特開 2024-39851 ＮＯｘ発生量制御装置

(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】P2024039851

(43)【公開日】2024-03-25

(54)【発明の名称】ＮＯｘ発生量制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20240315BHJP

   F02D 21/08 20060101ALI20240315BHJP

   F02D 23/00 20060101ALI20240315BHJP

   F02M 26/46 20160101ALI20240315BHJP

   F02M 26/47 20160101ALI20240315BHJP

   F02M 26/05 20160101ALI20240315BHJP

   F02B 33/00 20060101ALI20240315BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 360Z

F02D21/08 Z

F02D23/00 Z

F02D45/00 369

F02M26/46 C

F02M26/47 C

F02M26/05

F02B33/00 F

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022144525

(22)【出願日】2022-09-12

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-10-18

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(74)【代理人】

【識別番号】100167793

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 学

(72)【発明者】

【氏名】石井 大貴

(72)【発明者】

【氏名】小野寺 貴夫

(72)【発明者】

【氏名】花村 良文

(72)【発明者】

【氏名】山浦 和隆

(72)【発明者】

【氏名】塙 哲史

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 穂高

【テーマコード（参考）】

3G005

3G062

3G092

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G005EA04

3G005EA16

3G005FA37

3G005JA35

3G005JA39

3G062AA05

3G062GA06

3G062GA15

3G092AA17

3G092AA18

3G092DB03

3G092DC09

3G092EB03

3G092FA24

3G092HB01Z

3G092HD07Z

3G092HE01Z

3G384BA08

3G384BA27

3G384DA02

3G384ED04

3G384FA14Z

3G384FA39Z

3G384FA47Z

3G384FA56Z

(57)【要約】      （修正有）

【課題】走行状態に適した量のＮＯｘを排出するように制御する。
【解決手段】ＮＯｘ発生量制御装置６０は、所定の時間間隔ごとに、ＳＣＲ装置の下流側で検出されたＮＯｘ濃度とエンジンの排気量とに基づいてＮＯｘ排出量を算出する排出量算出部６３１と、複数のＮＯｘ排出量を加算したＮＯｘ積算量を算出する積算量算出部６３２と、エンジンを備える移動体の移動距離又はエンジンの出力値に関連付けられたＮＯｘ積算量の目標値を特定する特定部６３３と、エンジンの回転数と燃料噴射量とに基づいて、ＮＯｘの予測積算量を示すＮＯｘ予測量を推定する推定部６３４と、ＮＯｘ予測量とＮＯｘ積算量との合計が目標値を超えるか否かを判定する判定部６３５と、所定の時間間隔ごとのＮＯｘ排出予定量を決定し、ＥＧＲバルブ３０の開度及びターボチャージャー２０の開度の少なくともいずれかを決定する決定部と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の時間間隔ごとに、エンジンの排気ガスが流れる排気通路に設けられた浄化装置の下流側で検出されたＮＯｘ濃度と、前記エンジンの排気量と、に基づいてＮＯｘ排出量を算出する排出量算出部と、
複数の前記ＮＯｘ排出量を加算したＮＯｘ積算量を算出する積算量算出部と、
前記エンジンを備える移動体の移動距離又は前記エンジンの出力値に関連付けられたＮＯｘ積算量の目標値を特定する特定部と、
前記エンジンの回転数と燃料噴射量とに基づいて、所定の時間又は所定の前記移動距離におけるＮＯｘの予測積算量を示すＮＯｘ予測量を推定する推定部と、
前記ＮＯｘ予測量と前記ＮＯｘ積算量との合計が前記目標値を超えるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果と、ＮＯｘの排出上限値と、前記目標値と前記ＮＯｘ積算量との差とに基づいて、前記所定の時間間隔ごとのＮＯｘ排出予定量を決定し、当該ＮＯｘ排出予定量に対応する、前記排気ガスを前記エンジンへ再循環させる通路に設けられたバルブの開度及びターボチャージャーの開度の少なくともいずれかを決定する決定部と、
を有するＮＯｘ発生量制御装置。

【請求項2】

前記決定部は、前記判定部が、前記ＮＯｘ積算量と前記ＮＯｘ予測量との合計が前記目標値を超えると判定した場合、ＮＯｘの排出下限値に対応する前記ＮＯｘ排出予定量を決定する、
請求項１に記載のＮＯｘ発生量制御装置。

