特開 2024-176709 車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176709

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20241212BHJP

   F02M 26/15 20160101ALI20241212BHJP

   F01N 11/00 20060101ALI20241212BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F01N3/20 C

F02M26/15

F01N11/00

F01N3/24 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095464

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安沢 浩聡

【テーマコード（参考）】

3G062

3G091

【Ｆターム（参考）】

3G062ED09

3G062GA21

3G091AA02

3G091AA14

3G091AB03

3G091BA07

3G091BA14

3G091BA15

3G091BA19

3G091BA33

3G091CB02

3G091DA02

3G091DA10

3G091DB10

3G091EA00

3G091EA03

3G091EA05

3G091EA35

3G091HB05

(57)【要約】

【課題】Ｍｎの含有量が多い燃料が利用された場合でも、触媒の詰まりを抑制することができる技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気管に配置された触媒を有する車両は、前記触媒内に固着したデポジットの固着量に相関する詰まり推定指標を、経時的に繰り返し算出する算出部と、前記詰まり推定指標の変化量が所定の閾値を超えたときに、前記車両の次回の給油が実施されるまでの間、前記触媒内への前記デポジットの固着を抑制するための抑制制御を実行する制御実行部と、を備え、前記詰まり推定指標は、前記車両の要求出力と実際出力との間の関係値と、排気再循環（ＥＧＲ）を制御するＥＧＲバルブの開度と前記内燃機関の負荷率（ＫＬ）との間の関係値と、のうちの少なくとも一つから得られる値であり、前記抑制制御は、前記内燃機関への燃料供給量を増やす増加制御と、前記内燃機関の最大出力を制限する制限制御と、のうちの少なくとも一つを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気管に配置された触媒を有する車両であって、
前記触媒内に固着したデポジットの固着量に相関する詰まり推定指標を、経時的に繰り返し算出する算出部と、
前記詰まり推定指標の変化量が所定の閾値を超えたときに、前記車両の次回の給油が実施されるまでの間、前記触媒内への前記デポジットの固着を抑制するための抑制制御を実行する制御実行部と、
を備え、
前記詰まり推定指標は、前記車両の要求出力と実際出力との間の関係値と、排気再循環（ＥＧＲ）を制御するＥＧＲバルブの開度と前記内燃機関の負荷率（ＫＬ）との間の関係値と、のうちの少なくとも一つから得られる値であり、
前記抑制制御は、前記内燃機関への燃料供給量を増やす増加制御と、前記内燃機関の最大出力を制限する制限制御と、のうちの少なくとも一つを含む、
車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、内燃機関を備える車両を開示する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、車両が備える内燃機関の排気管に配置されている触媒が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開Ｈ０７－１５８４２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内燃機関において燃料が燃焼すると、内燃機関の燃焼室から触媒へ微粒子を含む排気ガスが流入する。このとき、マンガン（Ｍｎ）の含有量が多い燃料が利用されていると、Ｍｎをバインダとして微粒子が触媒内に固着し、触媒内の細孔が閉塞されることがある（以下、触媒の詰まりとも称する）。このような現象は、排気ガスの温度が高くなるほど顕著に現れる。

【0005】

本明細書では、Ｍｎの含有量が多い燃料が利用された場合でも、触媒の詰まりを抑制することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書では、内燃機関の排気管に配置された触媒を有する車両を開示する。当該車両は、前記触媒内に固着したデポジットの固着量に相関する詰まり推定指標を、経時的に繰り返し算出する算出部と、前記詰まり推定指標の変化量が所定の閾値を超えたときに、前記車両の次回の給油が実施されるまでの間、前記触媒内への前記デポジットの固着を抑制するための抑制制御を実行する制御実行部と、を備え、前記詰まり推定指標は、前記車両の要求出力と実際出力との間の関係値と、排気再循環（ＥＧＲ）を制御するＥＧＲバルブの開度と前記内燃機関の負荷率（ＫＬ）との間の関係値と、のうちの少なくとも一つから得られる値であり、前記抑制制御は、前記内燃機関への燃料供給量を増やす増加制御と、前記内燃機関の最大出力を制限する制限制御と、のうちの少なくとも一つを含む。

【0007】

例えば、触媒内にデポジットが固着すると、排気管による排気が滞り、実際出力が要求出力に基づく正常な出力よりも低下する。従って、要求出力と実際出力との間の関係値（例えば、比の値）から、触媒内に固着したデポジットの固着量（即ち、触媒の詰まり度合）を推定することができる。また、例えば、触媒内にデポジットが固着すると、排気再循環により還流する排気ガスの量が現在のＥＧＲバルブの開度に基づく正常な量よりも低下する。還流する排気ガスの量の低下により、負荷率も現在のＥＧＲバルブの開度に基づく正常な値から変化する。従って、ＥＧＲバルブの開度と負荷率との間の関係値から、触媒の詰まり度合いを推定することができる。上記した構成では、車両制御装置は、詰まり推定指標の変化量が所定の閾値を超えたときに、抑制制御を実行する。抑制制御により、排気ガスの温度が低下し、デポジットの固着が抑制され、触媒の詰まりを抑制するができる。また、上記した構成では、車両の次回の給油が実施しされると、抑制制御が一旦停止する。これは、Ｍｎの含有量が少ない燃料が給油される場合には、抑制制御が不要となるからである。一方、Ｍｎの含有量が多い燃料が再び給油される場合には、詰まり推定指標の変化量が再び所定の閾値を超え、抑制制御が再度実行され得る。

