WO2014103797A1 - 尿素ｓｃｒ用尿素水消費量診断装置 - Google Patents

尿素ｓｃｒ用尿素水消費量診断装置 Download PDF

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茂 二本木
弘隆 高橋
正信 嶺澤
鈴木　豊
高橋　康一
武史 福岡
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いすゞ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a urea SCR system that selectively reduces NOx in exhaust gas of an engine using urea water, and in particular, urea water consumption diagnosis for urea SCR that can accurately diagnose the amount of urea water injected by a dosing valve. It relates to the device.
  • This SCR system supplies urea water stored in a urea water tank upstream of the exhaust gas of the SCR device, hydrolyzes urea water with the heat of the exhaust gas, generates ammonia, and this ammonia generates a catalyst in the SCR device. NOx is reduced and purified.
  • the urea water is supplied upstream of the exhaust gas of the SCR by being injected from a dosing valve provided on the upstream side of the SCR device.
  • the urea water is supplied to the dosing valve by a supply module including a supply module pump (SM pump) and a urea water pressure sensor.
  • the supply module is connected to the urea water tank through the suction line, and supplies urea water sucked up from the urea water tank through the suction line to the dosing valve through a pressure feed line connecting the supply module and the dosing valve.
  • the dosing valve is controlled by a DCU (dosing control unit), and the dosing valve is controlled to open and close in accordance with the detected value of a NOx sensor provided downstream of the SCR device to adjust the urea injection amount.
  • the level of urea water in the urea water tank is detected by a urea water sensor provided in the urea water tank, and the remaining amount of urea water is detected from the level of urea water detected by the urea water sensor to replenish urea water.
  • a urea water sensor provided in the urea water tank
  • This consumption amount of urea water can be roughly estimated by detecting the level change of the urea water sensor in the urea water tank.
  • the detection accuracy of the urea water sensor is to detect the urea level in a stepwise manner, and when there is a tilt of the vehicle during running or the urea water shakes in the urea water tank, it is not possible to detect the accurate level.
  • the current urea water sensor has only a function of detecting how much urea water is in the urea water tank or replenishment timing.
  • the amount of urea water consumed is small, and it is difficult to reliably detect clogging or the like due to a level change by the urea water sensor.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to detect a urea SCR that can detect even when a pumping line or a dosing valve is clogged or fixed by foreign matter, or when urea water is continuously blown by the dosing valve. It is in providing the urea water consumption diagnostic apparatus for water.
  • the present invention provides a urea SCR for sucking urea water in a urea water tank with a supply pump and injecting the urea water from a dosing valve provided on the upstream side of the SCR device via a pressure feed line.
  • a urea water sensor that detects the level of urea water in the urea water tank, an injection amount instruction means that instructs the urea water amount to be injected from the dosing valve in accordance with NOx in the exhaust gas, Instruction injection amount integration means for integrating the instruction injection amount instructed by the injection amount instruction means, consumption amount calculation means for calculating an integrated consumption amount from a detection value input from the urea water sensor, and the instruction injection amount integration means
  • An abnormality diagnosis unit that compares the integrated instruction injection amount from the consumption amount and the integrated consumption amount from the consumption calculation means to determine whether the urea water injection by the dosing valve is normal or abnormal DOO urea SCR for urea water consumption diagnostic apparatus characterized by comprising a.
  • the abnormality diagnosis means receives the integrated command injection quantity from the command injection quantity integration means and the cumulative consumption quantity from the consumption calculation means, and when the cumulative command injection quantity exceeds the determination quantity, the cumulative command injection quantity and the time It is preferable to determine that the urea water consumption is abnormal when the difference between the two exceeds a certain amount, and to determine normal when the difference is not exceeded.
  • the consumption calculation means stores the level detected by the urea water sensor when the ignition key is turned on, and stores the level when the ignition key is turned off, and then stores the level when the ignition key is turned on / off.
  • the commanded injection amount integration means starts the integration of the commanded injection amount when the ignition key is turned on and stores the commanded injection amount when it is turned off, and then the ignition
  • the commanded injection amount is sequentially accumulated based on the accumulated commanded injection amount stored when the key is turned ON / OFF, and the abnormality diagnosing unit is configured such that when the commanded injection amount from the commanded injection amount integrating unit exceeds the determination value, Comparing the judgment value with the accumulated consumption from the consumption calculating means to make a normal / abnormal diagnosis, and resetting the accumulated value of the command injection quantity integrating means after the diagnosis Masui.
  • the consumption amount calculating means calculates the replenishment amount from the level change of the urea water sensor, and adds the replenishment amount to the integrated consumption amount calculated when the abnormality diagnosis means performs the abnormality diagnosis. It is preferable to output the added value as an accumulated consumption amount to the abnormality diagnosis means.
  • the replenishment amount is calculated by the consumption amount calculation means when the level change of the urea water tank changes more than the detection accuracy of the urea water sensor. It is preferable to calculate the replenishment amount from the stored level.
  • the determination amount is set so that the cumulative command injection amount of urea water is between several liters and several tens of liters.
  • the present invention compares the difference based on the urea water command injection amount and the level change of the urea water, thereby detecting clogging in the dosing valve or the pressure feeding pipe, or detecting a malfunction such as a blow-off due to the dosing valve being stuck open. Demonstrates the excellent effect of being possible.
  • the detection position of the urea water sensor, the accumulated consumption amount of urea water, and the cumulative command injection amount in a case where the urea water tank is supplemented with urea water are described in time series. It is a figure to do.
