JP2021046823A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャットダウン処理が正常に終了しない場合に利用者に故障したと誤解を与えることを抑制する。【解決手段】排気通路内の排気ガスを触媒を介して還元剤で浄化させる排気浄化システムを制御する制御装置１００は、シャットダウン処理を行う際に、所定数のチェック情報を記憶部１１０に記憶させるシャットダウン処理部１２２と、起動時に、記憶部１１０に記憶されたチェック情報に基づいて、前回のシャットダウン処理が正常に終了したか否かを判定する判定部１２３と、前回のシャットダウン処理が正常に終了していないと判定された場合には、排気通路の温度を高める昇温制御を行うと共に、記憶部１１０に記憶された還元触媒５２中の還元剤の量を初期値にする起動処理部１２４とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、排気浄化システムを制御する制御装置に関する。

車両には、エンジンの排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するために、排気ガスが流れる排気通路に還元剤を噴射する排気浄化システムが搭載されている。排気浄化システムは、所定の制御装置によって制御される。制御装置は、例えばイグニッションキーがオフになると、シャットダウン処理を行う。

特開２０１７−８９３８９号公報

ところで、シャットダウン処理が行われる時間内に、例えば利用者が制御装置の電源を切る行為を行うことで、システムが故障していなくても、シャットダウン処理が正常に終了せずエラー表示がされる。この場合、エラー表示を見た利用者は、システムが故障したと誤解するおそれがある。

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、シャットダウン処理が正常に終了しない場合に利用者に故障したと誤解を与えることを抑制することを目的とする。

本発明の一の態様においては、排気管内の排気ガスを触媒を介して還元剤で浄化させる排気浄化システムを制御する制御装置であって、シャットダウン処理を行う際に、所定数のチェック情報を記憶部に記憶させるシャットダウン処理部と、起動時に、前記記憶部に記憶された前記チェック情報に基づいて、前回の前記シャットダウン処理が正常に終了したか否かを判定する判定部と、前回の前記シャットダウン処理が正常に終了していないと判定された場合には、前記排気管の温度を高める昇温制御を行うと共に、前記記憶部に記憶された前記触媒中の前記還元剤の量を初期値にする起動処理部と、を備える、制御装置を提供する。

また、前記シャットダウン処理部は、前記シャットダウン処理を所定時間行う際に、前記チェック情報を前記記憶部に順次記憶させ、前記判定部は、前記起動時に、前記記憶部に前記チェック情報が前記所定数記憶されていない場合には、前記シャットダウン処理が正常に終了していないと判定することとしてもよい。

また、前記起動処理部は、前記昇温制御を行うことで前記触媒中の前記還元剤であるアンモニアを分解させ、前記記憶部に記憶された前記触媒中の前記アンモニアの量を０にすることとしてもよい。

また、前記起動処理部は、一の起動時に前記シャットダウン処理が正常に終了していないと判定された後、次回の起動時に前記シャットダウン処理が再度正常に終了していないかを判定し、前記制御装置は、次回の起動時に前記シャットダウン処理が再度正常に終了していないと判定された場合には、前記排気浄化システムが故障している旨の報知を行わせる報知制御部を更に備えることとしてもよい。

本発明によれば、シャットダウン処理が正常に終了しない場合に利用者に故障したと誤解を与えることを抑制できるという効果を奏する。

一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成を示す模式図である。 制御装置１００の詳細構成を示すブロック図である。 記憶部１１０に記憶されたチェック情報を説明するための模式図である。 記憶部１１０に記憶されたアンモニア量の初期値を説明するための模式図である。 制御装置１００の動作例を説明するためのフローチャートである。

＜排気浄化システムの構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成について説明する。

図１は、一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成を示す模式図である。図１に示すように、排気浄化システムＳは、エンジン１０と、排気通路２０と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３０と、尿素水噴射装置４０と、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction；選択還元触媒）装置５０と、ＮＯｘセンサ６０、６５と、表示部８０と、制御装置１００とを有する。排気浄化システムＳは、トラック等の車両に搭載されており、エンジン１０の排気ガスを浄化する。

エンジン１０は、燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる内燃機関である。エンジン１０は、ここでは４気筒のディーゼルエンジンであるが、これに限定されず、４気筒以外のエンジンであってもよい。

