WO2015060215A1 - Ｓｃｒシステム、ｓｃｒセンサ、およびレベルセンサ - Google Patents

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    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to an SCR system, an SCR sensor, and a level sensor.
  • an SCR system using a selective reduction catalyst device (hereinafter referred to as an SCR (Selective Catalytic Reduction) device) has been developed.
  • urea water stored in a urea water tank is supplied upstream of the exhaust gas of the SCR device, ammonia is generated, and NOx is reduced and purified by this ammonia in the SCR device.
  • a float that is provided in the urea water tank and follows the liquid level of the urea water in the urea water tank, and the liquid level of the urea water stored in the urea water tank by detecting the position of the float.
  • An SCR sensor having a float type urea water level sensor provided with a detecting means for detecting the height is provided, and the remaining amount of urea water can be detected.
  • the level of the urea water is not stable while the vehicle is running. Therefore, when the vehicle is not running (when the key switch is turned on or the key switch is used to accurately measure the level of the urea water level). The liquid level height of the urea water is detected at the time of OFF).
  • Patent Documents 1 to 5 as prior art document information related to the invention of this application.
  • the level of the urea water is also used, for example, when comparing the commanded injection amount of the urea water and the actual injection amount to determine an abnormality in consumption, and the level of the urea water is accurately detected. Otherwise, various problems may occur.
  • an object of the present invention is to solve the above problems and to provide an SCR system, an SCR sensor, and a level sensor that can accurately detect the liquid level even when the tank is inclined.
  • the present invention was devised to achieve the above object, and is provided in a selective reduction catalyst device provided in an exhaust pipe of an engine, a urea water tank for storing urea water, the urea water tank, A float that follows the level of the urea water in the urea water tank; and a detecting means that detects the level of the urea water stored in the urea water tank by detecting the position of the float.
  • a float type urea water level sensor a dosing valve provided in the exhaust pipe upstream of the selective catalytic reduction device and injecting urea water, and injecting from the dosing valve according to the amount of NOx discharged from the engine
  • An SCR system comprising: a urea water injection control unit that controls a urea water injection amount to be detected; an inclination sensor that detects an inclination angle of the urea water tank with respect to a horizontal plane; The liquid level of the urea aqueous solution is detected means detects the position of the float, a SCR system and a tilt correction processing unit for correcting the tilt angle detected by the inclination sensor.
  • a tilt abnormality determining unit that determines that the tilt is abnormal when the tilt angle detected by the tilt sensor is larger than a preset threshold angle may be further provided.
  • an actual injection amount calculation unit for obtaining an actual injection amount of urea water, and a consumption amount abnormality determination unit that determines that the consumption amount is abnormal when the difference between the integrated instruction injection amount and the actual injection amount is greater than a predetermined amount. May be.
  • the present invention is provided in a urea water tank that stores urea water for purifying engine exhaust gas, and detects a float that follows the surface of the urea water in the urea water tank, and a position of the float.
  • the SCR sensor having a float type urea water level sensor provided with a detecting means for detecting the liquid level height of the urea water stored in the urea water tank, the inclination angle of the urea water tank with respect to the horizontal plane is set.
  • An SCR sensor comprising: an inclination sensor to detect; and an inclination correction processing unit for correcting the liquid level height of the urea water detected from the position of the float by the detecting means based on an inclination angle detected by the inclination sensor.
  • the present invention provides a float that is provided in a tank that stores liquid and follows the liquid level of the liquid in the tank, and a liquid level of the liquid stored in the tank by detecting the position of the float.
  • a float type level sensor having a detecting means for detecting a height; an inclination sensor for detecting an inclination angle of the tank with respect to a horizontal plane; and a liquid level height detected by the detecting means from a position of the float.
  • a tilt correction processing unit that corrects the tilt according to the tilt angle detected by the tilt sensor.
  • an SCR system an SCR sensor, and a level sensor that can accurately detect the liquid level even when the tank is inclined.
  • (A), (b) is a schematic block diagram of the SCR system which concerns on one Embodiment of this invention.
  • (A), (b) is a figure explaining the liquid level height detected by an inclination angle differing in this invention. It is a flowchart which shows the control flow of the SCR system of FIG. It is a flowchart which shows the control flow of the SCR system of FIG. It is a flowchart which shows the control flow of the inclination correction process in FIG.
  • FIG. 1A and 1B are schematic configuration diagrams of an SCR system according to the present embodiment.
  • an SCR system 1 includes an SCR device 3 provided in an exhaust pipe 2 of an engine (not shown), a urea water tank 4 that stores urea water, and an SCR.
  • a dosing valve (urea water injection device) 5 provided in the exhaust pipe 2 upstream of the device 3 for injecting urea water; a supply module 6 for supplying urea water stored in the urea water tank 4 to the dosing valve 5;
  • a DCU (Dosing Control Unit) 7 for controlling the dosing valve 5 and the supply module 6 is mainly provided.
  • the dosing valve 5 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 body is pulled up by energizing the coil. The urea water is jetted away from the nozzle. 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 2 on the upstream side of the SCR device 3 is provided with an exhaust temperature sensor 8 for measuring the temperature of the exhaust gas at the inlet of the SCR device 3, and the output signal line of the exhaust temperature sensor 8 is connected to the DCU 7. Yes.
  • the upstream exhaust pipe 2 of the SCR device 3 is provided with an upstream NOx sensor 9 that detects the NOx concentration upstream of the SCR device 3, and the downstream exhaust pipe 2 of the SCR device 3 includes A downstream NOx sensor 10 that detects the NOx concentration on the downstream side of the SCR device 3 is provided.
