(57)【要約】【課題】吸蔵型ＮＯｘ触媒を有する内燃機関について、運転フィーリングの悪化を招くことなく、リッチスパイクの実行頻度を増加させることを可能とする内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】排気通路３０に吸蔵型ＮＯｘ触媒４１を有する内燃機関１０の制御装置６０であって、運転者のアクセル操作のオンオフに連動するように、前記内燃機関１０の燃焼室への燃料供給の実行と停止を制御する燃料供給制御部６１と、前記燃料供給制御部６１に対してリッチスパイクの実行を指令するリッチスパイク実行制御部６２と、を備え、前記リッチスパイク実行制御部６２は、前記アクセル操作がオフ状態からオン状態に切り替わるタイミングにあわせて、前記燃料供給制御部６１に対して前記リッチスパイクの実行を開始させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に吸蔵型ＮＯｘ触媒を有する内燃機関の制御装置であって、
運転者のアクセル操作のオンオフに連動するように、前記内燃機関の燃焼室への燃料供給の実行と停止を制御する燃料供給制御部と、
前記燃料供給制御部に対してリッチスパイクの実行を指令するリッチスパイク実行制御部と、
を備え、
前記リッチスパイク実行制御部は、前記アクセル操作がオフ状態からオン状態に切り替わるタイミングにあわせて、前記燃料供給制御部に対して前記リッチスパイクの実行を開始させる、
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
運転者が手動で変速機の変速段を切り替え可能な車輌に適用され、
前記リッチスパイク実行制御部は、
前記変速機の変速段切り替え操作が行われたことを条件として、当該変速段切り替え操作に続いて、前記アクセル操作がオフ状態からオン状態に切り替わるタイミングにあわせて、前記燃料供給制御部に対して前記リッチスパイクの実行を開始させる、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
ディーゼルエンジン車輌に適用された、
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置を備える車輌。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の制御装置、及び車輌に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された内燃機関（以下、「エンジン」と称する）の排気通路に配設する排気浄化装置として、排気ガス中のＮＯｘを浄化する吸蔵型ＮＯｘ触媒が知られている。
【０００３】
このような吸蔵型ＮＯｘ触媒は、排気ガス中の酸素が過剰な状態においては、排気ガス中のＮＯｘを硝酸塩として付着させて吸蔵する。そして、吸蔵型ＮＯｘ触媒は、還元雰囲気において、当該吸蔵したＮＯｘを排気ガス中の一酸化炭素等と反応させて、窒素等の無害なガスに還元して放出する。
【０００４】
吸蔵型ＮＯｘ触媒は、ＮＯｘの吸蔵が進んで、ＮＯｘ飽和状態になると、ＮＯｘの吸蔵ができなくなる。そのため、吸蔵型ＮＯｘ触媒のＮＯｘが飽和状態になると、エンジンをリッチ空燃比で運転（以下、「リッチスパイク」と称する）させ、これによって、強制的に還元雰囲気の排気ガスを生成し、吸蔵型ＮＯｘ触媒のＮＯｘパージを図る制御が行われる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
但し、エンジンの運転状態によっては、吸蔵型ＮＯｘ触媒のＮＯｘパージを有効に行うことができないため、通常、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等によって、リッチスパイクを実施するタイミングの判断が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７０６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年の車輌においては、燃費向上のためにエンジンをリーン空燃比で運転する傾向にあり、吸蔵型ＮＯｘ触媒にＮＯｘが吸蔵しやすい状態となっている。又、吸蔵型ＮＯｘ触媒は、ＮＯｘが飽和状態に近づくにつれて、ＮＯｘ吸蔵効率が低下する。かかる観点から、リッチスパイクの実行頻度を増加させる要請がある。
【０００８】
一方、リッチスパイクは、エンジンの出力変動を伴うため、トルクショックを引き起こし、運転フィーリングの悪化につながるおそれがある。
【０００９】
