JP2023175088A - 車両の排気系触媒の管理装置 - Google Patents

車両の排気系触媒の管理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】車両のドライバの負担を軽減しつつ、車両のエンジンの排気系に用いられる触媒装置を管理する。【解決手段】車両1の排気系触媒の管理装置は、エンジン3の排気系4に用いられる触媒装置5~7と、触媒装置5~7での排気含有物の蓄積状態を検出する差圧センサ10~12と、触媒装置から排気含有物を除去するための出力制御を実行する制御部21と、車両1の周囲を検出する車外センサ13,14と、を有する。制御部21は、差圧センサ10~12の検出結果に応じて触媒装置5~7での排気含有物の蓄積状態を判断する。制御部21は、車外センサ13,14による車両1の周囲の検出結果に基づいて、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であるか否かを判断して、触媒装置5~7の状態を改善するための除去用の出力制御を、車両1の走行中に実行する。【選択図】図7

Description

本発明は、車両の排気系触媒の管理装置に関する。
自動車といった車両では、走行のための駆動力を発生するために、エンジンを使用している。
そして、エンジンには、キャブレタなどを用いてガソリンを空気へ噴出して混合気を生成して、生成した混合気をエンジンに吸気させるものや、エンジンの燃焼室へガソリンを直接噴出するものなどがある。
また、エンジンには、燃焼室でのガソリンの量を少なくしてリーン燃焼させるものがある。これに対し、従来型のガソリンエンジンでは、燃焼室でのガソリンの量をリッチにして燃焼させている。
これらのエンジンでは、燃焼後の気体を、エンジンの外へ排気する必要がある。
そして、エンジンの排気には、窒素酸化物、またはススが発生し易い。
特に、リーン燃焼が可能な直噴エンジンでは、窒素酸化物、またはススが多く発生し易い。
また、リーン燃焼であるか否かにかかわらず、ガソリンを燃料に使用するエンジンでは、硫黄化合物が発生することがある。
特開2010-084686号公報 特開2013-113215号公報 特開2010-059832号公報
このため、車両のエンジンの排気系には、窒素酸化物、スス、または硫黄化合物を捕獲するための、触媒装置が用いられる。
しかしながら、触媒装置には、窒素酸化物、スス、または硫黄化合物といった排気含有物が蓄積する。触媒装置に大量の排気含有物が蓄積すると、触媒装置を交換する必要がある。触媒装置が良好ではない状態になると、ドライバは、車両をディーラなどの整備事業者へ持ち込む必要がある。特に、触媒装置を交換する場合、手間と費用がかかる。
また、触媒装置に大量の排気含有物が蓄積した状態のままで走行すると、エンジンの性能が低下する可能性がある。
このように車両では、車両のエンジンの排気系に用いられる触媒装置について管理することが望まれる。
特に、車両では、可能であるならば、触媒装置の交換回数を減らすことができるように、触媒装置を管理することが望まれる。
特許文献1から3は、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための技術を開示する。
しかしながら、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための制御では、基本的に、エンジンの排気温度を高い状態を維持する必要がある。
特許文献1は、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための制御を、自動的に実行することと、ドライバ操作により実行することとを開示する。
特許文献2は、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための制御を、ドライバのスイッチ操作に基づいて実行することを開示する。
これらの場合、ドライバは、自ら、現在の走行環境が、除去用の制御が実行可能な走行環境であるか否かを判断する必要がある。ドライバは、走行中に、除去用の制御を実行してもよいか否かを判断できる程度の認識を持ち、その判断をすることが求められる。
また、特許文献3は、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための制御を実行するために、自動車の案内経路を変更することを開示する。この場合、ドライバは、普段とは違う経路が案内されることにより、違和感を得る。通常より時間や費用がかかる経路にしたがって、ドライバが走行するとは限らない。触媒装置からの排気含有物の除去が必要であることを認識していないドライバにとっては、わざわざ長い経路を案内されることを理解不能であり、ストレスでしかない。
いずれにしても、ドライバの負担は大きい。
このように車両では、ドライバの負担を軽減しつつ、車両のエンジンの排気系に用いられる触媒装置について管理することが望まれている。
本発明の一形態に係る車両の排気系触媒の管理装置は、車両のエンジンの排気系に用いられる触媒装置と、前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を、前記触媒装置の入圧と出圧との圧力差で検出する差圧センサと、前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を実行する制御部と、前記車両の周囲を検出する車外センサと、を有し、前記制御部は、前記差圧センサの検出結果に応じて前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を判断し、前記車外センサによる前記車両の周囲の検出結果に基づいて、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であるか否かを判断し、前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態の判断結果に応じて、前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を、前記車両の走行中に、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であると判断するときに実行する。
本発明では、車両のエンジンの排気系に用いられる触媒装置で排気含有物の蓄積状態を、触媒装置の入圧と出圧との圧力差で差圧センサにより検出し、制御部は、差圧センサの検出結果に応じて触媒装置での排気含有物の蓄積状態を判断する。これにより、本発明では、車両の排気系の触媒装置での排気含有物の蓄積状態を管理することが可能になる。
特に、本発明では、触媒装置で排気含有物の蓄積状態の判断結果に応じて、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を、車両の走行中に実行する。これにより、車両の触媒装置での排気含有物の蓄積状態は、車両が走行することにより改善され得る。車両の触媒装置には、排気に含まれるたとえば窒素酸化物、スス、または硫黄化合物といった排気含有物が、大量に蓄積し難くなる。リーン燃焼が可能な直噴ガソリンエンジンでは、リーン燃焼をしないエンジンやガソリンを直噴しないエンジンなどと比べて、これらの排気含有物が増加する傾向にある。本発明を用いることにより、リーン燃焼が可能な直噴ガソリンエンジンの排気系に用いられる触媒装置においても、排気含有物が蓄積し難くなる。
しかも、本実施形態では、車両の周囲を検出する車外センサ、を有する。また、制御部は、車外センサによる車両の周囲の検出結果に基づいて、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であるか否かを判断する。そして、制御部は、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であると判断するときに、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を実行する。これにより、制御部は、車両の走行中に実行する除去用の出力制御を、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であると判断するときに実行するようになる。ドライバは、自ら、現在の走行環境が、除去用の出力制御が実行可能な走行環境であるか否かを判断する必要がない。また、除去用の出力制御は、走行中の走行環境が安全である場合において実行することができる。
このように本発明では、ドライバの負担を軽減しつつ、車両のエンジンの排気系に用いられる触媒装置について管理することが可能になる。
図1は、本発明の第一実施形態に係る排気系触媒の管理装置が適用される自動車の説明図である。 図2は、図1の制御部による、触媒管理制御のフローチャートである。 図3は、図2の処理において、図1のメータパネルに表示するPM触媒装置の交換通知画面の一例である。 図4は、図2の処理において、図1のメータパネルに表示するエンジンのチェックランプ画面である。 図5は、図2の処理において、図1のメータパネルに表示するPM除去処理の警告通知画面の一例である。 図6は、図2の処理において、図1のメータパネルに表示するPM除去の警告ランプ画面である。 図7は、図1の制御部による、自走除去処理に対応可能な出力制御のフローチャートである。 図8は、図7の処理において、図1のメータパネルに表示するPM蓄積状態の表示画面の一例である。 図9は、図7の出力制御での、自動車の走行環境判定の詳細なフローチャートの一例である。 図9は、図7の出力制御での、PM除去制御の終了判定の詳細なフローチャートの一例である。 図11は、図10の処理において、図1のメータパネルに表示するPM除去処理の成功通知画面の一例である。 図12は、図10の処理において、図1のメータパネルに表示するPM除去処理の不成功の通知画面の一例である。 図13は、PM触媒装置のPM蓄積割合と、差圧センサが検出する圧力差との関係の一例の説明図である。 図14は、本発明の第二実施形態での図2の処理により、図1のメータパネルに表示する硫黄化合物用の触媒装置の交換通知画面の一例である。 図15は、本発明の第二実施形態での図2の処理により、図1のメータパネルに表示する硫黄化合物の除去処理の警告通知画面の一例である。 図16は、本発明の第二実施形態での、硫黄化合物除去制御の終了判定の詳細なフローチャートの一例である。 図17は、図16の処理において、図1のメータパネルに表示する硫黄化合物の除去処理の成功通知画面の一例である。 図18は、図16の処理において、図1のメータパネルに表示する硫黄化合物の除去処理の不成功の通知画面の一例である。