  • FIG. 1 shows an outline of an SCR system.
  • a SCR device 11 is connected to an exhaust pipe 10 of a diesel engine (not shown), and a dosing valve that injects urea water upstream of the SCR device 11. 12 is provided, and a NOx sensor 13 is provided downstream of the SCR device 11.
  • the detection value of the NOx sensor 13 is input to a DCU (Dosing Control Unit) 14, and the dosing valve 12 is controlled to open and close by the DCU 14.
  • DCU Dosing Control Unit
  • the urea water U injected from the dosing valve 12 is stored in the urea water tank 15, sucked into the supply pump 18 of the supply module 17 from the suction line 16, foreign matter is removed from the supply pump 18 through the filter 19, and the pressure feed line 20. Is pumped to the dosing valve 12. Excess urea water U is returned from the pumping line 20 on the discharge side of the filter 19 into the urea water tank 15 through the return line 21.
  • the urea water sensor 22 is provided in the urea water tank 15, and the urea water sensor 22 measures the level of the urea water in the urea water tank 15 and transmits it to the DCU 14.
  • the DCU 14 calculates the amount and timing of injecting urea water to the SCR device 11, drives the supply pump 18 to increase the urea water to a specified pressure, controls opening and closing of the dosing valve 12, and controls an appropriate amount at an appropriate timing. Spray.
  • the NOx sensor 13 sends a measured value to the DCU 14 in order to monitor that the NOx value in the exhaust gas downstream of the SCR device 11 is steady due to the appropriate injection of urea water from the dosing valve 12. Send.
  • the DCU 14 is connected to an ECM (engine control module) 23 that mainly performs fuel injection control, and various input information such as a vehicle speed signal and control information of the ECM 23 are transmitted from the ECM 23 to the DCU 14.
  • ECM engine control module
  • the battery 24 is connected to the DCU 14 and the ON / OFF signal of the ignition key 25 is input.
  • the DCU 14 determines the injection amount of urea water to be injected from the dosing valve 12 based on the information of the ECM 23 so that the detected value of the NOx sensor 13 becomes steady, and the dosing valve 12 based on the determined value.
  • the dosing valve 12 determines whether the urea water is properly injected from the dosing valve 12.
  • the dosing valve 12 is not closed in the open fixing state, the urea water continues to blow from the dosing valve 12, and this state cannot be detected.
  • the DCU 14 is instructed by the injection amount instructing means 30 for instructing the amount of urea water to be injected from the dosing valve 12 based on the information of the ECM 23 and the detected value of the NOx sensor 13, and the instruction instructed by the injection amount instructing means 30.
  • Instruction injection amount integration means 31 for integrating the injection amount
  • consumption calculation means 32 for calculating the integrated consumption amount D from the detection value input from the urea water sensor 22, and integration instruction injection amount from the instruction injection amount integration means 31
  • An abnormality diagnosing unit 33 that compares P and the accumulated consumption D from the consumption calculating unit 32 to determine whether the urea water injection by the dosing valve 12 is normal or abnormal is provided.
  • the integrated command injection amount P of the command injection amount integration unit 31 is reset to zero, and at the same time, the consumption calculation unit 32 sets the level detected by the urea water sensor 22 as the level (S0).
  • the command injection amount integration unit 31 sequentially integrates the command injection amount by the injection amount instruction unit 30 and stores the cumulative command injection amount P.
  • the detection accuracy does not increase unless the urea water is consumed to some extent (for example, the consumption amount is several tens to several tens of liters). Consumed when the vehicle travels several times, that is, when the ignition key 25 is repeatedly turned on and off, and the integrated command injection amount P in the command injection amount integration means 31 exceeds a determination amount L (for example, 15 L).
  • the integrated consumption amount D in the amount calculating means 32 and the integrated instruction injection amount P are compared, and it is determined whether or not
  • the integrated consumption amount D and the integrated instruction injection amount P are the same, and if the value is less than or equal to the value K1 determined by the level measurement error range of the urea water sensor 22, It is diagnosed as normal, and if it is K1 or more, it is determined as abnormal.
  • D ⁇ P and DP are negative when there is no injection due to foreign matter or the like, and D >> P and D >> P when the dosing valve 12 is left blowing.
  • -P becomes positive, and it can be determined from the plus / minus whether clogging due to sticking and blowing of the dosing valve 12 remain.
  • the consumption amount calculation means 32 detects the level of the level sensor by the urea water sensor 22 at the ON / OFF timing of the key switch, and the consumption amount calculating means 32 determines the replenishment amount. Judging. That is, the consumption calculating means 32 integrates the replenishment amount from the start of control to the time of diagnosis, and obtains the accumulated consumption amount D of urea water by adding the integrated replenishment amount to the actual level change.
  • step S1 When the diagnosis is started in step S1 and the key switch is turned on (step S2), the initial level sensor position (S0) is read and stored by the urea water sensor (step S3).
  • step S4 it is determined whether or not the vehicle speed is 0 km.
  • the level sensor position (S0 ′) is repeatedly read, and if the urea water is replenished during the stop, the level is read.
  • S0 ′ is stored and updated with the maximum value (step S5).
  • step S5 When the vehicle travels in this step S4 (No), the difference between the first stored level S0 and the level S0 ′ stored during the stop (S0′ ⁇ S0) is the detection accuracy of the urea water sensor.
