(57)【要約】  本発明は、内燃機関（１１）を備えた車両の排気ガス特性の制御方法に関する。放出物質管理アルゴリズム（ＥＭＳ）を含む制御装置（１）と少なくとも１つの調整素子（３〜５）とから成る放出物質管理システムにより、排気ガス組成および／または排気ガス温度が制御される。本発明によれば、放出物質管理システムの行う放出物質管理措置においてジェネレータ出力が増減されることにより、排気ガス値が最適化され、燃費が低下する。
2008525714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放出物質管理アルゴリズム（ＥＭＡ）を含む制御装置（１）と少なくとも１つの調整素子（３〜５）とから成る放出物質管理システムにより、調整素子を設定のとおりに駆動して排気ガス組成および／または排気ガス温度を制御する
内燃機関（１１）を備えた車両の排気ガス特性の制御方法において、
放出物質管理措置においてジェネレータ出力を増減する
ことを特徴とする車両の排気ガス特性の制御方法。
【請求項２】
放出物質管理アルゴリズム（ＥＭＡ）は吸蔵型触媒（ＮＳＣ）の再生プロセスにおいてジェネレータ出力を増大する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
放出物質管理アルゴリズム（ＥＭＡ）は排気ガス粒子フィルタの再生プロセスにおいてジェネレータ出力を増大する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
放出物質管理アルゴリズム（ＥＭＡ）は車両の加速フェーズにおいてジェネレータ出力を低減して排気ガス再循環率を高める、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
放出物質管理アルゴリズム（ＥＭＡ）はコールドスタートフェーズまたは排気ガス温度の低いフェーズにおいてジェネレータ出力を増大して排気ガス温度を高めるかまたは機関の暖機フェーズを短縮する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
放出物質管理アルゴリズム（ＥＭＡ）を含む制御装置（１）と該制御装置に接続された少なくとも１つの調整素子（３〜５）とを含んでおり、排気ガス組成および／または排気ガス温度が制御される
内燃機関（１１）を備えた車両の排気ガス特性の制御装置において、
放出物質管理措置においてジェネレータ出力が増減されるように、制御装置（１）がジェネレータレギュレータ（１３）に接続されている
ことを特徴とする車両の排気ガス特性の制御装置。
【請求項７】
放出物質管理アルゴリズム（ＥＭＡ）とエネルギ管理アルゴリズム（ＥＥＭ）とのあいだに通信インタフェース（ＣＡＮ）が設けられている、請求項６記載の装置。
【請求項８】
制御装置（１）はビット同期インタフェース（ＢＳＳ）を介してジェネレータレギュレータ（１３）に接続されている、請求項６または７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念記載の車両の排気ガス特性の制御方法、および、請求項６の上位概念記載の車両の排気ガス特性の制御装置に関する。
【０００２】
こんにちの車両は、内燃機関からの排気ガス中の放出物質、特に一酸化炭素ＣＯ，炭化水素ＨＣおよび窒素酸化物ＮＯｘの低減に用いられる放出物質低減システムを含む。放出物質の低減措置は、通常、"機関部手段"，"機関後方手段"、および"後処理手段"に区別される。
【０００３】
例えば機関部手段には、負荷依存性の混合気調整、混合気形成、排気ガス再循環（ＡＧＲ制御）または噴射制御などが挙げられる。
【０００４】
機関後方手段としては、特に、公知の排気ガス用触媒またはディーゼル車両での排気ガス粒子フィルタＤＰＦを設けることや、排気ガス熱処理などが挙げられる。
【０００５】
排気ガス用触媒
従来技術から種々のタイプの触媒、例えばＴＷＯ，ＮＳＣ，ＳＯＲ，ＤＯＣなどが公知である。そのうち、吸蔵型触媒ＮＳＣ（窒素吸蔵型触媒）では、規則的な間隔で再生を行い、触媒の正常な動作が保証されるようにしなければならない。再生のプロシージャでは、通常、まず混合気がリーン方向へ調整され、これによりＮＯｘ放出量が低減される。ただしこの処理では多くの燃料が消費され、ＣＯ放出量およびＨＣ放出量は増大する。触媒再生の時間は典型的には５ｓ未満である。
