JP4637775B2 - Control device for engine with selective reduction type NOx catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、選択還元型NOx触媒を装備したエンジンに係り、詳しくは、エンジン側と触媒側との双方の制御で排ガス中のNOxを浄化させるエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine equipped with a selective reduction type NOx catalyst, and more particularly to an engine control device that purifies NOx in exhaust gas by controlling both the engine side and the catalyst side.
自動車用エンジン、特にディーゼルエンジンの燃料は気筒内に取り込まれて圧縮した空気に向けて噴射される。この燃料は自発火によって燃焼するため、NOx(窒素酸化物)の発生が懸念される。そこで、このNOxからO2(酸素)を奪ってN2(窒素)に還元させる技術が知られている。
この種の技術の一例としては、尿素によって排ガス中のNOxを選択還元する選択還元型NOx触媒(SCR触媒)を用いるものがある。具体的には、排ガスにユリア水(尿素水)を添加すると、尿素がNH3(アンモニア)に変化する。そして、SCR触媒内ではこのNH3と排ガス中のNOxとが結びついて水とN2とに分解され、NOxの浄化が行われる(例えば、特許文献1参照)。
One example of this type of technology is to use a selective reduction type NOx catalyst (SCR catalyst) that selectively reduces NOx in exhaust gas with urea. Specifically, when urea water (urea water) is added to the exhaust gas, urea changes to NH 3 (ammonia). In the SCR catalyst, NH 3 and NOx in the exhaust gas are combined and decomposed into water and N 2 to purify NOx (see, for example, Patent Document 1).
ところで、エンジンから排出されるNOx生成量は燃料の噴射量等に依存し、上述したユリア水の添加量はこのNOx生成量に応じて調整されており、これらユリア水の添加量及び燃料の噴射量は、ユリア水及び燃料の各単価を合わせたトータルの稼働コストが最適となるように設定されている。
しかしながら、これらユリア水及び燃料の各単価は、あくまでも想定された価格であることに留意しなければならない。すなわち、これらユリア水及び燃料の各単価は、エンジンの開発時点、或いはエンジン製造時点にて入力された固定値であり、エンジン搭載後における実際の各単価が上記想定された単価から変動した場合には、NOxの浄化は達成可能であったとしても、最適な稼働コストの達成はもはや困難になるからである。
By the way, the NOx generation amount discharged from the engine depends on the fuel injection amount and the like, and the above-mentioned urea water addition amount is adjusted according to this NOx generation amount. These urea water addition amount and fuel injection The amount is set so that the total operating cost of each unit price of urea water and fuel is optimal.
However, it must be noted that the unit prices of these urea water and fuel are assumed prices. That is, each unit price of urea water and fuel is a fixed value input at the time of engine development or engine manufacture, and when each actual unit price after the engine is mounted varies from the above estimated unit price. This is because, even if NOx purification can be achieved, it is no longer difficult to achieve optimal operating costs.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、NOxの浄化及び稼働コストの最適化を両立可能とする選択還元型NOx触媒付きエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a control device for an engine with a selective reduction type NOx catalyst capable of achieving both NOx purification and optimizing operating costs.
上記の目的を達成するべく、請求項1記載の選択還元型NOx触媒付きエンジンの制御装置は、エンジンの排気系に設けられ、還元剤の添加によって排ガス中のNOxを浄化する選択還元型NOx触媒と、エンジンに対する燃料の噴射時期制御と還元剤の添加量制御とを実施するコントローラとを具備し、コントローラは、燃料及び還元剤の各単価が随時入力可能に構成され、入力された単価による実行値と予め設定された単価による設定値とを比較し、実行値による稼働コストを設定値による稼働コストに比して安価にすべく還元剤の添加量を変化させる触媒側の制御或いは燃料の噴射時期を変化させるエンジン側の制御のうちいずれか一方の制御の実施分担を決定し、NOx浄化を促進させて一方の制御を補完すべく他方の制御の実施分担を決定することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the control device for an engine with a selective reduction type NOx catalyst according to claim 1 is provided in an exhaust system of the engine and purifies NOx in exhaust gas by adding a reducing agent. And a controller that performs fuel injection timing control and reducing agent addition amount control on the engine, and the controller is configured to be able to input each unit price of the fuel and the reducing agent at any time, and is executed according to the input unit price. Control on the catalyst side or fuel injection to change the amount of reducing agent added so that the operating cost based on the actual value is lower than the operating cost based on the set value. Determine the share of the control on either side of the engine-side control that changes the timing and promote the NOx purification to complement the control of the other It is characterized by determining the.
