JP2013164056A

JP2013164056A - Engine control device

Info

Publication number: JP2013164056A
Application number: JP2012028814A
Authority: JP
Inventors: Akira Michikawauchi; 亮道川内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-08-22

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To purify NOx exhausted from an engine operated by fuel to which a cetane number improving agent containing nitrogen in a molecule is added.SOLUTION: An engine control device 1 includes: a concentration detecting sensor 21 for detecting the mixing rate of a nitric ester-based cetane number improving agent added to fuel in the fuel; and an ECU20. The ECU20 controls a purification capacity of an exhaust purification catalyst 10 for purifying NOx contained in an exhaust based on the mixing rate of the cetane number improving agent in the fuel and an operation condition of the engine. Thus, the engine control device controls the purification capacity of the exhaust purification catalyst 10 according to the exhaust amount of actual NOx containing the amount of NOx which is increased by the addition of the nitric ester-based cetane number improving agent and reduces NOx exhausted to the outside of the engine without being purified.

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device.

吸蔵還元型触媒ＮＳＲ（NO_X Storage Reduction）や選択還元触媒ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）はエンジンの排気ガス中のＮＯ_Ｘ排出量を運転条件に基づき予測し、その排出量に応じてＮＯ_Ｘ浄化制御を行う。特許文献１には、ＳＣＲ触媒を有するエンジンにおいて、運転状態に応じて演算された尿素水溶液添加量に基づいて尿素水溶液の添加制御を実施するエンジンの排気浄化装置が開示されている。 Storage reduction catalyst NSR (NO _X Storage Reduction) and a selective reduction catalyst SCR (Selective Catalytic Reduction) is predicted based on the NO _X emissions operating conditions in the exhaust gas of the engine, NO _X purification control in accordance with the emission I do. Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification apparatus for an engine that performs addition control of a urea aqueous solution based on the urea aqueous solution addition amount calculated according to an operating state in an engine having an SCR catalyst.

この他本発明に関連のある技術として、例えば、特許文献２では、触媒への燃料添加間隔が密の期間と疎の期間とを交互に繰り返すことにより、ＳＯ_Ｘを効率的に放出する排気浄化システムにおいて、内燃機関の負荷が小さくなるほど燃料点火間隔が密である割合を多くすることが開示されている。また、特許文献３では、中心波長が６．１μｍの赤外光を用いると硝酸エステル量を極めて高精度に定量することが可能なことが記載されている。 In addition, as a technique related to the present invention, for example, in Patent Document 2, exhaust purification that efficiently releases SO _X by alternately repeating a dense period and a sparse period where the fuel is added to the catalyst. In the system, it is disclosed that as the load of the internal combustion engine becomes smaller, the ratio of the fuel ignition interval being closer is increased. Patent Document 3 describes that the amount of nitrate ester can be quantified with extremely high accuracy when infrared light having a center wavelength of 6.1 μm is used.

特開２０１１−１８７３号公報JP 2011-1873 A 特開２００４−３６０５７５号公報JP 2004-360575 A 特公平５−８８７７８号公報Japanese Patent Publication No. 5-88778

ところで、圧縮自着火式の内燃機関において、軽油にエタノールやブタノールを混合した燃料やセタン価の低い燃料を使用すると燃焼変動悪化や未燃分排出増加を引き起こす。このため、上記の燃料を使用する場合、セタン価向上剤を添加して使用することがある。セタン価向上剤の１つに、2-ethylhexyl Nitrateのような分子中に窒素を含むものがあるが、このような分子中に窒素を含むセタン価向上剤が添加された燃料は、同セタン価向上剤が添加されていない燃料に比べて、排気中に含まれるＮＯ_Ｘ量が増加する場合がある。 By the way, in a compression self-ignition internal combustion engine, if a fuel in which light oil is mixed with ethanol or butanol or a fuel having a low cetane number is used, combustion fluctuations are worsened and unburned components are increased. For this reason, when using said fuel, a cetane improver may be added and used. One of the cetane improvers, such as 2-ethylhexyl Nitrate, contains nitrogen in the molecule, but the fuel to which such a cetane improver containing nitrogen is added is the same cetane number. There are cases where the amount of NO _x contained in the exhaust gas increases as compared to fuel to which no improver is added.

