特許 6235516 車載内燃機関の排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6235516

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】車載内燃機関の排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20171113BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20171113BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   F02D45/00 345Z

   F01N3/08 B

   F01N3/20 C

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-64501(P2015-64501)

(22)【出願日】2015年3月26日

(65)【公開番号】特開2016-183614(P2016-183614A)

(43)【公開日】2016年10月20日

【審査請求日】2016年5月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】清藤 高宏

(72)【発明者】

【氏名】陶山 欣悟

(72)【発明者】

【氏名】岸本 岳

(72)【発明者】

【氏名】城所 敦

【審査官】 藤村 泰智

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２２６２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１４０２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５５３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００２８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／００１１９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１８４３０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１５８２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２６４０４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１６３９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４７３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５６１３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｆ０１Ｎ ３／０８ 〜 ３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車載内燃機関の排気を浄化するために排気に添加液を添加する排気浄化装置であって、
前記添加液を貯留するタンクに設けられて前記添加液の液面の高さを示す液面レベルを検出するレベルセンサと、
前記レベルセンサによって検出された前記液面レベルに基づいて前記タンク内の前記添加液の残量を算出する残量算出部と、
前記添加液を使った排気の浄化を行いながら車両が走行できる走行可能距離を算出する走行可能距離算出部と、
前記走行可能距離算出部にて算出された前記走行可能距離を記憶する記憶部と、
前記走行可能距離を算出してから次に前記走行可能距離を算出するまでの車両の走行距離である期間走行距離を算出する期間走行距離算出部と、
車室内に設けられて前記走行可能距離算出部にて算出された前記走行可能距離を表示する表示器と、を備えており、
前記走行可能距離算出部は、前記添加液の残量が所定量を超えているときには、前記添加液の残量を参照して前記走行可能距離を算出する第１算出処理を実行し、前記添加液の残量が前記所定量以下となった以降は、前記記憶部に記憶されている前回算出された前記走行可能距離から前記期間走行距離を減算することによって前記走行可能距離を算出する第２算出処理を実行する
ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。

【請求項2】

車両速度を取得する取得部を備えており、
前記期間走行距離算出部は、前記走行可能距離を算出するときの前記車両速度と前記走行可能距離の算出周期時間とに基づいて前記期間走行距離を算出する
請求項１に記載の車載内燃機関の排気浄化装置。

【請求項3】

前記走行可能距離が所定値以下となった時点から前記走行可能距離を前記表示器に表示する表示判定部を備える
請求項１または２に記載の車載内燃機関の排気浄化装置。

【請求項4】

前記所定量は、前記添加液の補給を促す警告が必要な前記添加液の残量である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置。

【請求項5】

前記走行可能距離算出部は、前記第１算出処理として、前記添加液の消費量に対する車両走行距離の割合いを示す添加液消費率に前記添加液の残量を乗算することにより前記走行可能距離を算出する処理を実行する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車載内燃機関の排気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車載内燃機関の排気を浄化するために、排気に添加液を添加する排気浄化装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置では、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を触媒で還元浄化するために、排気に尿素水などの添加液を添加するようにしている。

【0003】

ここで、タンク内に貯留されている添加液の量が不足すると排気の浄化が困難になるため、例えば特許文献１に記載の装置では、タンク内に貯留されている添加液の液面の高さである液面レベルをレベルセンサによって検出するとともに、その検出された液面レベルに基づいてタンク内の添加液残量を算出している。そして、添加液を使った排気の浄化を行いながら車両が走行できる走行可能距離を、算出した添加液残量を参照して算出するとともに、その算出された走行可能距離を車室内に設けられた表示器に表示するようにしている。こうした装置によれば、添加液残量が少なくなるほど表示器に表示される走行可能距離は短くなっていくため、そうした走行可能距離の表示を通じて車両運転者に添加液の補充を警告することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−００２８５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

車両が坂路を走行している場合や加減速時などには、タンク内の添加液の液面が傾くため、レベルセンサによって検出される液面レベルが変化し、これにより液面レベルに基づいて算出される添加液残量も変化する。そして、添加液残量が変化すると、添加液残量を参照して算出される走行可能距離も変化し、これにより表示器に表示される走行可能距離も変化する。

【0006】

例えば、液面の傾きによって添加液残量が多くなる方向に変化すると、添加液残量の変化前と比較して、表示される走行可能距離は増加する。逆に、液面の傾きによって添加液残量が少なくなる方向に変化すると、この添加液残量の変化前と比較して、表示される走行可能距離は減少する。

【0007】

従って、通常、走行可能距離は車両の走行に伴って徐々に短くなっていくものであるが、液面が傾いた場合には、走行可能距離が増加したり、実際に車両が走行した距離に対して走行可能距離が急激に減少したりするおそれがあり、通常時の上記変化傾向とは異なる変化傾向を示すおそれがある。

