(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気系に排ガス後処理装置が接続され、エンジンがアイドル状態に入ったときアイドリングストップを行うに際して、
アイドリングストップを行う時間を設定しておき、アイドリングストップを行ってもよい前記排ガス後処理装置の温度の閾値を設定しておき、車両運転中に、前記排ガス後処理装置に保有される保有熱量を求めておき、アイドリングストップを行うとき、アイドリングストップを前記時間行ったと仮定したときの排ガス後処理装置の放熱量を外気温を基に予測し、その放熱量の予測値と前記保有熱量を基に前記時間後の前記排ガス後処理装置の温度を求め、この温度が前記閾値を超えるとき前記時間のアイドリングストップを行い、前記閾値以下のときにアイドリングストップを行わないことを特徴とするエンジン制御方法。
【請求項２】
前記保有熱量は、前記排ガス後処理装置に流入する排ガスと前記排ガス後処理装置との温度差を基に前記排ガス後処理装置に伝達される熱量を積分し、かつ前記排ガス後処理装置からの放熱量を除いて求め、車両停止時に、前記排ガス後処理装置の保有する保有熱量から前記排ガス後処理装置の温度を求めると共に、求めた温度と外気温度との差からアイドリングストップを前記時間行ったと仮定したときの放熱量を求め、その放熱量を除いたときの前記排ガス後処理装置の保有熱量から求められる前記排ガス後処理装置の温度が、前記閾値を超えるとき前記時間のアイドリングストップを行い、前記閾値以下のときにアイドリングストップを行わないようにした請求項１に記載のエンジン制御方法。
【請求項３】
排ガス後処理装置は、酸化触媒、ディーゼルパティクレートフィルタ、ＳＣＲ触媒が接続されて構成され、前記閾値は、前記ＳＣＲ触媒の尿素分解温度を基に設定され、前記保有熱量は、ＳＣＲ触媒に流入する排ガスとＳＣＲ触媒との温度差と、ＳＣＲ触媒の比熱と質量から求まる熱容量を基に、単位時間当たりに伝達される熱量を計算すると共にこれを積分して求め、その積分して求まる値からＳＣＲ触媒での放熱量を除いて求める請求項２に記載のエンジン制御方法。
【請求項４】
エンジンの排気系に接続された排ガス後処理装置と、アイドリングストップを行う時間が設定されると共にアイドリングストップを行ってもよい前記排ガス後処理装置の温度の閾値が設定され、エンジンがアイドル状態に入ったときアイドリングストップを行うに際して、車両運転中に、前記排ガス後処理装置に保有される保有熱量を求めておき、アイドリングストップを行うとき、そのアイドリングストップを前記時間行ったと仮定したときの排ガス後処理装置の放熱量を外気温を基に予測し、その放熱量の予測値と前記保有熱量を基に前記時間後の前記排ガス後処理装置の温度を求め、この温度が前記閾値を超えるとき前記時間のアイドリングストップを行い、前記閾値以下のときにアイドリングストップを行わない制御装置とを備えることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記保有熱量を、前記排ガス後処理装置に流入する排ガスと前記排ガス後処理装置との温度差を基に前記排ガス後処理装置に伝達される熱量を積分し、かつ前記排ガス後処理装置からの放熱量を除いて求め、車両停止時に、前記排ガス後処理装置の保有する保有熱量から前記排ガス後処理装置の温度を求めると共に、求めた温度と外気温度との差からアイドリングストップを前記時間行ったと仮定したときの放熱量を求め、その放熱量を除いたときの前記排ガス後処理装置の保有熱量から求められる前記排ガス後処理装置の温度が、前記閾値を超えるとき前記時間のアイドリングストップを行い、前記閾値以下のときにアイドリングストップを行わない請求項４に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