  • NOx sensor modules 11 and 12 for controlling the NOx sensors 9 and 10 are connected to the NOx sensors 9 and 10, and the NOx sensor modules 11 and 12 are connected to the DCU 7 via a CAN (Controller (Area Network). Yes.
  • the DCU 7 is connected to a key switch (ignition switch) 13 and a battery 14, and is connected to an ECM (Engine Control Module) 15 for controlling the engine via a CAN.
  • ECM Engine Control Module
  • the supply module 6 measures the SM pump 16 that pumps urea water, the SM temperature sensor 17 that measures the temperature of the supply module 6, and the pressure of urea water in the supply module 6 (pressure on the discharge side of the SM pump 16). And a reverting valve 19 for switching whether the urea water from the urea water tank 4 is supplied to the dosing valve 5 or the urea water in the dosing valve is returned to the urea water tank 4. ing.
  • the output signal lines of the SM temperature sensor 17 and the urea water pressure sensor 18 and the input signal lines of the SM pump 16 and the reverting valve 19 are connected to the DCU 7.
  • the supply module 6 uses the SM pump 16 to supply urea water in the urea water tank 4 to a liquid feed line (suction line).
  • the water is sucked up through 20 and supplied to the dosing valve 5 through a pressure feed line (pressure line) 21, and excess urea water is returned to the urea water tank 4 through a recovery line (back line) 22.
  • a filter 23 is provided in the pumping line 21.
  • the urea water tank 4 and the supply module 6 are connected to a cooling water line 28 for circulating cooling water for cooling the engine.
  • the cooling water line 28 passes through the urea water tank 4 and exchanges heat between the cooling water and the urea water.
  • the cooling water line 28 passes through the supply module 6 and is configured to exchange heat between the cooling water and the supply module 6.
  • a cooling water line 28 passing through the urea water tank 4 and the supply module 6 is provided with a tank heater valve 29 for switching whether or not the cooling water is introduced into the urea water tank 4 and the supply module 6.
  • 29 input signal lines are connected to the DCU 7.
  • the signal input / output between the DCU 7 and each member may be via a signal line or via CAN.
  • the cooling water line 28 is also connected to the dosing valve 5, and the dosing valve 5 is configured to be supplied with cooling water regardless of whether the tank heater valve 29 is opened or closed.
  • the DCU 7 is equipped with a urea water injection control unit 30 that controls the amount of urea water injected from the dosing valve 5 in accordance with the amount of NOx discharged from the engine.
  • the urea water injection control unit 30 estimates the amount of NOx in the exhaust gas based on the engine parameter obtained from the ECM 15 and the temperature of the exhaust gas obtained from the exhaust temperature sensor 8, and also calculates the estimated amount of NOx.
  • the amount of urea water injected from the dosing valve 5 is determined based on this, and when the urea water amount determined by the dosing valve 5 is injected, the dosing valve 5 is controlled based on the detected value of the upstream NOx sensor 9. Thus, the amount of urea water injected from the dosing valve 5 is adjusted.
  • the urea water tank 4 is provided with an SCR sensor 24.
  • the SCR sensor 24 includes a urea water level sensor (hereinafter simply referred to as a level sensor) 25 that measures the level (level) of urea water in the urea water tank 4, and the temperature of the urea water in the urea water tank 4.
  • a temperature sensor 26 for measurement and a quality sensor 27 for measuring the quality of the urea water in the urea water tank 4 are provided.
  • the quality sensor 27 detects the quality of the urea water in the urea water tank 4 by detecting, for example, the concentration of urea water and whether or not a different mixture is mixed with the urea water from the propagation speed and electrical conductivity of the ultrasonic waves. To do.
  • the level sensor 25 detects the level of the urea water stored in the urea water tank 4 by detecting the float 31 that follows the liquid level of the urea water in the urea water tank 4 and the position of the float 31. It consists of the float type level sensor provided with the detection means 32 to detect.
  • the float 31 is formed in a hollow cylindrical shape and has a magnet attached thereto.
  • the detecting means 32 includes a pipe inserted into the hollow portion of the float 31 and a reed switch provided at a predetermined interval in the longitudinal direction of the pipe and whose contact is closed by a magnet attached to the float 31, and the contact is closed.
  • the position (height position) of the float 31 is detected by detecting the reed switch.
  • the configuration of the detection unit 32 is not limited to this.
  • the DCU 7 is equipped with a urea water level detection unit 33 that obtains the level of the urea water stored in the urea water tank 4 based on the signal from the detection means 32.
  • the DCU 7 includes an integrated command injection amount calculation unit 34 for obtaining an integrated command injection amount that is an integrated value of the urea water command injection amount by the urea water injection control unit 30, and urea water based on the liquid level height of the urea water.
  • An actual injection amount calculation unit 35 for obtaining the actual injection amount of water, and a consumption amount abnormality determination unit 36 that determines that the consumption amount is abnormal when the difference between the cumulative command injection amount and the actual injection amount is greater than a predetermined amount are further provided. ing.
  • the consumption amount abnormality determination unit 36 is configured so that the consumption amount abnormality determination is performed when the integration instruction injection amount P calculated by the integration instruction injection amount calculation unit 34 is equal to or greater than a predetermined determination amount Pth. Configured.
  • the SCR system 1 has an inclination sensor 37 that detects an inclination angle of the urea water tank 4 with respect to the horizontal plane, and the liquid level height of the urea water detected by the detection means 32 from the position of the float 31. And a tilt correction processing unit 38 that corrects the tilt angle detected by the sensor 37.
  • the level sensor 25 is disposed at a position shifted from the center position of the urea water tank 4 when viewed from above.
