JP2018062889A

JP2018062889A - Moisture detection device

Info

Publication number: JP2018062889A
Application number: JP2016201088A
Authority: JP
Inventors: 正内山; Tadashi Uchiyama; 直人村澤; Naoto Murasawa; 藤井　謙治; Kenji Fujii; 謙治藤井
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2018-04-19

Abstract

【課題】内燃機関の排気通路を通流する排気ガスに含まれる水分量の検出に好適な水分検出装置を提供すること。
【解決手段】水分検出装置３０は、内燃機関の排気通路１０において当該排気通路１０を通流する排気ガスが接触するように配設された発熱抵抗体３１ａを有するセンサ部３１と、センサ部３１で検出された発熱抵抗体３１ａの抵抗率の変化を示す検出値に基づいて、排気ガスに含まれる水分量を算出する演算部３２と、を備える。
【選択図】図２To provide a moisture detector suitable for detecting the amount of moisture contained in exhaust gas flowing through an exhaust passage of an internal combustion engine.
A moisture detection device 30 includes a sensor unit 31 having a heating resistor 31a disposed in contact with exhaust gas flowing through the exhaust passage 10 in the exhaust passage 10 of the internal combustion engine, and the sensor unit 31. And a calculation unit 32 that calculates the amount of moisture contained in the exhaust gas based on the detected value indicating the change in resistivity of the heating resistor 31a detected in step (b).
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、水分検出装置に関する。 The present invention relates to a moisture detection apparatus.

大気中の水分量を検出する水分センサが知られている（例えば、特許文献１を参照）。 A moisture sensor that detects the amount of moisture in the atmosphere is known (see, for example, Patent Document 1).

特開２００９−２２９００３号公報JP 2009-229003 A

ところで、内燃機関の排気通路においては、種々の理由により、排気ガスに含まれる水分量を高精度に検出することが求められる場合がある。例えば、冷間始動時に内燃機関の燃焼室から発生した水分量を検出したり、尿素水噴射装置から噴射した尿素水量を検出したりする要請がある。 By the way, in an exhaust passage of an internal combustion engine, it may be required to detect the amount of moisture contained in exhaust gas with high accuracy for various reasons. For example, there is a demand to detect the amount of water generated from the combustion chamber of the internal combustion engine during cold start or to detect the amount of urea water injected from the urea water injection device.

本発明は、上記の要請に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気通路を通流する排気ガスに含まれる水分量の検出に好適な水分検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described demand, and an object thereof is to provide a moisture detection device suitable for detecting the amount of moisture contained in the exhaust gas flowing through the exhaust passage of the internal combustion engine.

前述した課題を解決する主たる本発明は、内燃機関の排気通路において当該排気通路を通流する排気ガスが接触するように配設された発熱抵抗体を有するセンサ部と、前記センサ部で検出された前記発熱抵抗体の抵抗率の変化を示す検出値に基づいて、前記排気ガスに含まれる水分量を算出する演算部と、を備える水分検出装置である。 A main aspect of the present invention that solves the above-described problems is a sensor unit having a heating resistor disposed in contact with exhaust gas flowing through the exhaust passage in the exhaust passage of the internal combustion engine, and a sensor unit that detects the sensor unit. And a calculation unit that calculates the amount of water contained in the exhaust gas based on a detection value indicating a change in resistivity of the heating resistor.

本発明に係る水分検出装置によれば、より高精度に内燃機関の排気通路を通流する排気ガスに含まれる水分量を検出することができる。 According to the moisture detection device of the present invention, the amount of moisture contained in the exhaust gas flowing through the exhaust passage of the internal combustion engine can be detected with higher accuracy.

実施形態に係るＳＣＲシステムの構成の一例を示す図The figure which shows an example of a structure of the SCR system which concerns on embodiment 実施形態に係る水分検出装置の構成の一例を示す図The figure which shows an example of a structure of the moisture detection apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る水分検出装置の水分量の検出方法について説明する図The figure explaining the detection method of the moisture content of the moisture detection apparatus which concerns on embodiment 実施形態に係る水分検出装置の動作フローの一例を示す図The figure which shows an example of the operation | movement flow of the moisture detection apparatus which concerns on embodiment

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係るＳＣＲシステム１の全体構成の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of an SCR system 1 according to the present embodiment.

