WO2013047031A1 - 尿素噴射ｓｃｒ制御システム - Google Patents

尿素噴射ｓｃｒ制御システム Download PDF

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桂一 飯田
原田　伸一
正信 嶺澤
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いすゞ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a urea injection SCR control system in which an SCR device is connected to an exhaust pipe of an engine and injects urea according to the amount of NOx in engine exhaust gas.
  • the present invention relates to a urea injection SCR control system capable of accurately controlling injection.
  • Urea injection SCR Selective Catalytic Reduction control is performed so that an appropriate urea injection amount is obtained in accordance with the engine-out NOx emission detected by the NOx sensor (Patent Document 1). If the urea injection amount is excessive, ammonia as a toxic substance is discharged. If the urea injection amount is excessive, the NOx purification rate is lowered and the exhaust gas performance is affected.
  • Detecting the engine-out NOx amount with a NOx sensor is generally highly accurate, but the NOx sensor requires a certain amount of time from when the sensor is activated until the NOx amount can be sensed. Since the NOx sensor needs to keep a sensing part (hereinafter referred to as an element part) in a high temperature (for example, 800 ° C.) region due to its structure, heating control is performed. In addition, since ceramic is used for the element portion, if a water droplet or the like adheres to the element in a heating state, the element portion is damaged.
  • a sensing part hereinafter referred to as an element part
  • a high temperature for example, 800 ° C.
  • preheating control when there is no possibility of water droplet adhesion by preheating (hereinafter, this control is referred to as preheating control), the control is shifted to high temperature heating control, and then the amount of NOx is sensed (patent) References 2, 3).
  • the NOx model map (NOx amount map for each engine rotation and commanded injection amount) is used instead of the sensor for urea injection control during that period. Used to determine the injection amount.
  • the current NOx model map has two NOx map configurations with and without EGR (exhaust gas recirculation system) operation.
  • EGR exhaust gas recirculation system
  • the deviation of the urea injection amount has a problem of causing erroneous detection of failure diagnosis (diagnosticity of NOx sensor and NOx purification rate diagnosis).
  • an object of the present invention is to provide a urea injection SCR control system capable of controlling the appropriate urea injection amount in accordance with the engine-out NOx emission amount during the period in which the preliminary heating control is performed, solving the above-described problems. It is in.
  • the invention of claim 1 includes an SCR catalyst provided in an exhaust pipe of an engine, and a dosing valve for injecting urea water upstream of the SCR catalyst, and urea water from the dosing valve.
  • a urea injection SCR control system for controlling injection comprising a plurality of NOx model maps corresponding to atmospheric pressure conditions, outside air temperature, and engine water temperature, and detected values of atmospheric pressure detecting means, outside air temperature detecting means, and engine water temperature detecting means Is a NOx amount determined from each NOx model map, and the urea water injection amount from the dosing valve is controlled based on the determined NOx amount.
  • each of the NOx model maps is stored in a control unit, and the NOx amount is set for a plurality of outside air temperatures in which the NOx amount is set from the engine rotation and the commanded injection amount in accordance with the outside air temperature under the atmospheric pressure condition on a flat ground
  • a base map comprising an outside temperature map selection factor for selecting the outside temperature NOx map from the NOx map and the outside temperature-specific NOx map based on the actual outside temperature and interpolating the NOx value of the outside temperature NOx map is provided.
  • the map includes a correction map for correcting the NOx value from the base map under atmospheric pressure conditions at high altitude, and further includes an engine water temperature correction map for correcting the NOx value determined by the atmospheric pressure condition and the outside air temperature condition with the engine water temperature.
  • a urea injection SCR control system according to claim 1.
  • the invention according to claim 3 is the urea injection SCR control system according to claim 2, wherein each NOx model map when the EGR control is performed and when the EGR control is not performed is stored in the control unit.
  • the invention of claim 4 is provided with a NOx sensor for measuring the amount of NOx in the exhaust gas, and based on the detected values of the atmospheric pressure detecting means, the outside air temperature detecting means, and the engine water temperature detecting means during preliminary heating control of the NOx sensor.
  • the urea injection SCR control system according to any one of claims 1 to 3, wherein the NOx amount is determined from each NOx model map, and the injection amount of urea water from the dosing valve is controlled based on the determined NOx amount.
  • the present invention reduces the deviation from the actual NOx amount by determining the engine-out NOx amount using a plurality of NOx model maps corresponding to environmental differences such as the preliminary heating control period, atmospheric pressure, and outside air temperature. it can. For this reason, it is possible to perform an appropriate urea injection control, and the exhaust gas performance is not affected, and it is possible to prevent the erroneous diagnosis of the fault diagnosis and further improve the diagnostic accuracy (threshold value). Demonstrate.
