JP2005048618A - Control device for hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrict increase of NOx in a high-load side range to achieve large NOx reducing effect as a whole by using torque assist using a driving force control motor of a hybrid vehicle while sufficiently reducing NOx in a low-load side operation range of an engine by using premixed combustion. <P>SOLUTION: This device is provided with an engine control means 43 to change a premixed combustion mode with a large EGR ratio and a diffusion combustion mode with a small EGR ratio from each other in accordance with operation states of an engine 3, the driving force control motor 1 changeable between a power generating state and a torque assist state, and a motor control means 44. In an operation range for the premixed combustion mode, power generation only is executed, while in an operation range for the diffusion combustion mode, torque assist only is executed. The driving force control motor is thus controlled with relation to engine control. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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とが可能な駆動力制御用モータを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【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(例えば特許文献1参照)。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】
また、ディーゼルエンジン等の直噴式エンジン(燃焼室内に燃料噴射手段が設けられたエンジン)において、窒素炭化物(NOx)と煤との生成を抑えるため、近年、予混合圧縮着火燃焼(以下、予混合燃焼と略す。)と呼ばれる新しい燃焼形態が提案されている(例えば、特許文献2)。この燃焼形態は、過早着火防止およびNOx等の生成の抑制のため、大量の排気を吸気に還流させつつ(以下、吸気に還流させる排気をEGRガスと称す。)、気筒の圧縮上死点よりかなり前の圧縮行程途中で燃料を噴射することにより吸気と燃料とを充分に混合させてから、この混合気を圧縮行程の終わりに自己着火させて燃焼させるようにしたものである。
【0005】
ただし、燃焼時の吸気にEGRガスが多く含まれることになると、その分、前記吸気に含まれる空気量が少なくなるため、かかる燃焼形態をエンジンの高速回転および高負荷側で実現することは困難である。このため、従来は、主に低速回転かつ低負荷側の運転領域では前記の如く予混合燃焼とし、この際、前記吸気に前記EGRガスが含まれる割合(以下、EGR率と称す。)を比較的高い第一の設定値以上に制御する一方、主に高速回転又は高負荷側の運転領域では燃料の噴射態様を切り替えて燃料の噴射を気筒の圧縮行程上死点近傍で行い、かつ、前記EGR率を前記第一の設定値より低い第二の設定値以下に制御した状態で燃焼させる(以下、拡散燃焼と称す。)ことが行われている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−242721号公報
【特許文献2】
特開2000−110669号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献2に記載されたエンジンでは、上記予混合燃焼が行なわれる低負荷側の運転領域ではNOxや煤の生成を充分に抑えることができるが、拡散燃焼時が行なわれる高負荷側の運転領域では、NOx発生量が増大し易くなる。すなわち、拡散燃焼時には、燃料と空気とが充分に混合する時間がないため、混合気濃度にはむらが生じ、混合気濃度が理論空燃比に近い部分では燃焼温度が高くなってNOxが生成される。しかも、高負荷側の運転領域では燃料噴射量が多くて発熱量が大きく、このような状況下で拡散燃焼が行なわれるため、NOx発生量が増大する傾向がある。
【0008】
このため、拡散燃焼が行なわれる領域でのNOxの増大を抑制することが望まれる。
【0009】
なお、上記特許文献1に示されるようなモータを発電状態とトルクアシスト状態とに切換えるハイブリッド車両の制御と、特許文献2に示されるような予混合燃焼状態と拡散燃焼状態とに切換えるエンジン制御とは、それぞれ個別にしられているものの、これらを特別な関係で関連づけて制御するような技術は従来において見られなかった。
【0010】
本発明はかかる事情に鑑み、EGR率が大きい燃焼モードとすることが可能なエンジン低負荷側の運転領域ではこの燃焼モードによりNOxを充分に減少させるようにする一方、EGR率が大きい燃焼モードとすることができない高負荷側の運転領域ではハイブリッド車両の駆動力制御用モータを用いたトルクアシストを利用してNOxの増大を抑制し、全体として大幅なNOx低減効果を発揮させ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、本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、エンジン温度に関連する温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段により検出される温度が所定温度以上のときに、EGR率が大きい第1燃焼モードとEGR率が小さい第2燃焼モードとをエンジンの運転状態に応じて切換えるエンジン制御手段と、エンジンに動力連結されてエンジン回転により発電を行う状態とエンジンへのトルクアシストを行う状態とに切換可能な駆動力制御用モータと、上記駆動力制御用モータをエンジンの運転状態に応じて制御するモータ制御手段とを備え、上記モータ制御手段は、上記第1燃焼モードでは発電のみを行い、上記第2燃焼モードではトルクアシストのみを行うように駆動力制御用モータを制御するものである。
【0012】
この構成によると、上記第2燃焼モードとされる運転領域内で上記トルクアシストが行なわれることにより、駆動輪に伝えるべきトルクに対して上記トルクアシスト分だけエンジン自体の発生トルクは低くなるため、トルクアシストを行なわない場合と比べてNOxが低減される。一方、上記トルクアシストによる電力消費を補うため第1燃焼モードとされる運転領域内で発電が行なわれ、この発電状態のときには駆動輪に伝えるべきトルクに対して対してエンジン自体の発生トルクは高くなるが、EGR率が大きい第1燃焼モードでの燃焼によりNOxは充分に低く抑えられる。従って、全体として有効にNOxが低減される。
【0013】
この発明において、上記エンジン制御手段は、上記温度検出手段により検出される温度が所定温度より低いときに第1燃焼モードの実行を禁止するように構成され、上記モータ制御手段は、上記温度が所定温度より低いとき、低負荷側の領域で発電、高負荷側の領域でトルクアシストを行い、かつ、上記温度が所定温度以上のときと比べて発電量およびトルクアシスト量を減少させるように駆動力制御用モータを制御することが好ましい。
【0014】
このようにすれば、エンジン温度に関連する温度が低いときは、多量のEGRによってエンジンの燃焼安定性が損なわれたり排気温度が低くなって排気通路に設けられている触媒の活性化が遅れたりするといった事態を避けるため、第1燃焼モードの実行が禁止される。また、このように第1燃焼モードの実行が禁止されても、運転状態に応じて上記モータが発電状態とトルクアシスト状態とに変更されることにより、ハイブリッド車両としての燃費改善等の効果が得られる。ただし、第1燃焼モードによるNOx低減作用は得られなくなるので、上記モータが発電状態とされたときにNOxが増大することを避けるため、エンジン温度に関連する温度が高い場合と比べると発電量少なくされ、それに伴ってトルクアシスト量が少なくされる。
【0015】
また、駆動力制御用モータに電気的に接続されるバッテリの蓄電量に関するパラメータを検出する蓄電量検出手段を備え、上記モータ制御手段は、当該蓄電量が所定の増大判定基準値以上のときは上記第1燃焼モードでの駆動力制御用モータによる発電を抑制し、または第2燃焼モードでのトルクアシストを増大させるようになっていることが好ましい。
【0016】
このようにすると、発電によるバッテリへの充電が過度に行なわれることが避けられ、バッテリが保護される。
【0017】
また、駆動力制御用モータに電気的に接続されるバッテリの蓄電量に関するパラメータを検出する蓄電量検出手段を備え、上記モータ制御手段は、当該蓄電量が所定の減少判定基準値以下のときは上記第2燃焼モードでの駆動力制御用モータによるトルクアシストを抑制し、または第1燃焼モードでの発電を増大させるようになっていることが好ましい。
【0018】
このようにするとバッテリの過放電が防止される。
【0019】
蓄電量が所定の減少判定基準値以下のときのトルクアシスト抑制の制御としては、例えば、上記第2燃焼モードとされる運転領域のうちでNOx排出量が比較的多い領域でのみトルクアシストを行うように駆動力制御用モータを制御する。
【0020】
このようにすると、NOx排出量が比較的多い領域でトルクアシストによるNOx抑制作用が得られながら、それ以外の領域ではトルクアシストが行なわれないためバッテリの過放電が防止される。
【0021】
【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。
【0022】
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。このモータ1は電気を動力源として回転駆動力をエンジン3に付与すること(トルクアシスト)ができる一方、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および駆動輪7がこの順に接続されており、モータ1およびエンジン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。
【0023】
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とが設けられている。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。この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)。さらに、吸気通路11におけるEGR通路13の接続箇所より上流に、吸気絞り弁15が設けられている。
【0024】
