(57)【要約】    【課題】  必要量の液体還元剤が正常に噴射供給されているか否かを監視して、ＮＯｘの排出増加を防止することを目的とする。    【解決手段】  キースイッチをＯＮしたときの還元剤タンク内の液位レベルＬ０を計測し（Ｓ１）、走行距離積算メータからキースイッチＯＮ後の走行距離Ｄ１を計測し（Ｓ２）、走行距離Ｄ１が所定走行距離Ｄ０以上に達したか否かを判定し（Ｓ３）、所定走行距離Ｄ０以上に達したときの還元剤タンク内の液位レベルＬ１を確認し（Ｓ４）、液位レベルの変化量（Ｌ０−Ｌ１）から計測される尿素水溶液消費量ΔＬが所定範囲（Ｌｍｉｎ≦ΔＬ≦Ｌｍａｘ）か否か判定し（Ｓ５）、所定範囲でない時に尿素水溶液の噴射異常と判断して異常判定出力を発生して異常を乗員に通報する（Ｓ６）。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン排気系に配設されて排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、エンジン運転状態に応じた必要量の液体還元剤を空気と混合して前記還元触媒上流に噴射供給する還元剤噴射供給手段と、を含んで構成される排気浄化システムにおいて、
所定距離走行する間の前記液体還元剤の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第１判定手段、
燃料を所定量消費する間の前記液体還元剤の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第２判定手段、
前記空気を所定量消費する間の前記液体還元剤の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第３判定手段、
所定時間走行する間の前記液体還元剤の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第４判定手段、
所定距離走行する間の前記空気の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第５判定手段、
燃料を所定量消費する間の前記空気の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第６判定手段、
所定時間走行する間の前記空気の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第７判定手段、
及び、エンジン運転状態に基づいて決定され前記還元剤噴射供給手段に対して指示した前記液体還元剤の供給指示値と実際に噴射供給された前記液体還元剤の実供給量との差分が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第８判定手段のうち、少なくとも１つの判定手段を用いて液体還元剤の噴射状況を判定する構成としたことを特徴とする排気浄化システムの還元剤噴射状況判定装置。
【請求項２】
前記判定手段の異常判定出力に基づいて異常を通報する通報手段を備える構成としたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システムの還元剤噴射状況判定装置。
【請求項３】
前記第１〜４判定手段における液体還元剤消費量は、液体還元剤の貯蔵タンク内の液位変化値、前記還元剤噴射供給手段に対して指示する液体還元剤の供給指示値、エンジン運転状態と関連付けて予め記憶された液体還元剤添加マップ値、及び、液体還元剤供給配管に介装された液体還元剤流量センサのセンサ値のうち、いずれか１つの値を用いて計測する構成とした請求項１又は２に記載の排気浄化システムの還元剤噴射状況判定装置。
【請求項４】
前記所定の走行距離は、走行距離積算メータ値又は車速センサ値を用いて計測する構成とした請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気浄化システムの還元剤噴射状況判定装置。
【請求項５】
前記所定の燃料消費量は、燃料タンク内の液位変化値又は検出されたエンジン運転状態に応じて決定される燃料噴射量演算値を用いて計測する構成とした請求項１〜４のいずれか１つに記載の排気浄化システムの還元剤噴射状況判定装置。
【請求項６】
前記空気の消費量は、空気供給配管に介装した空気流量センサのセンサ値を用いて計測する構成とした請求項１〜５のいずれか１つに記載の排気浄化システムの還元剤噴射状況判定装置。
【請求項７】
