(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃料及び再生用燃料を噴射する燃料噴射弁と、主燃料の燃焼により生じた排気ガスが通過する排気通路に配置された酸化触媒、捕集フィルタ、還元剤噴射弁、及び選択的還元触媒とを備えて、前記燃料噴射弁から噴射された主燃料の燃焼により駆動力を出力し、前記還元剤噴射弁から噴射された還元剤により前記選択的還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元し、前記燃料噴射弁から噴射された再生用燃料の前記酸化触媒における酸化により前記捕集フィルタで捕集した粒子状物質を除去して再生する構成にしたエンジンにおいて、
燃料単価及び還元剤単価を取得する単価取得装置と、この単価取得装置に接続されて、前記燃料噴射弁及び前記還元剤噴射弁のそれぞれの噴射を調節する制御を行う制御装置とを備え、
予め設定された区間又は期間ごとに、前記制御装置により、前記燃料単価及び還元剤単価、並びに、その区間又は期間において積算された主燃料消費量、還元剤消費量、及び、再生用燃料消費量から算出された前記区間又は期間における総燃費に基づいて、その総燃費以下になる目標総燃費を設定し、この設定した目標総燃費に基づいて、次の区間又は期間における前記燃料噴射弁及び前記還元剤噴射弁のそれぞれの噴射を調整する構成にしたことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記総燃費を基準として、前記区間における前記再生用燃料消費量を増減したと仮定したときの前記主燃料消費量及び前記還元剤消費量の増減に基づいて、前記制御装置により、前記総燃費以下になる前記目標総燃費が算出される構成にした請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記制御装置が、前記燃料単価及び還元剤単価の価格比に応じて、前記排気通路に排出される窒素酸化物の目標排出量と前記目標総燃費との関係が設定された価格比マップデータを有しており、
前記総燃費を基準として、前記価格比マップデータにおける前記価格比と前記目標排出量の増減とに基づいて、前記制御装置により、前記総燃費以下になる前記目標総燃費が算出される構成にした請求項１又は２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記燃料単価及び還元剤単価の少なくとも一方が変動したときに、前記単価取得装置が取得した前記燃料単価及び還元剤単価と前記価格比マップデータとに基づいて、前記制御装置により、最小となる前記目標総燃費が設定される構成にした請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
前記区間が、前記目標総燃費が設定されてから少なくとも前記捕集フィルタを再生した回数が複数回に渡るまでの区間を含む区間に設定された請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項６】
燃料噴射弁から主燃料を噴射して駆動力を出力し、その主燃料の燃焼により生じた排気ガスを、酸化触媒、捕集フィルタ、及び選択的還元触媒の順に通過させて、前記捕集フィルタで粒子状物質を捕集すると共に、前記選択的還元触媒で、還元剤噴射弁から噴射された還元剤により窒素酸化物を還元して浄化し、前記燃料噴射弁から再生用燃料を噴射して、この再生用燃料を前記酸化触媒で酸化して、前記捕集フィルタに堆積した粒子状物質を除去して再生するエンジンの制御方法において、
予め設定した区間又は期間が終了したときに、その区間又は期間で消費された主燃料消費量、還元剤消費量、及び再生用燃料消費量を算出し、
予め取得した燃料単価及び還元剤単価、並びに、前記主燃料消費量、再生用燃料消費量、及び還元剤消費量に基づいて、前記区間又は期間における総燃費を算出し、
この総燃費以下になる目標総燃費を設定し、
次の区間又は期間で、その目標総燃費に基づいて、前記燃料噴射弁と前記還元剤噴射弁におけるそれぞれの噴射を調節することを特徴とするエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及びその制御方法に関し、より詳細には、ランニングコストを低減するエンジン及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに関するランニングコストを低減する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、排気ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤の単価が高くなったときに、筒内で燃焼する主燃料の噴射時期を遅角することで、排気ガス中の窒素酸化物の排出量を減少している。つまり、主燃料の消費量を増加して、還元剤の消費量を抑えることでランニングコストを低減している。
