WO2022191138A1 - 制御装置、制御方法および排気浄化システム - Google Patents

制御装置、制御方法および排気浄化システム Download PDF

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嘉利 長堂
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株式会社小松製作所
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a control device, a control method, and an exhaust purification system.
  • This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2021-037402 filed in Japan on March 9, 2021, the contents of which are incorporated herein.
  • Patent Document 1 describes the following exhaust purification control system. That is, the exhaust purification control system described in Patent Document 1 supplies a catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine to purify exhaust gas, and a reactant that is necessary for the reaction of the catalyst upstream of the catalyst. and a controller for controlling the amount of reactant supplied by the reactant supply means.
  • the control device includes a step of calculating a basic reactant supply amount from the operating condition of the internal combustion engine, a step of calculating a correction amount so that the correction amount becomes smaller as the increase in the engine speed increases, and a step of calculating the correction amount. and calculating a target reactant supply amount from the reactant supply amount and the correction amount. Further, the control device calculates the correction amount such that the correction amount increases as the accelerator opening increases.
  • Patent Document 2 describes the following catalyst efficiency improvement method. That is, the catalyst efficiency improvement method described in Patent Document 1 is a method for improving the efficiency of a NOx reduction catalyst connected downstream of an internal combustion engine, comprising the steps of detecting acceleration that is about to occur in the internal combustion engine; and adjusting the amount of reductant injected to the NOx reduction catalyst to offset fluctuations in the amount of NOx supplied to the internal combustion engine due to acceleration of the internal combustion engine.
  • parameters capable of rapidly indicating engine transient conditions such as the rate of change of pedal position, the rate of change of fuel injection amount, the rate of change of engine speed or load, etc., are continuously monitored, and these parameters are is used to continuously adjust the injection amount of the reductant in consideration of the increase or decrease in the amount of NOx entering the catalyst.
  • one aspect of the present invention is a control device for controlling an injection amount of reducing agent supplied to a selective reduction catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, the control device comprising: a pre-correction injection amount calculation unit for calculating a pre-correction injection amount of the reducing agent based on a time rate of change of the rotational speed of the internal combustion engine and a time rate of change of the fuel injection amount of the internal combustion engine; and the time rate of change of the fuel injection amount are both positive, the injection amount of the reducing agent increases, and at least both the time rate of change of the rotational speed and the time rate of change of the fuel injection amount are positive. and an injection amount correction unit that calculates a post-correction injection amount obtained by correcting the pre-correction injection amount so that the injection amount of the reducing agent decreases when is negative.
  • Another aspect of the present invention is a control method for controlling an injection amount of a reducing agent supplied to a selective reduction catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, the method comprising: calculating a pre-correction injection amount; and based on the time rate of change of the engine speed and the time rate of change of the fuel injection amount of the internal combustion engine, at least the rate of change of the engine speed and the fuel injection amount.
  • the injection amount of the reducing agent increases when both the rate of change with time are positive, and the injection amount of the reducing agent increases at least when both the rate of change with time of the rotational speed and the rate of change with time of the fuel injection amount are negative. and calculating a post-correction injection amount obtained by correcting the pre-correction injection amount so that the injection amount decreases.
  • one aspect of the present invention includes a selective reduction catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, an injection device for injecting a reducing agent supplied to the selective reduction catalyst, and an injection amount of the reducing agent by the injection device.
  • the control device includes a pre-correction injection amount calculation unit that calculates a pre-correction injection amount of the reducing agent based on the operating state of the internal combustion engine, and a time change in the rotational speed of the internal combustion engine. and the time rate of change of the fuel injection amount of the internal combustion engine, the injection amount of the reducing agent is increased at least when both the time rate of change of the rotational speed and the time rate of change of the fuel injection amount are positive.
  • the pre-correction injection amount is corrected such that the injection amount of the reducing agent decreases when at least both the time rate of change of the rotational speed and the time rate of change of the fuel injection amount are negative.
  • an injection amount correction unit that calculates the amount of injection.
  • the injection amount of the reducing agent can be corrected with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a system diagram showing a configuration example of an exhaust purification system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a control device 100 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a urea water injection amount correction unit 104 shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a configuration example of a urea water injection amount correction coefficient calculation unit 105 shown in FIG. 3
  • 4 is a block diagram showing a configuration example of a correction amount adjustment unit 107 shown in FIG. 3
  • FIG. FIG. 6 is a flow chart showing an operation example of the correction amount adjustment unit 107 shown in FIG. 2 is a flow chart showing an operation example of the exhaust purification system 10 shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an operation example of the exhaust purification system 10 shown in FIG. 1;
  • FIG. 1 is a system diagram showing a configuration example of an exhaust purification system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the control device 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the urea water injection amount correction unit 104 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a configuration example of the urea water injection amount correction coefficient calculation unit 105 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the correction amount adjusting section 107 shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a flow chart showing an operation example of the correction amount adjustment unit 107 shown in FIG.
