WO2022039265A1 - 車両の制御装置、車両、及び制御方法 - Google Patents

車両の制御装置、車両、及び制御方法 Download PDF

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直人 村澤
昌宏 梶山
佑樹 菅谷
正敏 原
一章 大野
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いすゞ自動車株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • This disclosure relates to a vehicle control device, a vehicle, and a control method.
  • a vehicle having an internal combustion engine (hereinafter referred to as "engine") is known (see, for example, Patent Document 1).
  • a post-treatment device for example, PM filter or NOx storage
  • impure gas for example, NOx
  • a reduction type catalyst is provided.
  • the post-treatment device is in a state where the area where the post-treatment device of the exhaust pipe is arranged is submerged (hereinafter, referred to as "a state in which the post-treatment device is flooded"). It has become clear that the post-processing equipment may be damaged when trying to regenerate.
  • the peripheral temperature of the post-treatment device does not rise due to water cooling by the water existing around the exhaust pipe, and in such a state, the temperature of the post-treatment device is forced to rise.
  • a large temperature difference occurs between the center temperature and the peripheral temperature of the aftertreatment device (see FIG. 4 described later). That is, the principle is that the temperature difference between the center temperature and the peripheral temperature of the aftertreatment device induces an abnormal strain inside the aftertreatment device and causes catalytic cracking of the aftertreatment device.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a vehicle control device, a vehicle, and a control method capable of suppressing damage to the aftertreatment device during reproduction.
  • a control device for a vehicle having an internal combustion engine and an aftertreatment device disposed in the exhaust pipe of the internal combustion engine A water-covered state detection unit that detects the water-covered state in the area where the post-treatment device of the exhaust pipe is arranged, and A regeneration control unit that controls regeneration of the post-treatment device based on the amount of foreign matter accumulated in the post-treatment device or the amount of impure gas occluded in the post-treatment device. Equipped with When the water-covered state is detected, the water-covered state detecting unit prohibits regeneration of the post-treatment device. It is a vehicle control device.
  • It is a vehicle equipped with the above control device.
  • a method for controlling an internal combustion engine and a vehicle having an aftertreatment device arranged in an exhaust pipe of the internal combustion engine The first treatment for detecting the water-covered state in the area where the aftertreatment device of the exhaust pipe is arranged, and A second process for controlling regeneration of the post-treatment device based on the amount of foreign matter deposited in the post-treatment device or the amount of impure gas occluded in the post-treatment device. Equipped with When the water-covered state is detected in the first treatment, regeneration of the post-treatment device is prohibited. It is a vehicle control method.
  • the figure which shows the structure of the vehicle which concerns on one Embodiment The figure which shows the appearance of the post-processing apparatus (PM filter) which concerns on one Embodiment.
  • a flowchart showing an example of the operation of the ECU according to the embodiment A flowchart showing an example of the operation of the ECU according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle U according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the appearance of the aftertreatment device 40 (PM filter 42) according to the present embodiment.
  • the vehicle U includes an engine 10, an intake pipe 20, an air cleaner 21, a turbocharger 22, an exhaust pipe 30, an EGR device 31, an aftertreatment device 40, various sensors 51 to 53, and an ECU (Electronic Control Unit). It has 100 mag.
  • the engine 10 includes a combustion chamber and a fuel injection device (not shown) that supplies fuel to the combustion chamber.
  • the engine 10 generates power by burning and expanding a mixture of fuel and air in a combustion chamber.
  • the rotational power generated by the engine 10 is transmitted to the drive wheels via the transmission.
  • the engine 10 is connected to an intake pipe 20 that introduces air into the combustion chamber and an exhaust pipe 30 that discharges the exhaust gas after combustion discharged from the combustion chamber to the outside of the vehicle.
  • the operation of the engine 10 is controlled by a control signal from the ECU 100. That is, the engine 10 causes the fuel injection device to inject fuel at the fuel injection amount and the fuel injection timing determined by the control signal from the ECU 100.
  • the engine 10 receives a regeneration request for the post-processing device 40 (here, the PM filter 42) from the ECU 100 (regeneration control unit 104 described later)
  • the fuel injection mode and the like in the fuel injection device of the engine 10 are fuel-efficient. It is possible to switch from the fuel-efficient operation mode (hereinafter, also referred to as “normal operation”) that gives priority to the above, to the reproduction operation mode that executes the reproduction of the aftertreatment device 40.
  • the intake pipe 20 is an intake passage that sucks fresh air (air) from the intake port 20a and supplies the fresh air to the engine 10.
  • the compressors of the air cleaner 21 and the turbocharger 22 are provided in order from the intake port 20a on the upstream side to the combustion chamber.
  • the air cleaner 21 is supplied with air sucked from the intake port 20a, removes impurities from the air, and sends it out to the turbocharger 22 side.
  • the turbocharger 22 has a compressor provided in the intake pipe 20, a turbine provided in the exhaust pipe 30, and a rotation shaft coaxially supporting these. Then, the turbocharger 22 rotates the turbine by using the pressure of the exhaust gas of the exhaust pipe 30, and the rotary motion of the turbine operates the compressor on the coaxial side to compress the air flowing through the intake pipe 20. , Send out to the engine 10 side.
  • the exhaust pipe 30 is an exhaust passage for discharging the exhaust gas after combustion discharged from the engine 10 to the outside of the vehicle U.
  • an EGR device 31 In the exhaust pipe 30, an EGR device 31, a turbine of a turbocharger 22, and an aftertreatment device 40 are provided in this order from the engine 10 toward the downstream side.
  • the aftertreatment device 40 includes, for example, an oxidation catalyst 41 and a PM filter 42.
  • the oxidation catalyst 41 oxidizes and removes HC and CO contained in the exhaust gas.