  • the process proceeds to the start step S8, and if the level S0 ′ is within the error range with respect to the first level S0 (No), the process proceeds to step S8.
  • step S8 for starting the command injection amount integration the command injection amount is integrated until the key switch is turned off in step S9, and urea water is stored as level S0.
  • step S12 when the key switch is turned ON in step S11, it is determined in step S12 whether or not the cumulative command injection amount P by the previous travel has reached the determination amount L (P ⁇ L).
  • This determination amount L is set to 15 L, for example, in the range of several L to several tens of L.
  • step S12 If it is determined in step S12 that the cumulative instruction injection amount P of urea water has not reached the determination amount L (No), the process proceeds to step S13, and the level sensor position (S1 + n ) is read and stored.
  • step S13 to S19 and S11 When the integrated command injection amount P has not reached the determination amount L, steps S13 to S19 and S11 described above are repeated, and when the cumulative command injection amount P has reached the determination amount L (Yes), the total replenishment amount R ⁇ at step S20. If there is no replenishment (Yes), in step S22,
  • > K1 is determined. If there is replenishment (No), correction of D during replenishment (step S21) D S2 + 1 ⁇ S1 + R ⁇ ) is performed and the determination returns to step S22.
  • step S23 it is determined that the consumption is normal, and the control is terminated (step S25). If it is determined in step S22 that the dosing valve or the like is clogged and injection is not performed, the accumulated consumption amount D is sufficiently smaller than the accumulated instruction injection amount P, and urea water is blown with the dosing valve open and fixed. In the event of a failure, the cumulative consumption amount D is sufficiently larger than the cumulative command injection amount P. Therefore, the absolute value (
  • the level detection position of urea water is 1 to 20 from the full side to the empty side, the determination amount L is 15 L, and for convenience of explanation, 1 level change is 1 L.
  • FIG. 3 shows the level sensor detection position S when urea water is not replenished, the urea water cumulative consumption D based on the level sensor, and the cumulative command injection amount P injected by the dosing valve in time series.
  • the key switch is turned off at time Tn and the diagnosis is completed, and at time T0, the key switch is turned on and diagnosis control is started, the integrated instruction injection amount P is reset to zero and at the detection position of the level sensor.
  • the initial level 3 at the start of diagnosis is stored as level S0, and the level 3 is stored as integrated consumption D0.
  • the commanded injection amount is integrated and the integrated commanded injection amount P is sequentially stored.
  • level 6 of the detection position of the level sensor is stored as level S1
  • level 6 of the detection position of the level sensor is stored as level S2
  • the position of level S2 is stored as integrated consumption D2.
  • the level sensor detection level 17 is stored as level Sn-2 and level Sn-
  • the level sensor detection position level 17 is stored as level Sn-1, and the position of level Sn-1 is stored as the integrated consumption amount Dn-1, and the vehicle travels. .
  • the cumulative command injection amount P exceeds the determination amount L (15L), that is, from time Tn-1 to time Tn.
  • the accumulated command injection amount c 3L
  • the accumulated command injection amount P (Pn a + b + c, 17L) and the accumulated consumption amount D (Sn ⁇ S0, 17L).
  • FIG. 3 shows a state in which the fuel is normally injected, the integrated instruction injection amount P is reset to zero, and the diagnosis is performed again from the next time T0.
  • FIG. 4 shows the level sensor detection position S when urea water is replenished, the accumulated consumption amount D of urea water based on the level sensor, and the accumulated command injection amount P injected by the dosing valve in time series.
  • the key switch When the key switch is turned off at time Tn and the diagnosis is completed, and at time T0, the key switch is turned on and the diagnosis control is started.
  • the initial level 13 at the start is stored as the level S0, and the level 13 is stored as the integrated consumption D0.
  • the cumulative command injection amount P is sequentially accumulated, and when stopped at time T1 and the key switch is turned off, level 16 of the detection position of the level sensor is stored as level S1.
  • level 8 of the detection position of the level sensor is stored as level S2 and the accumulated consumption amount D2 is stored.
  • the replenishment amount R1 (8L) is stored as the presence of replenishment from the difference (S2-S1) from the previously stored level S1.
  • the level 19 of the detection position of the level sensor is stored as level Sn-2 and level Sn-
  • level 7 of the detection position of the level sensor is stored as level Sn-1, and the position of level Sn-1 is stored as integrated consumption Dn-1.
  • the replenishment amount Rn () is determined to be replenished from the difference between the level Sn-2 and the level Sn-1 (Sn-2-Sn-1). 14L).
