(57)【要約】  内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が貯蔵される貯蔵タンク内に備えられる、添加剤の残量を検知する液位センサの異常の発生の有無を短時間で検出することが可能な液位センサの異常検出装置及び異常検出方法を提供する。  内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が貯蔵される貯蔵タンク内に備えられる液位センサの異常の発生を検出する液位センサの異常検出装置であって、前記液位センサが出力する信号を取得する信号取得部と、所定の検出条件を満たした場合に、前記信号取得部が取得した前記信号を用いて前記液位センサに対する異常の発生の有無を判定する判定部と、を備えることを特徴とする、液位センサの異常検出装置が提供される。
2016171029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が貯蔵される貯蔵タンク内に備えられる液位センサの異常の発生を検出する液位センサの異常検出装置であって、
前記液位センサが出力する信号を取得する信号取得部と、
所定の検出条件を満たした場合に、前記信号取得部が取得した前記信号を用いて前記液位センサに対する異常の発生の有無を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする、液位センサの異常検出装置。
【請求項２】
前記所定の検出条件は、前記貯蔵タンク内に貯蔵される前記還元剤の液面が揺動する状態となることであることを特徴とする、請求項１に記載の液位センサの異常検出装置。
【請求項３】
前記所定の検出条件は、前記内燃機関の駆動により走行する車両が加速または減速した場合であることを特徴とする、請求項２に記載の液位センサの異常検出装置。
【請求項４】
前記所定の検出条件は、前記内燃機関の駆動により走行する車両の傾きが変動する場合でことを特徴とする、請求項２に記載の液位センサの異常検出装置。
【請求項５】
前記判定部は、所定の期間における前記信号の変動が所定の範囲内に収まっていた場合に前記液位センサに対する異常が発生したと判定することを特徴とする、請求項１に記載の液位センサの異常検出装置。
【請求項６】
前記判定部は、複数回連続して所定の期間における前記信号の変動が所定の範囲内に収まっていた場合に、前記液位センサに対する異常が発生したと判定することを特徴とする、請求項５に記載の液位センサの異常検出装置。
【請求項７】
内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が貯蔵される貯蔵タンク内に備えられる液位センサの異常の発生を検出する液位センサの異常検出方法であって、
前記液位センサが出力する信号を取得するステップと、
所定の検出条件を満たした場合に、取得された前記信号を用いて前記液位センサに対する異常の発生の有無を判定するステップと、
を含むことを特徴とする、液位センサの異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が貯蔵されるタンク内に備えられる液位センサの異常を検出する液位センサの異常検出装置及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関の排気中にはＮＯＸ（窒素酸化物）が含まれている。かかるＮＯＸを還元して窒素や水蒸気等に分解することにより排気を浄化するための装置として、尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムが実用化されている。尿素ＳＣＲシステムは、還元剤として尿素水溶液を使用して、排気中のＮＯＸをアンモニアと反応させることにより、ＮＯＸを分解するシステムである。【０００３】
また、選択還元触媒を用いる尿素ＳＣＲシステム以外にも、排気ガスの空燃比がリーンの状態で排気ガス中のＮＯＸを吸蔵し、空燃比がリッチに切り換わるとＮＯＸを放出するとともに排気ガス中の未燃燃料を用いてＮＯＸの還元浄化を行うＮＯＸ吸蔵触媒を用いた排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置の一態様として、ＮＯＸ吸蔵触媒の上流側に未燃燃料を直接添加する構成の排気浄化装置がある。【０００４】
これらの排気浄化装置における尿素溶液や未燃燃料等を添加する装置として、代表的には、添加剤をポンプによって圧送し、排気管に接続されたインジェクタを介して排気通路中に添加剤を供給するインジェクション式の添加剤供給装置がある。また、尿素溶液を噴霧する装置には、混合室内で高圧エアを用いて尿素溶液をあらかじめ微粒化した上で、排気管に接続された噴射ノズルを介して排気通路中に尿素溶液を噴霧するエアアシスト式の還元剤供給装置もある。【０００５】