  • the oxidation catalyst 41 is configured by supporting an oxidation catalyst such as platinum or cerium oxide on a carrier such as cordierite or silicon carbide.
  • the oxidation catalyst 41 is arranged adjacent to the upstream side of the PM filter 42 of the exhaust passage 30. When the PM filter 42 is regenerated, the oxidation catalyst 41 also functions to oxidize the HC discharged from the engine 10 side and raise the temperature of the exhaust gas by the heat of oxidation.
  • the PM filter 42 captures PM contained in the exhaust gas.
  • the PM filter 42 forms a plurality of honeycomb-shaped flow paths with a collection wall formed of, for example, a porous ceramic (for example, a porous ceramic of cordierite or silicon carbide), and exhaust passes through the collection wall. It has a structure in which entrances and exits are alternately sealed (see FIG. 2).
  • the PM filter 42 Since the PM filter 42 has an upper limit on the amount of PM that can be collected, when the amount of PM deposited in the PM filter 42 increases to a threshold value or more, the PM in the PM filter 42 is burned and removed (hereinafter, simply “. Also called “filter regeneration”) is being performed.
  • FIG. 1 shows a configuration in which only the oxidation catalyst 41 and the PM filter 42 are arranged as the post-treatment device 40, but the post-treatment device 40 includes or instead of NOx.
  • a storage reduction catalyst (LeanNOxTrap: LNT) or a NOx selective reduction catalyst (SelectiveCatalyticReduction: SCR catalyst) may be provided.
  • Various sensors 51 to 53 are provided to detect the state of each part of the vehicle U.
  • a first temperature sensor 51, a second temperature sensor 52, a differential pressure sensor 53, and the like are provided.
  • the first temperature sensor 51 is arranged at a point on the upstream side in the exhaust pipe 30 (meaning a point on the upstream side of the aftertreatment device 40; the same applies hereinafter), and detects the temperature of the exhaust gas flowing through the point. do.
  • the first temperature sensor 51 according to the present embodiment is arranged at the point of the exhaust manifold of the exhaust pipe 30.
  • the second temperature sensor 52 is arranged at a point on the downstream side in the exhaust pipe 30 (meaning a point on the downstream side of the aftertreatment device 40; the same applies hereinafter), and detects the temperature of the exhaust gas flowing through the point. do.
  • the second temperature sensor 52 according to the present embodiment is arranged at a point near the outlet of the exhaust pipe 30.
  • one end of the differential pressure sensor 53 is arranged in the exhaust pipe 30 on the upstream side of the PM filter 42, and the other end is arranged in the exhaust pipe 30 on the downstream side of the PM filter 42, and is upstream of the PM filter 42.
  • the differential pressure between the exhaust pressure on the side and the exhaust pressure on the downstream side (hereinafter, referred to as "front-rear differential pressure of the PM filter 42") is detected. Since the flow resistance when the exhaust gas passes through the oxidation catalyst 41 is extremely small, the front-rear differential pressure detected by the differential pressure sensor 53 is substantially the same as the front-rear differential pressure of the PM filter 42.
  • These various sensors 51 to 53 sequentially transmit the information obtained by the detection as a detection signal to the ECU 100. It should be noted that these various sensors 51 to 53 can be realized by known sensors.
  • the ECU 100 (corresponding to the "control device” of the present invention) controls the operation of each part of the vehicle U in an integrated manner.
  • the ECU 100 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input port, an output port, and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • Each function described later in the ECU 100 is realized, for example, by the CPU referring to a control program or various data stored in a ROM, RAM, or the like.
  • the function is not limited to processing by software, and of course, it can be realized by a dedicated hardware circuit.
  • the ECU 100 communicates with each part of the vehicle U such as the engine 10 to control them and receive data from them. Further, the ECU 100 acquires sensor information from various sensors (first temperature sensor 51, second temperature sensor 52, pressure sensor 53, etc.) provided in the vehicle U, and receives sensor information from each part of the aftertreatment device 40 and the vehicle U. The state is being detected.
  • the ECU 100 includes a first exhaust temperature information acquisition unit 101, a second exhaust temperature information acquisition unit 102, a water coverage detection unit 103, and a regeneration control unit 104.
  • the first exhaust temperature information acquisition unit 101 acquires information related to the exhaust temperature (hereinafter referred to as "upstream exhaust temperature") measured at the upstream point in the exhaust pipe 30 of the engine 10.
  • upstream exhaust temperature the exhaust temperature measured at the upstream point in the exhaust pipe 30 of the engine 10.
  • the first exhaust temperature information acquisition unit 101 acquires information related to the upstream exhaust temperature from the first temperature sensor 51 arranged in the exhaust manifold of the exhaust pipe 30.
  • the second exhaust temperature information acquisition unit 102 acquires information related to the exhaust temperature (hereinafter referred to as "downstream exhaust temperature") measured at the downstream point in the exhaust pipe 30 of the engine 10.
  • the second exhaust temperature information acquisition unit 102 acquires information related to the downstream exhaust temperature from the second temperature sensor 52 arranged at a point near the outlet of the exhaust pipe 30.
  • the water-covered state detection unit 103 detects the water-covered state in the area where the aftertreatment device 40 of the exhaust pipe 30 is arranged.
  • the water-covered state detection unit 103 exhausts, for example, based on the difference between the upstream exhaust temperature acquired by the first exhaust temperature information acquisition unit 101 and the downstream exhaust temperature acquired by the second exhaust temperature information acquisition unit 102.
  • the water coverage state of the area where the aftertreatment device 40 of the pipe 30 is arranged is detected.
  • FIG. 3 is a diagram showing temporal changes in the upstream exhaust temperature and the downstream exhaust temperature when a water-filled state of the aftertreatment device 40 occurs while the vehicle U is traveling. Note that FIG. 3 shows a situation in which the aftertreatment device 40 is flooded at the timing of T1.
