特開 2024-92171 エンジン制御装置

(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】P2024092171

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】エンジン制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/04 20060101AFI20240701BHJP

   F02D 13/04 20060101ALI20240701BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20240701BHJP

   F02D 41/38 20060101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

F02D41/04

F02D13/04 A

F02D43/00 301H

F02D43/00 301Z

F02D41/38

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207920

(22)【出願日】2022-12-26

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-01-17

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(74)【代理人】

【識別番号】100167793

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 学

(72)【発明者】

【氏名】江部 淳

【テーマコード（参考）】

3G092

3G301

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G092AA02

3G092AA06

3G092AA11

3G092BB01

3G092DA03

3G092DA15

3G092DE03S

3G092EA01

3G092EA02

3G092EA03

3G092EA04

3G092EA08

3G092EC09

3G092FA15

3G092GA02

3G092HA13Z

3G092HB01X

3G092HD01Z

3G092HD02Z

3G092HE06Z

3G092HF01Z

3G301HA02

3G301HA04

3G301HA19

3G301JA21

3G301KA05

3G301LB11

3G301MA11

3G301NE01

3G301NE06

3G301PB03A

3G301PD11Z

3G301PD12Z

3G301PE06Z

3G301PF12Z

3G384AA03

3G384AA06

3G384BA13

3G384BA26

3G384CA03

3G384DA14

3G384EB01

3G384EB02

3G384EB03

3G384EB04

3G384ED07

3G384EE31

3G384FA14Z

3G384FA45Z

3G384FA46Z

3G384FA49Z

3G384FA54Z

3G384FA81Z

(57)【要約】      （修正有）

【課題】エンジンの運転状態によらず排気ガスの温度を上げることができるエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン制御装置１は、活性温度に達すると排気ガスを浄化する触媒が設けられている排気管に接続された複数の気筒を有するエンジンに対する要求トルクを取得する要求トルク取得部１２１と、要求トルクの大きさに応じて、燃料を噴射させない圧縮開放気筒を複数の気筒から選択する圧縮開放気筒選択部１２２と、圧縮開放気筒の圧縮工程中に圧縮開放気筒の排気弁を開放する排気弁制御部１２４と、排気弁の開放により生じる負荷トルク及び要求トルクに応じて、複数の気筒のうちの圧縮開放気筒以外の燃料を噴射させる稼働気筒に噴射させる燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定部１２３と、各気筒に燃料を噴射する燃料噴射部を制御して、燃料噴射量決定部１２３が決定した燃料噴射量の燃料を稼働気筒に噴射させる噴射制御部１２５と、を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

活性温度に達すると排気ガスを浄化する触媒が設けられている排気管に接続された複数の気筒を有するエンジンに対する要求トルクを取得する要求トルク取得部と、
前記要求トルクの大きさに応じて、燃料を噴射させずに圧縮工程中に排気弁を開放する圧縮開放気筒を前記複数の気筒から選択する圧縮開放気筒選択部と、
前記圧縮開放気筒の圧縮工程中に前記圧縮開放気筒の排気弁を開放する排気弁制御部と、
前記排気弁の開放により生じる負荷トルク及び前記要求トルクに応じて、前記複数の気筒のうちの前記圧縮開放気筒以外の燃料を噴射させる稼働気筒に噴射させる燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定部と、
各気筒に燃料を噴射する燃料噴射部を制御して、前記燃料噴射量決定部が決定した前記燃料噴射量の燃料を前記稼働気筒に噴射させる噴射制御部と、
を有するエンジン制御装置。

【請求項2】

前記圧縮開放気筒選択部は、前記要求トルクが小さいほど選択する前記圧縮開放気筒の数を多くする、
請求項１に記載のエンジン制御装置。

【請求項3】

前記圧縮開放気筒選択部は、各気筒の前記圧縮開放気筒としての圧縮開放時間が等しくなるように前記複数の気筒から前記圧縮開放気筒を選択する、
請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。

【請求項4】

前記燃料噴射量決定部は、前記燃料噴射量の燃料を前記稼働気筒に噴射させたときの前記エンジンの出力トルクが、前記負荷トルクと前記要求トルクとの和になる前記燃料噴射量を決定する、
請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。

【請求項5】

前記圧縮開放気筒選択部は、前記エンジンに接続された発電機の発電に必要な発電トルクと前記負荷トルクとの和が、前記エンジンが出力可能な最大出力トルクから前記要求トルクを除いた残トルクになるように前記圧縮開放気筒を選択する、
請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。

【請求項6】

前記圧縮開放気筒選択部は、
前記発電機が最大発電量の電力を発電するのに必要な最大発電トルクが前記残トルク以上であれば前記圧縮開放気筒を選択せず、
前記最大発電トルクが前記残トルク未満であれば、前記圧縮開放気筒を選択する、
請求項５に記載のエンジン制御装置。

