(57)【要約】【課題】タンク内への異種液体の混入を早期に検出する。【解決手段】還元触媒４１に供給される液体還元剤又は液体還元剤の前駆体を貯留するタンク３１を備える排気浄化システム４０の診断装置であって、タンク３１内の液体に浮かぶフロート部材５３と、フロート部材５３に設けられて、液体還元剤又は前駆体とは異なる異種液体を検知可能な液体検知センサ６０と、液体検知センサ６０により異種液体が検知されると警告を行う警告部１２０，２００，２１０とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元触媒に供給される液体還元剤又は該液体還元剤の前駆体を貯留するタンクを備える排気浄化システムの診断装置であって、
前記タンク内の液体に浮かぶフロート部材と、
前記フロート部材に設けられて、前記液体還元剤又は前記前駆体とは異なる異種液体を検知可能な液体検知手段と、
前記液体検知手段により前記異種液体が検知されると警告を行う警告手段と、を備える
ことを特徴とする診断装置。
【請求項２】
前記液体検知手段は、前記フロート部材の側部に取り付けられており、前記タンク内の液面レベルで前記異種液体を検知する
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記フロート部材は、前記タンク内の水位を検出するフロート式水位センサのフロートである
請求項１又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記還元触媒は、アンモニアを還元剤として排気ガス中の窒素化合物を選択的に還元浄化する選択的還元触媒であり、前記前駆体は、前記タンク内に貯留された尿素水であり、前記液体検知手段は、前記異種液体として軽油を検知する
請求項１から３の何れか一項に記載の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、診断装置に関し、特に、還元触媒に供給される液体還元剤又はその前駆体を貯留するタンクを備える排気浄化システムにおいて、タンク内に貯留された液体還元剤又はその前駆体の品質を診断する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の排気浄化システムとして、尿素水（前駆体の一例）から排気熱により加水分解されて生成されるアンモニア（還元剤の一例）によって排気ガス中に含まれる窒素化合物（ＮＯｘ）を還元浄化する選択的還元触媒（Selective Catalytic Reduction：以下、ＳＣＲ触媒）を備えるものが知られている。このような排気浄化システムにおいては、尿素水タンク内に尿素水以外の異種液体（例えば、軽油や水等）が混入すると、尿素水の濃度低下により浄化性能の悪化や故障等を招くことになる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、尿素水タンクの底部側に配された濃度センサのセンサ値に基づいて、尿素水タンク内への異種液体の混入を診断する技術が開示されている。また、特許文献２には、尿素水タンク内の水位を検出する２種類のセンサのセンサ値差異に基づいて、尿素水タンク内への異種液体の混入を診断する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４２７８２号公報
【特許文献２】特開２００８−２４８７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１記載の技術では、異種液体を検出する濃度センサが尿素水タンクの底部側に設けられている。このため、尿素水と異種液体との比重関係によっては、異種液体が上層、尿素水が下層となり、尿素水を消費し切るまでの間は異種混入を検知できないといった課題がある。また、特許文献２記載の技術では、２種類のセンサのセンサ値差異を用いるため、これらの差異が所定値を超えるまでの間は、異種混入を早期に検知できない可能性がある。
【０００６】
本開示の技術は、タンク内への異種液体の混入を早期に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の技術は、還元触媒に供給される液体還元剤又は該液体還元剤の前駆体を貯留するタンクを備える排気浄化システムの診断装置であって、前記タンク内の液体に浮かぶフロート部材と、前記フロート部材に設けられて、前記液体還元剤又は前記前駆体とは異なる異種液体を検知可能な液体検知手段と、前記液体検知手段により前記異種液体が検知されると警告を行う警告手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記液体検知手段は、前記フロート部材の側部に取り付けられており、前記タンク内の液面レベルで前記異種液体を検知することが好ましい。
【０００９】
また、前記フロート部材は、前記タンク内の水位を検出するフロート式水位センサのフロートであることが好ましい。
【００１０】
また、前記還元触媒は、アンモニアを還元剤として排気ガス中の窒素化合物を選択的に還元浄化する選択的還元触媒であり、前記前駆体は、前記タンク内に貯留された尿素水であり、前記液体検知手段は、前記異種液体として軽油を検知することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の技術によれば、タンク内への異種液体の混入を早期に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る車両に搭載された内燃機関の排気系を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る電子制御ユニット及び関連する構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本実施形態に係る異種混入の診断処理を説明するフローチャートである。
