(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、車両に搭載した尿素水タンク内の尿素水の残量に応じて、タンクレベルセンサの出力信号に対するフィルタリングの応答性を調整して、尿素水の残量を精度よく検出して正確な残量表示及び残量警告をすることができる排ガス浄化システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】車両に搭載された尿素水タンク２０と、この尿素水タンク２０内の尿素水Ｗの液面レベルＷＬを検出するタンクレベルセンサ２４とを備えた排ガス浄化システムにおいて、タンクレベルセンサ２４の出力信号ＳｓをローパスフィルタＦで処理して、このローパスフィルタＦで処理された出力信号Ｓｆに基づいて尿素水Ｗの残量Ｖｗを算出すると共に、このローパスフィルタＦの時定数Ｔｆを尿素水タンク２０内の尿素水Ｗの残量Ｖｗに応じて変化させるデータ処理装置１０ａを備えて構成する。【選択図】図３
2015055205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された尿素水タンクと、該尿素水タンク内の尿素水の液面レベルを検出するタンクレベルセンサとを備えた排ガス浄化システムにおいて、
前記タンクレベルセンサの出力信号をローパスフィルタで処理して、該ローパスフィルタで処理された出力信号に基づいて尿素水の残量を算出すると共に、
前記ローパスフィルタの時定数を前記尿素水タンク内の尿素水の残量に応じて変化させるデータ処理装置を備えたことを特徴とする排ガス浄化システム。
【請求項２】
前記データ処理装置が、前記尿素水タンク内の尿素水の残量が多いときには、前記ローパスフィルタの前記時定数を小さくし、尿素水の残量が少ないときには、前記時定数を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化システム。
【請求項３】
前記データ処理装置が、前記エンジンの始動開始時に前記尿素水タンク内の尿素水の残量を測定し、この測定した尿素水の残量に基づいて、前記ローパスフィルタの前記時定数を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス浄化システム。
【請求項４】
車両に搭載された尿素水タンクの尿素水の残量をタンクレベルセンサで検出し、この検出された尿素水の残量が予め設定された警報用設定値以下になったときに、警報を発する排ガス浄化システムの制御方法において、
前記タンクレベルセンサの出力信号をローパスフィルタで処理して、該ローパスフィルタで処理された出力信号に基づいて尿素水の残量を算出すると共に、
前記ローパスフィルタの時定数を前記尿素水タンク内の尿素水の残量に応じて変化させることを特徴とする排ガス浄化システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化システム及びその制御方法に関し、更に詳しくは、尿素水タンク内の液面レベルにかかわらずタンク内の尿素水の残量を正確に警告することができる排ガス浄化システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両や船舶に搭載されたディーゼルエンジンの排ガス中には、粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）などの環境汚染や健康被害の原因となる物質が含まれている。そのため、これらの物質の大気中への放出を低減することを目的として、各種の排ガス浄化システムが用いられている。
【０００３】
ＮＯｘについては、尿素水と選択還元型触媒（ＳＣＲ）とを用いた尿素ＳＣＲシステムが、近年注目されている（例えば、特許文献１を参照）。この尿素ＳＣＲシステムは、尿素水が加水分解して生じたアンモニアを、ＳＣＲ触媒の存在下で還元剤として作用させるＳＣＲ反応により排ガス中のＮＯｘを浄化するものである。