本実施形態に係るＳＣＲシステム１は、ＳＣＲ装置１１、尿素水噴射装置１２、圧送ライン１３、サプライポンプ１４、尿素水タンク１５、ＤＣＵ（Dosing Control Unit）２０、及び水分検出装置３０を含んで構成される。 The SCR system 1 according to the present embodiment includes an SCR device 11, a urea water injection device 12, a pressure feed line 13, a supply pump 14, a urea water tank 15, a DCU (Dosing Control Unit) 20, and a moisture detection device 30. Is done.

本実施形態に係るＳＣＲシステム１は、例えば、ディーゼルエンジンに適用され、当該ディーゼルエンジンの排気通路１０の酸化触媒とＰＭフィルタの後段側に設けられる。尚、ディーゼルエンジンに代えて、ガソリンエンジン等にも適用し得るのは勿論である。 The SCR system 1 according to the present embodiment is applied to, for example, a diesel engine, and is provided on the downstream side of the oxidation catalyst and the PM filter of the exhaust passage 10 of the diesel engine. Of course, it can be applied to a gasoline engine or the like instead of the diesel engine.

ＳＣＲ装置１１は、排気通路１０の上流側で尿素水噴射装置１２に噴射される尿素水を用いて、ＮＯｘを窒素と水に還元する。ＳＣＲ装置１１は、ＳＣＲ触媒として、例えば、Ｆｅゼオライト、Ｃｕゼオライト、バナジウム等を内蔵する。尚、ＳＣＲ触媒として、触媒上で尿素水をアンモニアに変換するとともにＮＯｘを還元する尿素水吸着タイプのものを用いてもよい。 The SCR device 11 reduces NOx to nitrogen and water using urea water injected into the urea water injection device 12 on the upstream side of the exhaust passage 10. The SCR device 11 incorporates, for example, Fe zeolite, Cu zeolite, vanadium, or the like as the SCR catalyst. As the SCR catalyst, a urea water adsorption type catalyst that converts urea water to ammonia and reduces NOx on the catalyst may be used.

尿素水噴射装置１２から噴射された尿素水は、排気ガスの高温により加水分解され、アンモニアに変換されてＳＣＲ装置１１に供給される。そして、アンモニアは、ＳＣＲ触媒に吸着して、ＳＣＲ触媒の作用でＮＯｘと反応して、ＮＯｘを還元浄化する。 The urea water injected from the urea water injection device 12 is hydrolyzed by the high temperature of the exhaust gas, converted into ammonia, and supplied to the SCR device 11. Ammonia is adsorbed on the SCR catalyst and reacts with NOx by the action of the SCR catalyst to reduce and purify NOx.

尚、尿素水がＮＯｘを還元浄化する化学反応は、典型的には、以下の化学反応式（１）〜（４）のように表される。
ＣＯ（ＮＨ_２）_２＋Ｈ_２Ｏ → ２ＮＨ_３＋ＣＯ_２ …式（１）
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２ → ４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ …式（２）
６ＮＯ_２＋８ＮＨ_３ → ７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ …式（３）
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→ ２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ …式（４） The chemical reaction in which urea water reduces and purifies NOx is typically represented by the following chemical reaction formulas (1) to (4).
CO (NH ₂ ) ₂ + H ₂ O → 2NH ₃ + CO ₂ Formula (1)
4NO + 4NH ₃ + O ₂ → 4N ₂ + 6H ₂ O Formula (2)
6NO ₂ + 8NH ₃ → 7N ₂ + 12H ₂ O Formula (3)
NO + NO ₂ + 2NH ₃ → 2N ₂ + 3H ₂ O Formula (4)

尿素水噴射装置１２は、内蔵するドージングバルブの開度の調整により、排気通路１０に所定量の尿素水を噴射する。尚、ドージングバルブの開度の制御は、例えば、ＤＣＵ２０から出力される制御信号によって行われる。 The urea water injection device 12 injects a predetermined amount of urea water into the exhaust passage 10 by adjusting the opening of a built-in dosing valve. The opening degree of the dosing valve is controlled by a control signal output from the DCU 20, for example.