本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、排気通路に吸蔵型ＮＯｘ触媒を有する内燃機関において、運転フィーリングの悪化を招くことなく、リッチスパイクの実行頻度を増加させることを可能とする内燃機関の制御装置、及び車輌を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した課題を解決する主たる本開示は、
排気通路に吸蔵型ＮＯｘ触媒を有する内燃機関の制御装置であって、
運転者のアクセル操作のオンオフに連動するように、前記内燃機関の燃焼室への燃料供給の実行と停止を制御する燃料供給制御部と、
前記燃料供給制御部に対してリッチスパイクの実行を指令するリッチスパイク実行制御部と、
を備え、
前記リッチスパイク実行制御部は、前記アクセル操作がオフ状態からオン状態に切り替わるタイミングにあわせて、前記燃料供給制御部に対して前記リッチスパイクの実行を開始させる、
内燃機関の制御装置である。
【００１１】
又、他の局面では、
当該内燃機関の制御装置を備える車輌である。
【発明の効果】
【００１２】
本開示に係る内燃機関の制御装置によれば、運転フィーリングの悪化を招くことなく、リッチスパイクの実行頻度を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る車輌の構成の一例を示す図
【図２】一実施形態に係る燃料噴射装置を制御する制御マップの一例を示す図
【図３】一実施形態に係るリッチスパイク実行制御部の動作の一例を示すフローチャート
【図４】一実施形態に係るリッチスパイクを実行する際の車輌の各部の状態を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［車輌の構成］
以下、図１を参照して、一実施形態に係る車輌Ａの構成について説明する。
【００１５】
尚、本実施形態に係る車輌Ａは、典型的には、ディーゼルエンジン車輌である。又、本実施形態に係る車輌Ａは、運転者が手動で変速機１１の変速段の切り替えを行うことを可能とするマニュアルトランスミッション方式の車輌（以下、「ＭＴ車輌」とも称する）である。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る車輌Ａの構成の一例を示す図である。
【００１７】
本実施形態に係る車輌Ａは、エンジン本体１０、変速機１１、吸気通路２０、排気通路３０、エアクリーナ２１、ターボチャージャ２２、ＥＧＲ装置３１、排気浄化装置４０、各種センサ５１〜５３、及びエンジンＥＣＵ６０等を備えている。
【００１８】
エンジン本体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。エンジン本体１０は、燃焼室内で、空気の吸気行程、空気の圧縮行程、燃焼ガスの膨張行程、及び燃焼ガスの排気行程が繰り返し行われることよって、車輌Ａの動力を生成する。
【００１９】
エンジン本体１０の燃料噴射装置は、エンジンＥＣＵ６０（以下、「ＥＣＵ６０」と略称する）からの制御信号によって動作する。
【００２０】
尚、本実施形態に係るエンジン本体１０は、４気筒エンジンであり、吸気通路２０からは吸気マニホルドを介して四つの燃焼室に分岐し、当該四つの燃焼室から排気マニホルドを介して排気通路３０に合流する構成となっている。
【００２１】
変速機１１は、クラッチを介してエンジン本体１０に連結され、エンジン本体１０が生成した回転動力の回転数及びトルクを変換して、駆動輪側（図示せず）に伝達する。本実施形態に係る変速機１１は、例えば、手動変速機であり、運転者がシフトレバーに対して行う変速段切り替え操作（以下、「変速段切り替え操作」と略称する）に応じて、クラッチ及び変速機構を動作させて変速段を切り替える。
【００２２】
吸気通路２０は、吸気口２０ａから新気（空気）を吸入し、エンジン本体１０に当該新気を供給する流路である。吸気通路２０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、ターボチャージャ２２のコンプレッサ、吸気スロットルバルブ２３が設けられている。
【００２３】
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。
【００２４】
ターボチャージャ２２は、排気通路３０の排気ガス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、吸気通路２０を通流する空気を圧縮して、エンジン本体１０側に送り出す。
【００２５】
吸気スロットルバルブ２３は、吸気通路２０を通流する空気の量を調整する。
【００２６】
排気通路３０は、エンジン本体１０から排出される燃焼後の排気ガスを、車輌Ａの外部に排出する流路である。排気通路３０には、エンジン本体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、排気浄化装置４０が設けられている。
