JP2023172077A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタに粒子状物質が堆積することに起因するノッキングを早期に抑制できるようにする。【解決手段】内燃機関であるエンジン１と、エンジン１の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタフィルタ４と、エンジン１に冷却水を循環させる冷却水循環機構と、を備える車両を制御する車両の制御装置１００であって、フィルタ４に堆積した粒子状物質の堆積量に応じたパラメータを取得するパラメータ取得部１０２と、パラメータ取得部１０２で取得したパラメータが閾値以上であるとき、エンジン１に供給する冷却水の流量を増加させるように、冷却水循環機構に含まれる電動ウォータポンプ６を制御する制御部１０６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関と、内燃機関の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタとを備える車両を制御する車両の制御装置に関する。

内燃機関であるエンジンを搭載した車両において、エンジンに接続された排気通路に、エンジンの排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタが設置される。このフィルタは、ガソリンエンジンではガソリンパティキュレートフィルタ、ディーゼルエンジンではディーゼルパティキュレートフィルタと呼ばれるものである。
排気通路に設置されたフィルタに粒子状物質が堆積すると、排気通路の抵抗が大きくなる。そのため、エンジンに残存する既燃ガスが増加することで温度が上昇し、ノッキングが発生し易くなる。

ノッキング対策として、ノッキングが発生したときに、点火時期を遅角補正してノッキングを抑制することが知られている。しかしながら、点火時期を遅角補正することで、エンジンのトルクの発生効率が低下し、燃費の悪化につながるおそれがある。

また、特許文献１には、ノック検出時にエンジンを非ノック検出時よりも強く冷却するように電動式ウォータポンプを制御するノック抑制用冷却制御を実行することが開示されている。特許文献１には、ノッキングの抑制効果を早期に得るために、ノッキングが発生する可能性が有る運転領域（ノック発生領域）であるか否かを判定し、ノック発生領域であると判定されたときにノック抑制用冷却制御を実行することも開示されている。

特開２００９－８５１６１号公報

特許文献１では、ノック発生領域であるか否かを判定することが開示されているが、フィルタに粒子状物質が堆積することに起因するノッキングを早期に抑制することについて考慮されていない。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、フィルタに粒子状物質が堆積することに起因するノッキングを早期に抑制できるようにすることを目的とする。

本発明の車両の制御装置は、内燃機関と、前記内燃機関の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、前記内燃機関に冷却水を循環させる冷却水循環機構と、を備える車両を制御するための車両の制御装置であって、前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量に応じたパラメータを取得するパラメータ取得手段と、前記パラメータ取得手段で取得した前記パラメータが閾値以上であるとき、前記冷却水循環機構による前記内燃機関の冷却を強めるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、フィルタに粒子状物質が堆積することに起因するノッキングを早期に抑制することができる。

実施例に係る自動車の要部の概略構成を示す図である。 実施例に係る制御装置の機能構成を示す図である。 実施例に係る制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る車両の制御装置は、内燃機関（１）と、前記内燃機関（１）の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ（４）と、前記内燃機関（１）に冷却水を循環させる冷却水循環機構と、を備える車両を制御するための車両の制御装置（１００）であって、前記フィルタ（４）に堆積した粒子状物質の堆積量に応じたパラメータを取得するパラメータ取得手段（１０２）と、前記パラメータ取得手段（１０２）で取得した前記パラメータが閾値以上であるとき、前記冷却水循環機構による前記内燃機関の冷却を強めるように制御する制御手段（１０６）とを備える。
これにより、フィルタに粒子状物質が堆積することに起因するノッキングを早期に抑制することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。
［実施例１］
図１に、実施例に係る車両である自動車の要部の概略構成を示す。
実施例に係る自動車は、その動力源として、内燃機関であるエンジン１を搭載する。エンジン１は、その内部の燃焼室でガソリンや軽油を燃焼させ、燃焼圧力を受けるピストンの往復運動をクランクシャフト１ａの回転運動に変換して出力する。クランクシャフト１ａの端部には、クランクプーリ１ｂが取り付けられる。
エンジン１には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ２が設置される。