【請求項7】

前記圧縮開放気筒選択部は、
前記残トルクから一の前記圧縮開放気筒による前記負荷トルクを除いた値が前記最大発電トルク以下であれば、一の前記圧縮開放気筒を選択し、
前記残トルクから一の前記圧縮開放気筒による前記負荷トルクを除いた値が前記最大発電トルクより大きければ、２以上の前記圧縮開放気筒を選択する、
請求項６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、複数の気筒を有するエンジンに燃料を噴射させるエンジン制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両のエンジンの排気ガスが通る排気管に設けられており活性化温度に達すると排気ガスを浄化する触媒の温度を上げるため、排気ガスの温度を上げる技術が知られている。特許文献１には、エンジンが無負荷減速運転中であるときに、エンジンの気筒の圧縮工程中に排気弁を開放する圧縮開放ブレーキを作動させることにより、排気ガスの温度を上げる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１１２２８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の技術では、無負荷減速状態ではないときに圧縮開放ブレーキを作動させると、エンジンに負荷が生じて車両が減速してしまう。そのため、エンジンが無負荷減速状態のときしか排気ガスの温度を上げることができなかった。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、エンジンの運転状態によらず排気ガスの温度を上げることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様においては、活性温度に達すると排気ガスを浄化する触媒が設けられている排気管に接続された複数の気筒を有するエンジンに対する要求トルクを取得する要求トルク取得部と、前記要求トルクの大きさに応じて、燃料を噴射させずに圧縮工程中に排気弁を開放する圧縮開放気筒を前記複数の気筒から選択する圧縮開放気筒選択部と、前記圧縮開放気筒の圧縮工程中に前記圧縮開放気筒の排気弁を開放する排気弁制御部と、前記排気弁の開放により生じる負荷トルク及び前記要求トルクに応じて、前記複数の気筒のうちの前記圧縮開放気筒以外の燃料を噴射させる稼働気筒に噴射させる燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定部と、各気筒に燃料を噴射する燃料噴射部を制御して、前記燃料噴射量決定部が決定した前記燃料噴射量の燃料を前記稼働気筒に噴射させる噴射制御部と、を有するエンジン制御装置を提供する。

【0007】

前記圧縮開放気筒選択部は、前記要求トルクが小さいほど選択する前記圧縮開放気筒の数を多くしてもよい。

【0008】

前記圧縮開放気筒選択部は、各気筒の前記圧縮開放気筒としての圧縮開放時間が等しくなるように前記複数の気筒から前記圧縮開放気筒を選択してもよい。

【0009】

前記燃料噴射量決定部は、前記燃料噴射量の燃料を前記稼働気筒に噴射させたときの前記エンジンの出力トルクが、前記負荷トルクと前記要求トルクとの和になる前記燃料噴射量を決定してもよい。

【0010】

前記圧縮開放気筒選択部は、前記エンジンに接続された発電機の発電に必要な発電トルクと前記負荷トルクとの和が、前記エンジンが出力可能な最大出力トルクから前記要求トルクを除いた残トルクになるように前記圧縮開放気筒を選択してもよい。

【0011】

前記圧縮開放気筒選択部は、前記発電機が最大発電量の電力を発電するのに必要な最大発電トルクが前記残トルク以上であれば前記圧縮開放気筒を選択せず、前記最大発電トルクが前記残トルク未満であれば、前記圧縮開放気筒を選択してもよい。

【0012】

前記圧縮開放気筒選択部は、前記残トルクから一の前記圧縮開放気筒による前記負荷トルクを除いた値が前記最大発電トルク以下であれば、一の前記圧縮開放気筒を選択し、前記残トルクから一の前記圧縮開放気筒による前記負荷トルクを除いた値が前記最大発電トルクより大きければ、２以上の前記圧縮開放気筒を選択してもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、エンジンの運転状態によらず排気ガスの温度を上げられるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】エンジン制御装置の概要を説明するための図である。

【図2】エンジンの気筒の模式図である。

【図3】実施の形態に係る燃料噴射量とトルクと排気ガス温度の関係を説明するための図である。

【図4】比較例に係る装置の燃料噴射量とトルクと排気ガス温度の関係を説明するための図である。

【図5】エンジン制御装置の構成を説明するための図である。

【図6】要求トルクに応じて圧縮開放気筒を選択する処理を説明するための図である。

【図7】発電機を発電させるときに圧縮開放気筒を選択する処理を説明するための図である。

【図8】残トルクに対する発電トルクの割合が大きくなるように圧縮開放気筒を選択する処理を説明ための図である。

【図9】圧縮開放気筒の数を少なくして発電量を多くする処理を説明するための図である。

【図10】バッテリーの充電量が判定閾値以上であるときに圧縮開放気筒の数を多くして発電量を少なくする処理を説明するための図である。

【図11】圧縮開放気筒として選択されていた時間が同じになるように圧縮開放気筒を選ぶことを説明するための図である。

【図12】触媒の温度の時間変化を示す図である。

【図13】排気ガスに含まれる窒素酸化物の浄化率Ｐの時間変化を示す図である。

【図14】触媒を通過した後の排気ガスに含まれる窒素酸化物量の積算値の時間変化を示す図である。

【図15】エンジン制御装置が実行する排気ガス温度を上げる処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［エンジン制御装置１の概要］
図１は、エンジン制御装置１の概要を説明するための図である。エンジン制御装置１は、車両２に搭載されている。車両２には、第１気筒３ａ、第２気筒３ｂ、第３気筒３ｃ及び第４気筒３ｄを有しているエンジン４が搭載されている。以下、第１気筒３ａ、第２気筒３ｂ、第３気筒３ｃ及び第４気筒３ｄの気筒を区別する必要がない場合は、気筒３という。エンジン４は、燃料と吸気（空気）との混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる内燃機関である。エンジン４は、例えばディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジンでもよい。エンジン４の出力軸５には、図示しないギア、シャフト及び変速装置を介して発電機６及び車輪７が接続されている。エンジン４の各気筒３には、吸気管３１と排気管３２とが接続されている。エンジン制御装置１は、車両２のエンジン４の各気筒３に対する燃料の噴射を制御する。

