特許 7559597 電子制御装置

(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】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】電子制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/18 20060101AFI20240925BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20240925BHJP

   F01N 11/00 20060101ALI20240925BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20240925BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

F01N3/18 C

F01N3/08 B ZAB

F01N11/00

F02D45/00 345

B01D53/94 222

B01D53/94 400

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021022763

(22)【出願日】2021-02-16

(65)【公開番号】P2022124872

(43)【公開日】2022-08-26

【審査請求日】2024-01-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】橋本 一成

【審査官】上田 真誠

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／０２７３９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－７９９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４３６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３３５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１１４９７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／１８

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｆ０１Ｎ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気通路（１０ａ、１０ｂ）へ尿素水を噴射する第１噴射弁（２１）および第２噴射弁（２２）と、
前記第１噴射弁へ尿素水を供給する第１配管（５１）、および前記第２噴射弁へ尿素水を供給する第２配管（５２）と、
通電に伴い発熱する電気ヒータであって、前記第１配管に存在する尿素水を加熱する第１ヒータ（６１）、および前記第２配管に存在する尿素水を加熱する第２ヒータ（６２）と、を備える尿素水供給システムに適用された電子制御装置において、
前記第１ヒータおよび前記第２ヒータへ通電オンさせているときの電流または電圧に基づき、通電故障の有無を検出する検出部（Ｓ１４）と、
前記検出部によって前記通電故障があると検出された場合に、前記第２噴射弁を閉弁させつつ前記第１噴射弁を開弁させる第１噴射制御、および前記第１噴射弁を閉弁させつつ前記第２噴射弁を開弁させる第２噴射制御をそれぞれ実行する噴射制御部（Ｓ２１、Ｓ２４）と、
前記第１噴射制御を実行している時の尿素水の供給圧力が正常に降下せず、かつ、前記第２噴射制御を実行している時の尿素水の供給圧力が正常に降下した場合には、前記第１ヒータへの通電故障と診断し、
前記第２噴射制御を実行している時の尿素水の供給圧力が正常に降下せず、かつ、前記第１噴射制御を実行している時の尿素水の供給圧力が正常に降下した場合には、前記第２ヒータへの通電故障と診断する診断部（Ｓ２７）と、
を備える電子制御装置。

【請求項2】

前記第１ヒータおよび前記第２ヒータへの通電オンオフを制御するヒータ制御部（Ｓ１２、Ｓ１６）を備え、
前記ヒータ制御部は、
前記第１ヒータと前記第２ヒータのいずれか一方が通電故障と診断された場合に、所定の待機時間内に診断結果が正常に覆るまでは前記通電オンを継続させ、前記診断結果が覆ることなく前記待機時間が経過した以降は通電オフに切り替える、請求項１に記載の電子制御装置。

【請求項3】

前記通電故障の原因が断線および短絡のいずれであるかを判定する判定部（７３）を備え、
前記判定部によって前記短絡であると判定された場合には、前記断線であると判定された場合に比べて、前記待機時間が短く設定される、請求項２に記載の電子制御装置。

【請求項4】

前記噴射制御部は、前記検出部によって前記通電故障があると検出された場合に、前記第１噴射制御と前記第２噴射制御を複数回繰り返し交互に実行し、
前記診断部は、前記第１噴射制御と前記第２噴射制御が１回実行される毎に診断を繰り返す、請求項２または３に記載の電子制御装置。

【請求項5】

前記噴射制御部は、前記第１ヒータへの通電故障と診断された場合には前記第１噴射弁の開弁作動を禁止させ、前記第２ヒータへの通電故障と診断された場合には前記第２噴射弁の開弁作動を禁止させる、請求項１～４のいずれか１つに記載の電子制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書における開示は、電子制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、内燃機関の排気通路へ尿素水を噴射する噴射弁と、噴射弁へ尿素水を供給する配管と、配管を加熱する電気ヒータと、を備えるシステムが記載されている。排気通路へ噴射された尿素水は、排気通路内でアンモニアに変化する。このアンモニアは、還元剤として浄化装置へ供給され、浄化装置の触媒上で排気中のＮＯｘを還元浄化する。

【0003】

そして、配管内で尿素水が凍結した場合には、電気ヒータへの通電により尿素水を解凍して、噴射弁からの噴射を可能にさせている。

【0004】

さらに特許文献１には、電気ヒータへの通電故障を診断する診断装置が記載されている。この診断装置は、電気ヒータを通電オンさせているにも拘らず、所定時間が経過しても解凍されない場合に、通電故障と診断している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－１７２３７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年、排気浄化の規制強化への対策として、排気通路に複数の浄化装置を搭載し、各々の浄化装置に対して噴射弁を設けるシステムが開発されてきている。この種のシステムでは、上述した噴射弁の複数化により、配管及び電気ヒータをそれぞれの噴射弁に対して分岐、または複数備えることになり、配管経路の複雑化、延長化することになる。