そして、上記EGRバルブ14の開度調節と吸気絞り弁15の開度調節とによりEGR率をコントロールすることができるようになっている。すなわち、EGRバルブ14の開度が大きくなるほどEGR量が増加し、また、吸気絞り弁15の開度が小さくなるほど吸入新気量が減少してEGR量が増加することによりEGR率が大きくなる。ここで、EGR率とは、シリンダに流入するガス量(新気量+EGR量)に対するEGR量の比率をいう。
【0025】
排気通路12には、EGR通路13との分岐点より下流側に酸化触媒21、NOx浄化触媒22およびパティキュレートフィルタ(以下、DPFと略称する)23が設けられている。
【0026】
上記酸化触媒21は、排気中に含まれるHC、CO等を酸化させて浄化するものである。この酸化触媒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。
【0027】
上記NOx浄化触媒22は、排気ガスがリーン空燃比のときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、リッチ空燃比となったときにNOxを放出、還元するものである。このNOx浄化触媒22の直前上流側には、NOx浄化触媒22に流入する排気の温度を検知する温度センサ37が設けられている。
【0028】
また、上記DPF23は、排気ガス中に含まれるパティキュレートマター(煤などの粒子状物質。以下PMと略称する)を捕集して浄化するものである。DPF23の直前上流側には圧力センサ38が、直後下流側には圧力センサ39がそれぞれ設けられ、排気圧を検知する。
【0029】
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。
【0030】
また、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。
【0031】
上記温度センサ36,37、圧力センサ38,39およびアクセル開度センサ33からの各検出信号はECU40に入力され、さらに、エンジン回転速度を示す信号もECU40に入力される。
【0032】
上記ECU40はモータ1およびエンジン3を制御する制御ユニットである。このECU40は、運転状態検出手段41、蓄電量検出手段42、エンジン制御手段43およびモータ制御手段44を機能的に含んでいる。
【0033】
上記運転状態検出手段41は、エンジン負荷に対応する値とエンジン回転速度とによりエンジンの運転状態を検出する。例えば、アクセル開度センサ33によって検出されるアクセル開度とエンジン回転速度とにより運転状態を調べ、あるいは、上記アクセル開度から駆動輪の目標トルクを求めて、この目標トルクとエンジン回転速度とにより運転状態を調べる。また、上記蓄電量検出手段42は、バッテリ32の蓄電量に関連するパラメータを検出し、例えば、後に詳述するように電流値と電圧値とからSOCを求める。
【0034】
上記エンジン制御手段43は、酸化触媒21の直前上流の温度センサ36(温度検出手段)によって検出される排気温度(エンジン温度に関連する温度)が所定温度以上のときに、EGR率が大きい予混合燃焼モード(第1燃焼モード)とEGR率が小さい拡散燃焼モード(第2燃焼モード)とをエンジンの運転状態に応じて切換えるようにする。そのために、予混合燃焼モードを実行する運転領域である予混合燃焼領域(H)と拡散燃焼モードを実行する運転領域である拡散燃焼領域(D)とが予めマップで設定されており、例えば図2に示すように、アクセル開度(駆動輪の目標トルク)が所定値以下の低負荷領域(ただし高速域を除く)が予混合燃焼領域(H)とされ、アクセル開度が所定値より大きい高負荷領域および高速域が拡散燃焼領域(D)とされている。
【0035】
ここで、予混合燃焼モードとは、過早着火防止のためEGR率を所定値以上に大きくしつつ、圧縮上死点よりかなり前の圧縮行程途中で燃料を噴射することにより、燃料と空気とが充分に混合してから圧縮上死点付近で自己着火による燃焼が開始されるようにする燃焼モードをいい、また、拡散燃焼モードとは、EGR率を所定値より小さくしつつ、圧縮上死点付近で燃料を噴射することにより、噴射開始直後に燃料の一部が自己着火し、その部分が核となって周囲の燃料噴霧および空気を巻き込みながら燃焼が拡散していくようにする燃焼モードをいう。
【0036】
上記予混合燃焼モードの場合に、燃料と空気との混合を良好にするため、噴射終期が圧縮上死点前の一定時期(例えばBTDC30°CA)となるように燃料噴射量の増加につれて噴射開始時期を進角するとともに、燃料噴射量の増加に応じて燃料噴射を複数回に分割して行うようにすることが好ましい。
【0037】
なお、上記排気温度が所定温度よりも低いときには、予混合燃焼モードの実行を禁止して、エンジンの全運転領域で拡散燃焼モードを実行するようになっている。
【0038】
上記モータ制御手段44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。
【0039】
特に上記モータ制御手段44は、上記予混合燃焼モードでは発電のみを行い、拡散燃焼モードではトルクアシストのみを行うようにモータ1を制御する。すなわち、上記排気温度が所定温度以上のときに、予混合燃焼領域(H)内で発電を行い、拡散燃焼領域(D)内でトルクアシストを行うように制御する。また、上記排気温度が所定温度よりも低くて予混合燃焼が禁止されるときには、アクセル開度または目標トルクが低い低負荷側の領域で発電、アクセル開度または目標トルクが高い高負荷側の領域でトルクアシストを行うようにし、かつ、上記排気温度が所定温度以上のときと比べてトルクアシスト量を減少させる。さらに、蓄電量検出手段42により検出される値が所定の増大判定基準値以上のときは上記予混合燃焼モードでの駆動力制御用モータによる発電を抑制し、または拡散燃焼モードでのトルクアシストを増大させるようにし、また所定の減少判定基準値以下のときは上記拡散燃焼モードでの駆動力制御用モータによるトルクアシストを抑制し、または上記予混合燃焼モードでの駆動力制御用モータによる発電を増大させるようにする。
【0040】
当制御装置による制御を具体的に説明する。
【0041】
図3および図4は運転状態に応じたエンジン制御およびISG制御のフローチャートである。このフローチャートの処理がスタートすると、ステップS1で各種センサ等からの信号が入力され、ステップS2で、酸化触媒21の直前上流の温度センサ36によって検出される排気温度Tcが予め設定された所定温度Tc0(例えば200°C)より高いか否かが判定される。
【0042】
ステップS2の判定がYESのときは、アクセル開度センサ33により検出されるアクセル開度等に応じて駆動輪の目標トルクが設定される(ステップS3)。そして、上記目標トルク(またはアクセル開度)とエンジン回転速度とにより運転状態が調べられ、その運転状態が予混合燃焼領域(H)にあるか否かが判定される(ステップS4)。
【0043】
ステップS4での判定がYESのとき、つまり予混合燃焼領域(H)にあるときは、ステップS5で予混合燃焼モードによる燃料噴射およびEGRの制御が行われる。すなわち、燃料噴射が比較的早い時期(例えばBTDC30°CA付近で噴射を終了するようなタイミング)に行われるように制御されるとともに、EGR率が所定値以上に大きくなるようにEGRバルブ14及び吸気絞り弁15が制御される。
【0044】
また、ステップS4での判定がNOのとき(拡散燃焼領域にあるとき)は、ステップS6で拡散燃焼モードによる燃料噴射およびEGRの制御が行われる。すなわち、燃料噴射が圧縮上死点付近で開始されるように制御されるとともに、EGR率が所定値より小さくなるようにEGRバルブ14および吸気絞り弁15が制御される。
【0045】
ステップS5またはS6の処理に続き、SOC(バッテリ蓄電量)が予め設定された増大判定基準値SOCより大きいか否かが判定され(ステップS7)、その判定がNOであれば、SOCが予め設定された減少判定基準値SOCより小さいか否かが判定される(ステップS8)。
【0046】
上記SOCは、バッテリ32とインバータ31との間の電流値および電圧値に基づき、図5のような電流−電圧−SOC特性から求められる。この図に示すように、同じ電流値であれば電圧値が高いほどSOCが大きい。
【0047】
上記ステップS7,S8の判定に基づき、図6に示すISG制御のための3種類のモータトルク特性A〜Cの中から適当な特性が選択される。
【0048】
すなわち、図6は横軸にアクセル開度(駆動輪の目標トルク)、縦軸にモータトルクをとって、ISG制御のためのモータトルク特性を示しており、この図において、モータトルクが正の場合は、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(アシスト領域)、逆にモータトルクが負の場合は、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)。
【0049】
同図に示す3種類のモータトルク特性A〜Cは何れも、アクセル開度が小さい低負荷側の領域が発電領域となり、アクセル開度が大きい高負荷側の領域がアシスト領域となる。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。そして、エンジン制御における領域との関係としては、上記発電領域が予混合燃焼領域内、上記アシスト領域が拡散燃焼領域内にあって、上記N領域が予混合燃焼領域と拡散燃焼領域との境界およびその付近に存在するように設定されている。
【0050】
同図に示す3種類のモータトルク特性A〜Cのうちでモータトルク特性Aは、発電領域における発電量が小さく抑えられる一方、アシスト領域におけるトルクアシスト量が大きくされる。モータトルク特性Cは、発電領域における発電量が大きくされる一方、アシスト領域におけるトルクアシスト量が小さく抑えられる。また、モータトルク特性Bは、発電領域における発電量およびアシスト領域におけるトルクアシスト量が、モータトルク特性A,Cの略中間の値となる。
【0051】
そして、上記ステップS7,S8の判定に基づき、上記SOCが大(ステップS7での判定がYES)の場合はモータトルク特性A、SOCが小(ステップS8での判定がYES)の場合はモータトルク特性C、SOCが中(ステップS7,S8での判定がともにNO)の場合はモータトルク特性Bが選択され、それぞれの場合に、選択されたトルク特設定によりアクセル開度に対応するモータトルクが求められてそれに応じたトルク制御が行われる(ステップS9,S10,S11)。
【0052】
なお、図6に示す例では発電領域における発電量およびアシスト領域におけるトルクアシスト量が異なる3種類のモータトルク特性A〜CをSOCに応じて選択し得るようにしているが、これに代え、またはこれに加え、図7に示すようにSOCに応じて発電領域とアシスト領域を拡縮させるようにしてもよい。すなわち、図7ではSOCが大の場合に発電領域よりアシスト領域を広くし、SOCが小の場合にアシスト領域より発電領域を広くし、SOCが中の場合に発電領域とアシスト領域を同程度とするように設定している。
【0053】
また、上記ステップS2での判定結果がNOのとき、つまり上記排気温度Tcが所定温度Tc0より低い時には、予混合燃焼モードの実行が禁止されて、全運転領域で拡散燃焼モードによる制御が実行される(ステップS12)。さらに、SOCが予め設定された増大判定基準値SOCより大きいか否かが判定され(ステップS13)、その判定がNOであれば、SOCが予め設定された減少判定基準値SOCより小さいか否かが判定される(ステップS14)。
【0054】
