(57)【要約】【課題】ドージングバルブの開固着を検出する精度を向上させる。【解決手段】固着検出装置は、ドージングバルブの開度と、ドージングバルブを駆動するポンプの出力値との関係を特定する特定部と、特定部が特定した関係に基づいて、ドージングバルブが開いた状態で固着していると判定するための閾値を決定する閾値決定部と、出力値を閾値と比較することにより、ドージングバルブが開いた状態で固着しているか否かを判定する判定部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドージングバルブの開度と、前記ドージングバルブを駆動するポンプの出力値との関係を特定する特定部と、
特定部が特定した前記関係に基づいて、前記ドージングバルブが開いた状態で固着していると判定するための閾値を決定する閾値決定部と、
前記出力値を前記閾値と比較することにより、前記ドージングバルブが開いた状態で固着しているか否かを判定する判定部と、
を有する固着検出装置。
【請求項２】
前記特定部は、前記ドージングバルブが第１開度の状態における第１ポンプ出力値に基づいて、前記ドージングバルブの開度と前記ポンプの出力値との関係を特定する、
請求項１に記載の固着検出装置。
【請求項３】
前記特定部は、所定の期間における前記第１ポンプ出力値の最小値に基づいて、前記第１開度における前記ポンプの出力値の基準を示す基準出力値を特定し、
前記閾値決定部は、前記基準出力値に基づいて前記閾値を決定する、
請求項２に記載の固着検出装置。
【請求項４】
前記基準出力値を記憶する記憶部をさらに有し、
前記特定部は、複数の前記所定の期間において複数の前記最小値を特定し、所定の回数以上連続して、特定した前記最小値と前記記憶部に記憶されている基準出力値との差が所定の大きさ以上である場合に、前記記憶部に記憶されている前記基準出力値を、前記最小値に更新し、
前記閾値決定部は、更新後の前記基準出力値に基づいて前記閾値を決定する、
請求項３に記載の固着検出装置。
【請求項５】
前記特定部は、第１開度の状態における第１ポンプ出力値と、前記第１開度と異なる第２開度の状態における第２ポンプ出力値とに基づいて、前記ドージングバルブの開度と前記ポンプの出力値との関係を特定する、
請求項１又は２に記載の固着検出装置。
【請求項６】
ドージングバルブが固着していることを検出する方法であって、
前記ドージングバルブの開度と、前記ドージングバルブを駆動するポンプの出力値との関係を特定するステップと、
特定した関係に基づいて、前記ドージングバルブが開いた状態で固着していると判定するための閾値を決定するステップと、
前記出力値を前記閾値と比較することにより、前記ドージングバルブが開いた状態で固着しているか否かを判定するステップと、
を有する固着検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドージングバルブの固着を検出する固着検出装置及び固着検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを浄化するための排気ガス浄化システムとして、選択還元触媒を用いた選択触媒還元（Selective Catalytic Reduction）システム（以下ＳＣＲシステムという）が知られている。ＳＣＲシステムにおいては、ＮＯｘを還元して浄化するために必要なアンモニアを生成するために、尿素水タンクに貯留された尿素水をドージングバルブから噴射させる。特許文献１には、尿素水を噴射させるために用いられる尿素水ポンプの回転速度に基づいて、ドージングバルブが固着していることを検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０４０４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