【0008】

ここで、添加液残量が少ないときには、添加液残量が多いときと比較して、算出される走行可能距離は短くなる。また、液面の傾きに起因する走行可能距離の変化量がたとえ同じであったとしても、変化前の走行可能距離が短いときには、長いときと比較して、変化前の走行可能距離に対する走行可能距離の変化量の割合いが大きくなる。そのため、添加液残量が少なく、表示器に表示される走行可能距離が短いときには、長いときと比較して、車両運転者は走行可能距離が変化したときの変化度合が大きいと感じやすい。

【0009】

従って、添加液残量が少ないときには、上述したような通常の変化傾向とは異なる表示器での走行可能距離の変化傾向、つまり走行可能距離の増加や急激な減少といった走行可能距離の変化が車両運転者に対して違和感を与えるおそれがある。

【0010】

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、添加液残量に応じた走行可能距離を表示する場合に、その表示された走行可能距離が車両運転者に違和感を与えることを抑制できる車載内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決する車載内燃機関の排気浄化装置は、車載内燃機関の排気を浄化するために排気に添加液を添加する排気浄化装置であって、前記添加液を貯留するタンクに設けられて前記添加液の液面の高さを示す液面レベルを検出するレベルセンサと、前記レベルセンサによって検出された前記液面レベルに基づいて前記タンク内の前記添加液の残量を算出する残量算出部と、前記添加液を使った排気の浄化を行いながら車両が走行できる走行可能距離を算出する走行可能距離算出部と、前記走行可能距離算出部にて算出された前記走行可能距離を記憶する記憶部と、前記走行可能距離を算出してから次に前記走行可能距離を算出するまでの車両の走行距離である期間走行距離を算出する期間走行距離算出部と、車室内に設けられて前記走行可能距離算出部にて算出された前記走行可能距離を表示する表示器とを備えている。そして、前記走行可能距離算出部は、前記添加液の残量が所定量を超えているときには、前記添加液の残量を参照して前記走行可能距離を算出する第１算出処理を実行し、前記添加液の残量が前記所定量以下となった以降は、前記記憶部に記憶されている前回算出された前記走行可能距離から前記期間走行距離を減算することによって前記走行可能距離を算出する第２算出処理を実行する。

【0012】

同構成によれば、添加液の残量が所定量以下にまで少なくなると、添加液を使った排気の浄化を行いながら車両が走行できる走行可能距離を算出する処理は、添加液の残量を参照する第１算出処理から、上記期間走行距離を前回算出された走行可能距離から減算することによって走行可能距離を算出する第２算出処理に切り替えられる。

【0013】

このように車両の走行距離を減算することによって走行可能距離を算出する処理が実行されるため、表示器に表示される走行可能距離は実際の走行距離に応じて徐々に少なくなっていく。そのため、走行可能距離が増加したり、走行可能距離が急激に減少したりするといった不都合の発生が抑えられる。従って、表示器に表示された走行可能距離が車両運転者に違和感を与えることを抑えることができるようになる。

【0014】

車両の走行距離は、車両速度と時間とを乗算することにより求めることができる。そこで、上記排気浄化装置の一態様として、車両速度を取得する取得部を備えており、前記期間走行距離算出部は、前記走行可能距離を算出するときの前記車両速度と前記走行可能距離の算出周期時間とに基づいて前記期間走行距離を算出する構成を採用することにより、走行可能距離を算出してから次に走行可能距離を算出するまでの車両の走行距離である期間走行距離を算出することができる。

【0015】

また、上記排気浄化装置の一態様として、前記走行可能距離が所定値以下となった時点から前記走行可能距離を前記表示器に表示する表示判定部を備える構成を採用することができる。

【0016】

同構成によれば、走行可能距離が所定値以下となった時点から表示器に走行可能距離が表示されるようになるため、走行可能距離を常時表示する場合と比較して、添加液の補充を促す警告が行われていることを車両運転者に気付かせやすくなる。

【0017】

また、上記排気浄化装置の一態様として、前記所定量は、前記添加液の補給を促す警告が必要な前記添加液の残量であるという構成を採用することができる。
同構成によれば、添加液の補給を促す警告が必要になる量にまでタンク内の添加液残量が低下した以降、つまり添加液の残量が少なくなっており、走行可能距離の変化量の割合いが大きくなる状態のときには、上述の期間走行距離の減算を通じて走行可能距離の算出を行う上記第２算出処理を実行することができるようになる。

【0018】

また、上記排気浄化装置の一態様として、前記走行可能距離算出部は、前記第１算出処理として、前記添加液の消費量に対する車両走行距離の割合いを示す添加液消費率に前記添加液の残量を乗算することにより前記走行可能距離を算出する処理を実行する構成を採用することができる。

【0019】

なお、上記添加液消費率とは、上述したように添加液の消費量に対する車両走行距離の割合いを示す値であり、より具体的には車両走行距離（ｋｍ）を「Ｂ」、車両が「Ｂ」の距離だけ走行した間に消費された添加液の量（Ｌ）を「Ａ」とした場合に、「Ｂ／Ａ」（ｋｍ／Ｌ）で求められる値である。

