特開 2022-137751 制御装置、制御方法および排気浄化システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022137751

(43)【公開日】2022-09-22

(54)【発明の名称】制御装置、制御方法および排気浄化システム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20220914BHJP

【ＦＩ】

F01N3/08 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021037402

(22)【出願日】2021-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長堂 嘉利

【テーマコード（参考）】

3G091

【Ｆターム（参考）】

3G091AB04

3G091AB13

3G091AB15

3G091BA01

3G091CA17

3G091CB02

3G091DA01

3G091DA02

3G091EA01

3G091EA08

3G091EA33

3G091HA16

3G091HA36

3G091HA37

(57)【要約】

【課題】簡単な構成で還元剤の噴射量を補正する。
【解決手段】本発明の一態様は、内燃機関の排気通路に設けられた選択還元触媒に供給する還元剤の噴射量を制御する制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に基づき前記還元剤の補正前噴射量を算出する補正前噴射量算出部と、前記内燃機関の回転数の時間変化率と前記内燃機関の燃料噴射量の時間変化率とに基づき、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が正である場合に前記還元剤の噴射量が増加し、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が負である場合に前記還元剤の噴射量が減少するように、前記補正前噴射量を補正した補正後噴射量を算出する噴射量補正部とを備える制御装置である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気通路に設けられた選択還元触媒に供給する還元剤の噴射量を制御する制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に基づき前記還元剤の補正前噴射量を算出する補正前噴射量算出部と、
前記内燃機関の回転数の時間変化率と前記内燃機関の燃料噴射量の時間変化率とに基づき、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が正である場合に前記還元剤の噴射量が増加し、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が負である場合に前記還元剤の噴射量が減少するように、前記補正前噴射量を補正した補正後噴射量を算出する噴射量補正部と
を備える制御装置。

【請求項2】

前記噴射量補正部は、さらに、前記補正前噴射量と前記補正後噴射量との差分の積算値が零となるように前記補正後噴射量を調整する
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記噴射量補正部は、さらに、前記還元剤の噴射量を減少させる場合、所定の下限値以上となるように前記補正後噴射量を調整する
請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記運転状態を表す情報は、前記排気通路における窒素酸化物の濃度を検知するセンサの検知情報を少なくとも含む
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項5】

内燃機関の排気通路に設けられた選択還元触媒に供給する還元剤の噴射量を制御する制御方法であって、
前記内燃機関の運転状態に基づき前記還元剤の補正前噴射量を算出するステップと、
前記内燃機関の回転数の時間変化率と前記内燃機関の燃料噴射量の時間変化率とに基づき、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が正である場合に前記還元剤の噴射量が増加し、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が負である場合に前記還元剤の噴射量が減少するように、前記補正前噴射量を補正した補正後噴射量を算出するステップと
を含む制御方法。

【請求項6】

内燃機関の排気通路に設けられた選択還元触媒と、
前記選択還元触媒に供給される還元剤を噴射する噴射装置と、
前記噴射装置による前記還元剤の噴射量を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づき前記還元剤の補正前噴射量を算出する補正前噴射量算出部と、前記内燃機関の回転数の時間変化率と前記内燃機関の燃料噴射量の時間変化率とに基づき、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が正である場合に前記還元剤の噴射量が増加し、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が負である場合に前記還元剤の噴射量が減少するように、前記補正前噴射量を補正した補正後噴射量を算出する噴射量補正部とを備える
排気浄化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置、制御方法および排気浄化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、次のような排気浄化制御システムが記載されている。すなわち、特許文献１に記載されている排気浄化制御システムは、内燃機関の排気通路に設けられて排気ガスを浄化する触媒と、その触媒よりも上流側に触媒の反応に必要な反応剤を供給する反応剤供給手段と、その反応剤供給手段による反応剤の供給量を制御する制御装置とを備える。そして、この制御装置は、内燃機関の運転状況から基本反応剤供給量を算出する工程と、エンジン回転数の増加量が大きいほど補正量が小さくなるように補正量を算出する工程と、基本反応剤供給量と補正量から目標反応剤供給量を算出する工程とを実行する。また、この制御装置は、アクセル開度の増加量が大きいほど補正量が大きくなるように補正量を算出する。

【0003】

また、特許文献２には、次のような触媒効率向上方法が記載されている。すなわち、特許文献１に記載されている触媒効率向上方法は、内燃機関の下流に接続されたＮＯｘ還元触媒の効率を向上させる方法であって、内燃機関に起きようとしている加速を検出するステップと、内燃機関の加速によりその内燃機関の供給ＮＯｘ量に生ずる変動を相殺するためにＮＯｘ還元触媒への還元剤噴射量を調整するステップを有する。この触媒効率向上方法では、ペダル位置の変化率、燃料噴射量変化率、機関速度または負荷の変化率等の機関過渡状態を迅速に表示することができるパラメータを連続的に監視し、これらをパラメータとする関数を用いて触媒へ入るＮＯｘの量の増減を考慮して還元剤の噴射量が連続的に調整される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－２１４４９４号公報

