていないポンプの逆回転時において、添加弁を開状態と閉状態とに切り替える。添加弁が正常である場合、添加弁の開閉状態を切り替えると、ポンプ負荷が変わるため、例えばポンプ回転速度の変動量が大きくなる。一方、添加弁が異常であると、ポンプ負荷の変化量が小さくなるため、その変動量が小さくなる。つまり、ポンプ回転速度の変動量と添加弁における異常の有無とには相関がある。そのため、この変動量に基づいて、添加制御が行われていない状態において、添加弁における異常の有無を好適に判定することができる。 In the present invention, the addition valve is switched between the open state and the closed state when the pump is rotated in the reverse direction in which the addition control is not performed. When the addition valve is normal, switching the open / closed state of the addition valve changes the pump load, so that, for example, the amount of fluctuation in the pump rotation speed becomes large. On the other hand, if the addition valve is abnormal, the amount of change in the pump load becomes small, so that the amount of change becomes small. That is, there is a correlation between the amount of fluctuation in the pump rotation speed and the presence or absence of an abnormality in the addition valve. Therefore, based on this fluctuation amount, it is possible to suitably determine the presence or absence of an abnormality in the addition valve in a state where the addition control is not performed.
(第1実施形態)
以下、第1実施形態の異常検出装置に係るポンプ制御部70が適用される排気浄化システム10について、図面を参照しつつ説明する。排気浄化システム10は、選択還元型触媒(以下、SCR触媒という)を用いて排気ガス中のNOxを浄化するものであり、尿素SCRシステムとして構築されている。排気浄化システム10は、内燃機関であるディーゼルエンジン(以下、エンジンという)30が搭載された各種車両に適用できる。排気浄化システム10は、またクレーン車等の建設機械、トラクター等の農業機械等にも適用可能である。
(First Embodiment)
Hereinafter, the exhaust
図1に示すように、排気浄化システム10では、エンジン排気系において、エンジン30には排気通路31aを形成する排気管31が接続されており、その排気管31に、排気上流側から順にDPF(Diesel Particulate Filter)32、SCR触媒33が配設されている。また、排気管31においてDPF32とSCR触媒33との間には、液状の還元剤としての尿素水(尿素水溶液)を排気通路31aに噴射供給する尿素水噴射弁(以下、噴射弁という)50が設けられている。噴射弁50は、高温の排気ガス(例えば600℃)から加えられる熱の影響をできるだけ避けるために、先端側のみが排気管31内に位置されるように取り付けられている。なお、本実施形態において、SCR触媒33が「NOx浄化触媒」に相当し、噴射弁50が「添加弁」に相当する。
As shown in FIG. 1, in the
DPF32は、排気ガス中のPM(粒子状物質)を捕集するPM除去用フィルタである。DPF32は白金系の酸化触媒を担持しており、PM成分の1つである可溶性有機成分(SOF)とともにHCやCOを除去する。このDPF32に捕集されたPMは、エンジン30におけるメイン燃料噴射後のポスト噴射等により燃焼除去でき、これによりDPF32の継続使用が可能となっている。
The
SCR触媒33は、NOxの還元反応(排気浄化反応)を促進するものであり、例えば、
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O …(式1)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O …(式2)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O …(式3)
といった反応を促進して排気ガス中のNOxを浄化する。そして、これらの反応において、NOxの還元剤となるアンモニア(NH3)を生成するための尿素水を噴射供給するものが、同SCR触媒33の上流側に設けられた噴射弁50である。
The
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O ... (Equation 1)
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O ... (Equation 2)
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O ... (Equation 3)
It promotes such a reaction and purifies NOx in the exhaust gas. In these reactions, the
なお排気管31においてSCR触媒33の下流側には、アンモニア除去装置としての酸化触媒が設けられていてもよい。この酸化触媒により、SCR触媒33から排出されるアンモニア(NH3)、すなわち余剰のアンモニアが除去される。
An oxidation catalyst as an ammonia removing device may be provided on the downstream side of the
次に、排気浄化システム10のうち、噴射弁50の噴射により尿素水を噴射する尿素水噴射システム20の各構成についてそれぞれ説明する。なお、以下の説明では便宜上、尿素水タンク(以下、タンクという)40から噴射弁50に対して尿素水が供給される場合を基準にして、タンク40側を上流側、噴射弁50側を下流側として記載する。
Next, each configuration of the urea
図1において、タンク40は、給液キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部に所定の規定濃度の尿素水が貯蔵されている。本実施形態では、尿素濃度が、凍結温度(凝固点)が最も低い濃度である32.5%になっている。なお、尿素濃度が32.5%の場合、マイナス11℃以下で凍結する。
In FIG. 1, the
タンク40と噴射弁50とは、供給配管42により接続されている。供給配管42の上流側端部は、タンク40の底面の略中央に接続されており、タンク40内に貯留された尿素水が供給配管42に流れ込む状態になっている。なお、本実施形態において、供給配管42が「還元剤通路」に相当する。
The
供給配管42の途中には、尿素水ポンプ(以下、ポンプという)44が設けられている。ポンプ44は、ポンプ制御部70から供給される電流により回転駆動される電動ポンプであり、供給配管42を介してタンク40から噴射弁50に対して尿素水を加圧供給する。
A urea water pump (hereinafter referred to as a pump) 44 is provided in the middle of the
ポンプ44は歯車45を有し、その歯車45の回転数に応じて尿素水を供給する。また、ポンプ44は、歯車45が正逆いずれの方向にも回転可能となっている。ポンプ44の正回転によりタンク40内の尿素水の吐出が行われ、ポンプ44の逆回転によりタンク40への尿素水の吸い戻しが行われる。
The
ポンプ44には、回転検出部46が設けられている。回転検出部46は、ポンプ44の単位時間当たりの回転数である回転速度Nを検出し、例えば、ポンプ44による尿素水の吐出(圧送)速度を検出する。
The
供給配管42には、ポンプ44の下流側に圧力検出部48が設けられている。圧力検出部48は、供給配管42内の圧力(以下、配管圧力という)Pを検出し、例えば、ポンプ44による尿素水の吐出圧力を検出する。
The
噴射弁50は、供給配管42の下流側端部に接続されている。噴射弁50は、既存の燃料噴射弁(インジェクタ)とほぼ同様の構成を有するものであり、公知の構成が採用できるため、ここでは構成を簡単に説明する。噴射弁50は、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、先端噴射口を開閉するためのニードル52を有する弁体部とを備えた電磁式開閉弁として構成されており、ポンプ制御部70からの駆動信号に基づき開放又は閉鎖する。すなわち、駆動信号に基づき電磁ソレノイドが通電されると、該通電に伴いニードル52が開放方向に移動し、そのニードル52の移動によって先端噴射口が開放されて尿素水が噴射される。
The
供給配管42には分岐配管54が接続されている。分岐配管54は、供給配管42におけるポンプ44よりも下流側の分岐部Bと、タンク40と、を接続する。なお、圧力検出部48は、供給配管42のうちのポンプ44と分岐部Bとの間の部分に設けられている。
A
分岐配管54の一端は、タンク40の底面に接続されており、この分岐配管54の一端に、逆止弁60が設けられている。逆止弁60は、分岐配管54内の圧力が所定圧力よりも低い場合に閉鎖し、タンク40内に貯留された尿素水が分岐配管54に流れ込むことを防止する。また、逆止弁60は、分岐配管54内の圧力が所定圧力よりも高い場合に開放し、供給配管42から分岐配管54に流れ込んだ尿素水がタンク40に戻ることを許可する。
One end of the
タンク40内には、発熱体62が設けられている。例えば発熱体62は電気式のヒータであり、ポンプ制御部70からの指令信号に基づく通電によってタンク40内で凍結している尿素水を解凍する。なお発熱体62は凍結した尿素水を解凍可能な位置に設けられていればよく、供給配管42の吸込口付近に設けられていてもよい。