【0016】

図２は、エンジン４の気筒３の模式図である。エンジン４の動作サイクルの開始時において気筒３の吸気弁３３及び排気弁３４は閉じている。まず、ピストン３５が下がるときに吸気弁３３が開放されて、空気が気筒３内に吸い込まれる（吸気工程）。次に、ピストン３５が下死点に至るときに吸気弁３３が閉じて、ピストン３５が上死点まで上昇するときに空気が圧縮される（圧縮工程）。続いて、燃料噴射部３７により燃料が噴射され、圧縮加熱された空気と混合した燃料が燃焼し、膨張した燃焼ガスによりピストン３５が下死点まで押し下げられる（燃焼行程）。そして、慣性や他の気筒３での膨張に伴い、ピストン３５が再度上死点まで上昇するときに排気弁３４を開放することにより、燃焼ガスが気筒３外に押し出されて排気ガスとして排気管３２に排出される（排気工程）。

【0017】

エンジン４から排出された排気ガスが通過する排気管３２には、排気ガスを浄化する触媒３６が設けられている。触媒３６は、活性温度に達すると排気ガスを浄化する。活性温度は、触媒の種類や性能、車両２の仕様に応じて定められている。活性温度の具体的な値は２００度であるが、これに限定するものではない。

【0018】

触媒３６は、活性温度に達してから排気ガスを浄化するため、例えばエンジン４の始動直後など触媒３６の温度が低いときには排気ガスを浄化できない。そのため、従来の装置は、触媒３６が活性温度になるように、複数の気筒３のうちの燃料を噴射させない気筒３の圧縮工程中に排気弁３４を開放して圧縮加熱された空気を排気管３２に排出して、触媒３６を加熱していた。しかし、燃料を噴射させない気筒３の圧縮工程中に排気弁３４が開放されるとエンジン４の回転を止める向きに負荷トルクが生じるので、従来の装置は、エンジン４に対してトルクの出力が要求されていない無負荷運転時や、エンジン４に制動力を生じさせる減速運転時でしか、燃料を噴射させない気筒３の圧縮工程中に開放させることができなかった。

【0019】

実施の形態に係るエンジン制御装置１は、エンジン４に対する要求トルクの大きさに応じて、燃料を噴射させずに圧縮工程中に排気弁を開放する圧縮開放気筒を選択する。例えば、エンジン制御装置１は、要求トルクが小さいほど選択する圧縮開放気筒の数を多くする。そして、エンジン制御装置１は、圧縮開放気筒の負荷トルク及び要求トルクに応じて圧縮開放気筒以外の稼動気筒に噴射する燃料噴射量を決定する。

【0020】

図３は、実施の形態に係る燃料噴射量とトルクと排気ガス温度の関係を説明するための図である。エンジン４の要求トルクは［２．０］である。エンジン制御装置１は、圧縮開放気筒の負荷トルク［－０．５］と、燃料を噴射する稼動気筒の出力トルクとの和が要求トルク［２．０］になるように、第１気筒３ａ及び第２気筒３ｂを圧縮開放気筒として選択した。第３気筒３ｃ及び第４気筒３ｄは、燃料が噴射される稼働気筒である。なお、負荷トルクは、エンジン４の回転を止める向きに働くので、負の値である。

【0021】

エンジン制御装置１は、第１気筒３ａの負荷トルク［－０．５］及び第２気筒３ｂの負荷トルク［－０．５］と、稼動気筒の出力トルクとの和が要求トルク［２．０］になるように燃料噴射量を決定する。エンジン制御装置１は、第３気筒３ｃ及び第４気筒３ｄの各々が［１．５］のトルクを出力するように、第３気筒３ｃ及び第４気筒３ｄに噴射させる燃料噴射量を［１．５］と決定する。

【0022】

そして、エンジン制御装置１は、圧縮開放気筒として選択した気筒３の圧縮工程中に排気弁３４を開放するとともに、決定した燃料噴射量の燃料を圧縮開放気筒以外の気筒３に噴射させる。第１気筒３ａ及び第２気筒３ｂから圧縮されて加熱された空気が排出されるので、第１気筒３ａ及び第２気筒３ｂの排気ガス温度は［中］である。第３気筒３ｃ及び第４気筒３ｄにはトルク［１．５］を出力させるために燃料噴射量［１．５］の燃料が噴射されるため排気ガスの温度が高くなるので、第３気筒３ｃ及び第４気筒３ｄの排気ガス温度は［高］であった。

【0023】

図４は、比較例に係る装置の燃料噴射量とトルクと排気ガス温度の関係を説明するための図である。比較例に係る装置は、実施の形態と異なり、圧縮開放気筒を選択せず、第１気筒３ａから第４気筒３ｄのすべての気筒に燃料を噴射する。４つの気筒３すべてに燃料を噴射した場合、各気筒の出力トルクは［０．５］であり、第１気筒３ａから第４気筒３ｄの排気ガス温度の各々は［低］であった。

【0024】

このように、実施の形態のエンジン制御装置１は、圧縮開放気筒から加熱された空気を排出させ、稼動気筒の出力トルクの総和が要求トルクよりも大きくなる量の燃料を噴射させる。その結果、エンジン制御装置１は、全ての気筒に同じ量の燃料を噴射する場合よりも排気ガス温度を高くすることができる。以下、エンジン制御装置１の構成の詳細を説明する。

【0025】

［エンジン制御装置１の構成］
図５は、エンジン制御装置１の構成を説明するための図である。記憶部１１及び制御部１２を有する。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶する。

【0026】

制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、要求トルク取得部１２１、圧縮開放気筒選択部１２２、燃料噴射量決定部１２３、排気弁制御部１２４及び噴射制御部１２５としての機能を実現する。

