WO2006132056A1

WO2006132056A1 - 液体還元剤判別装置

Info

Publication number: WO2006132056A1
Application number: PCT/JP2006/309599
Authority: WO
Inventors: Mitsuhiro Nishina; Hideki Matsunaga
Original assignee: Nissan Diesel Motor Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2006-12-14
Also published as: CN101194088A; US7651262B2; EP1900915A4; JP4498983B2; ES2389309T3; US20080089384A1; EP1900915B1; EP1900915A1; CN101194088B; JP2006342782A

Abstract

　液体還元剤を貯蔵する貯蔵タンクに、近接した２位置に温度センサが夫々配設されると共に、一方の温度センサに加熱ヒータが併設された構成をなす濃度センサを取り付ける。そして、エンジン始動後所定時間ごとに、濃度センサの加熱ヒータを作動させて、各温度センサにより夫々検出された温度から液体還元剤の濃度を間接的に測定し、その濃度が下限閾値未満、下限閾値以上かつ上限閾値以下、上限閾値より大であるときに、液体還元剤は異種水溶液、正常、空であると夫々判別する。また、空判別又は異種判別がなされたときには、液体還元剤の状態に応じてその判別が妥当であるか否かを判定し、空判別又は異種判別が妥当であるときに、空判別又は異種判別を行った空判別回数又は異種判別回数を計数する。そして、空判別回数及び異種判別回数が第１の所定回数以上となれば、その判別を夫々確定する。

Description

明細書

液体還元剤判別装置

技術分野

[0001] 本発明は、近接した 2点間の熱伝達特性から液体還元剤の濃度を間接的に測定する濃度センサを利用して、液体還元剤が空，正常又は異種水溶液のいずれかであるかを高精度に判別する技術に関する。

背景技術

[0002] エンジン排気に含まれる窒素酸化物（NOx)を除去する触媒浄化システムとして、特開 2000— 27627号公報 (特許文献 1)に記載された排気浄化装置が提案されている。力かる排気浄化装置は、エンジン排気系に配設された還元触媒の排気上流に、エンジン運転状態に応じた液体還元剤を噴射供給することで、排気中の NOxと還元剤とを触媒還元反応させて、 NOxを無害成分に浄化処理するものである。

特許文献 1 :特開 2000— 27627号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかしながら、上記従来の排気浄化装置によると、液体還元剤の濃度変化に伴って浄化効率が変化したときに、これに気付かずエンジン運転を継続すると、所要の N〇 X浄化性能が発揮されず、 N〇xの大量放出を招くおそれがある。特に、液体還元剤が空であったり、液体還元剤として機能しない異種水溶液が用いられた場合には、この不具合が顕著に現れてしまう。

[0004] このため、近接した 2点間の熱伝達特性力液体還元剤の濃度を間接的に測定する濃度センサを設けることが考えられるが、これを自動車などの移動車両に搭載すると、次のような不具合が発生してしまうおそれがあった。即ち、移動車両の走行中には、路面のうねりなどにより車体が絶えず振動するので、貯蔵タンク内の液体還元剤に対流が発生する。また、液体還元剤の凍結を防止すベぐ貯蔵タンクにエンジン冷却水などを循環させると、液体還元剤の温度分布が不均一となり、車両振動と同様に、貯蔵タンク内の液体還元剤に対流が発生する。そして、貯蔵タンク内の液体還元剤に対流が発生すると、これを熱伝達媒体とした熱伝達特性が変化し、液体還元剤の濃度測定精度が著しく低下してしまう。

[0005] そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、液体還元剤が正常であれば、対流が発生していてもその濃度が多数回連続して所定範囲を逸脱することは極めて稀である事実を利用し、液体還元剤が空，正常又は異種水溶液のいずれかであるかを高精度に判別可能にした液体還元剤判別装置を提供することを目的とする。課題を解決するための手段

[0006] このため、本発明では、液体還元剤を貯蔵する貯蔵タンクに、近接した 2位置に温度センサが夫々配設されると共に、一方の温度センサに加熱ヒータが併設された構成をなす濃度センサを取り付ける。そして、コンピュータを内蔵したコントロールュニットは、エンジン始動後所定時間ごとに前記濃度センサの加熱ヒータを作動させて、各温度センサにより夫々検出された温度から液体還元剤の濃度を間接的に測定し、その濃度が下限閾値未満、下限閾値以上かつ上限閾値以下、上限閾値より大であるときに、前記液体還元剤は異種水溶液、正常、空であると夫々判別する。そして、コント口ールュニットは、前記液体還元剤が異種水溶液であるとの異種判別を行ったときに、各温度センサにより夫々検出された温度及び測定した濃度に基づいて、異種判別が妥当であるか否力を判定し、異種判別が妥当であると判定したときに、異種判別回数を計数する。また、コントロールユニットは、前記液体還元剤が空であるとの空判別を行ったときに、各温度センサにより夫々検出された温度に基づいて、空判別が妥当であるか否力を判定し、空判別が妥当であると判定したときに、空判別回数を計数する一方、前記液体還元剤が正常であると判定したときに、異種判別回数及び空判別回数を夫々リセットする。さらに、コントロールユニットは、異種判別回数及び空判別回数が第 1の所定回数以上になったときに、異種判別及び空判別を夫々確定する発明の効果