排気通路２０は、エンジン１０と接続された排気管であり、エンジン１０の排気ガスを車両の外部へ排出させる。排気ガスが流れる排気通路２０には、ＤＰＦ３０、尿素水噴射装置４０及びＳＣＲ装置５０が設けられている。

ＤＰＦ３０は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタである。ＤＰＦ３０は、例えば、金属やセラミックス製のハニカム体で構成されている。

尿素水噴射装置４０は、ＤＰＦ３０とＳＣＲ装置５０の間に設けられ、排気通路２０内に尿素水を噴射する。尿素水噴射装置４０が噴射した尿素水は、排気通路２０を流れる排気ガスの熱によって加水分解し、アンモニアが生成される。アンモニアは、排気ガス中のＮＯｘの還元反応を起こすために用いられる。

尿素水噴射装置４０は、噴射部４１と、タンク４２と、ポンプ４３と、流路４４とを有する。タンク４２は、尿素水を収容する収容部である。ポンプ４３は、タンク４２内の尿素水を噴射部４１へ向かって圧送する。流路４４は、ポンプ４３によって噴射部４１へ送られる尿素水が流れる供給路である。噴射部４１は、尿素水を排気通路２０内に噴射する。

ＳＣＲ装置５０は、排気ガス中のＮＯｘを還元反応によって無害な窒素に変換する装置である。ＳＣＲ装置５０は、還元剤であるアンモニアとＮＯｘの還元反応を促進させる還元触媒５２を有する。還元触媒５２には、尿素水から生成されたアンモニアが吸着される。還元触媒５２は、吸着したアンモニアによってＮＯｘを窒素と水に還元し、ＮＯｘの排出を低減させる。

ＮＯｘセンサ６０、６５は、排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出する。ＮＯｘセンサ６０は、排気通路２０においてＳＣＲ装置５０の上流側に設けられ、ＮＯｘセンサ６５は、ＳＣＲ装置５０の下流側に設けられている。ＮＯｘセンサ６０は、ＳＣＲ装置５０の入口側のＮＯｘの濃度を検出し、ＮＯｘセンサ６５は、ＳＣＲ装置５０の出口側のＮＯｘの濃度を検出する。

表示部８０は、排気浄化システムＳの状態や動作に関する各種の情報を表示する。例えば、表示部８０は、システムが故障している場合には、システムが故障している旨を表示する。これにより、運転者は、システムが故障していることを容易に把握できる。

制御装置１００は、排気浄化システムＳの動作を制御する。例えば、制御装置１００は、記憶部１１０に記憶された還元触媒５２に吸着されたアンモニアの量を参照して、尿素水噴射装置４０による尿素水の噴射を制御する。

制御装置１００は、例えば車両のキーがオフになると、排気浄化システムＳのシャットダウン処理を行う。排気浄化システムＳのシャットダウン処理は、通常、所定時間（具体的には、数分間）行われる。また、制御装置１００は、例えば車両のキーがオンになると、起動処理を行う。本実施形態の制御装置１００は、詳細は後述するが、起動時に前回のシャットダウン処理が正常に終了していないと判定された場合には、所定の初期化処理を行う。
これにより、例えばシャットダウン処理中に運転者の不適切な行為に起因してシャットダウン処理が正常に終了しない場合には、エラー表示を行わず、初期化処理を行う。初期化処理を行うことで、排気浄化システムＳを修理することなく、初期状態の排気浄化システムＳを引き続き使用することが可能となる。

＜制御装置の詳細構成＞
図２を参照しながら、制御装置１００の詳細構成の一例について説明する。
図２は、制御装置１００の詳細構成を示すブロック図である。制御装置１００は、記憶部１１０と、制御部１２０とを有する。

記憶部１１０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部１１０は、制御部１２０が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部１１０は、還元触媒５２に吸着されたアンモニアの量を記憶している。

制御部１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することにより、排気浄化システムＳの動作を制御する。本実施形態では、制御部１２０は、シャットダウン処理部１２２と、判定部１２３と、起動処理部１２４と、報知制御部１２５として機能する。

