(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素水を貯蔵するタンク（６）と、
そのタンクに貯蔵された尿素水を吸い込んで吐出するポンプ（８）と、
そのポンプから吐出された尿素水をインジェクタに導く配管（９）とを備えた尿素水供給システムに適用され、
前記ポンプのモータ（１０）の回転状態を変化させる制御を実施するモータ制御部（Ｓ４、Ｓ６）と、
前記制御の実施時における前記モータの回転挙動を取得する回転挙動取得部（Ｓ１１、Ｓ３１）と、
前記制御の実施時における前記配管内の圧力挙動を取得する圧力挙動取得部（Ｓ１１、Ｓ３１）と、
前記回転挙動及び前記圧力挙動に基づいて尿素水の濃度又は粘度と、前記尿素水供給システムの異常とを診断する診断部（Ｓ１２〜Ｓ２０、Ｓ３２〜Ｓ４０、Ｓ８）と、
を備え、
前記モータ制御部は、互いに異なる回転状態に変化させる複数回の前記制御を実施し、
前記回転挙動取得部は、各回の前記制御毎に前記回転挙動を取得し、
前記圧力挙動取得部は、各回の前記制御毎に前記圧力挙動を取得し、
前記診断部は、
同一回の前記制御で取得された前記回転挙動及び前記圧力挙動に基づいて、尿素水の濃度又は粘度と前記尿素水供給システムの異常とを仮診断し、その仮診断を各回の前記制御毎に実施する仮診断部（Ｓ１２〜Ｓ２０、Ｓ３２〜Ｓ４０）と、
前記仮診断部による仮診断結果を集約することにより、尿素水の濃度又は粘度と前記尿素水供給システムの異常とを診断する総合診断部（Ｓ８）とを備え、
前記モータ制御部は、
前記モータの回転数を上げる方向に変化させる上昇制御を実施する上昇制御部（Ｓ４）と、
前記モータの回転数を下げる方向に変化させる下降制御を実施する下降制御部（Ｓ６）とを備え、
前記回転挙動取得部は、
前記上昇制御の実施時における前記モータの回転挙動である回転上昇挙動を取得する回転上昇挙動取得部（Ｓ１１）と、
前記下降制御の実施時における前記モータの回転挙動である回転下降挙動を取得する回転下降挙動取得部（Ｓ３１）とを備え、
前記圧力挙動取得部は、
前記上昇制御の実施時における前記モータの圧力挙動である圧力上昇挙動を取得する圧力上昇挙動取得部（Ｓ１１）と、
前記下降制御の実施時における前記モータの圧力挙動である圧力下降挙動を取得する圧力下降挙動取得部（Ｓ３１）とを備え、
前記仮診断部は、
前記回転上昇挙動と前記圧力上昇挙動とに基づいて尿素水の濃度又は粘度と前記尿素水供給システムの異常とを仮診断する第１診断部（Ｓ１２〜Ｓ２０）と、
前記回転下降挙動と前記圧力下降挙動とに基づいて尿素水の濃度又は粘度と前記尿素水供給システムの異常とを仮診断する第２診断部（Ｓ３２〜Ｓ４０）とを備え、
前記総合診断部は、前記第１診断部による仮診断結果と、前記第２診断部による仮診断結果とに基づいて、尿素水の濃度又は粘度と前記尿素水供給システムの異常とを診断する診断装置（１９）。
【請求項２】
前記総合診断部は、前記仮診断部による複数の仮診断結果のうち１つでも前記尿素水供給システムの異常を示した診断結果である場合には、その異常を最終的な診断結果として採用する異常診断部（Ｓ５２〜Ｓ５５）を備える請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記総合診断部は、前記仮診断部による複数の仮診断結果の全てが同一の尿素水濃度又は粘度を示した診断結果である場合に限り、その尿素水濃度又は粘度を最終的な診断結果として採用する濃度診断部（Ｓ５６〜Ｓ６１）を備える請求項１又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記診断部（Ｓ１７、Ｓ２０、Ｓ３７、Ｓ４０、Ｓ５２〜Ｓ５５）は、前記尿素水供給システムの異常であると診断する場合には、前記配管からの尿素水の漏れに該当するのか、前記尿素水の凍結又は前記モータの異常に該当するのかを診断する請求項１〜３のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項５】
前記診断部（Ｓ１６、Ｓ１９、Ｓ３６、Ｓ３９、Ｓ５８、Ｓ６０）は、尿素水の濃度又は粘度を診断する場合には、前記尿素水供給システムが想定している標準濃度又は粘度であるのか、その標準濃度又は粘度よりも高い濃度又は粘度であるのかを診断する請求項１〜４のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項６】
前記回転挙動取得部は、前記回転挙動として、前記制御を開始してから前記モータの回転数変化が開始するまでの遅れ時間と、前記モータの回転数の変化過程における時間に対する回転数の変化率とを取得する請求項１〜５のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項７】
前記圧力挙動取得部は、前記圧力挙動として前記制御を開始してからの時間に対する前記配管内の圧力の変化率を取得する請求項１〜６のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項８】
尿素水を貯蔵するタンク（６）と、
そのタンクに貯蔵された尿素水を吸い込んで吐出するポンプ（８）と、
そのポンプから吐出された尿素水をインジェクタに導く配管（９）とを備えた尿素水供給システムに適用され、
前記ポンプのモータ（１０）の回転状態を変化させる制御を実施するモータ制御部（Ｓ４、Ｓ６）と、
前記制御の実施時における前記モータの回転挙動を取得する回転挙動取得部（Ｓ１１、Ｓ３１）と、
前記制御の実施時における前記配管内の圧力挙動を取得する圧力挙動取得部（Ｓ１１、Ｓ３１）と、
前記回転挙動及び前記圧力挙動に基づいて尿素水の濃度又は粘度と、前記尿素水供給システムの異常とを診断する診断部（Ｓ１２〜Ｓ２０、Ｓ３２〜Ｓ４０、Ｓ８）と、
を備え、
前記モータ制御部は、前記モータの回転数を上げる方向に変化させる上昇制御を行う上昇制御部（Ｓ４）を備え、
前記回転挙動取得部は、前記回転挙動として、前記上昇制御を開始してから前記モータの回転数上昇が開始するまでの上昇開始遅れ時間と、前記モータの回転数の上昇過程における時間に対する回転数の上昇率とを取得する回転上昇挙動取得部（Ｓ１１）を備え、
前記圧力挙動取得部は、前記圧力挙動として、前記上昇制御を開始してからの時間に対する前記配管内の圧力の上昇率を取得する圧力上昇挙動取得部（Ｓ１１）を備え、
前記診断部は、前記上昇開始遅れ時間が閾値より大きく、且つ前記回転数の上昇率が閾値より小さく、且つ、前記圧力の上昇率が閾値より小さい場合に、前記尿素水供給システムの異常として前記モータの異常又は尿素水の凍結であると診断するモータ異常／凍結診断部（Ｓ２０）を備える診断装置（１９）。
【請求項９】
前記診断部は、前記上昇開始遅れ時間が閾値より大きく、且つ前記回転数の上昇率が閾値より小さく、且つ、前記圧力の上昇率が閾値より大きい場合に、尿素水の濃度又は粘度は、前記尿素水供給システムが想定している標準濃度又は粘度よりも高い濃度又は粘度であると診断する高濃度診断部（Ｓ１９）を備える請求項８に記載の診断装置。
【請求項１０】
前記診断部は、前記上昇開始遅れ時間が閾値より小さいことと、前記回転数の上昇率が閾値より大きいことの少なくともいずれかが成立し、且つ、前記圧力の上昇率が閾値より小さい場合に、前記尿素水供給システムの異常として前記配管から尿素水が漏れていると診断する配管漏れ診断部（Ｓ１７）を備える請求項８又は９に記載の診断装置。
【請求項１１】