【特許文献2】特開２００４－１５６６１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されている排気浄化制御システムでは、一方、アクセル開度の増加量が大きいほど補正量が大きくなり、他方、エンジン回転数の増加量が大きいほど補正量が小さくなるように、補正量が算出される。したがって、例えば、アクセル開度の増加量が大きく、かつ、エンジン回転数の増加量が大きい場合には、補正量の調整が複雑となる可能性があるという課題がある。

【0006】

また、特許文献２に記載されている触媒効率向上方法では、機関過渡状態を迅速に表示する複数のパラメータをどのように還元剤の噴射量を調整するための関数に用いるのかは示されていない。

【0007】

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、上記課題を解決し、簡単な構成で還元剤の噴射量を補正することができる制御装置、制御方法および排気浄化システ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】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、内燃機関の排気通路に設けられた選択還元触媒に供給する還元剤の噴射量を制御する制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に基づき前記還元剤の補正前噴射量を算出する補正前噴射量算出部と、前記内燃機関の回転数の時間変化率と前記内燃機関の燃料噴射量の時間変化率とに基づき、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が正である場合に前記還元剤の噴射量が増加し、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が負である場合に前記還元剤の噴射量が減少するように、前記補正前噴射量を補正した補正後噴射量を算出する噴射量補正部とを備える制御装置である。

【0009】

また、本発明の一態様は、内燃機関の排気通路に設けられた選択還元触媒に供給する還元剤の噴射量を制御する制御方法であって、前記内燃機関の運転状態に基づき前記還元剤の補正前噴射量を算出するステップと、前記内燃機関の回転数の時間変化率と前記内燃機関の燃料噴射量の時間変化率とに基づき、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が正である場合に前記還元剤の噴射量が増加し、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が負である場合に前記還元剤の噴射量が減少するように、前記補正前噴射量を補正した補正後噴射量を算出するステップとを含む制御方法である。

【0010】

また、本発明の一態様は、内燃機関の排気通路に設けられた選択還元触媒と、前記選択還元触媒に供給される還元剤を噴射する噴射装置と、前記噴射装置による前記還元剤の噴射量を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態に基づき前記還元剤の補正前噴射量を算出する補正前噴射量算出部と、前記内燃機関の回転数の時間変化率と前記内燃機関の燃料噴射量の時間変化率とに基づき、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が正である場合に前記還元剤の噴射量が増加し、少なくとも前記回転数の時間変化率と前記燃料噴射量の時間変化率の両者が負である場合に前記還元剤の噴射量が減少するように、前記補正前噴射量を補正した補正後噴射量を算出する噴射量補正部とを備える排気浄化システムである。

【発明の効果】

【0011】

本発明の各態様によれば、簡単な構成で還元剤の噴射量を補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る排気浄化システムの構成例を示すシステム図である。

【図2】図１に示す制御装置１００の構成例を示すブロック図である。

【図3】図２に示す尿素水噴射量補正部１０４の構成例を示すブロック図である。

【図4】図３に示す尿素水噴射量補正係数演算部１０５の構成例を説明するための模式図である。

【図5】図３に示す補正量調整部１０７の構成例を示すブロック図である。

【図6】図５に示すに補正量調整部１０７の動作例を示すフローチャートである。

【図7】図１に示す排気浄化システム１０の動作例を示すフローチャートである。

【図8】図１に示す排気浄化システム１０の動作例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。図１は、本発明の実施形態に係る排気浄化システムの構成例を示すシステム図である。図２は、図１に示す制御装置１００の構成例を示すブロック図である。図３は、図２に示す尿素水噴射量補正部１０４の構成例を示すブロック図である。図４は、図３に示す尿素水噴射量補正係数演算部１０５の構成例を説明するための模式図である。図５は、図３に示す補正量調整部１０７の構成例を示すブロック図である。図６は、図５に示すに補正量調整部１０７の動作例を示すフローチャートである。図７は、図１に示す排気浄化システム１０の動作例を示すフローチャートである。図８は、図１に示す排気浄化システム１０の動作例を示す模式図である。

【0014】

（排気浄化システム１０の構成例）
図１は、本発明の実施形態に係る排気浄化システム１０の構成例を示す。図１に示す排気浄化システム１０は、エンジン１と、排気通路３と、ＤＰＦ装置５と、ＳＣＲ装置６と、尿素水インジェクタ７と、エンジン出口ＮＯｘ（窒素酸化物）センサ９１と、ＳＣＲ出口ＮＯｘセンサ９２と、ＳＣＲベッド温度センサ９３と、制御装置１００とを備える。なお、本実施形態に係る排気浄化システム１０は、例えば、ＳＣＲ装置６と、尿素水インジェクタ７と、制御装置１００とを少なくとも備えるものである。なお、図１では、本実施形態の排気浄化システム１０あるいは制御装置１００において、尿素水インジェクタ７の噴射量制御に係る構成を主に示し、エンジン１の燃料噴射制御等の他の機能に係る構成については図示を適宜省略している。