[0007] 本発明に係る液体還元剤判別装置によれば、エンジン始動後所定時間ごとに液体還元剤の濃度が測定され、その濃度が下限閾値未満、下限閾値以上かつ上限閾値以下、上限閾値より大であるときに、液体還元剤は異種水溶液、正常、空であると判別される。また、液体還元剤が異種水溶液であるとの異種判別がなされると、その異種判別が妥当であるか否かが判定され、異種判別が妥当であるときのみ異種判別回数が計数される。一方、液体還元剤が空であるとの空判別がなされると、その空判別が妥当であるか否かが判定され、空判別が妥当であるときのみ空判別回数が計数される。そして、異種判別回数及び空判別回数が第 1の所定回数以上になると、異種判別及び空判別が夫々確定される。このため、液体還元剤の種別判別精度が低い状態での計数が行われず、車両状態の如何にかかわらず、液体還元剤が空、正常又は異種水溶液のいずれかであるかを高精度に判別することができる。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]図 1は、本発明に係る液体還元剤判別装置を備えた排気浄化装置の全体構成図である。

[図 2]図 2は、濃度センサの検出部及び検出原理の説明図である。

[図 3]図 3は、液体還元剤判別装置を構成する各種機能のブロック図である。

[図 4]図 4は、測定トリガ信号出力処理を示すフローチャートである。

[図 5]図 5は、濃度測定処理及び還元剤種別判別処理を示すフローチャートである。

[図 6]図 6は、空判別妥当性判定処理を示すフローチャートである。

[図 7]図 7は、空判別回数計数処理を示すフローチャートである。

[図 8]図 8は、異種判別妥当性判定処理を示すフローチャートである。

[図 9]図 9は、異種判別妥当性判定処理を示すフローチャートである。

[図 10]図 10は、異種判別回数計数処理を示すフローチャートである。

[図 11]図 11は、還元剤種別確定処理を示すフローチャートである。

[図 12]図 12は、車両走行中における濃度の測定値を示す特性図である。

符号の説明

[0009] 10 エンジン

18 貯蔵タンク

32 濃度センサ

32B 検出部

34 コントローノレユニット 34A 測定トリガ信号出力部

34B 濃度測定部

34C 還元剤種別判別部

34D 空判別妥当性判定部

34E 空判別回数計数部

34F 異種判別妥当性判定部

34G 異種判別回数計数部

34H 還元剤種別確定部

36 エンジンコントロールユニット

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。

図 1は、本発明に係る液体還元剤判別装置を備えた排気浄化装置の全体構成を示す。

エンジン 10の排気は、排気マニフォ一ルド 12から N〇x還元触媒 14が配設された排気管 16を経由して大気中に排出される。詳細には、排気管 16には、排気上流側から順に、一酸化窒素（N〇）の酸化触媒， N〇x還元触媒 14及びスリップ式アンモニァ酸化触媒の 3つの触媒が配設され、その前後に温度センサ，酸素センサなどのセンサが配設されて排気系が構成される力詳細には図示していない。また、 NOx還元触媒 14の排気上流には、貯蔵タンク 18に貯蔵される液体還元剤が、還元剤供給装置 20及び噴射ノズル 22を経由して、空気と共に噴射供給される。ここで、液体還元剤としては、本実施形態では尿素水溶液を用いるが、 NOx還元触媒 14の仕様に応じて、アンモニア水溶液並びに炭化水素を主成分とする軽油，石油又はガソリンなどを用いるようにしてもよい。

[0011] 尿素水溶液は、固体又は粉体の尿素を溶解した水溶液であって、貯蔵タンク 18の底部近くの下部位置に開口する吸込口 24から吸い込まれて、供給配管 26を通って還元剤供給装置 20に供給される。ここで、還元剤供給装置 20に供給された尿素水溶液のうち、噴射に寄与しない余剰のものは、戻り配管 28を通って貯蔵タンク 18の上部位置に開口する戻り口 30からその内部に戻される。 [0012] N〇x還元触媒 14の排気上流に噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、アンモニアが容易に発生する。発生したアンモニアは、 N〇x還元触媒 14において排気中の N〇xと反応し、水及び無害なガスに浄化されることは知られたことである。