前記診断部は、前記上昇開始遅れ時間が閾値より小さいことと、前記回転数の上昇率が閾値より大きいことの少なくともいずれかが成立し、且つ、前記圧力の上昇率が閾値より大きい場合に、尿素水の濃度又は粘度は、前記尿素水供給システムが想定している標準濃度又は粘度であると診断する標準濃度診断部（Ｓ１６）を備える請求項８〜１０のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項１２】
尿素水を貯蔵するタンク（６）と、
そのタンクに貯蔵された尿素水を吸い込んで吐出するポンプ（８）と、
そのポンプから吐出された尿素水をインジェクタに導く配管（９）とを備えた尿素水供給システムに適用され、
前記ポンプのモータ（１０）の回転状態を変化させる制御を実施するモータ制御部（Ｓ４、Ｓ６）と、
前記制御の実施時における前記モータの回転挙動を取得する回転挙動取得部（Ｓ１１、Ｓ３１）と、
前記制御の実施時における前記配管内の圧力挙動を取得する圧力挙動取得部（Ｓ１１、Ｓ３１）と、
前記回転挙動及び前記圧力挙動に基づいて尿素水の濃度又は粘度と、前記尿素水供給システムの異常とを診断する診断部（Ｓ１２〜Ｓ２０、Ｓ３２〜Ｓ４０、Ｓ８）と、
を備え、
前記モータ制御部は、前記モータの回転数を下げる方向に変化させる下降制御を行う下降制御部（Ｓ６）を備え、
前記回転挙動取得部は、前記回転挙動として、前記下降制御を開始してから前記モータの回転数下降が開始するまでの下降開始遅れ時間と、前記モータの回転数の下降過程における時間に対する回転数の下降率とを取得する回転下降挙動取得部（Ｓ３１）を備え、
前記圧力挙動取得部は、前記圧力挙動として、前記下降制御を開始してからの時間に対する前記配管内の圧力の下降率を取得する圧力下降挙動取得部（Ｓ３１）を備え、
前記診断部は、前記下降開始遅れ時間が閾値より大きく、且つ前記回転数の下降率が閾値より小さく、且つ、前記圧力の下降率が閾値より大きい場合、又は、前記下降開始遅れ時間が閾値より小さいことと前記回転数の下降率が閾値より大きいことの少なくともいずれかが成立し、且つ、前記圧力の下降率が閾値より大きい場合に、前記尿素水供給システムの異常として前記配管から尿素水が漏れていると診断する配管漏れ診断部（Ｓ３７、Ｓ４０）を備える診断装置（１９）。
【請求項１３】
前記診断部は、前記下降開始遅れ時間が閾値より大きく、且つ前記回転数の下降率が閾値より小さく、且つ、前記圧力の下降率が閾値より小さい場合に、尿素水の濃度又は粘度は、前記尿素水供給システムが想定している標準濃度又は粘度よりも高い濃度又は粘度であると診断する高濃度診断部（Ｓ３９）を備える請求項１２に記載の診断装置。
【請求項１４】
前記診断部は、前記下降開始遅れ時間が閾値より小さいことと前記回転数の下降率が閾値より大きいことの少なくともいずれかが成立し、且つ、前記圧力の下降率が閾値より小さい場合に、尿素水の濃度又は粘度は前記尿素水供給システムが想定している標準濃度又は粘度であると診断する標準濃度診断部（Ｓ３６）を備える請求項１２又は１３に記載の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタに尿素水を供給する尿素水供給システムに適用され、尿素水の品質や尿素水供給システムの異常を診断する診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するシステムの一つに尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムが知られている。尿素ＳＣＲシステムでは、内燃機関の排気管に、尿素水により排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元浄化するＮＯｘ触媒と、そのＮＯｘ触媒の排気上流側に尿素水を添加するインジェクタとが設けられる。さらに、尿素ＳＣＲシステムには、インジェクタに尿素水を供給する尿素水供給システムが備えられる。その尿素水供給システムは、尿素水を貯蔵するタンクと、タンクの尿素水を吸い込んで吐出するポンプと、ポンプから吐出された尿素水をインジェクタに導く配管とを含んで構成されている。
【０００３】
尿素ＳＣＲシステムに用いられる尿素水の濃度は所望値（例えば３２．５％）が定められている。ところが、その所望値に相当する標準濃度に対して想定外の濃度の尿素水が使用されたり、当初は標準濃度であったものが経時変化したりすることがある。また、気温が氷点下にまで低下するような寒冷地等での使用においては、停車中にタンク内の尿素水が冷却され、凍結する場合がある。この凍結又は解凍の過程においては尿素水における尿素分布に偏りが生じ、結果、インジェクタに供給する尿素水の濃度が想定外の濃度となる可能性がある。
【０００４】
インジェクタに供給される尿素水の濃度が想定よりも高い場合には、ＮＯｘ触媒に尿素が過剰供給されて、ＮＯｘ触媒からアンモニアが放出されるスリップが発生するおそれがある。反対に、尿素水の濃度が想定よりも低い場合には、ＮＯｘ触媒でのＮＯｘ浄化率が低下するおそれがある。
【０００５】
一方、尿素水の濃度診断とは異なる技術であるが、従来、燃料を吸い込んで吐出する電動ポンプの作動状態に基づいて燃料の粘度を算出する技術の提案がある（特許文献１参照）。特許文献１では、電動ポンプの作動状態が第１の定常状態から第２の定常状態となるまでの時間に基づいて燃料粘度を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８４０５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、尿素水の濃度又は粘度を診断するために、タンク内に尿素水の品質（濃度又は粘度）を検出するセンサを設けることが考えられる。しかし、上記したように尿素水における尿素分布に偏りが生じる場合があり、この場合、センサが検出する尿素水の濃度又は粘度と、実際にポンプからインジェクタに供給する尿素水の濃度又は粘度とが異なる場合がある。すなわち、例えば尿素水の濃度が低くなっている領域に品質センサが設けられ、尿素水の濃度が高くなっている領域にポンプが設けられた場合には、ポンプにより吐出される尿素水の濃度は高濃度であるにもかかわらず、品質センサでは低濃度と検出されてしまう。また、品質センサの設けることによりコストアップにつながる。
【０００８】
また、尿素水の凍結、ポンプのモータ異常、配管からの尿素水の漏れなどの尿素水供給システムの異常が発生する場合がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、尿素水の品質を検出する品質センサを用いなくても、インジェクタに供給する尿素水の濃度又は粘度と尿素水供給システムの異常とを診断できる診断装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の診断装置は、尿素水を貯蔵するタンク（６）と、
そのタンクに貯蔵された尿素水を吸い込んで吐出するポンプ（８）と、
そのポンプから吐出された尿素水をインジェクタに導く配管（９）とを備えた尿素水供給システムに適用され、
前記ポンプのモータ（１０）の回転状態を変化させる制御を実施するモータ制御部（Ｓ４、Ｓ６）と、
前記制御の実施時における前記モータの回転挙動を取得する回転挙動取得部（Ｓ１１、Ｓ３１）と、
前記制御の実施時における前記配管内の圧力挙動を取得する圧力挙動取得部（Ｓ１１、Ｓ３１）と、
前記回転挙動及び前記圧力挙動に基づいて尿素水の濃度又は粘度と、前記尿素水供給システムの異常とを診断する診断部（Ｓ１２〜Ｓ２０、Ｓ３２〜Ｓ４０、Ｓ８）と、
を備える。
【００１１】