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態に係る排気系触媒の管理装置が適用される自動車1の説明図である。
図1の自動車1は、車両の一例である。自動車1は、ドライバの操作に基づいて走行することができるだけでなく、ドライバの操作を支援する運転支援による走行や、自動運転による走行が可能なものであってよい。
自動車1は、車体2を有する。車体2の前部には、エンジン3が設けられる。エンジン3は、たとえば直噴ガソリンエンジンでよい。エンジン3には、キャブレタなどを用いてガソリンを空気へ噴出して混合気を生成して、生成した混合気をエンジン3に吸気させるものでもよい。
そして、エンジン3では、近年環境性能を向上させるために、従来のガソリンをリッチに供給した状態での燃焼だけでなく、ガソリンを希薄にしたリーン燃焼が可能なものが用いられることがある。エンジン3には、排気管による排気系4が接続される。エンジン3で燃焼された混合気は、排気管を通じて、車外へ排気される。このガソリンエンジンの排気には、NOなどの窒素酸化物や、硫黄化合物などの、排気含有物が含まれることがある。このため、排気系4には、各種の触媒装置が設けられる。本実施形態の排気系4には、エンジン3の側から、三元触媒装置5、第一のNO吸蔵還元触媒装置6、第二のNO吸蔵還元触媒装置7、の3つの触媒装置が設けられている。
三元触媒装置5は、排気から、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を除去する。また、三元触媒装置5は、微粒子捕集フィルターを有し、排気に含まれるススなどを捕獲して蓄積してよい。このような三元触媒装置5には、窒素酸化物およびススといったPM(粒子状物質)が蓄積しやすい。三元触媒装置5は、PM触媒装置として機能する。
第一のNO吸蔵還元触媒装置6、または第二のNO吸蔵還元触媒装置7は、Lean NO TrapによりNOを還元する。ただし、Lean NO TrapによりNOを還元するNO吸蔵還元触媒装置には、硫黄化合物が蓄積することがある。
これら複数の触媒装置により、自動車1の排気では、窒素酸化物、スス、硫黄化合物などが良好に除去される。
特に、リーン燃焼が可能な直噴エンジンでは、窒素酸化物、またはススが多く発生し易いが、複数の触媒装置は、これらを排気から良好に除去し得る。
また、リーン燃焼であるか否かにかかわらず、ガソリンを燃料に使用するエンジン3の排気には、硫黄化合物が発生するが、複数の触媒装置は、これらを排気から良好に除去し得る。
しかしながら、触媒装置には、排気から除去した窒素酸化物、スス、または硫黄化合物といった排気含有物が、一部が変質しながらも蓄積することがある。
特に、リーン燃焼が可能な直噴エンジンでは、窒素酸化物、ススが発生し易い。たとえばエンジン3が暖気されるよりも前に走行を終えるような近距離の走行を繰り返した場合、三元触媒装置5には、除去が必要になる程度の窒素酸化物、ススが堆積する可能性がある。
そして、触媒装置に大量の排気含有物が蓄積すると、触媒装置を交換する必要が生じる。また、触媒装置に大量の排気含有物が蓄積した状態のまま走行すると、エンジン3の性能が低下する可能性がある。これらの場合、ドライバは、自動車1をディーラなどの整備事業者へ持ち込む必要がある。触媒装置を交換する場合、ドライバには手間と費用がかかる。
このように自動車1といった車両では、車両のエンジン3の排気系4に用いられる触媒装置について管理することが望まれる。
特に、自動車1では、可能であるならば触媒装置の交換回数を減らすことができるように、触媒装置を管理することが望まれる。
また、トラックや、ディーゼルエンジンを使用する自動車1を使用するドライバは、触媒装置に排気含有物が蓄積することがあることや、その除去が必要であることについての知識や認識を備えていることが期待できる。しかしながら、一般のドライバは、それらの知識や認識を持ち合わせていないことが多いと考えられる。触媒装置の管理では、これらの一般のドライバであっても良好に管理できるようにすることが望まれる。触媒装置の管理では、ドライバの負担を軽減しつつ、適切に触媒装置を管理できるようにすることが望まれる。
本実施形態の自動車1は、排気系触媒を管理するために、第一差圧センサ10、第二差圧センサ11、第三差圧センサ12、および、これらが接続される制御部21、を有する。制御部21には、さらに、車外カメラ13、Lidar14、速度センサ15、GNSS受信機16、タイマ17、メータパネル18、スピーカ19、メモリ20、が接続される。第一差圧センサ10、第二差圧センサ11、第三差圧センサ12は、車外センサ13,14である。
第一差圧センサ10は、三元触媒装置5の入口の圧力と出口の圧力とを検出して、三元触媒装置5の入圧と出圧の圧力差を検出する。三元触媒装置5の入圧と出圧との圧力差は、三元触媒装置5での排気含有物の蓄積量が多くなるほど、大きくなる。第一差圧センサ10は、三元触媒装置5に排気含有物が蓄積していない状態での圧力差を基準として、それとの差分を圧力差として検出してもよい。これにより、第一差圧センサ10は、三元触媒装置5の流入側の圧力と流出側の圧力との圧力差により、三元触媒装置5での排気含有物の蓄積状態を検出できる。
第二差圧センサ11は、第一のNO吸蔵還元触媒装置6の入口の圧力と出口の圧力とを検出して、第一のNO吸蔵還元触媒装置6の入圧と出圧との圧力差を検出する。第一のNO吸蔵還元触媒装置6の入圧と出圧との圧力差は、第一のNO吸蔵還元触媒装置6での排気含有物の蓄積量が多くなるほど、大きくなる。第二差圧センサ11は、第一のNO吸蔵還元触媒装置6に排気含有物が蓄積していない状態での圧力差を基準として、それとの差分を圧力差として検出してもよい。これにより、第二差圧センサ11は、第一のNO吸蔵還元触媒装置6の流入側の圧力と流出側の圧力との圧力差により、第一のNO吸蔵還元触媒装置6での排気含有物の蓄積状態を検出できる。
第三差圧センサ12は、第二のNO吸蔵還元触媒装置7の入口の圧力と出口の圧力とを検出して、第二のNO吸蔵還元触媒装置7の入圧と出圧との圧力差を検出する。第二のNO吸蔵還元触媒装置7の入圧と出圧との圧力差は、第二のNO吸蔵還元触媒装置7での排気含有物の蓄積量が多くなるほど、大きくなる。第三差圧センサ12は、第二のNO吸蔵還元触媒装置7に排気含有物が蓄積していない状態での圧力差を基準として、それとの差分を圧力差として検出してもよい。これにより、第三差圧センサ12は、第二のNO吸蔵還元触媒装置7の流入側の圧力と流出側の圧力との圧力差により、第二のNO吸蔵還元触媒装置7での排気含有物の蓄積状態を検出できる。
車外カメラ13は、自動車1において外向きに設けられて、車外センサとして自動車1の周囲を撮像により検出する。車外カメラ13は、自動車1の進行方向である自動車1の前側と、自動車1の後側と、を撮像できるものが望ましい。自動車1には、複数の車外カメラ13が設けられてよい。また、車外カメラ13は、撮像画像を解析して、撮像画像に含まれる所定の物体を検出してよい。これにより、車外カメラ13は、たとえば、自車の前にいる先行車や自車の後にいる後続車といった他の自動車1、信号機、停止線などを検出できる。車外カメラ13は、自動車1の周囲を検出する車外センサとして機能する。
Lidar14は、車外センサとして、自動車1において外向きに光を出力し、その反射光に基づいて自動車1の周囲を検出した空間情報を生成する。Lidar14は、車外の空間情報を解析して、空間情報に含まれる所定の物体を検出してよい。これにより、Lidar14は、たとえば、自車の前にいる先行車や自車の後にいる後続車といった他の自動車1、信号機、停止線などを検出できる。Lidar14は、自動車1の周囲を検出する車外センサとして機能する。
速度センサ15は、自動車1の移動速度を検出する。なお、速度センサ15は、加速度センサを用い、検出される加速度を時間積分することにより自動車1の移動速度を検出してよい。
GNSS受信機16は、不図示の複数のGNSS衛星からの電波を受信し、電波に含まれる衛星の時刻および位置の情報などに基づいて、GNSS受信機16が設けられる自車の位置および時刻を生成する。GNSS衛星には、天頂衛星が含まれてよい。また、GNSS受信機16は、地上の固定局や基地局の電波を併せて受信して、生成する自車の位置および時刻を補正してもよい。
タイマ17は、たとえば時刻、期間を計測する。タイマ17が計測する時刻は、GNSS受信機16による時刻により校正されてよい。
メータパネル18は、自動車1の車体2においてドライバなどの乗員が乗車する不図示の車室に設けられる。メータパネル18は、自動車1に設けられる表示装置である。メータパネル18は、ドライバが着座するシートの前側に設けられてよい。これにより、ドライバは、自動車1の運転中に、メータパネル18を目視により確認することができる。自動車1には、メータパネル18以外の表示装置、たとえばセンターコンソールタッチパネルなどが設けられてよい。