A
供給配管42の外周には、発熱体64が設けられている。例えば発熱体64は電気式のヒータであり、ポンプ制御部70からの通電によって供給配管42内で凍結した尿素水を解凍する。
A heating element 64 is provided on the outer periphery of the
タンク40内には、温度センサ66が設けられている。例えば温度センサ66は感温ダイオードやサーミスタであり、タンク40内の尿素水の温度を測定する。また、タンク40外には、外気温センサ68が設けられている。例えば外気温センサ68は感温ダイオードやサーミスタであり、タンク40から離間して配置され、エンジン30が搭載された車両の周囲の外気の温度を測定する。
A
ポンプ制御部70は、排気浄化に係る制御を行うECU(Electronic Control Unit)であり、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。ポンプ制御部70は、回転検出部46から回転速度Nを取得し、圧力検出部48から配管圧力Pを取得し、温度センサ66からタンク40内の尿素水の温度を取得し、外気温センサ68から外気温を取得する。ポンプ制御部70は、取得したこれらの値により尿素水噴射システム20の各部を制御する。本実施形態において、ポンプ制御部70が「異常検出装置」に相当する。
The
具体的には、噴射弁50側への尿素水圧送時には、ポンプ44に通電されることでポンプ44が正回転方向に回転駆動される。これにより、タンク40内の尿素水が吐出されて下流側に流れる。そして、ポンプ44から尿素水が圧送され、その尿素水は噴射弁50に供給される。また、余剰となった尿素水は逆止弁60を通じてタンク40に戻される。
Specifically, when urea water is pressure-fed to the
また、タンク40への尿素水の吸い戻し時には、ポンプ44が逆回転方向に回転駆動される。これにより、供給配管42内の尿素水がタンク40内に吸引される。これによりエンジン30停止後の車両放置中に尿素水が供給配管42内に残存したままになるのを回避し、尿素水の凍結・膨張による供給配管42の破損を抑制する。
Further, when the urea water is sucked back into the
噴射弁50側への尿素水圧送時には、噴射弁50により排気管31内に尿素水が噴射供給される。すると、排気管31内において排気ガスと共に尿素水がSCR触媒33に供給され、SCR触媒33においてNOxの還元反応によりその排気ガスが浄化される。NOxの還元に際しては、例えば、
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2 …(式4)
といった反応により、排気熱による高温下で尿素水が加水分解される。これにより、アンモニア(NH3)が生成され、そのアンモニアがSCR触媒33に吸着するとともに、そのSCR触媒33において排気ガス中のNOxがアンモニアにより選択的に還元除去される。すなわち、同SCR触媒33上でアンモニアに基づく還元反応(上記の反応式(式1)~(式3))が行われることにより、NOxが還元、浄化されることとなる。
When urea water is pressure-fed to the
(NH2) 2CO + H2O → 2NH3 + CO2 ... (Equation 4)
Urea water is hydrolyzed under high temperature due to exhaust heat. As a result, ammonia (NH3) is generated, and the ammonia is adsorbed on the
ところで、ポンプ制御部70は、噴射弁50側への尿素水圧送時において、ポンプ44に供給される電流のデューティ比(ポンプデューティ比)DUを制御することによって、噴射弁50に供給される尿素水の量、つまり、噴射量Qを制御する。そのため、尿素が結晶化したり、噴射弁50の噴孔を介して排気管31側から噴射弁50に異物が侵入したりするなどして、噴射量Qに異常が発生した場合に、ポンプデューティ比DUから噴射弁50の異常を判定することができる。
By the way, the
しかし、例えばSCR触媒33が低温で未活性の状態など、噴射弁50側への尿素水圧送が行われていない状態では、異常判定するためのポンプデューティ比DUに差が生じにくいため、噴射弁50の異常を精度よく判定することができない。
However, in a state where urea water pressure feeding to the
本実施形態のポンプ制御部70は、上記問題を解決するために異常判定処理を実施する。異常判定処理は、ポンプ44が逆回転している状況において、噴射弁50を開放された状態(以下、開状態という)と閉鎖された状態(以下、閉状態という)とに切り替え、噴射弁50の切り替えに伴うポンプデューティ比DUの変動量ΔDUを取得し、取得された変動量ΔDUに基づいて、噴射弁50における異常の有無を判定する。これにより、噴射弁50側への尿素水圧送が行われていない状態において、噴射弁50の異常を精度よく判定することができる。
The
図2に本実施形態の異常判定処理のフローチャートを示す。異常判定処理は、エンジン30の駆動中、所定時間毎に繰り返し実施される。
FIG. 2 shows a flowchart of the abnormality determination process of the present embodiment. The abnormality determination process is repeatedly performed at predetermined time intervals while the
異常判定処理を開始すると、まずステップS10において、エンジン30が運転中であるかを判定する。具体的には、エンジン30が搭載された車両のイグニッションスイッチがオンであるかを判定する。
When the abnormality determination process is started, first, in step S10, it is determined whether the
ステップS10で否定判定すると、異常判定処理を終了する。一方、ステップS10で肯定判定すると、ステップS12において、異常判定処理が実施可能であるかを判定する。具体的には、温度センサ66と外気温センサ68とを用いて、タンク40内の尿素水が凍結状態でないかを判定する。また、回転検出部46を用いて、噴射弁50側への尿素水圧送が開始されていないかを判定する。
If a negative determination is made in step S10, the abnormality determination process ends. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S10, it is determined in step S12 whether the abnormality determination process can be performed. Specifically, the
温度センサ66と外気温センサ68との少なくとも一方が測定する温度がマイナス11℃以下であり、尿素水が凍結状態である場合、又はポンプ44が正回転しており、噴射弁50側への尿素水圧送が開始されている場合、ステップS12で否定判定し、異常判定処理を終了する。この場合、尿素水の解凍処理など、必要な処理を実施してもよい。一方、尿素水が凍結状態でなく、かつ、噴射弁50側への尿素水圧送が開始されていない場合、ステップS12で肯定判定し、ステップS14に進む。
When the temperature measured by at least one of the
ステップS14において、噴射弁50を閉状態とする。続くステップS16において、噴射弁50を閉状態とした状況において、ポンプ44の正逆回転によりポンプ44及び供給配管42内に尿素水を充填する。具体的には、ポンプ44の正回転と逆回転とを交互に、それぞれ規定回数繰り返し実施する。規定回数は、例えば50回である。これにより、ポンプ44及び供給配管42に残存していた空気が逆止弁60を介してタンク40に排出され、供給配管42内に尿素水が充填される。
In step S14, the
なお、本実施形態では、ポンプ44及び供給配管42内に尿素水が充填された結果、ポンプ44を含む範囲で供給配管42内に尿素水が充填されている状態を、供給配管42内に尿素水が充填されている、と称している。
In the present embodiment, as a result of filling the
ステップS17において、尿素水の充填が完了したかを判定する。例えば、ポンプ44の正回転と逆回転とがそれぞれ規定回数繰り返し実施されたかを判定する。ステップS17で否定判定すると、ステップS16に戻る。一方、ステップS17で肯定判定すると、ステップS18において、ポンプ44を逆回転させる。以下、異常判定処理が終了するまで、ポンプ44は逆回転を続ける。
In step S17, it is determined whether the filling of urea water is completed. For example, it is determined whether the forward rotation and the reverse rotation of the
続くステップS20、S22において、ポンプデューティ比DUの変動量ΔDUをそれぞれ取得する。以下、ステップS20で取得される変動量ΔDUを第1変動量ΔDU1といい、ステップS22で取得される変動量ΔDUを第2変動量ΔDU2という。 In the following steps S20 and S22, the fluctuation amount ΔDU of the pump duty ratio DU is acquired, respectively. Hereinafter, the fluctuation amount ΔDU acquired in step S20 is referred to as a first fluctuation amount ΔDU1, and the fluctuation amount ΔDU acquired in step S22 is referred to as a second fluctuation amount ΔDU2.