  • FIG. 4 is a diagram showing the temperature distribution inside the PM filter 42 before the occurrence of the flooded state (upper figure) and the temperature distribution inside the PM filter 42 after the occurrence of the flooded state (lower figure) at the time of executing the filter regeneration. Is. FIG. 4 shows the temperature distribution inside the PM filter 42 on the cut surface at the position AA'of the PM filter 42 of FIG.
  • the exhaust temperature normally (represents a steady operating state; the same applies hereinafter) changes slowly depending on the operating state of the engine 10.
  • the temperature difference between the upstream exhaust temperature and the downstream exhaust temperature usually depends mainly on the amount of heat radiation in the exhaust pipe 30 until the exhaust discharged from the engine 10 reaches the downstream, and is usually used.
  • the upstream side exhaust temperature is about 500 ° C.
  • the downstream side exhaust temperature is about 300 ° C.
  • the water-covered state detection unit 103 pays attention to the amount of decrease in the downstream exhaust temperature with respect to the upstream exhaust temperature per unit time, and performs post-processing depending on whether or not the amount of decrease is equal to or greater than the threshold value.
  • the occurrence of the water-covered state of the device 40 (that is, the water-covered state of the region where the aftertreatment device 40 of the exhaust pipe 30 is arranged) is detected.
  • the water cover state detection unit 103 observes the time change amount per unit time as the upstream exhaust temperature caused by factors other than the occurrence of the water cover state of the aftertreatment device 40. This is to prevent the difference from the downstream exhaust temperature (for example, the temperature difference when the engine 10 is started) from being erroneously detected as the occurrence of a water-covered state of the aftertreatment device 40.
  • the regeneration control unit 104 When the water-covered state detection unit 103 detects the water-covered state of the post-treatment device 40, the regeneration control unit 104, which will be described later, does not regenerate the post-treatment device 40 (here, the PM filter 42) under such a situation. As described above, the reproduction of the post-processing device 40 is prohibited.
  • the water-covered state detection unit 103 does not release the reproduction prohibition of the post-treatment device 40 for a while once the water-covered state of the post-treatment device 40 is detected. Specifically, once the water-covered state of the aftertreatment device 40 is detected, the water-covered state detection unit 103 ends the current running of the vehicle U, and when the next running starts, the ignition key is again used. The reproduction of the post-processing device 40 is prohibited until is turned on. Further, instead of this, the water-covered state detection unit 103 may prohibit the regeneration of the post-treatment device 40 until the predetermined time elapses when the water-covered state of the post-treatment device 40 is detected. good.
  • the posttreatment device 40 is temporarily flooded. This is because even if the problem is resolved, it is predicted that the water-covered state of the post-treatment device 40 will occur again within a short period of time thereafter. If an attempt is made to regenerate the post-treatment device 40 in such a situation, the post-treatment device 40 may be exposed to water in a state where the temperature has risen, and the post-treatment device 40 is more likely to be damaged.
  • the regeneration control unit 104 estimates the amount of PM deposited in the PM filter 42 (corresponding to the amount of foreign matter in the present invention), and controls the regeneration timing of the PM filter 42 based on the amount of PM deposited in the PM filter 42.
  • the reproduction control unit 104 estimates the amount of PM deposited in the PM filter 42, for example, based on the front-rear differential pressure of the PM filter 42 indicated by the differential pressure sensor 53. Then, the regeneration control unit 104 starts regeneration of the PM filter 42, for example, when the amount of PM deposited in the PM filter 42 becomes a predetermined amount or more. At this time, the regeneration control unit 104 determines the PM accumulation amount in the PM filter 42 by accumulating the PM accumulation amount at each time point estimated from the mileage from the previous reproduction and the operating state of the running engine 10. May be estimated.
  • Regeneration of the PM filter 42 is realized by raising the temperature of the exhaust gas flowing through the PM filter 42. Therefore, for example, the regeneration control unit 104 causes the engine 10 to perform post-injection, supplies hydrocarbons (hereinafter referred to as HC) as unburned fuel to the oxidation catalyst 41, and causes an oxidation reaction of HC in the oxidation catalyst 41. By doing so, the temperature of the exhaust is controlled to be raised.
  • the regeneration control unit 104 may cause the fuel injection device to execute fuel injection.
  • the regeneration control unit 104 regenerates the post-processing device 40. Is not executed, and the reproduction timing of the post-processing device 40 is postponed. As a result, it is possible to prevent the PM filter 42 from being regenerated and prevent the PM filter 42 from being damaged under the condition that the aftertreatment device 40 is in a water-covered state.
  • the regeneration control unit 104 estimates the NOx occluded amount (corresponding to the amount of the impurity gas of the present invention) stored in the LNT, and estimates the NOx. Regeneration of LNT is performed based on the amount of storage. The reproduction control unit 104 determines whether or not the reproduction prohibition flag is set even when the LNT is reproduced, and if the reproduction prohibition flag is set, the reproduction of the LNT is the same as the reproduction of the PM filter 42. Postpone.
  • FIGS. 5 and 6 are flowcharts showing an example of the operation of the ECU 100 according to the present embodiment.
  • the flowcharts shown in FIGS. 5 and 6 are processes that the ECU 100 repeatedly executes at predetermined intervals (for example, every 100 msec) according to a computer program.
  • step S1 the ECU 100 acquires the sensor value of the first temperature sensor 51 in order to grasp the upstream exhaust temperature in the exhaust pipe 30.
  • step S2 the ECU 100 acquires the sensor value of the second temperature sensor 52 in order to grasp the downstream exhaust temperature in the exhaust pipe 30.
  • step S3 the ECU 100 determines whether or not the amount of decrease in the downstream exhaust temperature with respect to the upstream exhaust temperature per unit time is equal to or greater than the threshold value.