【0015】

エンジン１は、内燃機関の一構成例であり、本実施形態では多気筒のディーゼルエンジンである。排気通路３は、エンジン１の排気を、ＤＰＦ装置５と、ＳＣＲ装置６とを通して大気に排気する。

【0016】

ＤＰＦ装置５は、例えば連続再生式ＤＰＦシステムであり、内部にＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ；ディーゼル酸化触媒）５１と、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ；ディーゼルパティキュレートフィルタ）５２とを備え、ＤＰＦ５２でＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ；粒子状物質）を捕集し、ＤＯＣ５１で変換された二酸化窒素によって下流で捕集されたＰＭを酸化して二酸化炭素とし、ＰＭを除去する。ただし、ＤＰＦ装置５は、自動再生式ＤＰＦシステム、手動再生式ＤＰＦシステム等の他の形式のシステムであってもよい。

【0017】

ＳＣＲ装置６は、内部にＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｕｄｕｃｔｉｏｎ；アンモニア選択還元型触媒）６１を備え、尿素水インジェクタ７によってＳＣＲ６１の上流側の排気中に供給された還元剤の一例としての尿素水によって、窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素分子（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に転換する。なお、還元剤は、無水の尿素等であってもよい。

【0018】

尿素水インジェクタ７は、ＳＣＲ装置６内のＳＣＲ６１に供給される尿素水を噴射する噴射装置である。尿素水インジェクタ７が排気通路３内に噴射する尿素水の噴射量は制御装置１００によって制御される。

【0019】

エンジン出口ＮＯｘセンサ９１は、排気通路３におけるエンジン１の排気出口近傍におけるＮＯｘの濃度を検知するセンサであり、検知結果を示す信号を制御装置１００へ出力する。ＳＣＲ出口ＮＯｘセンサ９２は、排気通路３におけるＳＣＲ装置６の排気出口近傍におけるＮＯｘの濃度を検知するセンサであり、検知結果を示す信号を制御装置１００へ出力する。エンジン出口ＮＯｘセンサ９１とエンジン出口ＮＯｘセンサ９２は、例えば、各計測値を比較することで、ＳＣＲ６１によるＮＯｘの低減効果等を算出する際に用いられる。ＳＣＲベッド温度センサ９３は、ＳＣＲ装置６のＳＣＲ６１の触媒床温度を計測して、計測した結果を制御装置１００へ出力する。なお、ＳＣＲベッド温度センサ９３は、複数の温度センサから構成されていてもよく、その場合、例えば、複数の計測値の平均値等を触媒床温度とすることができる。

【0020】

制御装置１００は、エンジン出口ＮＯｘセンサ９１、ＳＣＲ出口ＮＯｘセンサ９２、ＳＣＲベッド温度センサ９３や、エンジン１の回転数（回転速度）を検知する図示していないエンジン回転センサ、図示していないアクセルペダルの操作量を検知するペダル操作量センサ等を含む複数のセンサから出力されたアナログまたはデジタルのセンサ信号を所定の周期で繰り返し入力し、エンジン１が備える複数のインジェクタを用いて燃料噴射制御を行ったり、各種モータや弁の制御を行ったり、尿素水インジェクタ７の噴射量制御を行ったりする。

【0021】

（制御装置１００）
図１に示すエンジン制御装置１００は、例えばマイクロコンピュータ等のコンピュータと、そのコンピュータの周辺回路や周辺装置とを用いて構成することができ、そのコンピュータ等のハードウェアと、そのコンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせから構成される機能的構成として、図２に示す複数のブロックを備える。なお、図２は、制御装置１００が備える複数の機能的構成のうち、尿素水インジェクタ７の噴射量制御に係る機能的構成を示している。図２に示す制御装置１００は、燃料噴射制御部１０１と、尿素水噴射量制御部１０２とを備える。また、尿素水噴射量制御部１０２は、補正前尿素水噴射量算出部１０３と、尿素水噴射量補正部１０４とを含む。

【0022】

燃料噴射制御部１０１は、例えば、エンジン１の図示していない燃料噴射装置等を制御して燃料噴射制御を行う。燃料噴射制御部１０１は、尿素水噴射量制御部１０２に対して、エンジン１の回転数、燃料噴射量等を示す情報を出力する。

【0023】

尿素水噴射量制御部１０２は、補正前尿素水噴射量算出部１０３が算出した補正前尿素水噴射量Ｄ１１（図３）を補正および調整することで尿素水噴射量補正部１０４が出力した尿素水噴射量最終値Ｄ１６（図３）を目標値として、尿素水インジェクタ７による尿素水の噴射量を制御する。