【０００４】
尿素水は、車両に搭載された尿素水タンク内に貯留されており、タンク内に吸込口を有する供給管を通じて、エンジンの排気通路に挿入された噴射ノズルへ供給される。この尿素水タンク内の尿素水の残量は、図２に示すように、尿素水タンク２０内から尿素水Ｗを吸い上げる供給管２１の端部２２に沿って昇降自在なフロート２３を有するフロート式等のタンクレベルセンサ２４により測定される。このタンクレベルセンサ２４が、尿素水Ｗの液面レベルＷＬが所定の欠乏レベルＬｗ以下になったことを検知したときには、尿素水Ｗの欠乏の警告が発せられるようになっている。
【０００５】
しかしながら、車両が振動すると、尿素水Ｗの液面レベルＷＬが振動し、タンクレベルセンサ２４で検出される出力信号が変動するため、出力信号に基づいて算出される尿素水Ｗの残量の値及びその残量表示が不安定となり、尿素水Ｗの残量を正確に検出できない。
【０００６】
そのため、タンクレベルセンサ２４の信号に応答遅れのローパスフィルタを入れているが、尿素水Ｗの残量によって、同じ車両の振動であってもタンクレベルセンサ２４の液面レベルＷＬの変動の状態が変化するため、ローパスフィルタの時定数が一定であると、尿素水Ｗの残量によって、ローパスフィルタが過敏すぎたり、逆に、鈍感すぎたりすることがある。
【０００７】
つまり、同じ大きさの振動を受けても、尿素水タンク内の尿素水の残量が多ければ、タンクレベルセンサの出力信号の変動は小さいが、尿素水の残量が少なければ、タンクレベルセンサの出力信号の変動は大きくなる。特に、尿素水を尿素水タンク内に補充した後は、タンク残量が増え、それを即表示したい為、フィルタ係数を過敏にしたいが、そのまま、それを低残量の場合に使用すると車両の振動による液面変動にて誤検出が生じて、誤った残量警告を発生してしまう。一方、低残量ではフィルタ係数を鈍感にしたいが、鈍感にすると尿素水の補充後に即表示することができなくなる。
【０００８】
言い換えれば、ローパスフィルタの時定数を一定値に固定していると、尿素水の残量が多いときには、タンクレベルセンサの出力信号に対するフィルタリングが大きくなり過ぎて、尿残量表示が大きく遅れ、また、尿素水の残量が少ないときには、フィルタリングが小さくなり過ぎて、残量警告が出易くなってしまう。その結果、尿素水タンク内の尿素水の残量を精度よく検出できず、正確な残量表示及び残量警告をすることができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２５５３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、車両に搭載した尿素水タンク内の尿素水の残量に応じて、タンクレベルセンサの出力信号に対するフィルタリングの応答性を調整して、尿素水の残量を精度よく検出して正確な残量表示及び残量警告をすることができる排ガス浄化システム及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成する本発明の排ガス浄化システムは、車両に搭載された尿素水タンクと、該尿素水タンク内の尿素水の液面レベルを検出するタンクレベルセンサとを備えた排ガス浄化システムにおいて、前記タンクレベルセンサの出力信号をローパスフィルタで処理して、該ローパスフィルタで処理された出力信号に基づいて尿素水の残量を算出すると共に、前記ローパスフィルタの時定数を前記尿素水タンク内の尿素水の残量に応じて変化させるデータ処理装置を備えて構成される。
【００１２】
この構成によれば、尿素水の残量に対応して変化する尿素水の液面レベルの変動の状態に応じて、ローパスフィルタの時定数を変化させるので、尿素水の残量に応じて、タンクレベルセンサの出力信号に対する応答性を調整して、尿素水の残量を精度よく検出して正確な残量表示及び残量警告をすることができる。
【００１３】