第1変動量ΔDU1と第2変動量ΔDU2とは、図3に示す変動量取得処理により取得される。図3に変動量取得処理のフローチャートを示す。変動量取得処理では、まずステップS70において、噴射弁50が閉状態である場合の閉鎖デューティ比DUcを取得する。次にステップS72において、噴射弁50を閉状態から開状態に切り替える。
The first fluctuation amount ΔDU1 and the second fluctuation amount ΔDU2 are acquired by the fluctuation amount acquisition process shown in FIG. FIG. 3 shows a flowchart of the fluctuation amount acquisition process. In the fluctuation amount acquisition process, first, in step S70, the closed duty ratio DUc when the
次にステップS74において、噴射弁50を閉状態に切り替えてから所定時間後に、噴射弁50が開状態である場合の開放デューティ比DUoを取得する。次にステップS76において、噴射弁50を開状態から閉状態に切り替える。最後にステップS78において、ステップS70で取得した閉鎖デューティ比DUcと、ステップS70で取得した開放デューティ比DUoとの差の絶対値である変動量ΔDUを取得し、変動量取得処理を終了する。
Next, in step S74, after a predetermined time after switching the
変動量取得処理では、ステップS72、S76において、ポンプ44を逆回転させた状態で、噴射弁50を開状態と閉状態とに切り替える。そして、ステップS78において、噴射弁50の切り替えに伴うポンプデューティ比DUの変動量ΔDUを取得する。本実施形態において、ステップS72、S76の処理が「切替部」に相当し、ステップS78の処理が「取得部」に相当し、変動量ΔDUが「相関値」及び「回転変動パラメータ」に相当する。
In the fluctuation amount acquisition process, in steps S72 and S76, the
具体的には、ステップS20の処理では、供給配管42内に尿素水が充填された状況において、ポンプ44を逆回転させた状態で、噴射弁50を閉状態から開状態に切り替え、噴射弁50を閉状態から開状態に切り替えた場合の第1変動量ΔDU1を取得する。ステップS20の処理とステップS22の処理とが連続して実施されることで、ポンプ44を逆回転させた状態で、噴射弁50の閉状態から開状態への切り替えが複数回実施され、第1変動量ΔDU1と第2変動量ΔDU2とが取得される。
Specifically, in the process of step S20, in the situation where the
第1変動量ΔDU1と第2変動量ΔDU2とが取得されると、ステップS24~S54において、第1変動量ΔDU1と第2変動量ΔDU2とに基づいて、噴射弁50における異常の有無を判定する。本実施形態において、ステップS24~S54の処理が「判定部」に相当する。
When the first fluctuation amount ΔDU1 and the second fluctuation amount ΔDU2 are acquired, in steps S24 to S54, it is determined whether or not there is an abnormality in the
具体的には、まずステップS24において、第1変動量ΔDU1が所定の第1閾値K1よりも大きいかを判定する。所定の第1閾値K1は、供給配管42に尿素水が充填された状況における変動量ΔDUに基づいて、噴射弁50の異常を判定するための閾値である。
Specifically, first, in step S24, it is determined whether the first fluctuation amount ΔDU1 is larger than the predetermined first threshold value K1. The predetermined first threshold value K1 is a threshold value for determining an abnormality of the
ステップS24で肯定判定すると、ステップS26において、第2変動量ΔDU2が所定の第2閾値K2よりも大きいかを判定する。所定の第2閾値K2は、供給配管42内に尿素水が含まれない状況における変動量ΔDUに基づいて、噴射弁50の異常を判定するための閾値である。
If an affirmative determination is made in step S24, it is determined in step S26 whether the second fluctuation amount ΔDU2 is larger than the predetermined second threshold value K2. The predetermined second threshold value K2 is a threshold value for determining an abnormality of the
噴射弁50が正常であると、ステップS20の処理において噴射弁50を閉状態から開状態に切り替える(S72)ことで、ポンプ44の逆回転によりポンプ44及び供給配管42内の尿素水がタンク40に吸い戻される。そのため、1回目の噴射弁50の切替時(S20)と、2回目の噴射弁50の切替時(S22)とでは、供給配管42内に充填されている尿素水の量(換言すれば、噴射弁50からの空気の流入量)に差異が生じている。本実施形態では、この差異を加味して、第2閾値K2を第1閾値K1と異ならせている。具体的には、第2閾値K2を第1閾値K1よりも小さい値に設定している。
When the
ステップS26で肯定判定すると、ステップS28において、噴射弁50が正常であると判定し、異常判定処理を終了する。一方、ステップS26で否定判定すると、ステップS30において、ポンプデューティ比DUの変動量ΔDUを再度取得する。以下、ステップS26で取得される変動量ΔDUを第3変動量ΔDU3という。第3変動量ΔDU3は、図3に示す変動量取得処理により取得される。
If an affirmative determination is made in step S26, it is determined in step S28 that the
ステップS32において、第3変動量ΔDU3が第2閾値K2よりも大きいかを判定する。ステップS32で肯定判定すると、ステップS28に進み、異常判定処理を終了する。 In step S32, it is determined whether the third fluctuation amount ΔDU3 is larger than the second threshold value K2. If an affirmative determination is made in step S32, the process proceeds to step S28 and the abnormality determination process is terminated.
ステップS32で否定判定すると、ステップS34において、変動量ΔDUの差分ΔGAを取得する。ここで、差分ΔGAは、ステップS20で取得した第1変動量ΔDU1とステップS22で取得した第2変動量ΔDU2との差の絶対値と、ステップS20で取得した第1変動量ΔDU1とステップS30で取得した第3変動量ΔDU3との差の絶対値とのうち、いずれか小さい値である。 If a negative determination is made in step S32, the difference ΔGA of the fluctuation amount ΔDU is acquired in step S34. Here, the difference ΔGA is the absolute value of the difference between the first fluctuation amount ΔDU1 acquired in step S20 and the second fluctuation amount ΔDU2 acquired in step S22, and the first fluctuation amount ΔDU1 and step S30 acquired in step S20. It is the smaller of the absolute values of the difference from the acquired third fluctuation amount ΔDU3.
