JP2005036659A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】PF再生処理中に充電を行ってエンジン出力を高め、効果的にPMを燃焼させるとともに、目標エンジン出力の高低にかかわらず、運転者に違和感を与えることなくPF再生処理を行わせる。
【解決手段】エンジン3による発電とエンジン3へのトルクアシストが可能な駆動力制御用モータ1と、排気通路12に設けられて酸化触媒21と併用されるPF22と、PF22のPM堆積量を推定するPM堆積量推定手段37,38とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、エンジン3の運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段30と、PM堆積量が所定値以上になったときに駆動力制御用モータ1で発電させるとともに、後噴射を行って堆積したPMを燃焼させる制御手段30とを備え、制御手段30は、目標エンジン出力が低いときには高いときに比べて後噴射量が多くなるように設定する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンによる発電とエンジンへのトルクアシストが可能な駆動力制御用モータと、エンジンの排気通路に設けられたパティキュレートフィルタとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、特にパティキュレートフィルタを再生させるために堆積したパティキュレートマターを排気熱によって燃焼させるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、エンジンとモータとを組み合わせ、そのモータが必要に応じてエンジンによる発電を行ったり、補助的に駆動力を付与(以下トルクアシストまたは単にアシストという)したりするようなハイブリッド車両が開発されている。このハイブリッド車両では、走行負荷に相当するエンジン出力(以下目標エンジン出力という)が低い領域では、エンジン出力を目標エンジン出力よりも高めに設定し、余剰出力によってモータで発電するとともにそのエネルギをバッテリに貯蔵する。一方、目標エンジン出力が高い領域では、エンジン出力を目標エンジン出力よりも低めに設定し、不足する出力をモータ出力で補う(バッテリに貯蔵したエネルギでモータを駆動する)トルクアシストを行う。
【0003】
即ち、目標エンジン出力の変動幅に対し、実際のエンジン出力の変動幅を狭く設定することができるので、エンジンを効率の高い領域で運転させ易くなり、燃費や排ガス浄化性能を高めることができる。
【0004】
一方、エンジンの排ガス浄化に関し、パティキュレートマター(排ガスに含まれる煤などの粒子状物質。以下PMと略称する)の削減要求が近年高まっている。これに対し、排ガスからPMを除去する装置としてパティキュレートフィルタ(以下PFと略称する。特にディーゼルエンジン用のものをDPFと称する)が一般的に用いられている。
【0005】
PFはエンジンの排気通路に設けられてPMを捕集するが、その堆積量が増加すると次第に目詰まりし、充分な捕集能力を発揮しなくなる。そこで、その目詰まりを解消するPF再生処理が必要となる。PF再生処理として、例えば堆積したPMを高温の排ガスによって燃焼させて目詰まりを解消する方法が採られる。この方法は、PMを燃焼させる間、排ガスを高温に保つ必要があり、そのためエンジンを一定以上の出力で運転することが要求される。
【0006】
このようなPF再生処理を行うハイブリッド車両として、PF再生処理中にバッテリに充電を行ってエンジン出力を高めるとともに、その充電時間を延長するようにした技術が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0007】
このようにすると、PF再生処理中のエンジン出力を目標エンジン出力より高めることになるので、排気温度が高くなり、PMの燃焼に好適となる。更に、充電時間を延長することにより、PM燃焼のための時間を確保し易くなる。そして充電によって貯蔵されたエネルギは、後にトルクアシストに供されるのでエネルギを効率良く利用することができる。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−242721号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1に示された装置においてPFの再生処理を行う場合、特に目標エンジン出力が低いときには充電に必要なエンジン出力を増加しただけではPMを燃焼させるに足る高温の排ガスを得ることができず、更にエンジン出力を高める必要がある。そうするとエンジン出力が目標エンジン出力よりも高くなり過ぎるので、駆動トルクが運転者の意に反して上昇し、違和感を与える虞がある。また、エネルギーロスを招いて燃費改善効果を目減りさせるという問題が生じる。
【0010】