  • the exhaust manifold 13 and the intake manifold 11 are connected to an EGR (Exhaust Gas Recirculation) pipe 17 for returning part of the exhaust gas to the intake system of the engine 10 to reduce NOx, and the EGR cooler 18 is connected to the EGR pipe 17. Are connected to the EGR valve 19.
  • EGR exhaust Gas Recirculation
  • An exhaust brake valve 20 and an exhaust throttle valve 21 are connected to the exhaust pipe 14, and a diesel particulate filter 22 and an SCR catalyst 23 are provided downstream thereof.
  • Various detection means that is, a detection value of the rotation sensor 31 that detects the number of revolutions of the engine, a detection value of the vehicle speed sensor 32, a detection value of the outside air temperature sensor 33, and a detection value of the atmospheric pressure sensor 34 are input to the ECU 30. .
  • the ECU 30 controls the fuel injection amount in the fuel injector 35 according to the accelerator opening, controls the intake throttle valve 16, the exhaust brake valve 20, the exhaust throttle valve 21 as appropriate, and opens and closes the EGR valve 19.
  • the EGR amount is controlled.
  • the SCR system 40 stores an SCR catalyst 23 provided in the exhaust pipe 14 of the engine 10, a dosing valve 41 for injecting urea water upstream of the SCR catalyst 23 (upstream of exhaust gas), and urea water.
  • a supply module 43 having a urea tank 42, an SM pump that sucks up urea water in the urea tank 42 and supplies urea water to the dosing valve 41, and a reverting valve that returns excess urea water into the urea tank 42; 41 and a dosing control unit (DCU) 44 for controlling the supply module 43 and the like.
  • DCU dosing control unit
  • the ECU 30 outputs engine parameters to the dosing control unit 44 in accordance with the operating condition of the engine 10, and the dosing control unit 44 thereby controls the supply module 43 and the dosing valve 41 based on the detection values of each sensor described later. It is like that.
  • the exhaust pipe 14 on the upstream side of the dosing valve 41 is provided with an exhaust temperature sensor 45 that measures the temperature of the exhaust gas at the inlet of the SCR catalyst 23 (SCR inlet temperature).
  • An upstream NOx sensor 46 that detects the NOx concentration upstream of the SCR catalyst 23 is provided upstream of the SCR catalyst 23, and downstream of the SCR catalyst 23 is downstream of the SCR catalyst 23.
  • a downstream NOx sensor 47 that detects the NOx concentration is provided.
  • the urea tank 42 is provided with an SCR sensor 48 that measures the water level, quality, temperature, and the like of urea water.
  • a cooling line 49 for circulating cooling water for cooling the engine 10 is connected to the urea tank 42 and the supply module 43.
  • the cooling line 49 passes through the urea tank 42 and exchanges heat between the cooling water flowing through the cooling line 49 and the urea water in the urea tank 42.
  • the cooling line 49 is provided with a tank heater valve (coolant valve) 50 for switching whether or not to supply cooling water to the urea tank 42.
  • a cooling line 49 is also connected to the dosing valve 41.
  • the dosing valve 41 is configured to be supplied with cooling water regardless of whether the tank heater valve 50 is opened or closed.
  • cooling line 49 is provided so as to also cool the supply module 43.
  • DCU dosing control unit
  • the DCU 44 includes an upstream NOx sensor 46, a downstream NOx sensor 47, an SCR sensor 48 (water level sensor, temperature sensor and quality sensor), an exhaust temperature sensor 45, and an SM temperature sensor 51 of the supply module 43.
  • the detected value of the urea water pressure sensor 52 are input, and signals from the ECU 30 such as the outside air temperature, atmospheric pressure, and engine parameters (engine speed, fuel injection amount, engine water temperature, etc.) are input.
  • the DCU 44 controls the tank heater valve 50, the SM pump 53 and reverting valve 54 of the supply module 43, the dosing valve 41, the upstream NOx sensor heater 46H, and the downstream NOx sensor heater 47H.
  • the DCU 44 performs preliminary heating control on the upstream NOx sensor 46 and the downstream NOx sensor 47 when the engine is started. That is, after the upstream NOx sensor 46 and the downstream NOx sensor 47 are preliminarily heated by the upstream NOx sensor heater 46H and the downstream NOx sensor heater 47H, and thereafter the influence of condensed water such as moisture is eliminated, The upstream NOx sensor 46 and the downstream NOx sensor 47 are held at a high temperature to detect NOx.
  • the DCU 44 determines the basic urea water amount based on the value of the upstream NOx sensor 46, and uses this basic urea water amount as the detection value of the downstream NOx sensor 47, the engine parameter signal, and the like. And the amount of urea water to be injected from the dosing valve 41 to the SCR catalyst 23 is determined.
