JP6332299B2

JP6332299B2 - 車両の制御装置

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Publication number: JP6332299B2
Application number: JP2016025039A
Authority: JP
Inventors: 雅仁工藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2036-02-12
Also published as: JP2017141791A; EP3205865A1; EP3205865B1; CN107084082A

Description

本発明は、内燃機関を搭載した車両を制御するための装置に係り、特に、排気通路に設けられたフィルタを再生するように構成されたものに関する。

内燃機関の排出ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）を捕捉するために、排気通路にパティキュレートフィルタを設置することが広く行われている。このようなパティキュレートフィルタは、捕捉された粒子状物質を酸化除去することによって再生することができる。

特許文献１が開示するハイブリッド車両では、ガソリンエンジンの排気通路にガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）を設置すると共に、このＧＰＦに堆積した粒子状物質を燃焼によって除去する昇温制御を実行するように構成された制御装置を備えている。

特許文献２が開示する車両では、内燃機関のシリンダヘッドに、排気マニホールドが一体的に設けられている。この排気マニホールドは、シリンダヘッド内に設けられたウォータージャケットによって冷却されるように構成されている。

特開２０１５−１２８９３５号公報特開２０１５−０５９４９２号公報

しかしながら、特許文献２で開示されているような、シリンダヘッドに排気マニホールドを一体的に設けた構造を有する内燃機関につき、その排気通路にパティキュレートフィルタを設置した場合に、パティキュレートフィルタの昇温を含む最適なエンジン制御は検討されていない。

そこで本発明の目的は、シリンダヘッドに排気マニホールドを一体的に設けた構造を有する内燃機関につき、その排気通路にパティキュレートフィルタを設置した場合に、パティキュレートフィルタの昇温を含む最適なエンジン制御を提供することにある。

本発明の一態様に係る車両の制御装置は、
シリンダヘッド内に排気マニホールドが形成された火花点火式の内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸に結合された機械式ウォーターポンプであって、前記排気マニホールドを冷却可能に前記シリンダヘッド内に形成されたウォータージャケットに冷却水を供給するように構成された機械式ウォーターポンプと、
前記内燃機関に接続された過給機と、
前記過給機のタービンをバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排出ガス中の粒子状物質を捕捉するように構成されたフィルタと、
を備えた車両に適用され、前記内燃機関及び前記ウェイストゲートバルブを制御するように構成された車両の制御装置であって、
前記フィルタの再生要求があった場合に、当該再生要求がない場合に比べて、前記内燃機関の点火時期を遅角させ且つ前記ウェイストゲートバルブの開度を減少させるように構成されていることを特徴とする。

この態様では、装置は、フィルタの再生要求があった場合に、当該再生要求がない場合に比べて、内燃機関の点火時期を遅角させるように制御する。点火時期を遅角させることにより、排気温度を上昇させることができるが、その反面、出力が低下するおそれがある。そこで第２制御部が、ウェイストゲートバルブの開度を減少させるように（すなわち、閉じ側に）制御する。これによって過給圧を上昇させ、出力の低下を抑制ないし補償することが可能になる。

本発明が適用される車両は、内燃機関の出力軸に結合された機械式ウォーターポンプを備えており、当該機械式ウォーターポンプは、排気マニホールドを冷却可能にシリンダヘッド内に形成されたウォータージャケットに冷却水を供給するように構成されている。

機械式ウォーターポンプからの冷却水によって排気マニホールドを冷却する構成においては、内燃機関の回転数が上昇すると、これによって冷却水の流量が増えて、排気マニホールドの冷却が促進されてしまい、パティキュレートフィルタの昇温が妨げられるおそれがある。しかしながら、本発明では、点火遅角とウェイストゲートバルブの閉じ側への制御により、内燃機関の回転数の上昇を抑制しながら、出力の低下を抑制ないし補償できるので、ウォーターポンプによる冷却水の流量の増大による排気温度の低下を抑制して、パティキュレートフィルタを迅速に再生することができる。

好適には、装置は、前記フィルタの温度を、当該フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去することが可能な再生可能温度以上に上昇させるように、前記内燃機関の点火時期を遅角させるように構成されている。この場合には、フィルタの再生を好適に実行することができる。

