JP7505375B2

JP7505375B2 - 車両の制御システム及びプログラム

Info

Publication number: JP7505375B2
Application number: JP2020185667A
Authority: JP
Inventors: 雄人遠藤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2024-06-25
Anticipated expiration: 2040-11-06
Also published as: JP2022075103A

Description

本発明は、内燃機関を搭載した車両を制御する車両の制御システム及びプログラムに関する。

内燃機関を搭載した車両において、内燃機関で発生する排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate matter）を捕集するフィルタを設置したものがある。この場合、捕集した粒子状物質によるフィルタの目詰まりの状態を解消するために、フィルタ再生処理と呼ばれるフィルタの昇温処理を実行する。

例えば特許文献１には、複数の気筒のうちの一部の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン燃焼気筒とし、複数の気筒のうちの一部の気筒とは別の気筒を、空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ燃焼気筒とすべく、燃料噴射装置を操作するディザ制御により、フィルタの昇温処理を行うことが開示されている。そして、特許文献１では、ディザ制御が実行されていることを条件に、燃料噴射弁による燃料噴射を停止するフューエルカット処理を禁止する構成が開示されている。これにより、フューエルカット処理を禁止しない場合と比較して、フィルタに流入する気体の温度が低下するのを抑制して、フィルタの温度を高く保ちやすくなり、フィルタ再生処理の完了までに要する時間が長くなることを抑制できる。

特開２０１９－８５９６５号公報特開２０１９－４４６７０号公報

しかしながら、特許文献１では、本来フューエルカット処理を実行すべきタイミングで、フューエルカット処理を禁止する（すなわち、フューエルカット処理を実行しない）場合が想定され、燃費の悪化が懸念される。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、フィルタ再生処理の実行中に、フィルタの温度が低下するのを抑制するとともに、燃費の悪化を防ぐことを目的とする。

本発明の車両の制御システムは、吸気経路及び排気経路が接続する内燃機関を搭載した車両を制御する車両の制御システムであって、前記排気経路に設置され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する浄化装置と、前記排気経路のうち前記浄化装置よりも下流側に接続して、排気ガスを前記吸気経路に戻すＥＧＲ通路、及び前記吸気経路に戻す排気ガスの流量を調整するＥＧＲバルブを有するＥＧＲシステムと、前記フィルタに対するフィルタ再生処理を制御するフィルタ再生処理制御手段と、前記内燃機関への燃料供給をカットする燃料カット処理を制御する燃料カット処理制御手段と、前記ＥＧＲバルブの開閉を制御するＥＧＲバルブ制御手段とを備え、前記フィルタ再生処理制御手段によるフィルタ再生処理の実行中に、燃料カット条件を満たしたとき、前記ＥＧＲバルブ制御手段が前記ＥＧＲバルブを所定の開度にした状態で、前記燃料カット処理制御手段が燃料カット処理を実行することを特徴とする。

本発明によれば、フィルタ再生処理の実行中に、フィルタの温度が低下するのを抑制するとともに、燃費の悪化を防ぐことができる。

実施形態に係る車両の制御システムの構成を示す図である。実施形態に係る車両の制御システムにおける制御処理の例を示すフローチャートである。実施形態に係る車両の制御システムにおける制御処理のタイミングの例を示すタイミングチャートである。

本発明の一実施形態に係る車両の制御システムは、吸気経路及び排気経路が接続する内燃機関を搭載した車両を制御する車両の制御システムであって、前記排気経路に設置され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する浄化装置と、前記排気経路のうち前記浄化装置よりも下流側に接続して、排気ガスを前記吸気経路に戻すＥＧＲ通路、及び前記吸気経路に戻す排気ガスの流量を調整するＥＧＲバルブを有するＥＧＲシステムと、前記フィルタに対するフィルタ再生処理を制御するフィルタ再生処理制御手段と、前記内燃機関への燃料供給をカットする燃料カット処理を制御する燃料カット処理制御手段と、前記ＥＧＲバルブの開閉を制御するＥＧＲバルブ制御手段とを備え、前記フィルタ再生処理制御手段によるフィルタ再生処理の実行中に、燃料カット条件を満たしたとき、前記ＥＧＲバルブ制御手段が前記ＥＧＲバルブを所定の開度にした状態で、前記燃料カット処理制御手段が燃料カット処理を実行することを特徴とする。
これにより、燃料カットしたとしても、前記排気経路の温度の高い排気ガスを前記フィルタに供給することができ、前記フィルタの温度を高く保つことができるので、フィルタ再生処理の実行中に、前記フィルタの温度が低下するのを抑制して、フィルタ再生処理の完了までに要する時間が長くなることを抑制することできる。また、フィルタ再生処理の実行中に、燃料カット処理を実行するので、無駄な燃料消費を抑えて、燃費の悪化を防ぐことができる。