エンジン１には排気通路３が接続し、エンジン１の排気ガスは排気通路３を介して外部に排気される。排気通路３には、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ４が設置される。
排気通路３には、フィルタ４の上流側及び下流側に、排気圧を測定する圧力センサ５がそれぞれ設置される。

エンジン１のケースには、その図示は省略するが冷却水通路（ウォータジャケット）が形成されており、冷却水通路の入口に、電動ウォータポンプ６が設けられる。エンジン１の冷却水通路の出口とラジエータ７の入口とが流路８を介して接続され、また、ラジエータ７の出口と電動ウォータポンプ６の吸入口とが流路９を介して接続される。このようにして、図１に矢印で示すように、エンジン１の冷却水通路→流路８→ラジエータ７→流路９→電動ウォータポンプ６→エンジン１の冷却水通路の経路で冷却水が循環する冷却水循環機構が構成される。電動ウォータポンプ６には、供給する冷却水の流量を変化させることができるポンプが使用される。

本実施例では、流路８、９をつなぐバイパス流路１０が設けられ、バイパス流路１０と流路８との接続部に流路切換バルブ１１が設置される。このようにラジエータ７と並列にバイパス流路１０が設けられ、流路切換バルブ１１を操作することにより、エンジン１からバイパス流路１０に冷却水を循環させる流路と、エンジン１からラジエータ７に冷却水を循環させる流路（図１の矢印を参照）とを切り換えることができる。エンジン暖機完了前に、エンジン１からバイパス流路１０に冷却水を循環させる流路に切り換えるとともに、電動ウォータポンプ６を低回転や停止等させることにより、冷却水の循環速度を遅くしてエンジン１の暖機を促進することができる（特許文献１を参照）。通常時（エンジン暖機完了後）は、エンジン１からラジエータ７に冷却水を循環させる流路に切り換えた状態にする。

エンジン１の冷却水出口側の流路８には、冷却水の温度を検出する温度センサ１２が設置される。

また、実施例に係る自動車は、本発明を適用した車両の制御装置として機能する制御装置１００を備える。制御装置１００には、エンジン回転数センサ２の測定結果と、圧力センサ５の測定結果と、温度センサ１２の測定結果とが入力される。また、制御装置１００には、アクセルペダル１３の操作量が入力される。

ここで、図２に、制御装置１００の機能構成の例を示す。
制御装置１００は、入力部１０１と、本発明のパラメータ取得手段として機能するパラメータ取得部１０２と、パラメータ判定部１０３と、エンジン回転数判定部１０４と、要求トルク判定部１０５と、本発明の制御手段として機能する制御部１０６とを備える。

入力部１０１は、エンジン回転数センサ２の測定結果と、圧力センサ５の測定結果と、温度センサ１２の測定結果と、アクセルペダル１３の操作量とを入力する。

パラメータ取得部１０２は、フィルタ４に堆積した粒子状物質の堆積量に応じたパラメータを取得する。本実施例では、入力部１０１で入力した圧力センサ５の測定結果から、フィルタ４の前後（上流側と下流側）の差圧を求め、この差圧をパラメータとする。フィルタ４に堆積した粒子状物質の堆積量が多くなると、差圧も大きくなる関係にあるので、差圧で表されるパラメータは、フィルタ４に堆積した粒子状物質の堆積量に略比例してその値が変化する。
なお、パラメータはこれに限定されるものではなく、フィルタ４に堆積した粒子状物質の堆積量に応じた値を示すものであればよい。例えばパラメータ取得部１０２が、入力部１０１で入力した圧力センサ５の測定結果を用いてフィルタ４の圧力損失を計算し、この圧力損失をパラメータとしてもよい。また、パラメータ取得部１０２が、エンジン１の運転状態の履歴等に基づいて堆積量の推定量を計算し、この推定量をパラメータとしてもよい。