  • the ECU 100 proceeds to step S4 and downstream with respect to the upstream exhaust temperature per unit time.
  • the processing of the flowchart of FIG. 5 is terminated without performing any particular processing.
  • step S4 the ECU 100 determines that the aftertreatment device 40 is in a water-filled state, and sets a reproduction prohibition flag in order to prohibit the reproduction of the aftertreatment device 40.
  • the reproduction prohibition flag is set, even if NO determination is made in step S4 or step S4 of the subsequent routine, the ECU 100 finishes the current running in the vehicle U and again at the next running start. , The playback prohibition flag is not released until the ignition key is turned on.
  • step S11 the ECU 100 acquires the sensor value of the differential pressure sensor 53 and estimates the amount of PM deposited in the PM filter 42.
  • the sensor value of the differential pressure sensor 53 and the amount of PM deposited in the PM filter 42 are associated with each other by, for example, a control map stored in the ECU 100 in advance.
  • step S12 the ECU 100 determines whether or not the amount of PM deposited in the PM filter 42 is equal to or greater than a predetermined amount.
  • the ECU 100 proceeds to step S13, and when the amount of accumulated PM in the PM filter 42 is less than the predetermined amount (S12: YES). NO), the process of the flowchart of FIG. 6 is terminated without performing any particular process.
  • step S13 the ECU 100 determines whether or not the reproduction prohibition flag is set.
  • the ECU 100 proceeds to the process in step S14, and when the reproduction prohibition flag is not set (S13: NO), the ECU 100 does not perform any particular processing. The processing of the flowchart of FIG. 6 is terminated.
  • step S14 the ECU 100 commands the engine 10 to operate in the reproduction mode and executes regeneration of the PM filter 42.
  • the ECU 100 suppresses excessive PM accumulation on the PM filter 42 while avoiding the situation where the aftertreatment device 40 is in a water-filled state by the above processing.
  • the ECU 100 detects the water-covered state of the after-treatment device 40, and when the water-covered state is detected, performs a process of prohibiting the regeneration of the post-treatment device 40.
  • the post-treatment device 40 is regenerated in a state where the temperature of the peripheral region of the post-treatment device 40 is lowered or the temperature is unlikely to rise. It can be suppressed. As a result, damage to the aftertreatment device 40 can be suppressed.
  • the PM filter 42 is shown as an example of a target for which reproduction is prohibited when a water-covered state of the aftertreatment device 40 occurs.
  • the post-treatment device 40 to be protected also includes LNT (NOx storage-reduced catalyst). This is because the LNT is also heated to a high temperature during the execution of regeneration, and therefore, when the LNT is regenerated in a water-covered state, it may be damaged in the same manner as the PM filter 42.