【0007】

この場合、いずれにおける電気ヒータの通電電流を検出することによりシステム内で通電故障が生じているか否かについては判定できる。しかしながらその通電故障が配管のどの部分で発生しているかは通電電流のみでは判別ができない。そのため通電故障が発生すると寒冷時においては全ての尿素水噴射制御が停止する可能性があり、改善の余地がある。

【0008】

本明細書の開示による目的は、複数の噴射弁が備えられた尿素水供給システムについて、電気ヒータへの通電故障箇所を特定可能にした、電子制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記した目的を達成するための開示された電子制御装置は、
内燃機関の排気通路（１０ａ、１０ｂ）へ尿素水を噴射する第１噴射弁（２１）および第２噴射弁（２２）と、
第１噴射弁へ尿素水を供給する第１配管（５１）、および第２噴射弁へ尿素水を供給する第２配管（５２）と、
通電に伴い発熱する電気ヒータであって、第１配管に存在する尿素水を加熱する第１ヒータ（６１）、および第２配管に存在する尿素水を加熱する第２ヒータ（６２）と、を備える尿素水供給システムに適用された電子制御装置において、
第１ヒータおよび第２ヒータへ通電オンさせているときの電流または電圧に基づき、通電故障の有無を検出する検出部（Ｓ１４）と、
検出部によって通電故障があると検出された場合に、第２噴射弁を閉弁させつつ第１噴射弁を開弁させる第１噴射制御、および第１噴射弁を閉弁させつつ第２噴射弁を開弁させる第２噴射制御をそれぞれ実行する噴射制御部（Ｓ２１、Ｓ２４）と、
第１噴射制御を実行している時の尿素水の供給圧力が正常に降下せず、かつ、第２噴射制御を実行している時の尿素水の供給圧力が正常に降下した場合には、第１ヒータへの通電故障と診断し、
第２噴射制御を実行している時の尿素水の供給圧力が正常に降下せず、かつ、第１噴射制御を実行している時の尿素水の供給圧力が正常に降下した場合には、第２ヒータへの通電故障と診断する診断部（Ｓ２７）と、
を備える。

【0010】

さて、仮に第１ヒータへの通電が正常であれば、第１配管の尿素水が解凍されている蓋然性が高い。そのため、この場合に第１噴射制御を実行すれば、意図した量の尿素水が第１噴射弁から噴射され、尿素水の供給圧力が正常に降下する筈である。一方、仮に第１ヒータが通電故障になっていれば、第１配管の尿素水が凍結していることに伴い、第１噴射制御を実行しても上記供給圧力が正常に降下しない蓋然性が高い。

【0011】

これらの点を鑑み、上述した電子制御装置によれば、通電故障が検出された場合に、第１噴射制御と第２噴射制御がそれぞれ実行される。そして、第１噴射制御時の供給圧力が正常に降下せず、かつ、第２噴射制御時の供給圧力が正常に降下した場合には、第１ヒータへの通電故障と診断する。また、第２噴射制御時の供給圧力が正常に降下せず、かつ、第１噴射制御時の供給圧力が正常に降下した場合には、第２ヒータへの通電故障と診断する。

【0012】

以上により、上述した電子制御装置によれば、ヒータへの通電故障が検出された場合に、第１ヒータおよび第２ヒータのいずれが通電故障であるかを特定できる。

【0013】

尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係る電子制御装置が適用される、尿素水供給システムの概要を模式的に示す図である。

【図2】図１に記載の制御装置が実行する解凍制御の処理手順を示すフローチャートである。

【図3】図２に記載の異常箇所特定の処理手順を示すフローチャートである。

【図4】第２実施形態に係る電子制御装置が実行する、異常箇所特定の処理手順を示すフローチャートである。

【図5】第３実施形態に係る電子制御装置が実行する、異常箇所特定の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。

【0016】

（第１実施形態）
先ず、本実施形態に係る電子制御装置が適用される、尿素水供給システムの構成について、図１を用いて説明する。

【0017】

尿素水供給システムは、内燃機関５を備える車両に搭載されている。内燃機関５の排気管１０には、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒を有した浄化器が複数取り付けられている。このＳＣＲ触媒は、排気中の酸化物のうち窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元して浄化する。図１の例では２つの浄化器が取り付けられており、排気管１０の下流側に位置する浄化器を第１浄化器１１とし、上流側に位置する浄化器を第２浄化器１２とする。

【0018】

尿素水供給システムは、排気管１０内部の排気通路１０ａ、１０ｂへ尿素水を噴射する。噴射された尿素水は、排気通路１０ａ、１０ｂで加熱されて加水分解する。この加水分解により、還元剤としてのアンモニアが生成され、第１浄化器１１および第２浄化器１２の各々へ供給される。