【００２７】
ＥＧＲ装置３１は、排気通路３０を流れる排気ガスの一部を吸気通路２０に環流させる。ＥＧＲ装置３１は、排気通路３０と吸気通路２０とを連通し、燃焼室１１から排気通路３０に排気される排気ガスの一部を、吸気通路２０の側に通流させるＥＧＲ通路３１ａ、ＥＧＲ通路３１ａを通流する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ３１ｂ、及びＥＧＲ通路３１ａを通流する排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブ３１ｃ等を含んで構成される。
【００２８】
排気浄化装置４０は、吸蔵型ＮＯｘ触媒４１、及びＰＭフィルタ４２含んで構成される。
【００２９】
吸蔵型ＮＯｘ触媒４１は、排気ガス中の酸素が過剰な状態においては、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、還元雰囲気において、当該吸蔵したＮＯｘを排気ガス中の一酸化炭素等と反応させて、窒素等の無害なガスに還元して放出する。吸蔵型ＮＯｘ触媒４１としては、公知の吸蔵型ＮＯｘ触媒を用いることができ、例えば、触媒としては白金やロジウム等、吸蔵材としてはバリウム等を用いることができる。
【００３０】
吸蔵型ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘの吸蔵状態は、ＥＣＵ６０によって監視され、定期的にＮＯｘパージ（リッチスパイク）が実行される（詳細は後述）。
【００３１】
ＰＭフィルタ４２は、排気ガス中に含まれるＰＭ（Particulate Matter）を捕捉する。
【００３２】
各種センサ５１〜５３は、車輌Ａの各部の状態等を検出するために設けられている。具体的には、車輌Ａの各部には、運転者が行う変速段切り替え操作を検出するシフト位置センサ５１、運転者が行うアクセル操作を検出するアクセル開度センサ５２、及びエンジン回転数を検出するクランク角センサ５３等が備え付けられている。そして、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、ＥＣＵ６０に送信する（図１中の点線）。
【００３３】
ＥＣＵ６０（本発明の「制御装置」に相当する）は、エンジン本体１０の燃料噴射装置の制御を行う電子制御ユニットであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や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。ＥＣＵ６０は、車輌Ａ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。
【００３４】
ＥＣＵ６０は、燃料供給制御部６１とリッチスパイク実行制御部６２とを備えている。
【００３５】
燃料供給制御部６１は、運転者のアクセル操作のオンオフに連動するように、エンジン本体１０の燃焼室への燃料供給の実行と停止を制御する。燃料供給制御部６１は、例えば、制御マップを用いて、燃料噴射装置の動作状態を決定し、燃料噴射装置の電磁弁の開閉を制御することによって、燃料噴射装置から燃焼室に供給する燃料の噴射タイミング及び噴射量を制御する。  
【００３６】
図２は、燃料噴射装置を制御する制御マップの一例を示す図である。図２の横軸はエンジン回転数［ｒｐｍ］，縦軸は燃料噴射装置の噴射量［ｍ３／ｓ］であり、図２にはアクセル開度が１００％のときの制御マップ、アクセル開度が５０％のときの制御マップ、アクセル開度が０％のときの制御マップを示す。
【００３７】
又、燃料供給制御部６１は、リッチスパイク実行制御部６２がリッチスパイクの開始指令を生成した場合、リッチスパイクの実行を開始する（以下、「リッチスパイクモード」とも称する）。燃料供給制御部６１は、例えば、リッチスパイク実行時には、リッチスパイク実行時用の制御マップを用いて燃料噴射装置を制御する。リッチスパイク実行時用の制御マップには、例えば、通常運転時（以下、「通常モード」とも称する）よりも空燃比がリッチな状態で運転する（例えば、燃料供給量を１．５倍にする）ように設定されている。
【００３８】
リッチスパイク実行制御部６２は、燃料供給制御部６１におけるリッチスパイクの開始及び終了を制御する。リッチスパイク実行制御部６２は、吸蔵型ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が増加したときに、リッチスパイクモードの開始指令を生成し、燃料供給制御部６１にリッチスパイクを開始させる。又、リッチスパイク実行制御部６２は、燃料供給制御部がリッチスパイクモードで動作を開始してから、所定の終了タイミングで、燃料供給制御部にリッチスパイクモードを終了させる。