【0020】

同構成によれば、添加液の残量が前記所定量を超えているときには、添加液の残量及び添加液の消費率に基づき、添加液の残量を参照した走行可能距離の算出が行われるようになるため、添加液の残量に応じた走行可能距離を適切に算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】車載内燃機関の排気浄化装置の一実施形態について、この装置が適用される内燃機関の構成を示す概略図。

【図2】同実施形態において走行可能距離を算出するための一連の処理手順を示すフローチャート。

【図3】同実施形態において走行可能距離を算出する第１算出処理の手順を示すフローチャート。

【図4】同実施形態において走行可能距離を算出する第２算出処理の手順を示すフローチャート。

【図5】同実施形態における走行可能距離の算出態様による作用を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、車載内燃機関の排気浄化装置を具体化した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。なお、本実施形態における内燃機関は、ディーゼルエンジンであり、以下では単に「エンジン」という。

【0023】

図１に示すように、エンジン１には複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ〜４ｄが取り付けられている。これら燃料噴射弁４ａ〜４ｄは対応する気筒＃１〜＃４の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ〜６ｄとが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。

【0024】

燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ〜４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ〜４ｄから気筒内に噴射される。

【0025】

吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１６が設けられている。

【0026】

排気ポート６ａ〜６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２６に接続されている。
排気通路２６の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ１１が設けられている。同ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。

【0027】

また、排気通路２６の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの下流には、排気を浄化する第１浄化部材３０が設けられている。この第１浄化部材３０の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒３１及びＤＰＦ触媒３２が配設されている。

【0028】

酸化触媒３１には、排気中のＨＣを酸化処理する触媒が担持されている。また、ＤＰＦ触媒３２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するフィルタであって多孔質のセラミックで構成されており、さらにはＰＭの酸化を促進させるための触媒が担持されている。排気中のＰＭは、ＤＰＦ触媒３２の多孔質の壁を通過する際に捕集される。

【0029】

また、エキゾーストマニホールド８の集合部近傍には、酸化触媒３１やＤＰＦ触媒３２に添加剤として燃料を供給するための燃料添加弁５が設けられている。この燃料添加弁５は、燃料供給管２７を介して前記サプライポンプ１０に接続されている。なお、燃料添加弁５の配設位置は、排気系にあって第１浄化部材３０の上流側であれば適宜変更するも可能である。

【0030】

また、排気通路２６の途中にあって、第１浄化部材３０の下流には、排気を浄化する第２浄化部材４０が設けられている。第２浄化部材４０の内部には、添加液を利用して排気中のＮＯｘを還元浄化する排気浄化触媒としての選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）４１が配設されている。

【0031】

さらに、排気通路２６の途中にあって、第２浄化部材４０の下流には、排気を浄化する第３浄化部材５０が設けられている。第３浄化部材５０の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒５１が配設されている。

【0032】

エンジン１には、上記ＳＣＲ触媒４１に添加液としての尿素水を供給する尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、尿素水を貯留するタンク２１０、排気通路２６内に尿素水を噴射添加する尿素添加弁２３０、尿素添加弁２３０とタンク２１０とを接続する供給通路２４０、供給通路２４０の途中に設けられたポンプ２２０、タンク２１０内に貯留された尿素水の液面の高さを示す液面レベルを検出するレベルセンサ２５０等で構成されている。なお、レベルセンサ２５０のセンサ値を、以下ではレベルセンサ値Ｌといい、このレベルセンサ値Ｌに基づいてタンク２１０内の尿素水の残量が算出される。ちなみに、本実施形態のレベルセンサ２５０としては、液面レベルの変化を段階的に検出することのできるセンサが用いられているが、液面レベルの変化を連続的に検出することのできるセンサに変更してもよい。

【0033】

尿素添加弁２３０は、第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒４１に向かって開口されている。この尿素添加弁２３０が開弁されると、供給通路２４０を介して排気通路２６内に尿素水が噴射供給される。

【0034】

ポンプ２２０は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク２１０から尿素添加弁２３０に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素添加弁２３０からタンク２１０に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ２２０の逆回転時には、尿素添加弁２３０及び供給通路２４０から尿素水が回収されてタンク２１０に戻される。

【0035】

また、尿素添加弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２６内には、尿素添加弁２３０から噴射された尿素水を分散させることにより同尿素水の霧化を促進する分散板６０が設けられている。

【0036】

尿素添加弁２３０から噴射された尿素水は、排気熱を利用した加水分解によりアンモニアへと変化する。このアンモニアはＳＣＲ触媒４１に吸着される。そしてＳＣＲ触媒４１に吸着されたアンモニアによりＮＯｘが還元浄化される。

【0037】

この他、エンジン１には排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が備えられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる装置である。このＥＧＲ装置は、吸気通路３とエキゾーストマニホールド８とを連通するＥＧＲ通路１３、同ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、及びＥＧＲクーラ１４等により構成されている。ＥＧＲ弁１５の開度が調整されることにより排気通路２６から吸気通路３に導入される排気還流量、いわゆる外部ＥＧＲ量が調量される。また、ＥＧＲクーラ１４によってＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度が低下される。