【０００３】
一方、主燃料の燃焼により排気通路に排出される窒素酸化物の排出量と粒子状物質の排出量とは一方が増加すると他方が減少する関係になっている。したがって、前述の制御では、粒子状物質の排出量が増加することに伴って、捕集フィルタの再生頻度が増加する。この捕集フィルタの再生のために使用される再生用燃料の消費量は、エンジンの運転状況、走行路の状況などにより変化するために、一律にならない。
【０００４】
しかし、上記の装置では、ランニングコストの算定に際して、主燃料の消費量に対して再生用燃料の消費量を一定値として扱っている。それ故、実際に消費される燃料の消費量にバラツキが生じて、正確なランニングコストを図ることができずに、却ってランニングコストが増加する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−４２８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、主燃料、再生用燃料、及び還元剤のそれぞれ消費量をトータルしたランニングコストを低減するエンジン及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明のエンジンは、主燃料及び再生用燃料を噴射する燃料噴射弁と、主燃料の燃焼により生じた排気ガスが通過する排気通路に配置された酸化触媒、捕集フィルタ、還元剤噴射弁、及び選択的還元触媒とを備えて、前記燃料噴射弁から噴射された主燃料の燃焼により駆動力を出力し、前記還元剤噴射弁から噴射された還元剤により前記選択的還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元し、前記燃料噴射弁から噴射された再生用燃料の前記酸化触媒における酸化により前記捕集フィルタで捕集した粒子状物質を除去して再生する構成にしたエンジンにおいて、燃料単価及び還元剤単価を取得する単価取得装置と、この単価取得装置に接続されて、前記燃料噴射弁及び前記還元剤噴射弁のそれぞれの噴射を調節する制御を行う制御装置とを備え、予め設定された区間又は期間ごとに、前記制御装置により、前記燃料単価及び還元剤単価、並びに、その区間又は期間において積算された主燃料消費量、還元剤消費量、及び、再生用燃料消費量から算出された前記区間又は期間における総燃費に基づいて、その総燃費以下になる目標総燃費を設定し、この設定した目標総燃費に基づいて、次の区間又は期間における前記燃料噴射弁及び前記還元剤噴射弁のそれぞれの噴射を調整する構成にしたものである。
【０００８】
なお、この総燃費とは、主燃料消費量と燃料単価の積、再生用燃料消費量と燃料単価の積、及び還元剤消費量と還元剤単価の積を加算したものである。
【０００９】
上記の目的を達成する本発明のエンジンの制御方法は、燃料噴射弁から主燃料を噴射して駆動力を出力し、その主燃料の燃焼により生じた排気ガスを、酸化触媒、捕集フィルタ、及び選択的還元触媒の順に通過させて、前記捕集フィルタで粒子状物質を捕集すると共に、前記選択的還元触媒で、還元剤噴射弁から噴射された還元剤により窒素酸化物を還元して浄化し、前記燃料噴射弁から再生用燃料を噴射して、この再生用燃料を前記酸化触媒で酸化して、前記捕集フィルタに堆積した粒子状物質を除去して再生するエンジンの制御方法において、予め設定した区間又は期間が終了したときに、その区間又は期間で消費された主燃料消費量、還元剤消費量、及び再生用燃料消費量を算出し、予め取得した燃料単価及び還元剤単価、並びに、前記主燃料消費量、再生用燃料消費量、及び還元剤消費量に基づいて、前記区間又は期間における総燃費を算出し、この総燃費以下になる目標総燃費を設定し、次の区間又は期間で、その目標総燃費に基づいて、前記燃料噴射弁と前記還元剤噴射弁におけるそれぞれの噴射を調節することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、予め設定した区間又は期間ごとに、再生用燃料消費量も含めた実際の総燃費を算出して、その総燃費以下になるように次の区間又は期間の目標総燃費を更新するので、再生用燃料消費量の増減に伴う実際の総燃費と目標総燃費とのずれを、次の区間又は期間で修正できる。これにより、目標総燃費と実際の総燃費との乖離の抑制には有利になり、ランニングコストの低減に効果的な目標総燃費を設定できる。これに伴って、駆動に寄与する主燃料、窒素酸化物の浄化に寄与する還元剤、及び捕集フィルタの再生に寄与する再生用燃料の全てをトータルした真のランニングコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のエンジンの実施形態を例示する説明図である。
