(57)【要約】【課題】実際の動作状況に応じた適切なタイミングで噴射装置を交換する。【解決手段】供給ポンプ３４から供給された尿素水（還元剤）を排気通路２０内に噴射する噴射部３５の交換タイミングを判定する制御装置１００は、供給ポンプ３４が尿素水を供給するために加圧している加圧時間を検出する加圧検出部１２４と、加圧検出部１２４によって検出された尿素水の加圧時間を積算した積算時間が所定時間を超えた場合には、噴射部３５の交換タイミングであると判定する交換判定部１２５とを備える。【選択図】図２
2020026743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給装置から供給された還元剤を排気通路内に噴射する噴射装置の交換タイミングを判定する交換判定装置であって、
前記供給装置が前記還元剤を供給するために加圧している加圧時間を検出する加圧検出部と、
前記加圧検出部によって検出された前記還元剤の加圧時間を積算した積算時間が所定時間を超えた場合には、前記噴射装置の交換タイミングであると判定する交換判定部と、
を備える、交換判定装置。
【請求項２】
前記噴射装置には、開いた際に前記還元剤を噴射する開閉弁が設けられており、
前記交換判定部は、前記開閉弁が閉じている状態で前記供給装置が前記還元剤を加圧する加圧時間も、前記積算時間に含める、
請求項１に記載の交換判定装置。
【請求項３】
前記交換判定部は、
前記噴射装置による前記還元剤の噴射回数を検出し、
前記積算時間が前記所定時間を超えていなくても、前記噴射回数が所定回数を超えた場合には、前記噴射装置の交換タイミングであると判定する、
請求項１又は２に記載の交換判定装置。
【請求項４】
前記交換判定部によって前記交換タイミングであると判定された場合に、判定結果を通知させる通知制御部を更に備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の交換判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元剤を噴射する噴射装置の交換タイミングを判定する交換判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、エンジンの排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するために、排気ガスが流れる排気通路に還元剤である尿素水を噴射する排気浄化システムが搭載されている。尿素水は、供給装置によって加圧して供給されて、噴射装置のインジェクタによって排気ガス中に噴射される。ところで、噴射装置は、消耗品であるため、定期的に交換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５１９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
噴射装置の交換は、従来、車両の走行距離が所定値を超えたか否かを判定し、走行距離が所定値を超えると噴射装置が交換されていた。しかし、車両の走行状況は一定ではないため、同じ走行距離でも噴射装置の消耗度合いが異なる。このため、実際には噴射装置が更に動作できる状態でも、走行距離が所定値を超えると噴射装置を交換していた。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、実際の動作状況に応じた適切なタイミングで噴射装置を交換することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様においては、供給装置から供給された還元剤を排気通路内に噴射する噴射装置の交換タイミングを判定する交換判定装置であって、前記供給装置が前記還元剤を供給するために加圧している加圧時間を検出する加圧検出部と、前記加圧検出部によって検出された前記還元剤の加圧時間を積算した積算時間が所定時間を超えた場合には、前記噴射装置の交換タイミングであると判定する交換判定部と、を備える、交換判定装置を提供する。
【０００７】
また、前記噴射装置には、開いた際に前記還元剤を噴射する開閉弁が設けられており、前記交換判定部は、前記開閉弁が閉じている状態で前記供給装置が前記還元剤を加圧する加圧時間も、前記積算時間に含めることとしてもよい。
【０００８】
また、前記交換判定部は、前記噴射装置による前記還元剤の噴射回数を検出し、前記積算時間が前記所定時間を超えていなくても、前記噴射回数が所定回数を超えた場合には、前記噴射装置の交換タイミングであると判定することとしてもよい。