尿素水噴射装置１２から噴射される尿素水は、尿素水タンク１５に貯留されている。尿素水タンク１５に貯留された尿素水は、サプライポンプ１４に吸引され圧送ライン１３にて尿素水噴射装置１２に圧送される。尚、尿素水は、例えば、３０％程度の所定の濃度で尿素水タンク１５に貯留されている。 The urea water injected from the urea water injection device 12 is stored in the urea water tank 15. The urea water stored in the urea water tank 15 is sucked into the supply pump 14 and pumped to the urea water injector 12 through the pumping line 13. The urea water is stored in the urea water tank 15 at a predetermined concentration of about 30%, for example.

ＤＣＵ２０は、ＳＣＲシステム１全体を統括制御する。ＤＣＵ２０は、燃料噴射制御を行う車輌ＥＣＵ（図示せず）、水分検出装置３０とデータ通信する。又、ＤＣＵ２０には、排気通路１０に配設されたＮＯｘセンサ、流量センサ、温度センサ等の各種センサからの検出信号も入力されている。 The DCU 20 performs overall control of the entire SCR system 1. The DCU 20 performs data communication with a vehicle ECU (not shown) that performs fuel injection control and the moisture detection device 30. The DCU 20 also receives detection signals from various sensors such as a NOx sensor, a flow rate sensor, and a temperature sensor disposed in the exhaust passage 10.

ＤＣＵ２０は、例えば、ＮＯｘセンサ、流量センサ、温度センサ等が示す検出値に基づいて、尿素水噴射装置１２から噴射するべき尿素水量やタイミングを算出する。そして、ＤＣＵ２０は、サプライポンプ１４を駆動させて圧送ライン１３における尿素水を規定圧まで高めるとともに、尿素水噴射装置１２のドージングバルブを駆動させて算出したタイミングで算出した量の尿素水を噴射させる。 For example, the DCU 20 calculates the amount and timing of urea water to be injected from the urea water injection device 12 based on detection values indicated by a NOx sensor, a flow sensor, a temperature sensor, and the like. Then, the DCU 20 drives the supply pump 14 to increase the urea water in the pumping line 13 to the specified pressure, and also drives the dosing valve of the urea water injection device 12 to inject the amount of urea water calculated at the calculated timing. .

ところで、尿素水噴射装置１２の内部には、尿素水中の成分が結晶化して固着してしまうことが知られており、これにより排気通路に正常に尿素水を供給することができなくなったり、あるいは結晶化した物体が当該ドージングバルブの弁体とシリンダとの間に挟まり、尿素水の噴射を停止できなくなったりする場合がある。 By the way, it is known that the components in the urea water are crystallized and fixed inside the urea water injection device 12, so that the urea water cannot be normally supplied to the exhaust passage, or The crystallized object may be caught between the valve body of the dosing valve and the cylinder, and the injection of urea water may not be stopped.

本実施形態に係る水分検出装置３０は、排気ガス中の水分量から尿素水噴射装置１２が実際に噴射した尿素水量を検出するべく配設されている。そして、水分検出装置３０は、尿素水噴射装置１２が実際に噴射した尿素水量から当該尿素水噴射装置１２の故障診断を行う。 The moisture detection device 30 according to the present embodiment is arranged to detect the urea water amount actually injected by the urea water injection device 12 from the moisture amount in the exhaust gas. Then, the moisture detection device 30 performs failure diagnosis of the urea water injection device 12 from the amount of urea water actually injected by the urea water injection device 12.

図２は、水分検出装置３０の構成の一例を示す図である。又、図３は、水分検出装置３０の水分量の検出方法について説明する図である。尚、図２中の矢印は、排気ガスの通流方向を表している。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the moisture detection device 30. FIG. 3 is a diagram for explaining a method for detecting the amount of water by the water detecting device 30. In addition, the arrow in FIG. 2 represents the flow direction of exhaust gas.

水分検出装置３０は、センサ部３１と演算ユニット３２（「演算部」に相当する）とを備えている。 The moisture detection device 30 includes a sensor unit 31 and a calculation unit 32 (corresponding to a “calculation unit”).

本実施形態に係るセンサ部３１は、尿素水噴射装置１２が尿素水を噴射する位置（以下、「噴射位置」と略称する）とＳＣＲ装置１１との間の排気通路１０に配設されている。 The sensor unit 31 according to the present embodiment is disposed in the exhaust passage 10 between the position where the urea water injection device 12 injects urea water (hereinafter, abbreviated as “injection position”) and the SCR device 11. .