【図２】本発明のエンジンの制御方法の実施形態を例示する第一のフロー図である。
【図３】価格比に基づいて、目標総燃費と目標排出量とが設定されたマップデータである。
【図４】本発明のエンジンの制御方法の実施形態を例示する第二のフロー図である。
【図５】選択的還元触媒の入口温度と還元率との関係を例示する関係図である。
【図６】選択的還元触媒の入口温度と補正量との関係を例示するマップデータである。
【図７】図４の制御方法の結果を例示するマップデータである。
【図８】本発明のエンジンの制御方法の実施形態を例示する第三のフロー図である。
【図９】図８の一部のステップを例示するフロー図である。
【図１０】窒素酸化物の排出量と粒子状物質の排出量との関係を例示する関係図である。
【図１１】図８の制御方法の結果を例示するマップデータである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明のエンジン及びその制御方法の実施形態について説明する。
【００１３】
図１に例示する実施形態のエンジン１０は、複数の直列に配置された気筒１１と燃料噴射弁１２とを有したエンジン本体１３と、燃料の燃焼により生じた排気ガスＧがエキゾーストマニホールド１４を経由して排出される排気通路１５とを備えている。排気通路１５には、排気ガスＧの流方向に、酸化触媒１６、捕集フィルタ１７、還元剤噴射弁１８、及び選択的還元触媒１９が配置されている。図１における白抜き矢印は、排気ガスＧを示している。
【００１４】
燃料噴射弁１２は、主燃料と再生用燃料とを噴射している。主燃料は、気筒１１で燃焼
して、駆動に寄与する燃料であって、所謂、プレ噴射、メイン噴射、アフター噴射で噴射された燃料が例示される。再生用燃料は、気筒１１で燃焼せずに未燃の状態で排気通路１５に排出される燃料であって、所謂ポスト噴射で噴射された燃料が例示される。燃料噴射弁１２としては、例えば、気筒１１と排気通路１５との両方に配置されてもよく、一方の燃料噴射弁１２から気筒１１に主燃料を噴射し、他方の燃料噴射弁１２から排気通路１５に再生用燃料を噴射してもよい。
【００１５】
酸化触媒１６は、多孔質構造体に炭化水素や一酸化炭素を酸化する貴金属が担持されている。捕集フィルタ１７は、隣接する通気口が交互に封止されたハニカム構造体で構成されている。還元剤噴射弁１８は、還元剤として尿素を噴射している。選択的還元触媒１９は、多孔質構造体にゼオライト等が担持されている。
【００１６】
酸化触媒１６は、排気ガスＧに含有される炭化水素と酸化炭素とを酸化する。次いで、捕集フィルタ１７は、排気ガスＧに含まれる粒子状物質を捕集する。次いで、選択的還元触媒１９は、尿素水の加水分解により生じたアンモニアによる還元反応によって、排気ガスＧに含まれる窒素酸化物を還元する。
【００１７】
捕集フィルタ１７は、捕集して内部に堆積した粒子状物質の堆積量が大きくなると、前後の圧力差が所定値よりも大きくなる。このような状態になると、捕集フィルタ１７は、再生される。具体的に、燃料噴射弁１２から再生用燃料を噴射する。次いで、噴射された再生用燃料は気筒１１で燃焼せずに未燃の状態で酸化触媒１６に供給されて、酸化される。次いで、この酸化で生じた熱により、酸化触媒１６を通過する排気ガスＧの温度が上昇して、捕集フィルタ１７の温度が上昇する。そして、捕集フィルタ１７の温度上昇により堆積した粒子状物質が燃焼除去される。
【００１８】
本発明のエンジン１０は、単価取得装置２０、温度取得装置２１、圧力差取得装置２２、走行距離取得装置２３、及び制御装置２４を備えている。そして、予め設定された区間Ｌａごとに、算出した実際の総燃費ＴＣｘに基づいて、制御装置２４により、次の目標総燃費ＴＴＣｘ（目標排出量Ｅｘ）を更新する。また、選択的還元触媒１９の入口温度Ｔｘが活性化温度Ｔａを下回っているときに、入口温度Ｔｘに基づいて、制御装置２４により、目標排出量Ｅｘ（目標総燃費ＴＴＣｘ）を補正する。
【００１９】
総燃費ＴＣｘは、実際のランニングコストであり、主燃料消費量Ｃｍｆと燃料単価ＵＰｆの積、再生用燃料消費量Ｃｒｆと燃料単価ＵＰｆの積、及び還元剤消費量Ｃｕと還元剤単価ＵＰｕの積が加算されて算出される。目標総燃費ＴＴＣｘは、目標とするランニングコストである。目標排出量Ｅｘは、エンジン本体１３から排気通路１５に排出される窒素酸化物の排出量の目標値である。
【００２０】
単価取得装置２０は、燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕを逐次、又は定期的に取得する。この実施形態では、エンジン１０を搭載した図示しない車両の運転室に設けられている入力装置であり、運転者により各単価が入力される。単価取得装置２０としては、例えば、車外の燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕが記憶されているデータベースやインターネット上のデータベースに通信可能で、各単価が変動したときに、その変動を自動で更新可能な通信機を用いてもよい。