  • FIG. 7 is a flow chart showing an operation example of the exhaust purification system 10 shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an operation example of the exhaust purification system 10 shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a configuration example of an exhaust purification system 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the exhaust gas purification system 10 shown in FIG. It comprises a sensor 92 , an SCR bed temperature sensor 93 and a controller 100 .
  • the exhaust purification system 10 according to the present embodiment includes at least the SCR device 6, the urea water injector 7, and the control device 100, for example. 1 mainly shows the configuration related to the injection amount control of the urea water injector 7 in the exhaust purification system 10 or the control device 100 of the present embodiment, and the configuration related to other functions such as the fuel injection control of the engine 1. are omitted as appropriate.
  • the engine 1 is one configuration example of an internal combustion engine, and is a multi-cylinder diesel engine in this embodiment.
  • the exhaust passage 3 exhausts the exhaust gas from the engine 1 to the atmosphere through the DPF device 5 and the SCR device 6 .
  • the DPF device 5 is, for example, a continuously regenerative DPF system, and includes a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) 51 and a DPF (Diesel Particulate Filter) 52 inside. Matter (particulate matter) is collected and the nitrogen dioxide converted by DOC51 oxidizes the collected PM downstream to carbon dioxide to remove the PM.
  • the DPF device 5 may be a system of other types such as an automatically regenerating DPF system or a manually regenerating DPF system.
  • the SCR device 6 has an SCR (Selective Catalytic Reduction; ammonia selective reduction catalyst) 61 inside, and urea water as an example of a reducing agent supplied into the exhaust gas on the upstream side of the SCR 61 by the urea water injector 7 reduces nitrogen It converts oxides (NOx) into nitrogen molecules (N2) and water (H2O).
  • the reducing agent may be anhydrous urea or the like.
  • the urea water injector 7 is an injection device that injects the urea water supplied to the SCR 61 in the SCR device 6 .
  • the amount of urea water injected into the exhaust passage 3 by the urea water injector 7 is controlled by the control device 100 .
  • the engine outlet NOx sensor 91 is a sensor that detects the concentration of NOx near the exhaust outlet of the engine 1 in the exhaust passage 3 and outputs a signal indicating the detection result to the control device 100 .
  • the SCR outlet NOx sensor 92 is a sensor that detects the concentration of NOx near the exhaust outlet of the SCR device 6 in the exhaust passage 3 and outputs a signal indicating the detection result to the control device 100 .
  • the engine outlet NOx sensor 91 and the engine outlet NOx sensor 92 are used, for example, when calculating the NOx reduction effect of the SCR 61 by comparing each measured value.
  • the SCR bed temperature sensor 93 measures the catalyst bed temperature of the SCR 61 of the SCR device 6 and outputs the measured result to the control device 100 .
  • the SCR bed temperature sensor 93 may be composed of a plurality of temperature sensors, in which case, for example, the average value of a plurality of measured values can be used as the catalyst bed temperature.
  • the control device 100 includes an engine outlet NOx sensor 91, an SCR outlet NOx sensor 92, an SCR bed temperature sensor 93, an engine rotation sensor (not shown) for detecting the rotation speed (rotational speed) of the engine 1, and an accelerator pedal (not shown).
  • the engine control device 100 shown in FIG. 1 can be configured using, for example, a computer such as a microcomputer, peripheral circuits and peripheral devices of the computer, and hardware such as the computer and programs executed by the computer.
  • a plurality of blocks shown in FIG. 2 are provided as a functional configuration configured by combination with software such as.
  • FIG. 2 shows a functional configuration related to injection amount control of the urea water injector 7 among a plurality of functional configurations provided in the control device 100 .
  • the control device 100 shown in FIG. 2 includes a fuel injection control section 101 and a urea water injection amount control section 102 .
  • the urea water injection amount control unit 102 also includes a pre-correction urea water injection amount calculation unit 103 and a urea water injection amount correction unit 104 .
  • the fuel injection control unit 101 controls, for example, a fuel injection device (not shown) of the engine 1 to perform fuel injection control.