尿素水ポンプの出力を制御するための出力値に対する実際のポンプ出力の大きさが一定であれば、尿素水ポンプの出力値とドージングバルブにかかる圧力との関係が一定なので、ドージングバルブを所定の圧力で駆動する際に必要な尿素水ポンプの出力値に基づいて、ドージングバルブが固着していることを検出できる。しかしながら、尿素水ポンプの出力特性は一定ではなく、尿素水ポンプが劣化してくると、所定の圧力で尿素水を噴射させるためにポンプに設定する出力値を大きくしなければならない。
【０００５】
その結果、尿素水ポンプの出力値に基づいてドージングバルブが固着しているか否かを判定する場合、尿素水ポンプが劣化すると、所定の圧力で尿素水を噴射するための尿素水ポンプの出力値が大きくなり、ドージングバルブが閉固着であるにもかかわらず、ドージングバルブが開固着していると誤検知してしまうという問題が生じていた。尿素水ポンプが劣化することを考慮して、ドージングバルブが固着していると判定するための尿素水ポンプの出力値の閾値を大きくすると、尿素水ポンプが劣化した場合の誤検知を防ぐことが可能になるが、尿素水ポンプが劣化していない状態でドージングバルブが開固着していることを検知できなくなってしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ドージングバルブの開固着を検出する精度を向上させることができる固着検出装置及び固着検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様の固着検出装置は、ドージングバルブの開度と、前記ドージングバルブを駆動するポンプの出力値との関係を特定する特定部と、特定部が特定した前記関係に基づいて、前記ドージングバルブが開いた状態で固着していると判定するための閾値を決定する閾値決定部と、前記出力値を前記閾値と比較することにより、前記ドージングバルブが開いた状態で固着しているか否かを判定する判定部と、を有する。
【０００８】
前記特定部は、例えば、前記ドージングバルブが第１開度の状態における第１ポンプ出力値に基づいて、前記ドージングバルブの開度と前記ポンプの出力値との関係を特定する。
【０００９】
前記特定部は、所定の期間における前記第１ポンプ出力値の最小値に基づいて、前記第１開度における前記ポンプの出力値の基準を示す基準出力値を特定し、前記閾値決定部は、前記基準出力値に基づいて前記閾値を決定してもよい。
【００１０】
前記基準出力値を記憶する記憶部をさらに有し、前記特定部は、複数の前記所定の期間において複数の前記最小値を特定し、所定の回数以上連続して、特定した前記最小値と前記記憶部に記憶されている基準出力値との差が所定の大きさ以上である場合に、前記記憶部に記憶されている前記基準出力値を、前記最小値に更新し、前記閾値決定部は、更新後の前記基準出力値に基づいて前記閾値を決定してもよい。
【００１１】
前記特定部は、第１開度の状態における第１ポンプ出力値と、前記第１開度と異なる第２開度の状態における第２ポンプ出力値とに基づいて、前記ドージングバルブの開度と前記ポンプの出力値との関係を特定してもよい。
【００１２】
本発明の第２の態様の固着検出方法は、ドージングバルブが固着していることを検出する方法であって、前記ドージングバルブの開度と、前記ドージングバルブを駆動するポンプの出力値との関係を特定するステップと、特定した関係に基づいて、前記ドージングバルブが開いた状態で固着していると判定するための閾値を決定するステップと、前記出力値を前記閾値と比較することにより、前記ドージングバルブが開いた状態で固着しているか否かを判定するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ドージングバルブの開固着を検出する精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ドージング制御システムの構成を示す図である。
【図２】基準出力値と判定閾値との関係を示す図である。
【図３】判定部が、ドージングバルブが開固着状態であるか閉固着状態であるかを判定する動作のフローチャートである。
【図４】特定部及び閾値決定部が判定閾値を決定する動作のフローチャートである。
