JP2005120889A

JP2005120889A - ディーゼルハイブリッド車

Info

Publication number: JP2005120889A
Application number: JP2003355968A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Miyamoto; 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-16
Also published as: JP3931873B2

Abstract

【課題】低速走行が続いても、燃費率の悪化を防止しながら排ガス中からのＰＭの除去率の低下を抑制できるディーゼルハイブリッド車を提供する。
【解決手段】ＤＰＦ２６に捕集されたＰＭの堆積状態に基づいてエンジントルク修正係数βを算出し（Ｓ４）、前記β、ＤＰＦ２６のＰＭ捕集能が最も高いときの基本要求エンジントルク（ＴｑｅｎｇＨ）、ＤＰＦ２６のＰＭ捕集能が最も低いときの基本要求エンジントルク（ＴｑｅｎｇＬ）、パワープラント要求トルク（Ｔｑｐｐｔ）に基づいて、目標エンジントルク（Ｔｑｅｎｇ）及び目標モータトルク（Ｔｑｍｏｔ）を算出し（Ｓ５，Ｓ６）、Ｔｑｅｎｇ及びＴｑｍｏｔとなるようにディーゼルエンジン１１及びモータ１４のトルクを制御する制御手段１１ａ、２８ａ、２９ａ、３０等を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、粒子状物質を捕集するフィルタが排ガス通路に配置されると共に当該排ガス通路の当該フィルタよりも上流側に酸化触媒が配置されたディーゼルエンジン、又は、粒子状物質を捕集すると共に酸化機能を有するフィルタが排ガス通路に配置されたディーゼルエンジンと電気モータとにより駆動走行するディーゼルハイブリッド車に関する。

ディーゼルエンジンと電気モータとを組み合わせたディーゼルハイブリッド車は、例えば、下記特許文献１等で提案されている。ディーゼルエンジンは、排ガス中にＰＭ（パティキュレートマター：粒子状物質）を含んでいるため、当該排ガス中からＰＭを除去するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を備えている。このようなＤＰＦにおいては、当該排ガス中のＮＯｘを酸化させる酸化触媒で酸化されたＮＯ₂と捕集したＰＭとを高温排ガス雰囲気により燃焼反応させることにより再生することが提案されている（例えば、下記特許文献２等参照）。

特開２００２−１１５５７６号公報特開平１−３１８７１５号公報

しかしながら、前述したような、酸化触媒でＮＯｘを酸化させたＮＯ₂と捕集したＰＭとを高温排ガス雰囲気により燃焼させてＤＰＦの再生を行う場合、市街地走行等の所定速度以下の低速走行が続くと、パワープラント要求トルク中の目標エンジントルクの低い状態が継続し、排ガス温度が低くなってしまうため、ＤＰＦの再生を行うことができなくなってしまう場合があった。このため、長時間にわたって低速走行が継続すると、ＤＰＦのＰＭ捕集能が飽和状態に次第に近づいてしまい、ＤＰＦの圧力損失が増大し、ＰＭ捕集能が高い場合に比べて、同一トルクを確保するための燃費率の悪化や、排ガス中からのＰＭの除去率が低下するおそれがあった。

このようなことから、本発明は、低速走行が続いても、燃費率の悪化を防止しながら排ガス中からのＰＭの除去率の低下を抑制することができるディーゼルハイブリッド車を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、本発明に係るディーゼルハイブリッド車は、粒子状物質を捕集するフィルタが排ガス通路に配置されると共に当該排ガス通路の当該フィルタよりも上流側に酸化触媒が配置されたディーゼルエンジン、又は、粒子状物質を捕集すると共に酸化機能を有するフィルタが排ガス通路に配置されたディーゼルエンジンと電気モータとにより駆動走行するディーゼルハイブリッド車において、前記フィルタに捕集された粒子状物質の堆積状態に基づいてエンジントルク修正係数を算出し、前記エンジントルク修正係数及び下記の式（１）、（２）に基づいて、目標エンジントルク及び目標モータトルクを算出し、前記目標エンジントルクとなるように前記ディーゼルエンジンのトルクを制御すると共に、前記目標モータトルクとなるように前記電気モータのトルクを制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

