(57)【要約】【課題】ＮＯｘモデルの適合に要する時間と経費を低減させること。【解決手段】ＮＯｘモデル適合装置１，１ａは、ＥＣＵ５が有するＮＯｘモデル７と等価な仮想のＮＯｘモデル７ａに対し、計測ファイル作成部１１により記録されたエンジン４の挙動を示す情報を入力し、その結果得られたエンジン４の挙動と窒素酸化物の排出量の推定値との対応関係を示す仮想マップ１５を作成する仮想マップ作成部１６と、同じエンジン４の挙動において、仮想マップ１５による窒素酸化物の排出量の推定値と実測マップ１２の窒素酸化物の排出量の実測値とが一致するパラメータを決定するマップ比較部１７と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの挙動に応じて変化する窒素酸化物の排出量を推定するためのＮＯｘモデルであって、窒素酸化物の排出量を推定するためのパラメータからなるＮＯｘモデルの推定精度を向上させるＮＯｘモデル適合装置において、
前記車両の走行中の前記エンジンの挙動に応じて前記エンジンから排出された窒素酸化物の量を記録する計測手段と、
前記計測手段により得られた前記エンジンの挙動と前記窒素酸化物の排出量の実測値との対応関係を示す実測マップを作成する実測マップ作成手段と、
前記制御装置が有する前記ＮＯｘモデルと等価な仮想のＮＯｘモデルに対し、前記計測手段により記録された前記エンジンの挙動を示す情報を入力し、その結果得られた前記エンジンの挙動と前記窒素酸化物の排出量の推定値との対応関係を示す仮想マップを作成する仮想マップ作成手段と、
同じ前記エンジンの挙動において、前記仮想マップの窒素酸化物の排出量の推定値と前記実測マップの窒素酸化物の排出量の実測値とが一致する前記パラメータを決定する決定手段と、
を有する、
ことを特徴とするＮＯｘモデル適合装置。
【請求項２】
エンジンの挙動に応じて変化する窒素酸化物の排出量を推定するためのＮＯｘモデルであって、窒素酸化物の排出量を推定するためのパラメータからなるＮＯｘモデルの推定精度を向上させるＮＯｘモデル適合装置が実行するＮＯｘモデル適合方法において、
前記車両の走行中の前記エンジンの挙動に応じて前記エンジンから排出された窒素酸化物の量を記録する計測ステップと、
前記計測ステップの処理により得られた前記エンジンの挙動と前記窒素酸化物の排出量の実測値との対応関係を示す実測マップを作成する実測マップ作成ステップと、
前記制御装置が有する前記ＮＯｘモデルと等価な仮想のＮＯｘモデルに対し、前記計測ステップの処理により記録された前記エンジンの挙動を示す情報を入力し、その結果得られた窒素酸化物の排出量の推定値から、前記エンジンの挙動と前記窒素酸化物の排出量の推定値との対応関係を示す仮想マップを作成する仮想マップ作成ステップと、
同じ前記エンジンの挙動において、前記仮想マップの窒素酸化物の排出量の推定値と前記実測マップの窒素酸化物の排出量の実測値とが一致する前記パラメータを決定する決定ステップと、
を有する、
ことを特徴とするＮＯｘモデル適合方法。
【請求項３】
情報処理装置に、請求項１記載のＮＯｘモデル適合装置の機能を実現させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘ適合装置、ＮＯｘ適合方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる窒素酸化物（以下では、ＮＯｘと記す）を除去するために、尿素ＳＣＲ(Selective Catalytic Reduction)を用いる車両が普及している（たとえば特許文献１参照）。尿素ＳＣＲでは、ＮＯｘの排出量に見合った量の尿素水をＳＣＲ触媒に供給している。
【０００３】
このためエンジンから排出されるＮＯｘの量をエンジンの様々な挙動に応じて推定することが求められる。このために、たとえばエンジンの様々な挙動に応じたＮＯｘの排出量をマップ化したＮＯｘモデルを用いる方法が採られている（たとえば特許文献２参照）。
【０００４】