  • LNT NOx storage-reduced catalyst

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Abstract

エンジン（１０）の排気管（３０）の後処理装置（４０）が配設された領域の被水状態を検出する被水状態検出部（１０３）と、後処理装置（４０）中に堆積した異物量又は後処理装置（４０）中に吸蔵された不純ガス量に基づいて、後処理装置（４０）の再生制御を行う再生制御部（１０４）と、を備え、被水状態検出部（１０３）は、後処理装置（４０）の被水状態が検出された場合、後処理装置（４０）の再生を禁止する、車両の制御装置。

Description

車両の制御装置、車両、及び制御方法
　本開示は、車両の制御装置、車両、及び制御方法に関する。
　内燃機関（以下、「エンジン」と称する）を有する車両が知られている（例えば、特許文献１を参照）。一般に、この種の内燃機関の排気管内には、排ガス中の異物（例えば、ＰＭ（Particulate Matter））や不純ガス（例えば、ＮＯｘ）を除去するための後処理装置（例えば、ＰＭフィルタやＮＯｘ吸蔵還元型触媒）が設けられている。
日本国特開２００７－２７０６４６号公報
　車両が使用される環境は、様々であり、大雨等の影響で、走行路が浸水し、車両が水没した状況下で、車両を走行させざるを得ない場合がある。このような状況下では、車両の底部に延在するエンジンの排気管が水没した状態で、車両を走行させることになる。
　従来の車両設計においては、水没した状態で車両を走行させることは想定されておらず、後処理装置（例えば、ＰＭフィルタやＮＯｘ吸蔵還元型触媒）の再生制御も、このような状態を想定した仕様とはなっていなかった。しかしながら、本願の発明者らの鋭意検討の結果、排気管の後処理装置が配設された領域が水没した状態（以下、「後処理装置が被水した状態」と称する）で、後処理装置の再生を実行しようとすると、後処理装置が破損するおそれがあることが分かってきた。
　これは、後処理装置が被水した状態では、排気管の周囲に存在する水による水冷によって、後処理装置の周縁温度が上昇せず、このような状態で無理に後処理装置の高温化を図った場合、後処理装置の中心温度と周縁温度との間で大きな温度差が生じてしまうためであると考えられる（後述する図４を参照）。つまり、後処理装置の中心温度と周縁温度との間の温度差が、後処理装置の内部に異常な歪を誘起し、後処理装置の触媒割れを生じさせる、という原理である。
　本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、再生時における後処理装置の破損を抑制し得る車両の制御装置、車両、及び制御方法を提供することを目的とする。
　前述した課題を解決する主たる本開示は、
　内燃機関及び当該内燃機関の排気管内に配設された後処理装置を有する車両の制御装置であって、
　前記排気管の前記後処理装置が配設された領域の被水状態を検出する被水状態検出部と、
　前記後処理装置中に堆積した異物量又は前記後処理装置中に吸蔵された不純ガス量に基づいて、前記後処理装置の再生制御を行う再生制御部と、
　を備え、
　前記被水状態検出部は、前記被水状態が検出された場合、前記後処理装置の再生を禁止する、
　車両の制御装置である。
　又、他の局面では、
　上記制御装置を備える車両である。
　又、他の局面では、
　内燃機関及び当該内燃機関の排気管内に配設された後処理装置を有する車両の制御方法であって、
　前記排気管の前記後処理装置が配設された領域の被水状態を検出する第１処理と、
　前記後処理装置中に堆積した異物量又は前記後処理装置中に吸蔵された不純ガス量に基づいて、前記後処理装置の再生制御を行う第２処理と、
　を備え、
　前記第１処理において、前記被水状態が検出された場合、前記後処理装置の再生を禁止する、
　車両の制御方法である。
　本開示に係る車両の制御装置によれば、再生時における後処理装置の破損を抑制することができる。
一実施形態に係る車両の構成を示す図 一実施形態に係る後処理装置（ＰＭフィルタ）の外観を示す図 車両が走行している際に、後処理装置の被水状態が発生したときの上流側排気温度及び下流側排気温度それぞれの時間的変化を示す図 フィルタ再生実行時における、被水状態発生前のＰＭフィルタ内部の温度分布（上図）と、被水状態発生後のＰＭフィルタ内部の温度分布（下図）と、を示す図 一実施形態に係るＥＣＵの動作の一例を示すフローチャート 一実施形態に係るＥＣＵの動作の一例を示すフローチャート
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
［車両の構成］
　以下、図１を参照して、一実施形態に係る車両の構成について説明する。本実施形態では、本発明の車両の制御装置を、ディーゼルエンジン車両に適用した態様ついて説明する。
　図１は、本実施形態に係る車両Ｕの構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る後処理装置４０（ＰＭフィルタ４２）の外観を示す図である。
　本実施形態に係る車両Ｕは、エンジン１０、吸気管２０、エアクリーナ２１、ターボチャージャ２２、排気管３０、ＥＧＲ装置３１、後処理装置４０、各種センサ５１～５３、及び、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００等を備えている。
　エンジン１０は、燃焼室及び当該燃焼室に燃料供給を行う燃料噴射装置等（図示せず）を含んで構成される。エンジン１０は、燃焼室内で、燃料と空気の混合気を燃焼及び膨張させて、動力を発生する。そして、エンジン１０が発生した回転動力は、トランスミッションを介して駆動輪に伝達されている。エンジン１０には、燃焼室内に空気を導入する吸気管２０と、燃焼室から排出される燃焼後の排気を、車両の外部に排出する排気管３０と、が接続されている。
　エンジン１０は、ＥＣＵ１００からの制御信号によって動作制御されている。即ち、エンジン１０は、ＥＣＵ１００からの制御信号により決定された燃料噴射量及び燃料噴射タイミングで、燃料噴射装置に燃料噴射を行わせる。尚、エンジン１０は、ＥＣＵ１００（後述する再生制御部１０４）から後処理装置４０（ここでは、ＰＭフィルタ４２）の再生要求を受け付けた場合、エンジン１０の燃料噴射装置における燃料噴射態様等を、燃費を優先した低燃費運転モード（以下、「通常運転時」とも称する）から、後処理装置４０の再生を実行する再生運転モードに切り替え可能に構成されている。
