JP4964353B1 - 還元剤供給装置の異常診断装置及び還元剤供給装置 - Google Patents

Abstract

異常診断の実施の時期や適合の制約を少なくして、容易に還元剤供給装置の異常診断を実施することができる還元剤供給装置の異常診断装置及び還元剤供給装置を提供する。
還元剤の指示噴射量に応じて通電のオン／オフのデューティ比を求め、還元剤噴射弁の駆動指示を行う還元剤噴射弁制御手段と、還元剤通路内の圧力が所定のシステム圧で維持されるように、検出される還元剤通路内の圧力とシステム圧との偏差に基づいて通電のオン／オフのデューティ比を求め、ポンプの駆動指示を行うポンプ制御手段と、所定の期間内における還元剤噴射弁のデューティ比及びポンプのデューティ比に基づいて還元剤供給装置の異常判定を行う異常判定手段と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、排気を浄化するための還元剤を排気管内に噴射する還元剤供給装置の異常診断を行うための還元剤供給装置の異常診断装置及びそのような異常診断装置を備えた還元剤供給装置に関するものである。

従来、車両等に搭載された内燃機関から排出される排気中の窒素酸化物（以下「ＮＯ_X」と称する。）を除去するための排気浄化装置の一態様として、排気通路に介装されＮＯ_Xと還元剤との還元反応を促進させるＮＯ_X浄化触媒と、尿素水溶液や未燃燃料等の液体の還元剤をＮＯ_X浄化触媒の上流側で噴射する還元剤供給装置とを備えた装置が実用化されている。このような排気浄化装置に用いられる還元剤供給装置は、液体の還元剤を収容する貯蔵タンクと、貯蔵タンク内の還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、ポンプにより圧送される還元剤を排気管内に噴射する還元剤噴射弁とを備えて構成されている。

ここで、ＮＯ_Xの量に対して還元剤の噴射量が多すぎると、アンモニアや未燃燃料成分等の還元剤成分がＮＯ_X浄化触媒の下流側に流出する一方、ＮＯ_Xの量に対して還元剤の噴射量が少なすぎると、ＮＯ_Xの浄化率が低下してＮＯ_XがＮＯ_X浄化触媒の下流側に流出することになる。そのため、排気中の窒素酸化物の量に応じて過不足なく還元剤が噴射されるように、還元剤供給装置では、内燃機関の運転状態に基づいて還元剤の指示噴射量を求めて噴射制御が行われるようになっている。

このような還元剤供給装置において、還元剤が結晶化したり、還元剤噴射弁の噴孔を介して排気管側から還元剤供給装置内に異物が侵入したりするなどして、ポンプと還元剤噴射弁とをつなぐ還元剤通路や噴孔が、部分的に、あるいは、完全に閉塞し、実際の還元剤の噴射量が指示された噴射量を下回るおそれがある。そのため、還元剤噴射弁に供給される還元剤の圧力値を利用して還元剤供給系の詰まりを判定するように構成された装置が提案されている。具体的には、ポンプを停止させた状態での還元剤の噴射量と還元剤の圧力の低下量との関係に基づいて還元剤供給系に詰まりが生じているか否かを判定する装置が開示されている（特許文献１を参照。）。

特開２００８−２４２６号公報（全文、全図）

しかしながら、特許文献１に記載された装置は、異常診断を実施する間、ポンプを停止させる必要がある。そのため、通常の還元剤の噴射制御を中断しなければならないか、あるいは、排気浄化制御が実施されない時期を選んで異常診断を実施しなければならず、異常診断の実施の時期が制約される。

また、実際の還元剤の噴射量と指示された噴射量とがずれる要因は、還元剤供給系の詰まりだけではなく、還元剤供給装置の構成部品の劣化や破損、電気的な故障など種々想定されることから、これらの異常の発生を確実に検出できる診断方法が望まれる。

本発明の発明者はこのような課題に鑑みて、通常の還元剤の噴射制御が実施されている間の還元剤噴射弁のデューティ比及びポンプのデューティ比に基づいて還元剤供給装置の異常診断を行うことによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。
したがって、本発明は、異常診断の実施の時期の制約を少なくできるとともに、還元剤供給装置の異常を確実に検出することができる還元剤供給装置の異常診断装置及び還元剤供給装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、液体の還元剤が収容された貯蔵タンクと、還元剤を圧送するポンプと、ポンプによって圧送された還元剤を内燃機関の排気管内に噴射する還元剤噴射弁と、ポンプと還元剤噴射弁とを接続する還元剤通路と、還元剤通路内の圧力を検出するための圧力センサと、を備えた還元剤供給装置の異常診断を行うための還元剤供給装置の異常診断装置において、還元剤の指示噴射量に応じて通電のオン／オフのデューティ比を求め、還元剤噴射弁の駆動指示を行う還元剤噴射弁制御手段と、還元剤通路内の圧力が所定のシステム圧で維持されるように、検出される還元剤通路内の圧力とシステム圧との偏差に基づいて通電のオン／オフのデューティ比を求め、ポンプの駆動指示を行うポンプ制御手段と、所定の期間内における還元剤噴射弁のデューティ比及びポンプのデューティ比に基づいて還元剤供給装置の異常判定を行う異常判定手段と、を備えることを特徴とする還元剤供給装置の異常診断装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

すなわち、本発明の還元剤供給装置の異常診断装置では、還元剤通路内の圧力がシステム圧で維持されるようにポンプの駆動制御が行われる場合において、還元剤噴射弁のデュー比の変化とポンプのデューティ比の変化とに相関関係があることを利用して、これらのデューティ比に基づいて異常診断が実施されるようになっている。したがって、通常の還元剤の噴射制御を中断する必要がなく、また、還元剤供給装置の異常を確実に検出することができる。

また、本発明の還元剤供給装置の異常診断装置を構成するにあたり、異常判定手段は、所定の期間内における還元剤噴射弁のデューティ比の積分値から想定される出力でポンプの駆動指示が行われたか否かを判定することにより、異常判定を行うことが好ましい。

本発明の還元剤供給装置の異常診断装置において、還元剤噴射弁のデューティ比の積分値を利用して異常診断を実施することにより、還元剤噴射弁のデューティ比に対するポンプのデューティ比の感度が一時的に低下する状況が生じた場合であっても、異常診断の結果として誤判定を生じるおそれを低減することができる。

