WO2011145570A1 - 尿素水温度センサの妥当性診断システム - Google Patents

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弘隆 高橋
美則 浜口
正志 水谷
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Definitions

  • the present invention relates to a validity diagnosis system for a urea water temperature sensor for diagnosing a failure of a urea water temperature sensor that measures the temperature of urea water stored in a urea tank.
  • An SCR system using an SCR (Selective Catalytic Reduction) device has been developed as an exhaust gas purification system for purifying NO x in exhaust gas of a diesel engine.
  • This SCR system supplies urea water upstream of the exhaust gas of the SCR, generates ammonia by the heat of the exhaust gas, and reduces and purifies NO x on the SCR catalyst by this ammonia (for example, patent) Reference 1).
  • the temperature of the urea water stored in the urea tank is measured by a urea water temperature sensor provided in the urea tank. Thereby, freezing of urea water is detected, and thawing control is performed as necessary.
  • the SCR system is equipped with a urea water temperature sensor validity diagnosis system for diagnosing a urea water temperature sensor failure.
  • This validity diagnosis system diagnoses the failure of the urea water temperature sensor by comparing the temperature of the urea water measured by the urea water temperature sensor with the outside air temperature. Specifically, immediately after the engine is started, the temperature of the urea water is compared with the outside air temperature, and when these temperature differences are larger than a preset threshold value, the urea water temperature sensor is diagnosed as a failure. Since the outside air temperature to be compared does not have a temperature sensor that directly measures the outside air temperature (not provided for economic reasons), for example, an intake manifold temperature or a MAF temperature sensor provided in a MAF (Mass Air Flow) sensor. Is used as the outside air temperature.
  • the engine is diagnosed immediately after the engine is started, it is considered that the temperature of the urea water in the urea tank and the outside air temperature are substantially the same, and whether there is a large deviation between these temperatures. This is because a failure of the urea water temperature sensor can be diagnosed by looking.
  • the urea water temperature sensor is erroneously diagnosed even though the urea water temperature sensor has not failed.
  • the temperature of urea water in the urea tank rises, and depending on the replenished amount, urea water measured by a urea water temperature sensor
  • the temperature difference between the temperature of the water and the outside air temperature becomes large, and the urea water temperature sensor is erroneously diagnosed as malfunctioning.
  • an object of the present invention is to provide a validity diagnostic system for a urea water temperature sensor that can prevent erroneous diagnosis when urea water is replenished in a urea tank.
  • the present invention was devised to achieve the above object, and the invention of claim 1 compares the temperature of urea water measured by a urea water temperature sensor provided in the urea tank with the outside air temperature.
  • the validity diagnosis system for a urea water temperature sensor having a validity diagnosis unit for diagnosing a failure of the urea water temperature sensor the urea water level measured by the urea water level sensor provided in the urea tank is immediately before the key is turned off.
  • the validity diagnosis unit In the storage unit, after the key is turned on, a level difference between the urea water level stored in the storage unit and the current urea water level is obtained, and when the level difference is equal to or less than a preset threshold value, the validity diagnosis unit This is a urea water temperature sensor validity diagnosis system having a urea water level condition determination unit that permits diagnosis by temperature comparison.
  • an SCR system 100 includes an SCR device 103 provided in an exhaust pipe 102 of an engine E, and a dosing valve (urea that injects urea water upstream of the SCR device 103 (upstream of exhaust gas).
  • a dosing valve urea that injects urea water upstream of the SCR device 103 (upstream of exhaust gas).
  • injection device, dosing module 104, urea tank 105 for storing urea water, supply module 106 for supplying urea water stored in urea tank 105 to dosing valve 104, dosing valve 104, supply module 106, etc.
  • DCU Dosing Control Unit
  • a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) 107, a DPF (Diesel Particulate Filter) 108, and an SCR device 103 are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas.
  • the DOC 107 is for oxidizing NO in the exhaust gas exhausted from the engine E into NO 2 and controlling the ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas to increase the denitration efficiency in the SCR device 103.
  • the DPF 108 is for collecting PM (Particulate Matter) in the exhaust gas.
  • a dosing valve 104 is provided in the exhaust pipe 102 on the upstream side of the SCR device 103.
  • the dosing valve 104 has a structure in which an injection hole is provided in a cylinder filled with high-pressure urea water, and a valve body that closes the injection hole is attached to the plunger, and the valve is pulled up by energizing the coil to raise the plunger. The body is separated from the nozzle and the urea water is injected. When energization of the coil is stopped, the plunger is pulled down by the internal spring force and the valve body closes the injection port, so that the urea water injection is stopped.
