JP2007255367A - 車両用内燃機関の排気浄化システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】尿素の残量が所定量にまで低下したとき(S12)、該所定量の尿素の残量によって尿素ステーションまでの距離を内燃機関の現在の運転状態のまま車両が走行可能か否かを判定し(S14,S16)、走行可能と判定されたときには該現在の運転状態を維持する一方(S15)、走行不能と判定されたときには尿素SCR触媒のNOx浄化機能を維持しつつ車両の走行距離を延長するよう内燃機関と尿素の使用量との協調制御を実施する(S22)。
【選択図】図2
Description
そして、このような尿素SCR触媒を搭載した車両では、尿素SCR触媒に添加する尿素水を尿素水タンクに貯留しており、当該尿素水タンクに尿素水を適宜補充するようにしている。
しかしながら、尿素ステーションは各地に点在しており、運転者は尿素ステーションの場所を十分に把握しているとは限らず、尿素水の残量が低下しても土地勘のない場所等では尿素ステーションを探す手間がかかるという問題がある。
このように尿素ステーションを探す手間がかかったり不必要にエンジン出力が制限されてしまうと車両の運行に支障を来たし好ましいことではない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、尿素SCR触媒に添加する尿素水が減少してもNOxの排出を十分に抑制しつつ車両の運行に支障を来たさないように図った車両用内燃機関の排気浄化システムを提供することにある。
また、請求項3の車両用内燃機関の排気浄化システムでは、請求項1または2において、前記制御手段は、前記走行可否判定手段により車両が前記尿素ステーションまでの距離を内燃機関の現在の運転状態のままでは走行不能と判定されたとき、該尿素ステーションまでの距離に対する必要尿素量を内燃機関の現在の運転状態に基づき推定し、該推定された必要尿素量と現在の尿素の残量との比に基づいて内燃機関から排出されるNOxの量を抑制する方向に内燃機関の運転状態を制限するとともに尿素の使用量をも制限する協調制御を実施することを特徴とする。
請求項3の車両用内燃機関の排気浄化システムによれば、車両が尿素ステーションまでの距離を内燃機関の現在の運転状態のまま走行不能と判定されたときには、尿素ステーションまでの距離に対する必要尿素量を内燃機関の現在の運転状態に基づき推定し、該推定された必要尿素量と現在の尿素の残量との比に基づいて内燃機関から排出されるNOxの量を抑制する方向に内燃機関の運転状態を制限するとともに尿素の使用量をも制限する協調制御を実施するので、尿素の使用量を抑えながらNOxの排出を十分に抑制しつつ走行可能範囲の外の最寄りの尿素ステーションまで車両の運行に支障を来たすことなく到達することができる。
エンジン1は例えば4気筒ディーゼルエンジンからなり、各気筒には燃料噴射弁5が配設されている。
エンジン1の排気通路6からは吸気通路2に向けてEGR通路7が延びており、EGR通路7にはEGR量を調節するEGR弁8が設けられている。
ECU(電子コントロールユニット)20は、エンジン1を含めた本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化システムの総合的な制御を行うための制御装置であり、CPU、メモリ、タイマカウンタ等から構成されている。
図2を参照すると、本発明に係る排気浄化システムの制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに基づき説明する。
ステップS10では、液位センサ14からの情報に基づき尿素タンク13内の尿素水が欠乏状態であるか否かを判別する。例えば尿素水を補充した直後等には尿素タンク13内には尿素水が満たされており、このような場合には判別結果は偽(No)であり、ステップS12に進む。なお、液位センサ14によらずNOxセンサ16がNOxを検出したことをもって尿素水の欠乏状態を判定することも可能である。
具体的には、上記GPSを用いて自車両の周辺に設定尿素ステーションが存在しているか否かを検索し、存在している場合には自車両から当該設定尿素ステーションまでの距離を演算し、予め求めたエンジン1の運転状態に応じた走行距離に対する尿素水の使用量比に基づき、この距離を所定量の尿素水で現在のエンジン1の運転状態のままに走行可能か否かを判定する。この場合、設定尿素ステーションまでの距離については直線距離ではなく道路に沿った距離を演算するのが好ましい。
このように、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化システムでは、尿素タンク13内の尿素水が所定量未満になったとしても、設定尿素ステーションまで到達可能であるときには現在のエンジン1の運転状態を維持するようにしている。従って、尿素タンク13内の尿素水の残量が所定量にまで低下したとしてもエンジン1の出力を不必要に制限しないようにでき、車両の運行に支障を来たさないようにできる。
ステップS16では、所定量の尿素水で現在のエンジン1の運転状態のまま走行して上記設定尿素ステーション以外の最寄りの一般の尿素ステーションまで到達可能か否か、即ち走行可能範囲内に尿素ステーションが有るか否かを上記同様に判定する(走行可否判定手段)。判別結果が真(Yes)で走行可能範囲内に尿素ステーションが有る場合には、ステップS18に進み、GPS本体30に尿素ステーションの位置を表示する。
そして、ステップS15において、上記同様にそのまま通常制御を行い、現在のエンジン1の運転状態を維持する。
一方、ステップS16の判別結果が偽(No)で、走行可能範囲内に尿素ステーションが無い場合には、ステップS20に進む。
ステップS20では、ステップS16の判別結果を受けて運転警告灯22を点灯させて警告を行い、ステップS22に進む。