本発明者は、尿素水の濃度に応じて尿素水の粘度が変わるという知見を有している。本発明はこの知見に基づいてなされたものであり、尿素水の濃度に応じて粘度が変わり、粘度に応じて、ポンプのモータの回転状態を変化させる制御を実施した時のモータの回転挙動が変化する。さらに、回転挙動に加えて配管内の圧力挙動も見ることで、尿素水の濃度又は粘度だけでなく、尿素水供給システムの異常も診断できる。つまり、回転挙動及び圧力挙動は、尿素水の濃度又は粘度を反映した挙動となり、システム異常が発生した場合には、尿素水の濃度又は粘度を反映した挙動とは異なる挙動となる。本発明では、診断部は回転挙動及び圧力挙動に基づき、尿素水の濃度又は粘度とシステム異常とを診断するので、品質センサを用いなくてもその診断をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】尿素ＳＣＲシステムの全体構成図である。
【図２】尿素ＳＣＲシステムの中からインジェクタへの尿素水の供給に関連する構成を抜き出すとともに、ポンプユニットの内部構成を示した図である。
【図３】尿素水の濃度と粘度との相関特性を示した図である。
【図４】ポンプモータへの通電開始時及び停止時のそれぞれにおけるモータ回転数の挙動及び配管内の圧力挙動を例示した図である。
【図５】ＥＣＵが実行する尿素水の濃度とシステム異常とを診断する処理のフローチャートである。
【図６】図５のＳ５の具体的な処理であり、モータ通電開始時での尿素水の濃度とシステム異常とを仮診断する処理のフローチャートである。
【図７】図５のＳ７の具体的な処理であり、モータ通電停止時での尿素水の濃度とシステム異常とを仮診断する処理のフローチャートである。
【図８】図５のＳ８の具体的な処理であり、モータ通電開始時での仮診断結果とモータ通電停止時での仮診断結果とに基づき総合診断を行う処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１に本発明が適用された尿素ＳＣＲシステムの全体構成を示している。尿素ＳＣＲシステム１は車両に搭載されて、内燃機関としてのエンジン２から排出される排気中のＮＯｘを浄化するシステムである。エンジン２は、例えば、気筒とその気筒内に燃料を噴射するインジェクタとを備えて、そのインジェクタから噴射された燃料を気筒内で自己着火させるディーゼルエンジンである。
【００１４】
尿素ＳＣＲシステム１は、エンジン２の排気管３に、排気中のＮＯｘを選択的に還元浄化するＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）４と、そのＳＣＲ触媒４の排気上流側又はＳＣＲ触媒４に直接に尿素水を添加するインジェクタ５とを備えている。ＳＣＲ触媒４は、インジェクタ５から添加された尿素水が排気熱により加水分解されることにより生成されたアンモニア（ＮＨ３）を貯蔵するとともに、そのアンモニア（ＮＨ３）とＮＯｘとの還元反応として例えば下記式１、式２、式３の還元反応を促進させる触媒成分が担持されている。その触媒成分は例えばバナジウム、モリブデン、タングステン等の卑金属酸化物である。このように、排気がＳＣＲ触媒４を通過する間に、ＮＯｘは例えば下記式１、式２、式３により水や窒素に分解（浄化）する。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ      ・・・（式１）
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ      ・・・（式２）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ      ・・・（式３）
【００１５】
なお、ＳＣＲ触媒４は無尽蔵にアンモニアを貯蔵できるわけではなく、ＳＣＲ触媒４に貯蔵できるアンモニアの最大貯蔵量は、ＳＣＲ触媒４の温度（触媒温度）によって変化する。触媒温度が急激に下がった場合や、ＳＣＲ触媒４にアンモニア（尿素）が過剰供給された場合には、ＳＣＲ触媒４からアンモニアが放出されるアンモニアスリップという現象が発生する。そのため、ＳＣＲ触媒４の下流には、ＳＣＲ触媒４から放出されたアンモニアを浄化するための酸化触媒が設けられることがある。
【００１６】
インジェクタ５は、ガソリンエンジンの筒内または吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁と同様の構造を有している。すなわち、インジェクタ５は、噴孔が形成されたノズルと、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、尿素水を流通させる尿素水通路やノズルを開閉するためのニードルとを備えた電磁式開閉弁として構成されている。そして、電磁ソレノイドが通電されると、その通電に伴いニードルが開弁方向に移動し、そのニードルの移動に伴いノズル先端に形成された噴孔から尿素水が噴射される。
【００１７】
また、尿素ＳＣＲシステム１は、インジェクタ５に尿素水を供給する尿素水供給システムを備えている。その尿素水供給システムは、尿素水を貯蔵するタンク６と、そのタンク６に貯蔵された尿素水を吸い込んで吐出するポンプユニット８と、そのポンプユニット８から吐出された尿素水をインジェクタ５に導く配管９とを含んで構成されている。
【００１８】
タンク６は例えば車両のシャシーフレームに固定され、外気に晒された状態に置かれる。タンク６は補給口７を有した密閉容器にて構成されている。尿素水が少なくなった場合には補給口７からタンク６内に尿素水を補給できるようになっている。
【００１９】
ポンプユニット８は、タンク６内の底面にて尿素水に浸漬した状態で配置されるインタンク式ポンプである。なお、インタンク式ポンプに代えて、ポンプ本体がタンク外に配置される形式のポンプを採用しても良い。ポンプユニット８は、ＥＣＵ１９からの駆動信号により回転駆動される電動式ポンプである。詳しくは、ポンプユニット８は、図２に示すように、ＥＣＵ１９からの駆動信号により回転駆動されるポンプモータ１０と、そのポンプモータ１０の回転軸に取り付けられたポンプ羽根車（インペラー）１１と、尿素水中の異物を除去する尿素水フィルタ１２と、ポンプモータ１０の周囲を囲むように設けられてポンプモータ１０を含むポンプユニット８内を暖めるポンプヒータ１３とを備えている。
【００２０】
ポンプモータ１０は、例えば三相誘導モータであり、固定子側（一次側）に付与する駆動信号の周波数を変えることで、回転子の回転数を変更可能に構成されている。また、ポンプモータ１０は、回転子の回転方向を、インジェクタ５の側に尿素水を吐出（圧送）する正転方向と、タンク６内に尿素水を吸い戻す逆転方向との間で切替可能に構成されている。
【００２１】
このように構成されたポンプユニット８は、ポンプモータ１０の回転に伴いポンプ羽根車１１が回転し、その回転によりタンク６内の尿素水を吸い込んで吐出し、又は配管９内の残留尿素水をタンク６内に吸い戻す。また、ポンプユニット８は、ポンプモータ１０の回転数が変更されることで、尿素水の圧送量（ポンプ吐出量）が可変調整できる構成となっている。このとき、ポンプモータ１０の回転数が高くなるほど尿素水の圧送量が増加し、その増加により配管９内の圧力が増加する。
【００２２】
また、タンク６内には、尿素水に浸漬する形でタンク６内の尿素水を加熱するタンクヒータ１４が設けられている。タンクヒータ１４は、ポンプヒータ１３に接続されており、ＥＣＵ１９によりタンクヒータ１４が通電されることで、ポンプヒータ１３も通電されるよう構成されている。
【００２３】