  • the cumulative command injection amount P exceeds the determination amount L during the travel from the time Tn-1 to the time Tn

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Abstract

　圧送ラインやドージングバルブが異物により詰まったり固着したとき、或いはドージングバルブで尿素水が吹きっぱなしになったときでも、これら検出できる尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置を提供する。　尿素水タンク１５内の尿素水Ｕのレベルを検出する尿素水センサ２２と、排ガス中のＮＯｘに応じてドージングバルブ１２から噴射する尿素水量を指示する噴射量指示手段３０と、噴射量指示手段３０で指示した指示噴射量を積算する指示噴射量積算手段３１と、尿素水センサ２２から入力される検出値から積算消費量Ｄを算出する消費量算出手段３２と、指示噴射量積算手段３１からの積算指示噴射量Ｐと消費量算出手段３２からの積算消費量Ｄを比較してドージングバルブ１２による尿素水噴射が正常か異常かを判定する異常診断手段３３とを備えたものである。

Description

尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置
　本発明は、エンジンの排ガス中のＮＯｘを尿素水を用いて選択還元する尿素ＳＣＲシステムに係り、特に、ドージングバルブで噴射した尿素水の尿素水量を的確に診断できる尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置に関するものである。
　ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを浄化するための排気ガス浄化システムとして、選択還元触媒を用いた選択触媒還元（Selective Catalytic Reduction）システム（ＳＣＲシステム）が開発されている。
　このＳＣＲシステムは、尿素水タンクに貯留された尿素水をＳＣＲ装置の排気ガス上流に供給し、排気ガスの熱で尿素水を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアによってＳＣＲ装置内の触媒でＮＯｘを還元して浄化するものである。尿素水は、ＳＣＲ装置の上流側に設けられたドージングバルブから噴射されることで、ＳＣＲの排気ガス上流に供給される。
　ドージングバルブへの尿素水の供給は、サプライモジュールポンプ（ＳＭポンプ）や尿素水圧力センサなどを備えたサプライモジュールによってなされる。サプライモジュールは、吸込ラインを介して尿素水タンクと接続されており、尿素水タンクから吸込ラインを通じて吸い上げた尿素水を、サプライモジュールとドージングバルブとを接続する圧送ラインを通じてドージングバルブに供給する。ドージングバルブは、ＤＣＵ（ドージングコントロールユニット）により制御され、ＳＣＲ装置の下流に設けたＮＯｘセンサの検出値に応じてドージングバルブが開閉制御されて尿素噴射量が調整される。
　尿素水タンク内の尿素水のレベルは、尿素水タンク内に設けた尿素水センサで検出され、尿素水センサで検出した尿素水のレベルから尿素水の残存量を検出し、尿素水の補充の目安としている。
特開２０１１－２４７１３７号公報 特開２０１２－２０６１号公報
　ところで、尿素水をＮＯｘ触媒内に噴射するドージングバルブ内、およびそこに至る圧送ライン内が異物により詰まりが生じた場合、それを検出する手段がない。またドージングバルブが異物等の固着により、開状態で固着した場合にも同様に検出する手段がない問題がある。
　この尿素水の消費量については、尿素水タンク内の尿素水センサのレベル変化を検出すれば、その消費量はおおよそ推測できる。しかし、尿素水センサの検出精度は、尿素レベルを段階的に検出するもので、走行中の車両の傾斜や尿素水タンク内での尿素水の揺れがあるときには、正確なレベルを検出することは困難である。よって、現状の尿素水センサは、尿素水タンク内の尿素水がどの程度あるか或いは補充時期を検出する機能しかない。
　また、仮に尿素水センサの検出精度が良いものを用いたとしても、消費される尿素水量は僅かであり、この尿素水センサによるレベル変化で、詰まり等を確実に検出することも困難である。
　さらに、ドージングバルブが開状態で固着し、尿素水が吹きっぱなしになったときには、尿素水センサのレベル変化でこれを検出することは不可能である。
　そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、圧送ラインやドージングバルブが異物により詰まったり固着したとき、或いはドージングバルブで尿素水が吹きっぱなしになったときでも、これらを検出できる尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために本発明は、尿素水タンク内の尿素水を、サプライポンプにて吸い込み、これを圧送ラインを介してＳＣＲ装置の上流側に設けたドージングバルブから噴射するための尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置において、尿素水タンク内の尿素水のレベルを検出する尿素水センサと、排ガス中のＮＯｘに応じて前記ドージングバルブから噴射する尿素水量を指示する噴射量指示手段と、前記噴射量指示手段で指示した指示噴射量を積算する指示噴射量積算手段と、前記尿素水センサから入力される検出値から積算消費量を算出する消費量算出手段と、前記指示噴射量積算手段からの積算指示噴射量と前記消費量算出手段からの積算消費量を比較してドージングバルブによる尿素水噴射が正常か異常かを判定する異常診断手段とを備えたことを特徴とする尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置である。