また、貯蔵タンク 18には、尿素水溶液の濃度に関連した信号を出力する濃度センサ 32が取り付けられる。即ち、貯蔵タンク 18の天壁に、回路基盤が内蔵された基部 3 2Aが固定されると共に、基部 32Aから貯蔵タンク 18の底部へと検出部 32Bが垂下される。

[0013] ここで、検出部 32Bとしては、図 2に示すように、近接した 2位置に温度センサ A及び温度センサ Bが夫々配設されると共に、一方の温度センサ Aに加熱ヒータが併設された構成をなす。そして、温度センサ Aに併設された加熱ヒータを所定時間 t作動さ

1 せると、温度センサ A自体の温度が上昇すると共に、温度センサ Bでは、尿素水溶液の熱伝達度に応じた特性でもって徐々に温度が上昇する。このため、加熱ヒータ停止直後において温度センサ A及び温度センサ Bにより夫々検出された温度の差、即ち、尿素水溶液を熱伝達媒体とした熱伝達特性から尿素水溶液の濃度が間接的に測定される。一方、加熱ヒータ停止後においては、温度センサ A及び温度センサ Bの温度が徐々に低下し、時間 tを要して加熱ヒータ作動前の温度まで戻る。このため、

2

尿素水溶液の濃度を、所定時間（t +t )ごとに測定することができる。なお、同図は

1 2

、温度センサ A及び温度センサ Bにより夫々検出された温度の相対関係のみを示している。このような濃度センサ 32としては、三井金属鉱業 (株)製造販売のものが知られている。

[0014] 濃度センサ 32の出力信号、具体的には、温度センサ A及び温度センサ Bにより夫々検出された温度信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット 34に入力される。また、コントロールユニット 34には、エンジン 10の各種制御を行うエンジンコントロールユニット 36から、 CAN (Controller Area Network)などを介して、エンジン回転速度信号，イダニッシヨンスィッチ信号，車速信号などが入力される。そして、コント口ールユニット 34では、その ROM (Read Only Memory)に記憶された制御プログラムにより、図 3に示すように、測定トリガ信号出力部 34A,濃度測定部 34B,還元剤種別判別部 34C，空判別妥当性判定部 34D，空判別回数計数部 34E，異種判別妥当性判定部 34F,異種判別回数計数部 34G及び還元剤種別確定部 34Hが夫々実現される。なお、本実施形態では、エンジンコントロールユニット 36が、回転速度センサ及び車速センサとして機能する。

[0015] 測定トリガ信号出力部 34Aは、イダニッシヨンスィッチ信号が ONとなったときに起動され、図 2に示す所定時間 (t +t )ごとに、尿素水溶液の濃度測定を開始すべきこと

1 2

を示す測定トリガ信号を出力する。濃度測定部 34Bは、測定トリガ信号が出力されたときに、濃度センサ 32の加熱ヒータを所定時間 t作動させて、その温度信号から尿素

1

水溶液の濃度を間接的に測定する。還元剤種別判別部 34Cは、濃度測定部 34Bにより測定された濃度に基づいて、尿素水溶液が空、正常又は異種水溶液のいずれかであるかを判別し、その判別結果に応じた空判別信号、正常判別信号又は異種判別信号を出力する。空判別妥当性判定部 34Dは、空判別信号が出力されたときに、濃度センサ 32からの温度信号に基づいて空判別が妥当であるか否力を判定すると共に、空判別回数を計数すべきことを示す空判別回数計数信号を必要に応じて出力する。空判別回数計数部 34Eは、空判別回数計数信号が出力されたときに、空判別回数を計数する。異種判別妥当性判定部 34Fは、異種判別信号が出力されたときに、温度信号，濃度信号，エンジン回転速度信号及び車速信号に基づいて異種判別が妥当であるか否かを判定すると共に、異種判別回数を計数すべきことを示す異種判別回数計数信号を必要に応じて出力する。異種判別回数計数部 34Gは、異種判別回数計数信号が出力されたときに、異種判別回数を計数する。還元剤種別確定部 34Hは、空判別回数又は異種判別回数が第 1の所定回数以上になったときに、空判別又は異種判別を確定し、空判別確定信号又は異種判別確定信号を出力する

[0016] 次に、液体還元剤判別装置の各種機能について、図 4〜図 11のフローチャートを参照しつつ説明する。

測定トリガ信号出力部 34Aによる測定トリガ信号出力処理を示す図 4において、ステツプ 1 (図では「S1」と略記する。以下同様）では、イダニッシヨンスィッチ信号が〇N であるか否カ換言すると、エンジン 10が始動しているか否かが判定される。そして、ィグニッシヨンスィッチ信号が ONであればステップ 2へと進む一方（Yes)、ィグニッシヨンスィッチ信号が OFFであれば待機する（No)。