【０００６】
排気ガス粒子フィルタ
粒子フィルタＤＰＦの固有のフィルタ構造により、燃焼の際に発生するカーボンブラック粒子が機械的に捕捉される。粒子フィルタの正常な動作を持続的に保証するには、フィルタを規則的に再生しなければならない。このとき、ノーマルモードにおいて支配的な排気ガス温度を上回る数１００Ｋの再生温度が調整される。ＤＰＦ再生の時間は約５ｍｉｎ〜約１０ｍｉｎである。
【０００７】
種々の放出物質低減措置ないしは触媒の再生措置または粒子フィルタの再生措置を実行するために、今日の車両は主として放出物質管理アルゴリズムＥＭＡを含む制御装置と一連のセンサとから成る放出物質低減システムを含む。放出物質低減措置において、放出物質管理アルゴリズムＥＭＡは、一連の調整素子、例えば噴射装置、スロットルバルブ、排気ガス再循環弁などに作用する。放出物質を低減する目的で行われる全ての措置は通常はトルクニュートラルではない。つまりこれらの措置を導入するとトルクひいては内燃機関の出力が変化する。機関出力の変化が生じると車両の走行の障害となるので望ましくない。
【０００８】
トルクの変化を回避するために、放出物質低減システムにより適切な補償措置が実行される。ただし、種々の補償措置を用いればトルクはほぼ一定に維持されるものの、燃費は高まり、機関の効率も相応に低下してしまう。
【０００９】
したがって本発明の課題は、放出物質管理システムの効率を改善し、特に放出物質管理措置のエネルギバランスを改善することである。
【００１０】
この課題は、請求項１記載の特徴部分記載の構成を有する方法および請求項６の特徴部分記載の構成を有する装置により解決される。本発明の実施形態は従属請求項の対象となっている。
【００１１】
本発明にとって重要なのは、車両ジェネレータの動作が放出物質の低減措置における付加的な自由度として利用されるということである。車両ジェネレータは内燃機関によって駆動され、送出すべきジェネレータ出力に応じた強さの機関トルクを必要とする。したがってジェネレータ出力の変更によりジェネレータのトルク必要量が変更され、放出物質低減措置に基づく機関トルクの変化分が補償される。また、ジェネレータ出力の変更ないしその内燃機関へのフィードバック作用により、排気ガス流の化学的組成または排気ガス温度（以下ではこれらを排気ガス特性と称する）も制御される。ここで、車両ジェネレータと放出物質管理システムとを関連させることにより、有利には、特に機関トルクの上昇する放出物質管理措置において、付加的な機関エネルギをジェネレータ出力の相応の増大により電気エネルギへ変換することができる。このようにすれば燃料に蓄積されたエネルギが失われずに電気エネルギへ変換され、例えばバッテリに蓄積される。
【００１２】
車両のジェネレータと放出物質管理システムとを関連させることにより、次のような動作が可能となる。
【００１３】
本発明の第１の実施形態では、吸蔵型触媒ＮＳＣの再生プロセスにおいてジェネレータ出力が増大される。吸蔵型触媒の再生時には、通常、主噴射の噴射量が数秒にわたって増大され、空気過剰率λが低減される。しかしこれは燃費の増大および機関トルクの上昇につながる。ここでジェネレータ出力を相応に増大することにより、機関トルクを部分的に補償することができる。これにより形成された付加的な電気エネルギは例えばバッテリまたは他の電気エネルギ蓄積器に蓄積される。その後、当該の電気エネルギは後続の内燃機関のリーンフェーズにおいて電気負荷の駆動に用いられ、ジェネレータ出力は相応に低減される。このようにして後続のリーンフェーズで燃料が節約される。
【００１４】
本発明の第２の実施形態では、排気ガス粒子フィルタの再生プロセスにおいてジェネレータ出力が増大される。粒子フィルタは特に後噴射により再生され、これにより排気ガス温度が上昇し、蓄積されたカーボンブラックが燃焼される。ただし粒子フィルタ再生時には約５ｍｉｎ〜約１０ｍｉｎにわたって付加的に後噴射することにより燃費も増大する。ここで前述の場合と同様にジェネレータ出力を増大することにより付加的な機関トルクが補償される。こうして得られた電気エネルギは有利には前述の場合と同様に蓄積される。