  • the fuel injection control unit 101 outputs information indicating the rotational speed of the engine 1, the fuel injection amount, etc. to the urea water injection amount control unit 102 .
  • the urea water injection amount control unit 102 corrects and adjusts the pre-correction urea water injection amount D11 ( FIG. 3 ) calculated by the pre-correction urea water injection amount calculation unit 103 so that the urea water injection amount output by the urea water injection amount correction unit 104 is adjusted.
  • the amount of urea water injected by the urea water injector 7 is controlled using the water injection amount final value D16 (FIG. 3) as a target value.
  • the pre-correction urea water injection amount calculation unit 103 predicts, for example, the NOx emission amount based on the operating state of the engine 1, and calculates the pre-correction urea water injection amount D11, which is the reference value for the target value of the urea water injection amount.
  • the information representing the operating state of the engine 1 is information representing a plurality of parameters used when calculating (estimating) the amount of NOx contained in the exhaust gas of the engine 1. For example, the engine 1 rotation cooling water temperature, intake air temperature, catalyst bed temperature of SCR 61 of SCR device 6, fuel injection amount, fuel injection period, detection result of engine outlet NOx sensor 91, detection result of SCR outlet NOx sensor 92, and the like.
  • the information representing the operating state of the engine 1 includes at least detection information from the engine outlet NOx sensor 91 (or the SCR outlet NOx sensor 92) that detects the concentration of NOx in the exhaust passage 3.
  • the pre-correction urea water injection amount calculation unit 103 may calculate (estimate) the amount of NOx contained in the exhaust gas of the engine 1 without using the detection results of the engine outlet NOx sensor 91 and the SCR outlet NOx sensor 92. good.
  • a urea water injection amount correction unit (injection amount correction unit) 104 is based on the time rate of change (time differential value, also simply referred to as the rate of change) of the rotation speed of the engine 1 and the time rate of change of the fuel injection amount of the engine 1,
  • the pre-correction injection amount calculated by the pre-correction urea water injection amount calculation unit 103 is corrected to calculate the post-correction injection amount.
  • the urea water injection amount correction unit 104 increases the injection amount of the urea water at least when both the time rate of change of the rotational speed and the time rate of change of the fuel injection amount are positive.
  • the injection amount before correction is corrected to calculate the injection amount after correction so that the injection amount of urea water decreases when both the rate and the rate of change over time of the fuel injection amount are negative.
  • the urea water injection amount correction unit 104 may further adjust the post-correction injection amount so that the integrated value of the difference between the pre-correction injection amount and the post-correction injection amount becomes zero.
  • the corrected injection amount may be adjusted to a predetermined lower limit value or more.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the urea water injection amount correction unit 104 shown in FIG.
  • the urea water injection amount correction unit 104 shown in FIG. 3 includes a urea water injection amount correction coefficient calculator 105, a multiplier 106, and a correction amount adjustment unit 107.
  • the pre-correction urea water injection amount D11 is corrected to calculate the post-correction urea water injection amount D15, and the post-correction urea water injection amount D15 is adjusted. is output as the urea water injection amount final value D16.
  • the urea water injection amount correction unit 104 determines whether the urea water injection amount final value D16 is the pre-correction urea water injection amount D11, the post-correction urea water injection amount D15, or a predetermined lower limit (0.3 ml in the following example). /s), the corrected urea water injection amount D15 is adjusted to calculate a final urea water injection amount value D16.
  • the urea water injection amount correction coefficient calculation unit 105 uses, for example, a table (or map) 1051 shown in FIG. 4 to calculate the urea water injection amount correction coefficient D14. Further, the multiplier 106 multiplies the pre-correction urea water injection amount D11 by the urea water injection correction amount coefficient D14 to calculate the post-correction urea water injection amount D15.
  • a table 1051 shown in FIG. 4 uses the fuel injection amount change rate [mg/stroke/s] and the engine speed change rate [rpm/s] as parameters, and each combination of the fuel injection amount change rate and the engine speed change rate each value of the urea water injection correction amount coefficient D14 corresponding to .
  • the fuel injection amount change rate when it is a positive value, it means an increase in the fuel injection amount change rate, and when it is a negative value, it means a decrease in the fuel injection amount change rate.
  • a positive value of the engine speed change rate means an increase in the engine speed, and a negative value means a decrease in the engine speed.