ステップS36において、差分ΔGAが所定の第3閾値K3よりも大きいかを判定する。所定の第3閾値K3は、供給配管42内に尿素水が充填された状況における変動量ΔDUと、供給配管42内に尿素水が含まれない状況における変動量ΔDUとの差分ΔGAに基づいて噴射弁50における異常の有無を判定するための閾値であり、第1閾値K1よりも小さく、かつ、第2閾値K2よりも大きい。なお、本実施形態では、ポンプ44を含む範囲で供給配管42内に尿素水が存在しない状態を、供給配管42内に尿素水が含まれない、と称している。
In step S36, it is determined whether the difference ΔGA is larger than the predetermined third threshold value K3. The predetermined third threshold value K3 is injected based on the difference ΔGA between the fluctuation amount ΔDU in the situation where the
ステップS36で肯定判定すると、ステップS28に進み、異常判定処理を終了する。一方、ステップS36で否定判定すると、ステップS38において、噴射弁50が異常であると判定し、異常判定処理を終了する。
If an affirmative determination is made in step S36, the process proceeds to step S28 to end the abnormality determination process. On the other hand, if a negative determination is made in step S36, it is determined in step S38 that the
一方、ステップS24で否定判定すると、ステップS40において、第2変動量ΔDU2が第2閾値K2よりも大きいかを判定する。ステップS40で肯定判定すると、ステップS42において、変動量ΔDUの差分ΔGAを取得する。ステップS42における差分ΔGAは、ステップS20で取得した第1変動量ΔDU1と、ステップS22で取得した第2変動量ΔDU2との差の絶対値である。 On the other hand, if a negative determination is made in step S24, it is determined in step S40 whether the second fluctuation amount ΔDU2 is larger than the second threshold value K2. If affirmative determination is made in step S40, the difference ΔGA of the fluctuation amount ΔDU is acquired in step S42. The difference ΔGA in step S42 is an absolute value of the difference between the first fluctuation amount ΔDU1 acquired in step S20 and the second fluctuation amount ΔDU2 acquired in step S22.
続くステップS44において、差分ΔGAが第3閾値K3よりも大きいかを判定する。ステップS44で肯定判定すると、ステップS28に進み、異常判定処理を終了する。一方、ステップS44で否定判定すると、ステップS46において、噴射弁50が異常であると判定し、異常判定処理を終了する。
In the following step S44, it is determined whether the difference ΔGA is larger than the third threshold value K3. If an affirmative determination is made in step S44, the process proceeds to step S28 and the abnormality determination process is terminated. On the other hand, if a negative determination is made in step S44, it is determined in step S46 that the
一方、ステップS40で否定判定すると、ステップS48において、第3変動量ΔDU3を取得する。続くステップS50において、第3変動量ΔDU3が第2閾値K2よりも大きいかを判定する。ステップS50で否定判定すると、ステップS46に進み、異常判定処理を終了する。 On the other hand, if a negative determination is made in step S40, the third fluctuation amount ΔDU3 is acquired in step S48. In the following step S50, it is determined whether the third fluctuation amount ΔDU3 is larger than the second threshold value K2. If a negative determination is made in step S50, the process proceeds to step S46 and the abnormality determination process is terminated.
ステップS50で肯定判定すると、ステップS52において、変動量ΔDUの差分ΔGAを取得する。ステップS52における差分ΔGAは、ステップS20で取得した第1変動量ΔDU1と、ステップS48で取得した第3変動量ΔDU3との差の絶対値である。 If affirmative determination is made in step S50, the difference ΔGA of the fluctuation amount ΔDU is acquired in step S52. The difference ΔGA in step S52 is an absolute value of the difference between the first fluctuation amount ΔDU1 acquired in step S20 and the third fluctuation amount ΔDU3 acquired in step S48.
続くステップS54において、差分ΔGAが第3閾値K3よりも大きいかを判定する。ステップS54で肯定判定すると、ステップS28に進み、異常判定処理を終了する。一方、ステップS54で否定判定すると、ステップS46に進み、異常判定処理を終了する。 In the following step S54, it is determined whether the difference ΔGA is larger than the third threshold value K3. If an affirmative determination is made in step S54, the process proceeds to step S28 and the abnormality determination process is terminated. On the other hand, if a negative determination is made in step S54, the process proceeds to step S46 and the abnormality determination process is terminated.
続いて、図4に、異常判定処理を含む噴射弁50の制御の一例を示す。ここで、図4は、噴射弁50の制御における回転速度Nの推移を示す。ここで、図4(a)は、配管圧力Pの推移を示し、図4(b)は、回転速度Nの推移を示し、図4(c)は、噴射弁50の開閉状態の推移を示す。なお、図4では、配管圧力P及び回転速度Nから、噴射弁50の噴射以外の外乱による脈動が除去されている。図6、7についても同様である。
Subsequently, FIG. 4 shows an example of control of the
図4に示すように、時刻t1において車両のイグニッションスイッチがオンされ、エンジン30が始動する。本実施形態では、エンジン30の始動時において、タンク40内の尿素水は凍結状態となっている。そのため、発熱体62を用いて、タンク40内の尿素水を解凍する解凍処理が実施される。
As shown in FIG. 4, at time t1, the ignition switch of the vehicle is turned on and the
時刻t2において、タンク40内の尿素水が解凍されて、解凍処理が終了すると、時刻t2~t3の期間において異常判定処理が実施される。異常判定処理については、後述する。異常判定処理が終了すると、時刻t3において充填処理が開始される。充填処理では、ポンプ44を正回転させることにより、供給配管42内に尿素水が充填される。
When the urea water in the
具体的には、時刻t3において、噴射弁50が開放された状態で回転速度フィードバック制御により尿素水が充填される。その後時刻t4において、配管圧力Pが基準圧力Poに到達すると、噴射弁50が閉鎖された状態で圧力フィードバック制御により尿素水が充填される。
Specifically, at time t3, urea water is filled by rotation speed feedback control with the
その後時刻t5において、配管圧力Pが目標圧力Ptgに到達すると、充填処理が終了し、時刻t5から時刻t6の期間において噴射処理が実施される。噴射処理では、配管圧力Pが目標圧力Ptgに維持されるとともに、エンジン運転状況に基づいて噴射弁50が開閉され、噴射弁50から尿素水が噴射される。
After that, when the pipe pressure P reaches the target pressure Ptg at time t5, the filling process is completed, and the injection process is performed in the period from time t5 to time t6. In the injection process, the pipe pressure P is maintained at the target pressure Ptg, the
時刻t6において、車両のイグニッションスイッチがオフされ、エンジン30が停止すると、噴射処理が終了し、吸戻し処理が開始される。吸戻し処理では、ポンプ44を逆回転させることにより、ポンプ44及び供給配管42内の尿素水がタンク40へ吸い戻される。その後時刻t7において、吸戻し処理が終了すると、噴射弁50の制御を終了する。
At time t6, when the ignition switch of the vehicle is turned off and the
次に、異常判定処理について説明する。図4に示すように、時刻t3において異常判定処理が開始されると、時刻t11においてポンプ44を正逆回転させることにより、供給配管42に尿素水が充填される。その後時刻t12において、尿素水の充填が完了すると、時刻t13において、供給配管42に尿素水が充填された状況において、ポンプ44を逆回転させる。
Next, the abnormality determination process will be described. As shown in FIG. 4, when the abnormality determination process is started at time t3, urea water is filled in the
図5~8に、尿素水充填後における異常判定処理の一例を示す。詳しくは、図5は、ポンプ44を逆回転させた状態で、噴射弁50を閉状態と開状態とで切り替えた場合における供給配管42内の尿素水充填状態の変化を示している。ここで、図5(a)は、噴射弁50が閉状態である場合における尿素水充填状態を示し、図5(b)は、噴射弁50を開状態に切り替えた場合における尿素水充填状態を示し、図5(c)は、噴射弁50が閉状態である場合における尿素水充填状態であって、供給配管42内に充填される尿素水が所定の目標量よりも少ない場合における尿素水充填状態を示している。なお、図5では、尿素水噴射システム20を簡略化して示し、ポンプ制御部70等の記載を省略する。