さらに、排気に含まれるＮＯ_Ｘ量は、ＥＧＲ率（吸気酸素濃度）やエンジンの負荷により変化する。例えば、軽負荷ではＥＧＲ率が高い条件でＮＯ_Ｘが増加するが、ＥＧＲ率を減少させるとＮＯ_Ｘの排出量が減少する。また、高負荷ではＥＧＲ率に関わらずＮＯ_Ｘの排出量が増減しない。すなわち、セタン価向上剤を添加した燃料の燃焼により排出されるＮＯ_Ｘ量は運転条件により変化する。また、ＮＯ_Ｘ量はセタン価向上剤の添加量によっても変化する。 Further, the amount of NO _X contained in the exhaust gas varies depending on the EGR rate (intake oxygen concentration) and the engine load. For example, at light load but NO _X increases in EGR rate is high condition, reducing the EGR rate emissions of the NO _X is reduced. Also, emissions of the NO _X regardless of the EGR rate does not decrease at high loads. That is, the amount of NO _x discharged by the combustion of the fuel added with the cetane number improver varies depending on the operating conditions. Further, the amount of NO _X varies depending on the amount of cetane improver added.

そのため、エンジンの排気ガス中のＮＯ_Ｘ量を運転条件に基づき予測するＮＳＲ触媒やＳＣＲ触媒によりエンジンの排気ガス中のＮＯ_Ｘを浄化するエンジンにおいて、分子中に窒素を含むセタン価向上剤を添加した燃料を使用した場合、実際のＮＯ_Ｘ量が運転条件より予測した量より多くなる可能性がある。このため、エンジンから排出されたＮＯ_Ｘの一部が、浄化されないまま大気へ排出されることが考えられる。 Therefore, a cetane number improver containing nitrogen in the molecule is added to the engine that purifies NO _X in the engine exhaust gas with an NSR catalyst or SCR catalyst that predicts the amount of NO _X in the engine exhaust gas based on operating conditions. When the spent fuel is used, there is a possibility that the actual amount of NO _X is larger than the amount predicted from the operating conditions. For this reason, it is conceivable that a part of the NO _X discharged from the engine is discharged to the atmosphere without being purified.

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、分子中に窒素を含むセタン価向上剤が添加された燃料により運転されるエンジンから排出されるＮＯ_Ｘを浄化することを可能とするエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides an engine control device that makes it possible to purify NO _X exhausted from an engine operated by a fuel to which a cetane number improver containing nitrogen is added in the molecule. The purpose is to provide.

かかる課題を解決する本発明のエンジンの制御装置は、燃料に添加されたセタン価向上剤の燃料における混合割合を検出する検出手段と、前記混合割合とエンジンの運転条件とに基づき、排気に含まれるＮＯ_Ｘを浄化する還元触媒の浄化能力を制御する制御手段と、を備える。 The engine control apparatus of the present invention that solves such a problem includes detection means for detecting a mixing ratio of the cetane improver added to the fuel in the fuel, and is included in the exhaust based on the mixing ratio and the engine operating conditions. and a control means for controlling the purification ability of the reduction catalyst for purifying the NO _X, the.

上記構成によると、セタン価向上剤の添加により増加するＮＯ_Ｘ量を検出し、増加したＮＯ_Ｘ量を含む、実際のＮＯ_Ｘの排出量に応じて還元触媒の浄化能力を制御することができる。これにより、浄化されないままエンジンの外部へ排出されるＮＯ_Ｘを低減することができる。 According to the above configuration, it is possible to detect the NO _X amount that increases due to the addition of the cetane improver, and to control the purification capacity of the reduction catalyst according to the actual NO _X emission amount including the increased NO _X amount. . Thus, it is possible to reduce the NO _X to be discharged to the outside of the engine without being purified.

上記のエンジンの制御装置において、前記制御手段は、前記混合割合とエンジンの運転条件とに基づき、排気中のＮＯ_Ｘ量を算出し、前記ＮＯ_Ｘ量に基づき、前記還元触媒の浄化能力を制御することとしてもよい。また、上記のエンジンの制御装置において、前記エンジンの運転条件は、燃料噴射量、吸気酸素濃度の少なくとも一方を含むこととしてもよい。また、上記のエンジンの制御装置において、前記還元触媒を選択還元触媒（ＳＣＲ）として、前記制御手段が前記選択還元触媒へ添加する尿素添加量を決定することとしてもよい。さらには、上記のエンジンの制御装置において、前記セタン価向上剤は分子中に窒素を含む硝酸エステル系の向上剤としてもよい。 In the control apparatus of the engine, said control means, based on the operating condition of the mixing ratio and the engine, to calculate the amount of NO _X in the exhaust gas, based on the amount of NO _X, controls the purification ability of the reducing catalyst It is good to do. In the engine control apparatus, the engine operating condition may include at least one of a fuel injection amount and an intake oxygen concentration. In the engine control apparatus, the reduction catalyst may be a selective reduction catalyst (SCR), and the control unit may determine the amount of urea added to the selective reduction catalyst. Furthermore, in the engine control apparatus, the cetane number improver may be a nitrate ester improver containing nitrogen in the molecule.