本発明はかかる事情に鑑み、PF再生処理中に充電を行ってエンジン出力を高めることによって効果的にPMを燃焼させるとともに、目標エンジン出力の高低にかかわらず、運転者に違和感を与えることなくPF再生処理を行うことができ、燃費改善効果を充分得ることができるハイブリッド車両の制御装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明はエンジンに動力連結されてエンジン回転による発電とエンジンへのトルクアシストが可能な駆動力制御用モータと、エンジンの排気通路に設けられ、酸化触媒と併用されるPFと、上記PFのPM堆積量を推定するPM堆積量推定手段とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、上記PM堆積量が所定値以上になったときに上記駆動力制御用モータで発電させるとともに、後噴射を行って堆積したPMを燃焼させる制御手段とを備え、上記制御手段は、目標エンジン出力が低いときには高いときに比べて後噴射量が多くなるように設定することを特徴とする。
【0012】
なお、当明細書において酸化触媒と併用されるPFとは、PMがPFに捕集される前に排出ガスが酸化触媒作用を受けるように構成されているものを言い、例えば独立した酸化触媒の下流に設けられたPFや、酸化触媒作用を併有するPF(所謂酸化触媒担持型PF)を含む。
【0013】
この構成によると、PM堆積量が所定値以上になったときに駆動力制御用モータを発電させ、エンジン出力を高めた状態でPMを燃焼させるので、高い排気温度でのPMの燃焼が可能となり、良好なPF再生処理を行い易くなる。また、高めたエンジン出力は発電によってバッテリに貯蔵され、後にトルクアシストを行う際に取り出すことができるので、エネルギを効率的に利用することができる。
【0014】
そして、目標エンジン出力が低く、発電によってエンジン出力を高めても排気温度が充分に上昇しない状態のとき、それ以上エンジン出力を増大するのではなく、後噴射を行う。後噴射された燃料は燃焼することなく排気通路に導かれる。そして、酸化触媒作用を受けて酸化が促進されるので、その反応熱によって排気温度が上昇し、PMが良好に燃焼される。後噴射量が多いほど排気温度の上昇幅が大きくなる。
【0015】
このようにするとPF再生処理中のエンジン出力は目標エンジン出力と発電のための出力との和となる。つまり駆動トルクが必要以上に高くならないので、不意に駆動トルクが増大するような違和感を運転者に与えることが防止される。
【0016】
また、目標エンジン出力が特に低く、目標エンジン出力のための主噴射と後噴射だけでは充分な排気温度上昇が得られない(後噴射による温度上昇には限界があるので)場合であっても、発電のために主噴射を増加するので、駆動トルクを上昇させることなく排気温度を上昇させることができる。
【0017】
更に本構成では目標エンジン出力が低いときには高いときに比べて後噴射量が多くなるように設定している。こうすることにより、目標エンジン出力が低いときには後噴射量を多くして充分な排気温度まで上昇させることができ、目標エンジン出力が高いときには後噴射量を少なくして排気温度を必要以上に上昇させないようにし、燃料の消費を抑制することができる。
【0018】
この発明において、上記制御手段は、バッテリ残容量が多いときには少ないときに比べて後噴射量が大きくなるように、かつ上記駆動力制御用モータの発電量が少なくなるように設定(請求項2)しても良い。
【0019】
このようにすると、バッテリ残容量(電流や電圧をパラメータとして求められる。以下SOCと略称する)が多いときに発電量を少なくするので、フル充電までの時間を延長することができ、PF再生処理に要する時間を確保することができる。また過充電を防止しバッテリを保護することができる。一方、発電量を少なくすると発電に要するエンジン出力も低くなり、排気温度の上昇が不十分となる場合がある。そのようなときでも後噴射量を増大させることにより、必要な高排気温度を確保することができる。
【0020】
また、上記駆動力制御用モータには、アクセル開度に応じて発電領域とトルクアシスト領域とが設定されており、上記トルクアシスト領域において上記PM堆積量が所定値以上になったとき、上記制御手段は上記駆動力制御用モータの発電を禁止して、堆積したPMを後噴射によって燃焼させる(請求項3)ようにしても良い。
【0021】
トルクアシスト中にPF再生処理が開始した場合、エンジン出力を増大させずに発電を行えば、その分駆動トルクが低下するので運転者に違和感を与えてしまう。これを防止するためには発電開始と同時にその分エンジン出力を増大させれば良いが、そのタイミングが僅かにずれるだけでも駆動トルクの急変によるショックが発生し易くなり、やはり運転者に違和感を与えることが避け難い。そこで本構成のように、トルクアシスト領域でのPF再生処理において発電を禁止し、必要な排気温度の上昇を後噴射によって行うようにすれば、トルクアシスト領域での急激な駆動力変動が起こらず、運転者に違和感を与えることが確実に防止される。
【0022】
更に、上記PM堆積量が所定値以上になるまでの時間が短いと推定されるとき、上記制御手段は、上記駆動力制御用モータを、バッテリ残容量が減少するように制御する(請求項4)ようにしても良い。