【請求項3】

前記決定部は、前記判定部が、前記ＮＯｘ積算量と前記ＮＯｘ予測量との合計が前記目標値を超えないと判定した場合、前記目標値と前記ＮＯｘ積算量との差よりも小さい値の前記ＮＯｘ排出予定量であって、前記排出上限値を上限として前記ＮＯｘ予測量よりも大きい前記ＮＯｘ排出予定量を決定する、
請求項１に記載のＮＯｘ発生量制御装置。

【請求項4】

前記排出量算出部は、前記浄化装置の上流側で検出されたＮＯｘ濃度、及び前記浄化装置の下流側で検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、前記浄化装置によるＮＯｘの浄化率を算出し、
前記推定部は、前記浄化率にさらに基づいて、前記浄化装置の下流側の前記ＮＯｘ予測量を決定する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のＮＯｘ発生量制御装置。

【請求項5】

前記決定部は、前記浄化率が閾値未満である場合、前回決定した前記ＮＯｘ排出予定量以下の前記ＮＯｘ排出予定量を決定する、
請求項４に記載のＮＯｘ発生量制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＮＯｘ発生量制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両の排出ガス試験測定において運転モードに応じたエンジンの制御パラメータを設定し、ＮＯｘ排出量の総量の目標値を超えないようにエンジンを動作させる、制御パラメータ設定装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１３８８６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の制御パラメータ設定装置においては、車両が特定の運転パターンで所定の走行距離を走行する間に排出されたＮＯｘの排出総量が目標値を超えないようにエンジンを動作させることができる。しかしながら、昨今の排出ガス試験測定においては、複数の運転パターンで走行する車両の走行距離ごとにＮＯｘの排出総量の目標値が定められている。その結果、走行状態に適したＮＯｘ排出量よりも低いＮＯｘ排出量を排出するようにエンジンを制御する場合があるため、燃費が向上しないという問題があった。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、走行状態に適した量のＮＯｘを排出するように制御することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に係るＮＯｘ発生量制御装置は、所定の時間間隔ごとに、エンジンの排気ガスが流れる排気通路に設けられた浄化装置の下流側で検出されたＮＯｘ濃度と、前記エンジンの排気量と、に基づいてＮＯｘ排出量を算出する排出量算出部と、複数の前記ＮＯｘ排出量を加算したＮＯｘ積算量を算出する積算量算出部と、前記エンジンを備える移動体の移動距離又は前記エンジンの出力値に関連付けられたＮＯｘ積算量の目標値を特定する特定部と、前記エンジンの回転数と燃料噴射量とに基づいて、所定の時間又は所定の前記移動距離におけるＮＯｘの予測積算量を示すＮＯｘ予測量を推定する推定部と、前記ＮＯｘ予測量と前記ＮＯｘ積算量との合計が前記目標値を超えるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果と、ＮＯｘの排出上限値と、前記目標値と前記ＮＯｘ積算量との差とに基づいて、前記所定の時間間隔ごとのＮＯｘ排出予定量を決定し、当該ＮＯｘ排出予定量に対応する、前記排気ガスを前記エンジンへ再循環させる通路に設けられたバルブの開度及びターボチャージャーの開度の少なくともいずれかを決定する決定部と、を有する。

【0007】

前記決定部は、前記判定部が、前記ＮＯｘ積算量と前記ＮＯｘ予測量との合計が前記目標値を超えると判定した場合、ＮＯｘの排出下限値に対応する前記ＮＯｘ排出予定量を決定してもよい。

【0008】

前記決定部は、前記判定部が、前記ＮＯｘ積算量と前記ＮＯｘ予測量との合計が前記目標値を超えないと判定した場合、前記目標値と前記ＮＯｘ積算量との差よりも小さい値の前記ＮＯｘ排出予定量であって、前記排出上限値を上限として前記ＮＯｘ予測量よりも大きい前記ＮＯｘ排出予定量を決定してもよい。

【0009】

前記排出量算出部は、前記浄化装置の上流側で検出されたＮＯｘ濃度、及び前記浄化装置の下流側で検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、前記浄化装置によるＮＯｘの浄化率を算出し、前記推定部は、前記浄化率にさらに基づいて、前記浄化装置の下流側の前記ＮＯｘ予測量を決定してもよい。

【0010】

前記決定部は、前記浄化率が閾値未満である場合、前回決定した前記ＮＯｘ排出予定量以下の前記ＮＯｘ排出予定量を決定してもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、走行状態に適した量のＮＯｘを排出するように制御するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一の実施形態に係るＮＯｘ発生量制御システム１の構成を示す模式図である。