[0017] ステップ 2では、測定トリガ信号が出力される。

ステップ 3では、測定トリガ信号を出力してから所定時間（t +t )経過したか否かが

1 2

判定される。そして、測定トリガ信号を出力してから所定時間経過していれば処理を終了する一方 (Yes)、所定時間経過してレ、なければ待機する（No)。

力かる測定トリガ信号出力処理によれば、エンジン 10が始動すると、所定時間（t

1

+t )ごとに測定トリガ信号が出力される。このため、測定トリガ信号出力の有無を監

2

視することで、濃度センサ 32による尿素水溶液の濃度測定が可能になったか否かを巴握すること力 Sできる。

[0018] 濃度測定部 34Β及び還元剤種別判別部 34Cによる濃度測定処理及び還元剤種別判別処理を示す図 5において、ステップ 11では、測定トリガ信号が出力されているか否かが判定される。そして、測定トリガ信号が出力されていればステップ 12へと進む一方 (Yes)、測定トリガ信号が出力されてレ、なければ待機する（No)。

ステップ 12では、尿素水溶液の濃度が測定される。即ち、濃度センサ 32の加熱ヒータを所定時間 tだけ作動させ、温度センサ A及び温度センサ Bにより夫々検出され

1

た温度の差に基づいて、尿素水溶液の濃度が間接的に測定される。

[0019] ステップ 13では、尿素水溶液の濃度が上限閾値より大であるか否かが判定される。

ここで、上限閾値は、尿素水溶液が空であるか否力を判別するための閾値であって、正常な尿素水溶液であれば多少の対流が発生してレ、ても、通常測定され得なレヽ上限値に設定される。そして、尿素水溶液の濃度が上限閾値より大であればステップ 1 4へと進み (Yes)、空判別信号が出力される。一方、尿素水溶液の濃度が上限閾値以下であればステップ 15へと進む（No)。

[0020] ステップ 15では、尿素水溶液の濃度が下限閾値未満であるか否かが判定される。

ここで、下限閾値は、尿素水溶液が異種水溶液であるか否力を判別するための閾値であって、正常な尿素水溶液であれば多少の対流が発生していても、通常測定され得ない下限値に設定される。そして、尿素水溶液の濃度が下限閾値未満であればステツプ 16へと進み (Yes)、異種判別信号が出力される。一方、尿素水溶液の濃度が下限閾値以上であればステップ 17へと進み（No)、正常判別信号が出力される。

[0021] かかる濃度測定処理及び還元剤種別判別処理によれば、測定トリガ信号が出力されるたびに、尿素水溶液濃度が測定される。そして、尿素水溶液の濃度が上限閾値より大であれば、尿素水溶液は空であると判別して、その判別結果を示す空判別信号が出力される。また、尿素水溶液の濃度が下限閾値未満であれば、尿素水溶液は異種水溶液であると判別して、その判別結果を示す異種判別信号が出力される。一方、尿素水溶液の濃度が下限閾値以上かつ上限閾値以下であれば、尿素水溶液は正常であると判別して、その判別結果を示す正常判別信号が出力される。

[0022] 空判別妥当性判定部 34Dによる空判別妥当性判定処理を示す図 6において、ステップ 21では、空判別信号が出力されているか否かが判定される。そして、空判別信号が出力されていればステップ 22へと進む一方 (Yes)、空判別信号が出力されていなければ処理を終了する（No)。

ステップ 22では、加熱ヒータ作動直前における濃度センサ 32からの温度信号に基づいて、尿素水溶液の温度が所定温度以上であるか否かが判定される。ここで、所定温度は、尿素水溶液の少なくとも一部が凍結して濃度測定精度が低下してレ、るか否力を判定するための閾値であって、尿素水溶液の溶媒の凝固点より若干高めの温度に設定される。そして、尿素水溶液の温度が所定温度以上であればステップ 23へと進む一方 (Yes)、尿素水溶液の温度が所定温度未満であれば処理を終了する（N o) ₀

[0023] ステップ 23では、加熱ヒータ作動直前における濃度センサ 32からの温度信号に基づいて、温度センサ A及び温度センサ Bにより夫々検出された温度の差 (以下「初期温度差」という）が所定温度差以下であるか否かが判定される。ここで、初期温度差は、温度センサ A及び温度センサ Bを夫々配設した 2点間の温度差を介して、尿素水溶液に対流が発生しているか否かを判定するための閾値であって、尿素水溶液に多少の対流が発生していても、通常発生し得ない温度差に設定される。そして、初期温度差が所定温度差以下であればステップ 24へと進み (Yes)、空判別回数計数信号が出力される。一方、初期温度差が所定温度差より大であれば処理を終了する（No [0024] 力かる空判別妥当性判定処理によれば、空判別信号が出力されたときに、尿素水溶液の温度が所定温度以上、かつ、初期温度差が所定温度差以下であれば、空判別は妥当であると判定され、空判別回数計数信号が出力される。このため、尿素水溶液の温度が低くその少なくとも一部が凍結してレ、る状態、尿素水溶液に強レ、対流が発生して熱伝達特性が変化している状態においては、空判別が妥当であるとの判定がなされることがな信頼性が高い空判別を行うことができる。

