(57)【要約】【課題】燃費や排気成分を悪化させることなく、排気浄化用の触媒の熱劣化を防止する。【解決手段】エンジン出力を無段変速機２を介して車輪に伝達し、排気通路に排気ガス浄化用の触媒装置３を有する車両の制御装置において、エンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段１０と、運転状態に基づいて運転領域を判定する運転領域判定手段４と、運転領域判定手段４により高排気温度運転領域であると判定した場合に、高排気温度運転領域から外れるように、かつエンジン出力は変化しないように無段変速機２の変速比を変更する触媒保護制御を行う触媒保護手段４と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン出力を無段変速機を介して車輪に伝達し、排気通路に排気ガス浄化用の触媒装置を有する車両の制御装置において、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態に基づいて運転領域を判定する運転領域判定手段と、
前記運転領域判定手段により高排気温度運転領域であると判定した場合に、高排気温度運転領域から外れ、かつエンジン出力は変化しないように前記無段変速機の変速比を変更する触媒保護制御を行う触媒保護手段と、を備えることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記触媒保護手段は、高排気温度運転領域であると判定されてから変速比の変更を開始するまでに、所定の待ち時間を設ける請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
加速要求を検出する加速要求検出手段と、
前記加速要求に応じた燃料噴射量および排気温度を低下させるのに必要な燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、を備え、
前記触媒保護制御中に前記加速要求を検出した場合には、前記触媒保護制御を中断し、加速要求を満足しつつ排気温度を低下させることが可能な燃料噴射量とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化用触媒および無段変速機を備える車両の制御に関し、特に、排気浄化用触媒の浄化性能を維持するための制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンが高負荷状態で運転されると、エンジンの発熱量が増大して排気温度が上昇する。これに伴い、排気通路中に設けられた排気浄化用の触媒の温度も上昇する。
【０００３】
触媒は、温度が高くなると担持している触媒金属の熱劣化が生じるので、高温状態での運転が続けると触媒装置の寿命が短くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、触媒を保護するために、触媒の温度が熱劣化を生じる程度まで上昇したら燃料噴射量を増量して排気温度を低下させる方法（触媒保護制御）が知られている。
【０００５】
しかし、燃料噴射量を増量することにより、触媒の浄化効率が低下するという問題があった。
【０００６】
特許文献１には、上記の排気浄化効率の低下、燃費の悪化を低減するために、触媒保護制御時に増量する燃料量を一定値とはせずに、高負荷運転状態時には触媒装置等の温度を検出し、この検出値に応じた増量値をもって燃料噴射量を増量補正する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−０４７９７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法も、排気温を低下させるために燃料噴射量を増量することになるので、触媒保護制御中に通常運転時よりも排気成分が悪化することは避けられない。
【０００８】