【００２１】
温度取得装置２１は、選択的還元触媒１９の入口の近傍に配置されて、制御装置２４に接続されている。温度取得装置２１は、選択的還元触媒１９に流入する排気ガスＧの温度（以下、入口温度Ｔｘとする）を検出する。この実施形態では、温度取得装置２１は、直接的に入口温度Ｔｘを取得する温度センサである。温度取得装置２１としては、例えば、エンジンモデルや排気ガスモデルなどで間接的に入口温度Ｔｘを取得する装置を用いても
よい。
【００２２】
圧力差取得装置２２は、制御装置２４に接続されて、捕集フィルタ１７の前後の圧力差を取得する。この実施形態では、直接的に捕集フィルタ１７の前後の圧力差を取得する圧力差センサである。圧力差取得装置２２としは、例えば、捕集フィルタ１７に堆積した粒子状物質の堆積量など、捕集フィルタ１７における粒子状物質の堆積状況を推定する装置を用いてもよい。
【００２３】
走行距離取得装置２３は、制御装置２４に接続されて、エンジン１０が搭載された車両の走行距離を計測する。この実施形態では、図示しないプロペラシャフトなどの出力軸の回転数を検出して、その回転数に基づいて、エンジン１０が搭載された車両の走行距離を計測する走行距離メータである。走行距離取得装置２３としては、例えば、衛星測位システムと通信して、車両の走行距離を算出するナビゲーションシステムを用いてもよい。
【００２４】
制御装置２４は、上記の装置の他に、燃料噴射弁１２及び還元剤噴射弁１８のそれぞれに一点鎖線で示す信号線を介して接続されている。制御装置２４は、各種処理を行うＣＰＲＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されている。
【００２５】
制御装置２４は、燃料噴射弁１２から噴射された主燃料、再生用燃料の消費量の積算である主燃料消費量Ｃｍｆ及び再生用燃料消費量Ｃｒｆと、還元剤の消費量の積算である還元剤消費量Ｃｕとを、逐次、内部記憶装置に記憶する。制御装置２４は、各噴射弁の噴射時間を計測して、その時間に基づいて、各消費量を積算する。消費量の積算には、噴射時間に加えて噴射時の圧力を用いてもよい。
【００２６】
以下に、エンジン１０の制御方法について、フローチャートとマップデータなどを参照しながら説明する。この制御方法で、算出された総燃費ＴＣｘ、目標総燃費ＴＴＣｘ、目標排出量Ｅｘは、逐次、制御装置２４の内部記憶装置に記憶される。例示するマップデータは、予め実験や試験により作成されていて、制御装置２４の内部記憶装置に記憶されており、制御装置２４により適時、読み出される。
【００２７】
エンジン１０の始動直後に目標総燃費ＴＴＣｘを設定する制御方法を、図２のフローチャートと、図３のマップデータとを参照しながら説明する。
【００２８】
エンジン１０が始動すると、制御装置２４は、単価取得装置２０を介して燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕを取得する（Ｓ１０）。次いで、制御装置２４は、燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕが変動したか否かを判定する（Ｓ２０）。このステップで、燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕの両方が変動していない、つまり価格比ＰＲｘが変動していないと判定した場合は、前回の目標総燃費ＴＴＣｘを維持する（Ｓ３０）。一方、燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕの少なくとも一方が変動したと判定した場合は次に進む。
【００２９】
次いで、制御装置２４は、燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕの価格比ＰＲ３（ＵＰｕ／ＵＰｆ）を算出する（Ｓ４０）。次いで、制御装置２４は、算出した価格比ＰＲ３と図３に例示する価格比マップデータＭ１とを参照して、最小となる目標総燃費ＴＴＣ３を算出する（Ｓ５０）。
【００３０】
価格比マップデータＭ１は、価格比ＰＲｘに基づいて、外部へ放出される窒素酸化物の放出量を規定値Ｖａ未満に維持するために必要となる目標総燃費ＴＴＣｘが設定されている。換言すると、エンジン本体１３から排出される窒素酸化物の目標排出量Ｅｘを規定値
Ｖａ未満まで浄化するために必要となる目標総燃費ＴＴＣｘが設定されている。規定値Ｖａとしては、例えば、法令で定められている基準値を用いてもよい。
【００３１】
