特許 7589777 噴射制御装置及び噴射制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】噴射制御装置及び噴射制御方法

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20241119BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

F01N3/08 H

F01N3/28 J

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023138231

(22)【出願日】2023-08-28

【審査請求日】2023-08-28

(73)【特許権者】

【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】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(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】藤井 謙治

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０１５１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４０４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５６３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１３９３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１５７１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２８０８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２３０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２６８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２０６４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６３９８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／００

Ｂ０１Ｄ ５３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの排気が流れる排気流路に設けられた第１触媒と、
前記排気流路において前記第１触媒の上流に設けられた第１噴射部と、
所定時間が経過した時刻毎に、前記排気流路の排気温度、排気流量及びＮＯｘ濃度を取得する取得部と、
前記排気温度と前記排気流量とに対応する、前記第１噴射部を冷却するための尿素水の第１冷却噴射量、及び前記排気流量と前記ＮＯｘ濃度と前記排気温度とに対応する、ＮＯｘを浄化するための前記尿素水の第１浄化噴射量を記憶する記憶部と、
前記所定時間が経過した時刻毎に、前記記憶部に記憶された前記第１冷却噴射量と前記第１浄化噴射量とを参照することにより、前記取得部が取得した前記排気温度と前記排気流量とに対応する前記第１冷却噴射量及び前記取得部が取得した前記排気流量と前記ＮＯｘ濃度と前記排気温度とに対応する前記第１浄化噴射量を特定する特定部と、
前記第１冷却噴射量が前記第１浄化噴射量よりも大きい場合、前記第１浄化噴射量の尿素水に、前記第１冷却噴射量及び前記第１浄化噴射量に基づいて特定した量の水を加えた混合水を、前記第１噴射部に噴射させる噴射制御部と、
を有する噴射制御装置。

【請求項2】

前記噴射制御部は、前記第１冷却噴射量が前記第１浄化噴射量よりも大きい場合、前記第１浄化噴射量の尿素水に、前記第１冷却噴射量から前記第１浄化噴射量を減算した量の水を加えた混合水を、前記第１噴射部に噴射させる、
請求項１に記載の噴射制御装置。

【請求項3】

前記噴射制御部は、前記第１冷却噴射量が前記第１浄化噴射量以下の場合、前記第１浄化噴射量の尿素水を前記第１噴射部に噴射させる、
請求項１に記載の噴射制御装置。

【請求項4】

前記記憶部は、前記排気温度に対応する前記第１噴射部の最小噴射量と最大噴射量とを記憶し、
前記特定部は、前記所定時間が経過した時刻毎に、前記最小噴射量から前記最大噴射量までの複数の噴射量のうち、前記記憶部に記憶された前記第１冷却噴射量を参照することにより特定した、前記取得部が取得した前記排気温度及び前記排気流量に対応する前記第１冷却噴射量と一致又は最も近似する前記噴射量を前記第１冷却噴射量として特定し、前記記憶部に記憶された前記第１浄化噴射量を参照することにより特定した、前記取得部が取得した前記排気流量、前記ＮＯｘ濃度及び前記排気温度に対応する前記第１浄化噴射量と一致又は最も近似する前記噴射量を前記第１浄化噴射量として特定する、
請求項１に記載の噴射制御装置。

【請求項5】

前記尿素水を貯蔵する尿素水タンクと、
前記水を貯蔵する水タンクと、
前記尿素水タンクが貯蔵する前記尿素水、又は当該尿素水と前記水タンクが貯蔵する前記水とを混合した前記混合水を前記第１噴射部に送出するポンプと、
をさらに有し、
前記噴射制御部は、前記尿素水又は前記混合水を前記ポンプに送出させる、
請求項１に記載の噴射制御装置。

【請求項6】

前記排気流路において前記第１触媒の下流に設けられた第２触媒と、
前記排気流路において、前記第１触媒の下流かつ前記第２触媒の上流に設けられた第２噴射部と、をさらに有し、
前記特定部は、前記排気流路における前記第１触媒の下流かつ前記第２噴射部の上流の排気温度と排気流量とＮＯｘ濃度とに基づいて、前記第２噴射部を冷却するための前記尿素水の第２冷却噴射量と前記第１触媒の下流の排気に含まれるＮＯｘを浄化するための前記尿素水の第２浄化噴射量とを特定し、
前記噴射制御部は、前記第２冷却噴射量が前記第２浄化噴射量よりも大きい場合、前記第２浄化噴射量の尿素水に、前記第２冷却噴射量から前記第２浄化噴射量を減算した量の水を加えた混合水を、前記第２噴射部に噴射させる、
請求項１に記載の噴射制御装置。