また、請求項2記載の発明では、コントローラは、実行値の還元剤の単価が設定値の還元剤の単価を超えている場合には、還元剤の添加量を減少させる触媒側の制御の実施分担を決定する一方、還元剤の添加量の減少によるNOx浄化量の減少分だけ燃料の噴射時期を遅角させるエンジン側の制御の実施を決定することを特徴としている。
更に、請求項3記載の発明では、コントローラは、実行値の燃料の単価が設定値の燃料の単価を超えている場合には、燃料の噴射時期を進角させるエンジン側の制御の実施分担を決定する一方、燃料の噴射時期を進角させたことによるNOx生成量の増大分だけ還元剤の添加量を増加させた触媒側の制御の実施分担を決定することを特徴としている。
In the invention according to claim 2, the controller performs control on the catalyst side to reduce the amount of addition of the reducing agent when the unit price of the reducing agent of the execution value exceeds the unit price of the reducing agent of the set value. While determining the sharing, it is characterized in that the execution of the control on the engine side that retards the fuel injection timing by the decrease in the NOx purification amount due to the decrease in the addition amount of the reducing agent is characterized.
According to the third aspect of the present invention, the controller performs the sharing of the control on the engine side to advance the fuel injection timing when the unit price of the fuel of the execution value exceeds the unit price of the fuel of the set value. On the other hand, it is characterized in that the share of the control on the catalyst side in which the amount of addition of the reducing agent is increased by the amount of increase in the amount of NOx produced by advancing the fuel injection timing is characterized.
更にまた、請求項4記載の発明では、設定値は、還元剤及び燃料の所定価格における稼働コストの最小値を満たす制御量に設定され、コントローラは、随時入力された還元剤の単価による実行値と設定値とを比較する還元剤側の単価比較手段と、還元剤側の単価比較手段による比較結果からエンジン側の制御と触媒側の制御との実施分担を決定する還元剤を主とする分担決定手段と、随時入力された燃料の単価による実行値と設定値とを比較する燃料側の単価比較手段と、燃料側の単価比較手段による比較結果からエンジン側の制御と触媒側の制御との実施分担を決定する燃料を主とする分担決定手段とを備えていることを特徴としている。
Furthermore, in the invention described in
また、請求項5記載の発明では、コントローラは、還元剤を主とする分担決定手段及び燃料を主とする分担決定手段による各実施分担を加え合わせ、エンジン側の制御と触媒側の制御との最終実施分担を決定する最終分担決定手段を備えることを特徴としている。 In the invention according to claim 5, the controller adds the respective execution shares by the sharing determination means mainly including the reducing agent and the sharing determination means mainly including the fuel, and controls the engine side control and the catalyst side control. It is characterized by having a final assignment determination means for determining the final execution assignment.
従って、請求項1記載の本発明の選択還元型NOx触媒付きエンジンの制御装置によれば、コントローラは、随時入力された燃料の単価や還元剤の単価による実行値と予め設定された燃料の単価や還元剤の単価による設定値とを比較し、燃料の噴射時期を変化させるエンジン側の制御と還元剤の添加量を変化させる触媒側の制御との実施分担を決定している。詳しくは、上記入力された単価の変動に応じて、実行値による稼働コストが設定値による稼働コストに比して安価となる如くいずれか一方の制御を実施し、同時に、NOx浄化に関してこの一方の制御を補完する如く他方の制御を実施している。この結果、NOxの浄化と燃料及び還元剤からなる総合的な稼働コストの最適化とが両立可能となる。 Therefore, according to the control device for the engine with the selective reduction type NOx catalyst according to the first aspect of the present invention, the controller can execute the fuel unit price and the execution value based on the unit price of the reducing agent, and the preset unit price of the fuel. And a setting value based on the unit price of the reducing agent, and the execution sharing of the control on the engine side for changing the fuel injection timing and the control on the catalyst side for changing the addition amount of the reducing agent is determined. Specifically, in accordance with the input unit price fluctuation, one of the controls is performed so that the operation cost based on the execution value is lower than the operation cost based on the set value, and at the same time, the other one is related to NOx purification. The other control is performed to complement the control. As a result, it is possible to achieve both purification of NOx and optimization of the overall operation cost composed of the fuel and the reducing agent.
また、請求項2記載の発明によれば、実行値の還元剤の単価が割高となるときには還元剤の添加量を減少させ、この還元剤を用いることによる稼働コストの増加を確実に防止する。一方、このときには燃料の噴射時期を遅角させ、還元剤の減少分を補完させるので、NOx浄化は確実に維持される。
更に、請求項3記載の発明によれば、実行値の燃料の単価が割高となるときには燃料の噴射時期を進角させ、噴射時期を維持することによる稼働コストの増加を確実に防止する。一方、このときには還元剤の添加量を増加させ、噴射時期を進角させたことによるNOx生成量の増大分を補完させることから、NOx浄化は確実に維持される。
According to the second aspect of the present invention, when the unit price of the reducing agent as the effective value is high, the amount of the reducing agent added is decreased, and an increase in operating cost due to the use of this reducing agent is surely prevented. On the other hand, at this time, the fuel injection timing is retarded to compensate for the reduction of the reducing agent, so that NOx purification is reliably maintained.
