(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク内に収容された液体還元剤を圧送するためのポンプと、前記ポンプによって圧送された前記液体還元剤を内燃機関の排気管内に噴射するための還元剤噴射弁と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁を接続する供給通路と、前記供給通路から分岐して余剰の液体還元剤を前記タンクに戻すためのリターン通路と、前記リターン通路に設けられた絞り通路又は逆止め弁と、前記供給通路内の圧力を検出するための圧力検出手段と、を備え、前記還元剤噴射弁に供給される前記液体還元剤の圧力が所定の設定圧力に維持されるように前記ポンプの駆動量が制御される還元剤供給装置に生じた異常を検出するための還元剤供給装置の異常検出装置において、
前記液体還元剤の無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づいて、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を備え、
前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づく判定を行った後、さらに、前記液体還元剤の噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量とに基づいて前記還元剤供給装置に生じた異常を判定することを特徴とする還元剤供給装置の異常検出装置。
【請求項２】
前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量が、所定の基準値よりも大きい値の第１の閾値以上のときに前記液体還元剤の漏れが生じていると判定する一方、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量が、前記基準値よりも小さい値の第２の閾値以下のときに前記絞り通路又は前記逆止め弁の閉塞が生じていると判定することを特徴とする請求項１に記載の還元剤供給装置の異常検出装置。
【請求項３】
前記異常判定部は、さらに、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量が、前記基準値よりも大きく前記第１の閾値よりも小さい値の第３の閾値以上であり、かつ、前記第１の閾値よりも小さいときに前記ポンプの経時劣化が生じていると判定することを特徴とする請求項２に記載の還元剤供給装置の異常検出装置。
【請求項４】
前記異常判定部は、前記無噴射状態において記憶された前記ポンプの駆動量を読み込み、前記第１の閾値、前記第２の閾値、及び前記第３の閾値とそれぞれ比較することにより、前記判定を行うことを特徴とする請求項３に記載の還元剤供給装置の異常検出装置。
【請求項５】
前記異常判定部は、前記噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量との比率が、所定の第５の閾値以下のときに前記還元剤噴射弁の閉塞が生じていると判定する一方、前記噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量との比率が、所定の第４の閾値以上のときに前記液体還元剤の漏れが生じていると判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の異常検出装置。
【請求項６】
前記異常判定部は、前記無噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量と、前記噴射状態で記憶された前記還元剤噴射弁の駆動量及び前記ポンプの駆動量と、を読み込み、
前記噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量と前記無噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量との差分と、前記噴射状態で記憶された前記還元剤噴射弁の駆動量と、の比率に基づいて前記判定を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の異常検出装置。
【請求項７】
前記異常判定部は、前記無噴射状態での判定の結果と、前記噴射状態での判定の結果と、を総合的に評価して、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の異常検出装置。
【請求項８】
タンク内に収容された液体還元剤を圧送するためのポンプと、前記ポンプによって圧送された前記液体還元剤を内燃機関の排気管内に噴射するための還元剤噴射弁と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁を接続する供給通路と、前記供給通路から分岐して余剰の液体還元剤を前記タンクに戻すためのリターン通路と、前記リターン通路に設けられた絞り通路又は逆止め弁と、前記供給通路内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁の駆動制御を行うための電子制御ユニットと、を備え、前記還元剤噴射弁に供給される前記液体還元剤の圧力が所定の設定圧力に維持されるように前記ポンプの駆動量が制御される還元剤供給装置において、
前記電子制御ユニットが、前記液体還元剤の無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づいて、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を備え、
前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づく判定を行った後、さらに、前記液体還元剤の噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量とに基づいて前記還元剤供給装置に生じた異常を判定することを特徴とする還元剤供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体還元剤を排気管内に噴射するための還元剤供給装置に生じた異常を検出するための還元剤供給装置の異常検出装置、及びそのような異常検出装置を備えた還元剤供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載された内燃機関から排出される排気には窒素酸化物（ＮＯX）が含まれている。このＮＯXを浄化する排気浄化装置の一つとして、内燃機関の排気通路中に配置される還元触媒と、還元触媒の上流側で尿素水溶液や未燃燃料等の液体還元剤を排気管内に供給するための還元剤供給装置とを備えた排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置は、排気中のＮＯXと液体還元剤から生成されるアンモニアとを還元触媒を用いて効率的に還元反応させ、ＮＯXを窒素や水等に分解するものである。
【０００３】
このような排気浄化装置に用いられる還元剤供給装置の一態様として、ポンプ及び還元剤噴射弁を備え、ポンプによって液体還元剤を圧送するとともに、排気管に固定された還元剤噴射弁を介して液体還元剤を排気管内に供給する直接噴射式の還元剤供給装置がある。
【０００４】
還元剤供給装置では、内燃機関から排出されるＮＯX量に応じて液体還元剤の要求噴射量が決定され、この要求噴射量に対して過不足なく排気管内に噴射できることが求められる。そこで、還元剤噴射弁に供給される液体還元剤の圧力（以下、この圧力を「供給圧力」と称する。）が所定の設定圧力に維持されるように供給圧力に基づいてポンプの駆動量をフィードバック制御しながら、還元剤噴射弁の駆動量を調節して、所望の噴射量を実現するようにした還元剤供給装置がある（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７４７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような還元剤供給装置においては、ポンプの経時劣化や、液体還元剤の漏れ等、さまざまな異常が発生し得る。還元剤供給装置に異常が発生すると、液体還元剤の噴射量にばらつきが生じて、要求噴射量に応じた噴射の実現が困難になる。そのために、還元剤供給装置に発生した異常を、液体還元剤の供給圧力に基づいて検出しようとすることが行われている。
【０００７】