【０００９】
また、前記交換判定装置は、前記交換判定部によって前記交換タイミングであると判定された場合に、判定結果を通知させる通知制御部を更に備えることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、実際の動作状況に応じた適切なタイミングで噴射装置を交換できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成を示す模式図である。
【図２】一の実施形態に係る制御装置１００の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】噴射部３５の交換判定処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜排気浄化システムの構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成について説明する。
【００１３】
図１は、一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成を示す模式図である。図１に示すように、排気浄化システムＳは、エンジン１０と、排気通路２０と、フィルタ２２と、選択的還元触媒（以下、ＳＣＲと呼ぶ）２４と、尿素水噴射装置３０と、制御装置１００とを有する。排気浄化システムＳは、トラック等の車両に搭載されており、エンジン１０の排気ガスのＮＯｘを浄化する。
【００１４】
エンジン１０は、燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。エンジン１０は、排気通路２０が接続されている多岐管である排気マニホールド１２を有する。
【００１５】
排気通路２０は、エンジン１０の排気ガスが流れる通路である。排気通路２０は、エンジン１０の排気マニホールド１２で集合した排気ガスを車両の外部へ排出するための通路である。
【００１６】
フィルタ２２は、排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタである。フィルタ２２は、例えば、金属やセラミックス製のハニカム体で構成されている。なお、フィルタ２２は、ＰＭ堆積量が所定量に達すると、捕集したＰＭを燃焼処理する。
【００１７】
ＳＣＲ２４は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製の担持体の表面に、ゼオライト等を担持して形成されている。ＳＣＲ２４は、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを備える。ＳＣＲ２４は、尿素水噴射装置３０から噴射された尿素水の加水分解により生じたアンモニアを吸着すると共に、吸着したアンモニアによってＳＣＲ２４を通過する排気中からＮＯｘを選択的に還元浄化する。
【００１８】
排気通路２０には、温度センサ２６と、ＮＯｘセンサ２７が設けられている。温度センサ２６は、排気通路２０においてＳＣＲ２４の上流側に設けられ、排気通路２０を流れる排気ガスの温度を検出する。ＮＯｘセンサ２７は、排気通路２０においてＳＣＲ２４の上流側に設けられている。ＮＯｘセンサ２７は、ＳＣＲ２４の入口のＮＯｘの濃度を検出する。
【００１９】
尿素水噴射装置３０は、排気通路２０に還元剤の一例である尿素水を噴射する。例えば、尿素水噴射装置３０は、温度センサ２６が検出した排気ガスの温度が所定値を超えると、ＮＯｘを浄化するために排気通路２０に尿素水を噴射する。尿素水噴射装置３０が噴射した尿素水から、ＳＣＲ２４に吸着されるアンモニアが生成される。尿素水噴射装置３０は、図１に示すように、尿素水タンク３２と、尿素水通路３３と、供給ポンプ３４と、噴射部３５と、圧力センサ３６とを有する。
【００２０】
尿素水タンク３２は、尿素水を収容する収容部である。尿素水通路３３は、尿素水タンク３２と噴射部３５を繋いでおり、尿素水が尿素水タンク３２から噴射部３５へ流れる通路である。供給ポンプ３４は、尿素水通路３３に設けられており、尿素水を加圧して噴射部３５へ向かって供給させる供給装置である。
【００２１】
噴射部３５は、尿素水タンク３２から供給された尿素水を排気通路２０へ噴射するインジェクタである。噴射部３５は、先端側に開閉弁３５ａ（図２）を有し、開閉弁３５ａが開いた際に尿素水が噴射される。なお、開閉弁３５ａの周囲にはシールが設けられている。