【図2】ＮＯｘ発生量制御装置６０の構成を示す図である。

【図3】ＮＯｘ予測量を推定する動作を説明するための図である。

【図4】ＮＯｘ予測量Ｒ２とＮＯｘ積算量Ｒ１との合計が目標値Ｓを超えない場合を示す図である。

【図5】ＮＯｘ排出予定量を決定する動作を説明するための図である。

【図6】ＮＯｘ発生量制御装置６０における処理シーケンスの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜ＮＯｘ発生量制御システム１の構成＞
図１は、一の実施形態に係るＮＯｘ発生量制御システム１の構成を示す模式図である。図１に示すように、ＮＯｘ発生量制御システム１は、エンジン１０と、ターボチャージャー２０と、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ３０と、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction；選択還元触媒）装置４０と、ＮＯｘセンサ５０ａと、ＮＯｘセンサ５０ｂと、ＮＯｘ発生量制御装置６０とを備える。ＮＯｘ発生量制御システム１は、車両に搭載されており、エンジン１０の排気ガスに含まれるＮＯｘの発生量を制御する。

【0014】

エンジン１０は、燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる内燃機関である。

【0015】

ターボチャージャー２０は、排気ガスの流れを利用して吸気の密度を高くする過給機である。ターボチャージャー２０は、排気通路１２に設けられたタービン２１と、吸気通路１１に設けられたコンプレッサ２２とを有する。タービン２１は、排気ガスのエネルギーを受けて回転する。コンプレッサ２２は、タービン２１に連結軸を介して連結されている。コンプレッサ２２がタービン２１とともに回転することで、吸気が圧縮される。ターボチャージャー２０は、ＮＯｘ発生量制御装置６０によりタービン２１及びコンプレッサ２２の開度が制御されることにより、排気ガス量及び吸気量が調整される。

【0016】

ＥＧＲバルブ３０は、ＥＧＲ装置３１が有するバルブである。ＥＧＲ装置３１は、ＮＯｘ発生量制御装置６０によりＥＧＲバルブ３０の開度が制御されることにより、ＥＧＲガス量が調整される。

【0017】

ＳＣＲ装置４０は、排気ガス中のＮＯｘを還元反応によって無害な窒素に変換する浄化装置である。ＳＣＲ装置４０は、アンモニアとＮＯｘの還元反応を促進させる還元触媒を有する。還元触媒には、尿素水から生成されたアンモニアが吸着される。還元触媒は、吸着したアンモニアによってＮＯｘを窒素と水に還元し、ＮＯｘの排出を低減させる。

【0018】

ＮＯｘセンサ５０ａ、ＮＯｘセンサ５０ｂは、排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出する。ＮＯｘセンサ５０ａは、排気通路１２においてＳＣＲ装置４０の下流側に設けられており、ＮＯｘセンサ５０ｂは、排気通路１２においてＳＣＲ装置４０の上流側に設けられている。例えば、ＮＯｘセンサ５０ａ、ＮＯｘセンサ５０ｂは、内部のチャンバーに取り込まれた排気ガス中のＮＯｘから分解された酸素を検出することで、ＮＯｘの濃度を検出する。

【0019】

ＮＯｘ発生量制御装置６０は、ＮＯｘセンサ５０ａ、ＮＯｘセンサ５０ｂが検出したＮＯｘ濃度に基づいてＮＯｘ発生量を制御する装置である。ＮＯｘ発生量制御装置６０は、タービン２１の開度、コンプレッサ２２の開度、ＥＧＲバルブ３０の開度の少なくともいずれかを大きくしたり小さくしたりすることによりＮＯｘの発生量を制御する。例えば、ＮＯｘ発生量制御装置６０は、ＮＯｘ発生量を少なくする場合はＥＧＲバルブ３０の開度を大きくし、ＮＯｘ発生量を多くする場合はＥＧＲバルブ３０の開度を小さくする。

【0020】

ところで、ＲＤＥ（Real Driving Emission）試験においては、複数の走行パターンで走行する車両の走行距離又はエンジン出力ごとにＮＯｘの排出総量の規制値が定められている。走行パターンには、ＮＯｘ排出量が少ない走行パターン（例えば、一定の速度で走行するパターン）とＮＯｘ排出量が多い走行パターン（例えば、発進、停止の頻度が高いパターン）とが含まれるため、車両は、走行パターンに適したＮＯｘ排出量よりも低いＮＯｘ排出量を排出するように制御される。その結果、車両は、走行距離又はエンジン出力ごとのＮＯｘ排出総量の規制値を超えないように走行するが、燃費が向上しないという問題が発生する。