上記ステップS13,S14の判定に基づき、図8に示す3種類のモータトルク特性A´〜C´の中から適当な特性が選択される。この場合も、低負荷側の領域が発電領域、高負荷側の領域がアシスト領域、その間がN領域となるようにモータトルク特性A´〜C´が設定されるとともに、モータトルク特性A´は発電領域での発電量が小さくてアシスト領域内でのトルクアシスト量が比較的大きく、モータトルク特性C´は発電領域内での発電量が比較的大きくてアシスト領域内でのトルクアシスト量が小さく、また、モータトルク特性B´は特性A´,C´の略中間の値となる。そして、ステップS13,S14の判定に基づき、上記SOCが大(ステップS13での判定がYES)の場合はモータトルク特性A´、SOCが小(ステップS14での判定がYES)の場合はモータトルク特性C´、SOCが中(ステップS13,S14での判定がともにNO)の場合はモータトルク特性B´が選択され、それぞれの場合に、選択されたトルク特設定によりアクセル開度に対応するモータトルクが求められてそれに応じたトルク制御が行われる(ステップS15,S16,S17)。
【0055】
この場合のトルク特性A´〜C´(図8)は、排気温度が高い場合のトルク特性A〜C(図6)と比べ、発電領域における発電量およびアシスト領域におけるトルクアシスト量がともに小さくされている。
【0056】
なお、図8に示すようにSOCに応じて発電領域における発電量およびアシスト領域におけるトルクアシスト量の変更(トルク特性A´〜C´の選択)を行うことに代え、またはこれに加え、SOCに応じて発電領域とアシスト領域を拡縮させるようにしてもよい(図7参照)。ただし、排気温度が低い場合は排気温度が高い場合と比べ、発電領域及びアシスト領域を小さくしておく。
【0057】
以上のようなISG制御によると、目標トルクが低いときにはモータトルクが負(発電状態)にされてエンジン出力が高められる一方、目標トルクが高いときにはトルクアシストが行われてエンジン出力が低くされているので、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き、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。
【0058】
また、エンジン制御としては、図9に示すように、アクセル開度(駆動輪の目標トルク)が所定値以下の予混合燃焼領域(H)では、EGR弁開度が大きくされるとともに吸気絞り弁開度が小さくされることによりEGR率が大きくされ、この状態で燃料噴射が比較的早い時期に行われることにより、予混合燃焼が行なわれる。また、高負荷時には空気量確保のためEGRを少なくする必要があって予混合燃焼を実現することが困難であるため、アクセル開度(駆動輪の目標トルク)が所定値より高い拡散燃焼領域(D)では、EGR弁開度が小さくされるとともに吸気絞り弁開度が大きくされることによりEGR率が小さくされ、この状態で上死点付近で燃料が噴射され、拡散燃焼が行なわれる。
【0059】
そして、上記予混合燃焼が行なわれているときは、均一で希薄な混合気が形成できるため、NOxおよびPMをともに少なくすることができ、さらに多量のEGRが行なわれることによってもNOxが低減される。一方、拡散燃焼時には、燃料と空気とが充分に混合する時間がないため、混合気濃度にはむらが生じ、混合気濃度が理論空燃比に近い部分では燃焼温度が高くなってNOxが生成され、また、EGRが少ないことによってもNOxが増加し易い。そして、この拡散燃焼状態では特に負荷が高くなるにつれてNOxが急激に増加する。
【0060】
このような傾向に対し、当実施形態の制御装置では、予混合燃焼領域内で発電が行なわれる一方、拡散燃焼領域内でトルクアシストが行なわれることにより、NOxを低減する効果が得られる。すなわち、拡散燃焼領域の高負荷側では、モータによるトルクアシストが行なわれることにより、目標トルクに対して上記トルクアシスト分だけエンジン自体の発生トルクは低くなるため、NOxが大幅に低減される。また、上記トルクアシストによる電力消費を補うため予混合燃焼領域内の低負荷側で発電が行なわれ、この発電状態のときには目標トルクに対してエンジントルク自体の発生トルクは高くなるが、予混合燃焼によりNOxは充分に低く保たれる。従って、全体としてNOx低減効果が有効に得られる。
【0061】
なお、PM排出量は、同図中に示すように、予混合燃焼から拡散燃焼に切換わったときに急激に増加するというわけではないが、エンジントルクが高くなるにつれて次第に増加する。従って、高負荷時にトルクアシストによってエンジン自体の実際のトルクは低くすることは、高負荷時のPM排出量の増大抑制にも効果はある。
【0062】
さらに当実施形態では、バッテリの蓄電量(SOC)に応じてモータトルク特性を変更している(ステップS7〜S11、S13〜S17、図6〜図8参照)ため、上記のような効果が発揮されつつ、バッテリの蓄電量に過不足が生じることが防止される。すなわち、SOCが大の時には予混合燃焼領域内での発電量が小さくなり、ないしは発電領域が小さくなるような特性とされることにより、バッテリの過充電が防止され、また、SOCが小の時には、拡散燃焼領域内でのトルクアシスト量が小さくなり、ないしはアシスト領域が小さくなるような特性とされることにより、バッテリの過放電が防止される。
【0063】
また、上記排気温度が低いとき、多量のEGRを行なうと、エンジンの燃焼が不安定になるとともに、筒内での燃焼温度が低くなり、それに伴って排気温度が低くなるため、酸化触媒21等の温度上昇が遅れて、エミッションの悪化を招く。このような事態を避けるため、上記排気温度が低いときには予混合燃焼が禁止されるが、この場合にも、エンジンの低負荷側の領域で発電、高負荷側の領域でトルクアシストが行なわれることにより、燃費改善効果および高負荷側でのNOx増大を抑制する効果が得られる。ただし、この場合に低負荷側の領域において予混合燃焼によるNOx抑制作用は得られなくなるため、上記排気温度が高いときと比べ、低負荷側の領域における発電量が小さくされ、それに伴って高負荷側の領域におけるトルクアシスト量が小さくされる。
【0064】
次に、排気通路12中に設けられているDPF23をPM堆積量増大時に再生する処理、および、NOx浄化触媒22をNOx吸着量増大時に再生する処理を説明する。
【0065】
図10はDPF23の再生条件の判定とそれに応じた再生の処理をフローチャートで示している。この処理がスタートすると、まずステップS21で、図11に示すPM排出量特性のマップから各時点におけるPM排出量が演算される。このPM排出量特性のマップは、アクセル開度およびエンジン回転速度とPM排出量との関係を示すもので、この関係としては、アクセル開度が大きくなるにつれてPM排出量が増加し、かつ、エンジン回転速度が大きくなるほどPM排出量が増加する。
【0066】
続いて、上記PM排出量を積算することによりPM堆積量Q1が推定される(ステップS22)。一方、圧力センサ38,39によって検出されるDPF23前後の排気圧力が入力され、DPF前後差圧ΔPが演算される(ステップS23)。そして、図12に示すDPF前後差圧特性から、現時点でのDPF前後差圧ΔPに対するPM堆積量Q2が別途推定される(ステップS24)。上記DPF前後差圧特性は、PM堆積量とDPF前後差圧との関係を示すものであり、PM堆積量が増加するにつれてDPF前後差圧が大きくなる。
【0067】
次に、DPF前後差圧ΔPが予め設定された閾値ΔP0より大きいか否かの判定がなされる(ステップS25)。ステップS25での判定がYESであればPM堆積量Q2の方がPM堆積量Q1よりも高精度であると判断され、Q2が最終的なPM堆積量Qとされる(ステップS26)。一方、ステップS25でNOと判定されると、PM堆積量Q1の方がPM堆積量Q2よりも高精度であると判断され、Q1が最終的なPM堆積量Qとされる(ステップS27)。
【0068】
続いてステップS28で、上記PM堆積量Qが再生判定用基準値Qaを超えているか否かの判定がなされる。このステップS28でNOと判定されると、PM堆積量は充分少なくて、未だPF再生処理は不要なのでリターンする。
【0069】
ステップS28での判定がYESであれば、DPF再生指令がなされ(ステップS29)、吸気絞り弁15が絞られるとともに後噴射が実施される(ステップS30)。これによって排気温度が600℃程度に上昇し、PMが燃焼する。次に、再生時間あるいはDPF前後差圧等から推定されるPM堆積量Qが再生終了判定用の基準値Q0(0に近い値)よりも小さくなったか否かの判定がなされる。この判定がNOであれば、ステップS30に戻ってPF再生処理が継続され、YESになれば、PF再生処理を終了し(ステップS32)、リターンする。
【0070】
以上のようなDPF再生処理によると、PM堆積量Qが増大したときに、PF再生処理(ステップS32)が行なわれることによりDPF23に堆積したPMが燃焼し、DPF23が再生する。従って、DPF23によるPMの浄化性能が良好に保たれる。
【0071】
また、図13はNOx浄化触媒22の再生条件の判定とそれに応じた再生の処理をフローチャートで示している。この処理がスタートすると、まずステップS41で、図14に示すNOx排出量特性のマップから各時点におけるNOx排出量が推定される。このNOx排出量特性のマップは、アクセル開度およびエンジン回転速度とPM排出量との関係を示すもので、この関係としては、アクセル開度が大きくなって予混合燃焼領域(H)から拡散燃焼領域(D)に移行したときにNOx排出量が急増し、さらに拡散燃焼領域(D)においてアクセル開度の増大に伴いNOx排出量が増加し、かつ、エンジン回転速度が大きくなるほどNOx排出量が増加する。
【0072】
続いて、上記NOx排出量を積算することによりNOx浄化触媒(LNT)22のNOx堆積量が推定され(ステップS42)、このNOx堆積量が所定値を超えているか否かの判定がなされる(ステップS43)。このステップS43でNOと判定されると、NOx堆積量は充分少なくて未だ再生処理は不要なのでリターンする。
【0073】
ステップS43での判定がYESであれば、LNT再生指令がなされ(ステップS44)、再生処理が実行される(ステップS45)。ここで行なわれる再生処理は、所定時間(1秒間程度)だけ空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように燃料噴射量を増量補正する処理(所謂リッチスパイク)を行なうものである。
【0074】
以上のようなNOx浄化触媒再生処理によると、NOx浄化触媒22のNOx堆積量が増大したときに、所謂リッチスパイクによる再生処理(ステップS45)が行なわれることにより、NOx浄化触媒22に堆積したNOxが放出、還元され、NOx浄化触媒22が再生する。従って、NOx浄化触媒22によるNOxの浄化性能が良好に保たれる。
【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、種々変更可能である。
【0076】
例えば、上記実施形態ではエンジン3をディーゼルエンジンとしたが、直噴式で圧縮自己着火を行なうガソリンエンジンを搭載したハイブリッド車両の制御装置に適用しても良い。
【0077】
また、当実施形態では排気通路12に酸化触媒21、NOx浄化触媒22およびDPF23を設けているが、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は、EGR率が大きい第1燃焼モードとEGR率が小さい第2燃焼モードとをエンジンの運転状態に応じて切換えるエンジン制御手段と、駆動力制御用モータと、モータ制御手段とを備え、上記第1燃焼モードでは発電のみを行い、上記第2燃焼モードではトルクアシストのみを行うように駆動力制御用モータを制御しているため、上記第2燃焼モードとされる運転領域内で上記トルクアシストによりNOxが低減され、一方、上記第1燃焼モードとされる運転領域内で発電が行なわれて、このときにはEGR率が大きい第1燃焼モードでの燃焼によりNOxは充分に低く抑えられる。このようにハイブリッド車両における駆動力制御用モータの制御と、上記第1,第2燃焼モードを切換えるエンジン制御とを効果的に関連させて行なうことにより、全体としてNOxを大幅に低減することができる。
