(57)【要約】  触媒温度以外の方法でＳＣＲ触媒の活性状態を高い精度で評価するとともに、ＳＣＲ触媒が不活性な状態にある場合には、ＮＯｘ排出量を低減すべく、エンジン制御パラメータを制御するように構成されたディーゼルエンジン制御装置を提供する。  エンジンコントロールユニット（６０）は、エンジン制御パラメータを設定するパラメータ設定部（６０ａ）と、エンジン制御パラメータに基づいてエンジンの運転状態を制御する運転制御部（６０ｂ）と、ＳＣＲ触媒（３０）のＮＯｘ浄化状態を判定する浄化状態判定部（６０ｃ）と、を含み、パラメータ設定部（６０ａ）は、浄化状態判定部（６０ｃ）で判定したＳＣＲ触媒（３０）のＮＯｘ浄化状態が所定のＮＯｘ浄化状態を下回っている場合は、エンジンから排出される排気ガスのＮＯｘ排出量を低減すべく、エンジン制御パラメータを設定するように構成されている。
2014064791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、  前記ディーゼルエンジンの運転状態を制御するエンジンコントロールユニットと、  前記ディーゼルエンジンから排出された排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、を備えるディーゼルエンジン制御装置において、  前記エンジンコントロールユニットは、  前記ディーゼルエンジンのエンジン制御パラメータを設定するパラメータ設定部と、  前記パラメータ設定部で設定されたエンジン制御パラメータに基づいて前記ディーゼルエンジンの運転状態を制御する運転制御部と、  前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態を判定する浄化状態判定部と、を含み、  前記パラメータ設定部は、前記浄化状態判定部で判定した前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態が所定のＮＯｘ浄化状態を下回っている場合は、前記ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのＮＯｘ排出量を低減すべく、前記エンジン制御パラメータを設定するように構成されていることを特徴とするディーゼルエンジン制御装置。
【請求項２】
前記エンジン制御パラメータは、ＥＧＲ率、燃料噴射圧力、または燃料噴射タイミングの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン制御装置。
【請求項３】
前記浄化状態判定部は、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を基にして前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のディーゼルエンジン制御装置。
【請求項４】
前記浄化状態判定部は、ＮＯｘセンサによって測定された前記ＳＣＲ触媒の上流および下流における排気ガスのＮＯｘ濃度から、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、該算出したＮＯｘ浄化率を基にして前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジン制御装置。
【請求項５】
前記エンジンコントロールユニットは、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、前記ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃度推定部を含み、  前記浄化状態判定部は、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されたＮＯｘ濃度と、ＮＯｘセンサによって測定された前記ＳＣＲ触媒の下流における排気ガス中のＮＯｘ濃度とから、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、該算出したＮＯｘ浄化率を基にして前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジン制御装置。
【請求項６】
前記ディーゼルエンジン制御装置は、前記ＳＣＲ触媒の上流の排気ガスに尿素水を噴射する尿素水噴射装置を備え、  前記浄化状態判定部は、前記尿素水噴射装置から尿素水が噴射されているか否かを基にして前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のディーゼルエンジン制御装置。
【請求項７】
前記エンジンコントロールユニットは、エンジン起動からの経過時間をカウントする経過時間カウント部を含み、  前記浄化状態判定部は、前記エンジン起動からの経過時間を基にして、前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のディーゼルエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本開示は、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒を備えたディーゼルエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒を備えたディーゼルエンジン制御装置において、エンジン起動直後や、排気温度が低い低負荷運転が続く場合に、触媒が活性温度に到達せずに触媒のＮＯｘ浄化状態が低いまま推移し、ＮＯｘの浄化が十分に行われないことが課題となっている。【０００３】  特許文献１〜４には、触媒温度に応じてエンジンの運転状態を制御し、特に触媒温度が活性温度に達した場合には、燃費の向上を目的としたエンジン制御を行うべく、ＥＧＲ率、燃料噴射圧力、及び燃料噴射タイミングなどの各種のエンジン制御パラメータを制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０１７３７号公報