センサ部３１は、温度変化に比例して抵抗率が変化する白金等の発熱抵抗体３１ａを有し、当該発熱抵抗体３１ａの抵抗率の変化に基づいて、排気ガスに含まれる水分量を検出する。より詳細には、センサ部３１は、熱線式流量計と同様の原理で動作し、発熱抵抗体３１ａの抵抗率の変化から、発熱抵抗体３１ａから水分が奪う熱量を求め、これにより排気ガスに含まれる水分の質量流量を検出する。本方式によれば、水分の質量流量[kg/s]を直接検出できる点で有用である。 The sensor unit 31 includes a heating resistor 31a such as platinum whose resistivity changes in proportion to a temperature change, and detects the amount of moisture contained in the exhaust gas based on the change in resistivity of the heating resistor 31a. To do. More specifically, the sensor unit 31 operates on the same principle as that of a hot wire flow meter, and obtains the amount of heat taken away from the heating resistor 31a from the change in the resistivity of the heating resistor 31a, thereby generating exhaust gas. Detect the mass flow rate of the contained water. This method is useful in that the mass flow rate [kg / s] of moisture can be directly detected.

本実施形態に係るセンサ部３１は、排気通路１０から排気ガスを取り込むケース３１ｃと、当該ケース３１ｃ内に配設された上記発熱抵抗体３１ａ及び計測用抵抗体３１ｂを含んで構成される。そして、センサ部３１は、発熱抵抗体３１ａと計測用抵抗体３１ｂとを含んでブリッジ回路（図示せず）を構成している。 The sensor unit 31 according to the present embodiment includes a case 31c that takes in exhaust gas from the exhaust passage 10, and the heating resistor 31a and the measurement resistor 31b disposed in the case 31c. The sensor unit 31 includes a heating resistor 31a and a measuring resistor 31b to form a bridge circuit (not shown).

検出動作の際には、発熱抵抗体３１ａは、計測用抵抗体３１ｂの温度を基準として、温度が一定に保持されるように電流が通流されている。このとき、ケース３１ｃ内に取り込まれた排気ガスは、発熱抵抗体３１ａに接触して、当該発熱抵抗体３１ａから排気ガスに含まれる水分量に応じた熱量を奪ってケース３０ｃの外部に流出する。これにより、発熱抵抗体３１ａは、排気ガスに含まれる水分量に応じて温度が低下し、抵抗率が変化する。換言すると、発熱抵抗体３１ａは、例えば、排気ガスに含まれる水分量が多いほど温度低下し、抵抗率も低くなる（図３の左図を参照）。又、発熱抵抗体３１ａの抵抗率が低くなると、発熱抵抗体３１ａの抵抗率と計測用抵抗体３１ｂの抵抗率とのバランスから、発熱抵抗体３１ａに通流する電流量が大きくなる（図３の右図を参照）。 In the detection operation, a current is passed through the heating resistor 31a so that the temperature is kept constant with respect to the temperature of the measuring resistor 31b. At this time, the exhaust gas taken into the case 31c comes into contact with the heat generating resistor 31a, and takes heat from the heat generating resistor 31a according to the amount of moisture contained in the exhaust gas, and flows out of the case 30c. . As a result, the temperature of the heating resistor 31a decreases according to the amount of moisture contained in the exhaust gas, and the resistivity changes. In other words, for example, as the amount of moisture contained in the exhaust gas increases, the temperature of the heating resistor 31a decreases and the resistivity also decreases (see the left diagram in FIG. 3). Further, when the resistivity of the heating resistor 31a is lowered, the amount of current flowing through the heating resistor 31a increases due to the balance between the resistivity of the heating resistor 31a and the resistivity of the measuring resistor 31b (FIG. 3). (See the right figure).

尚、センサ部３１のブリッジ回路は、演算ユニット３２に内蔵される検出回路と接続されている。演算ユニット３２の検出回路は、例えば、発熱抵抗体３１ａの抵抗率の変化を当該ブリッジ回路に通流させる電流量の変化として検出する。 The bridge circuit of the sensor unit 31 is connected to a detection circuit built in the arithmetic unit 32. The detection circuit of the arithmetic unit 32 detects, for example, a change in the resistivity of the heating resistor 31a as a change in the amount of current that flows through the bridge circuit.