【0027】

要求トルク取得部１２１は、エンジン４に対する要求トルクを取得する。例えば、要求トルク取得部１２１は、車両２のアクセル開度に応じた要求トルクを取得する。具体的には、要求トルク取得部１２１は、アクセル開度と要求トルクの関係を示すトルクマップを参照して、アクセル開度に対応する要求トルクを取得する。トルクマップは、例えば車両２のエンジン４の性能、車両２の重量などに応じて定められており、予め記憶部１１に記憶されている。

【0028】

圧縮開放気筒選択部１２２は、取得された要求トルクの大きさに応じて、燃料を噴射させない圧縮開放気筒を複数の気筒３から選択する。例えば、圧縮開放気筒選択部１２２は、要求トルクが小さいほど選択する圧縮開放気筒の数を多くする。具体例を挙げると、圧縮開放気筒選択部１２２は、要求トルクが第１閾値以上であれば一の圧縮開放気筒を選択し、要求トルクが第１閾値よりも小さい第２閾値以下であれば３つの圧縮開放気筒を選択し、要求トルクが第２閾値以上第１閾値未満であれば２つの圧縮開放気筒を選択する。第１閾値及び第２閾値は、例えばエンジン４の最大出力トルクに応じて定められており、第１閾値の具体的な値は最大出力トルクの２分の１であり、第２閾値の具体的な値は最大出力トルクの４分の１である。なお、圧縮開放気筒選択部１２２は、要求トルクが最大出力トルクの４分の３以上であれば圧縮開放気筒を選択しない。

【0029】

燃料噴射量決定部１２３は、負荷トルク及び要求トルクに応じて、複数の気筒３のうちの圧縮開放気筒以外の燃料を噴射させる稼働気筒に噴射させる燃料噴射量を決定する。負荷トルクは、圧縮開放気筒の圧縮工程中に圧縮開放気筒の排気弁３４が開放されることにより、１動作サイクルの全体の和としてエンジン４の回転を止める向きに生じる力である。燃料噴射量決定部１２３は、燃料噴射量の燃料を稼働気筒に噴射させたときのエンジン４の出力トルクが、負荷トルクと要求トルクの和になる燃料噴射量を決定する（図３を参照）。言い換えると、燃料噴射量決定部１２３は、負荷トルクの絶対値と要求トルクの和を、実際にエンジン４に出力させる出力トルクとして決定し、決定した出力トルクを出力するための燃料噴射量を決定する。具体的には、燃料噴射量決定部１２３は、エンジン４の出力トルクと燃料噴射量の関係を示す燃料出力マップを参照して、決定した出力トルクに対応する燃料噴射量を決定する。燃料出力マップは、エンジン４の性能及び仕様等により定められており、記憶部１１に記憶されている。

【0030】

排気弁制御部１２４は、排気弁３４を開閉するアクチュエータ３８を制御することにより、排気弁３４を開放したり、閉じたりする。排気弁制御部１２４は、圧縮開放気筒の圧縮工程中に圧縮開放気筒の排気弁３４を開放する。具体的には、排気弁制御部１２４は、触媒３６の温度が活性温度未満のときに圧縮開放気筒選択部１２２が選択した圧縮開放気筒の圧縮工程中に当該圧縮開放気筒の排気弁３４を開放する。排気弁制御部１２４は、触媒３６の温度が活性温度以上であれば、圧縮開放気筒が選択されていても当該圧縮開放気筒の排気弁３４を開放せずに、閉じた状態を維持する。

【0031】

噴射制御部１２５は、各気筒３に燃料を噴射する燃料噴射部３７を制御して、燃料噴射量決定部１２３が決定した燃料噴射量の燃料を稼働気筒に噴射させる。噴射制御部１２５は、圧縮開放気筒に燃料を噴射させない。このようにすることで、エンジン制御装置１は、エンジン４の運転状態がエンジン４に対してトルクの出力が要求される負荷状態であっても、圧縮開放気筒の圧縮工程中に加熱された空気を排気管３２に排出させられるので、排気ガスの温度を上げることができる。また、エンジン制御装置１は、エンジン４に対する要求トルクよりも大きなトルクが出力される量の燃料を噴射させるので、稼動気筒から排出される排気ガスの温度を、要求トルクが出力される量の燃料を噴射させたときよりも高くできる。

【0032】

ところで、稼動気筒の排気ガスの温度は、稼動気筒の出力トルクが大きくなるほど高くなるので、稼動気筒が出力可能な最大出力トルクを出力しているときに最も高くなる。そこで、圧縮開放気筒選択部１２２は、圧縮開放気筒の排気弁３４の開放により生じる負荷トルクの絶対値と要求トルクの和がエンジン４の稼働気筒が出力可能な最大出力トルク以下になるように圧縮開放気筒を選択する。具体的には、圧縮開放気筒選択部１２２は、最大出力トルクから負荷トルクの絶対値を引いた値（以下「余裕トルク」と言うことがある。）が要求トルク以上であれば圧縮開放気筒を選択し、余裕トルクが要求トルク未満であれば圧縮開放気筒を選択しない。

【0033】

図６は、要求トルクに応じて圧縮開放気筒を選択する処理を説明するための図である。図６の横軸は要求トルクＴＲの大きさを示し、縦軸はエンジン４の出力トルクＴＯの大きさを示す。