スピーカ19は、自動車1の不図示の車室に設けられる。スピーカ19は、たとえば、警告音、作動開始音、作動終了音、合成音、などを出力してよい。
メモリ20は、後述する制御のためのプログラム、プログラム実行時に使用する各種のデータ、などを記録する。メモリ20は、たとえば不揮発性の半導体メモリ、RAM、HDD、などで構成されてよい。プログラム実行時に使用する各種のデータには、たとえば除去フラグ26、自動車1の経路案内などに使用できる高精度の地図データ27、などが含まれてよい。高精度の地図データ27には、道路形状の情報や、道路の周囲にある信号機の情報などが含まれてよい。
制御部21は、プログラムを読み込んで実行可能なECUといったコンピュータ装置である。制御部21は、メモリ20に記録されているプログラムを読み込んで実行する。
たとえば制御部21は、触媒装置を管理するために、上述した第一差圧センサ10から第三差圧センサ12の中のいずれかの差圧センサ10~12の検出結果に応じて、上述した各種の触媒装置での排気含有物の蓄積状態を判断する。
そして、触媒装置において排気含有物が蓄積している場合、制御部21は、自動車1の走行中に、通常時の性能優先の出力制御とは異なる、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を実行する。
また、制御部21は、除去用の出力制御を実行する際に、メータパネル18に、処理に係る触媒装置の状態を表示してよい。
図2は、図1の制御部21による、触媒管理制御のフローチャートである。
制御部21は、図2の触媒管理制御を、繰り返しに実行する。
本実施形態では、処理に係る触媒装置に蓄積される排気含有物が、主に窒素酸化物およびススといったPM(粒子状物質)である場合を例に説明する。
上述した複数の触媒装置では、たとえば三元触媒装置5が、PM触媒装置として機能する。
ステップST1において、制御部21は、制御対象とする触媒装置に対応する差圧センサ10~12から、その検出値を取得する。
たとえば三元触媒装置5を制御対象とする場合、制御部21は、第一差圧センサ10の入圧と出圧との圧力差の検出値を取得すればよい。
第一のNO吸蔵還元触媒装置6を制御対象とする場合、制御部21は、第二差圧センサ11の入圧と出圧との圧力差の検出値を取得すればよい。
第二のNO吸蔵還元触媒装置7を制御対象とする場合、制御部21は、第三差圧センサ12の入圧と出圧との圧力差の検出値を取得すればよい。
制御部21は、自動車1に設けられる複数の触媒装置について、1つずつ順番に、図2の触媒管理制御を繰り返しに実行してもよい。
また、PM(粒子状物質)のみを除去対象とする場合、制御部21は、少なくとも三元触媒装置5について、図2の触媒管理制御を繰り返しに実行してもよい。
ステップST2において、制御部21は、触媒装置が交換を要する蓄積状態であるか否を判断するために、取得した差圧の検出値と、触媒装置の交換閾値とを比較する。触媒装置の交換閾値は、たとえば、触媒装置が交換を要するPMの蓄積状態となっている場合での差圧の検出値としてよい。これにより、制御部21は、車外センサとしての差圧センサ10~12の検出結果に応じて、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を判断する。そして、差圧の検出値が交換閾値以上である場合、制御部21は、触媒装置の交換を促すために、処理をステップST3へ進める。差圧の検出値が交換閾値以上でない場合、触媒装置の交換が不要であるため、制御部21は、処理をステップST5へ進める。
ステップST3において、制御部21は、触媒装置の交換が必要であることを通知するディーラ交換要の表示画面を生成して、メータパネル18に表示する。制御部21は、スピーカ19から音を出力してもよい。
図3は、図2の処理において、図1のメータパネル18に表示するPM触媒装置の交換通知画面30の一例である。制御部21は、PM触媒装置の交換通知画面30を、メータパネル18に表示してよい。図3のPM触媒装置の交換通知画面30には、PM触媒装置の交換を通知するメッセージとともに、ドライバ操作可能なディーラ案内ボタン31が表示されている。これにより、ドライバは、走行中にまたは自動車1に乗車している際に、PM触媒装置として機能する三元触媒装置5が交換する必要があることを認識することができる。
図4は、図2の処理において、図1のメータパネル18に表示するエンジン3のチェックランプ画面32である。制御部21は、図4のエンジン3のチェックランプ画面32を、メータパネル18に表示してよい。これにより、ドライバは、走行中にまたは自動車1に乗車している際に、エンジン3のチェックが必要であることを認識することができる。ディーラなどの整備事業者は、持ち込まれた自動車1においてエンジン3のチェックランプ画面32が表示されていることに基づいて、エンジン3の不調を調べて、PM触媒装置として機能する三元触媒装置5を交換することが可能である。
ステップST4において、制御部21は、触媒装置の交換が可能なディーラの案内を表示するステップである。制御部21は、図3のPM触媒装置の交換通知画面30において、ディーラ案内ボタン31が操作されている場合においてのみ、ステップST4において、ディーラの案内を表示するようにしてもよい。
たとえば、制御部21は、GNSS受信機16による現在位置から、ディーラの所在地までの経路を、メモリ20に記録されている地図データ27を用いて探索し、ディーラまでの経路をメータパネル18に表示してよい。
また、制御部21は、ディーラの電話番号、ショートメッセージなどの連絡先情報や、自動車1の情報などを、メータパネル18に表示してもよい。
このように制御部21は、触媒装置の交換が必要であることをメータパネル18に表示した後に、メータパネル18に、整備事業者への案内を表示することができる。
その後、制御部21は、本制御を終了する。
ステップST5において、制御部21は、差圧の検出値に基づいて触媒装置のメンテナンスの要否を判断するために、取得した差圧の検出値と、触媒装置の警告閾値とを比較する。触媒装置は、それに蓄積されているPMの量が少ない場合、ドライバが自動車1を所定の走行で自走させることにより、触媒装置から、蓄積しているPMを除去することが可能なことがある。警告閾値は、たとえば、触媒装置に、自走で除去可能な程度のPMの蓄積状態となっている場合での差圧の検出値としてよい。これにより、制御部21は、差圧センサ10~12の検出結果に応じて、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を判断できる。ドライバ自身による走行中の処置により改善不能であると判断する圧力差の交換閾値(第一閾値)より小さい警告閾値(第二閾値)により、ドライバ自身による走行中の処置により改善可能であるか否かを判断できる。そして、差圧の検出値が警告閾値以上である場合、制御部21は、触媒装置からのPMの除去を促すために、処理をステップST6へ進める。差圧の検出値が警告閾値以上でない場合、触媒装置からPMを除去する必要性がないため、本制御を終了する。
ステップST6において、制御部21は、触媒装置のメンテナンスが必要であることを警告する表示画面を生成して、メータパネル18に表示する。制御部21は、スピーカ19から音を出力してもよい。
図5は、図2の処理において、図1のメータパネル18に表示するPM除去処理の警告通知画面33の一例である。制御部21は、PM除去処理の警告通知画面33を、メータパネル18に表示してよい。図5のPM除去処理の警告通知画面33には、PM除去処理を警告するメッセージとともに、ドライバ操作可能なディーラ処理ボタン34と、ドライバ自身が自走して処理する自走処理ボタン35と、が表示されている。これにより、ドライバは、PM触媒装置として機能する三元触媒装置5について、PM除去のためのメンテナンスが必要とされていることを認識することができる。
図6は、図2の処理において、図1のメータパネル18に表示するPM除去の警告ランプ画面36である。制御部21は、図6のPM除去の警告ランプ画面36を、メータパネル18に表示してよい。これにより、ドライバは、走行中にまたは自動車1に乗車している際に、触媒装置についてメンテナンスが必要であることを認識することができる。ディーラなどの整備事業者は、持ち込まれた自動車1においてPM除去の警告ランプ画面36が表示されていることに基づいて、触媒装置を調べて、PM触媒装置として機能する三元触媒装置5のメンテナンスを実行することが可能である。
なお、PMは、触媒装置に基本的に段階的に蓄積するものである。このため、ステップST5からステップST6の処理は、ステップST3からステップST4の処理の前に、少なくとも一回は実行される。その結果、図5および図6の画面は、図3および図4の画面の前に、少なくとも一回においてメータパネル18に表示される。
ステップST7において、制御部21は、ドライバが自走によるメンテナンスを選択しているか否かを判断するステップである。図5のPM除去処理の警告通知画面33には、ディーラ処理ボタン34と、自走処理ボタン35と、が表示されている。ドライバは、いずれかのボタン34,35を操作する。そして、自走処理ボタン35が操作されている場合、制御部21は、ドライバが自走によるメンテナンスを選択しているとして、処理をステップST8へ進める。これに対し、ディーラ処理ボタン34が操作されている場合、制御部21は、処理をステップST4へ進める。制御部21は、触媒装置の交換が可能なディーラの案内を表示する。この場合のディーラの処理は、触媒装置を交換する処理ではなく、触媒装置に蓄積されているPMを焼き切る処理になる。ディーラは、自動車1に応じた専用の処理により、触媒装置に蓄積されているPMを効果的に焼き切り、触媒装置をリフレッシュさせることができる。なお、ディーラは、所定の走行により、触媒装置に蓄積されているPMを焼き切ることも可能である。