しかしながら、液体還元剤の供給圧力に基づいてポンプの駆動量をフィードバック制御する還元剤供給装置においては、還元剤供給装置に何らかの異常が発生した場合であっても、ポンプの駆動量が追従して、液体還元剤の供給圧力が所定の設定圧力に維持されることとなる。したがって、液体還元剤の供給圧力に基づく診断からでは、還元剤供給装置の異常の原因を特定することが困難であるという問題が見られた。
【０００８】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、液体還元剤の供給圧力が設定圧力に維持されるようにポンプの駆動量が制御される還元剤供給装置において、液体還元剤の無噴射状態におけるポンプの駆動量に基づいて異常の原因を判定する異常判定部を設けることにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、還元剤供給装置の異常の原因を判定可能な還元剤供給装置の異常検出装置、及びそのような異常検出装置を備えた還元剤供給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】
【０００９】
本発明によれば、タンク内に収容された液体還元剤を圧送するためのポンプと、前記ポンプによって圧送された前記液体還元剤を内燃機関の排気管内に噴射するための還元剤噴射弁と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁を接続する供給通路と、前記供給通路から分岐して余剰の液体還元剤を前記タンクに戻すためのリターン通路と、前記リターン通路に設けられた絞り通路又は逆止め弁と、前記供給通路内の圧力を検出するための圧力検出手段と、を備え、前記還元剤噴射弁に供給される前記液体還元剤の圧力が所定の設定圧力に維持されるように前記ポンプの駆動量が制御される還元剤供給装置に生じた異常を検出するための還元剤供給装置の異常検出装置において、前記液体還元剤の無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づいて、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を備え、前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づく判定を行った後、さらに、前記液体還元剤の噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量とに基づいて前記還元剤供給装置に生じた異常を判定することを特徴とする還元剤供給装置の異常検出装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１０】
すなわち、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置は、液体還元剤の無噴射状態におけるポンプの駆動量に基づいて、還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を備えることとしているために、液体還元剤の供給圧力では判別することができない還元剤供給装置の異常の原因を判定することができるようになる。さらに、液体還元剤の噴射状態においても、液体還元剤の供給圧力では判別することができない還元剤供給装置の異常の原因を判別することができるようになる。
【００１１】
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量が、所定の基準値よりも大きい値の第１の閾値以上のときに前記液体還元剤の漏れが生じていると判定する一方、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量が、前記基準値よりも小さい値の第２の閾値以下のときに前記絞り通路又は前記逆止め弁の閉塞が生じていると判定することが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、還元剤噴射弁からの液体還元剤の噴射が無くポンプの駆動量が基準値となるはずの状態で、基準値に対するポンプの駆動量の大小を見ることができ、液体還元剤の漏れと、リターン通路内の絞り通路又は逆止め弁の閉塞とを判別することができるようになる。
【００１２】
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、さらに、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量が、前記基準値よりも大きく前記第１の閾値よりも小さい値の第３の閾値以上であり、かつ、前記第１の閾値よりも小さいときに前記ポンプの経時劣化が生じていると判定することが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、還元剤噴射弁からの液体還元剤の噴射が無くポンプの駆動量が基準値となるはずの状態で、液体還元剤の漏れと、リターン通路内の絞り通路又は逆止め弁の閉塞と併せて、さらに、ポンプの経時劣化を判別することができるようになる。
【００１３】
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、前記無噴射状態において記憶された前記ポンプの駆動量を読み込み、前記第１の閾値、前記第２の閾値、及び前記第３の閾値とそれぞれ比較することにより、前記判定を行うことが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、液体還元剤の無噴射状態において、液体還元剤の漏れと、リターン通路内の絞り通路又は逆止め弁の閉塞と、ポンプの経時劣化とを判別することができるようになる。
【００１５】
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、前記噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量との比率が、所定の第５閾値以下のときに前記還元剤噴射弁の閉塞が生じていると判定する一方、前記噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量との比率が、所定の第４閾値以上のときに前記液体還元剤の漏れが生じていると判定することが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、液体還元剤の噴射状態において、還元剤噴射弁からの液体還元剤の噴射量の変化に応じてポンプの駆動量が変化しているか否かに基づいて、還元剤噴射弁の閉塞と液体還元剤の漏れとを判別することができるようになる。
【００１６】
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、前記無噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量と、前記噴射状態のある時点で記憶された前記還元剤噴射弁の駆動量及び前記ポンプの駆動量と、を読み込み、前記噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量と前記無噴射状態で記憶された前記ポンプの駆動量との差分と、前記噴射状態で記憶された前記還元剤噴射弁の駆動量と、の比率に基づいて前記判定を行うことが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、液体還元剤の噴射状態において、液体還元剤の漏れと、還元剤噴射弁の閉塞とを判別することができるようになる。
【００１７】
また、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置を構成するにあたり、前記異常判定部は、前記無噴射状態での判定の結果と、前記噴射状態での判定の結果と、を総合的に評価して、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定することが好ましい。
このように還元剤供給装置の異常の原因を判定することにより、異常の原因をより具体的に切り分けて判別することができるようになる。
【００１８】