本発明のエンジンの制御装置は、分子中に窒素を含むセタン価向上剤が添加された燃料により運転されるエンジンから排出されるＮＯ_Ｘの浄化制御を行うことができる。 The engine control apparatus of the present invention, it is possible to perform purification control of the NO _X discharged from the engine cetane improver is operated by the fuel it added containing nitrogen in the molecule.

実施の形態にかかるエンジンの制御装置を示した図である。It is the figure which showed the control apparatus of the engine concerning embodiment. 濃度検出センサを詳細に示した図である。It is the figure which showed the density | concentration detection sensor in detail. ＮＯ_Ｘ排出量の増加量を算出する制御のフローである。Is a flow of control that calculates an increase amount of the NO _X emissions. ＥＧＲ率とＮＯ_Ｘ排出量の関係を示した図である。Is a diagram showing the relationship between the EGR rate and the NO _X emissions. エンジンの回転数及びトルクとＮＯ_Ｘ排出量の増化量との関係を示した図である。It is a diagram illustrating a relationship between Zoka amount of rotational speed and torque and NO _X emissions engine.

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の実施の形態にかかるエンジンの制御装置について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施の形態にかかるエンジンの制御装置（以下、単に「制御装置」という。）１を示した図である。図１中の矢印は新気や排気の流れる方向を示している。エンジンは軽油を主燃料とする圧縮自着火式の内燃機関、いわゆるディーゼルエンジンである。エンジンは、エンジン本体２、燃料タンク３、吸気系４、排気系５を備えている。エンジン本体２は、ピストン、シリンダヘッド、シリンダブロックから区画された燃焼室６を有する。図１中、燃焼室６は４つ形成されているが、燃焼室６の数は４つに限定されず、いくつであってもよい。エンジン本体２には、燃焼室６へ向けて燃料を噴射するように燃料噴射弁７が設けられている。燃料タンク３内には燃料噴射弁７へ供給される燃料が蓄えられている。燃料タンク３内の燃料は、燃料供給管８を通り、一旦、コモンレール９へ送られて蓄圧される。燃料を噴射するタイミングになると、コモンレール９から燃料噴射弁７へ燃料が供給され、燃焼室６への噴射に至る。特に、本実施例のエンジンが使用する燃料は、軽油にセタン価向上剤を添加したものである。セタン価向上剤は分子中に窒素を含む硝酸エステル系の向上剤を用いる。硝酸エステル系のセタン価向上剤として、例えば、2-ethylhexyl Nitrate（２エチルヘキシルナイトレート）を採用できる。また、セタン価向上剤を含むことにより、着火性が向上するので、燃料にエタノールやブタノール等のアルコール燃料を混合してもよい。 An engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an engine control device (hereinafter simply referred to as “control device”) 1 according to the present embodiment. The arrows in FIG. 1 indicate the direction in which fresh air or exhaust flows. The engine is a compression self-ignition internal combustion engine that uses light oil as the main fuel, a so-called diesel engine. The engine includes an engine body 2, a fuel tank 3, an intake system 4, and an exhaust system 5. The engine body 2 has a combustion chamber 6 defined by a piston, a cylinder head, and a cylinder block. Although four combustion chambers 6 are formed in FIG. 1, the number of combustion chambers 6 is not limited to four and may be any number. The engine main body 2 is provided with a fuel injection valve 7 so as to inject fuel toward the combustion chamber 6. Fuel supplied to the fuel injection valve 7 is stored in the fuel tank 3. The fuel in the fuel tank 3 passes through the fuel supply pipe 8 and is once sent to the common rail 9 for accumulation. When the timing for injecting fuel is reached, fuel is supplied from the common rail 9 to the fuel injection valve 7, leading to injection into the combustion chamber 6. In particular, the fuel used by the engine of this embodiment is a gas oil with a cetane number improver added. As the cetane number improver, a nitrate ester type improver containing nitrogen in the molecule is used. For example, 2-ethylhexyl Nitrate can be used as the nitrate ester-based cetane improver. Moreover, since ignitability improves by including a cetane number improver, you may mix alcohol fuels, such as ethanol and butanol, with fuel.