また、本発明の還元剤供給装置の異常診断装置において、異常判定手段は、還元剤噴射弁のデューティ比が、還元剤噴射弁のデューティ比の変化に対するポンプデューティ比の変化が比例関係を示す範囲にあるときの還元剤噴射弁のデューティ比及びポンプのデューティ比に基づいて異常判定を行うことが好ましい。

本発明の還元剤供給装置の異常診断装置において、判定の基となる還元剤噴射弁のデューティ比及びポンプのデューティ比の範囲を所定範囲に限定することにより、還元剤噴射弁のデューティ比に対するポンプのデューティ比の感度が比較的安定した状態でのデューティ比に基づいて異常診断が行われるようになり、診断結果の精度を高めることができる。

また、本発明の還元剤供給装置の異常診断装置を構成するにあたり、異常判定手段は、還元剤噴射弁のデューティ比の積分を開始してから、求められる積分値が所定の判定開始値に到達するまでの期間を所定の期間として、異常判定を行うことが好ましい。

本発明の還元剤供給装置の異常診断装置において、還元剤噴射弁のデューティ比の積分値が所定の判定開始値に到達するまでの期間における還元剤噴射弁のデューティ比及びポンプのデューティ比に基づいて異常診断を実施することにより、指示噴射量が所定量以上になった状態で異常診断が実施されるようになるために、異常を生じている場合と生じていない場合との差が顕著に現れやすくなり、誤判定を生じるおそれを低減することができる。

また、本発明の還元剤供給装置の異常診断装置において、異常判定手段は、還元剤噴射弁のデューティ比がゼロのときのポンプのデューティ比を基準デューティ比として、所定の期間内における、ポンプのデューティ比と基準デューティ比との差分の積分値と、所定の期間における還元剤噴射弁のデューティ比の積分値と、の比を判定閾値と比較することにより、異常判定を行うことが好ましい。

本発明の還元剤供給装置の異常診断装置において、所定の期間における還元剤噴射弁のデューティ比の積分値と、ポンプのデューティ比の変化量の積分値との比を用いて異常診断を実施することにより、還元剤噴射弁のデューティ比の変化に対するポンプデューティ比の感度が異常を示す状態を容易に検知することができ、診断結果の信頼性を高めることができる。

また、本発明の還元剤供給装置の異常診断装置を構成するにあたり、異常判定手段は、還元剤噴射弁のデューティ比がゼロのときのポンプのデューティ比を基準デューティ比として、所定の期間内における、還元剤噴射弁のデューティ比にポンプのデューティ比と基準デューティ比との差分を乗じた値を積分し、求められた積分値を、所定の期間における還元剤噴射弁のデューティ比の積分値から想定される判定閾値と比較することにより、異常判定を行うことが好ましい。

本発明の還元剤供給装置の異常診断装置において、所定の期間における還元剤噴射弁のデューティ比の積分値にポンプのデューティ比の変化量を乗じた値の積分値を用いて異常診断を実施することにより、異常が生じている場合と生じていない場合との差が顕著に現れるようになり、異常の有無の判定を容易にすることができる。

また、本発明の還元剤供給装置の異常診断装置を構成するにあたり、異常判定手段は、還元剤噴射弁のデューティ比がゼロのときのポンプのデューティ比を基準デューティ比として、所定の期間内におけるポンプのデューティ比と基準デューティ比との差分の値を積分し、求められた積分値を、所定の期間における還元剤噴射弁のデューティ比の積分値から想定される判定閾値と比較することにより、異常判定を行うことが好ましい。

本発明の還元剤供給装置の異常診断装置において、所定の期間におけるポンプのデューティ比の積分値を用いて異常診断を実施することにより、還元剤噴射弁のデューティ比の積分値にポンプのデューティ比の変化量を乗じた値の積分値を用いる場合と比較して、簡便に異常診断を実施することができる。

また、本発明の還元剤供給装置の異常診断装置を構成するにあたり、判定閾値として上限閾値及び下限閾値が設定されており、異常判定手段は、上限閾値及び下限閾値を用いて噴射量過剰状態の異常又は噴射量不足状態の異常を区別して判定することが好ましい。

本発明の還元剤供給装置の異常診断装置において、判定閾値として上限閾値及び下限閾値を用いて、噴射量過剰状態及び噴射量不足状態の異常をそれぞれ判定できるようにすることにより、異常が検出された後に異常の状態に応じた対応を促すことができる。

また、本発明の別の態様は、上述したいずれかの還元剤供給装置の異常診断装置を備えることを特徴とする還元剤供給装置である。

すなわち、本発明の還元剤供給装置は、通常の還元剤の噴射制御を中断する必要がなく、また、還元剤供給装置の異常を確実に検出することができる異常診断装置を備えているために、ＮＯ_Xの浄化に必要な還元剤が過不足なく供給されるとともに、異常の発生時には早期に当該異常を検出することができるようになる。

なお、本明細書において、通電のオン／オフのデューティ比とは、特に異なる説明がない限り、単位時間当たりにおける通電がオンとされる時間の比率を意味するものとする。

本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置を備えた排気浄化装置の構成例を示す全体図である。 本発明の第１の実施の形態に係る還元剤噴射弁の異常診断装置の構成例を示すブロック図である。 還元剤噴射弁のデューティ比を変化させた場合における（第２の）還元剤通路内の圧力の変化及びポンプデューティ比の変化を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置の異常診断方法の概略を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置の異常診断方法を実施するための具体例を示すフローチャート図である。 時間積分値の演算方法の具体例を示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施の形態に係る異常判定の具体例を示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施の形態に係る還元剤供給装置の異常診断方法の概略を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る還元剤供給装置の異常診断方法を実施するための具体例を示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施の形態に係る異常判定の具体例を示すフローチャート図である。

以下、適宜図面を参照して、本発明にかかる還元剤供給装置の異常診断装置及び還元剤供給装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、以下の実施の形態は、本発明の一態様を示すものであって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。