  • the exhaust pipe 102 on the upstream side of the dosing valve 104 is provided with an exhaust temperature sensor 109 that measures the temperature of the exhaust gas at the inlet of the SCR device 103 (SCR inlet temperature).
  • An upstream NO x sensor 110 that detects the NO x concentration on the upstream side of the SCR device 103 is provided upstream of the SCR device 103 (here, upstream of the exhaust temperature sensor 109).
  • a downstream side NO x sensor 111 that detects the NO x concentration on the downstream side of the SCR device 103 is provided on the downstream side.
  • the supply module 106 includes an SM pump 112 that pumps urea water, an SM temperature sensor 113 that measures the temperature of the supply module 106 (temperature of urea water flowing through the supply module 106), and the pressure of urea water in the supply module 106 (
  • the urea water pressure sensor 114 for measuring the discharge pressure of the SM pump 112 and the urea water flow path are switched to supply urea water from the urea tank 105 to the dosing valve 104 or within the dosing valve 104.
  • a reverting valve 115 for switching whether to return the urea water to the urea tank 105.
  • the reverting valve 115 when the reverting valve 115 is ON, the urea water from the urea tank 105 is supplied to the dosing valve 104, and when the reverting valve 115 is OFF, the urea water in the dosing valve 104 is supplied to the urea tank 105. I tried to return it.
  • the supply module 106 uses the SM pump 112 to supply the urea water in the urea tank 105 to a liquid supply line (suction line) 116. And the excess urea water is returned to the urea tank 105 through a recovery line (back line) 118.
  • the urea tank 105 is provided with an SCR sensor 119.
  • the SCR sensor 119 includes a level sensor 120 that measures the level (level) of urea water in the urea tank 105, a temperature sensor 121 that measures the temperature of urea water in the urea tank 105, and a sensor in the urea tank 105. And a quality sensor 122 for measuring the quality of the urea water.
  • the quality sensor 122 detects the quality of the urea water in the urea tank 105 by detecting, for example, the concentration of urea water and whether or not a different mixture is mixed in the urea water from the propagation speed and electrical conductivity of the ultrasonic waves. To do.
  • a cooling line 123 for circulating cooling water for cooling the engine E is connected to the urea tank 105 and the supply module 106.
  • the cooling line 123 is configured to exchange heat between the cooling water passing through the urea tank 105 and flowing through the cooling line 123 and the urea water in the urea tank 105.
  • the cooling line 123 passes through the supply module 106 and exchanges heat between the cooling water flowing through the cooling line 123 and the urea water in the supply module 106.
  • the cooling line 123 is provided with a tank heater valve (coolant valve) 124 for switching whether or not to supply cooling water to the urea tank 105 and the supply module 106. Although the cooling line 123 is also connected to the dosing valve 104, the dosing valve 104 is configured to be supplied with cooling water regardless of whether the tank heater valve 124 is opened or closed. 1, the cooling line 123 is disposed along the liquid feeding line 116, the pressure feeding line 117, and the recovery line 118 through which the urea water passes.
  • FIG. 2 shows an input / output configuration diagram of the DCU 126.
  • the DCU126 upstream-side NO x sensor 110, the downstream-side NO x sensor 111, SCR sensor 119 (the level sensor 120, temperature sensor 121, the quality sensor 122), the exhaust gas temperature sensor 109, the supply module 106
  • the SM temperature sensor 113, the urea water pressure sensor 114, and an input signal line from an ECM (Engine Control Module) 125 that controls the engine E are connected. From the ECM 125, signals of outside air temperature and engine parameters (engine speed, etc.) are input.
  • the DCU126, tank heater valve 124, SM pump 112 and reverting valve 115 of the supply module 106, the dosing valve 104, the heater of the upstream-side NO x sensor 110, the output signal to the heater, the downstream-side NO x sensor 111 The lines are connected. Note that the input / output of signals between the DCU 126 and each member may be input / output via individual signal lines or input / output via a CAN (Controller Area Network).
  • CAN Controller Area Network
  • DCU126 includes a signal of the engine parameters from ECM125, based on the exhaust gas temperature from the exhaust temperature sensor 109, thereby estimating the amount of the NO x in the exhaust gas, the amount of the NO x in the exhaust gas estimated is adapted to determine the urea water injected from the dosing valve 104 based on, further, when injected with urea water was determined by dosing valve 104, controls the dosing valve 104 based on the detection value of the upstream-side NO x sensor 110 Thus, the amount of urea water injected from the dosing valve 104 is adjusted.