吸気系４は燃焼室６内へ吸気を供給する。吸気系４は、エンジンの外部から新気を燃焼室６へ送る吸気管４１を備えている。この吸気管４１には、上流側からエアクリーナ４２、過給機４３、インタークーラ４４、スロットル４５が順に配置されている。エアクリーナ４２はフィルタにより新気に含まれるダストを除去する。過給機４３は後述する排気管５１を通る排気によりタービン４３１を回転し、その動力を伝達してコンプレッサ４３２を駆動し、吸気管４１の新気を圧縮する。インタークーラ４４は、過給機４３により圧縮された空気を冷却する。スロットル４５は、燃焼室６へ供給する外気の流量を調整する。 The intake system 4 supplies intake air into the combustion chamber 6. The intake system 4 includes an intake pipe 41 that sends fresh air from the outside of the engine to the combustion chamber 6. In this intake pipe 41, an air cleaner 42, a supercharger 43, an intercooler 44, and a throttle 45 are arranged in this order from the upstream side. The air cleaner 42 removes dust contained in fresh air by a filter. The supercharger 43 rotates the turbine 431 by exhaust gas passing through an exhaust pipe 51 described later, transmits the power to drive the compressor 432, and compresses fresh air in the intake pipe 41. The intercooler 44 cools the air compressed by the supercharger 43. The throttle 45 adjusts the flow rate of outside air supplied to the combustion chamber 6.

排気系５は燃焼室６から排気をエンジン外部へ排出する排気管５１を備えている。排気管５１の排気の通路上には排気浄化触媒１０が設けられている。排気浄化触媒１０は、排気管５１に上流側から順に配置された、第１酸化触媒１１、尿素水ノズル１２、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒１３、第２酸化触媒１４を備えている。第１酸化触媒１１は排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ_２）へ酸化させる。尿素水ノズル１２は、尿素水タンク１５内に貯蔵された尿素水溶液をＳＣＲ触媒１３へ向けて噴射する。尿素水タンク１５内の尿素水溶液はポンプ１６により尿素水ノズル１２へ供給される。ＳＣＲ触媒１３は、第１酸化触媒１１において酸化された二酸化窒素を吸着し、吸着した二酸化窒素を尿素水ノズル１２から噴射された尿素水から生成されたアンモニアにより還元する。第２酸化触媒１４は、還元に用いたアンモニアを酸化する。 The exhaust system 5 includes an exhaust pipe 51 that exhausts exhaust from the combustion chamber 6 to the outside of the engine. An exhaust purification catalyst 10 is provided on the exhaust passage of the exhaust pipe 51. The exhaust purification catalyst 10 includes a first oxidation catalyst 11, a urea water nozzle 12, an SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst 13, and a second oxidation catalyst 14, which are arranged in order from the upstream side in the exhaust pipe 51. The first oxidation catalyst 11 oxidizes nitrogen monoxide (NO) in the exhaust to nitrogen dioxide (NO ₂ ). The urea water nozzle 12 injects the urea aqueous solution stored in the urea water tank 15 toward the SCR catalyst 13. The urea aqueous solution in the urea water tank 15 is supplied to the urea water nozzle 12 by the pump 16. The SCR catalyst 13 adsorbs the nitrogen dioxide oxidized in the first oxidation catalyst 11, and reduces the adsorbed nitrogen dioxide with ammonia generated from urea water injected from the urea water nozzle 12. The second oxidation catalyst 14 oxidizes ammonia used for the reduction.

また、排気管５１の排気浄化触媒１０の上流側には、過給機４３のタービン４３１が設けられている。さらに、排気管５１の過給機４３の上流側から、吸気管４１のスロットル４５の下流側へ排気の一部を還流するＥＧＲ通路５２が設けられている。ＥＧＲ通路５２には還流するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ５３が設けられている。ＥＧＲクーラ５３の下流にはＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブ５４が設けられている。 Further, a turbine 431 of the supercharger 43 is provided on the exhaust pipe 51 upstream of the exhaust purification catalyst 10. Further, an EGR passage 52 is provided for returning a part of the exhaust gas from the upstream side of the supercharger 43 of the exhaust pipe 51 to the downstream side of the throttle 45 of the intake pipe 41. The EGR passage 52 is provided with an EGR cooler 53 that cools the recirculated EGR gas. An EGR valve 54 that adjusts the recirculation amount of the EGR gas is provided downstream of the EGR cooler 53.