FIGS. 5 to 8 show an example of the abnormality determination process after filling with urea water. More specifically, FIG. 5 shows a change in the urea water filling state in the
また、図6~8は、異常判定処理におけるポンプデューティ比DUの推移を示す。図6~8において、(a)は、ポンプデューティ比DUの推移を示し、(b)は、変動量ΔDUの推移を示し、(c)は、噴射弁50の開閉状態の推移を示す。
Further, FIGS. 6 to 8 show changes in the pump duty ratio DU in the abnormality determination process. In FIGS. 6 to 8, (a) shows the transition of the pump duty ratio DU, (b) shows the transition of the fluctuation amount ΔDU, and (c) shows the transition of the open / closed state of the
図6では、時刻t13以降においてポンプ44を逆回転させるようにしており、その状態下で、噴射弁50の閉状態と開状態とを切り替えるようにしている。図6において、時刻t13~t14の期間では、噴射弁50が閉鎖された状態でポンプ44が逆回転され、かかる状態では、図5(a)に示すように、供給配管42においてポンプ44を含む範囲で尿素水が充填された状態となる。このとき、ポンプデューティ比DUは第1閉鎖デューティ比DUc1となる。
In FIG. 6, the
また、時刻t14~t15の期間では、噴射弁50が開放されることに伴い、噴射弁50の噴孔から空気が流入し、図5(b)に示すように、供給配管42においてポンプ44を含む範囲が空気で満たされる。これにより、ポンプ44の負荷が減少するため、ポンプデューティ比DUは開放デューティ比DUoに減少し、第1変動量ΔDU1(ΔDU1=DUc1-DUo)が取得される。
Further, during the period from time t14 to t15, as the
一方、時刻t15~t16の期間では、噴射弁50が閉鎖されるが、ポンプ44を逆回転させていることに伴い、供給配管42内に尿素水が含まれない状態が維持される。これにより、ポンプデューティ比DUは第2閉鎖デューティ比DUc2に上昇するものの、第2閉鎖デューティ比DUc2は、第1閉鎖デューティ比DUc1よりも小さい値となる。
On the other hand, during the period from time t15 to t16, the
その後、時刻t16~t17の期間では、噴射弁50が再び開放されることに伴い、ポンプデューティ比DUは再び開放デューティ比DUoに減少する。これにより、第2変動量ΔDU2(ΔDU2=DUc2-DUo)が取得される。
After that, in the period from time t16 to t17, the pump duty ratio DU is reduced to the open duty ratio DUo again as the
第1変動量ΔDU1と第2変動量ΔDU2とが取得されると、第1変動量ΔDU1と第2変動量ΔDU2が閾値K1、K2を用いて比較判定される。この場合に、先の切替時に取得された第1変動量ΔDU1と、後の切替時に取得された第2変動量ΔDU2とは、異なる閾値K1、K2を用いて比較判定される。具体的には、先の切替時に取得された第1変動量ΔDU1は、切り替え前に供給配管42内に充填された尿素水の量が多いため、比較的大きい第1閾値K1を用いて比較判定される。また、後の切替時に取得された第2変動量ΔDU2は、切り替え前に供給配管42内に充填された尿素水の量が少ない(供給配管42内に尿素水が含まれない)ため、第1閾値K1よりも小さい第2閾値K2を用いて比較判定される。
When the first fluctuation amount ΔDU1 and the second fluctuation amount ΔDU2 are acquired, the first fluctuation amount ΔDU1 and the second fluctuation amount ΔDU2 are compared and determined using the threshold values K1 and K2. In this case, the first fluctuation amount ΔDU1 acquired at the time of the previous switching and the second fluctuation amount ΔDU2 acquired at the time of the later switching are compared and determined using different threshold values K1 and K2. Specifically, since the first fluctuation amount ΔDU1 acquired at the time of the previous switching has a large amount of urea water filled in the
図6(b)に示すように、第1変動量ΔDU1が第1閾値K1よりも大きく、かつ、第2変動量ΔDU2が第2閾値K2よりも大きい場合、噴射弁50が正常であると判定される。その後時刻t17においてポンプ44を逆回転させた状態で、噴射弁50が開状態から閉状態に切り替え、その後時刻t20においてポンプ44の逆回転が停止され、異常判定処理が終了する。
As shown in FIG. 6B, when the first fluctuation amount ΔDU1 is larger than the first threshold value K1 and the second fluctuation amount ΔDU2 is larger than the second threshold value K2, it is determined that the
一方、噴射弁50に閉異常が発生し、噴射弁50が閉鎖された状態に維持されると、噴射弁50の切り替えに関わらず、ポンプデューティ比DUが閉鎖デューティ比DUcに維持される。そのため、第1変動量ΔDU1と第2変動量ΔDU2とがともにゼロとなり、第1閾値K1及び第2閾値K2よりも小さくなることから、噴射弁50が異常であると判定される。
On the other hand, when a closing abnormality occurs in the
また、噴射弁50に開異常が発生し、噴射弁50を閉鎖することができないと、噴射弁50の切り替えに関わらず、ポンプデューティ比DUが閉鎖デューティ比DUcまで減少しない。そのため、第1変動量ΔDU1が第1閾値K1よりも小さくなり、かつ、第2変動量ΔDU2が第2閾値K2よりも小さくなることから、噴射弁50が異常であると判定される。
Further, if an opening abnormality occurs in the
噴射弁50に異常が発生していない場合でも、例えば、供給配管42内に充填される尿素水に気泡が混入した場合には、図5(c)に示すように、供給配管42内に充填される尿素水が目標量よりも少なくなる。この場合、時刻t14~t15の期間におけるポンプデューティ比DUは、第1閉鎖デューティ比DUc1よりも小さい第3閉鎖デューティ比DUc3となり、第1変動量ΔDU1(ΔDU1=DUc3-DUo)が第1閾値K1よりも小さくなる。一方、噴射弁50は正常であるため、第2変動量ΔDU2(ΔDU2=DUc2-DUo)は第2閾値K2よりも大きくなる。
Even if no abnormality has occurred in the
本実施形態では、第1変動量ΔDU1が第1閾値K1よりも小さく、かつ、第2変動量ΔDU2が第2閾値K2よりも大きい場合、第1変動量ΔDU1と第2変動量ΔDU2との差分ΔGAを取得する。先の切替時に取得された第1変動量ΔDU1と、後の切替時に取得された第2変動量ΔDU2とは、切り替え前に供給配管42内に充填された尿素水の量が異なる。そのため、切り替え前に供給配管42内に充填された尿素水の量の差に基づいて、差分ΔGAが発生し、この差分ΔGAに基づいて、噴射弁50における異常の有無を判定することができる。具体的には、差分ΔGAは第3閾値K3を用いて比較判定され、差分ΔGAが第3閾値K3よりも大きい場合、噴射弁50が正常であると判定される。一方、差分ΔGAが第3閾値K3よりも小さい場合、噴射弁50が異常であると判定される。
In the present embodiment, when the first fluctuation amount ΔDU1 is smaller than the first threshold value K1 and the second fluctuation amount ΔDU2 is larger than the second threshold value K2, the difference between the first fluctuation amount ΔDU1 and the second fluctuation amount ΔDU2. Obtain ΔGA. The amount of urea water filled in the
また、噴射弁50に異常が発生していない場合でも、例えば、供給配管42内に尿素水が含まれない状況では、切り替えによるポンプデューティ比DUの変動量ΔDUが小さい。そのため、図8(a)に示すように、ノイズなど、噴射弁50の噴射以外の外乱が大きい場合には、第2変動量ΔDU2を正確に取得することができない。この場合、図8(b)に示すように、時刻t16~t17の期間に取得される第2変動量ΔDU2が第2閾値K2よりも小さくなることがある。
Further, even when an abnormality has not occurred in the
本実施形態では、第2変動量ΔDU2が第2閾値K2よりも小さい場合、供給配管42内に尿素水が含まれない状況における変動量ΔDUである第3変動量ΔDU3を再度取得する。具体的には、時刻t17~t18の期間において、噴射弁50が閉鎖されることにより、ポンプデューティ比DUが第2閉鎖デューティ比DUc2に上昇し、時刻t18~t19の期間において、噴射弁50が開放されることにより、ポンプデューティ比DUが開放デューティ比DUoに減少する。これにより、第3変動量ΔDU3(ΔDU3=DUc2-DUo)が取得される。
In the present embodiment, when the second fluctuation amount ΔDU2 is smaller than the second threshold value K2, the third fluctuation amount ΔDU3, which is the fluctuation amount ΔDU in the situation where the
第3変動量ΔDU3が取得されると、第1変動量ΔDU1と第3変動量ΔDU3が閾値K1、K2を用いて比較判定される。具体的には、図8(b)に示すように、取得された第1変動量ΔDU1が第1閾値K1よりも大きく、かつ、取得された第3変動量ΔDU3が第2閾値K2よりも大きい場合、噴射弁50が正常であると判定される。その後時刻t19においてポンプ44を逆回転させた状態で、噴射弁50が開状態から閉状態に切り替え、その後時刻t20においてポンプ44の逆回転が停止され、異常判定処理が終了する。
When the third fluctuation amount ΔDU3 is acquired, the first fluctuation amount ΔDU1 and the third fluctuation amount ΔDU3 are compared and determined using the threshold values K1 and K2. Specifically, as shown in FIG. 8B, the acquired first fluctuation amount ΔDU1 is larger than the first threshold value K1, and the acquired third fluctuation amount ΔDU3 is larger than the second threshold value K2. If so, it is determined that the
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。 According to the present embodiment described above, the following effects are obtained.