【００３９】
但し、リッチスパイク実行制御部６２は、リッチスパイクを開始する際に生じるトルクショックによって、運転者が感じる違和感を緩和するため、アクセル操作に連動するように、リッチスパイクの開始タイミングを制御する（詳細は後述）。
【００４０】
リッチスパイク実行制御部６２は、例えば、運転走行距離の累積値、燃料噴射量の累積値、又は、ＮＯｘセンサの検出信号等に基づいて、吸蔵型ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が増加したことを検知する。リッチスパイク実行制御部６２は、吸蔵型ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量の初期状態を０％、飽和状態を１００％としたときに、例えば、６０％程度までＮＯｘ吸蔵量が増加したに、リッチスパイクの実行を開始する。
【００４１】
尚、上記した燃料供給制御部６１とリッチスパイク実行制御部６２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。
【００４２】
［ＥＣＵの動作フロー］
次に、図３〜図４を参照して、リッチスパイク実行制御部６２が、リッチスパイクの開始タイミングを制御する際の動作について説明する。
【００４３】
図３は、リッチスパイク実行制御部６２の動作の一例を示すフローチャートである。
【００４４】
図３に示すフローチャートは、例えば、リッチスパイク実行制御部６２がコンピュータプログラムに従って、所定間隔（例えば、１秒毎）で実行するものである。尚、ここでは、リッチスパイク実行制御部６２は、燃料供給制御部６１とは、並列的に動作しているものとする。
【００４５】
図４は、リッチスパイクを実行する際の車輌Ａの各部の状態を示すタイミングチャートである。図４中には、時間軸をあわせて、出力トルク［Ｎ・ｍ］、運転モード（通常モードｏｒリッチスパイクモード）、燃料噴射装置の燃料供給量［ｍ３／ｓ］、アクセル開度の状態を示している。尚、図４中のＴ１は運転者が変速段切り替え操作を行ったタイミングを示し、Ｔ２は運転者がアクセル操作を行ったタイミングを示す。
【００４６】
ステップＳ１において、リッチスパイク実行制御部６２は、リッチスパイクの実行が必要か否かを判定する。リッチスパイク実行制御部６２は、例えば、前回のリッチスパイク時点からの運転走行距離の累積値等から、吸蔵型ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量を推定し、これによってリッチスパイクの実行が必要か否かを判定する。リッチスパイク実行制御部６２は、リッチスパイクの実行が必要と判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、続くステップＳ２の処理を実行する。一方、リッチスパイク実行制御部６２は、リッチスパイクの実行が不要と判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、一連のフローを終了する。
【００４７】
ステップＳ２において、リッチスパイク実行制御部６２は、シフト位置センサ５１から取得する検出信号によって、変速段切り替え操作が行われることを待ち受ける（ステップＳ２：ＮＯ）。そして、リッチスパイク実行制御部６２は、運転者が変速段切り替え操作の実行を検出した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、続くステップＳ３の処理を実行する。
【００４８】
ステップＳ２において、リッチスパイク実行制御部６２は、変速段切り替え操作のタイミング（図４のタイミングＴ１）に基づいて、運転者がアクセル操作を一定時間オフ状態するタイミングを検出する。
【００４９】
当該ステップＳ２は、変速段切り替え操作を行う際にはアクセル操作を一定時間オフ状態にする、という運転者の一般的な運転特性に依拠して設定された判定フローである。より詳細には、運転者は、一般に、変速段切り替え操作の際には、一旦、アクセル操作をオフ状態し、そして、変速段の切り替えが完了した後には、車輌Ａの速度復帰を行うためにアクセル操作のオン状態をある程度長い時間継続する、という運転特性を有している。本実施形態では、かかる運転特性を利用する。
【００５０】
尚、ステップＳ２において、リッチスパイク実行制御部６２は、当該変速段切り替え操作に代えて、アクセル操作がオフ状態にされるタイミングを検出してもよい。
【００５１】
