JP5585125B2 - 尿素品質診断システム - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの排ガス中のＮＯｘを尿素水を用いて還元するＳＣＲシステムに係り、特にＳＣＲ装置に噴射する尿素水の濃度等の品質を診断するための尿素品質診断システムに関するものである。
ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを浄化するために排ガス浄化システムとして、例えば選択還元触媒（ＳＣＲ）を用いたＳＣＲシステムが開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。
このＳＣＲシステムは、尿素を還元剤として使用し、尿素水をＳＣＲ装置の排気ガス上流に供給し、排気ガスの熱で尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアによってＳＣＲ触媒上でＮＯｘを還元して浄化するものである。
尿素水はタンクに貯蔵され、所定の濃度（例えば３２．５％）で目標浄化率が達成できるように、エンジン回転数−負荷に応じた尿素水噴射量をキャリブレーションしている。
尿素水を補給する際、尿素水が水で薄められると浄化性能が低下し、逆に、誤って濃度が高い尿素水を入れた時には尿素過剰供給によるアンモニアスリップが生じたり、尿素の析出により噴射ノズルの詰まりを起こす問題がある。
また尿素タンク内での、水分の蒸発などで濃度が高くなったり、また、塩水などの異質の液体を入れられて濃度が高くなった場合、噴射系統やＳＣＲ装置が故障することも考えられる。
この尿素水タンクには、特許文献３に示されるような尿素濃度センサが設けられ、このセンサで尿素水の濃度を検出／診断し、濃度が所定値よりも低い、あるいは高い場合には濃度異常と判定し、尿素水噴射を禁止すると共に運転者に警告をして、タンク内尿素水を正規のものに入れ替えるように促すようにする。
特開２０００−２７６２７号公報 特開２００５−８３２２３号公報 特開２００７−４７００６号公報
しかしながら、尿素タンク内の尿素水の水位が低い、すなわち残量が少ないと車両の振動などで液面が揺れ、タンク底面近くに設置されている濃度センサの検出部が露出していまい、信号検出が安定せず正確な濃度の検出が行えなくなる不具合がある。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、尿素タンク内の尿素水の品質を的確に診断できる尿素品質診断システムを提供することにある。
上記目的を達成するために請求項１の発明は、尿素タンク内の尿素水濃度と水位を検出し、水位が所定値以上のときに尿素水濃度の検出値により尿素水の品質の診断を行い、水位が所定値より低い場合は尿素水濃度に関わらず診断を行わないことを特徴とする尿素品質診断システムである。
請求項２の発明は、尿素水濃度の検出値が、上限尿素水濃度以上、又は下限尿素濃度以下のときに濃度異常と診断する請求項１記載の尿素品質診断システムである。
本発明によれば、尿素タンク内の尿素水の濃度を検出する際に、水位を検出し、その水位が所定値以上の時に検出した濃度から品質を診断することで、的確な品質診断が行えるという優れた効果を発揮するものである。
本発明の一実施の形態を示すシステム図である。 本発明の尿素品質診断システムのフローを示す図である。
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１において、ディーゼルエンジンの排気管１０には、ＳＣＲ装置１１が接続され、そのＳＣＲ装置１１の上流側に尿素水を噴射する噴射ノズル１２が設けられてＳＣＲシステムが構成される。
ＳＣＲ装置１１は、酸化触媒層１３と触媒付セラミックフィルタ１４とからなり、酸化触媒層１３で、排ガス中のＰＭ（パティキュレートマター）中に含まれる炭化水素ＨＣを主とした未燃焼物質（ＳＯＦ）を酸化し、触媒付セラミックフィルタ１４で排ガス中のＰＭを捕集し、さらにその触媒付セラミックフィルタ１４で、尿素水の熱分解で生じたアンモニアとＮＯｘを反応させて脱硝するようになっている。
