JP7160137B1

JP7160137B1 - 判定装置および判定方法

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Publication number: JP7160137B1
Application number: JP2021073386A
Authority: JP
Inventors: 芽松尾; 幸久筧; 俊央松本
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2041-04-23
Also published as: JP2022167538A

Abstract

【課題】ユーザが差圧センサの故障または排ガス浄化部材の取り外しを認識することができる判定装置および判定方法を提供すること。【解決手段】判定装置は、排気管内における排ガス浄化部材の上流側と下流側との差圧を示す差圧情報と、排ガス浄化部材の下流側を流れる排ガス中の粒子状物質量を示す粒子状物質量情報とを取得する入力部と、差圧が第１閾値未満であるか否かを判定し、差圧が第１閾値未満である場合、粒子状物質量が第２閾値未満であるか否かを判定する判定部と、を有し、判定部は、粒子状物質量が第２閾値未満である場合、差圧センサが故障していると判定し、粒子状物質量が第２閾値未満ではない場合、排ガス浄化部材が排気管から取り外されていると判定する。【選択図】図２

Description

本開示は、排ガス浄化システムで用いられる判定装置および判定方法に関する。

従来、エンジンから排出された排ガスを浄化する構造（以下、排ガス浄化システムという。後処理システムといってもよい）が知られている。また、この排ガス浄化システムでは、排ガスを浄化するための部材（触媒またはフィルタ。以下、排ガス浄化部材という）や、センサが設けられることが知られている。

例えば特許文献１には、排気管内において、排ガスの流れ方向の上流側から順に、酸化触媒、粒子状物質捕集フィルタ、選択還元型触媒が設けられた排ガス浄化システムが開示されている。また、この排ガス浄化システムでは、排気管内における微粒子捕集フィルタの上流側の排圧と下流側の排圧との差を検知する差圧センサが設けられている。

特開２０２１－５０６５０号公報

従来の排ガス浄化システムでは、差圧センサが故障したり、人手によって排ガス浄化部材が排気管から取り外されたりすることが想定される。

本開示の一態様の目的は、ユーザが差圧センサの故障または排ガス浄化部材の取り外しを認識することができる判定装置および判定方法を提供することである。

本開示の一態様に係る判定装置は、エンジンから排出された排ガスが流れる排気管内に設けられた排ガス浄化部材と、前記排気管内における前記排ガス浄化部材の上流側と下流側との差圧を検知する差圧センサと、前記排ガス浄化部材の下流側を流れる前記排ガス中の粒子状物質量を検知する粒子状物質センサと、を備えた排ガス浄化システムで用いられる判定装置であって、前記差圧を示す差圧情報と、前記粒子状物質量を示す粒子状物質量情報とを取得する入力部と、前記差圧が第１閾値未満であるか否かを判定し、前記差圧が前記第１閾値未満である場合、前記粒子状物質量が第２閾値未満であるか否かを判定する判定部と、を有し、前記判定部は、前記粒子状物質量が前記第２閾値未満である場合、前記差圧センサが故障していると判定し、前記粒子状物質量が前記第２閾値未満ではない場合、前記排ガス浄化部材が前記排気管から取り外されていると判定する。

本開示の一態様に係る判定方法は、エンジンから排出された排ガスが流れる排気管内に設けられた排ガス浄化部材と、前記排気管内における前記排ガス浄化部材の上流側と下流側との差圧を検知する差圧センサと、前記排ガス浄化部材の下流側を流れる前記排ガス中の粒子状物質量を検知する粒子状物質センサと、を備えた排ガス浄化システムで用いられる判定方法であって、前記差圧を示す差圧情報と、前記粒子状物質量を示す粒子状物質量情報とを取得するステップと、前記差圧が第１閾値未満であるか否かを判定するステップと、前記差圧が前記第１閾値未満である場合、前記粒子状物質量が第２閾値未満であるか否かを判定するステップと、前記粒子状物質量が前記第２閾値未満である場合、前記差圧センサが故障していると判定し、前記粒子状物質量が前記第２閾値未満ではない場合、前記排ガス浄化部材が前記排気管から取り外されていると判定するステップと、を有する。