  • the temperature of the urea water stored in the urea tank 105 is measured by the urea water temperature sensor (the temperature sensor 121 provided in the SCR sensor 119 in this embodiment), and the freezing of the urea water is detected. In some cases, decompression control is performed as necessary. If the temperature sensor 121 as the urea water temperature sensor fails, the temperature of the urea water cannot be measured. Therefore, the SCR system 100 has a urea water temperature sensor validity diagnosis system (hereinafter simply referred to as validity) for diagnosing the failure of the temperature sensor 121. A diagnostic system).
  • validity a urea water temperature sensor validity diagnosis system
  • the validity diagnosis system 129 has a validity diagnosis unit 127 that diagnoses a failure of the temperature sensor 121 by comparing the temperature of the urea water measured by the temperature sensor 121 with the outside air temperature.
  • the validity diagnosis unit 127 is mounted on the DCU 126.
  • the validity diagnosis unit 127 has no abnormality related to the outside air temperature that is data (CAN data) sent from the ECM 125 via the CAN, there is no abnormality related to the level sensor 120 that measures the level of urea water, the temperature sensor After confirming that there is no circuit abnormality 121, it is determined whether or not the engine has just started based on the battery voltage, which is a variable of the DCU 126, and the elapsed time measured by the engine run timer.
  • the engine run timer measures the elapsed time since the engine started. For example, the engine run timer determines that the engine has started when the engine speed exceeds a preset rotation speed (rpm) and starts counting, and the engine rotation speed is set to the preset rotation speed (rpm) ⁇ predetermined The count is reset when the rotation speed becomes less than (for example, 25 rpm).
  • the intake manifold temperature or the MAF temperature measured by the MAF temperature sensor provided in the MAF sensor is outside. Use as temperature.
  • the validity diagnosis unit 127 determines that it is immediately after the engine is started, it compares the temperature of the urea water obtained by the temperature sensor 121 with the outside air temperature, and when it is determined that it is not immediately after the engine is started. The failure of the temperature sensor 121 is not diagnosed.
  • the validity diagnosis unit 127 is configured to diagnose the temperature sensor 121 as a failure when the temperature difference is larger than a preset threshold value as a result of comparing the temperature of the urea water with the outside air temperature.
  • the validity diagnosis system 129 is configured to diagnose the failure of the temperature sensor 121 in this way. However, if the diagnosis is permitted only under the condition of immediately after the engine is started, for example, a room or the like at a low outside temperature When the warm urea water stored in the tank is replenished, the temperature of the urea water in the urea tank 105 rises, and depending on the replenished amount, the temperature of the urea water measured by the temperature sensor 121 and the outside air temperature The difference becomes large and a problem arises that the temperature sensor 121 is erroneously diagnosed as malfunctioning.
  • the present inventors implemented a urea water level condition determination unit 128 that permits the diagnosis by the validity diagnosis unit 127 based on the urea water level in the urea tank 105 in the validity diagnosis system 129.
  • the urea water level condition determination unit 128 sets the urea water level measured by the urea water level sensor provided in the urea tank 105 (level sensor 120 provided in the SCR sensor 119 in the present embodiment) to the key OFF ( Immediately before ignition off; vehicle stop) is stored in the storage unit 130, and after the key is turned on (ignition on; vehicle start), the level difference between the urea water level stored in the storage unit 130 and the current urea water level is obtained. When the difference is equal to or less than a preset threshold value, the validity diagnosis unit 127 allows diagnosis by temperature comparison.
  • the reason for storing in the storage unit 130 immediately before the key is OFF is that the SCR sensor 119 is turned OFF by the key OFF, and thereafter the urea water level cannot be measured.
  • the storage unit 130 is made of a rewritable medium such as an EEPROM.
  • FIG. 4 shows a flowchart summarizing the operation of the urea water level condition determination unit 128.
  • the urea water level condition determination unit 128 stores the current urea water level in the urea tank 105 measured by the level sensor 120 of the SCR sensor 119 after the key is turned on and the storage unit 130 immediately before the key is turned off. The stored urea water level is compared to determine whether or not these level differences are equal to or less than a preset threshold value (step 401). When the urea water level is not stored in the storage unit 130 such as at the time of the first diagnosis, the urea water level condition determination unit 128 ends the operation without permitting the diagnosis by the validity diagnosis unit 127.
  • the urea water level condition determination unit 128 ends the operation without permitting the diagnosis by the validity diagnosis unit 127, and the level difference is set.
  • the urea water level condition determination unit 128 permits the diagnosis by the validity diagnosis unit 127 (step 402).
  • the urea water level condition determination unit 128 permits the diagnosis of the urea water temperature sensor only when the urea water level in the urea tank 105 is not substantially changed.