【0024】

補正前尿素水噴射量算出部１０３は、エンジン１の運転状態に基づき例えばＮＯｘ排出量を予測し、尿素水の噴射量の目標値の基準値である補正前尿素水噴射量Ｄ１１を算出する。本実施形態においてエンジン１の運転状態を表す情報は、エンジン１の排気ガスに含まれるＮＯｘの量を算出（推定）する際に用いられる複数のパラメータを表す情報であり、例えば、エンジン１の回転数、冷却水温度、吸気温度、ＳＣＲ装置６のＳＣＲ６１の触媒床温度、燃料噴射量、燃料噴射期間、エンジン出口ＮＯｘセンサ９１の検知結果、ＳＣＲ出口ＮＯｘセンサ９２の検知結果等である。なお、本実施形態では、エンジン１の運転状態を表す情報が、排気通路３におけるＮＯｘの濃度を検知するエンジン出口ＮＯｘセンサ９１（あるいはＳＣＲ出口ＮＯｘセンサ９２）の検知情報を少なくとも含むものとする。ただし、補正前尿素水噴射量算出部１０３は、エンジン出口ＮＯｘセンサ９１やＳＣＲ出口ＮＯｘセンサ９２の検知結果を用いずにエンジン１の排気ガスに含まれるＮＯｘの量を算出（推定）してもよい。

【0025】

尿素水噴射量補正部（噴射量補正部）１０４は、エンジン１の回転数の時間変化率（時間微分値、単に変化率ともいう）とエンジン１の燃料噴射量の時間変化率とに基づき、補正前尿素水噴射量算出部１０３が算出した補正前噴射量を補正して補正後噴射量を算出する。その際、尿素水噴射量補正部１０４は、少なくとも回転数の時間変化率と燃料噴射量の時間変化率の両者が正である場合に尿素水の噴射量が増加し、少なくとも回転数の時間変化率と燃料噴射量の時間変化率の両者が負である場合に尿素水の噴射量が減少するように、補正前噴射量を補正して補正後噴射量を算出する。また、尿素水噴射量補正部１０４は、さらに、補正前噴射量と補正後噴射量との差分の積算値が零となるように補正後噴射量を調整してもよい。また、尿素水噴射量補正部１０４は、さらに、尿素水の噴射量を減少させる場合、所定の下限値以上となるように補正後噴射量を調整してもよい。

【0026】

図３は、図２に示す尿素水噴射量補正部１０４の構成例を示す。図３に示す尿素水噴射量補正部１０４は、尿素水噴射量補正係数演算部１０５と、乗算器１０６と、補正量調整部１０７とを備え、補正前尿素水噴射量Ｄ１１と、エンジン回転数変化率Ｄ１２と、燃料噴射量変化率Ｄ１３とを入力し、補正前尿素水噴射量Ｄ１１を補正して補正後尿素水噴射量Ｄ１５を算出し、さらに、補正後尿素水噴射量Ｄ１５を調整して、尿素水噴射量最終値Ｄ１６として出力する。なお、尿素水噴射量補正部１０４は、尿素水噴射量最終値Ｄ１６が、補正前尿素水噴射量Ｄ１１、補正後尿素水噴射量Ｄ１５、または、所定の下限値（以下の例では０．３ｍｌ／ｓとする）のいずれかの値となるように、補正後尿素水噴射量Ｄ１５を調整して、尿素水噴射量最終値Ｄ１６を算出する。

【0027】

尿素水噴射量補正係数演算部１０５は、例えば、図４に示すテーブル（あるいはマップ）１０５１を用いて、尿素水噴射量補正係数Ｄ１４を演算する。また、乗算器１０６は、補正前尿素水噴射量Ｄ１１に尿素水噴射補正量係数Ｄ１４を乗算して、補正後尿素水噴射量Ｄ１５を算出する。図４に示すテーブル１０５１は、燃料噴射量変化率［ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ／ｓ］とエンジン回転数変化率［ｒｐｍ／ｓ］とをパラメータとして、燃料噴射量変化率とエンジン回転数変化率の各組み合わせに対応する尿素水噴射補正量係数Ｄ１４の各値を定義する。ここで、燃料噴射量変化率は、正の値である場合、燃料噴射量変化率の増加を意味し、負の値である場合、燃料噴射量変化率の減少を意味する。エンジン回転数変化率は、正の値である場合、エンジン回転数の増加を意味し、負の値である場合、エンジン回転数の減少を意味する。