本開示によれば、ユーザが差圧センサの故障または排ガス浄化部材の取り外しを認識することができる。

本開示の実施の形態に係る排ガス浄化システムの構成の一例を示す模式図本開示の実施の形態に係る判定装置の構成の一例を示すブロック図本開示の実施の形態に係る判定装置の動作の一例を示すフローチャート

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、本実施の形態に係る排ガス浄化システム１０の構成について、図１を用いて説明する。図１は、排ガス浄化システム１０の一例を示す模式図である。

図１に示すように、排ガス浄化システム１０は、排気管１、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）２、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）４、ＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst）５、差圧センサ６、ＰＭ（Particulate Matter)センサ７、判定装置１００を有する。

排気管１内には、ディーゼルエンジン（図示略）から排出された排ガスが流れる。図１において、排気管１内に示す各矢印は、排ガスの流れ方向を示している。

なお、本実施の形態では、エンジンがディーゼルエンジンである場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、他の種類のエンジン（例えば、ガソリンエンジン）であってもよい。また、エンジンは、移動体（例えば、自動車、船舶、建設機械、または産業機械等）に搭載されるものであってもよいし、定置式のものであってもよい。

排気管１内には、排ガスの流れ方向の上流側から順に、ＤＯＣ２、ＤＰＦ３、ＳＣＲ４、ＡＳＣ５（いずれも排ガス浄化部材の一例）が設けられている。

ＤＯＣ２は、排ガス中の一酸化窒素や炭化水素を酸化させる触媒である。

ＤＰＦ３は、排ガス中の粒子状物質を捕集して取り除くフィルタである。ＤＰＦ３は「粒子状物質捕集フィルタ」の一例に相当する。

ＳＣＲ４は、尿素水から発生したアンモニアにより、排ガス中のＮＯｘを窒素に還元する触媒である。尿素水は、尿素水噴射装置（図示略）により排気管１内に噴射される。

ＡＳＣ５は、ＳＣＲ４で消費しきれなかったアンモニアを酸化、分解する触媒である。

なお、図１に示したＤＯＣ２、ＤＰＦ３、ＳＣＲ４、ＡＳＣ５は、排気管１に対して着脱可能なケースに収容されてもよい。

また、排気管１内に設けられる排ガス浄化部材の種類および数は、図１に示すものに限定されない。特に、排ガス浄化部材の種類は、エンジンの種類に応じて決定されるものとする。

差圧センサ６およびＰＭセンサ７は、判定装置１００と電気的に接続されている。

差圧センサ６は、随時、排気管１内におけるＤＰＦ３の上流側排圧と下流側排圧との差（以下、単に「差圧」ともいう）を検知し、その差圧（以下、検知差圧という）を示す差圧情報を判定装置１００へ出力する。

なお、差圧センサ６によって検知されるＤＰＦ３の上流側排圧は、ＤＯＣ２とＤＰＦ３との間の排圧でもよいし、ＤＯＣ２の上流側の排圧でもよい。

ＰＭセンサ７は、随時、ＤＰＦ３の下流側（ここでは、ＡＳＣ５の下流側）を流れる排ガス中の粒子状物質量を検知し、その粒子状物質量（以下、検知ＰＭ量という）を示す粒子状物質量情報を判定装置１００へ出力する。

なお、本実施の形態では、ＰＭセンサ７が、ＡＳＣ５の下流側に設けられる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、ＤＰＦ３の下流側かつＳＣＲ４の上流側に設けられてもよいし、ＳＣＲ４の下流側かつＡＳＣ５の上流側に設けられてもよい。すなわち、ＰＭセンサ７は、ＤＰＦ３の下流側に設けられればよい。

また、本実施の形態では、差圧センサ６がＤＰＦ３の上流側排圧と下流側排圧との差を検知し、ＰＭセンサ７がＤＰＦ３の下流側を流れる排ガス中のＰＭ量を検知する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。すなわち、差圧センサ６は、ＤＰＦ３以外の排ガス浄化部材の上流側排圧と下流側排圧との差を検知し、ＰＭセンサ７は、その排ガス浄化部材の下流側を流れる排ガス中のＰＭ量を検知してもよい。

