図面 (/)

技術 内燃機関及びその制御方法

出願人 いすゞ自動車株式会社
発明者 長田英樹
出願日 2015年12月3日 (6年1ヶ月経過) 出願番号 2015-236754
公開日 2017年6月8日 (4年6ヶ月経過) 公開番号 2017-101630
状態 特許登録済
技術分野 排気還流装置 内燃機関の複合的制御 機関出力の制御及び特殊形式機関の制御
主要キーワード 通常状況 低下状況 状況取得装置 近接関係 勾配閾値 堆積状況 低圧型 ドライブレコーダー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年6月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

排気ガス浄化システム再生している場合で、アクセルオフになったときに、過度の未燃の燃料EGRシステム進入することを防止する内燃機関及びその制御方法を提供する。

解決手段

差圧センサと、ナビゲーションシステムと、燃料噴射弁とに接続された制御装置が、浄化状況を監視し、その浄化状況が低下状況になった場合に、燃料噴射弁から噴射される駆動に寄与しない未燃燃料を排気ガス浄化システムに供給する再生制御を行うと共に、道路状況C2を監視し、実際にその道路状況がアクセルペダルアクセル開度θ1がオフになるアクセルオフ状況Cbになる前に、再生制御を停止する制御を行う。

概要

背景

エンジン内燃機関)には、排気通路に排出された排気ガスの一部を、EGRガスとして吸気通路に供給して、気筒へ再度、排気ガスを還流するEGRシステムが搭載されている。このEGRシステムは、EGR通路に配置されたEGRクーラーでEGRガスを冷却し、EGRバルブでEGRガスの流量を調節することで、EGRガスの気筒への充填率を向上し、排気ガス中の窒素酸化物を低減している。

また、エンジンには、排気ガスを浄化する排気ガスシステムが搭載されている。この排気ガスシステムとしては、炭化水素酸化する酸化触媒の下流に、粒子状物質(PM)を捕集する捕集フィルタ、及び尿素水などの還元剤により窒素酸化物を還元する選択的還元触媒のいずれか、あるいは両方が配置されてなるものが例示される。

これに関して、排気ガス浄化システムにおける浄化状況が低下した場合に、その排気ガス浄化システムの浄化状況を再生する装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置は、未燃の燃料を排気ガス浄化システムの酸化触媒に供給して、この酸化触媒で未燃の燃料を酸化させて酸化熱により排気ガス温度を高めて、酸化触媒の下流に配置された装置の温度を上昇させることによって、浄化状況を再生している。なお、排気ガス浄化システムの浄化状況の低下とは、捕集フィルタに多くの粒子状物質が堆積した状況、選択的還元触媒に還元剤に起因する堆積物が堆積した状況が例示される。

しかしながら、この排気ガス浄化システムを再生するための未燃の燃料には、多くの有機化合物である炭化水素(HC)が含有されている。そのために、排気ガス浄化システムの再生中にEGRシステムのEGRバルブを開弁すると、ポスト噴射等で排気ガス中に供給された未燃の燃料がEGRガス中にも含まれるので、EGRガスにその炭化水素が高濃度に存在することになる。

このように、EGRガスに高濃度の炭化水素が存在すると、その炭化水素がEGR通路の壁面、EGRバルブ、EGRクーラーの内部で凝縮し、堆積した後に酸化や熱分解などによりバインダーとなる。そして、このバインダーによって微粒子状物質(PM)同士を結合し、堆積物として固形化、固定化する。その結果として、EGRシステムに堆積物が過度に堆積して、EGR通路やEGRクーラーの閉塞やEGRバルブの作動不良が発生するなどの問題が生じていた。

特に、未燃の燃料を供給しての排気ガス浄化システムの昇温中に、アクセルペダルの踏み込みが解除される、所謂、アクセルオフ時には、排気ガスの温度も低くなる。そのために、排気ガス及び排気ガス浄化システムを昇温するには、より多くの未燃の燃料を供給する必要があり、未燃の燃料がEGRシステムに過度に進入するおそれがある。

概要

排気ガス浄化システムを再生している場合で、アクセルオフになったときに、過度の未燃の燃料がEGRシステムに進入することを防止する内燃機関及びその制御方法を提供する。差圧センサと、ナビゲーションシステムと、燃料噴射弁とに接続された制御装置が、浄化状況を監視し、その浄化状況が低下状況になった場合に、燃料噴射弁から噴射される駆動に寄与しない未燃燃料を排気ガス浄化システムに供給する再生制御を行うと共に、道路状況C2を監視し、実際にその道路状況がアクセルペダルのアクセル開度θ1がオフになるアクセルオフ状況Cbになる前に、再生制御を停止する制御を行う。

目的

本発明の目的は、排気ガス浄化システムを再生している場合で、アクセルオフになったときに、過度の未燃の燃料がEGRシステムに進入することを防止できる内燃機関及びその制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