【請求項7】

プロセッサが実行する、
所定時間が経過した時刻毎に、エンジンの排気が流れる排気流路の排気温度、排気流量及びＮＯｘ濃度を取得する取得工程と、
記憶部に記憶された、前記排気温度と前記排気流量とに対応する、前記排気流路に設けられた触媒の上流の噴射部を冷却するための尿素水の冷却噴射量、及び前記排気流量と前記ＮＯｘ濃度と前記排気温度とに対応する、前記排気に含まれるＮＯｘを浄化するための前記尿素水の浄化噴射量を、前記所定時間が経過した時刻毎に参照することにより、前記取得工程において取得した前記排気温度と前記排気流量とに対応する前記冷却噴射量及び前記取得工程において取得した前記排気流量と前記ＮＯｘ濃度と前記排気温度とに対応する前記浄化噴射量を特定する特定工程と、
前記冷却噴射量が前記浄化噴射量よりも大きい場合、前記浄化噴射量の尿素水に、前記冷却噴射量及び前記浄化噴射量に基づいて特定した量の水を加えた混合水を、前記噴射部に噴射させる噴射工程と、
を有する噴射制御方法。

【請求項8】

エンジンの排気が流れる排気流路に設けられた触媒と、
前記排気流路において前記触媒の上流に設けられ、尿素水を貯蔵するタンクから供給された前記尿素水を前記触媒に向けて噴射する噴射部と、
所定時間が経過した時刻毎に、前記排気流路の排気温度、排気流量及びＮＯｘ濃度を取得する取得部と、
前記排気温度と前記排気流量とに対応する、前記噴射部を冷却するための尿素水の冷却噴射量、及び前記排気流量と前記ＮＯｘ濃度と前記排気温度とに対応する、ＮＯｘを浄化するための前記尿素水の浄化噴射量を記憶する記憶部と、
前記所定時間が経過した時刻毎に、前記記憶部に記憶された前記冷却噴射量と前記浄化噴射量とを参照することにより、前記取得部が取得した前記排気温度と前記排気流量とに対応する前記冷却噴射量及び前記取得部が取得した前記排気流量と前記ＮＯｘ濃度と前記排気温度とに対応する前記浄化噴射量を特定する特定部と、
前記冷却噴射量以上の液体であって、かつ前記浄化噴射量の前記尿素水に対応する尿素量の尿素が含まれる液体を前記噴射部が噴射するように、前記尿素水に混合する水の量を制御する噴射制御部と、
を有する噴射制御装置。

【請求項9】

プロセッサが実行する、
所定時間が経過した時刻毎に、エンジンの排気が流れる排気流路の排気温度、排気流量及びＮＯｘ濃度を取得する取得工程と、
記憶部に記憶された、前記排気温度と前記排気流量とに対応する、前記排気流路に設けられた触媒の上流の噴射部を冷却するための尿素水の冷却噴射量、及び前記排気流量と前記ＮＯｘ濃度と前記排気温度とに対応する、前記排気に含まれるＮＯｘを浄化するための前記尿素水の浄化噴射量を、前記所定時間が経過した時刻毎に参照することにより、前記取得工程において取得した前記排気温度と前記排気流量とに対応する前記冷却噴射量及び前記取得工程において取得した前記排気流量と前記ＮＯｘ濃度と前記排気温度とに対応する前記浄化噴射量を特定する特定工程と、
前記冷却噴射量以上の液体であって、かつ前記浄化噴射量の前記尿素水に対応する尿素量の尿素が含まれる液体を前記噴射部が噴射するように、前記尿素水に混合する水の量を制御する噴射工程と、
を有する噴射制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、噴射制御装置及び噴射制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１の排気浄化装置は、尿素水インジェクタが尿素水を排ガスに添加して排ガス中のアンモニア濃度が所定値に達した場合に、凝縮水インジェクタが吸気中の水分を凝縮させた凝縮水を排ガスに添加することにより、アンモニアスリップを抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－７２１０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

尿素水インジェクタの噴射部（いわゆるニードルバルブ）は、排気温度が高くなると尿素が固着する可能性があるため、尿素水を噴射することにより噴射部を冷却させる。しかしながら、ＮＯｘを還元するために必要な尿素水量よりも噴射部を冷却するために必要な尿素水量が多い場合に、噴射部の冷却を優先して尿素水を噴射するとＮＯｘを適切に浄化できず、ＮＯｘの浄化を優先して尿素水を噴射すると噴射部を適切に冷却でき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、ＮＯｘ排出量に適した尿素量を噴射しつつ、尿素水の噴射部を冷却することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様に係る噴射制御装置は、エンジンの排気が流れる排気流路に設けられた第１触媒と、前記排気流路において前記第１触媒の上流に設けられた第１噴射部と、前記排気流路の排気温度、排気流量及びＮＯｘの濃度に基づいて、前記第１噴射部を冷却するための尿素水の第１冷却噴射量及び前記排気に含まれるＮＯｘを浄化するための前記尿素水の第１浄化噴射量を特定する特定部と、前記第１冷却噴射量が前記第１浄化噴射量よりも大きい場合、前記第１浄化噴射量の尿素水に、前記第１冷却噴射量及び前記第１浄化噴射量に基づいて特定した量の水を加えた混合水を、前記第１噴射部に噴射させる噴射制御部と、を有する。

【0007】

前記噴射制御部は、前記第１冷却噴射量が前記第１浄化噴射量よりも大きい場合、前記第１浄化噴射量の尿素水に、前記第１冷却噴射量から前記第１浄化噴射量を減算した量の水を加えた混合水を、前記第１噴射部に噴射させてもよい。