【0021】

これに対して、ＮＯｘ発生量制御装置６０は、所定の時間間隔ごとに、ＮＯｘセンサ５０ａ、ＮＯｘセンサ５０ｂから取得したＮＯｘ濃度に基づいて、規制値とＮＯｘ排出総量との差を算出し、規制値を超えないＮＯｘ排出量（以下、「ＮＯｘ排出予定量」という）を決定する。そして、ＮＯｘ発生量制御装置６０は、決定したＮＯｘ排出予定量に対応するタービン２１の開度、コンプレッサ２２の開度、ＥＧＲバルブ３０の開度の少なくともいずれかを決定する。これにより、車両は、走行パターンに適したＮＯｘ排出量を排出するとともに燃費が向上する。
以下、ＮＯｘ発生量制御装置６０の構成及び動作を詳細に説明する。

【0022】

＜ＮＯｘ発生量制御装置６０の構成＞
図２は、ＮＯｘ発生量制御装置６０の構成を示す図である。ＮＯｘ発生量制御装置６０は、通信部６１と、記憶部６２と、制御部６３と、を有する。

【0023】

通信部６１は、ネットワーク又はデジタル信号伝送バスを介して情報を送受信するための通信デバイスを含む。通信デバイスは、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）コントローラである。

【0024】

記憶部６２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体を有する。記憶部６２は、制御部６３が実行するプログラムを記憶している。記憶部６２は、ＮＯｘ発生量制御装置６０がタービン２１の開度とコンプレッサ２２の開度とＥＧＲバルブ３０の開度とを決定するために必要な各種の情報を記憶している。

【0025】

制御部６３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御部６３は、記憶部６２に記憶されたプログラムを実行することにより、排出量算出部６３１、積算量算出部６３２、特定部６３３、推定部６３４、判定部６３５及び決定部６３６として機能する。
以下、制御部６３により実現される各部の構成を説明する。

【0026】

排出量算出部６３１は、所定の時間間隔ごとに、エンジン１０の排気ガスが流れる排気通路１２に設けられたＳＣＲ装置４０の下流側で検出されたＮＯｘ濃度とエンジン１０の排気量とに基づいてＮＯｘ排出量を算出する。所定の時間間隔は、ＥＣＵ等の制御ユニットが、ＥＧＲバルブ３０、タービン２１又はコンプレッサ２２に開度を変化させるための指示を出力してから当該開度が変化するまでの時間よりも小さい間隔であり、例えば０．１秒未満の間隔である。

【0027】

例えば、排出量算出部６３１は、所定の時間間隔ごとにＮＯｘセンサ５０ａが検出したＮＯｘ濃度と記憶部６２に記憶されたエンジン１０の排気量とに基づいてＮＯｘ排出量を算出する。排出量算出部６３１は、ＮＯｘセンサ５０ａ、ＮＯｘセンサ５０ｂが検出したＮＯｘ濃度と、車両に設けられた排気流量計測器（不図示）が特定した、排気通路１２の排気流量とに基づいて、ＮＯｘ排出量及びＮＯｘ浄化率を算出してもよい。

【0028】

また、排出量算出部６３１は、ＳＣＲ装置４０の上流側で検出されたＮＯｘ濃度、及びＳＣＲ装置４０の下流側で検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、ＳＣＲ装置４０によるＮＯｘの浄化率を算出する。例えば、排出量算出部６３１は、ＮＯｘセンサ５０ａ及びＮＯｘセンサ５０ｂそれぞれが検出したＮＯｘ濃度の差に基づいてＮＯｘの浄化率を算出する。

【0029】

積算量算出部６３２は、排出量算出部６３１が算出した複数のＮＯｘ排出量を加算したＮＯｘ積算量を算出する。積算量算出部６３２は、時刻ごとのＮＯｘ積算量、車両の走行距離ごとのＮＯｘ積載量、エンジン１０の出力値ごとのＮＯｘ積載量の少なくともいずれかを記憶部６２に記憶させる。

【0030】

特定部６３３は、エンジン１０を備える車両の走行距離又はエンジン１０の出力値に関連付けられたＮＯｘ積算量の目標値を特定する。目標値は、例えば、ＲＤＥ試験等の排出ガス試験において定められた規制値に対応する目標値であり、規制値と同じ値又は規制値の９０％の値である。

【0031】

例えば、特定部６３３は、所定の時間間隔ごとに記憶部６２に記憶された走行距離又はエンジン１０の出力値を取得する。そして、特定部６３３は、記憶部６２に記憶された、車両の走行距離又はエンジン１０の出力値と目標値とが関連付けられた目標値テーブルを参照することにより、目標値を特定する。