Ｔｑｅｎｇ＝（ＴｑｅｎｇＨ−ＴｑｅｎｇＬ）×β＋ＴｑｅｎｇＬ・・・（１）
Ｔｑｍｏｔ＝Ｔｑｐｐｔ−Ｔｑｅｎｇ・・・・・・・・・・・・・・・・（２）

ただし、Ｔｑｅｎｇは目標エンジントルク、ＴｑｅｎｇＨはフィルタの粒子状物質捕集能が最も高いときの基本要求エンジントルク、ＴｑｅｎｇＬはフィルタの粒子状物質捕集能が最も低いときの基本要求エンジントルク、βはエンジントルク修正係数、Ｔｑｍｏｔは目標モータトルク、Ｔｑｐｐｔはパワープラント要求トルクである。

また、本発明に係るディーゼルハイブリッド車は、上述したディーゼルハイブリッド車において、前記制御手段が、前記ディーゼルエンジンの回転数及びアクセル開度に基づいて、前記パワープラント要求トルクを算出し、前記パワープラント要求トルク及び前記電気モータのバッテリ充電量に基づいて、前記基本要求エンジントルク及び前記基本要求モータトルクを算出することを特徴とする。

また、本発明に係るディーゼルハイブリッド車は、上述したディーゼルハイブリッド車において、前記制御手段が、所定速度以下での継続走行時間、前記フィルタの再生温度域外での継続時間、前記フィルタが再生温度域となった時間の累積値と、前記フィルタが再生温度域外となった時間の累積値との差のうちのいずれかに基づいて、予め記憶されたマップから前記フィルタの前記堆積状態を判定することを特徴とする。

また、本発明に係るディーゼルハイブリッド車は、上述したディーゼルハイブリッド車において、前記制御手段が、前記ＴｑｅｎｇＨ及び前記ＴｑｅｎｇＬを前記パワープラント要求トルク及び前記ディーゼルエンジンの回転数に基づいて、予め記憶された各マップから求めることを特徴とする。

また、本発明に係るディーゼルハイブリッド車は、上述したディーゼルハイブリッド車において、前記制御手段が、前記堆積状態が所定状態に至るまで前記エンジントルク修正係数を１とし、前記堆積状態が当該所定状態を超えるにしたがって前記エンジントルク修正係数を漸次減少させるように、前記エンジントルク修正係数を算出することを特徴とする。

本発明に係るディーゼルハイブリッド車によれば、フィルタの粒子状物質の捕集能が飽和状態に至ることを引き伸ばすことができ、長時間にわたる低速走行による排ガス中からの粒子状物質の除去率の低下を抑制することができるので、低速走行が続いても、燃費率の悪化を防止しながら排ガス中からの粒子状物質の除去率の低下を抑制することができる。

本発明に係るディーゼルハイブリッド車の実施形態を図１〜４を用いて説明する。図１は、ディーゼルハイブリッド車の要部の概略構成図、図２は、目標エンジントルク及び目標モータトルクの算出フロー図、図３は、ＰＭ堆積率に基づいてエンジントルク修正係数を求めるマップ、図４は、エンジン回転数からエンジンとモータとのトルク割合を求めるマップである。

図１に示すように、ディーゼルエンジン１１のクランク軸１２は、電気モータ／ジェネレータ（以下単に「モータ」という。）１４の駆動軸１５の入力側に伝達クラッチ１３を介して断接可能に接続されている。上記駆動軸１５の出力側は、トランスミッション１６の入力側に接続されている。トランスミッション１６の出力軸１７は、発進クラッチ１８を介してデファレンシャルギヤ２０の入力軸１９に接続されている。デファレンシャルギヤ２０の左右一対の出力軸２１には、駆動輪２２がそれぞれ取り付けられている。