【0008】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】内燃機関を備える車両の概念図である。

【図2】制御装置が実行する処理のフローチャート図である。

【図3】具体的なケースを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（車両２の構成；図１）
車両２は、内燃機関１０と、内燃機関１０を制御する制御装置３０と、を備える。なお、図１では、車両２の他の構成の図示が省略されている。車両２は、内燃機関１０の動力で走行する。なお、車両２は、内燃機関１０の動力に加えて、モータの動力でも走行可能なハイブリッド車であってもよい。

【0011】

内燃機関１０は、燃焼室１２と、吸気管１４と、排気管１６と、ＥＧＲ管２０と、ＥＧＲバルブ２２と、流量計２４と、燃料噴射弁２６と、を備える。吸気管１４は、空気と燃料との混合気を燃焼室１２に供給する。排気管１６は、燃焼室１２で燃焼された混合気から発生する排気ガスを燃焼室１２の外へ排出する。排気管１６には、触媒１８が配置されている。触媒１８は、例えば、排気ガスに含まれるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒である。

【0012】

ＥＧＲ管２０は、排気再循環（ＥＧＲ）に利用される。ＥＧＲ管２０は、排気管１６のうち、触媒１８より下流の箇所から分岐して吸気管１４に接続されている。ＥＧＲバルブ２２は、ＥＧＲ管２０に配置されており、ＥＧＲによって吸気管１４へと還流する排気ガスの量を制御する。

【0013】

流量計２４は、吸気管１４を流れる空気の量を計測するセンサである。燃料噴射弁２６は、吸気管１４の下流に配置されており、吸気管１４を流れる空気に燃料を噴射する。

【0014】

燃焼室１２において燃料が燃焼すると、燃焼室１２から触媒１８へ微粒子１００を含む排気ガスが流入する。このとき、マンガン（Ｍｎ）の含有量が多い燃料が利用されていると、Ｍｎをバインダとして微粒子１００がデポジット１０２として触媒１８内に固着する。この場合、触媒１８内の細孔が閉塞されることがある（以下、触媒１８の詰まりとも称する）。このような現象は、排気ガスの温度が高くなるほど顕著に現れる。

【0015】

（制御装置３０の処理；図２）
触媒１８の詰まりを抑制するために、制御装置３０は、図２の処理を実行する。図２の処理は、経時的に繰り返し実行される。

【0016】

Ｓ１０では、制御装置３０は、触媒１８内に固着したデポジット１０２の固着量に相関する詰まり推定指標を算出する。詰まり推定指標は、車両２の要求出力と実際出力との間の関係値と、ＥＧＲバルブ２２の開度と内燃機関１０の負荷率（ＫＬ）との間の関係値と、のうちの少なくとも一つから得られる値である。

【0017】

要求出力は、例えば、車両２のスロットル開度に基づく出力である。実際出力は、例えば、車両２の実際の車速の変化量（即ち加速度）から推定される出力である。例えば、触媒１８内にデポジット１０２が固着すると、排気管１６による排気が滞り、実際出力が要求出力に基づく正常な出力よりも低下する。従って、要求出力と実際出力との間の関係値（例えば、比の値）から、触媒１８内に固着したデポジット１０２の固着量（即ち、触媒１８の詰まり度合）を推定することができる。

【0018】

負荷率は、内燃機関１０の回転数に対応した吸気量の最大値に対する現在の吸気量の比率である。負荷率は、流量計２４の計測値等に基づいて算出される。例えば、触媒１８内にデポジット１０２が固着すると、排気再循環により還流する排気ガスの量が現在のＥＧＲバルブ２２の開度に基づく正常な量よりも低下する。還流する排気ガスの量の低下により、負荷率も現在のＥＧＲバルブ２２の開度に基づく正常な値から変化する。従って、ＥＧＲバルブ２２の開度と負荷率との間の関係値から、触媒１８の詰まり度合いを推定することができる。

【0019】

Ｓ１２では、制御装置３０は、詰まり推定指標の変化量が所定の閾値を超えるのか否なかを判断する。触媒１８の詰まり度合いが進むほど、詰まり推定指標は低下する。触媒１８の詰まり度合いが進んでいない状態では、詰まり推定指標は或る特定のレベルに維持される。しかし、触媒１８の詰まり度合いが進むと、詰まり推定指標が低下する。上記の変化量は、上記の特定のレベルと現在のレベルの差分である。詰まり推定指標の変化量が所定の閾値を超えることは、触媒１８の詰まり度合いが進んだことを意味する。