【0019】

尿素水供給システムは、第１噴射弁２１、第２噴射弁２２、タンク３０、電動ポンプ４０、各種配管、電気ヒータおよび制御装置７０（電子制御装置）を備える。

【0020】

第１噴射弁２１は、排気管１０のうち第１浄化器１１に対して排気流れ上流側、かつ第２浄化器１２に対して下流側の部分に取り付けられている。第１噴射弁２１は、タンク３０に貯留されている尿素水を排気通路１０ａへ噴射して、第１浄化器１１へ還元剤を供給する。

【0021】

第２噴射弁２２は、排気管１０のうち第２浄化器１２に対して排気流れ上流側の部分に取り付けられている。第２噴射弁２２は、タンク３０に貯留されている尿素水を排気通路１０ｂへ噴射して、第２浄化器１２へ還元剤を供給する。

【0022】

先述した各種配管には、以下に説明する吐出配管、吸入配管５４およびリターン配管５５が含まれる。吐出配管には、以下に説明する第１配管５１、第２配管５２および上流配管５３が含まれる。

【0023】

吐出配管は、第１噴射弁２１の流入口および第２噴射弁２２の流入口と、電動ポンプ４０の吐出口とを接続する。電動ポンプ４０から吐出された尿素水は、吐出配管を通じて第１噴射弁２１と第２噴射弁２２へ供給される。詳細には、電動ポンプ４０から吐出された尿素水は、上流配管５３から第１配管５１および第２配管５２へ分配される。分配された尿素水は、第１配管５１から第１噴射弁２１へ供給され、第２配管５２から第２噴射弁２２へ供給される。

【0024】

より詳細には、第１配管５１の下流端は第１噴射弁２１の流入口に接続され、第２配管５２の下流端は第２噴射弁２２の流入口に接続されている。第１配管５１の上流端と第２配管５２の上流端は、上流配管５３の下流端に接続されている。上流配管５３の上流端は、電動ポンプ４０の吐出口に接続されている。要するに、第１配管５１および第２配管５２は、上流配管５３の下流端から分岐するように、上流配管５３に接続されている。

【0025】

吸入配管５４は、電動ポンプ４０の吸入口とタンク３０とを接続する。タンク３０に貯留されている尿素水は、吸入配管５４を通じて電動ポンプ４０へ吸入される。リターン配管５５は、電動ポンプ４０の吐出口または吐出配管と、タンク３０とを接続する。電動ポンプ４０から吐出された尿素水は、第１噴射弁２１および第２噴射弁２２の閉弁作動時には、リターン配管５５を通じてタンク３０に戻される。

【0026】

先述した電気ヒータには、以下に説明する第１ヒータ６１、第２ヒータ６２および上流ヒータ６３が含まれる。上流ヒータ６３は、上流配管５３に取り付けられており、上流配管５３に位置する尿素水を加熱する。第１ヒータ６１は、第１配管５１に取り付けられており、第１配管５１に位置する尿素水を加熱する。第２ヒータ６２は、第２配管５２に取り付けられており、第２配管５２に位置する尿素水を加熱する。

【0027】

なお、本実施形態では、第１噴射弁２１や第２噴射弁２２には電気ヒータが取り付けられていないが、これらにも電気ヒータが取り付けられて加熱される構成としてもよい。但し、第１噴射弁２１や第２噴射弁２２は、排気通路１０ａ、１０ｂを流れる排ガスにより加熱されるので、タンク３０や各種配管に比べて凍結温度以下になりにくく、電気ヒータによる加熱のニーズは低い。

【0028】

また、図１では模式的に、各部位に取り付けられる電気ヒータを１つずつ記載しているが、各部位に複数の電気ヒータが取り付けられていてもよい。例えば、第１配管５１には複数の第１ヒータ６１が取り付けられていてもよい。第２配管５２には複数の第２ヒータ６２が取り付けられていてもよい。なお、タンク３０には、タンク３０に貯留されている尿素水を加熱するタンクヒータ６４が取り付けられている。

【0029】

制御装置７０は、少なくとも１つの演算処理装置（プロセッサ７１）と、プロセッサ７１により実行されるプログラムおよびデータを記憶する記憶媒体としての少なくとも１つの記憶装置（メモリ７２）とを有する。

【0030】

プロセッサ７１およびメモリ７２はマイクロコンピュータ（マイコン）によって提供されてもよい。記憶媒体は、プロセッサ７１によって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置７０は、１つのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、プロセッサ７１によって実行されることによって、制御装置７０をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置を機能させる。

【0031】

さらに制御装置７０は、図示しないヒータ駆動回路、噴射弁駆動回路およびポンプ駆動回路を有する。これらの駆動回路は、車載バッテリの通電と遮断を切り替えるスイッチング素子を有し、マイコンによって制御される。マイコンは、上記駆動回路を制御するための噴射制御部、ポンプ制御部およびヒータ制御部を有する。これらの制御部は、メモリ７２に記憶されているプログラムをプロセッサ７１が実行することで、制御装置７０により実現される。制御装置７０には、後述する各種センサで検出された検出信号が入力される。これらの検出信号に基づき、上述した制御部は各種制御を実行する。