気筒燃料噴射する燃料噴射弁と、排気通路に配置されて、排気ガス浄化する排気ガス浄化システムと、前記排気通路の中途の位置から分岐して吸気通路の中途の位置に合流し、排気ガスを再度、前記気筒へ還流するEGRシステムと、を備える内燃機関において、前記排気ガス浄化システムの浄化状況を取得する浄化状況取得装置と、車両が走行する予定道路状況を取得する道路状況取得装置と、それらの浄化状況取得装置及び道路状況取得装置、並びに前記燃料噴射弁に信号線を介して接続された制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記浄化状況取得装置を介して前記浄化状況を監視し、その浄化状況が低下状況になった場合に、前記燃料噴射弁から噴射される燃料のうちの駆動に寄与しない未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給する再生制御を行うと共に、前記道路状況取得装置を介して前記道路状況を監視し、実際にその道路状況がアクセルペダルアクセル開度オフになるアクセルオフ状況になる前に、前記再生制御を停止する制御を行う構成にすることを特徴とする内燃機関。

請求項2

前記アクセル開度を取得するアクセル開度取得装置を備え、前記制御装置が信号線を介してそのアクセル開度取得装置に接続され、前記制御装置が、前記アクセル開度取得装置を介して前記アクセル開度を監視し、そのアクセル開度がオフになると前記EGRシステムのEGR通路に配置されるEGRバルブ開弁する制御を行う構成にする請求項1に記載の内燃機関。

請求項3

前記制御装置が、前記道路状況が前記アクセルオフ状況になる前に、前記再生制御が停止されてから、実際に前記アクセル開度がオフを経由してオンになったときに、前記再生制御を再開する制御を行う請求項2に記載の内燃機関。

請求項4

排気ガスの流れに対して前記EGRシステムのEGR通路への分岐部よりも上流側の前記排気通路に配置された未燃燃料噴射弁を備え、前記制御装置が、前記再生制御において、前記燃料噴射弁から噴射される燃料のうちの駆動に寄与しない未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給する代わりに、前記未燃燃料噴射弁から噴射される未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給する制御を行う構成にする請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関。

請求項5

排気通路に配置される排気ガス浄化システムが排気ガスを浄化すると共に、前記排気通路の中途の位置から分岐して吸気通路の中途の位置に合流するEGRシステムが排気ガスを再度、気筒へ還流するエンジン制御方法において、前記排気ガス浄化システムの浄化状況を取得するステップと、その浄化状況が低下状況になったか否かを判定するステップと、その浄化状況が低下したと判定した場合に、駆動に寄与しない未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給して、その排気ガス浄化システムを再生するステップと、車両が走行する予定の道路状況を取得するステップと、その道路状況がアクセルペダルのアクセル開度がオフになるアクセルオフ状況になるか否かを予め予測するステップと、前記道路状況が前記アクセルオフ状況になると予測した場合に、実際に前記道路状況が前記アクセルオフ状況になる前に、前記排気ガス浄化システムを再生するステップを停止するステップと、を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。

請求項6

前記アクセル開度を取得するステップと、前記アクセル開度がオフになったか否かを判定するステップと、前記アクセル開度がオフになったと判定した場合に、前記EGRシステムのEGR通路に配置されたEGRバルブを開弁するステップと、を含む請求項5に記載の内燃機関の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関及びその制御方法に関し、より詳細には、アクセルオフ時に過度の未燃の燃料EGRシステム進入することを防止する内燃機関及びその制御方法に関する。

背景技術

0002

エンジン(内燃機関)には、排気通路に排出された排気ガスの一部を、EGRガスとして吸気通路に供給して、気筒へ再度、排気ガスを還流するEGRシステムが搭載されている。このEGRシステムは、EGR通路に配置されたEGRクーラーでEGRガスを冷却し、EGRバルブでEGRガスの流量を調節することで、EGRガスの気筒への充填率を向上し、排気ガス中の窒素酸化物を低減している。

0003

また、エンジンには、排気ガスを浄化する排気ガスシステムが搭載されている。この排気ガスシステムとしては、炭化水素酸化する酸化触媒の下流に、粒子状物質(PM)を捕集する捕集フィルタ、及び尿素水などの還元剤により窒素酸化物を還元する選択的還元触媒のいずれか、あるいは両方が配置されてなるものが例示される。

0004

これに関して、排気ガス浄化システムにおける浄化状況が低下した場合に、その排気ガス浄化システムの浄化状況を再生する装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置は、未燃の燃料を排気ガス浄化システムの酸化触媒に供給して、この酸化触媒で未燃の燃料を酸化させて酸化熱により排気ガス温度を高めて、酸化触媒の下流に配置された装置の温度を上昇させることによって、浄化状況を再生している。なお、排気ガス浄化システムの浄化状況の低下とは、捕集フィルタに多くの粒子状物質が堆積した状況、選択的還元触媒に還元剤に起因する堆積物が堆積した状況が例示される。

0005

しかしながら、この排気ガス浄化システムを再生するための未燃の燃料には、多くの有機化合物である炭化水素(HC)が含有されている。そのために、排気ガス浄化システムの再生中にEGRシステムのEGRバルブを開弁すると、ポスト噴射等で排気ガス中に供給された未燃の燃料がEGRガス中にも含まれるので、EGRガスにその炭化水素が高濃度に存在することになる。

0006

このように、EGRガスに高濃度の炭化水素が存在すると、その炭化水素がEGR通路の壁面、EGRバルブ、EGRクーラーの内部で凝縮し、堆積した後に酸化や熱分解などによりバインダーとなる。そして、このバインダーによって微粒子状物質(PM)同士を結合し、堆積物として固形化、固定化する。その結果として、EGRシステムに堆積物が過度に堆積して、EGR通路やEGRクーラーの閉塞やEGRバルブの作動不良が発生するなどの問題が生じていた。