配管９は一端がポンプユニット８の吐出口に接続され、他端がインジェクタ５の尿素水入口に接続されている。ポンプユニット８から吐出された尿素水は配管９内を流れて、インジェクタ５の尿素水入口からインジェクタ５内に供給される。
【００２４】
尿素ＳＣＲシステム１には、尿素ＳＣＲシステム１の制御に必要な各種センサが設けられている。具体的には、タンク６にはタンク６内の尿素水の温度を検出する尿素水温センサ１５が設けられている。また、配管９には、配管９内の圧力を検出する圧力センサ１６が設けられている。その圧力センサ１６は、ポンプユニット８よりもインジェクタ５側に設けられる。さらに、外気温を検出する外気温センサ１７及びエンジン２の冷却水温を検出するエンジン水温センサ１８が設けられている。これら各センサの検出値はＥＣＵ１９に入力される。その他、エンジン回転数を検出する回転数センサ、ドライバーによるアクセル操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ、ＳＣＲ触媒４の下流側に設けられて排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサなども設けられている。
【００２５】
また、尿素ＳＣＲシステム１はＥＣＵ１９を備えている。ＥＣＵ１９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される周知のマイクロコンピュータを含んで構成される。ＥＣＵ１９は、例えばエンジン２の運転状態やＮＯｘセンサの検出値等に基づいてインジェクタ５による尿素水の添加量を制御する。また、ＥＣＵ１９は、ポンプモータ１０に出力する駆動信号を生成するモータ駆動回路２０を有して、ポンプモータ１０の回転を制御する。また、ＥＣＵ１９は、モータ駆動回路２０から与えられる駆動信号（例えば駆動電圧）に対してポンプモータ１０に実際に発生する信号（例えば駆動電流や駆動電圧）を検出する駆動状態検出回路２１を有する。また、ＥＣＵ１９は、ヒータ１３、１４の通電を制御する。
【００２６】
さらに、ＥＣＵ１９は、タンク６に貯蔵された尿素水の濃度判定及び該尿素水の凍結などの尿素水供給システムの異常判定の処理を実行する。ここで、この処理の詳細を説明する前に、尿素水の濃度や凍結について説明する。尿素ＳＣＲシステム１においては使用する尿素水の濃度（尿素水に含有する尿素の濃度）は所望値（例えば３２．５％）が定められている。しかし、その所望値に相当する標準濃度に対して想定外の濃度の尿素水が使用されることがある。また、気温が氷点下にまで低下するような寒冷地等での使用においては、停車中にタンク６内の尿素水が冷却され、凍結する場合がある。尿素水は−１１℃で凍結するが、タンク６内の各領域で均一に凍結が開始するわけではなく、外気に近い尿素水の表面側から凍結していく。また、凍結の過程においては、尿素水に含まれた水分から凍結していき、結果、尿素は凍結が進行していない液体側に集まる。その結果、尿素水が一部凍結した状態では、凍結していない部分の尿素濃度が標準濃度よりも高くなる場合がある。このように、凍結の過程においては尿素水における尿素分布に偏りが生じ、このことは解凍の過程においても当てはまる。
【００２７】
インジェクタ５に想定外の濃度の尿素水が供給されると、ＳＣＲ触媒４から余剰のアンモニアが放出されるアンモニアスリップが発生したり、ＳＣＲ触媒４でのＮＯｘ浄化率が低下したりするおそれがある。これを抑制するため、インジェクタ５に実際に供給される尿素水の濃度を判定することは有益である。
【００２８】
また、尿素水が完全に凍結した場合にはインジェクタ５への尿素水の供給が不能となり、尿素水の解凍を待つ必要がある。一方で、尿素水の一部が凍結し、一部は凍結していないときに、ポンプユニット８が凍結していない領域に配置されていた場合には、インジェクタ５への尿素水供給が可能である。この場合に、尿素水の全部が完全に凍結するのを待っていると、ＳＣＲ触媒４によるＮＯｘ浄化の実施が遅れてしまう。そのため、できるだけ短時間で尿素水の凍結状態を判定する必要がある。
【００２９】
本実施形態では、尿素水の濃度が粘度に相関することを利用して濃度判定を実施する。ここで、図３を参照して、尿素水の濃度と粘度との相関特性を説明する。図３に示すように、尿素水の濃度と粘度との相関特性は、ある濃度で変曲点を持ち、その変曲点を境に濃度変化に対する粘度変化の傾向が変化する。具体的には、変曲点を示す規定濃度より低濃度の範囲では、濃度変化に対する粘度変化が小さい。つまり、濃度が変わったとしても、粘度はほぼ一定の値となっている。これに対し、規定濃度より高濃度の範囲では、濃度変化に対する粘度変化が大きい。具体的には、濃度が高くなるほど粘度も高くなる。
【００３０】
また、図３において、変曲点となる規定濃度は、尿素水の標準濃度（３２．５％）辺りに設定されている。図３の常温のライン（実線）において、濃度が３２．５％の時の粘度に対する、濃度が３４．２％、４０％の時の粘度の比は、それぞれ、約１．０５倍、約１．３倍となっている。
【００３１】
また、尿素水の粘度は温度によっても変化し、具体的には、温度が低いほど粘度が高くなる。図３においては、低温（０℃）の時の粘度（点線）は、常温（２０℃）の時の粘度（実線）よりも約１．８倍高くなっている。また、常温時の濃度と粘度の相関特性（実線）と、低温時の相関特性（点線）とは、濃度変化に対する粘度の変化率は同等となっている。
【００３２】
このように、濃度又は温度に応じて粘度が変わり、粘度に応じて、ポンプモータ１０の回転状態を変化させる制御を実施した時のポンプモータ１０の回転挙動が変わる。また、配管９内の圧力は、ポンプモータ１０の回転に付随して変化するので、ポンプモータ１０の回転状態を変化させる制御を実施した時の圧力挙動は、粘度に応じて変化する。このことを、図４を参照してさらに詳しく説明する。
【００３３】
図４は、上から、時間に対するポンプモータへの通電の状態（同図（ａ））、ポンプモータの回転数の変化（同図（ｂ））、及び配管圧の変化（同図（ｃ））を示している。また、（ｂ）、（ｃ）において、（１）のライン（点線）は、常温且つ標準濃度の尿素水を使用した場合の挙動を示している。（２）のライン（一点鎖線）は、低温且つ標準濃度の尿素水を使用した場合の挙動を示している。（３）のライン（実線）は、常温且つ標準濃度より高濃度の尿素水を使用した場合の挙動を示している。なお、図３で説明したように高濃度ほど粘度が高く、低温ほど粘度が高いので、（１）、（２）、（３）の順に粘度が高くなっている。
【００３４】
モータ通電開始時の回転挙動を説明すると、モータ通電のＯＮから実際にモータの回転が開始するまでの時間（回転開始遅れ時間）は、粘度すなわち濃度が高いほど長くなる。すなわち、回転開始遅れ時間は（１）＜（２）＜（３）の関係となっている。また、濃度が高い場合における、回転開始から定常状態になるまでの変化過程における時間に対する回転数の上昇率（図４（ｂ）の符号１００の部分の上昇率）は、濃度が低い場合（（１）、（２）の場合）に比べて低くなる。これは、濃度が高いと、粘度が高くなることで抵抗が大きくなって、モータが回転し難くなるためである。
【００３５】
モータ通電開始時の圧力挙動を説明すると、モータ通電のＯＮから実際に配管圧の上昇が開始するまでの遅れ時間は、粘度すなわち濃度が高いほど長くなっており、具体的には回転開始遅れ時間と同様に（１）＜（２）＜（３）の関係となっている。
【００３６】