【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】エンジンの燃焼モードを切換える制御マップを示す図である。
【図3】エンジン制御およびISG制御のフローチャートである。
【図4】エンジン制御およびISG制御のフローチャートであって、図3のフローチャートに続く部分である。
【図5】バッテリの電流値および電圧値と蓄電量(SOC)との関係を示す特性図である。
【図6】排気温度が高い場合のISG制御特性を示す特性図である。
【図7】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8】排気温度が高い場合のISG制御特性を示す特性図である。
【図9】アクセル開度に応じた燃焼モード、EGR率、EGR弁開度、吸気絞り弁開度、NOx排出量およびPM排出量の変化を示す図である。
【図10】DPFの再生条件の判定とそれに応じた再生の処理のフローチャートである。
【図11】アクセル開度およびエンジン回転速度とPM排出量との関係を示す特性図である。
【図12】PM堆積量とDPF前後の差圧との関係を示す特性図である。
【図13】NOx浄化触媒の再生条件の判定とそれに応じた再生の処理のフローチャートである。
【図14】アクセル開度およびエンジン回転速度とNOx排出量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 モータ
3 エンジン
13 EGR通路
14 EGRバルブ
15 吸気絞り弁
32 バッテリ
33 アクセル開度センサ
36 温度センサ
40 ECU
41 運転状態検出手段
42 蓄電量検出手段
43 エンジン制御手段
44 モータ制御手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle provided with a driving force control motor capable of generating power by an engine and assisting torque to the engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hybrid vehicles have been developed in which an engine and a motor are combined, and the motor generates electricity by the engine as needed, or auxiliary driving force is applied (hereinafter referred to as torque assist or simply assist). (For example, refer to Patent Document 1). In this hybrid vehicle, in an area where the engine output corresponding to the traveling load (hereinafter referred to as target engine output) is low, the engine output is set higher than the target engine output, and the motor generates power with the surplus output and the energy is supplied to the battery. Store. On the other hand, in a region where the target engine output is high, torque assist is performed by setting the engine output lower than the target engine output and supplementing the insufficient output with the motor output (driving the motor with the energy stored in the battery).
[0003]
That is, since the actual engine output fluctuation range can be set narrower than the target engine output fluctuation range, the engine can be easily operated in a high-efficiency region, and fuel consumption and exhaust gas purification performance can be improved.
[0004]
Also, in order to suppress the formation of nitrogen carbide (NOx) and soot in direct injection engines (engines provided with fuel injection means in the combustion chamber) such as diesel engines, in recent years, premixed compression ignition combustion (hereinafter referred to as premixing) A new combustion mode called “combustion” has been proposed (for example, Patent Document 2). In this combustion mode, in order to prevent premature ignition and to suppress generation of NOx and the like, a large amount of exhaust gas is recirculated to the intake air (hereinafter, the exhaust gas recirculated to the intake air is referred to as EGR gas), and the compression top dead center of the cylinder. The fuel and the fuel are sufficiently mixed by injecting the fuel in the middle of the compression stroke much earlier, and then the mixture is self-ignited and burned at the end of the compression stroke.
[0005]
However, if the intake air at the time of combustion contains a lot of EGR gas, the amount of air contained in the intake air is reduced accordingly, so that it is difficult to realize such a combustion mode on the high speed rotation and high load side of the engine. It is. For this reason, conventionally, premixed combustion is performed as described above mainly in the operating region on the low speed rotation and low load side, and at this time, the ratio of the EGR gas contained in the intake air (hereinafter referred to as the EGR rate) is compared. Control over the first set value that is higher than the upper limit, mainly in the operating region on the high speed rotation or high load side, the fuel injection mode is switched to perform fuel injection near the top dead center of the compression stroke, and Combustion is performed in a state where the EGR rate is controlled to be equal to or lower than a second set value lower than the first set value (hereinafter referred to as diffusion combustion).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-242721 A
[Patent Document 2]
JP 2000-110669 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the engine described in Patent Document 2, generation of NOx and soot can be sufficiently suppressed in the operation region on the low load side where the premixed combustion is performed, but on the high load side where diffusion combustion is performed. In the operation region, the amount of NOx generated tends to increase. That is, during diffusion combustion, there is no time for sufficient mixing of fuel and air, resulting in non-uniformity in the air-fuel mixture concentration, and combustion temperature rises and NOx is generated at a portion where the air-fuel mixture concentration is close to the theoretical air-fuel ratio. The Moreover, in the high load side operation region, the fuel injection amount is large and the heat generation amount is large, and diffusion combustion is performed under such circumstances, so that the NOx generation amount tends to increase.