このような添加剤供給装置では、尿素溶液や未燃燃料等の添加剤を貯蔵しておくタンクが備えられている。そしてタンク内には、添加剤の状態を検出するための濃度センサ、液位センサ及び温度センサが備えられている（例えば特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−７５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
添加剤の状態を検出するためのセンサは、合理性が保たれていることが必要である。上記特許文献１では、その添加剤の状態を検出するためのセンサの合理性を診断するための技術が開示されている。しかし、従来のセンサの合理性診断、特に液位センサの合理性診断には、添加剤を所定量噴射して、液位センサの値が合理的なものであることを判断していた等の理由から時間が掛かっていた。従って、添加剤の状態を検出するためのセンサが適切に設けられているかどうかの判断を短時間で行なうこと、特にタンク内の添加剤の残量を検知する液位センサの異常の発生の有無を短時間で検出できるようにすることが求められる。【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、タンク内の添加剤の残量を検知する液位センサの異常の発生の有無を短時間で検出することが可能な、新規かつ改良された液位センサの異常検出装置及び異常検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が貯蔵される貯蔵タンク内に備えられる液位センサの異常の発生を検出する液位センサの異常検出装置であって、前記液位センサが出力する信号を取得する信号取得部と、所定の検出条件を満たした場合に、前記信号取得部が取得した前記信号を用いて前記液位センサに対する異常の発生の有無を判定する判定部と、を備えることを特徴とする、液位センサの異常検出装置が提供される。【００１０】
前記所定の検出条件は、前記貯蔵タンク内に貯蔵される前記還元剤の液面が揺動する状態となることであってもよい。【００１１】
前記所定の検出条件は、前記内燃機関の駆動により走行する車両が加速または減速した場合であってもよい。【００１２】
前記所定の検出条件は、前記内燃機関の駆動により走行する車両の傾きが変動する場合であってもよい。【００１３】
前記判定部は、所定の期間における前記信号の変動が所定の範囲内に収まっていた場合に前記液位センサに対する異常が発生したと判定してもよい。【００１４】
前記判定部は、複数回連続して所定の期間における前記信号の変動が所定の範囲内に収まっていた場合に、前記液位センサに対する異常が発生したと判定してもよい。【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が貯蔵される貯蔵タンク内に備えられる液位センサの異常の発生を検出する液位センサの異常検出方法であって、前記液位センサが出力する信号を取得するステップと、所定の検出条件を満たした場合に、取得された前記信号を用いて前記液位センサに対する異常の発生の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする、液位センサの異常検出方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、タンク内の添加剤の残量を検知する液位センサの異常の発生の有無を短時間で検出することが可能な、新規かつ改良された液位センサの異常検出装置及び異常検出方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態にかかる還元剤噴射装置を備えた尿素ＳＣＲシステムを示す概略図である。
【図２】液位センサに対する不正改造の例を示す説明図である。
【図３】制御装置の機能構成例について説明する説明図である。
【図４】液位センサが出力する値の例を示す説明図である。
【図５】液位センサに異常が発生した場合に出力する値の例を示す説明図である。
【図６】制御装置の動作例について説明する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
＜１．ＳＣＲシステムの全体構成例＞
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態にかかる尿素ＳＣＲシステム１０の全体構成例について説明する。図１は、尿素ＳＣＲシステム１０の概略構成を示す説明図である。以下、図１を用いて尿素ＳＣＲシステム１０の構成について説明する。
【００２０】
図１に示した尿素ＳＣＲシステム１０は、還元触媒１３と、還元剤噴射装置２０とを主たる要素として備えている。
