JP2007127103A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアインジェクション動作に伴うバッテリーの電圧低下を抑制することが可能な車両用制御装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関２０の吸気系又は排気系に二次空気を供給するエアインジェクション動作を行なう車両用制御装置であって、二次空気を圧送する電動圧送手段４１と、電動圧送手段に電力を供給する蓄電手段６０と、を備え、電動圧送手段４１によりエアインジェクション動作を開始するのに先立って、蓄電手段６０から電力供給を受ける特定の電動機器の動作を制限する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気系又は排気系に二次空気を供給するエアインジェクション動作を行なう車両用制御装置に関する。

従来、排ガス中の有毒成分であるＣＯやＨＣ、ＮＯｘを、触媒を用いて浄化する手法が知られている。しかし、排ガスの温度が低いときには浄化反応が低下するため、吸気ガス（空気）に比して高温となる排ガスを吸気系に送り込み、結果として触媒に至る排ガスの温度を上昇させる手法や、その逆に、吸気系からの空気を排気ポートに送り込み、空気とＣＯやＨＣとの反応により排ガスの温度を上昇させる手法が知られている。これらの空気の圧送に電動エアポンプを用いたものは、エアインジェクション方式と呼ばれる。この方式を利用した装置の一例として、電動エアポンプからの空気を電子部品の冷却にも用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２２８８５３号公報

しかしながら、上記従来の装置に限らず、電動エアポンプの駆動には、特にその開始時に比較的大電流が必要とされる。また、エアインジェクション方式を採用する車両では、電動エアポンプの駆動は、一般に所定条件が成立すれば補機類の電力負荷に係らず実行される。このため、一つのバッテリーから補機類や車載ＥＣＵ（電子制御ユニット）等と電動エアポンプとの双方に電力を供給している場合には、電動エアポンプの駆動に伴ってバッテリーの電圧低下が生じ、一時的に補機類が十分に作動できなかったり、車載ＥＣＵがリセットされたりする場合が生じる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、エアインジェクション動作に伴うバッテリーの電圧低下を抑制することが可能な車両用制御装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、内燃機関の吸気系又は排気系に二次空気を供給するエアインジェクション動作を行なう車両用制御装置であって、二次空気を圧送する電動圧送手段と、電動圧送手段に電力を供給する蓄電手段と、を備え、電動圧送手段によりエアインジェクション動作を開始するのに先立って、蓄電手段から電力供給を受ける特定の電動機器の動作を制限する、ことを特徴とするものである。ここで、特定の電動機器は、例えば、機能の重要性に比して電力消費が大きいと考えられる、ミラーヒーターやワイパーデアイサ、シートエアコン等の機器が考えられる。また、電動圧送手段によりエアインジェクション動作を開始するのに先立って、特定の電動機器の動作を停止する、ことを特徴とするものとしてもよい。

この本発明の一態様によれば、エアインジェクション動作を開始するのに先立って、特定の電動機器の動作を制限するから、エアインジェクション動作時にバッテリーから供給される電力の合計が過大にならないようにすることができる。これにより、エアインジェクション動作に伴うバッテリーの電圧低下を抑制することができる。

また、本発明の一態様は、例えば、電動圧送手段を制御する第１の制御手段と、第１の制御手段と通信可能であり特定の電動機器を制御する第２の制御手段と、を備え、第１の制御手段は、所定の動作条件が成立した場合に、電動圧送手段によりエアインジェクション動作を開始するのに先立って、この開始に関する第１の信号を前記第２の制御部に送信し、第２の制御手段は、第１の信号を受信した場合に、特定の電動機器の動作を制限すると共にこの制限に関する第２の信号を第１の制御部に送信し、第１の制御手段は、第２の信号を受信した後に、エアインジェクション動作を実際に開始するように電動圧送手段を制御する、ことを特徴とするものである。この場合、好ましくは、第１の制御手段は、電動圧送手段によりエアインジェクション動作を実行した際に、この実行に関する第３の信号を送信し、第２の制御手段は、第１の制御手段から第３の信号を受信したとき、又は特定の電動機器の動作を制限したときから所定時間経過したとき、のうち早い方のときに、特定の電動機器の動作制限を解除する、ことを特徴とするものである。後者の場合、速やかに電動機器の駆動状態を動作制限前の状態に戻すことができる。

本発明によれば、エアインジェクション動作に伴うバッテリーの電圧低下を抑制することが可能な車両用制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る車両用制御装置３０を搭載する車両１０の全体構成の一例を示す図である。車両１０は、主要な構成として、エンジン２０と、触媒コンバーター２９と、車両用制御装置３０とを備える。