本実施形態では、異常判定処理が噴射処理よりも前に実施される。そのため、噴射処理の途中に異常判定処理を実施する従来技術に比べて、噴射弁50の異常を早期に検出することができる。
In the present embodiment, the abnormality determination process is performed before the injection process. Therefore, the abnormality of the
本実施形態では、異常判定処理において、ポンプ44の逆回転時に(S18)、噴射弁50を開状態と閉状態とに切り替える(S72、S76)。噴射弁50が正常である場合、噴射弁50の開閉状態を切り替えると、ポンプ44の負荷が変わるため、ポンプデューティ比DUの変動量ΔDUが大きくなる。一方、噴射弁50が異常であると、ポンプデューティ比DUの変動量ΔDUが小さくなるため、その変動量ΔDUが小さくなる。つまり、ポンプデューティ比DUの変動量ΔDUと噴射弁50における異常の有無とには相関がある。そのため、この変動量ΔDUに基づいて、噴射制御が行われていない状態において、噴射弁50における異常の有無を好適に判定することができる。
In the present embodiment, in the abnormality determination process, the
本実施形態では、供給配管42内に尿素水が充填された状況で(S16)、噴射弁50を閉状態から開状態に切り替える。噴射弁50が正常である場合、供給配管42内に尿素水が充填された状況におけるポンプデューティ比DUの変動量ΔDUを、供給配管42内に尿素水が含まれない状況におけるポンプデューティ比DUの変動量ΔDUよりも大きくなる。そのため、供給配管42内に尿素水が充填された状況におけるポンプデューティ比DUの変動量ΔDUに基づいて、噴射弁50における異常の有無を精度よく判定することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、供給配管42内に尿素水が充填された状況で、噴射弁50の閉状態から開状態への切り替えを複数回実施する(S20、S22)。これにより、各切り替え前に供給配管42内に充填されている尿素水の量が変化し、先の切替時に取得された第1変動量ΔDU1と、後の切替時に取得された第2変動量ΔDU2とに差異を生じさせることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、先の切替時に取得された第1変動量ΔDU1と、後の切替時に取得された第2変動量ΔDU2とで異なる閾値K1、K2を用いて比較判定する(S24、S26)。そのため、供給配管42内に充填された尿素水の量の違いを考慮して、噴射弁50における異常の有無を適正に判定することができる。
In the present embodiment, the first fluctuation amount ΔDU1 acquired at the time of the previous switching and the second fluctuation amount ΔDU2 acquired at the time of the subsequent switching are compared and determined using different threshold values K1 and K2 (S24, S26). Therefore, the presence or absence of an abnormality in the
また、本実施形態では、先の切替時に取得された第1変動量ΔDU1と、後の切替時に取得された第2変動量ΔDU2との差分ΔGAに基づいて、噴射弁50における異常の有無を判定する(S36、S44,S54)。そのため、供給配管42内に充填された尿素水の量の違いに基づいて、噴射弁50における異常の有無を適正に判定することができる。
Further, in the present embodiment, it is determined whether or not there is an abnormality in the
(第2実施形態)
次に第2実施形態に係るポンプ制御部70について図9、10を用いて説明する。第2実施形態に係るポンプ制御部70は、第1実施形態に係るポンプ制御部70と比べて、異常判定処理が異なる。以下では、第2実施形態に係る異常判定処理について説明する。
(Second Embodiment)
Next, the
第2実施形態の異常判定処理が、第1実施形態の異常判定処理と異なる点は、供給配管42内に尿素水が充填されない点である。なお図9において、先の図2で説明した内容と同一の内容については、説明を省略する。
The difference between the abnormality determination process of the second embodiment and the abnormality determination process of the first embodiment is that the
図9に示すように、異常判定処理では、ステップS14において、噴射弁50を閉状態とすると、ステップS80において、取得回数M(M:自然数)を「1」に設定する。ここで、取得回数Mは、変動量ΔDUが取得される回数である。続くステップS82において、変動量ΔDUを取得する。変動量ΔDUは、図3に示す変動量取得処理により取得される。つまり、ステップS82の処理では、供給配管42内に尿素水が含まれない状況において、ポンプ44を逆回転させた状態で、噴射弁50を閉状態から開状態に切り替え、噴射弁50を閉状態から開状態に切り替えた場合の変動量ΔDUを取得する。
As shown in FIG. 9, in the abnormality determination process, when the
ステップS84において、取得回数Mが目標回数Mtg(Mtg:2以上の自然数)に到達したかを判定する。ステップS84で否定判定すると、ステップS86において、取得回数Mを「1」増加させ、ステップS82に戻る。これにより、ステップS82の処理が複数回実施され、各切替時の変動量ΔDUが取得される。 In step S84, it is determined whether the acquisition number M has reached the target number Mtg (Mtg: a natural number of 2 or more). If a negative determination is made in step S84, the number of acquisitions M is increased by "1" in step S86, and the process returns to step S82. As a result, the process of step S82 is executed a plurality of times, and the fluctuation amount ΔDU at each switching is acquired.