【0038】

エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサやスイッチが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸気通路３内の吸入空気量ＧＡを検出する。絞り弁開度センサ２０は吸気絞り弁１６の開度を検出する。クランク角センサ２１はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出する。アクセル操作量センサ２２はアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。外気温度センサ２３は、外気温度ＴＨｏｕｔを検出する。車速センサ２４はエンジン１が搭載された車両の走行速度である車速ＳＰＤを検出する。

【0039】

また、酸化触媒３１の上流に設けられた第１排気温度センサ１００は、酸化触媒３１に流入する前の排気温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。差圧センサ１１０は、ＤＰＦ触媒３２の上流及び下流の排気圧の圧力差ΔＰを検出する。

【0040】

第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６にあって、尿素添加弁２３０の上流には、第２排気温度センサ１２０及び第１ＮＯｘセンサ１３０が設けられている。第２排気温度センサ１２０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。第１ＮＯｘセンサ１３０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気中のＮＯｘ濃度である第１ＮＯｘ濃度Ｎ１を検出する。

【0041】

第３浄化部材５０よりも下流の排気通路２６には、ＳＣＲ触媒４１を通過した排気中のＮＯｘ濃度である第２ＮＯｘ濃度Ｎ２を検出する第２ＮＯｘセンサ１４０が設けられている。

【0042】

これら各種センサ等の出力は制御装置８０に入力される。この制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、記憶した数値を電気的に書き換えることができる不揮発性メモリ８０ａ（例えばＥＥＰＲＯＭなど）、各種インターフェース等を備えている。

【0043】

そして、制御装置８０により、例えば燃料噴射弁４ａ〜４ｄや燃料添加弁５の燃料噴射量制御・燃料噴射時期制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、吸気絞り弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御等、エンジン１の各種制御が行われる。

【0044】

制御装置８０は、排気浄化制御の一つとして、上記尿素添加弁２３０による尿素水の添加制御を行う。この添加制御では、エンジン１から排出されるＮＯｘを還元処理するために必要な尿素添加量の目標値である目標添加量ＱＥが機関運転状態等に基づいて算出される。そして、目標添加量ＱＥに相当する分の尿素水が尿素添加弁２３０から噴射されるように、尿素添加弁２３０の開弁状態が制御される。

【0045】

また、制御装置８０は、尿素水を使った排気の浄化を行いながら車両が走行できる走行可能距離を、換言すれば現在の尿素水の残量で走行することのできる走行可能距離を尿素水の残量を参照するなどして算出する。そして、制御装置８０は、算出した走行可能距離を車両運転者に知らせることにより尿素水の残量に関する報知、換言すれば尿素水の補充を促す報知を行う。

【0046】

この車両運転者に対する報知は、制御装置８０に接続された表示器７０を使って行われる。表示器７０は、例えば車室内のメータパネル内に設けられており、制御装置８０からの指令を受けて上記走行可能距離を表示する。なお、その表示方法としては、走行可能距離を数値で表示したり、バーグラフなどで表示したりすることができる。

【0047】

以下、上記走行可能距離の算出及び尿素水の残量に関する報知を行う処理について説明する。なお、この処理は制御装置８０によって所定の実行周期ＥＰ毎に実行される。
図２に示すように、本処理が開始されると、まず、現在のレベルセンサ値Ｌが読み込まれる（Ｓ１００）。

【0048】

次に、読み込んだレベルセンサ値Ｌに基づいてタンク２１０内の尿素水の残量である尿素水残量ＮＲが算出される（Ｓ１１０）。この尿素水残量ＮＲの算出処理は、適宜行うことができる。例えば、「レベルセンサ値Ｌに対応する尿素水残量」から「レベルセンサ値Ｌが変化してからの目標添加量ＱＥの積算値（つまりレベルセンサ値Ｌが変化してからの尿素水消費量に相当する量）」を減算することにより、現状の尿素水残量ＮＲが算出される。この他、レベルセンサ２５０が、液面レベルの変化を連続的に検出することのできるセンサである場合には、レベルセンサ値Ｌに所定の係数を乗じたり、あるいはレベルセンサ値Ｌを引数とするマップから尿素水残量ＮＲを読み出すなどして尿素水残量ＮＲを算出することも可能である。

【0049】

次に、算出された尿素水残量ＮＲが予め定められた閾値Ａ以下であるか否かが判定される（Ｓ３００）。この閾値Ａには、タンク２１０への尿素水の補給を促す警告が必要になる程度の尿素水の残量が設定されている。

【0050】

そして、尿素水残量ＮＲが閾値Ａを超えているときには（Ｓ３００：ＮＯ）、第１算出処理を実行して走行可能距離ＤＡが算出される（Ｓ４００）。この第１算出処理では、尿素水残量ＮＲを参照して走行可能距離ＤＡが算出される。