  • the DCU 44 determines that the engine parameter from the ECU 30 is the engine operating condition.
  • the urea injection amount is controlled according to the outside air temperature, atmospheric pressure, and engine water temperature.
  • FIG. 1 shows a configuration example of the NOx model map stored in the DCU 44 described with reference to FIG.
  • FIG. 1 is an example of a NOx model map when EGR control is performed, and includes three NOx model maps 60-1, 60-2, 60-3 according to atmospheric pressure conditions, and an engine water temperature correction map. 61 is comprised.
  • the first NOx model map 60-1 is a base map under the atmospheric pressure condition (1) on a flat ground
  • the second NOx model map is, for example, the correction map 1 under the atmospheric pressure condition (2) corresponding to an altitude of 1000 m
  • the third NOx model map 60-3 is under the atmospheric pressure condition (3) corresponding to, for example, an altitude of 2000 m. This is a correction map 2.
  • the first NOx model map 60-1 includes a plurality of NOx maps 62a1, 62b1, 62c1, 62d1 for each outside air temperature corresponding to the outside air temperature (for example, arbitrarily set in the range of ⁇ 40 ° C. to + 40 ° C.), and the outside air temperature. Is stored, and an outside air temperature map selection factor 63-1 for selecting two outside air temperature NOx maps from these outside air temperature NOx maps 62a1, 62b1, 62c1, 62d1 according to the outside air temperature is stored.
  • NOx maps 62a1, 62b1, 62c1, and 62d1 for each outside air temperature store the NOx amount determined for each engine rotation and the commanded fuel injection amount when the engine is operated at the set outside air temperature.
  • the map selection factor 63-1 is based on the detected outside air temperature-specific NOx maps 62 a 1, 62 b 1, 62 c 1, 62 d 1, and the outside air temperature-specific NO x map (for example, 62 b 1) set higher than the detected outside air temperature.
  • the second and third NOx model maps 60-2 and 60-3 include the set atmospheric pressure conditions (2) and (3) and the set outside air temperature.
  • correction maps 1 and 2 for correcting NOx values by separate NOx maps 62a2, 62a3, 62b2, 62b3, 62c2, 62c3, 62d2, and 62d3, and outside temperature map selection factors 63-2 and 63-3, and a NOx model
  • the atmospheric pressure correction maps 64-2 and 64-3 for further interpolating the corrected NOx values from the maps 60-2 and 60-3 with the actual atmospheric pressure are provided, and the NOx model maps 60-2 and 60-3 are provided.
  • the corrected NOx value from the above and the interpolated values of the atmospheric pressure correction maps 64-2 and 64-3 are input to the multipliers 65-2 and 65-3, and the corrected NOx is output to the adder 66.
  • NOx model maps 60-1, 60-2, 60-3 are first NOx model maps 60-1, which are based on the engine operating state (engine speed and commanded injection amount) and outside air temperature.
  • the value is determined, the NOx value is input to the adder 66, and the multipliers of the second and third NOx model maps 60-2 and 60-3 according to the atmospheric pressure conditions (2) and (3)
  • the corrected NOx value is input to the adder 66 from either 65-2 or 65-3, and the NOx value of the first NOx model map 60-1 is corrected by the atmospheric pressure conditions (2) and (3).
  • the multiplier 67 multiplies the correction value based on the engine water temperature from the engine water temperature correction map 61 and outputs the NOx value based on the atmospheric pressure, the outside air temperature, and the engine water temperature.
  • These three NOx model maps 60-1, 60-2, and 60-3 are map configuration examples when EGR control is performed, and the engine-out NOx value when EGR control is not performed is EGR controlled. Therefore, three NOx model maps 60 are separately stored in the DCU 44 in consideration of the absence of EGR control.
  • the DCU 44 is based on the NOx value determined based on the NOx model maps 60-1, 60-2, 60-3 and the engine water temperature correction map 61 with respect to the engine operating conditions (engine speed and command injection amount). The amount of urea injected from the dosing valve 41 is determined.
  • a NOx model map corresponding to environmental differences is stored in the DCU 44, and these environmental The deviation of the actual NOx amount can be eliminated by obtaining the NOx amount corresponding to the difference.
  • the larger the number of maps the higher the accuracy of the NOx amount.
  • the intermediate NOx amount is associated with an interpolation value as a certain number of multiple maps.
  • the present invention can reduce the deviation from the actual NOx amount by mapping the NOx model corresponding to the difference in environment, so that it does not affect the exhaust gas performance by the appropriate urea injection control, and the failure diagnosis This makes it possible to prevent misdiagnosis and improve diagnostic accuracy (threshold value).