前記ディーゼルエンジン１１のエキゾーストマニホールド２３は、排ガスを浄化する排ガス浄化装置２４を介して外部に連絡している。排ガス浄化装置２４の内部の排ガス流通方向上流側には、排ガス中のＮＯｘをＮＯ₂に酸化させる酸化触媒２５が配設されている。排ガス浄化装置２４の内部の排ガス流通方向下流側には、排ガス中のＰＭ（パティキュレートマター：粒子状物質）を除去するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）２６が配設されている。

前記モータ１４には、インバータ２７を介してバッテリ２８が接続されている。このバッテリ２８の充電量を検出するバッテリ充電量検出センサ２８ａと、アクセル２９の開度を検出するアクセル開度検出センサ２９ａと、ディーゼルエンジン１１の回転数（Ｎｅ）を検出するエンジン回転数検出センサ１１ａとは、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０の入力部に電気的に接続されている。

上記ＥＣＵ３０の出力部は、ディーゼルエンジン１１及びインバータ２７に電気的に接続されており、前記センサ１１ａ，２８ａ，２９ａからの信号に基づいて、ディーゼルエンジン１１及びモータ１４のトルクを制御することができるようになっている。なお、図１中、３１は、ディーゼルエンジン１１の始動やディーゼルエンジン１１のアイドリング等による発電等を行う電気モータ／ジェネレータである。

このような本実施形態では、エンジン回転数検出センサ１１ａ、バッテリ充電量検出センサ２８ａ、アクセル開度検出センサ２９ａ、ＥＣＵ３０等により制御手段を構成している。

このような本実施形態に係るディーゼルハイブリッド車においては、モータ１４によるトルクが前記駆動軸１５に伝達すると共に、ディーゼルエンジン１１によるトルクがクランク軸１２及び伝達クラッチ１３を介して前記駆動軸１５に伝達し、これらからのトルクが合わされて上記部材１６〜２１を介して駆動輪２２に伝達して駆動走行する。

また、ディーゼルエンジン１１から排出された排ガスは、エキゾーストマニホールド２３を介して排ガス浄化装置２４内を流通し、ＮＯｘが酸化触媒２５でＮＯ₂に酸化させられると共に、ＰＭがＤＰＦ２６で捕集除去されることにより浄化された後に外部に排出される。

そして、ＤＰＦ２６で捕集されたＰＭは、排ガスの熱により排ガス浄化装置２４の温度が再生温度域になると、酸化触媒２５で酸化されたＮＯ₂により燃焼反応して当該ＤＰＦ２６から除去される。これにより、ＤＰＦ２６は、再生され、排ガス中のＰＭを継続的に捕集することができる。

ここで、ディーゼルエンジン１１によるトルクとモータ１４によるトルクとの分配割合は、図２に示すように、ＥＣＵ３０が、まず、エンジン回転数検出センサ１１ａからの信号（ディーゼルエンジン１１の回転数Ｎｅ）及びアクセル開度検出センサ２９ａからの信号（アクセル開度）に基づいて、パワープラント要求トルク（Ｔｑｐｐｔ）を算出し（ステップＳ１）、次いで、バッテリ充電量検出センサ２８ａからの信号（バッテリ２８の充電量）及び上記Ｔｑｐｐｔの値に基づいて、上記基本要求エンジントルク及び上記基本要求モータトルクを算出する（ステップＳ２）。

引き続き、ＥＣＵ３０は、市街地走行等のような所定速度以下の低速走行の継続時間に基づいてＤＰＦ２６のＰＭ堆積率を求めて（ステップＳ３）、図３に示すような予め記憶されたマップから、エンジントルク修正係数βを算出し（ステップＳ４）、前記Ｔｑｐｐｔ及び前記回転数Ｎｅに基づいて、図４に示すような予め記憶されたマップから、ＤＰＦ２６のＰＭ捕集能が最も高いときの基本要求エンジントルク（ＴｑｅｎｇＨ）を求めると共に、ＤＰＦ２６のＰＭ捕集能が最も低いときの基本要求エンジントルク（ＴｑｅｎｇＬ）を求める。

