(57)【要約】【課題】  精度の高い濃度測定を行うべく、タンク内の液体還元剤に極力揺れがなく測定に最適な車両の停止状態を判別することのできる液体還元剤濃度測定方法を提供する。【解決手段】  タンク１０に貯蔵された液体還元剤の濃度を感熱式濃度センサ１１で測定する排気浄化装置のＥＣＵ９は、エンジン停止状態において、ドア１２のオープンを感知する感知信号Ｓ１、シートの変位（荷重）を感知する感知信号Ｓ２、キャブ１４の変位を感知する感知信号Ｓ３のいずれかに従い測定処理動作を開始し、感熱式濃度センサ１１による濃度測定を実施する。すなわち、感熱式濃度センサによる測定を、車両に運転者が乗り込み、エンジンを始動させて車両が走り出すまでの間に実行することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク内の液体還元剤濃度を離間した２点間の熱伝達特性により測定する感熱式濃度センサを用いた液体還元剤濃度測定装置において、
前記感熱式濃度センサの制御手段が、
エンジン停止状態で運転者の乗り込みを感知するステップと、
これにより運転者の乗り込みが感知されると測定処理動作を開始して前記感熱式濃度センサによる液体還元剤濃度測定を実施するステップと、
を実行することを特徴とする液体還元剤濃度測定装置。
【請求項２】
前記運転者の乗り込みを感知するステップがドアオープンを感知するステップであることを特徴とする請求項１記載の液体還元剤濃度測定装置。
【請求項３】
前記運転者の乗り込みを感知するステップがシートの変位を感知するステップであることを特徴とする請求項１記載の液体還元剤濃度測定装置。
【請求項４】
前記運転者の乗り込みを感知するステップがシートへの荷重を感知するステップであることを特徴とする請求項１記載の液体還元剤濃度測定装置。
【請求項５】
前記運転者の乗り込みを感知するステップがキャブの変位を感知するステップであることを特徴とする請求項１記載の液体還元剤濃度測定装置。
【請求項６】
前記液体還元剤濃度測定を実施するステップの後に、エンジンの始動を確認し、エンジンが始動されないうちは前記感熱式濃度センサによる液体還元剤濃度測定を繰り返すステップをさらに実行することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体還元剤濃度測定装置。
【請求項７】
エンジンが停止したときにそのエンジン停止時刻を記憶手段に書き込むステップと、
前記感熱式濃度センサによる液体還元剤濃度測定を実施するステップの前に、直前の前記エンジン停止時刻を前記記憶手段から読み出すステップと、
該読み出されたエンジン停止時刻から所定の時間経っていなければ前記液体還元剤濃度測定を行わず終了するステップと、
前記読み出されたエンジン停止時刻から所定の時間以上経っていれば前記液体還元剤濃度測定を実施するステップと、
を実行することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体還元剤濃度測定装置。
【請求項８】
離間した２点間の熱伝達特性を計測する感熱式濃度センサによりタンク内の液体還元剤濃度を測定するようにした排気浄化装置の液体還元剤濃度測定方法において、
前記感熱式濃度センサによる測定を、車両に運転者が乗り込み、エンジンを始動させて車両が走り出すまでの間に実行することを特徴とする液体還元剤濃度測定方法。
【請求項９】
車両に運転者が乗り込んだことをドアオープンにより感知して測定を開始することを特徴とする請求項８記載の液体還元剤濃度測定方法。
【請求項１０】
車両に運転者が乗り込んだことをシートの変位により感知して測定を開始することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の液体還元剤濃度測定方法。
【請求項１１】
車両に運転者が乗り込んだことをシートへの荷重により感知して測定を開始することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の液体還元剤濃度測定方法。
【請求項１２】
車両に運転者が乗り込んだことをキャブの変位により感知して測定を開始することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の液体還元剤濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルやガソリンエンジン等の排気に含まれるＮＯｘを除去する排気浄化装置に係り、特に、選択触媒還元（ＳＣＲ）を採用した排気浄化装置における液体還元剤の濃度を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気に含まれるＮＯｘを除去する排気浄化装置として、特許文献１に開示されたようなＳＣＲを採用した排気浄化装置が提案されている。この排気浄化装置は、排気系に還元触媒を配設し、該還元触媒の排気上流に還元剤を噴射供給することにより、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。還元剤は、常温において液体状態で貯蔵用のタンクに貯蔵され、エンジン運転状態に対応した必要量が噴射ノズルから噴射供給される。その還元反応は、ＮＯｘと反応性が良好なアンモニアを用いるものであり、このための還元剤としては、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解してアンモニアを容易に発生する尿素水溶液やアンモニア水溶液、又はＨＣ系などの液体還元剤が用いられる。