【0023】
このように構成すると、PM堆積量が所定値以上になるまでの時間が短いと推定されるとき、つまりPF再生処理を開始する時期が近づいていると推定されるとき(例えばPM堆積量が所定値に近づいたときやその増加が急激であるときなど)に予めSOC(バッテリ残容量)が減少するように制御するので、PF再生処理が開始されるときには既にSOCが少なくなっている。従ってPF再生処理中に多量の発電を行ってもフル充電に至るまでにPF再生処理を終了させることができる。即ちPF再生処理時間を確保することができる。また後噴射量を最小限にし、燃料の消費を抑制することができる。なおSOCを減少させるには、例えばトルクアシスト量を増大したり、トルクアシスト領域を拡大したりするなどの制御を行えば良い。
【0024】
但し、たとえPF再生処理を開始する時期が近づいていても、必要以上にSOCを減少させるとトルクアシストに支障をきたす可能性がある場合、SOCを大幅に減少させることは好ましくない。そこで上記駆動力制御用モータのトルクアシストの発生頻度に関する運転環境パラメータを測定する運転環境測定手段を備え、上記運転環境測定手段によってトルクアシストの発生頻度が高いと測定されるときには低いと測定されるときに比べてSOCの減少幅が小さくなるように制御する(請求項5)ことにより、SOCを必要以上に減少させないようにすることができる。
【0025】
即ち、トルクアシストの発生頻度が高いと測定されるときには、SOCの減少幅が小さくなるように制御することにより、PF再生処理中の充電余地を確保しつつ、SOCが減少しすぎてトルクアシストに支障をきたすことを効果的に防止することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【0027】
図1は当実施形態における概略システムブロック図である。エンジン3はディーゼルエンジンであり、その主軸(クランクシャフト)にはモータ連結軸2を介してモータ1(駆動力制御用モータ)が接続されている。モータ1は電気を動力源として回転駆動力をエンジン3に付与する(トルクアシスト)一方、エンジン3に逆駆動されることによって発電を行うこともできる。エンジン3にはトランスミッション4、プロペラシャフト5、ドライブシャフト6及び駆動輪7がこの順に接続されており、モータ1及びエンジン3の駆動力が適正回転数に変速されて駆動輪7に伝達される。
【0028】
エンジン3には燃焼のための空気を吸入する吸気通路11と、燃焼後の排ガスを排出する排気通路12とが接続されている。また吸気通路11と排気通路12とを連通するEGR通路13が設けられており、その通路中にEGRバルブ14が設けられている。EGRバルブ14を開弁することにより排気の一部が吸気に還流される(EGR)。
【0029】
排気通路12のEGR通路13との分岐点より下流側に酸化触媒21が設けられている。酸化触媒21は排気中に含まれるHC、CO等を酸化させて浄化する。酸化触媒21の直前上流側には酸化触媒21に流入する排気の温度を検知する温度センサ36が設けられている。
【0030】
酸化触媒21の更に下流側にはDPF22が設けられている。DPF22は排気中に含まれるPMを捕集して浄化する。DPF22の直前上流側には圧力センサ37が、直後下流側には圧力センサ38がそれぞれ設けられ、排気圧を検知する。
【0031】
モータ1にはインバータ31を介してバッテリ32が接続されている。トルクアシスト時にはモータ1が所定の出力を得られるようにバッテリ32からインバータ31を介して電力が供給される。発電時にはモータ1で発電した電力がインバータ31を介してバッテリ32に充電される。
【0032】
また、地図上の現在位置を表示したり、目的地までの最適経路を表示したりして運転者をガイドするナビゲーションシステム34(運転環境測定手段)が搭載されている。ナビゲーションシステム34は目的地設定手段、現在位置センサ及び道路地図情報記憶装置などを含む。
【0033】
更に、運転者の操作によるアクセル開度を検知するアクセル開度センサ33が設けられている。
【0034】
ECU30はモータ1及びエンジン3を制御する制御ユニットであり、エンジン3の運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段であるとともにモータ1を制御したり後噴射量を決定したりする制御手段として機能する。ECU30はエンジン3からエンジン速度などのデータを受け、燃料噴射制御(噴射時期、噴射量)を行う。またECU30にはインバータ31とバッテリ32との間の電圧、電流情報が入力されるとともに、ECU30はインバータ31にモータトルク指令を出すことによってモータ1を制御する。モータトルク指令のトルク値が正であればトルクアシスト状態となり、負であれば発電状態となる。ゼロのときは何れでもない中立状態(N)となる。以下、このようなモータ1の制御をISG制御という。
【0035】