【特許文献２】特開２００６−３７７６９号公報
【特許文献３】特開２００６−２００４７３号公報
【特許文献４】特許２０１１−２４１７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、触媒温度に応じてエンジンの運転状態を制御する場合、触媒温度の測定精度が低いと正確な触媒の活性状態を評価できないとの問題がある。通常、触媒の温度は、触媒近傍に設置された温度センサによって測定された排気ガス温度などから把握されるため、実際の触媒温度との間にはズレがある。【０００６】  本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述したような従来技術の問題に鑑みなされたものであって、触媒温度以外の方法でＳＣＲ触媒の活性状態を高い精度で評価するとともに、ＳＣＲ触媒が不活性な状態にある場合には、ＮＯｘ排出量を低減すべく、エンジン制御パラメータを制御するように構成されたディーゼルエンジン制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述した目的を達成するために、  ディーゼルエンジンと、  前記ディーゼルエンジンの運転状態を制御するエンジンコントロールユニットと、  前記ディーゼルエンジンから排出された排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、を備えるディーゼルエンジン制御装置において、  前記エンジンコントロールユニットは、  前記ディーゼルエンジンのエンジン制御パラメータを設定するパラメータ設定部と、  前記パラメータ設定部で設定されたエンジン制御パラメータに基づいて前記ディーゼルエンジンの運転状態を制御する運転制御部と、  前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態を判定する浄化状態判定部と、を含み、  前記パラメータ設定部は、前記浄化状態判定部で判定した前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態が所定のＮＯｘ浄化状態を下回っている場合は、前記ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのＮＯｘ排出量を低減すべく、前記エンジン制御パラメータを設定するように構成されている。【０００８】  このように構成されるディーゼルエンジン制御装置は、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態を判定する浄化状態判定部を備えており、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態を判定することでＳＣＲ触媒の活性状態を評価している。そして、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態が所定のＮＯｘ浄化状態を下回っている場合は、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのＮＯｘ排出量を低減すべく、パラメータ設定部でエンジン制御パラメータを設定することで、ＳＣＲ触媒が不活性状態にある時に多量のＮＯｘが外部に排出されるのを未然に防いでいる。【０００９】  また、本発明の一実施形態では、  前記エンジン制御パラメータは、ＥＧＲ率、燃料噴射圧力、または燃料噴射タイミングの少なくとも一つを含む。【００１０】  このように構成されていれば、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態が所定のＮＯｘ浄化状態を下回っている場合に、ＥＧＲ率を高めることで（排気ガスの再循環量を増加させることで）燃焼温度が低下し、ＮＯｘ排出量を低減させることができる。また、燃料噴射圧力を低くして燃焼効率を低下させることで、燃焼温度が低下し、ＮＯｘ排出量を低減させることができる。また、燃料噴射タイミングを遅角させて燃焼圧力を下げることで、燃焼温度が低下し、ＮＯｘ排出量を低減させることができる。【００１１】  また、本発明の一実施形態では、  前記浄化状態判定部は、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を基にして前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されている。【００１２】  このように構成されていれば、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態をＮＯｘ浄化率として定量的に把握できるため、ＮＯｘ浄化状態を精度よく評価した上でエンジン制御パラメータを設定することが出来る。【００１３】  また、本発明の一実施形態では、  前記浄化状態判定部は、ＮＯｘセンサによって測定された前記ＳＣＲ触媒の上流および下流における排気ガスのＮＯｘ濃度から、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、該算出したＮＯｘ浄化率を基にして前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されている。【００１４】  このように構成されていれば、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を正確に把握することが出来るため、ＮＯｘ浄化状態を精度よく評価することが出来���。