前記所定の走行時間は、エンジン運転時間、車速が零でない時間、及び、排気温度が所定温度以上である時間のうち、いずれか１つを用いて計測する構成とした請求項１〜６のいずれか１つに記載の排気浄化システムの還元剤噴射状況判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元触媒の上流に液体還元剤を噴射供給して排気中のＮＯｘを低減し排気を浄化する排気浄化システムに関し、特に、液体還元剤が正常に噴射供給されているかどうかを監視するための排気浄化システムの還元剤噴射状況判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等、エンジンから排出される排気に含まれるＮＯｘを除去する排気浄化システムとして、エンジン排気系に配設された還元触媒の上流に、エンジン運転状態に応じた必要量の液体還元剤を噴射供給することで、排気中のＮＯｘと液体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排気浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、還元反応には、ＮＯｘと反応性が良好なアンモニアを還元剤として用い、液体還元剤としてアンモニアの発生源である尿素水溶液が用いられる。尚、還元剤としては、アンモニアに限らず、アンモニア水、軽油等の炭化水素、アルコール等を用いることが考えられる。
【特許文献１】特開２０００−２７６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種の排気浄化システムでは、エンジン運転状態に応じた必要量の液体還元剤が正常に噴射供給されているかどうかを監視する必要がある。液体還元剤の噴射供給が正常に行われていない場合、例えば、液体還元剤として尿素水溶液を用いるシステムを例に説明すると、尿素水溶液の噴射供給量が規定量より少ない場合はＮＯｘ排出量が増加し、逆に尿素水溶液の噴射供給量が規定量より多い場合はＮＯｘの還元反応に使われない余剰のアンモニアが排出されるという問題が生じる。
【０００４】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、液体還元剤の噴射状況が正常か否かを監視することにより、ＮＯｘの排出量低減及び液体還元剤の排出防止を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、請求項１の発明では、エンジン排気系に配設されて排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、エンジン運転状態に応じた必要量の液体還元剤を空気と混合して前記還元触媒上流に噴射供給する還元剤噴射供給手段と、を含んで構成される排気浄化システムの還元剤噴射状況判定装置であって、所定距離走行する間の前記液体還元剤の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第１判定手段、燃料を所定量消費する間の前記液体還元剤の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第２判定手段、前記空気を所定量消費する間の前記液体還元剤の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第３判定手段、所定時間走行する間の前記液体還元剤の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第４判定手段、所定距離走行する間の前記空気の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第５判定手段、燃料を所定量消費する間の前記空気の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第６判定手段、所定時間走行する間の前記空気の消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第７判定手段、及び、エンジン運転状態に基づいて決定され前記還元剤噴射供給手段に対して指示した前記液体還元剤の供給指示値と実際に噴射供給された前記液体還元剤の実供給量との差分が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第８判定手段のうち、少なくとも１つの判定手段を用いて液体還元剤の噴射状況を判定する構成としたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２のように、前記判定手段の異常判定出力に基づいて異常を通報する通報手段を備える構成とするとよい。
また、前記第１〜４判定手段における液体還元剤消費量は、具体的には、請求項３のように、液体還元剤の貯蔵タンク内の液位変化値、前記還元剤噴射供給手段に対して指示する液体還元剤の供給指示値、エンジン運転状態と関連付けて予め記憶された液体還元剤添加マップ値、及び、液体還元剤供給配管に介装された液体還元剤流量センサのセンサ値のうち、いずれか１つの値を用いて計測する構成とするとよい。
