(57)【要約】【課題】燃料を排気通路の排気浄化装置よりも上流側に送り込むため別途の燃料供給ポンプを要さず且つ省電力化が図れる、排気通路に燃料を噴射する方式の車両の制御装置を提供すること。【解決手段】燃料タンク３１からの燃料をエンジン１０内に噴射する燃料噴射弁１１と、燃料噴射弁１１に燃料を供給する燃料供給装置３０と、燃料噴射弁１１に供給された燃料を燃料タンク３１に戻す燃料リターン路３５と、燃料供給装置３０、排気系燃料噴射装置２６、及び、燃料リターン路３５に各対応するポート（Ｐ１、Ｐ２、及び、Ｐ３）が接続された三方弁５０と、排気系燃料噴射装置２６によって排気経路２０に燃料を噴射する際に、三方弁５０の燃料リターン路３５へのポート（Ｐ３）を遮断するＥＣＵ４０と、を有する車両の制御装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路に備えられる、排気を浄化する排気浄化装置と、前記排気浄化装置の上流側に燃料を噴射する排気系燃料噴射装置と、
燃料タンクからの燃料を前記内燃機関内に噴射する噴射装置と、
前記噴射装置に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記噴射装置に供給された燃料を前記燃料タンクに戻す燃料リターン路と、
前記燃料供給装置、前記排気系燃料噴射装置、及び、前記燃料リターン路に各対応するポートが接続された三方弁と、を備えた車両の制御装置であって、
前記排気系燃料噴射装置によって前記排気経路に燃料を噴射する際に、前記三方弁の前記燃料リターン路へのポートを遮断する制御部と、
を有する車両の制御装置。
【請求項２】
前記燃料タンクから燃料を吸い上げるポンプを更に有し、
前記燃料リターン路はその戻り出口側が前記ポンプの上流に接続されることを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記内燃機関の停止時には、前記三方弁の前記各ポートを連通させるように制御することを特徴とする請求項1又は２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記排気系燃料噴射装置は、燃料の温度を上昇させるヒータを更に有し、
前記制御部は、前記排気系燃料噴射装置に供給される燃料の温度を予測して、前記予測された燃料温度が高い場合はヒータへの通電を停止または減少させる請求項1から３の何れか一項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、車両の制御装置に関し、より詳細には、排気経路に、排気を浄化する排気浄化装置と、前記排気浄化装置の上流側に燃料を噴射する排気系燃料噴射装置とを備えた車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関、例えば、ディーゼル機関では、一般的に、排気中の有害成分や粒子状物質を処理する排気浄化装置が設けられる。排気浄化装置には、排気中の有害成分を触媒反応により浄化する排気浄化触媒、排出ガス中の粒子状物質（ＰＭと略記する）を捕集するパティキュレート・フィルタ機構等が含まれる。
【０００３】
排気浄化装置においては排気温度の昇温を速やかに行って、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）の再生、排気浄化触媒の昇温、特にＮＯｘ吸蔵還元型触媒などのＤｅＮＯｘ、ＤｅＳＯｘ制御を促すことが望ましい。
排気温度の昇温方法として、気筒内に燃料を供給する燃料噴射装置とは別に、排気通路のうち排気浄化装置より上流側において燃料を添加して排気を昇温させるようにした装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、排気通路のうち排気浄化装置より上流側に燃料を噴射して排気を昇温させる手段として、燃料回路中の燃料をヒータで気化させ、排気系に気体化した燃料を送り込むベーパライザが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４１４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１所載の装置では、燃料を排気通路の上流側に送り込むために、専用の燃料供給ポンプが別途必要とされる。