このようなＮＯｘモデルは、一般的に、エンジンのメーカによって、エンジンの制御装置（ＥＣＵ）に備えられているものである。メーカ出荷時のＮＯｘモデルには、ＮＯｘモデルがＮＯｘの排出量を推定するためのパラメータのデフォルト値が設定されている。パラメータのデフォルト値は、たとえばエンジンの定常状態での値であるため、エンジンの過渡状態の挙動に応じたパラメータを設定するには、エンジンを実際に車両に搭載した後に、ＮＯｘモデルのパラメータを変更して実際の車両に適合させる必要がある。
【０００５】
ＮＯｘモデルの適合方法としては、実際に車両を様々な状況下で走行させ、エンジンの様々な挙動に応じたＮＯｘの排出量を実測し、ＮＯｘモデルのＮＯｘの排出量の推定値が実測値に近づくように、ＮＯｘモデルのパラメータを変更する方法が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９３６０６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１１９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したＮＯｘモデルの適合方法では、実際に車両を何度も走行させながらＮＯｘモデルの適合を行っているので、適合に多くの時間と経費を要する。たとえばＮＯｘモデルの適合は、車両の全数に対して実施されることが好ましいが、多くの時間と経費を要するので、各車種毎に１台ずつ行うなど、車両の全数に対してＮＯｘモデルの適合を実施することが難しいなどの問題が生じる。
【０００８】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、ＮＯｘモデルの適合に要する時間と経費を低減させることができるＮＯｘ適合装置、ＮＯｘ適合方法、およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＮＯｘモデル適合装置は、エンジンの挙動に応じて変化する窒素酸化物の排出量を推定するためのＮＯｘモデルであって、窒素酸化物の排出量を推定するためのパラメータからなるＮＯｘモデルの推定精度を向上させるＮＯｘモデル適合装置において、車両の走行中のエンジンの挙動に応じてエンジンから排出された窒素酸化物の量を記録する計測手段と、計測手段により得られたエンジンの挙動と窒素酸化物の排出量の実測値との対応関係を示す実測マップを作成する実測マップ作成手段と、制御装置が有するＮＯｘモデルと等価な仮想のＮＯｘモデルに対し、計測手段により記録されたエンジンの挙動を示す情報を入力し、その結果得られたエンジンの挙動と窒素酸化物の排出量の推定値との対応関係を示す仮想マップを作成する仮想マップ作成手段と、同じエンジンの挙動において、仮想マップの窒素酸化物の排出量の推定値と実測マップの窒素酸化物の排出量の実測値とが一致するパラメータを決定する決定手段と、を有するものである。
【００１０】
本発明の他の観点としてのＮＯｘモデル適合方法は、エンジンの挙動に応じて変化する窒素酸化物の排出量を推定するためのＮＯｘモデルであって、窒素酸化物の排出量を推定するためのパラメータからなるＮＯｘモデルの推定精度を向上させるＮＯｘモデル適合装置が実行するＮＯｘモデル適合方法において、車両の走行中のエンジンの挙動に応じてエンジンから排出された窒素酸化物の量を記録する計測ステップと、計測ステップの処理により得られたエンジンの挙動と窒素酸化物の排出量の実測値との対応関係を示す実測マップを作成する実測マップ作成ステップと、制御装置が有するＮＯｘモデルと等価な仮想のＮＯｘモデルに対し、計測ステップの処理により記録されたエンジンの挙動を示す情報を入力し、その結果得られた窒素酸化物の排出量の推定値から、エンジンの挙動と窒素酸化物の排出量の推定値との対応関係を示す仮想マップを作成する仮想マップ作成ステップと、同じエンジンの挙動において、仮想マップの窒素酸化物の排出量の推定値と実測マップの窒素酸化物の排出量の実測値とが一致するパラメータを決定する決定ステップと、を有するものである。
【００１１】
本発明のさらに他の観点は、プログラムである。本発明のプログラムは、情報処理装置に、本発明のＮＯｘモデル適合装置の機能を実現させるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＮＯｘモデルの適合に要する時間と経費を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るＮＯｘ適合装置の全体構成図である。