Furthermore, according to the third aspect of the present invention, when the unit price of the fuel of the execution value is high, the fuel injection timing is advanced, and an increase in operating cost due to maintaining the injection timing is reliably prevented. On the other hand, at this time, the addition amount of the reducing agent is increased, and the increase in the NOx generation amount due to the advance of the injection timing is complemented, so that NOx purification is reliably maintained.
更にまた、請求項4記載の発明によれば、還元剤側及び燃料側のいずれの分担決定手段は、設定値による最小の稼働コストよりも実行値による稼働コストを減らすようにエンジン側の制御と触媒側の制御とを分担して実施させることから、総合的な稼働コストの最適化が実現される。
また、請求項5記載の発明によれば、最終分担決定手段は、還元剤側の分担決定手段によるエンジン側の制御及び触媒側の制御の実施分担と、燃料側の分担決定手段によるエンジン側の制御及び触媒側の制御の実施分担とを加え合わせて最終実施分担を決定しているので、還元剤や燃料の単価の如何なる変動にも対応可能となる。
Furthermore, according to the invention described in
According to the fifth aspect of the present invention, the final assignment determination means includes engine-side control and catalyst-side control assignment by the reducing agent-side assignment determination means, and engine-side assignment by the fuel-side assignment determination means. Since the final execution share is determined by adding the control share and the control share on the catalyst side, it is possible to cope with any fluctuations in the unit price of the reducing agent and fuel.
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図1には一実施形態によるエンジンの制御装置が示されており、当該エンジン2はコモンレール式のディーゼルエンジンである。このエンジン2には気筒毎に燃料インジェクタ4,4・・・が備えられ、各インジェクタ4は燃料通路6を介してコモンレール8に接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an engine control apparatus according to an embodiment, and the engine 2 is a common rail type diesel engine. The engine 2 is provided with
また、エンジン2は、吸気マニホールドに接続された吸気管12を含むエンジン吸気系と、排気マニホールドに接続された排気管14を含むエンジン排気系とを有している。吸気管12の適宜位置には、過給機16のコンプレッサ17、インタークーラ20及び吸気スロットル弁22が順次介装されている。この吸気スロットル弁22の開度は、車室内等に設置されたECU(コントローラ)10の制御下で動作するアクチュエータ24によって可変に調節されている。
The engine 2 has an engine intake system including an
一方、排気管14の適宜位置には、過給機16のタービン18、排気ブレーキ弁26、排ガス後処理装置30及び図示しないマフラが順次介装されている。上記排気ブレーキ弁26の開度は、ECU10の制御下で動作するアクチュエータ28によって可変に調節されている。
上記過給機16のコンプレッサ17とタービン18とは、図示しない連結シャフトによって同期回転可能に連結され、エンジン2の各気筒から排出された排ガスの流れによってタービン18の回転力を発生させ、このタービン18の回転力によってコンプレッサ17を回転させて吸気を加圧し、この吸気がエンジン2に向けて供給されている。また、この加圧された吸気はインタークーラ20で冷却され、吸気の密度が高められて充填効率を向上させ、エンジン出力の増大が図られている。
On the other hand, a
The
また、上記エンジン吸気系とエンジン排気系との間はEGR通路32にて接続されており、このEGR通路32を介して排ガスの一部が再還流ガスとしてエンジン2に向けて供給されている。EGR通路32の適宜位置には、再還流ガスを冷却して各気筒内へのガス充填密度を高めるEGRクーラ34、再還流ガスの各気筒内への供給及び供給を遮断するEGR弁36が設けられている。このEGR弁36の開度は、ECU10の制御下で動作するアクチュエータ38によって可変に調節される。