演算ユニット３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を含んで構成されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。 The arithmetic unit 32 is, for example, an ECU (Electronic Control Unit) including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input port, an output port, and the like.

演算ユニット３２は、尿素水量推定部３２ａと診断部３２ｂとを備えている。 The arithmetic unit 32 includes a urea water amount estimation unit 32a and a diagnosis unit 32b.

尿素水量推定部３２ａは、センサ部３１で検出された発熱抵抗体３１ａの抵抗率の変化に基づいて、排気ガス中に含まれる水分量を算出し、これにより排気ガス中の尿素水量を推定する（詳細は後述）。 The urea water amount estimation unit 32a calculates the amount of water contained in the exhaust gas based on the change in resistivity of the heating resistor 31a detected by the sensor unit 31, and thereby estimates the urea water amount in the exhaust gas. (Details will be described later).

診断部３２ｂは、ＤＣＵ２０が尿素水噴射装置１２に対して噴射指示した尿素水量（以下、「噴射量の指令値」と称する）と尿素水噴射装置１２が実際に噴射した尿素水量（以下、「噴射量の実際値」と称する）とに基づいて、尿素水噴射装置１２が故障していないか否かを診断する。 The diagnosis unit 32b determines the amount of urea water that the DCU 20 has instructed to inject the urea water injection device 12 (hereinafter referred to as “injection amount command value”) and the amount of urea water actually injected by the urea water injection device 12 (hereinafter, “ It is diagnosed whether or not the urea water injection device 12 has failed.

尿素水量推定部３２ａ、診断部３２ｂは、例えば、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭ等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。 The urea water amount estimation unit 32a and the diagnosis unit 32b are realized, for example, when the CPU refers to a control program or various data stored in a ROM, a RAM, or the like. However, the function is not limited to processing by software, and can of course be realized by a dedicated hardware circuit.

［水分検出装置の動作フロー］
次に、図４を参照して、本実施形態に係る水分検出装置３０が、尿素水噴射装置１２の故障を診断するための動作フローについて説明する。 [Operation flow of moisture detector]
Next, with reference to FIG. 4, the operation | movement flow for the water | moisture-content detection apparatus 30 which concerns on this embodiment to diagnose the failure of the urea water injection apparatus 12 is demonstrated.

図４は、本実施形態に係る水分検出装置３０の動作フローの一例を示す図である。尚、図４に示す動作フローは、例えば、演算ユニット３２がコンピュータプログラムに従って実行するものである。この動作フローは、例えば、尿素水噴射装置１２が動作している際、所定間隔（例えば、１秒間隔）で繰り返し実行される。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an operation flow of the moisture detection device 30 according to the present embodiment. Note that the operation flow shown in FIG. 4 is executed by the arithmetic unit 32 according to a computer program, for example. This operation flow is repeatedly executed at a predetermined interval (for example, every one second) when the urea water injection device 12 is operating, for example.

まず、演算ユニット３２の尿素水量推定部３２ａは、例えば、発熱抵抗体３１ａの抵抗率の変化に基づいて、尿素水噴射装置１２から実際に噴射された尿素水の量（噴射量の実際値）を推定する（ステップＳ１）。 First, the urea water amount estimation unit 32a of the arithmetic unit 32, for example, the amount of urea water actually injected from the urea water injection device 12 (actual value of injection amount) based on the change in the resistivity of the heating resistor 31a. Is estimated (step S1).

尿素水量推定部３２ａは、上記したように、発熱抵抗体３１ａの抵抗率の変化に基づいて排気ガスに含まれる水分量を算出する。ここで、尿素水噴射装置１２が噴射する尿素水の濃度は既知であるため、排気ガスに含まれる水分量から尿素水量に換算することができる。これより、尿素水量推定部３２ａは、排気ガスに含まれる水分量から噴射量の実際値を推定する。 As described above, the urea water amount estimation unit 32a calculates the amount of water contained in the exhaust gas based on the change in the resistivity of the heating resistor 31a. Here, since the concentration of the urea water injected by the urea water injection device 12 is known, the amount of water contained in the exhaust gas can be converted into the amount of urea water. Thus, the urea water amount estimation unit 32a estimates the actual value of the injection amount from the amount of water contained in the exhaust gas.