ステップST8において、制御部21は、メモリ20に、除去フラグ26をセットする。メモリ20の除去フラグ26は、リセットの初期値でよい。除去フラグ26は、後述する出力制御において、通常のエンジン3の性能を発揮させる性能優先の出力制御と、除去を優先する除去用の出力制御とを切り替えるために使用される。除去フラグ26がセットされている場合、制御部21は、通常の出力制御より、除去用の出力制御を優先する。除去フラグ26がリセットされている場合、制御部21は、通常の出力制御を実行して、除去用の出力制御を実行しない。
そして、このような除去フラグ26を用いることにより、制御部21は、触媒装置の自走メンテナンスを判断したタイミングにおいて、除去用の出力制御を開始しないですむ。制御部21が触媒装置の自走メンテナンスを判断したタイミングでの、自車の走行環境が、除去用の出力制御に適した走行環境にあるとは限らない。たとえば走行中の駐停車中や渋滞中である場合、自動車1は、PMを焼き切ることができる高い排気温度が得られるようにエンジン3をリーン状態に継続的に制御することは困難である。除去フラグ26を用いることにより、制御部21は、触媒装置の自走メンテナンスに適した走行環境において、自走メンテナンスの処理用の出力制御を実行することが可能になる。
このように制御部21は、ステップST6の第一表示処理においてドライバ自身による走行中の処置により改善する処置が選択された場合には、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を実行することになる。
また、メータパネル18には、ステップST3の第二画面を表示する前に、少なくとも一回はステップST6による第一画面が表示されることになる。
ステップST9において、制御部21は、触媒装置の走行中のメンテナンスが可能な経路を案内する。
たとえば、制御部21は、メモリ20に記録されている地図データ27を用いて、GNSS受信機16による現在位置の近くにおいて処理用の出力制御を実行するのに適した、たとえば高速道の道路区間を探索し、さらにその道路区間までの経路を探索し、メータパネル18に表示してよい。ここで探索される道路区間は、PMを焼き切るための走行速度および走行距離を確保できる距離のものとするとよい。
その後、制御部21は、本制御を終了する。
なお、制御部21は、ステップST8の処理の後、ステップST9を実行することなく、本制御を終了してもよい。この場合、制御部21は、既にメモリ20においてセットされている除去フラグ26に基づいて、後の走行において、除去用の出力制御を優先した出力制御を実行することになる。
また、制御部21は、ステップST9の処理前に探索している経路に高速道が含まれている場合、その経路を、そのままメータパネル18に表示してよい。
このように、制御部21は、差圧センサ10~12の検出結果に基づいて、ドライバ自身による走行中の処置により改善可能であるか否かと、ドライバ自身による走行中の処置により改善不能であるか否かとを、別々に判断する。
そして、ドライバ自身による走行中の処置により改善可能である場合には、制御部21は、メータパネル18に、ドライバ自身による走行中の処置により改善可能であることを、ステップST6の第一表示処理により表示する。また、メータパネル18には、触媒装置での排気含有物の蓄積状態についての表示として、処理が必要であることが表示される。ここで、ドライバ自身による走行中の処置により改善可能であることは、ドライバ自身によらない整備事業者の処置とは、ドライバにより選択可能な複数の処置として、メータパネル18に表示される。
また、ドライバ自身による走行中の処置により改善不能である場合には、制御部21は、メータパネル18に、整備事業者であるディーラでの交換処置が必要であることを、ステップST3の第二表示処理により表示する。
制御部21は、触媒装置に自走により除去可能な排気含有物が蓄積されている場合には、その状態を差圧センサ10~12の検出結果に基づいて判断し、ドライバに対して自走による排気含有物の除去を提案することができる。
また、ドライバが自走による排気含有物の除去を選択した場合には、制御部21は、その後の走行において排気含有物を除去するための処理用の出力制御を実行するために、メモリ20に記録される除去フラグ26をセットする。
図7は、図1の制御部21による、自走除去処理に対応可能な出力制御のフローチャートである。
制御部21は、自動車1が走行する場合に、図7の出力制御を繰り返しに実行する。
ステップST10において、制御部21は、自動車1が走行中であるか否かを判断する。この判断の走行中とは、自動車1が実際に走行している場合だけでなく、自動車1が走行のために駐停車している場合を含んでよい。制御部21は、たとえばエンジン3が動作していること、エンジン3を動作させるための不図示のイグニションスイッチがオン状態に操作されていること、などに基づいて、自動車1が走行中であるか否かを判断してよい。そして、自動車1が走行中でない場合、制御部21は、具体的な出力制御を実行することなく、本制御を終了してよい。自動車1が走行中である場合、制御部21は、処理をステップST11に進める。
なお、イグニションスイッチがオン状態に操作されることにより、制御部21が図7の出力制御を開始してもよい。この場合、制御部21は、イグニションスイッチがオフ状態に操作されるまで、図7の出力制御を繰り返しに実行するのが望ましい。これにより、制御部21は、自動車1が走行中である場合においてのみ必ず、図7の出力制御を実行することになる。
ステップST11において、制御部21は、メモリ20に記録されている除去フラグ26の値を取得して、除去フラグ26がセットされているか否かを判断する。除去フラグ26がセットされている場合、制御部21は、PMなどの除去しながら走行するための処理用の出力制御を優先的に実行するために、処理をステップST13へ進める。除去フラグ26がリセットされていてセットされていない場合、制御部21は、通常の出力制御のために、処理をステップST12へ進める。
ステップST12において、制御部21は、通常の出力制御を実行する。
ここで、通常の出力制御は、たとえば自動車1のエンジン3へガソリンをリッチに供給して自動車1の走行性能を生かしつつ、ガソリンの使用量を抑制しても走行性能に影響が生じ難い場合においてはエンジン3をリーン燃焼させる、ものでよい。
これに対し、処理用の出力制御は、たとえば緊急時以外においてはエンジン3をリーン燃焼させ続ける。リーン燃焼では、リッチな燃焼の場合と比べて、エンジン3の排気温度が上昇し、触媒装置に蓄積しているPMなどは焼き切られ易くなる。
たとえば信号待ちの発進時などのように大きな加速を伴う走行においては、エンジン3をリーン燃焼させると、自動車1の加速感が鈍る。このため、触媒装置のメンテナンスが必要ない場合には、制御部21は、通常の出力制御を実行するのが望ましい。
このように制御部21は、通常の出力制御では、エンジン3の性能を発揮できるように、エンジン3へのガソリン供給についてリッチ状態を、リーン状態より優先する。
その後、制御部21は、本制御を終了する。
ステップST13において、制御部21は、除去用の出力制御を開始する。
除去用の出力制御では、制御部21は、たとえばエンジン3へのガソリン供給についてリーン状態をリッチ状態より優先する。自動車1のエンジン3へ供給するガソリンがリーン状態になると、エンジン3の排気温度が高くなる。高い温度の排気に継続的にまたは断続的にさらされることにより、触媒装置に蓄積されているPMや硫黄化合物は、触媒装置から焼き切られて除去され得る。
なお、制御部21は、除去用の出力制御においても必要に応じて、エンジン3をリッチな状態で燃焼させてもよい。制御部21は、除去用の出力制御において、エンジン3へのガソリン供給についてリーン状態を、リッチ状態より優先することがあればよい。
ステップST14において、制御部21は、現在の走行環境が、除去用の出力制御を実行可能なものであるか否かを判断するために、自車の周辺情報を取得する。自動車1には、車外カメラ13や、Lidar14が設けられている。制御部21は、これらの車外センサ13,14から、現在の周辺についての撮像画像や空間情報を取得してよい。制御部21は、車外センサ13,14から取得した情報に基づいて、自車の周囲にいるたとえば先行車、後続車といった他の車両の情報、走行している道路のたとえば高速道や一般道といった道路種類の情報、を取得してよい。また、制御部21は、車外センサ13,14から取得した情報に基づいて、道路に対して設置されている信号機の点灯状態、停止線、などの標識情報、を取得してよい。
ステップST15において、制御部21は、取得した自車の周辺情報に基づいて、現在の走行環境を判定する。
たとえば、制御部21は、自動車1が渋滞していない高速道を高い速度で走行しているか否かを判定してよい。
たとえば、制御部21は、自動車1が一般道の信号待ちなどから停車発進しようとしているか否かを判定してよい。
ステップST16において、制御部21は、現在の走行環境が、処理用の出力制御を実行し得るものであるか否かを判断する。
たとえば、制御部21は、現在の走行環境が、自動車1が渋滞していない高速道を高い速度で走行していると判定される場合、処理用の出力制御を実行し得ると判断してよい。
たとえば現在の走行環境が、自動車1が高速道を走行しているが、低速または渋滞で停止している場合、制御部21は、現在の走行環境が、処理用の出力制御を実行し得ないものであると判断してよい。
たとえば自動車1が一般道の信号待ちなどから停車発進しようとしている場合、制御部21は、現在の走行環境が、処理用の出力制御を実行し得るものであると判断してよい。