【0028】

尿素水噴射量補正係数演算部１０５は、図４に示すテーブル１０５１を用いて、例えば、燃料噴射量変化率が２００［ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ／ｓ］でエンジン回転数変化率が２００［ｒｐｍ／ｓ］の場合、尿素水噴射補正量係数Ｄ１４を「２．０」と演算する。また、尿素水噴射量補正係数演算部１０５は、例えば、燃料噴射量変化率が－２００［ｍｇ／ｓｔｒｏｋｅ／ｓ］でエンジン回転数変化率が－２００［ｒｐｍ／ｓ］の場合、尿素水噴射補正量係数Ｄ１４を「０．５」と演算する。尿素水噴射補正量係数Ｄ１４が「１」の場合、補正前尿素水噴射量Ｄ１１と補正後尿素水噴射量Ｄ１５は同一となり、「１」より大きい場合、補正前尿素水噴射量Ｄ１１より補正後尿素水噴射量Ｄ１５が大きくなり（増加方向の補正となり）、「１」より小さい場合、補正前尿素水噴射量Ｄ１１より補正後尿素水噴射量Ｄ１５が小さくなる（減少方向の補正となる）。

【0029】

また、テーブル１０５１は、以下の傾向に対応する。すなわち、燃料噴射量が増加するときは、負荷が増大していることを示し、ＳＣＲ６１へ流入するＮＯｘの増加が予測できる。反対に燃料噴射量が減少しているときは、ＮＯｘの減少が予測できる。また、燃料噴射量の変化が無いときは、補正を行わない。回転数が増加するならＮＯｘの絶対量は増える。回転数が減少するならＮＯｘの絶対量は減ることが推測できる。

【0030】

また、燃料噴射量変化率とエンジン回転数変化率の組み合わせと尿素水噴射補正量係数Ｄ１４との対応関係は、実機での実験結果に基づいたり、モデルを使ったシミュレーション結果等に基づいて設定することができる。

【0031】

なお、図４に示すテーブル１０５１を用いた場合、補正前尿素水噴射量Ｄ１１と比較して、少なくとも回転数の時間変化率と燃料噴射量の時間変化率の両者が正である場合に補正後尿素水噴射量Ｄ１５が増加し、少なくとも回転数の時間変化率と燃料噴射量の時間変化率の両者が負である場合に補正後尿素水噴射量Ｄ１５が減少するように、尿素水補正係数Ｄ１４が演算される。また、図４に示すテーブル１０５１を用いた場合、補正前尿素水噴射量Ｄ１１と比較して、燃料噴射量の時間変化率が正である場合に補正後尿素水噴射量Ｄ１５が増加し、燃料噴射量の時間変化率が負である場合に補正後尿素水噴射量Ｄ１５が減少するように、尿素水補正係数Ｄ１４が演算される。

【0032】

なお、テーブル１０５１は、一例であって、例えば、各変化率の範囲を細分化してもよい。あるいは、乗算器１０６が。各変化率に基づいて、尿素水補正係数Ｄ１４の値を補間処理した上で、補正後尿素水噴射量Ｄ１５を算出してもよい。

【0033】

次に、図３に示す補正量調整部１０７について説明する。補正量調整部１０７は、例えば、図５に示すように、温度補正値演算部１０７１と、加算器１０７２と、合計補正量計算部１０７３と、尿素水噴射量最終値決定部１０７４とを備える。図５に示す補正量調整部１０７は、補正後尿素水噴射量Ｄ１５と、補正前尿素水噴射量Ｄ１１と、ＳＣＲベッド温度Ｄ１７と、尿素水噴射量補正係数Ｄ１４とを入力し、尿素水噴射量最終値Ｄ１６を算出して、出力する。なお、図５に示す例では、補正量調整部１０７が、図３に示す補正量調整部１０７と比較して、新たにＳＣＲベッド温度Ｄ１７を入力している点が異なる。

【0034】

温度補正値演算部１０７１は、ＳＣＲベッド温度Ｄ１７に基づいて、ＳＣＲ６１の飽和吸着量曲線に基づき、ＳＣＲ６１のアンモニアの吸着量の積算値を算出する際の補正値（ＳＣＲベッド温度補正値Ｄ１８という）を演算する。飽和吸着量曲線は各温度におけるＳＣＲ６１のアンモニア吸着量の最大値を表す曲線であり（例えば特開２０１０－２６１３８８号公報）、ＳＣＲベッド温度補正値Ｄ１８は、アンモニアの吸着量の積算値を算出する際に、飽和吸着量を超えないようにその積算値を算出するための補正値であり、ある温度を基準として例えば零、正または負の値をとる。

【0035】

加算器１０７２は、（尿素水噴射量最終値Ｄ１６）－（補正前尿素水噴射量Ｄ１１）＋（ＳＣＲベッド温度補正値Ｄ１８）を算出し、算出した結果を合計補正量計算部１０７３へ出力する。