【0051】

図３に示すように、この第１算出処理が実行されると、まず、車速ＳＰＤが読み込まれる（Ｓ４１０）。
次に、走行可能距離ＤＡを算出してから次に走行可能距離ＤＡを算出するまでの間、つまり走行可能距離ＤＡの算出周期時間の間に車両が走行した距離である期間走行距離ＤＰが算出される（Ｓ４２０）。なお、この算出周期時間は、図２に示した一連の処理の実行周期ＥＰの時間に一致する時間である。

【0052】

このステップＳ４２０では、今回の実行周期にて走行可能距離ＤＡを算出するときの車速ＳＰＤ、つまりステップＳ４１０で読み込んだ車速ＳＰＤに実行周期ＥＰを乗算することにより期間走行距離ＤＰが算出される。

【0053】

次に、積算走行距離ＤＳが算出される（Ｓ４３０）。この積算走行距離ＤＳは、期間走行距離ＤＰを積算した値であり、積算走行距離ＤＳの前回値（つまり前回の算出周期で算出された積算走行距離ＤＳ）に対してステップＳ４２０で算出された期間走行距離ＤＰを加算することによって今回の算出周期における積算走行距離ＤＳが算出される。なお、この積算走行距離ＤＳは、タンク２１０への尿素水補給が行われると「０」にリセットされる。

【0054】

次に、積算尿素水消費量ＮＳが算出される（Ｓ４４０）。この積算尿素水消費量ＮＳは、積算走行距離ＤＳの算出が開始されてから現在までに消費された尿素水の総量である。そして、尿素水残量ＮＲの初期値、つまり積算走行距離ＤＳの算出が開始されたときの尿素水残量ＮＲから尿素水残量ＮＲの現在値（＝ステップＳ２００で算出された尿素水残量ＮＲ）を減算することによって今回の算出周期における積算尿素水消費量ＮＳが算出される。ちなみに、上述した尿素水残量ＮＲの初期値は、通常、タンク２１０に尿素水が補給された直後の尿素水残量ＮＲと同じである。

【0055】

次に、平均尿素水消費率ＮＡＶが算出される（Ｓ４５０）。この平均尿素水消費率ＮＡＶは、尿素水の消費量に対する車両走行距離の割合いを示す尿素水消費率であり、積算走行距離ＤＳ（単位：Ｋｍ）を積算尿素水消費量ＮＳ（単位：Ｌ）で除算することによって算出される（ＮＡＶ＝ＤＳ／ＮＳ）。つまりこの平均尿素水消費率ＮＡＶは、尿素水１Ｌで走行することのできる走行可能距離を表す値である。

【0056】

次に、尿素水残量ＮＲの現在値に平均尿素水消費率ＮＡＶを乗算することにより、現在の尿素水の残量で走行することのできる走行可能距離ＤＡが算出される（Ｓ４６０）。
次に、算出された走行可能距離ＤＡが、記憶部を構成する不揮発性メモリ８０ａに記憶される（Ｓ４７０）。なお、このステップＳ４７０において走行可能距離ＤＡの記憶が行われると、不揮発性メモリ８０ａに記憶されていた走行可能距離ＤＡの前回値は消去されて、今回算出された最新の走行可能距離ＤＡのみが保持される。そして、この第１算出処理は終了されて、先の図２に示したステップＳ６００以降の処理が引き続き実行される。

【0057】

一方、先の図２に示した上記ステップＳ３００にて、尿素水残量ＮＲが閾値Ａ以下であると判定されるときには（図２のＳ３００：ＹＥＳ）、第２算出処理を実行して走行可能距離ＤＡが算出される（Ｓ５００）。この第２算出処理では、尿素水残量ＮＲを参照した走行可能距離ＤＡの算出に代えて、前回算出された走行可能距離ＤＡから期間走行距離ＤＰを減算することによって今回の走行可能距離ＤＡが算出される。

【0058】

図４に示すように、この第２算出処理が実行されると、まず、車速ＳＰＤが読み込まれる（Ｓ５１０）。
次に、上述した期間走行距離ＤＰ、つまり走行可能距離ＤＡを算出してから次に走行可能距離ＤＡを算出するまでの間に、換言すれば走行可能距離ＤＡの算出周期時間の間に車両が走行した距離である上記期間走行距離ＤＰが算出される（Ｓ５２０）。なお、この場合の算出周期時間も、図２に示した一連の処理の実行周期ＥＰの時間に一致する。

【0059】

このステップＳ５２０でも、上記ステップＳ４２０と同様に、今回の実行周期にて走行可能距離ＤＡを算出するときの車速ＳＰＤ、つまりステップＳ５１０で読み込んだ車速ＳＰＤに実行周期ＥＰを乗算することにより期間走行距離ＤＰが算出される。