0007

特に、未燃の燃料を供給しての排気ガス浄化システムの昇温中に、アクセルペダルの踏み込みが解除される、所謂、アクセルオフ時には、排気ガスの温度も低くなる。そのために、排気ガス及び排気ガス浄化システムを昇温するには、より多くの未燃の燃料を供給する必要があり、未燃の燃料がEGRシステムに過度に進入するおそれがある。

先行技術

0008

特開2005−58036号公報

発明が解決しようとする課題

0009

本発明の目的は、排気ガス浄化システムを再生している場合で、アクセルオフになったときに、過度の未燃の燃料がEGRシステムに進入することを防止できる内燃機関及びその制御方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0010

上記の目的を達成する本発明の内燃機関は、気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に配置されて、排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムと、前記排気通路の中途の位置から分岐して吸気通路の中途の位置に合流し、排気ガスを再度、前記気筒へ還流するEGRシステムと、を備える内燃機関において、前記排気ガス浄化システムの浄化状況を取得する浄化状況取得装置と、車両が走行する予定道路状況を取得する道路状況取得装置と、それらの浄化状況取得装置及び道路状況取得装置、並びに前記燃料噴射弁に信号線を介して接続された制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記浄化状況取得装置を介して前記浄化状況を監視し、その浄化状況が低下状況になった場合に、前記燃料噴射弁から噴射される燃料のうちの駆動に寄与しない未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給する再生制御を行うと共に、前記道路状況取得装置を介して前記道路状況を監視し、実際にその道路状況がアクセルペダルのアクセル開度オフになるアクセルオフ状況になる前に、前記再生制御を停止する制御を行う構成にすることを特徴とするものである。

0011

また、上記の目的を達成する本発明の内燃機関の制御方法は、排気通路に配置される排気ガス浄化システムが排気ガスを浄化すると共に、前記排気通路の中途の位置から分岐して吸気通路の中途の位置に合流するEGRシステムが排気ガスを再度、気筒へ還流するエンジンの制御方法において、前記排気ガス浄化システムの浄化状況を取得するステップと、その浄化状況が低下状況になったか否かを判定するステップと、その浄化状況が低下したと判定した場合に、駆動に寄与しない未燃の燃料を前記排気ガス浄化システムに供給して、その排気ガス浄化システムを再生するステップと、車両が走行する予定の道路状況を取得するステップと、その道路状況がアクセルペダルのアクセル開度がオフになるアクセルオフ状況になるか否かを予め予測するステップと、前記道路状況が前記アクセルオフ状況になると予測した場合に、実際に前記道路状況が前記アクセルオフ状況になる前に、前記排気ガス浄化システムを再生するステップを停止するステップと、を含むことを特徴とする方法である。

0012

排気ガス浄化システムの浄化状況が低下した状況とは、排気ガス浄化システムの各装置に堆積物が堆積したことにより、排気ガス中の除去すべき成分が浄化できなくなる状況である。より具体的には、この状況は、捕集フィルタの前後の差圧閾値以上になったり、車両の走行距離や走行時間が閾値以上になったりする状況として検出される。

0013

排気ガス浄化システムの再生は、未燃の燃料が酸化触媒に供給されて酸化されることにより、その酸化触媒よりも下流側に配置される装置の温度が上昇することによって、その装置に堆積した堆積物が燃焼除去されることで達成される。

0014

この未燃の燃料の供給は、具体的に、気筒に噴射された燃料が未燃の状態で排気バルブから排気通路に排出される、所謂、ポスト噴射が例示される。なお、排気ガス浄化システムへの未燃の燃料の供給は、気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁の他には、排気通路に配置され、排気ガスに直接的に未燃の燃料を噴射する未燃燃料噴射弁も例示可能である。

0015

従って、ここでいう排気ガス浄化システムの再生の停止とは、排気ガス浄化システムに供給される未燃の燃料の供給が停止するということであり、具体的には、燃料噴射弁からのポスト噴射が停止する、あるいは未燃燃料噴射弁からの噴射が停止することである。

0016

道路状況取得装置は、車両が走行する予定の道路状況として、走行路勾配先行車両との関係を取得する装置である。この道路状況取得装置としては、電子的に車両の走行時に現在位置や目的地への経路案内を行うカーナビゲーションシステムや、ミリ波レーダなどにより先行車両との車間距離相対速度を測定可能な先行車両追尾装置車線逸脱装置などのいずれか、あるいはいくつかの組み合わせが例示される。その他に、車両の走行した走行路を記憶するドライブレコーダーなどが例示される。

0017

道路状況がアクセルオフ状況になる状況とは、運転者によりアクセルペダルの踏み込みが解除されて、アクセル開度がオフ、つまりゼロになる状況である。より具体的には、車両が降坂路を走行する際や、車両と先行車両との車間距離が接近する際にアクセルペダルがオフにされる状況である。なお、このアクセルオフ状況には、運転者によりブレーキペダルが踏み込まれる状況も含む。

発明の効果

0018

この内燃機関及びその制御方法によれば、予め道路状況を予測し、その道路状況がアクセルオフ状況になる前に、排気ガス浄化システムの再生を停止する、つまり、未燃の燃料の供給を停止する。これにより、道路状況がアクセルオフ状況になるときに、排気ガス浄化システムの再生に起因する過度の未燃の燃料が排気通路に存在しないために、未燃の燃料がEGRシステムに進入することを防止できる。そして、その結果として、EGRシステムに堆積物が過度に堆積することを回避できるので、EGR通路やEGRクーラーの閉塞やEGRバルブの作動不良の発生を防止することができる。