  • the validity diagnosis unit 127 provided in the validity diagnosis system 129 first has no abnormality related to the outside air temperature, which is CAN data, there is no abnormality related to the level sensor 120 for measuring the level of urea water, and the temperature sensor It is confirmed that there is no circuit abnormality 121 (step 500), and when any abnormality is found, the diagnosis is terminated.
  • the validity diagnosis unit 127 determines whether or not the battery voltage, which is a variable included in the DCU 126, is within a preset range (step 501).
  • step 501 When it is determined in step 501 that the battery voltage is outside the preset range, the validity diagnosis unit 127 terminates the process without performing the diagnosis of the temperature sensor 121.
  • the validity diagnosis unit 127 determines whether the elapsed time measured by the engine run timer is within the preset range. (Step 502).
  • step 502 When it is determined in step 502 that the elapsed time measured by the engine run timer is outside the preset range, the validity diagnosis unit 127 ends the process without performing the diagnosis of the temperature sensor 121.
  • the urea water level condition determination unit 128 sets the urea water level according to the flowchart shown in FIG. It is determined whether or not the diagnosis permission condition (urea water level condition) is satisfied (step 503).
  • the validity diagnosis unit 127 establishes the urea water level condition and the urea water level condition established by the temperature sensor 121.
  • the lowest value of the outside air temperature measured within the predetermined time later is compared (step 504).
  • the minimum value of the outside air temperature measured within a predetermined time after the urea water level condition is satisfied is used to minimize the influence on the diagnosis result. In other words, when the car starts running during this diagnosis, the intake manifold temperature and MAF temperature as the outside air temperature may increase. In this case, the diagnosis result will be greatly affected. Can be eliminated.
  • step 504 When it is determined in step 504 that the temperature difference between the temperature of the urea water and the outside air temperature is equal to or less than a preset threshold value, the validity diagnosis unit 127 determines that the temperature sensor 121 is normal (step 505).