【0060】

次に、走行可能距離ＤＡが算出される（Ｓ５３０）。このステップＳ５３０では、走行可能距離ＤＡの前回値（つまり前回の算出周期で算出された走行可能距離であって不揮発性メモリ８０ａに記憶されている走行可能距離ＤＡ）からステップＳ５２０で算出された期間走行距離ＤＰを減算することによって、今回の算出周期における走行可能距離ＤＡが算出される。なお、このステップＳ５３０が最初に実行されるときの走行可能距離ＤＡの前回値とは、尿素水残量ＮＲが閾値Ａ以下になる直前において上記第１算出処理により算出された走行可能距離ＤＡ、つまり上記第１算出処理によって算出された最後の走行可能距離ＤＡである。従って、第２算出処理が繰り返されることにより、同第２算出処理にて算出される走行可能距離ＤＡは、第１算出処理によって算出された最後の走行可能距離ＤＡから期間走行距離ＤＰずつ短くなっていく。

【0061】

次に、算出された走行可能距離ＤＡが、記憶部を構成する不揮発性メモリ８０ａに記憶される（Ｓ５４０）。なお、このステップＳ５４０においても、走行可能距離ＤＡの記憶が行われると、不揮発性メモリ８０ａに記憶されていた走行可能距離ＤＡの前回値は消去されて、今回算出された最新の走行可能距離ＤＡのみが保持される。そして、この第２算出処理は終了されて、先の図２に示したステップＳ６００以降の処理が引き続き実行される。

【0062】

ステップＳ４００またはステップＳ５００にて走行可能距離ＤＡが算出されると、その算出された走行可能距離ＤＡが警告距離Ｗ以下であるか否かが判定される（Ｓ６００）。この警告距離Ｗとしては、走行可能距離ＤＡが警告距離Ｗ以下であることに基づいて、車両運転者に対して尿素水の残量に関する報知を行わなければならない程度に走行可能距離ＤＡが短くなっていることを判定することのできる値が予め設定されている。

【0063】

そして、走行可能距離ＤＡが警告距離Ｗよりも長い距離である場合には（Ｓ６００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
一方、走行可能距離ＤＡが警告距離Ｗ以下である場合には（Ｓ６００：ＹＥＳ）、車両運転者等に対する報知処理が実行される（Ｓ７００）。この報知処理が実行されると、表示器７０には現在の走行可能距離ＤＡが表示される。より具体的には、今まで表示されていなかった走行可能距離ＤＡが報知処理の実行によって表示されるようになる。こうした表示器７０への走行可能距離ＤＡの表示によって、尿素水の補充を促す警告が行われる。

【0064】

そして、本処理は一旦終了される。
上述した一連の処理を実行する制御装置８０は、尿素水の残量を算出する残量算出部、尿素水を使った排気の浄化を行いながら車両が走行できる走行可能距離を算出する走行可能距離算出部、及び走行可能距離を算出してから次に走行可能距離を算出するまでの車両の走行距離である期間走行距離を算出する期間走行距離算出部として機能する。また、上述した一連の処理を実行する制御装置８０は、車両速度を取得する取得部、及び走行可能距離が所定値以下となった時点から走行可能距離を表示器に表示する表示判定部としても機能する。

【0065】

次に、上記一連の処理による作用を説明する。
図５に示すように、尿素水添加によってタンク２１０内の尿素水が減少していくと、液面レベルが低下していき、これによりレベルセンサ値Ｌは段階的に変化していく。また、レベルセンサ値Ｌに基づいて算出される尿素水残量ＮＲは徐々に少なくなっていく。

【0066】

尿素水残量ＮＲが上記閾値Ａを超えている間は、上述した第１算出処理によって走行可能距離ＤＡが算出される。この第１算出処理では、上記ステップＳ４６０等に示したように、尿素水残量ＮＲを参照して走行可能距離ＤＡが算出されるため、尿素水残量ＮＲの減少に伴って走行可能距離ＤＡも短くなっていく。

【0067】

ところで、尿素水残量ＮＲが上記閾値Ａよりも少ないときに（図５に示す時刻ｔ１以降）、上記第１算出処理による走行可能距離ＤＡの算出を行うと、次のような不都合の発生が懸念される。

【0068】

すなわち、車両が坂路を走行したり加減速を行ったりすると、タンク２１０内の尿素水の液面が傾くため、レベルセンサ２５０によって検出される液面レベルが変化し、これによりレベルセンサ値Ｌが変化する（図５に示す時刻ｔ２〜時刻ｔ３）。レベルセンサ値Ｌが変化すると、レベルセンサ値Ｌに基づいて算出される尿素水残量ＮＲも変化する。このようにして尿素水残量ＮＲが変化すると、第１算出処理では尿素水残量ＮＲを参照して走行可能距離ＤＡを算出するため、二点鎖線Ｌ１にて示すように、算出される走行可能距離ＤＡも変化し、これにより表示器７０に表示される走行可能距離ＤＡも変化する。

【0069】

例えば、液面の傾きによって尿素水残量ＮＲが多くなる方向に変化すると、尿素水残量ＮＲの変化前と比較して、表示される走行可能距離ＤＡは増加する。逆に、液面の傾きによって尿素水残量ＮＲが少なくなる方向に変化すると、尿素水残量ＮＲの変化前と比較して、表示される走行可能距離ＤＡは減少する。