ECU30には、上記温度センサ36、圧力センサ37、圧力センサ38及びアクセル開度センサ33から各検知信号が入力されるほか、ナビゲーションシステム34から現在位置、目的地及びその経路中の運転環境情報(市街地、登坂路など)が入力される。
【0036】
次に、当制御装置のISG制御とPF再生処理に関する作用を説明する。図2は、ISG制御特性を示す特性図である。横軸にアクセル開度、縦軸にモータトルク(モータ1の出力トルク)を示す。図示のように、モータトルクが正値の場合は、モータ1からエンジン3に駆動力が付与されるトルクアシストが行われる(アシスト領域)。逆にモータトルクが負値の場合は、モータ1にエンジン3から駆動力が付与される発電が行われる(発電領域)。
【0037】
図2には4本の特性(モータトルク特性61〜64)が示されている。後に詳述するように、各特性は所定の条件が成立したときに選択される。何れの特性も、アクセル開度が低開度のときには発電領域となり、高開度のときにはアシスト領域となることを示している。また、発電領域とアシスト領域の間には、モータトルク=0、即ち発電もトルクアシストもなされない中立のN領域が設けられている。
【0038】
表1は、条件別のISG制御を示す表である。但し、表1に示す条件1〜4は、何れもPF再生処理が不要であるときに成立する条件である。
【0039】
【表1】
【0040】
条件1は、PM堆積量Qが所定値Q1以下であるときに成立する。この場合は未だPM堆積量が充分少なく、当面PF再生処理は不要である。なお、PM堆積量は、圧力センサ37,38によって測定されるDPF22の前後差圧からECU30によって推定される。前後差圧が大であるほどPM堆積量が大とされる。これはPM堆積量が増加するとDPF22の目詰まりが多くなるので、排ガスがDPF22を通過するときの圧力損失が大、つまりDPF22の前後差圧が大となるからである。このように、ECU30及び圧力センサ37,38はPM堆積量推定手段として機能する。なお、PM堆積量の代用特性として直接DPF22の前後差圧を用いても良い。
【0041】
条件1成立時のISG制御としては、アシスト量、発電量ともに通常の特性によって制御される。この特性は、図2に示すモータトルク特性61に相当する。モータトルク特性61によると、発電領域ではアクセル開度が小さいほどモータトルク(の絶対値)が大となる。従ってアクセル開度が小さいほどエンジン出力は目標エンジン出力よりも高くする必要がある。一方、この領域では目標エンジン出力が燃費最適となるエンジン出力よりも低い。そこで、エンジン出力を目標エンジン出力よりも高くすることで、エンジンを燃費最適となる状態に近づけることができる。発電した電気はバッテリ32に充電され、エネルギが貯蔵される。
【0042】
モータトルク特性61のアシスト領域ではアクセル開度が大きいほどモータトルクが大となる。従ってアクセル開度が大きいほどエンジン出力は目標エンジン出力よりも低くする必要がある。一方、この領域では目標エンジン出力が燃費最適となるエンジン出力よりも高い。そこで、エンジン出力を目標エンジン出力よりも低くすることで、エンジンを燃費最適となる状態に近づけることができる。
【0043】
以上のように、目標エンジン出力が燃費最適となるエンジン出力よりも低いときにはモータトルクの負荷をかけてエンジン出力を高める一方、目標エンジン出力が燃費最適となるエンジン出力よりも高いときにはモータトルクによるアシストを行ってエンジン出力を低くしているので、全体的にエンジン出力が燃費最適となるエンジン出力に近づく。またバッテリ32に貯蔵されたエネルギがトルクアシスト時に取り出されるのでエネルギが無駄なく利用され、燃費が向上する。更に燃費最適となる運転状態ではCO、HC、NOx等の排出量も少ないので、全体的に排ガス浄化が促進される。
【0044】
表1に示す条件2は、PM堆積量Qが所定値Q1より多く、Q2より少ない(Q1<Q2)とき、かつSOC(バッテリ残容量)が所定値P1より少ないときに成立する。この場合はPM堆積量が比較的高くなっており、PF再生処理までの時間が短いと推定される。また、SOCが少なく、あまりトルクアシストを行う余裕が少ない状態である。なお、SOCはバッテリ電圧によって測定する。即ちバッテリ電圧が高いほどSOCは多いとされる。
【0045】
条件2成立時のISG制御としては、通常の制御に対してアシスト量を削減し、発電量を増大させるように制御される。この特性は、図2に示すモータトルク特性62に相当する。モータトルク特性62によると、発電による充電量が増大し、トルクアシストによる放電量が減少している。つまりSOCが増大する方向に制御がなされる。このようにしてSOCの減少による電力不足が解消される。
【0046】
条件3は、PM堆積量Qが所定値Q1より多く、Q2より少ない(Q1<Q2)とき、かつSOC(バッテリ残容量)が所定値P1以上であるとき、かつナビゲーションシステム34から得られる運転環境が市街地でも登坂路でもないときに成立する。この場合はPM堆積量が比較的高くなっており、PF再生処理までの時間が短いと推定される。また、SOCが多くトルクアシストを行う余裕が大である。更に、市街地でも登坂路でもないので、トルクアシストがそれほど頻繁に行われることがない状態である。