圧力センサ３６は、例えば尿素水通路３３に設けられており、尿素水通路３３を流れる尿素水の圧力を検出する。なお、圧力センサ３６は、供給ポンプ３４に設けられていてもよい。
【００２２】
制御装置１００は、排気浄化システムＳの動作を制御する。本実施形態では、制御装置１００は、噴射部３５の交換タイミングを判定する交換判定装置として機能する。詳細は後述するが、制御装置１００は、供給ポンプ３４が尿素水を加圧している加圧時間の積算時間が所定時間を超えた場合には、噴射部３５の交換タイミングであると判定する。これにより、尿素水噴射装置３０の実際の稼動状況に応じた噴射部３５の適切な交換タイミングで、噴射部３５を交換することができる。
【００２３】
＜制御装置の詳細構成＞
図２を参照しながら、制御装置１００の詳細構成の一例について説明する。
図２は、一の実施形態に係る制御装置１００の詳細構成を示すブロック図である。制御装置１００は、記憶部１１０と、制御部１２０とを有する。
【００２４】
記憶部１１０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部１１０は、制御部１２０が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部１１０は、噴射部３５の交換判定処理に用いる閾値を記憶する。
【００２５】
制御部１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することにより、排気浄化システムＳの動作を制御する。本実施形態では、制御部１２０は、供給制御部１２２と、噴射制御部１２３と、加圧検出部１２４と、交換判定部１２５と、通知制御部１２６として機能する。
【００２６】
供給制御部１２２は、供給ポンプ３４を動作させて、尿素水タンク３２の尿素水を噴射部３５へ供給させる。供給制御部１２２は、温度センサ２６が検出した排気ガスの温度が所定値を超えると、供給ポンプ３４を動作させて尿素水を尿素水通路３３を介して噴射部３５へ供給させる。供給ポンプ３４は、尿素水を加圧して噴射部３５へ供給する。
【００２７】
噴射制御部１２３は、噴射部３５の開閉を繰り返す開閉弁３５ａを制御して、尿素水を排気通路２０へ噴射させる。噴射制御部１２３は、開閉弁３５ａを開状態にして尿素水を噴射させる。噴射制御部１２３は、供給ポンプ３４が動作を開始した後に、開閉弁３５ａを開状態にして尿素水を噴射させる。なお、噴射制御部１２３は、供給ポンプ３４が動作中でも、排気ガスの温度等によっては尿素水の噴射を停止させことがある。
【００２８】
加圧検出部１２４は、供給ポンプ３４が尿素水を供給するために加圧している加圧時間を検出する。すなわち、加圧検出部１２４は、圧力センサ３６の検出結果に基づいて、加圧時間を検出する。例えば、加圧検出部１２４は、供給ポンプ３４に加圧されて圧力値が所定値以上になった時間を、加圧時間として検出する。加圧検出部１２４は、加圧時間を検出すると、順次積算する。
【００２９】
交換判定部１２５は、噴射部３５の交換タイミングの有無を判定する。本実施形態では、交換判定部１２５は、加圧検出部１２４によって検出された尿素水の加圧時間を積算した積算時間が所定時間を超えた場合には、噴射部３５の交換タイミングであると判定する。例えば、交換判定部１２５は、加圧時間の積算時間が記憶部１１０に記憶された所定時間（閾値）を超えた場合には、噴射部３５の交換タイミングであると判定する。これにより、噴射部３５の開閉弁３５ａの摩耗だけでなく、供給ポンプ３４によって加圧された尿素水が供給されたことに起因する噴射部３５の摩耗も考慮して、噴射部３５を適切に交換することができる。
【００３０】
また、交換判定部１２５は、開閉弁３５ａが閉じている状態で供給ポンプ３４が尿素水を加圧する加圧時間も、積算時間に含める。上記のように開閉弁３５ａが閉じている状態で供給ポンプ３４が尿素水を加圧する加圧時間も積算時間に含めることで、シールが摩耗等した噴射部３５を適切なタイミングで交換できる。
【００３１】
交換判定部１２５は、噴射部３５による尿素水の噴射回数を検出し、積算時間が所定時間を超えていなくても、噴射回数が所定回数を超えた場合には、噴射部３５の交換タイミングであると判定してもよい。これにより、例えば尿素水の噴射が頻繁に行われて噴射部３５が摩耗等した際に、噴射部３５を適切に交換できる。
【００３２】