【図２】図１のＮＯｘ適合装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係るＮＯｘ適合装置の効果を説明するための比較例の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】
【００１４】
本発明の実施の形態に係るＮＯｘ適合装置１，１ａの構成を図１を参照しながら説明する。ＮＯｘ適合装置１、１ａは、車両２の側に設けられる構成（符号１）と車両２とは異なる場所に設けられる構成（符号１ａ）とに分かれる。ＮＯｘ適合装置１，１ａは、情報処理装置３，３ａの不図示のメモリに、予めインストールされているプログラムを、情報処理装置３，３ａが実行することによりその機能が実現される。
【００１５】
車両２は、エンジン４およびエンジン４を制御するための制御装置（以下では、ＥＣＵと称する。）５を有する。エンジン４は、排気管６を有し、エンジン４によって発生された排気ガスが排気管６から排気される。ＥＣＵ５は、予めインストールされているプログラムを実行することにより、エンジン４の制御機能を実現する情報処理装置である。また、ＥＣＵ５の機能の一部としてＮＯｘモデル７を有する。
【００１６】
車両２の側に設けられるＮＯｘ適合装置１の構成の一つ目は、排気管６から排気される排気ガスに含まれるＮＯｘの量を分析する排気ガス分析部８である。図１の例では、排気管６の外壁から分岐管Ｐを経由して排気ガス分析部８に排気ガスが導入されている。ただし、排気ガス分析部８への排気ガスの導入経路は、どのようにしてもよい。
【００１７】
続いて構成の二つ目は、ＥＣＵ５がエンジン４を制御する際に送出するＥＣＵ信号を記録するＥＣＵ信号記録部９である。ＥＣＵ５がエンジン４を制御する際に送出するＥＣＵ信号を記録することは、すなわちエンジン４の挙動を記録することと同じである。
【００１８】
続いて構成の三つ目は、排気ガス分析部８およびＥＣＵ信号記録部９の収集データを入力して計測ファイル１０を作成する計測ファイル作成部１１である。すなわち、計測ファイル作成部１１は、排気ガス分析部８の収集データによって、ＮＯｘの排出量のデータを取得し、ＥＣＵ信号記録部９の収集データによって、エンジン４の挙動のデータを取得する。そして、計測ファイル作成部１１は、エンジン４の挙動に応じたＮＯｘの排出量を時間の経過と共に記録した計測ファイル１０を作成する。計測ファイル１０は、情報処理装置３のメモリＭに格納される。
【００１９】
以上の排気ガス分析部８、ＥＣＵ信号記録部９、および計測ファイル作成部１１は計測手段に相当する。
【００２０】
車両２から異なる場所に設けられるＮＯｘ適合装置１ａの構成の一つ目は、計測ファイル１０に基づき、ＮＯｘ排出量を時間の経過と共にマップ化した実測マップ１２を作成する実測マップ作成部１３である。なお、計測ファイル１０は、車両２の側の情報処理装置３のメモリＭから読み出されて情報処理装置３ａのメモリＭ１に格納される。あるいは、情報処理装置３のメモリＭは、リムーバブルメモリであり、メモリＭを情報処理装置３のスロット（不図示）から引き抜いて、情報処理装置３ａのスロット（不図示）に差し込むことにより、情報処理装置３のメモリＭがそのまま情報処理装置３ａのメモリＭ１になるようにしてもよい。
【００２１】
続いて構成の二つ目は、車両２の側にあるＥＣＵ５（ＮＯｘモデル７を含む）の機能を実現するためのプログラムを情報処理装置３ａのメモリＭ２にコピーした仮想のＥＣＵ５ａ（仮想のＮＯｘモデル７ａを含む）に対してシミュレーションを実施するシミュレーション実施部１４である。
【００２２】
続いて構成の三つ目は、メモリＭ２にコピーされて格納されているＮＯｘモデル７ａに対し、シミュレーションにより仮想的に再現された計測ファイル１０に記録されているエンジン４の挙動を示す情報であるＥＣＵ信号を入力し、その結果得られたエンジン４の挙動とＮＯｘの排出量との対応関係を示す仮想マップ１５を作成する仮想マップ作成部１６である。
【００２３】
続いて構成の四つ目は、実測マップ１２と仮想マップ１５とを比較して仮想マップ１５によるＮＯｘの排出量の推定値が実測マップ１２のＮＯｘの排出量と一致するまで、仮想のＮＯｘモデル７ａがＮＯｘの排出量を推定するためのパラメータを逐次変更する工程を繰り返し実施するマップ比較部１７である。