0019

特に、上記の内燃機関及びその制御方法は、アクセル開度がオフになったときに、EGRバルブを開弁して、排気ガス浄化システムを保温する制御を行うものに好適である。

0020

アクセル開度がオフになったときに、燃料噴射弁から駆動に寄与する燃料が噴射されないために、排気ガスの温度は上昇しない。従って、低温の排気ガスが排気ガス浄化システムに流れ込むことになる。そこで、アクセル開度がオフになったときに、EGRバルブが開弁するようにすることで、EGRガスが還流して、低温の排気ガスが排気ガス浄化システムに到達することを低減できる。これにより、アクセルオフ時で気筒内への燃料の噴射が停止していても、排気ガス浄化システムを保温することができる。

0021

そして、上記の内燃機関及びその制御方法によれば、道路状況がアクセルオフ状況になる前に、排気ガス浄化システムの再生を停止した後で、実際にアクセル開度がオフになったときに、EGRバルブを開弁して、排気ガス浄化システムを保温することで、EGRシステムに堆積物が過度に堆積することを回避しつつ、排気ガス浄化システムを保温することができる。

0022

これにより、アクセル開度がオンになる、つまり、駆動に寄与する燃料の噴射が開始されたときに、排気ガス浄化システムの再生を再開しても、排気ガス浄化システムの温度が低下しないように維持されていることで、迅速に堆積物を燃焼することができる。その結果として、排気ガス浄化システムの再生に必要な未燃の燃料を低減できるので、燃費の向上に有利になる。

図面の簡単な説明

0023

本発明の第一実施形態のエンジンを例示する構成図である。
本発明の実施形態のエンジンの制御方法のうちの排気ガス浄化システムの再生に関する制御方法を例示するフロー図である。
本発明の実施形態のエンジンの制御方法のうちの排気ガス浄化システムの再生を停止する制御方法を例示するフロー図である。
本発明の実施形態のエンジンの制御方法のうちの排気ガス浄化システムを保温する制御方法を例示するフロー図である。
降坂路を走行した時間と各パラメータとの相関を例示する相関図である。
先行車両と近接した時間と各パラメータとの相関を例示する相関図である。
本発明の第二実施形態のエンジンを例示する構成図である。

実施例

0024

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は本発明の第一実施形態からなるエンジン(内燃機関)10を例示している。このエンジン10は、排気ガス浄化システム20により、排気通路19に排出された排気ガスG1を浄化すると共に、EGRシステム30により、排気通路19に排出された排気ガスG1の一部をEGRガスG2として吸気通路11に還流するものである。

0025

なお、以下では、G1は気筒16から排出される、あるいは排気ガス浄化システム20で浄化された後に外部へ排出される排気ガスを、G2は還流するEGRガスを、それぞれ示している。また、F1は燃料噴射弁17から気筒16に噴射されて燃焼し、駆動に寄与する燃料を、F2は燃料噴射弁17から気筒16に噴射されて燃焼せずに未燃の状態で排気通路19に排出され、駆動に寄与しない未燃燃料を、それぞれ示している。

0026

エンジン10においては、吸気通路11へ吸入された吸気A1が、ターボチャージャ12のコンプレッサ12aにより圧縮されて高温になり、インタークーラ13で冷却される。その後、この吸気A1は、インテークマニホールド14を経てエンジン本体15の気筒16に供給される。気筒16に供給された吸気A1は、燃料噴射弁17から噴射された燃料F1と混合されて燃焼して熱エネルギーを発生させた後に、排気ガスG1となる。

0027

そして、その排気ガスG1は、エキゾーストマニホールド18を経由して排気通路19へ排気されて、ターボチャージャ12のタービン12bを駆動した後に排気ガス浄化システム20で浄化されてから大気中へ放出される。

0028

この排気ガス浄化システム20においては、排気ガスG1が酸化触媒21、捕集フィルタ22、及びSCR触媒(選択的還元触媒)24の順に通過して浄化される。具体的には、酸化触媒21で、排気ガスG1に含有される炭化水素(HC)と一酸化炭素(CO)とが酸化される。次いで、捕集フィルタ22で、担持された触媒によって一酸化窒素(NO)が酸化されて二酸化窒素(NO2)が生成されると共に、排気ガスG1に含有される微粒子状物質(PM)が捕集される。また、この捕集フィルタ22では、捕集した微粒子状物質と二酸化窒素とを反応させることで微粒子状物質が酸化除去される。次いで、SCR触媒24では、排気ガスG1に含有される窒素酸化物(NOx)が、尿素水噴射弁23から噴射された尿素水の加水分解により生じたアンモニア(NH3)を還元剤とした各SCR反応によって還元される。

0029

なお、この排気ガス浄化システム20としては、酸化触媒21の下流に捕集フィルタ22とSCR触媒24との両方を配置したものが例示されるが、捕集フィルタ22及びSCR触媒24のどちらか一方を配置したものでもよい。また、SCR触媒24の代わりに、三元触媒NOx吸蔵型還元触媒(LNT)を用いてもよい。