好適には、装置は、点火時期の前記遅角による前記内燃機関のトルクの減少を補償するように、ウェイストゲートバルブの開度を減少させるように構成されている。この場合には、点火時期の遅角による内燃機関のトルクの減少が補償されるので、ドライバビリティを向上することができる。

本発明の実施形態に係る車両の全体構成を示す概略図である。シリンダヘッドを示す斜視図である。図２のシリンダヘッドのＺ１−Ｚ１線断面図である。図３のシリンダヘッドのＺ２−Ｚ２線断面図である。本発明の実施形態におけるフィルタ再生に係る内燃機関、ＷＧＶおよび自動変速機の制御に関する処理を示すフローチャートである。本発明の実施形態における目標ＷＧＶ開度を算出するための通常時マップと再生時マップとを示すグラフである。

以下、本発明の実施形態につき添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る内燃機関の概略図である。図示されるように、内燃機関（エンジン）１は、燃焼室３の内部で燃料と空気との混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストンを往復移動させることにより動力を発生する。本実施形態の内燃機関１は、自動車に搭載された多気筒内燃機関であり、より具体的には直列４気筒の火花点火式内燃機関、すなわちガソリンエンジンである。ただし、本発明が適用可能な内燃機関はこのようなものに限られず、気筒数、形式等は特に限定されない。内燃機関１の不図示の出力軸は、トルクコンバータ（不図示）、自動変速機３０およびディファレンシャルギヤアセンブリ（不図示）に接続されており、駆動輪（不図示）を駆動する。自動変速機３０は有段であるが、無段であってもよい。

図示しないが、内燃機関１のシリンダヘッド２には、吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁とが、気筒ごとに配設されており、各吸気弁および各排気弁はカムシャフトによって開閉させられる。吸気弁および排気弁に関連して、それらの開閉タイミングを運転状態に応じて制御する可変バルブタイミング機構（不図示）が配設されている。シリンダヘッド２の頂部には、燃焼室３内の混合気を点火するための点火プラグ７が、気筒ごとに取り付けられている。

各気筒の吸気ポートは、気筒毎の枝管４を介して、吸気集合室であるサージタンク８に接続されている。サージタンク８の上流側には吸気管１３が接続されており、吸気管１３は過給機２５のコンプレッサ２５ａの出口に連結されている。コンプレッサ２５ａの入口は、エアクリーナ９に連結されている。吸気管１３には、吸入空気量（単位時間当たりの吸入空気の量すなわち吸気流量）を検出するためのエアフローメータ５と、電子制御式のスロットルバルブ１０とが組み込まれている。吸気ポート、枝管４、サージタンク８および吸気管１３により、吸気通路が形成される。吸気管１３の周りには、吸気管１３内を流れる吸入空気を冷却するためのインタークーラ１１が配置されている。インタークーラ１１内に機関冷却水が導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。

気筒内に燃料を直接噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）１２が、気筒ごとに配設される。インジェクタ１２から噴射された燃料は、吸気弁の開弁時に燃焼室３に吸入された吸入空気と共にピストンで圧縮され、点火プラグ７で点火燃焼させられる。インジェクタ１２は、燃料を吸気通路の吸気ポート内に噴射するように配設されていても良い。

図２ないし図４に示されるように、本実施形態におけるシリンダヘッド２は、ヘッド本体１７を有すると共に、ヘッド本体１７の内部には、排気マニホールド１４が一体的に形成されている。排気マニホールド１４は、４本の排気通路２１、第１合流部２２、および第２合流部２３を有している。ヘッド本体１７の内部には、さらにウォータージャケット１８が、燃焼室３および排気マニホールド１４を冷却可能に形成されている。ウォータージャケット１８は、下側ジャケット１８ａ、中間ジャケット１８ｂ、および上側ジャケット１８ｃを有している。

各排気通路２１の上流側には、分岐部２１ａが形成されている。分岐部２１ａは、燃焼室３の排気ポート（不図示）に接続されている。分岐部２１ａは、各排気通路２１を２つに分岐している。第１合流部２２は、４本の排気通路２１のうちの２本の排気通路２１の下流側を合流している。第２合流部２３は、４本の排気通路２１のうちの残りの２本の排気通路２１の下流側を合流している。第２合流部２３は、第１合流部２２と間隔を空けて配置されている。