［第１の実施の形態］
１．排気浄化装置の全体的構成
まず、還元剤供給装置を用いた排気浄化装置の全体的構成の概略を説明する。
図１は、排気浄化装置１０の構成の一例を示している。この排気浄化装置１０は、車両等に搭載された内燃機関１から排出される排気中のＮＯ_Xを、ＮＯ_X浄化触媒１１上で還元剤を用いて浄化するように構成された排気浄化装置である。

排気浄化装置１０は、内燃機関１の排気系に接続された排気管３の途中に介装されたＮＯ_X浄化触媒１１と、ＮＯ_X浄化触媒１１よりも上流側において排気管３内に還元剤を噴射供給するための還元剤供給装置２０と、還元剤供給装置２０の動作制御を行う制御処理装置４０とを主たる構成要素として備えている。

ＮＯ_X浄化触媒１１は、排気管３内に噴射された還元剤（あるいは当該還元剤から生成される還元成分）と、排気中のＮＯ_Xとの反応を促進させる機能を有している。ＮＯ_X浄化触媒１１としては、ＮＯ_X選択還元触媒やＮＯ_X吸蔵触媒が用いられる。

ＮＯ_X選択還元触媒は、還元剤を吸着するとともに、この還元剤を用いて、触媒中に流入する排気中のＮＯ_Xを選択的に浄化する機能を有する触媒である。ＮＯ_X選択還元触媒を用いる場合においては、尿素水溶液や未燃燃料が還元剤として用いられる。還元剤として尿素水溶液を用いる場合には、尿素水溶液中の尿素が分解することによって生成されるアンモニア（ＮＨ₃）がＮＯ_Xと反応することにより、ＮＯ_Xが窒素（Ｎ₂）及び水（Ｈ₂Ｏ）に分解される。また、還元剤として未燃燃料を用いる場合には、未燃燃料中の炭化水素（ＨＣ）がＮＯ_Xと反応することにより、ＮＯ_Xが窒素（Ｎ₂）、二酸化炭素（ＣＯ₂）及び水（Ｈ₂Ｏ）に分解される。

また、ＮＯ_X吸蔵触媒は、触媒中に流入する排気の空燃比がリーンの状態（燃料希薄状態）においてＮＯ_Xを吸蔵する一方、空燃比がリッチの状態に切り換えられたときにＮＯ_Xを放出し、排気中の炭化水素（ＨＣ）を用いてＮＯ_Xを浄化する機能を有する触媒である。炭化水素（ＨＣ）と反応したＮＯ_Xは窒素（Ｎ₂）、二酸化炭素（ＣＯ₂）及び水（Ｈ₂Ｏ）に分解される。ＮＯ_X吸蔵触媒を用いる場合においては、排気の空燃比をリッチの状態とするために、還元剤としての未燃燃料が排気管３内に噴射供給される。

２．還元剤供給装置
次に、還元剤供給装置２０の構成について詳細に説明する。
還元剤供給装置２０は、液体の還元剤を収容する貯蔵タンク２１と、還元剤を圧送するポンプ２３を有するポンプユニット２２と、ポンプ２３により圧送された還元剤を排気管３内に噴射する還元剤噴射弁２５とを備えている。このうち、ポンプ２３及び還元剤噴射弁２５は、制御処理装置４０によって駆動制御が実行されるものとなっている。

また、貯蔵タンク２１とポンプ２３とは第１の還元剤通路３１で接続され、ポンプ２３と還元剤噴射弁２５とは第２の還元剤通路３３で接続されている。第２の還元剤通路３３には、他端が貯蔵タンク２１に接続されたリターン通路３５が接続されており、リターン通路３５にはリリーフ弁３７及びオリフィス３８が第２の還元剤通路２３側から順に備えられている。さらに、第２の還元剤通路３３には、第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕを検出するための圧力センサ２７が備えられている。ただし、圧力センサ２７は、還元剤噴射弁２５に供給される還元剤の圧力を検出できるようになっていればよく、第２の還元剤通路２３に直接設けられていなくても構わない。

還元剤噴射弁２５は、通電／非通電の切り換えにより開弁／閉弁の切り換えが行われる電磁弁が用いられる。この還元剤噴射弁２５は、演算によって求められる指示噴射量Ｑｔｇｔに応じて単位時間当たりの通電のオン／オフのデューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙ（以下、単に「噴射弁デューティ比」と称する。）を調整することにより、実噴射量Ｑａｃｔが調節されるようになっている。

ポンプ２３は、単位時間当たりの通電のオン／オフのデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ（以下、単に「ポンプデューティ比」と称する。）を調整することによって吐出量Ｖｐｕｍｐが調節される電動ポンプが用いられる。このポンプ２３は、第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕが、あらかじめ設定されたシステム圧Ｐｔｇｔ（例えば０．９ＭＰａ）で維持されるように、フィードバック制御されるものであり、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙは、圧力センサ２７によって検出される圧力Ｐｕとシステム圧Ｐｔｇｔとの偏差ΔＰに基づいて求められるようになっている。

また、ポンプユニット２２には、ポンプ２３によって圧送される還元剤の流れる向きを切り換えるためのリバーティングバルブ２４が備えられている。リバーティングバルブ２４は、例えば電磁切換弁によって構成され、制御処理装置４０によって駆動されるようになっている。本実施形態においては、リバーティングバルブ２４に通電されている間、ポンプ２３の入口側と第１の還元剤通路３１、及び、ポンプ２３の出口側と第２の還元剤通路３３がそれぞれ接続され、リバーティングバルブ２４への通電が停止している間、ポンプ２３の出口側と第１の還元剤通路３１、及び、ポンプ２３の入口側と第２の還元剤通路３３がそれぞれ接続される。

そして、排気管３内への還元剤の噴射制御を行う場合には、リバーティングバルブ２４への通電は停止され、還元剤が貯蔵タンク２１側から還元剤噴射弁２５側へ流れるように流路が切り換えられる。また、還元剤を貯蔵タンク２１に回収するパージ処理を行う場合には、リバーティングバルブ２４への通電が行われ、還元剤が還元剤噴射弁２５側から貯蔵タンク２１側へと流れるように流路が切り換えられる。なお、リバーティングバルブ２４を用いないで、ポンプ２３を逆回転させることでパージ処理を実施できるように構成されていてもよい。