【図５】複数の開度において基準出力値を決定する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】
【００１５】
［ドージング制御システムＳの概要］
図１は、ドージング制御システムＳの構成を示す図である。
ドージング制御システムＳは、ドージング制御装置（ＤＣＵ）１とＳＣＲ装置１１とを備える。ＳＣＲ装置１１は、ディーゼルエンジン（不図示）の排気管１０に接続されている。ＳＣＲ装置１１の上流側には、尿素水を噴射するドージングバルブ１２が設けられており、ＳＣＲ装置１１の下流側及び上流側の少なくともいずれかには、ＮＯｘセンサ１３が設けられている。ＮＯｘセンサ１３の検出値はドージング制御装置１に入力され、ドージング制御装置１は、入力された検出値に基づいてドージングバルブ１２を開閉制御する。
【００１６】
ドージングバルブ１２は、尿素水タンク１５に溜められた尿素水Ｕを噴射する。尿素水タンク１５に溜められた尿素水Ｕは、ドージング制御装置１の制御に基づいてサプライポンプ１８によって吸引され、サクションライン１６を介してサプライモジュール１７に送られる。サプライモジュール１７に送られた尿素水Ｕは、フィルタ１９によって異物が除去され、圧送ライン２０を介してドージングバルブ１２に圧送される。余剰の尿素水Ｕは、フィルタ１９の吐出側の圧送ライン２０から戻しライン２１を介して尿素水タンク１５内に戻される。
【００１７】
ドージング制御装置１は、燃料噴射制御を行うＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）２３と接続されている。ドージング制御装置１は、ＥＣＭ２３から、車速信号等の各種の情報を取得し、取得した情報に基づいて、ＳＣＲ装置１１に尿素水Ｕを噴射する量及びタイミングを制御する。
【００１８】
また、ドージング制御装置１は、ドージングバルブ１２の固着を検出する固着検出装置でもある。本実施形態のドージング制御装置１は、サプライポンプ１８の出力値に基づいて、ドージングバルブ１２が、開いた状態で固着している開固着状態になっているか、閉じた状態で固着している閉固着状態になっているかを判別することができる。ドージングバルブ１２が開固着状態になっている場合は、尿素水Ｕが漏れることにより配管を腐食させるといった重大な問題になりかねないが、本実施形態のドージング制御装置１は、開固着状態であることを検出することができるので、重大な問題の発生を未然に防ぐことができる。
【００１９】
［ドージング制御装置１の構成の詳細］
以下、ドージング制御装置１の構成の詳細について説明する。
ドージング制御装置１は、制御部３０と記憶部４０とを有する。制御部３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、記憶部４０に記憶されたプログラムを実行することにより、噴射量制御部３１、特定部３２、閾値決定部３３及び判定部３４として機能する。
【００２０】
記憶部４０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体を有している。記憶部４０は、制御部３０が実行するプログラムを記憶している。また、記憶部４０は、ドージングバルブ１２の開度が第１開度（例えば０％）の状態におけるサプライポンプ１８の出力値の最小値（最小出力値Ｐ１）、ドージングバルブ１２の開度が第１開度の状態におけるサプライポンプ１８の出力値の基準となる基準出力値Ｂ、及び制御部３０がドージングバルブ１２の開固着状態を検出するための判定閾値Ｄを記憶する。
【００２１】
また、記憶部４０は、ドージングバルブ１２の開度が０％の状態における最大ポンプ出力値である初期値ＩＮＩＴを記憶している。初期値ＩＮＩＴは、工場出荷時に記憶部４０内の不揮発性メモリに書き込まれた値である。
【００２２】