  • the NOx model map 60 further reduces the atmospheric pressure condition to four or more.
  • four NOx maps by temperature may be used, but more than this may be used.
  • one of the three NOx model maps 60 is a base map and the other is a correction map has been described, but each may be configured as an independent base map under atmospheric pressure conditions.
  • NOx model map 60 is stored in the DCU 44
  • it may be stored in the ECU 30.

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Abstract

　予備ヒーティング制御を行っている期間に、エンジンアウトＮＯｘ排出量に合わせて適切な尿素噴射量を制御できる尿素噴射ＳＣＲ制御システムを提供する。　エンジン１０の排気管１４に設けられたＳＣＲ触媒２３と、ＳＣＲ触媒２３の上流側で尿素水を噴射するドージングバルブ４１と、排ガス中のＮＯｘ量を測定するＮＯｘセンサー４６、４７とを備え、ドージングバルブ４１からの尿素水の噴射を制御する尿素噴射ＳＣＲ制御システムであって、大気圧条件、外気温、エンジン水温に対応した複数のＮＯｘモデルマップ６０を備え、大気圧センサ、外気温センサ、エンジン水温センサの検出値に基づいて各ＮＯｘモデルマップ６０からＮＯｘ量を決定し、その決定したＮＯｘ量に基づいてドージングバルブ４１からの尿素水の噴射量を制御するものである。

Description

尿素噴射ＳＣＲ制御システム
　本発明は、エンジンの排気管にＳＣＲ装置を接続し、エンジン排ガス中のＮＯｘ量に応じて尿素を噴射する尿素噴射ＳＣＲ制御システムに係り、特に、ＮＯｘセンサーがセンシング可能な状態になるまで、尿素噴射を的確に制御できる尿素噴射ＳＣＲ制御システムに関するものである。
　尿素噴射ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）制御は、ＮＯｘセンサーで検出されたエンジンアウトＮＯｘ排出量に合わせて適切な尿素噴射量となるように制御を行っている（特許文献１）。この尿素噴射量が過多だと有毒物質のアンモニアを排出し、過少だとＮＯｘ浄化率の低下となり、排ガス性能に影響する。
　エンジンアウトＮＯｘ量は、ＮＯｘセンサーにより検知することが精度も高く一般的であるが、ＮＯｘセンサーは、センサー起動からＮＯｘ量をセンシング可能な状態にするまで、ある程度の時間を要する。ＮＯｘセンサーは構造上、センシング部（以下エレメント部）を高温（例えば８００℃）域に保つ必要があるため、ヒーティング制御を行っている。また、エレメント部はセラミックが使われているため、ヒーティング状態で、エレメントに水滴等が付着すると、破損してしまう。よって、ＮＯｘセンサーを使用する場合、エンジン始動直後（暖気前）に排気ガス中に含まれている水分や、排気管内やＮＯｘセンサー自体が結露等によって発生した水滴が無くなるまで、予備ヒーティングを行うようにしている。この予備ヒーティングは、エレメントに水滴が付着しても破損しない温度（例えば１００度）でエレメントを加熱することで、結露によりセンサー内に発生した水滴を蒸発させるものである。このように予備ヒーティングで、水滴付着の可能性が無くなってから（以下この制御を予備ヒーティング制御と言う）、高温域のヒーティング制御に移行させ、その後ＮＯｘ量をセンシングしている（特許文献２、３）。
　予備ヒーティング制御を行っている時間は、ＮＯｘ量の検出が出来ないため、その期間の尿素噴射制御は、センサーの代替として、ＮＯｘモデルマップ（エンジン回転と指示噴射量ごとのＮＯｘ量マップ）を使って噴射量を決定している。
特開２０００－３０３８２６号公報 特開２００４－３６０５２６号公報 特開２０１０－１７４６５７号公報