【００１５】  また、本発明の一実施形態では、  前記エンジンコントロールユニットは、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、前記ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃度推定部を含み、  前記浄化状態判定部は、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されたＮＯｘ濃度と、ＮＯｘセンサによって測定された前記ＳＣＲ触媒の下流における排気ガス中のＮＯｘ濃度とから、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、該算出したＮＯｘ浄化率を基にして前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されている。【００１６】  このように構成されていれば、ＳＣＲ触媒の上流側にＮＯｘセンサを取り付ける必要がないため、コストの低減を図ることが出来る。【００１７】  また、本発明の一実施形態では、  前記ディーゼルエンジン制御装置は、前記ＳＣＲ触媒の上流の排気ガスに尿素水を噴射する尿素水噴射装置を備え、  前記浄化状態判定部は、前記尿素水噴射装置から尿素水が噴射されているか否かを基にして前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されている。【００１８】  このように構成されていれば、尿素水噴射装置から尿素水が噴射されているか否かとの極めて簡単な判定基準によって、ＮＯｘ浄化状態を判定することが出来る。【００１９】  また、本発明の一実施形態では、  前記エンジンコントロールユニットは、エンジン起動からの経過時間をカウントする経過時間カウント部を含み、  前記浄化状態判定部は、前記エンジン起動からの経過時間を基にして、前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されている。【００２０】  このように構成されていれば、エンジン起動からの経過時間との極めて簡単な判定要素によって、ＮＯｘ浄化状態を判定することが出来る。
【発明の効果】
【００２１】  本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態を判定することで、ＳＣＲ触媒の活性状態を高い精度で評価することが出来るとともに、ＳＣＲ触媒が不活性な状態にある場合には、ＮＯｘ排出量を低減すべく、エンジン制御パラメータを制御するように構成されたディーゼルエンジン制御装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態にかかるディーゼルエンジン制御装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるＥＣＵの構成を示したブロック図である。
【図３】各種のエンジン制御パラメータと、ＮＯｘ排出量との関係を示した説明図である。
【図４】各種のエンジン制御パラメータに関する制御マップ図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるディーゼルエンジン制御装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかるＥＣＵの構成を示したブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかるＮＯｘ排出量マップを示した図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかるＥＣＵの構成を示したブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかるＥＣＵの構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】  以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。  ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２４】＜第１実施形態＞  図１は、本発明の一実施形態にかかるディーゼルエンジン制御装置のシステム構成を示したブロック図である。まず、図１を参照して、本実施形態のディーゼルエンジン制御装置１の全体構成について説明する。
【００２５】  図１に示したように、本実施形態のディーゼルエンジン制御装置１は、ディーゼルエンジン１０と、ディーゼルエンジン１０の運転状態を制御するエンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」と言う）６０と、ディーゼルエンジン１０に吸気ガス（空気）を送給する吸気通路１２と、ディーゼルエンジン１０から排出される排気ガスが通過する排気通路１４とを備えている。なお、図中の矢印ｉ、ｅ、ｃは、それぞれ吸気ガス、排気ガス、および再循環する排気ガスの流れ方向を示している。
【００２６】  ディーゼルエンジン１０においては、コモンレール２６に蓄圧されている高圧燃料が、燃料噴射装置２４から燃焼室１０ａに向かって噴射される。コモンレール２６には、サプライポンプ２８から高圧燃料が供給されるようになっている。ＥＣＵ６０は、これら燃料噴射装置２４およびサプライポンプ２８に対して制御信号を送信することにより、燃焼室１０ａに噴射する燃料の噴射タイミング、噴射圧力、および噴射量を制御している。また、ディ−ゼルエンジン１０には回転数センサ６１が配置されており、回転数センサ６１によって検出されたエンジン回転数は、ＥＣＵ６０に送信される。