シャットダウン処理部１２２は、シャットダウン処理を行う際に、所定数のチェック情報を記憶部１１０に記憶させる。具体的には、シャットダウン処理部１２２は、シャットダウン処理を所定時間行う際に、チェック情報を記憶部１１０に順次記憶させる。チェック情報は、シャットダウン時の排気浄化システムＳの構成要素の状態等を示す情報であり、起動時に参照される情報である。

図３は、記憶部１１０に記憶されたチェック情報を説明するための模式図である。ここでは、シャットダウン処理時に、４つのチェック情報Ｉ１〜Ｉ４が記憶部１１０に順次記憶されるものとする。シャットダウン処理が正常に終了した場合には、図３（ａ）に示すように、４つのチェック情報Ｉ１〜Ｉ４の値がそれぞれ記憶部１１０に記憶されている。一方で、シャットダウン処理が途中で終了した場合には、図３（ｂ）に示すように、チェック情報Ｉ１、Ｉ２の値が記憶部１１０に記憶されているが、記憶順番が遅いチェック情報Ｉ３、Ｉ４の値は記憶部１１０に記憶されない。

判定部１２３は、システム起動時に、記憶部１１０に記憶されたチェック情報Ｉ１〜Ｉ４に基づいて、前回のシャットダウン処理が正常に終了したか否かを判定する。例えば、判定部１２３は、システム起動時に、記憶部１１０にチェック情報Ｉ１〜Ｉ４の値が所定数記憶されている場合には（図３（ａ）に示す状態）、前回のシャットダウン処理が正常に終了したと判定する。一方で、判定部１２３は、システム起動時に、記憶部１１０にチェック情報Ｉ１〜Ｉ４の値が所定数記憶されていない場合には（図３（ｂ）に示す状態）、前回のシャットダウン処理が正常に終了していないと判定する。これにより、記憶部１１０に記憶されたチェック情報Ｉ１〜Ｉ４を参照することで、前回のシャットダウン処理が正常に終了したか否かを容易に判定できる。

起動処理部１２４は、排気浄化システムＳの起動時に所定の処理を行う。起動処理部１２４は、判定部１２３によって前回のシャットダウン処理が正常に終了していないと判定された場合には、初期化処理を行う。初期化処理として、起動処理部１２４は、排気通路２０の温度を高める昇温制御を行う。例えば、起動処理部１２４は、燃料噴射部７２に燃料を噴射させて、排気通路２０の温度を高める。燃料噴射部７２は、エンジン１０に燃料を噴射するが、これに限定されず、例えば排気通路２０内においてＤＰＦ３０の上流側に設けた酸化触媒（不図示）の上流側に燃料を噴射してもよい。上記の昇温制御を行うことで、還元触媒５２中のアンモニアを分解させ、還元触媒５２にアンモニアを吸着させない。

また、起動処理部１２４は、初期化処理として、上記の昇温制御を行うと共に、記憶部１１０に記憶された還元触媒５２に吸着されたアンモニアの量に関する情報を初期値にする。初期値は、上記の昇温制御を行った後に還元触媒５２に付着されているアンモニアの量に設定される。上述したように昇温制御を行うことで還元触媒５２にアンモニアが吸着されない状態となるので、本実施形態では初期値は０となる。これにより、還元触媒５２に対するアンモニアの吸着量と、記憶部１１０に記憶されたアンモニアの量が、同一となるので、その後の尿素水の噴射制御を適切に行える。

図４は、記憶部１１０に記憶されたアンモニア量の初期値を説明するための模式図である。ここでは、初期化処理を行う前に、記憶部１１０にアンモニア量として、例えば「５０」が記憶されていたものとする。起動処理部１２４は、初期化処理によって、記憶部１１０に記憶されたアンモニアの量を０にする。

起動処理部１２４は、一の起動時にシャットダウン処理が正常に終了していないと判定された後、次回の起動時にシャットダウン処理が再度正常に終了していないかを判定する。次回の起動時にシャットダウン処理が正常に終了していない場合には、システムが故障している蓋然性が高い。このため、起動処理部１２４は、シャットダウン処理が再度正常に終了していないと判定した場合には、その旨を報知制御部１２５に出力する。

報知制御部１２５は、表示部８０の表示を制御する。報知制御部１２５は、次回の起動時に再度正常に終了していないと判定された場合には、排気浄化システムＳが故障している旨の報知を行わせる。例えば、報知制御部１２５は、排気浄化システムＳが故障している旨の情報を、表示部８０に表示させる。これにより、運転者は、排気浄化システムＳが故障していることを容易に把握できる。