  • the inclination sensor 37 is configured to detect an inclination angle with respect to a horizontal plane in the direction of deviation, that is, in a direction from the center position of the urea tank 4 to the center position of the level sensor 25 in a top view.
  • the tilt sensor 37 is provided on the upper part of the urea water tank 4, but the position where the tilt sensor 37 is provided is not limited to this, for example, other tilting integrally with the urea water tank 4.
  • a tilt sensor 37 may be provided on the member.
  • the error of the liquid level height at the time of tilting with respect to the liquid level height at the time of leveling changes according to the tilting angle K. Therefore, in the present embodiment, the level sensor 25 is displaced from the center position C of the urea water tank 4.
  • the inclination angle K with respect to the horizontal plane is detected by the inclination sensor 37, and the liquid level height at the time of inclination is corrected by the detected inclination angle K, thereby estimating the liquid level height at the time of horizontal.
  • the actual injection amount calculation unit 35 is configured to obtain the actual injection amount of urea water based on the liquid level height of the urea water corrected by the inclination correction processing unit 38.
  • the SCR system 1 further includes a tilt abnormality determination unit 39 that determines that the tilt is abnormal when the tilt angle K detected by the tilt sensor 37 is larger than a preset threshold angle Kth.
  • the inclination abnormality determining unit 39 is configured to determine that the inclination is abnormal when the number of times that the inclination angle K is determined to be greater than the threshold angle Kth is greater than a predetermined threshold number.
  • step S1 0 is substituted for i and each integrated amount and counter value are reset to an initial state. Thereafter, in step S2, the process waits until the key switch 13 is turned on. When the key switch 13 is turned on, the process proceeds to step S3, the level sensor 25 reads the level sensor position S1 (i), that is, the urea water level, and the inclination correction process is performed in step S4. Details of the inclination correction processing will be described later.
  • step S5 the integrated command injection amount calculation unit 34 starts integrating the command injection amount, and waits until the key switch 13 is turned off in step S6.
  • the level sensor position S2 (i) is read in step S7, and tilt correction processing is performed in step S8.
  • the reason why the liquid level of the urea water is measured when the key switch 13 is turned on or off is considered that the vehicle is stopped when the key switch 13 is turned on or off. This is because the liquid level can be accurately measured.
  • step S9 the process waits until the key switch 13 is turned on again.
  • i is incremented in step S10, and then the level sensor in step S11.
  • the position S1 (i) is read, and tilt correction processing is performed in step S12.
  • step S13 the consumption abnormality determination unit 36 determines whether the integrated instruction injection amount P calculated by the integrated instruction injection amount calculation unit 34 is equal to or greater than a predetermined determination amount Pth.
  • step S14 the current key-on time from the level sensor position S2 (i-1) at the previous key-off time. It is determined whether the value obtained by subtracting the level sensor position S1 (i) is greater than a preset replenishment threshold Fth. That is, it is determined whether urea water is replenished from the previous key-off to the current key-on. If NO is determined in step S14, that is, if urea water is not replenished, the process proceeds to step S16.
  • step S15 If YES is determined in step S14, that is, if urea water is replenished, in step S15, the level sensor position S1 (when key is turned on this time) from the level sensor position S2 (i-1) when key is turned off last time. while calculating the replenishment amount R minus i), it calculates the accumulated replenishment rate R sigma by integrating the replenishing amount R, the process proceeds to step S16.
  • step S16 the commanded injection amount is continuously accumulated. Thereafter, in step S17, the process waits until the key switch 13 is turned off. When the key switch 13 is turned off, the level sensor position S2 (i) is read in step S18, and the inclination correction process is performed in step S19. Return to step S9.
  • step S13 If YES is determined in step S13, that is, if the cumulative command injection amount P exceeds the determination amount Pth, the actual injection amount calculation unit 35 starts from the current level sensor position S1 (i) in step S20.
  • the actual injection amount Pac is calculated by subtracting the value obtained by subtracting the integrated replenishment amount R ⁇ from the initial level sensor position S1 (0).
  • step S21 the consumption amount abnormality determination unit 36 determines whether the absolute value of the value obtained by subtracting the integrated instruction injection amount P from the actual injection amount Pac is greater than a preset threshold value Dth. If YES is determined in step S21, the difference between the actual injection amount Pac and the integrated command injection amount P is large, so that it is determined in step S22 that the consumption amount is abnormal, and processing such as turning on a failure lamp is performed. Later, the process ends. If NO is determined in step S21, since the difference between the actual injection amount Pac and the integrated command injection amount P is small, it is determined in step S23 that the consumption amount is normal, and the process ends.
  • step S31 the inclination correction processing unit 38 reads the inclination angle K from the output of the inclination sensor 37. Thereafter, in step S32, the tilt abnormality determination unit 39 determines whether the tilt angle K is equal to or smaller than a preset threshold angle Kth.
  • step S32 If YES is determined in step S32, it is determined that the inclination angle K is within the normal range, and in step S33, the inclination correction processing unit 38 detects the level sensor position S1 (i) (or S2 (i) detected. ) And a value obtained by adding a value obtained by multiplying the inclination angle K by the correction coefficient ⁇ is substituted into S1 (i) (or S2 (i)). In the following flow, calculation is performed using the corrected level sensor position S1 (i) (or S2 (i)). Thereafter, the skip counter C is decremented in step S34, and the process returns.
  • step S32 If it is determined NO in step S32, after the skip counter C is incremented in step S35, it is determined in step S36 whether the skip counter C is equal to or less than a preset threshold number Cth. When it determines with YES in step S36, it returns to step S9 of FIG.