また、燃料温度が低い条件下での使用が多い場合には、上述のような従来のベーパライザでは、燃料を気化させるためのヒータの消費電力が大きくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、排気経路に排気浄化装置とこの排気浄化装置の上流側に燃料を噴射する排気系燃料噴射装置とを備えた内燃機関を搭載した車両において、燃料を排気通路の上流側に送り込むため別途の燃料供給ポンプを要さず且つ省電力化が図れる車両の制御装置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】
【０００８】
上記目的を達成するべく、ここに次のような技術を提案する。
【０００９】
（１）内燃機関（例えば、後述するエンジン１０）の排気経路（例えば、後述する排気経路２０）に備えられる、排気を浄化する排気浄化装置（例えば、後述する排気浄化装置２５）と、前記排気浄化装置の上流側に燃料を噴射する排気系燃料噴射装置（例えば、後述する排気系燃料噴射装置２６）と、
燃料タンク（例えば、後述する燃料タンク３１）からの燃料を前記内燃機関内に噴射する噴射装置（例えば、後述する燃料噴射弁１１）と、
前記噴射装置に燃料を供給する燃料供給装置（例えば、後述する燃料供給装置３０）と、
前記噴射装置に供給された燃料を前記燃料タンクに戻す燃料リターン路（例えば、後述する燃料リターン路３５）と、
前記燃料供給装置、前記排気系燃料噴射装置、及び、前記燃料リターン路に各対応するポート（例えば、後述する第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、及び、第３ポートＰ３）が接続された三方弁（例えば、後述する三方弁５０）と、を備えた車両の制御装置であって、
前記排気系燃料噴射装置によって前記排気経路に燃料を噴射する際に、前記三方弁の前記燃料リターン路へのポート（例えば、後述する第３ポートＰ３）を遮断する制御部（例えば、後述するＥＣＵ４０）と、
を有する車両の制御装置。
【００１０】
（１）の車両の制御装置では、三方弁の燃料リターン路側（例えば、後述する三方弁５０の第３ポートＰ３）を遮断することにより、燃料供給装置（例えば、後述する高圧ポンプ３３）によって高められた燃料の圧力をそのまま利用して排気系燃料噴射装置に供給することができるため、排気系燃料噴射装置に燃料を供給するためのポンプを削減することができる。
【００１１】
（２）前記燃料タンクから燃料を吸い上げるポンプ（例えば、後述する低圧ポンプ３２）を更に有し、前記燃料リターン路はその戻り出口側が前記ポンプの上流に接続されることを特徴とする上記（1）の車両の制御装置。
【００１２】
上記（２）の車両の制御装置では、上記（1）の車両の制御装置において、特に、前記燃料タンクから燃料を吸い上げるポンプを更に有し、前記燃料リターン路はその戻り出口側が前記ポンプの上流に接続される。このように、排気系噴射装置からの燃料をポンプの上流に戻すことで、内燃機関の停止時に燃料リターン路及び排気系燃料噴射装置内の燃料を燃料タンクからその下流のストレーナまでの配管内に戻すことが可能になる。このため、燃料の残留によるタール化やそれにより派生する種々の不具合を防止することができる。
【００１３】
（３）前記制御部は、前記内燃機関の停止時には、前記三方弁の前記各ポート（例えば、後述する第１ポートＰ１、第２ポート、及び、第３ポートＰ３）を連通させるように制御することを特徴とする上記（1）又は（２）の車両の制御装置。
【００１４】