さらに、制御装置１はＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０を備えている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなり、エンジンの制御のために設けられている各種センサや作動装置と信号をやり取りして内燃機関を制御するようになっている。 Further, the control device 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 20. The ECU 20 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a known type digital computer in which input / output ports are connected by a bidirectional bus, and is provided for engine control. The internal combustion engine is controlled by exchanging signals with various sensors and actuators.

ＥＣＵ２０は燃料供給管８に設けられた濃度検出センサ２１と電気的に接続されている。濃度検出センサ２１は、燃料中に含まれる硝酸エステルの濃度を検出するセンサである。図２は濃度検出センサ２１の詳細を示した図である。燃料供給管８の濃度検出センサ２１が装着される部位８１は、光を通過する透明の円管８２に置き換えられている。濃度検出センサ２１は光源２１１、受光部２１２とフィルタ２１３を有し、光源２１１と受光部２１２とが円管８２を挟むように配置され、円管８２と受光部２１２との間にフィルタ２１３が配置されて構成されている。 The ECU 20 is electrically connected to a concentration detection sensor 21 provided in the fuel supply pipe 8. The concentration detection sensor 21 is a sensor that detects the concentration of nitrate contained in the fuel. FIG. 2 is a diagram showing details of the density detection sensor 21. A portion 81 of the fuel supply pipe 8 where the concentration detection sensor 21 is mounted is replaced with a transparent circular pipe 82 that transmits light. The density detection sensor 21 includes a light source 211, a light receiving unit 212, and a filter 213. The light source 211 and the light receiving unit 212 are disposed so as to sandwich the circular tube 82, and the filter 213 is interposed between the circular tube 82 and the light receiving unit 212. Arranged and configured.

光源２１１は硝酸エステルの吸収ピーク波長である６．１μｍの波長光を含む赤外光を発する。光源２１１が発した赤外光は、円管８２内を流れる燃料内を通過した後、フィルタ２１３を経て受光部２１２へ入射する。フィルタ２１３は６．１μｍの波長光だけを透過し、受光部２１２は受光した６．１μｍの波長光を電気信号へ変換する。光源２１１が発した赤外光は燃料内を通過する際に吸収される。特に、硝酸エステルの吸収ピーク波長である６．１μｍの波長は燃料に含まれる硝酸エステルの量に応じて吸収作用を受ける。したがって、受光部２１２が受光する波長６．１μｍの光は、燃料に含まれる硝酸エステル量に応じて吸収作用を受け、減衰する。ＥＣＵ２０は、光源２１１からの赤外光の放射を制御するとともに、受光部２１２が変換した電気信号を受信する。さらに、ＥＣＵ２０は、軽油に混合した硝酸エステルの混合割合と波長６．１μｍの赤外光の減衰との関係を予めデータとして記憶している。ＥＣＵ２０は、光源２１１が放射した光と受光部２１２が受光した光とに基づき、予め記憶しておいたデータと照合することにより、燃料供給管８を流れる燃料における硝酸エステルの混合割合を算出する。 The light source 211 emits infrared light including light having a wavelength of 6.1 μm, which is the absorption peak wavelength of nitrate. Infrared light emitted from the light source 211 passes through the fuel flowing in the circular tube 82 and then enters the light receiving unit 212 through the filter 213. The filter 213 transmits only light having a wavelength of 6.1 μm, and the light receiving unit 212 converts the received light having a wavelength of 6.1 μm into an electrical signal. Infrared light emitted from the light source 211 is absorbed when passing through the fuel. In particular, the wavelength of 6.1 μm, which is the absorption peak wavelength of nitrate ester, is absorbed depending on the amount of nitrate ester contained in the fuel. Therefore, the light with a wavelength of 6.1 μm received by the light receiving unit 212 is absorbed and attenuated according to the amount of nitrate contained in the fuel. The ECU 20 controls the emission of infrared light from the light source 211 and receives the electrical signal converted by the light receiving unit 212. Further, the ECU 20 stores in advance the relationship between the mixing ratio of the nitrate ester mixed with the light oil and the attenuation of infrared light having a wavelength of 6.1 μm. The ECU 20 calculates the mixing ratio of nitrate ester in the fuel flowing through the fuel supply pipe 8 by collating with data stored in advance based on the light emitted from the light source 211 and the light received by the light receiving unit 212. .