【0032】

噴射制御部は、第１噴射弁２１および第２噴射弁２２が有する電磁コイルへの通電状態を制御することで、弁体の開弁作動を制御して、尿素水の噴射量および噴射時期を制御する。例えば、噴射制御部は、電磁コイルへの通電時間を制御することで弁体の開弁時間を制御して、単位時間あたりに噴射される尿素水の噴射量を制御する。

【0033】

制御装置７０は、内燃機関５の運転に伴い排気浄化が要求され、かつ、ＳＣＲ触媒が活性化温度以上になっている等の条件を満たしている場合に、第１噴射弁２１および第２噴射弁２２からの尿素水噴射を要求する。さらに制御装置７０は、内燃機関５から排出されるＮＯｘ量に基づき、尿素水の目標噴射量を算出する。噴射制御部は、尿素水噴射が要求された場合に、目標噴射量に対応する開弁時間で弁体を開弁させるよう、第１噴射弁２１および第２噴射弁２２の作動を制御する。

【0034】

ポンプ制御部は、電動ポンプ４０が有するモータへの通電状態を制御することで、インペラの回転速度を制御して、尿素水の吐出圧力および吐出時期を制御する。例えば、ポンプ制御部は、モータのコイルを流れる駆動電流の通電周期、通電位相および電流ピーク値を制御することで、モータへの供給電力を制御して吐出圧力を制御する。

【0035】

ヒータ制御部は、第１ヒータ６１、第２ヒータ６２、上流ヒータ６３およびタンクヒータ６４への通電状態を制御することで、各種配管およびタンク３０内の尿素水の温度を制御する。例えば、ヒータ制御部は、各種の電気ヒータを流れる駆動電流をデューティ制御することで、供給する電力量を制御する。

【0036】

本実施形態では、１つの共通したヒータ駆動回路で、第１ヒータ６１、第２ヒータ６２および上流ヒータ６３への通電状態が制御されている。したがって、一部のヒータを通電オンさせつつ他のヒータを通電オフさせることはできず、全てのヒータについて通電オンと通電オフが共通して制御される。なお、タンクヒータ６４は、上記ヒータ駆動回路とは別の駆動回路で通電制御される。

【0037】

本実施形態では、第１ヒータ６１、第２ヒータ６２および上流ヒータ６３は、相互に並列接続されている。そのため、各ヒータに印加される電圧は同じ値となり、その一方で、負荷に応じて各ヒータに流れる電流は異なる値となる。 先述した各種センサには、外気温センサ７０Ｔおよび圧力センサ７０Ｐ等が含まれている。外気温センサ７０Ｔは、各種配管やタンク３０の外部に配置されている。外気温センサ７０Ｔは、各種配管の雰囲気温度（外気温度）に応じた検出信号を出力する。

【0038】

圧力センサ７０Ｐは、上流配管５３に取り付けられており、上流配管５３に位置する尿素水の圧力に応じた検出信号を出力する。なお、圧力センサ７０Ｐは、電動ポンプ４０の吐出口に取り付けられて、尿素水の吐出圧力に応じた検出信号を出力するものであってもよい。なお、圧力センサ７０Ｐは、電動ポンプ４０から第１噴射弁２１および第２噴射弁２２までの供給経路に取り付けられていればよい。但し、第１配管５１および第２配管５２の上流側に取り付けられていることが望ましい。つまり、電動ポンプ４０の吐出口や上流配管５３に取り付けられていることが望ましい。

【0039】

次に、これらの各種センサにより取得された各種物理量に基づき電気ヒータへの通電状態を制御する手順について、図２と図３を用いて説明する。図２の処理は、車両運転者によってイグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして、内燃機関が運転可能な状態または運転されている期間中に実行される。また、図２および図３に示すフローチャートは、プロセッサ７１により所定の演算周期で繰り返し実行される。

【0040】

先ず、図２のステップＳ１１において、外気温センサ７０Ｔで検出された外気温度Ｔａが、予め設定された閾温度Ｔｔｈより低いか否かを判定する。閾温度Ｔｔｈは、予め設定された理想とする尿素水濃度（例えば３２．５％）の凍結温度（例えば－１１℃）に設定されている。或いは、その凍結温度よりも余裕温度分だけ高い値に設定されている。

【0041】

外気温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈより低いと判定された場合には、各種配管内やタンク３０内の尿素水が凍結しているとみなし、続くステップＳ１２においてヒータ制御を実行する。ヒータ制御では、例えば電気ヒータを流れる駆動電流をデューティ制御するにあたり、外気温度Ｔａが低温であるほど駆動電流を大きい値に制御する。