【0008】

前記噴射制御部は、前記第１冷却噴射量が前記第１浄化噴射量以下の場合、前記第１浄化噴射量の尿素水を前記第１噴射部に噴射させてもよい。

【0009】

前記特定部は、前記排気温度及び前記排気流量に基づいて前記第１冷却噴射量を特定し、前記排気温度、前記排気流量及び前記ＮＯｘの濃度に基づいて前記第１浄化噴射量を特定してもよい。

【0010】

前記排気温度と前記排気流量とに対応する冷却噴射量、及び前記排気流量と前記ＮＯｘ濃度と前記排気温度とに対応する浄化噴射量を記憶する記憶部をさらに有し、前記特定部は、所定時間が経過した時刻毎に、前記記憶部に記憶された前記冷却噴射量と前記浄化噴射量とを参照することにより、前記第１冷却噴射量と前記第１浄化噴射量とを特定してもよい。

【0011】

前記記憶部は、前記排気温度に対応する前記第１噴射部の最小噴射量と最大噴射量とを記憶し、前記特定部は、前記最小噴射量から前記最大噴射量までの複数の噴射量のうち、前記記憶部に記憶された前記冷却噴射量を参照することにより特定した前記冷却噴射量と一致又は最も近似する前記噴射量を前記第１冷却噴射量として特定し、前記記憶部に記憶された前記浄化噴射量を参照することにより特定した前記浄化噴射量と一致又は最も近似する前記噴射量を前記第１浄化噴射量として特定してもよい。

【0012】

前記尿素水を貯蔵する尿素水タンクと、前記水を貯蔵する水タンクと、前記尿素水タンクが貯蔵する前記尿素水、又は当該尿素水と前記水タンクが貯蔵する前記水とを混合した前記混合水を前記第１噴射部に送出するポンプと、をさらに有し、前記噴射制御部は、前記尿素水又は前記混合水を前記ポンプに送出させてもよい。

【0013】

前記排気流路において前記第１触媒の下流に設けられた第２触媒と、前記排気流路において、前記第１触媒の下流かつ前記第２触媒の上流に設けられた第２噴射部と、をさらに有し、前記特定部は、前記排気流路における前記第１触媒の下流かつ前記第２噴射部の上流の排気温度と排気流量とＮＯｘ濃度とに基づいて、前記第２噴射部を冷却するための前記尿素水の第２冷却噴射量と前記第１触媒の下流の排気に含まれるＮＯｘを浄化するための前記尿素水の第２浄化噴射量とを特定し、前記噴射制御部は、前記第２冷却噴射量が前記第２浄化噴射量よりも大きい場合、前記第２浄化噴射量の尿素水に、前記第２冷却噴射量から前記第２浄化噴射量を減算した量の水を加えた混合水を、前記第２噴射部に噴射させてもよい。

【0014】

本発明の第２の態様に係る噴射制御方法は、プロセッサが実行する、エンジンの排気が流れる排気流路の排気温度、排気流量及びＮＯｘの濃度に基づいて、前記排気流路に設けられた触媒の上流の噴射部を冷却するための尿素水の冷却噴射量及び前記排気に含まれるＮＯｘを浄化するための前記尿素水の浄化噴射量を特定する特定工程と、前記冷却噴射量が前記浄化噴射量よりも大きい場合、前記浄化噴射量の尿素水に、前記冷却噴射量及び前記浄化噴射量に基づいて特定した量の水を加えた混合水を、前記噴射部に噴射させる噴射工程と、を有する。

【0015】

本発明の第３の態様に係る噴射制御装置は、エンジンの排気が流れる排気流路に設けられた触媒と、前記排気流路において前記触媒の上流に設けられ、尿素水を貯蔵するタンクから供給された前記尿素水を前記触媒に向けて噴射する噴射部と、前記排気流路の排気温度、排気流量及びＮＯｘの濃度に基づいて、前記噴射部を冷却するための前記尿素水の冷却噴射量及び前記排気に含まれるＮＯｘを浄化するための前記尿素水の浄化噴射量を特定する特定部と、前記冷却噴射量以上の液体であって、かつ前記浄化噴射量の前記尿素水に対応する尿素量の尿素が含まれる液体を前記噴射部が噴射するように、前記尿素水に混合する水の量を制御する噴射制御部と、を有する。

【0016】

本発明の第４の態様に係る噴射制御方法は、プロセッサが実行する、エンジンの排気が流れる排気流路の排気温度、排気流量及びＮＯｘの濃度に基づいて、前記排気流路に設けられた触媒の上流の噴射部を冷却するための尿素水の冷却噴射量及び前記排気に含まれるＮＯｘを浄化するための前記尿素水の浄化噴射量を特定する特定工程と、前記冷却噴射量以上の液体であって、かつ前記浄化噴射量の前記尿素水に対応する尿素量の尿素が含まれる液体を前記噴射部が噴射するように、前記尿素水に混合する水の量を制御する噴射工程と、を有する。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ＮＯｘ排出量に適した尿素量を噴射しつつ、尿素水の噴射部を冷却するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る車両Ｓの概要を説明するための図である。