上記（３）の車両の制御装置では、上記（1）又は（２）の車両の制御装置において、特に、前記制御部は、前記内燃機関の停止時には、前記三方弁の前記各ポートを連通させるように制御する。上記のように三方弁の各ポートを連通させることで、内燃機関の停止時に燃料リターン路、排気系燃料噴射装置内の燃料をタンクに戻すことができる。このため、燃料の残留によるタール化やそれにより派生する種々の不具合を防止することができる。
【００１５】
（４）前記排気系燃料噴射装置は、燃料の温度を上昇させるヒータ（例えば、後述するベーパライザ２６１のヒータ）を更に有し、
前記制御部は、前記排気系燃料噴射装置に供給される燃料の温度を予測（例えば、後述する燃料温度センサ３１４の検出出力に基づいて予測）して、前記予測された燃料温度が高い場合はヒータへの通電を停止または減少させる上記（1）から（３）の何れか一に記載の車両の制御装置。
【００１６】
上記（４）の車両の制御装置では、上記（1）から（３）の何れか一の車両の制御装置において、特に、制御部は、例えば、燃料タンクの油温等の温度検出値又は機関起動後の経過時間などに基づいて、排気系燃料噴射装置に供給される燃料の温度を予測し、予測された燃料温度が高いときにヒータへの通電を停止または減少させることで、電力の削減をすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、排気経路に排気浄化装置とこの排気浄化装置の上流側に燃料を噴射する排気系燃料噴射装置とを備えた内燃機関を搭載した車両において、燃料を排気通路の上流側に送り込むため別途の燃料供給ポンプを要さず且つ省電力化が図れる車両の制御装置を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態としての車両の制御装置の概要を表す系統図である。
【図２】図１中の三方弁の作動を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について詳述することにより本発明を明らかにする。
図１は本発明の一実施形態としての車両の制御装置の概要を表す系統図である。
内燃機関１０は、車両に搭載された例えば、４つの気筒毎に噴射装置としての燃料噴射弁１１を有する直列４気筒型ディーゼルエンジンである。このため、内燃機関１０を適宜エンジン１０と称する
【００２０】
このエンジン１０の排気マニフォールド（不図示）に排気経路２０が連なっている。
排気経路２０には、外殻を構成する排気管２１内に、排気の上流側から下流側に順に、ターボチャージャ（そのタービン部分）２２、ＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）２３、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）２４ が設けられている。排気経路２０に設けられたＤＯＣ２３及びＤＰＦ２４は排気を浄化する排気浄化装置２５を構成している。
【００２１】
特に、このエンジン１０では、気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁１１とは別途に、排気経路２０において、排気浄化装置２５の上流側に燃料を噴射する排気系燃料噴射装置２６が備えられている。この排気系燃料噴射装置２６は、燃料を昇温気化するためのベーパライザ２６１とベーパライザ２６１から吐出される燃料を排気管２１内に導く第３配管２６３とを備えている。
【００２２】
一方、エンジン１０には、燃料噴射弁１１に燃料を供給する燃料供給装置３０が備えられている。
燃料供給装置３０は、燃料タンク３１の燃料を吸い上げる、例えばギアポンプである低圧ポンプ３２、低圧ポンプ３２で吸い上げた燃料を更に高圧に昇圧する高圧ポンプ３３、この高圧ポンプ３３で昇圧された燃料の供給を受けて蓄圧された状態の高圧燃料を各燃料噴射弁１１に分配するコモンレール（蓄圧容器）３４、及び、後述する圧力調節弁（以下ＰＣＶと略記する）３４１等を含んで構成されている。
【００２３】
また、制御部としてのＥＣＵ４０が設けられ、各燃料噴射弁１１は、ＥＣＵ４０からの制御信号によって、その作動が制御される。