[0008]
For this reason, it is desired to suppress an increase in NOx in a region where diffusion combustion is performed.
[0009]
In addition, the control of the hybrid vehicle that switches the motor as shown in Patent Document 1 between the power generation state and the torque assist state, and the engine control that switches between the premixed combustion state and the diffusion combustion state as shown in Patent Document 2. However, there has been no conventional technique for controlling them by associating them with a special relationship.
[0010]
In view of such circumstances, the present invention makes it possible to sufficiently reduce NOx in the operating region on the engine low load side where the combustion mode with a large EGR rate can be set, while the combustion mode with a large EGR rate. The hybrid vehicle can suppress the increase of NOx by using torque assist using the driving force control motor of the hybrid vehicle in the driving region where the load cannot be increased, and can exhibit a significant NOx reduction effect as a whole. A control apparatus is provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a control apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention includes an operation state detection unit that detects an operation state of an engine, a temperature detection unit that detects a temperature related to the engine temperature, and a detection by the temperature detection unit. Engine control means for switching between a first combustion mode with a high EGR rate and a second combustion mode with a low EGR rate when the temperature to be operated is equal to or higher than a predetermined temperature, A driving force control motor capable of switching between a state of generating power by rotation and a state of performing torque assist to the engine, and a motor control means for controlling the driving force control motor according to the operating state of the engine, The motor control means performs only power generation in the first combustion mode and performs only torque assist in the second combustion mode. And controls the power control motor.
[0012]
According to this configuration, since the torque assist is performed within the operation region in which the second combustion mode is set, the generated torque of the engine itself becomes lower than the torque to be transmitted to the drive wheels by the amount of the torque assist. NOx is reduced compared to the case where torque assist is not performed. On the other hand, in order to compensate for the power consumption by the torque assist, power generation is performed in the operation region set to the first combustion mode. In this power generation state, the generated torque of the engine itself is higher than the torque to be transmitted to the drive wheels. However, NOx is suppressed sufficiently low by combustion in the first combustion mode with a large EGR rate. Therefore, NOx is effectively reduced as a whole.
[0013]
In this invention, the engine control means is configured to prohibit the execution of the first combustion mode when the temperature detected by the temperature detection means is lower than a predetermined temperature, and the motor control means When the temperature is lower than the temperature, power is generated in the low load area, torque assist is performed in the high load area, and the driving power is reduced so that the power generation amount and torque assist amount are reduced compared to when the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. It is preferable to control the control motor.
[0014]
In this way, when the temperature related to the engine temperature is low, the combustion stability of the engine is impaired by a large amount of EGR, or the activation of the catalyst provided in the exhaust passage is delayed due to the low exhaust temperature. In order to avoid such a situation, the execution of the first combustion mode is prohibited. Even if the execution of the first combustion mode is prohibited in this way, the motor is changed between the power generation state and the torque assist state in accordance with the driving state, thereby obtaining an effect such as fuel efficiency improvement as a hybrid vehicle. It is done. However, since the NOx reduction action by the first combustion mode cannot be obtained, the amount of power generation is less than that when the temperature related to the engine temperature is high in order to avoid an increase in NOx when the motor is in a power generation state. Accordingly, the torque assist amount is reduced.
[0015]
The battery control unit further includes a storage amount detection unit that detects a parameter related to a storage amount of a battery that is electrically connected to the driving force control motor, and the motor control unit is configured to detect when the storage amount is equal to or greater than a predetermined increase determination reference value. It is preferable that power generation by the driving force control motor in the first combustion mode is suppressed or torque assist in the second combustion mode is increased.
[0016]
In this way, excessive charging of the battery by power generation is avoided, and the battery is protected.
[0017]
The battery control unit further includes a storage amount detection unit that detects a parameter related to a storage amount of a battery that is electrically connected to the driving force control motor, and the motor control unit is configured to detect when the storage amount is equal to or less than a predetermined decrease determination reference value. It is preferable that torque assist by the driving force control motor in the second combustion mode is suppressed or power generation in the first combustion mode is increased.
[0018]
In this way, overdischarge of the battery is prevented.
[0019]
As the torque assist suppression control when the charged amount is equal to or less than a predetermined decrease determination reference value, for example, torque assist is performed only in a region where the NOx emission amount is relatively large in the operation region set to the second combustion mode. The driving force control motor is controlled as described above.
[0020]
In this way, while NOx suppression action by torque assist is obtained in a region where the amount of NOx emission is relatively large, over-discharge of the battery is prevented because torque assist is not performed in other regions.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a schematic system block diagram in the present embodiment. The engine 3 is a diesel engine, and a motor 1 (driving force control motor) is connected to a main shaft (crankshaft) via a motor connecting shaft 2. The motor 1 can apply a rotational driving force to the engine 3 (torque assist) using electricity as a power source, and can also generate electricity by being reversely driven by the engine 3. A transmission 4, a propeller shaft 5, a drive shaft 6 and a drive wheel 7 are connected to the engine 3 in this order, and the driving force of the motor 1 and the engine 3 is shifted to an appropriate rotational speed and transmitted to the drive wheel 7.
[0023]
The engine 3 is provided with an intake passage 11 for sucking air for combustion and an exhaust passage 12 for discharging exhaust gas after combustion. Further, an EGR passage 13 that communicates the intake passage 11 and the exhaust passage 12 is provided, and an EGR valve 14 is provided in the passage. By opening the EGR valve 14, a part of the exhaust is recirculated to the intake air (EGR). Further, an intake throttle valve 15 is provided upstream of the connection portion of the EGR passage 13 in the intake passage 11.
[0024]
The EGR rate can be controlled by adjusting the opening of the EGR valve 14 and adjusting the opening of the intake throttle valve 15. That is, the EGR amount increases as the opening degree of the EGR valve 14 increases, and the EGR rate increases as the intake fresh air amount decreases and the EGR amount increases as the opening degree of the intake throttle valve 15 decreases. Here, the EGR rate refers to the ratio of the EGR amount to the amount of gas flowing into the cylinder (new air amount + EGR amount).
[0025]
The exhaust passage 12 is provided with an oxidation catalyst 21, a NOx purification catalyst 22, and a particulate filter (hereinafter abbreviated as DPF) 23 downstream from the branch point with the EGR passage 13.
[0026]
The oxidation catalyst 21 oxidizes and purifies HC, CO, etc. contained in the exhaust. A temperature sensor 36 that detects the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 21 is provided immediately upstream of the oxidation catalyst 21.
[0027]
The NOx purification catalyst 22 occludes NOx in the exhaust gas when the exhaust gas has a lean air-fuel ratio, and releases and reduces NOx when the exhaust gas becomes a rich air-fuel ratio. A temperature sensor 37 that detects the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst 22 is provided immediately upstream of the NOx purification catalyst 22.
[0028]
The DPF 23 collects and purifies particulate matter (particulate matter such as soot, hereinafter referred to as PM) contained in the exhaust gas. A pressure sensor 38 is provided immediately upstream of the DPF 23, and a pressure sensor 39 is provided immediately downstream of the DPF 23 to detect the exhaust pressure.
[0029]
A battery 32 is connected to the motor 1 via an inverter 31. At the time of torque assist, electric power is supplied from the battery 32 via the inverter 31 so that the motor 1 can obtain a predetermined output. At the time of power generation, the power generated by the motor 1 is charged to the battery 32 via the inverter 31.
[0030]
Further, an accelerator opening sensor 33 that detects the accelerator opening by the driver's operation is provided.
[0031]
The detection signals from the temperature sensors 36 and 37, the pressure sensors 38 and 39, and the accelerator opening sensor 33 are input to the ECU 40, and a signal indicating the engine speed is also input to the ECU 40.
[0032]
The ECU 40 is a control unit that controls the motor 1 and the engine 3. The ECU 40 functionally includes an operation state detection unit 41, a storage amount detection unit 42, an engine control unit 43, and a motor control unit 44.