　異常診断手段は、指示噴射量積算手段からの積算指示噴射量と消費量算出手段からの積算消費量が入力され、積算指示噴射量が判定量を超えたとき、その積算指示噴射量とそのときの積算消費量とを比較して、両者の差が一定量を超えたときに尿素水消費量異常と判定し、超えなかったときに正常と判定するのが好ましい。
　消費量算出手段は、イグニッションキーがＯＮされたときに、尿素水センサで検出したレベルを記憶すると共にＯＦＦされたときのレベルを記憶し、その後イグニッションキーがＯＮ・ＯＦＦされたときにレベルを記憶して積算消費量を順次算出し、指示噴射量積算手段は、イグニッションキーがＯＮされたときに、指示噴射量の積算を開始すると共にＯＦＦされたときに積算指示噴射量を記憶し、その後イグニッションキーがＯＮ・ＯＦＦされたときに記憶した積算指示噴射量を基に順次指示噴射量を積算し、異常診断手段は、指示噴射量積算手段からの積算指示噴射量が判定値を超えたとき、その判定値と消費量算出手段からの積算消費量を比較して正常・異常の診断を行い、診断後に指示噴射量積算手段の積算値をリセットするのが好ましい。
　消費量算出手段は、尿素水タンクに尿素水が補充されたとき、尿素水センサのレベル変化から補充量を算出し、異常診断手段で異常診断を行うときに算出した積算消費量に補充量を足した値を積算消費量として異常診断手段に出力するのが好ましい。
　消費量算出手段による補充量の算出は、尿素水タンクのレベル変化が尿素水センサの検出精度以上変化したときに補充有りとすると共に補充後の尿素水センサの検出レベルの最大値と補充前に記憶したレベルから補充量を算出するのが好ましい。
　判定量は、尿素水の積算指示噴射量が、数Ｌ～十数Ｌの間で設定されるのが好ましい。
　本発明は、尿素水の指示噴射量と尿素水のレベル変化に基づく差を比較することで、ドージングバルブ又は圧送配管内の詰まりや、ドージングバルブ開固着状態による吹きっぱなし等の不具合の検出が可能となるという優れた効果を発揮する。
本発明におけるＳＣＲシステムの概略図である。 本発明の尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置の消費量診断のフローチャートを示す図である。 本発明の尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置において、尿素水タンクに尿素水の補充無しのケースでの尿素水センサの検出位置と尿素水の積算消費量と積算指示噴射量を時系列で説明する図である。 本発明の尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置において、尿素水タンクに尿素水の補充有りのケースでの尿素水センサの検出位置と尿素水の積算消費量と積算指示噴射量を時系列で説明する図である。
　以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
　図１は、ＳＣＲシステムの概略を示したもので、ディーゼルエンジン（図示せず）の排気管１０には、ＳＣＲ装置１１が接続され、そのＳＣＲ装置１１の上流側に尿素水を噴射するドージングバルブ１２が設けられ、ＳＣＲ装置１１の下流側には、ＮＯｘセンサ１３が設けられる。
　ＮＯｘセンサ１３の検出値はＤＣＵ（ドージングコントロールユニット）１４に入力され、ＤＣＵ１４によりドージングバルブ１２が開閉制御される。
　ドージングバルブ１２から噴射される尿素水Ｕは、尿素水タンク１５に溜められ、サクションライン１６からサプライモジュール１７のサプライポンプ１８に吸引され、サプライポンプ１８からフィルタ１９を通して異物が除去され、圧送ライン２０にてドージングバルブ１２に圧送される。また余剰の尿素水Ｕは、フィルタ１９の吐出側の圧送ライン２０から戻しライン２１にて尿素水タンク１５内に戻される。
　尿素水タンク１５内には、尿素水センサ２２が設けられ、尿素水センサ２２が尿素水タンク１５内の尿素水のレベルを計測し、ＤＣＵ１４へ送信する。
　ＤＣＵ１４は、ＳＣＲ装置１１へ尿素水を噴射する量、タイミングを算出し、サプライポンプ１８を駆動させ尿素水を規定圧まで高め、ドージングバルブ１２の開閉を制御し、適切な量を適切なタイミングで噴射する。
　ＮＯｘセンサ１３は、ドージングバルブ１２から尿素水が適切に噴射されていることにより、ＳＣＲ装置１１の下流の排ガス中のＮＯｘ値が定常となっていることをモニタするために、ＤＣＵ１４へ計測値を送信する。
　ＤＣＵ１４には、主に燃料噴射制御を行うＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）２３と接続され、ＥＣＭ２３からＤＣＵ１４へ、車速信号など、各種入力情報、ＥＣＭ２３の制御情報が送信される。
　また、ＤＣＵ１４には、バッテリー２４が接続されると共にイグニッションキー２５のＯＮ、ＯＦＦ信号が入力される。