図３に示されるように、ヘッド本体１７は、隔壁３１を有している。隔壁３１は、各合流部２２，２３の間の部分を構成している。また、ヘッド本体１７は、取付面３２を有している。取付面３２には、各合流部２２，２３が開口している。取付面３２には、ガスケット（不図示）を介して過給機２５が取り付けられている。

下側ジャケット１８ａは、ヘッド本体１７において各排気通路２１の下側の部分に形成されている。図２に示されるように、下側ジャケット１８ａは、各排気通路２１を下側から覆っている。下側ジャケット１８ａには、内燃機関を冷却する冷却水が、機械式ウォーターポンプ４０（図１）によって加圧されて、シリンダブロックの冷却水路（不図示）から供給されている。

図３に示されるように、中間ジャケット１８ｂは、隔壁３１に形成されている。図２に示されるように、中間ジャケット１８ｂは、第１合流部２２を下側から覆い、かつ第２合流部２３を上側から覆っている。中間ジャケット１８ｂは、各排気通路２１が配列される方向に延びている。

図３に示されるように、上側ジャケット１８ｃは、ヘッド本体１７において各排気通路２１の上側の部分に形成されている。図２に示されるように、上側ジャケット１８ｃは、各排気通路２１を上側から覆っている。上側ジャケット１８ｃは、下側ジャケット１８ａと連通している。上側ジャケット１８ｃには、下側ジャケット１８ａから冷却水が供給されている。

図３および図４に示されるように、隔壁３１には、２個の連通路３３が形成されている。２個の連通路３３は、中間ジャケット１８ｂが延びる方向において間隔を空けて形成されている。連通路３３は、下側ジャケット１８ａと中間ジャケット１８ｂとを連通している。下側ジャケット１８ａの冷却水は、連通路３３を介して中間ジャケット１８ｂに供給され、隔壁３１及び端壁３１Ａを冷却することができる。端壁３１Ａは、取付面３２を構成するため、取付面３２がより効果的に冷却される。

再び図１において、機械式ウォーターポンプ４０は、内燃機関１のシリンダブロックの前端面に取り付けられている。内燃機関１のクランク軸またはスタータモータ（図示せず）の回転力が、ベルト４１を介して伝えられ、これによって機械式ウォーターポンプ４０が作動する。機械式ウォーターポンプ４０は、エンジン入口（不図示）から内燃機関１内に冷却水を押し込むように動作する。冷却水は、シリンダブロック内を通って、シリンダヘッド２のウォータージャケット１８に流れ込み、燃焼室３および排気マニホールド１４を冷却した後、エンジン出口（不図示）から外に出て、ラジエータ（不図示）へと循環する。

排気マニホールド１４の第１合流部２２および第２合流部２３の下流側は、過給機２５の排気タービン２５ｂの入口に接続されている。排気タービン２５ｂの出口は、排気管６に接続されている。排気ポート、排気マニホールド１４および排気管６によって、排気通路が形成される。

排気管６には、過給機２５の排気タービン２５ｂをバイパスするように、バイパス通路２６、およびこれを開閉する電子制御式のウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）２７が設置されている。ＷＧＶ２７は、その開度を全開と全閉との間で無段階で変更できるように構成されている。ＷＧＶ２７は、モータおよび歯車機構によって弁体を駆動するように構成されている。この歯車機構は、例えばウォームギヤおよびヘリカルギヤを含んで構成されており、このヘリカルギヤの回転位置を検出することで弁体の開度を検出するためのＷＧＶ開度センサ２８が設けられている。なおＷＧＶ２７は、過給圧又は吸気管圧力によって制御されるダイヤフラム式のものであってもよい。

排気管６には、触媒５０とフィルタ５１とが直列に取り付けられている。触媒５０は、例えばアルミナに、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｈ）あるいはロジウム（Ｒｄ）などの貴金属を担持させたものであり、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）等をまとめて触媒反応により浄化できる。

フィルタ５１は、ＧＰＦ（ＧａｓｏｌｉｎｅＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）である。フィルタ５１の基材には、コージェライトあるいはメタルが用いられている。フィルタ５１は、多数のセルのうち上流側が栓詰されたセルと、下流側が栓詰されたセルとが互いに隣接するように配置された所謂ウォールフロー型であるが、個々のセルが上流から下流へと連通した所謂ストレートフロー型であってもよい。フィルタ５１は、排出ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕捉する。捕捉されたＰＭは、フィルタ５１に堆積する。なお、フィルタ５１は、排気通路の触媒５０よりも上流側の位置に配置されてもよい。また、フィルタ５１は、触媒物質を担持させることで、触媒５０と同様の機能を併せ持っていてもよい。その場合、触媒５０を省略してもよい。