Further, the engine intake system and the engine exhaust system are connected by an
ここで、上記排ガス後処理装置30は排ガスに含まれるNOxを浄化する。詳しくは、本実施形態の排ガス後処理装置30は、前段酸化触媒40と、その下流側に配された選択還元型NOx触媒(以下、SCR触媒という)42とを有している。このSCR触媒42は尿素を用いて排ガス中のNOxを選択還元する。より具体的には、還元剤の一例としてのユリア水(尿素水)はユリア水タンク46に貯蔵されており、このタンク46からユリア水添加装置44に供給される。このユリア水添加装置44では、ECU10からの指令に応じてユリア水とエアタンク48からのエアとを混合してユリア水インジェクタ50に供給している。このインジェクタ50はSCR触媒42の上流側に開口部を有しており、排ガス中にユリア水を適宜添加する。これにより、上記尿素はNH3に変化し、SCR触媒42内にて該NH3と排ガス中のNOxとが結びついて水とN2とに分解され、NOxの浄化が行われる。
Here, the exhaust
なお、SCR触媒42の温度は温度センサ52で検出され、ユリア水の添加量はこの温度に応じても調整可能である。また、SCR触媒42の下流側に酸化触媒を配し、ユリア水の過剰添加に伴う余剰のNH3を分解させても良い。
ところで、上記ECU10には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM,BURAM等)、中央処理装置(CPU)及びタイマカウンタ等を備えている。このECU10の入力側には、エンジン2やSCR触媒42の各状態を検出する各種センサが電気的に接続されている。これに対し、ECU10の出力側には、上述の燃料インジェクタ4やユリア水添加装置44等の各種アクチュエータが電気的に接続されている。
The temperature of the
The
そして、本実施形態のECU10は、燃料(軽油)及びユリア水の各単価が随時入力可能に構成されており、これら燃料及びユリア水の各単価の入力に応じてエンジン2に対する燃料の噴射時期制御とSCR触媒42に対するユリア水の添加量制御とをそれぞれ実施している。より具体的には、このECU10には、エンジン2の開発時や製造時の他、エンジン2の車両搭載後においても、ユリア水や燃料の各単価が入力されている。例えば、販社の整備者や、ユリア水又は燃料の補充時における運転手等が車室内等のパネルを調整することによって上記各単価をそれぞれ入力可能に構成されている。
The
そして、ECU10は、図2に示されるように、ユリア水を主とした単価比較部54及び分担決定部56、燃料を主とした単価比較部57及び分担決定部59、並びに最終分担決定部60を備えているとともに、エンジン側制御部62及び触媒側制御部64を備えている。
この単価比較部54では、上述の如く新たに入力された今回のユリア水の単価による実行値と予め設定された単価による設定値とを比較している。この設定値とは、エンジン2の開発時や製造時における当初のユリア水の所定価格及び当初の燃料の所定価格に基づくトータルの稼働コストの最小値を満たす基準の制御量であり、より具体的な例を挙げれば、燃料の噴射時期については遅角量や進角量を零にするとの基準噴射時期が該当し、ユリア水の添加量については燃料の約2〜5%にするとの基準添加量が該当する。これら基準噴射時期及び基準添加量は、いずれも上記記憶装置に記憶されている。そして、単価比較部54では、これら実行値と設定値との比較結果を分担決定部56に出力する。
Then, as shown in FIG. 2, the
In the unit
分担決定部56では、ユリア水を主としたNOx浄化及びユリア水と燃料とを合わせたトータルの稼働コストの最適化を両立させるべく、上記比較結果に応じてエンジン2に対する制御とSCR触媒42に対する制御とのユリア水側からみた実施分担を決定し、決定結果を最終分担決定部60に出力する。
一方、単価比較部57では、上述の如く新たに入力された今回の燃料の単価による実行値と上記設定値とを比較している。そして、単価比較部57では、これら実行値と設定値との比較結果を分担決定部59に出力する。また、分担決定部59では、燃料を主としたNOx浄化及びユリア水と燃料とを合わせたトータルの稼働コストの最適化を両立させるべく、上記比較結果に応じてエンジン2に対する制御とSCR触媒42に対する制御との燃料側からみた実施分担を決定し、決定結果を最終分担決定部60に出力する。
In the
On the other hand, the unit
そして、この最終分担決定部60では上記各実施分担を加算する。具体的には、分担決定部56によって決定されたユリア水側からみた実施分担と、分担決定部59によって決定された燃料側からみた実施分担とを加え合わせ、エンジン2に対する制御とSCR触媒42に対する制御との最終実施分担を決定し、エンジン側制御部62と触媒側制御部64とにそれぞれ出力する。
Then, the final
次いで、エンジン側制御部62では、上記記憶装置に記憶されている燃料噴射時期のマップを選択し、インジェクタ4の開弁時期を制御して燃料噴射時期を遅角量の限界値から進角量の限界値の範囲内で調節する。同時に、触媒側制御部64では、上記記憶装置に記憶されている添加量のマップを選択し、ユリア水添加装置44を介してインジェクタ50の開弁時期を制御してユリア水の添加量を調節する。
Next, the engine-
次に、ECU10の具体的な動作について説明する。
まず、ユリア水の単価が販社の整備者又は運転手等によって新たに入力された場合には、単価比較部54にて今回のユリア水の単価と当初のユリア水の単価とが比較される。