噴射量制御部３１は、ＥＣＭ２３から入力された情報に基づいて、ドージングバルブ１２が尿素水Ｕを噴射する量を制御する。具体的には、ドージング制御装置１は、サプライポンプ１８を駆動させることにより尿素水Ｕを規定圧まで高めるとともに、ドージングバルブ１２の開閉を制御し、適切な量の尿素水Ｕを適切なタイミングでドージングバルブ１２に噴射させる。
【００２３】
特定部３２は、ドージングバルブ１２の開度と、ドージングバルブ１２を駆動するサプライポンプ１８の出力値との関係を特定する。具体的には、特定部３２は、ドージングバルブ１２が第１開度（例えば開度０％）の状態におけるサプライポンプ１８の出力値に基づいて、ドージングバルブ１２の開度とサプライポンプ１８の出力値との関係を特定する。特定部３２は、例えば、ドージングバルブ１２の開度が０％の状態におけるサプライポンプ１８の出力値を基準出力値Ｂとして特定することにより、ドージングバルブ１２の開度とサプライポンプ１８の出力値との関係を特定する。
【００２４】
特定部３２は、サプライポンプ１８の基準出力値Ｂを、所定の期間におけるサプライポンプ１８の出力値の最小値に基づいて特定して、記憶部４０に記憶させる。具体的には、特定部３２は、まず、ドージングバルブ１２の開度が０％になるたびに、開度が０％に維持されている間におけるサプライポンプ１８の最小出力値Ｐ１を特定し、記憶部４０に記憶されている最小出力値Ｐ１の値を更新する。
【００２５】
特定部３２は、複数の所定の期間において複数の最小出力値Ｐ１を特定し、所定の回数以上連続して、特定した最小出力値Ｐ１値と記憶部４０に記憶されている基準出力値Ｂとの差が所定の大きさ以上である場合に、記憶部４０に記憶されている基準出力値Ｂを、最小出力値Ｐ１に更新する。なお、基準出力値Ｂの上限値は、初期値ＩＮＩＴとする。
【００２６】
このように、特定部３２が基準出力値Ｂを学習して更新することで、サプライポンプ１８の経年変化等によって最小出力値Ｐ１が一定量以上変化した場合に基準出力値Ｂが更新されるので、基準出力値Ｂが、サプライポンプ１８に最新の性能を反映した値になる。また、特定部３２は、所定の回数以上連続して、特定した最小出力値Ｐ１値と記憶部４０に記憶されている基準出力値Ｂとの差が所定の大きさ以上であることを条件として、基準出力値Ｂを更新するので、最小出力値Ｐ１の一時的な変動により、頻繁に基準出力値Ｂが更新されてしまうことを防ぐことができる。
【００２７】
閾値決定部３３は、特定部３２が特定した基準出力値Ｂに基づいて、判定部３４が、ドージングバルブ１２が開固着していると判定するための判定閾値Ｄを算出する。そして、判定部３４は、判定閾値Ｄに基づいて、ドージングバルブ１２が開固着状態であるか否かを判定する。
【００２８】
閾値決定部３３は、予め特定されている、開度０％の状態におけるポンプ出力値と開度１００％の状態におけるポンプ出力値との関係に基づいて、基準出力値Ｂを、開度１００％の状態におけるポンプ出力値に換算することにより、判定閾値Ｄを算出する。
【００２９】
図２は、基準出力値Ｂと判定閾値Ｄとの関係を示す図である。図２（ａ）は、初期状態での基準出力値Ｂと判定閾値Ｄとの関係の一例を示している。閾値決定部３３は、基準出力値Ｂに基づいて、開度１００％の状態において想定される最大ポンプ出力値よりも大きな値に判定閾値Ｄを設定する。判定部３４は、ポンプ出力値が判定閾値Ｄ以上である場合に、ドージングバルブ１２に開固着が発生したと判定する。
【００３０】
閾値決定部３３は、例えば以下の式により判定閾値Ｄを算出する。
判定閾値Ｄ＝レファレンス値＋第１ファクター×（最小出力値Ｐ１−基準出力値Ｂ）＋第２ファクター×（基準出力値Ｂ−初期値ＩＮＩＴ）
上記の式において、レファレンス値は、ドージングバルブ１２を全開した状態における新品のサプライポンプ１８の最大ポンプ出力値であり、予め決定された固定値である。すなわち、サプライポンプ１８の初期品は、ドージングバルブ１２の開度が０％の時のポンプ出力値が初期値ＩＮＩＴであり、開度が１００％の時のポンプ出力値がレファレンス値となる。第１ファクター及び第２ファクターは、機種ごとに決定されている適合値である。
【００３１】