[0025] 空判別回数計数部 34Eによる空判別計数処理を示す図 7において、ステップ 31では、空判別回数計数信号が出力されているか否かが判定される。そして、空判別回数計数信号が出力されていればステップ 32へと進み (Yes)、空判別回数に 1が加算される。一方、空判別回数計数信号が出力されていなければステップ 33へと進む（N o) ₀

ステップ 33では、正常判別信号又は異種判別確定信号が出力されているか否かが判定される。そして、正常判別信号又は異種判別確定信号が出力されていればステツプ 34へと進み (Yes)、空判別回数力 Sリセットされる。一方、正常判別信号又は異種判別確定信号のいずれも出力されていなければ処理を終了する（No)。

[0026] 力かる空判別回数計数処理によれば、空判別回数計数信号が出力されるたびに、空判別回数に 1が加算される。一方、正常判別信号又は異種判別確定信号が出力されたときには、尿素水溶液が正常又は異種水溶液である蓋然性が高いので、空判別回数の計数処理を始めからやり直し、液体還元剤の誤確定を極力防止すベぐ空判別回数力 Sリセットされる。

異種判別妥当性判定部 34Fによる異種判別妥当性判定処理を示す図 8及び図 9 において、ステップ 41では、異種判別信号が出力されているか否かが判定される。そして、異種判別信号が出力されていればステップ 42へと進む一方 (Yes)、異種判別信号が出力されていなければ処理を終了する（No)。

[0027] ステップ 42では、異種判別が妥当であるか否力を示すフラグ Flagが 0 (妥当）に設定されると共に、異種判別回数を計数する回数を示す変数 Countが 0に設定される。ここで、変数 Countには、異種判別回数を加算するときには正の値が、異種判別回数を減算するときには負の値が設定される。ステップ 43では、濃度センサ 32からの温度信号に基づいて、尿素水溶液の温度が所定温度以上であるか否かが判定される。そして、尿素水溶液の温度が所定温度以上であればステップ 45へと進む (Yes)。一方、尿素水溶液の温度が所定温度未満であればステップ 44へと進み（No)、フラグ Flagが 1 (妥当でない）に設定されると共に、変数 Countが所定値 mだけ減算される。

1

[0028] ステップ 45では、濃度センサ 32からの温度信号に基づいて、加熱ヒータ作動による尿素水溶液の温度変化率、即ち、単位時間当たりの温度変化が所定変化率以下であるか否かが判定される。ここで、所定変化率は、尿素水溶液の温度変化を介して強レ、対流が発生してレ、るか否力を判定するための閾値であって、対流が比較的弱レ、状態では通常採りえない変化率に設定される。そして、尿素水溶液の温度変化率が所定変化率以下であればステップ 47へと進む (Yes)。一方、尿素水溶液の温度変化率が所定変化率より大であればステップ 46へと進み（No)、フラグ Flagが 1に設定されると共に、変数 Countが所定値 mだけ減算される。

2

[0029] ステップ 47では、濃度信号に基づレ、て、尿素水溶液の濃度が所定濃度以上であるか否かが判定される。ここで、所定濃度は、濃度センサ 32からの温度信号から測定された濃度が大幅に低いことを介して、尿素水溶液に強い対流が発生しているか否かを判定するための閾値であって、多少の対流が発生していても測定され得ない低い濃度に設定される。そして、尿素水溶液の濃度が所定濃度以上であればステップ 49 へと進む (Yes)。一方、尿素水溶液の濃度が所定濃度未満であればステップ 48へと進み（No)、フラグ Flagが 1に設定されると共に、変数 Countが所定値 mだけ減算され

3

る。

[0030] ステップ 49では、濃度信号に基づいて、前回測定された尿素水溶液の濃度と今回測定された尿素水溶液の濃度との偏差 (以下「濃度偏差」という）が所定偏差以下であるか否かが判定される。ここで、所定偏差は、尿素水溶液の濃度が大幅に変化したことを介して、尿素水溶液に強い対流が発生しているか否かを判定するための閾値であって、多少の対流が発生していても変化しない範囲の偏差に設定される。そして、濃度偏差が所定偏差以下であればステップ 51へと進む (Yes)。一方、濃度偏差が所定偏差より大であればステップ 50へと進み（No)、フラグ Flagが 1に設定されると共に、変数 Countが所定値 mだけ減算される。