　このＳＣＲシステムにおいて、ＤＣＵ１４は、ＥＣＭ２３の情報を基にＮＯｘセンサ１３の検出値が定常となるようドージングバルブ１２から噴射する尿素水の噴射指示量を決定し、その決定値に基づいてドージングバルブ１２を開閉制御するが、サプライポンプ１８から圧送ライン２０とドージングバルブ１２に至る経路で異物等による詰まりが生じたときには、ドージングバルブ１２から適正に尿素水が噴射されているかどうかを判定することができず、またドージングバルブ１２が開固着状態で閉じなかったときには、尿素水がドージングバルブ１２から吹きっぱなしになってしまい、この状態も検出することができない。
　そこで、本発明においては、ＤＣＵ１４に、ＥＣＭ２３の情報とＮＯｘセンサ１３の検出値に基づいてドージングバルブ１２から噴射する尿素水量を指示する噴射量指示手段３０と、噴射量指示手段３０で指示した指示噴射量を積算する指示噴射量積算手段３１と、尿素水センサ２２から入力される検出値から積算消費量Ｄを算出する消費量算出手段３２と、指示噴射量積算手段３１からの積算指示噴射量Ｐと消費量算出手段３２からの積算消費量Ｄを比較してドージングバルブ１２による尿素水噴射が正常か異常かを判定する異常診断手段３３とを備えて構成する。
　先ず、診断を開始するときには、指示噴射量積算手段３１の積算指示噴射量Ｐをゼロにリセットし、同時に、消費量算出手段３２は、尿素水センサ２２で検出されたレベルをレベル（Ｓ０）として記憶する。その後、車両が走行し、ドージングバルブ１２から尿素水が噴射されたとき、指示噴射量積算手段３１は、噴射量指示手段３０による指示噴射量を順次積算し、積算指示噴射量Ｐを記憶する。
　異常診断手段３３での尿素水噴射が正常か異常かを検出するには、ある程度尿素水を消費（例えば消費量が数Ｌから十数Ｌ）したときでなければ、検出精度が高くならないため、車両走行が何回か行われたとき、すなわちイグニッションキー２５がＯＮ・ＯＦＦを繰り返し、指示噴射量積算手段３１での積算指示噴射量Ｐが判定量Ｌ（例えば１５Ｌ）を超えたときに、消費量算出手段３２での積算消費量Ｄと積算指示噴射量Ｐを比較し、｜Ｄ－Ｐ｜＞Ｋ１かどうかを判断する。
　この判断において、尿素水が適正に噴射されていれば、積算消費量Ｄと積算指示噴射量Ｐとは同じであり、尿素水センサ２２のレベル測定の誤差範囲で決まる値Ｋ１以下であれば、正常と診断し、Ｋ１以上であれば異常と判断する。この際、両者の差の絶対値で比較することで、異物等で噴射がないときにはＤ≪Ｐで、Ｄ－Ｐはマイナスとなり、ドージングバルブ１２が吹きっぱなしとなればＤ≫Ｐで、Ｄ－Ｐはプラスとなり、そのプラス・マイナスから固着による詰まりと、ドージングバルブ１２の吹きっぱなしが判断できる。
　また、尿素水タンク１５には、尿素水の補充があるため、キースイッチのＯＮ・ＯＦＦのタイミングで尿素水センサ２２によるレベルセンサのレベルを検出してその変化から消費量算出手段３２が補充量を判断する。すなわち消費量算出手段３２は、制御開始から診断時までその補充量を積算し、実際のレベル変化にその積算補充量を足して尿素水の積算消費量Ｄを求める。
　これを図２のフローチャートにより説明する。
　ステップＳ１で診断が開始され、キースイッチがＯＮされたとき（ステップＳ２）、尿素水センサで初期のレベルセンサ位置（Ｓ０）を読み込み、記憶する（ステップＳ３）。次にステップＳ４で、車速＝０ｋｍかどうかを判断し、車両が停止状態のとき（Ｙｅｓ）は、繰り返しレベルセンサ位置（Ｓ０’）を読み込み、その停止中に尿素水の補充があればそのレベルＳ０’を最大値として記憶更新する（ステップＳ５）。このステップＳ４で車両が走行したとき（Ｎｏ）、ステップＳ６の判断で、最初に記憶したレベルＳ０と停止中に記憶したレベルＳ０’の差（Ｓ０’－Ｓ０）が、尿素水センサの検出精度以上又は誤差範囲以上の値（Ｋ１）に対して大きいかどうか（Ｓ０’－Ｓ０＞Ｋ１）を判断する。このステップＳ４の判断で、誤差範囲以上にレベルが上昇したならば（Ｙｅｓ）、Ｓ０’－Ｓ０＝Ｒp0とし、その補充量を積算補充量ＲΣに加算（ステップＳ７）して、指示噴射量積算開始のステップＳ８に移行し、また、レベルＳ０’が最初のレベルＳ０に対して誤差範囲であれば（Ｎｏ）、ステップＳ８に移行する。この指示噴射量積算開始のステップＳ８では、ステップＳ９のキースイッチＯＦＦまで指示噴射量を積算すると共に尿素水はレベルＳ０として記憶する。ステップＳ９でキースイッチがＯＦＦとされたときに、制御開始から一回目の走行後のレベルセンサ位置Ｓ１を読み込み、そのときの尿素水の積算消費量Ｄ（＝Ｓ１－Ｓ０）を記憶する（ステップＳ１０）。
　次に、ステップＳ１１で、キースイッチがＯＮとされたとき、ステップＳ１２の判断で、その前の走行による積算指示噴射量Ｐが判定量Ｌに達したかどうか（Ｐ≧Ｌ）を判定する。この判定量Ｌは、数Ｌ～十数Ｌの範囲で、例えば１５Ｌに設定する。