モータ通電終了時の回転挙動を説明すると、モータ通電のＯＦＦから実際にモータ回転数の下降が開始するまでの時間（下降開始遅れ時間）は、粘度すなわち濃度が高いほど長くなる。また、濃度が高い場合における、回転下降の開始から定常状態（回転停止）になるまでの変化過程における時間に対する回転数の下降率（図４（ｂ）の符号１０１の部分の下降率）は、濃度が低い場合（（１）、（２）の場合）に比べて低くなる。これは、濃度が高いと、粘度が高くなることから、ポンプ羽根車に作用している尿素水がポンプ羽根車から離されにくくなる。そして、このポンプ羽根車に作用する尿素水の流れにより、モータ通電ＯＦＦ後のモータが惰性（慣性）で連れまわりする時間が長くなるためである。
【００３７】
モータ通電終了時の圧力挙動を説明すると、モータ通電のＯＦＦから実際に配管圧の下降が開始するまでの時間は、粘度すなわち濃度が高いほど長くなっており、具体的には（１）＜（２）＜（３）の関係となっている。また、濃度が高い場合（（３）の場合）における、圧力下降の開始から定常状態（圧力ゼロ）になるまでの変化過程における時間に対する圧力下降率は、（１）、（２）の場合に比べて低くなる。これは、上記したように濃度が高いとモータが惰性で連れまわりする時間が長くなるためである。
【００３８】
なお、濃度が高い場合には、粘度が高くなり、モータ回転に対する抵抗が大きくなって、モータ通電ＯＦＦ時に速やかに回転数が下降すると考えることもできる。つまり、濃度（粘度）が高い場合には、低い場合に比べて通電ＯＦＦ時の下降開始遅れ時間が短く、また、回転下降率や圧力下降率が大きいと考えることもできる。しかし本実施形態においては、先に説明したように、濃度が高い場合には、低い場合に比べてモータ通電ＯＦＦ時の下降開始遅れ時間が長くなり、回転下降率及び圧力下降率が低くなるという知見を採用している。
【００３９】
図４は、尿素水の濃度（粘度）の違いによる回転挙動及び圧力挙動を示しているが、尿素水が凍結した場合などの異常が発生すると、回転挙動及び圧力挙動は発生した異常の種類（尿素水の凍結、モータ異常、配管漏れ）を反映した挙動となる。
【００４０】
ＥＣＵ１９は、図３、図４に示す知見を利用して、尿素水の濃度や凍結等の異常判定を行う。以下、ＥＣＵ１９が実行する処理の詳細を説明する。図５はＥＣＵ１９が実行する処理のフローチャートを示している。図５の処理は例えばエンジン２の始動時など所定条件の成立時に開始する。
【００４１】
図５の処理を開始すると、先ず、タンク６内の尿素水の完全凍結判定を行う（Ｓ１）。ここで、完全凍結とは、インジェクタ５への尿素水供給が明らかに不能である状態を言い、別の言い方をすると、尿素水の全部が凍結した状態を言う。完全凍結判定として、具体的には、例えば尿素水温センサ１５が検出する尿素水温が所定の閾値Ａ以下であり、且つ、外気温センサ１７が検出する外気温が所定の閾値Ｂ以下であり、且つ、エンジン水温センサ１８が検出する冷却水温が所定の閾値Ｃ以下である場合に完全凍結していると判定し、尿素水温、外気温、冷却水温の１つでも閾値より高い場合には、完全凍結していないと判定する。閾値は、例えば尿素水が凍結する‐１１℃よりも低い温度（例えば−２０℃）に設定される。なお、上記閾値Ａ、Ｂ、Ｃは、互いに同じ温度に設定されたとしても良いし、異なる温度に設定されたとしても良い。このように、尿素水温、外気温及び冷却水温に基づいて完全凍結を判定することで、尿素水温だけで判定する場合に比べて、正確に完全凍結を判定できる。
【００４２】
完全凍結と判定した場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ポンプモータ１０の保護のために、モータ駆動回路２０によるポンプモータ１０への通電を停止する（Ｓ３）。加えて、尿素水を解凍するためにヒータ１３、１４を通電して、ポンプユニット８内の尿素水及びタンク６内の尿素水を加熱する（Ｓ３）。その後、図５の処理を終了する。
【００４３】
一方、完全凍結していないと判定した場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、モータ駆動回路２０によりポンプモータ１０への通電を開始する（Ｓ４）。つまり、ポンプモータ１０を正転方向に回転させて、インジェクタ５への尿素水供給を開始する。このとき、配管圧の目標値を設定して、配管圧がこの目標値となるようモータ駆動回路２０からポンプモータ１０に出力する駆動信号の周波数を設定する。なお、Ｓ４の処理は、ポンプモータ１０の回転数を上げる方向に変化させる上昇制御の一例である。
【００４４】
次に、モータ通電開始時でのポンプモータ１０の回転挙動及び配管９の圧力挙動に基づいて尿素水濃度、凍結等を判定する（Ｓ５）。具体的には、図６の処理を実行する。
【００４５】
図６の処理に移行すると、先ず、モータ通電開始時のポンプモータ１０の回転挙動及び配管９の圧力挙動を取得する（Ｓ１１）。具体的には、回転挙動については、駆動状態検出回路２１により、モータ通電開始後にポンプモータ１０に実際に発生する信号（例えば駆動電流）を検出する。この発生信号は、ポンプモータ１０の回転数に応じた周期をもって変動する。したがって、発生信号の周期に基づきモータ回転数を求める。このモータ回転数を、モータ通電開始から、モータの回転開始を経てモータ回転が定常状態になるまでの期間にわたって逐次取得する。ここで、モータ回転の定常状態とは、時間経過に対して回転数が一定となる状態を言い、言い換えると、時間に対する回転数の変化率がほぼゼロとなる状態を言う。なお、ポンプユニット８内に、ポンプモータ１０の回転数を検出するセンサを設けて、そのセンサによりモータ回転数を取得しても良い。
【００４６】
Ｓ１１では、取得したモータ回転数の挙動に基づき、モータ通電を開始してから、実際にポンプモータ１０の回転が開始するまでの回転開始遅れ時間（本発明の上昇遅れ時間に相当）を算出する。さらに、回転数挙動に基づき、モータが実際に回転を開始してから定常状態になるまでの変化過程における時間に対する回転数の上昇率（回転上昇率）を算出する。具体的には、例えば、回転開始から定常状態になるまでの回転上昇期間における各時点での瞬間回転上昇率を時点毎に求め、得られた時点毎の瞬間回転上昇率の平均値を最終的な回転上昇率として採用する。また、回転上昇期間を所定の時間幅で複数の区間に分割して、区間毎に回転上昇率を算出する。そして、区間毎の回転上昇率の最大値等を最終的な回転上昇率として採用しても良い。
【００４７】
配管９の圧力挙動として、モータ通電を開始してから、配管圧の上昇開始を経て配管圧が定常状態になるまでの期間にわたって、圧力センサ１６の検出値を逐次取得する。ここで、配管圧の定常状態とは、時間経過に対して配管圧が目標値で一定となる状態を言い、言い換えると、時間に対する配管圧の変化率がほぼゼロとなる状態を言う。
【００４８】
Ｓ１１では、取得した圧力挙動に基づき、圧力上昇を開始してから定常状態になるまでの変化過程における時間に対する配管圧の上昇率（圧力上昇率）を算出する。圧力上昇率の算出方法は、回転上昇率の算出方法と同様である。Ｓ１１で取得した回転挙動（回転開始遅れ時間、回転上昇率）及び圧力挙動（圧力上昇率）は、ＥＣＵ１９内のメモリに記憶しておく。なお、回転開始遅れ時間、回転上昇率は、後述のＳ１２、Ｓ１４の判定タイミングで算出しても良く、圧力上昇率は後述のＳ１５、Ｓ１８の判定タイミングで算出しても良い。
【００４９】
次に、Ｓ１１で得られた回転開始遅れ時間が予め定められた閾値Ｔ１より小さいか大きいかを判定する（Ｓ１２）。閾値Ｔ１は、図４（ｂ）において（１）、（２）のラインの回転開始遅れ時間より大きく、（３）のラインの回転開始遅れ時間より小さい値に設定される。回転開始遅れ時間が閾値Ｔ１より小さい場合には、尿素水の濃度は標準濃度（例えば３２．５％）であり、且つ、ポンプモータ１０は正常に作動していると仮診断する（Ｓ１３）。このように仮診断する理由は、標準濃度の場合は、高濃度の場合に比べて、尿素水の粘度が低くなり（図３参照）、粘度が低いほど回転開始遅れ時間が短くなるためである（図４（ｂ）参照）。また、標準濃度であったとしても、ポンプモータ１０が正常に作動していない場合には回転開始遅れ時間が長くなる。つまり、回転開始遅れ時間が短いということは、ポンプモータ１０が正常であるといえる。