排気通路のフィルタ５１よりも上流側の位置には、上流側圧力センサ５２が設けられる。排気通路のフィルタ５１よりも下流側の位置には、下流側圧力センサ５３が設けられる。上流側圧力センサ５２および下流側圧力センサ５３は、いずれも排気通路内の圧力を検出できるように構成されている。

上述の点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２およびＷＧＶ２７等は、制御装置としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）２２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２２は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含む。またＥＣＵ２２には、図示されるように、前述のエアフローメータ５、ＷＧＶ開度センサ２８、上流側圧力センサ５２および下流側圧力センサ５３のほか、内燃機関１のクランク角を検出するクランク角センサ１６、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５、内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサ２３、吸気管１３におけるインタークーラ１１の下流側に配置され、スロットルバルブ１０上流側の圧力（過給圧）を検出する過給圧センサ２９、その他の各種センサが、図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。また、ＥＣＵ２２には、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２、自動変速機３０、および可変バルブタイミング機構等が、図示されないＤ／Ａ変換器および駆動回路を介して接続されている。ＥＣＵ２２は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２、ＷＧＶ２７、自動変速機３０、および可変バルブタイミング機構等を制御し、点火時期、スロットル開度、燃料噴射量、ＷＧＶ開度、燃料噴射時期、変速比、バルブタイミング等を制御する。なおスロットル開度は通常、アクセル開度に応じた開度に制御される。ＥＣＵ２２は単独であっても、互いに協働する複数の電子制御ユニットにより構成されていても良い。

ＥＣＵ２２は、フィルタ５１の再生が要求されると判定する場合に、フィルタ５１の再生制御を実行する。フィルタ５１の再生制御とは、フィルタ５１の温度を再生可能温度（活性温度）Ｔｆ（０）以上に上昇させ（以下、昇温制御ともいう）、酸素を含む空気をフィルタ５１に供給することで、フィルタ５１に堆積したＰＭを燃焼除去する制御である。フィルタ５１に堆積したＰＭは、再生制御によってＯ２と燃焼反応することによって酸化し、フィルタ５１から取り除かれる。

ＥＣＵ２２は、上流側圧力センサ５２と下流側圧力センサ５３とを用いて、フィルタ５１の再生が要求されるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２２は、上流側圧力センサ５２によって検出される上流側圧力と、下流側圧力センサ５３によって検出される下流側圧力との差が、予め定められたしきい値よりも高くなる場合には、フィルタ５１の再生が要求されると判定する。下流側圧力センサ５３の検出値に代えて、大気圧を検出するための大気圧センサ（不図示）の検出値を用いても良い。しきい値は、フィルタ５１におけるＰＭの堆積量が所定量以上であることを推定するための値であって、実験的あるいは設計的に適合される所定値であってもよいし、内燃機関１の運転状態に応じて変化する値であってもよい。

なお、フィルタ５１の再生が要求されるか否かの判定方法としては、上述の上流側圧力センサ５２と下流側圧力センサ５３とを用いた方法に限定されるものではない。ＥＣＵ２２は、たとえば、酸素センサ、空燃比センサ、エアフローメータ５、スロットル開度センサ、水温センサ２３などの各種センサを利用して、フィルタ５１の温度を推定したり、あるいは、内燃機関１の作動履歴、運転時間あるいは出力低下量等からフィルタ５１におけるＰＭの堆積量を推定したりして、推定された堆積量が所定量以上である場合に、フィルタ５１の再生が要求されると判定する方法であってもよい。

本実施形態では、フィルタ５１の昇温制御として、点火遅角補正と、ＷＧＶ２７の閉じ補正とを実行する。

点火遅角補正は、フィルタ５１が再生される程度に排気温度が上昇するように、内燃機関１の点火時期を、通常値よりも遅角させる制御である。点火時期の遅角によって、未燃燃料が排気マニホールド１４などの排気通路内もしくは触媒５０で燃焼ないし反応し（いわゆる「後燃え」）、これによって排気温度が上昇させられる。具体的には、点火遅角補正は、内燃機関１の排気温度が上昇するように内燃機関１の点火時期を通常値よりも所定の遅角量だけ遅角することによって行われ、これによって、フィルタ５１の温度が上昇させられる。