たとえば自動車1が一般道を低速または渋滞で停止している場合、制御部21は、現在の走行環境が、処理用の出力制御を実行し得ないものであると判断してよい。
ステップST15の判断は、後述する図9において詳細に説明する。
これにより、制御部21は、車外センサによる自動車1の周囲の検出結果に基づいて、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であるか否かを判断する。
そして、現在の走行環境が、処理用の出力制御を実行し得るものである場合、制御部21は、処理をステップST17へ進める。
現在の走行環境が、処理用の出力制御を実行し得ないものである場合、制御部21は、処理をステップST12へ進める。この場合、制御部21は、除去フラグ26がセットされているにもかかわらず、通常の出力制御を実行することになる。制御部21は、触媒装置からPMや硫黄化合物を除去するために適した処理用の出力制御を実行しない。制御部21は、走行環境が、処理用の出力制御を実行し得るものとなるまで、処理用の出力制御の実行を停止する。
ステップST17において、制御部21は、処理用の出力制御を実行する。制御部21は、リーン燃焼優先の出力制御を実行する。
このように制御部21は、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を、自動車1の走行中に、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であると判断するときにのみ実行する。
これにより、触媒装置からは、PMや硫黄化合物などが除去され易くなる。
ステップST18において、制御部21は、差圧センサ10~12から、処理用の出力制御の実行中の検出結果を取得する。
ステップST19において、制御部21は、取得した処理用の出力制御の実行中の検出結果を、メータパネル18に表示する。これにより、ドライバは、走行中において、処理用の出力制御が実行されていること、また、その処理による触媒装置の蓄積状態の変化を、目視により容易に確認することができる。
図8は、図7の処理において、図1のメータパネル18に表示するPM蓄積状態の表示画面37の一例である。制御部21は、PM蓄積状態の表示画面37を、処理用の出力制御中に、メータパネル18に表示してよい。図8のPM蓄積状態の表示画面37は、処理中の触媒装置の蓄積状態を、レベルメータにより表示するものである。図8は、触媒装置にその容量の半分程度のPMが蓄積されている状態の例である。
このように制御部21は、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を実行する際に、メータパネル18に、差圧センサ10~12の検出結果に基づく触媒装置での排気含有物の蓄積状態を表示する。自動車1のドライバは、触媒装置の改善の進捗状態を詳しく把握することができる。また、ドライバは、表示に基づいて、通常の出力制御から、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御へ切り替わっていること、また元の通常の出力制御に戻るタイミングなどについても、その表示に基づいて把握することができる。ドライバは、自動車1の走行状態を、把握することができる。
ステップST20において、制御部21は、処理用の出力制御の実行中において、必要に応じて、ドライバにアクセルの可変操作を指示する。アクセルを開閉するように操作することにより、排気には、大きな圧力変化が生じ易くなる。これにより、触媒装置から蓄積されているPMが除去され易くなることがある。ステップST20は、処理用の出力制御を実行する際に、必須とされる処理ではない。
ステップST21において、制御部21は、処理用の出力制御を終了するか否かを判断する。
触媒装置に蓄積されているPMが、処理により触媒装置から略完全に除去された場合、それ以上に処理用の出力制御を実行する必要はない。
また、処理用の出力制御をしばらく実行したとしても、触媒装置におけるPMの蓄積状態が良好な改善を示さない可能性もある。この場合、それ以上に処理用の出力制御を実行し続けても、良好な除去効果を得られない可能性が高い。触媒装置に蓄積されているPMが完全に固化してしまうと、それを取り除くことは難しい。
そして、処理用の出力制御を終了すると判断すると、制御部21は、処理をステップST22へ進める。
処理用の出力制御を終了しないで継続すると判断すると、制御部21は、処理をステップST22へ進めることなく、本制御を終了する。
ステップST22において、制御部21は、処理用の出力制御を終了するために、メモリ20の除去フラグ26をリセットする。その後、制御部21は、本制御を終了する。
このように制御部21は、メモリ20の除去フラグ26の設定に基づいて、処理用の出力制御の実行についての開始または継続を制御することができる。
また、制御部21は、現在の走行環境が、処理用の出力制御の実行に適している場合に、処理用の出力制御を実行することができる。
また、制御部21は、処理用の出力制御の実行中に、それによる触媒装置からのPMの除去状態を、メータパネル18などの表示装置に表示することができる。
図9は、図7の出力制御での、自動車1の走行環境判定の詳細なフローチャートの一例である。
制御部21は、図7のステップST15において、図9の走行環境判定を実行してよい。
図9の走行環境判定により、制御部21は、ステップST39の実行可能、またはステップST40の実行不可のいずれかを判定することになる。
そして、制御部21は、図7のステップST16において、図9の走行環境判定結果に基づいて、現在の走行環境が、処理用の出力制御を実行し得るものであるか否かを判断してよい。
ステップST31において、制御部21は、自動車1が、高速道を走行しているか否かを判断する。この際、制御部21は、車外センサ13,14の検出情報に基づいて判断しても、GNSS受信機16が生成する最新の位置と地図データ27とに基づいて判断してもよい。自動車1が一般的に走行する道路は、高速道と、一般道とに分類され得る。高速道は、自動車1が一般道より高い速度で走行できるように整備されている。高速走行中での自動車1のエンジン3は、低速走行中の場合より高い回転数を維持し易い。このような走行中のエンジン3をリーン状態にすると、排気温度は高く安定し易くなる。触媒装置に蓄積されているPMといった排気含有物は、高温で焼かれ続けて、触媒装置から脱落して排出されやすい。
そして、自動車1が高速道を走行していると判断する場合、制御部21は、処理をステップST32へ進める。
自動車1が高速道を走行していると判断しない場合、制御部21は、処理をステップST36へ進める。
ステップST32において、制御部21は、自動車1が高速道を走行していると確定する。
ステップST33において、制御部21は、自動車1の走行状態が、高速で安定するか否かを判断する。直線状の高速道を走行する場合、自動車1の走行は、高速で安定し易い。高速と判断する速度は、たとえば60km/h、70km/hでよい。高速に安定するとは、たとえば、触媒装置に蓄積されているPMといった排気含有物が、部分的にでも焼き切られ始めるまでの期間とすればよい。
そして、高速で安定する走行状態である場合、制御部21は、処理をステップST34へ進める。
高速で安定する走行状態でない場合、制御部21は、処理をステップST40へ進める。
ステップST34において、制御部21は、自動車1の走行状態が、先行車との車間距離が、その閾値(車間閾値)以上であるか否かを判断する。自動車1の出力制御を通常のものから処理用のものへ変更すると、自動車1の性能が低下し得る。このため、処理用の出力制御で走行を開始する場合、自車と先行車との車間は十分に確保することが望ましい。ここで使用する車間距離の車間閾値は、たとえば、車速に応じて確保が推奨されている車間距離としてよい。
そして、先行車との車間距離が車間閾値以上である場合、制御部21は、処理をステップST35へ進める。
先行車との車間距離が車間閾値以上でない場合、制御部21は、処理をステップST40へ進める。
ステップST35において、制御部21は、自動車1の走行状態が、後続車との車間距離が、その閾値(車間閾値)以上であるか否かを判断する。自動車1が処理用の出力制御により走行し始めると、それまでに通常の出力制御で走行してた場合とは異なる挙動を示す可能性がある。後続車のドライバは、その変化に対処する必要がある。このため、処理用の出力制御で走行を開始する場合、自車と後続車との車間は十分に確保することが望ましい。ここで使用する車間距離の車間閾値は、たとえば、車速に応じて確保が推奨されている車間距離としてよい。
そして、後続車との車間距離が車間閾値以上である場合、制御部21は、処理をステップST39へ進める。
後続車との車間距離が車間閾値以上でない場合、制御部21は、処理をステップST40へ進める。
ステップST36において、制御部21は、制御部21は、自動車1が高速道ではなく、一般道を走行していると確定する。
一般道の走行は、高速道と比べて外乱が発生し易く、高速道の走行と比べて安定し難い。
しかしながら、高速道をほとんど走行しないドライバは、存在する。このため、本実施形態では、自動車1が一般道を走行している場合であっても、処理用の出力制御を断続的に出会っても実行可能としている。これにより、処理用の出力制御は、高速道のみで実行される場合と比べて、触媒装置からPMといった排気含有物を除去する効果が高まると期待できる。
ステップST37において、制御部21は、自車が停車中からの発進時であるか否かを判断する。自動車1は、走行中において、停止表示の信号機や停止線において停車し、その後に発進して走行を継続する。停車からの発進時に、処理用の出力制御を用いると、自動車1は、加速が遅くなる。ドライバは、所望の加速を得るために、さらにアクセルを操作する可能性がある。制限速度に到達するまでの期間では、エンジン3の排気温度が高くなることが期待できる。