そこで、本発明では排気成分を悪化させずに触媒保護を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の車両の制御装置は、エンジン出力を無段変速機を介して車輪に伝達し、排気通路に排気ガス浄化用の触媒装置を有する車両の制御装置において、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態に基づいて運転領域を判定する運転領域判定手段と、前記運転領域判定手段により高排気温度運転領域であると判定した場合に、高排気温度運転領域から外れるように、かつエンジン出力は変化しないように前記無段変速機の変速比を変更する触媒保護制御を行う触媒保護手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料噴射量を増量することなく排気温度を低下させて触媒の温度を低下させることができるので、触媒保護のために排気成分や燃費が悪化することを防止できる。
【００１１】
また、エンジン出力が変化しないように変速比を変更するので、触媒保護制御開始時にトルクショック等は発生せず、触媒保護制御中にも触媒保護制御開始前の車速を維持して走行することができる。したがって、触媒保護のために運転者に違和感を与えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本実施形態を適用するシステムの概略図である。
【００１４】
１はエンジン、２はエンジン１に接続され、エンジン１の出力をプロペラシャフト１１等を介して図示しない車輪に出力を伝達する無段変速式の自動変速機（以下、ＣＶＴという）である。
【００１５】
５はエンジン１に吸気を供給するための吸気通路、６は吸気通路５を流れる吸気を各気筒に分配する吸気マニホールドのブランチ、７はエンジン1の各気筒の排気を合流させる排気マニホールド、８は排気マニホールド７で合流した排気が流れる排気通路である。
【００１６】
吸気マニホールドの各ブランチ６には、ブランチ６内に向けて燃料を噴射するインジェクタ９が設けられ、インジェクタ９はそれぞれ図示しない燃料ポンプに接続されており、後述するコントロールユニット４からの信号にしたがって開弁時間が制御される。なお、インジェクタ９が各気筒の燃焼室に直接燃料を噴射するいわゆる筒内直噴式のエンジンであっても、本実施形態を適用することができる。
【００１７】
排気通路８には排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ成分などを浄化する触媒３が介装される。
【００１８】
４は運転領域検出手段、触媒保護手段、燃料噴射量算出手段としてのコントロールユニット（以下、Ｃ／Ｕという）であり、排気温センサ１０の検出値の他にアクセル開度を検出する加速要求検出手段としてのアクセル開度センサ１４の検出値、運転状態検出手段としてのエンジン回転数を検出するクランク角センサ１３、ブレーキペダルの踏込み量を検出するブレーキ踏力センサ１５、図示しないエアフローメータで検出する吸入空気量等が読込まれる。そして、これらの読み込まれた値に基づいて、要求出力や燃料噴射量の演算、触媒３の温度の推定や運転領域の判定等を行う。
【００１９】
１２はＣＶＴ２の変速等を制御するコントロールユニット（以下、ＡＴ−Ｃ／Ｕという）であり、Ｃ／Ｕ４により演算されたエンジン１の運転状態に基づいてＣＶＴ２の制御を行う。
【００２０】
上記のような構成において、エンジン１が高負荷状態で運転されると、発熱量が増大して排気温が上昇し、これに伴って触媒３も高温になる。触媒３は高温になると担持している触媒金属が熱劣化してしまうので、触媒３の劣化防止のために排気温を低下させて触媒３の温度を劣化が生じない温度に保つための触媒保護制御を行う。
【００２１】
従来は燃料噴射量を増量することによって排気温度を低下させていたが、本実施形態では、後述するようにＣＶＴ２の変速比を変更、具体的には変速比を大きくして、エンジン回転数を低下させることによって燃料噴射量を増量することなく排気温度を低下させる。
【００２２】
ここで触媒３の保護制御について、Ｃ／Ｕ４、ＡＴ−Ｃ／Ｕ１２が実行する図２のフローチャートを参照して説明する。以下、フローチャートの各ステップに従って説明する。
【００２３】
ステップＳ１では、運転領域が領域Ａであるか否かの判定を行う。
【００２４】
上記判定は、図３に示す運転領域マップを用いて行う。図３は縦軸にエンジンのトルク、横軸にエンジンの回転数をとったマップであり、触媒３の熱劣化が生じる程度に排気温が高い運転領域を領域Ａ、それよりも排気温が低い運転領域を領域Ｂとする。
【００２５】
そこで、クランク角センサ１３、アクセル開度センサ１４、エアフローメータ等の検出値から求まるトルクとエンジン回転数から領域の判定を行う。