　このステップＳ１２の判断で、尿素水の積算指示噴射量Ｐが判定量Ｌに達していないとき（Ｎｏ）、ステップＳ１３に移行して、レベルセンサ位置（Ｓ１+n）を読み込んで記憶する。次にステップＳ１４の判断で、その記憶したレベル（Ｓ１+1）とステップＳ１１でキースイッチがＯＮとされる前のレベルＳ１とを比較し、Ｓ１+n－Ｓ１＞Ｋ１かどうかを判断して尿素水の補充の有無を判断し、補充がなければ（Ｎｏ）、ステップＳ１７に移行し、補充があれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１５で、Ｓ１+n－Ｓ１＝Ｒ１を計算し、Ｒ１を補充量として記憶した後、ステップＳ１６で補充量Ｒ１を積算補充量ＲΣに加算し、ステップＳ１７に移行し、そのステップＳ１７で、指示噴射量積算を継続する。その後ステップＳ１８でキースイッチがＯＦＦされたならば、ステップＳ１９でレベルセンサ位置（Ｓ２+n）を読み込み、そのレベル（Ｓ２+n）を基に積算消費量Ｄ（＝Ｓ２+n－Ｓ１）を計算して記憶すると共にステップＳ１１の上流側に戻す。次に、ステップＳ１１でキースイッチがＯＮとされたとき、ステップＳ１２で、尿素水の積算指示噴射量Ｐが判定量Ｌに達したかどうかを判断する。積算指示噴射量Ｐが判定量Ｌに達していないときには、上述したステップＳ１３～Ｓ１９、Ｓ１１を繰り返し、積算指示噴射量Ｐが判定量Ｌに達したとき（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０で積算補充量ＲΣ＝０かを判断し、補充がないとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２２で、｜Ｄ－Ｐ｜＞Ｋ１を判断し、補充があるとき（Ｎｏ）は、ステップＳ２１で、補充時Ｄの訂正（Ｄ＝Ｓ２+1－Ｓ１＋ＲΣ）を行ってステップＳ２２の判断に戻す。
　このステップＳ２２の判断で、ドージングバルブからの尿素水の噴射が正常であれば、積算消費量Ｄと積算指示噴射量Ｐとは略同じで０で、検出誤差Ｋ１以内であるため（Ｎｏ）、ステップＳ２３で消費量正常と判定し、制御を終了（ステップＳ２５）する。ステップＳ２２の判断で、ドージングバルブ等が詰まって噴射が行われていないときには、積算消費量Ｄは、積算指示噴射量Ｐに対して十分少なく、またドージングバルブが開固着状態で尿素水が吹きっぱなしのときには、積算消費量Ｄは、積算指示噴射量Ｐに対して十分に大きくなるため、両者の差の絶対値（｜Ｄ－Ｐ｜）とＫ１とを比較し、その絶対値がＫ１より大きければ、ステップＳ２４で消費量異常と判定して制御を終了（ステップＳ２５）する。
　次に、レベルセンサ検出位置、積算消費量、積算指示噴射量の変化を時系列で示した図３、図４にて説明する。
　この図３、４では尿素水のレベル検出位置は満側から空側までのレベルを１～２０で、判定量Ｌは１５Ｌとし、説明の便宜上、１レベル変化を１Ｌとして説明する。
　図３は尿素水の補充がないときのレベルセンサ検出位置Ｓ、レベルセンサに基づく尿素水の積算消費量Ｄ、ドージングバルブで噴射した積算指示噴射量Ｐを時系列で示したものである。
　先ず時間ＴnでキースイッチがＯＦＦで診断が終了し、時間Ｔ0で、キースイッチがＯＮとなり診断の制御が開始されるとすると、積算指示噴射量Ｐをゼロにリセットすると共にレベルセンサの検出位置で診断開始の初期のレベル３をレベルＳ0として記憶し、またそのレベル３を積算消費量Ｄ0として記憶する。
　時間Ｔ0から車両が走行している間、指示噴射量を積算して積算指示噴射量Ｐを順次記憶する。時間Ｔ1で停止され、キースイッチがＯＦＦとされたときに、レベルセンサの検出位置のレベル６を、レベルＳ1として記憶すると共にそのときの積算消費量Ｄ1を算出して記憶し、またそのときまでに積算した積算指示噴射量の値ａ（＝Ｐ1、３Ｌ）を記憶する。次に時間Ｔ2でキースイッチがＯＮされたとき、レベルセンサの検出位置のレベル６をレベルＳ2としてまたレベルＳ2の位置を積算消費量Ｄ2として記憶する。この時間Ｔ2からキースイッチがＯＮ・ＯＦＦされて繰り返し走行され、時間Ｔn-2でキースイッチがＯＦＦとされたとき、レベルセンサの検出位置のレベル１７をレベルＳn-2として記憶すると共にレベルＳn-2の位置を積算消費量Ｄn-2として記憶し、積算指示噴射量の値ｂ（＝Ｐn-2、１１Ｌ）を記憶する。
　次に、時間Ｔn-1でキースイッチがＯＮされたとき、レベルセンサの検出位置のレベル１７をレベルＳn-1としてまたレベルＳn-1の位置を積算消費量Ｄn-1として記憶して走行する。この時間Ｔn-1から時間Ｔnの間（図では説明の便宜上キースイッチがＯＦＦされたとき）に積算指示噴射量Ｐが判定量Ｌ（１５Ｌ）を超えたとき、すなわち時間Ｔn-1から時間Ｔnの間の積算指示噴射量の値ｃ（３Ｌ）と、それまで記憶した値ａ、ｂを積算した積算指示噴射量Ｐ（Ｐｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ、１７Ｌ）と積算消費量Ｄ（Ｓn－Ｓ0、１７Ｌ）を求め、その積算消費量Ｄ（１７Ｌ）と積算指示噴射量Ｐとを比較することで、尿素水がドージングバルブから適正に噴射されているかどうかを検出できる。この図３では、正常に噴射されている状態を示し、積算指示噴射量Ｐをゼロにリセットして、次の時間Ｔ0から再度診断を行う。
　図４は、尿素水の補充があるときのレベルセンサ検出位置Ｓ、レベルセンサに基づく尿素水の積算消費量Ｄ、ドージングバルブで噴射した積算指示噴射量Ｐを時系列で示したものである。
　時間ＴnでキースイッチがＯＦＦで診断が終了し、時間Ｔ0で、キースイッチがＯＮとなり診断の制御が開始されるとすると、積算指示噴射量Ｐをゼロにリセットすると共にレベルセンサの検出位置で診断開始の初期のレベル１３をレベルＳ0として記憶し、またそのレベル１３を積算消費量Ｄ0として記憶する。
　時間Ｔ0から車両が走行している間、積算指示噴射量Ｐを順次積算し、時間Ｔ1で停止され、キースイッチがＯＦＦとされたときにレベルセンサの検出位置のレベル１６をレベルＳ1として記憶すると共に積算消費量Ｄ1を記憶し、またそのときの積算指示噴射量Ｐの値ａ（＝Ｐ1、３Ｌ）を記憶する。