そして、自車が停車中からの発進時である場合、制御部21は、処理をステップST38へ進める。
自車が停車中からの発進時でない場合、制御部21は、処理をステップST40へ進める。
ステップST38において、制御部21は、自動車1の走行状態として、自車の後方の安全を確認する。後続車が車間を詰めたまま動き始めている場合、自動車1の出力制御を通常のものから処理用のものへ変更してしまうと、自動車1の走行性能の低下に起因した事態が生じる可能性がある。
そして、自車の後方が安全である場合、制御部21は、処理をステップST39へ進める。
自車の後方が安全でない場合、制御部21は、処理をステップST40へ進める。
なお、制御部21は、自動車1の走行状態として、自車の後方だけでなく、自車の前方についても併せて安全を確認してよい。
ステップST39において、制御部21は、自車の現在の走行環境を、実行可能と確定する。その後、制御部21は、本制御を終了する。
ステップST40において、制御部21は、自車の現在の走行環境を、実行不可と確定する。その後、制御部21は、本制御を終了する。
これにより、制御部21は、自動車1が高速道において処理を実行可能な所定の走行環境を走行していると判断する場合には、その高い速度での走行中に、エンジン3をリーン燃焼状態にしてその排気温度を高める処理用の出力制御を実行する。この場合、処理用の出力制御は、高速道において、連続的にかつ効果的に実行されると期待できる。
また、制御部21は、自動車1が一般道において処理を実行可能な所定の走行環境を走行していると判断する場合には、停車からの発進の際に、エンジン3をリーン燃焼状態にしてその排気温度を高める一般道用の出力制御を実行する。この場合、処理用の出力制御は、断続的に実行され得ると期待できる。
図10は、図7の出力制御での、PM除去制御の終了判定の詳細なフローチャートの一例である。
図10は、たとえば、高速道の走行中に、触媒装置に蓄積されているPMを除去するために適した例での、除去制御の終了判定のフローチャートである。
制御部21は、図7のステップST21において、図10の終了判定などを実行してよい。
ステップST51において、制御部21は、車速センサの最新の検出速度を取得して、自車の現在の速度が60km/h以上を維持できているか否かを判断する。
速度を判定する閾値速度は、この他にもたとえば70km/hでもよい。
自車の現在の速度が60km/h以上を維持できている場合、制御部21は、処理をステップST52へ進める。
自車の現在の速度が60km/h以上を維持できていない場合、制御部21は、処理をステップST53へ進める。
ステップST52において、制御部21は、処理用の出力制御を開始してからの処理期間が、30分を経過したか否かを判断する。制御部21は、処理用の出力制御を開始する際にタイマ17に指示した計測期間の現時点の情報を取得して、30分を経過したか否かを判断してよい。
期間を判定する閾値期間は、この他にもたとえば40分でもよい。
処理期間が30分を経過している場合、制御部21は、処理をステップST54へ進める。
処理期間が30分を経過していない場合、制御部21は、処理をステップST53へ進める。
ステップST53において、制御部21は、PM除去制御が終了しておらず、未終了との判定を確定する。その後、制御部21は、本制御を終了する。
この場合、制御部21は、図7のステップST21の処理において、除去制御を終了しないと判断し、除去用の出力制御を継続する。
ステップST54において、制御部21は、差圧センサ10~12の検出結果を取得する。
ステップST55において、制御部21は、差圧センサ10~12の検出値が、除去閾値以下にまで改善されたか否かを判断する。ここで、除去閾値は、基本的に警告閾値より小さい値であればよい。好ましくは、除去閾値は、触媒装置に排気含有物がほとんど蓄積されていない状態での差圧センサ10~12の検出値とするとよい。
差圧センサ10~12の検出値が除去閾値以下である場合、制御部21は、処理をステップST56へ進める。
差圧センサ10~12の検出値が除去閾値以下でない場合、制御部21は、処理をステップST57へ進める。
ステップST56において、制御部21は、自走によるPM除去制御により排気残留物を効果的に除去することができたとして、成功終了との判定を確定する。
また、制御部21は、メータパネル18に、成功終了を表示してよい。その後、制御部21は、本制御を終了する。
この場合、制御部21は、図7のステップST21の処理において除去制御を終了すると判断して、その後に除去用の出力制御を実行しないようになる。
図11は、図10の処理において、図1のメータパネル18に表示するPM除去処理の成功通知画面38の一例である。
図11のPM除去処理の成功通知画面38には、自走によるPM除去制御により排気残留物を効果的に除去できて成功したことを通知するメッセージが表示されている。ドライバは、自走によるPM除去制御の処理結果を認識することができる。
ステップST57において、制御部21は、自走によるPM除去制御により排気残留物を効果的に除去することができなかったとして、不成功終了との判定を確定する。
また、制御部21は、メータパネル18に、不成功終了を表示してよい。
また、制御部21は、メータパネル18に、ディーラの案内を表示してよい。その後、制御部21は、本制御を終了する。
この場合、制御部21は、図7のステップST21の処理において除去制御を終了すると判断して、その後に除去用の出力制御を実行しないようになる。
図12は、図10の処理において、図1のメータパネル18に表示するPM除去処理の不成功の通知画面39の一例である。
図12のPM除去処理の不成功通知画面39には、自走によるPM除去制御により排気残留物を効果的に除去できず、不成功となったことを通知するメッセージが表示されている。ドライバは、自走によるPM除去制御では、触媒装置に蓄積しているPMといった排気含有物を、十分に除去できなかったことを認識することができる。
また、図12のPM除去処理の不成功通知画面39には、ドライバ操作可能なディーラ案内ボタン40が表示されている。これにより、ドライバは、触媒装置についての更なる処理が必要であることを認識することができる。
このように図10のPM除去制御の終了判定では、自動車1の速度が速度閾値以上となっている走行での、エンジン3をリーン燃焼させている時間が、少なくとも時間閾値以上となるか否かを判断している。この場合、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御は、その終了判定条件が成立するまで、継続的にまたは断続的に実行されることになる。
また、除去用の出力制御を少なくとも一回は実行した後に、制御部21は、差圧センサ10~12の検出結果に基づいて触媒装置での排気含有物の蓄積状態が改善したか否かを判断する。そして、触媒装置での排気含有物の蓄積状態が改善していない場合、制御部21は、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を止めて、メータパネル18に、整備事業者であるディーラの処置の通知を含む第三画面を、表示する。第三画面には、ドライバ自身による走行中の処置は、含まれない。
図13は、PM触媒装置のPM蓄積割合と、差圧センサ10~12が検出する圧力差との関係の一例の説明図である。
三元触媒装置5は、PM触媒装置として機能する。
図13の横軸は、PM触媒装置におけるPMの蓄積割合である。図13の縦軸は、差圧センサ10~12が検出する圧力差である。
そして、図13には、PM触媒装置の特性曲線70が示されている。この特性曲線70は、一例である。
差圧センサ10~12が検出する圧力差は、PM触媒装置に蓄積するPMの量が増えて、その蓄積割合が増えると、大きくなる。PM触媒装置の蓄積割合が略1になると、PM触媒装置は交換する必要がある。
このような特性のPM触媒装置では、同図に示すように、交換閾値、警告閾値、除去閾値、を設定することができる。
交換閾値は、PM触媒装置を交換する場合での圧力差より少し小さい値とすればよい。
警告閾値は、基本的に交換閾値より小さければよいが、好ましくは、ディーラでの専門的な除去処理での圧力差より小さい値とするとよい。これにより、ディーラは、警告直後においては、PM触媒装置を交換することなく、専門的な除去処理により、PM触媒装置からPMを除去することが可能なる。また、警告閾値は、PMが蓄積していない新品のPM触媒装置での圧力差より大きければよい。
そして、警告閾値は、ディーラが処理可能な圧力差と、新品の圧力差との間において、任意の値に設定可能である。警告閾値を小さくすると、警告および自走処理の回数が増え易くなるが、PM触媒装置を比較的クリーンな状態に維持できる。警告閾値を大きくすると、警告および自走処理の回数を減らすことができる。
除去閾値は、警告閾値より小さければよい。また、除去閾値は、PMが蓄積していない新品のPM触媒装置での圧力差より大きければよい。
そして、除去閾値を小さく設定することにより、PM触媒装置は、PM触媒装置を比較的クリーンな状態に回復できる。また、回復後に再度の処理が必要となるまでの期間を、長くすることができる。除去閾値を大きくすると、自走処理での成功終了が増えると期待される。
以上のように、本実施形態では、自動車1のエンジン3の排気系4に用いられる触媒装置で排気含有物の蓄積状態を、差圧センサ10~12により検出する。そして、制御部21は、差圧センサ10~12の検出結果に応じて触媒装置での排気含有物の蓄積状態を判断する。これにより、本実施形態では、自動車1の排気系4の触媒装置での排気含有物の蓄積状態を管理することが可能になる。