【0034】

圧縮開放気筒選択部１２２は、負荷トルクの絶対値ＴＤと要求トルクＴＲとの和が最大出力トルクＴｍａｘ以下になるように圧縮開放気筒を選択する。具体的には、圧縮開放気筒選択部１２２は、要求トルクが、最大出力トルクＴｍａｘから負荷トルクの絶対値ＴＤを引いた場合の余裕トルクＲ１以下であり、最大出力トルクＴｍａｘから２倍の負荷トルクの絶対値ＴＤを引いた場合の余裕トルクＲ２より大きければ、一つの圧縮開放気筒を選択する。圧縮開放気筒選択部１２２は、要求トルクが、余裕トルクＲ２以下であり、最大出力トルクＴｍａｘから３倍の負荷トルクの絶対値ＴＤを引いた場合の余裕トルクＲ３より大きければ、２つの圧縮開放気筒を選択する。圧縮開放気筒選択部１２２は、要求トルクが、余裕トルクＲ３以下であれば、３つの圧縮開放気筒を選択する。

【0035】

このようにすることで、圧縮開放気筒選択部１２２は、最大出力トルクＴｍａｘを出力するようにエンジン４を動作させられるようになる。その結果、稼動気筒から排出される排気ガスの温度がより高温になる。

【0036】

ところで、図１に示すとおり、車両２には、発電機６が搭載されている。発電機６の発電量は可変であり、発電量が大きくなるほど発電に必要な発電トルクは大きくなる。

【0037】

圧縮開放気筒選択部１２２は、発電機６の発電に必要な発電トルクと負荷トルクの絶対値ＴＤとの和が、エンジン４が出力可能な最大出力トルクＴｍａｘから要求トルクＴＲを除いた残トルクになるように圧縮開放気筒を選択する。具体的には、圧縮開放気筒選択部１２２は、発電機６が発電可能な最大発電量の電力を発電するのに必要な最大発電トルクが残トルク未満であれば、一以上の圧縮開放気筒を選択する。

【0038】

図７は、発電機６を発電させるときに圧縮開放気筒を選択する処理を説明ための図である。圧縮開放気筒選択部１２２は、最大出力トルクＴｍａｘから要求トルクＴＲを除いた残トルクＴＮを算出する。次に、圧縮開放気筒選択部１２２は、最大発電トルクＴＧｍａｘが残トルクＴＮ以上であるか否かを判定する。圧縮開放気筒選択部１２２は、最大発電トルクＴＧｍａｘが残トルクＴＮ以上であれば圧縮開放気筒を選択しない。圧縮開放気筒選択部１２２は、最大発電トルクＴＧｍａｘが残トルクＴＮ未満であれば、発電機６の発電に必要な発電トルクＴＧと負荷トルクの絶対値ＴＤの和が残トルクＴＮになるように、圧縮開放気筒を選択する。具体的には、圧縮開放気筒選択部１２２は、残トルクＴＮに対する発電トルクＴＧの割合が大きくなるように圧縮開放気筒を選択する。

【0039】

図８は、残トルクＴＮに対する発電トルクＴＧの割合が大きくなるように圧縮開放気筒を選択する処理を説明ための図である。図８の横軸は要求トルクＴＲを示し、縦軸は出力トルクＴＯを示す。圧縮開放気筒選択部１２２は、最大発電トルクＴＧｍａｘが残トルクＴＮ以上であれば圧縮開放気筒を選択しない。言い換えると、圧縮開放気筒選択部１２２は、要求トルクＴＲがトルクＲ４以上であれば、最大出力トルクＴｍａｘからトルクＲ４を引いた残トルクＴＮが最大発電トルクＴＧｍａｘ以下になるので、圧縮開放気筒を選択しない。

【0040】

圧縮開放気筒選択部１２２は、最大発電トルクＴＧｍａｘが残トルクＴＮ未満のときに残トルクＴＮから一の圧縮開放気筒による負荷トルクの絶対値ＴＤを除いた値が最大発電トルクＴＧｍａｘ以下であれば、一以上の圧縮開放気筒を選択する。具体的には、圧縮開放気筒選択部１２２は、要求トルクＴＲがトルクＲ５以上トルクＲ４未満であれば、残トルクＴＮから一の負荷トルクの絶対値ＴＤを引いた値ＴＮ１が最大発電トルクＴＧｍａｘ以下になるので、一の圧縮開放気筒を選択する。

【0041】

圧縮開放気筒選択部１２２は、残トルクＴＮから一の圧縮開放気筒による負荷トルクの絶対値ＴＤを除いた値が最大発電トルクＴＧｍａｘより大きければ、２以上の圧縮開放気筒を選択する。具体的には、圧縮開放気筒選択部１２２は、要求トルクＴＲがトルクＲ６以上トルクＲ５未満であれば、残トルクＴＮから２倍の負荷トルクの絶対値ＴＤを引いた値ＴＮ２が最大発電トルクＴＧｍａｘ以下になるので、２つの圧縮開放気筒を選択する。

【0042】

圧縮開放気筒選択部１２２は、残トルクＴＮから２倍の圧縮開放気筒による負荷トルクの絶対値ＴＤを除いた値が最大発電トルクＴＧｍａｘより大きければ３つの圧縮開放気筒を選択する。具体的には、圧縮開放気筒選択部１２２は、要求トルクＴＲがトルクＲ６未満であれば、残トルクＴＮから３倍の負荷トルクの絶対値ＴＤを引いた値ＴＮ３が最大発電トルクＴＧｍａｘ以下になるので、３つの圧縮開放気筒を選択する。このようにすることで、圧縮開放気筒選択部１２２は、エンジン４に最大出力トルクＴｍａｘを出力させながら、より多くの電力を発電機６に発電させることができる。