【図2】噴射制御装置４０の構成を示す図である。

【図3】尿素水又は混合水を噴射する動作を説明するための図である。

【図4】噴射制御装置４０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】

【0019】

＜車両Ｓの概要＞
図１は、本実施形態に係る車両Ｓの概要を説明するための図である。図１に示す車両Ｓは、エンジン１０と、過給機１１と、吸気路１２と、排気路１３と、吸気圧センサ１４と、第１浄化装置２１と、第２浄化装置２２と、第３浄化装置２３と、第１触媒２４と、第２触媒２５と、第３触媒２６と、第４触媒２７と、微粒子捕集装置２８と、第１温度センサ３０と、第１窒素酸化物センサ３１と、第１インジェクタ３２と、第２温度センサ３３と、第２窒素酸化物センサ３４と、第２インジェクタ３５と、ポンプ３６と、尿素水タンク３７と、水タンク３８と、噴射制御装置４０と、を備える。車両Ｓは、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５から尿素水を噴射させることにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化しつつ、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５を冷却する機能を有する。

【0020】

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。過給機１１は、例えば、ターボチャージャであり、排気の流れを利用して吸気の密度を高くする。過給機１１は、排気路１３に設けられたタービンＴと吸気路１２に設けられたコンプレッサＣとを有する。タービンＴは、排気路１３を流れる排気を受けて回転する。コンプレッサＣは、タービンＴに連結軸を介して連結されており、タービンＴとともに回転することで吸気を圧縮する。吸気路１２は、エンジン１０に供給される空気（吸気）が流れる通路である。排気路１３は、エンジン１０の排気が流れる通路である。吸気圧センサ１４は、吸気路１２に設けられ、エンジン１０に供給される空気の空気圧（吸気圧）を検出する。

【0021】

第１浄化装置２１、第２浄化装置２２及び第３浄化装置２３は、エンジン１０の排気を浄化するための装置である。第２浄化装置２２は、第１浄化装置２１の下流に設けられている。第３浄化装置２３は、第２浄化装置２２の下流に設けられている。第１浄化装置２１は、第１触媒２４及び第３触媒２６を収容する。第２浄化装置２２は、微粒子捕集装置２８を収容する。第３浄化装置２３は、第２触媒２５及び第４触媒２７を収容する。

【0022】

第１触媒２４及び第２触媒２５は、例えば、エンジン１０の排気が流れる排気路１３に設けられたＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction；選択還元触媒）であり、エンジン１０の排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する。具体的には、第１触媒２４及び第２触媒２５は、ＮＯｘを窒素に還元する。第２触媒２５は、排気路１３において第１触媒２４の下流に設けられている。以下の説明においては、第１触媒２４を「ＳＣＲ２４」、第２触媒２５を「ＳＣＲ２５」という場合がある。

【0023】

第３触媒２６及び第４触媒２７は、例えば、ＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst；アンモニアスリップ触媒）であり、アンモニア（ＮＨ３）を酸化することによりアンモニアスリップを低減する。第４触媒２７は、排気路１３において第３触媒２６の下流に設けられている。微粒子捕集装置２８は、例えば、ＤＰＤ（Diesel Particulate Diffuser）であり、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst；酸化触媒）と微粒子物質（ＰＭ；Particulate Matter）捕集フィルタとを有し、ＰＭを捕集する。

【0024】

第１温度センサ３０及び第２温度センサ３３は、排気路１３を流れるエンジン１０の排気の温度を検出するためのセンサである。第１温度センサ３０は、排気路１３における第１インジェクタ３２の上流の排気の温度を検出し、第２温度センサ３３は、排気路１３における第２インジェクタ３５の上流の排気の温度を検出する。第１窒素酸化物センサ３１（以下、「ＮＯｘセンサ３１」という）及び第２窒素酸化物センサ３４（以下、「ＮＯｘセンサ３４」という）は、排気路１３を流れるエンジン１０の排気に含まれるＮＯｘ濃度を検出するためのセンサである。ＮＯｘセンサ３１は、排気路１３における第１インジェクタ３２の上流の排気のＮＯｘ濃度を検出し、ＮＯｘセンサ３４は、排気路１３における第２インジェクタ３５の上流の排気のＮＯｘ濃度を検出する。

【0025】

第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５は、ポンプ３６が送出した尿素水又は尿素水と水との混合水を排気路１３に噴射するための部品である。第１インジェクタ３２は、排気路１３においてＳＣＲ２４の上流に設けられ、エンジン１０の排気に尿素水又は混合水を噴射する。第２インジェクタ３５は、排気路１３においてＳＣＲ２４の下流かつＳＣＲ２５の上流に設けられ、エンジン１０の排気に尿素水又は混合水を噴射する。第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５から噴射された尿素水又は混合水は、排気路１３においてアンモニアを発生する。そして、ＳＣＲ２４及びＳＣＲ２５において、アンモニアが還元剤としてＮＯｘと反応することにより水と窒素が生成されるため、排気が浄化される。また、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５においては、それぞれの内部を尿素水又は混合水が流れることで尿素が固着しにくくなる。第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５は、それぞれが１つのインジェクタにより構成されてもよいし、例えば、尿素水インジェクタ及び水インジェクタのように、それぞれが複数のインジェクタを含んでもよい。