尚、この際、発熱抵抗体３１ａの抵抗率と尿素水量との対応関係を示す演算マップを予め記憶部に格納しておき、尿素水量推定部３２ａは、当該演算マップを用いて尿素水量を推定すればよい。又、尿素水量推定部３２ａは、この際、排気通路１０の断面積に応じた積算処理を行って噴射量の実際値を推定してもよいのは勿論である。又、尿素水量推定部３２ａは、更に、尿素水噴射装置１２の噴射位置からセンサ部３１で検出されるまでの間において蒸発した尿素水量を加算して、尿素水噴射装置１２が噴射した尿素水量を推定してもよい。 At this time, a calculation map indicating the correspondence between the resistivity of the heating resistor 31a and the urea water amount is stored in the storage unit in advance, and the urea water amount estimation unit 32a estimates the urea water amount using the calculation map. do it. In this case, the urea water amount estimation unit 32a may perform an integration process according to the cross-sectional area of the exhaust passage 10 to estimate the actual value of the injection amount. Further, the urea water amount estimation unit 32a further adds the urea water amount evaporated from the injection position of the urea water injection device 12 until it is detected by the sensor unit 31, and the urea water amount injected by the urea water injection device 12 May be estimated.

続く、ステップＳ２〜Ｓ１０は、演算ユニット３２の診断部３２ｂの処理である。 The subsequent steps S <b> 2 to S <b> 10 are processes of the diagnosis unit 32 b of the arithmetic unit 32.

診断部３２ｂは、まず、ＤＣＵ２０から噴射量の指令値を取得する（ステップＳ２）。 The diagnosis unit 32b first acquires a command value for the injection amount from the DCU 20 (step S2).

次に、診断部３２ｂは、噴射量の指令値と噴射量の実際値とを比較して、尿素水噴射装置１２の噴射量の実際値が指令値よりも相当量下回っていないかを判定する（ステップＳ３）。換言すると、尿素水噴射装置１２の内部のドージングバルブに詰まり等が生じていないかを判定する。 Next, the diagnosis unit 32b compares the command value of the injection amount with the actual value of the injection amount, and determines whether or not the actual value of the injection amount of the urea water injector 12 is considerably less than the command value. (Step S3). In other words, it is determined whether or not the dosing valve inside the urea water injection device 12 is clogged.

ステップＳ３においては、診断部３２ｂは、噴射量の指令値に対して１未満の所定の減算係数α（例えば、０．８）を積算した値を設定して、噴射量の実際値が当該値を超えたか否かを判定する。そして、診断部３２ｂは、噴射量の実際値が当該値を超えていない場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、噴射量の実際値が少な過ぎるため、エラーとしてエラー回数を積算する（ステップＳ５）。一方、噴射量の実際値が当該値を超えている場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、続くステップＳ４の判定処理を行う。 In step S3, the diagnosis unit 32b sets a value obtained by integrating a predetermined subtraction coefficient α (for example, 0.8) less than 1 with respect to the command value of the injection amount, and the actual value of the injection amount is the value. It is determined whether or not the number is exceeded. When the actual value of the injection amount does not exceed the value (step S3: NO), the diagnosis unit 32b accumulates the number of errors as an error because the actual value of the injection amount is too small (step S5). . On the other hand, when the actual value of the injection amount exceeds the value (step S3: YES), the subsequent determination process of step S4 is performed.

診断部３２ｂは、噴射量の指令値と噴射量の実際値とを比較して、尿素水噴射装置１２の噴射量の実際値が指令値よりも相当量上回っていないかを判定する（ステップＳ４）。換言すると、尿素水噴射装置１２の内部のドージングバルブに漏れ等が生じていないかを判定する。 The diagnosis unit 32b compares the command value of the injection amount with the actual value of the injection amount, and determines whether or not the actual value of the injection amount of the urea water injector 12 is considerably higher than the command value (step S4). ). In other words, it is determined whether a leak or the like has occurred in the dosing valve inside the urea water injector 12.