【００１５】
ジェネレータ出力は例えばジェネレータレギュレータの直接駆動またはエネルギ管理システムの駆動により変更される。この場合、負荷のオンオフなど、ジェネレータ出力を制御する種々の措置が導入される。放出物質管理システムはこのために有利にはエネルギ管理システムに対するインタフェースを有している。
【００１６】
本発明の第３の実施形態では、車両の加速フェーズでジェネレータ出力が低減され、排気ガス再循環率が高められる。車両の定常的な走行モードでは、通常、ＮＯｘ放出量を低減するために高い排気ガス再循環率が調整される。これに対して加速フェーズでは、付加的な燃料の燃焼に対して充分な酸素を供給するため、排気ガス再循環率は低減されなければならない。こうした加速フェーズで内燃機関の負荷を車両ジェネレータにより低減すれば、高い排気ガス再循環率を得てＮＯｘ放出量を低減することができる。
【００１７】
本発明の第４の実施形態では、コールドスタートフェーズまたは排気ガス温度の低いフェーズ、例えば長いエンジンブレーキのフェーズで、ジェネレータ出力が増大され、排気ガス温度が高められる。排気ガス温度があまりに低いと排気ガス用触媒の効率が低下する。車両ジェネレータを介して内燃機関に付加的な負荷をかけることにより、より多くの燃料を燃焼させ、排気ガスを迅速に加熱する。これによりコールドスタートフェーズまたは排気ガス温度の低いフェーズが短縮される。
【００１８】
本発明の第５の実施形態では、コールドスタートフェーズでジェネレータ出力が増大され、内燃機関のＨＣ放出量およびＣＯ放出量が低減される。コールドスタートフェーズでの機関温度はノーマルモードでの機関温度よりも低く、このため内燃機関のＨＣ放出量およびＣＯ放出量が上昇する。コールドスタートフェーズでジェネレータ出力ひいては内燃機関に要求されるトルクを増大すれば、相応にコールドスタートフェーズを短縮することができる。
【００１９】
前述した方法を実行する放出物質管理システムは、放出物質管理アルゴリズムを含む制御装置と制御装置に接続された少なくとも１つの調整素子とを含んでおり、排気ガスの化学的組成および／または排気ガス温度を制御する。このシステムでは、ジェネレータ出力が放出物質管理措置において増減されるよう、ジェネレータないしはジェネレータレギュレータが制御装置によって制御される。
【００２０】
ジェネレータ出力を変更する前に、放出物質管理システムは有利には電源網の電力を管理するエネルギ管理システムと通信する。これにより放出物質管理システムの要求がエネルギ管理システムにより調整される。したがって例えば、エネルギ管理システムは、ジェネレータが最大限まで負荷されて場合、またはバッテリが既に完全に充電されている場合に、ジェネレータ出力を増大せよとの要求を拒否することができる。
【００２１】
以下に本発明を図示の実施例に則して詳細に説明する。図１にはエネルギ管理システムと放出物質管理システムとを接続した本発明の装置のブロック図が示されている。図２には放出物質管理システムおよびエネルギ管理システムを備えた車両搭載電源の概略図が示されている。
【００２２】
図１では放出物質管理システムが左側に示されており、これに接続されたエネルギ管理システムが右側に示されている。放出物質管理システムは制御装置１を含み、この制御装置にはソフトウェアとして放出物質管理アルゴリズムＥＭＡが格納されている。制御装置１は種々の調整素子（アクチュエータ）、例えばスロットルバルブ３，噴射装置４および排気ガス再循環システム５に接続されている。個々のサブシステム３〜５は機関部または機関後方で放出物質低減措置または再生措置が行われる際に駆動され、これにより放出量の値が最適化される。
【００２３】
放出物質管理システム１，３，４，５は例えばスロットルバルブ３を操作し、噴射量または噴射時点を変更するか、または排気ガス再循環率を制御して、排気ガスの化学的組成または排気ガス温度を変化させるように構成されている。制御量と放出量の値との関係は従来技術から公知である。
【００２４】