一方、コモンレール３４に供給されて余剰となった燃料を燃料供給路３１２に介挿されたトレーナ３１５まで戻す配管である燃料リターン路３５が設けられている。詳細には、コモンレール３４にはＰＣＶ３４１が設けられ、このＰＣＶ３４１に燃料リターン路３５が接続される。ＰＣＶ３４１によって圧力が調節された燃料が燃料リターン路３５を通して燃料タンク３１に戻される。このＰＣＶ３４１もＥＣＵ４０からの制御信号によって、その作動が制御される。
【００２４】
更に、燃料供給装置３０（そのＰＣＶ３４１の吐出口側）、排気系燃料噴射装置２６（そのベーパライザ２６１の入口側）、及び、燃料リターン路３５に、上述の順に対応する第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、及び、第３ポートＰ３が各接続された三方弁５０が設けられている。
三方弁５０の第１ポートＰ１とＰＣＶ３４１の吐出口側とは第１配管５１で接続され、第２ポートＰ２と排気系燃料噴射装置２６のベーパライザ２６１の入口側とは第２配管５２で接続され、第３ポートＰ３は燃料リターン路３５の一端側に直接接続されている。また、燃料リターン路３５の他端側である戻り出口側はストレーナ３１５の上流側に接続されている。
【００２５】
三方弁５０もＥＣＵ４０からの制御信号によって、その作動が制御される。即ち、制御部としてのＥＣＵ４０は、排気系燃料噴射装置２６が排気経路２０に燃料を噴射する際に、三方弁５０の燃料リターン路３５に連なる第３ポートＰ３を遮断するように制御する。
これにより、ＰＣＶ３４１により適切に圧力が調節された燃料が三方弁５０の第１ポートＰ１から入り、第２ポートＰ２から出て、第２配管５２を通してベーパライザ２６１を有する排気系燃料噴射装置２６に供給される。
【００２６】
燃料供給装置３０について更に詳述する。燃料タンク３１の燃料出口３１１からギアポンプである低圧ポンプ３２に到る燃料供給路３１２には、この燃料出口３１１から低圧ポンプ３２に向かう順に、自動弁３１３、燃料温度センサ３１４、及び、ストレーナ３１５が設けられている。燃料温度センサ３１４の検出出力はＥＣＵ４０に入力される。
【００２７】
既述の低圧ポンプ３２は、互いに噛み合う２つの歯車を内蔵した歯車ポンプタイプのものであり、一方の歯車は、エンジン１０のクランクシャフト（不図示）に機械的に連結されて回転し、内燃機関１０の運転中、燃料タンク３１からの燃料を低圧状態で高圧ポンプ３３側に吐出する。
【００２８】
また、高圧ポンプ３３は、カム３３１と、このカムで駆動されるプランジャ３３２、吸込チャッキ弁３３３、及び、吐出チャッキ弁３３４などで構成されている。カム３３１は、エンジン１０のカムシャフト（不図示）に連結されて駆動される。即ち、高圧ポンプ３３は、エンジン１０の運転中、カムシャフトによりカム３３１が駆動され、回転するカム３３１によりプランジャ３３２が駆動される。プランジャ３３２が上述のように駆動されることにより、吸込チャッキ弁３３３及び吐出チャッキ弁３３４が交互に開閉し、吸込チャッキ弁３３３側から吸い込まれた燃料が、昇圧された状態で吐出チャッキ弁３３４からコモンレール３４側に吐出される。
【００２９】
この高圧ポンプ３３の吸込路３３５には、流量制御弁（ＭＰＲＯＰ）３３６が設けられている。この流量制御弁３３６もＥＣＵ４０からの制御信号によって、その作動が制御され、高圧ポンプ３３からコモンレール３４側への燃料の吐出量が調節される。  既述のように、コモンレール３４に設けられたＰＣＶ３４１で圧力を調節された戻りの燃料は、第１配管５１、三方弁５０、燃料リターン路３５を上述の順に通って燃料供給路３１２の低圧ポンプ３２よりも上流側に戻される。  尚、この上流側に戻される部位と燃料タンク３１の燃料出口３１１との間に、既述の自動弁３１３が介挿されている。
【００３０】