【０００７】
また、前記所定の走行距離は、具体的には請求項４のように、走行距離積算メータ値又は車速センサ値を用いて計測する構成とするとよい。
また、前記所定の燃料消費量は、具体的には請求項５のように、燃料タンク内の液位変化値又は検出されたエンジン運転状態に応じて決定される燃料噴射量演算値を用いて計測する構成とするとよい。
【０００８】
また、前記空気の消費量は、具体的には請求項６のように、空気供給配管に介装した空気流量センサのセンサ値を用いて計測する構成とするとよい。
また、前記所定の走行時間は、具体的には請求項７のように、エンジン運転時間、車速が零でない時間、及び、排気温度が所定温度以上である時間のうち、いずれか１つを用いて計測する構成とするとよい。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように本発明の還元剤噴射状況判定装置によれば、還元剤消費量と、走行距離、燃料消費量、空気消費量又は走行時間の各要素との関連性に着目して液体還元剤の噴射状況を常時監視するようにしたので、液体還元剤の噴射異常を早期に知ることができ、噴射異常によるＮＯｘ浄化の不完全に起因してＮＯｘが増大することを防止できる。また、液体還元剤として尿素水溶液を使用した場合にアンモニアの排出を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る還元剤噴射状況判定装置の第１実施形態を適用する、尿素水溶液を液体還元剤として使用してエンジン排気中のＮＯｘを還元触媒反応により浄化する排気浄化システムの全体構成を示す。
図１において、エンジン１０の排気マニフォールド１２に接続される排気管１４には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）へと酸化させる酸化触媒１６と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル１８と、尿素水溶液を加水分解して得られるアンモニアによりＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒２０と、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒２２と、が夫々配設される。また、還元剤タンク２４に貯蔵される尿素水溶液は、還元剤供給配管２６を介して還元剤添加装置２８に供給される一方、還元剤添加装置２８で噴射に寄与しない余剰の尿素水溶液は、戻り配管３０を介して還元剤タンク２４の上部空間内へと戻される。そして、還元剤添加装置２８は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３２により制御される。コントロールユニット３２は、エンジン回転数を検出する回転数センサ３４、アクセル開度センサ３６、排気温センサ３８等からの各信号に基づいて検出したエンジン運転状態に応じた必要量の尿素水溶液を例えば還元剤添加マップから決定し、決定値に対応した供給量指示信号を還元剤添加装置２８に出力する。還元剤添加装置２８は、指示信号に対応する尿素水溶液量を、図示しないリザーバタンクに接続した空気配管４０から供給される空気と混合しつつ噴射ノズル１８に供給する。ここで、噴射ノズル１８、還元剤タンク２４、還元剤添加装置２８及びコントロールユニット３２で還元剤噴射供給手段が構成される。
【００１１】
ここで、本実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、車両走行距離と液体還元剤消費量との関係から液体還元剤の噴射状況を判定する構成であり、所定距離走行する間の尿素水溶液消費量が予め定めた範囲内でないときに尿素水溶液の噴射異常と判定する第１判定手段の構成を備える。このため、コントロールユニット３２には、走行距離積算メータ４２及び還元剤タンク２４に設けた還元剤液位計４４からの信号を入力している。コントロールユニット３２は、走行距離積算メータ４２から走行距離を読取り、還元剤液位計４４で計測される液位レベルの変化値から尿素水溶液の消費量を計測し、これらの値に基づいて尿素水溶液の噴射状況を判定する。そして、異常と判定した場合は、異常判定出力を通報手段としての警告装置４６に対して発生し、音声装置或いは警告灯等を利用した警告装置４６により乗員に尿素水溶液噴射異常を通報する。ここで、本実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、コントロールユニット３２、走行距離積算メータ４２、還元剤液位計４４及び警告装置４６を備えて構成されている。
【００１２】