【００２１】
尿素ＳＣＲシステム１０は、還元剤として尿素水溶液を用いて、排気中のＮＯＸを還元し分解するシステムである。尿素水溶液は、例えば凍結温度が最も低い、３２．５％濃度の尿素水溶液とすることができる。この場合の凍結温度は、約マイナス１１℃である。
【００２２】
還元触媒１３は、エンジン５に接続された排気管１１の途中に配設され、エンジン５の排気中に含まれるＮＯＸを選択的に還元する機能を有する。本実施形態では、還元剤噴射装置２０により噴射される尿素水溶液が分解して生成されるアンモニアが還元触媒１３に吸着され、還元触媒１３に流入する排気中のＮＯＸがアンモニアにより選択的に還元される。
【００２３】
還元剤噴射装置２０は、還元触媒１３よりも上流側の排気管１１内に還元剤としての尿素水溶液を噴射する。尿素水溶液の噴射量は、排気中に含まれるＮＯＸの濃度や、還元触媒１３におけるアンモニアの吸着可能量等に基づいて、還元触媒１３の下流側にＮＯＸあるいはアンモニアが流出しないように制御される。
【００２４】
還元触媒１３よりも上流側の排気管１１には、排気温度Ｔｇａｓを検出するための温度センサ１５が設けられている。温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔｇａｓは、還元触媒１３の温度推定にも用いられる。ただし、温度センサ１５の配置位置は、かかる例に限定されない。また、温度センサ１５以外に、排気管１１には、図示しないＮＯＸ濃度センサやアンモニアセンサ等が設けられていてもよい。
【００２５】
＜２．還元剤噴射装置の構成例＞
次に、図１を用いて還元剤噴射装置２０の構成について詳細に説明する。図１に示すように、還元剤噴射装置２０は、還元触媒１３よりも上流側で排気管１１に固定された噴射弁３１と、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液を噴射弁３１に向けて圧送するポンプ４１を有するポンプモジュール４０と、を備える。
【００２６】
噴射弁３１と、ポンプモジュール４０とは、第１の供給通路５７によって接続されている。第１の供給通路５７には、噴射弁３１に供給される尿素水溶液の圧力を検出するための圧力センサ４３が備えられている。また、ポンプモジュール４０と、貯蔵タンク５０とは、第２の供給通路５８によって接続されている。さらに、ポンプモジュール４０と、貯蔵タンク５０とは、循環通路５９によっても接続されている。かかる循環通路５９は、第１の供給通路５７から分岐し、貯蔵タンク５０に接続されている。循環通路５９の途中にはオリフィス４５が備えられている。オリフィス４５は、第１の供給通路５７内の圧力を保持する一方、余剰の尿素水溶液を貯蔵タンク５０側に通過させる機能を有する。
【００２７】
また、尿素ＳＣＲシステム１０は、還元剤噴射装置２０の各制御要素の制御を行う制御装置１００を備える。制御装置１００は、図示しないＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信手段を介して、エンジン制御装置７０の情報の取得が可能なよう構成されている。例えば、制御装置１００は、エンジン５の燃料噴射量や噴射タイミング、エンジン回転数等の運転状態に関する情報を取得可能になっている。なお、本実施形態にかかる尿素ＳＣＲシステム１０では、制御装置１００とエンジン制御装置７０とが別の制御装置となっているが、制御装置１００とエンジン制御装置７０とが一つの制御装置として構成されていてもよい。
【００２８】
ポンプモジュール４０に備えられたポンプ４１は、例えば電動式のダイヤフラムポンプやモータポンプからなる。ポンプ４１の出力は、制御装置１００の制御信号に基づいて制御される。本実施形態では、制御装置１００は、圧力センサ４３により検出される尿素水溶液の圧力が所定の目標値に維持されるように、ポンプ４１の出力をフィードバック制御するように構成されている。また、エンジン５の始動時において、尿素水溶液が凍結している場合には、尿素水溶液が解凍されるまで待機した後に、ポンプ４１の駆動が開始される。
【００２９】
噴射弁３１は、通電制御により開弁及び閉弁が切り替えられる電磁式噴射弁が用いられる。かかる噴射弁３１はコイルを備え、当該コイルへの通電により発生する磁力によって弁体が移動して開弁する構造を有している。上述のとおり、噴射弁３１に供給される尿素水溶液の圧力は一定の圧力で維持されており、制御装置１００は、尿素水溶液の目標噴射量に応じて開弁時間を調節する。
【００３０】