0030

また、排気ガスG1の一部は、EGRシステム30によりEGRガスG2として排気通路19から吸気通路11に還流される。EGRシステム30においては、EGRガスG2は、排気通路19の中途の位置から分岐して吸気通路11の中途の位置に合流するEGR通路31に配置されるEGRクーラー32で冷却され、EGRバルブ33でEGR通路3
1を流れる量が調整される。

0031

なお、このEGRシステム30としては、EGR通路31と排気通路19との分岐部が、排気通路19における排気ガス浄化システム20よりも上流側に配置されるものであればよい。つまり、分岐部がターボチャージャ12の上流側に配置される高圧型や下流側に配置される低圧型のどちらでもよい。また、EGRクーラー32は、空冷式、あるは水冷式クーラーである。EGRバルブ33は、EGRクーラー32の下流側に配置されるものに限定されずに、EGRクーラー32の上流側に配置されてもよい。

0032

このようなエンジン10において、制御装置40と、排気ガス浄化システム20の浄化状況C1を取得する浄化状況取得装置として差圧センサ41と、エンジン10が搭載される図示しない車両が走行する予定の道路状況C2を取得する道路状況取得装置としてナビゲーションシステム42と、を備えて構成される。そして、制御装置40が、浄化状況C1を監視し、その浄化状況C1が低下状況Caになった場合に、未燃燃料F2を排気ガス浄化システム20に供給する再生制御を行うように構成される。また、制御装置40が、道路状況C2を監視し、実際にその道路状況C2がアクセルペダル43のアクセル開度θ1がオフ(ゼロ)になるアクセルオフ状況Cbになる前に、その再生制御を停止する制御を行うように構成される。

0033

制御装置40は、各種処理を行うCPU、その各種処理を行うために用いられるプログラムや処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成される。

0034

この制御装置40は、信号線を介して差圧センサ41及びナビゲーションシステム42に接続される。また、この制御装置40は、信号線を介して燃料噴射弁17、尿素水噴射弁23、及びEGRバルブ33に接続される。加えて、この制御装置40は、信号線を介してアクセル開度取得装置としてのアクセル開度センサ44に接続される。

0035

内部記憶装置に記憶された実行プログラムは、CPUにより読み出されることで、予め指定された処理を行う。この実行プログラムとして、以下にフロー図で説明される再生制御プログラムと、再生停止プログラムと、保温制御プログラムが例示される。

0036

差圧センサ41は、捕集フィルタ22の前後に配置された圧力センサからなり、捕集フィルタ22を通過前の排気ガスG1の圧力と通過後の圧力との差圧を検出するセンサである。

0037

なお、この実施形態では、浄化状況取得装置として、差圧センサ41が例示されるが、排気ガス浄化システム20の浄化状況C1を取得できればよく、これに限定されない。例えば、捕集フィルタ22の微粒子状物質の堆積状況やSCR触媒24に堆積する白色生成物の堆積状況を、車両の走行距離や走行時間で取得する装置も例示可能である。また、差圧センサ41の代わりに、捕集フィルタ22の微粒子状物質の堆積状況を算出する装置も例示可能である。

0038

差圧センサ41に例示される浄化状況取得装置が取得する排気ガス浄化システム20の浄化状況C1とは、言い換えると排気ガス浄化システム20の各装置への堆積物の堆積状況のことである。つまり、低下状況Caとは、各装置の堆積状況が悪化して、排気ガスG1中の除去すべき成分が浄化できなくなる状況である。より具体的には、この実施形態では、差圧センサ41が検出する捕集フィルタ22の前後の差圧が閾値以上になる状況である。この低下状況Caとしては、その他に、車両の走行距離や走行時間が捕集フィルタ22の微粒子状物質の堆積量が閾値以上になる距離や時間になる状況や、SCR触媒24に尿素水を起因にする白色生成物の堆積量が閾値以上になる距離や時間になる状況が例示される。

0039

ナビゲーションシステム42は、電子的に車両の走行時に現在位置や目的地への経路案内を行うシステムである。より具体的には、衛星測位システム(GPS)や三次元道路データが記憶されたサーバー通信して、車両が走行する予定の走行路の勾配θ2を取得したり、渋滞情報など車両と先行車両との相対関係R1を取得したりするシステムである。

0040

なお、この実施形態では、道路状況取得装置として、ナビゲーションシステム42が例示されるが、ミリ波レーダなどにより先行車両との車間距離や相対速度を測定可能な先行車両追尾装置や車線逸脱装置なども例示可能である。また、車両の走行した走行路を記憶するドライブレコーダーも例示可能である。

0041

ナビゲーションシステム42に例示される道路状況取得装置が取得する道路状況C2とは、勾配θ2や先行車両に対する相対速度や車間距離を含む相対関係R1のことである。また、アクセルオフ状況Cbとは、運転者によりアクセルペダル43の踏み込みが解除されて、アクセル開度θ1がオフ、つまりゼロになる状況である。より具体的には、このエンジン10を搭載した車両が勾配θ2の降坂路を走行する際や、車両と先行車両との相対関係R1が接近する関係になる際に、運転者によってアクセルペダル43がオフにされる状況である。なお、このアクセルオフ状況Cbは、運転者により図示しないブレーキペダルが踏み込まれる状況も含むものとする。