  • the validity diagnosis unit 127 determines that the temperature sensor 121 has failed (step 506). It should be noted that the failure determination may be performed for the first time when it is determined that the failure is repeated a plurality of times in succession.
  • the validity diagnosis system 129 of the present invention in order to determine whether or not the urea water level condition by the urea water level condition determination unit 128 is satisfied in addition to the diagnosis permission conditions of the conventional steps 501 and 502.
  • the diagnosis is not performed when urea water is replenished in the urea tank 105, and it is possible to prevent an erroneous diagnosis that is determined to be a failure even though the temperature sensor 121 has not failed.

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Abstract

　尿素タンク内に尿素水が補充された場合の誤診断を防止することができる尿素水温度センサの妥当性診断システムを提供する。　尿素タンク１０５内に設けられた温度センサ１２１により測定された尿素水の温度を外気温と比較して、温度センサ１２１の故障を診断する妥当性診断部１２７を有する尿素水温度センサの妥当性診断システム１２９において、尿素タンク１０５内に設けられたレベルセンサ１２０により測定された尿素水レベルをキーＯＦＦ直前に記憶部１３０に記憶し、キーＯＮ後に、記憶部１３０に記憶された尿素水レベルと現在の尿素水レベルのレベル差を求め、このレベル差が予め設定した閾値以下のとき、妥当性診断部１２７で温度比較による診断を許可する尿素水レベル条件判断部１２８を有するものである。

Description

尿素水温度センサの妥当性診断システム
　本発明は、尿素タンク内に貯留された尿素水の温度を測定する尿素水温度センサの故障を診断する尿素水温度センサの妥当性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を浄化するための排ガス浄化システムとして、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）装置を用いたＳＣＲシステムが開発されている。
　このＳＣＲシステムは、尿素水をＳＣＲの排気ガス上流に供給し、排気ガスの熱で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（例えば、特許文献１参照）。
　ＳＣＲシステムでは、尿素タンク内に貯留された尿素水の温度を尿素タンク内に設けられた尿素水温度センサにより測定している。これにより、尿素水の凍結を検出し、必要に応じて解凍制御を行っている。
　尿素水温度センサが故障すると尿素水の温度が測定できなくなるため、ＳＣＲシステムには尿素水温度センサの故障を診断する尿素水温度センサの妥当性診断システムが備えられている。
　この妥当性診断システムは、尿素水温度センサにより測定された尿素水の温度を外気温と比較して、尿素水温度センサの故障を診断する。具体的には、エンジン始動直後に、尿素水の温度を外気温と比較して、これらの温度差が予め設定した閾値より大きいとき尿素水温度センサを故障と診断する。比較対象の外気温は、外気温を直接測定する温度センサが無い（経済的な理由から設けられていない）ため、例えば、インテークマニホールド温度やＭＡＦ（Mass Air Flow）センサに設けられたＭＡＦ温度センサにより測定されるＭＡＦ温度を外気温として用いる。
　エンジン始動直後に診断をするのは、エンジン始動直後であれば、尿素タンク内の尿素水の温度と外気温とが略同一となっていると考えられ、これら温度に大きなズレがあるかどうかを見ることで尿素水温度センサの故障を診断できるからである。
特開２０００－３０３８２６号公報
　しかしながら、従来の妥当性診断システムでは、尿素水温度センサが故障していないのにもかかわらず、故障と誤診断してしまう場合があった。例えば、低外気温時に部屋などに保存されていた暖かい尿素水が補充された場合、尿素タンク内の尿素水の温度が上昇し、補充された量によっては尿素水温度センサで測定される尿素水の温度と外気温との温度差が大きくなり、尿素水温度センサが故障していると誤診断してしまうと言う問題があった。
　そこで、本発明の目的は、尿素タンク内に尿素水が補充された場合の誤診断を防止することができる尿素水温度センサの妥当性診断システムを提供することにある。
　本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、尿素タンク内に設けられた尿素水温度センサにより測定された尿素水の温度を外気温と比較して、前記尿素水温度センサの故障を診断する妥当性診断部を有する尿素水温度センサの妥当性診断システムにおいて、尿素タンク内に設けられた尿素水レベルセンサにより測定された尿素水レベルをキーＯＦＦ直前に記憶部に記憶し、キーＯＮ後に、前記記憶部に記憶された尿素水レベルと現在の尿素水レベルのレベル差を求め、このレベル差が予め設定した閾値以下のとき、前記妥当性診断部で温度比較による診断を許可する尿素水レベル条件判断部を有する尿素水温度センサの妥当性診断システムである。