　吸気管２０は、吸気口２０ａから新気（空気）を吸入し、エンジン１０に当該新気を供給する吸気通路である。吸気管２０内には、上流側の吸気口２０ａから燃焼室にかけて、順に、エアクリ－ナ２１及びターボチャージャ２２のコンプレッサが設けられている。
　エアクリ－ナ２１は、吸気口２０ａから吸入された空気が供給され、当該空気から不純物質を除去してターボチャージャ２２側に送り出す。
　ターボチャージャ２２は、吸気管２０内に設けられたコンプレッサ、排気管３０内に設けられたタービン、及び、これらを同軸上に支持する回転軸を有する。そして、ターボチャージャ２２は、排気管３０の排気の圧力を利用してタービンを回転させ、当該タービンの回転運動によって、同軸上のコンプレッサを動作させ、吸気管２０を通流する空気を圧縮して、エンジン１０側に送り出す。
　排気管３０は、エンジン１０から排出される燃焼後の排気を、車両Ｕの外部に排出する排気通路である。排気管３０内には、エンジン１０から下流側に向かって、順に、ＥＧＲ装置３１、ターボチャージャ２２のタービン、及び後処理装置４０が設けられている。
　後処理装置４０は、例えば、酸化触媒４１、及びＰＭフィルタ４２を含んで構成されている。
　酸化触媒４１は、排気中に含まれるＨＣやＣＯを酸化して除去する。酸化触媒４１は、例えば、コージェライトや炭化ケイ素等の担持体に、白金や酸化セリウム等の酸化触媒が担持されて構成されている。
　酸化触媒４１は、排気通路３０のＰＭフィルタ４２の上流側に隣接して配設されている。酸化触媒４１は、ＰＭフィルタ４２の再生時には、エンジン１０側から排出されるＨＣを酸化して、当該酸化熱により、排気を高温化するようにも機能する。
　ＰＭフィルタ４２は、排気中に含まれるＰＭを捕捉する。ＰＭフィルタ４２は、例えば、多孔質セラミック（例えば、コージェライトや炭化ケイ素の多孔質セラミック）で形成した捕集壁でハニカム状の複数の流路を形成し、当該捕集壁中を排気が通過するように入口と出口を交互に目封じした構造を呈している（図２を参照）。
　ＰＭフィルタ４２は、捕集できるＰＭ量に上限があるため、当該ＰＭフィルタ４２中のＰＭ堆積量が閾値以上まで増加した場合、ＰＭフィルタ４２中のＰＭを燃焼除去するフィルタ再生（以下、単に「フィルタ再生」とも称する）が行われている。
　尚、図１には、後処理装置４０として、酸化触媒４１及びＰＭフィルタ４２のみが配設された構成を示しているが、後処理装置４０としては、これらと共に、又はこれらに代えて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（Lean NOx Trap：ＬＮＴ）やＮＯｘ選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction：ＳＣＲ触媒）が設けられてもよい。
　各種センサ５１～５３は、車両Ｕの各部の状態を検出するために設けられている。ここでは、各種センサ５１～５３として、第１温度センサ５１、第２温度センサ５２、及び、差圧センサ５３等が備え付けられている。
　第１温度センサ５１は、排気管３０内の上流側の地点（後処理装置４０よりも上流側の地点を意味する。以下同じ）に配設され、当該地点を通流する排気の温度を検出する。尚、本実施形態に係る第１温度センサ５１は、排気管３０の排気マニホールドの地点に配設されている。
　第２温度センサ５２は、排気管３０内の下流側の地点（後処理装置４０よりも下流側の地点を意味する。以下同じ）に配設され、当該地点を通流する排気の温度を検出する。尚、本実施形態に係る第２温度センサ５２は、排気管３０の出口付近の地点に配設されている。
　差圧センサ５３は、例えば、一端がＰＭフィルタ４２の上流側の排気管３０内に配設され、他端がＰＭフィルタ４２の下流側の排気管３０内に配設され、ＰＭフィルタ４２の上流側の排気圧と下流側の排気圧との差圧（以下、「ＰＭフィルタ４２の前後差圧」と称する）を検出する。尚、排気が酸化触媒４１を通過する際の流動抵抗は極めて小さいため、差圧センサ５３が検出する前後差圧は、実質的にＰＭフィルタ４２の前後差圧と同一である。
　これらの各種センサ５１～５３は、検出により得られた情報を検出信号として、逐次、ＥＣＵ１００に送信する。尚、これらの各種センサ５１～５３は、公知のセンサで実現され得る。
　ＥＣＵ１００（本発明の「制御装置」に相当）は、車両Ｕの各部の動作を統括制御する。ＥＣＵ１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されている。ＥＣＵ１００の後述する各機能は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭ等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。
　尚、ＥＣＵ１００は、エンジン１０等の車両Ｕの各部と通信することで、これらを制御したり、これらからデータを受信したりする。又、ＥＣＵ１００は、車両Ｕに設けられた各種センサ（第１温度センサ５１、第２温度センサ５２、及び圧力センサ５３等）からセンサ情報を取得して、後処理装置４０や車両Ｕの各部の状態を検出している。
［ＥＣＵの構成］
　次に、図１～図４を参照して、本実施形態に係るＥＣＵ１００の構成の一例について説明する。
　ＥＣＵ１００は、第１排気温度情報取得部１０１、第２排気温度情報取得部１０２、被水状態検出部１０３、及び、再生制御部１０４を備えている。
　第１排気温度情報取得部１０１は、エンジン１０の排気管３０内の上流側地点において測定された排気温度（以下、「上流側排気温度」と称する）に係る情報を取得する。本実施形態では、第１排気温度情報取得部１０１は、排気管３０の排気マニホールドに配設された第１温度センサ５１から、上流側排気温度に係る情報を取得している。
　第２排気温度情報取得部１０２は、エンジン１０の排気管３０内の下流側地点において測定された排気温度（以下、「下流側排気温度」と称する）に係る情報を取得する。本実施形態では、第２排気温度情報取得部１０２は、排気管３０の出口付近の地点に配設された第２温度センサ５２から、下流側排気温度に係る情報を取得している。
　被水状態検出部１０３は、排気管３０の後処理装置４０が配設された領域の被水状態を検出する。被水状態検出部１０３は、例えば、第１排気温度情報取得部１０１が取得した上流側排気温度と第２排気温度情報取得部１０２が取得した下流側排気温度と、の差分に基づいて、排気管３０の後処理装置４０が配設された領域の被水状態を検出する。
　図３は、車両Ｕが走行している際に、後処理装置４０の被水状態が発生したときの上流側排気温度及び下流側排気温度それぞれの時間的変化を示す図である。尚、図３では、Ｔ１のタイミングで、後処理装置４０の被水状態が発生した状況を示している。