【0020】

制御装置３０は、詰まり推定指標の変化量が所定の閾値を超えていないと判断する場合（Ｓ１２でＮＯ）に、Ｓ１０に戻る。一方、制御装置３０は、詰まり推定指標の変化量が所定の閾値を超えたと判断する場合（Ｓ１２でＹＥＳ）に、Ｓ１４に進む。Ｓ１４では、制御装置３０は、触媒１８内へのデポジット１０２の固着を抑制するための抑制制御を開始する（即ち抑制制御「ＯＮ」）。抑制制御は、内燃機関１０への燃料供給量を増やす増加制御と、内燃機関１０の最大出力を制限する制限制御と、のうちの少なくとも一つを含む。ここで、燃料供給量は、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の量である。

【0021】

一般的に、内燃機関１０への燃料供給量を増やすと、未燃の燃料が燃焼室１２から排気管１６へと流入し、未燃の燃料の気化熱等により、排気ガスの温度が低下する。また、内燃機関１０の最大出力を制限すると、燃焼室１２内の温度が低下して、排気ガスの温度が低下する。即ち、抑制制御の実行により、排気ガスの温度が低下する。

【0022】

続くＳ１６では、制御装置３０は、車両２に給油が実施されたのか否なかを判断する。例えば、制御装置３０は、燃料タンク（図示省略）内の残量（以下、「タンク残量」と記載）の増加を検知すると、車両２に給油が実施されたと判断する。制御装置３０は、車両２に給油が実施されていないと判断する場合（Ｓ１６でＮＯ）に、Ｓ１８において、抑制制御の継続を決定し、Ｓ１６の判断に戻る。

【0023】

また、制御装置３０は、車両２に給油が実施されたと判断する場合（Ｓ１６でＹＥＳ）に、Ｓ２０において、抑制制御を停止する（即ち抑制制御「ＯＦＦ」）。Ｓ２０の処理が終了すると、制御装置３０は、Ｓ１０の処理に戻る。

【0024】

（具体的なケース；図３）
図３のグラフは、詰まり推定指標、抑制制御のＯＮ／ＯＦＦ、及び、タンク残量の時系列の変化を示す。時刻ｔ１において、車両２に給油が実施される。時刻ｔ１で給油された燃料のＭｎの含有量は少ない。このため、時刻ｔ１では、詰まり推定指標は、特定のレベルに維持される。この場合、制御装置３０は、詰まり推定指標の変化量が所定の閾値を超えていないと判断する（図２のＳ１２でＮＯ）。

【0025】

続いて、時刻ｔ２において、車両２に給油が実施される。時刻ｔ２で給油された燃料のＭｎの含有量は多い。このため、触媒１８の詰まり度合いが進み、詰まり推定指標は、特定のレベルから低下する。この場合、制御装置３０は、時刻ｔ３において、詰まり推定指標の変化量が所定の閾値を超えたと判断し（Ｓ１２でＹＥＳ）、抑制制御を「ＯＮ」する（Ｓ１４）。抑制制御により、排気ガスの温度が低下し、デポジット１０２の固着が抑制され、触媒１８の詰まりを抑制することができる。また、触媒１８の詰まり度合いが進まなくなり、詰まり推定指標の低下も止まる。

【0026】

続いて、時刻ｔ４において、抑制制御が「ＯＮ」である状態において、車両２に給油が実施される。この場合、制御装置３０は、車両２に給油が実施されたと判断して（Ｓ１６でＹＥＳ）、抑制制御を「ＯＦＦ」する（Ｓ２０）。即ち、時刻ｔ４において、抑制制御が一旦停止する。これは、Ｍｎの含有量が少ない燃料が給油される場合には、抑制制御が不要となるからである。一方、Ｍｎの含有量が多い燃料が再び給油される場合には、詰まり推定指標の変化量が再び所定の閾値を超え、抑制制御が再度実行され得る。

【0027】

（対応関係）
車両２、内燃機関１０が、それぞれ、「車両」、「内燃機関」の一例である。排気管１６、触媒１８、デポジット１０２が、それぞれ、「排気管」、「触媒」、「デポジット」の一例である。制御装置３０が、「算出部」及び「制御実行部」の一例である。

【符号の説明】

【0028】

２：車両、１０：内燃機関、１２：燃焼室、１４：吸気管、１６：排気管、１８：触媒、２０：ＥＧＲ管、２２：ＥＧＲバルブ、２４：流量計、２６：燃料噴射弁、３０：制御装置、１００：微粒子、１０２：デポジット

【図1】

【図2】

【図3】