また、本発明の別の態様は、タンク内に収容された液体還元剤を圧送するためのポンプと、前記ポンプによって圧送された前記液体還元剤を内燃機関の排気管内に噴射するための還元剤噴射弁と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁を接続する供給通路と、前記供給通路から分岐して余剰の液体還元剤を前記タンクに戻すためのリターン通路と、前記リターン通路に設けられた絞り通路又は逆止め弁と、前記供給通路内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁の駆動制御を行うための電子制御ユニットと、を備え、前記還元剤噴射弁に供給される前記液体還元剤の圧力が所定の設定圧力に維持されるように前記ポンプの駆動量が制御される還元剤供給装置において、前記電子制御ユニットが、前記液体還元剤の無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づいて、前記還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を備え、前記異常判定部は、前記無噴射状態における前記ポンプの駆動量に基づく判定を行った後、さらに、前記液体還元剤の噴射状態における前記還元剤噴射弁の駆動量の変化量と前記ポンプの駆動量の変化量とに基づいて前記還元剤供給装置に生じた異常を判定することを特徴とする還元剤供給装置である。
【００１９】
すなわち、本発明の還元剤供給装置は、液体還元剤の無噴射状態におけるポンプの駆動量に基づいて、還元剤供給装置の異常の原因を判定する異常判定部を有する電子制御ユニットを備えることとしているために、液体還元剤の供給圧力では判別することができない還元剤供給装置の異常の原因を判定することができるようになる。さらに、液体還元剤の噴射状態においても、液体還元剤の供給圧力では判別することができない還元剤供給装置の異常の原因を判別することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る還元剤供給装置の異常検出装置及び還元剤供給装置が備えられた排気浄化装置の構成例を示す全体図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る還元剤供給装置の異常検出装置としての電子制御ユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる異常判定（第１の異常判定）について説明するためのフローチャート図である。
【図４】第１の実施の形態での異常の原因の切分け方について説明するために示す図である。
【図５】第２の異常判定について説明するために示す図である。
【図６】第２の実施の形態での異常の原因の切分け方について説明するために示す図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる異常判定について説明するためのフローチャート図である。
【図８】第２の異常判定について説明するためのフローチャート図である。
【図９】第２の異常判定での異常の原因の切分け方について説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、適宜図面を参照して、本発明の還元剤供給装置の異常検出装置及び還元剤供給装置に関する実施の形態について具体的に説明する。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては、特に説明が無い限り同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００２２】
［第１の実施の形態］
１．排気浄化装置の全体構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置の異常検出装置（電子制御ユニット：ＥＣＵ）４０、及び、還元剤供給装置２０が備えられた排気浄化装置１０の全体構成の一例を説明するために示す図である。
排気浄化装置１０は、排気中のＮＯXを浄化するための装置であり、図示しないディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路１１に設けられている。排気浄化装置１０は、排気通路１１の途中に介装された還元触媒１３と、還元触媒１３よりも上流側の排気通路１１内に液体還元剤を供給するための還元剤供給装置２０とを備えている。
【００２３】
還元触媒１３は、排気中のＮＯXの分解を促進する機能を有する触媒であり、液体還元剤から生成される還元成分を吸着するとともに、触媒に流れ込む排気中のＮＯXを還元成分によって選択的に還元する触媒である。本実施の形態の還元剤供給装置２０は、液体還元剤として尿素水溶液が用いられるものであり、尿素水溶液が分解することにより還元成分としてのアンモニアが生成されるようになっている。
【００２４】
２．還元剤供給装置
図１において、還元剤供給装置２０は、液体還元剤が収容されるタンク２１と、液体還元剤を圧送するポンプユニット３０と、液体還元剤を排気通路１１内に噴射する還元剤噴射部として還元剤噴射弁２５とを備えている。ポンプユニット３０は、ポンプ２３及び流路切換弁３３を備えている。還元剤噴射弁２５及びポンプ２３、流路切換弁３３は、ＥＣＵ４０によって駆動制御が行われるものとなっている。
【００２５】
ポンプ２３とタンク２１とは第１の供給通路２７によって接続され、ポンプ２３と還元剤噴射弁２５とは第２の供給通路２８によって接続されている。このうち、第２の供給通路２８には、第２の供給通路２８内の圧力、すなわち、還元剤噴射弁２５に圧送される液体還元剤の圧力を検出するための圧力検出手段として、圧力センサ３１が設けられている。ポンプ２３と、第１の供給通路２７及び第２の供給通路２８とは、流路切換弁３３を介して接続されている。第１の供給通路２７のタンク２１側の端部は、液体還元剤の吸い上げを可能にするために、タンク２１の底面近傍に位置している。
【００２６】
流路切換弁３３は、ポンプ２３によって圧送される液体還元剤が流れる方向を、タンク２１側から還元剤噴射弁２５側に流れる正方向と、還元剤噴射弁２５側からタンク２１側に流れる逆方向とに切換える機能を有している。本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０において、流路切換弁３３は、非通電状態で第１の供給通路２７をポンプ２３の入り口側２３ａに連通するとともに第２の供給通路２８をポンプ２３の出口側２３ｂに連通する一方、通電状態で第１の供給通路２７をポンプ２３の出口側２３ｂに連通するとともに第２の供給通路２８をポンプ２３の入り口側２３ａに連通するように構成されている。
【００２７】
すなわち、内燃機関の運転状態においては、液体還元剤を還元剤噴射弁２５側に供給するために、流路切換弁３３への通電は行われない。一方、内燃機関の停止時においては、還元剤供給装置２０内の液体還元剤をタンク２１に回収するために、流路切換弁３３に対して通電される。
【００２８】
なお、内燃機関の停止時に、液体還元剤をタンク２１に回収可能とする構成は、流路切換弁３３を設ける例に限られない。例えば、逆回転可能なポンプ２３を用いることによって液体還元剤を回収可能に構成することができる。
【００２９】
また、第２の供給通路２８の途中には、他端がタンク２１に接続されたリターン通路２９が分岐して設けられている。リターン通路２９のタンク２１側の端部は、タンク２１内の気相部分に接続されている。
なお、タンク２１にはエアブリザード等が設けられており、内部の圧力が大気圧で保たれるように構成されている。
【００３０】
リターン通路２９の途中には、流路面積が小さくされた絞り通路３７が設けられ、第２の供給通路２８内の圧力を高められようになっている。また、絞り通路３７よりも第２の供給通路２８側のリターン通路２９には、液体還元剤がタンク２１側から第２の供給通路２８側に流れないようにするための逆止め弁３５が設けられている。ただし、これらの絞り通路３７又は逆止め弁３５のいずれか一方が省略されていても構わない。
【００３１】
なお、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０においてはポンプユニット３０内に圧力センサ３１が設けられているが、第２の供給通路２８のどの位置に設けられていても構わない。
【００３２】
ポンプ２３は、ＥＣＵ４０による通電制御によって、所定の流量の液体還元剤を圧送する。本実施の形態においては、ポンプ２３は電磁式ポンプが用いられており、駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐが大きいほどポンプ２３の出力（吐出量）が大きくなるものとなっている。ポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐとは、所定のサイクル期間中の通電時間の割合を意味するものであり、本実施の形態のポンプ２３では、駆動デューティ比が本発明における駆動量を指す。
【００３３】