価格比マップデータＭ１は、複数の価格比ＰＲ１〜価格比ＰＲ４を示す放物線が設定されている。価格比ＰＲ１〜価格比ＰＲ４は、価格比ＰＲ１から順に低い値に、つまり、還元剤単価ＵＰｕに対して燃料単価ＵＰｆが安くなっている。価格比ＰＲｘをより細分化して、より多数の放物線を設けてもよい。価格比ＰＲｘを示す放物線は、目標総燃費ＴＴＣｘが安くなる方に向けて、つまり図中の下方に向けて凸になる。従って、最小となる目標総燃費ＴＴＣｘは、この価格比ＰＲｘを示す放物線の頂点（最下点）になる。目標総燃費ＴＴＣ１〜目標総燃費ＴＴＣ４は、目標総燃費ＴＴＣ１から順に安くなり、目標排出量Ｅ１〜目標排出量Ｅ４は、目標排出量Ｅ１から順に大きくなる。
【００３２】
目標総燃費ＴＴＣｘが設定されたときの制御装置２４の制御は以下のとおりである。制御装置２４は、目標総燃費ＴＴＣｘに基づいて、燃料噴射弁１２及び還元剤噴射弁１８のそれぞれの噴射を調節する。具体的に、制御装置２４は、目標総燃費ＴＴＣｘに応じた目標排出量Ｅｘに基づいて、各噴射弁の噴射を調節する。
【００３３】
エンジン本体１３から排出される窒素酸化物の目標排出量Ｅｘと、主燃料の消費量とは一方が増加すると他方が減少する関係にある。一方、窒素酸化物の目標排出量Ｅｘと、還元剤の消費量とは一方が増加すると他方も増加少する関係にある。
【００３４】
燃料単価ＵＰｆが還元剤単価ＵＰｕに対して高くなる価格比ＰＲ１になると、図３に例示するように、制御装置２４は、目標総燃費ＴＴＣ１（目標排出量Ｅ１）を選択する。つまり、制御装置２４は、燃料噴射弁１２の噴射タイミングを遅角することで主燃料の消費量を増加し、窒素酸化物の目標排出量Ｅ１が少なくなることで還元剤の消費量を減少することで、ランニングコストを低減する。
【００３５】
一方、還元剤単価ＵＰｕが燃料単価ＵＰｆに対して高くなる価格比ＰＲ４になると、制御装置２４は、目標総燃費ＴＴＣ４（目標排出量Ｅ４）を選択する。つまり、制御装置２４は、燃料噴射弁１２の噴射タイミングを進角することで主燃料の消費量を減少し、窒素酸化物の目標排出量Ｅ４が多くなることに対して還元剤の消費量を増加することで、ランニングコストを低減する。
【００３６】
以上のように、エンジン１０が始動して、燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕの少なくとも一方が変動したときに、つまり、価格比ＰＲｘが変動したときに、最小となる目標総燃費ＴＴＣｘを更新する。これにより、最新の価格比ＰＲｘに応じた目標総燃費ＴＴＣｘを設定して、ランニングコストを低減できる。
【００３７】
次に、目標総燃費ＴＴＣｘの設定により、目標排出量Ｅｘが設定された後に、その目標排出量Ｅｘを補正する制御方法を、図４に例示するフローチャートと、図５〜図７に例示するマップデータとを参照しながら説明する。以下、制御装置２４は、目標排出量Ｅ２に基づいて、燃料噴射弁１２及び還元剤噴射弁１８の噴射を調節しているものとする。
【００３８】
図４に例示する制御方法は、目標排出量Ｅｘが設定されてから、その目標排出量Ｅｘに基づいて燃料噴射弁１２及び還元剤噴射弁１８の噴射を調節するまでの間に行う。つまり、目標総燃費ＴＴＣｘが更新されるごとに、行う。
【００３９】
目標総燃費ＴＴＣｘを更新すると、制御装置２４は、温度取得装置２１を介して入口温度Ｔ５を取得する（Ｓ１００）。次いで、制御装置２４は、入口温度Ｔ５が活性化温度Ｔａを下回っているか否かを判定する（Ｓ１１０）。
【００４０】
図５に例示するように、選択的還元触媒１９における窒素酸化物の還元率ＲＲｘは、入口温度Ｔｘが低くなるに連れて低下する。選択的還元触媒１９には、活性化温度Ｔａが設定されている。選択的還元触媒１９は、入口温度Ｔｘが活性化温度Ｔａよりも低い領域では、還元率ＲＲｘが低く、窒素酸化物の排出量が多い場合に、窒素酸化物の放出量を規定値Ｖａ未満できないおそれがある。
【００４１】
そこで、制御装置２４は、入口温度Ｔｘが活性化温度Ｔａを下回っているときに、その入口温度Ｔｘにおける選択的還元触媒１９の還元率ＲＲｘに基づいて、補正量ΔＥｘを算出する（Ｓ１２０）。そして、目標排出量Ｅｘから補正量ΔＥｘを減算して、外部へ放出される窒素酸化物の放出量を予め設定された規定値Ｖａ以下にする補正排出量ＣＥｘを算出する（Ｓ１３０）。
【００４２】
具体的に、上記のステップで入口温度Ｔｘが活性化温度Ｔａを下回っていると判定した場合に、制御装置２４は、入口温度Ｔ５と図６に例示する入口温度マップデータＭ２とに基づいて、補正量ΔＥ５を算出する（Ｓ１２０）。
【００４３】
入口温度マップデータＭ２は、入口温度Ｔｘと補正量ΔＥｘとの関係が設定されている。補正量ΔＥｘは入口温度Ｔｘに対して、一方が増加すると他方が減少する関係になっている。補正量ΔＥｘは、窒素酸化物の目標排出量Ｅｘに対する減算値であり、入口温度Ｔｘにおける選択的還元触媒１９の還元率ＲＲｘに応じて設定されている。