一方、燃料噴射弁１１は、燃料戻し路３６を介して燃料タンク３１に接続されており、燃料噴射弁１１のリーク燃料は、この燃料戻し路３６を介して燃料タンク３１に戻される。また、高圧ポンプ３３は、オーバーフロー弁３３７を介して燃料逃がし路３７に接続されている。このオーバーフロー弁３３７は、高圧ポンプ３３内の燃料圧が所定の設定圧を超えたときに開弁し、高圧ポンプ３３内の燃料を燃料逃がし路３７に排出して、高圧ポンプ３３内の燃料を調圧する。
【００３１】
他方、電源としてのバッテリ６０が設けられている。このバッテリ６０から、ＥＣＵ４０からの制御信号に応答して開閉するリレー２６２を介して、ベーパライザ２６１のヒータ用電力が供給される。尚、ＥＣＵ４０の作動電源もバッテリ６０から供給される。
【００３２】
次に、本実施形態の車両の制御装置の動作について説明する。
エンジン１０の運転期間中は、自動弁３１３は開弁されており、燃料タンク３１からストレーナ３１５が介挿された燃料供給路３１２を通して低圧ポンプ３２で吸い上げられた燃料が、更に、高圧ポンプ３３で昇圧される。高圧ポンプ３３の吐出量は、流量制御弁（ＭＰＲＯＰ）３３６で調節され、昇圧された燃料がコモンレール３４に送られて蓄圧される。コモンレール３４内で蓄圧されている燃料は、ＥＣＵ４０の制御下で作動する燃料噴射弁１１からエンジン１０の各対応する気筒内に適切なタイミングで噴射される。既述の通り、高圧ポンプ３３における圧力はオーバーフロー弁３３７によって適宜燃料逃がし路３７に逃がされてその上限が設定圧を超えないように制限される。
【００３３】
ここで、適宜、図２を参照して、三方弁５０の作動と排気系燃料噴射装置２６のベーパライザ２６１への燃料供給動作について説明する。
図２は、図１中の三方弁５０の作動をＰＣＶ３４１の作動との関連において説明するための模式図である。
既述のように、三方弁５０はＥＣＵ４０の制御下で作動する。図２において「Ａ」と表記の通常時、即ち、排気系燃料噴射装置２６を作動させない状態では、ＰＣＶ３４１の吐出側は閉状態、且つ、三方弁５０の第２ポートが閉止状態に制御される。
尚、図２「Ａ」の通常時の表記においては、上述のようにＰＣＶ３４１の吐出側が閉状態となっている場合が表されているが、通常時であっても所定の条件下ではＰＣＶ３４１が開いている場合もある。
【００３４】
次に、図２において「Ｂ」と表記の昇温時、即ち、排気系燃料噴射装置２６を作動させるときには、ＰＣＶ３４１の吐出側は開状態であり、且つ、三方弁５０の第３ポートＰ３はＥＣＵ４０により閉状態に制御される。これにより、ＰＣＶ３４１で調圧された燃料が、開状態にされた三方弁５０の第１ポートＰ１から第２ポートＰ２へと連通して、第２ポートＰ２から第２配管５２を通して排気系燃料噴射装置２６のベーパライザ２６１へと供給される。
【００３５】
即ち、三方弁５０の第３ポートＰ３に連なる燃料リターン路３５側を遮断することにより、燃料供給装置（高圧ポンプ３３）によって圧力が高められた燃料（コモンレール３４で蓄圧されＰＣＶ３４１で適度に減圧された燃料）をそのまま利用して排気系燃料噴射装置２６に供給することができる。このため、排気系燃料噴射装置２６に燃料を供給するために従来の装置（例えば、特許文献１の装置）では必要とされていたポンプを削減することができる。
【００３６】
三方弁５０の第２ポートＰ２から第２配管５２を通してベーパライザ２６１へと供給された燃料は、このベーパライザ２６１のヒータで昇温気化され、第３配管２６３の先端のノズルから排気管２１内のターボチャージャ２２よりも下流側で且つ排気浄化装置２５の上流側に噴射される。このように噴射された燃料によるＤＯＣ２３での酸化反応により排気管２１内は急速に昇温され、ＤＰＦ２４の再生や、触媒の昇温によるＤｅＮＯｘ、ＤｅＳＯｘ制御が促進される。
【００３７】
一方、図２において「Ｃ」と表記のエンジン１０の停止時には、ＰＣＶ３４１の吐出側は閉状態、且つ、三方弁５０の第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、及び、第３ポートＰ３は、ＥＣＵ４０によりそれらが連通状態となるように制御される。
【００３８】