　ところで、現状のＮＯｘモデルマップは、ＥＧＲ（排ガス再循環システム）の作動有無での２枚のＮＯｘマップ構成となっている。ここで、実際のエンジン制御では、環境ごとに各制御パラメータが補正されるため、使用環境によりエンジンアウトＮＯｘ排出量も異なる。よって、現状のＮＯｘモデルマップ構成では、使用環境の違いで、実ＮＯｘ量とのズレが発生し、適切な尿素噴射制御することが出来ず、アンモニアスリップやＮＯｘ浄化率低下を招いてしまう。
　更に、この尿素噴射量のズレは、故障診断（ＮＯｘセンサーのたしからしさ診断や、ＮＯｘ浄化率診断）の誤検出を引き起こしてしまう問題がある。
　そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、予備ヒーティング制御を行っている期間に、エンジンアウトＮＯｘ排出量に合わせて適切な尿素噴射量を制御できる尿素噴射ＳＣＲ制御システムを提供することにある。
　上記目的を達成するために請求項１の発明は、エンジンの排気管に設けられたＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒の上流側で尿素水を噴射するドージングバルブとを備え、ドージングバルブからの尿素水の噴射を制御する尿素噴射ＳＣＲ制御システムであって、大気圧条件、外気温、エンジン水温に対応した複数のＮＯｘモデルマップを備え、大気圧検出手段、外気温検出手段、エンジン水温検出手段の検出値に基づいて各ＮＯｘモデルマップからＮＯｘ量を決定し、その決定したＮＯｘ量に基づいてドージングバルブからの尿素水の噴射量を制御することを特徴とする尿素噴射ＳＣＲ制御システムである。
　請求項２の発明は、前記各ＮＯｘモデルマップは、コントロールユニットに格納され、平地での大気圧条件における外気温に応じてエンジン回転と指示噴射量からＮＯｘ量が設定された複数の外気温別ＮＯｘマップとその外気温別ＮＯｘマップから実際の外気温で外気温別ＮＯｘマップを選択すると共にその外気温別ＮＯｘマップのＮＯｘ値を補間する外気温マップ選択ファクタからなるベースマップを備えると共に、ベースマップを高地での大気圧条件でベースマップからのＮＯｘ値を補正する補正マップとを備え、さらに大気圧条件と外気温条件で決定されたＮＯｘ値をエンジン水温で補正するエンジン水温補正マップを備える請求項１記載の尿素噴射ＳＣＲ制御システムである。
　請求項３の発明は、コントロールユニットには、ＥＧＲ制御をしているときとＥＧＲ制御していないときの各ＮＯｘモデルマップが格納されている請求項２記載の尿素噴射ＳＣＲ制御システムである。
　請求項４の発明は、排ガス中のＮＯｘ量を測定するＮＯｘセンサーを備え、そのＮＯｘセンサーの予備ヒーティング制御時に、大気圧検出手段、外気温検出手段、エンジン水温検出手段の検出値に基づいて各ＮＯｘモデルマップからＮＯｘ量を決定し、その決定したＮＯｘ量に基づいてドージングバルブからの尿素水の噴射量を制御する請求項１～３いずれかに記載の尿素噴射ＳＣＲ制御システムである。
　本発明は、予備ヒーティング制御期間、大気圧や外気温などの環境違いに対応した複数のＮＯｘモデルマップを用いてエンジンアウトＮＯｘ量を決定することで、実ＮＯｘ量とのズレを減らすことができる。このため、適切な尿素噴射制御が行え、排ガス性能に影響を与えることが無くなると共に、故障診断の誤診断防止、更には診断精度（閾値）を向上させることが出来るようになるという優れた効果を発揮する。
本発明の尿素噴射ＳＣＲ制御システムにおけるＮＯｘモデルマップの構成例を示す図である。 本発明を適用するＳＣＲシステムの一例を示す概略図である。 ＤＣＵの入出力構成を示す図である。
　以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
　先ず、図２によりエンジンの排ガス浄化システムについて説明する。
　図２において、ディーゼルエンジン１０の吸気マニホールド１１には、吸気管１２が接続され、排気マニホールド１３には排気管１４が接続される。吸気管１２には、吸気量を測定するエアフローセンサ１５が設けられ、そのエアフローセンサ１５で、吸気スロットルバルブ１６の開度が制御されて吸気量が調整される。
　排気マニホールド１３と吸気マニホールド１１とは、排気ガスの一部をエンジン１０の吸気系に戻してＮＯｘを低減するためのＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）管１７が接続され、そのＥＧＲ管１７にＥＧＲクーラ１８とＥＧＲバルブ１９とが接続される。