【0047】
条件3成立時のISG制御としては、通常の制御に対してアシスト量を大幅に増大し、発電量を大幅に減少させる(殆どゼロにする)ように制御される。この特性は、図2に示すモータトルク特性63に相当する。モータトルク特性63によると、殆ど発電がなされない一方、トルクアシストによる放電量が大幅に増大する。つまりSOCを大幅に減少させる方向に制御がなされる。これは、間もなく行われると推定されるPF再生処理に備えた制御である。即ち、PF再生処理を行うときに多量の発電を行ってエンジン出力を高められるように、予めSOCを減少させておき、充電余地を拡大しておくのである。こうすることにより、PF再生処理中に多量の発電を行ってもフル充電に至るまでにPF再生処理を終了させることができる。即ちPF再生処理時間を確保することができる。また後噴射量を最小限にし、燃料の消費を抑制することができる。
【0048】
なお、条件3はトルクアシストがそれほど頻繁に行われることがないときに成立するので、このようにSOCを大幅に削減しても電力不足に陥る虞はない。
【0049】
条件4は、PM堆積量Qやバッテリ残容量SOCについては条件3と同一であるが、運転環境が市街地又は登坂路であるときに成立する。この場合はPM堆積量が比較的高くなっており、PF再生処理までの時間が短いと推定される。また、SOCが多くトルクアシストを行う余裕が大である。更に、市街地又は登坂路であって、トルクアシストが比較的頻繁に行われる状態である。
【0050】
条件4成立時のISG制御としては、通常の制御に対してアシスト量を小幅に増大し、発電量を小幅に減少させるように制御される。この特性は、図2に示すモータトルク特性64に相当する。モータトルク特性64の狙いと作用はモータトルク特性63(条件3)とほぼ同じであるが、モータトルク特性61(条件1)に対する発電量とアシスト量の増加量がモータトルク特性63よりも小幅である。これは、トルクアシストが比較的頻繁に行われることを考慮して設定されている。即ち、あまりSOCを大幅に減少させると、電力不足によってトルクアシストに支障をきたす虞があるため、それを未然に防止している。
【0051】
以上、条件1〜4に応じてアシスト量や発電量を増減させるISG制御について説明したが、これを量の増減ではなく、領域の拡縮とするように制御しても良い。図3は、各条件に応じて発電領域とアシスト領域を拡縮させた場合の領域設定図である。
【0052】
図3の設定によると、条件1成立時には領域設定71が選択される。これに対し、条件2成立時には領域設定72が選択される。領域設定72は領域設定71に対し、発電領域が拡大され、アシスト領域が縮小されている。これによって発電の機会が増大し、トルクアシストの機会が減少する。従ってSOCを増大させる方向に制御がなされ、図2のモータトルク特性62を選択した場合と同様の効果が得られる。条件3成立時には領域設定73が選択される。領域設定73は領域設定71に対し、発電領域が大幅に縮小され、アシスト領域が大幅に拡大されている。これによって発電の機会が大幅に減少し、トルクアシストの機会が大幅に増大する。従ってSOCを大幅に減少させる方向に制御がなされるので、図2のモータトルク特性63を選択した場合と同様の効果が得られる。条件4成立時には領域設定74が選択される。領域設定74は領域設定71に対し、発電領域が小幅に縮小され、アシスト領域が小幅に拡大されている。これによって発電の機会が小幅に減少し、トルクアシストの機会が小幅に増大する。従ってSOCを小幅に減少させる方向に制御がなされるので、図2のモータトルク特性64を選択した場合と同様の効果が得られる。
【0053】
図2に示すような発電量、アシスト量の増減による制御と、図3に示すような発電領域、アシスト領域の拡縮による制御とは、何れの設定としても良く、両者を組み合わせた設定としても良い。
【0054】
次にPM堆積量Qが所定値Q2以上となった場合について説明する。このとき、ECU30からPF再生処理指令が発せられ、PF再生処理が実行される。その実行形態が表2に示すように条件別に設定されている。
【0055】
【表2】
【0056】
表2に示すように、条件5と条件6とが設定されている。条件5は、PM堆積量Q≧所定値Q2であって、かつPF再生処理開始時の領域が非アシスト領域、つまり発電領域又はN領域であるときに成立する。このとき、ECU30からPF再生処理指令が発せられ、PMを燃焼するに好適な排気温度となるような制御がなされる。即ちPF再生処理のための発電量が増大される。また、PF再生処理中の燃料噴射は、燃焼してトルクを発生させるための主噴射と、それより後に噴射され、燃焼に供されない後噴射とがなされる。主噴射量は、目標エンジン出力を発生させるために必要な燃料(駆動用主噴射)と発電するために必要な燃料(発電用主噴射)との合計となる。
【0057】