かかる排気浄化システムのＮＯｘ浄化動作を簡単に説明すると、噴射ノズル１８から噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、アンモニアを発生する。発生したアンモニアは、ＮＯｘ還元触媒２０において排気中のＮＯｘと反応し、水及び無害なガスに浄化される。このとき、ＮＯｘ還元触媒２０によるＮＯｘ浄化率を向上させるべく、酸化触媒１６によりＮＯがＮＯ2へと酸化され、排気中のＮＯとＮＯ2との割合が触媒還元反応に適したものに改善される。また、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒２２により酸化されるので、異臭を放つアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止できる。
【００１３】
次に、第１実施形態の還元剤噴射状況判定装置の状況判定動作について図２のフローチャートを参照して説明する。
判定動作は、キースイッチ４８のＯＮ動作により開始される。キースイッチ４８からＯＮ信号が入力されると、ステップ１（図中Ｓ１で示し、以下同様とする）で、前回動作においてキースイッチ４８がＯＦＦされたときに記憶されている走行距離積算値をリセットすると共に、還元剤液位計４４から現在の液位レベルを読込み、液位レベルＬ０として記憶する。
【００１４】
ステップ２では、走行距離の計測を開始する。ここでは、走行距離積算メータ４２の走行距離値を一定時間間隔で読込み、その値を走行距離Ｄ１として記憶更新していく。
ステップ３では、ステップ２で計測される走行距離Ｄ１が予め設定した所定走行距離Ｄ０以上になったか否かを判定し、Ｄ１≧Ｄ０となるまではステップ２の走行距離の計測動作を繰返し実行し、Ｄ１≧Ｄ０になれば所定距離に達したと判断し、ステップ４に進む。
【００１５】
ステップ４では、還元剤液位計４４からそのときの還元剤タンクの液位レベルを読込み、液位レベルＬ１として記憶する。
ステップ５では、計測された液位レベルの変化（Ｌ１−Ｌ０）から演算される尿素水溶液の消費量ΔＬが、所定走行距離Ｄ０を走行したときに尿素水溶液が正常噴射された場合の消費量について予め設定した上限値Ｌｍａｘと下限値Ｌｍｉｎの範囲内か否かを判定する。Ｌｍｉｎ≦ΔＬ≦Ｌｍａｘであれば、尿素水溶液の噴射は正常と判断し、ステップ１に戻る。一方、Ｌｍｉｎ≦ΔＬ≦Ｌｍａｘでなければ、尿素水溶液の噴射異常と判断し、ステップ６に進み、異常判定出力を発生し、警告装置４６を駆動して乗員に尿素水溶液の噴射異常を通報する。
【００１６】
かかる構成によれば、尿素水溶液の噴射異常を早期に知ることができ、ＮＯｘの浄化が不完全でＮＯｘ排出量が増加することを防止できると共に、アンモニアの排出も防止できる。
尚、本実施形態では、尿素水用液消費量の計測を、還元剤タンク２４の液位変化から計測する構成としたが、これに限るものではなく、例えば、コントロールユニット３２から還元剤添加装置２８に送信する供給量指示信号を積算してもよく、コントロールユニット３２において尿素水溶液の噴射量を決定する際に利用する還元剤添加マップから読取るマップ値を積算してもよく、更には、例えば還元剤供給配管２６に図１に破線で示すように流量センサ５２を介装して流量センサ５２の計測値を用いてもよい。
【００１７】
また、走行距離についても走行距離積算メータ４２の他に、例えば車速センサ５０からコントロールユニット３２に入力する車速信号から得られる車速データを積分して走行距離を算出するようにしてもよい。
また、本実施形態では、キースイッチ４８のＯＮ動作によって前回の走行距離積算値をリセットする構成としたが、走行距離が所定走行距離Ｄ０になる前にキースイッチ４８がＯＦＦされたとき、キースイッチ４８のＯＦＦ直前の走行距離値を記憶保持し、次回、キースイッチ４８がＯＮされたときに前回の記憶値にその後の走行距離値を加算する構成としてもよい。この場合、液位レベルＬ０に関しても記憶保持することは言うまでもない。
【００１８】
次に、本発明の還元剤噴射状況判定装置の第２実施形態について説明する。
第２実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、燃料消費量と液体還元剤消費量との関係から液体還元剤の噴射状況を判定する構成であり、燃料を所定量消費する間の尿素水溶液消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第２判定手段の構成を備える。このため、本実施形態では、燃料消費量の計測に、図示しない燃料タンク内の液位レベルを検出する燃料液位計５４を用いる構成とし、図１に破線で示すように燃料液位計５４の計測信号をコントロールユニット３２に入力する構成とした。そして、本実施形態のコントロールユニット３２は、燃料液位計５４で計測される液位レベルの変化値から燃料消費量を計測し、還元剤液位計４４で計測される液位レベルの変化値から尿素水溶液の消費量を計測し、これらの値に基づいて尿素水溶液の噴射状況を判定し、異常と判定した場合は、異常判定出力を警告装置４６に対して発生する。従って、本実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、コントロールユニット３２、還元剤液位計４４、燃料液位計５４及び警告装置４６を備えて構成されている。