4

[0031] ステップ 51では、初期温度差が所定温度差以下であるか否かが判定される。そして、初期温度差が所定温度差以下であればステップ 53へと進む (Yes)。一方、初期温度差が所定温度差より大であればステップ 52へと進み（No)、フラグ Flagが 1に設定されると共に、変数 Countが所定値 mだけ減算される。

5

ステップ 53では、フラグ Flagが 0であるか否カ即ち、異種判別は妥当であるか否かが判定される。そして、フラグ Flagが 0であればステップ 54へと進む一方 (Yes)、フラグ Flagが 1であればステップ 58へと進む（No)。

[0032] ステップ 54では、エンジン回転速度が第 1の所定値以下であるか否かが判定される。ここで、第 1の所定値は、車両が停車しているか否かを判定するための閾値の一つであって、エンジン回転速度の検出精度に応じて適宜設定される。そして、エンジン回転速度が第 1の所定値以下であればステップ 55へと進む一方 (Yes)、エンジン回転速度が第 1の所定値より大であればステップ 57へと進む（No)。

[0033] ステップ 55では、車速が第 2の所定値以下であるか否かが判定される。ここで、第 2 の所定値は、車両が停車しているか否かを判定するため閾値の他の一つであって、車速の検出精度に応じて適宜設定される。そして、車速が第 2の所定値以下であればステップ 56へと進む一方 (Yes)、車速が第 2の所定値より大であればステップ 57 へと進む（No)。

[0034] ステップ 56では、車両が停車状態にあると判定し、変数 Countに 2以上の自然数 n が設定される。

ステップ 57では、車両が走行状態にあると判定し、変数 Countに 1が設定される。ステップ 58では、変数 Countに設定された計数回数を含む異種判別回数計数信号が出力される。

[0035] かかる異種判別妥当性判定処理によれば、異種判別信号が出力されたときに、尿素水溶液の温度が所定温度以上、尿素水溶液の温度変化率が所定変化率以下、尿素水溶液の濃度が所定濃度以上、濃度偏差が所定偏差以下、かつ、初期温度差が所定温度差以下であれば、異種判別は妥当であると判定される。このため、尿素水溶液の温度が低くその少なくとも一部が凍結してレ、る状態、尿素水溶液に強レ、対流が発生して熱伝達特性が変化している状態においては、異種判別が妥当であるとの判定がなされることがなぐ信頼性が高い異種別を行うことができる。このとき、ェンジン回転速度及び車速に基づいて車両が停車中であるか又は走行中であるかが判定され、停車中であれば異種水溶液であることを短時間で確定可能とすべぐ計数回数として 2以上の自然数 nが設定された異種判別回数計数信号が出力される。一方、走行中であれば計数回数として 1が設定された異種判別回数計数信号が出力される。

[0036] 一方、尿素水溶液の温度が所定温度未満、尿素水溶液の温度変化率が所定変化率より大、尿素水溶液の濃度が所定濃度未満、濃度偏差が所定偏差より大、初期温度差が所定温度差より大であれば、尿素水溶液に強い対流が発生した状態での異種判別がなされたと判定し、異種判別回数をキャンセルすべぐ計数回数として負の値が設定された異種判別回数計数信号が出力される。このとき、ステップ 44， 46， 4 8, 50及び 52において、計数回数として自然数 m〜mを減算している力減算する

1 5

条件を使用しない場合には、各自然数 m〜mについて適宜 0を設定するようにすれ

1 5

ばよい。なお、自然数 m〜mのすベてを 0に設定したときには、異種判別回数を減

1 5

算せずに、その計数回数を維持することができる。

[0037] 異種判別回数計数部 34Gによる異種判別回数計数処理を示す図 10において、ステツプ 61では、異種判別回数計数信号が出力されているか否かが判定される。そして、異種判別回数計数信号が出力されていればステップ 62へと進む一方 (Yes)、異種判別回数計数信号が出力されていなければステップ 64へと進む（No)。

ステップ 62では、異種判別回数が計数される。即ち、異種判別が妥当であるときには、異種判別回数計数信号に含まれる正の整数からなる計数回数に応じて、異種判別回数が加算される。一方、異種判別が妥当ではないときには、妥当でない状態での計数をキャンセルすべぐ異種判別回数計数信号に含まれる負の整数からなる計数回数に応じて、異種判別回数が減算される。

[0038] ステップ 63では、異種判別が連続してなされた回数を示すバックアップカウンタに 1 が加算される。

ステップ 64では、正常判別信号又は空判別確定信号が出力されたか否かが判定される。そして、正常判別信号又は空判別確定信号が出力されていればステップ 65 へと進む一方 (Yes)、正常判別信号又は空判別確定信号のいずれも出力されていなければ処理を終了する（No)。