  • step S36 determines that the tilt angle K exceeds the threshold angle Kth exceeds Cth times. If it is determined NO in step S36, that is, if the number of times the tilt angle K exceeds the threshold angle Kth exceeds Cth times, the tilt correction processing unit 38 determines that the tilt is abnormal in step S37, After performing an abnormality process such as turning on the failure lamp, the integrated amounts and counter values are reset and returned to the initial state in step S38. Thereafter, the process returns to step S9 in FIG.
  • the liquid level height of the urea water detected from the position of the float 31 by the inclination sensor 37 that detects the inclination angle of the urea water tank 4 with respect to the horizontal plane.
  • an inclination correction processing unit 38 that corrects the inclination by the inclination angle detected by the inclination sensor 37.
  • the tilt sensor 37 and the tilt correction processing unit 38 By providing the tilt sensor 37 and the tilt correction processing unit 38, even when the urea water tank 4 is tilted, the level of the urea water level in the horizontal state is estimated by performing correction based on the tilt angle. Therefore, it becomes possible to accurately detect the liquid level of the urea water. As a result, for example, even when the vehicle is tilted and stopped, it is possible to accurately detect the liquid level of the urea water, erroneous determination when determining the consumption abnormality, etc. Can be suppressed.
  • SCR system 1 SCR system 2 Exhaust pipe 3 SCR device (selective reduction catalyst device) 4 Urea water tank 5 Dosing valve 30 Urea water injection control unit 25 Level sensor 31 Float 32 Detection means 37 Inclination sensor 38 Inclination correction processing unit

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Abstract

　タンクが傾斜している場合でも液面高さが正確に検出可能なＳＣＲシステム、ＳＣＲセンサ、およびレベルセンサを提供する。　エンジンの排気管２に設けられた選択還元触媒装置３と、尿素水を貯留する尿素水タンク４と、尿素水タンク４に設けられたフロート式の尿素水レベルセンサ２５と、選択還元触媒装置３の上流側の排気管２に設けられたドージングバルブ５と、エンジンから排出されるＮＯｘ量に応じてドージングバルブ５から噴射する尿素水の噴射量を制御する尿素水噴射制御部３０と、を備えたＳＣＲシステムにおいて、尿素水タンク４の水平面に対する傾斜角度を検出する傾斜センサ３７と、検出手段２０がフロート３１の位置から検出した尿素水の液面高さを、傾斜センサ３７で検出した傾斜角度により補正する傾斜補正処理部３８と、を備えたものである。

Description

ＳＣＲシステム、ＳＣＲセンサ、およびレベルセンサ
　本発明は、ＳＣＲシステム、ＳＣＲセンサ、およびレベルセンサ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、選択還元触媒装置（以下、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）装置という）を用いたＳＣＲシステムが開発されている。
　このＳＣＲシステムでは、尿素水タンクに貯留された尿素水をＳＣＲ装置の排気ガス上流に供給し、アンモニアを生成し、このアンモニアによって、ＳＣＲ装置内でＮＯｘを還元して浄化するものである。
　ＳＣＲシステムでは、尿素水タンクに設けられ、尿素水タンク内の尿素水の液面に追従するフロートと、該フロートの位置を検出することにより、尿素水タンク内に貯留された尿素水の液面高さを検出する検出手段とを備えたフロート式の尿素水レベルセンサを有するＳＣＲセンサが備えられており、尿素水の残量を検出できるようになっている。