【００４４】
次いで、制御装置２４は、目標排出量Ｅ４を補正する（Ｓ１３０）。具体的に、制御装置２４は、目標排出量Ｅ４から算出した補正量ΔＥ５を減算して、補正排出量ＣＥ５を算出する。算出された補正排出量ＣＥ５は、図５に例示される入口温度Ｔ５における選択的還元触媒１９の還元率ＲＲ５に基づいて、外部へ放出される窒素酸化物の放出量が規定値Ｖａ未満に維持可能な目標値になる。
【００４５】
図７に例示するように、この補正排出量ＣＥ５に応じた目標総燃費ＴＴＣ５は、設定されていた目標総燃費ＴＴＣ４よりも高くなる。一方で、補正排出量ＣＥ５は、最初に設定されていた目標排出量Ｅ４よりも補正量ΔＥ５分、少なくなる。
【００４６】
次いで、制御装置２４は、補正排出量ＣＥ５に基づいて、燃料噴射弁１２及び還元剤噴射弁１８の噴射を調節する（Ｓ１４０）。具体的に、制御装置２４は、目標排出量Ｅ４に基づいて制御を行っていた場合よりも、燃料噴射弁１２の噴射タイミングを遅角するとともに、還元剤噴射弁１８の噴射量を減少する。
【００４７】
一方、上記のステップで入口温度Ｔ６が活性化温度Ｔａ以上と判定した場合に、制御装置２４は、最初に設定されていた目標排出量Ｅ４を維持する（Ｓ１５０）。あるいは、上記のステップで補正排出量ＣＥ５に補正されていた場合は、その補正排出量ＣＥ５から目標排出量Ｅ４に戻す（Ｓ１５０）。次いで、制御装置２４は、目標排出量Ｅ４に基づいて、燃料噴射弁１２及び還元剤噴射弁１８の噴射を調節する（Ｓ１６０）。
【００４８】
以上のように、選択的還元触媒１９の入口温度Ｔｘが活性化温度Ｔａを下回っているときに、入口温度Ｔｘに基づいて、窒素酸化物の排出量の目標値として、燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕに応じた目標排出量Ｅｘよりも小さい補正排出量ＣＥｘを設定するので、排気通路１５への窒素酸化物の実際の排出量を低減できる。これにより、活性化温度Ｔａに達していない選択的還元触媒１９で還元しきれない窒素酸化物の減少には有利になり、外部へ放出される窒素酸化物の放出量を抑制できる。また、還元剤を選択的還元触媒１９で消費しきれる消費量に減少するので、無駄な還元剤の消費量の抑制には有利になり
、外部への還元剤の放出を抑制すると共にランニングコストを低減できる。
【００４９】
また、目標排出量Ｅｘよりも小さい補正排出量ＣＥｘに基づいて制御するので、燃料噴射弁１２の噴射タイミングを遅角して、主燃料の噴射量を増加することができる。これにより、排気ガスＧの温度の上昇には有利になり、入口温度Ｔｘを早期に活性化温度Ｔａに近づけることができる。この選択的還元触媒１９の早期の活性化に伴って、速やかに補正排出量ＣＥｘよりもランニングコストの低減に効果的な目標排出量Ｅｘに戻すことができる。
【００５０】
この実施形態では、設定された目標排出量Ｅｘに基づいて燃料噴射弁１２及び還元剤噴射弁１８の噴射を調節するまでの間に、上記の制御を行うことで、各噴射弁が噴射する前に補正できる。これにより、排気通路１５への還元しきれない窒素酸化物の排出の抑制には有利になり、外部への窒素酸化物の放出を抑制できる。特に、エンジン１０が、周囲温度の低い状態からコストベースで始動する場合に有効である。
【００５１】
この実施形態では、入口温度Ｔｘにおける選択的還元触媒１９の還元率ＲＲｘに基づいた補正量ΔＥｘを算出し、目標排出量Ｅｘからの算出した補正量ΔＥｘを減算するので、還元剤の過不足を確実に抑制できる。これにより、還元剤の外部への放出を抑制すると共に還元剤に関するランニングコストの低減に有利になる。
【００５２】
目標総燃費ＴＴＣｘと窒素酸化物の目標排出量Ｅｘとは互いに一方が増加すると他方も増加する関係である。そこで、上記の制御においては、目標排出量Ｅｘを補正する代わりに、目標総燃費ＴＴＣｘを補正してもよい。
【００５３】
次に、目標総燃費ＴＴＣｘが設定された後で、所定の区間Ｌａごとに目標総燃費ＴＴＣｘを更新する制御を、図８に例示するフローチャートを参照しながら説明する。以下、制御装置２４は、目標総燃費ＴＴＣ２（目標排出量Ｅ２）に基づいて、燃料噴射弁１２及び還元剤噴射弁１８の噴射を調節しているものとする。また、制御装置２４は、エンジン１０の始動直後から、逐次、主燃料、再生用燃料、還元剤のそれぞれの消費量を積算しているものとする。
【００５４】
図８に例示するように、制御装置２４は、設定された目標総燃費ＴＴＣ２（目標排出量Ｅ２）に基づいて、燃料噴射弁１２及び還元剤噴射弁１８の噴射を調節する（Ｓ２００）。次いで、制御装置２４は、走行距離取得装置２３を介して、車両の走行距離Ｌｘを取得する（Ｓ２１０）。次いで、制御装置２４は、取得した走行距離Ｌｘが予め設定した区間Ｌａ以上か否かを判定する（Ｓ２２０）。
【００５５】