【００２６】
なお、図３中の破線Ｐはそれぞれ等出力線である。つまり、エンジンのトルクや回転数が変化しても、同一の破線Ｐ上を移動するような変化であれば、エンジン出力は変化しないことを表す。本実施形態では変速機としてＣＶＴ２を用いるので、当出力線上を移動するような変速比の変更を行うことが可能である。
【００２７】
ステップＳ１の判定で領域Ａでなかった場合には、リターンしてステップＳ１の判定を繰り返す。
【００２８】
領域Ａであった場合には、ステップＳ２に進み、触媒３の温度が、熱劣化を生じない上限の温度として設定する許容温度Ｔｍａｘに到達するまでの時間Δｔを演算する。
【００２９】
具体的には、排気温度に対応する触媒３の温度Ｔおよび温度変化率ΔＴを予め実験等により求めておき、現在の温度Ｔと、許容温度Ｔｍａｘ、温度変化率ΔＴを用いて下式（１）により演算する。
【００３０】
Δｔ＝（Ｔｍａｘ−Ｔ）／ΔＴ      ・・・（１）
ステップＳ２でΔｔを演算したらステップＳ３に進み、ＣＶＴ２の変速比の変更を開始するまでの時間ｔｘを算出する。
【００３１】
具体的には、ＣＶＴ２の変速比の変更に要する時間を予め実験等により求めておき、ステップＳ２で演算した許容温度に到達するまでの時間Δｔからこの変速比の変更に要する時間を減算することによって求める。
【００３２】
つまり、変速比の変更を開始するまでの時間ｔｘとは、高排気温の運転領域である領域Ａに突入後に通常運転を続けることができる時間である。
【００３３】
ステップＳ４では、領域Ａに入ってからの時間ｔが上記で求めたΔｔより長いか否かの判定を行う。短い場合にはステップＳ１にリターンする。長い場合にはステップＳ５に進み、触媒保護制御を開始する。
【００３４】
この判定を行うことによって、領域Ａに突入したものの、すぐに領域Ｂに戻るような場合には保護制御を実行することがなくなり、無用な変速比変更を実行することを防止できる。
【００３５】
ステップＳ６ではアクセル開度センサ１４の検出値に基づいて、アクセル開度変化代ΔＴＶＯが予め設定した所定値Ｘより大きいか否かを判定する。所定値Ｘは、運転者が加速要求をしていると認められる程度の変化代を設置す。つまり、路面の傾斜の変化などに対して車速を維持するためのアクセル開度変化を含まない値とする。
【００３６】
大きい場合にはステップＳ１１に進み、領域Ａのまま、従来と同様に燃料噴射量を増量する保護制御を行う。これは、アクセル開度の増加代が大きくなった場合、つまり運転者が加速要求をしている場合に、エンジン回転数を低下させるためにＣＶＴ２の変速比を大きくすると、加速要求に対する応答性が悪くなるからであり、加速要求を満足することを優先して、エンジン回転数を低下させずに排気温を低下させるように、高排気温の領域Ａのままで従来と同様の燃料噴射量の増量を行う。
【００３７】
小さい場合にはステップＳ７に進み、ＣＶＴ２の変速比を変更することによって等出力線Ｐに沿って領域Ｂまで運転領域を移動する。これにより、排気温が低下させて触媒３の温度を低下させることができる。また、エンジン回転数を低下させつつも出力は変速比変更前の出力を維持するので、保護制御開始前の車速を維持したままの走行が可能である。
【００３８】
ステップＳ１１、Ｓ７で保護制御を実行したら、ステップＳ８に進み、領域Ａから領域Ｂに移行する間に要求出力が変化したか否かを判定する。要求出力はクランク角センサ１３、アクセル開度センサ１４、ブレーキ踏力センサ１５の検出値等から求めることができる。なお、ここでの判定は、加速要求の有無を判定するステップＳ６とは異なり、減速要求についても判定する。
【００３９】
要求出力が変化していない場合にはステップＳ６に戻る。
【００４０】
要求出力が変化した場合にはステップＳ９に進み、新たな要求出力を領域Ｂで満足することができるか否かを判定する。
【００４１】
満足することができない場合にはステップＳ６に戻る。
【００４２】
満足することができる場合には、ステップＳ１０に進み、領域Ｂ内の要求出力を満足するところまで移動して触媒保護制御を終了する。
【００４３】
上記のように、加速要求がある場合を除いて、燃料噴射量を増量せずに触媒の保護制御を行うので、保護制御中の燃費の悪化や排気成分の悪化を防止することができる。
【００４４】