【0042】

続くステップＳ１３では、ヒータ電流またはヒータ端子電圧をモニタする。第１ヒータ６１、第２ヒータ６２、上流ヒータ６３およびタンクヒータ６４が並列接続されていることは先述した通りである。ヒータ電流は、これらのヒータに流れる電流の合算値である。ヒータ端子電圧は、これらのヒータに印加される電圧の値である。ヒータ電流またはヒータ端子電圧は、先述したヒータ駆動回路を流れる電流または電圧をモニタすることで取得する。

【0043】

続くステップＳ１４では、モニタしたヒータ電流Ｉ１が所定範囲内の正常値であるか否かを判定する。例えば、ヒータ電流Ｉ１が上限値Ｉｔｈ１以上であれば、電気経路のいずれかで短絡が生じている通電故障とみなす。例えば、ヒータ電流Ｉ１が下限値Ｉｔｈ２以下であれば、電気経路のいずれかで断線が生じている通電故障とみなす。ステップＳ１４の処理を実行している時の制御装置７０は、ヒータ電流Ｉ１に基づき通電故障の有無を検出する「検出部」に相当する。

【0044】

なお、制御装置７０は、通電故障の原因が断線および短絡のいずれであるかを判定する判定回路７３（判定部）を有する。図１では、判定回路７３がＤＬ（Detection Logic）と表記されている。例えば判定回路７３は、シャント抵抗とオペアンプを有する。シャント抵抗は、ヒータ駆動回路を流れる電流に応じた電位差を生じさせて、ヒータ電流Ｉ１に応じた電位の信号を出力する。オペアンプには、検出されたヒータ電流Ｉ１と上限値Ｉｔｈ１とを比較する比較器と、検出されたヒータ電流Ｉ１と下限値Ｉｔｈ２とを比較する比較器とが含まれる。これらの比較器が出力する比較結果により、ヒータ電流Ｉ１が正常値であるか否か、つまり電気ヒータの通電経路に異常が生じているか否かが判定される。

【0045】

ステップＳ１４にて正常と判定された場合には、続くステップＳ１５において、電気ヒータの加熱による解凍が完了したか否かを判定する。例えば、ステップＳ１２でのヒータ制御を開始してから所定時間が経過した時点で、解凍が完了したと判定する。或いは、尿素水温度を温度センサで検出し、検出された温度が凍結温度よりも十分に高い温度になった場合に、解凍が完了したと判定する。

【0046】

解凍完了と判定された場合には、続くステップＳ１６において、電気ヒータへの通電をオフさせてヒータ制御を終了する。解凍完了と判定されない場合には、ステップＳ１２の処理に戻り、ヒータ制御を継続させるとともに、ヒータ電流Ｉ１をモニタすることによる故障診断を継続させる。なお、図２中の一点鎖線（１）に示すステップ群が、ヒータ故障診断を実行していると言える。また、ステップＳ１２、Ｓ１６の処理を実行している時の制御装置７０は、「ヒータ制御部」に相当する。

【0047】

ヒータ故障診断で故障が検知された場合、つまりステップＳ１４にて異常と判定された場合には、その異常箇所を特定するステップＳ２０での処理を実行する。その後、解凍完了の有無に拘わらず、ステップＳ１６にてヒータ制御を終了させる。ステップＳ２０では、図３に示すサブルーチン処理を実行する。

【0048】

先ず、図３のステップＳ２１において、第１噴射弁２１を開弁作動させて、第１噴射弁２１から尿素水を噴射させる第１噴射制御を実行する。この噴射では、間欠的に複数回開弁させるのではなく、連続的に所定時間継続して開弁状態を維持させる。また、異常箇所特定のための噴射であるため、内燃機関５から排出されるＮＯｘ量とは無関係に開弁時間が設定される。ヒータ電流Ｉ１に基づき通電故障の有無を検出する「検出部」に相当する。

【0049】

続くステップＳ２２では、圧力センサ７０Ｐで検出された、第１噴射弁２１および第２噴射弁２２への尿素水の供給圧力Ｐを取得する。そして、取得した供給圧力Ｐが閾圧力Ｐｔｈ未満であるか否かを判定する。

【0050】

当該ステップＳ２２の判定時点では、ステップＳ１２によるヒータ制御を実行中である。そのため、ヒータ制御による尿素水の解凍が正常に進行していれば、ステップＳ２１にて第１噴射弁２１から尿素水が噴射される筈である。その場合には、供給圧力Ｐが噴射に伴い低下する筈である。したがって、ステップＳ２２で供給圧力Ｐが閾圧力Ｐｔｈ未満になっていなければ、第１噴射弁２１から正常に噴射がなされていない蓋然性が高い。このように、第１噴射弁２１を開弁指令しているにも拘わらず、供給圧力Ｐが閾圧力Ｐｔｈ未満にならない場合には、ステップＳ２３にて第１異常フラグをオンに設定する。