一方、ステップS84で肯定判定すると、ステップS88において、ステップS82で取得されたMtg個の変動量ΔDUを合計した合計変動量ΔDUMを取得する。続くステップS90において、合計変動量ΔDUMに基づいて、噴射弁50における異常の有無を判定する。つまり、ステップS90の処理では、各切替時に取得された複数の変動量ΔDUに基づいて、噴射弁50における異常の有無を判定する。
On the other hand, if an affirmative determination is made in step S84, in step S88, the total fluctuation amount ΔDUM, which is the sum of the fluctuation amounts ΔDU of the Mtg pieces acquired in step S82, is acquired. In the following step S90, it is determined whether or not there is an abnormality in the
具体的には、合計変動量ΔDUMが所定の閾値KMよりも大きいかを判定する。所定の閾値KMは、供給配管42内に尿素水が含まれない状況における変動量ΔDUに基づいて噴射弁50の異常を判定するための閾値であり、第2閾値K2よりも大きい。ステップS90で肯定判定すると、ステップS92において、噴射弁50が正常であると判定し、異常判定処理を終了する。一方、ステップS90で否定判定すると、ステップS94おいて、噴射弁50が異常であると判定し、異常判定処理を終了する。
Specifically, it is determined whether the total fluctuation amount ΔDUM is larger than the predetermined threshold value KM. The predetermined threshold value KM is a threshold value for determining an abnormality of the
続いて、図10に、異常判定処理の一例を示す。図10では、目標回数Mtgが「4」の例を示す。つまり、供給配管42内に尿素水が含まれない状況において、ポンプ44を逆回転させた状態で、噴射弁50の閉状態から開状態への切り替えが連続して4回実施される例を示す。
Subsequently, FIG. 10 shows an example of the abnormality determination process. FIG. 10 shows an example in which the target number of times Mtg is “4”. That is, an example is shown in which the
ここで、図10(a)は、ポンプデューティ比DUの推移を示し、図10(b)は、合計変動量ΔDUMの推移を示し、図10(c)は、噴射弁50の状態の推移を示す。なお、変動量ΔDUが正常とは、変動量ΔDUが第2閾値K2よりも大きいことを意味し、変動量ΔDUが異常とは、変動量ΔDUが第2閾値K2よりも小さいことを意味する。
Here, FIG. 10 (a) shows the transition of the pump duty ratio DU, FIG. 10 (b) shows the transition of the total fluctuation amount ΔDUM, and FIG. 10 (c) shows the transition of the state of the
図10では、時刻t21以降においてポンプ44を逆回転させるようにしており、その状態下で、噴射弁50の閉状態と開状態とを切り替えるようにしている。図10において、時刻t21~t22、t23~t24、t25~t26、t27~t28の各期間では、供給配管42内に尿素水が含まれない状況において、噴射弁50が閉鎖された状態でポンプ44が逆回転される。このとき、ポンプデューティ比DUは閉鎖デューティ比DUcとなる。
In FIG. 10, the
また、時刻t22~t23、t24~t25、t26~t27、t28~t29の各期間では、噴射弁50が開放されることに伴い、ポンプ44の負荷が減少し、ポンプデューティ比DUは開放デューティ比DUoに減少する。これにより、変動量ΔDU(ΔDU=DUc-DUo)が取得され、変動量ΔDUを合計した合計変動量ΔDUMが取得される。
Further, in each period of time t22 to t23, t24 to t25, t26 to t27, and t28 to t29, the load of the
変動量ΔDUが4回取得され、4個の変動量ΔDUを合計した合計変動量ΔDUMが取得されると、合計変動量ΔDUMが閾値KMを用いて比較判定される。図10(b)に示すように、合計変動量ΔDUMが閾値KMよりも大きい場合、噴射弁50が正常であると判定される。その後時刻t19においてポンプ44を逆回転させた状態で、噴射弁50が開状態から閉状態に切り替え、その後時刻t30においてポンプ44の逆回転が停止され、異常判定処理が終了する。
When the fluctuation amount ΔDU is acquired four times and the total fluctuation amount ΔDUM which is the sum of the four fluctuation amounts ΔDU is acquired, the total fluctuation amount ΔDUM is compared and determined using the threshold value KM. As shown in FIG. 10B, when the total fluctuation amount ΔDUM is larger than the threshold value KM, it is determined that the
以上説明したように、本実施形態では、供給配管42内に尿素水が含まれない状況で、噴射弁50の開状態と閉状態との切り替えを複数回実施する(S82)。供給配管42内に尿素水が含まれない状況では、切り替えによるポンプデューティ比DUの変動量ΔDUが小さいため、1つの変動量ΔDUのみを用いて、噴射弁50における異常の有無を精度よく判定することが難しい。
As described above, in the present embodiment, the
本実施形態では、複数の変動量ΔDUに基づいて噴射弁50における異常の有無を判定する。具体的には、複数の変動量ΔDUを合計した合計変動量ΔDUMに基づいて噴射弁50における異常の有無を判定する。そのため、噴射弁50における異常の有無を精度よく判定することができる。
In the present embodiment, the presence or absence of an abnormality in the
特に、本実施形態では、供給配管42内に尿素水を充填しないので、異常判定処理において、尿素水を充填する処理が不要となり、異常判定処理に必要な時間を短縮することができる。また、尿素水を充填することによる外乱、例えば尿素水の充填量が目標量よりも少なくなる外乱や、車両の揺れや傾斜などにより、尿素水を充填する際に尿素水中に空気が混入する外乱の影響を抑制して、噴射弁50における異常の有無を精度よく判定することができる。
In particular, in the present embodiment, since the
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。 The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be implemented as follows.
液状の還元剤は、尿素水に限定されず、例えば、尿素水以外のアンモニア由来化合物を噴射するものであってもよい。 The liquid reducing agent is not limited to urea water, and may be, for example, one that injects an ammonia-derived compound other than urea water.
尿素水が噴射により排気通路31aに供給される形態を例示したが、これに限定されず、例えば、水滴状の尿素水を排気通路31aに添加供給してもよい。 The embodiment in which urea water is supplied to the exhaust passage 31a by injection has been exemplified, but the present invention is not limited to this, and for example, water droplet-shaped urea water may be added and supplied to the exhaust passage 31a.
回転変動パラメータとして、ポンプデューティ比DUの変動量ΔDUを例示したが、これに限られない。回転変動パラメータは、ポンプ44に供給される電流の変動量でもよければ、ポンプ44の回転速度Nの変動量でもよい。さらには、配管圧力Pの変動量でもよい。
As the rotation fluctuation parameter, the fluctuation amount ΔDU of the pump duty ratio DU has been exemplified, but the present invention is not limited to this. The rotation fluctuation parameter may be the fluctuation amount of the current supplied to the
上記第1実施形態では、異常判定処理において、供給配管42内への尿素水の充填が1回のみ実施される例を示したが、これに限定されず、例えば、供給配管42内への尿素水の充填が複数回実施されてもよい。各充填において、供給配管42内へ充填する尿素水の量を異ならせることにより、各充填後に取得されたポンプデューティ比DUの差分ΔGAに基づいて、噴射弁50における異常の有無を判定することができる。
In the first embodiment, the example in which the filling of the
上記第2実施形態では、噴射弁50の閉状態から開状態への切り替えにより、変動量ΔDUが取得される例を示したが、これに限定されず、例えば、噴射弁50の開状態から閉状態への切り替えにより、変動量ΔDUが取得されてもよい。更には、噴射弁50の閉状態から開状態への切り替えと、噴射弁50の開状態から閉状態への切り替えとの両方において、変動量ΔDUが取得されてもよい。
In the second embodiment, the variation amount ΔDU is acquired by switching the
上記第2実施形態では、複数の変動量ΔDUに基づいて噴射弁50における異常の有無を判定する方法として、合計変動量ΔDUMに基づいて噴射弁50における異常の有無を判定する例を示したが、これに限定されない。例えば、複数の変動量ΔDUの最大値に基づいて噴射弁50における異常の有無を判定してもよければ、複数の変動量ΔDUの最大値の中央値に基づいて噴射弁50における異常の有無を判定してもよい。
In the second embodiment, as a method of determining the presence or absence of an abnormality in the
ΔDU…変動量、30…エンジン、31a…排気通路、40…タンク、44…ポンプ、50…噴射弁。 ΔDU ... Fluctuation amount, 30 ... Engine, 31a ... Exhaust passage, 40 ... Tank, 44 ... Pump, 50 ... Injection valve.