上記のフローに従って制御を行った場合の触媒３の温度変化、エンジン回転数の変化を図４のタイムチャートを参照して説明する。
【００４５】
エンジン回転数Ｎ０で走行中に、ｔ０で領域Ｂから領域Ａに突入する。そこで、ステップＳ２で許容温度Ｔｍａｘに到達するまでの時間Δｔを算出し、変速比の変更を開始するまでの時間ｔｘを算出する（ステップＳ１〜Ｓ３）。
【００４６】
領域Ａに突入してからｔｘ経過した時点（ｔ１）で、保護制御、つまりＣＶＴ２の変速比の変更を開始する（ステップＳ４、Ｓ５）。なお、ｔｘ経過前に領域Ａから外れた場合には変速比の変更を行わない。
【００４７】
ｔ１〜ｔ２で変速を行うことによって、領域Ａから領域Ｂへと運転領域が移動する（ステップＳ７）。このとき、エンジン回転数はＮ０からＮまで徐々に低下し、これに伴い、触媒３の温度上昇も緩やかになる。したがって、ｔ２で変速が終了したときに、触媒３の温度は許容温度Ｔｍａｘよりも低くなっている。
【００４８】
ｔ１〜ｔ２間に要求出力の変化がない場合、または変化したものの、新たに要求された運転領域が領域Ａであった場合にはそのまま保護制御を継続し、要求出力が領域Ｂに変化した場合には保護制御を終了する（ステップＳ８〜１０）。
【００４９】
なお、保護制御開始後に運転者の加速要求を検出した場合には変速比変更を行わず、もしくは中断して領域Ａに戻し、燃料噴射量増量による保護制御を行う（ステップＳ６、Ｓ１１）。
【００５０】
以上により本実施形態では、下記のような効果を得ることができる。
【００５１】
エンジン出力をＣＶＴ２を介して車輪に伝達し、排気通路８に触媒３を有する車両の制御装置において、エンジン回転数等の運転状態に基づいて運転領域を判定し、高排気温度運転領域（領域Ａ）であると判定した場合には、高排気温度運転領域（領域Ａ）から外れるようにＣＶＴ２の変速比を変更する触媒保護制御を行うので、燃料噴射量を増量することなく排気温度を低下させて触媒３の温度を低下させることができる。これにより触媒保護のために排気成分や燃費が悪化することを防止できる。
【００５２】
また、エンジン出力が変化しないように変速比を変更するので、触媒保護制御開始時にトルクショック等は発生せず、触媒保護制御中にも触媒保護制御開始前の車速を維持して走行することができる。したがって、触媒保護のために運転者に違和感を与えることがない。
【００５３】
高排気温度運転領域（領域Ａ）であると判定されてから変速比の変更を開始するまでに、所定の待ち時間を設けるので、運転領域の変化の過渡で高排気温度運転領域（領域Ａ）に突入して、直ちに低排気温度運転領域（領域Ｂ）に戻るというような状況において、無用な変速を避けることができる。
【００５４】
触媒保護制御中に加速要求を検出した場合には、ＣＶＴ２の変速比変更による触媒保護制御を中断し、高排気温度運転領域（領域Ａ）のまま加速要求を満足しつつ、従来のように燃料噴射量増量によって排気温度を低下させるので、触媒保護のために加速性等運転性を犠牲にすることがない。
【００５５】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、エンジンの排気ガス浄化用触媒の劣化防止制御に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態のシステムの概略図である。
【図２】本実施形態の触媒保護制御のフローチャートである。
【図３】運転領域マップである。
【図４】触媒保護制御を実行した場合の触媒温度、エンジン回転数のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１    エンジン
２    無段変速機（ＣＶＴ）
３    触媒
４    コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）
５    吸気通路
６    吸気マニホールド
７    排気マニホールド
８    排気通路
９    インジェクタ
１１  プロペラシャフト
１２  変速機コントローラ（ＡＴ−Ｃ／Ｕ）
１３  クランク角センサ
１４  アクセル開度センサ
１５  ブレーキ踏力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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