ここで、例えば、今回のユリア水の単価が当初よりも高価になった場合において、設定値(図3中に点線で示す)による稼働コストに比して常に安価にするためには、今回のユリア水の添加量を減らす必要がある。そこで、分担決定部56にてユリア水の添加量の減少分(実行値)を決定する。より詳しくは、この場合の分担決定部56では基準添加量よりも減少側の添加量がマップから読み出され、図3(b)に示されるように、ユリア水の添加量(図中に実線で示す)が仮に変動後の単価のまま実行された場合の仮想添加量(図中に一点鎖線で示す)よりも少なくされる。この結果、同図(b)に示される如く反応量の減少によってSCR触媒42によるNOx浄化量も少なくなる。
Next, a specific operation of the
First, when the unit price of urea water is newly input by the maintenance company or driver of the sales company, the unit
Here, for example, when the unit price of this urea water is higher than the original unit price, in order to always make it cheaper than the operating cost by the set value (indicated by a dotted line in FIG. 3), It is necessary to reduce the amount of urea water added. Therefore, the sharing
一方、このままの状態ではNOxが浄化され難く、SCR触媒42の下流側のNOx量が多くなることが懸念される。そこで、この分担決定部56では燃料噴射時期の遅角量の増加分(実行値)を決定する。この実行値は上記ユリア水の添加量の減少に伴うSCR触媒42によるNOx浄化量の減少分を補完する値に設定されている。つまり、同図(a)に示されるように、この場合の分担決定部56では、ユリア水の単価の上昇分に応じた遅角側の燃料噴射時期(図中に実線で示す)がマップから読み出され、この噴射時期は仮に変動後の単価のまま実行された場合の仮想噴射時期(図中に一点鎖線で示す)よりも遅くされる。そして、気筒内の燃焼温度が低下し、同図(a)に示される如くエンジン2の気筒から排出されたNOx生成量、換言すれば、SCR触媒42の上流側に存在するNOx生成量が少なくなる。この結果、燃料噴射時期の制御と添加量の制御とが相俟って、同図(b)に実線にて示されるように、SCR触媒42の下流側のNOx量は多くならずに維持される。
On the other hand, in this state, it is difficult to purify NOx, and there is a concern that the amount of NOx on the downstream side of the
このように、今回のユリア水の単価が当初よりも高価になった場合には、ユリア水の添加量を仮想添加量よりも減らすことから、同図(b)に示されるように、ユリア水に要するコストは仮想添加量の場合(図中に一点鎖線で示す)に比して大幅に低くなる。一方、この場合には、燃料噴射時期を仮想噴射時期よりも遅くするので、同図(a)に示されるように、燃料消費量が多くなって燃料に要するコストが仮想噴射時期の場合(図中に一点鎖線で示す)に比して若干高くなる。しかしながら、ユリア水に要するコストが低くされているので、燃料とユリア水とのトータルの稼働コストは、同図(b)中に実線で示される如く仮に変動後の単価のまま実行された場合の仮想トータルコスト(図中に一点鎖線で示す)に比して低く抑えられることが分かる。 In this way, when the unit price of this urea water is higher than the initial unit, the amount of urea water is reduced from the hypothetical amount of addition, so as shown in FIG. The cost required for this is significantly lower than in the case of the hypothetical addition amount (indicated by the alternate long and short dash line in the figure). On the other hand, in this case, since the fuel injection timing is made later than the virtual injection timing, as shown in FIG. 5A, when the fuel consumption increases and the cost required for the fuel is the virtual injection timing (FIG. It is slightly higher than (indicated by a one-dot chain line). However, since the cost required for urea water is low, the total operating cost of fuel and urea water is assumed to be the case when it is executed with the unit price after fluctuation as shown by the solid line in FIG. It can be seen that it can be kept lower than the virtual total cost (indicated by the alternate long and short dash line in the figure).