尿素水１５は尿素タンク１６内に貯蔵され、ポンプからなるサプライモジュール１７にて、尿素タンク１６内の尿素水１５が送液ライン１８を通して吸い上げられ、噴射ノズル１２に供給されて噴射され、余剰の尿素水は、回収ライン１９を通して尿素タンク１６に戻されるようになっている。
噴射ノズル１２から噴射される尿素水量は、ＤＣＵ（Ｄｏｓｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；噴射弁制御装置）２０により、サプライモジュール１７を介して制御される。ＤＣＵ２０は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）に接続され、ＥＣＵからのエンジン回転数−負荷と、排気管１０の上流側に設けられた排気温度センサ２１から発生するＮＯｘ量を推定すると共に、そのＮＯｘを脱硝するのに必要な尿素水量を決定しておき、これに基づいてサプライモジュール１７を制御し、さらに、噴射ノズル１２で、決定した尿素水量で噴射したとき、排気管１０の上流側に設けられたＮＯｘセンサ２２の検出値に基づいてサプライモジュール１７を制御して噴射ノズル１２から噴射する尿素水量を調整する。
さて、尿素タンク１６には、尿素水１５の濃度と水位を検出する濃度・水位センサ２３が設けられ、この濃度・水位センサ２３の検出値がＤＣＵ２０に入力される。
濃度・水位センサ２３は、基本的には静電容量変化で水位と濃度を測定するものであるが、同時に電気伝導度も測定して塩水などの混入も検出できるものである。この濃度・水位センサ２３は、図示のように水位センサと濃度センサを一体化したものでも、或いは個々に水位と濃度を検出するセンサで構成してもいずれでも良い。
このＤＣＵ２０は、濃度・水位センサ２３からの水位と濃度の検出値に基づいて、尿素水１５の品質を診断するようになっている。
この品質診断は、濃度・水位センサ２３での濃度の検出値が、予め設定した上限尿素水濃度である上限値β以上、又は予め設定した下限尿素濃度である下限値α以下のときには濃度異常と診断し、サプライモジュール１７による尿素水噴射を禁止し、またＥＣＵを通して、キャビンに設けられた、警告ランプを点灯したり、ブザーで警報音を発したりして運転者に警告するようになし、尿素タンク１６内の尿素水１５を正規のものに入れ替えるように促す。
本発明においての品質診断は、濃度の検出値に基づく診断に先立って、濃度・水位センサ２３によって検出される尿素水の水位Ｌを判定し、水位Ｌが所定値以下のときには診断を行わないようにするものである。
すなわち、水位が低いとき、車両の振動などで液面が揺れ、センサ２３の検出部が露出して検出信号が安定せず正確な濃度の検出の検出ができなくなるため、濃度・水位センサ２３が濃度を確実に検出できる所定水位以上の時に濃度検出値による診断を行う。このように、診断時に尿素水の水位が確保されている状態で診断を行うことで、信頼性の高い濃度検出が可能となる。
次にこの本発明の尿素品質診断システムのフローを図２により説明する。
診断をスタート３０し、ｓｔｅｐ１で、尿素水が所定水位以上かを判断する。このｓｔｅｐ１で尿素水の水位が所定値より低いとき（ＮＯ）は診断不可能３１として診断を終了（リターン）３２とする。ｓｔｅｐ１の判断で尿素水が所定水位以上のとき（ＹＥＳ）、ｓｔｅｐ２で、検出した濃度が下限値α以上で上限値β以下かを判断し、α≦濃度≦βであれば（ＹＥＳ）、正常判定３３とし、また濃度が下限値αを下回るとき、上限値βを超えるとき（ＮＯ）、異常判定３４を行い、尿素噴射禁止３５，警告ランプ点灯３６を行って診断を終了３２とする。
１０ 排気管
１１ ＳＣＲ装置
１２ 噴射ノズル
１５ 尿素水
１６ 尿素タンク
２０ ＤＣＵ
２３ 濃度・水位センサ

Claims (2)

  1. 尿素タンク内の尿素水濃度と水位を検出し、水位が所定値以上のときに尿素水濃度の検出値により尿素水の品質の診断を行い、水位が所定値より低い場合は尿素水濃度に関わらず診断を行わないことを特徴とする尿素品質診断システム。
  2. 尿素水濃度の検出値が、上限尿素水濃度以上、又は下限尿素濃度以下のときに濃度異常と診断する請求項１記載の尿素品質診断システム。
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