特に、本実施形態では、触媒装置で排気含有物の蓄積状態の判断結果に応じて、その判断をした後の自動車1の走行中に、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を実行する。これにより、自動車1の触媒装置での排気含有物の蓄積状態は、自動車1が走行することにより改善され得る。自動車1の触媒装置には、排気に含まれるたとえば窒素酸化物、スス、または硫黄化合物といった排気含有物が、大量に蓄積し難くなる。リーン燃焼が可能な直噴ガソリンエンジンでは、リーン燃焼をしないエンジン3やガソリンを直噴しないエンジン3などと比べて、これらの排気含有物が増加する傾向にある。本実施形態を用いることにより、リーン燃焼が可能な直噴ガソリンエンジンの排気系4に用いられる触媒装置においても、排気含有物が蓄積し難くなる。
しかも、本実施形態では、自動車1の周囲を検出する車外センサ、を有する。また、制御部21は、車外センサによる自動車1の周囲の検出結果に基づいて、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であるか否かを判断する。そして、制御部21は、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であると判断するときにのみ、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を実行する。これにより、自動車1の制御部21は、自動車1の走行中に実行する除去用の出力制御を、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であると判断するときにのみ実行するようになる。ドライバは、自ら、現在の走行環境が、除去用の出力制御が実行可能な走行環境であるか否かを判断する必要がない。また、除去用の出力制御は、走行中の走行環境が安全である場合のみにおいて実行することができる。ドライバの負担は、軽減される。
本実施形態では、制御部21は、自動車1が高速道を走行しているか否かを判断する。そして、制御部21は、高速道を走行している場合には、高い速度での走行中に、エンジン3をリーン燃焼状態にしてその排気温度を高める高速道用の出力制御を連続的に実行する。これにより、本実施形態では、自動車1の高速道の走行中においてその走行環境に適した除去用の出力制御を実行して、触媒装置に蓄積されている窒素酸化物およびスス、または硫黄化合物を、触媒装置から効率よく取り除くことができる。
また、制御部21は、自動車1が一般道を走行しているか否かを判断する。そして、制御部21は、自動車1が一般道を走行している場合には、停車からの発進の際に、エンジン3をリーン燃焼状態にしてその排気温度を高める一般道用の出力制御を繰り返しに実行する。これにより、本実施形態では、一般道の走行中においてその走行環境下で実行可能な除去用の出力制御を実行して、触媒装置に蓄積されている窒素酸化物およびスス、または硫黄化合物を、触媒装置から結果的に取り除くことができる。
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係る自動車1の排気系触媒の管理装置を説明する。以下の説明では、上述した実施形態との相違点について主に説明する。上述した実施形態と同様の構成および処理については、その説明を省略する。
上述した実施形態は、触媒装置に蓄積され得る排気含有物の中の、主にPMを除去する場合の例である。
本実施形態では、触媒装置に蓄積され得る排気含有物の中の、主に硫黄化合物を除去する場合の例について説明する。
この場合の制御部21による制御は、基本的に上述した実施形態と同様でよい。
ただし、少なくとも、メータパネル18の表示の一部、および、除去制御の終了判定は、上述した実施形態から変更することが望ましい。
また、硫黄化合物のみを除去する場合、図7のステップST21の処理は、不要としてもよい。
図14は、本発明の第二実施形態での図2の処理により、図1のメータパネル18に表示する硫黄化合物用の触媒装置の交換通知画面50の一例である。
制御部21は、図2のステップST3の処理において、図14の硫黄化合物用の触媒装置の交換が必要であることを通知するディーラ交換要の表示画面50を生成して、メータパネル18に表示する。
そして、図3の硫黄酸化物用の触媒装置の交換通知画面50には、硫黄化合物用の触媒装置の交換を通知するメッセージとともに、ドライバ操作可能なディーラ案内ボタン51が表示されている。これにより、ドライバは、走行中にまたは自動車1に乗車している際に、硫黄酸化物用の触媒装置が交換する必要があることを認識することができる。
図15は、本発明の第二実施形態での図2の処理により、図1のメータパネル18に表示する硫黄化合物の除去処理の警告通知画面53の一例である。
制御部21は、図2のステップST6の処理において、図15の硫黄化合物の除去処理の警告通知画面53を生成して、メータパネル18に表示する。
そして、図15の硫黄化合物の除去処理の警告通知画面53には、硫黄酸化物用の除去処理を警告するメッセージとともに、ドライバ操作可能なディーラ処理ボタン54と、ドライバ自身が自走して処理する自走処理ボタン55と、が表示されている。これにより、ドライバは、硫黄酸化物用の触媒装置について、硫黄酸化物を除去するためのメンテナンスが必要とされていることを認識することができる。
図16は、本発明の第二実施形態での、硫黄化合物除去制御の終了判定の詳細なフローチャートの一例である。
図16は、たとえば、高速道の走行中に、触媒装置に蓄積されている硫黄化合物を除去するために適した例での、除去制御の終了判定のフローチャートである。
制御部21は、図7のステップST21において、図16の終了判定などを実行してよい。
ステップST61において、制御部21は、車速センサの最新の検出速度を取得して、自車の現在の速度が70km/h以上を維持できているか否かを判断する。
自車の現在の速度が70km/h以上を維持できている場合、制御部21は、処理をステップST62へ進める。
自車の現在の速度が70km/h以上を維持できていない場合、制御部21は、処理をステップST63へ進める。
ステップST62において、制御部21は、たとえばタイマ17から現在の計測期間を取得して、処理用の出力制御を開始してからの処理期間が、5分を経過したか否かを判断する。
処理期間が5分を経過している場合、制御部21は、処理をステップST64へ進める。
処理期間が5分を経過していない場合、制御部21は、処理をステップST63へ進める。
ステップST63において、制御部21は、硫黄化合物の除去制御が終了しておらず、未終了との判定を確定する。その後、制御部21は、本制御を終了する。
この場合、制御部21は、図7のステップST21の処理において、除去制御を終了しないと判断し、除去用の出力制御を継続する。
ステップST64において、制御部21は、差圧センサ10~12の検出結果を取得する。
ステップST65において、制御部21は、差圧センサ10~12の検出値が、除去閾値以下にまで改善されたか否かを判断する。ここで、除去閾値は、基本的に警告閾値より小さい値であればよい。好ましくは、除去閾値は、触媒装置に排気含有物がほとんど蓄積されていない状態での差圧センサ10~12の検出値とするとよい。
差圧センサ10~12の検出値が除去閾値以下である場合、制御部21は、処理をステップST66へ進める。
差圧センサ10~12の検出値が除去閾値以下でない場合、制御部21は、処理をステップST67へ進める。
ステップST66において、制御部21は、自走による硫黄化合物の除去制御により排気残留物を効果的に除去することができたとして、成功終了との判定を確定する。
また、制御部21は、メータパネル18に、成功終了を表示してよい。その後、制御部21は、本制御を終了する。
この場合、制御部21は、図7のステップST21の処理において除去制御を終了すると判断して、その後に除去用の出力制御を実行しないようになる。
図17は、図16の処理において、図1のメータパネル18に表示する硫黄化合物の除去処理の成功通知画面58の一例である。
図11の硫黄化合物の除去処理の成功通知画面58には、自走による硫黄化合物の去制御により排気残留物を効果的に除去できて成功したことを通知するメッセージが表示されている。ドライバは、自走によるPM除去制御の処理結果を認識することができる。
ステップST67において、制御部21は、自走による硫黄化合物の除去制御により排気残留物を効果的に除去することができなかったとして、不成功終了との判定を確定する。
また、制御部21は、メータパネル18に、不成功終了を表示してよい。
また、制御部21は、メータパネル18に、ディーラの案内を表示してよい。その後、制御部21は、本制御を終了する。
この場合、制御部21は、図7のステップST21の処理において除去制御を終了すると判断して、その後に除去用の出力制御を実行しないようになる。
図18は、図16の処理において、図1のメータパネル18に表示する硫黄化合物の除去処理の不成功の通知画面59の一例である。
図18の硫黄化合物の除去処理の不成功通知画面59には、自走による硫黄化合物の除去制御により排気残留物を効果的に除去できず、不成功となったことを通知するメッセージが表示されている。ドライバは、自走による硫黄化合物の除去制御では、触媒装置に蓄積している硫黄化合物といった排気含有物を、十分に除去できなかったことを認識することができる。
また、図18の硫黄化合物の除去処理の不成功通知画面59には、ドライバ操作可能なディーラ案内ボタン60が表示されている。これにより、ドライバは、触媒装置についての更なる処理が必要であることを認識することができる。