0042

なお、勾配θ2においては、車両に加わる重力加速度による前進方向の力が走行抵抗以上になり、エンジン10の駆動力を付与しなくても、車速減速しない勾配以上であるか否かで、道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになるか否かを判定可能である。この勾配θ2は、車両の車重に基づいており、車重に対して負の相関になり、車重が重くなるほど小さく設定するとよい。この勾配θ2としては、例えば、HEVの車重が25tの場合には、2%の勾配が例示される。

0043

また、相対関係R1においては、車両と、この車両と同一車線上を走行する先行車両との車間距離や、車両からみた先行車両の相対速度が近接する関係になるか否かで、道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになるか否かを判定可能である。この近接する関係を示す車間距離としては、車速が60km/h以下の場合はその車速の値から所定の値を減算した距離(例えば、車速が40km/h、所定の値を「15」とすると、近接距離は25km)や、車速が60km/hを超える場合は、その車速と同程度の距離(例えば、車速が80km/hとすると、近接距離は80km)が例示される。また、近接する関係を示す相対速度としては、車間距離が近接距離以下の場合で、−10km/h以下が例示される。加えて、この相対関係R1には、車両と同一車線上に渋滞が存在する場合や、車両の走行する予定の走行路の信号が赤信号である場合なども含むとよい。

0044

次に、エンジン10の制御方法について、図2図4のフロー図を参照しながら制御装置40の機能として、以下に説明する。なお、この制御方法は、エンジン10を搭載した車両の走行が開始されると、開始される。

0045

最初に、再生プログラムにより、以下のステップS10〜ステップS40が実施される。まず、ステップS10では、制御装置40が、差圧センサ41を介して排気ガス浄化システム20の浄化状況C1を取得する。

0046

次いで、ステップS20では、制御装置40が、浄化状況C1が低下状況Caになったか否かを判定する。具体的には、差圧センサ41の検出値が閾値以上になったか否かを判
定する。このステップS20で、浄化状況C1が低下状況Caになったと判定した場合は、ステップS30へ進む。一方、浄化状況C1が低下状況Caになっていないと判定した場合は、ステップS60へ進む。

0047

次いで、ステップS30では、制御装置40が、排気ガス浄化システム20の再生を行う。このステップS30は、未燃燃料F2を排気ガス浄化システム20に供給するステップである。

0048

より具体的には、燃料噴射弁17から気筒16に噴射された燃料のうちの駆動に寄与しない未燃の状態の未燃燃料F2を、図示しない排気バルブから排気通路19に排出する、所謂、ポスト噴射により酸化触媒21に供給するステップである。なお、このステップS30は、すでに再生が行われている場合には、その未燃燃料F2の噴射を維持する。

0049

このステップS30により未燃燃料F2を酸化触媒21に供給すると、酸化触媒21がその未燃燃料F2を酸化することにより、その酸化熱によって排気ガスG1の温度が上昇する。そして、その酸化触媒21よりも下流側に配置される捕集フィルタ22、SCR触媒24の温度が上昇して、その捕集フィルタ22やSCR触媒24に堆積した堆積物を燃焼除去する。これにより、堆積物が除去されるので、排気ガス浄化システム20の浄化状況C1が回復する。

0050

次いで、ステップS40では、制御装置40が、再度、浄化状況C1を取得する。次いで、ステップS50では、制御装置40が、浄化状況C1が通常状況Ccになったか否かを判定する。通常状況Ccとは、排気ガス浄化システム20の再生により、各装置の堆積物が燃焼除去した状況である。具体的に、この実施形態では、差圧センサ41で検出される差圧がゼロの近傍に設定された閾値(ステップS20における閾値とは異なる値)を下回る状況である。このステップS50で、浄化状況C1が通常状況Ccになったと判定した場合は、ステップS60へ進む。一方、浄化状況C1が通常状況Ccにならないと判定した場合は、再度、ステップS30へ戻り、再生を維持する。

0051

次いで、ステップS60では、制御装置40が、排気ガス浄化システム20の再生を停止する。このステップS60は、未燃燃料F2を排気ガス浄化システム20に供給することを停止するステップであり、具体的には、燃料噴射弁17から未燃燃料F2の噴射を停止するステップである。

0052

このステップS60が完了すると、スタートへ戻り、エンジン10が停止するまで、ステップS10〜ステップS60を繰り返す。

0053

次いで、上記のステップS30で、排気ガス浄化システム20の再生が行われると、再生停止プログラムが以下のステップS110〜ステップS160を実施する。まず、ステップS110では、制御装置40が、ナビゲーションシステム42を介して道路状況C2を取得する。

0054

次いで、ステップS120では、制御装置40が、道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになるか否かを予め予測する。このステップS120は、実際に道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになったか否かの判定ではなく、予め予測するステップである。つまり、このエンジン10を搭載した車両がアクセルオフ状況Cbとなる道路状況C2を走行する前に、道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになる手前の地点で予測するステップである。具体的には、これらか走行する走行路の勾配θ2が勾配閾値以上になるか否か、あるいは先行車両との相対関係R1が近接関係になるか否かを予測するステップである。このステップS120で、道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになると予測した場合は、ステップS130へ進む。一方、道路状況C2がアクセルオフ状況Cbにならないと予測した場合は、ステップS160へ進む。