  • the urea water injection amount correction coefficient calculation unit 105 calculates, for example, when the fuel injection amount change rate is 200 [mg/stroke/s] and the engine speed change rate is 200 [rpm/s]. , the urea water injection correction amount coefficient D14 is calculated as "2.0". Further, for example, when the fuel injection amount change rate is -200 [mg/stroke/s] and the engine speed change rate is -200 [rpm/s], the urea water injection amount correction coefficient calculation unit 105 The correction amount coefficient D14 is calculated as "0.5". When the urea water injection correction amount coefficient D14 is "1", the urea water injection amount before correction D11 and the urea water injection amount after correction D15 are the same. When the urea water injection amount D15 increases (correction in the increasing direction) and is smaller than "1", the urea water injection amount after correction D15 becomes smaller than the urea water injection amount before correction D11 (correction in the decreasing direction).
  • the table 1051 corresponds to the following trends. That is, when the fuel injection amount increases, it indicates that the load is increasing, and an increase in NOx flowing into the SCR 61 can be predicted. Conversely, when the fuel injection amount is decreasing, a decrease in NOx can be predicted. Also, when there is no change in the fuel injection amount, no correction is performed. If the rotation speed increases, the absolute amount of NOx increases. It can be inferred that the absolute amount of NOx will decrease if the number of revolutions decreases.
  • the correspondence relationship between the combination of the fuel injection amount change rate and the engine speed change rate and the urea water injection correction amount coefficient D14 is set based on the results of experiments with an actual machine or the results of simulations using models. be able to.
  • the post-correction urea water injection amount D15 increases when the time rate of change of the fuel injection amount is positive, and the fuel injection amount D15 increases.
  • the urea water correction coefficient D14 is calculated such that the post-correction urea water injection amount D15 decreases when the time rate of change of the injection amount is negative.
  • the table 1051 is an example, and for example, the range of each rate of change may be subdivided.
  • the multiplier 106 may be calculated after interpolating the value of the urea water correction coefficient D14 based on each rate of change.
  • the correction amount adjustment unit 107 shown in FIG. 3 includes, for example, a temperature correction value calculation unit 1071, an adder 1072, a total correction amount calculation unit 1073, and a urea water injection amount final value determination unit 1074, as shown in FIG.
  • the correction amount adjustment unit 107 shown in FIG. 5 receives the corrected urea water injection amount D15, the pre-correction urea water injection amount D11, the SCR bed temperature D17, and the urea water injection amount correction coefficient D14.
  • Quantity final value D16 is calculated and output. 5 differs from the correction amount adjustment unit 107 shown in FIG. 3 in that the SCR bed temperature D17 is newly input.
  • the temperature correction value calculator 1071 calculates a correction value (SCR bed temperature correction value D18) for calculating the integrated value of the ammonia adsorption amount of the SCR 61 based on the SCR bed temperature D17 and the saturated adsorption amount curve of the SCR 61. to calculate
  • the saturated adsorption amount curve is a curve representing the maximum value of the ammonia adsorption amount of the SCR 61 at each temperature (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-261388), and the SCR bed temperature correction value D18 is used to calculate the integrated value of the ammonia adsorption amount. It is a correction value for calculating the integrated value so as not to exceed the saturated adsorption amount at the time, and takes a value such as zero, a positive value, or a negative value with a certain temperature as a reference.
  • Adder 1072 calculates (final urea water injection amount D16) ⁇ (pre-correction urea water injection amount D11)+(SCR bed temperature correction value D18) and outputs the calculated result to total correction amount calculation section 1073. .
  • the total correction amount calculation unit 1073 calculates the total correction amount S by integrating ⁇ (final urea water injection amount D16)-(pre-correction urea water injection amount D11)+(SCR bed temperature correction value D18) ⁇ .
  • the total correction amount S is a value obtained by adding a correction based on the SCR bed temperature correction value D18 to the difference from the pre-correction aqueous urea injection amount D11 in the final value D16 of the aqueous urea injection amount. It is a value corresponding to the amount of ammonia estimated to have accumulated in the SCR 61 based on the difference from the reference injection amount after correction. Note that the total correction amount calculation unit 1073 limits the value of the total correction amount S so that the total correction amount S becomes a value larger than zero.
  • the total correction amount calculation unit 1073 integrates the amount increased from the base urea water injection amount by correction as a positive value.
  • the post-correction urea water injection amount D15 ⁇ the pre-correction urea injection amount D11 takes a positive or negative value.
  • the total correction amount S is also decreased because the base urea water injection amount is decreased.