　ＳＣＲシステムでは、車両の走行中は尿素水の液面が安定しないので、尿素水の液面高さを正確に測定するために、車両が走行していないとき（キースイッチオン時、あるいはキースイッチオフ時）に尿素水の液面高さを検出するように構成されている。
　なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１～５がある。
特開２０１１－２４７１３７号公報 特開２００６－２５０１１７号公報 特開２００８－２９１８２８号公報 特開平５－２２３６１９号公報 特許第５２５５４２７号公報
　しかしながら、例えば車両を路肩に乗り上げて停車した場合など、車両が傾斜している際には、尿素水タンクが水平面に対して傾斜してしまい、レベルセンサにて検出される尿素水の液面高さが正確に検出できない場合がある、という問題があった。
　尿素水の液面高さは、例えば、尿素水の指示噴射量と実噴射量を比較して消費量異常を判定する際にも用いられており、尿素水の液面高さが正確に検出できないとさまざまな問題が発生する可能性がある。
　なお、所定の時間における液面高さの平均値をとる方法も知られているが、この方法は、尿素水の液面高さを測定する停車時、すなわち液面高さの変動が無い場合については適用できない。
　そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、タンクが傾斜している場合でも液面高さが正確に検出可能なＳＣＲシステム、ＳＣＲセンサ、およびレベルセンサを提供することを目的とする。
　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、エンジンの排気管に設けられた選択還元触媒装置と、尿素水を貯留する尿素水タンクと、前記尿素水タンクに設けられ、前記尿素水タンク内の尿素水の液面に追従するフロートと、該フロートの位置を検出することにより、前記尿素水タンク内に貯留された尿素水の液面高さを検出する検出手段とを備えたフロート式の尿素水レベルセンサと、前記選択還元触媒装置の上流側の前記排気管に設けられ尿素水を噴射するドージングバルブと、前記エンジンから排出されるＮＯｘ量に応じて前記ドージングバルブから噴射する尿素水の噴射量を制御する尿素水噴射制御部と、を備えたＳＣＲシステムにおいて、前記尿素水タンクの水平面に対する傾斜角度を検出する傾斜センサと、前記検出手段が前記フロートの位置から検出した尿素水の液面高さを、前記傾斜センサで検出した傾斜角度により補正する傾斜補正処理部と、を備えたＳＣＲシステムである。
　前記傾斜センサで検出した傾斜角度が、予め設定した閾値角度より大きいとき、傾斜異常と判定する傾斜異常判定部をさらに備えてもよい。
　前記尿素水噴射制御部による尿素水の指示噴射量の積算値である積算指示噴射量を求める積算指示噴射量演算部と、前記傾斜補正処理部により補正された尿素水の液面高さを基に、尿素水の実噴射量を求める実噴射量演算部と、積算指示噴射量と実噴射量の乖離が所定よりも大きいとき、消費量異常と判定する消費量異常判定部と、をさらに備えてもよい。
　また、本発明は、エンジンの排気ガス浄化用の尿素水を貯留する尿素水タンクに設けられ、前記尿素水タンク内の尿素水の液面に追従するフロートと、該フロートの位置を検出することにより、前記尿素水タンク内に貯留された尿素水の液面高さを検出する検出手段とを備えたフロート式の尿素水レベルセンサを有するＳＣＲセンサにおいて、前記尿素水タンクの水平面に対する傾斜角度を検出する傾斜センサと、前記検出手段が前記フロートの位置から検出した尿素水の液面高さを、前記傾斜センサで検出した傾斜角度により補正する傾斜補正処理部と、を備えたＳＣＲセンサである。
　また、本発明は、液体を貯留するタンクに設けられ、前記タンク内の液体の液面に追従するフロートと、該フロートの位置を検出することにより、前記タンク内に貯留された液体の液面高さを検出する検出手段とを備えたフロート式のレベルセンサにおいて、前記タンクの水平面に対する傾斜角度を検出する傾斜センサと、前記検出手段が前記フロートの位置から検出した液体の液面高さを、前記傾斜センサで検出した傾斜角度により補正する傾斜補正処理部と、を備えたレベルセンサである。
　本発明によれば、タンクが傾斜している場合でも液面高さが正確に検出可能なＳＣＲシステム、ＳＣＲセンサ、およびレベルセンサを提供できる。
（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るＳＣＲシステムの概略構成図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明において、傾斜角度により検出される液面高さが異なることを説明する図である。 図１のＳＣＲシステムの制御フローを示すフロー図である。 図１のＳＣＲシステムの制御フローを示すフロー図である。 図３，４における傾斜補正処理の制御フローを示すフロー図である。
　以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
　図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係るＳＣＲシステムの概略構成図である。
　図１（ａ），（ｂ）に示すように、ＳＣＲシステム１は、エンジン（図示せず）の排気管２に設けられたＳＣＲ装置３と、尿素水を貯留する尿素水タンク４と、ＳＣＲ装置３の上流側の排気管２に設けられ尿素水を噴射するドージングバルブ（尿素水噴射装置）５と、尿素水タンク４に貯留された尿素水をドージングバルブ５に供給するサプライモジュール６と、ドージングバルブ５やサプライモジュール６等を制御するＤＣＵ（Dosing Control Unit）７と、を主に備えている。
　ドージングバルブ５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。