　図４は、フィルタ再生実行時における、被水状態発生前のＰＭフィルタ４２内部の温度分布（上図）と、被水状態発生後のＰＭフィルタ４２内部の温度分布（下図）と、を示す図である。図４は、図２のＰＭフィルタ４２のＡ－Ａ’の位置の切断面におけるＰＭフィルタ４２内部の温度分布を示している。
　車両Ｕが走行している際に、排気温度は、通常（定常運転状態を表す。以下同じ）、エンジン１０の運転状態に依拠して緩やかに変化する。そして、上流側排気温度と下流側排気温度との間の温度差は、通常、主に、エンジン１０から排出された排気が下流に至るまでの間の排気管３０における放熱量に依拠し、通常状態では、例えば、上流側排気温度は５００℃程度、下流側排気温度は３００℃程度となる。
　この点、車両Ｕが浸水した走行路を走行し、後処理装置４０の被水状態が発生した場合（図３のＴ１のタイミング）、排気管３０内を通流する排気の温度は、排気管３０への放熱を通して、急速に低下することになる。つまり、後処理装置４０の被水状態が発生した場合、下流側排気温度が、急速に低下することになる。
　被水状態検出部１０３は、かかる観点から、単位時間当たりの上流側排気温度に対する下流側排気温度の下降量に着目して、当該下降量が閾値以上となった場合か否かにより、後処理装置４０の被水状態（即ち、排気管３０の後処理装置４０が配設された領域の被水状態）の発生を検出する。尚、ここで、被水状態検出部１０３が単位時間当たりの時間変化量を観測対象としているのは、後処理装置４０の被水状態の発生以外の要因に起因して生じる上流側排気温度と下流側排気温度との差（例えば、エンジン１０始動時の温度差）を、後処理装置４０の被水状態の発生と誤検出することを抑制するためである。
　被水状態検出部１０３は、後処理装置４０の被水状態を検出した場合、かかる状況下で、後述する再生制御部１０４が後処理装置４０（ここでは、ＰＭフィルタ４２）の再生を行わないように、後処理装置４０の再生を禁止する。
　又、被水状態検出部１０３は、一旦、後処理装置４０の被水状態が検出された場合、暫くの間、後処理装置４０の再生禁止を解除しないようにするのが好ましい。具体的には、被水状態検出部１０３は、一旦、後処理装置４０の被水状態が検出された場合、車両Ｕにおける現時点の走行が終了して、次の走行開始時に、再度、イグニッションキーがオンされるまでの間、後処理装置４０の再生を禁止する。又、被水状態検出部１０３は、これに代えて、後処理装置４０の被水状態が検出された場合、所定時間経過するまでの間、後処理装置４０の再生を禁止するようにしてもよい。
　これは、後処理装置４０の被水状態が発生し得る状況は、車両Ｕが走行している走行路自体の状況に依拠するため、仮に、一時的に、後処理装置４０の被水状態が解消されても、その後、短時間の間に、再度、後処理装置４０の被水状態が発生すると予測されるからである。このような状況で、後処理装置４０の再生を試みると、後処理装置４０が温度上昇した状態で、被水してしまうおそれがあり、後処理装置４０の破損を一層招きやすくなる。
　再生制御部１０４は、ＰＭフィルタ４２中のＰＭ堆積量（本発明の異物量に相当）を推定して、ＰＭフィルタ４２中のＰＭ堆積量に基づいて、ＰＭフィルタ４２の再生タイミングを制御する。
　再生制御部１０４は、例えば、差圧センサ５３が示すＰＭフィルタ４２の前後差圧に基づいて、ＰＭフィルタ４２中におけるＰＭ堆積量を推定する。そして、再生制御部１０４は、例えば、ＰＭフィルタ４２中におけるＰＭ堆積量が所定量以上となった場合、ＰＭフィルタ４２の再生を開始する。尚、再生制御部１０４は、この際、前回の再生からの走行距離や、走行中のエンジン１０の運転状態から推定される各時点のＰＭ堆積量の累積により、ＰＭフィルタ４２中におけるＰＭ堆積量を推定してもよい。
　ＰＭフィルタ４２の再生は、ＰＭフィルタ４２に通流する排気を昇温することで実現される。そのため、再生制御部１０４は、例えば、エンジン１０に対してポスト噴射を実行させ、酸化触媒４１に未燃焼燃料の炭化水素（以下、ＨＣ）を供給し、酸化触媒４１でＨＣの酸化反応を生じさせることで、排気を昇温する制御を行う。尚、車両Ｕが排気管３０内に燃料噴射装置を有する場合、再生制御部１０４は、当該燃料噴射装置に対して燃料噴射を実行させてもよい。
　但し、再生制御部１０４は、被水状態検出部１０３によって、後処理装置４０の被水状態が検出されている場合（即ち、再生禁止フラグが設定されている場合）、後処理装置４０の再生を実行せず、後処理装置４０の再生タイミングを延期する。これによって、後処理装置４０の被水状態が発生している状況下で、ＰＭフィルタ４２の再生を行うことを防止し、ＰＭフィルタ４２の破損を防止する。
　尚、後処理装置４０として、ＬＮＴが設けられる場合には、再生制御部１０４は、ＬＮＴ中に吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量（本発明の不純物ガス量に相当）を推定して、推定されるＮＯｘ吸蔵量に基づいて、ＬＮＴの再生を実行する。再生制御部１０４は、ＬＮＴの再生時にも、再生禁止フラグが設定されているか否かを判定し、再生禁止フラグが設定されている場合には、ＰＭフィルタ４２の再生と同様に、ＬＮＴの再生を延期する。
［ＥＣＵの動作フロー］
　図５、図６は、本実施形態に係るＥＣＵ１００の動作の一例を示すフローチャートである。図５、図６に示すフローチャートは、ＥＣＵ１００がコンピュータプログラムに従って、所定間隔（例えば、１００ｍｓｅｃ毎）で繰り返し実行する処理である。
　まず、図５に示すＥＣＵ１００の被水状態検出部１０３の動作を示すフローチャートについて、説明する。
　ステップＳ１において、ＥＣＵ１００は、排気管３０内の上流側排気温度を把握するべく、第１温度センサ５１のセンサ値を取得する。
　ステップＳ２において、ＥＣＵ１００は、排気管３０内の下流側排気温度を把握するべく、第２温度センサ５２のセンサ値を取得する。
　ステップＳ３において、ＥＣＵ１００は、単位時間当たりの上流側排気温度に対する下流側排気温度の下降量が閾値以上か否かを判定する。ここで、ＥＣＵ１００は、単位時間当たりの上流側排気温度に対する下流側排気温度の下降量が閾値以上の場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４に処理を進め、単位時間当たりの上流側排気温度に対する下流側排気温度の下降量が閾値未満の場合（Ｓ３：ＮＯ）、特に処理を行うことなく、図５のフローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ４において、ＥＣＵ１００は、後処理装置４０の被水状態が発生していると断定し、後処理装置４０の再生を禁止するべく、再生禁止フラグを設定する。尚、ＥＣＵ１００は、一旦、再生禁止フラグを設定した場合、その後のルーチンのステップＳ４又はステップＳ４でＮＯ判定を行っても、車両Ｕにおける現時点の走行が終了して、次の走行開始時に、再度、イグニッションキーがオンされるまでの間、再生禁止フラグの解除を行わない。