この点について図4を参照して説明する。図4は、目標エンジン出力(横軸)と排ガスに与えるエネルギ(縦軸)との関係を示す特性図である。図4には、PMを燃焼させるに好適な排ガスエネルギが特性L3として示されている(一定値P3)。これに対し、目標エンジン出力のための主噴射(駆動用)による排ガスエネルギが特性L1として示されている。目標エンジン出力の増加に伴い、主噴射量も増加する必要があるので排ガスエネルギも増加する。従って図のように特性L1は右上がりの特性となる。
【0058】
特性L1に対し、発電のための主噴射(発電用)を追加すると、特性L2となる。例えば目標エンジン出力がP1であるとき、駆動用主噴射による排ガスエネルギが81aであって、発電を行うと同じ目標エンジン出力P1でありながら更に発電用主噴射による排ガスエネルギ81bを付加したものとなる。しかし、図に示すように、目標エンジン出力P1は比較的低く、排ガスエネルギ81aと81bとを合計しても排ガスエネルギP3より低い。その不足分が後噴射を行うことによって補われる。後噴射を行うと、その燃料は燃焼することなく排気通路12に導かれる。そして、酸化触媒21で酸化作用を受け、反応熱を発生させる。これによって排気温度(排ガスエネルギ)が上昇する。こうして後噴射による排ガスエネルギ81cが更に付加されることにより、合計の排ガスエネルギがP3に達するので、PM燃焼が良好に行われる。このように、低出力時排ガスエネルギ配分81は、駆動用主噴射による排ガスエネルギ81a、発電用主噴射による排ガスエネルギ81b及び後噴射による排ガスエネルギ81cによって構成され、駆動用主噴射による排ガスエネルギ81aが低い分、それを補う後噴射による排ガスエネルギ81cが高くなっている。
【0059】
一方、目標エンジン出力が比較的高いP2の場合、同様に高出力時排ガスエネルギ配分82は駆動用主噴射による排ガスエネルギ82a、発電用主噴射による排ガスエネルギ82b及び後噴射による排ガスエネルギ82cによって構成され、合計の排ガスエネルギがP3となる。目標エンジン出力P2が比較的高いので、駆動用主噴射による排ガスエネルギ82aの割合が高く、それを補う後噴射による排ガスエネルギ82cの割合が低くなっている。
【0060】
このように、PF再生処理を行う際に発電を行い、発電用主噴射による排ガスエネルギ81b又は82bを付加するので、その分、排ガスエネルギの不足分を補う後噴射による排ガスエネルギ81c又は82cが削減されている。発電のために増加した燃料のエネルギは、充電によってバッテリに貯蔵され、後にトルクアシストとして有効に利用されるので、結局は後噴射による排ガスエネルギ81cや後噴射による排ガスエネルギ82cが削減された分、燃料消費の抑制がなされたことになる。
【0061】
また、低出力時排ガスエネルギ配分81では後噴射による排ガスエネルギ81cの割合を高く(即ち後噴射量を多く)、高出力時排ガスエネルギ配分82では後噴射による排ガスエネルギ82cの割合を低く(即ち後噴射量を少なく)している。このようにすることにより、後噴射量を必要最小限とすることができ、排気温度を必要以上に上昇させないようにしつつ、燃料の消費を抑制している。
【0062】
図5は、モータ発電トルク特性を示す特性図である。横軸にバッテリ残容量SOCを、縦軸にモータ発電トルクTmを示す。モータ発電トルク特性85は、図に示すようにSOCが多いほど小さくなるように設定されている。モータ発電トルクTmが高いほど発電量が多くなるので、SOCが少ないときには発電量を多くして速やかにSOCを増大させるとともに、SOCが多いときには発電量を少なくして過充電を防止したり、フル充電に至るまでの時間を延長したりしている。
【0063】
図6は、後噴射量特性を示す特性図である。横軸に目標エンジン出力を、縦軸に後噴射量Qaを示す。後噴射量特性87は比較的SOCが多いときの特性、後噴射量特性88はSOCが中程度のときの特性、後噴射量特性89は比較的SOCが少ないときの特性である。これらの特性は、何れも目標エンジン出力が高いほど後噴射量が少なくなるように設定されている。従って上述のように目標エンジン出力が低いときには後噴射量を多くして排ガスエネルギを増加させ、目標エンジン出力が高いときには後噴射量を少なくして過充電防止とPF再生処理時間確保を行っている。そして、SOCが少ないときには全体的に後噴射量を少なくして発電量を増大させ、SOCが多いときには全体的に後噴射量を多くして発電量を減少させている。
【0064】
次に、表2の条件6が成立する場合について説明する。条件6は、PM堆積量Q≧所定値Q2であって、かつPF再生処理開始時の領域がアシスト領域であるときに成立する。このとき、ECU30からPF再生処理指令が発せられ、PMを燃焼するに好適な排気温度となるような制御がなされる。条件5との違いは、PF再生処理において発電を行わない点である。従ってPF再生処理中の燃料噴射は、駆動用の主噴射とPF再生用の後噴射とを合計したものとなる。
【0065】