ポンプモジュール４０には流路切換弁７１が備えられている。流路切換弁７１は、ポンプ４１により圧送される尿素水溶液が流れる方向を切り換える。尿素水溶液を排気通路内に噴射する場合において、流路切換弁７１は、尿素水溶液が貯蔵タンク５０側から噴射弁３１側に向かうようにする。この場合、ポンプ４１の吸入口が第２の供給通路５８に接続され、ポンプ４１の吐出口が第１の供給通路５７に接続される。また、尿素水溶液を貯蔵タンク５０に回収する場合において、流路切換弁７１は、尿素水溶液が噴射弁３１側から貯蔵タンク５０側に向かうようにする。この場合、ポンプ４１の吸入口が第１の供給通路５７に接続され、ポンプ４１の吐出口が第２の供給通路５８に接続される。
【００３１】
また、還元剤噴射装置２０は、エンジン５の冷却水が循環可能に構成された第１の冷却水通路８５及び第２の冷却水通路８７を備える。第１の冷却水通路８５及び第２の冷却水通路８７は、エンジン５に設けられたエンジン冷却装置６０の冷却通路８６から分岐して、再び冷却通路８６に合流する。第１の冷却水通路８５は貯蔵タンク５０及びポンプモジュール４０を通って配設される。また、本実施形態において、第１の冷却水通路８５は、尿素水溶液の第１の供給通路５７及び第２の供給通路５８等に沿っても配設される。また、第２の冷却水通路８７は、噴射弁３１の周囲を通って配設される。第１の冷却水通路８５における、第２の冷却水通路８７の分岐箇所と貯蔵タンク５０との間には開閉弁８１が設けられている。開閉弁８１は制御装置１００によって開弁及び閉弁が切り換えられ、第１の冷却水通路８５の開閉が制御される。例えば、制御装置１００は、貯蔵タンク５０に設けられた温度センサ５１により検出される還元剤の温度が低い場合に、開閉弁８１を開放し、冷却水によって還元剤が加熱されるようにする。
【００３２】
エンジン５の始動時において、開閉弁８１は開弁し、第１の冷却水通路８５には冷却水が流れる。したがって、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液は加熱される。すなわち、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液が凍結している場合には、冷却水の温度の上昇に伴って、凍結している尿素水溶液の解凍が促進される。その後、貯蔵タンク５０に設けられた温度センサ５１により検出される、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液の温度が所定の閾値に到達すると、開閉弁８１は閉弁される。これにより、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液が必要以上に加熱されることがないようにされる。
【００３３】
また、エンジン５の運転中、第２の冷却水通路８７には常時冷却水が流れる。したがって、エンジン５の運転中、高温の排気熱等により噴射弁３１が加熱される状態において、冷却水によって噴射弁３１が冷却される。
【００３４】
このほか、ポンプモジュール４０や第１の供給通路５７、第２の供給通路５８等の適宜の位置に、凍結した尿素水溶液を解凍するための電熱ヒータ等の加熱装置が備えられていてもよい。
【００３５】
貯蔵タンク５０には、温度センサ５１の他に、尿素水溶液の液位を測定するための液位センサ５２が設けられる。温度センサ５１や液位センサ５２によって検出されるセンサ値は、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液の残量及び温度に関連する情報を表す信号として出力されるようになっている。また図示しないが、貯蔵タンク５０には、温度センサ５１や液位センサ５２の他に、尿素水溶液の濃度を測定するための濃度センサも備えられ得る。
【００３６】
これらのセンサは、尿素水溶液が貯蔵タンク５０内に正常な状態で収容されているかどうかを監視するために備えられる。
【００３７】
例えば、尿素水溶液の噴射量を決定する際には、尿素水溶液が所定範囲内の濃度に保たれていることが前提とされている。貯蔵タンク５０内の尿素水溶液の濃度が所定範囲を超えていたり、下回ったりしていると、加水分解により生成されるアンモニア量に過不足を生じるおそれがある。そのため、尿素水溶液の濃度が所定範囲内に保たれているかを監視するために濃度センサが備えられている。
【００３８】
また、尿素水溶液の残量が不足していたり尿素水溶液が凍結していたりすると、制御装置１００で決定される量の尿素水溶液を正確に噴射できなくなるおそれがある。そのため、尿素水溶液の残量が所定値以上確保され、また、尿素水溶液が凍結温度よりも高温にされているかを監視するために、貯蔵タンク５０には温度センサ５１や液位センサ５２が備えられている。
【００３９】
そして、貯蔵タンク５０に備えられる各センサによる濃度、温度、残量のセンシングの結果、例えば、尿素水溶液の濃度や液位に異常が見られる場合には、尿素水溶液の噴射制御を停止し、さらには、内燃機関を速やかに停止するよう警告信号を発したり、尿素水溶液の温度に異常が見られる場合には、上述したエンジン冷却水による尿素水溶液の温度制御を行ったりするように構成されている。