【0043】

なお、バッテリーの充電状態により、発電可能な電力が変化するため、圧縮開放気筒選択部１２２は、圧縮開放気筒数と発電のバランスを変化させてもよい。例えば、圧縮開放気筒選択部１２２は、バッテリーの充電量が判定閾値未満であれば、圧縮開放気筒の数を少なくして発電量を多くし、バッテリーの充電量が判定閾値以上であれば圧縮開放気筒の数を多くして発電量を少なくする。判定閾値は、例えばバッテリーの最大充電量の２分の１であるがこれに限定するものではない。これにより、圧縮開放気筒選択部１２２は、バッテリーの充電量が判定閾値未満になったらバッテリーに充電する発電量を多くできるので、バッテリーの充電量が判定閾値以下にならないようにすることができる。

【0044】

図９は、圧縮開放気筒の数を少なくして発電量を多くする処理を説明するための図である。圧縮開放気筒選択部１２２は、バッテリーの充電量が判定閾値未満であれば、発電機６が最大発電量を発電できるように圧縮開放気筒を選択する。一例を挙げると、圧縮開放気筒選択部１２２は、バッテリーの充電量が判定閾値未満であれば、要求トルクＴＲがトルクＲ５以上トルクＲ４未満であっても、圧縮開放気筒を選択しない。これにより、圧縮開放気筒選択部１２２は、残容量が判定閾値未満になっているバッテリーに電力を充電させることができる。なお、噴射制御部１２５は、燃料噴射部３７を制御して、要求トルクＴＲに最大発電トルクＴＧｍａｘを加えたトルクをエンジン４が出力する量の燃料を気筒３に噴射させる。

【0045】

圧縮開放気筒選択部１２２は、バッテリーの充電量が判定閾値以上であれば圧縮開放気筒の数を多くして発電量を少なくする。図１０は、バッテリーの充電量が判定閾値以上であるときに圧縮開放気筒の数を多くして発電量を少なくする処理を説明するための図である。圧縮開放気筒選択部１２２は、バッテリーの充電量が判定閾値よりも大きな過充電抑制閾値以上であれば、最大発電トルクＴＧｍａｘが残トルクＴＮ以上であっても、一以上の圧縮開放気筒を選択する。過充電抑制閾値は、例えばバッテリーの過充電を抑制するための閾値であって最大充電量の１０分の９であるが、これに限定するものではない。これにより、圧縮開放気筒選択部１２２は、バッテリーの過充電を抑制しながら、排気ガスの温度を上げることができる。

【0046】

圧縮開放気筒選択部１２２は、バッテリーの充電量が過充電抑制閾値以上であり、かつ要求トルクが所定値以下であれば、エンジン４のすべての気筒３を圧縮開放気筒として選択してもよい。この場合、エンジン制御装置１は、エンジン４と発電機６の間に設けられた図示しないクラッチを動作させてエンジン４と発電機６の接続を遮断し、発電機６を電動機（モータ）として動作させる。これにより、エンジン制御装置１は、燃料の消費量を低減しながら排気ガスの温度を上げることができる。エンジン制御装置１は、バッテリーの充電量が過充電抑制閾値未満になったらクラッチを動作させてエンジン４と発電機６を接続する。圧縮開放気筒選択部１２２は、バッテリーの充電量が過充電抑制閾値未満になってエンジン４と発電機６が接続されたら、残トルクＴＮに対する発電トルクＴＧの割合が大きくなるように圧縮開放気筒を選択する。

【0047】

圧縮開放気筒選択部１２２は、車両２の周辺環境の変化により最大出力トルクＴｍａｘが変化した場合、負荷トルクの絶対値ＴＤと要求トルクＴＲとの和が、変化後の最大出力トルクＴｍａｘ以下になるように圧縮開放気筒を選択する。例えば、圧縮開放気筒選択部１２２は、最大出力トルクＴｍａｘが低下したら、低下した最大出力トルクＴｍａｘを、負荷トルクの絶対値ＴＤと要求トルクＴＲとの和が超えないように圧縮開放気筒を選択する。

【0048】

なお、同一の気筒３に燃料を噴射させ続け、同一の気筒３を圧縮開放気筒として選択し続けると、各気筒３の摩耗や消耗具合に差が生じてしまう。そこで、圧縮開放気筒選択部１２２は、各気筒３の圧縮開放気筒としての圧縮開放時間が等しくなるように複数の気筒から圧縮開放気筒を選択する。例えば、圧縮開放気筒選択部１２２は、所定の期間が経過する毎に、異なる気筒３を圧縮開放気筒として選択する。具体的には、圧縮開放気筒選択部１２２は、第１期間において一の気筒３を圧縮開放気筒として選択し、第１期間が終了して第２期間になったら、第１期間において圧縮開放気筒として選択した気筒３と異なる気筒３を圧縮開放気筒として選択する。図１１は、圧縮開放気筒として選択されていた時間が同じになるように圧縮開放気筒を選ぶことを説明するための図である。

【0049】

圧縮開放気筒選択部１２２は、第１期間Ｔ１１において第１気筒３ａを圧縮開放気筒として選択し、第１期間Ｔ１１が終了した後の第２期間Ｔ１２において第２気筒３ｂを圧縮開放気筒として選択する。このように、圧縮開放気筒選択部１２２は、所定期間が経過する毎に、第１気筒３ａから第４気筒３ｄまでの各気筒３を順番に圧縮開放気筒として選択する。なお、所定期間は、空気と燃料の混合気を燃焼室へ取り込み燃焼して燃焼ガスを排出するまでの一連の動作（以下「サイクル」と言う。）を行う回数である。例えば、所定期間は、適宜定めればよく、例えば１００サイクルであるがこれに限定するものではない。また、圧縮開放気筒を選択する順序は任意であり、圧縮開放気筒として選択されていたときの積算サイクル数が同じになるようにすればよい。つまり、第１気筒３ａの後に、圧縮開放気筒として選択する気筒は、第２気筒３ｂ、第３気筒３ｃ及び第４気筒３ｄのどれでもよい。