リリーフ弁３７は貯蔵タンク２１側から第２の還元剤通路３３側への還元剤の流れを遮断する一方向弁として構成され、第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕがリリーフ弁３７の開弁圧を上回ったときに開弁するようになっている。また、リリーフ弁３７は、還元剤噴射弁２５及び第２の還元剤通路３３内から還元剤を回収するパージ処理時においては、第２の還元剤通路３３内が減圧されることによって閉弁状態となる。リリーフ弁３７の下流側に備えられたオリフィス３８は、リリーフ弁３７の開閉に合わせて第２の還元剤通路３３内の圧力を必要以上に脈動させないようにする機能を有している。

３．制御処理装置（異常診断装置）
（１）全体的構成
図２は、本実施形態の還元剤供給装置２０に備えられた制御処理装置４０の構成のうち、還元剤供給装置２０の動作制御及び異常診断に関連する部分を、機能的なブロックで表したものである。この制御処理装置４０が、本発明にかかる還元剤供給装置２０の異常診断装置としての機能を有している。

制御処理装置４０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、圧力検出手段４１と、還元剤噴射弁制御手段４３と、リバーティングバルブ制御手段４５と、ポンプ制御手段４７と、異常判定手段４９とを主たる要素として備えて構成されている。具体的に、これらの各手段は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。

この他、制御処理装置４０には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の図示しない記憶素子や、ポンプ２３、リバーティングバルブ２４、還元剤噴射弁２５への通電を行うための図示しない駆動回路等が備えられている。また、制御処理装置４０には、圧力センサ２７のセンサ信号をはじめとして、還元剤供給装置２０や内燃機関１等に備えられた種々のセンサのセンサ信号が入力されるようになっている。

（２）圧力検出手段
このうち、圧力検出手段４１は、圧力センサ２７のセンサ信号を読み込み、第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕを検出する。

（３）還元剤噴射弁制御手段
還元剤噴射弁制御手段４３は、内燃機関１の運転時においては、排気温度Ｔｇａｓ、触媒温度Ｔｃａｔ、ＮＯ_X浄化触媒１１の下流側におけるＮＯ_X濃度Ｎ、さらには内燃機関１の運転状態に関する情報等に基づいて還元剤の指示噴射量Ｑｕを算出し、この指示噴射量Ｑｕに応じて噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙを求め、還元剤噴射弁２５の駆動回路に対して指示を出力する。すなわち、指示噴射量Ｑｕが多いほど、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが大きくなるようになっている。

また、還元剤噴射弁制御手段４３は、内燃機関１の停止時においては、パージ処理を実行すべく、還元剤噴射弁２５が開弁状態で維持されるように、還元剤噴射弁２５の駆動回路に対して指示を出力する。

（４）リバーティングバルブ制御手段
リバーティングバルブ制御手段４５は、内燃機関１の運転時においてはリバーティングバルブ２４への通電を停止し、還元剤が貯蔵タンク２１側から還元剤噴射弁２５側へと流れるように流路を切り換えるように構成されている。また、リバーティングバルブ制御手段４５は、内燃機関１の停止時においては、パージ処理を実行するためにリバーティングバルブ２４への通電を行い、還元剤が還元剤噴射弁２５側から貯蔵タンク２１側へと流れるように流路を切り換えるように構成されている。

（５）ポンプ制御手段
ポンプ制御手段４７は、内燃機関１の運転時においては、第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕがあらかじめ設定されたシステム圧Ｐｔｇｔとなるように、検出される圧力Ｐｕとシステム圧Ｐｔｇｔとの偏差ΔＰに基づきポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを求め、ポンプ２３の駆動回路に対して指示を出力する。還元剤の実噴射量Ｑａｃｔが多いほど、第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕが低下しやすくなるために、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙは相対的に大きくなる。一方、還元剤の実噴射量Ｑａｃｔが少ないほど、第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕが低下しにくいために、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙは相対的に小さくなる。

特に、本実施形態の還元剤供給装置２０においては、還元剤の噴射量Ｑａｃｔがゼロの場合にもポンプ２３の駆動が継続され、圧送される還元剤はリターン通路３５を流れて貯蔵タンク２１に循環するようになっている。すなわち、本実施形態の還元剤供給装置２０では、基本的に、還元剤の噴射量Ｑｕがゼロのときのポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ（＝基準デューティＰｕｍｐ＿ｄｕｔｙ＿ｄｅｆａｕｌｔ）を最小の値として、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが大きくなるほどポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙが大きくなるようになっている。

また、ポンプ制御手段４７は、内燃機関１の停止時においては、イグニッションスイッチがオフにされた後の所定時間、あらかじめ定められた所定のポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ＿Ａでポンプ２３の駆動制御が行われるように、ポンプ２３の駆動回路に対して指示を出力する。

（６）異常判定手段
異常判定手段４９は、還元剤供給装置２０の異常の有無を判定するための演算処理を実行する。この異常判定手段４９は、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙ及びポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙに基づいて還元剤供給装置２０の異常の有無を判定するように構成されている。特に、本実施形態では、異常判定手段４９は、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙに対して、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙと基準デューティＰｕｍｐ＿ｄｕｔｙ＿ｄｅｆａｕｌｔとの差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを乗じた値の時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）を用いて、還元剤供給装置２０の異常の有無を判定するようになっている。

（６−１）噴射弁デューティ比とポンプデューティ比との関係
ここで、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙを変化させたときの、第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕ及びポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの変化を図３に示す。この図３は、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙを０→Ｄｄ１→Ｄｄ２→Ｄｄ１→０（Ｄｄ２＞Ｄｄ１＞０）と変化させた場合の各値の変化を示しており、３つの噴孔を有する還元剤噴射弁２５を用いた還元剤供給装置２０において、還元剤噴射弁２５の噴孔の詰まり具合の違いによる各値の差を説明するためのものである。

なお、圧力Ｐｕの値及びポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの値が脈動を生じているのは、ポンプ２３による還元剤の吐出に合わせて第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕが脈動し、これに応じてポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙが増減することによるものである。

まず、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが０に設定されている期間Ａにおいては、ポンプ２３によって吐出された還元剤はすべてリターン通路３５を介して貯蔵タンク２１に戻されることから、還元剤噴射弁２５の詰まり具合にかかわらずポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙが基準デューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ＿ｄｅｆａｕｌｔを中心に変動している。