液体還元剤の噴射制御時においては、圧力センサ３１によって検出される第２の供給通路２８内の圧力値（供給圧力）Ｐｕが、あらかじめ設定された所定の設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで維持されるように、ポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐがフィードバック制御される。具体的に、第２の供給通路２８に圧送される液体還元剤を、リターン通路２９を介してタンク２１に循環させながら、ＥＣＵ４０は、第２の供給通路２８に設けられた圧力センサ３１によって検出される供給圧力Ｐｕと、あらかじめ設定された設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔとの差分ΔＰｕに基づいてポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿ＰをＰＩＤ制御する。また、液体還元剤をタンク２１に回収する場合においては、ＥＣＵ４０は、例えば、あらかじめ定められた駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐでポンプ２３を制御する。
【００３４】
還元剤噴射弁２５は、通電制御によって開閉制御が行われ、所定量の液体還元剤を排気通路１１内に噴射する。本実施の形態において、還元剤噴射弁２５は、非通電状態で閉弁、通電状態で開弁する、電磁式のオンオフ弁が用いられている。ＥＣＵ４０は、所定の演算式に基づいて要求噴射量Ｑｄｖ＿ｔｇｔを求めるとともに、第２の供給通路２８内の供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔとなっていることを前提として、あらかじめ定められた噴射サイクルごとに、要求噴射量Ｑｄｖ＿ｔｇｔに応じた駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖを決定して、還元剤噴射弁２５の通電制御を行う。還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖとは、一噴射サイクル中の通電時間の割合を意味する。
【００３５】
３．電子制御ユニット（異常検出装置）
図２は、本実施形態のＥＣＵ４０のうちの還元剤供給装置２０の制御、及び、還元剤噴射装置２０の異常検出に関連する部分について機能的なブロックで表した構成例を示している。ＥＣＵ４０は、還元剤供給装置２０の制御装置としての機能だけでなく、本発明にかかる還元剤噴射装置２０の異常検出装置としての機能を有している。
【００３６】
このＥＣＵ４０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、ポンプ駆動制御部４１と、還元剤噴射弁駆動制御部４３と、異常判定部４５とにより構成されている。具体的に、これらの各部はマイクロコンピュータによるプラグラムの実行によって実現されるものとなっている。
【００３７】
この他、ＥＣＵ４０には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の図示しない記憶素子や、ポンプ２３、流路切換弁３３、還元剤噴射弁２５への通電を行うための図示しない駆動回路等が備えられている。また、ＥＣＵ４０には、圧力センサ３１のセンサ値をはじめとして、還元剤供給装置２０や内燃機関、排気通路１１等に設けられた種々のセンサのセンサ値が入力され、それらのセンサ値に基づいて得られる供給圧力Ｐｕ等の値が記憶素子に記憶されるようになっている。
【００３８】
ポンプ駆動制御部４１は、内燃機関の運転時において、圧力センサ３１によって検出される供給圧力Ｐｕに基づいて、第２の供給通路２８内の供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで維持されるようにポンプ２３の出力のフィードバック制御を行う。具体的には、供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔよりも大きいときには駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐは小さくされ、供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔよりも小さいときには駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐは大きくされる。ポンプ駆動制御部４１は、算出された駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐに応じた制御信号をポンプ２３の駆動回路に対して出力する。
【００３９】
還元剤噴射弁駆動制御部４３は、内燃機関の運転時において、排気温度Ｔｇａｓ、還元触媒１３の温度Ｔｃａｔ、還元触媒１３の下流側におけるＮＯX濃度Ｎｎｏｘ、さらには内燃機関の回転数Ｎｅに関する情報等に基づいて液体還元剤の要求噴射量Ｑｄｖ＿ｔｇｔを算出する。また、還元剤噴射弁駆動制御部４３は、算出された要求噴射量Ｑｄｖ＿ｔｇｔに基づいて還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖを求め、還元剤噴射弁２５の駆動回路に対して制御信号を出力する。
【００４０】
異常判定部４５は、液体還元剤の無噴射状態において第１の異常判定を実行する。本実施の形態において、第１の異常判定では、液体還元剤の無噴射状態でのポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１の値を、第１の閾値Ｔｈｒｅ１、第２の閾値Ｔｈｒｅ２、第３の閾値Ｔｈｒｅ３と比較して、異常の原因を判定する。この第１の異常判定では、還元剤噴射弁２５からの液体還元剤の漏れ、リターン通路２９に備えられた絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞、あるいは、ポンプ２３の経時劣化を判別するように構成されている。
【００４１】
例えば、液体還元剤の無噴射量状態、すなわち、ポンプ２３によって圧送される液体還元剤の全量がリターン通路２９を介してタンク２１に戻る状態において還元剤供給装置２０に異常が無い場合のポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐを基準値Ｄｕｔｙ＿Ｐ０とすると、液体還元剤の漏れが発生しているときには、供給圧力Ｐｕを設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで維持するために、漏れ量分の液体還元剤をポンプ２３によって圧送する必要がある。つまり、このときのポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１は基準値Ｄｕｔｙ＿Ｐ０よりも大きくなる。
【００４２】
また、絞り通路３７や逆止め弁３５の閉塞が発生しているときには、リターン通路２９を介してタンク２１に戻る液体還元剤の流量が減ることから、液体還元剤の無噴射状態において、ポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１は基準値Ｄｕｔｙ＿Ｐ０よりも小さくなる。
【００４３】
さらに、ポンプ２３が経時劣化してくると、同じ駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐで制御を行ったとしても、徐々に吐出量が低下してくることになる。この場合、液体還元剤の無噴射状態で供給圧力Ｐｕを設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで維持するためには、液体還元剤の漏れが発生している場合ほどには駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐが変化するわけではないものの、駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１を基準値Ｄｕｔｙ＿Ｐ０よりも大きくする必要がある。
【００４４】
これらの異常の判別を行うために、基準値Ｄｕｔｙ＿Ｐ０よりも大きい値の第１の閾値Ｔｈｒｅ１と、基準値Ｄｕｔｙ＿Ｐ０よりも小さい値の第２の閾値Ｔｈｒｅ２と、さらに、基準値Ｄｕｔｙ＿Ｐ０よりも大きく、第１の閾値Ｔｈｒｅ１より小さい値の第３の閾値Ｔｈｒｅ３とを設定し、異常判定部４５は、駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１を第１の閾値Ｔｈｒｅ１、第２の閾値Ｔｈｒｅ２、第３の閾値Ｔｈｒｅ３と比較することで、異常の有無、及び、異常の原因を切り分けることとしている。
【００４５】