【0026】

ポンプ３６は、尿素水タンク３７が貯蔵する尿素水、又は当該尿素水と水タンク３８が貯蔵する水とを混合した混合水を第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５に送出する。ポンプ３６は、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５に、尿素水と水との割合がそれぞれ異なる混合水を送出してもよい。ポンプ３６は、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５のうち、一方に尿素水を送出し、他方に混合水を送出してもよい。尿素水タンク３７は、尿素水を貯蔵するタンクである。水タンク３８は、水を貯蔵するタンクである。

【0027】

噴射制御装置４０は、電子部品を含む筐体又は電子部品が実装されたプリント基板である。噴射制御装置４０は、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５それぞれが噴射する尿素水又は混合水の噴射水量を決定し、決定した噴射水量の尿素水又は混合水を第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５に噴射させる処理を実行する。噴射水量は、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５のニードルバルブに尿素が固着を抑制するための冷却噴射量と、排気路１３を流れる排気に含まれるＮＯｘを浄化するための浄化噴射量と、により決定される。

【0028】

ところで、インジェクタが一定濃度の尿素水を噴射するシステムにおいては、噴射水量を浄化噴射量に合わせると、噴射水量が冷却噴射量よりも小さい場合はインジェクタのニードルバルブに尿素が固着しやすい。一方、噴射水量を冷却噴射量に合わせると、噴射水量が浄化噴射量よりも大きい（すなわち、アンモニアが供給過多になる）場合はアンモニアスリップが発生しやすい。

【0029】

そこで、噴射制御装置４０は、冷却噴射量以上の液体であって、かつ浄化噴射量の尿素水に対応する尿素量の尿素が含まれる液体を、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５に噴射させる。また、噴射制御装置４０は、冷却噴射量および浄化噴射量に基づいて、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５が噴射する尿素水の濃度を制御する。具体的には、噴射制御装置４０は、冷却噴射量が浄化噴射量よりも大きい場合は、浄化噴射量の尿素水に、冷却噴射量から浄化噴射量を減算した水量の水を加えた混合水を噴射させる。すなわち、噴射制御装置４０は、尿素の濃度を低下させた冷却噴射量の尿素水（液体）を噴射させる。噴射制御装置４０がこのように動作することで、ニードルバルブに尿素が固着しない噴射量（すなわち、各インジェクタを冷却できる噴射量）の液体を噴射させるとともに、アンモニアスリップを抑制する。

【0030】

一方、噴射制御装置４０は、冷却噴射量が浄化噴射量よりも小さい場合は、浄化噴射量の尿素水を噴射させる。噴射制御装置４０がこのように動作することで、噴射制御装置４０は、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５のニードルバルブに尿素が固着を抑制するように冷却するための水量に対応する尿素水又は混合水を噴射させることができる。さらに、噴射制御装置４０は、ＮＯｘ排出量に適した尿素量を噴射できるので、アンモニアスリップを抑制するとともに、エンジン１０の排気に含まれるＮＯｘを浄化することができる。
以下、噴射制御装置４０の構成及び動作を詳細に説明する。

【0031】

＜噴射制御装置４０の構成＞
図２は、噴射制御装置４０の構成を示す図である。噴射制御装置４０は、記憶部４１と、制御部４２と、を有する。制御部４２は、取得部４２１と、特定部４２２と、噴射制御部４２３と、を有する。

【0032】

記憶部４１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４１は、制御部４２が実行するプログラムを記憶している。

【0033】

記憶部４１は、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５の噴射水量と、噴射水量における尿素水と水との割合と、を決定する処理を実行するための各種の情報を記憶している。一例として、記憶部４１は、排気路１３を流れる排気の排気温度と排気流量とに対応する冷却噴射量、及び排気流量とＮＯｘ濃度と排気温度とに対応する浄化噴射量を記憶している。また、記憶部４１は、排気路１３を流れる排気の排気温度に対応する第１インジェクタ３２の最小噴射量と最大噴射量、及び第２インジェクタ３５の最小噴射量及び最大噴射量を記憶している。最小噴射量は、インジェクタの定格として定められた噴射量である。最大噴射量は、尿素による白色堆積物（いわゆる、デポジット）が生成されないように噴射できる噴射量の上限値である。

【0034】

制御部４２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のプロセッサである。制御部４２は、記憶部４１に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部４２１、特定部４２２及び噴射制御部４２３として機能する。なお、制御部４２は、１つのプロセッサで構成されていてもよいし、複数のプロセッサ又は１以上のプロセッサと電子回路との組み合わせにより構成されていてもよい。

【0035】

以下、制御部４２により実現される各部の構成を説明する。なお、排気路１３を流れる排気の温度は、第２インジェクタ３５が噴射するＳＣＲ２４の下流かつＳＣＲ２５の上流よりも、第１インジェクタ３２が噴射するＳＣＲ２４の上流の方が高くなる。したがって、第２インジェクタ３５よりも第１インジェクタ３２の方が、尿素が固着するリスクが高い。そこで、以下の説明においては、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５のうち、第１インジェクタ３２が噴射する際の動作を説明する。