排ガス後処理装置は、酸化触媒、ディーゼルパティクレートフィルタ、ＳＣＲ触媒が接続されて構成され、前記閾値は、前記ＳＣＲ触媒の尿素分解温度を基に設定され、前記保有熱量は、ＳＣＲ触媒に流入する排ガスとＳＣＲ触媒との温度差と、ＳＣＲ触媒の比熱と質量から求まる熱容量を基に、単位時間当たりに伝達される熱量を計算すると共にこれを積分して求め、その積分して求まる値からＳＣＲ触媒での放熱量を除いて求められる請求項５に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両停車時にアイドリングストップを行うエンジン制御方法及びエンジン制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排ガス性能及び燃費性能の向上を目的として、排ガス後処理装置及びエンジンの暖機を促進させる技術がある。例えば、触媒を有する排ガス後処理装置は、尿素分解温度以上に暖機されることで排ガス性能が高まる。また、燃費の改善を目的として、車両停止時のアイドリングを停止させるエンジン制御の手法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７１２７０号公報
【特許文献２】特開２００６−１１８４１３号公報
【特許文献３】特開２００９−１９１７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排ガス後処理装置及びエンジンの暖機促進を行っても、車両が停止し、アイドリングストップが行われると、燃料の供給が遮断されて排ガス後処理装置及びエンジンに熱が供給されなくなり、排ガス後処理装置及びエンジンが大気への放熱で冷える。このため、排ガス後処理装置及びエンジンが十分暖機されていない状態でアイドリングストップが行われると、アイドリングストップ中に失った熱を再度補充しなければならない可能性があり、燃費がかえって悪化する可能性があった。
【０００５】
本発明の目的は、排ガス性能を維持しつつアイドリングストップによる燃費の改善をさらに向上できるエンジン制御方法及びエンジン制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明は、エンジンの排気系に排ガス後処理装置が接続され、エンジンがアイドル状態に入ったときアイドリングストップを行うに際して、アイドリングストップを行う時間を設定しておき、アイドリングストップを行ってもよい前記排ガス後処理装置の温度の閾値を設定しておき、車両運転中に、前記排ガス後処理装置に保有される保有熱量を求めておき、アイドリングストップを行うとき、アイドリングストップを前記時間行ったと仮定したときの排ガス後処理装置の放熱量を外気温を基に予測し、その放熱量の予測値と前記保有熱量を基に前記時間後の前記排ガス後処理装置の温度を求め、この温度が前記閾値を超えるとき前記時間のアイドリングストップを行い、前記閾値以下のときにアイドリングストップを行わないものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば排ガス性能を維持しつつアイドリングストップによる燃費の改善をさらに向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るエンジンと吸排気系の概略説明図である。
【図２】エンジン制御方法の流れ図である。
【図３】ＳＣＲ触媒に出入りする熱量の経時変化を表す線図である。
【図４】ＳＣＲ入口温度の経時変化と、ＳＣＲ入口温度の閾値を表す線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１０】
図１は、エンジンと吸排気系の概略構成を示した図である。
【００１１】
図１に示すエンジン１はディーゼルエンジンである。エンジン１は、吸気マニホールド２を有すると共に、排気マニホールド３を有する。吸気マニホールド２には、吸気通路４が接続されている。排気マニホールド３には、排気通路５が接続されている。また、吸気通路４及び排気通路５には、過給機６が接続されている。
【００１２】