パラメータ判定部１０３は、パラメータ取得部１０２で取得したパラメータが、予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。

エンジン回転数判定部１０４は、入力部１０１で入力したエンジン回転数センサ２の測定結果であるエンジン回転数が、予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。

要求トルク判定部１０５は、入力部１０１で入力したアクセルペダル１３の操作量から、エンジン１に要求される出力トルク（要求トルクと呼ぶ）を求め、要求トルクが、予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。

制御部１０６は、電動ウォータポンプ６を制御する。通常時（エンジン暖機完了後）は、エンジン１からラジエータ７に冷却水を循環させる流路に切り換えた状態にあり、制御部１０６は、入力部１０１で入力した温度センサ１２の測定結果である実冷却水温を目標水温に一致させるように電動ウォータポンプ６をフィードバック制御する。そして、本実施例では、制御部１０６は、パラメータ判定部１０３、エンジン回転数判定部１０４、要求トルク判定部１０５での判定結果に応じて、エンジン１に供給する冷却水の流量を増加させるように電動ウォータポンプ６を制御する。

このようにした制御装置１００は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータ装置により構成され、ＣＰＵが例えばＲＯＭに記憶された所定のプログラムを実行することにより、以下に詳述する各部１０１～１０６の機能が実現される。制御装置１００は、例えばＥＣＵ（engine control unit）の一機能として構成されるようにすればよい。

図３は、制御装置１００が実行する処理を示すフローチャートである。図３のフローチャートは、通常時に、所定の周期で繰り返し実行される。
ステップＳ１で、パラメータ取得部１０２は、フィルタ４に堆積した粒子状物質の堆積量に応じたパラメータを取得する。本実施例では、入力部１０１で入力した圧力センサ５の測定結果から、フィルタ４の前後（上流側と下流側）の差圧を求め、この差圧をパラメータとする。上述したように、このパラメータは、フィルタ４に堆積した粒子状物質の堆積量に略比例してその値が変化する。

ステップＳ２で、パラメータ判定部１０３は、ステップＳ１で取得したパラメータが、予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。閾値は、フィルタ４に粒子状物質が堆積することに起因するノッキングが発生しやすい状況になっているか否かの観点から設定されたものである。パラメータが閾値以上である場合、処理をステップＳ３に進める。パラメータが閾値以上でない場合、本フローチャートを抜けて、制御部１０６は、通常時の電動ウォータポンプ６のフィードバック制御を継続する。上述したように、通常時（エンジン暖機完了後）は、エンジン１からラジエータ７に冷却水を循環させる流路に切り換えた状態にあり、制御部１０６は、入力部１０１で入力した温度センサ１２の測定結果である実冷却水温を目標水温に一致させるように電動ウォータポンプ６をフィードバック制御する。

ステップＳ３で、エンジン回転数判定部１０４は、入力部１０１で入力したエンジン回転数センサ２の測定結果であるエンジン回転数が、予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。エンジン回転数が閾値以上である場合、処理をステップＳ４に進める。エンジン回転数が閾値以上でない場合、本フローチャートを抜けて、制御部１０６は、通常時の電動ウォータポンプ６のフィードバック制御を継続する。

ステップＳ４で、要求トルク判定部１０５は、入力部１０１で入力したアクセルペダル１３の操作量から要求トルクを求め、要求トルクが、予め設定された閾値以上であるか否かを判定する。要求トルクが閾値以上である場合、処理をステップＳ５に進める。要求トルクが閾値以上でない場合、本フローチャートを抜けて、制御部１０６は、通常時の電動ウォータポンプ６のフィードバック制御を継続する。