【０００３】
このような液体還元剤を使用する排気浄化装置では、ＮＯｘ排出量や排気温度等のエンジン運転状態に応じて液体還元剤の添加量をコントロールしているが、液体還元剤の濃度が規定値と異なる（水などの異種溶液やタンク内が空の場合を含む）と、触媒上での還元反応が不完全となり、ＮＯｘ排出量の増加、アンモニアの過剰供給による未反応アンモニアの排出といった事態が予想される。そこで、タンク内に貯蔵されている液体還元剤の濃度（異種溶液判定及び空判定を含めて濃度という）を測定する濃度測定装置を設け、その測定結果に従い運転者への警告、添加量制御、システム停止等の異常対応をとるようにしている。
【０００４】
この液体還元剤濃度測定装置には、液体還元剤のタンク内に設置され、離間した２点間の熱伝達特性により濃度を測定する感熱式の濃度センサが使用されている。
【特許文献１】特開２０００−０２７６２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、感熱式濃度センサを使用する場合、その測定原理の故に、走行による振動でタンク内の液体還元剤が揺れていると測定誤差が大きくなり、精度の高い検出が行えなくなるという課題がある。すなわち、揺れにより液体還元剤に対流が生じると、該還元剤を熱伝達媒体とした熱伝達特性が変化するので、熱伝達特性の変化に敏感な濃度測定の精度が低下する。そこで、液体還元剤が揺れていない状態での測定を実現するために、車両が停止していることを判別して濃度測定を実施することが考えられている。
【０００６】
本発明はこのような背景に基づき案出されたものであって、精度の高い濃度測定を行うべく、タンク内の液体還元剤に極力揺れがなく測定に最適な車両の停止状態を判別することのできる液体還元剤濃度測定方法と装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
タンク内の液体還元剤に揺れがないと最も確実に言えるのは、駐車状態にある車両に運転者が乗り込んでイグニッションキーを回し、エンジンを始動させて車両が走り出すまでの間である。すなわち、信号待ちなど、走行から止まったばかりの停止状態では液体還元剤の揺れが確実に無いとは言えず、惰性で揺れが収まっていない可能性があるので、単純にタイヤが回っていないというだけの停止状態判別は十分ではない。つまり、車両停止後、ある程度の時間が経ってタンク内液体還元剤の揺れが収まっていることを考える必要があり、このことを確実に判断できるのが、駐車してあった車両に運転者が乗り込んで走り出すまでの間ということである。
【０００８】
この知見に基づく本発明は、離間した２点間の熱伝達特性を計測する感熱式濃度センサによりタンク内の液体還元剤濃度を測定するようにした排気浄化装置の液体還元剤濃度測定方法において、その感熱式濃度センサによる測定を、車両に運転者が乗り込み、エンジンを始動させて車両が走り出すまでの間に実行することを特徴とする。運転者の乗り込みを感知する手法としては、ドアオープンの感知、シートの変位及び／又は荷重感知、車両がトラック等である場合は運転者の乗り込みで生じるキャブ（運転室）の変位感知をあげることができ、これらを感知して濃度の測定を開始するようにすれば、車両が動き出す前に濃度測定を完了することできる。
【０００９】
このような測定方法を実施する装置として本発明によれば、タンク内の液体還元剤濃度を離間した２点間の熱伝達特性により測定する感熱式濃度センサを用いた液体還元剤濃度測定装置において、その感熱式濃度センサの制御手段が、エンジン停止状態で運転者の乗り込みを感知するステップと、これにより運転者の乗り込みが感知されると測定処理動作を開始して感熱式濃度センサによる液体還元剤濃度測定を実施するステップと、を実行することを特徴とする。
【００１０】
その運転者の乗り込みを感知するステップは、具体例をあげると、ドアオープンを感知するステップ、シートの変位を感知するステップ、シートへの荷重を感知するステップ、キャブの変位を感知するステップ、あるいは、これらの組み合わせとすることが可能である。
この場合、測定精度をより確実なものとするため、測定回数はできるだけ多い方が好ましい。そこで、振動が発生しない間、すなわちエンジンが始動されるまでの間に繰り返し濃度測定を行うようにしておくと良い。すなわち、液体還元剤濃度測定を実施するステップの後に、エンジンの始動を確認し、エンジンが始動されないうちは感熱式濃度センサによる液体還元剤濃度測定を繰り返すステップをさらに実行するようにしても良い。エンジンの始動は、イグニッションスイッチのオン等で感知することができる。