[0039] ステップ 65では、異種判別回数がリセットされる。

ステップ 66では、バックアップカウンタがリセットされる。

かかる異種判別回数計数処理によれば、異種判別回数計数信号が出力されるたびに、異種判別回数が計数される。このとき、異種判別が妥当であれば、異種判別回数は、車両状態 (停車中又は走行中）に応じて異なる計数回数でもって加算されるため、特に、尿素水溶液の対流が弱い停車中での計数速度を向上させることができる。また、異種判別が妥当ではないときには、尿素水溶液の対流が強い状態での計数、要するに、尿素水溶液の種別判別が困難な状態での計数をキャンセルすべぐ異種判別回数が減算されるため、判別精度を向上させることができる。さらに、異種判別回数計数信号が出力されるたびに、異種判別の妥当性にかかわらず、バックァップカウンタに 1が加算される。

[0040] 一方、正常判別信号又は空判別確定信号が出力されたときには、尿素水溶液が正常又は空である蓋然性が高いので、異種判別回数の計数処理を始めからやり直し、液体還元剤種別の誤確定を極力防止すべく、異種判別回数及びバックアップカウンタが夫々リセットされる。

還元剤種別確定部 34Hによる還元剤種別確定処理を示す図 11において、ステツプ 71では、空判別回数が第 1の所定回数以上であるか否かが判定される。そして、空判別回数が第 1の所定回数以上であればステップ 72へと進み (Yes)、空判別が確定されたことを示す空判別確定信号が出力される。一方、空判別回数が第 1の所定回数未満であればステップ 73へと進む（No)。

[0041] ステップ 73では、異種判別回数が第 1の所定回数以上であるか否かが判定される。そして、異種判別回数が第 1の所定回数以上であればステップ 74へと進み (Yes) 、異種判別が確定されたことを示す異種判別確定信号が出力される。一方、異種判別回数が第 1の所定回数未満であればステップ 75へと進む（No)。

ステップ 75では、バックアップカウンタが第 2の所定回数以上であるか否かが判定される。ここで、第 2の所定回数は、異種判定が長時間確定されないことを防止するための閾値であって、第 1の所定回数よりも大きな値、例えば、第 1の所定回数の 10倍の値に設定される。そして、バックアップカウンタが第 2の所定回数以上であればステップ 74へと進み (Yes)、異種判別確定信号が出力される。一方、バックアップカウンタが第 2の所定回数未満であれば処理を終了する（No)。

[0042] かかる還元剤種別確定処理によれば、空判別回数又は異種判別回数が第 1の所定回数以上になると、空判別又は異種判別が確定され、その確定結果に応じた信号が出力される。また、異種判別が妥当であるか否かにかかわらず、異種判別が連続してなされた回数を示すバックアップカウンタが第 2の所定回数以上になると、異種判別が確定され、異種判別確定信号が出力される。

[0043] 即ち、尿素水溶液に対流が発生していると、濃度センサ 32の温度センサ Aに併設された加熱ヒータで発生した熱が対流に乗って運ばれてしまうので、温度センサ Bへと伝達される熱量が減少し、濃度測定精度が低下してしまう。しかし、濃度センサ 32 により測定した尿素水溶液の濃度を実測したところ、図 12に示すように、尿素水溶液が正常であれば、対流が発生してレ、ても濃度が多数回連続して所定範囲を逸脱することは極めて稀である事実を見出すことができた。

[0044] そこで、尿素水溶液の濃度が上限閾値より大又は下限閾値未満となったときに、尿素水溶液は空又は異種水溶液であると判別し、その判別回数を個別に計数する一方、判別回数が第 1の所定回数以上になったときにその判別を確定することで、車両状態の如何にかかわらず、その判別を行うことができる。このとき、空判別又は異種判別の妥当性を判定し、その判別が妥当であるときのみ判別回数を計数することで、尿素水溶液に強い対流が発生している状態での計数を防止し、判別精度を向上させること力 Sできる。

[0045] なお、図 8及び図 9に示す異種判別妥当性判定処理において、制御プログラムの簡略化を図るベ車両状態を考慮せず、異種判別回数の計数回数として一律的に 1を設定するようにしてもよい。

また、図 11に示す還元剤種別確定処理において、空判別又は異種判別が確定されたときに、警報器などの報知装置を用いて、その旨を車両運転者に報知するようにしてもよレ、。このようにすれば、車両運転者は、尿素水溶液が正常でないことを早期に把握でき、例えば、交換などの適切な処置をとることで、排気浄化装置としての機能を維持することができる。

[0046] さらに、エンジン 10を停止したときに、異種判別回数及び空判別回数を不揮発性メモリとしての EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)に夫々書き込む一方、エンジン 10を始動したときに、 EEPROMに書き込まれた異種判別回数及び空判別回数を夫々読み出すようにしてもよい。このようにすれば、ェンジン 10の始動前の異種判別回数及び空判別回数が引き継がれるので、エンジン 10 を始動するたびに、計数処理を始め力ら行う必要がなぐ短時間で尿素水溶液の判別を行うことができる。