区間Ｌａは、予め設定されており、目標総燃費ＴＴＣ２が設定されてから捕集フィルタ１７の再生回数ｎが複数回になるまでの区間である。区間Ｌａとしては、少なくとも捕集フィルタ１７の再生回数ｎがゼロから複数回になるまでの区間を含む区間であればよい。制御装置２４は、走行距離Ｌｘが区間Ｌａに達した否かを判定すると共に、走行距離Ｌｘにおいて、捕集フィルタ１７の再生回数ｎが複数回以上か否かを判定してもよい。
【００５６】
このステップで、走行距離Ｌｘが区間Ｌａに達していないと判定した場合に、目標総燃費ＴＴＣ２に基づいた制御を継続する。一方、走行距離Ｌｘが区間Ｌａに達したと判定した場合に、目標総燃費ＴＴＣ２を更新する。
【００５７】
次いで、制御装置２４は、区間Ｌａにおける消費量の積算値である主燃料消費量Ｃｍｆ、再生用燃料消費量Ｃｒｆ、及び還元剤消費量Ｃｕを算出する（Ｓ２３０）。次いで、制御装置２４は、単価取得装置２０を介して取得していた燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕ、並びに、積算していた主燃料消費量Ｃｍｆ、再生用燃料消費量Ｃｒｆ、及び還元剤消費量Ｃｕに基づいて、区間Ｌａにおける実際の総燃費ＴＣ２を算出する（Ｓ２４０）。次いで、制御装置２４は、総燃費ＴＣ２を基準として、総燃費ＴＣ２以下になる目標総燃費ＴＴＣ７に更新する（Ｓ２５０）。目標総燃費ＴＴＣ７に更新するとスタートへ戻り、区間Ｌａごとに上記のステップ（Ｓ２００〜Ｓ２５０）を繰り返す。
【００５８】
総燃費ＴＣｘを算出して（Ｓ２４０）から目標総燃費ＴＴＣｘを更新する（Ｓ２５０）までのステップについて、図９に例示するフローチャート、図１０及び図１１のマップデータを参照しながら、説明する。
【００５９】
制御装置２４は、総燃費ＴＣｘを基準として、区間Ｌａにおける再生用燃料消費量Ｃｒｆを増減したと仮定したときの主燃料消費量Ｃｍｆ及び還元剤消費量Ｃｕの増減に基づいて、目標総燃費ＴＴＣｘを算出する。
【００６０】
図９に例示するように、制御装置２４は、区間Ｌａで再生用燃料消費量Ｃｒｆを減少したと仮定して、堆積量Ｑ２を増減量ΔＱ分だけ減少する（Ｓ２４１）。次いで、制御装置２４は、目標排出量Ｅ２から増減量ΔＥ分だけ増加した目標排出量Ｅ７を算出する（Ｓ２４３）。
【００６１】
図１０に例示するように、エンジン本体１３から排出される窒素酸化物の目標排出量Ｅｘと、捕集フィルタ１７に堆積する粒子状物質の堆積量Ｑｘ（エンジン本体１３から排出された粒子状物質の排出量）とは、一方が増加すると他方が減少する関係になる。つまり、区間Ｌａにおける再生用燃料消費量Ｃｒｆを増加したと仮定すると、堆積量Ｑｘが増加する一方で、目標排出量Ｅｘが減少する。逆に、区間Ｌａにおける再生用燃料消費量Ｃｒｆを減少したと仮定すると、堆積量Ｑｘが減少する一方で、目標排出量Ｅｘが増加する。
【００６２】
制御装置２４は、増減量ΔＱとして、区間Ｌａにおける捕集フィルタ１７の再生回数ｎを一回分だけ増減可能な量を用いている。つまり、制御装置２４は、区間Ｌａで捕集フィルタ１７を再生回数（ｎ―１）にしたと仮定として、堆積量Ｑ２を、捕集フィルタ１７を一回再生したときに除去される分（ΔＱ）だけ減少する。堆積量Ｑ２を減少することは、目標排出量Ｅ２を増加することになる。仮定における捕集フィルタ１７の再生回数ｎの増減回数は、一回以上でもよい。
【００６３】
次いで、制御装置２４は、算出した目標排出量Ｅ７に応じた目標総燃費ＴＴＣ７を算出する（Ｓ２４５）。具体的に、制御装置２４は、図１１に例示するように、価格比マップデータＭ１の価格比ＰＲ２において、目標排出量Ｅ７になる目標総燃費ＴＴＣ７を算出する。次いで、制御装置２４は、算出した目標総燃費ＴＴＣ７が総燃費ＴＣ２以下か否かを判定する（Ｓ２４７）。このステップで、目標総燃費ＴＴＣ７が総燃費ＴＣ２を超えると判定した場合に、堆積量Ｑｘを増減するステップへ戻る。
【００６４】
一方、目標総燃費ＴＴＣ７が総燃費ＴＣ２以下と判定した場合に、次に進む。次いで、制御装置２４は、総燃費ＴＣ２以下と判定された目標総燃費ＴＴＣ７を新たな目標総燃費ＴＴＣｘとして算出する（Ｓ２４９）。
【００６５】
図１１に例示するように、上記のステップ（Ｓ２４０）で算出された総燃費ＴＣ２は、再生用燃料消費量Ｃｒｆに燃料単価ＵＰｆを乗算した再生用の燃費分だけ目標総燃費ＴＴＣ２よりも高くなる。一方で、新たに算出した目標総燃費ＴＴＣ７は、目標排出量Ｅ７が増加しているが、総燃費ＴＣ２よりも安くなる。
【００６６】
制御装置２４は、更新した目標総燃費ＴＴＣ７（目標排出量Ｅ７）に基づいて、燃料噴
射弁１２及び還元剤噴射弁１８の噴射を調節する（Ｓ２００）。
【００６７】