Claims (4)
前記ポンプを逆回転させた状態で(S18)、前記添加弁を開状態と閉状態とに切り替える切替部(S72、S76)と、
前記添加弁の切り替えに伴う前記ポンプの回転速度の変動量又はその相関値を回転変動パラメータ(ΔDU)として取得する取得部(S78)と、
前記回転変動パラメータに基づいて、前記添加弁における異常の有無を判定する判定部(S24~S56)と、
を備え、
前記切替部は、前記ポンプを逆回転させた状態で、前記添加弁の閉状態から開状態への切り替えを複数回実施し(S20、S22)、
前記判定部は、前記取得部により取得された各切替時の前記回転変動パラメータについて、先の切替時に取得された前記回転変動パラメータと、後の切替時に取得された前記回転変動パラメータとで、異なる閾値(K1、K2)を用いて比較判定する(S24、S26)異常検出装置。 An addition valve (50) provided in the exhaust passage (31a) of the internal combustion engine (30) to add and supply a liquid reducing agent to a NOx purifying catalyst for purifying NOx in the exhaust, and a tank (40) for storing the reducing agent. It is applied to an exhaust purification system including a pump (44) that discharges the reducing agent in the tank by forward rotation and sucks the reducing agent back into the tank by reverse rotation.
With the pump rotated in the reverse direction (S18), the switching unit (S72, S76) for switching the addition valve between the open state and the closed state,
An acquisition unit (S78) that acquires the amount of fluctuation in the rotation speed of the pump or its correlation value as a rotation fluctuation parameter (ΔDU) due to the switching of the addition valve.
A determination unit (S24 to S56) for determining the presence or absence of an abnormality in the addition valve based on the rotation fluctuation parameter,
Equipped with
The switching unit performs switching from the closed state to the open state of the addition valve a plurality of times with the pump rotated in the reverse direction (S20, S22).
The determination unit differs between the rotation fluctuation parameter acquired at the time of the previous switching and the rotation fluctuation parameter acquired at the later switching with respect to the rotation fluctuation parameter acquired by the acquisition unit at the time of each switching. (S24, S26) Anomaly detection device for comparison and determination using threshold values (K1, K2).
前記ポンプを逆回転させた状態で(S18)、前記添加弁を開状態と閉状態とに切り替える切替部(S72、S76)と、
前記添加弁の切り替えに伴う前記ポンプの回転速度の変動量又はその相関値を回転変動パラメータ(ΔDU)として取得する取得部(S78)と、
前記回転変動パラメータに基づいて、前記添加弁における異常の有無を判定する判定部(S24~S56)と、
を備え、
前記切替部は、前記ポンプを逆回転させた状態で、前記添加弁の閉状態から開状態への切り替えを複数回実施し(S20、S22)、
前記判定部は、前記取得部により取得された各切替時の前記回転変動パラメータについて、先の切替時に取得された前記回転変動パラメータと、後の切替時に取得された前記回転変動パラメータとの差分(ΔGA)に基づいて、前記添加弁における異常の有無を判定する(S36、S44,S54)異常検出装置。 An addition valve (50) provided in the exhaust passage (31a) of the internal combustion engine (30) to add and supply a liquid reducing agent to a NOx purifying catalyst for purifying NOx in the exhaust, and a tank (40) for storing the reducing agent. It is applied to an exhaust purification system including a pump (44) that discharges the reducing agent in the tank by forward rotation and sucks the reducing agent back into the tank by reverse rotation.
With the pump rotated in the reverse direction (S18), the switching unit (S72, S76) for switching the addition valve between the open state and the closed state,
An acquisition unit (S78) that acquires the amount of fluctuation in the rotation speed of the pump or its correlation value as a rotation fluctuation parameter (ΔDU) due to the switching of the addition valve.
A determination unit (S24 to S56) for determining the presence or absence of an abnormality in the addition valve based on the rotation fluctuation parameter,
Equipped with
The switching unit performs switching from the closed state to the open state of the addition valve a plurality of times with the pump rotated in the reverse direction (S20, S22).
The determination unit determines the difference between the rotation fluctuation parameter acquired at the time of the previous switching and the rotation fluctuation parameter acquired at the later switching with respect to the rotation fluctuation parameter acquired by the acquisition unit at each switching. ΔGA), an abnormality detection device for determining the presence or absence of an abnormality in the addition valve (S36, S44, S54) .
前記判定部は、前記切替部が前記添加弁を閉状態から開状態に切り替えた場合に前記取得部により取得された前記回転変動パラメータに基づいて、前記添加弁における異常の有無を判定する請求項1または請求項2に記載の異常検出装置。 In the switching unit, in a situation where the reducing agent passage connecting the pump and the addition valve is filled with the reducing agent (S16), the addition valve is opened from the closed state while the pump is rotated in the reverse direction. Switch to,
A claim that the determination unit determines whether or not there is an abnormality in the addition valve based on the rotation fluctuation parameter acquired by the acquisition unit when the switching unit switches the addition valve from the closed state to the open state. 1 or the abnormality detection device according to claim 2 .
前記ポンプを逆回転させた状態で(S18)、前記添加弁を開状態と閉状態とに切り替える切替部(S72、S76)と、
前記添加弁の切り替えに伴う前記ポンプの回転速度の変動量又はその相関値を回転変動パラメータ(ΔDU)として取得する取得部(S78)と、
前記回転変動パラメータに基づいて、前記添加弁における異常の有無を判定する判定部(S24~S56)と、
を備え、
前記切替部は、前記ポンプと前記添加弁とを接続する還元剤通路に還元剤が含まれない状況において、前記ポンプを逆回転させた状態で、前記添加弁の開状態と閉状態との切り替えを複数回実施し(S82)、
前記判定部は、前記取得部により各切替時に取得された複数の前記回転変動パラメータ(ΔDUM)に基づいて、前記添加弁における異常の有無を判定する異常検出装置。 An addition valve (50) provided in the exhaust passage (31a) of the internal combustion engine (30) to add and supply a liquid reducing agent to a NOx purifying catalyst for purifying NOx in the exhaust, and a tank (40) for storing the reducing agent. It is applied to an exhaust purification system including a pump (44) that discharges the reducing agent in the tank by forward rotation and sucks the reducing agent back into the tank by reverse rotation.
With the pump rotated in the reverse direction (S18), the switching unit (S72, S76) for switching the addition valve between the open state and the closed state,
An acquisition unit (S78) that acquires the amount of fluctuation in the rotation speed of the pump or its correlation value as a rotation fluctuation parameter (ΔDU) due to the switching of the addition valve.
A determination unit (S24 to S56) for determining the presence or absence of an abnormality in the addition valve based on the rotation fluctuation parameter,
Equipped with
The switching unit switches between the open state and the closed state of the addition valve in a state where the pump is rotated in the reverse direction in a situation where the reducing agent passage connecting the pump and the addition valve does not contain the reducing agent. Was carried out multiple times (S82),
The determination unit is an abnormality detection device that determines the presence or absence of an abnormality in the addition valve based on a plurality of rotation fluctuation parameters (ΔDUM) acquired at each switching by the acquisition unit.
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