【0050】

圧縮開放気筒選択部１２２は、２以上の気筒３を圧縮開放気筒として選択する場合も、一の気筒３を圧縮開放気筒として選択する場合と同様に、各気筒３の圧縮開放気筒としての圧縮開放時間が等しくなるように複数の気筒３から圧縮開放気筒を選択する。この場合、圧縮開放気筒選択部１２２は、第１期間において圧縮開放気筒として選択した一の気筒３を、第２期間において選択しても構わない。圧縮開放気筒選択部１２２は、２以上の気筒３を圧縮開放気筒として選択する場合、所定の期間よりも長い期間が経過した時点において、各気筒３の圧縮開放気筒としての圧縮開放時間が等しくなるように複数の気筒３から圧縮開放気筒を選択する。所定の期間よりも長い期間は、例えば所定の期間の１００倍であるが、これに限定するものではない。

【0051】

図１２は、触媒３６の温度の時間変化を示す図である。図１２の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は温度Ｋを示す。時刻Ｔ０は、エンジン４が始動した時点である。実線４１は、実施の形態に係る触媒３６の温度の時間変化を示すグラフである。点線５１は、比較例に係る触媒の温度の時間変化を示すグラフである。比較例においては、実施の形態に係るエンジン制御装置１と異なり、圧縮開放気筒を選択せず、全ての気筒に燃料を噴射している。

【0052】

実線４１で示すとおり、実施の形態に係る触媒３６の温度は、時刻Ｔ１で、触媒３６が排気ガスを浄化できる活性化温度ＫＡを超えた。点線５１に示すとおり、比較例に係る触媒の温度は、時刻Ｔ１よりも後の時刻Ｔ２になるまで活性化温度ＫＡを超えなかった。このように、実施の形態に係る触媒３６の温度は、比較例に係る触媒の温度よりも早い時期に活性化温度ＫＡを超えるので、より早い時期に排気ガスを浄化できるようになる。

【0053】

図１３は、排気ガスに含まれる窒素酸化物の浄化率Ｐの時間変化を示す図である。図１３の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は浄化率Ｐを示す。なお、浄化率Ｐが高いほど排気ガスに含まれる窒素酸化物は少ない。実線４２は、実施の形態の浄化率Ｐの時間変化を示すグラフである。点線５２は、比較例の浄化率Ｐの時間変化を示すグラフである。図１３に示すとおり、実施の形態の浄化率Ｐは、比較例の浄化率Ｐよりも早い時期に飽和する。つまり、実施の形態の触媒３６は、比較例に係る触媒よりも多くの窒素酸化物を除去することができる。

【0054】

図１４は、触媒を通過した後の排気ガスに含まれる窒素酸化物量の積算値Ｎの時間変化を示す図である。図１４の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は積算値Ｎ示す。実線４３は、実施の形態の窒素酸化物量の積算値の時間変化を示すグラフである。点線５３は、比較例の窒素酸化物量の積算値の時間変化を示すグラフである。実線４３に示すとおり、実施の形態の窒素酸化物量の積算値は、規制値ＮＲを超えない。一方、点線５３で示すとおり、比較例の窒素酸化物量の積算値は規制値ＮＲを超えてしまう。

【0055】

［エンジン制御装置１が実行する排気ガス温度を上げる処理］
図１５は、エンジン制御装置１が実行する排気ガス温度を上げる処理の一例を示すフローチャートである。図１５のフローチャートは、エンジン４が始動している間、所定間隔で実行される。例えば制御部１２の処理間隔であるが、これに限定するものではない。エンジン制御装置１は、触媒３６の温度が活性化温度未満であれば排気ガス温度を上げる処理を実行し、触媒３６の温度が活性化温度以上であれば排気ガス温度を上げる処理を実行しない。

【0056】

まず、要求トルク取得部１２１は、要求トルクＴＲを取得する（ステップＳ１）。例えば、要求トルク取得部１２１は、車両２のアクセル開度に応じた要求トルクＴＲを取得する。続いて、圧縮開放気筒選択部１２２は、最大出力トルクＴｍａｘから負荷トルクの絶対値ＴＤを引いた余裕トルクが要求トルクＴＲ以上か否かを判定する（ステップＳ２）。

【0057】

圧縮開放気筒選択部１２２は、余裕トルクが要求トルクＴＲ以上であれば（ステップＳ２でＹｅｓ）、複数の気筒３から一以上の圧縮開放気筒を選択する（ステップＳ３）。例えば、圧縮開放気筒選択部１２２は、圧縮開放気筒の排気弁３４の開放により生じる負荷トルクの絶対値ＴＤと要求トルクＴＲの和がエンジン４の最大出力トルクＴｍａｘを超えないように、圧縮開放気筒を選択する。そして、燃料噴射量決定部１２３は、負荷トルクの絶対値ＴＤと要求トルクＴＲの和を出力トルクＴＯに決定する（ステップＳ４）。

【0058】

圧縮開放気筒選択部１２２は余裕トルクが要求トルクＴＲ未満であれば（ステップＳ２でＮｏ）、圧縮開放気筒を選択しない（ステップＳ５）。圧縮開放気筒が選択されない場合、燃料噴射量決定部１２３は、要求トルクＴＲを出力トルクＴＯに決定する（ステップＳ６）。