再生制御を行わない通常時においては、ＥＣＵ２２は、たとえば、要求空気量（アクセルペダルの踏み込み量に基づいて決定される）とエンジン回転数とに基づいて基本点火時期を求め、この基本点火時期を、吸気温度、吸気圧、バルブタイミングなどに関する補正量で補正し、補正された目標点火時期と一致するように、点火プラグ７の実際の点火時期を制御する。通常時においては、目標点火時期は、ノッキングの発生発生防止を主たる目的として設定される。そして、再生制御の実行時においては、ＥＣＵ２２は、上述の吸気温度などの補正量に加えて、所定の昇温用遅角量ＳＡｈｔに対応する補正量で、基本点火時期を遅角側に補正する。

点火時期の遅角補正は、再生制御の実行時に、通常値から所定の遅角量だけ遅角した値にステップ的に変化させるようにして行なわれてもよいし、あるいは、通常値から所定の遅角量だけ遅角した値になるまで時間の経過とともに線形的にあるいは非線形的に変化させるようにして行なわれてもよい。所定の遅角量は、たとえば、フィルタ５１の温度上昇の応答性等を考慮して設定される。なお、遅角量は、フィルタ５１のＰＭの詰まり具合等に基づいて、例えば圧力差が大きいほど遅角量が大きくなるように設定されてもよい。

内燃機関１の点火時期を通常値よりも遅角することによって、点火時期を通常値とする場合よりも排気温度が高くなるため、フィルタ５１の温度を早期に再生可能温度Ｔｆ（０）まで上昇させることができる。このため、早期にフィルタ５１に堆積したＰＭを取り除くことができる。

他方、内燃機関１の点火時期を通常値よりも遅角することによって、点火時期を通常値とする場合よりも内燃機関１の出力トルクが低下してしまう。このため、本実施形態では、ＷＧＶ２７の開度の閉じ補正を実行することにより、過給圧を上昇させ、出力トルクの低下分を補償するようにしている。

ＷＧＶ２７の制御のための目標ＷＧＶ開度を算出するために、図６に示されるように、再生制御を行わない通常時に用いられる通常時マップ（曲線１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａで示される）と、再生制御を実行する時に用いられる再生時マップ（曲線１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ，１０４ｂで示される）とが予め作成され、ＥＣＵ２２のＲＯＭに格納されている。両マップは、エンジン回転数と、要求空気量（アクセルペダルの踏み込み量に基づいて決定される）とをパラメータとしており、エンジン回転数が大きいほど、また要求空気量が小さいほど、目標ＷＧＶ開度が大きくなるように設定されている。そして、曲線１０１ａと曲線１０１ｂ、曲線１０２ａと曲線１０２ｂ、曲線１０３ａと曲線１０３ｂ、曲線１０４と曲線１０４ｂは、それぞれ等しいＷＧＶ開度を示しており、かつ、再生時マップ（曲線１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ，１０４ｂ）は、通常時マップ（曲線１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａ）よりも、高回転側かつ小空気量側に偏向している。すなわち、同じエンジン回転数および要求空気量に対して、再生時マップでは通常時マップに比べて、目標ＷＧＶ開度が小さくなるように設定されている。したがって、再生時マップが使用されるときには、通常時マップを使用するときに比べて、目標ＷＧＶ開度が小さく（閉じ側に）補正されることになる。そして、この再生時マップにおけるＷＧＶ２７の開度は、昇温用点火時期補正（ステップＳ３０）による点火時期の遅角に伴う内燃機関１の出力トルクの減少を補償するように設定されている。