【0032】

推定部６３４は、エンジン１０の回転数と燃料噴射量とに基づいて、所定の時間又は所定の走行距離におけるＮＯｘの予測積算量を示すＮＯｘ予測量を推定する。所定の時間は、ＥＣＵ等の制御ユニットがＥＧＲバルブ３０、タービン２１又はコンプレッサ２２に開度を変化させるための指示を出力してから当該開度が変化するまでの時間であり、例えば０．１秒である。所定の走行距離は、所定の時間に車両が走行する距離であり、例えば０．１秒間に車両が走行する距離である。本実施例においては、所定の時間におけるＮＯｘ予測量を推定する動作を説明する。

【0033】

図３は、ＮＯｘ予測量を推定する動作を説明するための図である。図３の横軸は時刻を示す。時刻Ｔ１１は、現在の時刻である。図３の縦軸はＮＯｘ積算量を示す。図３においては、時刻に関連付けられた目標値Ｓ、ＮＯｘ積算量Ｒ１（実線）及びＮＯｘ予測量Ｒ２（一点鎖線）を示す。時刻Ｔ１１より前の時刻の目標値Ｓは、特定部６３３が所定の時間間隔ごとに特定した目標値Ｓであり、時刻Ｔ１１より後の時刻の目標値Ｓは、推定部６３４が時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１１までの目標値Ｓから算出した単位時間あたりの目標値Ｓに基づいて推定した目標値Ｓである。

【0034】

例えば、推定部６３４は、記憶部６２を参照することにより、現在の時刻Ｔ１１から所定の時間間隔前の時刻Ｔ１０までのエンジン回転数及び燃料噴射量を取得し、所定の時間間隔におけるＮＯｘ排出量の積算値（積算量Ｎ１１－積算量Ｎ１０）を算出する。そして、推定部６３４は、積算値と所定の時間間隔とに基づいて単位時間あたりのＮＯｘ排出量を特定し、所定の時間（時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの時間）におけるＮＯｘ予測量Ｒ２（積算量Ｎ１２－積算量Ｎ１１）を推定する。

【0035】

なお、推定部６３４は、記憶部６２に記憶されたＮＯｘ排出量を参照することにより、時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１１までのＮＯｘ排出量の積算値（積算量Ｎ１１－積算量Ｎ１０）を算出し、単位時間あたりのＮＯｘ排出量を特定してもよい。また、推定部６３４は、現在の時刻（時刻Ｔ１１）のエンジン回転数及び燃料噴射量から算出したＮＯｘ排出量、又は現在の時刻に関連付けて記憶部６２に記憶されたＮＯｘ排出量を単位時間あたりのＮＯｘ排出量に特定してもよい。

【0036】

推定部６３４は、排出量算出部６３１が算出した浄化率にさらに基づいて、ＳＣＲ装置４０の下流側のＮＯｘ予測量Ｒ２を決定してもよい。例えば、推定部６３４は、エンジン回転数及び燃料噴射量から算出したＮＯｘ排出量と浄化率が示す割合とを積算することによりＮＯｘ予測量Ｒ２を決定する。推定部６３４がこのように動作することで、精度が高いＮＯｘ予測量Ｒ２を算出することができる。

【0037】

判定部６３５は、ＮＯｘ予測量Ｒ２とＮＯｘ積算量Ｒ１との合計が目標値Ｓを超えるか否かを判定する。判定部６３５は、例えば、現在の時刻から所定の時間が経過した時刻において目標値Ｓを超えるか否かを判定する。例えば図３においては、判定部６３５は、時刻Ｔ１２におけるＮＯｘ積算量Ｒ１とＮＯｘ予測量Ｒ２との合計（積算量Ｎ１２）が時刻Ｔ１２における目標値Ｓ（積算量Ｍ１２）を超えると判定する。

【0038】

図４は、ＮＯｘ予測量Ｒ２とＮＯｘ積算量Ｒ１との合計が目標値Ｓを超えない場合を示す図である。このような場合、判定部６３５は、時刻Ｔ１２におけるＮＯｘ積算量Ｒ１とＮＯｘ予測量Ｒ２との合計（積算量Ｎ１２）が、時刻Ｔ１２における目標値Ｓ（積算量Ｍ１２）を超えないと判定する。

【0039】

決定部６３６は、判定部６３５の判定結果と、ＮＯｘの排出上限値と、目標値ＳとＮＯｘ積算量Ｒ１との差とに基づいて、所定の時間間隔ごとのＮＯｘ排出予定量を決定する。決定部６３６は、判定部６３５が、ＮＯｘ積算量Ｒ１とＮＯｘ予測量Ｒ２との合計が目標値Ｓを超えないと判定した場合、目標値ＳとＮＯｘ積算量Ｒ１との差よりも小さい値のＮＯｘ排出予定量であって、排出上限値を上限としてＮＯｘ予測量Ｒ２よりも大きいＮＯｘ排出予定量を決定する。