【００１９】
次に、第２実施形態の還元剤噴射状況判定装置の状況判定動作について図３のフローチャートを参照して説明する。本実施形態もキースイッチ４８のＯＮ信号入力によって動作を開始する。
ステップ１１では、還元剤液位計４４と燃料液位計５４から現在の各液位レベルを読込み、それぞれ還元剤液位レベルＬ０、燃料液位レベルＬｆ０として記憶する。
【００２０】
ステップ１２では、燃料消費量の計測を開始する。ここでは、燃料液位計５４から液位レベルを一定時間間隔で読込み、その積算値を液位レベルＬｆ１として記憶更新していく。
ステップ１３では、燃料タンク内の液位レベルの変化（Ｌｆ１−Ｌｆ０）から演算される燃料消費量ΔＬｆが、予め設定した所定燃料消費量Ｌｆ以上になったか否かを判定し、ΔＬｆ≧Ｌｆとなるまではステップ１２の燃料タンクの液位レベル計測動作を繰返し実行し、ΔＬｆ≧Ｌｆになれば所定燃料消費量になったと判断し、ステップ１４に進む。
【００２１】
ステップ１４〜１６の動作は図２の第１実施形態のステップ４〜６と同様で、ステップ１４で、還元剤液位計４４からそのときの還元剤タンクの液位レベルＬ１を読込み、ステップ１５で、計測された液位レベルの変化（Ｌ１−Ｌ０）から演算される尿素水溶液の消費量ΔＬが、Ｌｍｉｎ≦ΔＬ≦Ｌｍａｘか否かを判定し、Ｌｍｉｎ≦ΔＬ≦Ｌｍａｘであれば尿素水溶液の噴射は正常と判断し、ステップ１１に戻る。Ｌｍｉｎ≦ΔＬ≦Ｌｍａｘでなければ、尿素水溶液の噴射異常と判断し、ステップ１６に進み、異常判定出力を発生し、警告装置４６を駆動して乗員に尿素水溶液の噴射異常を通報する。
【００２２】
尚、燃料消費量の計測に関しては、燃料タンクの液位レベルから演算する他、例えばエンジン回転数とアクセル開度とに関連して設定される燃料噴射量マップの読取り値を積算して計測してもよい。
次に、本発明の還元剤噴射状況判定装置の第３実施形態について説明する。
第３実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、尿素水溶液に混合される空気の消費量と液体還元剤消費量との関係から液体還元剤の噴射状況を判定する構成であり、空気を所定量消費する間の尿素水溶液消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第３判定手段の構成を備える。このため、本実施形態では、図示しないリザーバタンクに接続する空気配管４０に、図１に破線で示すように空気流量センサ５６を介装して空気配管４０を流れる空気流量から空気消費量を計測する構成である。そして、本実施形態のコントロールユニット３２は、空気流量センサ５６で計測される流量値から空気消費量を計測し、還元剤液位計４４で計測される液位レベルの変化値から尿素水溶液の消費量を計測し、これらの値に基づいて尿素水溶液の噴射状況を判定し、異常と判定した場合は、異常判定出力を警告装置４６に対して発生する。従って、本実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、コントロールユニット３２、還元剤液位計４４、空気流量センサ５６及び警告装置４６を備えて構成されている。
【００２３】
次に、第３実施形態の還元剤噴射状況判定装置の状況判定動作について図４のフローチャートを参照して説明する。本実施形態もキースイッチ４８のＯＮ信号入力によって動作を開始する。
ステップ２１で、前回動作においてキースイッチ４８がＯＦＦされたときに記憶されている空気消費量値をリセットすると共に、還元剤液位計４４から現在の液位レベルを読込み、液位レベルＬ０として記憶する。
【００２４】
ステップ２２では、空気消費量の計測を開始する。ここでは、空気流量センサ５６の流量値を一定時間間隔で読込み、その値を空気消費量Ａ１として記憶更新していく。
ステップ２３では、ステップ２２で計測される空気消費量Ａ１が予め設定した所定空気消費量Ａ０以上になったか否かを判定し、Ａ１≧Ａ０となるまではステップ２２の消費量の計測動作を繰返し実行し、Ａ１≧Ａ０になれば所定量の空気を消費したと判断し、ステップ２４に進む。
【００２５】
そして、ステップ２４〜２６において第１実施形態のステップ４〜６と同様にして、尿素水溶液の噴射状況の正常／異常を判定し、異常判定時は警告装置４６により乗員に尿素水溶液の噴射異常を通報する。
次に、本発明の還元剤噴射状況判定装置の第４実施形態について説明する。