  • the total correction amount calculation unit 1073 may use the SCR bed temperature correction value D18 as the upper limit value of the total correction amount S.
  • the temperature correction value calculation unit 1071 adjusts the upper limit value for calculating the integrated value of the ammonia adsorption amount of the SCR 61 based on the SCR bed temperature D17, based on the saturated adsorption amount curve of the SCR 61.
  • a value (upper limit) is calculated and output as D18.
  • the SCR bed temperature correction value D18 output from the temperature correction value calculator 1071 is not input to the adder 1072 but is input to the total correction amount calculator 1073 .
  • Adder 1072 also calculates (final urea water injection amount value D16) ⁇ (pre-correction urea water injection amount D11) and outputs the calculated result to total correction amount calculation section 1073 . Then, the total correction amount calculation unit 1073 integrates ⁇ (final urea water injection amount D16) ⁇ (pre-correction urea water injection amount D11) ⁇ with the SCR bed temperature correction value D18 as the upper limit value, and the total correction amount S (where S>0) is calculated.
  • the urea water injection amount final value determination unit 1074 inputs the corrected urea water injection amount D15, the pre-correction urea water injection amount D11, the total correction amount S, and the urea water injection amount correction coefficient D14, which is used as a reference. In order to prevent the total injection amount from changing due to the correction of the urea water injection amount (pre-correction urea water injection amount D11) and to prevent the injection amount from falling below a predetermined lower limit due to the correction in the decreasing direction, the correction is performed.
  • the post-correction urea water injection amount D15 By adjusting the post-correction urea water injection amount D15 (instead of using the post-correction urea water injection amount D15 as it is as the urea water injection amount final value D16), the post-correction urea water injection amount D15 can be adjusted according to conditions. By using different values), the urea water injection amount final value D16 is calculated and output.
  • the urea water injection amount final value determination unit 1074 determines the pre-correction urea water injection amount D11 (pre-correction injection amount) and the post-correction urea water injection amount D15.
  • the final value D16 of the urea water injection amount can be calculated by adjusting the corrected urea water injection amount D15 so that the integrated value of the difference from the (corrected injection amount) becomes zero.
  • the urea water injection amount correction unit 104 adjusts the corrected urea water injection amount D15 so as to be equal to or greater than a predetermined lower limit value, and adjusts the urea water injection amount final value D16. can be calculated.
  • the urea water injection amount final value determination unit 1074 calculates the urea water injection amount final value D16 by classifying, for example, the following cases (1) to (3).
  • urea water injection amount correction coefficient D14 correction coefficient
  • FIG. 6 shows an operation example of the urea water injection amount final value determination unit 1074 .
  • the urea water injection amount final value determining unit 1074 first temporarily sets the urea water injection amount final value D16 to the post-correction urea water injection amount D15 (step S101).
  • the urea water injection amount final value determining unit 1074 determines whether or not the urea water injection amount correction coefficient D14 is 1 or less (step S102). If the urea water injection amount correction coefficient D14 is greater than 1 (“N” in step S102), the urea water injection amount final value determining unit 1074 terminates the processing shown in FIG. In this case, the urea water injection amount final value D16 becomes the corrected urea water injection amount D15.
  • the urea water injection amount final value determination unit 1074 determines that the pre-correction urea water injection amount D11 is the lower limit value (0.3 ml /s) is exceeded (step S103). If the pre-correction urea water injection amount D11 does not exceed the lower limit value (0.3 ml/s) (“N” in step S103), the urea water injection amount final value determination unit 1074 determines the final value of the urea water injection amount. D16 is set as the pre-correction urea water injection amount D11 (step S106), and the process shown in FIG. 6 is terminated. In this case, the urea water injection amount final value D16 becomes the pre-correction urea water injection amount D11.
  • the urea water injection amount final value determination unit 1074 sets the urea water injection amount final value D16 as the pre-correction urea water injection amount D11 (step S106), the process shown in FIG. 6 is terminated. In this case, the urea water injection amount final value D16 becomes the pre-correction urea water injection amount D11.
  • the control device 100 of the present embodiment controls the injection amount of urea water (reducing agent) supplied to the SCR 61 (selective reduction catalyst) provided in the exhaust passage 3 of the engine 1 (internal combustion engine).
  • a device comprising: a pre-correction injection amount calculation unit 103 for calculating a pre-correction injection amount D11 (pre-correction injection amount) of urea water based on the operating state of the engine 1; Based on the engine speed change rate D12) and the time change rate of the fuel injection amount of the engine 1 (fuel injection amount change rate D13), at least both the engine speed change rate D12 and the fuel injection amount change rate D13 are positive.