　次に、図６に示すＥＣＵ１００の再生制御部１０４の動作を示すフローチャートについて、説明する。
　ステップＳ１１において、ＥＣＵ１００は、差圧センサ５３のセンサ値を取得して、ＰＭフィルタ４２中におけるＰＭ堆積量を推定する。尚、差圧センサ５３のセンサ値と、ＰＭフィルタ４２中におけるＰＭ堆積量とは、例えば、予めＥＣＵ１００に記憶された制御マップによって、関連付けられている。
　ステップＳ１２において、ＥＣＵ１００は、ＰＭフィルタ４２中におけるＰＭ堆積量が所定量以上か否かを判定する。ここで、ＥＣＵ１００は、ＰＭフィルタ４２中におけるＰＭ堆積量が所定量以上の場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３に処理を進め、ＰＭフィルタ４２中におけるＰＭ堆積量が所定量未満の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、特に処理を行うことなく、図６のフローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ１３において、ＥＣＵ１００は、再生禁止フラグが設定されているか否かを判定する。ここで、ＥＣＵ１００は、再生禁止フラグが設定されている場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４に処理を進め、再生禁止フラグが設定されていない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、特に処理を行うことなく、図６のフローチャートの処理を終了する。
　ステップＳ１４において、ＥＣＵ１００は、エンジン１０に対して再生モードでの運転を指令し、ＰＭフィルタ４２の再生を実行する。
　本実施形態に係るＥＣＵ１００は、以上のような処理によって、後処理装置４０の被水状態が発生している状況下を避けながら、ＰＭフィルタ４２に過剰にＰＭが堆積することを抑制する。
［効果］
　以上のように、本実施形態に係るＥＣＵ１００は、後処理装置４０の被水状態を検出し、当該被水状態が検出された場合には、後処理装置４０の再生を禁止する処理を行う。これによって、後処理装置４０の被水に起因して、後処理装置４０の周縁領域が温度低下している状態又は温度上昇しにくい状態で、後処理装置４０の再生を実行してしまうことを抑制することができる。これにより、後処理装置４０の破損を抑制することができる。
（その他の実施形態）
　本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
　例えば、上記実施形態では、後処理装置４０の被水状態が発生した場合に、再生禁止を行う対象の一例として、ＰＭフィルタ４２を示した。しかしながら、本発明において、保護すべき対象の後処理装置４０としては、ＬＮＴ（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）も含まれる。ＬＮＴも、再生実行時には、高温化させるため、被水状態で再生が行われた場合には、ＰＭフィルタ４２と同様に、破損するおそれがあるからである。
　又、上記実施形態では、ＥＣＵ１００を適用する車両Ｕの一例として、ディーゼルエンジン車両に適用した態様について説明したが、本発明に係るＥＣＵ１００は、ガソリンエンジン車両にも適用し得るのは勿論である。
　以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
　本出願は、２０２０年８月２１日付で出願された日本国特許出願（特願２０２０－１４０１７０）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示に係る車両の制御装置によれば、再生時における後処理装置の破損を抑制することができる。
　Ｕ　車両
　１０　エンジン
　２０　吸気管
　２０ａ　吸気口
　２１　エアクリーナ
　２２　ターボチャージャ
　３０　排気管
　３１　ＥＧＲ装置
　４０　排気浄化装置
　４１　酸化触媒
　４２　ＰＭフィルタ
　５１　第１温度センサ
　５２　第２温度センサ
　５３　差圧センサ
　１００　ＥＣＵ
　１０１　第１排気温度情報取得部
　１０２　第２排気温度情報取得部
　１０３　被水状態検出部
　１０４　再生制御部

Claims (8)

  1. 　内燃機関及び当該内燃機関の排気管内に配設された後処理装置を有する車両の制御装置であって、
    　前記排気管の前記後処理装置が配設された領域の被水状態を検出する被水状態検出部と、
    　前記後処理装置中に堆積した異物量又は前記後処理装置中に吸蔵された不純ガス量に基づいて、前記後処理装置の再生制御を行う再生制御部と、
    　を備え、
    　前記被水状態検出部は、前記被水状態が検出された場合、前記後処理装置の再生を禁止する、
    　車両の制御装置。
  2. 　前記被水状態検出部は、前記排気管の上流側地点で測定された第１排気温度情報と、前記排気管の下流側地点で測定された第２排気温度情報と、を参照して、単位時間当たりの前記第１排気温度に対する前記第２排気温度の下降量が閾値以上となった場合、前記被水状態が発生したものと判定する、
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記被水状態検出部は、一旦、前記被水状態が検出された場合、その後、前記車両における現時点の走行が終了して、次の走行開始時にイグニッションキーがオンされるまでの間、前記後処理装置の再生を禁止する、
    　請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記被水状態検出部は、一旦、前記被水状態が検出された場合、所定時間経過するまでの間、前記後処理装置の再生を禁止する、
    　請求項１に記載の制御装置。
  5. 　前記後処理装置は、ＰＭフィルタを含む、
    　請求項１に記載の制御装置。
  6. 　前記後処理装置は、ＬＮＴを含む、
    　請求項１に記載の制御装置。
  7. 　請求項１に記載の制御装置を備える車両。
  8. 　内燃機関及び当該内燃機関の排気管内に配設された後処理装置を有する車両の制御方法であって、
    　前記排気管の前記後処理装置が配設された領域の被水状態を検出する第１処理と、
    　前記後処理装置中に堆積した異物量又は前記後処理装置中に吸蔵された不純ガス量に基づいて、前記後処理装置の再生制御を行う第２処理と、
    　を備え、
    　前記第１処理において、前記被水状態が検出された場合、前記後処理装置の再生を禁止する、
    　車両の制御方法。
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