ステップＳ４においては、診断部３２ｂは、噴射量の指令値に対して１以上の所定の加算係数β（例えば、１．２）を積算した値を設定して、噴射量の実際値が当該値を超えたか否かを判定する。そして、診断部３２ｂは、噴射量の実際値が当該値を超えている場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、噴射量の実際値が多過ぎるため、エラーとしてエラー回数を積算する（ステップＳ８）。一方、噴射量の実際値が当該値を超えていない場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ）、尿素水噴射装置１２の故障はないものと判定できるため、一連の処理を終了する。 In step S4, the diagnosis unit 32b sets a value obtained by integrating a predetermined addition coefficient β (for example, 1.2) of 1 or more with respect to the command value of the injection amount, and the actual value of the injection amount is the value. It is determined whether or not the number is exceeded. When the actual value of the injection amount exceeds the value (step S4: NO), the diagnosis unit 32b accumulates the number of errors as an error because the actual value of the injection amount is too large (step S8). . On the other hand, when the actual value of the injection amount does not exceed the value (step S4: YES), it can be determined that there is no failure in the urea water injection device 12, and thus the series of processes is terminated.

上記において、噴射量の実際値が少な過ぎるとしてエラー判定を行った場合（ステップＳ３：ＮＯ、ステップＳ５）、診断部３２ｂは、エラー回数の積算値が設定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ６）。そして、診断部３２ｂは、エラー回数の積算値が設定値を超えてない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、エラー回数を保持した状態でステップＳ１に戻り、判定処理を繰り返し実行する。 In the above description, when the error determination is performed because the actual value of the injection amount is too small (step S3: NO, step S5), the diagnosis unit 32b determines whether the integrated value of the number of errors exceeds the set value ( Step S6). If the integrated value of the number of errors does not exceed the set value (step S6: NO), the diagnosis unit 32b returns to step S1 while holding the number of errors, and repeatedly executes the determination process.

又、同様に、上記において、噴射量の実際値が多過ぎるとしてエラー判定を行った場合（ステップＳ４：ＮＯ、ステップＳ８）、診断部３２ｂは、エラー回数の積算値が設定値を超えたか否かを判定し（ステップＳ９）、エラー回数の積算値が設定値を超えてない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、エラー回数を保持した状態でステップＳ１に戻り、判定処理を繰り返し実行する。他方、連続でエラーが検出されない場合には、上記したように一連の処理を終了することになる。尚、ここで、診断部３２ｂがエラー回数を積算して最終的な故障判定を行うのは、排気通路１０中を通流する異物等のノイズ成分による誤判定を防止するためである。 Similarly, in the above description, when the error determination is made because the actual value of the injection amount is too large (step S4: NO, step S8), the diagnosis unit 32b determines whether the integrated value of the number of errors exceeds the set value. If the accumulated value of the number of errors does not exceed the set value (step S9: NO), the process returns to step S1 while holding the number of errors, and the determination process is repeatedly executed. On the other hand, if no error is detected continuously, the series of processing ends as described above. Here, the reason why the diagnosis unit 32b performs the final failure determination by accumulating the number of errors is to prevent erroneous determination due to noise components such as foreign matters flowing through the exhaust passage 10.

そして、診断部３２ｂは、エラー回数の積算値が設定値を超えた場合（ステップＳ６：ＹＥＳ、ステップＳ９：ＹＥＳ）、それぞれ、尿素水噴射装置１２の実際の噴射量が少な過ぎる故障状態と判定を確定し（ステップＳ７）、尿素水噴射装置１２の実際の噴射量が多過ぎる故障状態と判定を確定する（ステップＳ１０）。尚、この際、診断部３２ｂは、例えば、ＤＣＵ２０に対して尿素水噴射装置１２の停止指令を出力したり、運転者に対して故障状態を知らせるべく報知音声を出力したりしてもよい。 Then, when the integrated value of the number of errors exceeds the set value (step S6: YES, step S9: YES), the diagnosis unit 32b determines that the actual injection amount of the urea water injection device 12 is too small. Is determined (step S7), and the determination is made that the failure state is that the actual injection amount of the urea water injection device 12 is too large (step S10). At this time, for example, the diagnosis unit 32b may output a stop command for the urea water injection device 12 to the DCU 20, or may output a notification sound to notify the driver of the failure state.