【００２７】  吸気通路１２と排気通路１４との間には、過給機２０が設けられている。過給機２０は、排気通路１４に配置されている排気タービン２０ｂと、吸気通路１２に配置されているコンプレッサ２０ａとを有しており、コンプレッサ２０ａと排気タービン２０ｂとは同軸駆動される。そして、排気ガスによって排気タービン２０ｂが回転することで、コンプレッサ２０ａが回転し、吸気ガスを圧縮するように構成されている。
【００２８】  吸気通路１２には、インタークーラ１６およびスロットルバルブ１８が配置されている。そして、上述した過給機２０のコンプレッサ２０ａで圧縮された空気が、インタークーラ１６で冷却された後、スロットルバルブ１８でその流量が制御され、ディーゼルエンジン１０の燃焼室１０ａに流入する。
【００２９】  また、吸気通路１２の上流側には、吸入空気量を計測するエアフローメータ１７が配置されている。エアフローメータ１７で計測された吸入空気量は、ＥＣＵ６０に送信される。また、スロットルバルブ１８の下流には温度センサ６６および圧力センサ６８が配置されている。これら温度センサ６６および圧力センサ６８で夫々測定された温度及び圧力はＥＣＵ６０に送信される。
【００３０】  排気通路１４には、通過する排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒３０が配置されている。また、ＳＣＲ触媒３０の上流には、尿素水噴射装置３０ａが配置されている。尿素水噴射装置３０ａは、ＥＣＵ６０からの制御信号に基づいて、不図示の尿素水タンクに貯留されている尿素水を排気通路１４に向けて噴射する。排気通路１４に噴射された尿素水は、排気ガスの熱によって加水分解されてアンモニア（ＮＨ３）を生成し、この生成されたアンモニア（ＮＨ３）が還元剤となって、ＳＣＲ触媒３０において排気ガスに含まれるＮＯｘの還元が行われる。
【００３１】  また、ＳＣＲ触媒３０の上下流には、排気ガスのＮＯｘ濃度を計測するＮＯｘセンサ４０ａ、４０ｂが夫々配置されている。これらＮＯｘセンサ４０ａ、４０ｂで計測されたＮＯｘ濃度は、ＥＣＵ６０に送信されるようになっている。
【００３２】  また、排気通路１４には、ＳＣＲ触媒３０の上流で、過給機２０の排気タービン２０ｂの下流に、ＤＯＣ触媒３２およびＤＰＦ装置３４が配置されている。ＤＯＣ触媒３２は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去するとともに、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する機能を有する。ＤＰＦ装置３４は、ＤＯＣ装置３２の下流に設けられ、排気ガス中に含まれるススなどの排気微粒子（ＰＭ）をフィルタで捕集し、排気ガスから除去する装置である。
【００３３】  これらＤＯＣ触媒３２およびＤＰＦ装置３４の上下流には、通過する排気ガスの温度を測定する排温センサ６２ａ、６２ｂ、６２ｃが配置されている。また、ＤＰＦ装置３４の上下流における差圧を検出する差圧センサ６４も配置されている。これら排温センサ６２ａ、６２ｂ、６２ｃの計測値および差圧センサ６４の計測値は、ＥＣＵ６０に送信される。
【００３４】  また、排気通路１４の排気タービン２０ｂの上流側からＥＧＲ管２２が分岐し、スロットルバルブ１８の下流において吸気通路１２と接続している。また、ＥＧＲ管２２には、通過する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲ管２２を開閉するＥＧＲバルブ２５が配置されている。そして、ＥＧＲバルブ２５を開閉制御することで、エンジン１から排出される排気ガスの一部がＥＧＲ管２２を通ってディーゼルエンジン１に再循環する。またこの際、ＥＣＵ６０からスロットルバルブ１８およびＥＧＲバルブ２５に対して制御信号を送信し、スロットルバルブ１８およびＥＧＲバルブ２５の開度を制御することで、排気ガスの再循環量と該再循環量も含めた吸気ガス量との比率（ＥＧＲ率）が制御されるようになっている。
【００３５】  次に、図２を参照して、本実施形態のＥＣＵ６０の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態にかかるＥＣＵの構成を示したブロック図である。
【００３６】  図２に示したように、本実施形態のＥＣＵ６０は、ディーゼルエンジン１０のエンジン制御パラメータを設定するパラメータ設定部６０ａと、パラメータ設定部６０ａで設定された各種のエンジン制御パラメータに基づいてディーゼルエンジン１０の運転状態を制御する運転制御部６０ｂと、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態を判定する浄化状態判定部６０ｃと、を少なくとも備えている。
【００３７】  パラメータ設定部６０ａでは、浄化状態判定部６０ｃで判定したＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態が所定のＮＯｘ浄化状態を下回っている場合は、ディーゼルエンジン１０から排出される排気ガスのＮＯｘ排出量を低減すべく、ＥＧＲ率、燃料噴射圧力、噴射タイミングなどのエンジン制御パラメータを設定する。一方、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態が所定のＮＯｘ浄化状態を上回っている場合は、ディーゼルエンジン１０から排出されるパーティキュレートマター（ＰＭ）の低減や燃費向上を実現すべく、各種のエンジン制御パラメータを設定する。