【0036】

取得部４２１は、所定時間が経過した時刻毎に、エンジン１０の排気流量と、排気路１３における第１インジェクタ３２の上流の排気の排気温度と、排気路１３における第１インジェクタ３２の上流の排気のＮＯｘ濃度と、を取得する。所定時間は、例えば、０．１秒である。取得部４２１は、例えば、吸気圧センサ１４が検出した、エンジン１０に供給される空気の空気圧を取得して、エンジン１０の排ガス量を算出することにより、エンジン１０の排ガス量を取得する。取得部４２１は、例えば、第１温度センサ３０が検出した排気温度と、ＮＯｘセンサ３１が検出したＮＯｘ濃度と、を取得する。

【0037】

特定部４２２は、第１インジェクタ３２を冷却するための尿素水の第１冷却噴射量と、第１インジェクタ３２の上流の排気に含まれるＮＯｘを浄化するための尿素水の第１浄化噴射量とを特定する。特定部４２２は、取得部４２１が取得した、排気路１３における第１インジェクタ３２の上流の排気温度と排気流量とＮＯｘ濃度とに基づいて、第１冷却噴射量及び第１浄化噴射量を特定する。

【0038】

特定部４２２は、例えば、所定時間が経過した時刻毎に、記憶部４１に記憶された、排気温度と排気流量とに対応する冷却噴射量を参照することにより、取得部４２１が取得した排気温度と排気流量に対応する第１冷却噴射量を特定する。特定部４２２は、例えば、所定時間が経過した時刻毎に、記憶部４１に記憶された、排気流量とＮＯｘ濃度と排気温度とに対応する浄化噴射量を参照することにより、取得部４２１が取得した排気流量とＮＯｘ濃度と排気温度とに対応する第１浄化噴射量を特定する。

【0039】

特定部４２２は、記憶部４１に記憶された、排気温度に対応する第１インジェクタ３２の最小噴射量と最大噴射量とを参照することにより、第１冷却噴射量と第１浄化噴射量とを決定してもよい。特定部４２２は、例えば、記憶部４１に記憶された、排気温度に対応する第１インジェクタ３２の最小噴射量と最大噴射量とを参照することにより、取得部４２１が取得した排気温度に対応する最小噴射量と最大噴射量とを特定する。そして、特定部４２２は、特定した最小噴射量から最大噴射量までの複数の噴射量のうち、記憶部４１に記憶された冷却噴射量を参照することにより特定した冷却噴射量と一致又は最も近似する噴射量を第１冷却噴射量として特定する。特定部４２２は、特定した最小噴射量から、特定した最大噴射量までの複数の噴射量のうち、記憶部４１に記憶された浄化噴射量を参照することにより特定した浄化噴射量と一致又は最も近似する噴射量を第１浄化噴射量として特定する。

【0040】

特定部４２２が上記のように動作することで、第１インジェクタ３２が噴射することが可能な噴射量の範囲内で、排気温度に適した第１冷却噴射量と第１浄化噴射量とを特定することができる。その結果、最小噴射量よりも小さい第１冷却噴射量及び第１浄化噴射量の少なくともいずれかを特定することにより第１インジェクタ３２が噴射できなかったり、最大噴射量よりも大きい第１冷却噴射量及び第１浄化噴射量の少なくともいずれかを特定することにより白色堆積物が生成されたりすることを防ぐことができる。

【0041】

噴射制御部４２３は、尿素水又は混合水をポンプ３６に送出させる。尿素水をポンプ３６に送出させる場合、噴射制御部４２３は、尿素水タンク３７が貯蔵する尿素水を、ポンプ３６から第１インジェクタ３２に送出させることにより、第１インジェクタ３２に尿素水を噴射させる。一方、混合水をポンプ３６に送出させる場合、噴射制御部４２３は、尿素水タンク３７が貯蔵する尿素水と水タンク３８が貯蔵する水とを、ポンプ３６から第１インジェクタ３２に送出させることにより、第１インジェクタ３２に、尿素水と水との混合水を噴射させる。

【0042】

図３は、尿素水又は混合水を噴射する動作を説明するための図である。図３（ａ）は、特定部４２２が特定した第１浄化噴射量及び第１冷却噴射量を示す。図３（ｂ）は、インジェクタ３２が噴射した尿素水の量と水の量とを示す。図３の横軸は、時刻を示し、図３の縦軸は、噴射制御部４２３が特定した噴射量を示す。

【0043】

噴射制御部４２３は、特定部４２２が特定した第１冷却噴射量が第１浄化噴射量以下の場合、第１浄化噴射量の尿素水を第１インジェクタ３２に噴射させる。例えば、図３（ａ）に示す時刻Ｔ１よりも前の時刻及び時刻Ｔ４よりも後の時刻においては、特定部４２２が特定した第１冷却噴射量が第１浄化噴射量以下である。そこで、図３（ｂ）に示すように、噴射制御部４２３は、第１浄化噴射量の尿素水（一例として、時刻Ｔ０における第１浄化噴射量Ｊ０の尿素水）を第１インジェクタ３２に噴射させる。噴射制御部４２３がこのように動作することで、第１インジェクタ３２を冷却しつつ、エンジン１０の排気に含まれるＮＯｘを浄化することができる。