ＥＣＵ２２は、通常時マップまたは再生時マップのいずれかによって算出された目標ＷＧＶ開度と、ＷＧＶ開度センサ２８により検出した実ＷＧＶ開度とに基づいて、両者が一致するようにＷＧＶ制御量を算出する。そして、ＥＣＵ２２で算出したＷＧＶ制御量が駆動回路に出力され、駆動回路によってＷＧＶ２７が駆動され、ＷＧＶ開度センサ２８によって検出される開度が目標ＷＧＶ２７と一致するように制御される。なお、再生時マップにおけるＷＧＶ２７の開度の補正量は、昇温用点火時期補正（ステップＳ３０）による点火時期の遅角に伴う内燃機関１のトルクの減少を補償するような値とするが、そのような値よりもやや小さいものであって点火時期の遅角に伴う内燃機関１のトルクの減少を完全には補償しないものであってもよく、その限りにおいて本発明に所期の効果を得ることができる。

図５は、ＥＣＵ２２が実行するフィルタ再生に係る内燃機関１、ＷＧＶ２７および自動変速機３０の制御に関する処理を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、内燃機関１の運転中に、ＥＣＵ２２に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。

図５を参照して、ステップＳ１０にて、ＥＣＵ２２は、上流側圧力センサ５２および下流側圧力センサ５３からの信号に基づき、上流側圧力および下流側圧力の値を読み込む。次に、ＥＣＵ２２は、フィルタ５１の再生が要求されているか否かを判定する（Ｓ２０）。なお、フィルタ５１の再生が要求がされるか否かの判定方法および再生制御については、上述したとおりである。

フィルタ５１の再生が要求されていると判定された場合には、ＥＣＵ２２は、昇温用点火遅角補正を実行する（ステップＳ３０）。具体的にはＥＣＵ２２は、上述のとおり、吸気温度やバルブタイミングなどに応じた補正量に加えて、所定の昇温用遅角量ＳＡｈｔに対応する補正量で、基本点火時期を補正する。

次に、ＥＣＵ２２は、フィルタ再生制御の一部として、ＷＧＶ開度の閉じ補正を実行する（ステップＳ４０）。具体的にはＥＣＵ２２は、上述のとおり、図６に示される再生時マップ（１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ，１０４ｂで示される）を用いて、目標ＷＧＶ開度を算出する。

次に、ＥＣＵ２２は、排気温度を推定する（ステップＳ５０）。この排気温度の推定は、触媒の過熱による溶損や、タービンや触媒コンバータ本体の過熱による損傷ないし劣化を避ける目的で行われるものであり、例えば、エンジン回転数、要求空気量、点火時期および上流側圧力をパラメータとする所定の関数により実行される。なお、フィルタ５１の再生が行われない通常の場合における排気温度の推定は、演算負荷を抑制するために、上流側圧力をパラメータとせずに、残余のパラメータのみによって実行される。

次に、ＥＣＵ２２は、推定された排気温度が所定のしきい値より大であるかを判定する（ステップＳ６０）。そして肯定の場合には、目標燃料噴射量が増量側に補正される（ステップＳ７０）。この増量に係る燃料噴射量は、固定量であっても良く、また排気温度が高いほど多い量であってもよい。

他方、フィルタ５１の再生が要求されていないと判定された場合は（Ｓ２０にてＮＯ）、ＥＣＵ２２は、目標点火時期・目標ＷＧＶ開度および目標燃料噴射量として、いずれも通常の値、すなわちフィルタ５１の再生を行わない運転状態に適合した値を設定することになる（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）。すなわち、ＥＣＵ２２は、上述のとおり、吸気温度やバルブタイミングなどに応じた補正量で、基本点火時期を補正するが（ステップＳ１００）、昇温用遅角量ＳＡｈｔに対応する補正量は用いられない。またＥＣＵ２２は、図６に示される通常時マップ（曲線１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａで示される）を用いて目標ＷＧＶ開度を設定する（Ｓ１１０）。

次に、ＥＣＵ２２は、エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度ＴＡに基づいて、所定の変速マップにより、目標変速段を決定する（ステップＳ８０）。本実施形態では単一の変速マップが用いられるものであり、フィルタ５１を再生させる再生制御の実行要求があった場合であっても、内燃機関１の回転数、および自動変速機３０の変速比は、いずれも再生制御の実行要求がない場合におけるものから変更されない。

最後にステップＳ９０において、ＥＣＵ２２は、ステップＳ７０またはＳ１２０で算出された目標燃料噴射量、ステップＳ３０またはＳ１００で算出された目標点火時期、ステップＳ４０またはＳ１１０で算出された目標ＷＧＶ開度、およびステップＳ８０で決定された目標変速段に従って、これら目標値に一致するように、インジェクタ１２による燃料供給、点火プラグ７による点火、ＷＧＶ２７の制御および自動変速機３０の制御を行う。