【0051】

次のステップＳ２４では、第２噴射弁２２を開弁作動させて、第２噴射弁２２から尿素水を噴射させる第２噴射制御を実行する。この噴射では、間欠的に複数回開弁させるのではなく、連続的に所定時間継続して開弁状態を維持させる。また、ステップＳ２１と同様にして、内燃機関５から排出されるＮＯｘ量とは無関係に開弁時間が設定される。このステップＳ２４での開弁時間は、ステップＳ２１での開弁時間と同じ長さに設定されている。ステップＳ２１、Ｓ２４の処理を実行している時の制御装置７０は、第１噴射制御および第２噴射制御をそれぞれ実行する「噴射制御部」に相当する。

【0052】

続くステップＳ２５では、圧力センサ７０Ｐで検出された供給圧力Ｐを取得し、その供給圧力Ｐが閾圧力Ｐｔｈ未満であるか否かを判定する。この判定で用いる閾圧力Ｐｔｈは、ステップＳ２２の判定で用いられる閾圧力Ｐｔｈと同じ値である。

【0053】

当該ステップＳ２５の判定時点では、ステップＳ１２によるヒータ制御を実行中である。そのため、ヒータ制御による尿素水の解凍が正常に進行していれば、ステップＳ２４にて第２噴射弁２２から尿素水が噴射される筈である。その場合には、供給圧力Ｐが噴射に伴い低下する筈である。したがって、ステップＳ２５で供給圧力Ｐが閾圧力Ｐｔｈ未満になっていなければ、第２噴射弁２２から正常に噴射がなされていない蓋然性が高い。このように、第２噴射弁２２を開弁指令しているにも拘わらず、供給圧力Ｐが閾圧力Ｐｔｈ未満にならない場合には、ステップＳ２６にて第２異常フラグをオンに設定する。

【0054】

続くステップＳ２７では、第１異常フラグおよび第２異常フラグの状態に基づき、電気ヒータへの通電異常箇所を特定する。以下、ステップＳ２７での具体的な診断内容について説明する。

【0055】

第１異常フラグと第２異常フラグの両方がオフであれば「正常」と診断する。ここでいう「正常」とは、ヒータ電流Ｉ１が異常と診断されたステップＳ１４での結果を覆すものではない。電気ヒータの通電経路のいずれかに異常が存在するものの、噴射できる程度に尿素水の解凍が進行している場合には、上記「正常」と診断されることになる。

【0056】

例えば、第２ヒータ６２への通電経路に異常が生じている場合であっても、第１ヒータ６１や上流ヒータ６３への通電経路が正常である場合がある。この場合には、上流配管５３や第１配管５１については電気ヒータによって加熱されて温度上昇し、その熱が、第２配管５２を通じて第２配管５２内の尿素水に伝わる。その結果、第２ヒータ６２による加熱なしで、第２配管５２内の尿素水が解凍され、第２噴射弁２２から正常に噴射される状況が有り得る。

【0057】

２つの異常フラグの一方がオンかつ他方がオフの場合には、第１ヒータ６１および第２ヒータ６２の一方の通電経路が異常であり、他方の通電経路は正常であると診断する。先述した通り、第１ヒータ６１と第２ヒータ６２は並列接続されている。つまり、共通する通電経路から、各ヒータへ分岐する電気配線となっている。そのため、上述の如く異常と診断される通電経路は、分岐先の通電経路（分岐経路）のことであり、共通する通電経路（共通経路）とは異なる。

【0058】

具体的には、第１異常フラグがオンかつ第２異常フラグがオフの場合には、第１ヒータ６１へ分岐する通電経路が通電異常箇所であると特定する。第２異常フラグがオンかつ第１異常フラグがオフの場合には、第２ヒータ６２へ分岐する通電経路が通電異常箇所であると特定する。

【0059】

２つの異常フラグの両方がオンの場合には、通電経路の異常箇所を特定できない。そのため、第１ヒータ６１と第２ヒータ６２の両方の分岐経路が異常、あるいは、共通経路が異常と診断する。

【0060】

以上に説明した、図３中の一点鎖線（２）に示すステップ群が、故障個所診断を実行していると言える。そして、一点鎖線（３）に示すステップ群が、以下に説明する噴射弁制御を実行していると言える。なお、ステップＳ２７の処理を実行している時の制御装置７０は、「診断部」に相当する。

【0061】

ステップＳ２７にて両方の異常フラグがオフ、つまり「正常」と診断された場合には、続くステップＳ３１にて通常の噴射制御を開始させる。この通常噴射制御では、第１噴射弁２１と第２噴射弁２２の両方から尿素水を噴射させる。その噴射量は、内燃機関５から排出されるＮＯｘ量に応じて設定される。

【0062】

ステップＳ２７にて片方の異常フラグがオン、つまり「片方異常」と診断された場合には、続くステップＳ３２にてフェールセーフ制御を開始させる。このフェールセーフ制御では、異常と診断された側の噴射弁については噴射を禁止させ、正常と診断された側の噴射弁については噴射を許可する。許可された側からの尿素水の噴射量は、内燃機関５から排出されるＮＯｘ量に応じて制御される。したがって、フェールセーフ制御では、両方の噴射弁から噴射させる通常噴射制御に比べて、１つの噴射弁からの噴射量が多くなる。