第４実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、車両の走行時間と液体還元剤消費量との関係から液体還元剤の噴射状況を判定する構成であり、所定時間走行する間の尿素水溶液消費量が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第４判定手段の構成を備える。本実施形態では、車速が零でない時間を走行時間として計測する構成である。従って、本実施形態のコントロールユニット３２は、車速センサ５０からの車速信号に基づいて車速ありの時間を走行時間として計測し、還元剤液位計４４で計測される液位レベルの変化値から尿素水溶液の消費量を計測し、これらの値に基づいて尿素水溶液の噴射状況を判定し、異常と判定した場合は、異常判定出力を警告装置４６に対して発生する。従って、本実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、コントロールユニット３２、還元剤液位計４４、車速センサ５０及び警告装置４６を備えて構成されている。
【００２６】
次に、第４実施形態の還元剤噴射状況判定装置の状況判定動作について図５のフローチャートを参照して説明する。本実施形態もキースイッチ４８のＯＮ信号入力によって動作を開始する。
ステップ３１で、前回動作においてキースイッチ４８がＯＦＦされたときに記憶されている走行時間をリセットすると共に、還元剤液位計４４から現在の液位レベルを読込み、液位レベルＬ０として記憶する。
【００２７】
ステップ３２では、車速センサ５０からの車速信号に基づいて車速＞０ｋｍ／ｈか否かを判定する。判定がＹＥＳであれば、ステップ３３に進み、走行時間を計測して積算し、その積算値を走行時間Ｔ１として記憶し、ステップ３４に進む。また、判定がＮＯであれば、ステップ３３を飛び越してステップ３４に進む。
ステップ３４では、ステップ３３で積算計測された走行時間Ｔ１が予め設定した所定走行時間Ｔ０以上になったか否かを判定し、Ｔ１≧Ｔ０となるまではステップ３２、３３の動作を繰返し実行し、Ｔ１≧Ｔ０になれば所定時間走行したと判断し、ステップ３５に進む。
【００２８】
そして、ステップ３５〜３７において第１実施形態のステップ４〜６と同様にして、尿素水溶液の噴射状況の正常／異常を判定し、異常判定時は警告装置４６により乗員に尿素水溶液の噴射異常を通報する。
尚、走行時間としては、上述した車速が零でない時間を計測する他、エンジンが回転しているエンジン運転時間を計測してもよく、排気温度が一定温度以上になっている時間を計測してもよく、キースイッチ４８がＯＮとなっている時間を計測してもよい。
【００２９】
次に、本発明の還元剤噴射状況判定装置の第５実施形態について説明する。
第５実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、車両走行距離と空気消費量との関係から液体還元剤の噴射状況を判定する構成であり、所定距離走行する間の空気消費量が予め定めた範囲内でないときに尿素水溶液の噴射異常と判定する第５判定手段の構成を備える。尚、本実施形態における、走行距離計測は第１実施形態と同様に走行距離積算メータ４２を利用して行い、空気消費量計測は、第４実施形態と同様に空気流量センサ５６を利用して行う。従って、本実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、コントロールユニット３２、走行距離積算メータ４２、空気流量センサ５６及び警告装置４６を備えて構成されている。
【００３０】
次に、第５実施形態の還元剤噴射状況判定装置の状況判定動作について図６のフローチャートを参照して説明する。本実施形態もキースイッチ４８のＯＮ信号入力によって動作を開始する。
ステップ４１で、前回動作においてキースイッチ４８がＯＦＦされたときに記憶されている走行距離積算値及び空気消費量値をそれぞれリセットする。
【００３１】
ステップ４２で、走行距離と空気消費量の計測を開始する。ここでは、走行距離積算メータ４２の計測値及び空気流量センサ５６の流量値を一定時間間隔でそれぞれ読込み、各値を走行距離Ｄ１、空気消費量Ａ１としてそれぞれ記憶更新していく。
ステップ４３では、ステップ４２で計測される走行距離Ｄ１が予め設定した所定走行距離Ｄ０以上になったか否かを判定し、Ｄ１≧Ｄ０となるまではステップ４２の積算動作を繰返し実行し、Ｄ１≧Ｄ０になれば所定距離走行したと判断し、ステップ４４に進む。
【００３２】
ステップ４４で、そのときの空気消費量Ａ１を確認する。
ステップ４５で、ステップ４４で確認した空気消費量Ａ１が、所定走行距離Ｄ０を走行したときに尿素水溶液が正常噴射された場合の空気消費量について予め設定した上限値Ａｍａｘと下限値Ａｍｉｎの範囲内か否かを判定する。Ａｍｉｎ≦Ａ１≦Ａｍａｘであれば、尿素水溶液の噴射は正常と判断し、ステップ４１に戻り、Ａｍｉｎ≦Ａ１≦Ａｍａｘでなければ、尿素水溶液の噴射異常と判断し、ステップ４６で異常判定出力を発生し、警告装置４６を駆動して乗員に尿素水溶液の噴射異常を通報する。