【0040】

図５は、ＮＯｘ排出予定量を決定する動作を説明するための図である。図５の横軸はＮＯｘ排出予定量を示し、縦軸は燃料消費率を示す。図５の横軸には、ＮＯｘ排出下限値ＮＬとＮＯｘ排出上限値ＮＵとを示す。燃料消費率は、単位距離又は単位仕事量あたりの燃料消費量であり、図５においては、燃費Ｆ２は、燃費Ｆ１よりも消費する燃料の量が大きい。排出上限値ＮＵは、燃料消費率が最も小さい場合のＮＯｘ排出量に対応する。排出下限値ＮＬは、エンジン１０が車両を動作させるために排出するＮＯｘの下限値である。判定部６３５は、例えば、図４に示す時刻Ｔ１１において、時刻Ｔ１２におけるＮＯｘ積算量Ｒ１とＮＯｘ予測量Ｒ２との合計（すなわち積算量Ｎ１２）が、目標値Ｓ（すなわち積算量Ｍ１２）を超えないと判定する。続いて、決定部６３６は、図５に示すＮＯｘ排出予定量Ｒ２よりも大きくて、且つ目標値ＳとＮＯｘ積算値Ｓ１との差（図５に示すＮＯｘ排出予定量Ｓ－Ｒ１）よりも小さいＮＯｘ排出予定量を決定する。

【0041】

決定部６３６がこのように動作することで、ＮＯｘ発生量制御装置６０は、走行距離又はエンジン１０の出力値ごとのＮＯｘ排出量の規制値を超えないように、ＮＯｘ発生予定量を決定できる。さらに、ＮＯｘ排出量の規制値を超えない範囲でＮＯｘ排出量が大きくなる（すなわち燃料消費率が低くなる）ようにＮＯｘ排出量を決定できるので、車両の燃費を向上させることができる。

【0042】

決定部６３６は、判定部６３５が、ＮＯｘ積算量Ｒ１とＮＯｘ予測量Ｒ２との合計が目標値Ｓを超えると判定した場合、ＮＯｘの排出下限値ＮＬに対応するＮＯｘ排出予定量を決定する。排出下限値ＮＬに対応するＮＯｘ排出予定量は、排出下限値ＮＬと同じＮＯｘ排出予定量、又はエンジン１０が動作を開始した後に決定した複数のＮＯｘ排出予定量のうち、もっとも小さいＮＯｘ排出予定量である。

【0043】

具体的には、判定部６３５は、図３に示す時刻Ｔ１１において、時刻Ｔ１２におけるＮＯｘ積算量Ｒ１とＮＯｘ予測量Ｒ２との合計（すなわち積算量Ｎ１２）が、目標値Ｓ（すなわち積算量Ｍ１２）を超えると判定する。続いて、決定部６３６は、図５に示す排出下限値ＮＬをＮＯｘ排出予定量に決定する。決定部６３６がこのように動作することで、ＮＯｘ排出量が規制値を超える蓋然性を低くすることができる。

【0044】

ところで、ＳＣＲ装置４０は、還元触媒が活性化する活性化温度において、ＮＯｘを窒素に変換する機能を発揮する。しかしながら、還元触媒の温度が活性化温度未満の場合は、ＮＯｘを窒素に変換する機能が低下（すなわち、浄化率が低下）している。そこで、決定部６３６は、浄化率が閾値未満である場合、前回決定したＮＯｘ排出予定量以下のＮＯｘ排出予定量を決定する。閾値は、活性化温度に対応する浄化率であり、記憶部６２に記憶されている。決定部６３６がこのように動作することで、ＳＣＲ装置４０を昇温している際にＮＯｘ排出量が大きくなることを抑制できる。

【0045】

ＮＯｘ排出予定量を決定した後に、決定部６３６は、当該ＮＯｘ排出予定量に対応する、排気ガスをエンジン１０へ再循環させる通路に設けられたバルブの開度及びターボチャージャーの開度の少なくともいずれかを決定する。バルブの開度は、ＥＧＲバルブ３０の開度であり、ターボチャージャーの開度は、例えばタービン２１、コンプレッサ２２の少なくともいずれかの開度である。例えば、決定部６３６は、記憶部６２を参照することにより、ＮＯｘ排出予定量に関連付けられたＥＧＲバルブ３０の開度、タービン２１の開度、コンプレッサ２２の開度の少なくともいずれかを決定する。一例として、決定部６３６は、ＮＯｘ排出予定量が大きければ大きいほど、ＥＧＲバルブ３０の開度を小さくするように決定する。