【図４】他の実施形態に係る液体検知センサの配置を説明する模式図である。
【図５】他の実施形態に係る液体検知センサの配置を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る診断装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１４】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る車両に搭載された内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）１０の排気系を示す模式的な全体構成図である。図１に示すように、エンジン１０の排気系は、排気上流側から順に、排気マニホールド１１、上流配管１２、前段後処理装置２０、接続配管１３、後段後処理装置（排気浄化システムの一例）４０及び、放出配管１４等を備えている。
【００１５】
上流配管１２は、略円筒状に形成されており、その上流端を排気マニホールド１１に接続されている。また、上流配管１２の下流端は、前段ケーシング２０Ａの上流側開口部に接続されている。
【００１６】
前段ケーシング２０Ａは、略円筒状に形成されており、その内部には、排気上流側から順に、第１酸化触媒２１及び、フィルタ２２が収容されている。
【００１７】
第１酸化触媒２１は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分等を担持して形成されている。第１酸化触媒２１は、エンジン１０のポスト噴射や図示しない排気管インジェクタの排気管噴射によって未燃燃料（炭化水素：ＨＣ）が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。
【００１８】
フィルタ２２は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ２２は、排気中の粒子状物質（Particulate Matter：ＰＭ）を隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積量が所定量に達すると、これを燃焼除去するフィルタ強制再生が実施される。
【００１９】
接続配管１３は、前段ケーシング２０Ａの下流側開口部と後段ケーシング４０Ａの上流側開口部とを接続する。接続配管１３には、尿素水噴射装置３０の一部を構成する尿素水インジェクタ３５が設けられている。
【００２０】
尿素水噴射装置３０は、尿素水を貯留する尿素水タンク３１と、尿素水タンク３１内の尿素水に浸漬されて異物を除去するストレーナ３２と、ストレーナ３２に接続された供給配管３３と、供給配管３３に設けられて尿素水タンク３１から尿素水を汲み上げる尿素水ポンプ３４と、供給配管３３から供給される尿素水を接続配管１３内に噴射する尿素水インジェクタ３５とを備えている。尿素水インジェクタ３５から接続配管１３内に噴射された尿素水は、排気熱により加水分解されてアンモニア（ＮＨ３）に生成され、下流側のＳＣＲ触媒４１に還元剤として供給される。
【００２１】
後段ケーシング４０Ａは、略円筒状に形成されている。後段ケーシング４０Ａの内部には、排気上流側から順に、ＳＣＲ触媒４１（還元触媒の一例）及び、第２酸化触媒４２が収容されている。
【００２２】
ＳＣＲ触媒４１は、例えば多孔質セラミック担体にゼオライト等を担持して形成されている。ＳＣＲ触媒４１は、尿素水インジェクタ３５から還元剤として供給されるアンモニアを吸着すると共に、吸着したアンモニアで通過する排気中からＮＯｘを選択的に還元浄化する。
【００２３】
第２酸化触媒４２は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分等を担持して形成されており、ＳＣＲ触媒４１から下流側にスリップしたアンモニアを酸化する機能を有している。
【００２４】
本実施形態において、尿素水タンク３１には、水位センサ５０及び、液体検知センサ（液体検知手段の一例）６０が設けられている。
【００２５】
水位センサ５０は、例えば、フロート式水位センサであって、尿素水タンク３１に貯留された尿素水及び、又は液体の水位（液面レベルＬ）を検出する。具体的には、水位センサ５０は、回路基板等を内蔵した基部５１と、略円柱状の電極棒５２と、円環状のフロート５３（フロート部材）とを備えている。フロート５３は、その比重が尿素水タンク３１内の尿素水（前駆体又は還元剤）よりも小さく、且つ、尿素水の略液面レベルＬに浮かぶ構成であれば、材質の設定や、構造（例えば、中空状）等を適宜に選択することが可能である。
【００２６】
基部５１は、尿素水タンク３１の上部に設けられている。電極棒５２は、基部５１から尿素水タンク３１内に垂下されている。フロート５３は、電極棒５２に移動自在に挿入支持されており、尿素水タンク３１内の液面レベルの変動に追従して上下移動する。水位センサ５０により検出される尿素水の水位は、電気的に接続された電子制御ユニット（Electric  Control  Unit；以下、ＥＣＵ）１００に送信される。
【００２７】
液体検知センサ６０は、例えば、検知素子部の抵抗値の変化特性等に基づいて液体の種別や状態を検知するセンサであって、本実施形態では、特に軽油や水等、尿素水とは異なる種類の異種液体の混入を検知する。本実施形態において、液体検知センサ６０は、フロート５３の円環側面部５３Ａに取り付けられており、尿素水タンク３１内の液面レベルＬで異種液体の混入を検知できるように構成されている。液体検知センサ６０により検知される異種液体の混入は、電気的に接続されたＥＣＵ１００に送信される。