【0036】

合計補正量計算部１０７３は、｛（尿素水噴射量最終値Ｄ１６）－（補正前尿素水噴射量Ｄ１１）＋（ＳＣＲベッド温度補正値Ｄ１８）｝を積算し、合計補正量Ｓを算出する。合計補正量Ｓは、尿素水噴射量最終値Ｄ１６における補正前尿素水噴射量Ｄ１１からの差分にＳＣＲベッド温度補正値Ｄ１８による補正を加えて積算した値であり、補正前尿素水噴射量Ｄ１１を基準とする補正後の噴射量との差分によって、ＳＣＲ６１に蓄積していると推定されるアンモニアの量に対応する値である。なお、合計補正量計算部１０７３は、合計補正量Ｓが０より大きい値となるように合計補正量Ｓの値を制限する。

【0037】

なお、合計補正量計算部１０７３は、補正によってベースの尿素水噴射量から増加させた分を正として積算する。その際、補正後尿素水噴射量Ｄ１５－補正前尿素噴射量Ｄ１１は正または負の値をとる。また、減少させる場合に噴射量を例えば０．３ｍｌ／ｓ以上に制限する場合はベースの尿素水噴射量から減少させるため、合計補正量Ｓも減少していく。

【0038】

なお、合計補正量計算部１０７３は、ＳＣＲベッド温度補正値Ｄ１８を、合計補正量Ｓの上限値として用いてもよい。この場合、温度補正値演算部１０７１は、ＳＣＲベッド温度Ｄ１７に基づいて、ＳＣＲ６１の飽和吸着量曲線に基づき、ＳＣＲ６１のアンモニアの吸着量の積算値を算出する際の上限値を、ＳＣＲベッド温度補正値（上限値）Ｄ１８として算出して出力する。温度補正値演算部１０７１が出力したＳＣＲベッド温度補正値Ｄ１８は、加算器１０７２へ入力されず、合計補正量計算部１０７３へ入力される。また、加算器１０７２は、（尿素水噴射量最終値Ｄ１６）－（補正前尿素水噴射量Ｄ１１）を算出し、算出した結果を合計補正量計算部１０７３へ出力する。そして、合計補正量計算部１０７３は、ＳＣＲベッド温度補正値Ｄ１８を上限値として、｛（尿素水噴射量最終値Ｄ１６）－（補正前尿素水噴射量Ｄ１１）｝を積算し、合計補正量Ｓ（ただし、Ｓ＞０）を算出する。

【0039】

尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、補正後尿素水噴射量Ｄ１５と、補正前尿素水噴射量Ｄ１１と、合計補正量Ｓと、尿素水噴射量補正係数Ｄ１４とを入力し、基準となる尿素水噴射量（補正前尿素水噴射量Ｄ１１）に対して補正によって総噴射量が変化しないことと、減少方向の補正によって噴射量が所定の下限値を下回らないようにすることのため、補正後尿素水噴射量Ｄ１５を調整することで（補正後尿素水噴射量Ｄ１５の値をそのまま尿素水噴射量最終値Ｄ１６とするのではなく、補正後尿素水噴射量Ｄ１５の値を条件に応じて異なる値とすることで）、尿素水噴射量最終値Ｄ１６を算出して、出力する。

【0040】

尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、例えばＳＣＲベッド温度補正値Ｄ１８が所定の範囲内の値である場合、補正前尿素水噴射量Ｄ１１（補正前噴射量）と補正後尿素水噴射量Ｄ１５（補正後噴射量）との差分の積算値が零となるように補正後尿素水噴射量Ｄ１５を調整して尿素水噴射量最終値Ｄ１６を算出することができる。あるいは、尿素水噴射量補正部１０４は、例えば、尿素水の噴射量を減少させる場合、所定の下限値以上となるように補正後尿素水噴射量Ｄ１５を調整して尿素水噴射量最終値Ｄ１６を算出することができる。

【0041】

尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、例えば次の（１）～（３）に場合分けして尿素水噴射量最終値Ｄ１６を算出する。（１）尿素水噴射量補正係数Ｄ１４（補正係数）＞１の場合、尿素水噴射量最終値Ｄ１６（最終値）＝補正後尿素水噴射量Ｄ１５とし、（２）尿素水噴射量補正係数Ｄ１４≦１かつ合計補正量Ｓ＞０の場合、尿素水噴射量最終値Ｄ１６＝補正後尿素水噴射量Ｄ１５とし（最小値は所定の下限値（例えば０．３ｍｌ／ｓ）とする）、そして、（３）尿素水噴射量補正係数Ｄ１４≦１かつ合計補正量Ｓ＝０の場合、尿素水噴射量最終値Ｄ１６＝補正前尿素水噴射量Ｄ１１とする。

【0042】

図６は、尿素水噴射量最終値決定部１０７４の動作例を示す。図６に示す動作例では、尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、まず、尿素水噴射量最終値Ｄ１６を暫定的に補正後尿素水噴射量Ｄ１５とする（ステップＳ１０１）。次に、尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、尿素水噴射量補正係数Ｄ１４が１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。尿素水噴射量補正係数Ｄ１４が１より大きい場合（ステップＳ１０２で「Ｎ」の場合）、尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、図６に示す処理を終了する。この場合、尿素水噴射量最終値Ｄ１６は補正後尿素水噴射量Ｄ１５となる。