具体的には、無噴射状態でのポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第１の閾値Ｔｈｒｅ１以上の場合には液体還元剤の漏れが発生しているとし、駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２以下の場合には絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞が発生しているとし、駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第３の閾値Ｔｈｒｅ３以上、かつ、第１の閾値Ｔｈｒｅ１未満の場合には、ポンプ２３の経時劣化が発生していると判定する。
【００４６】
第１の閾値Ｔｈｒｅ１、第２の閾値Ｔｈｒｅ２、第３の閾値Ｔｈｒｅ３の値は、各構成部品の種類や状態、液体還元剤の設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔ、異常の許容範囲等を考慮して、最適な値に適宜設定することができる。
【００４７】
４．還元剤供給装置の異常判定方法
以下、第１の実施の形態にかかるＥＣＵ４０によって実行される還元剤供給装置２０の異常判定方法の具体的なフローの一例について、図３のフローチャートに沿って説明する。
なお、以下のフローチャートは、液体還元剤の噴射制御の途中において、常時、あるいは、所定の期間ごとに実行されるものとなっている。
【００４８】
まず、ステップＳ１で、ＥＣＵ４０は、還元剤供給装置２０が液体還元剤の無噴射状態にあるか否かを判別する。液体還元剤の無噴射状態は、要求噴射量がゼロとなっているか否かや、還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖがゼロとなっているか等によって判別することができる。液体還元剤の無噴射状態にあると判定（Ｙｅｓ判定）されるまでステップＳ１が繰り返される。
【００４９】
液体還元剤の無噴射状態にあると判定されると、ＥＣＵ４０はステップＳ２に進み、液体還元剤の供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで安定しているか否かを判別する。例えば、所定時間、供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔに近似する状態であったときに、供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで安定しているものと判定することができる。液体還元剤の無噴射状態であるにもかかわらず、供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで安定していない場合（Ｎｏ判定）には、第１の異常判定を実行することができないことから一旦本ルーチンを終了する。
【００５０】
一方、液体還元剤の無噴射状態において供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで安定している場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ３に進み、ＥＣＵ４０は、そのときのポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１を読み込む。このとき、供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで安定した状態での駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐの移動平均をとって、無噴射状態での駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１としてもよい。
【００５１】
次いで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４に進み、ステップＳ３で読み込んだ駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１に基づいて異常判定を行う。上述のとおり、本実施の形態においては、駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１を第１の閾値Ｔｈｒｅ１、第２の閾値Ｔｈｒｅ２、第３の閾値Ｔｈｒｅ３と比較することによって異常判定が行われる。
【００５２】
図４は、第１の異常判定による異常の原因の切分け方を表にまとめたものである。
ＥＣＵ４０は、無噴射状態での駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第１の閾値Ｔｈｒｅ１以上の場合、液体還元剤の漏れが発生していると判別する。なお、この第１の異常判定のみでは、液体還元剤の漏れが発生している部位までは特定できない。
また、ＥＣＵ４０は、無噴射状態での駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第３の閾値Ｔｈｒｅ３以上、第１の閾値Ｔｈｒｅ１未満の場合、ポンプ２３の経時劣化が発生していると判別する。
また、ＥＣＵ４０は、無噴射状態での駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２を超え第３の閾値Ｔｈｒｅ３未満の場合、還元剤供給装置２０に異常の発生は見られないと判別する。
さらに、ＥＣＵ４０は、無噴射状態での駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２以下の場合、絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞が発生していると判別する。
【００５３】
図３に戻り、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４での異常判定を行った後、ステップＳ５に進み、異常判定の結果に応じたエラー処理を行う。異常の発生が見出せなかった場合には何もしないで本ルーチンを終了する。一方、異常の発生が見出され、その原因が判別された場合には、異常の発生及びその原因を示す記録を残し、また、異常の原因に応じて噴射制御の内容を変更したり、内燃機関の運転者等に異常の原因を知らせるための報知手段を作動させたりする。
【００５４】
５．第１の実施の形態の異常検出装置及び還元剤供給装置の効果
以上説明した第１の実施の形態にかかる異常検出装置４０及び還元剤供給装置２０は、液体還元剤の無噴射状態におけるポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１に基づいて、還元剤供給装置２０の異常の有無、及び、その原因を判定する異常判定部４５を備えることとしているために、液体還元剤の供給圧力Ｐｕの変化からでは判別することができない還元剤供給装置２０の異常の原因を判定することができるようになる。
【００５５】
また、本実施の形態の異常検出装置４０及び還元剤供給装置２０において、異常判定部４５が、無噴射状態におけるポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が、基準値Ｄｕｔｙ＿Ｐ０よりも大きい値の第１の閾値Ｔｈｒｅ１以上のときに液体還元剤の漏れが生じていると判定する一方、無噴射状態におけるポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が、基準値Ｄｕｔｙ＿Ｐ０よりも小さい値の第２の閾値Ｔｈｒｅ２以下のときに絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞が生じていると判定することとしている。そのため、液体還元剤の漏れと、絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞とを容易に判別することができる。
【００５６】
また、本実施の形態の異常検出装置４０及び還元剤供給装置２０においては、異常判定部４５が、さらに、無噴射状態におけるポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が、基準値Ｄｕｔｙ＿Ｐ０よりも大きく第１の閾値Ｔｈｒｅ１よりも小さい値の第３の閾値Ｔｈｒｅ３以上であり、かつ、第１の閾値Ｔｈｒｅ１よりも小さいときにポンプ２３の経時劣化が生じていると判定することとしている。そのため、液体還元剤の漏れと、絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞と併せて、さらに、ポンプ２３の経時劣化を容易に判別することができる。