【００３３】
次に、本発明の還元剤噴射状況判定装置の第６実施形態について説明する。
第６実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、燃料消費量と空気消費量との関係から液体還元剤の噴射状況を判定する構成であり、燃料を所定量消費する間の空気消費量が予め定めた範囲内でないときに尿素水溶液の噴射異常と判定する第６判定手段の構成を備える。尚、本実施形態における、燃料消費量計測は第２実施形態と同様に燃料タンクの液位レベル変化を利用して行い、空気消費量計測は、第４、５実施形態と同様に空気流量センサ５６を利用して行う。従って、本実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、コントロールユニット３２、燃料液位計５４、空気流量センサ５６及び警告装置４６を備えて構成されている。
【００３４】
次に、第６実施形態の還元剤噴射状況判定装置の状況判定動作について図７のフローチャートを参照して説明する。本実施形態もキースイッチ４８のＯＮ信号入力によって動作を開始する。
ステップ５１では、燃料液位計５４から現在の各液位レベルを読込み燃料液位レベルＬｆ０として記憶すると共に、現在記憶されている空気消費量値をリセットする。
【００３５】
ステップ５２では、燃料消費量と空気消費量の各計測を開始する。ここでは、燃料消費量の計測は第２実施形態と同様に燃料液位計５４から液位レベルを一定時間間隔で読込み、その値を液位レベルＬｆ１として記憶更新し、燃料タンク内の液位レベルの変化（Ｌｆ１−Ｌｆ０）から演算する。また、空気消費量の計測は、第３実施形態と同様にして行う。
【００３６】
ステップ５３では、燃料タンク内の液位レベルの変化（Ｌｆ１−Ｌｆ０）から演算される燃料消費量ΔＬｆが、予め設定した所定燃料消費量Ｌｆ以上になったか否かを判定し、ΔＬｆ≧Ｌｆとなるまではステップ５２の計測動作を繰返し実行し、ΔＬｆ≧Ｌｆになれば所定燃料消費量になったと判断し、ステップ５４に進む。
ステップ５４〜５６の動作は第５実施形態のステップ４４〜４６と同様で、ステップ５４で、そのときの空気消費量Ａ１を確認し、ステップ５５で、確認した空気消費量Ａ１がＡｍｉｎ≦Ａ１≦Ａｍａｘであれば、尿素水溶液の噴射は正常と判断してステップ５１に戻り、Ａｍｉｎ≦Ａ１≦Ａｍａｘでなければ、尿素水溶液の噴射異常と判断してステップ５６で異常判定出力を発生し、警告装置４６を駆動して乗員に尿素水溶液の噴射異常を通報する。
【００３７】
次に、本発明の還元剤噴射状況判定装置の第７実施形態について説明する。
第７実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、走行時間と空気消費量との関係から液体還元剤の噴射状況を判定する構成であり、所定時間走行する間の空気消費量が予め定めた範囲内でないときに尿素水溶液の噴射異常と判定する第７判定手段の構成を備える。尚、本実施形態における、走行時間計測は第４実施形態と同様に車速が零でないときの時間を走行時間として計測する。また、空気消費量計測は、第４〜６実施形態と同様に空気流量センサ５６を利用して行う。従って、本実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、コントロールユニット３２、車速センサ５０、空気流量センサ５６及び警告装置４６を備えて構成されている。
【００３８】
次に、第７実施形態の還元剤噴射状況判定装置の状況判定動作について図８のフローチャートを参照して説明する。本実施形態もキースイッチ４８のＯＮ信号入力によって動作を開始する。
ステップ６１で、前回動作においてキースイッチ４８がＯＦＦされたときに記憶されている走行時間値及び現在記憶されている空気消費量値をそれぞれリセットする。
【００３９】
ステップ６２では、車速センサ５０からの車速信号に基づいて車速＞０ｋｍ／ｈか否かを判定し、判定がＹＥＳであれば、ステップ６３に進み、走行時間を積算してその積算値を走行時間Ｔ１として記憶すると共に第６実施形態と同様にして空気流量センサ５６から空気消費量Ａ１の計測を行い、ステップ６４に進む。また、判定がＮＯであれば、ステップ６３を飛び越してステップ６４に進む。
【００４０】
ステップ６４では、走行時間Ｔ１が予め設定した所定走行時間Ｔ０以上になったか否かを判定し、Ｔ１≧Ｔ０となるまではステップ６２、６３の動作を繰返し実行し、Ｔ１≧Ｔ０になれば所定時間走行したと判断し、ステップ６５に進む。