上記の式によれば、ドージングバルブ１２の開度が０％の時の最小出力値Ｐ１が上昇すると、判定閾値Ｄが上昇し、ドージングバルブ１２の開度が０％の時の最小出力値Ｐ１が下降すると、判定閾値Ｄが下降することがわかる。
【００３２】
図２（ｂ）は、サプライポンプ１８の劣化に伴って基準出力値Ｂが大きくなった状態を示している。基準出力値Ｂが大きくなったことに伴って、判定閾値Ｄも大きくなっている。このように、本実施形態の閾値決定部３３は、サプライポンプ１８の特性の変化に応じて判定閾値Ｄを更新し、判定部３４は、更新後の判定閾値Ｄに基づいてドージングバルブ１２が開固着しているか否かを判定するので、サプライポンプ１８の特性が変化した場合であっても、高い精度で開固着しているか否かを判定できる。
【００３３】
［開固着／閉固着を判定する動作のフローチャート］
図３は、判定部３４が、ドージングバルブ１２が開固着状態であるか閉固着状態であるかを判定する動作のフローチャートである。
まず、判定部３４は、ドージングバルブ１２が動作する時にコイルを流れる電流の変化を検出し（Ｓ１１）、電流の変化に基づいて、ドージングバルブ１２が固着したか否かを判定する（Ｓ１２）。具体的には、判定部３４は、所定の期間にわたって所定の電流の変化がない場合、ドージングバルブ１２が固着していると判定する。
【００３４】
判定部３４は、ドージングバルブ１２が固着していると判定した場合（Ｓ１２においてＹＥＳ）、ポンプ出力値を判定閾値Ｄと比較する（Ｓ１３）。判定部３４は、ポンプ出力値が判定閾値Ｄ以上である場合（Ｓ１３においてＹＥＳ）、ドージングバルブ１２が開固着状態であると判定する（Ｓ１４）。また、判定部３４は、ポンプ出力値が判定閾値Ｄ未満である場合（Ｓ１３においてＮＯ）、ドージングバルブ１２が閉固着状態であると判定する（Ｓ１５）。判定部３４は、ステップＳ１４及びＳ１５における判定内容に対応する警告をインスツルメントパネルに出力する。
【００３５】
［判定閾値Ｄを決定する動作のフローチャート］
図４は、特定部３２及び閾値決定部３３が判定閾値Ｄを決定する動作のフローチャートである。特定部３２は、ドージングバルブ１２の開度が０％の状態になった場合（Ｓ２１においてＹＥＳ）、サプライポンプ１８の出力値が記憶部４０に記憶されている最小出力値Ｐ１未満であれば、最小出力値Ｐ１を更新する（Ｓ２２）。
【００３６】
続いて、特定部３２は、最小出力値Ｐ１が初期値ＩＮＩＴ以下の時に基準出力値Ｂと最小出力値Ｐ１との差分が閾値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２３）。特定部３２は、最小出力値Ｐ１が初期値ＩＮＩＴ以下の時に差分が、所定の回数以上にわたって連続して閾値よりも大きい場合（Ｓ２４においてＹＥＳ）、基準出力値Ｂを更新する。基準出力値Ｂは初期値ＩＮＩＴを上限値とする（Ｓ２５）。続いて、閾値決定部３３は、更新された基準出力値Ｂに基づいて、判定閾値Ｄを更新し（Ｓ２６）、更新した判定閾値Ｄを記憶部４０に記憶させる。
特定部３２及び閾値決定部３３は、エンジンが停止するまでステップＳ２１からＳ２６までの動作を繰り返す（Ｓ２７）。
【００３７】
［変形例１］
以上の説明において、閾値決定部３３は、ドージングバルブ１２の開度が０％の状態における基準出力値Ｂに基づいて判定閾値Ｄを決定していた。しかし、特定部３２は、複数の開度における基準出力値Ｂを特定することにより、サプライポンプ１８の特性の特定精度を向上させることができる。
【００３８】
図５は、複数の開度において基準出力値Ｂを決定する方法を説明するための図である。
特定部３２は、第１開度（例えば０％）の状態におけるポンプ出力値と、第１開度と異なる第２開度（例えば５０％）の状態におけるポンプ出力値とに基づいて、ドージングバルブ１２の開度とサプライポンプ１８の出力値との関係を特定してもよい。具体的には、特定部３２は、第１開度における基準出力値Ｂ１と、第２開度における基準出力値Ｂ２とを特定する。
【００３９】