また、上記の排ガス浄化システムにおいて、前記データ処理装置が、前記尿素水タンク内の尿素水の残量が多いときには、前記ローパスフィルタの前記時定数を小さくし、尿素水の残量が少ないときには、前記時定数を大きくするように構成すると、時定数が小さい場合は、時定数に逆比例する遮断周波数が高く、比較的高い周波数の波形の信号も通過し、一方、時定数が大きい場合は、遮断周波数が低く、比較的高い周波数はカットされ、比較的低い周波数の波形の信号のみが通過する。
【００１４】
従って、尿素水の残量が多く、車両の振動の影響を受け難く、高い周波数が発生し難い状態では、ローパスフィルタの時定数を小さくして、フィルタリングを弱めて出力信号の原型に近い状態でデータ処理ができるので、尿素水の残量を迅速に正確に計測できる。一方、尿素水の残量が少なく、車両の振動の影響を受け易く、高い周波数が発生し易い状態では、ローパスフィルタの時定数を大きくして、フィルタリングを強めて出力信号の高周波成分をカットして低周波成分のみでデータ処理を行うことができるので、尿素水の残量を正確に計測できる。
【００１５】
また、上記の排ガス浄化システムにおいて、前記データ処理装置が、前記エンジンの始動開始時に前記尿素水タンク内の尿素水の残量を測定し、この測定した尿素水の残量に基づいて、前記ローパスフィルタの前記時定数を設定するように構成すると、エンジンの始動開始時（ＫＥＹＯＮ時）においては、エンジンの振動及び車両の振動が小さいので、より正確に尿素水の残量を検出することができ、より適切なローパスフィルタの時定数を設定できる。
【００１６】
なお、ここで、「エンジンの始動開始時」とは、エンジンのイグニッションキーをキーオンしてから、スターターが始動してエンジンが運転を開始してエンジンの振動が発生するまでの間のことを言う。つまり、キーオンからエンジンの運転開始までの間に残量測定を行う。
【００１７】
また、このエンジンの始動開始時の尿素水の残量を検出するときは、尿素水タンクにおける尿素水の液面レベルの振動が小さく、ローパスフィルタの時定数の影響も少ないので、エンジン停止前の時定数でもよいが、エンジンの始動開始時にこの時定数をゼロに初期化し、時定数をゼロとした状態で尿素水の残量を計測し、この尿素水の残量から時定数を設定してもよい。
【００１８】
上記の目的を達成する本発明の排ガス浄化システムの制御方法は、車両に搭載された尿素水タンクの尿素水の残量をタンクレベルセンサで検出し、この検出された尿素水の残量が予め設定された警報用設定値以下になったときに、警報を発する排ガス浄化システムの制御方法において、前記タンクレベルセンサの出力信号をローパスフィルタで処理して、該ローパスフィルタで処理された出力信号に基づいて尿素水の残量を算出すると共に、前記ローパスフィルタの時定数を前記尿素水タンク内の尿素水の残量に応じて変化させることを特徴とする方法である。
【００１９】
この方法によれば、尿素水の残量に対応して変化する尿素水の液面レベルの変動の状態に応じて、ローパスフィルタの時定数を変化させるので、尿素水の残量に応じて、タンクレベルセンサの出力信号に対する応答性を調整して、尿素水の残量を精度よく検出して正確な残量表示及び残量警告をすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の排ガス浄化システム及びその制御方法によれば、尿素水の残量に対応して変化する尿素水の液面レベルの変動の状態に応じて、ローパスフィルタの時定数を変化させるので、尿素水の残量に応じて、タンクレベルセンサの出力信号に対する応答性を調整して、尿素水の残量を精度よく検出して正確な残量表示及び残量警告をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の排ガス浄化システムの構成を示す図である。
【図２】尿素水タンクの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の排ガス浄化システムの制御方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の排ガス浄化システム１を示す。