　次に時間Ｔ1から時間Ｔ2の間に尿素水が補充され、時間Ｔ2でキースイッチがＯＮされたとき、レベルセンサの検出位置のレベル８をレベルＳ2として記憶すると共に積算消費量Ｄ2を記憶する。この際に先に記憶したレベルＳ1との差（Ｓ2－Ｓ1）から補充ありとしてその補充量Ｒ1（８Ｌ）を記憶する。
　この時間Ｔ2からキースイッチがＯＮ・ＯＦＦが繰り返して走行され、時間Ｔn-2でキースイッチがＯＦＦとされたとき、レベルセンサの検出位置のレベル１９をレベルＳn-2として記憶すると共にレベルＳn-2の位置を積算消費量Ｄn-2として記憶し、積算指示噴射量Ｐの値ｂ（＝Ｐn-2、１１Ｌ）を記憶する。
　次に、時間Ｔn-1でキースイッチがＯＮされたとき、レベルセンサの検出位置のレベル７をレベルＳn-1としてまたレベルＳn-1の位置を積算消費量Ｄn-1として記憶する。この時間Ｔn-1に至る間に尿素水がｎ回補充されたときに、レベルＳn-2とレベルＳn-1との差（Ｓn-2－Ｓn-1）から補充ありとしてその補充量Ｒn（１４Ｌ）を記憶する。
　その後、この時間Ｔn-1から時間Ｔnの間の走行で積算指示噴射量Ｐが判定量Ｌを超えたとき、積算指示噴射量Ｐ（Ｐｎ＝ａ＋ｂ＋ｃ、１７Ｌ）と積算消費量Ｄとを比較する。この際、積算消費量Ｄは、初期の時間Ｔ0が積算消費量Ｄ0（レベルＳ0）で、時間Ｔnのとき積算消費量Ｄn（レベルＳn）であるが、その間に尿素水の積算補充量ＲΣ（＝Ｒ1＋Ｒn）であるため、積算消費量Ｄを、Ｄ＝Ｓn－Ｓ0＋ＲΣを基に積算消費量Ｄ（Ｄ＝８－１３＋（８＋１４）＝１７Ｌ）を訂正し、その積算消費量Ｄと積算指示噴射量Ｐとを比較することで、尿素水がドージングバルブから適正に噴射されているかどうかを検出できる。
１０　排気管
１１　ＳＣＲ装置
１２　ドージングバルブ
１３　ＮＯｘセンサ
１５　尿素水タンク
２２　尿素水センサ
２０　噴射量指示手段
３１　指示噴射量積算手段
３２　消費量算出手段
３３　異常診断手段

Claims (6)

  1. 　尿素水タンク内の尿素水を、サプライポンプにて吸い込み、これを圧送ラインを介してＳＣＲ装置の上流側に設けたドージングバルブから噴射するための尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置において、
    　尿素水タンク内の尿素水のレベルを検出する尿素水センサと、
    　排ガス中のＮＯｘに応じて前記ドージングバルブから噴射する尿素水量を指示する噴射量指示手段と、
    　前記噴射量指示手段で指示した指示噴射量を積算する指示噴射量積算手段と、
    　前記尿素水センサから入力される検出値から積算消費量を算出する消費量算出手段と、
    　前記指示噴射量積算手段からの積算指示噴射量と前記消費量算出手段からの積算消費量を比較してドージングバルブによる尿素水噴射が正常か異常かを判定する異常診断手段とを備えたことを特徴とする尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置。
  2. 　異常診断手段は、指示噴射量積算手段からの積算指示噴射量と消費量算出手段からの積算消費量が入力され、積算指示噴射量が判定量を超えたとき、その積算指示噴射量とそのときの積算消費量とを比較して、両者の差が一定量を超えたときに尿素水消費量異常と判定し、超えなかったときに正常と判定する請求項１記載の尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置。
  3. 　消費量算出手段は、イグニッションキーがＯＮされたときに、尿素水センサで検出したレベルを記憶すると共にＯＦＦされたときのレベルを記憶し、その後イグニッションキーがＯＮ・ＯＦＦされたときにレベルを記憶して積算消費量を順次算出し、
    　指示噴射量積算手段は、イグニッションキーがＯＮされたときに、指示噴射量の積算を開始すると共にＯＦＦされたときに積算指示噴射量を記憶し、その後イグニッションキーがＯＮ・ＯＦＦされたときに記憶した積算指示噴射量を基に順次指示噴射量を積算し、
    　異常診断手段は、指示噴射量積算手段からの積算指示噴射量が判定値を超えたとき、その判定値と消費量算出手段からの積算消費量を比較して正常・異常の診断を行い、診断後に指示噴射量積算手段の積算値をリセットする請求項２記載の尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置。
  4. 　消費量算出手段は、尿素水タンクに尿素水が補充されたとき、尿素水センサのレベル変化から補充量を算出し、異常診断手段で異常診断を行うときに算出した積算消費量に補充量を足した値を積算消費量として異常診断手段に出力する請求項２又は３記載の尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置。
  5. 　消費量算出手段による補充量の算出は、尿素水タンクのレベル変化が尿素水センサの検出精度以上変化したときに補充有りとすると共に補充後の尿素水センサの検出レベルの最大値と補充前に記憶したレベルから補充量を算出する請求項４記載の尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置。
  6. 　判定量は、尿素水の積算指示噴射量が、数Ｌ～十数Ｌの間で設定される請求項２～５いずれかに記載の尿素ＳＣＲ用尿素水消費量診断装置。
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