【００５７】
また、本実施の形態の異常検出装置４０及び還元剤供給装置２０においては、異常判定部４５が、無噴射状態において記憶されたポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１を読み込み、第１の閾値Ｔｈｒｅ１、第２の閾値Ｔｈｒｅ２、及び第３の閾値Ｔｈｒｅ３とそれぞれ比較することにより、判定を行うこととしている。そのため、液体還元剤の無噴射状態において、液体還元剤の漏れと、絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞と、ポンプ２３の経時劣化とを切り分けて判別することができる。
【００５８】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる還元剤供給装置の異常検出装置、及び、還元剤供給装置は、異常検出装置の異常判定部による異常判定の内容が、第１の実施の形態にかかる異常検出装置の場合と異なっている。具体的には、本実施の形態にかかる異常検出装置は、第１の実施の形態において説明した第１の異常判定を実行した後、さらに第２の実行判定を実行して、還元剤供給装置に生じた異常の原因を判別するものとして構成されている。
以下、図１及び図２を参照して、第２の実施の形態にかかる異常検出装置（ＥＣＵ）４０の異常判定部４５を中心に説明し、第１の実施の形態においてすでに説明した内容については適宜省略する。
【００５９】
１．電子制御ユニット（異常検出装置）
第２の実施の形態において、ＥＣＵ４０の異常判定部４５は、第１の実施の形態で説明した、液体還元剤の無噴射状態で行われる第１の異常判定と併せて、液体還元剤の噴射状態で行われる第２の異常判定を実行する。第２の異常判定では、液体還元剤の噴射状態での還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖの変化量ΔＤｖとポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐの変化量ΔＤｐとに基づいて、異常の原因を推定する。そして、異常判定部４５は、第１の異常判定及び第２の異常判定の結果に基づいて、液体還元剤の漏れ、還元剤噴射弁２５の閉塞、絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞、ポンプ２３の経時劣化を切り分けて判別するように構成されている。
【００６０】
第２の実施の形態のＥＣＵ４０では、第２の異常判定に用いる還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖの変化量ΔＤｖとして、液体還元剤の噴射状態での還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖ２（＝ΔＤｖ）を用いることとしている。また、ＥＣＵ４０では、第２の異常判定に用いるポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐの変化量ΔＤｐとして、そのときのポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ２から無噴射状態（還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖ１＝０）でのポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１を減算した差分ΔＤｐを用いることとしている。
【００６１】
液体還元剤の噴射状態においては、液体還元剤が噴射されることに伴って、液体還元剤の供給圧力Ｐｕを設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔに維持するためにポンプ２３の吐出量を増大する必要がある。このとき、例えば、液体還元剤の漏れがあると、液体還元剤の供給圧力Ｐｕを設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔに維持するためには、還元剤噴射弁２５からの液体還元剤の噴射量以上の吐出量でポンプ２３を駆動する必要がある。また、還元剤噴射弁２５が閉塞している場合には、実際の還元剤噴射量が、還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖに対応する噴射量よりも少なくなるために、液体還元剤の供給圧力Ｐｕを設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで維持するためにポンプ２３の吐出量の増加分は小さくなる。
【００６２】
これらの異常の判別を行うために、還元剤供給装置２０に異常が無い状態での液体還元剤の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖ（＝ΔＤｖ）とポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ（＝ΔＤｐ）との基準比率Ｒ０（基準作動特性の傾きΔＤｐ／ΔＤｖ）をあらかじめ求め、基準比率Ｒ０よりも大きい第４の閾値Ｔｈｒｅ４と基準比率Ｒ０よりも小さい第５の閾値Ｔｈｒｅ５とを設定する。そして、異常判定部４５は、実際の比率Ｒ１（＝ΔＤｐ／ΔＤｖ）を第４の閾値Ｔｈｒｅ４、第５の閾値Ｔｈｒｅ５と比較することで、異常の有無、及び、異常の原因を推定することとしている。
【００６３】
第４の閾値Ｔｈｒｅ４及び第５の閾値Ｔｈｒｅ５の値は、第１の閾値Ｔｈｒｅ１、第２の閾値Ｔｈｒｅ２、第３の閾値Ｔｈｒｅ３と同様に、各構成部品の種類や状態、液体還元剤の設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔ、異常の許容範囲等を考慮して、最適な値に適宜設定することができる。
【００６４】
図５は、第２の異常判定の考え方について説明するために示す図である。図５の横軸は還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖを示し、縦軸はポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐを示している。また、還元剤供給装置２０に異常が無い場合の還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖとポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐとの関係を表す基準作動特性を実線で示し、液体還元剤の漏れが発生している場合の作動特性を破線で示し、還元剤噴射弁２５の閉塞が発生している場合の作動特性を一点鎖線で示している。
【００６５】
液体還元剤の漏れが発生している場合には、異常が無い場合と比較してポンプ２３の吐出量が増えることから、還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖの変化量ΔＤｖ（＝Ｄｕｔｙ＿Ｖ２）に対するポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐの変化量ΔＤｐａ（＝Ｄｕｔｙ＿Ｐ２ａ−Ｄｕｔｙ＿Ｐ１ａ）の比率Ｒ１ａ（＝ΔＤｐａ／ΔＤｖ）、すなわち、作動特性の傾きが、基準作動特性の比率Ｒ０よりも大きくなっている（破線を参照。）。
一方、還元剤噴射弁２５の閉塞が発生している場合には、異常が無い場合と比較してポンプ２３の吐出量が減ることから、還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖの変化量ΔＤｖ（＝Ｄｕｔｙ＿Ｖ２）に対するポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐの変化量ΔＤｐｂ（＝Ｄｕｔｙ＿Ｐ２ｂ−Ｄｕｔｙ＿Ｐ１ｂ）の比率Ｒ１ｂ（＝ΔＤｐｂ／ΔＤｖ）、すなわち、作動特性の傾きが、基準作動特性の比率Ｒ０よりも小さくなっている（一点差線を参照）。
【００６６】
ここで、第２の異常判定は液体還元剤の噴射状態において実行されるものであることから、還元剤噴射弁２５の閉弁不良によって液体還元剤の漏れが発生しているということはあり得ないために、液体還元剤の漏れがある場合には、配管やポンプ２３等、還元剤噴射弁２５以外の部位で漏れが発生していると推定することができる。換言すれば、第２の異常判定の結果を考慮することによって、第１の異常判定において液体還元剤の漏れが発生していると判別された場合の、その発生部位を切り分けることができるようになる。
【００６７】