【００２３】
この排ガス浄化システム１は車両に搭載されており、ディーゼルエンジン２の排ガスＧが流れる排気管３の途中に介設されたＳＣＲ（尿素選択還元型触媒）コンバータ４と、ＳＣＲコンバータ４の上流側の排気管３に挿入された噴射ノズル５と、噴射ノズル５に供給管２１を通じて尿素水Ｗを供給する尿素水タンク２０とを備えている。
【００２４】
なお、通常は、ディーゼルエンジン２と噴射ノズル５との間に、酸化触媒（ＤＯＣ）及び／又はＰＭ捕集フィルター（図示せず）を設けている。また、ＳＣＲコンバータ４の下流側にＤＯＣ（図示せず）を設ける場合もある。
【００２５】
太径のＳＣＲコンバータ４内には、鉄イオン交換アルミノシリケートなどのゼオライト触媒からなるＳＣＲ触媒が塗布された担体４ａが格納されている。
【００２６】
また、供給管２１の端部２２は、補充口２５を有する尿素水タンク２０内に略垂直に挿入されており、末端部に形成された吸込口２２ａが尿素水Ｗの液面レベルＷＬより下であって底面２０ａ近傍に位置している。この尿素水タンク２０内の尿素水Ｗの残量Ｖｗは、供給管２１の端部２２に沿って昇降自在なフロート２３を有するフロート式のタンクレベルセンサ２４により測定される。
【００２７】
このタンクレベルセンサ２４には、フロート２３の抜け落ちを防止するために、吸込口２２ａの近傍の供給管２１の端部２２にストッパ２６が取り付けられている。このストッパ２６にフロート２３の最下端部が係合した状態が、フロート２３の最下位の位置となる。
【００２８】
そして、そのストッパ２６以下の位置には尿素濃度センサ１１が設置されている。この尿素濃度センサ１１の設置箇所は特に限定するものではないが、吸込口２２ａの近傍の尿素水タンク２０の底面２０ａに設置するのが好ましい。
【００２９】
この尿素濃度センサ１１は、警報発生装置１２を作動可能な制御手段である制御装置（ＥＣＵ）１０に信号線（一点鎖線で示す）を通じて接続されている。この警報発生装置１２としては、車両の運転台に設置された警告灯や警報器などがあるが、これに限定するものではない。
【００３０】
このような排ガス浄化システム１に係る尿素水タンク２０内の尿素水Ｗの欠乏に関する制御方法について説明する。
【００３１】
本発明の制御装置１０は、タンクレベルセンサ２４の出力信号ＳｓをローパスフィルタＦで処理して、このローパスフィルタＦで処理された出力信号Ｓｆ、即ち、フィルタリングされた出力信号Ｓｆに基づいて尿素水Ｗの残量Ｖｗを算出すると共に、このローパスフィルタＦの時定数Ｔｆを尿素水タンク２０内の尿素水Ｗの残量Ｖｗに応じて変化させるデータ処理装置１０ａを備えて構成される。
【００３２】
図３に示すように、このデータ処理装置１０ａでは、エンジン２の始動開始時において、イグニッションスイッチ（図示しない）からキーオン（ＫＥＹＯＮ）の信号Ｓｋを受信すると、タンクレベルセンサ２４の出力信号Ｓｓからキーオン時の尿素水Ｗの残量Ｖｗを計測する。このエンジン２の始動開始時においては、エンジン２の振動及び車両の振動が小さいので、より正確に尿素水Ｗの残量Ｖｗを検出することができる。
【００３３】
なお、この尿素水Ｗの残量Ｖｗを検出するときは、尿素水タンク２０における液面レベルＷＬの振動が小さく、ローパスフィルタＦの時定数Ｔｆの影響も少ないので、エンジン停止前の時定数Ｔｆｆでよいが、エンジン２の始動開始時にこの時定数Ｔｆをゼロに初期化し、時定数Ｔｆをゼロとした状態で尿素水Ｗの残量Ｖｗを計測し、この尿素水Ｗの残量Ｖｗから時定数Ｔｆを設定してもよい。
【００３４】
次に、この計測された、キーオン時の尿素水Ｗの残量Ｖｗに基づいて、ローパスフィルタＦの時定数Ｔｆを設定する。この時定数Ｔｆの設定では、尿素水タンク２０内の尿素水Ｗの残量Ｖｗが多いときには、時定数Ｔｆを小さくし、尿素水Ｗの残量Ｖｗが少ないときには、時定数Ｔｆを大きくする。
【００３５】