ステップＳ５で、制御部１０６は、エンジン１に供給する冷却水の流量を増加させるように電動ウォータポンプ６を制御する。これにより、冷却水によるエンジン１の冷却を強めることができ、燃焼室の温度を低下させて、ノッキングの発生を回避することができる。
なお、エンジン１に供給する冷却水を予め設定された一定量だけ増加させることが考えられるが、これに限定されるものではない。例えばパラメータと閾値との乖離度が大きいほど、すなわちパラメータが閾値に対して大きい値になるほど、冷却水の増加量を大きくする（冷却の強さを大きくする）ようにしてもよい。

以上述べたように、フィルタ４に堆積した粒子状物質の堆積量に応じたパラメータが閾値以上であるとき、冷却水の流量を増加させるように電動ウォータポンプ６を制御することにより、フィルタ４に粒子状物質が堆積することに起因するノッキングを早期に抑制することができる。したがって、点火時期を遅角補正してノッキングを抑制することが不要になり、燃費の悪化を避けることができる。

また、エンジン回転数が閾値以上であることを条件として、冷却水の流量を増加させるように電動ウォータポンプ６を制御する（ステップＳ３）。エンジン回転数が低い領域では、エンジン１によって駆動される発電機の発電効率が悪化する。そこで、エンジン回転数が閾値未満であるとき、換言すれば、発電機の発電効率が悪化する領域では、冷却水の流量を増加させる処理を実施しないことにより、燃費の悪化を避けることができる。

また、要求トルクが閾値以上であることを条件として、冷却水の流量を増加させるように電動ウォータポンプ６を制御する（ステップＳ４）。要求出力トルクが小さい領域では、ノッキングが発生する可能性が低い。そこで、要求トルクが閾値未満であるとき、換言すれば、ノッキングが発生する可能性が低い領域では、冷却水の流量を増加させる処理を実施しないことにより、電動ウォータポンプ６を駆動するための電力消費の増加や、エンジン１の燃焼室の過剰冷却による冷却損失の増加を避けることができる。

以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、各実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、各実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
本実施例では、エンジン１に供給する冷却水の流量を増加させるように電動ウォータポンプ６を制御する構成を説明したが、冷却水によるエンジン１の冷却を強めるように制御するものであれば、これに限定されるものではない。例えば、ラジエータ７のラジエータファンの回転数を増加させて、冷却水温度を低下させることにより、エンジン１の冷却を強めて、ノッキングを抑制するようにしてもよい。また、エンジン１のケースに形成された冷却水通路に流路切り替え構造を持たせておき、燃焼室周辺の冷却水の流量を増加させることにより、エンジン１の燃焼室の冷却を強めて、ノッキングを抑制するようにしてもよい。

１：エンジン、２：エンジン回転数センサ、３：排気通路、４：フィルタ、５：圧力センサ、６：電動ウォータポンプ、７：ラジエータ、８、９：流路、１０：バイパス流路、１１：流路切換バルブ、１２：温度センサ、１３：アクセルペダル、１００：制御装置、１０１：入力部、１０２：パラメータ取得部、１０３：パラメータ判定部、１０４：エンジン回転数判定部、１０５：要求トルク判定部、１０６：制御部

Claims (4)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記内燃機関に冷却水を循環させる冷却水循環機構と、を備える車両を制御するための車両の制御装置であって、
   前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量に応じたパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
   前記パラメータ取得手段で取得した前記パラメータが閾値以上であるとき、前記冷却水循環機構による前記内燃機関の冷却を強めるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記冷却水循環機構は、電動ウォータポンプを含み、
   前記制御手段は、前記パラメータ取得手段で取得した前記パラメータが前記閾値以上であるとき、前記内燃機関に供給する冷却水の流量を増加させるように前記電動ウォータポンプを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記パラメータ取得手段で取得した前記パラメータが前記閾値以上であるとき、前記内燃機関の回転数が閾値以上であることを条件として、前記冷却水循環機構による前記内燃機関の冷却を強めるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記パラメータ取得手段で取得した前記パラメータが前記閾値以上であるとき、前記内燃機関に要求される出力トルクが閾値以上であることを条件として、前記冷却水循環機構による前記内燃機関の冷却を強めるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。

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