なお、この分担決定部56は、今回のユリア水の単価が当初よりも安価になった場合には、図3(a)に示される如く燃料噴射時期を仮想噴射時期よりも早くする一方、同図(b)に示される如くユリア水の添加量の増加分(実行値)を決定する。この実行値は、上記燃料噴射時期の進角量の増加に伴うSCR触媒42の上流側に存在するNOx生成量の増加分やエンジン2の出力減少分を補完する値に設定される。そして、SCR触媒42によるNOx浄化量が多くなる結果、同図(b)に実線にて示されるように、SCR触媒42の下流側のNOx量は多くならずに維持される。また、燃料とユリア水とのトータルの稼働コストは、少ない燃料消費量と、多くなるが安価なユリア水の添加量との合計によって仮想トータルコスト(図中に一点鎖線で示す)に比して低く抑えられる。
In addition, when the unit price of this urea water becomes cheaper than the initial unit, the sharing
これに対し、燃料の単価が販社の整備者又は運転手等によって新たに入力された場合には、単価比較部57にて今回の燃料の単価と当初の燃料の単価とが比較される。
ここで、例えば、今回の燃料の単価が当初よりも高価になった場合において、設定値(図4中に点線で示す)による稼働コストに比して常に安価にするためには、今回の燃料の消費量を減らす必要があり、これを達成するために燃費が良くなるよう燃料の噴射時期を進角させる。そこで、分担決定部59にて燃料の噴射時期の進角分(実行値)を決定する。より詳しくは、この場合の分担決定部59では基準噴射時期よりも進角側の噴射時期がマップから読み出され、図4(a)に示されるように、燃料の噴射時期(図中に実線で示す)が仮に変動後の単価のまま実行された場合の仮想噴射時期(図中に一点鎖線で示す)よりも早くされる。この結果、同図(a)に示される如く燃料消費量が低減される。
On the other hand, when the unit price of fuel is newly input by the maintenance company or driver of the sales company, the unit
Here, for example, in the case where the unit price of the current fuel is higher than the initial unit, in order to always reduce the operation cost according to the set value (indicated by a dotted line in FIG. 4), In order to achieve this, the fuel injection timing is advanced so as to improve fuel efficiency. Therefore, the
一方、このままの状態ではNOxが生じ易く、SCR触媒42の下流側のNOx量が多くなることが懸念される。そこで、この分担決定部59ではユリア水の添加量の増加分(実行値)を決定する。この実行値は上記噴射時期の進角量の増加に伴うNOx生成量の増加分を補完する値に設定されている。つまり、同図(b)に示されるように、この場合の分担決定部59では、燃料の単価の上昇分に応じたユリア水の添加量(図中に実線で示す)がマップから読み出され、この添加量は仮に変動後の単価のまま実行された場合の仮想添加量(図中に一点鎖線で示す)よりも多くされる。そして、反応量が増加し、同図(b)に示される如くSCR触媒42によるNOx浄化量が多くなる。この結果、燃料噴射時期の制御と添加量の制御とが相俟って、同図(b)に実線にて示されるように、SCR触媒42の下流側のNOx量は多くならずに維持される。
On the other hand, in this state, NOx is likely to be generated, and there is a concern that the amount of NOx on the downstream side of the
このように、今回の燃料の単価が当初よりも高価になった場合には、燃料の噴射時期を仮想噴射時期よりも早くするので、同図(a)に示されるように、燃料に要するコストは仮想噴射時期の場合(図中に一点鎖線で示す)に比して大幅に低くなる。一方、この場合には、ユリア水の添加量を仮想添加量よりも多くすることから、同図(b)に示されるようにユリア水に要するコストが仮想添加量の場合(図中に一点鎖線で示す)に比して若干高くなる。しかしながら、燃料に要するコストが低くされているので、燃料とユリア水とのトータルの稼働コストは、同図(b)中に実線で示される如く仮に変動後の単価のまま実行された場合の仮想トータルコスト(図中に一点鎖線で示す)に比して低く抑えられることが分かる。 As described above, when the unit price of the fuel becomes higher than the initial cost, the fuel injection timing is made earlier than the virtual injection timing. Therefore, as shown in FIG. Is significantly lower than in the case of the virtual injection timing (indicated by the alternate long and short dash line in the figure). On the other hand, in this case, since the amount of urea water added is made larger than the hypothetical added amount, the cost required for urea water is the hypothetical added amount as shown in FIG. It is slightly higher than However, since the cost required for the fuel is low, the total operating cost of the fuel and urea water is hypothetical when it is executed at the unit price after the fluctuation as shown by the solid line in FIG. It can be seen that the total cost (indicated by the alternate long and short dash line in the figure) can be kept low.
なお、この分担決定部59は、今回の燃料の単価が当初よりも安価になった場合には、図4(b)に示される如くユリア水の添加量を仮想添加量よりも少なくする一方、同図(a)に示される如く噴射時期の遅角量の増加分(実行値)を決定する。この実行値は、上記ユリア水の添加量の減少に伴うSCR触媒42によるNOx浄化量の減少分を補完する値に設定される。そして、SCR触媒42の上流側に存在するNOx生成量が少なくなる結果、同図(b)に実線にて示されるように、SCR触媒42の下流側のNOx量は多くならずに維持される。また、燃料とユリア水とのトータルの稼働コストは、多くなるが安価な燃料消費量と、少ないユリア水の添加量との合計によって仮想トータルコスト(図中に一点鎖線で示す)に比して低く抑えられる。
In addition, when the unit price of the fuel this time is lower than the initial unit, the sharing
続いて、最終分担決定部60では、分担決定部56によって決定されたユリア水側からみた実施分担と、分担決定部59によって決定された燃料側からみた実施分担とを加え合わせ、エンジン2に対する制御とSCR触媒42に対する制御との最終実施分担を決定し、エンジン側制御部62及び触媒側制御部64に出力される。
以上のように、本発明はユリア水や燃料の各単価を適宜入力可能とする点を主眼とし、各単価のうち高価なユリア水或いは燃料を減らすことに着目したものである。
Subsequently, in the final
As described above, the present invention mainly focuses on the point that each unit price of urea water and fuel can be input as appropriate, and focuses on reducing expensive urea water or fuel in each unit price.