【００５０】
一方、回転開始遅れ時間が閾値Ｔ１より大きい場合には、Ｓ１１で得られた回転上昇率が予め定められた閾値Ｒ１より大きいか小さいかを判定する（Ｓ１４）。閾値Ｒ１は、図４（ｂ）において（１）、（２）のラインの回転上昇率より小さく、（３）のラインの回転上昇率より大きい値に設定される。回転上昇率が閾値Ｒ１より大きい場合には、ポンプモータ１０は正常であると見做し、次に、Ｓ１１で得られた圧力上昇率が予め定められた閾値Ｐ１より大きいか小さいかを判定する（Ｓ１５）。また、Ｓ１３で標準濃度且つモータ正常と判定した場合も、次に、圧力上昇率が閾値Ｐ１より大きいか小さいかを判定する（Ｓ１５）。このＳ１５は、標準濃度か高濃度かを判別するというよりも、標準濃度か配管漏れかを判別するための処理である。閾値Ｐ１は、図４（ｃ）において（１）、（２）のラインの圧力上昇率より小さい値に設定される。
【００５１】
圧力上昇率が閾値Ｐ１より大きい場合には、モータ通電開始時の判定として最終的に尿素水の濃度は標準濃度であり、且つモータ正常と判定する（Ｓ１６）。このように、図６の処理では、回転開始遅れ時間が閾値Ｔ１より小さいことと、回転上昇率が閾値Ｒ１より大きいことのいずれかが成立し、且つ、圧力上昇率が閾値Ｐ１より大きい場合に標準濃度且つモータ正常と判定する。これは、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、標準濃度を示す（１）、（２）の挙動においては、（３）の高濃度の挙動に比べて、回転開始遅れ時間が短く、且つ回転上昇率が高くなっているためである。また、図４（ｂ）において（１）と（２）の挙動を比較すると、同じ標準濃度であっても、温度の違いで回転開始遅れ時間が変わり、具体的には、温度が低いと回転開始遅れ時間が長くなる。したがって、図６の処理において、温度が低下したことにより仮に回転開始遅れ時間が閾値Ｔ１より大きいと判定された場合であっても、回転上昇率及び圧力上昇率も確認することで標準濃度を確実に検出できる。また、ポンプモータ１０が正常に作動していることを前提として、回転上昇率や圧力上昇率が高くなるので、Ｓ１６では、標準濃度に加えて、モータ正常も判定している。Ｓ１６の後、図６の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００５２】
一方、圧力上昇率が閾値Ｐ１より小さい場合には、ポンプモータ１０は正常であるにもかかわらず配管圧が上がらないとして、配管９から尿素水が漏れていると判定する（Ｓ１７）。この配管漏れは、尿素水供給システムの異常の一つである。なお、Ｓ１３を経てＳ１７に進んだ場合には、配管漏れであるとともに、標準濃度且つモータ正常でもある。Ｓ１７の後、図６の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００５３】
Ｓ１４において回転上昇率が閾値Ｒ１より小さい場合には、次に、Ｓ１１で得られた圧力上昇率が予め定められた閾値Ｐ２より大きいか小さいかを判定する（Ｓ１８）。このＳ１８は、標準濃度か高濃度かを判別するというよりも、高濃度か、システム異常かを判別するための処理である。閾値Ｐ２は、図４（ｃ）において（３）のラインの圧力上昇率より小さい値に設定される。なお、閾値Ｐ２は、Ｓ１５の閾値Ｐ１と異なる値に設定されたとしても良いし、同じ値に設定されたとしても良い。
【００５４】
圧力上昇率が閾値Ｐ２より大きい場合には尿素水の濃度は標準濃度よりも高濃度であると判定する（Ｓ１９）。このように、図６の処理では、回転開始遅れ時間が閾値Ｔ１より大きく、且つ、回転上昇率が閾値Ｒ１より小さく、且つ、圧力上昇率が閾値Ｐ２より大きい場合に高濃度と判定している。これは、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、高濃度を示す（３）の挙動においては、（１）、（２）の標準濃度の挙動に比べて、回転開始遅れ時間が長く、且つ回転上昇率が低くなっているためである。Ｓ１９の後、図６の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００５５】
Ｓ１８において圧力上昇率が閾値Ｐ２より小さい場合には、モータ回転も上がらず配管圧の上昇も鈍いことから、ポンプモータ１０若しくはポンプモータ１０を駆動する回路の異常（以下、単にモータ異常という）、又は尿素水の凍結と判定する（Ｓ２０）。なお、モータ異常、尿素水の凍結はそれぞれ尿素水供給システムの異常の一つである。Ｓ２０の後、図６の処理を終了して、図５の処理に戻る。図６の処理による尿素水の濃度等の判定結果、つまりＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１９又はＳ２０の判定結果はＥＣＵ１９内のメモリに記憶しておく。なお、図６の処理は、尿素水の濃度等を仮診断する処理であり、後述の図５のＳ８の処理で診断結果が確定する。
【００５６】
図５に戻り、Ｓ５の後、次にポンプモータ１０の通電を停止する（Ｓ６）。なお、Ｓ６の処理は、ポンプモータ１０の回転数を下げる方向に変化させる下降制御の一例である。
【００５７】
次に、モータ通電停止時でのポンプモータ１０の回転挙動及び配管９の圧力挙動に基づいて尿素水濃度、凍結等を判定する（Ｓ７）。具体的には、図７の処理を実行する。
【００５８】
図７の処理に移行すると、先ず、図６のＳ１１と同様にして、モータ通電停止時のポンプモータ１０の回転数の挙動及び配管９の圧力挙動を取得する（Ｓ３１）。Ｓ３１では、取得した回転数の挙動に基づいて、モータ通電を停止してから、実際にポンプモータ１０の減速（回転数の下降）が開始するまでの下降開始遅れ時間を算出する。また、回転数挙動に基づき、モータの減速が開始してから定常状態（回転停止）になるまでの変化過程における時間に対する回転数の下降率（回転下降率）を算出する。回転下降率の算出方法は、図６のＳ１１の回転上昇率の算出方法と同様である。
【００５９】
また、Ｓ３１では、取得した圧力挙動に基づき、モータ減速を開始してから回転停止するまでの変化過程における時間に対する配管圧の下降率（圧力下降率）を算出する。Ｓ３１で取得した回転挙動（下降開始遅れ時間、回転下降率）及び圧力挙動（圧力上昇率）は、ＥＣＵ１９内のメモリに記憶しておく。なお、下降開始遅れ時間、回転下降率は、後述のＳ３２、Ｓ３４の判定タイミングで算出しても良く、圧力下降率は後述のＳ３５、Ｓ３８の判定タイミングで算出しても良い。
【００６０】
次に、Ｓ３１で得られた下降開始遅れ時間が予め定められた閾値Ｔ２より小さいか大きいかを判定する（Ｓ３２）。閾値Ｔ２は、図４（ｂ）において（１）、（２）のラインの下降開始遅れ時間より大きく、（３）のラインの下降開始遅れ時間より小さい値に設定される。下降開始遅れ時間が閾値Ｔ２より小さい場合には、尿素水の濃度は標準濃度であると仮診断する（Ｓ３３）。これは、図４で説明したように、標準濃度の場合には、高濃度に比べて、粘度が低くなり、粘度が低いと、モータ通電ＯＦＦ後のモータが惰性で連れまわりする時間が短くなるためである。
【００６１】