次の期間Ｂにおいて、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙがＤｄ１に設定されると、還元剤噴射弁２５による還元剤の噴射が開始されることから第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕは一旦低下する。このとき、還元剤噴射弁２５の開弁動作が同じであるとしても、噴孔の詰まり具合が大きいほど、圧力Ｐｕの低下度合いは小さくなる。そのため、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙをＤｄ１に切り換えた直後におけるポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの増加割合は噴孔の詰まり具合が大きいほど小さくなっている。

その後、期間Ｂにおいては、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙが基準デューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ＿ｄｅｆａｕｌｔよりも大きな値で維持されることで、圧力Ｐｕはシステム圧Ｐｔｇｔで維持されることになる。ただし、噴孔の詰まり具合が大きいほど噴射によって圧力Ｐｕが低下しにくいために、期間Ｂ中のポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙは噴孔の詰まり具合が大きいほど小さくなっている（ΔＤｐｃ（Ｄｄ１）＜ΔＤｐｂ（Ｄｄ１）＜ΔＤｐａ（Ｄｄ１））。

また、次の期間Ｃにおいて、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙがＤｄ２に設定されると、還元剤噴射弁２５による還元剤の噴射量が増加することから、圧力Ｐｕ及びポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙには、期間Ｂと同様に、噴孔の詰まり具合に応じた差が現れる。すなわち、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙがＤｄ２に切り換えられた直後における圧力Ｐｕの低下度合いや、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの増加割合は、噴孔の詰まり具合が大きいほど小さくなり、さらに、その後の期間Ｃのポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙは噴孔の詰まり具合が大きいほど小さくなっている（ΔＤｐｃ（Ｄｄ２）＜ΔＤｐｂ（Ｄｄ２）＜ΔＤｐａ（Ｄｄ２））。

さらに、次の期間Ｄにおいて、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙがＤｄ１に設定されると、還元剤噴射弁２５による還元剤の噴射量が減少することから、第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕは一旦上昇する。このとき、還元剤噴射弁２５の開弁動作が同じであるとしても、噴孔の詰まり具合が大きいほど、圧力Ｐｕの増加度合いは小さくなる。そのため、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙをＤｄ１に切り換えた直後におけるポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの低下割合は噴孔の詰まり具合が大きいほど小さくなっている。さらに、その後の期間Ｄのポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙは、期間Ｂと同程度の値で維持され、噴孔の詰まり具合が大きいほど小さくなっている（ΔＤｐｃ（Ｄｄ１）＜ΔＤｐｂ（Ｄｄ１）＜ΔＤｐａ（Ｄｄ１））。

次の期間Ｅにおいても同様に、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが０に設定されると、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙを０に切り換えた直後における圧力Ｐｕの低下度合いや、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの低下割合は、噴孔の詰まり具合が大きいほど小さくなっている。ただし、その後の期間Ｅにおいては還元剤の噴射が行われないために、還元剤噴射弁２５の詰まり具合にかかわらずポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙが基準デューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ＿ｄｅｆａｕｌｔを中心に変動する状態に戻っている。

このように、還元剤噴射弁２５を同じ噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙで駆動制御する場合であっても、噴孔の詰まりの有無によってポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙに差が生じることが理解できる。このことを換言すれば、還元剤噴射弁２５を同じ噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙで駆動制御する場合であっても、還元剤供給装置２０が噴射量過剰状態である場合や噴射量不足状態である場合のポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙと、正常時のポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙとの間に差が生じると言うことができる。

異常判定手段４９は、この噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙとポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙとの関係が正常であるか否かを判別することにより、還元剤供給装置２０に生じた異常を検出しようとするものである。

なお、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙを切り換えた直後の圧力Ｐｕの変化度合いも噴孔の詰まり具合によって異なってはいるが、その後の時間の経過に伴い、圧力Ｐｕはシステム圧Ｐｔｇｔに復帰することになる。これに対して、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙは、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙを切り換えた時点以降においても噴孔の詰まり具合によって値が異なる状態が継続する。そのため、本実施形態においては、積算値したときに、より差が現れやすくなるポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを用いている。

（６−２）異常診断方法の具体例
次に、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙとポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙとの関係を利用して、異常判定手段４９により行われる還元剤供給装置２０の異常診断方法の概略について、図４のタイムチャート図に基づいて説明する。

図４は、イグニッションスイッチのオン／オフ、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙ、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ、ポンプデューティ比の差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙにポンプデューティ比の差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを乗じた値の時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）の推移を示している。

イグニッションスイッチがオンにされて内燃機関１が運転状態となっている間に、還元剤の噴射が行われるときには、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが０よりも大きい値で、還元剤噴射弁２５の駆動制御が行われる。また、還元剤の噴射に伴って第２の還元剤通路３３内の圧力Ｐｕは低下するため、圧力Ｐｕをシステム圧Ｐｔｇｔで維持するためにポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙも噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙに追従するように変動する。

したがって、還元剤が噴射される期間中、各時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ，ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ，Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）が増加する一方、還元剤が噴射されない期間においては、各時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ，ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ，Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）は増加しない。

そして、所定の期間の経過後に、その期間中における噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙにポンプデューティ比の差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを乗じた値の時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）が、その期間中における噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙから想定される範囲内にあるか否かを判別することにより、還元剤供給装置２０の異常の有無を診断することができる。

具体的に、噴射期間中のポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙは、還元剤供給装置２０が噴射量過剰状態となっている場合には、正常時のポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ（実線）よりも大きな値となって現れる（波線）。逆に、還元剤供給装置２０が噴射量不足状態となっている場合には、正常時のポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ（実線）よりも小さな値となって現れる（一点鎖線）。

そのため、還元剤供給装置２０が噴射量過剰状態となる何らかの異常を生じている場合には、波線で示すように、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙにポンプデューティ比の差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを乗じた値の時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）が、正常時の値（実線）よりも大きな値となる。逆に、還元剤供給装置２０が噴射量不足状態となる何らかの異常を生じている場合には、一点鎖線で示すように、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙにポンプデューティ比の差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを乗じた値の時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）が、正常時の値（実線）よりも小さい値となる。