以上、本実施形態に係る水分検出装置３０によれば、排気ガス中に含まれる水分量をリアルタイムに検出することができる。特に、この水分検出装置３０は、発熱抵抗体３１ａの抵抗率の変化に基づいて、水分の質量流量[kg/s]により水分量を検出することから、排気通路１０内の排気ガスの体積流量[km³/s]の変化による影響を受けることなく、高精度な水分検出を行うことができる。 As mentioned above, according to the water | moisture content detection apparatus 30 which concerns on this embodiment, the water content contained in exhaust gas can be detected in real time. In particular, the moisture detection device 30 detects the amount of moisture from the moisture mass flow rate [kg / s] based on the change in the resistivity of the heating resistor 31a, so that the volume flow rate of the exhaust gas in the exhaust passage 10 is detected. Highly accurate moisture detection can be performed without being affected by changes in [km ³ / s].

又、本実施形態に係る水分検出装置３０は、特に、尿素水噴射装置１２が実際に噴射した噴射量を検出するために好適に用いることができる。この場合、水分検出装置３０は、尿素水噴射装置１２から実際に噴射された尿素水量を監視することが可能となり、当該尿素水噴射装置１２内における尿素成分の固着や尿素水の漏れ等の故障状態を監視することができる。又、これによって、尿素水噴射装置１２のキャリブレーションを行うことも可能である。 In addition, the moisture detection device 30 according to the present embodiment can be suitably used particularly for detecting the injection amount actually injected by the urea water injection device 12. In this case, the moisture detection device 30 can monitor the amount of urea water actually injected from the urea water injection device 12, and malfunctions such as sticking of urea components and leakage of urea water in the urea water injection device 12. The status can be monitored. This also makes it possible to calibrate the urea water injection device 12.

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be considered.

上記実施形態では、水分検出装置３０の演算ユニット３２の一例として、尿素水量推定部３２ａと診断部３２ｂの機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。例えば、診断部３２の機能は、ＤＣＵ２０の機能として実現されてもよい。他方、尿素水量推定部３２ａと診断部３２ｂの機能の全部がＤＣＵ２０に内蔵されてもよい。 In the above embodiment, as an example of the arithmetic unit 32 of the moisture detection device 30, the functions of the urea water amount estimation unit 32a and the diagnosis unit 32b are described as being realized by a single computer, but may be realized by a plurality of computers. Of course it is good. For example, the function of the diagnosis unit 32 may be realized as a function of the DCU 20. On the other hand, all the functions of the urea water amount estimation unit 32a and the diagnosis unit 32b may be incorporated in the DCU 20.

又、上記実施形態では、水分検出装置３０の構成の一例として、尿素水量推定部３２ａと診断部３２ｂの処理を一連のフローの中で実行されるものとして示したが、これらの処理の一部が並列で実行されるものとしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although shown as what performs the process of the urea water quantity estimation part 32a and the diagnostic part 32b in a series of flows as an example of a structure of the moisture detection apparatus 30, a part of these processes is shown. May be executed in parallel.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

本発明に係る水分検出装置は、ＳＣＲシステムに有用である。 The moisture detection apparatus according to the present invention is useful for an SCR system.

１ＳＣＲシステム
１０排気通路
１１ＳＣＲ装置
１２尿素水噴射装置
１３圧送ライン
１４サプライポンプ
１５尿素水タンク
２０ＤＣＵ
３０水分検出装置
３１センサ部
３２演算ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SCR system 10 Exhaust passage 11 SCR apparatus 12 Urea water injection apparatus 13 Pumping line 14 Supply pump 15 Urea water tank 20 DCU
30 Moisture detector 31 Sensor unit 32 Arithmetic unit

Claims

A sensor unit having a heating resistor disposed so that exhaust gas flowing through the exhaust passage in the exhaust passage of the internal combustion engine comes into contact;
An arithmetic unit that calculates the amount of moisture contained in the exhaust gas based on a detection value indicating a change in resistivity of the heating resistor detected by the sensor unit;
A moisture detection device comprising:

In the exhaust passage of the internal combustion engine, the sensor unit is arranged between an SCR device that reduces and purifies NOx contained in the exhaust gas and an injection position of a urea water injection device that injects urea water upstream of the SCR device. Established,
The calculation unit estimates the amount of urea water injected by the urea water injection device from the amount of water contained in the exhaust gas.
The moisture detection apparatus according to claim 1.

The arithmetic unit diagnoses the normality or abnormality of the urea water injection device based on the urea water amount injected by the urea water injection device and the urea water amount commanded to be injected to the urea water injection device.
The moisture detection apparatus according to claim 2.