一方、下降開始遅れ時間が閾値Ｔ２より大きい場合には、次にＳ３１で得られた回転下降率が予め定められた閾値Ｒ２より大きいか小さいかを判定する（Ｓ３４）。閾値Ｒ２は、図４（ｂ）において（１）、（２）のラインの回転下降率より小さく、（３）のラインの回転下降率より大きい値に設定される。回転下降率が閾値Ｒ２より大きい場合には、ポンプモータ１０は正常であると見做し、次に、Ｓ３１で得られた圧力下降率が予め定められた閾値Ｐ３より大きいか小さいかを判定する（Ｓ３５）。また、Ｓ３３で標準濃度と判定した場合も、次に、圧力下降率が閾値Ｐ３より大きいか小さいかを判定する（Ｓ３５）。このＳ３５は、標準濃度か高濃度かを判別するというよりも、標準濃度か配管漏れかを判別するための処理である。閾値Ｐ３は、図４（ｃ）において（１）、（２）のラインの圧力下降率より大きい値に設定される。
【００６２】
圧力下降率が閾値Ｐ３より小さい場合には尿素水の濃度は標準濃度であると判定する（Ｓ３６）。このように、図７の処理では、下降開始遅れ時間が閾値Ｔ２より小さいことと、回転下降率が閾値Ｒ２より大きいことのいずれかが成立し、且つ、圧力下降率が閾値Ｐ３より小さい場合に標準濃度と判定する。Ｓ３６の後、図７の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００６３】
一方、圧力下降率が閾値Ｐ３より大きい場合には、圧力の下降が異常に速いとして、尿素水が配管９から漏れていると判定する（Ｓ３７）。なお、Ｓ３３を経てＳ３７に進んだ場合には、配管漏れであるとともに、標準濃度でもある。Ｓ３７の後、図７の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００６４】
Ｓ３４において回転下降率が閾値Ｒ２より小さい場合には、次に、Ｓ３１で得られた圧力下降率が予め定められた閾値Ｐ４より大きいか小さいかを判定する（Ｓ３８）。このＳ３８は、標準濃度か高濃度かを判別するというよりも、高濃度か、システム異常かを判別するための処理である。閾値Ｐ４は、図４（ｃ）において（３）のラインの圧力下降率より大きい値に設定される。なお、閾値Ｐ４は、Ｓ３５の閾値Ｐ３と異なる値に設定されたとしても良いし、同じ値に設定されたとしても良い。
【００６５】
圧力下降率が閾値Ｐ４より小さい場合には尿素水の濃度は標準濃度よりも高濃度であると判定する（Ｓ３９）。これは、図４（ｃ）に示すように、高濃度の（３）の圧力下降率は、標準濃度の（１）、（２）の圧力下降率より低くなっているためである。このように、図７の処理では、下降開始遅れ時間が閾値Ｔ２より大きく、且つ、回転下降率が閾値Ｒ２より小さく、且つ、圧力下降率が閾値Ｐ４より小さい場合に高濃度と判定している。Ｓ３９の後、図７の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００６６】
Ｓ３８において圧力下降率が閾値Ｐ４より大きい場合には、ポンプモータ１０が回転しているにもかかわらず圧力が減少しているとして、配管９から尿素水が漏れていると判定する（Ｓ４０）。その後、図７の処理を終了して、図５の処理に戻る。図７の処理による尿素水の濃度等の判定結果、つまりＳ３６、Ｓ３７、Ｓ３９又はＳ４０の判定結果はＥＣＵ１９内のメモリに記憶しておく。なお、図７の処理は、尿素水の濃度等を仮診断する処理であり、後述の図５のＳ８の処理で診断結果が確定する。
【００６７】
図５に戻り、Ｓ７の後、次に、Ｓ５の判定結果とＳ７の判定結果とに基づいて、尿素水の濃度等の総合判定を行う（Ｓ８）。具体的には図８の処理を実行する。
【００６８】
図８の処理に移行すると、先ず、メモリから、Ｓ５の判定結果とＳ７の判定結果とを読みだす（判定結果集約）（Ｓ５１）。次に、集約した判定結果に基づいて尿素ＳＣＲシステムの運転継続の支障の有無を判定する（Ｓ５２〜Ｓ５５）。具体的には、集約した判定結果の中に配管漏れ判定があるか否かを判定する（Ｓ５２）。配管漏れは、システム異常のうちでも緊急を要する異常であるので、モータ異常、尿素水の凍結、尿素水の濃度の診断に先立って診断するようにしている。配管漏れ判定がある場合には（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、最終的に配管漏れと診断する（Ｓ５３）。このように、Ｓ５の判定結果とＳ７の判定結果の中に一つでも配管漏れ判定がある場合には、Ｓ５の判定結果とＳ７の判定結果との一致を問わずに配管漏れと診断する。Ｓ５３の後、図８の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００６９】
配管漏れ判定が無い場合には（Ｓ５２：Ｎｏ）、次に、Ｓ５１で集約した判定結果の中にモータ異常又は尿素水凍結の判定があるか否かを判定する（Ｓ５４）。ある場合には（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、最終的にモータ異常又は尿素水凍結と診断する（Ｓ５５）。このように、Ｓ５の判定結果とＳ７の判定結果の中にモータ異常又は尿素水凍結の判定が一つでもある場合には、Ｓ５の判定結果とＳ７の判定結果との一致を問わずにモータ異常又は尿素水凍結と診断する。Ｓ５５の後、図８の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００７０】
集約した判定結果の中にモータ異常又は尿素水凍結の判定が無い場合には（Ｓ５４：Ｎｏ）、システム運転の継続が可能であるとして、Ｓ５６以下で尿素水の濃度を診断する。具体的には、集約した判定結果の中に高濃度判定があるか否かを判定する（Ｓ５６）。ある場合には（Ｓ５６：Ｙｅｓ）、集約した２つの判定結果、つまりＳ５の判定結果とＳ７の判定結果が高濃度で一致するか否かを判定する（Ｓ５７）。一致する場合には（Ｓ５７：Ｙｅｓ）、最終的に尿素水の濃度は標準濃度よりも高濃度であると診断する（Ｓ５８）。その後、図８の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００７１】
Ｓ５７において２つの判定結果が一致しない場合、つまり一方の判定結果が高濃度判定であり、他方の判定結果が標準濃度且つモータ正常の場合には（Ｓ５７：Ｎｏ）、尿素水の濃度判定を未確定の状態で保留する（Ｓ６１）。ここでは、尿素水の濃度が標準濃度であり、且つポンプモータ１０が正常に作動していると仮判定して、図５〜図８の処理を再度実行して、尿素水の濃度等を再診断する。その後、図８の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００７２】
一方、Ｓ５６において集約した判定結果の中に高濃度判定が無い場合には（Ｓ５６：Ｎｏ）、次に、集約した２つの判定結果（Ｓ５の判定結果とＳ７の判定結果）が標準濃度且つモータ正常で一致するか否かを判定する（Ｓ５９）。一致する場合には（Ｓ５９：Ｙｅｓ）、最終的に尿素水の濃度は標準濃度であり、且つポンプモータ１０は正常に作動していると診断する（Ｓ６０）。これに対し、２つの判定結果が一致しない場合には（Ｓ５９：Ｎｏ）、上記したＳ６１に進む。Ｓ６０又はＳ６１の後、図８の処理を終了して、図５の処理に戻る。
【００７３】
図５に戻り、Ｓ８の後、次にＳ８の診断結果に応じた処理（システムアクション）を実行する（Ｓ９）。具体的には、図８のＳ５３で配管漏れと診断した場合には、例えばポンプモータ１０を逆転方向に回転させて配管９内の尿素水をタンク６に吸い戻し、その後、ポンプモータ１０の作動を停止させる。これによれば、ポンプユニット８による尿素水の圧送が停止されるので、配管漏れを抑制できる。
【００７４】