[0047] 従って、本発明に係る液体還元剤判別装置によれば、移動車両に対して、近接した 2点間の熱伝達特性力ら液体還元剤の濃度を間接的に測定する濃度センサを搭載しても、液体還元剤が空、正常又は異種水溶液のいずれかであるかを高精度に判另 IJすること力 Sできる。

Claims

請求の範囲

[1] 液体還元剤を貯蔵する貯蔵タンク内の近接した 2位置に温度センサが夫々配設されると共に、一方の温度センサに加熱ヒータが併設された構成をなす濃度センサと、コンピュータを内蔵したコントロールユニットと、を含んで構成され、

前記コントロールユニットは、エンジン始動後所定時間ごとに前記濃度センサの加熱ヒータを作動させて、前記各温度センサにより夫々検出された温度から液体還元剤の濃度を間接的に測定し、その濃度が下限閾値未満、下限閾値以上かつ上限閾値以下、上限閾値より大であるときに、前記液体還元剤は異種水溶液、正常、空であると夫々判別し、前記液体還元剤が異種水溶液であるとの異種判別を行ったときに、前記各温度センサにより夫々検出された温度及び測定した濃度に基づいて、前記異種判別が妥当であるか否力を判定し、前記異種判別が妥当であると判定したときに、異種判別回数を計数し、前記液体還元剤が空であるとの空判別を行ったときに、前記各温度センサにより夫々検出された温度に基づいて、前記空判別が妥当であるか否かを判定し、前記空判別が妥当であると判定したときに、空判別回数を計数し、前記液体還元剤が正常であると判定したときに、前記異種判別回数及び空判別回数を夫々リセットし、前記異種判別回数及び空判別回数が第 1の所定回数以上になったときに、前記異種判別及び空判別を夫々確定することを特徴とする液体還元剤判別装置。

[2] 前記コントロールユニットは、前記加熱ヒータ作動直前における温度が所定温度以上、前記加熱ヒータ作動直前における温度差が所定温度差以下、前記加熱ヒータ作動による温度の変化率が所定変化率以下、前記濃度が下限閾値よりも小さい所定濃度以上、かつ、前回測定した濃度と今回測定した濃度との偏差が所定偏差以下であるときに、前記異種判別は妥当であると判定することを特徴とする請求項 1記載の液体還元剤判別装置。

[3] 前記コントロールユニットは、前記加熱ヒータ作動直前における温度が所定温度以上、かつ、前記加熱ヒータ作動直前における温度差が所定温度差以下であるときに、前記空判別は妥当であると判定することを特徴とする請求項 1記載の液体還元剤判別装置。

[4] 前記コントロールユニットは、前記空判別を確定したときに、前記異種判別回数をリセットする一方、前記異種判別を確定したときに、前記空判別回数をリセットすることを特徴とする請求項 1記載の液体還元剤判別装置。

[5] 前記コントロールユニットは、前記異種判別回数が第 1の所定回数以上になったか否かにかかわらず、前記液体還元剤が異種水溶液であると連続して判別した回数が、前記第 1の所定回数よりも大きな第 2の所定回数以上になったときに、前記異種判別を確定することを特徴とする請求項 1記載の液体還元剤判別装置。

[6] 前記コントロールユニットは、車両が走行中であるか停車中であるかを判定し、車両が停車中であると判定したときに、前記異種判別回数に 2以上の自然数を加算することを特徴とする請求項 1記載の液体還元剤判別装置。

[7] エンジンの回転速度を検出する回転速度センサと、車速を検出する車速センサと、を備え、

前記コントロールユニットは、前記回転速度センサにより検出された回転速度が第 1 の所定値以下、かつ、前記車速センサにより検出された車速が第 2の所定値以下のときに、前記車両が停車中であると判定する一方、その他のときに、前記車両が走行中であると判定することを特徴とする請求項 6記載の液体還元剤判別装置。

[8] 前記コントロールユニットは、前記異種判別が妥当でないと判定したときに、前記異種判別回数力所定回数を減算することを特徴とする請求項 1記載の液体還元剤判別装置。

[9] 前記コントロールユニットは、エンジン停止時に、前記異種判別回数及び空判別回数を不揮発性のメモリに夫々書き込む一方、エンジン始動時に、前記メモリから異種判別回数及び空判別回数を夫々読み出すことを特徴とする請求項 1記載の液体還元剤判別装置。

[10] 前記コントロールユニットは、前記空判別又は異種判別を確定したときに、報知装置を介してその旨を報知することを特徴とする請求項 1記載の液体還元剤判別装置