【0063】

ステップＳ２７にて両方の異常フラグがオン、つまり「両方異常」と診断された場合には、続くステップＳ３３において、両方の噴射弁に対して噴射を禁止する。

【0064】

ステップＳ３２、Ｓ３２の処理を実行した場合には、続くステップＳ３５において、診断時間Ｔが所定の待機時間Ｔｂを経過したか否かを判定する。経過していないと否定判定された場合には、ステップＳ２１の処理に戻り、ステップ群（２）による故障箇所診断を再び実行する。

【0065】

このような待機時間Ｔｂに、故障個所診断の診断結果が片方異常から正常に変化する場合がある。

【0066】

例えば、第２ヒータ６２への通電経路が異常（片方異常）と診断されている場合であっても、第１配管５１については第１ヒータ６１によって加熱されて温度上昇する。その熱が、第２配管５２を通じて第２配管５２内の尿素水に伝わる。その結果、第２ヒータ６２による加熱なしで、第２配管５２内の尿素水が待機時間Ｔｂ中に解凍され、第２噴射弁２２から正常に噴射される状況に変化し得る。

【0067】

また、上述した待機時間Ｔｂに、故障個所診断の診断結果が両方異常から片方異常に変化する場合がある。

【0068】

例えば、第１ヒータ６１と第２ヒータ６２への通電経路が異常（両方異常）と診断されている場合であっても、上流配管５３については上流ヒータ６３によって加熱されて温度上昇する。その熱が、第２配管５２を通じて第２配管５２内の尿素水に伝わったり、第１配管５１を通じて第１配管５１内の尿素水に伝わったりする。その結果、第２ヒータ６２による加熱なしで、第２配管５２内の尿素水が待機時間Ｔｂ中に解凍されたり、第１ヒータ６１による加熱なしで、第１配管５１内の尿素水が待機時間Ｔｂ中に解凍されたりする。すると、片方の噴射弁から正常に噴射される状況に変化し得る。

【0069】

図２の説明に戻り、上述した図３による異常箇所特定のサブルーチン処理が終了すると、以下に説明する図２のステップＳ１７に処理が移る。ステップＳ１７では、上記サブルーチンのステップＳ２７にて「片方異常」または「両方異常」と診断されている場合、故障確定と判定する。この場合、図２のステップＳ１６において、電気ヒータへの通電をオフさせてヒータ制御を終了させる。一方、ステップＳ２７にて「正常」と診断されている場合、ステップＳ１７では故障確定していないと判定する。この場合、ステップＳ１５に処理が移り、解凍完了が確認されたことを条件として、ステップＳ１６にてヒータ制御を終了させる。

【0070】

以下、上述した構成を備えることによる電子制御装置の効果について説明する。

【0071】

仮に第１ヒータ６１への通電が正常であれば、第１配管５１の尿素水が解凍されている蓋然性が高い。そのため、この場合に第１噴射制御を実行すれば、意図した量の尿素水が第１噴射弁２１から噴射され、供給圧力Ｐが正常に降下する筈である。一方、仮に第１ヒータ６１が通電故障になっていれば、第１配管５１の尿素水が凍結していることに伴い、第１噴射制御を実行しても供給圧力Ｐが正常に降下しない蓋然性が高い。

【0072】

これらの点を鑑み、本実施形態に係る電子制御装置では、通電故障が検出された場合に、第１噴射制御と第２噴射制御がそれぞれ実行される。そして、第１噴射制御時の供給圧力Ｐが正常に降下せず、かつ、第２噴射制御時の供給圧力Ｐが正常に降下した場合には、第１ヒータ６１への通電故障と診断する。また、第２噴射制御時の供給圧力Ｐが正常に降下せず、かつ、第１噴射制御時の供給圧力Ｐが正常に降下した場合には、第２ヒータ６２への通電故障と診断する。そのため、ヒータへの通電故障が検出された場合に、第１ヒータ６１および第２ヒータ６２のいずれが通電故障であるかを特定できる。

【0073】

さらに本実施形態に係る電子制御装置は、第１ヒータ６１および第２ヒータ６２への通電オンオフを制御するヒータ制御部（ステップＳ１２、Ｓ１６）を備える。ヒータ制御部は、第１ヒータ６１と第２ヒータ６２のいずれか一方が通電故障と診断された場合に、待機時間Ｔｂ内に診断結果が正常に覆るまでは通電オンを継続させる。さらにヒータ制御部は、診断結果が覆ることなく待機時間Ｔｂが経過した以降では、通電オフに切り替える。

【0074】

例えば第１ヒータ６１への通電が正常で第２ヒータ６２への通電が異常の場合、上記ヒータ制御部によれば、待機時間Ｔｂに第１ヒータ６１が発熱し続けることになる。そのため、第１ヒータ６１の熱が第２配管５２に伝わって、第２配管５２内で凍結している尿素水の解凍が期待できる。それでいて、期待に反して解凍されずに診断結果が覆らない場合には、待機時間Ｔｂが経過した時点で通電オフに切り替わる。