このように図16の硫黄化合物の除去制御の終了判定では、自動車1の速度が速度閾値以上となっている走行での、エンジン3をリーン燃焼させている時間が、少なくとも時間閾値以上となるか否かを判断している。この場合、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御は、その終了判定条件が成立するまで、継続的にまたは断続的に実行されることになる。
また、除去用の出力制御を少なくとも一回は実行した後に、制御部21は、差圧センサ10~12の検出結果に基づいて触媒装置での排気含有物の蓄積状態が改善したか否かを判断する。そして、触媒装置での排気含有物の蓄積状態が改善していない場合、制御部21は、触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を止めて、メータパネル18に、整備事業者であるディーラの処置の通知を含む除去処理の不成功通知画面(第三画面)59を、表示する。第三画面には、ドライバ自身による走行中の処置を促すボタンが、含まれない。
以上のように、本実施形態では、上述した実施形態と同様に、自動車1のエンジン3の排気系4に用いられる触媒装置で排気含有物の蓄積状態を、差圧センサ10~12の検出結果に基づいて判断して、排気含有物の蓄積状態を管理することが可能になる。
そして、このような実施形態が適用された自動車1では、触媒装置に蓄積した排気含有物を除去する必要性を知らないドライバであっても、触媒装置をクリーンな状態に長く維持して使用することができる。
また、ドライバは、触媒装置に蓄積した排気含有物を除去するための走行を実行するために、それが可能な走行環境を自ら判断することなく、触媒装置をクリーンな状態に長く維持して使用することができる。
しかも、ドライバは、処理用の出力制御中には、触媒装置の蓄積状態などがメータパネル18に表示されるため、それらの理解を深め、また、違和感を生じ難くなるように成長できる。ドライバは、仮に普段は使用しない経路などへ案内されることがあったとしても、それについて違和感を持ち難くなると期待できる。また、ドライバは、処理のために案内された経路などにおいて、制御部21の制御にしたがって走行するように成長することが期待できる。ドライバの負担は、軽減され得る。
本実施形態では、ドライバの負担を軽減しつつ、自動車1のエンジン3の排気系4に用いられる触媒装置について良好に管理することが可能となる。
以上の実施形態は、本発明に好適な実施形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。
上述した実施形態は、排気含有物の種類ごとに適した処理用の出力制御を開示するものである。
制御部21は、上述した実施形態を統合した処理用の出力制御を実行してもよい。たとえば70km/h以上の速度で30分以上にわたり継続的にリーン状態でエンジン3を動作させた場合、その間での排気温度は高い状態を効率よく維持ことになる。この場合、自動車1に設けられる複数の触媒装置からは、各々に堆積している排気含有物が効率よく除去され得ると考えられる。制御部21が、このような処理用の出力制御を実行することにより、NOx、スス、硫黄化合物といった複数種類の排気含有物が、自動車1に設けられる複数のすべての触媒装置から除去され得る。
上述した実施形態は、自動車1がドライバの操作にしたがって走行している状態を主に想定して説明している。
自動車1の制御部21は、ドライバの操作を支援して自動車1の走行を制御する場合であっても、ドライバの操作によらない自動運転により自動車1の走行を制御する場合であっても、同様に、処理用の出力制御を実行してよい。
これらの運転支援を含む自動運転の場合、制御部21は、図7のステップST20のアクセル操作指示処理を、アクセルを自動的に可変制御していることを通知する処理に替えてよい。
上述した実施形態は、説明の簡便化のために、自動車1に1つのECUが設けられ、この1つのECUが上述した制御部21のすべての制御を実行する場合を例を説明している。
しかしながら、現在の自動車1には、複数の制御装置のECUが設けられているのが常である。複数のECUは、CANなどの車載ネットワークにより相互に通信可能に接続されている。これら自動車1に設けられる複数のECUが協働して、上述したすべての制御を実行してもよい。また、現在の自動車1には、車外の基地局などと通信する通信用の制御装置が設けられることが多い。この場合、上述したすべての制御の一部は、通信用の制御装置との間で通信可能な基地局の制御装置、さらには基地局を通じて自動車1の通信用の制御装置と通信可能なサーバ装置において、実行されてよい。
なお、このように自動車1の情報を車外へ送信して使用する場合、自動車1から外へ送信される情報は、その情報に基づいてまたは他の情報と組み合わせても、情報に含まれている個人を特定することができないように加工することが望ましい。また、通信で送受される情報は、暗号化または符号化されることが望ましい。
1…自動車(車両)、2…車体、3…エンジン、4…排気系、5…三元触媒装置(PM触媒装置)、6…第一のNO吸蔵還元触媒装置、7…第二のNO吸蔵還元触媒装置、10…第一差圧センサ、11…第二差圧センサ、12…第三差圧センサ、13…車外カメラ(車外センサ)、14…Lidar(車外センサ)、15…速度センサ、16…GNSS受信機、17…タイマ、18…メータパネル、19…スピーカ、20…メモリ、21…制御部、26…除去フラグ、27…地図データ、30…交換通知画面、31,40,51,60…ディーラ案内ボタン、32…チェックランプ画面、33…警告通知画面、34,54…ディーラ処理ボタン、35,55…自走処理ボタン、36…警告ランプ画面、37…表示画面、38,58…成功通知画面、39,59…不成功通知画面、50…交換通知画面、53…警告通知画面、70…特性曲線


Claims (6)

  1. 車両のエンジンの排気系に用いられる触媒装置と、
    前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を、前記触媒装置の入圧と出圧との圧力差で検出する差圧センサと、
    前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を実行する制御部と、
    前記車両の周囲を検出する車外センサと、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記差圧センサの検出結果に応じて前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を判断し、
    前記車外センサによる前記車両の周囲の検出結果に基づいて、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であるか否かを判断し、
    前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態の判断結果に応じて、前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を、前記車両の走行中に、除去用の出力制御を実行可能な走行環境であると判断するときに実行する、
    車両の排気系触媒の管理装置。
  2. 前記触媒装置は、前記エンジンの排気から、窒素酸化物およびスス、または、硫黄化合物を取り除くものであり、
    前記制御部は、
    前記車両が高速道または一般道を走行しているか否かを判断し、
    前記車両が高速道を走行していると判断する場合には、前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御として、前記車両の高速走行中に、前記エンジンをリーン状態にして排気温度を高める高速道用の出力制御を実行し、および/または、前記車両が一般道を走行していると判断する場合には、前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御として、前記車両が停車から発進する際に、前記エンジンをリーン状態にして排気温度を高める一般道用の出力制御を実行する、
    請求項1記載の、車両の排気系触媒の管理装置。
  3. 前記制御部は、
    前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を、
    前記車両が速度閾値以上となる走行下での、前記エンジンがリーン状態で燃焼している時間が、少なくとも時間閾値以上となるまで、実行する、
    請求項1または2記載の、車両の排気系触媒の管理装置。
  4. メモリ、を有し、
    前記制御部は、
    前記車両センサの検出結果を用いて前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を判断した結果を、前記メモリに記録し、
    前記車両の走行を制御する際には、前記メモリに記録した判断結果を参照して、除去用の出力制御を実行の要否を判断する、
    請求項3記載の、車両の排気系触媒の管理装置。
  5. 表示装置、を有し、
    前記制御部は、
    前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を改善するための除去用の出力制御を実行する際に、除去用の出力制御中の前記差圧センサの検出結果に基づいて、前記触媒装置での排気含有物の蓄積状態を前記表示装置に表示する、
    請求項4記載の、車両の排気系触媒の管理装置。
  6. 前記エンジンは、リーン燃焼が可能な直噴ガソリンエンジンである、
    請求項5記載の、車両の排気系触媒の管理装置。

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