【００３８】  ここで、各種のエンジン制御パラメータと、ＮＯｘ排出量との関係を図３に示す。図３に示したように、ＥＧＲ率を高めること（排気ガスの再循環量を増加させること）、燃料噴射圧力を低くすること、及び燃料噴射タイミングを遅角させることで、ＮＯｘ排出量が低減する。これは、燃焼温度が低下するとＮＯｘ排出量は低減する傾向にあるところ、ＥＧＲ率を高めると燃焼室１０ａ内の酸素量が低下し、これにより燃焼温度が低下するからである。また、燃料噴射圧力を低くすると、噴霧油滴が大きくなると同時に噴霧速度も遅くなるため、燃焼効率が低下し、これにより燃焼温度が低下するからである。また、燃料噴射タイミングを遅角させると、燃焼圧力が低下し、これにより燃焼温度が低下するからである。
【００３９】  一方、燃料噴射圧力を高めることや、燃料噴射タイミングを進角させることで、上記とは逆の理由によって、燃焼効率は高まり、ＰＭ排出量の低減や燃費の向上を実現出来る。
【００４０】  したがって、パラメータ設定部６０ａは、ＳＣＲ触媒３０が所定のＮＯｘ浄化状態を下回っている場合は、ＥＧＲ率を高めるとともに、燃料噴射圧力を低下させ、燃料噴射タイミングを遅角させるように、エンジン制御パラメータを設定する。一方、ＳＣＲ触媒３０が所定のＮＯｘ浄化状態を上回っている場合は、ＥＧＲ率を低下させるとともに、燃料噴射圧力を高め、燃料噴射タイミングを進角させるように、エンジン制御パラメータを設定する。
【００４１】  また、パラメータ設定部６０ａには、各種のエンジン制御パラメータに関する制御マップが予め格納されている。これら制御マップは、エンジン回転数および燃料噴射量を入力変数として、目標ＥＧＲ率、燃料噴射圧力、燃料噴射タイミングなどの各種のエンジン制御パラメータを出力する。また、これらの制御マップは、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態に応じて複数が準備されている。本実施形態では、図４に示したように、例えば低ＮＯｘ浄化状態用と高ＮＯｘ浄化状態用の２つの制御マップが各々のエンジン制御パラメータ毎に準備されている。そして、パラメータ設定部６０ａは、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態に対応した制御マップにエンジン回転数および燃料噴射量を入力し、エンジン制御パラメータを出力して運転制御部６０ｂへと送信する。
【００４２】  運転制御部６０ｂは、パラメータ設定部６０ａから送信されたエンジン制御パラメータを実現すべく、スロットルバルブ１８、ＥＧＲバルブ２５、サプライポンプ２８、及び燃料噴射装置２４に対して制御信号を送信する。そして、スロットルバルブ１８およびＥＧＲバルブ２５の開度を制御することで、パラメータ設定部６０ａから送信された目標ＥＧＲ率を実現する。また、サプライポンプ２８の供給圧力および燃料噴射装置２４の噴射タイミングを制御することで、パラメータ設定部６０ａから送信された燃料噴射圧力および燃料噴射タイミングを実現する。
【００４３】  浄化状態判定部６０ｃは、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化率と予め設定した閾値とを比較して、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態を判定する。ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化率は、例えば、ＮＯｘセンサ４０ａ、４０ｂから送信されるＳＣＲ触媒３０の上下流におけるＮＯｘ濃度から算出することができる。そして、ＮＯｘ浄化率の閾値として、閾値Ａと、閾値Ａよりも高い浄化率である閾値Ｂとを予め設定しておき、ＮＯｘセンサ４０ａ、４０ｂの計測値から算出したＮＯｘ浄化率が閾値Ａ以下の場合は、低ＮＯｘ浄化状態と判定する。反対にＮＯｘ浄化率が閾値Ｂ以上の場合は、高ＮＯｘ浄化状態にあると判定する。
【００４４】  上述したパラメータ設定部６０ａは、浄化状態判定部６０ｃで低ＮＯｘ浄化状態と判定された場合は、低ＮＯｘ状態用の制御マップに基づいてエンジン制御パラメータを設定する。反対に高ＮＯｘ浄化状態と判定された場合は、高ＮＯｘ状態用の制御マップからエンジン制御パラメータを設定する。また、算出したＮＯｘ浄化率が閾値Ａと閾値Ｂの間にある場合は、２つの制御マップを補完し、比例計算によってエンジン制御パラメータを算出する。
【００４５】  このように構成される本実施形態のディーゼルエンジン制御装置１は、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態を判定する浄化状態判定部６０ｃを備えており、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態を判定することでＳＣＲ触媒３０の活性状態を評価している。そして、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態が低ＮＯｘ浄化状態にある場合は、ディーゼルエンジン１０から排出される排気ガスのＮＯｘ排出量を低減すべく、パラメータ設定部６０ａでエンジン制御パラメータを設定することで、ＳＣＲ触媒３０が不活性状態にある時に多量のＮＯｘが外部に排出されるのを未然に防いでいる。
【００４６】  また、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態が高ＮＯｘ浄化状態にある場合は、ＰＭ排出量の低減や燃費向上を実現すべく、パラメータ設定部６０ａでエンジン制御パラメータを設定する。このような本実施形態のディーゼルエンジン制御装置１によれば、ＮＯｘ排出量の抑制と、ＰＭ排出量の低減および燃費向上との両立を図ることが出来る。
【００４７】  また、上述した実施形態では、浄化状態判定部６０ｃは、ＮＯｘ浄化率を基にしてＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態を判定している。このような構成によれば、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態をＮＯｘ浄化率として定量的に把握することが出来るため、ＮＯｘ浄化状態を精度よく評価した上でエンジン制御パラメータを設定することが出来る。