【００２４】
ここで、仮想のＮＯｘモデル７ａがＮＯｘの排出量を推定するためのパラメータとは、たとえば仮想のＮＯｘモデル７ａが多項式近似モデルであるとすれば、パラメータは、エンジン４の制御値としてのエンジン回転速度、燃料噴射量などである。
【００２５】
次に、ＮＯｘ適合装置１ａの動作を図２のフローチャートを参照しながら説明する。図２のフローチャートにおいて、「ＳＴＡＲＴ」の条件は、車両２の側にあるＮＯｘ適合装置１の計測ファイル作成部１１が計測ファイル１０の作成を完了し、計測ファイル１０が情報処理装置３ａのメモリＭ１に格納されると共に、車両２の側にあるＥＣＵ５（ＮＯｘモデル７を含む）の機能を実現させるプログラムが情報処理装置３のメモリＭ２に仮想のＥＣＵ５ａ（仮想のＮＯｘモデル７ａを含む）として格納され、情報処理装置３が起動している状態である。
【００２６】
ステップＳ１において、情報処理装置３の実測マップ作成部１３は、メモリＭ１に格納されている計測ファイル１０に基づき、実測マップ１２を作成し、フローは、ステップＳ２に進む。たとえば実測マップ作成部１３は、縦軸にＮＯｘ排出量をとり、横軸に時間（すなわちエンジン４の挙動）をとったマップ（グラフ）を作成する。
【００２７】
ステップＳ２において、情報処理装置３のシミュレーション実施部１４は、メモリＭ１に格納されている計測ファイル１０に基づき、メモリＭ２に格納されている仮想のＥＣＵ５ａ（仮想のＮＯｘモデル７ａを含む）に対してシミュレーションを実施し、フローは、ステップＳ３に進む。
【００２８】
ステップＳ３において、情報処理装置３の仮想マップ作成部１６は、ステップＳ２のシミュレーションの結果、仮想のＮＯｘモデル７ａで推定されたＮＯｘの推定量に基づいて仮想マップ１５を作成し、フローは、ステップＳ４に進む。仮想マップ１５は、たとえば縦軸にＮＯｘ排出量をとり、横軸に時間（すなわちエンジン４の挙動）をとったマップ（グラフ）である。
【００２９】
ステップＳ４において、情報処理装置３のマップ比較部１７は、実測マップ１２と仮想マップ１５とが一致しているか否かを判定する。ステップＳ４において、実測マップ１２と仮想マップ１５とが一致していると判定されると、フローは、ステップＳ５に進む。一方、ステップＳ４において、実測マップ１２と仮想マップ１５とが不一致であると判定されると、フローは、ステップＳ６に進む。なお、実測マップ１２と仮想マップ１５とが一致しているとは、実測マップ１２が描く曲線の形状と、仮想マップ１５が描く曲線の形状とが相似している状態をいう。
【００３０】
ステップＳ５において、情報処理装置３のマップ比較部１７は、仮想のＮＯｘモデル７ａの制御値（パラメータ）を決定して処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００３１】
ステップＳ６において、情報処理装置３のマップ比較部１７は、仮想のＮＯｘモデル７ａの制御値（パラメータ）を変更してステップＳ２のフローに戻る。
【００３２】
これにより、実測マップ１２と仮想マップ１５とが一致する制御値が仮想のＮＯｘモデル７ａに設定される。その後、情報処理装置３ａのメモリＭ２にある仮想のＮＯｘモデル７ａは、車両２のＥＣＵ５にあるＮＯｘモデル７に上書きされる。このようにして、車両２のＥＣＵ５にあるＮＯｘモデル７が推定するエンジン４の挙動に応じたＮＯｘの排出量は、実測したエンジン４の挙動に応じたＮＯｘの排出量とほぼ等しくなり、ＮＯｘモデル７のＮＯｘの排出量の推定結果の精度は高いものとなる。
【００３３】
次に、比較例として従来のＮＯｘモデルの適合方法を図３のフローチャートを参照しながら説明する。ただし、従来は、上述した本実施の形態のように、ＮＯｘ適合装置１，１ａが自動的にＮＯｘモデルの適合処理を行うものではない。したがって、図３のフローチャートの処理は、オペレータ（人）が行う手順である。
【００３４】
ステップＳ１０において、オペレータは、車両２を実際に走行させながらエンジン４の挙動に応じたＮＯｘの排出量の実測結果を取得し、フローは、ステップＳ１１に進む。
【００３５】