【0070】

従って、通常、走行可能距離ＤＡは車両の走行に伴って徐々に短くなっていくものであるが、液面が傾いた場合には、走行可能距離ＤＡが増加したり、実際に車両が走行した距離に対して走行可能距離ＤＡが急激に減少したりするおそれがあり、通常時の上記変化傾向とは異なる変化傾向を示すおそれがある。

【0071】

ここで、尿素水残量ＮＲが少ないときには、尿素水残量ＮＲが多いときと比較して、算出される走行可能距離ＤＡは短くなる。また、液面の傾きに起因する走行可能距離ＤＡの変化量がたとえ同じであったとしても、変化前の走行可能距離ＤＡが短いときには、長いときと比較して、変化前の走行可能距離ＤＡに対する走行可能距離ＤＡの変化量の割合いが大きくなる。例えば、液面の傾きに起因する走行可能距離ＤＡの変化量が「１」であって、変化前の走行可能距離ＤＡが「１００」である場合には、変化前の走行可能距離ＤＡに対する走行可能距離ＤＡの変化量の割合いは、「１／１００×１００＝１％」になる。一方、変化前の走行可能距離ＤＡが「１０」である場合には、変化前の走行可能距離ＤＡに対する走行可能距離ＤＡの変化量の割合いは、「１／１０×１００＝１０％」になる。なお、上記「１」、「１０」、及び「１００」といった各数値は、便宜上、数値の大きさの違いを説明するために用いた相対的な値であり、実際の距離を直接示す値とは異なっている。

【0072】

このように尿素水の残量が少なく、表示器７０に表示される走行可能距離ＤＡが短いときには、長いときと比較して、変化前の走行可能距離ＤＡに対する走行可能距離ＤＡの変化量の割合いが大きくなるため、車両運転者は走行可能距離ＤＡが変化したときの変化度合が大きいと感じやすい。

【0073】

従って、尿素水の残量が少ないときには、上述したような通常の変化傾向とは異なる表示器７０での走行可能距離ＤＡの変化傾向、つまり走行可能距離ＤＡの増加や急激な減少といった走行可能距離ＤＡの変化が車両運転者に対して違和感を与えるおそれがある。

【0074】

この点、本実施形態では、尿素水残量ＮＲが上記閾値Ａ以下になると（時刻ｔ１）、走行可能距離ＤＡを算出する処理が、上記第１算出処理から上記第２算出処理に切り替えられる。これにより尿素水残量ＮＲが上記閾値Ａ以下になった以降は、前回算出された走行可能距離ＤＡから上述した期間走行距離ＤＰを減算することによって走行可能距離ＤＡが算出される。

【0075】

従って、尿素水残量ＮＲが上記閾値Ａ以下になった以降での走行可能距離ＤＡの算出に際して尿素水残量ＮＲは参照されず、実際に車両が走行した距離の分だけ徐々に走行可能距離ＤＡは短くなっていく。そのため、表示器７０に表示される走行可能距離ＤＡは、図５に実線にて示すように、実際の走行距離に応じて徐々に短くなっていく。

【0076】

こうした第２算出処理の実行によって、走行可能距離ＤＡが増加したり、走行可能距離ＤＡが急激に減少したりするといった不都合の発生が抑えられるようになるため、表示器７０に表示された走行可能距離ＤＡが車両運転者に違和感を与えることを抑えることができる。

【0077】

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）尿素水残量ＮＲが閾値Ａを超えているときには、尿素水残量ＮＲを参照して走行可能距離ＤＡを算出する第１算出処理を実行するようにしている。そして、尿素水残量ＮＲが閾値Ａ以下となった以降は、前回算出された走行可能距離ＤＡから期間走行距離ＤＰを減算することによって走行可能距離ＤＡを算出する第２算出処理を実行するようにしている。従って、表示器７０に表示された走行可能距離ＤＡが車両運転者に違和感を与えることを抑えることができるようになる。

【0078】

（２）車両の走行距離は、車両速度と時間とを乗算することにより求めることができる。そこで、走行可能距離ＤＡを算出するときの車速ＳＰＤと走行可能距離ＤＡの算出周期時間（実行周期ＥＰ）とに基づいて上記期間走行距離ＤＰを算出するようにしている。従って、走行可能距離ＤＡを算出してから次に走行可能距離ＤＡを算出するまでの車両の走行距離である上記期間走行距離ＤＰを実際に算出することができる。

【0079】

（３）走行可能距離ＤＡが警告距離Ｗ以下となった時点から走行可能距離ＤＡを表示器７０に表示させるようにしているため、走行可能距離ＤＡを表示器７０に常時表示する場合と比較して、尿素水の補充を促す警告が行われていることを車両運転者に気付かせやすくなる。

【0080】

（４）上記閾値Ａとして、尿素水の補給を促す警告が必要な尿素水の残量を設定するようにしている。従って、尿素水の補給を促す警告が必要な量にまでタンク２１０内の尿素水の残量が低下した以降、つまり尿素水の残量が少なくなっており、走行可能距離ＤＡの変化量の割合いが大きくなる状態のときには、期間走行距離ＤＰの減算を通じて走行可能距離ＤＡの算出を行う上記第２算出処理を実行することができる。