そして、上述した本実施形態のエンジンの制御装置によれば、ECU10では、単価比較部54,57が随時入力されたユリア水の単価や燃料の単価による実行値と予め設定されたユリア水の単価や燃料の単価による設定値とをそれぞれ比較し、分担決定部56,59が、燃料の噴射時期を変化させるエンジン側の制御とユリア水の添加量を変化させる触媒側の制御との実施分担をそれぞれ決定している。
And according to the engine control apparatus of this embodiment mentioned above, in ECU10, the unit
この点につき、従来の技術によれば、ユリア水や燃料の価格変動が生じた場合であっても、エンジン側の制御と触媒側の制御との各実施分担は上記設定値のままで決定されてしまうのである。
これに対し、本実施形態の分担決定部56,59は、今回入力されたユリア水や燃料の単価の変動に応じて、まず、実行値による稼働コストが設定値による稼働コストに比して安価となる如く、触媒側制御部64或いはエンジン側制御部62のうちいずれか一方の制御の制御量を決定する。次いで、この稼動コスト抑制のために実施された一方の制御を補完する如く、他方の制御のNOx浄化促進に関する制御量を決定する。従って、NOxの浄化と燃料及びユリア水からなる総合的な稼働コストの最適化とが両立可能となる。
In this regard, according to the prior art, even when the price of urea water or fuel fluctuates, each of the execution shares between the engine-side control and the catalyst-side control are determined with the above set values. It will end up.
On the other hand, according to the change in unit price of urea water and fuel input this time, the sharing
また、分担決定部56は、今回入力されたユリア水の単価が割高となったときにはユリア水の添加量を減少させるので、このユリア水を用いることによる稼働コストの増加が確実に防止される。これに対し、このときには燃料噴射時期の遅角量を増加させ、このユリア水の減少分を補填していることから、NOx浄化は確実に維持される。
更に、分担決定部56は、今回入力されたユリア水の単価が割安となったときには燃料の噴射時期の進角量を増加させるので、この燃料を用いることによる稼働コストの増加が防止される。一方、このときにはユリア水の添加量を増加させ、噴射時期の進角量の増加分を補填していることから、この場合にもNOx浄化は確実に維持される。
Further, since the sharing
Furthermore, since the sharing
更にまた、分担決定部59は、今回入力された燃料の単価が割高となったときには燃料の噴射時期の進角量を増加させることから、噴射時期を維持することに伴う稼働コストの増加が確実に防止される。一方、このときにはユリア水の添加量を増加させ、この噴射時期の進角量の増加分を補填しているので、NOx浄化は確実に維持される。
また、分担決定部59は、今回入力された燃料の単価が割安となったときにはユリア水の添加量を減少させるので、このユリア水を用いることによる稼働コストの増加が防止される。これに対し、このときには燃料の噴射時期の遅角量を増加させ、このユリア水の減少分を補填していることから、この場合にもNOx浄化は確実に維持される。
Furthermore, since the
Moreover, since the sharing
更に、分担決定部56,59は、設定値による最小の稼働コストよりも実行値による稼働コストを常に減らすようにエンジン側制御と触媒側制御とを分担して実施させるので、総合的な稼働コストの最適化が実現可能となる。
更にまた、最終分担決定部60は、分担決定部56によって決定されたエンジン側制御及び触媒側制御の実施分担と、分担決定部59によって決定されたエンジン側の制御及び触媒側の制御の実施分担とを加え合わせて最終実施分担を決定している。よって、ユリア水や燃料の各単価の如何なる変動にも対応可能となる。より詳しくは、ユリア水及び燃料の双方の単価が変動した場合の他、ユリア水の単価は変動したが燃料の単価は変動していない場合、ユリア水の単価は変動していないが燃料の単価は変動した場合、ユリア水及び燃料の双方の単価が変動していない場合等、価格変動の種々の組み合わせに対応可能となる。
Further, since the
Furthermore, the final
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、今回入力されたユリア水の単価が割高となったときを例に挙げると、まず、燃料噴射時期の遅角量を増加させてNOx生成量を低減させ、次いで、ユリア水の添加量を減少させてユリア水を用いることによる稼働コストの増加防止を図っても良い。この場合にも上記と同様に、NOxの浄化及び稼働コストの最適化が両立可能との効果を奏する。
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, when the unit price of urea water input this time is given as an example, first, the amount of retarded fuel injection timing is increased to reduce the amount of NOx produced, and then the amount of urea water added is reduced. It may be possible to prevent the operating cost from being increased by using urea water by reducing it. Also in this case, as described above, there is an effect that it is possible to achieve both purification of NOx and optimization of operation costs.