ステップ６５〜６７の動作は第６実施形態のステップ５４〜５６と同様で、ステップ６５で、そのときの空気消費量Ａ１を確認し、ステップ６６で、確認した空気消費量Ａ１がＡｍｉｎ≦Ａ１≦Ａｍａｘであれば、尿素水溶液の噴射は正常と判断してステップ６１に戻り、Ａｍｉｎ≦Ａ１≦Ａｍａｘでなければ、尿素水溶液の噴射異常と判断してステップ６７で異常判定出力を発生し、警告装置４６を駆動して乗員に尿素水溶液の噴射異常を通報する。
【００４１】
次に、本発明の還元剤噴射状況判定装置の第８実施形態について説明する。
第８実施形態の還元剤噴射状況判定装置は、コントロールユニット３２によって決定され還元剤添加装置２８に対して指示する液体還元剤の供給指示値と実際の噴射供給量との関係から液体還元剤の噴射状況を判定する構成であり、エンジン運転状態に基づいて決定され還元剤添加装置２８に指示する液体還元剤指示値と実際の噴射供給量との差分が予め定めた範囲内でないときに液体還元剤の噴射異常と判定する第８判定手段の構成を備える。液体還元剤指示値としては、例えば、エンジン運転状態に基づく液体還元剤添加マップ値や、コントロールユニット３２から還元剤添加装置２８に送信する噴射量指示信号等を用いる。実際の噴射供給量の計測は、例えば還元剤供給配管２６に図１に破線で示すように流量センサ５２を介装して流量センサ５２の計測値を用いる。
【００４２】
次に、第８実施形態の還元剤噴射状況判定装置の状況判定動作について図９のフローチャートを参照して説明する。本実施形態もキースイッチ４８のＯＮ信号入力によって動作を開始する。
ステップ７１で、コントロールユニット３２は、回転数センサ３４、アクセル開度センサ３６、排気温センサ３８等からの各信号に基づいて検出したエンジン運転状態に応じた必要量の尿素水溶液を還元剤添加マップを用いて決定し、還元剤添加装置２８に噴射供給する尿素水溶液の指示信号を出力する。この際、添加マップ値或いは還元剤添加装置２８に出力する指示信号値を、供給指示値Ａ１として確認する。
【００４３】
ステップ７２では、前記指示信号に基づいて還元剤添加装置２８から実際に噴射供給された実供給量Ａ２を流量センサ５２の計測値から確認する。
ステップ７３では、ステップ７１、７２で確認した供給指示値Ａ１と実供給量Ａ２の差分ΔＡ（＝Ａ１−Ａ２）を演算し、この差分ΔＡが予め設定した正常噴射の場合における下限値ΔＡｍｉｎと上限値ΔＡｍａｘの範囲内であるか否かを判定する。ΔＡｍｉｎ≦ΔＡ≦ΔＡｍａｘであれば、尿素水溶液の噴射は正常と判断してステップ７１に戻り、ΔＡｍｉｎ≦ΔＡ≦ΔＡｍａｘでなければ、尿素水溶液の噴射異常と判断してステップ７４で異常判定出力を発生し、警告装置４６を駆動して乗員に尿素水溶液の噴射異常を通報する。
【００４４】
尚、本発明の還元剤噴射状況判定装置は、上述の各実施形態に限るものではなく、上述した第１〜第８実施形態の２つ以上を組み合わせて還元剤噴射状況を判定するよう構成してもよい。
また、上記各実施形態では、液体還元剤として尿素水溶液の例で説明したが、本発明の還元剤噴射状況判定装置は、アンモニア水、軽油等の炭化水素、アルコール等、他の液体の還元剤を用いる排気浄化システムにも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の還元剤噴射状況判定装置を適用する排気浄化システムの全体構成図
【図２】本発明の還元剤噴射状況判定装置の第１実施形態の動作を説明するフローチャート
【図３】本発明の還元剤噴射状況判定装置の第２実施形態の動作を説明するフローチャート
【図４】本発明の還元剤噴射状況判定装置の第３実施形態の動作を説明するフローチャート
【図５】本発明の還元剤噴射状況判定装置の第４実施形態の動作を説明するフローチャート
【図６】本発明の還元剤噴射状況判定装置の第５実施形態の動作を説明するフローチャート
【図７】本発明の還元剤噴射状況判定装置の第６実施形態の動作を説明するフローチャート
【図８】本発明の還元剤噴射状況判定装置の第７実施形態の動作を説明するフローチャート
【図９】本発明の還元剤噴射状況判定装置の第８実施形態の動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００４６】
１０    エンジン
１４    排気管
１８    噴射ノズル
２０    ＮＯｘ還元触媒
２４    還元剤タンク
２６    還元剤供給配管
２８    還元剤添加装置
３２    コントロールユニット
３４    回転数センサ
３６    アクセル開度センサ
４０    空気配管
４２    走行距離積算メータ
４４    還元剤液位計
４６    警告装置
４８    キースイッチ
５０    車速センサ
５２    流量センサ
５４    燃料液位計
５６    空気流量センサ
【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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