　ＳＣＲ装置３の上流側の排気管２には、ＳＣＲ装置３の入口における排気ガスの温度を測定する排気温度センサ８が設けられており、排気温度センサ８の出力信号線がＤＣＵ７に接続されている。また、ＳＣＲ装置３の上流側の排気管２には、ＳＣＲ装置３の上流側でのＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサ９が設けられ、ＳＣＲ装置３の下流側の排気管２には、ＳＣＲ装置３の下流側でのＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサ１０が設けられている。ＮＯｘセンサ９，１０には、ＮＯｘセンサ９，１０を制御するＮＯｘセンサモジュール１１，１２が接続されており、このＮＯｘセンサモジュール１１，１２がＣＡＮ（Controller Area Network）を介してＤＣＵ７に接続されている。
　ＤＣＵ７はキースイッチ（イグニションスイッチ）１３およびバッテリ１４と接続されており、また、エンジンを制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１５とＣＡＮを介して接続されている。
　サプライモジュール６は、尿素水を圧送するＳＭポンプ１６と、サプライモジュール６の温度を測定するＳＭ温度センサ１７と、サプライモジュール６内における尿素水の圧力（ＳＭポンプ１６の吐出側の圧力）を測定する尿素水圧力センサ１８と、尿素水タンク４からの尿素水をドージングバルブ５に供給するか、あるいはドージングバルブ内の尿素水を尿素水タンク４に戻すかを切り替えるリバーティングバルブ１９と、を備えている。ＳＭ温度センサ１７と尿素水圧力センサ１８の出力信号線、およびＳＭポンプ１６とリバーティングバルブ１９の入力信号線は、ＤＣＵ７に接続される。
　リバーティングバルブ１９が尿素水をドージングバルブ５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６は、そのＳＭポンプ１６にて、尿素水タンク４内の尿素水を送液ライン（サクションライン）２０を通して吸い上げ、圧送ライン（プレッシャーライン）２１を通してドージングバルブ５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）２２を通して尿素水タンク４に戻すようにされる。圧送ライン２１には、フィルタ２３が設けられている。
　尿素水タンク４とサプライモジュール６には、エンジンを冷却するための冷却水を循環する冷却水ライン２８が接続されている。冷却水ライン２８は、尿素水タンク４内を通り、冷却水と尿素水との間で熱交換するようになっている。また、冷却水ライン２８は、サプライモジュール６内を通り、冷却水とサプライモジュール６間で熱交換するように構成されている。
　尿素水タンク４とサプライモジュール６を通る冷却水ライン２８には、尿素水タンク４とサプライモジュール６に冷却水を導入するか否かを切り替えるタンクヒーターバルブ２９が設けられており、このタンクヒーターバルブ２９の入力信号線がＤＣＵ７に接続されている。なお、ＤＣＵ７と各部材との信号の入出力に関しては、信号線を介したものであってもよいしＣＡＮを介したものであってもよい。
　また、ドージングバルブ５にも冷却水ライン２８が接続されるが、ドージングバルブ５には、タンクヒーターバルブ２９の開閉にかかわらず、冷却水が供給されるように構成されている。
　ＤＣＵ７には、エンジンから排出されるＮＯｘ量に応じてドージングバルブ５から噴射する尿素水の噴射量を制御する尿素水噴射制御部３０が搭載されている。尿素水噴射制御部３０は、ＥＣＭ１５から得たエンジンパラメータと、排気温度センサ８から得た排気ガスの温度とを基に、排気ガス中のＮＯｘの量を推定すると共に、推定したＮＯｘの量を基にドージングバルブ５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５にて決定した尿素水量で噴射したとき、上流側ＮＯｘセンサ９の検出値に基づいてドージングバルブ５を制御して、ドージングバルブ５から噴射する尿素水量を調整するようにされる。
　尿素水タンク４には、ＳＣＲセンサ２４が設けられている。ＳＣＲセンサ２４は、尿素水タンク４内の尿素水の液面高さ（レベル）を測定する尿素水レベルセンサ（以下、単にレベルセンサという）２５と、尿素水タンク４内の尿素水の温度を測定する温度センサ２６と、尿素水タンク４内の尿素水の品質を測定する品質センサ２７と、を備えている。品質センサ２７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、尿素水タンク４内の尿素水の品質を検出するものである。
　レベルセンサ２５は、尿素水タンク４内の尿素水の液面に追従するフロート３１と、フロート３１の位置を検出することにより、尿素水タンク４内に貯留された尿素水の液面高さを検出する検出手段３２とを備えたフロート式のレベルセンサからなる。
　フロート３１は、中空円筒状に形成され、磁石が取り付けられている。検出手段３２は、フロート３１の中空部に挿通されるパイプと、パイプの長手方向に所定間隔で設けられ、フロート３１に取り付けられた磁石により接点が閉じるリードスイッチと、を有し、接点が閉じているリードスイッチを検出することで、フロート３１の位置（高さ位置）を検出するように構成されている。なお、検出手段３２の構成はこれに限定されるものではない。
　ＤＣＵ７には、検出手段３２からの信号を基に、尿素水タンク４内に貯留されている尿素水の液面高さを求める尿素水レベル検出部３３が搭載される。
　また、ＤＣＵ７には、尿素水噴射制御部３０による尿素水の指示噴射量の積算値である積算指示噴射量を求める積算指示噴射量演算部３４と、尿素水の液面高さを基に尿素水の実噴射量を求める実噴射量演算部３５と、積算指示噴射量と実噴射量の乖離が所定よりも大きいとき、消費量異常と判定する消費量異常判定部３６と、がさらに搭載されている。
　本実施形態では、積算指示噴射量演算部３４が演算した積算指示噴射量Ｐが予め設定した判定量Ｐｔｈ以上となったときに、消費量異常の判定を行うように消費量異常判定部３６を構成した。
　さて、本実施形態に係るＳＣＲシステム１は、尿素水タンク４の水平面に対する傾斜角度を検出する傾斜センサ３７と、検出手段３２がフロート３１の位置から検出した尿素水の液面高さを、傾斜センサ３７で検出した傾斜角度により補正する傾斜補正処理部３８と、をさらに備えている。