[0033]
The operating state detecting means 41 detects the operating state of the engine based on the value corresponding to the engine load and the engine speed. For example, the driving state is checked based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 33 and the engine rotation speed, or the target torque of the driving wheel is obtained from the accelerator opening, and the target torque and the engine rotation speed are used. Check the driving condition. In addition, the charged amount detecting means 42 detects a parameter related to the charged amount of the battery 32 and, for example, obtains the SOC from the current value and the voltage value as will be described in detail later.
[0034]
The engine control means 43 performs premixing with a large EGR rate when the exhaust temperature (temperature related to the engine temperature) detected by the temperature sensor 36 (temperature detection means) immediately upstream of the oxidation catalyst 21 is equal to or higher than a predetermined temperature. The combustion mode (first combustion mode) and the diffusion combustion mode (second combustion mode) with a low EGR rate are switched according to the operating state of the engine. For this purpose, a premixed combustion region (H) that is an operation region in which the premixed combustion mode is executed and a diffusion combustion region (D) that is an operation region in which the diffusion combustion mode is executed are set in advance in a map. As shown in FIG. 2, the low load region (except for the high speed region) where the accelerator opening (target torque of the drive wheels) is equal to or less than a predetermined value is set as the premixed combustion region (H), and the accelerator opening is larger than the predetermined value. The high load region and the high speed region are the diffusion combustion region (D).
[0035]
Here, the premixed combustion mode means that fuel and air are injected by injecting fuel during the compression stroke considerably before the compression top dead center while increasing the EGR rate to a predetermined value or more in order to prevent premature ignition. Refers to a combustion mode in which combustion by self-ignition is started in the vicinity of compression top dead center after sufficient mixing, and diffusion combustion mode refers to compression top dead while reducing the EGR rate below a predetermined value. Combustion mode in which fuel is injected near the point so that part of the fuel self-ignites immediately after the start of injection, and that part becomes the core and combustion spreads while entraining surrounding fuel spray and air Say.
[0036]
In the case of the premixed combustion mode, in order to improve the mixing of fuel and air, the injection starts as the fuel injection amount increases so that the end of injection becomes a fixed time before compression top dead center (for example, BTDC 30 ° CA). It is preferable to advance the timing and perform the fuel injection divided into a plurality of times according to the increase in the fuel injection amount.
[0037]
When the exhaust gas temperature is lower than a predetermined temperature, the premixed combustion mode is prohibited and the diffusion combustion mode is executed in the entire operation region of the engine.
[0038]
The motor control means 44 controls the motor 1 by issuing a motor torque command to the inverter 31. If the torque value of the motor torque command is positive, the torque assist state is entered, and if it is negative, the power generation state is entered. When it is zero, it becomes a neutral state (N) that is neither. Hereinafter, such control of the motor 1 is referred to as ISG control.
[0039]
In particular, the motor control means 44 controls the motor 1 so that only power generation is performed in the premixed combustion mode and only torque assist is performed in the diffusion combustion mode. That is, when the exhaust temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, control is performed such that power generation is performed in the premixed combustion region (H) and torque assist is performed in the diffusion combustion region (D). When the exhaust temperature is lower than the predetermined temperature and premix combustion is prohibited, power generation is performed in a low load side region where the accelerator opening or target torque is low, and a high load side region where the accelerator opening or target torque is high. Torque assist is performed, and the amount of torque assist is reduced compared to when the exhaust temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. Further, when the value detected by the charged amount detection means 42 is equal to or greater than a predetermined increase determination reference value, power generation by the driving force control motor in the premixed combustion mode is suppressed, or torque assist in the diffusion combustion mode is performed. In addition, the torque assist by the driving force control motor in the diffusion combustion mode is suppressed or the power generation by the driving force control motor in the premixed combustion mode is suppressed when the value is equal to or less than a predetermined decrease determination reference value. Try to increase.
[0040]
The control by this control device will be specifically described.
[0041]
3 and 4 are flowcharts of engine control and ISG control according to the operating state. When the processing of this flowchart is started, signals from various sensors and the like are input in step S1, and in step S2, the exhaust temperature Tc detected by the temperature sensor 36 immediately upstream of the oxidation catalyst 21 is set to a predetermined temperature Tc0. It is determined whether the temperature is higher than (eg, 200 ° C.).
[0042]
When the determination in step S2 is YES, the target torque of the drive wheels is set according to the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 33 (step S3). Then, the operating state is examined based on the target torque (or accelerator opening) and the engine speed, and it is determined whether or not the operating state is in the premixed combustion region (H) (step S4).
[0043]
When the determination in step S4 is YES, that is, in the premixed combustion region (H), fuel injection and EGR control in the premixed combustion mode is performed in step S5. That is, the EGR valve 14 and the intake air are controlled so that the fuel injection is performed at a relatively early timing (for example, the timing at which the injection is terminated in the vicinity of BTDC 30 ° CA), and the EGR rate becomes larger than a predetermined value. The throttle valve 15 is controlled.
[0044]
When the determination in step S4 is NO (when in the diffusion combustion region), fuel injection and EGR control in the diffusion combustion mode are performed in step S6. That is, the fuel injection is controlled to start near the compression top dead center, and the EGR valve 14 and the intake throttle valve 15 are controlled so that the EGR rate becomes smaller than a predetermined value.
[0045]
Following the process of step S5 or S6, an increase determination reference value SOC in which SOC (battery storage amount) is preset. H It is determined whether or not it is larger (step S7). If the determination is NO, the SOC is a preset decrease determination reference value SOC. L It is determined whether it is smaller (step S8).
[0046]
The SOC is obtained from the current-voltage-SOC characteristics as shown in FIG. 5 based on the current value and voltage value between the battery 32 and the inverter 31. As shown in this figure, if the current value is the same, the higher the voltage value, the larger the SOC.
[0047]
Based on the determinations in steps S7 and S8, an appropriate characteristic is selected from the three types of motor torque characteristics A to C for ISG control shown in FIG.
[0048]
That is, FIG. 6 shows the motor torque characteristic for ISG control with the accelerator opening (target torque of the drive wheel) on the horizontal axis and the motor torque on the vertical axis. In this figure, the motor torque is positive. In this case, torque assist in which driving force is applied from the motor 1 to the engine 3 is performed (assist region). Conversely, when the motor torque is negative, power generation in which driving force is applied to the motor 1 from the engine 3 is performed. (Power generation area).
[0049]
In each of the three types of motor torque characteristics A to C shown in the figure, the low load side region where the accelerator opening is small is the power generation region, and the high load side region where the accelerator opening is large is the assist region. Further, between the power generation region and the assist region, a motor torque = 0, that is, a neutral N region in which neither power generation nor torque assist is performed is provided. As for the relationship with the region in engine control, the power generation region is in the premixed combustion region, the assist region is in the diffusion combustion region, and the N region is the boundary between the premixed combustion region and the diffusion combustion region. It is set to exist in the vicinity.
[0050]
Among the three types of motor torque characteristics A to C shown in the figure, the motor torque characteristic A suppresses the power generation amount in the power generation region, while increasing the torque assist amount in the assist region. In the motor torque characteristic C, the power generation amount in the power generation region is increased, while the torque assist amount in the assist region is suppressed small. In the motor torque characteristic B, the power generation amount in the power generation region and the torque assist amount in the assist region are values approximately between the motor torque characteristics A and C.
[0051]
Based on the determinations in steps S7 and S8, when the SOC is high (determination in step S7 is YES), the motor torque characteristics A, and when the SOC is low (determination in step S8 is YES), the motor torque When the characteristics C and SOC are medium (the determinations at steps S7 and S8 are both NO), the motor torque characteristic B is selected. In each case, the motor torque corresponding to the accelerator opening is determined by the selected torque special setting. Torque control corresponding to this is performed (steps S9, S10, S11).
[0052]
In the example shown in FIG. 6, three types of motor torque characteristics A to C having different power generation amounts in the power generation region and torque assist amounts in the assist region can be selected according to the SOC. In addition to this, as shown in FIG. 7, the power generation area and the assist area may be enlarged or reduced according to the SOC. That is, in FIG. 7, when the SOC is large, the assist region is wider than the power generation region, when the SOC is small, the power generation region is wider than the assist region, and when the SOC is medium, the power generation region and the assist region are approximately the same. It is set to do.
[0053]
When the determination result in step S2 is NO, that is, when the exhaust gas temperature Tc is lower than the predetermined temperature Tc0, execution of the premixed combustion mode is prohibited and control in the diffusion combustion mode is executed in the entire operation region. (Step S12). Further, an increase determination reference value SOC in which SOC is set in advance H It is determined whether or not it is larger (step S13). If the determination is NO, the SOC is a preset decrease determination reference value SOC. L It is determined whether it is smaller (step S14).