【0043】

一方、尿素水噴射量補正係数Ｄ１４が１以下の場合（ステップＳ１０２で「Ｙ」の場合）、尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、補正前尿素水噴射量Ｄ１１が下限値（０．３ｍｌ／ｓ）を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。補正前尿素水噴射量Ｄ１１が下限値（０．３ｍｌ／ｓ）を超えていない場合（ステップＳ１０３で「Ｎ」の場合）、尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、尿素水噴射量最終値Ｄ１６を補正前尿素水噴射量Ｄ１１として（ステップＳ１０６）、図６に示す処理を終了する。この場合、尿素水噴射量最終値Ｄ１６は補正前尿素水噴射量Ｄ１１となる。

【0044】

他方、補正前尿素水噴射量Ｄ１１が下限値（０．３ｍｌ／ｓ）を超えている場合（ステップＳ１０３で「Ｙ」の場合）、尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、合計補正量Ｓが０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。合計補正量Ｓが０より大きい場合（ステップＳ１０４で「Ｙ」の場合）、尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、合計補正量Ｓ＝０となるのを限度に、尿素水噴射量最終値Ｄ１６を０．３ｍｌ／ｓに制限し（ステップＳ１０５）、図６に示す処理を終了する。この場合、尿素水噴射量最終値Ｄ１６は、合計補正量Ｓ＞０の範囲で、補正後尿素水噴射量Ｄ１５または０．３ｍｌ／ｓとなる。

【0045】

他方、合計補正量Ｓ＝０の場合（ステップＳ１０４で「Ｎ」の場合）、尿素水噴射量最終値決定部１０７４は、尿素水噴射量最終値Ｄ１６を補正前尿素水噴射量Ｄ１１として（ステップＳ１０６）、図６に示す処理を終了する。この場合、尿素水噴射量最終値Ｄ１６は補正前尿素水噴射量Ｄ１１となる。

【0046】

以上のように、本実施形態の制御装置１００は、エンジン１（内燃機関）の排気通路３に設けられたＳＣＲ６１（選択還元触媒）に供給する尿素水（還元剤）の噴射量を制御する制御装置であって、エンジン１の運転状態に基づき尿素水の補正前尿素水噴射量Ｄ１１（補正前噴射量）を算出する補正前噴射量算出部１０３と、エンジン１の回転数の時間変化率（エンジン回転数変化率Ｄ１２）とエンジン１の燃料噴射量の時間変化率（燃料噴射量変化率Ｄ１３）とに基づき、少なくともエンジン回転数変化率Ｄ１２と燃料噴射量変化率Ｄ１３の両者が正である場合に尿素水の噴射量が増加し、少なくともエンジン回転数変化率Ｄ１２と燃料噴射量変化率Ｄ１３の両者が負である場合に尿素水の噴射量が減少するように、補正前尿素水噴射量Ｄ１１を補正した補正後尿素水噴射量Ｄ１５を算出する尿素水噴射量補正部１０４（噴射量補正部）とを備える。本実施形態によれば、簡単な構成で、燃料噴射量の増加量が大きく、かつ、エンジン回転数の増加量が大きい場合でも、尿素水の噴射量を補正することができる。

【0047】

また、尿素水噴射量補正部１０４（噴射量補正部）は、さらに、補正前尿素水噴射量Ｄ１１と補正後尿素水噴射量Ｄ１５との差分の積算値が零となるように補正後尿素水噴射量Ｄ１５を調整することができる。この構成によれば、補正前と補正後の尿素水の噴射量を同一とすることができる。また、本実施形態によれば、補正前尿素水噴射量Ｄ１１が、所定時間の噴射量の総量がシステムにとって最適化されているような場合でも、補正後の噴射量で最適化を維持することができる。

【0048】

また、尿素水噴射量補正部１０４（噴射量補正部）は、さらに、尿素水の噴射量を減少させる場合、所定の下限値以上となるように補正後尿素水噴射量Ｄ１５を調整することができる。

【0049】

（排気浄化システム１０の動作例）
次に、図７を参照して、排気浄化システム１０の動作例について説明する。図７に示す動作は、所定の周期で繰り返し行われる。図７に示す動作では、まず、制御装置１００（例えば尿素水噴射量制御部１０２）が、（例えば燃焼噴射量制御部１０１から）エンジン回転数、燃料噴射量を取得する（ステップＳ２０１）。次に、制御装置１００（例えば尿素水噴射量制御部１０２）が、エンジン回転数の変化率と、燃料噴射量の変化率を演算する（ステップＳ２０２）。ここで、エンジン１の回転数と燃料噴射量が変化する（Ｓ２０３）。