エンジン２０は、ガソリン等の燃料により走行用の動力を出力する。オルタネーター２１は、例えば、整流器やＩＣレギュレータが組み込まれ、一定電圧（例えば、１２［Ｖ］など）の直流電力を出力する同期発電機である。エンジン２０の吸気系は、エアクリーナー２２と、エアフローメーター２３と、図示しないモーターにより駆動されるスロットルバルブ２４と、燃料インジェクター２５とから構成される。また、エンジン２０の状態を検出するセンサーとして、ラジエーター水温を検出する温度センサー２６やクランク角センサー２７等が取り付けられている。エンジン電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔという）２８は、例えばＣＰＵを中心としたコンピューターであり、エンジン２０における運転制御を行なう。エンジンＥＣＵ２８には、エアフローメーターからの吸入空気量や温度センサー２６からのラジエーター水温、クランク角センサー２７からのクランク角等のデータが入力されている。

触媒コンバーター２９は、エンジン２０の排気系に設置され、排気浄化触媒が充填されたものである。排気浄化触媒として用いられる三元触媒は、例えば、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などの酸化触媒と、ロジウム（Ｒｈ）などの還元触媒と、セリア（ＣｅＯ_２）などの助触媒などで構成される。そして、酸化触媒の作用により排気に含まれるＣＯやＨＣが水（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）に浄化され、還元触媒の作用により排気に含まれるＮＯｘが窒素（Ｎ_２）や酸素（Ｏ_２）などに浄化される。触媒コンバーター２９の上流側と下流側には、例えばジルコニア（ＺｒＯ_２）から作られる酸素センサー２９Ａ、２９Ｂが取り付けられており、これらからのセンサー出力はエンジンＥＣＵ２８に入力されている。触媒コンバーター２９の浄化作用が十分に行なわれるためには、排ガスの雰囲気中の酸素濃度が理論空燃比近傍にある必要があり、このセンサー出力に基づいて、吸入空気量に対する燃料インジェクター２５から噴射する燃料の量を調節している。ただし、車両の始動時など、排ガスの温度が比較的低いときには、この浄化作用が低下してしまうため、後述するエアインジェクション動作を行なっている。

車両用制御装置３０は、主要な構成として、エアインジェクション装置４０と、空調装置５０と、バッテリー６０とを備える。

エアインジェクション装置４０は、所定条件が成立すると、エンジン２０の排気系から吸入空気に比して高温である排ガスの一部を吸引し、吸気系に供給することにより排ガスの温度を上昇させる（以下、エアインジェクション動作という）ための装置である。エアインジェクション装置４０は、エアポンプ４１と、これを駆動する電動モーター４２と、気体や液体の流量を調節するマスフローコントローラー４３と、インジェクター４４と、装置全体をコントロールするエアインジェクション電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）４５と、を備える。エアポンプ４１は、例えば電動モーター４２により駆動されるロータに摺動可能に嵌合されたベーンを有するベーンポンプである。エアインジェクション動作は、所定の条件が成立した場合に行なわれる。この条件は種々の設定が可能であるが、本実施例では、（１）ラジエーター水温が５℃から４５℃の間にあって、（２）エンジン２０の始動から６０［ｓｅｃ］以内であり、（３）エンジン２０の回転数が８００［ｒｐｍ］以上のときに開始し、吸入空気量のエンジン２０の始動時からの積算が所定値以上となったときに終了するものとした。

空調装置５０については、様々な構成が知られており、当業者には周知であるため、詳細な説明を省略する。空調装置５０は、空調装置電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５１により種々の制御を行なっている。

バッテリー６０は、例えば充放電可能なニッケル水素バッテリーである。バッテリー６０からの電力は、エアインジェクション装置４０や空調装置５０、その他の補機類（例えばヘッドライト等）に供給されている。

なお、エンジンＥＣＵ２８と、エアインジェクションＥＣＵ４５と、空調装置ＥＣＵ５１は、車両ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続され、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルに基づいて、双方向のデータ通信を行っている。本実施例では、エンジンＥＣＵ２８に入力されたラジエーター水温や吸入空気量は、エアインジェクションＥＣＵ４５に送信される。

次に、本実施例の車両用制御装置３０が、エアインジェクション動作を行なう際のバッテリー６０の電圧低下を抑制する制御について説明する。図２は、エアインジェクションＥＣＵ４５や空調装置ＥＣＵ５１により繰り返し実行される、エアインジェクション動作時処理フローの一例を示す図である。

まず、エアインジェクションＥＣＵ４５は、上記のエアインジェクション動作を開始するための所定の条件が成立したか否かを確認する（Ｓ１００）。

所定の条件が成立した場合は、実際にエアインジェクション動作を開始するに先立って、空調装置ＥＣＵ５１に、エアインジェクション動作要求信号を送信する（Ｓ１１０）。

信号を受信した空調装置ＥＣＵ５１では、空調装置５０が備える電動機器のうち、重要性の比較的低い特定の電動機器の動作を停止する（Ｓ１２０）。この特定の電動機器は、任意に決定することが可能であるが、本実施例では、ミラーヒーター、ワイパーデアイサ、及びシートエアコンを停止するものとした。

特定の電動機器の動作を停止すると、空調装置ＥＣＵ５１は、動作停止信号をエアインジェクションＥＣＵ４５に送信する（Ｓ１３０）。

動作停止信号を受信すると、エアインジェクションＥＣＵ４５は、エアインジェクション動作を実行する（Ｓ１４０）。この突入時に電動モーター４２が大電力を消費するため、バッテリー６０の電圧低下により、例えばヘッドライトの明滅等の現象を生じるおそれがあるが、本実施例の車両用制御装置３０では、予め空調装置５０が備える電動機器のうち特定のものを停止しているため、こうした現象を抑制することができる。