0055

次いで、ステップS130では、制御装置40が、排気ガス浄化システム20の再生を一時的に停止する。このステップS130は、実際に道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになる前に、未燃燃料F2を排気ガス浄化システム20に供給することを一時的に停止するステップである。より具体的には、実際に道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになる前に、燃料噴射弁17から未燃燃料F2の噴射を一時的に停止し、アクセルオフ状況Cbになった時点では未燃燃料F2の供給が既に停止されている状況にするステップである。

0056

次いで、ステップS140では、制御装置40が、アクセル開度センサ44を介してアクセル開度θ1を取得する。次いで、ステップS150では、制御装置40が、アクセル開度θ1がオンになった、つまり、運転者によってアクセルペダル43が踏み込まれてアクセル開度θ1がゼロを超えたか否かを判定する。このステップS150で、アクセル開度θ1がオンになったと判定した場合は、ステップS160へ進む。一方、アクセル開度θ1がオンになっていないと判定した場合は、ステップS130へ戻り、排気ガス浄化システム20の再生の一時的な停止を維持する。

0057

次いで、ステップS160では、制御装置40が、排気ガス浄化システム20の再生を再開する。このステップS160は、未燃燃料F2を排気ガス浄化システム20へ、より具体的には酸化触媒21への供給を再開するステップである。

0058

つまり、ステップS130でいう一時的に停止するとは、上記のステップS10〜ステップS60において、排気ガス浄化システム20が再生されている場合に、道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになる場合にのみ、その再生を一時的に停止することである。この一時的な期間Δt1としては、ステップS150でアクセル開度θ1が一旦ゼロになってからゼロを超えるまでの期間が例示される。なお、この一時的な期間Δt1としては、ステップS150では図示しないが、アクセルオフ状況Cbになるであろうと推定した時間をあらかじめ設定した時間経過するまでの期間(この期間は、先行車両が速度を上げるなどして、アクセルオフ状況Cbにならなかった場合に対応するための期間となる)も例示される。

0059

上記のステップS110〜ステップS160は、排気ガス浄化システム20の再生が停止するまで行われる。従って、上記のステップS10〜ステップS60において、排気ガス浄化システム20の再生が停止されると、強制的に終了する。

0060

次いで、上記のステップS10〜ステップS60、ステップS110〜ステップS160が行われている際に、保温制御プログラムが以下のステップS210〜ステップS230を実施する。まず、ステップS210では、制御装置40が、アクセル開度センサ44を介してアクセル開度θ1を取得する。次いで、ステップS220では、制御装置40が、アクセル開度θ1がオフになった、つまり、運転者によりアクセルペダル43の踏み込みが解除されてアクセル開度θ1がゼロになったか否かを判定する。このステップS220で、アクセル開度θ1がゼロになったと判定した場合は、ステップS230へ進む。一方、アクセル開度θ1がゼロにならないと判定した場合は、スタートへ戻る。

0061

次いで、ステップS230では、制御装置40が、EGRバルブ33を開弁して、EGR通路31を開放する。このステップS230では、EGRバルブ33を全開(100%)、あるいは全開側(70%〜90%)の開度にすることが好ましい。このように、EGRバルブ33を開弁すると、アクセルオフ時の低温の排気ガスG1の大部分がEGRガスG2として還流する。従って、その低温の排気ガスG1が排気ガス浄化システム20に到達し、排気ガス浄化システム20を冷却することを抑制する。このステップS230が完了するとスタートへ戻る。

0062

図5及び図6は、エンジン10と搭載した車両の走行時間と各パラメータとの相関を例示しており、図5は車両が降坂路を走行した場合を、図6は先行車両がいる場合をそれぞれ示している。なお、図中のθ3はEGRバルブ33の開度を、T1は捕集フィルタ22の温度を示している。また、図中では時間t0では、上記のステップS10〜ステップS60が行われて、排気ガス浄化システム20の再生が行われているものとする。

0063

図5に示すように、時間t1で、上記のステップS110〜ステップS130が行われて、車両が、アクセルオフ状況Cbとなる降坂路を走行することが予測されて、排気ガス浄化システム20の再生が一時的に停止する。

0064

このステップS130を行う時間t2は、実際に道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになったときに、排気通路19に未燃燃料F2が略存在しない状況になるタイミングが好ましい。より具体的には、燃料噴射弁17から駆動に寄与しない燃料の噴射を停止した時間t1から道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになった時間t2までの経過時間Δt2が、最後に気筒16から排出された排気ガスG1が排気通路19及びEGR通路31との分岐部を通過するまでの時間に設定されることが好ましい。この経過時間Δt2については、予め実験試験により最後に気筒16から排出された排気ガスG1が排気通路19及びEGR通路31との分岐部を通過するまでの時間を求めておき、その平均値などに設定するとよい。

0065

次いで、時間t2で道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになった後に、時間t3で実際に運転者によって、アクセルペダル43の踏み込みが解除されてアクセル開度θ1がオフになる。この時間t3で、上記のステップS210〜ステップS230が行われる。

0066

次いで、時間t3から時間t4まで、つまり、運転者によってアクセルペダル43の踏み込みが解除されてから、アクセルペダル43が踏み込まれるまで、上記のステップS130〜ステップS150が行われて、排気ガス浄化システム20の再生は一時的に停止される。また、同時に、ステップS210〜ステップS230が行われて、排気ガス浄化システム20が保温される。