この時定数Ｔｆが小さい場合は、時定数Ｔｆに逆比例する遮断周波数ｆｃが高く、比較的高い周波数の波形の信号も通過し、一方、時定数Ｔｆが大きい場合は、遮断周波数ｆｃが低く、比較的高い周波数はカットされ、比較的低い周波数の波形の信号のみが通過する。
【００３６】
この時定数Ｔｆの設定に際しては、予め、実験などにより、尿素水Ｗの残量Ｖｗに対する最適なローパスフィルタＦの時定数Ｔｆを求めておき、尿素水Ｗの残量Ｖｗに対する最適な時定数Ｔｆを、マップデータＭｐや関数等の形でデータ処理装置１０ａに記憶しておく。そして、測定されたキーオン時の尿素水Ｗの残量Ｖｗに対する時定数ＴｆをこのマップデータＭｐを参照して求めたり、関数から求めたりする。
【００３７】
この設定された時定数Ｔｆを、ローパスフィルタＦの時定数Ｔｆとし、タンクレベルセンサ２４の出力信号ＳｓをローパスフィルタＦでフィルタリングする。そして、このフィルタリングされた出力信号Ｓｆから尿素水Ｗの残量Ｖｗを算出する。
【００３８】
この尿素水Ｗの残量Ｖｗを、警報用設定値Ｖｃと比較して、尿素水Ｗの残量Ｖｗが警報用設定値Ｖｃ以下のときは、警報発生装置１２を作動させて、残量警報を発する。これにより、尿素水Ｗの液面レベルＷＬが欠乏レベルＬｗに到達していることを、車両のドライバーに警告し、尿素水Ｗの補充を促す。また、この残量警報の発生に関係なく、残量表示をする。
【００３９】
なお、市街地走行などの場合で、エンジン２の発停がアイドリングストップ等により煩雑な場合には、エンジン２のキーオンからキーオフまでの間隔が短く、尿素水Ｗの消費量が少なく、尿素水Ｗの残量Ｖｗの変化も少ないので、エンジン２のキーオン時からキーオフ時まで同じ時定数Ｔｆを使用し続けてもよいが、長距離走行などの場合には、一定時間ごと、あるいは、一定走行距離ごと等の時定数更新のタイミングで、タンクレベルセンサ２４のフィルタリングされた出力信号Ｓｆから算出された尿素水Ｗの残量Ｖｗに基づいて、時定数Ｔｆの設定をやり直して、新たに設定した時定数ＴｆでローパスフィルタＦの時定数Ｔｆを更新することが好ましい。
【００４０】
上記の排ガス浄化システム１及び、排ガスシステムの制御方法によれば、尿素水Ｗの残量Ｖｗに対応して変化する尿素水Ｗの液面レベルＷＬの変動の状態に応じて、ローパスフィルタＦの時定数Ｔｆを変化させるので、尿素水Ｗの残量Ｖｗに応じて、タンクレベルセンサ２４の出力信号Ｓｓに対する応答性を調整して、尿素水Ｗの残量Ｖｗを精度よく検出して正確な残量表示及び残量警告をすることができる。
【００４１】
従って、尿素水Ｗの残量Ｖｗが多く、車両の振動の影響を受け難く、高い周波数が発生し難い状態では、ローパスフィルタＦの時定数Ｔｆを小さくして、出力信号Ｓｓの原型に近い状態でデータ処理ができるので、尿素水Ｗの残量Ｖｗを迅速に正確に計測できる。一方、尿素水Ｗの残量Ｖｗが少なく、車両の振動の影響を受け易く、高い周波数が発生し易い状態では、ローパスフィルタＦの時定数Ｔｆを大きくして、出力信号Ｓｓの高周波成分をカットして低周波成分のみでデータ処理を行うことができるので、尿素水Ｗの残量Ｖｗを正確に計測できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  排ガス浄化システム
２  ディーゼルエンジン
３  排気管
４  ＳＣＲコンバータ
５  噴射ノズル
１０  制御装置（ＥＣＵ）
１０ａ  データ処理装置
１２  警報発生装置
２０  尿素水タンク
２３  フロート
２４  タンクレベルセンサ
Ｆ  ローパスフィルタ
Ｇ  排ガス
Ｌｗ  欠乏レベル
Ｍｐ  マップデータ
Ｓｆ  ローパスフィルタで処理された出力信号
（フィルタリングされた出力信号）
Ｓｓ  タンクレベルセンサの出力信号
Ｔｆ  ローパスフィルタの時定数
Ｖｃ  警報用設定値
Ｖｗ  尿素水の残量
Ｗ  尿素水
ＷＬ  液面レベル
【図１】
2015055205.tif 000003
【図２】
2015055205.tif 000004
【図３】
2015055205.tif 000005