【００４８】  またこの際、ＳＣＲ触媒３０の上下流に配置されたＮＯｘセンサ４０ａ、４０ｂで計測したＮＯｘ濃度からＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化率を算出することで、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化率を正確に把握することが出来る。このため、後述する実施形態と比べて、ＮＯｘ浄化状態を精度よく評価することが出来る。
【００４９】＜第２実施形態＞  図５は、本発明の一実施形態にかかるディーゼルエンジン制御装置のシステム構成を示したブロック図である。図６は、本発明の一実施形態にかかるＥＣＵの構成を示したブロック図である。なお、本実施形態のディーゼルエンジン制御装置１は、上述した実施形態と基本的には同様の構成であり、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５０】  本実施形態のディーゼルエンジン制御装置１では、図５に示したように、ＳＣＲ触媒３０の上流にＮＯｘセンサ４０ａが配置されていない。またその代わりに、図６に示したように、ＥＣＵ６０がＮＯｘ濃度推定部６０ｄを備えている点が上述した実施形態と異なっている。
【００５１】  ＮＯｘ濃度推定部６０ｄは、図７に示したＮＯｘ排出量マップを予め格納している。このＮＯｘ排出量マップにエンジン回転数および燃料噴射量を入力すると、ディーゼルエンジン１０から排出されるＮＯｘ排出量が算出される。ＮＯｘ濃度推定部６０ｄは、このＮＯｘ排出量マップから算出されたＮＯｘ排出量と、燃焼室１０に供給される吸気ガス流量とから、ディーゼルエンジン１０から排出される排気ガスのＮＯｘ濃度を推定する。
【００５２】  ＮＯｘ濃度推定部６０ｄで推定されたＮＯｘ濃度は、上述した浄化状態判定部６０ｃに送信される。本実施形態では、このＮＯｘ濃度推定部６０ｄで推定したＮＯｘ濃度と、ＳＣＲ触媒３０下流のＮＯｘセンサ４０ｂで計測したＮＯｘ濃度を基にして、浄化状態判定部６０ｃでＮＯｘ浄化状態を判定する。
【００５３】  このような本実施形態によれば、上述した実施形態と同様、ＳＣＲ触媒３０のＮＯｘ浄化状態をＮＯｘ浄化率として定量的に把握できるため、ＮＯｘ浄化状態を精度よく評価した上でエンジン制御パラメータを設定することが出来る。また、ＳＣＲ触媒３０の上流側にＮＯｘセンサ４０ａを取り付ける必要がないため、コストの低減を図ることが出来る。
【００５４】＜第３実施形態＞  図８は、本発明の一実施形態にかかるＥＣＵの構成を示したブロック図である。なお、本実施形態のディーゼルエンジン制御装置１は、上述した実施形態と基本的には同様の構成であり、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５５】  本実施形態では、ＥＣＵ６０から尿素水噴射装置３０ａに対して送信される尿素水噴射ＯＮ／ＯＦＦ信号が、浄化状態判定部６０ｃにも送信されるようになっている。そして、浄化状態判定部６０ｃは、尿素水噴射装置３０ａから尿素水が噴射されているか否かを基にしてＮＯｘ浄化状態を判定する点が上述した実施形態とは異なっている。
【００５６】  すなわち、本実施形態の浄化状態判定部６０ｃは、尿素水噴射装置３０ａから尿素水が噴射されている状態では、ＳＣＲ触媒３０が高ＮＯｘの浄化状態にあるものと判定する。一方、尿素水噴射装置３０ａから尿素水が噴射されていない状態では、ＳＣＲ触媒３０が低ＮＯｘの浄化状態にあるものと判定する。パラメータ設定部６０ａでは、浄化状態判定部６０ｃで判定された高低２段階のＮＯｘ浄化状態に対応する制御マップに基づいて、エンジン制御パラメータを設定する。
【００５７】  このような本実施形態によれば、尿素水噴射装置３０ａから尿素水が噴射されているか否かとの極めて簡単な判定基準によってＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化状態を判定するため、ＮＯｘセンサ４０ａ、４０ｂやＥＣＵ６０がＮＯｘ濃度推定部６０ｄを必要としない簡素なシステム構成でＮＯｘ浄化状態を判定することが出来る。
【００５８】＜第４実施形態＞  図９は、本発明の一実施形態にかかるＥＣＵの構成を示したブロック図である。なお、本実施形態のディーゼルエンジン制御装置１は、上述した実施形態と基本的には同様の構成であり、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５９】  本実施形態では、ＥＣＵ６０がエンジン起動からの経過時間をカウントする経過時間カウント部６０ｅを備えている。この経過時間カウント部でカウントされたエンジン起動からの経過時間は、上述した浄化状態判定部６０ｃに送信される。そして浄化状態判定部６０ｃでは、エンジン起動からの経過時間を基にしてＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されている点が、上述した実施形態とは異なっている。
【００６０】  エンジン起動後の所定時間までは、排出される排気ガスの温度は低いため、ＳＣＲ触媒３０は活性温度に達しないと考えられる。これに対し、エンジン起動後に所定時間を経過すると、排気ガスの温度が高まり、ＳＣＲ触媒３０が活性温度に達すると考えられる。したがって、ディーゼルエンジン１０の種類および用途に応じ、ＳＣＲ触媒３０が活性温度に達するまでの所定時間を予め設定し、この予め設定した所定時間を閾値としてＮＯｘ浄化状態を判定することで、エンジン起動からの経過時間との極めて簡単な判定要素によって、ＮＯｘ浄化状態を判定することが出来る。