　本発明によれば、尿素タンク内に尿素水が補充された場合の誤診断を防止することができる。
本発明を適用するＳＣＲシステムを示す概略図である。 ＤＣＵの入出力構成を示す図である。 本発明に係る尿素水レベル条件判断部の構成を示す図である。 本発明に係る尿素水レベル条件判断部の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る尿素水温度センサの妥当性診断システムの動作を示すフローチャートである。
　以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
　先ず、車両に搭載されるＳＣＲシステムについて説明する。
　図１に示すように、ＳＣＲシステム１００は、エンジンＥの排気管１０２に設けられたＳＣＲ装置１０３と、ＳＣＲ装置１０３の上流側（排気ガスの上流側）で尿素水を噴射するドージングバルブ（尿素噴射装置、ドージングモジュール）１０４と、尿素水を貯留する尿素タンク１０５と、尿素タンク１０５に貯留された尿素水をドージングバルブ１０４に供給するサプライモジュール１０６と、ドージングバルブ１０４やサプライモジュール１０６等を制御するＤＣＵ（Dosing Control Unit）１２６とを主に備える。
　エンジンＥの排気管１０２には、排気ガスの上流側から下流側にかけて、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）１０７、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１０８、ＳＣＲ装置１０３が順次配置される。ＤＯＣ１０７は、エンジンＥから排気される排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ2とし、排気ガス中のＮＯとＮＯ2の比率を制御してＳＣＲ装置１０３における脱硝効率を高めるためのものである。また、ＤＰＦ１０８は、排気ガス中のＰＭ（Particulate Matter）を捕集するためのものである。
　ＳＣＲ装置１０３の上流側の排気管１０２には、ドージングバルブ１０４が設けられる。ドージングバルブ１０４は、高圧の尿素水が満たされたシリンダに噴口が設けられ、その噴口を塞ぐ弁体がプランジャに取り付けられた構造となっており、コイルに通電することによりプランジャを引き上げることで弁体を噴口から離間させて尿素水を噴射するようになっている。コイルへの通電を止めると、内部のバネ力によりプランジャが引き下げられて弁体が噴口を塞ぐので尿素水の噴射が停止される。
　ドージングバルブ１０４の上流側の排気管１０２には、ＳＣＲ装置１０３の入口における排気ガスの温度（ＳＣＲ入口温度）を測定する排気温度センサ１０９が設けられる。また、ＳＣＲ装置１０３の上流側（ここでは排気温度センサ１０９の上流側）には、ＳＣＲ装置１０３の上流側でのＮＯx濃度を検出する上流側ＮＯxセンサ１１０が設けられ、ＳＣＲ装置１０３の下流側には、ＳＣＲ装置１０３の下流側でのＮＯx濃度を検出する下流側ＮＯxセンサ１１１が設けられる。
　サプライモジュール１０６は、尿素水を圧送するＳＭポンプ１１２と、サプライモジュール１０６の温度（サプライモジュール１０６を流れる尿素水の温度）を測定するＳＭ温度センサ１１３と、サプライモジュール１０６内における尿素水の圧力（ＳＭポンプ１１２の吐出側の圧力）を測定する尿素水圧力センサ１１４と、尿素水の流路を切り替えることにより、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するか、あるいはドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すかを切り替えるリバーティングバルブ１１５とを備えている。ここでは、リバーティングバルブ１１５がＯＮのとき、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するようにし、リバーティングバルブ１１５がＯＦＦのとき、ドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すようにした。
　リバーティングバルブ１１５が尿素水をドージングバルブ１０４に供給するように切り替えられている場合、サプライモジュール１０６は、そのＳＭポンプ１１２にて、尿素タンク１０５内の尿素水を送液ライン（サクションライン）１１６を通して吸い上げ、圧送ライン（プレッシャーライン）１１７を通してドージングバルブ１０４に供給するようにされ、余剰の尿素水を、回収ライン（バックライン）１１８を通して尿素タンク１０５に戻すようにされる。
　尿素タンク１０５には、ＳＣＲセンサ１１９が設けられる。ＳＣＲセンサ１１９は、尿素タンク１０５内の尿素水の液面高さ（レベル）を測定するレベルセンサ１２０と、尿素タンク１０５内の尿素水の温度を測定する温度センサ１２１と、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を測定する品質センサ１２２とを備えている。品質センサ１２２は、例えば、超音波の伝播速度や電気伝導度から、尿素水の濃度や尿素水に異種混合物が混合されているか否かを検出し、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を検出するものである。
　尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６には、エンジンＥを冷却するための冷却水を循環する冷却ライン１２３が接続される。冷却ライン１２３は、尿素タンク１０５内を通り、冷却ライン１２３を流れる冷却水と尿素タンク１０５内の尿素水との間で熱交換するようにされる。同様に、冷却ライン１２３は、サプライモジュール１０６内を通り、冷却ライン１２３を流れる冷却水とサプライモジュール１０６内の尿素水との間で熱交換するようにされる。