具体的には、液体還元剤の漏れに関し、第１の異常判定では、液体還元剤の漏れが発生していることが分かるものの、漏れの発生部位までは判別ができない。ただし、その後に行われる第２の異常判定において、還元剤噴射弁２５以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判定されなければ、還元剤噴射弁２５の閉弁不良による液体還元剤の漏れが発生していると推定することができる。噴射状態においては還元剤噴射弁２５が開弁されることから、還元剤噴射弁２５の閉弁不良が生じているとしても、その影響は無視することができるからである。
【００６８】
図６は、第１の異常判定及び第２の異常判定の結果に基づく、還元剤供給装置２０の異常の原因の切分け方を表にまとめたものである。
ＥＣＵ４０は、第１の異常判定でポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第１の閾値Ｔｈｒｅ１以上で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第４の閾値Ｔｈｒｅ４以上の場合、配管やポンプ２３等、還元剤噴射弁２５以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定でポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第１の閾値Ｔｈｒｅ１以上で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第５の閾値Ｔｈｒｅ５を超え、第４の閾値Ｔｈｒｅ４未満の場合、還元剤噴射弁２５の閉弁異常による液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定でポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第１の閾値Ｔｈｒｅ１以上で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第５の閾値Ｔｈｒｅ５以下の場合、還元剤噴射弁２５が開弁状態で移動しなくなる摺動不良が発生し、液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
【００６９】
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定で駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第３の閾値Ｔｈｒｅ３以上、第１の閾値Ｔｈｒｅ１未満で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第４の閾値Ｔｈｒｅ４以上の場合、ポンプ２３の経時劣化、及び、還元剤噴射弁２５以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定で駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２を超え第３の閾値Ｔｈｒｅ３未満で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第５の閾値Ｔｈｒｅ５を超え第４の閾値Ｔｈｒｅ４未満の場合、ポンプ２３の経時劣化が発生していると判別する。
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定で駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２以下で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第５の閾値Ｔｈｒｅ５以下の場合、ポンプ２３の経時劣化、及び、還元剤噴射弁２５の閉塞が発生していると判別する。
【００７０】
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定で駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２を超え第３の閾値Ｔｈｒｅ３未満で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第４の閾値Ｔｈｒｅ４以上の場合、還元剤噴射弁２５以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定で駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２を超え第３の閾値Ｔｈｒｅ３未満で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第５の閾値Ｔｈｒｅ５を超え第４の閾値Ｔｈｒｅ４未満の場合、還元剤供給装置２０に異常が無いと判別する。
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定で駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２を超え第３の閾値Ｔｈｒｅ３未満で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第５の閾値Ｔｈｒｅ５以下の場合、還元剤噴射弁２５の閉塞が発生していると判別する。
【００７１】
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定で駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２以下で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第４の閾値Ｔｈｒｅ４以上の場合、絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞、及び、還元剤噴射弁２５以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定で駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２以下で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第５の閾値Ｔｈｒｅ５を超え第４の閾値Ｔｈｒｅ４未満の場合、絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞が発生していると判別する。
また、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定で駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１が第２の閾値Ｔｈｒｅ２以下で、かつ、第２の異常判定で作動特性の傾きＲ１が第５の閾値Ｔｈｒｅ５以下の場合、絞り通路３７又は逆止め弁３５の閉塞、及び、還元剤噴射弁２５の閉塞が発生していると判別する。
【００７２】
２．還元剤供給装置の異常判定方法
以下、第２の実施の形態にかかるＥＣＵ４０によって実行される還元剤供給装置２０の異常判定方法の具体的なフローの一例について、図３、図７、及び図８のフローチャートに沿って説明する。なお、以下のフローチャートは、液体還元剤の噴射制御の途中において、常時、あるいは、所定の期間ごとに実行されるものとなっている。
【００７３】
図７のフローチャートは、第２の実施の形態にかかるＥＣＵ４０によって実行される異常検出方法のメインフローを示している。
まず、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１において、第１の異常判定を実行する。第１の異常判定は第１の実施の形態において説明した異常判定の内容と同様の手順に沿って実行することができ、具体的には図４のフローチャートのうちステップＳ１〜ステップＳ４までの工程を実行する。第１の異常判定を実行した後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１２において、第２の異常判定を実行する。
【００７４】
図８は、第２の異常判定を実行するための具体的なフローチャートを示している。