制御装置１はさらに制御線路１０を介して車両ジェネレータ７またはジェネレータレギュレータ１３に接続されており、放出物質管理システム１，３，４，５はジェネレータ７を放出物質管理措置における付加的な自由度として考慮する。これによりジェネレータ７を放出物質管理プロセスにおいて利用する複数の手段が得られる。
【００２５】
ジェネレータは例えば放出物質管理措置を実行したときに生じる高い機関出力または高い機関トルクを補償するために用いられる。このとき燃料に含まれているエネルギの一部は電気エネルギへ変換される。電気エネルギが蓄積または利用される場合、時間平均で見れば燃料を節約することができる。さらにジェネレータ７またはジェネレータからの内燃機関へのフィードバック作用が利用され、放出量の値をさらに改善する前提条件を形成することができる。
【００２６】
制御装置１はさらに第２の線路すなわち通信線路９を介してエネルギ管理システムの制御装置２へ接続されている。エネルギ管理システムは電源網に存在する電気エネルギまたは必要な電気エネルギの管理に用いられ、主として制御装置２を含む。制御装置２には複数の負荷６，車両ジェネレータ７およびバッテリ８が接続されている。通信線路９は、放出物質管理システム１，３，４，５の出力要求と、車両ジェネレータ７にアクセスするエネルギ管理システム２，６，７，８とを調整するために用いられる。
【００２７】
本発明で車両ジェネレータを放出物質管理システムに関連させることにより、例えば冒頭に挙げた種々のアプリケーションが可能となる。
【００２８】
放出物質管理措置においては、アプリケーションに応じて制御装置１または２によってジェネレータ出力が増減される。エネルギ管理システム２，６，７，８は放出物質管理アルゴリズムＥＭＡの要求に対して選択的にみずから措置を導入することができ、例えば負荷６をオンオフしてジェネレータ出力を増減することができる。
【００２９】
図２には線路９，１０を含む車両搭載電源網１４が示されている。ＥＭＳ制御装置１はここではＣＡＮバス９を介してＥＥＭ制御装置２に接続されている。ＥＥＭ制御装置２はさらにＣＡＮバス１２を介して負荷６ｂのオンオフを切り換えるスイッチ１２に接続されている。
【００３０】
ジェネレータ７またはジェネレータレギュレータ１３の駆動はビット同期インタフェースＢＳＳを介してＥＭＳ制御装置１で行われる。
【００３１】
前述した実施例に代えて、２つの制御装置１，２のアルゴリズムＥＭＡ，ＥＥＭを唯一の制御装置内に含めることもできる。その場合、インタフェースは制御装置内に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】放出物質管理システムとエネルギ管理システムとを接続した本発明の装置のブロック図である。
【図２】放出物質管理システムおよびエネルギ管理システムを備えた車両搭載電源網の概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ＥＭＳ制御装置、  ２  ＥＥＭ制御装置、  ３  スロットルバルブ、  ４  噴射装置、  ５  排気ガス再循環システム、  ６  負荷、  ７  ジェネレータ、  ８  バッテリ、  ９  通信線路、  １０  制御線路、  １１  内燃機関、  １２  制御可能なスイッチ、  １３  ジェネレータレギュレータ、  １４  搭載電源網、  ＢＳＳ  ビット同期インタフェース、  ＥＭＡ  放出物質管理アルゴリズム、  ＥＥＭ  エネルギ管理アルゴリズム、  ＣＡＮ  バス
【図１】
2008525714.tif 000003
【図２】
2008525714.tif 000004
【国際調査報告】
2008525714.tif 000005
2008525714.tif 000006
2008525714.tif 000007
2008525714.tif 000008
2008525714.tif 000009
2008525714.tif 000010
2008525714.tif 000011
2008525714.tif 000012
2008525714.tif 000013
2008525714.tif 000014