【００４０】
液位センサ５２は、所定の高さに配置された一対の電極からなる検出部に所定の交流電圧を印加し、このときに検出部に流れる電流を変換して得られた電圧に基づいて尿素水溶液の残量を監視するように構成されたものである。
【００４１】
すなわち、尿素水溶液の比誘電率は、空気の比誘電率よりも著しく高いことから、電極間に尿素水溶液が介在する場合には一対の電極間に電流が流れやすくなり、一対の電極間に発生する静電容量は大きくなる。液位センサ５２は、尿素水溶液の液面のレベルに応じた電圧の値を出力するようになっている。
【００４２】
なお、液位センサ５２は、液体の残量に応じて連続的に変化する静電容量の値をもとにして、液体の残量を細かく検出する形式のものの他、高さをずらしながら複数の高さ位置に配置された検出部によって、当該高さ位置まで液体が存在するか否かを検知する形式のもの、超音波によって液位を検出する形式のもの、液体にフロートを浮かべてフロートの上下動によって液位を検出する形式のもの等、様々な形式のものが用いられ得る。
【００４３】
しかし、いずれの形式のものを用いたとしても、液位センサ５２が検出した値が貯蔵タンク５０内の尿素水溶液の真の液位を示しているかどうかは分からない。利用者によって液位センサ５２に対する不正な改造等が行われ、液位センサの異常が発生すると、液位センサ５２が検出した値が貯蔵タンク５０内の尿素水溶液の真の液位を示さなくなる。
【００４４】
例えば、図２に示したように、液位センサ５２を容器５３内に収容するとともに容器５３に液体（尿素水溶液に限られない）を注入するような、液位センサ５２に対する不正な改造が行われた場合を考える。このような不正な改造が行われた場合、図２に示したように、実際の尿素水溶液の液位が低下したとしても、液位センサ５２は、実際の尿素水溶液の液位を検出することが出来ないので、上述したような内燃機関を速やかに停止するよう警告信号を発することができなくなってしまう。また例えば、フロートの上下動によって液位のレベルを検出する形式の液位センサの場合、フロートが固定されてしまうと、液位に応じてフロートが上下動しなくなる。従って、フロートの上下動によって液位のレベルを検出する形式の液位センサは、フロートが固定されてしまうような不正な改造が行われると、実際の尿素水溶液の液位のレベルを検出することが出来ないので、上述したような内燃機関を速やかに停止するよう警告信号を発することができなくなってしまう。
【００４５】
このような不正な改造等による液位センサの異常が発生していないかどうかを判定するために、貯蔵センサの合理性診断を行なうための技術が従来から存在する。例えば、液位センサ５２で貯蔵タンク５０内の尿素水溶液の液位を検出した後に、尿素水溶液を１リットル噴射し、噴射後に貯蔵タンク５０内に残存している尿素水溶液の液位を液位センサ５２で再び検出することで、不正な改造等による液位センサの異常が発生していないかどうかを判定することは出来る。しかし、この方法は尿素水溶液を１リットル噴射しなければ判定が出来ないので、判定開始から判定終了まで時間が掛かってしまう。
【００４６】
さらに、液位センサ５２によって貯蔵タンク５０内の尿素水溶液の液位を検出するためには、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液の水面が安定している状態で検出する必要があり、尿素水溶液の水面の安定を待つことで判定開始から判定終了までにさらに時間が掛かってしまう。
【００４７】
そこで、例えば図２に示したような液位センサ５２に対する不正な改造等による、液位センサ５２の異常の発生の有無を短時間で検出することが可能な技術が要求され、本件発明者は、液位センサ５２に対する異常の発生の有無を短時間で検出することが可能な技術について鋭意検討を行った。その結果、本件発明者は、以下で説明するように、液位センサ５２が出力する生の信号を用いて液位センサ５２に対する異常の発生の有無を短時間で検出することが可能な技術を考案するに至った。
【００４８】
＜３．制御装置の構成例＞
次に、本実施形態にかかる還元剤噴射装置２０の制御に用いられる制御装置１００の構成例について説明する。図３は、制御装置１００の構成のうち、液位センサ５２に対する異常の発生の有無の判定に関連する部分を示す説明図である。以下、図３を用いて制御装置１００の構成例について説明する。
【００４９】
図３に示したように、制御装置１００は、信号取得部１０２と、判定部１０４と、処理部１０６と、を含んで構成される。
【００５０】