この他、ＥＣＵ２０は燃料噴射弁７と電気的に接続され、燃料の噴射を制御する。また、ＥＣＵ２０はスロットル４５と電気的に接続され、スロットル４５の開度を制御する。また、ＥＣＵ２０はＥＧＲバルブ５４と電気的に接続され、ＥＧＲバルブ５４の開度を制御する。また、ＥＣＵ２０はポンプ１６と電気的に接続され、尿素水タンク１５内に貯蔵された尿素水溶液の尿素水ノズル１２への供給量を制御する。 In addition, the ECU 20 is electrically connected to the fuel injection valve 7 and controls fuel injection. The ECU 20 is electrically connected to the throttle 45 and controls the opening degree of the throttle 45. The ECU 20 is electrically connected to the EGR valve 54 and controls the opening degree of the EGR valve 54. The ECU 20 is electrically connected to the pump 16 and controls the supply amount of the urea aqueous solution stored in the urea water tank 15 to the urea water nozzle 12.

次に、ＮＯ_Ｘ排出量の増加量を算出する制御について説明する。この制御はＥＣＵ２０により実施される。図３は、ＮＯ_Ｘ排出量の増加量を算出する制御のフローである。ＥＣＵ２０は、濃度検出センサ２１により燃料における硝酸エステルの混合割合を算出する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ２０はエンジンの運転条件を検出する（ステップＳ２）。本実施例において、ＥＣＵ２０により検出される運転条件は、燃料噴射量とＥＧＲ率（吸気酸素濃度）である。ＥＣＵ２０は、例えばエンジンの回転数、負荷や吸入空気量に基づき決定した燃料噴射量をＲＡＭに記憶している。したがって、ここでは、ＥＣＵ２０は自身のＲＡＭに記憶された燃料噴射量の値を抽出する。また、ＥＣＵ２０はスロットル４５の開度及びＥＧＲバルブ５４の開度とから新気の吸入量とＥＧＲガスの吸入量とを算出し、ＥＧＲ率を算出する。 Next, control for calculating the increase amount of the NO _X emission amount will be described. This control is performed by the ECU 20. Figure 3 is a flow of control that calculates an increase amount of the NO _X emissions. The ECU 20 calculates the mixing ratio of the nitrate ester in the fuel by the concentration detection sensor 21 (step S1). Next, the ECU 20 detects the operating condition of the engine (step S2). In the present embodiment, the operating conditions detected by the ECU 20 are a fuel injection amount and an EGR rate (intake oxygen concentration). The ECU 20 stores the fuel injection amount determined based on, for example, the engine speed, load, and intake air amount in the RAM. Accordingly, here, the ECU 20 extracts the value of the fuel injection amount stored in its own RAM. Further, the ECU 20 calculates the intake amount of fresh air and the intake amount of EGR gas from the opening degree of the throttle 45 and the opening degree of the EGR valve 54, and calculates the EGR rate.

エンジンの運転条件の検出が終了すると、次に、ＥＣＵ２０は、ＮＯ_Ｘ排出量の増化量を算出する（ステップＳ３）。ＮＯ_Ｘ排出量は、燃焼室６で発生する排気中に含まれるＮＯ_Ｘの量である。ＮＯ_Ｘ排出量は、硝酸エステルの混合割合、ＥＧＲ率、燃料噴射量により変動する。 When the detection of the operating condition of the engine is terminated, then, ECU 20 calculates the Zoka amount of the NO _X emissions (Step S3). The NO _X emission amount is the amount of NO _X contained in the exhaust gas generated in the combustion chamber 6. The NO _X emission amount varies depending on the mixing ratio of the nitrate ester, the EGR rate, and the fuel injection amount.