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。
図１に、実施形態に係る車両の制御システムの構成を示す。車両は、内燃機関１を搭載した自動車である。
内燃機関１は、その詳細な説明は省略するが、シリンダ内において燃料を燃焼させ、それによって発生した燃焼ガスを用いて車両の駆動力を得るものである。内燃機関１には、内燃機関１に空気を導入する吸気経路２と、内燃機関１で発生する排気ガスを排気する排気経路３とが接続する。図１において、排気ガスの流れを矢印で表す。また、内燃機関１の各気筒には、燃料を噴射する燃料噴射装置４が設置される。

また、排気経路３に、浄化装置５が設置される。
浄化装置５は、上流側に配置された触媒６と、下流側に配置されたフィルタ７とを有する。触媒６は、排気ガス中の有害物質を酸化、還元によって浄化する三元触媒等である。フィルタ７は、排気ガス中の粒子状物質を捕集するＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）やＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等である。
フィルタ７の前後（上流側及び下流側）には、圧力センサ８ａ、８ｂが設置される。圧力センサ８ａ、８ｂで測定されるフィルタ７の前後の圧力差が大きければ、フィルタ７が目詰まりの状態になっていると検知することができる。

また、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環)システム９が設置される。
ＥＧＲシステム９は、ＥＧＲ通路１０と、ＥＧＲバルブ１１とを有する。ＥＧＲ通路１０は、排気経路３のうち浄化装置５よりも下流側に接続して、排気ガスを吸気経路２に戻す。ＥＧＲバルブ１１は、その開度を調整することで、吸気経路２に戻す排気ガスの流量を調整する。このようにしたＥＧＲシステム９により、窒素酸化物の低減や燃費性能の向上を図ることができる。

また、排気経路３のうちＥＧＲ通路１０の接続位置よりも下流側に、排気バルブ１２が設置される。

次に、車両に搭載される制御装置１００について説明する。
図１に示すように、制御装置１００は、フィルタ再生処理制御部１０１と、燃料カット処理制御部１０２と、ＥＧＲバルブ制御部１０３と、排気バルブ制御部１０４とを備える。

フィルタ再生処理制御部１０１は、浄化装置５のフィルタ７に対するフィルタ再生処理を制御する。フィルタ再生処理制御部１０１は、圧力センサ８ａ、８ｂで測定されるフィルタ７の前後の圧力差が所定の閾値を超えると、フィルタ７が目詰まりの状態であるとして、フィルタ再生処理を実行する。また、フィルタ再生処理制御部１０１は、所定の条件が成立すると、実行中のフィルタ再生処理を停止する。

なお、フィルタ再生処理については、公知のものを利用すればよく（例えば特許文献１、２等）、ここではその詳細な説明は省略する。一般的には、フィルタに未燃混合気、リッチ排気ガスとリーン排気ガスを供給し、フィルタを昇温させて、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する。例えば運転中に点火しないことで未燃混合気をフィルタに供給して、フィルタを昇温させる手法がある。或いは、気筒毎にリッチ、リーンとし、未燃分をフィルタに供給して、フィルタを昇温させる手法がある。
また、フィルタ７の前後の圧力差に基づいて、フィルタ再生処理を実行するか否かを判定する例を述べたが、これに限定されるものではない。例えばフィルタ７の粒子状物質の堆積量を所定の計算式を用いて推測し、その推測量に基づいて、フィルタ再生処理を実行するか否かを判定するようにしてもよい。