そして、ＥＣＵ３０は、上記エンジントルク修正係数β、ＴｑｅｎｇＨ、ＴｑｅｎｇＬ、Ｔｑｐｐｔに基づいて、下記の式（１）から、目標エンジントルク（Ｔｑｅｎｇ）を算出すると共に（ステップＳ５）、下記の式（２）から、目標モータトルク（Ｔｑｍｏｔ）を算出する（ステップＳ６）。

そして、ＥＣＵ３０は、上記Ｔｑｅｎｇとなるようにディーゼルエンジン１１のトルクを制御すると共に、上記Ｔｑｍｏｔとなるようにモータ１４のトルクを制御するのである。

つまり、本実施形態では、低速走行のような所定速度以下での走行が所定時間継続したら、Ｔｑｐｐｔを変えないようにエンジントルクを減少させると共にモータトルクを増加させることにより、Ｔｑｐｐｔを変えることなくＰＭの発生量を少なくするようにしたのである。

これにより、ＤＰＦ２６のＰＭ捕集能が飽和状態に至ることを引き伸ばすことができ、長時間にわたる低速走行による排ガス中からのＰＭの除去率の低下を抑制することができる。

したがって、本実施形態によれば、市街地走行等のような所定速度以下の低速走行が続いても、燃費率の悪化を防止しながら排ガス中からのＰＭの除去率の低下を抑制することができる。

なお、本実施形態では、ディーゼルエンジン１１の回転数Ｎｅ及びアクセル開度に基づいて、Ｔｑｐｐｔを算出するようにしたが、他の実施形態として、例えば、車速及びアクセル開度から求められる車両の駆動力に対してギヤ比を乗じることにより、Ｔｑｐｐｔを算出することも可能である。

また、本実施形態では、ＰＭ堆積率が所定値に増加するまで前記エンジントルク修正係数βが１であり、ＰＭ堆積率が当該所定値を超えるにしたがって前記エンジントルク修正係数βが漸次減少するマップ（図３参照）に基づいて、前記エンジントルク修正係数βを算出するようにしたが、ＤＰＦ２６の特性によっては、例えば、ＰＭ堆積率が増加するにしたがって前記エンジントルク修正係数βが漸次減少するマップに基づいて、前記エンジントルク修正係数βを算出するようにしてもよい。

また、本実施形態では、所定速度以下での継続走行時間に基づいてＤＰＦ２６のＰＭ堆積率を求めるようにしたが、他の実施形態として、例えば、ＤＰＦ２６の再生温度域外での継続時間に基づいてＤＰＦ２６のＰＭ堆積率を求めるようにしたり、ＤＰＦ２６が再生温度域となった時間の累積値とＤＰＦ２６が再生温度域外となった時間の累積値との差に基づいてＤＰＦ２６のＰＭ堆積率を求めるようにしても、本実施形態の場合と同様に実施することができる。

また、本実施形態では、ＰＭ堆積状態であるＰＭ堆積率に基づいてエンジントルク修正係数βを算出するようにしたが、他の実施形態として、例えば、ＰＭ堆積状態であるＤＰＦ２６のＰＭ堆積量に基づいてエンジントルク修正係数βを算出するようにしたり、ＰＭ堆積状態であるＤＰＦ２６の前後差圧に基づいてエンジントルク修正係数βを算出するようにしても、本実施形態の場合と同様に実施することができる。

また、本実施形態では、ＤＰＦ２６と酸化触媒２５とをそれぞれ別個に備えた排ガス浄化装置２４を適用している場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、酸化機能を有する貴金属を担持させたＤＰＦを備えた排ガス浄化装置を適用することも可能である。

本発明に係るディーゼルハイブリッド車は、市街地走行等のような所定速度以下の低速走行が続いても、燃費率の悪化を防止しながら排ガス中からの粒子状物質の除去率の低下を抑制することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。