【0050】

次に、補正前尿素水噴射量算出部１０３が、ＮＯｘ排出量を予測し、補正前尿素水噴射量Ｄ１１を算出する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４で、燃料噴射量の変化率が負の値（ＮＯｘが減る）場合、尿素水噴射量補正部１０４が、噴射量を補正すると（ステップＳ２０５）、尿素水噴射量を減少させることになる（ステップＳ２０６）。すると、エンジン出口ＮＯｘセンサ９１がＮＯｘの減少を検知するので（ステップＳ２０７）、補正前尿素水噴射量Ｄ１１が減少することになる（ステップＳ２０８）。

【0051】

一方、ステップＳ２０４で、燃料噴射量の変化率が正の値（ＮＯｘが増える）場合、尿素水噴射量補正部１０４が、噴射量を補正すると（ステップＳ２０９）、尿素水噴射量を増加させることになる（ステップＳ２１０）。すると、エンジン出口ＮＯｘセンサ９１がＮＯｘの増加を検知するので（ステップＳ２１１）、補正前尿素水噴射量Ｄ１１が増加することになる（ステップＳ２１２）。

【0052】

図８は、本実施形態に係る尿素水噴射量の制御例を示す。上から順に、燃料噴射量の変化率とエンジン回転数の変化率との時間変化、エンジン出口ＮＯｘセンサ９１の計測結果と尿素水噴射量（補正前）との時間変化、および、エンジン出口ＮＯｘセンサ９１の計測結果と尿素水噴射量（補正後）との時間変化を示す。尿素水噴射量（補正後）は、燃料噴射量の変化率の増加Ｃ１に対応して斜線で網掛けして示す面積Ａ１の分だけ増加している。また、その後、尿素水噴射量（補正前）が下限値０．３ｍｌ／ｓを上回ったところで、面積Ａ２の分だけ尿素水噴射量（補正後）が下限値０．３ｍｌ／ｓに減少している。この面積Ａ２は面積Ａ１と等しい。この場合、尿素水の噴射量が最大値から下限値０．３ｍｌ／ｓに抑えられているので、尿素水噴射量が最大値となる時間が短縮され、尿素の析出物が排気通路内部に堆積するリスクを抑制することができる。

【0053】

一方、燃料噴射量の変化率の減少Ｃ２に対しては、燃料噴射量（補正前）の値が下限値０．３ｍｌ／ｓを下回っているので、尿素水噴射量（補正後）は、燃料噴射量（補正前）から変化していない。

【0054】

他方、燃料噴射量の変化率の増加Ｃ３に対しては、尿素水噴射量（補正後）は、面積Ａ３の分だけ増加している。

【0055】

以上のように、本実施形態によれば、例えば、（１）エンジン回転数の変化率と燃料噴射量の変化率からＮＯｘの変化を計算することにより、エンジン出口に設置したＮＯｘセンサが排ガス中のＮＯｘの変化を検知するより前に尿素噴射量を変化させることができる。これにより、ＮＯｘセンサが排ガス中のＮＯｘ量の変化を検知するまでの遅れ時間をカバーすることができるため、ＮＯｘセンサの設置場所について自由度を増やすことができる。

【0056】

また、尿素噴射量を変化させた場合でも、ＮＯｘセンサが排ガス中のＮＯｘの変化を検知することにより制御装置は尿素噴射量を増加させる。このとき、上記（１）で増加させた尿素水噴射量分を差し引くことにより、排気ガス１単位あたりの尿素量を低下させることができ、尿素の析出物が排気管内部に堆積するリスクを減らすことができる。

【0057】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、図３において、補正量調整部１０７を省略して、補正後尿素水噴射量Ｄ１５を尿素水噴射量最終値Ｄ１６としたり、図５において、温度補正値演算部１０７１を省略したり、合計値補正量計算部１０７３を省略して尿素水噴射量最終値決定部１０７４で合計補正量Ｓに基づく場合分けを省略したりしてもよい。

【0058】

また、上記実施形態でコンピュータが実行するプログラムの一部または全部は、コンピュータ読取可能な記録媒体や通信回線を介して頒布することができる。

【符号の説明】

【0059】

１…エンジン（内燃機関）、３…排気通路、５…ＤＰＦ装置、５１…ＤＯＣ、５２…ＤＰＦ、６…ＳＣＲ装置、６１…ＳＣＲ、７…尿素水インジェクタ（噴射装置）、１０…排気浄化システム、９１…エンジン出口ＮＯｘセンサ、９２…ＳＣＲ出口ＮＯｘセンサ、９３…ＳＣＲベッド温度センサ、１００…制御装置、１０１…燃料噴射制御部、１０２…尿素水噴射量制御部、１０３…補正前尿素水噴射量算出部、１０４…尿素水噴射量補正部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】