また、上記単価比較部54,57では、ユリア水と燃料との各単価の比率による実行値と設定値とを比較しても良い。また、上述した設定値は、エンジン開発時点や製造時点の当初の単価によるものに限定されず、上記エンジン搭載後に入力された今回よりも以前の単価(例えば、前回の単価)によるものも該当する。
更に、本発明のコントローラは、実施分担が決定可能なエンジン側を制御するエンジンECUと、実施分担が決定可能な触媒側を制御する触媒ECUとに分割されていても良い。更にまた、本発明は、過給機や排気ブレーキ弁等を省略しても良い。
Further, the unit
Furthermore, the controller of the present invention may be divided into an engine ECU that controls the engine side that can determine the execution share and a catalyst ECU that controls the catalyst side that can determine the execution share. Furthermore, the present invention may omit a supercharger, an exhaust brake valve, and the like.
2 エンジン
10 ECU(コントローラ)
42 SCR触媒(選択還元型NOx触媒)
54 単価比較部(還元剤側の単価比較手段)
56 分担決定部(還元剤を主とする分担決定手段)
57 単価比較部(燃料側の単価比較手段)
59 分担決定部(燃料を主とする分担決定手段)
60 最終分担決定部(最終分担決定手段)
62 エンジン側制御部
64 触媒側制御部
2
42 SCR catalyst (selective reduction NOx catalyst)
54 Unit price comparison unit (unit price comparison means on the reducing agent side)
56 sharing determination part (sharing determination means mainly using reducing agent)
57 Unit price comparison unit (unit price comparison means on the fuel side)
59 Sharing determination section (sharing determination means mainly using fuel)
60 Final assignment determination section (Final assignment determination means)
62 Engine
Claims (5)
前記エンジンに対する燃料の噴射時期制御と前記還元剤の添加量制御とを実施するコントローラとを具備し、
該コントローラは、前記燃料及び前記還元剤の各単価が随時入力可能に構成され、入力された単価による実行値と予め設定された単価による設定値とを比較し、前記実行値による稼働コストを前記設定値による稼働コストに比して安価にすべく前記還元剤の添加量を変化させる触媒側の制御或いは前記燃料の噴射時期を変化させるエンジン側の制御のうちいずれか一方の制御の実施分担を決定し、NOx浄化を促進させて該一方の制御を補完すべく他方の制御の実施分担を決定する
ことを特徴とする選択還元型NOx触媒付きエンジンの制御装置。 A selective reduction type NOx catalyst that is provided in an exhaust system of an engine and purifies NOx in exhaust gas by adding a reducing agent;
A controller for performing fuel injection timing control for the engine and addition amount control of the reducing agent;
The controller is configured such that each unit price of the fuel and the reducing agent can be input at any time, and compares an execution value based on the input unit price with a set value based on a preset unit price, and calculates an operating cost based on the execution value. Implementation sharing of either control of the catalyst side for changing the amount of addition of the reducing agent or control of the engine side for changing the fuel injection timing in order to reduce the operation cost according to the set value. A control device for an engine with a selective reduction type NOx catalyst, wherein the control share of the other control is determined in order to determine and promote NOx purification to complement the one control.
前記コントローラは、
前記随時入力された還元剤の単価による実行値と前記設定値とを比較する還元剤側の単価比較手段と、該還元剤側の単価比較手段による比較結果から前記エンジン側の制御と前記触媒側の制御との実施分担を決定する還元剤を主とする分担決定手段と、
前記随時入力された燃料の単価による実行値と前記設定値とを比較する燃料側の単価比較手段と、該燃料側の単価比較手段による比較結果から前記エンジン側の制御と前記触媒側の制御との実施分担を決定する燃料を主とする分担決定手段と
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の選択還元型NOx触媒付きエンジンの制御装置。 The set value is set to a control amount that satisfies the minimum value of the operating cost at a predetermined price of the reducing agent and the fuel,
The controller is
The reducing agent side unit price comparing means for comparing the execution value according to the unit price of the reducing agent inputted as needed and the set value, and the engine side control and the catalyst side based on the comparison result by the reducing agent side unit price comparing means. A sharing determination means mainly comprising a reducing agent that determines the execution sharing with the control of
The fuel-side unit price comparison means for comparing the execution value according to the unit price of the fuel input as needed and the set value, and the engine-side control and the catalyst-side control based on the comparison result by the fuel-side unit price comparison means The control apparatus for an engine with a selective reduction type NOx catalyst according to claim 1, further comprising: an assignment determination unit mainly including a fuel for determining an execution share of the engine.
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