燃料カット処理制御部１０２は、燃料噴射装置４による燃料供給をカットする燃料カット処理を制御する。燃料カット処理制御部１０２は、燃料カット処理を実行するか否かを判定し、また、実行中の燃料カット処理を停止するか否かを判定する判定部１０２ａを有する。判定部１０２ａは、燃料カット条件及び燃料カット停止条件に基づいて、燃料カット処理の実行及び停止の判定を行う。具体的には、減速のためにアクセルペダル１３が操作されない状態（アクセルペダルオフ）が検知されると、燃料カット処理を実行すると判定する。また、燃料カット処理の実行中に、アクセルペダル１３による加速操作が検知されると、燃料カット処理を停止すると判定する。

ＥＧＲバルブ制御部１０３は、ＥＧＲシステム９のＥＧＲバルブ１１の開閉を制御する。ＥＧＲバルブ制御部１０３は、通常時、内燃機関１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ１１の開度を調整する。例えば吸気経路２に戻す排気ガスの流量が、内燃機関１の運転状態（回転数、過給圧、各部温度、負荷、吸入空気量等）に応じた目標値になるように、ＥＧＲバルブ１１の開度をフィードバック制御する。なお、通常時とは、後述する図２のフローチャートで説明するように、フィルタ再生処理の実行中に燃料カット処理を制御するとき以外をいう。

排気バルブ制御部１０４は、排気バルブ１２の開閉を制御する。排気バルブ制御部１０４は、通常時、排気バルブ１２を一定の開度、例えば全開にする。なお、通常時とは、後述する図２のフローチャートで説明するように、フィルタ再生処理の実行中に燃料カット処理を制御するとき以外をいう。

このようにした制御装置１００において、後述するように、フィルタ再生処理制御部１０１によるフィルタ再生処理の実行中に、燃料カット条件を満たしたとき、ＥＧＲバルブ制御部１０３がＥＧＲバルブ１１を所定の開度にし、また、排気バルブ制御部１０４が排気バルブ１２の開度を小さくするように閉弁操作した状態で、燃料カット処理制御部１０２が燃料カット処理を実行する。これにより、フィルタ再生処理の実行中に、フィルタの温度が低下するのを抑制するとともに、燃費の悪化を防ぐことができる。

図１に示すような制御装置１００は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた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、各部１０１～１０４の機能が実現される。例えば車両に搭載されるエンジンコントロールモジュールの機能として制御装置１００が実現されるようにすればよい。

次に、図２及び図３を参照して、制御装置１００による制御処理を詳述する。
図２は、実施形態に係る車両の制御システムにおける制御処理の例を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、フィルタ再生処理の実行中に実行される。また、図３は、実施形態に係る車両の制御システムにおける制御処理のタイミングの例を示すタイミングチャートである。図３の例では、タイミングｔ₁で、フィルタ再生処理の実行が開始されたものとする。

ステップＳ１で、燃料カット処理制御部１０２の判定部１０２ａは、燃料カット条件を満たしたか否か、具体的にはアクセルペダルオフが検知されたか否かを判定する。燃料カット条件を満たした場合、燃料カット処理を実行すべく、ステップＳ２に進む。燃料カット条件を満たしてない場合、燃料カット条件を満たすまで、本処理を繰り返す。図３の例では、タイミングｔ₂で、燃料カット条件を満たしたものとする。

ステップＳ２で、ＥＧＲバルブ制御部１０３は、ＥＧＲバルブ１１を所定の開度にする。これにより、排気経路３の温度の高い排気ガスをＥＧＲ通路１０及び吸気経路２を経てフィルタ７に供給することができる。所定の開度は、排気経路３の排気ガスをフィルタ７に迅速に供給できるようにする観点で設定され、例えば全開や通常時での最大開度とする。なお、図３では、燃料カット条件を満たしたタイミングｔ₂でＥＧＲバルブ１１を所定の開度にするものとして示すが、実際には指令を出してからＥＧＲバルブ１１の開度が変更されるまでに時間がかかるので、時間差が生じてもよい。

ステップＳ３で、排気バルブ制御部１０４は、排気バルブ１２の開度を小さくするように閉弁操作する。排気バルブ１２の開度を通常時の開度（一定の開度）よりも小さくすることにより、より多くの排気ガスが排気経路３からＥＧＲ通路１０に流れるので、高温の排気ガスをフィルタ７に効率良く供給することができる。なお、ＥＧＲバルブ１１の所定の開度と、排気バルブ１２の閉弁操作による開度とは、ＥＧＲシステム９の容量と排気経路３の容量との関係等に基づいて設定される。なお、図３では、燃料カット条件を満たしたタイミングｔ₂で排気バルブ１２の開度を小さくするものとして示すが、実際には指令を出してから排気バルブ１２の開度が変更されるまでに時間がかかるので、時間差が生じてもよい。