したがって、噴射量過剰状態を判定するための上限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍａｘと、噴射量不足状態を判定するための下限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍｉｎとを設定し、所定の期間経過後における時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）をそれぞれの閾値と比較することにより、還元剤供給装置２０の異常の有無を判定することができる。これらの閾値Ｔｈｒｅ＿ｍａｘ，Ｔｈｒｅ＿ｍｉｎは、還元剤の温度や許容誤差等を考慮して設定することができる。

この図４の例においては、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分を開始してから、この時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙが判定開始値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ＿ｔｈｒｅに到達するまでの期間での時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）を用いて判定を行っている。これにより、還元剤噴射装置２０の異常の有無による時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）の差が顕著に表れるようになっている。

また、ポンプデューティ比の差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを用いて判定をすることもできるが、図４の例では、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙにポンプデューティ比の差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを乗じた値の時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）が判定に用いられている。その結果、還元剤噴射装置２０の異常の有無による差がより顕著に表れるようになり、上限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍａｘ及び下限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍｉｎの設定が容易になっている。

（６−３）異常診断のフローチャートの具体例
次に、図５〜図７に基づいて、図４に示す異常診断方法を制御処理装置４０によって実行するためのフローチャートの一例について説明する。

まず、図５のステップＳ１において、制御処理装置４０は、還元剤の噴射制御を開始した後、ステップＳ２において、現在記憶されている時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ，Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿ｆｉｎａｌをリセットする。次いで、制御処理装置４０は、ステップＳ３において、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが０％のときのポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを読み出し、基準デューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ＿ｄｅｆａｕｌｔに設定する。

次いで、制御処理装置４０は、ステップＳ４において、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙが判定開始値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ＿ｔｈｒｅ未満であるか否かを判別する。ステップＳ４でＹｅｓと判定された場合には、異常判定を正確に行える状況になっていないことから異常判定を行うステップＳ８には進まず、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、制御処理装置４０は、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが積算を行う値として設定された所定範囲内になっているか否かを判別する。この範囲は、単に０％以上に設定されていてもよいが、例えば、所定流量以上の還元剤が噴射されている状態でのみ積算が行われるように、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの下限を０％よりも大きな値としてもよい。あるいは、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの変動量に対するポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの変動量が一定の割合となる噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの範囲をあらかじめ求めておき、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙがその範囲内となっているときにのみ積算が行われるようにすることもできる。このように積算を行う噴射弁ＤＶ＿ｄｕｔｙの範囲を設定することにより、診断結果の精度をより高めることができる。

ステップＳ５でＮＯと判定された場合には、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙ及びポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙともに変動していないことから、積算をするステップが不要であるためにそのままステップＳ４に戻る。一方、ステップＳ５でＹＥＳと判定された場合には、制御処理装置４０は、ステップＳ６に進み噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙを演算した後、ステップＳ７に進み、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙにポンプデューティ比の差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを乗じた値の時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿ｆｉｎａｌを演算する。

図６は、時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿ｆｉｎａｌの演算のプロセスを具体的に示すフローチャート図である。
この例では、演算処理装置４０は、ステップＳ１１において、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙと、ポンプデューティ比の差分Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ−Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ＿ｄｅｆａｕｌｔと、前回の積算時点から今回の積算時点までの期間のうちの噴射が行われていた時間Ｏｎ＿ｔｉｍｅとを乗じて、今回加算する時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿Ｐｒｅを算出する。

この時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿Ｐｒｅが求められた後、制御処理装置４０は、ステップＳ１２において、現在記憶されている時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿ｆｉｎａｌに対して、ステップＳ１１で求められた今回の時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿Ｐｒｅを加算することにより、最新の時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿ｆｉｎａｌを求め、記憶されている値を更新する。

図５に戻り、ステップＳ７で時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）の演算が終了すると、再びステップＳ４に戻り、これまでのステップを繰り返し実行する。そして、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙが判定開始値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ＿ｔｈｒｅに到達したときには、ステップＳ４においてＮＯと判定されてステップＳ８に進む。このステップＳ８において、制御処理装置４０は、時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿ｆｉｎａｌに基づく異常判定を行う。

図７は、ステップＳ８で実施する異常判定のプロセスを具体的に示すフローチャート図である。
この例では、制御処理装置４０は、まずステップＳ２１において、時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿ｆｉｎａｌが上限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍａｘを超えているか否かを判別する。ステップＳ２１でＹＥＳと判定される場合にはステップＳ２２に進み、制御処理装置４０は、噴射量過剰状態となる何らかの異常が還元剤供給装置２０に発生しているものと判定してステップＳ２５に進む。

一方、ステップＳ２１でＮＯと判定される場合にはステップＳ２３に進み、今度は時間積分値Σ（ｄｖ＿ｄｕｔｙ×Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ）＿ｆｉｎａｌが下限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍｉｎを下回っているか否かを判別する。ステップＳ２３でＹＥＳと判定される場合にはステップＳ２４に進み、制御処理装置４０は、噴射量不足状態となる何らかの異常が還元剤供給装置２０に発生しているものと判定してステップＳ２５に進む。一方、ステップＳ２３でＮＯと判定される場合には、現在還元剤供給装置２０に異常は見られないためにそのまま異常判定を終了する。

ステップＳ２２において噴射量過剰状態となる何らかの異常が発生していると判定された場合、あるいは、ステップＳ２４において噴射量不足状態となる何らかの異常が発生していると判定された場合に進んだステップＳ２５において、制御処理装置４０は、それぞれの異常を運転者等に知らせるために報知手段等に対して指示を出力する。このときの異常を知らせる出力に応じて、還元剤噴射装置２０の作動を停止させたり、内燃機関１の出力が低くなるように制御を行ったりしてもよい。

以上説明した本実施形態の制御処理装置（異常診断装置）４０による還元剤供給装置２０の異常診断方法によれば、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙとポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙとに基づいて異常診断が行われるために、制御処理装置４０以外の構成部品に変更を加えることなく、また、通常の還元剤の噴射制御を中断することなく、還元剤供給装置２０の異常診断を実施することができる。

特に、本実施形態では、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙにポンプデューティ比の差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを乗じた上で時間積分した値を用いて異常判定を実施しているために、異常の有無による差が顕著に現れるようになり、診断結果の精度が高められている。また、時間積分を行う期間についても、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが所定の判定開始値ＤＶ＿ｄｕｔｙ＿ｔｈｒｅに到達するまでの期間としているために、異常の有無による差が確実に現れるようになっており、診断結果の精度が高められているとともに、診断の頻度が多くなるようにされている。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる還元剤供給装置の異常判定装置について説明する。