【0044】

噴射制御部４２３は、特定部４２２が特定した第１冷却噴射量が第１浄化噴射量よりも大きい場合、第１浄化噴射量の尿素水に、第１冷却噴射量から第１浄化噴射量を減算した量の水を加えた混合水を、第１インジェクタ３２に噴射させる。例えば、図３（ａ）に示す時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの時間においては、特定部４２２が特定した第１冷却噴射量が第１浄化噴射量よりも大きい。そこで、一例として、図３（ｂ）に示す時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの時間のように、噴射制御部４２３は、第１浄化噴射量Ｊ３の尿素水に、第１冷却噴射量Ｊ２から第１浄化噴射量Ｊ３を減算した水を加えた混合水を、第１インジェクタ３２に噴射させる。

【0045】

噴射制御部４２３がこのように動作することで、第１浄化噴射量の尿素水に含まれる尿素により、エンジン１０の排気に含まれるＮＯｘを浄化しつつ、第１冷却噴射量の混合水により、第１インジェクタ３２を冷却することができる。その結果、第１インジェクタ３２のニードルバルブに尿素が固着を抑制しつつ、ＮＯｘを浄化するとともに、アンモニアスリップを防ぐことができる。

【0046】

ところで、ポンプ３６は、噴射制御部４２３が混合水から尿素水に切り替えて噴射させようとしても、切り替える時刻から一定時間は、水タンク３８が貯蔵する水を第１インジェクタ３２から噴射させる場合がある。例えば、図３（ｂ）に示す時刻Ｔ４から一定時間においては、噴射制御部４２３が水の噴射を停止させようとしても、第１インジェクタ３２は噴射量（Ｊ２－Ｊ３）未満の水を噴射する。すなわち、時刻Ｔ４において、第１インジェクタ３２は、ＮＯｘを浄化するために必要な第１浄化噴射量の尿素水に、噴射量（Ｊ２－Ｊ３）未満の水を混合した混合水を噴射する。その結果、第１インジェクタ３２は、ニードルバルブの尿素の固着を抑制するための噴射量としては、噴射量（Ｊ２－Ｊ３）だけ多い水を一定時間噴射するが、ＮＯｘを浄化するために必要な量の尿素水を噴射することができる。

【0047】

＜噴射制御装置４０における処理シーケンス＞
図４は、噴射制御装置４０における処理シーケンスの例を示す図である。図４に示す処理シーケンスは、噴射制御部４２３がインジェクタ３２に尿素水又は混合水を噴射させる動作を示すシーケンスである。噴射制御装置４０は、図４に示す処理シーケンスを一定時間毎に繰り返す。

【0048】

取得部４２１は、エンジン１０の排気流量（Ｓ１０）と、第１インジェクタ３２の上流の排気の排気温度（Ｓ１１）と、第１インジェクタ３２の上流の排気のＮＯｘ濃度（Ｓ１２）と、を取得する。特定部４２２は、記憶部４１を参照することにより、取得部４２１が取得した排気温度と排気流量とに対応する第１冷却噴射量Ａを特定する（Ｓ１３）。特定部４２２は、記憶部４１を参照することにより、取得部４２１が取得した排気流量とＮＯｘ濃度と排気温度とに対応する第１浄化噴射量Ｂを特定する（Ｓ１４）。

【0049】

第１冷却噴射量Ａから第１浄化噴射量Ｂを減算した減算値が０以下である場合（Ｓ１５のＮＯ）、噴射制御部４２３は、第１浄化噴射量Ｂの尿素水を第１インジェクタ３２に噴射させる（Ｓ１８）。第１冷却噴射量Ａから第１浄化噴射量Ｂを減算した減算値が０よりも大きい場合（Ｓ１５のＹＥＳ）、噴射制御部４２３は、算出した減算値（第１冷却噴射量Ａ－第１浄化噴射量Ｂ）を水量に決定する（Ｓ１６）。噴射制御部４２３は、第１浄化噴射量Ｂの尿素水と、減算値（第１冷却噴射量Ａ－第１浄化噴射量Ｂ）の水との混合水を第１インジェクタ３２に噴射させる（Ｓ１７）。

【0050】

＜第１変形例＞
以上の説明においては、噴射制御装置４０が第１インジェクタ３２に尿素水又は混合水を噴射させる動作を例示したが、これに限らない。噴射制御装置４０は、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５に尿素水又は混合水を噴射させてもよい。以下、噴射制御装置４０が、第２インジェクタ３５に尿素水又は混合水を噴射させる動作を説明する。

【0051】

取得部４２１は、所定時間が経過した時刻毎に、排気路１３における第２インジェクタ３５の上流の排気温度と、排気路１３における第２インジェクタ３５の上流の排気のＮＯｘ濃度と、をさらに取得する。取得部４２１は、例えば、第２温度センサ３３が検出した排気温度と、ＮＯｘセンサ３４が検出したＮＯｘ濃度と、を取得する。

【0052】

特定部４２２は、排気路１３におけるＳＣＲ２４の下流かつ第２インジェクタ３５の上流の排気温度と排気流量とＮＯｘ濃度とに基づいて、第２インジェクタ３５を冷却するための尿素水の第２冷却噴射量とＳＣＲ２４の下流の排気に含まれるＮＯｘを浄化するための尿素水の第２浄化噴射量とを特定する。