この実施形態では、堆積量Ｑｘを減少したと仮定したときに、目標総燃費ＴＴＣｘが総燃費ＴＣｘ以下になる例を説明したが、堆積量Ｑｘを増加したと仮定したときに、目標総燃費ＴＴＣｘが総燃費ＴＣｘ以下になる場合もある。そこで、堆積量Ｑｘの増減を繰り返して、総燃費ＴＣｘ以下になる目標総燃費ＴＴＣｘを算出することが好ましい。堆積量Ｑｘの増減を複数回繰り返す場合は、増減量ΔＱを徐々に多くする、あるいは徐々に少なくするとよい。
【００６８】
以上のような制御を行うことで、予め設定した区間Ｌａごとに、再生用燃料消費量Ｃｒｆも含めた総燃費ＴＣｘを算出して、その総燃費ＴＣｘ以下になる目標総燃費ＴＴＣｘに更新するので、再生用燃料消費量Ｃｒｆの増減に伴う実際の総燃費ＴＣｘと目標総燃費ＴＴＣｘのずれを、次の区間で修正できる。これにより、目標総燃費ＴＴＣｘと実際の総燃費ＴＣｘとの乖離の抑制には有利になり、ランニングコストの低減に効果的な目標総燃費ＴＴＣｘを設定できる。これに伴って、駆動に寄与する主燃料、窒素酸化物の浄化に寄与する還元剤、及び捕集フィルタ１７の再生に寄与する再生用燃料の全てをトータルした真のランニングコストを低減できる。
【００６９】
この実施形態では、区間Ｌａごとに、算出した総燃費ＴＣｘを基準として、再生用燃料消費量Ｃｒｆを増減したと仮定して、目標総燃費ＴＴＣｘを算出するので、想定外に再生用燃料消費量Ｃｒｆが増減しても、ランニングコストの低減に効果的な目標総燃費ＴＴＣｘに修正して更新できるので、トータルのランニングコストの低減には有利になる。
【００７０】
この実施形態では、区間Ｌａを、目標総燃費ＴＴＣｘが設定されてから捕集フィルタ１７を再生した回数が複数回に渡るまでの区間に設定するので、運転者に応じたエンジン１０の運転状態や走行する走行路の状況などを目標総燃費ＴＴＣｘに反映できる。これにより、運転状態や走行の状況を考慮したトータルのランニングコストの低減には有利になる。
【００７１】
堆積量Ｑｘと目標排出量Ｅｘとが一方が増加すると他方が減少する関係にあることから、増減量ΔＱと増減量ΔＥとも一方が増加すると他方が減少する関係にある。したがって、上記のステップ（Ｓ２４１、Ｓ２４３）においては、総燃費ＴＣｘを基準として、設定されていた目標排出量Ｅｘを増減したと仮定して、新たな目標排出量Ｅｘを算出してもよい。
【００７２】
目標総燃費ＴＴＣｘと窒素酸化物の目標排出量Ｅｘとは互いに一方が増加すると他方も増加する関係である。そこで、上記の制御においては、目標総燃費ＴＴＣｘに代えて、目標排出量Ｅｘに基づいて燃料噴射弁１２及び還元剤噴射弁１８の噴射を調節してもよい。
【００７３】
以上のように、本発明のエンジン１０は、単純なコストベースに沿うのではなく、選択的還元触媒１９の還元率ＲＲｘの入口温度Ｔｘによる変動や、区間Ｌａごとの再生用燃料消費量Ｃｒｆの変動に基づいて、目標総燃費ＴＴＣｘを逐次、更新するので、実際のトータルのランニングコストを低減できる。つまり、排気ガスＧを浄化する装置の全体に掛かるコストと、エンジン１０を駆動するコストとをトータルした真のランニングコストを低減できる。また、単純なコストベースで生じる還元剤や窒素酸化物の外部への放出も確実に抑制できる。
【００７４】
既述の実施形態では、エンジン１０の始動時に燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕを取得するステップを行うが、例えば、燃料や還元剤を補給したときのみに、燃料単価ＵＰｆ及び還元剤単価ＵＰｕを取得するステップを行ってもよい。
【００７５】
また、走行距離取得装置２３に代えて、走行時間、あるいはエンジン１０の駆動時間をカウントするタイマーを用いてもよい。タイマーを用いる場合は、区間Ｌａごとに目標総燃費ＴＴＣｘを更新するステップに代えて、予め設定した期間ごとに目標総燃費ＴＴＣｘを更新するステップにする。期間は、区間Ｌａを走行する時間に相当する期間であればよく、少なくとも捕集フィルタ１７の再生回数ｎがゼロから複数回になるまでの期間を含む期間であればよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０  エンジン
１２  燃料噴射弁
１５  排気通路
１６  酸化触媒
１７  捕集フィルタ
１８  還元剤噴射弁
１９  選択的還元触媒
２０  単価取得装置
２１  温度取得装置
２４  制御装置
ＴＣｘ  総燃費
ＴＴＣｘ  目標総燃費
【図１】
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【図２】
0006686646.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006686646.tif 000007
【図７】
0006686646.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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