　レベルセンサ２５は、尿素水タンク４の上面視における中心位置からずれた位置に配置されている。傾斜センサ３７は、そのずれ方向、すなわち上面視において尿素タンク４の中心位置からレベルセンサ２５の中心位置に至る方向における水平面に対する傾斜角度を検出するように構成される。本実施形態では、尿素水タンク４の上部に傾斜センサ３７を設けているが、傾斜センサ３７を設ける位置はこれに限定されるものではなく、例えば、尿素水タンク４と一体に傾斜する他の部材に傾斜センサ３７を設けるようにしてもよい。
　図２（ａ）に示すように、レベルセンサ２５を尿素水タンク４の中心位置Ｃからずれた位置Ｃ１に配置した場合、車両４０が傾斜している際には、尿素水タンク４が水平面に対して傾斜してしまい、正確な液面高さを検出できなくなる。
　図２（ｂ）に示すように、尿素水タンク４を水平にしたときの尿素水の液面高さが一定であっても、図示反時計方向に傾斜して液面がＡの位置になった場合には、水平時よりも高い液面高さＳAが検出され、図示時計方向に傾斜して液面がＢの位置になった場合には、水平時よりも低い液面高さＳBが検出されることになり、誤差が生じる。
　水平時の液面高さに対する傾斜時の液面高さの誤差は、傾斜角度Ｋ応じて変化するため、本実施形態では、レベルセンサ２５が尿素水タンク４の中心位置Ｃからずれている方向における水平面に対する傾斜角度Ｋを傾斜センサ３７により検出し、この検出した傾斜角度Ｋで傾斜時の液面高さを補正することで、水平時の液面高さを推定している。
　具体的には、補正前の液面高さをＳ、傾斜角度をＫとしたとき、下式（１）
　　Ｓ’＝Ｓ＋Ｋ×α　　・・・（１）
により、補正後の液面高さ（つまり水平時の液面高さ）をＳ’を求めるようにした。式（１）におけるαは、レベルセンサ２５の位置等により決定される補正係数である。
　実噴射量演算部３５は、傾斜補正処理部３８により補正された尿素水の液面高さを基に、尿素水の実噴射量を求めるように構成される。
　なお、傾斜センサ３７で検出した傾斜角度Ｋがあまりに大きい場合には、傾斜センサ３７の故障や傾斜センサ３７の取付異常の可能性がある。そこで、ＳＣＲシステム１では、傾斜センサ３７で検出した傾斜角度Ｋが、予め設定した閾値角度Ｋｔｈより大きいとき、傾斜異常と判定する傾斜異常判定部３９をさらに備えた。本実施形態では、傾斜角度Ｋが閾値角度Ｋｔｈより大きいと判定された回数が所定の閾値回数より大きいとき、傾斜異常と判定するように傾斜異常判定部３９を構成した。
　以下、ＳＣＲシステム１の制御フローを説明する。
　図３に示すように、まず、ステップＳ１にて、ｉに０を代入すると共に各積算量、カウンタ値をリセットして初期状態とする。その後、ステップＳ２にて、キースイッチ１３がオンになるまで待機する。キースイッチ１３がオンになると、ステップＳ３に進み、レベルセンサ２５によりレベルセンサ位置Ｓ１（ｉ）、すなわち尿素水の液面高さを読み込み、ステップＳ４にて傾斜補正処理を行う。傾斜補正処理の詳細については後述する。
　その後、ステップＳ５にて、積算指示噴射量演算部３４が指示噴射量の積算を開始し、ステップＳ６にてキースイッチ１３がＯＦＦになるまで待機する。キースイッチ１３がオフになると、ステップＳ７にてレベルセンサ位置Ｓ２（ｉ）を読み込み、ステップＳ８にて傾斜補正処理を行う。キースイッチ１３がオンあるいはオフとなったときに尿素水の液面高さを測定しているのは、キースイッチ１３のオン時あるいはオフ時には、車両が停止していると考えられ、尿素水の液面高さを正確に測定することが可能となるためである。
　その後、図４に示すように、ステップＳ９にて、再びキースイッチ１３がオンになるまで待機し、キースイッチ１３がオンになると、ステップＳ１０にてｉをインクリメントした後に、ステップＳ１１にてレベルセンサ位置Ｓ１（ｉ）を読み込み、ステップＳ１２にて傾斜補正処理を行う。
　その後、ステップＳ１３にて、消費量異常判定部３６が、積算指示噴射量演算部３４が演算した積算指示噴射量Ｐが予め設定した判定量Ｐｔｈ以上であるかを判定する。
　ステップＳ１３にてＮＯと判定された場合、すなわち積算指示噴射量Ｐが判定量Ｐｔｈに至っていない場合には、ステップＳ１４にて、前回キーオフ時のレベルセンサ位置Ｓ２（ｉ－１）から今回キーオン時のレベルセンサ位置Ｓ１（ｉ）を引いた値が、予め設定した補充閾値Ｆｔｈより大きいかを判定する。つまり、前回キーオフ時から今回キーオン時までに尿素水の補充が行われているかを判定する。ステップＳ１４にてＮＯと判定された場合、すなわち尿素水の補充が行われていない場合は、ステップＳ１６に進む。
　ステップＳ１４にてＹＥＳと判定された場合、すなわち尿素水の補充が行われた場合、ステップＳ１５にて、前回キーオフ時のレベルセンサ位置Ｓ２（ｉ－１）から今回キーオン時のレベルセンサ位置Ｓ１（ｉ）を引いた補充量Ｒを演算すると共に、その補充量Ｒを積算して積算補充量ＲΣを演算し、ステップＳ１６に進む。
　ステップＳ１６では、指示噴射量の積算を継続する。その後、ステップＳ１７にて、キースイッチ１３がオフになるまで待機し、キースイッチ１３がオフになると、ステップＳ１８にてレベルセンサ位置Ｓ２（ｉ）を読み込み、ステップＳ１９にて傾斜補正処理をした後に、ステップＳ９に戻る。
　ステップＳ１３にてＹＥＳと判定された場合、すなわち、積算指示噴射量Ｐが判定量Ｐｔｈを超えた場合、ステップＳ２０にて、実噴射量演算部３５が、現在のレベルセンサ位置Ｓ１（ｉ）から積算補充量ＲΣを減じた値を、初期のレベルセンサ位置Ｓ１（０）から減じて、実噴射量Ｐａｃを演算する。
　その後、ステップＳ２１にて、消費量異常判定部３６が、実噴射量Ｐａｃから積算指示噴射量Ｐを減じた値の絶対値が、予め設定した閾値Ｄｔｈより大きいかを判定する。ステップＳ２１にてＹＥＳと判定された場合、実噴射量Ｐａｃと積算指示噴射量Ｐの乖離が大きいためステップＳ２２にて消費量異常と判定し、故障ランプを点灯する等の異常時処理を行った後に、処理を終了する。ステップＳ２１にてＮＯと判定された場合、実噴射量Ｐａｃと積算指示噴射量Ｐの乖離が小さいためステップＳ２３にて消費量正常と判定し、処理を終了する。