　冷却ライン１２３には、尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６に冷却水を供給するか否かを切り替えるタンクヒーターバルブ（クーラントバルブ）１２４が設けられる。なお、ドージングバルブ１０４にも冷却ライン１２３が接続されるが、ドージングバルブ１０４には、タンクヒーターバルブ１２４の開閉に拘わらず、冷却水が供給されるように構成されている。なお、図１では図を簡略化しており示されていないが、冷却ライン１２３は、尿素水が通る送液ライン１１６、圧送ライン１１７、回収ライン１１８に沿って配設される。
　図２に、ＤＣＵ１２６の入出力構成図を示す。
　図２に示すように、ＤＣＵ１２６には、上流側ＮＯxセンサ１１０、下流側ＮＯxセンサ１１１、ＳＣＲセンサ１１９（レベルセンサ１２０、温度センサ１２１、品質センサ１２２）、排気温度センサ１０９、サプライモジュール１０６のＳＭ温度センサ１１３と尿素水圧力センサ１１４、およびエンジンＥを制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１２５からの入力信号線が接続されている。ＥＣＭ１２５からは、外気温、エンジンパラメータ（エンジン回転数など）の信号が入力される。
　また、ＤＣＵ１２６には、タンクヒーターバルブ１２４、サプライモジュール１０６のＳＭポンプ１１２とリバーティングバルブ１１５、ドージングバルブ１０４、上流側ＮＯxセンサ１１０のヒータ、下流側ＮＯxセンサ１１１のヒータ、への出力信号線が接続される。なお、ＤＣＵ１２６と各部材との信号の入出力に関しては、個別の信号線を介した入出力、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介した入出力のどちらであってもよい。
　ＤＣＵ１２６は、ＥＣＭ１２５からのエンジンパラメータの信号と、排気温度センサ１０９からの排気ガス温度とを基に、排気ガス中のＮＯxの量を推定すると共に、推定した排気ガス中のＮＯxの量を基にドージングバルブ１０４から噴射する尿素水量を決定するようにされ、さらに、ドージングバルブ１０４にて決定した尿素水量で噴射したとき、上流側ＮＯxセンサ１１０の検出値に基づいてドージングバルブ１０４を制御して、ドージングバルブ１０４から噴射する尿素水量を調整するようにされる。
　ＳＣＲシステム１００では、尿素タンク１０５内に貯留された尿素水の温度を尿素水温度センサ（本実施の形態ではＳＣＲセンサ１１９に設けられた温度センサ１２１）により測定し、尿素水の凍結を検出した場合に必要に応じて解凍制御を行うようにしている。尿素水温度センサとしての温度センサ１２１が故障すると尿素水の温度が測定できなくなるため、ＳＣＲシステム１００には温度センサ１２１の故障を診断する尿素水温度センサの妥当性診断システム（以下、単に妥当性診断システムと言う）が備えられている。
　図３に示すように、妥当性診断システム１２９は、温度センサ１２１により測定された尿素水の温度を外気温と比較して、温度センサ１２１の故障を診断する妥当性診断部１２７を有する。この妥当性診断部１２７は、ＤＣＵ１２６に実装される。
　妥当性診断部１２７は、ＣＡＮを介してＥＣＭ１２５から送られるデータ（ＣＡＮデータ）である外気温関連の異常が無いこと、尿素水のレベルを測定するレベルセンサ１２０関連の異常が無いこと、温度センサ１２１の回路異常が無いこと、を確認した上で、ＤＣＵ１２６に持っている変数であるバッテリ電圧と、エンジンランタイマーで測定した経過時間とによってエンジン始動直後であるか否かを判断するようにされる。
　ここで、エンジンランタイマーとは、エンジンが始動してからの経過時間を測定するものである。例えば、エンジンランタイマーは、エンジン回転数が予め設定した回転数（ｒｐｍ）以上になったときにエンジン始動と判断してカウントを開始し、エンジン回転数が上記設定した回転数（ｒｐｍ）－所定の回転数（例えば、２５ｒｐｍ）以下になったときにカウントをリセットするようにされる。
　なお、通常は外気温を直接測定する温度センサが無い（経済的な理由から設けられていない）ため、例えば、インテークマニホールド温度やＭＡＦセンサに設けられたＭＡＦ温度センサにより測定されるＭＡＦ温度を外気温として用いる。
　また、妥当性診断部１２７は、エンジン始動直後であると判断した場合には、温度センサ１２１により得られた尿素水の温度を外気温と比較し、またエンジン始動直後でないと判断した場合には、温度センサ１２１の故障の診断は行わないようにされる。
　さらに、妥当性診断部１２７は、尿素水の温度を外気温と比較した結果、その温度差が予め設定した閾値より大きいとき、温度センサ１２１を故障と診断するようにされる。
　妥当性診断システム１２９は、このようにして温度センサ１２１の故障を診断するようにされるが、エンジン始動直後と言う条件だけで診断を許可していたのでは、例えば、低外気温時に部屋などに保存されていた暖かい尿素水が補充された場合、尿素タンク１０５内の尿素水の温度が上昇し、補充された量によっては温度センサ１２１で測定される尿素水の温度と外気温との温度差が大きくなり、温度センサ１２１が故障していると誤診断してしまうと言う問題が生じる。
　そこで、本発明者らは、妥当性診断システム１２９に、尿素タンク１０５内の尿素水レベルに基づいて妥当性診断部１２７による診断を許可する尿素水レベル条件判断部１２８を実装した。