【0059】

燃料噴射量決定部１２３は、決定した出力トルクＴＯに対応する燃料噴射量を決定する（ステップＳ７）。具体的には、燃料噴射量決定部１２３は、エンジン４の出力トルクＴＯと燃料噴射量の関係を示す燃料出力マップを参照して、決定した出力トルクＴＯに対応する燃料噴射量を決定する。

【0060】

噴射制御部１２５は、各気筒３に燃料を噴射する燃料噴射部３７を制御して、燃料噴射量決定部１２３が決定した燃料噴射量の燃料を稼働気筒に噴射させる（ステップＳ８）。排気弁制御部１２４は、圧縮開放気筒の圧縮工程中に圧縮開放気筒の排気弁３４を開放する（ステップＳ９）。なお、ステップＳ８とステップＳ９は、並列に実行される。

【0061】

［エンジン制御装置１の効果］
以上説明したとおり、エンジン制御装置１は、活性温度に達すると排気ガスを浄化する触媒３６が設けられている排気管３２に接続された複数の気筒３を有するエンジン４に対する要求トルクの大きさに応じて、燃料を噴射させずに圧縮工程中に排気弁を開放する圧縮開放気筒を複数の気筒３から選択する。次に、エンジン制御装置１は、排気弁３４の開放により生じる負荷トルク及び要求トルクに応じて、複数の気筒３のうちの圧縮開放気筒以外の稼働気筒に噴射させる燃料噴射量を決定する。そして、エンジン制御装置１は、圧縮開放気筒の圧縮工程中に圧縮開放気筒の排気弁３４を開放し、各気筒３に燃料を噴射する燃料噴射部３７を制御して、決定した燃料噴射量の燃料を稼働気筒に噴射させる。

【0062】

上記の構成により、エンジン制御装置１は、圧縮開放気筒の圧縮工程で加熱された空気を排気管３２に排出させる。また、エンジン制御装置１は、負荷トルク及び要求トルクに応じた量の燃料を稼働気筒に噴射させるので、エンジン４が無負荷状態であるか、負荷状態であるかに関わらず、排気ガス温度を上げることができる。さらに、エンジン制御装置１は、要求トルクのみに応じた量よりも多量の燃料を気筒３に噴射させるため、稼動気筒から排出される排気ガスの温度を、要求トルクのみに応じた量の燃料を稼働気筒に噴射させるときの排気ガスの温度よりも高くできる。

【0063】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0064】

１ エンジン制御装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
１２１ 要求トルク取得部
１２２ 圧縮開放気筒選択部
１２３ 燃料噴射量決定部
１２４ 排気弁制御部
１２５ 噴射制御部
２ 車両
３ 気筒
３１ 吸気管
３２ 排気管
３３ 吸気弁
３４ 排気弁
３５ ピストン
３６ 触媒
３７ 燃料噴射部
３８ アクチュエータ
４ エンジン
５ 出力軸
６ 発電機
７ 車輪

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【手続補正書】

【提出日】2023-10-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

活性温度に達すると排気ガスを浄化する触媒が設けられている排気管に接続された複数の気筒を有するエンジンに対する要求トルクを取得する要求トルク取得部と、
前記要求トルクの大きさに応じて、燃料を噴射させずに圧縮工程中に排気弁を開放する圧縮開放気筒を前記複数の気筒から選択する圧縮開放気筒選択部と、
前記圧縮開放気筒の圧縮工程中に前記圧縮開放気筒の排気弁を開放する排気弁制御部と、
前記排気弁の開放により生じる負荷トルク及び前記要求トルクに応じて、前記複数の気筒のうちの前記圧縮開放気筒以外の燃料を噴射させる稼働気筒に噴射させる燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定部と、
各気筒に燃料を噴射する燃料噴射部を制御して、前記燃料噴射量決定部が決定した前記燃料噴射量の燃料を前記稼働気筒に噴射させる噴射制御部と、
を有し、
前記圧縮開放気筒選択部は、前記エンジンに接続された発電機の発電に必要な発電トルクと前記負荷トルクとの和が、前記エンジンが出力可能な最大出力トルクから前記要求トルクを除いた残トルクになるように前記圧縮開放気筒を選択する、
エンジン制御装置。

【請求項2】

前記圧縮開放気筒選択部は、前記要求トルクが小さいほど選択する前記圧縮開放気筒の数を多くする、
請求項１に記載のエンジン制御装置。

【請求項3】

前記圧縮開放気筒選択部は、各気筒の前記圧縮開放気筒としての圧縮開放時間が等しくなるように前記複数の気筒から前記圧縮開放気筒を選択する、
請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。

【請求項4】

前記燃料噴射量決定部は、前記燃料噴射量の燃料を前記稼働気筒に噴射させたときの前記エンジンの出力トルクが、前記負荷トルクと前記要求トルクとの和になる前記燃料噴射量を決定する、
請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。

【請求項5】

前記圧縮開放気筒選択部は、
前記発電機が最大発電量の電力を発電するのに必要な最大発電トルクが前記残トルク以上であれば前記圧縮開放気筒を選択せず、
前記最大発電トルクが前記残トルク未満であれば、前記圧縮開放気筒を選択する、
請求項１に記載のエンジン制御装置。

【請求項6】

前記圧縮開放気筒選択部は、
前記残トルクから一の前記圧縮開放気筒による前記負荷トルクを除いた値が前記最大発電トルク以下であれば、一の前記圧縮開放気筒を選択し、
前記残トルクから一の前記圧縮開放気筒による前記負荷トルクを除いた値が前記最大発電トルクより大きければ、２以上の前記圧縮開放気筒を選択する、
請求項５に記載のエンジン制御装置。