信号取得部１０２は、液位センサ５２などが出力する信号を取得する。信号取得部１０２が取得した信号は、判定部１０４での液位センサ５２に対する異常の発生の有無の判定に用いられる。本実施形態では、特に、液位センサ５２が出力し、信号取得部１０２が取得した信号が、判定部１０４での液位センサ５２に対する異常の発生の有無の判定に用いられる。
【００５１】
判定部１０４は、信号取得部１０２が取得した信号を用いて液位センサ５２に対する異常の発生の有無を判定する。本実施形態では、判定部１０４は、後述するように、所定の検出条件を満たした場合に、液位センサ５２が出力する信号に所定量以上の変動があるかどうかで、例えば図２に示したような、液位センサ５２に対する不正な改造等による、液位センサ５２の異常の発生の有無を判定する。具体的には、判定部１０４は、所定の検出条件を満たした場合に、液位センサ５２が出力する値を所定時間取得して、取得した液位センサ５２が出力する値を用いて液位センサ５２の異常の発生の有無の判定を行なう。貯蔵タンク５０に貯蔵される尿素水溶液は、車体が傾いたり、エンジン５や車体が振動したりすることにより液面が揺動する。従って判定部１０４は、貯蔵タンク５０に貯蔵される尿素水溶液の液面が揺動するような状態で取得した、液位センサ５２が出力する値を用いて、その値が所定の範囲を超えて変動しているかどうかを判定することで、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生したかどうかを判定することが出来る。判定部１０４が実行する処理については後に詳述する。
【００５２】
処理部１０６は、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していると判定部１０４が判定した場合に、例えば図１に示したエンジン制御装置７０や、その他の車両の動作を制御する図示しない制御装置に対して、所定の後処理を実行させる。所定の後処理には、例えば運転席内の所定のランプを点灯させたり、車速やトルクを制限したり、所定のブザーを鳴したり、また運転そのものを不可能にさせたりするなどの制御が含まれうる。
【００５３】
貯蔵タンク５０に貯蔵される尿素水溶液は、走行中に車体が坂道を走行する等して傾いたり、エンジン５や車体が振動したりすることにより、液面が揺動する。従って、エンジン５が駆動して、車両が走行している間は、液位センサ５２から送られる値は、走行中に車体が坂道を走行する等して傾いたり、エンジン５や車体が振動したりすること等により、短時間で大きく変動し得るはずである。
【００５４】
図４は、液位センサ５２が出力する値の例を示す説明図である。液位センサ５２に対して不正な改造が行われる等の異常が発生していなければ、上述したように、車体が傾いたり、エンジン５や車体が振動したりすることにより液面が揺動するために、液位センサ５２が出力する値も図４に示したように大きく変動する。
【００５５】
しかし、例えば図２に示したような液位センサ５２に対する不正な改造が行われる等の異常が発生すると、走行中に車体が坂道を走行する等して傾いたり、エンジン５や車体が振動したりすることによっても、容器５３内の液面が大きく搖動することはなく、液位センサ５２から送られる値は短時間で大きく変動しない。
【００５６】
図５は、液位センサ５２に対して、図２に示したような不正な改造が行われている場合に液位センサ５２が出力する値の例を示す説明図である。図２に示したように、液位センサ５２に対して、周囲が囲われるような不正な改造が行われていれば、車体が傾いたり、エンジン５や車体が振動したりして、貯蔵タンク５０に貯蔵されている尿素水溶液の液面が大きく揺動したとしても、液位センサ５２が出力する値も図５に示したように所定の極めて小さい範囲でしか変動しない。
【００５７】
従って、判定部１０４は、所定の検出条件を満たした場合に、液位センサ５２から送られる値が大きく変動しているかどうかを判断することで、液位センサ５２に対する異常の発生の有無を判定する。この所定の検出条件とは、例えば以下で説明するような、エンジン５が始動された場合や、走行中に所定の傾きや速度変化を検知した場合等の、貯蔵タンク５０に貯蔵された尿素水溶液の液面が大きく揺動し得る状態になった場合である。
【００５８】
以上、図３を用いて制御装置１００の構成例について説明した。続いて制御装置１００の動作例について説明する。
【００５９】
＜４．制御装置の動作例＞
図６は、制御装置１００の動作例を示す流れ図である。図６に示したのは、液位センサ５２に対する異常の発生の有無の判定を行なう際の制御装置１００の動作例である。以下、図６を用いて制御装置１００の動作例について説明する。なお、図６に示した一連の動作は、イグニッションオンの状態で行われるものとする。
【００６０】