過給機６は、排気通路５に接続され排ガスで駆動されるタービン７と、吸気通路４に接続されタービン７からの駆動力で吸気を圧縮するコンプレッサ８とを備える。コンプレッサ８より下流の吸気通路４には、インタークーラ９が接続されている。タービン７より下流の排気通路５には、排ガス後処理装置１０が接続されている。
【００１３】
排ガス後処理装置１０は、酸化触媒（以下、ＤＯＣ）１１、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ）１２、ＳＣＲ触媒１３及びＤＯＣ１４が排気通路５に上流側から順に接続されて構成されている。
【００１４】
また、エンジン１には、ＥＧＲ装置１５が設けられている。ＥＧＲ装置１５は、排気マニホールド３と吸気マニホールド２を接続するＥＧＲ配管１６と、ＥＧＲ配管１６に接続されたＥＧＲクーラ１７と、ＥＧＲ配管１１に接続されたＥＧＲ弁１８とを備える。
【００１５】
また、エンジン１には、制御装置１９が接続されている。
【００１６】
制御装置１９は、エンジン冷間始動時などにエンジン１及び排ガス後処理装置１０の暖機を促進させる暖機促進部２０と、排ガス後処理装置１０が効率よく働く稼働温度を下回らないようにアイドリングストップを行うアイドリングストップ部２１とを有する。制御装置１９には、ブレーキペダルの踏み込みを検出するブレーキペダルストロークセンサ２２が接続されると共に外気温を検出する外気温センサ２３が接続されている。制御装置１９は、ブレーキペダルストロークセンサ２２の検出値に基づいて車両が停止中であるか否かを検出する。
【００１７】
暖機促進部２０は、エンジン１又は排ガス後処理装置１０が予め設定された暖機完了温度より低いとき、燃料噴射量を通常運転時よりも増加させる等して排ガス温度を高める。これにより、エンジン１及び排ガス後処理装置１０の暖機が促進されるようになっている。
【００１８】
また特に、排ガス後処理装置１０のＳＣＲ触媒１３は、ＤＰＦ１２の後方にあり、ＮＯｘを還元するための最低温度以上に保つ必要がある。このため、暖機促進部２０は、ＳＣＲ触媒１３を基準として排ガス後処理装置１０及びエンジン１の暖機完了を判定する。暖機完了温度は、ＳＣＲ触媒１３が環境基準を満たす水準の排ガス性能を発揮するために必要な温度であり、ＳＣＲ触媒１３の尿素分解温度（約２００℃）に設定される。なお、排ガス後処理装置１０にＳＣＲ触媒１３よりも温度条件を満たし難い触媒等がある場合、その触媒を基準に排ガス後処理装置の暖機完了を判定してもよい。
【００１９】
アイドリングストップ部２１は、エンジン１を予め設定された時間停止させてアイドリングストップを行うに際して、車両運転中に、排ガス後処理装置１０に保有される保有熱量を予め求めておく。
【００２０】
保有熱量は、ＳＣＲ触媒１３に流入する排ガスとＳＣＲ触媒１３との温度差、ＳＣＲ触媒１３に流入する排ガスの流量等に基づいて排ガスからＳＣＲ触媒１３に伝達される熱量を算出し、この熱量を積算すると共に、この熱量で昇温したＳＣＲ触媒１３と外気との温度差を基にＳＣＲ触媒１３から放出された熱量を算出し、この熱量を積算して求める。ＳＣＲ触媒１３に流入する排ガスの温度は、ＳＣＲ触媒１３の入口に設けられた温度センサ２４で検出される。ＳＣＲ触媒１３に流入する排ガスの流量は、エンジン回転数とＥＧＲ弁１８の開度に基づいて算出される。
【００２１】
また、ＳＣＲ触媒１３に出入りする熱量の算出に際しては、ＳＣＲ触媒１３の質量、比熱、表面積等がさらに用いられる。
【００２２】
図３は、エンジン始動後にＳＣＲ触媒１３に伝達される熱量の経時変化を示したものである。
【００２３】
図３において、エンジン始動時には、ＳＣＲ触媒１３の温度は外気温と同じであり、ＳＣＲ触媒１３に保有される熱量は、ＳＣＲ触媒１３の熱容量（質量×比熱）と、温度差ΔＴで求められるため、図示の実線ａで示されるようになっている。また、放熱による熱量は、点線ｂで示されるようになっている。
【００２４】