判定装置１００の詳細については、後述する。

以上、排ガス浄化システム１０の構成について説明した。

次に、本実施の形態に係る判定装置１００の構成について、図２を用いて説明する。図２は、判定装置１００の構成例を示すブロック図である。

図示は省略するが、判定装置１００は、ハードウェアとして、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、コンピュータプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、作業用メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する。以下に説明する判定装置１００の各機能は、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したコンピュータプログラムをＲＡＭにて実行することにより実現される。判定装置１００は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって実現されてもよい。

図２に示すように、判定装置１００は、入力部１１０、判定部１２０、出力部１３０を有する。

入力部１１０は、差圧センサ６から差圧情報を取得する。

また、入力部１１０は、ＰＭセンサ７から粒子状物質量情報を取得する。

判定部１２０は、差圧情報に示される検知差圧が、予め定められた差圧（以下、設定差圧という。第１閾値の一例）未満であるか否かを判定する。設定差圧は、エンジンの回転数に応じて定められた差圧である。

検知差圧が設定差圧未満である場合、判定部１２０は、粒子状物質量情報に示される検知ＰＭ量が予め定められたＰＭ量（以下、設定ＰＭ量という。第２閾値の一例）未満であるか否かを判定する。

検知ＰＭ量が設定ＰＭ量未満である場合、判定部１２０は、差圧センサ６が故障していると判定する。

一方、検知ＰＭ量が設定ＰＭ量未満ではない場合、判定部１２０は、ＤＰＦ３が排気管１から取り外されていると判定する。

なお、設定差圧および設定ＰＭ量は、例えば、シミュレーションの結果、または、実機（例えば、エンジンおよび排ガス浄化システム１０）による評価等に基づいて、予め定められる。

出力部１３０は、判定部１２０による判定結果（差圧センサ６の故障、または、ＤＰＦ３の取り外しのいずれか）を示す判定結果情報を、所定装置（図示略）へ出力する。そして、所定装置は、判定結果情報の報知を行う。

例えば、排ガス浄化システム１０が移動体に搭載されている場合、所定装置としては、その移動体に搭載された報知デバイス（例えば、ランプ、ディスプレイ、スピーカ等）、または、移動体の外部に設置されたコンピュータ（例えば、サーバ等）が挙げられる。また、例えば、ディスプレイやコンピュータに出力される判定結果情報は、数字やアルファベットの組み合わせからなるコードを示す情報であってもよい。

以上、判定装置１００の構成について説明した。

次に、判定装置１００の動作について、図３を用いて説明する。図３は、判定装置１００の動作例を示すフローチャートである。図３に示すフローは、例えば、エンジンの始動後に開始される。

まず、入力部１１０は、差圧情報および粒子状物質量情報を取得する（ステップＳ１）。

次に、判定部１２０は、差圧情報に示される検知差圧が設定差圧未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。

検知差圧が設定差圧未満ではない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、フローは終了する。この場合、再度、フローは、ステップＳ１から開始される。

一方、検知差圧が設定差圧未満である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、判定部１２０は、粒子状物質量情報に示される検知ＰＭ量が設定ＰＭ量未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。

検知ＰＭ量が設定ＰＭ量未満である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、判定部１２０は、差圧センサ６が故障していると判定する（ステップＳ４）。

一方、検知ＰＭ量が設定ＰＭ量未満ではない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、判定部１２０は、排気管１からＤＰＦ３が取り外されていると判定する（ステップＳ５）。

次に、出力部１３０は、判定結果情報を所定装置へ出力する（ステップＳ６）。その後、所定装置は、判定結果情報の報知を行う。これにより、差圧センサ６の故障、または、ＤＰＦ３の取り外しのいずれかが報知される。