アシスト領域で運転中に発電を行うと、出力の一部が発電に供され、その分駆動トルクが低下し、運転者に違和感を与えてしまう。これを防止するために発電開始と同時にその分エンジン出力を増大させても、そのタイミングが僅かにずれるだけでも駆動トルクの急変によるショックが発生し易くなり、やはり運転者に違和感を与えることが避け難い。従って、条件6成立時にはPF再生処理中であっても発電を禁止し、必要な排気温度の上昇を後噴射によって行うようにしている。こうすることにより、トルクアシスト領域での急激な駆動力変動が起こらず、運転者に違和感を与えることを確実に防止している。
【0066】
図7は、当実施形態における制御のフローチャートである。スタート後、ステップS1で現在PF再生指令が発生中(ON)であるか否かの判定がなされる。YESであればステップS3に移行してPF再生処理中の制御(図8参照。詳細は後述する)がなされる。ステップS1でNOであれば更にPM堆積量Qが所定値Q1を超えているか否かの判定がなされる(ステップS5)。ステップS5でNOであれば、Q≦Q1なので、表1の条件1が成立する。そこでステップS21に移行し、条件1のときのISG制御を実行してリターンする。
【0067】
ステップS5でYESであれば、更にPM堆積量Qが所定値Q2以上であるか否かの判定がなされる(ステップS7)。ステップS7でYESであれば、PF再生処理が必要な状態となったことを示すので、PF再生指令がONとされる(ステップS9)。従って、次回ルーチン以降、PF再生指令がOFFとなるまではステップS1でYESと判定され、ステップS3に移行することになる。ステップS9の後、ステップS21に移行し、一旦条件1のときのISG制御を行なった後リターンする。
【0068】
ステップS7でNOであれば、Q1<Q<Q2となっており、PF再生処理までの時間が短いと推定される状態となっている。そしてステップS11でSOC≧P1であるか否かの判定がなされる。ステップS11でNOであれば、表1の条件2が成立する。そこでステップS23に移行し、条件2のときのISG制御を実行してリターンする。
【0069】
ステップS11でYESであれば、更にナビゲーションシステム34から現在位置(緯度、経度)が読み込まれ(ステップS13)、市街地/登坂路データベースが参照される(ステップS15)。こうして、現在を含む当面の運転環境が市街地や登坂路であるか否かの判定がなされる(ステップS17)。ステップS17でNOであれば、表1の条件3が成立する。そこでステップS25に移行し、条件3のときのISG制御を実行してリターンする。
【0070】
ステップS17でYESであれば、表1の条件4が成立する。そこでステップS19に移行し、条件4のときのISG制御を実行してリターンする。
【0071】
図8は、図7のフローチャートにおけるステップS3のサブルーチンである。PF再生処理中の制御がスタート後、現在の運転領域がアシスト領域であるか否かの判定がなされる(ステップS41)。ステップS41でNOであれば、表2の条件5が成立する。そこで、以下ステップS45〜S55に示す条件5のときの制御がなされる。
【0072】
先ず、図5のモータ発電トルク特性85に基づいてモータ発電トルクTmが決定される(ステップS45)。次に、そのモータ発電トルクTmに相当するエンジントルク増加分ΔTeが算出される(ステップS47)。一方、アクセル開度から、目標エンジン出力Peが算出される(ステップS49)。そして、ステップS49で算出した目標エンジン出力PeとステップS47で算出したエンジントルク増加分ΔTeから、主噴射量Qmが決定される(ステップS51)。また、目標エンジン出力PeとSOCから、図6に示す後噴射量特性87〜89に基づき、後噴射量Qaが決定される(ステップS53)。そしてステップS55において、PF再生処理が実行される(主噴射量Qm、後噴射量Qa。モータ発電トルクTm)。
【0073】
続いて、ステップS57に移行し、PM堆積量Qが所定値Q3よりも少なくなっているか否かの判定を行う。Q3は充分少ない堆積量であって、PF再生処理を終了するために設けられた閾値である。ステップS57でNOであればPF再生処理を継続するため、そのままリターンする。ステップS57でYESであれば、PM堆積量Qは充分少なくなっており、PF再生処理が完了した状態になっている。そこでステップS59に移行してPF再生指令をOFFとした後リターンする。従って、次回のルーチンでは図7のステップS1でNOと判定され、ステップS5に移行することになる。
【0074】
遡って、ステップS41でYESであれば、表2の条件6が成立している。そこでステップS43に移行し、条件6のときの制御を実行する。その後ステップS57に移行する。
【0075】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で種々変更可能である。
【0076】
例えば、当実施形態におけるエンジン3をディーゼルエンジンとし、それに対応するパティキュレートフィルタをDPFとした。これは特にPMが問題視され易いのがディーゼルエンジンであるためである。PMはガソリンエンジンであっても発生するので、それを除去するためにガソリンエンジン用のPFを設けることも有効である。本発明はそのようなガソリンエンジン搭載のハイブリッド車両の制御装置に適用しても良い。
【0077】