通知制御部１２６は、通知部４０の動作を制御する。通知制御部１２６は、交換判定部１２５によって噴射部３５の交換タイミングであると判定された場合に、判定結果を通知部４０に通知させる。通知部４０は、例えば運転席に設けられたランプであり、運転者に噴射部３５の交換タイミングを知らせる。
【００３３】
なお、通知部４０は運転席に設けられていることとしたが、これに限定されない。例えば、通知制御部１２６は、ディーラに噴射部３５の交換タイミングである旨を通知してもよく、この場合には、ディーラは交換する噴射部３５を準備する。
【００３４】
＜交換判定処理の流れ＞
図３を参照しながら、噴射部３５の交換判定処理の流れについて説明する。
【００３５】
図３は、噴射部３５の交換判定処理の一例を説明するためのフローチャートである。交換判定処理は、制御部１２０が記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することで、行われる。
【００３６】
まず、制御部１２０は、排気ガスの温度が所定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。そして、ステップＳ１０２で排気ガスの温度が所定値を超えた場合には（Ｙｅｓ）、供給制御部１２２は、供給ポンプ３４を動作させて、尿素水を加圧して噴射部３５へ供給させる（ステップＳ１０４）。これにより、尿素水タンク３２の尿素水が噴射部３５へ流れる。
【００３７】
次に、噴射制御部１２３は、噴射部３５へ供給されてきた尿素水を排気通路２０に噴射させる（ステップＳ１０６）。すなわち、噴射制御部１２３は、開閉弁３５ａの開閉を繰り返しながら、尿素水を噴射させる。
【００３８】
次に、加圧検出部１２４は、供給ポンプ３４が尿素水を加圧している加圧時間を積算する（ステップＳ１０８）。例えば、加圧検出部１２４は、供給ポンプ３４が動作している時間を加圧時間として積算する。
【００３９】
そして、交換判定部１２５は、加圧時間の積算時間が所定時間を超えたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。そして、ステップＳ１１０で積算時間が所定時間を超えた場合には（Ｙｅｓ）、交換判定部１２５は、噴射部３５の交換タイミングであると判定する（ステップＳ１１２）。
【００４０】
次に、通知制御部１２６は、通知部４０に噴射部３５の交換タイミングである旨を通知させる（ステップＳ１１４）。これにより、噴射部３５の交換判定処理が終了する。
【００４１】
＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の制御装置１００は、供給ポンプ３４が尿素水を供給するために加圧している加圧時間を検出し、尿素水の加圧時間を積算した積算時間が所定時間を超えた場合には、噴射部３５の交換タイミングであると判定する。
これにより、尿素水噴射装置３０の実際の稼動状況（供給ポンプ３４及び噴射部３５の動作状況）に応じた噴射部３５の適切な交換タイミングで、噴射部３５を交換することができる。上記のように積算時間が所定時間を超えた場合には噴射部３５の交換タイミングであると判定することで、尿素水の噴射回数が少なくても摩耗した噴射部３５を適切に交換できる。
【００４２】
なお、上記では、車両の制御装置１００が、噴射部３５の交換タイミングであると判定する交換判定装置として機能することとしたが、これに限定されない。例えば、車両の制御装置１００と無線通信可能なサーバーが、交換判定装置として機能してもよい。この場合、サーバーは、制御装置１００から加圧時間の情報を取得して、加圧時間の積算時間が所定時間を超えたかを判定する。
【００４３】
また、上記では、排気浄化システムＳがトラック等の車両に搭載されていることとしたが、これに限定されない。例えば、排気浄化システムＳは、発電機、建設機械、船舶等に搭載されていてもよい。
また、上記では、還元剤として尿素水が噴射されることとしたが、これに限定されない。例えば、還元剤としてアンモニア水が噴射されてもよい。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【符号の説明】
【００４５】
２０    排気通路
３４    供給ポンプ
３５    噴射部
３５ａ    開閉弁
３６    圧力センサ
１００    制御装置
１２４    加圧検出部
１２５    交換判定部
１２６    通知制御部
【図１】
2020026743.tif 000003
【図２】
2020026743.tif 000004
【図３】
2020026743.tif 000005