　排気管１４には、排気ブレーキバルブ２０、排気スロットルバルブ２１が接続され、その下流に、ディーゼルパティキュレートフィルタ２２、ＳＣＲ触媒２３が設けられる。
　ＥＣＵ３０には、各種検出手段、すなわち、エンジンの回転数を検出する回転センサ３１の検出値、車速センサ３２の検出値、外気温度センサ３３の検出値、大気圧センサ３４の検出値が入力される。
　ＥＣＵ３０は、走行中、アクセル開度に応じて燃料インジェクタ３５での燃料噴射量を制御し、また適宜吸気スロットルバルブ１６、排気ブレーキバルブ２０、排気スロットルバルブ２１を制御すると共にＥＧＲバルブ１９を開閉してＥＧＲ量を制御するようになっている。
　次に、エンジン１０からの排気ガス中のＮＯｘを処理するためのＳＣＲ触媒２３からなるＳＣＲシステム４０を説明する。
　このＳＣＲシステム４０は、エンジン１０の排気管１４に設けられたＳＣＲ触媒２３と、ＳＣＲ触媒２３の上流側（排気ガスの上流側）で尿素水を噴射するドージングバルブ４１と、尿素水を貯留する尿素タンク４２と、尿素タンク４２内の尿素水を吸い上げてドージングバルブ４１に尿素水を供給するＳＭポンプ及び余剰の尿素水を尿素タンク４２内に戻すリバーティングバルブを有するサプライモジュール４３と、ドージングバルブ４１やサプライモジュール４３などを制御するドージングコントロールユニット（ＤＣＵ；Dosing Control Unit）４４とを備える。
　ＥＣＵ３０は、エンジン１０の運転状況に応じエンジンパラメータをドージングコントロールユニット４４に出力し、これによりドージングコントロールユニット４４が、後述する各センサーの検出値を基に、サプライモジュール４３とドージングバルブ４１を制御するようになっている。
　ドージングバルブ４１の上流側の排気管１４には、ＳＣＲ触媒２３の入口における排気ガスの温度（ＳＣＲ入口温度）を測定する排気温度センサー４５が設けられる。また、ＳＣＲ触媒２３の上流側には、ＳＣＲ触媒２３の上流側でのＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサー４６が設けられ、ＳＣＲ触媒２３の下流側には、ＳＣＲ触媒２３の下流側でのＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサー４７が設けられる。
　尿素タンク４２には、尿素水の水位や品質、温度などを測定するＳＣＲセンサー４８が設けられる。
　尿素タンク４２とサプライモジュール４３には、エンジン１０を冷却するための冷却水を循環する冷却ライン４９が接続される。冷却ライン４９は、尿素タンク４２内を通り、冷却ライン４９を流れる冷却水と尿素タンク４２内の尿素水との間で熱交換するようにされる。
　冷却ライン４９には、尿素タンク４２に冷却水を供給するか否かを切り替えるタンクヒータバルブ（クーラントバルブ）５０が設けられる。また、ドージングバルブ４１にも冷却ライン４９が接続されるが、ドージングバルブ４１には、タンクヒータバルブ５０の開閉に拘わらず、冷却水が供給されるように構成されている。
　なお、図２では図を簡略化しており示されていないが、冷却ライン４９は、サプライモジュール４３も冷却するように設けられる。
　次に、図３によりドージングバルブ４１やサプライモジュール４３を制御すドージングコントロールユニット（ＤＣＵ）４４の入出力構成について説明する。
　図３に示すように、ＤＣＵ４４には、上流側ＮＯｘセンサー４６、下流側ＮＯｘセンサー４７、ＳＣＲセンサー４８（水位センサー、温度センサー及び品質センサー）、排気温度センサー４５、サプライモジュール４３のＳＭ温度センサー５１と尿素水圧力センサー５２の検出値が入力され、またＥＣＵ３０から外気温、大気圧、エンジンパラメータ（エンジン回転数、燃料の指示噴射量、エンジン水温など）の信号が入力される。
　ＤＣＵ４４は、タンクヒータバルブ５０、サプライモジュール４３のＳＭポンプ５３とリバーティングバルブ５４、ドージングバルブ４１、上流側ＮＯｘセンサー用ヒータ４６Ｈ、及び下流側ＮＯｘセンサー用ヒータ４７Ｈを制御するようになっている。
　このＤＣＵ４４の基本的な制御を説明する。