　この尿素水レベル条件判断部１２８は、尿素タンク１０５内に設けられた尿素水レベルセンサ（本実施の形態ではＳＣＲセンサ１１９に設けられたレベルセンサ１２０）により測定された尿素水レベルをキーＯＦＦ（イグニッションオフ；車両停止）直前に記憶部１３０に記憶し、キーＯＮ（イグニッションオン；車両始動）後に、記憶部１３０に記憶された尿素水レベルと現在の尿素水レベルのレベル差を求め、このレベル差が予め設定した閾値以下のとき、妥当性診断部１２７で温度比較による診断を許可するようにされる。キーＯＦＦ直前に記憶部１３０に記憶するのは、キーＯＦＦによりＳＣＲセンサ１１９がＯＦＦとなってしまい、その後は尿素水レベルを測定することができないためである。また、記憶部１３０は、例えばＥＥＰＲＯＭなど書き換え可能な媒体からなる。
　尿素水レベル条件判断部１２８の動作をまとめたフローチャートを図４に示す。
　図４に示すように、尿素水レベル条件判断部１２８は、キーＯＮ後にＳＣＲセンサ１１９のレベルセンサ１２０により測定された尿素タンク１０５内の現在の尿素水レベルと、キーＯＦＦ直前に記憶部１３０に記憶された尿素水レベルとを比較して、これらのレベル差が予め設定した閾値以下であるか否かを判断する（ステップ４０１）。なお、初回診断時など記憶部１３０に尿素水レベルが記憶されていない場合には、尿素水レベル条件判断部１２８は妥当性診断部１２７による診断を許可すること無く動作を終了する。
　ステップ４０１にてレベル差が設定した閾値より大きいと判断されたときは、尿素水レベル条件判断部１２８は妥当性診断部１２７による診断を許可すること無く動作を終了し、また、レベル差が設定した閾値以下であると判断されたときは、尿素水レベル条件判断部１２８は妥当性診断部１２７による診断を許可する（ステップ４０２）。
　このような動作により、尿素水レベル条件判断部１２８は、尿素タンク１０５内の尿素水レベルがほぼ変化していない場合のみに尿素水温度センサの診断を許可する。
　この尿素水レベル条件判断部１２８を備えた尿素水温度センサの妥当性診断システム１２９の動作を図５により説明する。
　妥当性診断システム１２９に備えられた妥当性診断部１２７は、先ず、ＣＡＮデータである外気温関連の異常が無いこと、尿素水のレベルを測定するレベルセンサ１２０関連の異常が無いこと、温度センサ１２１の回路異常が無いこと、を確認し（ステップ５００）、いずれかに異常がある場合は診断を終了する。
　ステップ５００にて各種異常が無いことを確認したら、妥当性診断部１２７は、ＤＣＵ１２６に持っている変数であるバッテリ電圧が予め設定した範囲内であるか否かを判断する（ステップ５０１）。
　ステップ５０１にてバッテリ電圧が予め設定した範囲外であると判断されたときには、妥当性診断部１２７は温度センサ１２１の診断を行うこと無くプロセスを終了する。
　また、ステップ５０１にてバッテリ電圧が予め設定した範囲内であると判断されたときには、妥当性診断部１２７はエンジンランタイマーで測定した経過時間が予め設定した範囲内であるか否かを判断する（ステップ５０２）。
　ステップ５０２にてエンジンランタイマーで測定した経過時間が予め設定した範囲外であると判断されたときには、妥当性診断部１２７は温度センサ１２１の診断を行うこと無くプロセスを終了する。
　また、ステップ５０２にてエンジンランタイマーで測定した経過時間が予め設定した範囲内であると判断されたときには、尿素水レベル条件判断部１２８によって図４に示したフローチャートに順って尿素水レベルに基づく診断許可条件（尿素水レベル条件）を満たしているか否かの判断を行う（ステップ５０３）。
　ステップ５０３にて尿素水レベル条件判断部１２８による尿素水レベル条件を満たしていると判断されたときには、妥当性診断部１２７は、温度センサ１２１により得られた尿素水の温度と尿素水レベル条件成立後の所定時間内に測定された外気温のうち最低値とを比較する（ステップ５０４）。ここで、尿素水レベル条件成立後の所定時間内に測定された外気温のうち最低値を用いるのは、診断結果への影響を最小限に抑えるためである。つまり、本診断中に自動車が走り出したときには、外気温としてのインテークマニホールド温度やＭＡＦ温度が上昇する可能性があり、この場合診断結果に大きな影響を与えてしまうが、最低値を用いることでこれらの影響を排除できる。
　ステップ５０４にて尿素水の温度と外気温との温度差が予め設定した閾値以下であると判断されたときには、妥当性診断部１２７は温度センサ１２１が正常であると判断する（ステップ５０５）。
　ステップ５０４にて尿素水の温度と外気温との温度差が予め設定した閾値より大きいと判断されたときには、妥当性診断部１２７は温度センサ１２１が故障していると判断する（ステップ５０６）。なお、故障の判断は、これらのステップを繰り返し、連続して複数回、故障と判断されたときに初めて行うようにしてもよい。
　このように、本発明の妥当性診断システム１２９では、従来のステップ５０１，５０２の診断許可条件に加えて、尿素水レベル条件判断部１２８による尿素水レベル条件を満たしているか否かを判断するため、尿素タンク１０５内に尿素水が補充された場合に診断を行わず、温度センサ１２１が故障していないのにもかかわらず、故障と判断する誤診断を防止することができる。
１０５　尿素タンク
１２０　レベルセンサ
１２１　温度センサ
１２７　妥当性診断部
１２８　尿素水レベル条件判断部
１２９　尿素水温度センサの妥当性診断システム
１３０　記憶部

Claims (1)

  1. 　尿素タンク内に設けられた尿素水温度センサにより測定された尿素水の温度を外気温と比較して、前記尿素水温度センサの故障を診断する妥当性診断部を有する尿素水温度センサの妥当性診断システムにおいて、
    　尿素タンク内に設けられた尿素水レベルセンサにより測定された尿素水レベルをキーＯＦＦ直前に記憶部に記憶し、キーＯＮ後に、前記記憶部に記憶された尿素水レベルと現在の尿素水レベルのレベル差を求め、このレベル差が予め設定した閾値以下のとき、前記妥当性診断部で温度比較による診断を許可する尿素水レベル条件判断部を有することを特徴とする尿素水温度センサの妥当性診断システム。
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