【００６１】  本実施形態は、エンジン起動後の所定時間、一定の負荷範囲で運転制御される慣らし運転が行われるエンジン、例えば発電用エンジン、などにおいて特に好適に適用される。
【００６２】  以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】  本発明の少なくとも一つの実施形態は、建設機械やフォークリフトなどの産業車両や発電機などに用いられるディーゼルエンジン制御装置として好適に用いることが出来る。
【符号の説明】
【００６４】１              ディーゼルエンジン制御装置１０            ディーゼルエンジン１０ａ          燃焼室１２            吸気通路１４            排気通路１６            インタークーラ１７            エアフローメータ１８            スロットルバルブ２０            過給機２０ａ          コンプレッサ２０ｂ          排気タービン２２            ＥＧＲ管２３            ＥＧＲクーラ２４            燃料噴射装置、２５            ＥＧＲバルブ２６            コモンレール２８            サプライポンプ３０            ＳＣＲ触媒、３０ａ          尿素水噴射装置３２            ＤＯＣ触媒３４            ＤＰＦ装置４０ａ、４０ｂ  ＮＯｘセンサ６０            ＥＣＵ６０ａ          パラメータ設定部６０ｂ          運転制御部６０ｃ          浄化状態判定部６０ｄ          ＮＯｘ濃度推定部６０ｅ          経過時間カウント部６１            回転数センサ６２ａ          排温センサ６４            差圧センサ６６            温度センサ６８            圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年11月10日(2015.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンの運転状態を制御するエンジンコントロールユニットと、
前記ディーゼルエンジンから排出された排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、を備えるディーゼルエンジン制御装置において、
前記エンジンコントロールユニットは、
前記ディーゼルエンジンのエンジン制御パラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記パラメータ設定部で設定されたエンジン制御パラメータに基づいて前記ディーゼルエンジンの運転状態を制御する運転制御部と、
前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を算出する浄化状態判定部と、を含み、
前記エンジン制御パラメータは、ＥＧＲ率、燃料噴射圧力、および燃料噴射タイミングの三つを含み、
前記パラメータ設定部は、
前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数および燃料噴射量を入力変数としてエンジン制御パラメータを出力する制御マップであって、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率が第一の閾値以上の場合に適用される高ＮＯｘ浄化状態用制御マップ、および前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率が第一の閾値よりも低い第二の閾値以下の場合に適用され、前記高ＮＯｘ浄化状態用制御マップよりも、前記ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのＮＯｘ排出量が低減されるようなエンジン制御パラメータが出力されるように構成されている低ＮＯｘ浄化状態用制御マップ、の２種類の制御マップを、前記三つのエンジン制御パラメータ毎に予め格納するとともに、
前記浄化状態判定部によって算出されたＮＯｘ浄化率が前記第一の閾値以上の場合には、前記高ＮＯｘ浄化状態用制御マップから出力されるエンジン制御パラメータを前記ディーゼルエンジンのエンジン制御パラメータとして設定し、前記浄化状態判定部によって算出されたＮＯｘ浄化率が前記第二の閾値以下の場合には、前記低ＮＯｘ浄化状態用制御マップから出力されるエンジン制御パラメータを前記ディーゼルエンジンのエンジン制御パラメータとして設定し、前記浄化状態判定部によって算出されたＮＯｘ浄化率が前記第一の閾値と前記第二の閾値との間にある場合には、前記高ＮＯｘ浄化状態用制御マップから出力されるエンジン制御パラメータと前記低ＮＯｘ浄化状態用制御マップから出力されるエンジン制御パラメータとの比例計算によって算出したエンジン制御パラメータを前記ディーゼルエンジンのエンジン制御パラメータとして設定するように構成されており、
前記運転制御部は、前記パラメータ設定部によって設定されたＥＧＲ率、燃料噴射圧力、および燃料噴射タイミングの各々に基づいて、スロットルバルブおよびＥＧＲバルブの開度、サプライポンプの供給圧力、及び燃料噴射装置の噴射タイミングを夫々制御することを特徴とするディーゼルエンジン制御装置。
【請求項２】
前記浄化状態判定部は、ＮＯｘセンサによって測定された前記ＳＣＲ触媒の上流および下流における排気ガスのＮＯｘ濃度から、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、該算出したＮＯｘ浄化率を基にして前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン制御装置。