【0081】

（５）上記第１算出処理として、尿素水の消費量に対する車両走行距離の割合いを示す平均尿素水消費率ＮＡＶに尿素水残量ＮＲを乗算することにより走行可能距離ＤＡを算出する処理を実行するようにしている。従って、尿素水残量ＮＲが閾値Ａを超えているときには、尿素水残量ＮＲ及び平均尿素水消費率ＮＡＶに基づき、尿素水残量ＮＲを参照した走行可能距離ＤＡの算出が行われるようになるため、尿素水残量ＮＲに応じた走行可能距離ＤＡを適切に算出することができる。

【0082】

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・第１算出処理では、尿素水１Ｌで走行することのできる走行可能距離を表す値、つまり尿素水の消費量に対する車両走行距離の割合いを示す尿素水消費率として、積算走行距離ＤＳ及び積算尿素水消費量ＮＳから算出される平均尿素水消費率ＮＡＶを用いるようにしたが、そうした尿素水消費率として他の値を用いてもよい。

【0083】

例えば、予め定められた尿素添加量の上限値ＮＭＡＸ（単位：Ｌ／ｈ）を、車両走行中における尿素水の最大消費量に相当する値とみなす。そして、車速ＳＰＤの平均値である平均車速ＳＰＤＡＶ（単位：ｋｍ／ｈ）を算出するとともに、その平均車速ＳＰＤＡＶを上限値ＮＭＡＸで除算することにより上記尿素水消費率を算出する（尿素水消費率＝ＳＰＤＡＶ／ＮＭＡＸ）。そして、この算出された尿素水消費率に尿素水残量ＮＲの現在値を乗算することにより、現在の尿素水の残量で走行することのできる走行可能距離ＤＡを算出してもよい。

【0084】

また、車両の各種走行パターンにおける尿素水の消費量などから代表的な尿素水消費率を予め求めておき、その代表的な尿素水消費率に尿素水残量ＮＲの現在値を乗算することにより、現在の尿素水の残量で走行することのできる走行可能距離ＤＡを算出してもよい。

【0085】

・上記閾値Ａとして、尿素水の補給を促す警告が必要な尿素水の残量を設定するようにしたが、他の値を設定してもよい。つまり、閾値Ａとしては、尿素水の残量が少なくなっており、これにより走行可能距離ＤＡの変化量の割合いが車両運転者に対して違和感を与えてしまう程度に大きくなる状態であることを判別することが可能な値を設定することが望ましい。

【0086】

・走行可能距離ＤＡを算出するときの車速ＳＰＤと走行可能距離ＤＡの算出周期時間（実行周期ＥＰ）とに基づいて上記期間走行距離ＤＰを算出したが、この他の態様にて、走行可能距離ＤＡを算出してから次に走行可能距離ＤＡを算出するまでの車両の走行距離である上記期間走行距離ＤＰを算出してもよい。例えば、走行可能距離ＤＡを算出してから次に走行可能距離ＤＡを算出するまでの間における車輪の回転回数に基づいて期間走行距離ＤＰを算出することもできる。

【0087】

・走行可能距離ＤＡが警告距離Ｗ以下となった時点から、表示器７０に走行可能距離ＤＡを表示するようにした。この他、走行可能距離ＤＡの大小にかかわらず、走行可能距離ＤＡを表示器７０に常時表示するようにしてもよい。この変形例の場合には、走行可能距離ＤＡが警告距離Ｗ以下となったときに実行される上記報知処理として、例えば次のような報知を行うことができる。すなわち、車両運転者などに対して音を発したり、光を点灯または点滅させたり、あるいは表示器７０に表示されている走行可能距離ＤＡを点滅させたり、走行可能距離ＤＡの表示色を変えたりすることによって報知を実行することができる。

【0088】

・タンク２１０に貯留された尿素水の残量を検出するようにしたが、この他の添加液の残量を検出するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0089】

１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ〜４ｄ…燃料噴射弁、５…燃料添加弁、６ａ〜６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホールド、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…吸気絞り弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…絞り弁開度センサ、２１…機関回転速度センサ、２２…アクセル操作量センサ、２３…外気温度センサ、２４…車速センサ、２６…排気通路、２７…燃料供給管、３０…第１浄化部材、３１…酸化触媒、３２…フィルタ、４０…第２浄化部材、４１…ＮＯｘ浄化触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒：ＳＣＲ触媒）、５０…第３浄化部材、５１…アンモニア酸化触媒、６０…分散板、７０…表示器、８０…制御装置、８０ａ…不揮発性メモリ、１００…第１排気温度センサ、１１０…差圧センサ、１２０…第２排気温度センサ、１３０…第１ＮＯｘセンサ、１４０…第２ＮＯｘセンサ、２００…尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素添加弁、２４０…供給通路、２５０…レベルセンサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】