図４はＥＧＲ率（当量比）とＮＯ_Ｘ排出量の関係を示した図である。図５はエンジンの回転数及びトルクとＮＯ_Ｘ排出量の増化量との関係を示した図である。図４（ａ）は、エンジンが軽負荷で運転している場合を示し、図４（ｂ）はエンジンが高負荷で運転している場合を示している。図４に示すように、軽負荷、高負荷ともに、ＥＧＲ率が上昇するほど、ＮＯ_Ｘ排出量が減少する。図４（ａ）に示すように、軽負荷の運転において、硝酸エステルの混合がある場合には、硝酸エステルの混合がない場合に比べ、ＮＯ_Ｘ排出量が増加する。一方、図４（ｂ）に示すように高負荷の運転では、硝酸エステルの混合の有無には影響を受けない。図５に示すように、エンジン回転数及びトルク、すなわち、エンジンの負荷が上昇するほど（図中の上に向かうほど）、ＮＯ_Ｘの増加量が少なくなる。そして、ＮＯ_Ｘの排出量の増減は、エンジンの負荷（この場合、圧縮端温度と言い換えることもできる）が一定の値を超えると、硝酸エステルの混合の影響を受けなくなる。すなわち、エンジンの負荷による増加量が０となる。なお、この場合、エンジンの負荷は圧縮端温度と言い換えることもできる。すなわち、ＮＯ_Ｘの排出量の増減は、圧縮端温度が一定の値を超えると、硝酸エステルの混合の影響を受けなくなる。 Figure 4 is a diagram showing the relationship between the EGR rate (equivalent ratio) and NO _X emissions. Figure 5 is a diagram showing a relationship between Zoka amount of rotational speed and torque and NO _X emissions engine. FIG. 4A shows a case where the engine is operating at a light load, and FIG. 4B shows a case where the engine is operating at a high load. As shown in FIG. 4, a light load, high load both as the EGR rate increases, NO _X emissions is reduced. As shown in FIG. 4 (a), in the operation of a light load, when there is a mixture of nitric acid esters, compared with the case where there is no mixing of the nitric acid ester, NO _X emissions increases. On the other hand, as shown in FIG. 4B, in the operation with a high load, the presence or absence of the mixing of the nitrate ester is not affected. As shown in FIG. 5, as the engine speed and torque, that is, the engine load increases (upward in the figure), the amount of increase in NO _X decreases. The emissions increase and decrease of the NO _X, the load of the engine (in this case can also be called a compression end temperature) when exceeds a certain value, not affected by the mixing of the nitric ester. That is, the amount of increase due to engine load is zero. In this case, the engine load can also be referred to as the compression end temperature. That is, emissions increase and decrease of the NO _X, if the compression end temperature exceeds a certain value, not affected by the mixing of the nitric ester.

ＥＣＵ２０は、図４及び図５を参照し、エンジンの運転条件、硝酸エステルの混合割合に基づき、ＮＯ_Ｘの増加量を算出すると、増加前のＮＯ_Ｘの排出量に加えて増加後のＮＯ_Ｘの排出量を算出する。また、ＥＣＵ２０は、例えば、エンジンの運転条件、硝酸エステルの混合割合から増加後のＮＯ_Ｘの排出量を予め算出して作成したマップデータを所有しており、このマップデータを参照して増加後のＮＯ_Ｘの排出量を決定してもよい。 4 and 5, the ECU 20 calculates the increase amount of NO _X based on the engine operating conditions and the mixing ratio of nitrate ester, and in addition to the NO _X emission amount before increase, the NO _X after increase increases. The amount of emissions is calculated. Further, ECU 20, for example, the operating conditions of the engine, owns map data created in advance calculated emissions of the NO _X after increasing the mixing ratio of nitric acid esters, after increase by referring to this map data emissions of the NO _X may be determined.

さらに、ＥＣＵ２０は、算出したＮＯ_Ｘの排出量に応じて、尿素水ノズル１２からの尿素水溶液の噴射量を決定し、決定した噴射量を噴射するようにポンプ１６を駆動する（ステップＳ４）。これにより、エンジンの運転条件、硝酸エステルの混合割合を考慮したＮＯ_Ｘの排出量に対応する尿素水溶液量がＳＣＲ触媒１３へ噴射される。この結果、ＳＣＲ触媒１３においてＮＯ_Ｘの量に対して還元に必要なアンモニアが供給されるため、浄化されずに残存するＮＯ_Ｘの量を低減する。これにより、外部へＮＯ_Ｘが排出されることを抑制する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ４の処理を終えると、リターンとなる。 Further, the ECU 20 determines the injection amount of the urea aqueous solution from the urea water nozzle 12 according to the calculated NO _X discharge amount, and drives the pump 16 to inject the determined injection amount (step S4). As a result, the urea aqueous solution amount corresponding to the NO _X emission amount in consideration of the engine operating conditions and the mixing ratio of the nitrate ester is injected into the SCR catalyst 13. As a result, the ammonia is supplied required for the reduction relative to the amount of the NO _X in the SCR catalyst 13, reducing the amount of the NO _X remaining without being purified. Thereby, NO _X is suppressed from being discharged to the outside. The ECU 20 returns after completing the process of step S4.