本発明に係るディーゼルハイブリッド車の実施形態の要部の概略構成図である。本発明に係るディーゼルハイブリッド車の実施形態の目標エンジントルク及び目標モータトルクの算出フロー図である。本発明に係るディーゼルハイブリッド車の実施形態のＰＭ堆積率に基づいてエンジントルク修正係数を求めるマップである。本発明に係るディーゼルハイブリッド車の実施形態のエンジン回転数からエンジンとモータとのトルク割合を求めるマップである。

符号の説明

１１ディーゼルエンジン
１１ａエンジン回転数検出センサ
１２クランク軸
１３伝達クラッチ
１４電気モータ／ジェネレータ
１５駆動軸
１６トランスミッション
１７出力軸
１８発進クラッチ
１９入力軸
２０デファレンシャルギヤ
２１出力軸
２２駆動軸
２３エキゾーストマニホールド
２４排ガス浄化装置
２５酸化触媒
２６ＤＰＦ
２７インバータ
２８バッテリ
２８ａバッテリ充電量検出センサ
２９アクセル
２９ａアクセル開度検出センサ
３０ＥＣＵ
３１電気モータ／ジェネレータ

Claims

粒子状物質を捕集するフィルタが排ガス通路に配置されると共に当該排ガス通路の当該フィルタよりも上流側に酸化触媒が配置されたディーゼルエンジン、又は、粒子状物質を捕集すると共に酸化機能を有するフィルタが排ガス通路に配置されたディーゼルエンジンと電気モータとにより駆動走行するディーゼルハイブリッド車において、
前記フィルタに捕集された粒子状物質の堆積状態に基づいてエンジントルク修正係数を算出し、
前記エンジントルク修正係数及び下記の式（１）、（２）に基づいて、目標エンジントルク及び目標モータトルクを算出し、
前記目標エンジントルクとなるように前記ディーゼルエンジンのトルクを制御すると共に、
前記目標モータトルクとなるように前記電気モータのトルクを制御する
制御手段を備えた
ことを特徴とするディーゼルハイブリッド車。
Ｔｑｅｎｇ＝（ＴｑｅｎｇＨ−ＴｑｅｎｇＬ）×β＋ＴｑｅｎｇＬ・・・（１）
Ｔｑｍｏｔ＝Ｔｑｐｐｔ−Ｔｑｅｎｇ・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
ただし、Ｔｑｅｎｇは目標エンジントルク、ＴｑｅｎｇＨはフィルタの粒子状物質捕集能が最も高いときの基本要求エンジントルク、ＴｑｅｎｇＬはフィルタの粒子状物質捕集能が最も低いときの基本要求エンジントルク、βはエンジントルク修正係数、Ｔｑｍｏｔは目標モータトルク、Ｔｑｐｐｔはパワープラント要求トルクである。
請求項１において、
前記制御手段が、
前記ディーゼルエンジンの回転数及びアクセル開度に基づいて、前記パワープラント要求トルクを算出し、
前記パワープラント要求トルク及び前記電気モータのバッテリ充電量に基づいて、前記基本要求エンジントルク及び前記基本要求モータトルクを算出する
ことを特徴とするディーゼルハイブリッド車。
請求項１において、
前記制御手段が、
所定速度以下での継続走行時間、
前記フィルタの再生温度域外での継続時間、
前記フィルタが再生温度域となった時間の累積値と、前記フィルタが再生温度域外となった時間の累積値との差
のうちのいずれかに基づいて、予め記憶されたマップから前記フィルタの前記堆積状態を判定する
ことを特徴とするディーゼルハイブリッド車。
請求項１において、
前記制御手段が、
前記ＴｑｅｎｇＨ及び前記ＴｑｅｎｇＬを前記パワープラント要求トルク及び前記ディーゼルエンジンの回転数に基づいて、予め記憶された各マップから求める
ことを特徴とするディーゼルハイブリッド車。
請求項１において、
前記制御手段が、
前記堆積状態が所定状態に至るまで前記エンジントルク修正係数を１とし、前記堆積状態が当該所定状態を超えるにしたがって前記エンジントルク修正係数を漸次減少させるように、前記エンジントルク修正係数を算出する
ことを特徴とするディーゼルハイブリッド車。