＜制御装置の動作例＞
上述した構成を有する制御装置１００の動作例について、図５を参照しながら説明する。

図５は、制御装置１００の動作例を説明するためのフローチャートである。図５に示す処理は、制御部１２０が記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することで、行われる。

ここでは、イグニッションキー７０がオフになり、シャットダウン処理部１２２がシャットダウン処理を開始するところから開始される（ステップＳ１０２）。シャットダウン処理は、所定時間（数分間）行われる。

シャットダウン処理中に、シャットダウン処理部１２２は、記憶部１１０にチェック情報を順次記憶させる（ステップＳ１０４）。シャットダウン処理が正常に終了すれば、図３（ａ）に示すように、４つのチェック情報が記憶部１１０に記憶される。一方で、シャットダウン処理が正常に終了していない場合には、図３（ｂ）に示すように、一部のチェック情報のみが記憶部１１０に記憶される。

その後、イグニッションキー７０がオンになった場合には（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、判定部１２３は、記憶部１１０に記憶されたチェック情報に基づいて、前回のシャットダウン処理が正常に終了したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。

そして、ステップＳ１０８で前回のシャットダウン処理が正常に終了しなかったと判定された場合には（Ｎｏ）、すなわち、一部のチェック情報のみが記憶部１１０に記憶された場合には、起動処理部１２４は、初期化処理を行う（ステップＳ１１０）。すなわち、起動処理部１２４は、排気通路２０の温度を高める昇温制御を行うと共に、記憶部１１０に記憶されたアンモニアの量を初期値（具体的には０）にする。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の制御装置１００は、起動時に、記憶部１１０に記憶されたチェック情報に基づいて、前回のシャットダウン処理が正常に終了したか否かを判定する。そして、制御装置１００は、前回のシャットダウン処理が正常に終了していないと判定された場合には、排気通路２０の温度を高める昇温制御を行うと共に、記憶部１１０に記憶された還元触媒５２のアンモニア量を初期値にする。
これにより、例えば利用者の不適切な行為に起因してシャットダウン処理が正常に終了しない場合には、エラー表示を行わず、初期化処理を行う。エラー表示が行われないことで、運転者は故障したと誤解することを防止できる。また、初期化処理を行うことで、排気浄化システムＳを修理することなく、初期状態の排気浄化システムＳを引き続き使用することが可能となる。

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

２０ 排気通路
５２ 還元触媒
１００ 制御装置
１１０ 記憶部
１２２ シャットダウン処理部
１２３ 判定部
１２４ 起動処理部
１２５ 報知制御部

Claims (4)

1. 排気管内の排気ガスを触媒を介して還元剤で浄化させる排気浄化システムを制御する制御装置であって、
   シャットダウン処理を行う際に、所定数のチェック情報を記憶部に記憶させるシャットダウン処理部と、
   起動時に、前記記憶部に記憶された前記チェック情報に基づいて、前回の前記シャットダウン処理が正常に終了したか否かを判定する判定部と、
   前回の前記シャットダウン処理が正常に終了していないと判定された場合には、前記排気管の温度を高める昇温制御を行うと共に、前記記憶部に記憶された前記触媒中の前記還元剤の量を初期値にする起動処理部と、
   を備える、制御装置。
2. 前記シャットダウン処理部は、前記シャットダウン処理を所定時間行う際に、前記チェック情報を前記記憶部に順次記憶させ、
   前記判定部は、前記起動時に、前記記憶部に前記チェック情報が前記所定数記憶されていない場合には、前記シャットダウン処理が正常に終了していないと判定する、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記起動処理部は、前記昇温制御を行うことで前記触媒中の前記還元剤であるアンモニアを分解させ、前記記憶部に記憶された前記触媒中の前記アンモニアの量を０にする、
   請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記起動処理部は、一の起動時に前記シャットダウン処理が正常に終了していないと判定された後、次回の起動時に前記シャットダウン処理が再度正常に終了していないかを判定し、
   次回の起動時に前記シャットダウン処理が再度正常に終了していないと判定された場合には、前記排気浄化システムが故障している旨の報知を行わせる報知制御部を更に備える、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
   
   

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