制御装置１９は、予めＳＣＲ触媒１３の熱容量と、排ガスとＳＣＲ触媒１３との温度差を基に単位時間当たりにＳＣＲ触媒１３に伝達される熱量を計算すると共に、この単位時間当たりの熱量を積分し、かつ、ＳＣＲ触媒１３から放熱される放熱量を除いて求められる。放熱量は、外気とＳＣＲ触媒１３との温度差を基に単位時間当たりにＳＣＲ触媒１３から放熱される熱量を計算すると共に、この単位時間当たりの熱量を積分して求められる。
【００２５】
この図３のエンジン始動時、排ガスとＳＣＲ触媒１３との温度差が大であり、ＳＣＲ触媒１３に伝達される熱量が大となる。その後、熱量の最大ピークから温度差が少なくなって伝達される熱量は少なくなり、一定時間ｔ０後は温度差は略一定となり、伝達熱量は一定となる。また、ＳＣＲ触媒１３は外気にさらされているため、点線で示したように保有熱を放出する。
【００２６】
通常、ＳＣＲ触媒１３に保有される熱量は、伝達熱量が一定となるｔ０時間までの単位時間当たりの伝達熱量及び放熱量を積分することで求めることができる。ここで、ｔ０時間後はアイドリングストップを行ってもＳＣＲ触媒１３の保有熱量は十分であるが、ｔ０時間に達しないまでも、例えばｔ時間でもアイドリングストップを行ってもＳＣＲ触媒１３は尿素分解温度以上に維持され支障がない程度にＳＣＲ触媒１３が熱を保有していたとする。
【００２７】
図４は、図３で示したＳＣＲ触媒１３に伝達される熱量の経時変化を基にＳＣＲ入口温度の経時変化ｃと、アイドリングストップを行っても支障がないＳＣＲ入口温度の閾値ｔｖを示したものである。
【００２８】
アイドリングストップ部２１は、車両停止時に、ＳＣＲ触媒１３の保有熱量からＳＣＲ触媒１３の温度を求めると共に、エンジン停止中、求めたＳＣＲ触媒１３の温度と外気温度との差から再始動までの放熱量を求めて予測する。アイドリングストップ部２１は、放熱量の予測値と保有熱量とを基にアイドリングストップを行うか否かを判定する。このとき、アイドリングストップ部２１は、ＳＣＲ触媒１３の温度を基準にアイドリングストップの可否を判定する。
【００２９】
放熱量は、保有熱量から求められるＳＣＲ触媒１３の温度と外気温の温度差を基にＳＣＲ触媒１３から放出される熱量を積算して求められる。
【００３０】
図２に示すように、アイドリングストップ部２１は、ステップＳ１にて保有熱量から放熱量を引いた値、すなわちアイドリングストップを設定時間行ったと仮定したときの保有熱量を算出し、この保有熱量から設定時間後のＳＣＲ入口温度Ｔを予測する。設定時間は、平均的な信号待ち時間などに設定される。なお、設定時間は、運転者が任意の時間に変更できるものとしてもよい。この後、アイドリングストップ部２１は、予測したＳＣＲ入口温度Ｔが閾値以下か否かをステップＳ２にて判断する。閾値は、ＳＣＲ触媒１３の尿素分解温度を基に設定される。閾値は、ＳＣＲ入口温度Ｔが尿素分解温度を常に上回るように設定される。アイドリングストップ部２１は、予測したＳＣＲ入口温度Ｔが閾値以下（Ｙｅｓ）のときステップＳ３に進み、アイドリングストップを中止する。これにより、エンジン１は停止することなく運転されて昇温モードとなる。また、アイドリングストップ部２１は、ステップＳ２にてＳＣＲ入口温度Ｔが閾値以上（Ｎｏ）のときステップＳ４に進み、アイドリングストップを実行する。
【００３１】
なお、アイドリングストップ部２１は、エンジン１が始動されたとき、ＳＣＲ触媒１３が完全に暖機されるまで（排ガスからＳＣＲ触媒１３に伝達される熱量が一定となるまで）アイドリングストップを中止するものとしてもよい。
【００３２】
また、アイドリングストップを行ったときのＳＣＲ入口温度Ｔを予測し、閾値（温度）と比較するものとしたが、閾値を熱量とし、アイドリングストップを行ったときの保有熱量と比較してもよい。
【００３３】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００３４】
図１に示すエンジン１が冷間始動されると、エンジン１及び排ガス後処理装置１０は外気温と略同じ温度であり、運転時温度より低い。このため、暖機促進部２０は、燃料噴射量を増やすなどして排ガス温度を高める。これより、エンジン１及び排ガス後処理装置１０の暖機が促進される。