0067

そして、時間t4で、運転者が実際にアクセルペダル43を踏み込むと、上記のステップS150、S160が行われて、排気ガス浄化システム20の再生が再開される。

0068

図6に示すように、時間t5で、上記のステップS110〜ステップS130が行われて、車両が、先行車両との関係がアクセルオフ状況Cbとなる、つまり、先行車両が停止、あるいは徐行により近接することが予測されて、排気ガス浄化システム20の再生が一時的に停止する。

0069

次いで、時間t6で道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになったときに、実際に運転し者によって、アクセルペダル43の踏み込みが解除されてアクセル開度θ1がオフになる。この時間t6で、上記のステップS210〜ステップS230が行われる。

0070

次いで、時間t6から時間t7まで、つまり、運転者によってアクセルペダル43が踏み込まれるまで、上記のステップS130〜ステップS150が行われて、排気ガス浄化システム20の再生は一時的に停止される。また、同時に、ステップS210〜ステップS230が行われて、排気ガス浄化システム20が保温される。

0071

そして、時間t7で、先行車両の速度が速くなり、運転者が実際にアクセルペダル43を踏み込むと、上記のステップS150、S160が行われて、排気ガス浄化システム20の再生が再開される。

0072

なお、図5においては、時間t1から時間t4までが、図6においては、時間t5から時間t7までが、それぞれ排気ガス浄化システム20の再生が一時的に停止される一時的の期間Δt1となる。

0073

以上のような制御を行うようにしたことで、道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになると予想したときに、排気ガス浄化システム20の再生が一時的に停止する。この一時的な停止により実際に道路状況C2がアクセルオフ状況Cbになったときには、排気ガス浄化システム20の再生に起因する過度の未燃燃料F2が排気通路19に存在しない。これにより、その未燃燃料F2がEGRシステム30に進入することを防止できるので、EGRシステム30に堆積物が過度に堆積することを回避して、EGR通路31やEGRクーラー32の閉塞やEGRバルブ33の作動不良を防止することができる。

0074

また、アクセル開度θ1がオフになったときに、EGRバルブ33を開弁して、排気ガス浄化システム20を保温する制御と組み合わせると、EGRシステム30に堆積物が過度に堆積することを回避する。その一方で、アクセル開度θ1がオフになったときに、EGRバルブ33が開弁して、EGRガスG2が還流するので、低温の排気ガスG1が排気ガス浄化システム20に到達することを低減できる。これにより、アクセルオフ時で気筒16内への燃料の噴射が停止していても、排気ガス浄化システム20を保温することができる。

0075

従って、アクセル開度θ1がオンになり、駆動に寄与する燃料F1の噴射が開始されたときに、排気ガス浄化システム20の再生を再開しても、排気ガス浄化システム20の温度が低下しないように維持されていることで、迅速に堆積物を燃焼することができる。その結果として、排気ガス浄化システム20の再生に必要な未燃燃料F2を低減できる、すなわち、駆動に寄与しない未燃燃料F2を低減できるので、燃費の向上に有利になる。

0076

図7は本発明の第二実施形態からなるエンジン10を例示している。このエンジン10は、図1の構成に加えて、排気通路19に配置され、未燃燃料F2を噴射する未燃燃料噴射弁45を備えて構成される。

0077

未燃燃料噴射弁45は、排気ガスG1の流れに対してEGRシステム30のEGR通路31への分岐部よりも上流側の排気通路19に配置される。なお、この未燃燃料噴射弁45は、EGR通路31への分岐部よりも上流側であればよく、エキゾーストマニホールド18の内部に配置されてもよい。

0078

この構成の場合には、制御装置40が、再生制御において、燃料噴射弁17から噴射される燃料のうちの駆動に寄与しない未燃燃料F2を排気ガス浄化システム20に供給する代わりに、未燃燃料噴射弁45から噴射される未燃燃料F2を排気ガス浄化システム20に供給する制御を行うように構成される。

0079

この実施形態も、前述と同様の制御を行うようにしたことで、アクセルオフ時の排気ガス浄化システム20の再生に起因する過度の未燃燃料F2がEGRシステム30に進入することを防止できる。

0080

10エンジン
11吸気通路
16気筒
17燃料噴射弁
19排気通路
20排気ガス浄化システム
30EGRシステム
40制御装置
41差圧センサ
42ナビゲーションシステム
C1浄化状況
C2道路状況
Ca低下状況
Cbアクセルオフ状況
F2 未燃燃料

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 日立オートモティブシステムズ株式会社の「 制御装置」が 公開されました。( 2021/09/30)

    【課題】マルチコアプロセッサにおけるリアルタイム性を向上させることができる。【解決手段】所定のジョブ処理が分割されて複数のコアで並列処理するマルチコアプロセッサと、前記複数のコアのうち、第1のコア及び... 詳細

  • トヨタ自動車株式会社の「 スロットル制御装置」が 公開されました。( 2021/09/30)

    【課題】大開度領域におけるスロットル開度の制御性を向上する。【解決手段】スロットル前後圧力比が既定の切替点圧力比を超える大開度領域では、同大開度領域を複数の区間に区分けするとともに、要求負荷率KL*分... 詳細

  • 本田技研工業株式会社の「 状態判定装置」が 公開されました。( 2021/09/30)

    【課題】装置構成に要する費用の増大及び汎用性の低下を抑制することができる状態判定装置を提供する。【解決手段】状態判定装置10は、水温検出部13と、吸気温検出部14と、メーター15と、制御装置17とを備... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