【００１１】
さらに、本発明の応用として、イグニッションスイッチのオフ等でエンジンが停止したときにそのエンジン停止時刻を記憶手段に書き込むステップと、感熱式濃度センサによる液体還元剤濃度測定を実施するステップの前に、直前のエンジン停止時刻を記憶手段から読み出すステップと、該読み出されたエンジン停止時刻から所定の時間経っていなければ液体還元剤濃度測定を行わず終了するステップと、読み出されたエンジン停止時刻から所定の時間以上経っていれば液体還元剤濃度測定を実施するステップと、を実行するようにしても良い。これによると、エンスト等で間隔をあけずにイグニッションキーの操作を繰り返すような場合には、無駄な濃度測定を行わないように対処することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、駐車の状態から運転者が乗り込んで車両が動き出す前という、振動が与えられずタンク内の液体還元剤が確実に揺れていないと言える最適のタイミングで、感熱式濃度センサによる濃度測定を実行する。すなわち、ドアオープンやシート、キャブの変位等を感知し、運転者が乗り込んでこれから車両が使用されるであろうことを予測して、揺れが発生する前の静止時に濃度測定を行うようにしている。したがって、信頼性の高い測定結果が得られ、本来の排気浄化装置の性能を維持して、ＮＯｘ排出抑制、アンモニア排出防止に貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に、本発明に係る排気浄化装置の概略図を示している。図示の排気浄化装置は、排気系に介装された酸化触媒１、ＮＯｘ浄化触媒２及びＮＨ３スリップ触媒３を備えている。そして、そのＮＯｘ浄化触媒２よりも上流側の排気中にノズル４から液体還元剤を噴射して添加する構成をもち、このノズル４へ適量の液体還元剤を供給するための添加装置５と、排気温センサ６，７による排気温やエンジンのＥＣＵ８から得られるエンジン回転数等に応じて添加装置５の供給制御を行うＥＣＵ（制御手段）９と、を備えている。
【００１４】
尿素水等の上述したような各種の液体還元剤は、タンク１０に貯蔵されており、このタンク１０内における測定に適した位置、本例ではタンク底面近傍に、液体還元剤濃度測定装置をなす感熱式濃度センサ１１が垂下されている。この感熱式濃度センサ１１は、タンク１０の上面外側に基部が設置され、ここからセンサのある先端がタンク底面近くまで垂下されており、その基部から配線されて制御手段となるＥＣＵ９へ測定信号ＳＳを送信する。
【００１５】
この濃度測定装置の制御手段となるＥＣＵ９には、この他に、車両のドア１２がオープン（ロック解除も含む）したことを知らせる感知信号Ｓ１、車両のシート１３の上下左右への変位（又はシート１３への荷重）を知らせる感知信号Ｓ２、さらに、キャブ１４（本例ではキャブオーバー型が示されている）の変位を知らせる感知信号Ｓ３が入力される。これらの感知信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、エンジン停止状態のときに感知されＥＣＵ９に入力される。なお、これら感知信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はいずれか一つが設定されていればよく、全ての感知信号を設定しておく必要はない。ただし、たとえばドアオープンだけだと運転者が降りる際にも感知され得るので、ドアオープン感知後にシート変位感知を行うように組み合わせるような方式も可能である。あるいは、感知信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のいずれかを感知後、イグニッションスイッチがオンされるかどうかをチェックする方式とすることも可能である。この場合、イグニッションスイッチがオンされたときに、その前に計測し終えた濃度測定結果を記憶するようにしておけばよい。
【００１６】
ＥＣＵ９は、エンジンＥＣＵ８からの情報に従いエンジン停止とともにスイッチオフとなり、ファイナライズを行って内部タイマ等の必要最低限の電源供給のみで待機する。このエンジン停止状態において、運転者によるドアのオープン、キャブへの乗り込み、シートへの着座のいずれかの行為に応じ、当該車両に設定されたいずれかの感知信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３がＥＣＵ９へ入力され、これがトリガ信号となってＥＣＵ９はスイッチオンし、イニシャライズ（初期化）を行う。
【００１７】
この初期化でＥＣＵ９は測定処理動作を開始し、図２に示す液体還元剤濃度測定のフローを実施する。