まず、ステップＳ２１において、ＥＣＵ４０は、還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖが所定範囲内にあるか否かを判別する。これは、液体還元剤の噴射状態にあるとしても、噴射量が少ない場合には、還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖの変化量ΔＤｖとポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐの変化量ΔＤｐとの比率Ｒ１を正確に把握することが困難であるからである。このステップＳ２１は、例えば、図５に示すように、駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖが、所定の閾値Ｄｕｔｙ＿Ｖ＿ｔｈｒｅを超えているか否かという形で判定することができる。還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖが所定範囲にあると判定（Ｙｅｓ判定）されるまでステップＳ２１の判定が繰り返される。
【００７５】
還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖが所定範囲にあると判定されると、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２２に進み、液体還元剤の供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで安定しているか否かを判別する。第１の異常判定と同様、例えば、所定時間、供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔに近似する状態であったときに、供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで安定しているものと判定することができる。供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで安定していない場合（Ｎｏ判定）には、第２の異常判定を実行することができないことから一旦本ルーチンを終了する。
【００７６】
一方、供給圧力Ｐｕが設定圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで安定している場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ２３に進み、そのときのポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ２と併せて、すでに第１の異常判定時に記憶されている、液体還元剤の無噴射状態でのポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１を読み込む。
【００７７】
次いで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２４において、液体還元剤の噴射状態でのポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ２から無噴射状態でのポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐ１を減算して、変化量ΔＤｐを算出した後、ステップＳ２５において、還元剤噴射弁２５の駆動デューティＤｕｔｙ＿Ｖの変化量ΔＤｖに対するポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐの変化量ΔＤｐの比率Ｒ１を算出する。液体還元剤の無噴射状態での還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖはゼロであるため、このときの還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖの変化量ΔＤｖは、ステップＳ２１でＹｅｓ判定となったときの駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖ（＝Ｄｕｔｙ＿Ｖ２）の値が用いられる。
【００７８】
比率Ｒ１が求められると、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２６において、比率Ｒ１を第４の閾値Ｔｈｒｅ４、及び、第５の閾値Ｔｈｒｅ５と比較することによって異常判定を行う。
【００７９】
図９は、第２の異常判定による異常の原因の切分け方を表にまとめたものである。
ＥＣＵ４０は、ステップＳ２５で求めた比率Ｒ１が第４の閾値Ｔｈｒｅ４以上の場合、還元剤噴射弁２５以外の部位からの液体還元剤の漏れが発生していると判別する。
また、ＥＣＵ４０は、比率Ｒ１が第４の閾値Ｔｈｒｅ４未満、第５の閾値Ｔｈｒｅ５を超える場合、還元剤供給装置２０に異常の発生は見られないと判別する。
さらに、ＥＣＵ４０は、比率Ｒ１が第５の閾値Ｔｈｒｅ５以下の場合、還元剤噴射弁２５の閉塞、あるいは、還元剤噴射弁２５の閉弁不良、還元剤噴射弁２５が開弁状態で移動しなくなる摺動不良が発生していると判別する。
【００８０】
図７に戻り、ＥＣＵ４０は、第１の異常判定及び第２の異常判定を実行した後、ステップＳ１３に進み、第１の異常判定及び第２の異常判定それぞれの判定結果に基づいて、異常の発生の有無、及び、異常の原因の判別を行う。上述のとおり、本実施の形態においては、図６に示すエラーマップに基づいて、異常の有無、及び、異常の原因の判別を行う。
【００８１】
その後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１４に進み、異常の原因に応じたエラー処理を行う。異常の発生が見出せなかった場合には何もしないで本ルーチンを終了する。一方、異常の発生が見出され、その原因が判別された場合には、異常の発生及びその原因を示す記録を残し、また、異常の原因に応じて噴射制御の内容を変更したり、内燃機関の運転者等に異常の原因を知らせるための報知手段を作動させたりする。
【００８２】
３．第２の実施の形態の異常検出装置及び還元剤供給装置の効果
以上説明した第２の実施の形態にかかる異常検出装置４０及び還元剤供給装置２０は、第１の異常判定を実行した後、液体還元剤の噴射状態における還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｖの変化量ΔＤｖと、ポンプ２３の駆動デューティ比Ｄｕｔｙ＿Ｐの変化量ΔＤｐとに基づく第２の異常判定を実行することとしている。したがって、液体還元剤の噴射状態においても、液体還元剤の供給圧力Ｐｕでは判別することができない還元剤供給装置２０の異常の原因を判別することができるようになる。
【００８３】
また、第２の実施の形態にかかる異常検出装置４０及び還元剤供給装置２０は、第２の異常判定において、還元剤噴射弁２５の閉塞と、液体還元剤の漏れとを判別することとしている。したがって、第１の異常判定のみでは判別が不可能な異常の原因を推定することができるようになる。
【００８４】
そして、第２の実施の形態にかかる異常検出装置４０及び還元剤供給装置２０は、第１の異常判定及び第２の異常判定それぞれの判定の結果を総合的に評価して、還元剤供給装置２０に生じた異常の原因を判定することとしている。したがって、還元剤供給装置２０に発生した異常の原因をより具体的に切り分けて判別することができる。
【００８５】
［他の実施の形態］
【００８６】
ここまで説明した第１及び第２の実施の形態にかかる還元剤供給装置の異常検出装置４０及び還元剤供給装置２０は、本発明の一態様を示すものであって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
【００８７】
例えば、第１及び第２の実施の形態にかかる異常検出装置４０においては、第１の異常判定及び第２の異常判定で用いる閾値を、それぞれ一つの値に定められる第１の閾値Ｔｈｒｅ１、第２の閾値Ｔｈｒｅ２、第３の閾値Ｔｈｒｅ３、第４の閾値Ｔｈｒｅ４、第５の閾値Ｔｈｒｅ５としているが、それぞれの閾値として段階的に複数の値を設定することもできる。このように複数の値を設定することにより、異常の原因だけでなく、異常の度合いを判別することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０：排気浄化装置、１１：排気通路、１３：還元触媒、２０：還元剤供給装置、２１：タンク、２３：ポンプ、２３ａ：入口側、２３ｂ：出口側、２５：還元剤噴射弁、２７：第１の供給通路、２８：第２の供給通路、２９：リターン通路、３０：ポンプユニット、３１：圧力センサ、３３：流路切換弁、３５：逆止め弁、３７：絞り通路、４０：ＥＣＵ（還元剤供給装置の異常検出装置）、４１：ポンプ駆動制御部、４３：還元剤噴射弁駆動制御部、４５：異常判定部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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