ステップＳ１１において、オペレータは、ステップＳ１１の走行中に、ＮＯｘモデル７が推定したエンジン４の挙動に応じたＮＯｘの排出量の推定結果を取得し、フローは、ステップＳ１２に進む。
【００３６】
ステップＳ１２において、オペレータは、ステップＳ１０で取得した実測結果とステップＳ１１で取得した推定結果とが一致するか否かを判定する。ステップＳ１２において、ステップＳ１０で取得した実測結果とステップＳ１１で取得した推定結果とが一致したと判定されると、フローは、ステップＳ１３に進む。一方、ステップＳ１２において、ステップＳ１０で取得した実測結果とステップＳ１１で取得した推定結果とが不一致と判定されると、フローは、ステップＳ１４に進む。
【００３７】
ステップＳ１３において、オペレータは、ＮＯｘモデル７の制御値（パラメータ）を決定して処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００３８】
ステップＳ１４において、オペレータは、制御値（パラメータ）を変更し、ステップＳ１０のフローに戻る。
【００３９】
このように、従来は、実際に車両２を走行させる工程を繰り返し実行することによって、ＮＯｘモデル７の適合を行っている。これに対し、本実施の形態に係るＮＯｘ適合装置１を使用し、図２に示す本実施の形態のＮＯｘ適合方法を実施すれば、実際に車両２を走行させる工程は、図２のステップＳ１の１工程のみに抑えることができる。これにより、本実施の形態に係るＮＯｘ適合装置１およびＮＯｘ適合方法によれば、ＮＯｘモデル７の適合に要する時間と経費を大幅に低減させることができる。
【００４０】
すなわち、ＮＯｘ適合装置１は、車両２の走行中のエンジン４の挙動に応じてエンジン４から排出された窒素酸化物の量を記録し、エンジン４の挙動と窒素酸化物の排出量の実測値との対応関係を示す実測マップ１２を作成し、ＥＣＵ５が有するＮＯｘモデル７と等価な仮想のＮＯｘモデル７ａに対し、記録されたエンジン４の挙動を示す情報を入力し、その結果得られたエンジン４の挙動と窒素酸化物の排出量の推定値との対応関係を示す仮想マップ１５を作成し、同じエンジン４の挙動において、仮想マップ１５の窒素酸化物の排出量の推定値と実測マップ１２の窒素酸化物の排出量の実測値とが一致するパラメータを決定するので、ＮＯｘモデル７の適合に要する時間と経費を低減させることができる。
【００４１】
なお、本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限りにおいて、様々に変更が可能である。たとえば排気ガス分析部８、ＥＣＵ信号記録部９、および計測ファイル作成部１１の機能をＥＣＵ５の機能の一部としてＥＣＵ５に組み込んでもよい。
【００４２】
また、情報処理装置３，３ａによって実行されるプログラムは、情報処理装置３，３ａにあらかじめインストールされるものと説明したが、プログラムが記録されている（プログラムを記憶している）リムーバブルメディアを不図示のドライブなどに装着し、リムーバブルメディアから読み出したプログラムを情報処理装置３，３ａの内部の不揮発性のメモリに記憶することにより、または、有線または無線の伝送媒体を介して送信されてきたプログラムを、不図示の通信部で受信し、情報処理装置３，３ａの内部の不揮発性のメモリに記憶することで、情報処理装置３，３ａにインストールしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１，１ａ…ＮＯｘ適合装置、２…車両、３，３ａ…情報処理装置、４…エンジン、５，５ａ…ＥＣＵ（制御装置）、７…ＮＯｘモデル、７ａ…仮想のＮＯｘモデル、８…排気ガス分析部（計測手段の一部）、９…ＥＣＵ信号記録部（計測手段の一部）、１０…計測ファイル、１１…計測ファイル作成部（計測手段の一部）、１２…実測マップ、１３…実測マップ作成部（実測マップ作成手段）、１４…シミュレーション実施部（仮想マップ作成手段の一部）、１５…仮想マップ、１６…仮想マップ作成部（仮想マップ作成手段）、１７…マップ比較部（マップ比較手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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