ステップＳ４で、燃料カット処理制御部１０２は、燃料カット処理を実行する。燃料カット処理を実行するタイミングｔ₃は、ＥＧＲバルブ１１を所定の開度にするタイミングｔ₂よりも後にするのが好ましい。タイミングｔ₂より前に燃料カット処理を実行すると、排気ガスの温度が低くなり、その温度の低い排気ガスがフィルタ７に供給されることになる。そこで、まずはＥＧＲバルブ１１を所定の開度にして、温度の高い排気ガスがＥＧＲ通路１０及び吸気経路２を経てフィルタ７に供給される状態にしてから、燃料カット処理を実行する。

ステップＳ５で、燃料カット処理制御部１０２の判定部１０２ａは、燃料カット停止条件を満たしたか否か、具体的にはアクセルペダル１３による加速操作が検知されたか否かを判定する。燃料カット停止条件を満たした場合、燃料カット処理を停止すべく、ステップＳ６に進む。燃料カット停止条件を満たしてない場合、燃料カット停止条件を満たすまで、本処理を繰り返す。図３の例では、タイミングｔ₄で、燃料カット停止条件を満たしたものとする。

ステップＳ６で、排気バルブ制御部１０４は、排気バルブ１２を通常時の開度に戻す。なお、図３では、燃料カット停止条件を満たしたタイミングｔ₄で排気バルブ１２の開度を戻すものとして示すが、実際には指令を出してから排気バルブ１２の開度が変更されるまでに時間がかかるので、時間差が生じてもよい。

ステップＳ７で、ＥＧＲバルブ制御部１０３は、ＥＧＲバルブ１１を全閉にする。なお、図３では、燃料カット停止条件を満たしたタイミングｔ₄でＥＧＲバルブ１１を全閉にするものとして示すが、実際には指令を出してからＥＧＲバルブ１１の開度が変更されるまでに時間がかかるので、時間差が生じてもよい。

ステップＳ８で、燃料カット処理制御部１０２は、ステップＳ７においてＥＧＲバルブ１１を全閉にしてから所定の時間経過後に、燃料カット処理を停止する（図３のタイミングｔ₅）。ＥＧＲバルブ１１を全閉にしてから所定の時間経過するのを待つのは、ＥＧＲシステム９に残る排気ガスを掃気した後に、燃料カット状態から燃料供給状態に復帰するようにするためである。排気ガスには未燃燃料が残留していることもあり、排気ガスを掃気してから燃料供給状態に復帰することで、内燃機関１の異常燃焼を抑制することができる。なお、所定の時間は、例えばＥＧＲシステム９の容量と、それを掃気するのに必要な内燃機関１のサイクルとから求めればよい。

ステップＳ８の後、本フローチャートを抜ける。本フローチャートを抜けた後は、ＥＧＲバルブ制御部１０３は、通常時の制御を実行し、内燃機関１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ１１の開度を調整する。また、フィルタ再生処理の実行中であれば、本フローチャートを繰り返し実行する。

なお、図２のフローチャートは、フィルタ再生処理の実行中であることを前提とするものであり、フィルタ再生処理が停止されれば、本フローチャートを抜ける。その場合、排気バルブ１２が閉弁操作されていれば、排気バルブ制御部１０４は、排気バルブ１２を通常時の開度に戻す。また、本フローチャートを抜けた後は、ＥＧＲバルブ制御部１０３は、通常時の制御を実行し、内燃機関１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ１１の開度を調整する。

また、図２のフローチャートでは述べなかったが、フィルタ７の温度を実測又は推測により監視しておき、フィルタ再生処理の実行中に燃料カット処理を実行しているときに、フィルタ７の温度が所定の温度以下に低下した場合には、燃料カット状態から燃料供給状態に復帰するようにしてもよい。