【0053】

特定部４２２は、例えば、所定時間が経過した時刻毎に、記憶部４１に記憶された、排気温度と排気流量に対応する冷却噴射量を参照することにより、取得部４２１が取得した、排気流量と第２インジェクタ３５の上流の排気温度とに対応する第２冷却噴射量を特定する。特定部４２２は、例えば、所定時間が経過した時刻毎に、記憶部４１に記憶された、排気流量とＮＯｘ濃度と排気温度とに対応する浄化噴射量を参照することにより、取得部４２１が取得した、排気流量と第２インジェクタ３５の上流の排気温度及びＮＯｘ濃度に対応する第２浄化噴射量を特定する。

【0054】

噴射制御部４２３は、第２冷却噴射量が第２浄化噴射量以下の場合、第２浄化噴射量の尿素水を第２インジェクタ３５に噴射させる。噴射制御部４２３は、第２冷却噴射量が第２浄化噴射量よりも大きい場合、第２浄化噴射量の尿素水に、第２冷却噴射量から第２浄化噴射量を減算した量の水を加えた混合水を、第２インジェクタ３５に噴射させる。

【0055】

噴射制御部４２３が上記のように動作することで、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５に、尿素水と水との割合がそれぞれ異なる混合水を噴射させることができる。また、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５のうち、一方に尿素水を噴射させ、他方に混合水を噴射させることができる。その結果、第１インジェクタ３２の上流の排気温度、ＮＯｘ濃度が、第２インジェクタ３５の上流の排気温度、ＮＯｘ濃度と異なっていても、第１インジェクタ３２及び第２インジェクタ３５のそれぞれに適した量の尿素水又は混合水を噴射させることができる。

【0056】

＜第２変形例＞
以上の説明においては、車両Ｓが、ＳＣＲとＡＳＣとを収容した第１浄化装置２１と第３浄化装置２３とを備える場合の動作を例示したが、これに限らない。車両Ｓは、第１浄化装置２１及び第３浄化装置２３のうち、１つの浄化装置を備えていてもよい。噴射制御装置４０は、車両Ｓが第１浄化装置２１を備えている場合は第１インジェクタ３２に尿素水又は混合水を噴射させ、車両Ｓが第３浄化装置２３を備えている場合は第２インジェクタ３５に尿素水又は混合水を噴射させる。

【0057】

＜噴射制御装置４０による効果＞
以上説明したように、噴射制御装置４０は、排気路１３における第１インジェクタ３２の上流の排気温度と排気流量とＮＯｘ濃度とに基づいて、第１インジェクタ３２を冷却するための尿素水の第１冷却噴射量及び排気に含まれるＮＯｘを浄化するための尿素水の第１浄化噴射量を特定する特定部４２２と、第１冷却噴射量が第１浄化噴射量よりも大きい場合、第１浄化噴射量の尿素水に、第１冷却噴射量から第１浄化噴射量を減算した量の水を加えた混合水を、第１インジェクタ３２に噴射させる噴射制御部４２３と、を有する。

【0058】

噴射制御装置４０がこのように構成されることで、第１インジェクタ３２のニードルバルブに尿素が固着を抑制するように冷却しつつ、エンジン１０の排気に含まれるＮＯｘを浄化することができる。さらに、ＮＯｘ排出量に適した尿素量を第１インジェクタ３２が噴射することができるので、アンモニアスリップを抑制することができる。

【0059】

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】

【0060】

１０ エンジン
１１ 過給機
１２ 吸気路
１３ 排気路
１４ 吸気圧センサ
２１ 第１浄化装置
２２ 第２浄化装置
２３ 第３浄化装置
２４ 第１触媒
２５ 第２触媒
２６ 第３触媒
２７ 第４触媒
２８ 微粒子捕集装置
３０ 第１温度センサ
３１ 第１窒素酸化物センサ
３２ 第１インジェクタ
３３ 第２温度センサ
３４ 第２窒素酸化物センサ
３５ 第２インジェクタ
３６ ポンプ
３７ 尿素水タンク
３８ 水タンク
４０ 噴射制御装置
４１ 記憶部
４２ 制御部
４２１ 取得部
４２２ 特定部
４２３ 噴射制御部

【要約】

【課題】ＮＯｘ排出量に適した尿素量を噴射しつつ、尿素水の噴射部を冷却する。
【解決手段】噴射制御装置４０は、エンジン１０の排気が流れる排気路１３に設けられた第１触媒２４と、排気路１３において第１触媒２４の上流に設けられた第１インジェクタ３２と、排気路１３の排気温度、排気流量及びＮＯｘの濃度に基づいて、第１インジェクタ３２を冷却するための尿素水の第１冷却噴射量及び排気に含まれるＮＯｘを浄化するための尿素水の第１浄化噴射量を特定する特定部４２２と、第１冷却噴射量が第１浄化噴射量よりも大きい場合、第１浄化噴射量の尿素水に、第１冷却噴射量及び第１浄化噴射量に基づいて特定した量の水を加えた混合水を、第１インジェクタ３２に噴射させる噴射制御部４２３と、を有する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】