制御装置１００は、まず所定の検出条件を満たすかどうか判定する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１の判定処理は、例えば判定部１０４が実行する。所定の検出条件とは、貯蔵タンク５０に貯蔵される尿素水溶液の液面が揺動するような状態になっていることをいう。所定の検出条件には、例えばエンジン５が始動された時、車両の加速時または減速時、車体が所定量以上傾いている時などがあてはまる。
【００６１】
なお、制御装置１００は、車両の加速や減速を、運転手のアクセル操作やブレーキ操作があったかどうかで判定してもよく、加速度センサが車体に設けられていれば加速度センサの値によって判定してもよい。また制御装置１００は、車体の傾きをチルトセンサ等の値によって判定してもよい。
【００６２】
また所定の検出条件には、循環通路５９からオリフィス４５を通じて余分な尿素水溶液が貯蔵タンク５０に戻される場合が含まれても良い。循環通路５９からオリフィス４５を通じて余分な尿素水溶液が貯蔵タンク５０に戻される場合には、循環通路５９から尿素水溶液が滴下することになるので、滴下に伴って貯蔵タンク５０に貯蔵される尿素水溶液の液面が揺動するからである。
【００６３】
上記ステップＳ１０１で所定の検出条件を満たすまで待機し（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、所定の検出条件を満たしたと判断すると（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、続いて制御装置１００は、液位センサ５２が出力する値を所定時間取得する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２の取得処理は、信号取得部１０２が行なう。またステップＳ１０２における信号の取得時間は短時間でよく、例えば３０秒や１分程度の時間であってもよい。
【００６４】
上記ステップＳ１０２で液位センサ５２が出力する値を所定時間取得すると、続いて制御装置１００は、その取得した液位センサ５２が出力する値を用いて液位センサ５２の異常の発生の有無の判定を行なう。具体的には、制御装置１００は、液位センサ５２が出力する値が所定の範囲を超えて変動しているかどうかを判定することで、液位センサ５２の異常の発生の有無の判定を行なう。
【００６５】
上述したように、貯蔵タンク５０に貯蔵される尿素水溶液は、車体が傾いたり、エンジン５や車体が振動したりすることにより液面が揺動する。従って制御装置１００は、貯蔵タンク５０に貯蔵される尿素水溶液の液面が揺動するような状態で取得した液位センサ５２が出力する値を用いて、その値が所定の範囲を超えて変動しているかどうかを判定することで、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生したかどうかを判定することが出来る。なお判定処理は、液位センサ５２が出力する値に基づいて行われてもよく、液位センサ５２が出力する値を所定のサンプリング周波数でデジタル化したものに対して行われても良い。
【００６６】
上記ステップＳ１０２で取得した、液位センサ５２が出力する値は、取得した時間の全てで大きく変化するとは限らず、一部の期間においてのみ大きく変化する場合も考えられる。従って、判定部１０４は、一部の期間において液位センサ５２が出力する値に大きな変動がみられれば、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していないと判定してもよい。また判定部１０４は、液位センサ５２が出力する値を取得した時間のうち、所定の割合の期間で大きな変動が見られれば、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していないと判定してもよい。
【００６７】
制御装置１００は、液位センサ５２が出力する値を用いて、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生しているかどうかを判断する。具体的には、制御装置１００は、液位センサ５２が出力する値が所定の範囲を超えて変動しているかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の処理は例えば判定部１０４が実行する。液位センサ５２が出力する値の変動が所定の範囲に収まっていると判定した場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、制御装置１００は、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していると判断し、例えば図１に示したエンジン制御装置７０や、その他の車両の動作を制御する図示しない制御装置に対して、所定の後処理を実行させる（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の処理は、例えば処理部１０６が実行する。