  • the injection amount of urea water before correction increases so that the injection amount of urea water increases at least when both the engine speed change rate D12 and the fuel injection amount change rate D13 are negative.
  • a urea water injection amount correction unit 104 injection amount correction unit that calculates a post-correction urea water injection amount D15 by correcting D11. According to the present embodiment, with a simple configuration, the injection amount of urea water can be corrected even when the amount of increase in fuel injection amount is large and the amount of increase in engine speed is also large.
  • the urea water injection amount correction unit 104 (injection amount correction unit) further adjusts the post-correction urea water injection amount so that the integrated value of the difference between the pre-correction urea water injection amount D11 and the post-correction urea water injection amount D15 becomes zero.
  • the injection amount D15 can be adjusted. According to this configuration, the injection amount of urea water before correction and after correction can be the same. Further, according to the present embodiment, even if the pre-correction urea water injection amount D11 is optimized for the system for the total injection amount for a predetermined time, the injection amount after correction can be used to maintain the optimization. can be done.
  • the urea water injection amount correction unit 104 can adjust the post-correction urea water injection amount D15 so as to be equal to or greater than a predetermined lower limit value. can.
  • the control device 100 (for example, the urea water injection amount control section 102) acquires the engine speed and the fuel injection amount (for example, from the combustion injection amount control section 101) (step S201).
  • the control device 100 (for example, the urea water injection amount control unit 102) calculates the change rate of the engine speed and the change rate of the fuel injection amount (step S202).
  • the rotation speed of the engine 1 and the fuel injection amount change (S203).
  • the pre-correction urea water injection amount calculator 103 predicts the NOx emission amount and calculates the pre-correction urea water injection amount D11 (step S204).
  • step S204 when the change rate of the fuel injection amount is a negative value (NOx decreases), the urea water injection amount correction unit 104 corrects the injection amount (step S205), thereby decreasing the urea water injection amount. (Step S206). Then, since the engine outlet NOx sensor 91 detects a decrease in NOx (step S207), the pre-correction urea water injection amount D11 decreases (step S208).
  • step S204 if the change rate of the fuel injection amount is a positive value (NOx increases) in step S204, the urea water injection amount correction unit 104 corrects the injection amount (step S209), and increases the urea water injection amount. becomes (step S210). Then, since the engine outlet NOx sensor 91 detects an increase in NOx (step S211), the pre-correction urea water injection amount D11 increases (step S212).
  • FIG. 8 shows an example of control of the urea water injection amount according to this embodiment. From top to bottom, changes over time in the rate of change of the fuel injection amount and the rate of change in the engine speed, changes over time in the measurement results of the engine outlet NOx sensor 91 and the urea water injection amount (before correction), and the engine outlet NOx sensor. 91 shows the time change of the measurement result of 91 and the urea water injection amount (after correction). The urea water injection amount (after correction) increases by an area A1 hatched in correspondence with the increase C1 in the change rate of the fuel injection amount.
  • the urea water injection amount (after correction) increases by the area A3.
  • the NOx sensor installed at the engine outlet detects It is possible to change the urea injection amount before detecting the change in NOx.
  • the delay time until the NOx sensor detects a change in the NOx amount in the exhaust gas can be covered, so the degree of freedom for the installation location of the NOx sensor can be increased.
  • the control device increases the urea injection amount by detecting a change in NOx in the exhaust gas by the NOx sensor. At this time, by subtracting the urea water injection amount increased in (1) above, the urea amount per unit of exhaust gas can be reduced, and the risk of urea deposits accumulating inside the exhaust pipe is reduced. be able to.
  • the correction amount adjustment unit 107 is omitted and the corrected urea water injection amount D15 is set to the urea water injection amount final value D16, or in FIG.
  • the value correction amount calculation unit 1073 may be omitted, and the classification based on the total correction amount S in the urea water injection amount final value determination unit 1074 may be omitted.
  • part or all of the programs executed by the computer in the above embodiments can be distributed via computer-readable recording media or communication lines.
  • the injection amount of the reducing agent can be corrected with a simple configuration.

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Abstract

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。

Description

制御装置、制御方法および排気浄化システム
　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。
　本願は、２０２１年３月９日に日本に出願された特願２０２１－０３７４０２号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　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。
　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。
特開２０１１－２１４４９４号公報 特開２００４－１５６６１５号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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）。
　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）。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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

Claims (6)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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