以上、判定装置１００の動作について説明した。

ここまで詳述したように、本実施の形態の判定装置１００は、検知差圧が設定差圧未満である場合に、検知ＰＭ量が設定ＰＭ量未満であるか否かを判定し、検知ＰＭ量が設定ＰＭ量未満である場合、差圧センサ６が故障していると判定し、検知ＰＭ量が設定ＰＭ量未満ではない場合、ＤＰＦ３が排気管１から取り外されていると判定することを特徴とする。これにより、ユーザが差圧センサの故障または排ガス浄化部材の取り外しを認識することができる。

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

例えば、実施の形態において、図３に示すフローは、排気管１内におけるＤＰＦ３の上流側で検知された排圧（以下、検知排圧という）が予め定められた排圧（以下、設定排圧という。第３閾値の一例）以上である場合に開始されてもよい。

具体的には、まず、入力部１１０が検知排圧を示す情報を差圧センサ６から取得し、次に、判定部１２０が、検知排圧が設定排圧以上であると判定した場合に、図３に示すフローが開始されてもよい。なお、検知排圧は、差圧センサ６とは別に設けられた排圧センサ（図示略）によって検知されてもよい。

なお、上記設定排圧は、エンジンの回転数に応じて定められた排圧である。設定排圧は、例えば、シミュレーションの結果、または、実機（例えば、エンジンおよび排ガス浄化システム１０）による評価等に基づいて、予め定められる。

本開示の判定装置および判定方法は、排ガス浄化システムにおける排ガス浄化部材の取り外しの発生またはセンサの故障の発生の判定に有用である。

１排気管
２ＤＯＣ
３ＤＰＦ
４ＳＣＲ
５ＡＳＣ
６差圧センサ
７ＰＭセンサ
１０排ガス浄化システム
１００判定装置
１１０入力部
１２０判定部
１３０出力部

Claims

エンジンから排出された排ガスが流れる排気管内に設けられた排ガス浄化部材と、前記排気管内における前記排ガス浄化部材の上流側と下流側との差圧を検知する差圧センサと、前記排ガス浄化部材の下流側を流れる前記排ガス中の粒子状物質量を検知する粒子状物質センサと、を備えた排ガス浄化システムで用いられる判定装置であって、
前記差圧を示す差圧情報と、前記粒子状物質量を示す粒子状物質量情報とを取得する入力部と、
前記差圧が第１閾値未満であるか否かを判定し、前記差圧が前記第１閾値未満である場合、前記粒子状物質量が第２閾値未満であるか否かを判定する判定部と、を有し、
前記判定部は、
前記粒子状物質量が前記第２閾値未満である場合、前記差圧センサが故障していると判定し、前記粒子状物質量が前記第２閾値未満ではない場合、前記排ガス浄化部材が前記排気管から取り外されていると判定する、
判定装置。
前記判定部は、
前記排気管内における前記排ガス浄化部材の上流側の排圧が第３閾値以上である場合、前記差圧が前記第１閾値未満であるか否かを判定する、
請求項１に記載の判定装置。
前記差圧センサの故障、または、前記排ガス浄化部材の取り外しのいずれかを示す情報を、所定装置へ出力する出力部をさらに有する、
請求項１または２に記載の判定装置。
前記排ガス浄化部材は、
前記排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の判定装置。
エンジンから排出された排ガスが流れる排気管内に設けられた排ガス浄化部材と、前記排気管内における前記排ガス浄化部材の上流側と下流側との差圧を検知する差圧センサと、前記排ガス浄化部材の下流側を流れる前記排ガス中の粒子状物質量を検知する粒子状物質センサと、を備えた排ガス浄化システムで用いられる判定方法であって、
前記差圧を示す差圧情報と、前記粒子状物質量を示す粒子状物質量情報とを取得するステップと、
前記差圧が第１閾値未満であるか否かを判定するステップと、
前記差圧が前記第１閾値未満である場合、前記粒子状物質量が第２閾値未満であるか否かを判定するステップと、
前記粒子状物質量が前記第２閾値未満である場合、前記差圧センサが故障していると判定し、前記粒子状物質量が前記第２閾値未満ではない場合、前記排ガス浄化部材が前記排気管から取り外されていると判定するステップと、を有する、
判定方法。