【0046】

＜ＮＯｘ発生量制御装置６０における処理シーケンス＞
図６は、ＮＯｘ発生量制御装置６０における処理シーケンスの例を示す図である。図６に示す処理シーケンスは、一例として、所定の時間間隔が経過した時刻においてＥＧＲバルブ３０の開度及びコンプレッサ２２の開度を決定する動作を示している。

【0047】

排出量算出部６３１は、ＮＯｘセンサ５０ａが検出したＮＯｘ濃度とエンジン１０の排気量とに基づいてＮＯｘ排気量を算出する。また、排出量算出部６３１は、ＮＯｘセンサ５０ａ及びＮＯｘセンサ５０ｂそれぞれが検出したＮＯｘ濃度の差に基づいてＳＣＲ装置４０の浄化率を算出する（Ｓ１１）。積算量算出部６３２は、排出量算出部６３１が算出した複数のＮＯｘ排気量を加算したＮＯｘ積算量Ｒ１を算出する（Ｓ１２）。

【0048】

推定部６３４は、記憶部６２に記憶されたエンジン１０の回転数と燃料噴射量とに基づいて、所定の時間におけるＮＯｘ予測量Ｒ２を推定する（Ｓ１３）。特定部６３３は、記憶部６２を参照することにより、車両の走行距離又はエンジン１０の出力値に関連付けられたＮＯｘ積算量の目標値Ｓを特定する（Ｓ１４）。

【0049】

判定部６３５が、ＮＯｘ積算量Ｒ１とＮＯｘ予測量Ｒ２との合計が目標値Ｓを超えないと判定した場合（Ｓ１５のＹＥＳ）、決定部６３６は、ＮＯｘ予測量Ｒ２よりも大きいＮＯｘ排出予定量を決定する（Ｓ１６）。一方、判定部６３５が、ＮＯｘ積算量Ｒ１とＮＯｘ予測量Ｒ２との合計が目標値Ｓを超えると判定した場合（Ｓ１５のＮＯ）、決定部６３６は、ＮＯｘの排出下限値ＮＬをＮＯｘ排出予定量に決定する（Ｓ１７）。そして、決定部６３６は、記憶部６２を参照することにより、ＮＯｘ排出予定量に関連付けられたＥＧＲバルブ３０の開度とコンプレッサ２２の開度とを決定する（Ｓ１８）。

【0050】

＜ＮＯｘ発生量制御装置６０による効果＞
以上説明したように、ＮＯｘ発生量制御装置６０は、ＮＯｘセンサ５０ａが検出したＮＯｘ濃度とエンジン１０の排気量とに基づいてＮＯｘ排出量を算出する排出量算出部６３１と、複数のＮＯｘ排出量を加算したＮＯｘ積算量を算出する積算量算出部６３２と、エンジン１０を備える移動体の移動距離又はエンジン１０の出力値に関連付けられたＮＯｘ積算量の目標値を特定する特定部６３３と、エンジン１０の回転数と燃料噴射量とに基づいて、所定の時間又は所定の移動距離におけるＮＯｘの予測積算量を示すＮＯｘ予測量を推定する推定部６３４と、ＮＯｘ予測量とＮＯｘ積算量との合計が目標値を超えるか否かを判定する判定部６３５と、判定部６３５の判定結果と、ＮＯｘの排出上限値と、目標値とＮＯｘ積算量との差とに基づいて、ＮＯｘ排出予定量を決定し、当該ＮＯｘ排出予定量に対応する、ＥＧＲバルブ３０の開度及びターボチャージャー２０の開度の少なくともいずれかを決定する決定部６３６と、を有する。

【0051】

ＮＯｘ発生量制御装置６０がこのように構成されることで、ＮＯｘ発生量制御装置６０は、移動距離又はエンジン１０の出力値に関連付けられた複数の目標値それぞれを超えないようにエンジン１０のＮＯｘ発生量を制御することができる。また、ＮＯｘ発生量制御装置６０は、所定の時間間隔ごとに、エンジン１０の回転数及び燃料噴射量に基づいて所定の時間が経過した時刻におけるＮＯｘ積算量を予測するため、時刻により走行パターンが異なる場合であっても走行パターンに適した量のＮＯｘを排出するように制御できる。