【００２８】
ＥＣＵ１００は、エンジン１０等の各種制御を行うもので、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。
【００２９】
図２は、本実施形態に係るＥＣＵ１００及び関連する構成を示す機能ブロック図である。ＥＣＵ１００は、尿素水レベル報知処理部１１０と、異種液体混入報知処理部（警告手段の一部）１２０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。なお、図中において、符号２００は、不図示の車両の運転室内に設けられた表示装置、符号２１０は、運転室内に設けられたスピーカをそれぞれ示している。これら表示装置２００及び、スピーカ２１０は、本開示の警告手段の一部を構成する。
【００３０】
尿素水レベル報知処理部１１０は、水位センサ５０から入力される尿素水タンク３１内の現在の液面レベルＬを表示装置２００に表示させる指示信号を送信する。また、尿素水レベル報知処理部１１０は、水位センサ５０から入力される現在の液面レベルＬが所定の下限値まで低下すると、尿素水の補充が必要な旨を表示装置２００に表示又はスピーカ２１０に出力させる指示信号を送信する。
【００３１】
異種液体混入報知処理部１２０は、液体検知センサ６０から入力される異種液体（例えば、軽油や水）の混入に基づいて、尿素水タンク３１内に異種液体が混入した旨を表示装置２００に表示又はスピーカ２１０に出力させる指示信号を送信する。本実施形態において、液体検知センサ６０は、尿素水タンク３１内の液面レベルＬに浮いたフロート５３（図１参照）に取り付けられている。すなわち、尿素水よりも比重の小さい軽油等の異種液体が混入した場合には、尿素水よりも上層となる当該異種液体の混入を液体検知センサ６０によって早期に検知し、運転者に対して適宜に警告を行えるように構成されている。
【００３２】
次に、図３に基づいて、本実施形態に係る異種混入の診断処理のフローを説明する。本ルーチンは、例えば、エンジン１０の不図示のイグニッションスイッチがアクセサリＯＮに操作されると開始し、イグニッションスイッチがアクセサリＯＦＦに操作されると終了する。
【００３３】
ステップＳ１００では、液体検知センサ６０のセンサ値に基づいて、尿素水タンク３１内に異種液体が混入したか否かを判定する。液体検知センサ６０が異種液体を検知した場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１１０に進む。一方、液体検知センサ６０が異種液体を検知しなかった場合（Ｎｏ）、本制御はリターンされる。
【００３４】
ステップＳ１１０では、尿素水タンク３１内に異種液体が混入した旨を表示装置２００に表示又はスピーカ２１０に出力させる警告を実施し、その後、本制御はリターンされる。
【００３５】
以上詳述した本実施形態によれば、尿素水タンク３１内の液面レベルＬに浮かぶフロート５３に液体検知センサ６０を取り付けると共に、尿素水よりも比重の小さい軽油等の異種液体が混入された場合には、尿素水よりも上層となる当該異種液体の混入を液体検知センサ６０により検知して、運転者に適宜に警告を行うように構成されている。これにより、尿素水タンク３１内への異種液体の混入を早期に検知できるようになり、尿素水の濃度低下によるＳＣＲ触媒４１の性能悪化や故障等を効果的に防止することが可能になる。
【００３６】
［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３７】
上記実施形態において、液体検知センサ６０はフロート５３の円環側面部５３Ａに取り付けられるものとして説明したが、図４に示すように、フロート５３の下面５３Ｂに取り付けてもよい。この場合は、尿素水タンク３１内に異種液体が所定量混入した際に警告を行うことが可能になる。
【００３８】
また、図５に示すように、一対の液体検知センサ６０Ａ，６０Ｂをフロート５３の円環側面部５３Ａ及び下面５３Ｂにそれぞれ取り付けて構成してもよい。この場合は、異種液体が混入した初期及び、異種液体の混入量が所定量に達した際の二段階で警告を行うことが可能になる。
【００３９】
また、警告信号の送信先は、車両の表示装置２００やスピーカ２１０に限定されず、通信手段（アンテナ等）を介して車両の外部へ送信し、ディーラーや整備工場、車両の管理者（例えば、運輸会社）等へ異種液体の混入を通知できるように構成してもよい。
【００４０】
また、フロートは、水位センサ５０のフロート５３を併用するものとして説明したが、当該フロート５３とは別体のフロートを設けて構成してもよい。
【００４１】
また、液体還元剤又は前駆体の種類は尿素水に限定されず、還元触媒の種類に応じて、尿素水以外の他の液体を還元剤又は前駆体として用いる排気浄化システムにも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  エンジン（内燃機関）
３０  尿素水噴射装置
３１  尿素水タンク（タンク）
４０  後段後処理装置（排気浄化システム）
４１  ＳＣＲ触媒（還元触媒）
５０  水位センサ
５３  フロート（フロート部材）
６０  液体検知センサ（液体検知手段）
１００  ＥＣＵ
１２０  異種液体混入報知処理部（警告手段）
２００  表示装置（警告手段）
２１０  スピーカ（警告手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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