すなわち、初期化を行う開始ステップ２０で感熱式濃度センサ１１の初期化後、ステップ２１へ進んで、感熱式濃度センサ１１による液体還元剤の濃度測定を実施する。この濃度測定で測定信号ＳＳが得られると、ＲＯＭ等に予め記憶してある、測定信号ＳＳと液体還元剤濃度のルックアップテーブルを参照するなどして、ステップ２２で濃度測定結果を出力し、ステップ２３でＥＣＵ９又は添加装置５に備えられたＤＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等のメモリへ書き込む。
【００１８】
一方、本例では、より信頼性の高い濃度測定を行うために、エンジンが始動されないううちに濃度測定を所定の回数繰り返すようにしている。このために、濃度測定結果を出力してメモリへ書き込んだステップ２３の後、ステップ２４で、イグニッションスイッチのオンをチェックする。そして、イグニッションスイッチがオンになっているときはエンジンが始動されているので、測定を繰り返さずに終了する。このステップ２４では、エンジン回転数や燃料噴射信号を検出することでエンジン始動判断としてもよい。
【００１９】
イグニッションスイッチがオンになっていなければ、続けてステップ２５で、必要以上の測定回数を繰り返さないように測定回数のチェックを行う。このチェックにより、予め設定されている回数の測定が行われていなければ、濃度測定のステップ２１へ戻り、設定回数に達していればステップ２６へ進んで終了となる。ステップ２１へ戻った場合は、これにより繰り返し測定される２回目、３回目・・・の濃度測定結果をステップ２２で出力し、ステップ２３でメモリへ累積していく。そして、最終的にその平均をとるなどして最終測定結果を出すことができる。
【００２０】
以上が基本的な例であるが、たとえば、ドアオープンだけを感知して濃度測定を実施する方式にしてある場合、運転を終えて運転者が車両から降りるときのドアオープンにも反応して濃度測定を実施してしまうことが考えられる。そこで、エンジン停止時刻を記憶しておいて、エンジン停止後直ぐにドアオープンの感知信号Ｓ１が入力されるときには濃度測定を実施しない方式とすることもできる。この処理フローにつき図３に示している。
【００２１】
図３の例では、まず、図３（Ａ）に示すように、イグニッションキーのオフ動作に伴いステップ３０でフローがスタートし、ステップ３１へ進んで、記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリにエンジン停止時刻である現在の時刻を書き込み、ステップ３２で終了する。
この後、当該エンジン停止状態において、運転者のドアオープン、キャブ乗り込み、シート着座のいずれかに応じて感知信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３がＥＣＵ９へ入力されると、これによるトリガでＥＣＵ９がスイッチオンして初期化を行い、図３（Ｂ）に示すステップ３３で測定処理動作を開始する。継いで本例の場合、ステップ３４において、先のステップ３１で書き込まれた直前のエンジン停止時刻を読み出し、内部タイマによる今現在の時刻と比較することにより、ステップ３５で、規定時間（たとえば１０分以上や１時間以上）が経過しているかどうかチェックする。このチェックの結果、規定時間が経過していなければ測定を行わずにステップ３６で終了する。
【００２２】
一方、規定時間以上経っていれば、ステップ３７へ進んで、感熱式濃度センサ１１の初期化後、該感熱式濃度センサ１１による液体還元剤の濃度測定を実施する。この濃度測定で測定信号ＳＳが得られると、上記同様に、測定信号ＳＳと液体還元剤濃度のルックアップテーブル参照などによりステップ３８で濃度測定結果を出力し、ステップ３９でメモリへ書き込む。そして、上記同様に、ステップ４０でエンジン始動のチェックを行い、さらにステップ４１で測定回数のチェックを行って、予め設定されている回数の測定が行われていなければ濃度測定のステップ３７へ戻り、設定回数に達していればステップ４２へ進んで終了する。
【００２３】
このように、エンジン停止時刻を記憶し、次に測定処理動作を開始するときに所定の時間以上経っているかどうかを確認するようにしたことにより、不必要な濃度測定を行わずにすむようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る排気浄化装置の概略図。
【図２】本発明に係る液体還元剤濃度測定過程の一例を説明するフローチャート。
【図３】本発明に係る液体還元剤濃度測定過程の他の例を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００２５】
９  ＥＣＵ（制御手段）
１０  タンク
１１  感熱式濃度センサ
１２  ドア
１３  シート
１４  キャブ
ＳＳ  測定信号
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  感知信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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