以上の処理の結果、本実施形態では、フィルタ５１の再生が要求されている場合には、ステップＳ３０で昇温用点火遅角補正された点火時期に点火が行われることにより、排気温度が上昇させられ、フィルタ５１の昇温が促進されることになる。また、ステップＳ４０で閉じ補正された目標ＷＧＶ開度と一致するようにＷＧＶ２７が制御されることにより、昇温用点火遅角に伴うエンジン出力トルクの低下分が補償されることになる。また、ステップＳ５０で上流側圧力を考慮して精度よく算出された排気温度に基づいて目標燃料噴射量を増量補正（ステップＳ７０）したので、このように精度よく補正された目標噴射量に従って燃料が噴射されることにより、燃料噴射量の増量分を最小限にし、過剰な燃料供給に伴う排出ガス温度の低下を抑制することができる。

以上詳述したとおり、本実施形態では、フィルタ５１の再生要求（ステップＳ２０）があった場合に、当該再生要求がない場合に比べて、内燃機関の点火時期を遅角させ（ステップＳ３０）、且つＷＧＶ２７の開度を減少させるように制御する（ステップＳ４０）。点火時期を遅角させることにより、排気温度を上昇させることができるが、その反面、出力が低下するおそれがある。そこでＷＧＶ２７の開度を小さく（すなわち、閉じ側に）制御するので、これによって過給圧を上昇させ、出力の低下を抑制ないし補償することが可能になる。

そして、本実施形態に係る車両は、内燃機関１の出力軸に結合された機械式ウォーターポンプ４０を備え、当該機械式ウォーターポンプ４０は、排気マニホールド１４を冷却可能にシリンダヘッド内に形成されたウォータージャケット１８に冷却水を供給するように構成されている。機械式ウォーターポンプ４０からの冷却水によって排気マニホールド１４を冷却する構成においては、内燃機関１の回転数が上昇すると、これによって冷却水の流量が増えて、排気マニホールド１４の冷却が促進されてしまい、フィルタ５１の昇温が妨げられるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、昇温用点火遅角（ステップＳ３０）とＷＧＶ２７の閉じ補正（ステップＳ４０）により、内燃機関１の回転数の上昇を抑制しながら、出力の低下を抑制ないし補償できるので、機械式ウォーターポンプ４０による冷却水の流量の増大による排気温度の低下を抑制して、フィルタ５１を迅速に再生することができる。

本発明は、ディーゼルエンジンにも適用可能である。また、本発明は内燃機関のほかにモータジェネレータなどの他の駆動源を有するハイブリッド車にも、好適に適用することができる。

本発明は前述の各態様および変形例のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１内燃機関
３燃焼室
５エアフローメータ
６排気管
７点火プラグ
１２インジェクタ
１４排気マニホールド
１８ウォータージャケット
２２電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２６バイパス通路
２７ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
２８ＷＧＶ開度センサ
５０触媒
５１フィルタ
５２上流側圧力センサ
５３下流側圧力センサ

Claims

シリンダヘッド内に排気マニホールドが形成された火花点火式の内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸に結合された機械式ウォーターポンプであって、前記排気マニホールドを冷却可能に前記シリンダヘッド内に形成されたウォータージャケットに冷却水を供給するように構成された機械式ウォーターポンプと、
前記内燃機関に接続された過給機と、
前記過給機のタービンをバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブと、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排出ガス中の粒子状物質を捕捉するように構成されたフィルタと、
を備えた車両に適用され、前記内燃機関及び前記ウェイストゲートバルブを制御するように構成された車両の制御装置であって、
前記フィルタの再生要求があった場合に、当該再生要求がない場合に比べて、前記内燃機関の点火時期を遅角させ且つ前記ウェイストゲートバルブの開度を減少させるように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。
請求項１に記載の車両の制御装置であって、
前記フィルタの温度を、当該フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去することが可能な再生可能温度以上に上昇させるように、前記内燃機関の点火時期を遅角させるように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。
請求項１または２に記載の車両の制御装置であって、
点火時期の前記遅角による前記内燃機関のトルクの減少を補償するように、ウェイストゲートバルブの開度を減少させるように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。