本実施形態の還元剤供給装置の異常判定装置は、第１の実施の形態で説明した還元剤供給装置２０に適用されるものであり、基本的に、図２に示す第１の実施の形態の制御処理装置４０と同様の構成を有している。ただし、異常判定手段４９で行われる異常判定方法が第１の実施の形態の異常判定装置とは異なっている。

本実施形態では、異常判定手段４９は、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙと、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙと基準デューティＰｕｍｐ＿ｄｕｔｙ＿ｄｅｆａｕｌｔとの差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙとの比に基づいて、還元剤供給装置２０の異常の有無を判定するようになっている。

１．異常診断方法の具体例
図８は、イグニッションスイッチのオン／オフ、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙ、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ、ポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値の推移を示している。

噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの変化に伴う、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ及びポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの変化は、図４で説明したものと同様になっている。

ここで、ポンプ２３による還元剤の吐出流量は、噴射される還元剤の流量に比例して変化することから、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙと噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙとはほぼ比例関係にあることになる。そのため、理想的には、還元剤供給装置２０が正常な状態であれば、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値は、ほぼ一定の値で推移することになる。したがって、所定の期間における噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値が所定範囲内にあるか否かを判別することにより、還元剤供給装置２０の異常の有無を診断することができる。

具体的に、噴射期間中のポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙは、還元剤供給装置２０が噴射量過剰状態となっている場合には、正常時のポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ（実線）よりも大きな値となって現れる（波線）。逆に、還元剤供給装置２０が噴射量不足状態となっている場合には、正常時のポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ（実線）よりも小さな値となって現れる（一点鎖線）。

そのため、還元剤供給装置２０が噴射量過剰状態となる何らかの異常を生じている場合には、波線で示すように、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値が、正常時の値（実線）よりも小さな値となる。逆に、還元剤供給装置２０が噴射量不足状態となる何らかの異常を生じている場合には、一点鎖線で示すように、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値が、正常時の値（実線）よりも大きな値となる。

したがって、噴射量不足状態を判定するための上限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍａｘと、噴射量過剰状態を判定するための下限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍｉｎとを設定し、所定の期間経過後における噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値をそれぞれの閾値と比較することにより、還元剤供給装置２０の異常の有無を判定することができる。これらの閾値Ｔｈｒｅ＿ｍａｘ，Ｔｈｒｅ＿ｍｉｎについても、還元剤の温度や許容誤差等を考慮して設定することができる。

この図８の例においては、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分を開始してから、この時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙが判定開始値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ＿ｔｈｒｅに到達するまでの期間での時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ，ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを用いて判定を行っている。これにより、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの変化に対するポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの変化が一時的にずれを生じた場合であっても、異常判定に与える影響が小さくなるようになっている。

２．異常診断のフローチャートの具体例
次に、図９〜図１０に基づいて、図８に示す異常診断方法を制御処理装置４０によって実行するためのフローチャートの一例について説明する。

まず、図９のステップＳ３１において、制御処理装置４０は、還元剤の噴射制御を開始した後、ステップＳ３２において、現在記憶されている時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ，ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙをリセットする。次いで、制御処理装置４０は、ステップＳ３３において、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが０％のときのポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを読み出し、基準デューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙ＿ｄｅｆａｕｌｔに設定する。

次いで、制御処理装置４０は、ステップＳ３４において、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙが判定開始値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ＿ｔｈｒｅ未満であるか否かを判別する。ステップＳ３４でＹｅｓと判定された場合には、異常判定を正確に行える状況になっていないことから異常判定を行うステップＳ３８には進まず、ステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５では、制御処理装置４０は、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが積算を行う値として設定された所定範囲内になっているか否かを判別する。第１の実施の形態と同様に、この範囲は、単に０％以上に設定されていてもよいが、例えば、所定流量以上の還元剤が噴射されている状態でのみ積算が行われるように、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの下限を０％よりも大きな値としてもよい。あるいは、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの変動量に対するポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの変動量が一定の割合となる噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの範囲をあらかじめ求めておき、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙがその範囲内となっているときにのみ積算が行われるようにすることもできる。このように積算を行う噴射弁ＤＶ＿ｄｕｔｙの範囲を設定することにより、診断結果の精度をより高めることができる。

ステップＳ３５でＮＯと判定された場合には、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙ及びポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙともに変動していないことから、積算をするステップが不要であるためにそのままステップＳ３４に戻る。一方、ステップＳ３５でＹＥＳと判定された場合には、制御処理装置４０は、ステップＳ３６に進み噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙを演算した後、ステップＳ３７に進み、ポンプデューティ比の差分Δｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを演算する。

ステップＳ３６及びステップＳ３７で時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ，ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの演算が終了すると、再びステップＳ３４に戻り、これまでのステップを繰り返し実行する。そして、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙが判定開始値Σｄｖ＿ｄｕｔｙ＿ｔｈｒｅに到達したときには、ステップＳ３４においてＮＯと判定されてステップＳ３８に進む。このステップＳ３８において、制御処理装置４０は、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値に基づく異常判定を行う。

図１０は、ステップＳ３８で実施する異常判定のプロセスを具体的に示すフローチャート図である。
この例では、制御処理装置４０は、まずステップＳ４１において、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値が下限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍｉｎを下回っているか否かを判別する。ステップＳ４１でＹＥＳと判定される場合にはステップＳ４２に進み、制御処理装置４０は、噴射量不足状態となる何らかの異常が還元剤供給装置２０に発生しているものと判定してステップＳ４５に進む。

一方、ステップＳ４１でＮＯと判定される場合にはステップＳ４３に進み、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値が上限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍａｘを超えているか否かを判別する。ステップＳ４３でＹＥＳと判定される場合にはステップＳ４４に進み、制御処理装置４０は、噴射量過剰状態となる何らかの異常が還元剤供給装置２０に発生しているものと判定してステップＳ４５に進む。一方、ステップＳ４３でＮＯと判定される場合には、現在還元剤供給装置２０に異常は見られないためにそのまま異常判定を終了する。