図２の「Ａ」及び「Ｂ」の、エンジン１０が運転中であるときには、低圧ポンプ３２が作動を継続しているため、燃料供給路３１２内の低圧ポンプ３２よりも上流側は負圧になり、従って、燃料供給路３１２に他端である戻り出口側が接続された燃料リターン路３５内も負圧になっている。この負圧は、自動弁３１３の後述する作用によって、エンジン１０の停止直後も比較的安定的に維持される。
【００３９】
エンジン１０が停止すると、三方弁５０の第１ポートＰ１、第２ポート、及び、第３ポートＰ３が連通状態になるが、ＰＣＶ３４１の吐出側は閉状態となるため、第２ポートＰ２からベーパライザ２６１への第２配管５２に滞留していた燃料、及び、第１配管５１に滞留していた燃料は、燃料リターン路３５内の負圧に吸引されて、三方弁５０の第２ポートを通って燃料リターン路３５へと引き戻される。
尚、ＥＣＵ４０の回路電源を含む主電源がオフにされたときには、三方弁５０は上述の「Ａ」の状態をとり、且つ、ＰＣＶ３４１は上述の「Ｂ」の状態をとる。
【００４０】
次に、本実施形態において、燃料タンク３１の燃料出口３１１側に設けられた自動弁３１３の作用について説明する。
自動弁３１３は、ＥＣＵ４０からの制御信号に応答して、エンジン１０の停止時に閉弁される。このため、エンジン１０の停止時に、燃料タンク３１の燃料が負圧の燃料供給路３１２に吸い上げられることが阻止され、燃料リターン路３５内の負圧も維持される。従って、第２配管５２及び第１配管５１内に滞留していた燃料を、燃料リターン路３５へと引き戻すことが確実に行われる。このため、エンジン１０の停止時に、ベーパライザ２６１や第３配管２６３に燃料が残留してタール化やそれにより派生する種々の不具合が生じるといったおそれが効果的に回避される。
【００４１】
更に、本実施形態では、ＥＣＵ４０は、例えば、燃料温度センサ３１４による温度検出値又はエンジン１０起動後の経過時間などに基づいて、第２配管５２を通して排気系燃料噴射装置２６に供給される燃料の温度を予測し、予測された燃料温度が高いときにベーパライザ２６１のヒータへの通電を停止または減少させることで、電力の削減をする。
このヒータへの通電を停止する制御は、ＥＣＵ４０の制御信号により、バッテリ６０からベーパライザ２６１への給電路に介在するリレー２６２の開閉を制御することによって行われる。これにより、本実施形態の装置における省電力化がはかられる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述した限りには限定されず、更に種々変形変更して実施することができる。
例えば、上述の実施形態においては、自動弁３１３を設けることによって第２配管５２及び第１配管５１内に滞留していた燃料を、確実に燃料リターン路３５内に引き戻すことができるようにしたが、自動弁３１３を省略する構成を採ることもできる。即ち、燃料リターン路３５内の負圧は自動弁３１３によって燃料タンク３１の燃料出口３１１を敢えて閉止せずとも数秒間程度は維持される。この時間内に維持される負圧により、第２配管５２及び第１配管５１内に滞留していた燃料を燃料リターン路３５へと引き戻すことが可能である。
従って、このように自動弁３１３を省略した態様の車両の制御装置も本発明に包摂される。
【符号の説明】
【００４３】
１０…エンジン
１１…燃料噴射弁
２０…排気経路
２１…排気管
２２…ターボチャージャ
２３…ＤＯＣ
２４…ＤＰＦ
２５…排気浄化装置
２６…排気系燃料噴射装置
３０…燃料供給装置
３１…燃料タンク
３２…低圧ポンプ
３３…高圧ポンプ
３４…コモンレール
３５…燃料リターン路
３６…燃料戻し路
３７…燃料逃がし路
４０…ＥＣＵ
５０…三方弁
５１…第１配管
５２…第２配管
６０…バッテリ
２６１…ベーパライザ
２６２…リレー
２６３…第３配管
３１２…燃料供給路
３１３…自動弁
３１４…燃料温度センサ
３１５…ストレーナ
３４１…圧力調節弁（ＰＣＶ）
【図１】
2017075537.tif 000003
【図２】
2017075537.tif 000004