所定の後処理には、例えば運転席内の所定のランプを点灯させたり、車速やトルクを制限したり、所定のブザーを鳴したり、また運転そのものを不可能にさせたりするなどの制御が含まれうる。また制御装置１００は、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していると判断された場合、異常が発生していることをデータとして保持しておいてもよい。一方、液位センサ５２が出力する値の変動が所定の範囲を超えていると判定した場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、制御装置１００は、一連の処理を終了する。
【００６８】
なお、判定部１０４が液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していると判定しても、一度だけではたまたま誤判定してしまった可能性もある。従って、制御装置１００は、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していると判定部１０４が複数回連続して判定した場合に、上述した制御処理を実行してもよい。
【００６９】
また制御装置１００は、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していると所定の割合以上で判定した場合に、上述した制御処理を実行してもよい。例えば、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していると、直近の１０回の処理のうちの８０％以上の割合で判定した場合に、つまり、制御装置１００が上記の判定処理を直近で１０回行った際に、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していると８回以上判定した場合に、上述した制御処理を実行してもよい。
【００７０】
制御装置１００は、液位センサ５２が出力する値によって液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生しているかどうかを判定するが、１度ではなく複数回実行して、連続して、または所定の割合以上で、液位センサ５２が出力する値の変動が所定の範囲内に収まっていた場合、例えば図５に示したように液位センサ５２が出力する信号の変化に殆ど変化が見られなかった場合に、液位センサ５２に対して不正な改造等による異常が発生していると判定してもよい。
【００７１】
＜５．まとめ＞
以上説明したように本発明の一実施形態によれば、液位センサ５２が出力する信号によって液位センサ５２に異常が発生したかどうかを短時間で判定することが可能な、還元剤噴射装置２０に備えられる制御装置１００が提供される。
【００７２】
制御装置１００は、貯蔵タンク５０に貯蔵される尿素水溶液の液面が揺動し得る状態で、液位センサ５２が出力し、制御装置１００が取得した信号が所定の時間において変動したかどうかで、液位センサ５２に異常が発生したかどうかを判定する。
【００７３】
このように、貯蔵タンク５０に貯蔵される尿素水溶液の液面が変動し得る状態で液位センサ５２から出力された信号の状態を見ることで、制御装置１００は、液位センサ５２に対して、例えば図２に示したような、真の尿素水溶液の残量を出力しないような不正な改造等による異常が発生したかどうかを短時間で判定することが出来る。
【００７４】
本実施形態に係る制御装置１００は、貯蔵タンク５０に貯蔵される尿素水溶液の液面が揺動し得る状態で液位センサ５２からの値を取得して、液位センサ５２に対する異常の発生の有無を判定しているため、液位センサ５２がどのような形態のものであるかを問わず、液位センサ５２に対して異常が発生したかどうかを短時間で判定することが出来る。
【００７５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７６】
例えば、上記実施形態では、異常の発生の例として液位センサ５２に対する不正な改造が行われた場合を挙げたが、本発明は係る例に限定されるものでは無い。制御装置１００は、液位センサ５２に対する不正な改造が行われていなくても、液位センサ５２が故障して常に一定の値を出力するような場合にも、異常の発生の有無を短時間で判定することができる。
【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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【国際調査報告】
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