　先ず、ＤＣＵ４４は、エンジン始動時などに上流側ＮＯｘセンサー４６と下流側ＮＯｘセンサー４７を予備ヒーティング制御を行う。すなわち上流側ＮＯｘセンサー用ヒータ４６Ｈ及び下流側ＮＯｘセンサー用ヒータ４７Ｈにて、上流側ＮＯｘセンサー４６と下流側ＮＯｘセンサー４７を予備ヒーティングし、その後、水分などの凝縮水の影響をなくした後、上流側ＮＯｘセンサー４６と下流側ＮＯｘセンサー４７を高温に保持してＮＯｘの検出を行う。
　次に、予備ヒーティング制御後、ＤＣＵ４４は、上流側ＮＯｘセンサー４６の値に基づいて基本の尿素水量を決定すると共に、この基本の尿素水量を下流側ＮＯｘセンサー４７の検出値やエンジンパラメータ信号等に基づいて補正し、ドージングバルブ４１からＳＣＲ触媒２３に噴射する尿素水量を決定する。
　本発明においては、予備ヒーティング制御を行っている期間、上流側ＮＯｘセンサー４６と下流側ＮＯｘセンサー４７でのＮＯｘ検出が行われないため、ＤＣＵ４４が、ＥＣＵ３０からのエンジン運転条件であるエンジンパラメータと外気温、大気圧、エンジン水温に応じて尿素噴射量を制御するものである。
　この尿素噴射ＳＣＲ制御システムを図１により説明する。
　図１は、図３で説明したＤＣＵ４４に格納されるＮＯｘモデルマップの構成例を示したものである。
　図１においては、ＥＧＲ制御を行っているときのＮＯｘモデルマップの例で、大気圧条件に応じて３つのＮＯｘモデルマップ６０－１、６０－２、６０－３を備え、さらにエンジン水温補正マップ６１を備えて構成される。この３つのＮＯｘモデルマップ６０－１、６０－２、６０－３は、第１のＮＯｘモデルマップ６０－１が、平地における大気圧条件（１）でのベースマップであり、第２のＮＯｘモデルマップ６０－２が、例えば高度１０００ｍに相当する大気圧条件（２）での補正マップ１であり、第３のＮＯｘモデルマップ６０－３が、例えば高度２０００ｍに相当する大気圧条件（３）での補正マップ２である。
　先ず第１のＮＯｘモデルマップ６０－１は、外気温（例えば－４０℃～＋４０℃の範囲で任意に設定）に応じた複数の外気温別ＮＯｘマップ６２ａ１、６２ｂ１、６２ｃ１、６２ｄ１と、外気温が入力され、その外気温に応じて、これら外気温別ＮＯｘマップ６２ａ１、６２ｂ１、６２ｃ１、６２ｄ１から２つの外気温別ＮＯｘマップを選択する外気温度マップ選択ファクタ６３－１とが格納されている。
　これら外気温別ＮＯｘマップ６２ａ１、６２ｂ１、６２ｃ１、６２ｄ１は、設定の外気温でエンジンが運転されるときのエンジン回転と燃料の指示噴射量ごとで決定されるＮＯｘ量が記憶されており、外気温度マップ選択ファクタ６３－１は、検出された外気温から外気温別ＮＯｘマップ６２ａ１、６２ｂ１、６２ｃ１、６２ｄ１のうち、検出された外気温に対して高く設定されている外気温別ＮＯｘマップ（例えば６２ｂ１）と、低く設定されている外気温別ＮＯｘマップ６２ｃ１とを選択し、これら外気温別ＮＯｘマップ６２ｂ１、６２ｃ１で決定されるＮＯｘ値を外気温で補間し、そのＮＯｘ値を加算器６６に出力するようになっている。
　第１のＮＯｘモデルマップ６０－１に対して、第２、第３のＮＯｘモデルマップ６０－２、６０－３は、設定された大気圧条件（２）、（３）と、設定の外気温別ＮＯｘマップ６２ａ２、６２ａ３、６２ｂ２、６２ｂ３、６２ｃ２、６２ｃ３、６２ｄ２、６２ｄ３と、外気温度マップ選択ファクタ６３－２、６３－３とでＮＯｘ値を補正する補正マップ１、２を備え、さらにＮＯｘモデルマップ６０－２、６０－３からの補正ＮＯｘ値を、さらに実際の大気圧で補間するための大気圧補正マップ６４－２、６４－３とを備え、ＮＯｘモデルマップ６０－２、６０－３からの補正ＮＯｘ値と大気圧補正マップ６４－２、６４－３の補間値が乗算器６５－２、６５－３に入力されて補正ＮＯｘを加算器６６に出力するようになっている。
　この３つのＮＯｘモデルマップ６０－１、６０－２、６０－３は、先ず第１のＮＯｘモデルマップ６０－１で、エンジン運転状態（エンジン回転数と指示噴射量）と外気温に基づいてＮＯｘ値が決定され、そのＮＯｘ値が加算器６６に入力され、また大気圧条件（２）、（３）に応じて、第２、第３のＮＯｘモデルマップ６０－２、６０－３の乗算器６５－２、６５－３のいずれかから補正ＮＯｘ値が加算器６６に入力され、第１のＮＯｘモデルマップ６０－１のＮＯｘ値が大気圧条件（２）、（３）で補正されて、乗算器６７に出力され、乗算器６７で、エンジン水温補正マップ６１からのエンジン水温による補正値が乗算されて、大気圧、外気温、エンジン水温に基づいたＮＯｘ値が出力される。