　図５に示すように、補正傾斜処理では、まず、ステップＳ３１にて、傾斜補正処理部３８が、傾斜センサ３７の出力より傾斜角度Ｋを読み込む。その後、ステップＳ３２にて、傾斜異常判定部３９が、傾斜角度Ｋが、予め設定した閾値角度Ｋｔｈ以下であるかを判定する。
　ステップＳ３２にてＹＥＳと判定された場合、傾斜角度Ｋが正常範囲であると判断し、ステップＳ３３にて、傾斜補正処理部３８が、検出したレベルセンサ位置Ｓ１（ｉ）（またはＳ２（ｉ））に、傾斜角度Ｋに補正係数αを掛けた値を足し合わせて補正した値を、Ｓ１（ｉ）（またはＳ２（ｉ））に代入する。以下のフローでは、補正後のレベルセンサ位置Ｓ１（ｉ）（またはＳ２（ｉ））を用いて演算が行われることになる。その後、ステップＳ３４にてスキップカウンタＣをデクリメントし、リターンする。
　ステップＳ３２にてＮＯと判定された場合、ステップＳ３５にてスキップカウンタＣをインクリメントした後、ステップＳ３６にて、スキップカウンタＣが予め設定した閾値回数Ｃｔｈ以下かを判定する。ステップＳ３６にてＹＥＳと判定された場合、図４のステップＳ９に戻る。
　ステップＳ３６にてＮＯと判定された場合、すなわち、傾斜角度Ｋが閾値角度Ｋｔｈを超えた回数がＣｔｈ回を超えた場合、ステップＳ３７にて、傾斜補正処理部３８が、傾斜異常と判定し、故障ランプを点灯する等の異常時処理を行った後に、ステップＳ３８にて各積算量、カウンタ値をリセットして初期状態に戻す。その後、図４のステップＳ９に戻る。
　以上説明したように、本実施形態に係るＳＣＲシステム１では、尿素水タンク４の水平面に対する傾斜角度を検出する傾斜センサ３７と、検出手段３２がフロート３１の位置から検出した尿素水の液面高さを、傾斜センサ３７で検出した傾斜角度により補正する傾斜補正処理部３８と、を備えている。
　傾斜センサ３７と傾斜補正処理部３８を備えることにより、尿素水タンク４が傾斜している場合であっても、傾斜角度により補正を行って水平時の尿素水の液面高さを推定することが可能になり、尿素水の液面高さを正確に検出することが可能になる。その結果、例えば車両が傾斜して停止しているような場合であっても、尿素水の液面高さを正確に検出することが可能になり、消費量異常の判定の際の誤判定等を抑制することが可能になる。
　本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
１　ＳＣＲシステム
２　排気管
３　ＳＣＲ装置（選択還元触媒装置）
４　尿素水タンク
５　ドージングバルブ
３０　尿素水噴射制御部
２５　レベルセンサ
３１　フロート
３２　検出手段
３７　傾斜センサ
３８　傾斜補正処理部

Claims (7)

  1. 　エンジンの排気管に設けられた選択還元触媒装置と、
    　尿素水を貯留する尿素水タンクと、
    　前記尿素水タンクに設けられ、前記尿素水タンク内の尿素水の液面に追従するフロートと、該フロートの位置を検出することにより、前記尿素水タンク内に貯留された尿素水の液面高さを検出する検出手段とを備えたフロート式の尿素水レベルセンサと、
    　前記選択還元触媒装置の上流側の前記排気管に設けられ尿素水を噴射するドージングバルブと、
    　前記エンジンから排出されるＮＯｘ量に応じて前記ドージングバルブから噴射する尿素水の噴射量を制御する尿素水噴射制御部と、を備えたＳＣＲシステムにおいて、
    　前記尿素水タンクの水平面に対する傾斜角度を検出する傾斜センサと、
    　前記検出手段が前記フロートの位置から検出した尿素水の液面高さを、前記傾斜センサで検出した傾斜角度により補正する傾斜補正処理部と、を備えた
    　ことを特徴とするＳＣＲシステム。
  2. 　前記傾斜センサで検出した傾斜角度が、予め設定した閾値角度より大きいとき、傾斜異常と判定する傾斜異常判定部をさらに備えた
    　請求項１記載のＳＣＲシステム。
  3. 　前記尿素水噴射制御部による尿素水の指示噴射量の積算値である積算指示噴射量を求める積算指示噴射量演算部と、
    　前記傾斜補正処理部により補正された尿素水の液面高さを基に、尿素水の実噴射量を求める実噴射量演算部と、
    　積算指示噴射量と実噴射量の乖離が所定よりも大きいとき、消費量異常と判定する消費量異常判定部と、をさらに備えた
    　請求項１または２記載のＳＣＲシステム。
  4. 　エンジンの排気ガス浄化用の尿素水を貯留する尿素水タンクに設けられ、前記尿素水タンク内の尿素水の液面に追従するフロートと、該フロートの位置を検出することにより、前記尿素水タンク内に貯留された尿素水の液面高さを検出する検出手段とを備えたフロート式の尿素水レベルセンサを有するＳＣＲセンサにおいて、
    　前記尿素水タンクの水平面に対する傾斜角度を検出する傾斜センサと、
    　前記検出手段が前記フロートの位置から検出した尿素水の液面高さを、前記傾斜センサで検出した傾斜角度により補正する傾斜補正処理部と、を備えた
    　ことを特徴とするＳＣＲセンサ。
  5. 　前記傾斜センサで検出した傾斜角度が、予め設定した閾値角度より大きいとき、傾斜異常と判定する傾斜異常判定部をさらに備えた
    　請求項４記載のＳＣＲセンサ。
  6. 　液体を貯留するタンクに設けられ、前記タンク内の液体の液面に追従するフロートと、該フロートの位置を検出することにより、前記タンク内に貯留された液体の液面高さを検出する検出手段とを備えたフロート式のレベルセンサにおいて、
    　前記タンクの水平面に対する傾斜角度を検出する傾斜センサと、
    　前記検出手段が前記フロートの位置から検出した液体の液面高さを、前記傾斜センサで検出した傾斜角度により補正する傾斜補正処理部と、を備えた
    　ことを特徴とするレベルセンサ。
  7. 　前記傾斜センサで検出した傾斜角度が、予め設定した閾値角度より大きいとき、傾斜異常と判定する傾斜異常判定部をさらに備えた
    　請求項６記載のレベルセンサ。
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