【請求項３】
前記エンジンコントロールユニットは、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、前記ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃度推定部を含み、
前記浄化状態判定部は、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されたＮＯｘ濃度と、ＮＯｘセンサによって測定された前記ＳＣＲ触媒の下流における排気ガス中のＮＯｘ濃度とから、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、該算出したＮＯｘ浄化率を基にして前記ＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月5日(2016.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンの運転状態を制御するエンジンコントロールユニットと、
前記ディーゼルエンジンから排出された排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、を備えるディーゼルエンジン制御装置において、
前記エンジンコントロールユニットは、
前記ディーゼルエンジンのエンジン制御パラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記パラメータ設定部で設定されたエンジン制御パラメータに基づいて前記ディーゼルエンジンの運転状態を制御する運転制御部と、
前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を算出する浄化状態判定部と、を含み、
前記エンジン制御パラメータは、ＥＧＲ率、燃料噴射圧力、および燃料噴射タイミングの三つを含み、
前記パラメータ設定部は、
前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数および燃料噴射量を入力変数としてエンジン制御パラメータを出力する制御マップであって、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率が第一の閾値以上の場合に適用される高ＮＯｘ浄化状態用制御マップ、および前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率が第一の閾値よりも低い第二の閾値以下の場合に適用され、前記高ＮＯｘ浄化状態用制御マップよりも、前記ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのＮＯｘ排出量が低減されるようなエンジン制御パラメータが出力されるように構成されている低ＮＯｘ浄化状態用制御マップ、の２種類の制御マップを、前記三つのエンジン制御パラメータ毎に予め格納するとともに、
前記浄化状態判定部によって算出されたＮＯｘ浄化率が前記第一の閾値以上の場合には、前記高ＮＯｘ浄化状態用制御マップから出力されるエンジン制御パラメータを前記ディーゼルエンジンのエンジン制御パラメータとして設定し、前記浄化状態判定部によって算出されたＮＯｘ浄化率が前記第二の閾値以下の場合には、前記低ＮＯｘ浄化状態用制御マップから出力されるエンジン制御パラメータを前記ディーゼルエンジンのエンジン制御パラメータとして設定し、前記浄化状態判定部によって算出されたＮＯｘ浄化率が前記第一の閾値と前記第二の閾値との間にある場合には、前記高ＮＯｘ浄化状態用制御マップから出力されるエンジン制御パラメータと前記低ＮＯｘ浄化状態用制御マップから出力されるエンジン制御パラメータとの比例計算によって算出したエンジン制御パラメータを前記ディーゼルエンジンのエンジン制御パラメータとして設定するように構成されており、
前記運転制御部は、前記パラメータ設定部によって設定されたＥＧＲ率、燃料噴射圧力、および燃料噴射タイミングの各々に基づいて、スロットルバルブおよびＥＧＲバルブの開度、サプライポンプの供給圧力、及び燃料噴射装置の噴射タイミングを夫々制御することを特徴とするディーゼルエンジン制御装置。
【請求項２】
前記浄化状態判定部は、ＮＯｘセンサによって測定された前記ＳＣＲ触媒の上流および下流における排気ガスのＮＯｘ濃度から、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、該算出したＮＯｘ浄化率を基にしてＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン制御装置。
【請求項３】
前記エンジンコントロールユニットは、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、前記ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃度推定部を含み、
前記浄化状態判定部は、前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されたＮＯｘ濃度と、ＮＯｘセンサによって測定された前記ＳＣＲ触媒の下流における排気ガス中のＮＯｘ濃度とから、前記ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、該算出したＮＯｘ浄化率を基にしてＮＯｘ浄化状態を判定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン制御装置。
【国際調査報告】
2014064791.tif 000012
2014064791.tif 000013
2014064791.tif 000014