　この３つのＮＯｘモデルマップ６０－１、６０－２、６０－３は、ＥＧＲ制御しているときのマップ構成例であり、ＥＧＲ制御していないときのエンジンアウトＮＯｘ値は、ＥＧＲ制御しているときのＮＯｘ値と相違するため、別途ＥＧＲ制御無しのときを考慮した３つのＮＯｘモデルマップ６０がＤＣＵ４４に格納されている。
　ＤＣＵ４４は、エンジン運転条件（エンジン回転数と指示噴射量）に対して、ＮＯｘモデルマップ６０－１、６０－２、６０－３、エンジン水温補正マップ６１に基づいて決定されたＮＯｘ値に基づいてドージングバルブ４１から噴射する尿素量を決定する。
　これにより、予備ヒーティング制御期間、ＮＯｘセンサー４６、４７からのＮＯｘ検出がなくても、適切な尿素噴射量の制御が行える。
　本発明においては、ＮＯｘモデルマップと実ＮＯｘ量のズレを解消するために、環境の違い（大気圧、外気温、エンジン水温など）に対応したＮＯｘモデルマップをＤＣＵ４４に格納し、これらの環境の違いに対応してＮＯｘ量を求めることで実ＮＯｘ量のズレを解消できる。また当然マップ数が多い方がＮＯｘ量の精度は上がるが、極端な複数マップ化は現実的ではないので、ある程度の複数マップ化として途中のＮＯｘ量は補間値にて対応させる。
　このように本発明は、環境違いに対応したＮＯｘモデルマップ化により実ＮＯｘ量とのズレを減らすことができるため、適切な尿素噴射制御により、排ガス性能に影響を与えることが無くなると共に、故障診断の誤診断防止、更には診断精度（閾値）を向上させることが出来るようになる。
　上述の実施の形態では、３つのＮＯｘモデルマップ６０とエンジン水温補正マップ６１で、ＮＯｘ値を決定する例を示したが、ＮＯｘモデルマップ６０は、大気圧条件をさらに細かくして４つ以上にしてもよいし、温度別ＮＯｘマップも４つとしたが、これ以上であってもよい。さらに３つのＮＯｘモデルマップ６０のうち１つをベースマップとし、他を補正マップとする例で説明したが、それぞれ大気圧条件下で独立したベースマップで構成するようにしてもよい。
　また、ＮＯｘモデルマップ６０をＤＣＵ４４に格納する例で説明したがＥＣＵ３０に格納するようにしてもよい。
　１０　エンジン
　１４　排気管
　２３　ＳＣＲ触媒
　４１　ドージングバルブ
　４６　上流側ＮＯｘセンサー
　４７　下流側ＮＯｘセンサー
　６０－１～６０－３　ＮＯｘモデルマップ

Claims (4)

  1. 　エンジンの排気管に設けられたＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒の上流側で尿素水を噴射するドージングバルブとを備え、ドージングバルブからの尿素水の噴射を制御する尿素噴射ＳＣＲ制御システムであって、大気圧条件、外気温、エンジン水温に対応した複数のＮＯｘモデルマップを備え、大気圧検出手段、外気温検出手段、エンジン水温検出手段の検出値に基づいて各ＮＯｘモデルマップからＮＯｘ量を決定し、その決定したＮＯｘ量に基づいてドージングバルブからの尿素水の噴射量を制御することを特徴とする尿素噴射ＳＣＲ制御システム。
  2. 　前記各ＮＯｘモデルマップは、コントロールユニットに格納され、平地での大気圧条件における外気温に応じてエンジン回転と指示噴射量からＮＯｘ量が設定された複数の外気温別ＮＯｘマップとその外気温別ＮＯｘマップから実際の外気温で外気温別ＮＯｘマップを選択すると共にその外気温別ＮＯｘマップのＮＯｘ値を補間する外気温マップ選択ファクタからなるベースマップを備えると共に、ベースマップを高地での大気圧条件でベースマップからのＮＯｘ値を補正する補正マップとを備え、さらに大気圧条件と外気温条件で決定されたＮＯｘ値をエンジン水温で補正するエンジン水温補正マップを備える請求項１記載の尿素噴射ＳＣＲ制御システム。
  3. 　前記コントロールユニットには、ＥＧＲ制御をしているときとＥＧＲ制御していないときの各ＮＯｘモデルマップが格納されている請求項２記載の尿素噴射ＳＣＲ制御システム。
  4. 　排ガス中のＮＯｘ量を測定するＮＯｘセンサーを備え、そのＮＯｘセンサーの予備ヒーティング制御時に、大気圧検出手段、外気温検出手段、エンジン水温検出手段の検出値に基づいて各ＮＯｘモデルマップからＮＯｘ量を決定し、その決定したＮＯｘ量に基づいてドージングバルブからの尿素水の噴射量を制御する請求項１～３いずれかに記載の尿素噴射ＳＣＲ制御システム。
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