上記説明の通り、本実施例のエンジンの制御装置１は、濃度検出センサ２１により、燃料に添加された硝酸エステル（分子中に窒素を含むセタン価向上剤）の燃料における混合割合を検出し、燃料における硝酸エステルの混合割合とエンジンの運転条件（燃料噴射量、ＥＧＲ率）とに基づき、排気に含まれるＮＯ_Ｘを浄化するＳＣＲ触媒１３への尿素水溶液の添加量を制御する。これにより、硝酸エステルの添加により増加するＮＯ_Ｘ量を算出し、増加したＮＯ_Ｘ量を含む、実際のＮＯ_Ｘの排出量に応じて還元触媒の浄化能力を制御する。これにより、浄化されないままエンジンの外部へ排出されるＮＯ_Ｘを低減する。 As described above, the engine control apparatus 1 of the present embodiment detects the mixing ratio in the fuel of the nitrate ester (the cetane number improver containing nitrogen in the molecule) added to the fuel by the concentration detection sensor 21. the mixing ratio and the operating conditions of the engine (fuel injection quantity, EGR rate) of the nitrate ester in the fuel based on the, control the addition amount of the aqueous urea solution to the SCR catalyst 13 for purifying NO _X contained in the exhaust. As a result, the NO _X amount that increases due to the addition of the nitrate ester is calculated, and the purification capacity of the reduction catalyst is controlled in accordance with the actual NO _X emission amount including the increased NO _X amount. This reduces the NO _X to be discharged to the outside of the engine without being purified.

また、エンジンの制御装置１は、ＥＣＵ２０により、燃料における硝酸エステルの混合割合とエンジンの運転条件とに基づき排気中のＮＯ_Ｘ量を算出し、算出したＮＯ_Ｘ量に基づき、ＳＣＲ触媒１３への尿素水溶液の添加量を制御することとしてもよい。 The control device 1 of the engine, the ECU 20, based on the operating conditions of the mixing ratio and engine nitrate ester in the fuel to calculate the amount of NO _X in the exhaust gas, based on the calculated amount of NO _X, of the SCR catalyst 13 It is good also as controlling the addition amount of urea aqueous solution.

上記実施例では、セタン価向上剤として硝酸エステルを用いることを説明したが、本発明はこれに限定されない。上記実施例において、窒素を含むセタン価向上剤を、硝酸エステルに代替することができる。この場合、濃度検出センサ２１は、硝酸エステルに代替したセタン価向上剤の吸収ピークの波長の光波を用いてセタン価向上剤の燃料における混合割合を検出することとする。 In the above embodiment, the use of a nitrate ester as the cetane number improver has been described, but the present invention is not limited to this. In the above embodiment, the nitrogen-containing cetane number improver can be replaced with a nitrate ester. In this case, the concentration detection sensor 21 detects the mixing ratio of the cetane improver in the fuel by using the light wave having the wavelength of the absorption peak of the cetane improver substituted for the nitrate ester.

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope.

１エンジンの制御装置
８燃料供給路
１０排気浄化触媒（還元触媒）
１３ＳＣＲ触媒（選択還元触媒）
２０ＥＣＵ（制御手段）
２１濃度検出センサ（検出手段） 1 Engine control device 8 Fuel supply passage 10 Exhaust gas purification catalyst (reduction catalyst)
13 SCR catalyst (selective reduction catalyst)
20 ECU (control means)
21 Concentration detection sensor (detection means)

Claims

Detection means for detecting the mixing ratio of the cetane improver added to the fuel in the fuel;
Control means for controlling the purification ability of the reduction catalyst for purifying NO _x contained in the exhaust based on the mixing ratio and the engine operating conditions;
An engine control device comprising:

Claim wherein, for on the basis of the operating condition of the mixing ratio and the engine, to calculate the amount of NO _X in the exhaust gas, based on the amount of NO _X, and controlling the purification ability of the reducing catalyst The engine control device according to claim 1.

The engine control device according to claim 1 or 2, wherein the engine operating condition includes at least one of a fuel injection amount and an intake oxygen concentration.

The engine control apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit determines an amount of urea to be added to the selective reduction catalyst using the reduction catalyst as a selective reduction catalyst.

The engine control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the cetane number improver is a nitrate ester type improver containing nitrogen in a molecule.