例えば現在のエンジン1の運転状態のままでは到達できないものの走行可能範囲の外に尿素ステーションが存在していることが判っている場合には、現在のエンジン1の運転状態に基づいて当該走行可能範囲の外の尿素ステーションまでの走行距離に対する必要尿素量を推定し、当該推定された必要尿素量と現在の尿素水の残量との比に基づいて当該尿素ステーションまでの距離をNOxの浄化を維持しつつ走行可能なエンジン1の運転状態を求め、当該運転状態となるようにエンジン1を制御する。つまり、尿素水使用量を抑制するためのエンジン1の制御を実施する。
また、尿素ステーションが周辺に全く存在しておらず遠方にしかないような場合には、所定量の尿素水でNOxの排出を抑えつつ極力遠方まで走行可能なエンジン1の運転状態を求め、当該運転状態となるように上記同様にエンジン1を制御する。
なお、上記ステップS20において運転警告灯22を点灯させているので、車両の運転者は協調制御実施中であることを知ることができ、運転者が協調制御に伴うエンジン出力低下等の違和感を覚えることはない。
具体的には、APS24からのアクセル開度情報に対して大きく制限を加えて燃料噴射弁5からの燃料噴射量を極力減少させ、さらに、燃料噴射弁5の燃料噴射時期を例えば大きく遅角させて燃焼を極力緩慢にするとともにEGR弁8の開度を大きくしてEGR量を極力増量することでNOxの排出を大幅に抑えつつエンジン出力を大きく制限する。
以上で本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化システムの一実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、ステップS22におけるエンジン1と尿素水使用量との協調制御においてエンジン1の出力、燃料噴射時期及びEGR量を調節するようにしたが、吸排気系にターボチャージャを備える場合には、併せて排気タービンの作動を制御するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、運転警告灯22を点灯させるようにして協調制御実施中であることを運転者に視覚的に知らせるようにしたが、音声で警告を行ってもよい。
また、上記実施形態では、排気後処理装置として尿素SCR触媒10のみ備えた場合を説明したが、これに限られず、本発明は尿素SCR触媒10の前後に酸化触媒等の他の触媒やディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)を配設したシステムにおいても良好に適用可能であることは勿論である。
5 燃料噴射弁
6 排気通路
7 EGR通路
8 EGR弁
10 尿素選択還元型NOx触媒(尿素SCR触媒)
12 尿素噴射弁(尿素供給手段)
13 尿素タンク
14 液位センサ(尿素残量検出手段)
20 ECU(電子コントロールユニット)
22 運転警告灯(警告手段)
24 アクセルポジションセンサ(APS)
26 尿素警告灯(尿素残量報知手段)
30 GPS本体(尿素ステーション検出手段、尿素ステーション位置報知手段)
32 GPSセンサ
Claims (4)
- 車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられ、尿素存在のもとNOxを選択的に還元し浄化する尿素選択還元型NOx触媒と、
該尿素選択還元型NOx触媒の排気上流側に位置して設けられ、該尿素選択還元型NOx触媒に尿素を供給する尿素供給手段と、
尿素を貯留しておく尿素タンクと、
該尿素タンク内の尿素の残量を検出する尿素残量検出手段と、
尿素を補充可能な尿素ステーションの位置を検出し車両から該尿素ステーションまでの距離を検出する尿素ステーション検出手段と、
前記尿素残量検出手段により検出される尿素の残量が所定量にまで低下したとき、該所定量の尿素の残量で前記尿素ステーション検出手段により検出される前記尿素ステーションまでの距離を内燃機関の現在の運転状態のまま車両が走行可能か否かを判定する走行可否判定手段と、
該走行可否判定手段により車両が前記尿素ステーションまでの距離を内燃機関の現在の運転状態のまま走行可能と判定されたときには該現在の運転状態を維持する一方、走行不能と判定されたときには前記尿素選択還元型NOx触媒のNOx浄化機能を維持しつつ車両の走行距離を延長するよう内燃機関と尿素の使用量との協調制御を実施する制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用内燃機関の排気浄化システム。 - さらに、前記尿素残量検出手段により検出された尿素の残量が所定量にまで低下したことを報知する尿素残量報知手段と、前記尿素ステーション検出手段により検出された前記尿素ステーションの位置を報知する尿素ステーション位置報知手段とを含むことを特徴とする、請求項1記載の車両用内燃機関の排気浄化システム。
- 前記制御手段は、前記走行可否判定手段により車両が前記尿素ステーションまでの距離を内燃機関の現在の運転状態のままでは走行不能と判定されたとき、該尿素ステーションまでの距離に対する必要尿素量を内燃機関の現在の運転状態に基づき推定し、該推定された必要尿素量と現在の尿素の残量との比に基づいて内燃機関から排出されるNOxの量を抑制する方向に内燃機関の運転状態を制限するとともに尿素の使用量をも制限する協調制御を実施することを特徴とする、請求項1または2記載の車両用内燃機関の排気浄化システム。
- さらに、前記走行可否判定手段により車両が前記尿素ステーションまでの距離を走行不能と判定されて前記協調制御が実施されるとき、該協調制御を実施中であることを警告する警告手段を含むことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか記載の車両用内燃機関の排気浄化システム。
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