また、当実施形態では酸化触媒21をDPF22の上流に設けているが、酸化触媒21を設けずに、DPF22が酸化触媒作用を併有するもの(酸化触媒担持型DPF)としても良い。
【0078】
【発明の効果】
以上のように本発明のハイブリッド車両の制御装置によると、エンジンに動力連結されてエンジン回転による発電とエンジンへのトルクアシストが可能な駆動力制御用モータと、エンジンの排気通路に設けられ、酸化触媒と併用されるパティキュレートフィルタと、上記パティキュレートフィルタのパティキュレートマター堆積量を推定するパティキュレートマター堆積量推定手段とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、上記パティキュレートマター堆積量が所定値以上になったときに上記駆動力制御用モータで発電させるとともに、後噴射を行って堆積したパティキュレートマターを燃焼させる制御手段とを備え、上記制御手段は、目標エンジン出力が低いときには高いときに比べて後噴射量が多くなるように設定することを特徴とするので、PF再生処理中に充電を行ってエンジン出力を高めることによって効果的にPMを燃焼させるとともに、目標エンジン出力の高低にかかわらず、運転者に違和感を与えることなくPF再生処理を行うことができ、燃費改善効果を充分得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の制御装置の概略システムブロック図である。
【図2】上記実施形態のISG制御特性を示す特性図である。
【図3】上記実施形態の発電領域とアシスト領域を拡縮させた場合の領域設定図である。
【図4】上記実施形態の目標エンジン出力と排ガスに与えるエネルギとの関係を示す特性図である。
【図5】上記実施形態のモータ発電トルク特性を示す特性図である。
【図6】上記実施形態の後噴射量特性を示す特性図である。
【図7】上記実施形態における制御のフローチャートである。
【図8】図7のフローチャートの一部を構成するサブルーチンである。
【符号の説明】
1 モータ(駆動力制御用モータ)
3 エンジン
21 酸化触媒
22 DPF(パティキュレートフィルタ)
30 ECU(制御手段、運転状態検出手段、パティキュレートマター堆積量推定手段)
32 バッテリ
34 ナビゲーションシステム(運転環境測定手段)
37,38 圧力センサ(パティキュレートマター堆積量推定手段)

Claims (5)

  1. エンジンに動力連結されてエンジン回転による発電とエンジンへのトルクアシストが可能な駆動力制御用モータと、
    エンジンの排気通路に設けられ、酸化触媒と併用されるパティキュレートフィルタと、
    上記パティキュレートフィルタのパティキュレートマター堆積量を推定するパティキュレートマター堆積量推定手段とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
    エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、
    上記パティキュレートマター堆積量が所定値以上になったときに上記駆動力制御用モータで発電させるとともに、後噴射を行って堆積したパティキュレートマターを燃焼させる制御手段とを備え、
    上記制御手段は、目標エンジン出力が低いときには高いときに比べて後噴射量が多くなるように設定する
    ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 上記制御手段は、バッテリ残容量が多いときには少ないときに比べて後噴射量が多くなるように、かつ上記駆動力制御用モータの発電量が少なくなるように設定することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両の制御装置。
  3. 上記駆動力制御用モータには、アクセル開度に応じて発電領域とトルクアシスト領域とが設定されており、
    上記トルクアシスト領域において上記パティキュレートマター堆積量が所定値以上になったとき、上記制御手段は上記駆動力制御用モータの発電を禁止して、堆積したパティキュレートマターを後噴射によって燃焼させる
    ことを特徴とする請求項1又は2記載のハイブリッド車両の制御装置。
  4. 上記パティキュレートマター堆積量が所定値以上になるまでの時間が短いと推定されるとき、上記制御手段は、上記駆動力制御用モータを、バッテリ残容量が減少するように制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  5. 上記駆動力制御用モータのトルクアシストの発生頻度に関する運転環境パラメータを測定する運転環境測定手段を備え、
    上記運転環境測定手段によってトルクアシストの発生頻度が高いと測定されるときには低いと測定されるときに比べて上記バッテリ残容量の減少幅が小さくなるように制御される
    ことを特徴とする請求項4記載のハイブリッド車両の制御装置。
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