[0054]
Based on the determinations of steps S13 and S14, an appropriate characteristic is selected from the three types of motor torque characteristics A ′ to C ′ shown in FIG. Also in this case, the motor torque characteristics A ′ to C ′ are set so that the low load side region is the power generation region, the high load side region is the assist region, and the space between them is the N region. The power generation amount in the power generation region is small, the torque assist amount in the assist region is relatively large, and the motor torque characteristic C ′ is relatively large in the power generation region and the torque assist amount in the assist region is small. Further, the motor torque characteristic B ′ is a value approximately between the characteristics A ′ and C ′. Based on the determinations in steps S13 and S14, when the SOC is high (determination in step S13 is YES), the motor torque characteristic A ′ is small. When the SOC is low (determination in step S14 is YES), the motor torque When the characteristics C ′ and SOC are medium (the determinations at steps S13 and S14 are both NO), the motor torque characteristic B ′ is selected, and in each case, the motor corresponding to the accelerator opening degree by the selected torque special setting. Torque is obtained and torque control is performed accordingly (steps S15, S16, S17).
[0055]
In this case, the torque characteristics A ′ to C ′ (FIG. 8) are smaller in both the power generation amount in the power generation region and the torque assist amount in the assist region than the torque characteristics A to C (FIG. 6) when the exhaust temperature is high. ing.
[0056]
In addition to or in addition to changing the power generation amount in the power generation region and the torque assist amount in the assist region (selection of torque characteristics A ′ to C ′) according to the SOC as shown in FIG. Accordingly, the power generation area and the assist area may be enlarged or reduced (see FIG. 7). However, when the exhaust temperature is low, the power generation region and the assist region are made smaller than when the exhaust temperature is high.
[0057]
According to the ISG control as described above, when the target torque is low, the motor torque is negative (power generation state) and the engine output is increased. When the target torque is high, torque assist is performed and the engine output is decreased. As a result, the overall engine output approaches the engine output at which the fuel consumption becomes optimum, and the energy stored in the battery 32 is taken out during the torque assist, so that the energy is used without waste and the fuel consumption is improved.
[0058]
As engine control, as shown in FIG. 9, in the premixed combustion region (H) where the accelerator opening (target torque of the drive wheels) is equal to or less than a predetermined value, the EGR valve opening is increased and the intake throttle valve is increased. By reducing the opening degree, the EGR rate is increased. In this state, fuel injection is performed at a relatively early timing, whereby premixed combustion is performed. In addition, since it is difficult to achieve premixed combustion in order to secure the air amount at high loads, it is difficult to achieve premixed combustion, so that the accelerator opening (target torque of the drive wheels) is higher than a predetermined value in a diffusion combustion region ( In D), the EGR valve opening is reduced and the intake throttle valve opening is increased to reduce the EGR rate. In this state, fuel is injected near the top dead center, and diffusion combustion is performed.
[0059]
When the premixed combustion is performed, a uniform and lean air-fuel mixture can be formed, so that both NOx and PM can be reduced, and NOx can also be reduced by performing a larger amount of EGR. The On the other hand, at the time of diffusion combustion, since there is no time for fuel and air to sufficiently mix, the concentration of the mixture becomes uneven, and the combustion temperature becomes high and NOx is generated when the mixture concentration is close to the theoretical air-fuel ratio. Also, NOx is likely to increase due to a low EGR. In this diffusion combustion state, NOx increases rapidly as the load increases.
[0060]
In contrast to this tendency, in the control device of the present embodiment, power generation is performed in the premixed combustion region, while torque assist is performed in the diffusion combustion region, so that an effect of reducing NOx can be obtained. That is, on the high load side of the diffusion combustion region, torque assist by the motor is performed, so that the generated torque of the engine itself becomes lower than the target torque by the amount of torque assist, so NOx is greatly reduced. In addition, power generation is performed on the low load side in the premixed combustion region in order to supplement the power consumption by the torque assist. In this power generation state, the generated torque of the engine torque itself is higher than the target torque, but the premixed combustion This keeps NOx low enough. Therefore, the NOx reduction effect can be effectively obtained as a whole.
[0061]
As shown in the figure, the PM emission amount does not increase suddenly when switching from premixed combustion to diffusion combustion, but gradually increases as the engine torque increases. Therefore, lowering the actual torque of the engine itself by torque assist at high load is also effective for suppressing increase in PM emission at high load.
[0062]
Furthermore, in the present embodiment, the motor torque characteristics are changed according to the amount of charge (SOC) of the battery (see Steps S7 to S11, S13 to S17, and FIGS. 6 to 8), and thus the above effects are exhibited. However, it is possible to prevent an excess or deficiency in the amount of electricity stored in the battery. That is, when the SOC is large, the power generation amount in the premixed combustion region is reduced or the power generation region is reduced, so that overcharging of the battery is prevented, and when the SOC is small. The torque assist amount in the diffusion combustion region is reduced or the assist region is reduced, so that overdischarge of the battery is prevented.
[0063]
Further, when the exhaust gas temperature is low, if a large amount of EGR is performed, the combustion of the engine becomes unstable and the combustion temperature in the cylinder becomes low. As the temperature rises, the emission will deteriorate. In order to avoid such a situation, premixed combustion is prohibited when the exhaust gas temperature is low, but in this case as well, power generation is performed in the region on the low load side of the engine and torque assist is performed in the region on the high load side. As a result, the fuel efficiency improvement effect and the effect of suppressing the increase in NOx on the high load side can be obtained. However, in this case, since the NOx suppression action due to premixed combustion cannot be obtained in the low load side region, the power generation amount in the low load side region is reduced compared with when the exhaust gas temperature is high, and accordingly the high load is increased. The torque assist amount in the side region is reduced.
[0064]
Next, processing for regenerating the DPF 23 provided in the exhaust passage 12 when the PM accumulation amount increases and processing for regenerating the NOx purification catalyst 22 when the NOx adsorption amount increases will be described.
[0065]
FIG. 10 is a flowchart showing determination of the regeneration condition of the DPF 23 and regeneration processing corresponding to the determination. When this process starts, first, in step S21, the PM discharge amount at each time point is calculated from the map of the PM discharge amount characteristic shown in FIG. This map of PM emission characteristics shows the relationship between the accelerator opening, the engine rotation speed, and the PM emission. As this relationship, the PM emission increases as the accelerator opening increases, and the engine The PM emission increases as the rotational speed increases.
[0066]
Subsequently, the PM accumulation amount Q1 is estimated by integrating the PM discharge amount (step S22). On the other hand, the exhaust pressure before and after the DPF 23 detected by the pressure sensors 38 and 39 is input, and the differential pressure ΔP before and after the DPF is calculated (step S23). Then, the PM accumulation amount Q2 with respect to the DPF front-rear differential pressure ΔP at the present time is separately estimated from the DPF front-rear differential pressure characteristics shown in FIG. 12 (step S24). The DPF front-rear differential pressure characteristic indicates the relationship between the PM deposition amount and the DPF front-rear differential pressure, and the DPF front-rear differential pressure increases as the PM deposition amount increases.
[0067]
Next, it is determined whether or not the DPF front-rear differential pressure ΔP is larger than a preset threshold value ΔP0 (step S25). If the determination in step S25 is YES, it is determined that the PM deposition amount Q2 is more accurate than the PM deposition amount Q1, and Q2 is set as the final PM deposition amount Q (step S26). On the other hand, if NO is determined in step S25, it is determined that the PM accumulation amount Q1 is more accurate than the PM accumulation amount Q2, and Q1 is set as the final PM accumulation amount Q (step S27).
[0068]
Subsequently, in step S28, it is determined whether or not the PM accumulation amount Q exceeds the regeneration determination reference value Qa. If NO is determined in step S28, the process returns because the PM accumulation amount is sufficiently small and the PF regeneration process is not yet required.
[0069]
If the determination in step S28 is YES, a DPF regeneration command is issued (step S29), the intake throttle valve 15 is throttled and post-injection is performed (step S30). As a result, the exhaust temperature rises to about 600 ° C., and PM burns. Next, it is determined whether or not the PM accumulation amount Q estimated from the regeneration time or the differential pressure before and after the DPF is smaller than a regeneration completion determination reference value Q0 (a value close to 0). If this determination is NO, the process returns to step S30 to continue the PF regeneration process. If YES, the PF regeneration process is terminated (step S32) and the process returns.
[0070]
According to the DPF regeneration process as described above, when the PM accumulation amount Q increases, the PF regeneration process (step S32) is performed, whereby the PM deposited on the DPF 23 is burned and the DPF 23 is regenerated. Therefore, the PM purification performance by the DPF 23 is kept good.