【００３５】
また、アイドリングストップ部２１は、エンジン１が始動されると同時にＳＣＲ触媒１３の保有熱量の算出を開始する。
【００３６】
図２に示すように、アイドリングストップ部２１は、算出した保有熱量から放熱量を除いてｘ秒後の保有熱量を算出し、この保有熱量からＳＣＲ入口温度Ｔを予測し（ステップＳ１）、ｘ秒後のＳＣＲ入口温度Ｔが閾値以下か否かを判別（ステップＳ２）する。アイドリングストップ部２１は、ｘ秒後のＳＣＲ入口温度Ｔが閾値以下のとき、他の制御に優先してアイドリングストップを中止する（ステップＳ３）。すなわち、アイドリングストップ部２１は、車両が信号待ち等で停車しても、ＳＣＲ触媒１３の暖機が終了するまではアイドリングストップを中止する。このため、従来のようにアイドリングストップ後にＳＣＲ触媒１３の温度が尿素分解温度を下回ることはなく、ＳＣＲ触媒１３の暖機促進を目的として燃料噴射量が増えることはない。
【００３７】
また、アイドリングストップ部２１は、ｘ秒後のＳＣＲ入口温度Ｔが閾値を超えたとき、所定時間ｘのアイドリングストップを行う（ステップＳ４）。アイドリングストップ後のＳＣＲ入口温度Ｔが閾値を超えていることは予測済みであるため、アイドリングストップ後にＳＣＲ入口温度Ｔが尿素分解温度を下回ることはない。
【００３８】
図４に示すように、アイドリングストップ部２１が作動している場合、ＳＣＲ触媒１３の温度は、エンジンが始動された後、閾値を十分超えるまで上がり続ける。点線で示すように、アイドリングストップが開始されるとＳＣＲ触媒１３の温度は下がるものの、閾値に達する前にｘ秒間のアイドリングストップが終了し、ＳＣＲ触媒１３の温度は上昇し始める。このため、アイドリングストップ後に暖機促進部２０による燃料噴射量の増加等が行われることはない。
【００３９】
このように、車両運転中に、ＳＣＲ触媒１３に保有される保有熱量を求めておき、アイドリングストップを行うとき、その停止中のＳＣＲ触媒１３の放熱量を外気温を基に予測し、放熱量の予測値と保有熱量を基にアイドリングストップを行うか否かを判定するものとしたため、ＳＣＲ触媒１３が触媒活性温度を下回らないようにアイドリングストップを行うことができ、排ガス及び燃料消費の改善を行うことができる。
【００４０】
前記保有熱量は、ＳＣＲ触媒１３に流入する排ガスとＳＣＲ触媒１３との温度差を基にＳＣＲ触媒１３に伝達される熱量を積分し、かつＳＣＲ触媒１３からの放熱量を除いて求め、他方アイドリングストップを行ってもよいＳＣＲ触媒１３の温度の閾値を設定しておき、車両停止時に、ＳＣＲ触媒１３の保有する保有熱量からＳＣＲ触媒１３の温度を求めると共に、エンジン停止中、求めた温度と外気温度との差から再始動までの放熱量を求め、その放熱量を除いたときのＳＣＲ触媒１３の保有熱量から求められるＳＣＲ入口温度Ｔが、閾値を超えるときアイドリングストップを行い、閾値以下のときにアイドリングストップを行わないようにしたため、ＳＣＲ触媒１３の保有熱量と放熱量を正確に予測でき、アイドリングストップ後にＳＣＲ触媒１３が過度に冷えるのを防ぐことができる。
【００４１】
また、閾値は、ＳＣＲ触媒１３の尿素分解温度を基に設定され、ＳＣＲ触媒１３の保有熱量は、ＳＣＲ触媒１３に流入する排ガスとＳＣＲ触媒１３との温度差と、ＳＣＲ触媒１３の比熱と質量から求まる熱容量を基に、単位時間当たりに伝達される熱量を計算すると共にこれを積分して求め、その積分値からＳＣＲ触媒１３での放熱量を除いて求めるため、アイドリングストップによる燃費改善と、排ガス後処理装置１０による排ガス性能維持とを効率よく両立させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  エンジン
５  排気通路（排気系）
１０  排ガス後処理装置
【図１】
0006645305.tif 000002
【図２】
0006645305.tif 000003
【図３】
0006645305.tif 000004
【図４】
0006645305.tif 000005