そして、閾値決定部３３は、基準出力値Ｂ１及び基準出力値Ｂ２に基づいて、開度が１００％の状態におけるポンプ出力値の最大値を推定し、推定した結果に基づいて判定閾値Ｄを決定する。このようにすることで、ドージングバルブ１２の開度とサプライポンプ１８の出力値との関係が予めわかっていない場合や、閾値決定部３３は判定閾値Ｄを決定することができる。
【００４０】
［変形例２］
上記の説明において、判定部３４は、ドージングバルブ１２が開固着状態か閉固着状態かを判定するものとして説明したが、判定部３４は、他の異常状態が発生したことを判定してもよい。例えば、判定部３４は、最小出力値Ｐ１が初期値よりも所定値以上大きい状態が続く場合、すなわちドージングバルブ１２の開度が０％の状態でのポンプ出力値が大き過ぎる場合、サプライポンプ１８や配管に異常がある可能性があると判定し、警告を出力する。また、判定部３４は、基準出力値Ｂが初期値よりも所定値以上小さい状態が続く場合、すなわちドージングバルブ１２の開度が０％の状態でのポンプ出力値が小さ過ぎる場合にも、サプライポンプ１８や配管に異常がある可能性があると判定し、警告を出力する。
【００４１】
［ドージング制御装置１による効果］
以上説明したように、本実施形態に係るドージング制御装置１は、特定部３２がドージングバルブ１２とサプライポンプ１８の出力値との関係を特定した結果に基づいて、閾値決定部３３が、ドージングバルブ１２が開固着していると判定するための判定閾値Ｄを決定する。そして、判定部３４は、決定された判定閾値Ｄに基づいて、ドージングバルブ１２が開固着しているか否かを判定する。このように、ドージング制御装置１は、ドージングバルブ１２とサプライポンプ１８の出力値との関係を特定した結果に基づいて判定閾値Ｄを変化させるので、経年変化によりサプライポンプ１８の特性が変わった場合であっても、開固着が発生していることを高い精度で特定することが可能になる。
【００４２】
また、特定部３２は、所定の期間におけるポンプ出力値の最小値に基づいて、基準出力値Ｂを特定し、閾値決定部３３は、基準出力値Ｂに基づいて判定閾値Ｄを決定する。このようにすることで、ポンプ出力値が一時的に変動したことにより判定閾値Ｄが変動することを防止できる。
【００４３】
また、特定部３２は、所定の回数以上連続して、特定した最小値と記憶部４０に記憶されている基準出力値Ｂとの差が所定の大きさ以上である場合に、記憶部４０に記憶されている基準出力値Ｂを最小値に更新する。このようにすることで、サプライポンプ１８の特性が確実に変化した場合に判定閾値Ｄを更新することができる。
【００４４】
また、特定部３２は、第１開度の状態における第１ポンプ出力値と、第２開度の状態における第２ポンプ出力値とに基づいて、ドージングバルブ１２の開度とサプライポンプ１８の出力値との関係を特定することもできる。このようにすることで、ドージングバルブ１２の開度とサプライポンプ１８の出力値との関係が予めわかっていない場合や、ドージングバルブ１２の開度とサプライポンプ１８の出力値との関係が線形でない場合であっても、閾値決定部３３は判定閾値Ｄを決定することができる。
【００４５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１  ドージング制御装置
１０  排気管
１１  装置
１２  ドージングバルブ
１３  センサ
１５  尿素水タンク
１６  サクションライン
１７  サプライモジュール
１８  サプライポンプ
１９  フィルタ
２０  圧送ライン
２１  ライン
２２  尿素水センサ
２３  ＥＣＭ
３０  制御部
３１  噴射量制御部
３２  特定部
３３  閾値決定部
３４  判定部
４０  記憶部
【図１】
2017186993.tif 000003
【図２】
2017186993.tif 000004
【図３】
2017186993.tif 000005
【図４】
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【図５】
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