[0071]
FIG. 13 is a flowchart showing the determination of the regeneration condition of the NOx purification catalyst 22 and the regeneration process corresponding thereto. When this process starts, first, in step S41, the NOx emission amount at each time point is estimated from the NOx emission amount characteristic map shown in FIG. This NOx emission characteristic map shows the relationship between the accelerator opening, the engine speed, and the PM emission, and this relationship includes diffusion combustion from the premixed combustion region (H) as the accelerator opening increases. When shifting to the region (D), the NOx emission amount increases rapidly. Further, in the diffusion combustion region (D), the NOx emission amount increases as the accelerator opening increases, and the NOx emission amount increases as the engine speed increases. To increase.
[0072]
Subsequently, the NOx accumulation amount of the NOx purification catalyst (LNT) 22 is estimated by integrating the NOx emission amount (step S42), and it is determined whether or not the NOx accumulation amount exceeds a predetermined value (step S42). Step S43). If NO is determined in step S43, the process returns because the NOx accumulation amount is sufficiently small and the regeneration process is not yet required.
[0073]
If the determination in step S43 is yes, an LNT regeneration command is issued (step S44), and a regeneration process is executed (step S45). The regeneration process performed here is a process (so-called rich spike) in which the fuel injection amount is increased and corrected so that the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio for a predetermined time (about 1 second).
[0074]
According to the NOx purification catalyst regeneration process as described above, when the NOx accumulation amount of the NOx purification catalyst 22 increases, the regeneration process (step S45) by so-called rich spike is performed, so that the NOx deposited on the NOx purification catalyst 22 is performed. Is released and reduced, and the NOx purification catalyst 22 is regenerated. Therefore, the NOx purification performance by the NOx purification catalyst 22 is kept good.
[0075]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the specific structure of the apparatus of this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible.
[0076]
For example, in the above embodiment, the engine 3 is a diesel engine. However, the engine 3 may be applied to a control device for a hybrid vehicle equipped with a gasoline engine that performs compression self-ignition by a direct injection method.
[0077]
In this embodiment, the oxidation catalyst 21, the NOx purification catalyst 22, and the DPF 23 are provided in the exhaust passage 12, but the oxidation catalyst 21 is not provided and the DPF 22 also has an oxidation catalytic action (oxidation catalyst supporting DPF). It is also good.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, the hybrid vehicle control device of the present invention includes the engine control means for switching between the first combustion mode with a large EGR rate and the second combustion mode with a small EGR rate according to the operating state of the engine, and the driving force control. And the motor control means, and the driving force control motor is controlled so that only power generation is performed in the first combustion mode and only torque assist is performed in the second combustion mode. NOx is reduced by the torque assist in the operation region set to the combustion mode, while power generation is performed in the operation region set to the first combustion mode. At this time, in the first combustion mode in which the EGR rate is large. Combustion keeps NOx sufficiently low. Thus, NOx can be greatly reduced as a whole by effectively relating the control of the driving force control motor in the hybrid vehicle and the engine control for switching the first and second combustion modes. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system block diagram of a control apparatus for a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a control map for switching the combustion mode of the engine.
FIG. 3 is a flowchart of engine control and ISG control.
4 is a flowchart of engine control and ISG control, which is a part following the flowchart of FIG. 3;
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a current value and a voltage value of a battery and a storage amount (SOC).
FIG. 6 is a characteristic diagram showing ISG control characteristics when the exhaust gas temperature is high.
FIG. 7 is a region setting diagram when the power generation region and the assist region are enlarged or reduced.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing ISG control characteristics when the exhaust gas temperature is high.
FIG. 9 is a diagram showing changes in a combustion mode, an EGR rate, an EGR valve opening, an intake throttle valve opening, a NOx emission amount, and a PM emission amount according to the accelerator opening degree.
FIG. 10 is a flowchart of DPF regeneration condition determination and regeneration processing in accordance therewith.
FIG. 11 is a characteristic diagram showing the relationship between the accelerator opening, the engine speed, and the PM emission amount.
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the PM deposition amount and the differential pressure before and after the DPF.
FIG. 13 is a flowchart of determination of regeneration conditions for the NOx purification catalyst and regeneration processing corresponding thereto.
FIG. 14 is a characteristic diagram showing the relationship between the accelerator opening, the engine rotation speed, and the NOx emission amount.
[Explanation of symbols]
1 Motor
3 Engine
13 EGR passage
14 EGR valve
15 Inlet throttle valve
32 battery
33 Accelerator position sensor
36 Temperature sensor
40 ECU
41 Operating state detection means
42 Storage amount detection means
43 Engine control means
44 Motor control means

Claims (5)

エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
エンジン温度に関連する温度を検出する温度検出手段と、
上記温度検出手段により検出される温度が所定温度以上のときに、EGR率が大きい第1燃焼モードとEGR率が小さい第2燃焼モードとをエンジンの運転状態に応じて切換えるエンジン制御手段と、
エンジンに動力連結されてエンジン回転により発電を行う状態とエンジンへのトルクアシストを行う状態とに切換可能な駆動力制御用モータと、
上記駆動力制御用モータをエンジンの運転状態に応じて制御するモータ制御手段とを備え、
上記モータ制御手段は、上記第1燃焼モードでは発電のみを行い、上記第2燃焼モードではトルクアシストのみを行うように駆動力制御用モータを制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
An operating state detecting means for detecting the operating state of the engine;
Temperature detecting means for detecting a temperature related to the engine temperature;
Engine control means for switching between a first combustion mode with a high EGR rate and a second combustion mode with a low EGR rate according to the operating state of the engine when the temperature detected by the temperature detection means is equal to or higher than a predetermined temperature;
A driving force control motor that is power-coupled to the engine and can be switched between a state in which power is generated by engine rotation and a state in which torque assist to the engine is performed;
Motor control means for controlling the driving force control motor according to the operating state of the engine,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the motor control means controls the driving force control motor so as to perform only power generation in the first combustion mode and perform only torque assist in the second combustion mode.
上記エンジン制御手段は、上記温度検出手段により検出される温度が所定温度より低いときに第1燃焼モードの実行を禁止するように構成され、上記モータ制御手段は、上記温度が所定温度より低いとき、低負荷側の領域で発電、高負荷側の領域でトルクアシストを行い、かつ、上記温度が所定温度以上のときと比べて発電量およびトルクアシスト量を減少させるように駆動力制御用モータを制御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。The engine control unit is configured to prohibit execution of the first combustion mode when the temperature detected by the temperature detection unit is lower than a predetermined temperature, and the motor control unit is configured to prevent the motor control unit from executing the first combustion mode. The driving force control motor is set so that power generation is performed in the low-load region, torque assist is performed in the high-load region, and the power generation amount and torque assist amount are reduced as compared to when the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. 2. The control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the control apparatus controls the hybrid vehicle. 駆動力制御用モータに電気的に接続されるバッテリの蓄電量に関するパラメータを検出する蓄電量検出手段を備え、上記モータ制御手段は、当該蓄電量が所定の増大判定基準値以上のときは上記第1燃焼モードでの駆動力制御用モータによる発電を抑制し、または第2燃焼モードでのトルクアシストを増大させることを特徴とする請求項1または2記載のハイブリッド車両の制御装置。A power storage amount detecting unit configured to detect a parameter relating to a power storage amount of a battery electrically connected to the driving force control motor, wherein the motor control unit is configured to perform the first operation when the power storage amount is equal to or greater than a predetermined increase determination reference value; The hybrid vehicle control device according to claim 1, wherein power generation by the driving force control motor in the first combustion mode is suppressed, or torque assist in the second combustion mode is increased. 駆動力制御用モータに電気的に接続されるバッテリの蓄電量に関するパラメータを検出する蓄電量検出手段を備え、上記モータ制御手段は、当該蓄電量が所定の減少判定基準値以下のときは上記第2燃焼モードでの駆動力制御用モータによるトルクアシストを抑制し、または第1燃焼モードでの発電を増大させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。A power storage amount detecting unit configured to detect a parameter related to a power storage amount of a battery electrically connected to the driving force control motor, wherein the motor control unit is configured to perform the first operation when the power storage amount is equal to or less than a predetermined decrease determination reference value; 4. The hybrid vehicle control device according to claim 1, wherein torque assist by the driving force control motor in the second combustion mode is suppressed, or power generation in the first combustion mode is increased. 5. 上記モータ制御手段は、蓄電量が所定の減少判定基準値以下のときのトルクアシスト抑制の制御として、上記第2燃焼モードとされる運転領域のうちでNOx排出量が比較的多い領域でのみトルクアシストを行うように駆動力制御用モータを制御す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。The motor control means performs torque only in a region where the NOx emission amount is relatively large in the operation region set to the second combustion mode as control of torque assist suppression when the charged amount is equal to or less than a predetermined decrease determination reference value. 5. The control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 4, wherein the driving force control motor is controlled so as to perform assist.
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