エアインジェクションＥＣＵ４５は、エアインジェクション動作の実行を開始して第１の所定時間（例えば数［ｍｓｅｃ］）経過後に、エアインジェクション動作実行信号を空調装置ＥＣＵ５１に送信する（Ｓ１５０）。この第１の所定時間の設定は、突入時に大電力を消費する時間が数［ｍｓｅｃ］程度であることに基づく。

特定の電動機器の動作を停止すると、空調装置ＥＣＵ５１は、（１）エアインジェクション動作実行信号を受信、又は（２）特定の機器の動作を停止してから第２の所定時間（例えば、数［ｓｅｃ］）経過、のいずれか早い方が成立したときに、特定の機器の動作を復帰させる（Ｓ１６０）。ここで、第２の所定時間を設定するのは、通信系の故障等により制御が成立しなくなる場合を考慮したものである。

このように、本実施例の車両用制御装置３０では、エアインジェクション動作に先立ってエアインジェクション動作要求信号を送信し、これに伴って、特定の機器を停止することにより、空調装置５０の電力消費を軽減するから、エアインジェクション動作の突入時におけるバッテリー６０の電圧低下を抑制することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、エアインジェクション動作に先立って空調装置５０の備える機器のうち一部の機器を停止するものとしたが、完全に停止するのではなく、電力消費を減少させるべく動作を制限する程度であってもよい。また、空調装置５０に限らず、エアインジェクション装置４０と同様にバッテリー６０から電力供給される機器であって、車両が備える他の機器を、停止する又は動作を制限するものとしてもよい。

また、エアインジェクション装置の態様は、排気系から吸気系にガスを供給するものとしたが、その逆に吸気系から排気系にガスを供給するものであってもよい。

また、エアインジェクション動作の開始及び終了条件についても、上記のものに限られず、外気温やエンジン完爆からの時間、バッテリー電圧等に基づいて行なうことも可能である。

また、エアインジェクション動作に先立って停止した機器の復帰に関する制御は、実施例のものに限られず、如何なる制御を行なっても構わない。

本発明は、少なくともエアインジェクション動作を行なう装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る車両用制御装置３０を搭載する車両１０の全体構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る車両用制御装置３０において実行される、エアインジェクション動作時処理フローの一例を示す図である。

符号の説明

１０ 車両
２０ エンジン
２１ オルタネーター
２２ エアクリーナー
２３ エアフローメーター
２４ スロットルバルブ
２５ 燃料インジェクター
２６ 温度センサー
２７ クランク角センサー
２８ エンジン電子制御ユニット
２９ 触媒コンバーター
２９Ａ、２９Ｂ 酸素センサー
３０ 車両用制御装置
４０ エアインジェクション装置
４１ エアポンプ
４２ 電動モーター
４３ マスフローコントローラー
４４ インジェクター
４５ エアインジェクション電子制御ユニット
５０ 空調装置
５１ 空調装置電子制御ユニット
６０ バッテリー

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気系又は排気系に二次空気を供給するエアインジェクション動作を行なうエアインジェクション装置であって、
   前記二次空気を圧送する電動圧送手段と、
   前記電動圧送手段に電力を供給する蓄電手段と、を備え、
   前記電動圧送手段により前記エアインジェクション動作を開始するのに先立って、前記蓄電手段から電力供給を受ける特定の電動機器の動作を制限する、
   ことを特徴とする車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置であって、
   前記電動圧送手段により前記エアインジェクション動作を開始するのに先立って、前記特定の電動機器の動作を停止する、
   ことを特徴とする車両用制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用制御装置であって、
   前記電動圧送手段を制御する第１の制御手段と、
   該第１の制御手段と通信可能であり前記特定の電動機器を制御する第２の制御手段と、を備え、
   前記第１の制御手段は、所定の動作条件が成立した場合に、前記電動圧送手段により前記エアインジェクション動作を開始するのに先立って、該開始に関する第１の信号を前記第２の制御部に送信し、
   前記第２の制御手段は、該第１の信号を受信した場合に、前記特定の電動機器の動作を制限すると共に該制限に関する第２の信号を前記第１の制御部に送信し、
   前記第１の制御手段は、該第２の信号を受信した後に、前記エアインジェクション動作を実際に開始するように前記電動圧送手段を制御する、
   ことを特徴とする車両用制御装置。
4. 請求項３に記載の車両用制御装置であって、
   前記第１の制御手段は、前記電動圧送手段によりエアインジェクション動作を実行した際に、該実行に関する第３の信号を送信し、
   前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段から該第３の信号を受信したとき、又は前記特定の電動機器の動作を制限したときから所定時間経過したとき、のうち早い方のときに、前記特定の電動機器の動作制限を解除する、
   ことを特徴とする車両用制御装置。

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