ステップＳ４２において噴射量不足状態となる何らかの異常が発生していると判定された場合、あるいは、ステップＳ４４において噴射量過剰状態となる何らかの異常が発生していると判定された場合に進んだステップＳ４５において、制御処理装置４０は、それぞれの異常を運転者等に知らせるために報知手段等に対して指示を出力する。このときの異常を知らせる出力に応じて、還元剤噴射装置２０の作動を停止させたり、内燃機関１の出力が低くなるように制御を行ったりしてもよい。

以上説明した本実施形態の制御処理装置（異常診断装置）４０による還元剤供給装置２０の異常診断方法によれば、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙとポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙとに基づいて異常診断が行われるために、制御処理装置４０以外の構成部品に変更を加えることなく、また、通常の還元剤の噴射制御を中断することなく、還元剤供給装置２０の異常診断を実施することができる。

特に、本実施形態では、噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値を用いて異常判定を実施しているために、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの変化に対するポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙが一時的にずれを生じた場合であっても、異常判定に与える影響が小さくなるようになり、診断結果の精度が高められている。

［他の実施の形態］
ここまで説明した実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。

例えば、異常判定をするためのデータを得るために時間積分を行う期間は、噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙが判定開始値ＤＶ＿ｄｕｔｙ＿ｔｈｒｅに到達するまでの期間に限られるものではなく、確実に所定量以上の還元剤が噴射されるような時間が経過するごとに異常判定を実施するように設定することもできる。ただし、第１の実施の形態の異常診断を行うにあたって当該期間をこのように設定する際には、当該期間を経過したときの噴射弁デューティ比ＤＶ＿ｄｕｔｙの時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙによって判定閾値が選択されるようにマップ情報等を記憶させておくことが必要となる。

また、第１の実施の形態の異常診断を行うにあたって、時間積分値Σｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙが比較的大きい値となるような期間を設定することにより、ポンプデューティ比Ｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙの時間積分値Σｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを判定閾値と比較して異常診断を行う場合であっても、精度よく異常診断を実施することができるようになる。

また、第２の実施の形態の異常診断を行うにあたって、上述した実施の形態では噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙをポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙで割った値を判定閾値と比較しているが、ポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙで割った値を判定閾値と比較するようにしてもよい。この場合には、上述の実施の形態とは逆に、ポンプデューティ比の差分の時間積分値ΣΔｐｕｍｐ＿ｄｕｔｙを噴射弁デューティ比の時間積分値Σｄｖ＿ｄｕｔｙで割った値が上限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍａｘを超える場合に噴射量過剰状態の異常と判定され、下限閾値Ｔｈｒｅ＿ｍｉｎを下回った場合に噴射量不足状態の異常と判定される。

Claims (9)

1. 液体の還元剤が収容された貯蔵タンクと、前記還元剤を圧送するポンプと、前記ポンプによって圧送された前記還元剤を内燃機関の排気管内に噴射する還元剤噴射弁と、前記ポンプと前記還元剤噴射弁とを接続する還元剤通路と、前記還元剤通路内の圧力を検出するための圧力センサと、を備えた還元剤供給装置の異常診断を行うための還元剤供給装置の異常診断装置において、
   前記還元剤の指示噴射量に応じて通電のオン／オフのデューティ比を求め、前記還元剤噴射弁の駆動指示を行う還元剤噴射弁制御手段と、
   前記還元剤通路内の圧力が所定のシステム圧で維持されるように、検出される前記還元剤通路内の圧力と前記システム圧との偏差に基づいて通電のオン／オフのデューティ比を求め、前記ポンプの駆動指示を行うポンプ制御手段と、
   所定の期間内における前記還元剤噴射弁のデューティ比及び前記ポンプのデューティ比に基づいて前記還元剤供給装置の異常判定を行う異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする還元剤供給装置の異常診断装置。
2. 前記異常判定手段は、前記所定の期間内における前記還元剤噴射弁のデューティ比の積分値から想定される出力で前記ポンプの駆動指示が行われたか否かを判定することにより、前記異常判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の還元剤供給装置の異常診断装置。
3. 前記異常判定手段は、前記還元剤噴射弁のデューティ比が、前記還元剤噴射弁のデューティ比の変化に対する前記ポンプデューティ比の変化が比例関係を示す範囲にあるときの前記還元剤噴射弁のデューティ比及び前記ポンプのデューティ比に基づいて前記異常判定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の還元剤供給装置の異常判定装置。
4. 前記異常判定手段は、前記還元剤噴射弁のデューティ比の積分を開始してから、求められる積分値が所定の判定開始値に到達するまでの期間を前記所定の期間として、前記異常判定を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の異常診断装置。
5. 前記異常判定手段は、前記還元剤噴射弁のデューティ比がゼロのときの前記ポンプのデューティ比を基準デューティ比として、前記所定の期間内における、前記ポンプのデューティ比と前記基準デューティ比との差分の積分値と、前記所定の期間における前記還元剤噴射弁のデューティ比の積分値と、の比を判定閾値と比較することにより、前記異常判定を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の異常診断装置。
6. 前記異常判定手段は、前記還元剤噴射弁のデューティ比がゼロのときの前記ポンプのデューティ比を基準デューティ比として、前記所定の期間内における、前記還元剤噴射弁のデューティ比に前記ポンプのデューティ比と前記基準デューティ比との差分を乗じた値を積分し、求められた積分値を、前記所定の期間における前記還元剤噴射弁のデューティ比の積分値から想定される判定閾値と比較することにより、前記異常判定を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の異常診断装置。
7. 前記異常判定手段は、前記還元剤噴射弁のデューティ比がゼロのときの前記ポンプのデューティ比を基準デューティ比として、前記所定の期間内における前記ポンプのデューティ比と前記基準デューティ比との差分の値を積分し、求められた積分値を、前記所定の期間における前記還元剤噴射弁のデューティ比の積分値から想定される判定閾値と比較することにより、前記異常判定を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の異常診断装置。
8. 前記判定閾値として上限閾値及び下限閾値が設定されており、前記異常判定手段は、前記上限閾値及び前記下限閾値を用いて噴射量過剰状態の異常又は噴射量不足状態の異常を区別して判定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の異常診断装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の異常診断装置を備えることを特徴とする還元剤供給装置。

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