以上のように、フィルタ再生処理制御部１０１によるフィルタ再生処理の実行中に、燃料カット条件を満たしたとき、ＥＧＲバルブ制御部１０３がＥＧＲバルブ１１を所定の開度にした状態で、燃料カット処理制御部１０２が燃料カット処理を実行する。このようにフィルタ再生処理の実行中に、燃料カットが必要なときには、ＥＧＲバルブ１１の開度を、通常時のようにフィードバック制御で開閉させるのではなく、比較的大きめの開度にする。これにより、燃料カットしたとしても、冷えた空気だけがフィルタ７に供給されるのではなく、排気経路３の温度の高い排気ガスをフィルタ７に供給することができ、フィルタ７の温度を高く保つことができる。したがって、フィルタ再生処理の実行中に、フィルタ７の温度が低下するのを抑制して、フィルタ再生処理の完了までに要する時間が長くなることを抑制することできる。また、フィルタ再生処理の実行中に、燃料カット処理を実行するので、無駄な燃料消費を抑えて、燃費の悪化を防ぐことができる。

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。
また、本発明は、ソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータがプログラムを読み出して実行することによっても実現可能である。

１：内燃機関、２：吸気経路、３：排気経路、４：燃料噴射装置、５：浄化装置、６：触媒、７：フィルタ、８ａ、８ｂ：圧力センサ、９：ＥＧＲシステム、１０：ＥＧＲ通路、１１：ＥＧＲバルブ、１２：排気バルブ、１３：アクセルペダル、１００：制御装置。１０１：フィルタ再生処理制御部、１０２：燃料カット処理制御部、１０２ａ：判定部、１０３：ＥＧＲバルブ制御部、１０４：排気バルブ制御部

Claims

吸気経路及び排気経路が接続する内燃機関を搭載した車両を制御する車両の制御システムであって、
前記排気経路に設置され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する浄化装置と、
前記排気経路のうち前記浄化装置よりも下流側に接続して、排気ガスを前記吸気経路に戻すＥＧＲ通路、及び前記吸気経路に戻す排気ガスの流量を調整するＥＧＲバルブを有するＥＧＲシステムと、
前記フィルタに対するフィルタ再生処理を制御するフィルタ再生処理制御手段と、
前記内燃機関への燃料供給をカットする燃料カット処理を制御する燃料カット処理制御手段と、
前記ＥＧＲバルブの開閉を制御するＥＧＲバルブ制御手段とを備え、
前記フィルタ再生処理制御手段によるフィルタ再生処理の実行中に、燃料カット条件を満たしたとき、前記ＥＧＲバルブ制御手段が前記ＥＧＲバルブを所定の開度にした状態で、前記燃料カット処理制御手段が燃料カット処理を実行することを特徴とする車両の制御システム。
前記排気経路のうち前記ＥＧＲ通路の接続位置よりも下流側に設置された排気バルブと、
前記排気バルブの開閉を制御する排気バルブ制御手段とを備え、
前記フィルタ再生処理制御手段によるフィルタ再生処理の実行中に、前記燃料カット条件を満たしたとき、前記排気バルブ制御手段が前記排気バルブの開度を小さくするように閉弁操作することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御システム。
前記フィルタ再生処理制御手段によるフィルタ再生処理の実行中に、前記燃料カット処理制御手段が燃料カット処理を実行する状態で、燃料カット停止条件を満たしたとき、前記ＥＧＲバルブ制御手段が前記ＥＧＲバルブを全閉にし、そこから所定の時間経過後に、前記燃料カット処理制御手段が燃料カット処理を停止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システム。
吸気経路及び排気経路が接続する内燃機関と、
前記排気経路に設置され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する浄化装置と、
前記排気経路のうち前記浄化装置よりも下流側に接続して、排気ガスを前記吸気経路に戻すＥＧＲ通路、及び前記吸気経路に戻す排気ガスの流量を調整するＥＧＲバルブを有するＥＧＲシステムとを備えた車両を制御するためのプログラムであって、
前記フィルタに対するフィルタ再生処理を制御するフィルタ再生処理制御手段と、
前記内燃機関への燃料供給をカットする燃料カット処理を制御する燃料カット処理制御手段と、
前記ＥＧＲバルブの開閉を制御するＥＧＲバルブ制御手段としてコンピュータを機能させ、
前記フィルタ再生処理制御手段によるフィルタ再生処理の実行中に、燃料カット条件を満たしたとき、前記ＥＧＲバルブ制御手段が前記ＥＧＲバルブを所定の開度にした状態で、前記燃料カット処理制御手段が燃料カット処理を実行することを特徴とするプログラム。