ステップＳ３において、リッチスパイク実行制御部６２は、アクセル開度センサ５２から取得する検出信号によって、アクセル操作がオンされるタイミングを待ち受ける（ステップＳ３：ＮＯ）。そして、リッチスパイク実行制御部６２は、運転者のアクセル操作を検出した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、続くステップＳ４の処理を実行する。
【００５２】
ステップＳ４において、リッチスパイク実行制御部６２は、燃料供給制御部６１の動作モードをリッチスパイクモードに設定する。これによって、燃料供給制御部６１は、リッチスパイクモードにて、エンジン本体１０の燃料噴射装置の制御を開始する。
【００５３】
ステップＳ４のリッチスパイクを開始するタイミングは、図４のタイミングＴ２に相当する。この際、車輌Ａにおいては、アクセル操作に連動して、燃料噴射装置の燃料噴射が停止した状態から再開されることになるため、出力トルク及び加速度が一時的に増大する。その結果、運転者にも、ある程度の大きさのトルクショックを与えることになる。しかしながら、本実施形態に係る車輌Ａにおいては、アクセル操作のタイミングとほぼ同時にトルク変動が発生しているため、当該トルクショックは、運転者にとっては違和感が少ないものとなる。
【００５４】
ステップＳ５において、リッチスパイク実行制御部６２は、リッチスパイク終了条件（例えば、リッチスパイク実行時間）を満足するタイミングを待ち受ける（ステップＳ５：ＮＯ）。そして、リッチスパイク実行制御部６２は、リッチスパイク終了条件を満足した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、続くステップＳ６の処理を実行する。
【００５５】
ステップＳ６において、リッチスパイク実行制御部６２は、燃料供給制御部６１におけるリッチスパイクモードを終了させる。これによって、燃料供給制御部６１は、通常モードにおける、エンジン本体１０の燃料噴射装置の制御を開始する。
【００５６】
以上、本実施形態に係るＥＣＵ６０によれば、リッチスパイクの開始タイミングを、運転者がアクセル操作を一時的にオフした状態からオンするタイミングにあわせることができる。従って、リッチスパイクを開始する際のトルク変動による運転者の違和感を緩和することができる。
【００５７】
特に、本実施形態に係るＥＣＵ６０は、変速機１１の変速段切り替え操作が行われたことを契機として、その直後にアクセル操作がオンされるタイミングにあわせて、リッチスパイクを開始させることができる。従って、変速段切り替え操作の際の運転者の運転特性を利用することによって、リッチスパイクを継続的に実行する時間を確保し、吸蔵型ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘパージを確実に実行することができる。
【００５８】
（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。
【００５９】
上記実施形態では、変速機１１の一例として、手動変速機を示したが、自動変速機を適用してもよい。
【００６０】
又、上記実施形態では、ＥＣＵ６０の構成の一例として、燃料供給制御部６１及びリッチスパイク実行制御部６２の機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。例えば、燃料供給制御部６１の機能とリッチスパイク実行制御部６２の機能は、それぞれ別個のＥＣＵに搭載されてもよい。
【００６１】
又、上記実施形態では、ＥＣＵ６０の構成の一例として、燃料供給制御部６１及びリッチスパイク実行制御部６２の処理を並列で実行する態様を示したが、一連のフローの中で実行される態様としてもよい。
【００６２】
又、上記実施形態では、ＥＣＵ６０を適用する車輌Ａの一例として、ディーゼルエンジン車輌に適用した態様ついて説明する。但し、本発明に係るＥＣＵ６０は、ガソリンンジン車輌にも適用し得る。
【００６３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本開示に係る内燃機関の制御装置によれば、運転フィーリングの悪化を招くことなく、リッチスパイクの実行頻度を増加させることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  エンジン本体
２０  吸気通路
２１  エアクリーナ
２２  ターボチャージャ
２３  吸気スロットルバルブ
３０  排気通路
３１  ＥＧＲ装置
４０  排気浄化装置
４１  吸蔵型ＮＯｘ触媒
４２  ＰＭフィルタ
５１  シフト位置センサ
５２  アクセル開度センサ
５３  クランク角センサ
６０  エンジンＥＣＵ
【図１】
2019035336.tif 000003
【図２】
2019035336.tif 000004
【図３】
2019035336.tif 000005
【図４】
2019035336.tif 000006