【0052】

さらに、ＮＯｘ発生量制御装置６０は、所定の時間が経過した時刻においてＮＯｘ積算量が目標値を超えないと判定した場合は、当該目標値を超えない範囲でＮＯｘ排出量を大きくすることにより、燃料消費率を低く（すなわち燃費を向上）できる。すなわち、ＮＯｘ発生量制御装置６０は、ＮＯｘ発生量の積算値が目標値を超えないように制御するとともに、エンジン１０の燃費を向上させることができる。

【0053】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0054】

１ ＮＯｘ発生量制御システム
１０ エンジン
１１ 吸気通路
１２ 排気通路
２０ ターボチャージャー
２１ タービン
２２ コンプレッサ
３０ ＥＧＲバルブ
３１ ＥＧＲ装置
４０ ＳＣＲ装置
５０ａ ＮＯｘセンサ
５０ｂ ＮＯｘセンサ
６０ ＮＯｘ発生量制御装置
６１ 通信部
６２ 記憶部
６３ 制御部
６３１ 排出量算出部
６３２ 積算量算出部
６３３ 特定部
６３４ 推定部
６３５ 判定部
６３６ 決定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-13

【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】

所定の時間間隔ごとに、エンジンの排気ガスが流れる排気通路に設けられた浄化装置の下流側で検出されたＮＯｘ濃度と、前記エンジンの排気量と、に基づいてＮＯｘ排出量を算出する排出量算出部と、
現在の時刻までに前記排出量算出部が前記所定の時間間隔ごとに算出した複数の前記ＮＯｘ排出量を加算したＮＯｘ積算量を算出する積算量算出部と、
前記所定の時間間隔ごとに、記憶部に記憶された前記エンジンを備える移動体の移動距離又は前記エンジンの出力値を取得し、前記記憶部に記憶された、前記移動距離又は前記エンジンの出力値と前記ＮＯｘ積算量の目標値とが関連付けられた目標値テーブルを参照することにより、前記所定の時間間隔ごとの前記目標値を特定する特定部と、
現在の時刻から前記所定の時間間隔前の時刻までの前記エンジンの回転数と燃料噴射量とに基づく前記ＮＯｘ排出量の積算値を算出し、算出した前記積算値と前記所定の時間間隔とに基づいて単位時間あたりのＮＯｘ排出量を特定することにより、前記現在の時刻から所定の時間が経過した時刻までのＮＯｘの予測積算量を示すＮＯｘ予測量を推定する推定部と、
前記現在の時刻から前記所定の時間が経過した時刻において、前記現在の時刻から前記所定の時間が経過した時刻における前記ＮＯｘ予測量と前記現在の時刻における前記ＮＯｘ積算量との合計が、前記現在の時刻から前記所定の時間が経過した時刻における前記目標値を超えるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果と、ＮＯｘの排出上限値と、前記目標値と前記ＮＯｘ積算量との差とに基づいて、前記所定の時間間隔ごとのＮＯｘ排出予定量を決定し、当該ＮＯｘ排出予定量に対応する、前記排気ガスを前記エンジンへ再循環させる通路に設けられたバルブの開度を決定する決定部と、
を有し、
前記目標値は、排出ガス量の規制値に対応する、所定の時刻における前記ＮＯｘ予測量と前記所定の時刻における前記ＮＯｘ積算量との合計の上限値であり、
前記決定部は、前記判定部が、前記ＮＯｘ積算量と前記ＮＯｘ予測量との合計が前記目標値を超えると判定した場合、ＮＯｘの排出下限値に対応する前記ＮＯｘ排出予定量を決定し、前記判定部が、前記ＮＯｘ積算量と前記ＮＯｘ予測量との合計が前記目標値を超えないと判定した場合、前記目標値と前記ＮＯｘ積算量との差よりも小さい値の前記ＮＯｘ排出予定量であって、前記排出上限値を上限として前記ＮＯｘ予測量よりも大きい前記ＮＯｘ排出予定量を決定する、
ＮＯｘ発生量制御装置。

【請求項2】

前記排出量算出部は、前記浄化装置の上流側で検出されたＮＯｘ濃度、及び前記浄化装置の下流側で検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、前記浄化装置によるＮＯｘの浄化率を算出し、
前記推定部は、前記浄化率にさらに基づいて、前記浄化装置の下流側の前記ＮＯｘ予測量を決定する、
請求項１に記載のＮＯｘ発生量制御装置。

【請求項3】

前記決定部は、前記浄化率が閾値未満である場合、前回決定した前記ＮＯｘ排出予定量以下の前記ＮＯｘ排出予定量を決定する、
請求項２に記載のＮＯｘ発生量制御装置。