また、配管漏れ診断の場合には、例えばシステム異常（配管漏れ）の可能性があることを車両に設けられた表示器等により警報する。これによって、ドライバーにシステム異常があることを把握させることができ、車両を修理に出すなどして配管漏れ異常を解消できる。
【００７５】
また、配管漏れ診断の場合には、ＮＯｘ排出量を抑制するようエンジン２の出力を制限する（例えば、燃料噴射量を制限して高負荷での運転を行わないようにする）。これによれば、配管漏れにより尿素ＳＣＲシステムが正常に機能しない場合であっても、ＮＯｘ排出量を抑制したエンジン運転をするので、ＳＣＲ触媒４を通過するＮＯｘ量を抑えることができる。
【００７６】
また、図８のＳ５５でモータ異常と診断した場合には、システムアクションとして、例えば、ポンプモータ１０の作動を停止させて、ポンプユニット８による尿素水の圧送を停止させる。これによって、ポンプモータ１０の不具合がさらに進行してしまうのを抑制できる。また、モータ異常と診断した場合には、例えば配管漏れと同様に、警報やエンジン２の出力制限をしても良い。
【００７７】
また、図８のＳ５５で尿素水の凍結と診断した場合には、システムアクションとして、例えば、ヒータ１３、１４（図２参照）を通電して、尿素水を解凍させる制御を行う。この制御（ヒータ通電）を所定時間継続した後、図５〜図８の処理を再度実行して、尿素水の凍結の有無を再診断する。これによって、凍結したままシステム運転されてしまうのを抑制できる。また、尿素水の凍結と診断した場合には、例えば配管漏れと同様に、警報やエンジン２の出力制限をしても良い。
【００７８】
また、図８のＳ５８で高濃度と診断した場合には、システムアクションとして、例えばインジェクタ５による尿素水の添加量を、標準濃度の時の添加量から減量させる。これによって、ＳＣＲ触媒４に尿素（アンモニア）が過剰供給されてしまうのを抑制でき、その結果、アンモニアスリップを抑制でき、尿素水の浪費を抑制できる。また、高濃度と診断した場合には、高濃度の尿素水を使用していることを警報しても良い。これによって、例えば標準濃度の尿素水を補給しなおすことで、高濃度の尿素水を使用し続けるのを抑制できる。
【００７９】
なお、図８のＳ６０で標準濃度且つモータ正常と診断した場合には、システムの通常運転を継続する。また、Ｓ６１で再診断マネジメントと診断した場合には、上記したように尿素水の濃度等を再診断する。Ｓ９の後、図５の処理を終了する。
【００８０】
以上、本実施形態によれば、尿素水の品質を検出するセンサを用いなくても、尿素水の濃度や、凍結などのシステム異常を診断できる。システム異常として配管漏れ、モータ異常、尿素水の凍結を診断できる。また、ポンプモータ１０の回転挙動及び配管９の圧力挙動を見ることで、ポンプユニット８で実際に吸い込んで吐出する尿素水の凍結を短時間で検出できる。例えば、タンク６内の尿素水の一部のみが凍結した場合に、凍結した尿素水をポンプユニット８が吸い込んだときには尿素水が凍結していると判定でき、凍結していない尿素水をポンプユニット８が吸い込んだときには、尿素水は凍結していないと判定できる。
【００８１】
また、モータ通電開始時での仮診断結果（Ｓ５の結果）と、モータ通電停止時での仮診断結果（Ｓ７の結果）とを集約して、尿素水の濃度やシステム異常を総合診断するので、その診断精度を向上できる。その総合診断においては、２つの仮診断結果のうち一つでもシステム異常の結果がある場合には、そのシステム異常を最終的な診断結果として採用するので、システム異常の検出漏れを抑制できる。また、総合診断においては、２つの仮診断結果が同一濃度で一致する場合に、その一致する濃度を最終的な診断結果として採用する一方で、２つの仮診断結果が異なる濃度の場合には、今回の診断では濃度を確定しないでの、濃度診断の精度を向上できる。
【００８２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、尿素水の濃度を診断する例を示したが、濃度の代わりに尿素水の粘度を診断しても良い。すなわち、図３に示すように、標準濃度（例えば３２．５％）の場合の粘度よりも、高濃度（例えば４０％）の場合の粘度のほうが高いので、図６〜図８の処理において、標準濃度を標準粘度に置き換え、高濃度を高粘度に置き換えれば良い。
【００８３】
また、上記実施形態では、モータ通電開始時における回転挙動及び圧力挙動に基づき尿素水の濃度やシステム異常を診断していたが、モータの定常回転中にさらに回転数を上げる方向に変化させる制御を実施し、その時の回転挙動及び圧力挙動に基づいて尿素水の濃度やシステム異常を診断しても良い。
【００８４】
また、上記実施形態では、モータ通電停止時における回転挙動及び圧力挙動に基づき尿素水の濃度やシステム異常を診断していたが、モータ通電を継続しつつ、モータ回転数を下げる方向に変化させる制御を実施し、その時の回転挙動及び圧力挙動に基づいて尿素水の濃度やシステム異常を診断しても良い。
【００８５】
また、上記実施形態では、モータ回転数を上げる方向に変化させる上昇制御と、モータ回転数を下げる方向に変化させる下降制御とを実行したが、両方とも上昇制御、又は両方とも下降制御を実行しても良い。このとき、例えば両方とも上昇制御を実行する場合には、一方の上昇制御と他方の上昇制御との内容を異ならせる。具体的には例えば、一方の上昇制御はモータ通電開始制御とし、他方の上昇制御はモータ通電中にさらにモータ回転数を上昇させる制御とする。これによっても、一方の上昇制御時での仮診断結果と、他方の上昇制御時での仮診断結果とを集約して総合診断を行うことで、診断精度を向上できる。
【００８６】
また、上記実施形態では、モータ通電開始時及び停止時での２回の仮診断を実施したが、３回以上の仮診断を実施して、得られた各仮診断結果を集約して総合診断を実施しても良い。このとき、例えば、複数の仮診断結果の間での多数決により、最終的にどの診断結果を採用するかを決定する。これによって、より一層、診断精度を向上できる。
【００８７】
また、上記実施形態では、尿素水の濃度診断として標準濃度か高濃度かの２つのレベルの濃度を診断したが、３つ以上のレベルの濃度を診断しても良い。３つのレベルの濃度診断の例として、例えば、標準濃度より低濃度なのか、標準濃度なのか、標準濃度より高濃度かを診断しても良い。このとき、図３に示すように、標準濃度（３２．５％）より低濃度では、わずかながら粘度が低下し、粘度が低下すると、モータの回転挙動や配管の圧力挙動が標準濃度の場合の挙動から変化する（例えば回転開始遅れ時間が標準濃度の場合よりもさらに短くなる）。この回転挙動及び圧力挙動の違いを捉えることで、標準濃度より低濃度を判別できる。
【００８８】
また、モータ通電停止時での診断を省略して、モータ通電開始時での診断のみを実施して、その診断結果を最終的な診断結果として採用しても良い。つまり、図５において、Ｓ６〜Ｓ８を省略して、Ｓ５の診断結果をそのまま最終的な診断結果として採用しても良い。これによって、診断を簡素にできる。
【００８９】
同様に、モータ通電開始時での診断を省略して、モータ通電停止時での診断のみを実施して、その診断結果を最終的な診断結果として採用しても良い。つまり、図５において、Ｓ５、Ｓ８を省略して、Ｓ７の診断結果をそのまま最終的な診断結果として採用しても良い。
【符号の説明】
【００９０】
６  タンク
８  ポンプユニット
９  配管
１０  ポンプモータ
１９  ＥＣＵ（診断装置）
【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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