【0075】

さらに本実施形態では、検出部によって通電故障があると検出された場合に、第１噴射制御および第２噴射制御を複数回繰り返し交互に実行する。ステップＳ２７による診断部は、第１噴射制御と第２噴射制御が１回実行される毎に診断を繰り返す。そのため、１回の診断に比べて誤診断を抑制できる。

【0076】

さらに本実施形態では、図５のステップＳ３２において、第１ヒータ６１への通電故障と診断された場合には第１噴射弁２１の開弁作動を禁止させる。また、第２ヒータ６２への通電故障と診断された場合には第２噴射弁２２の開弁作動を禁止させる。そのため、噴射制御したにも拘わらず、凍結が原因で実際には噴射されていないといった状況、つまり意図に反して少ない噴射量になる状況を回避できる。よって、尿素水不足に起因した浄化率の低下を抑制できる。

【0077】

（第２実施形態）
図４に示す本実施形態では、図３の処理にステップＳ３４が追加されている。ステップＳ３４では、判定回路７３の判定結果に応じて、待機時間Ｔｂを可変設定している。なお、通電故障の原因が断線および短絡のいずれであるかを判定回路７３が判定することは、先述した通りである。ステップＳ３４では、判定回路７３によって短絡であると判定された場合には、断線であると判定された場合に比べて、待機時間Ｔｂを短く設定する。

【0078】

さて、断線に比べて短絡の場合には、ヒータに電流が過剰に流れて異常発熱する懸念が大きくなる。そのため、短絡時には待機時間Ｔｂを短くする本実施形態によれば、ヒータに電流が過剰に流れる時間を短くでき、熱損傷するおそれを低減できる。

【0079】

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、図３のステップＳ３５において、診断時間Ｔが待機時間Ｔｂを経過したか否かを判定する。これに対し本実施形態では、上記ステップＳ３５の処理を図５のステップＳ３６に置き換えている。このステップＳ３６では、ステップＳ２７による診断を実行した回数（診断回数Ｎ）が、所定回数Ｎｂに達したか否かを判定する。つまり、１回の診断に要する時間の所定回数Ｎｂ分が、第１実施形態のステップＳ３５の判定で用いられる待機時間Ｔｂに相当する。

【0080】

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、ステップＳ２２、Ｓ２５において、供給圧力Ｐが閾圧力Ｐｔｈ未満であるか否かを判定している。つまり、供給圧力Ｐの絶対値に基づき通電故障の有無を判定している。これに対し、第１噴射制御または第２噴射制御を実行することに伴い、供給圧力Ｐに所定量以上の変化が生じたか否かを判定してもよい。つまり、供給圧力Ｐの変化量が所定量未満である場合に通電故障と判定してもよい。

【0081】

上記第１実施形態では、第１ヒータ６１、第２ヒータ６２および上流ヒータ６３への通電状態を制御するにあたり、全てのヒータについて通電オンと通電オフが共通して同時に制御される。これに対し、複数のヒータ群にグループ分けして、グループ毎に通電オンと通電オフを制御するようにしてもよい。但し、第１ヒータ６１と第２ヒータ６２は同じグループに設定されて共通して制御されることが望ましい。

【0082】

上記第１実施形態に係る検出部は、ヒータ電流Ｉ１に基づき通電故障の有無を検出している。これに対し、短絡や断線が生じるとヒータに印加されている電圧が異常値になることを鑑みて、検出部は、ヒータに印加されている電圧に基づき通電故障の有無を検出してもよい。

【0083】

上記各実施形態では、ステップＳ２７で片方異常または両方異常と診断された場合に、待機時間Ｔｂが経過するまで、ヒータへの通電オンを継続させる。これに対し、片方異常または両方異常と診断された場合であっても、待機することなくヒータへの通電を速やかにオフさせるようにしてもよい。

【0084】

上記各実施形態では、片方異常または両方異常と診断された場合に、第１噴射制御と第２噴射制御を複数回繰り返し交互に実行して、ステップＳ２７による診断を繰り返す。これに対し、片方異常または両方異常と診断された場合であっても、ステップＳ２７による診断を繰り返さず、１回の診断でステップＳ２０のサブルーチンを終了させてもよい。

【0085】

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示に入るものである。

【符号の説明】

【0086】

１０ａ、１０ｂ 排気通路、 ２１ 第１噴射弁、 ２２ 第２噴射弁、 ５１ 第１配管、 ５２ 第２配管、 ６１ 第１ヒータ、 ６２ 第２ヒータ、 ７３ 判定部、 Ｓ１２、Ｓ１６ ヒータ制御部、 Ｓ１４ 検出部、 Ｓ２１、Ｓ２４ 噴射制御部、 Ｓ２７ 診断部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】