JP2020112083A - 堆積量推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの間欠運転を行なう車両に搭載される堆積量推定装置において、粒子状物質の堆積量をより精度よく推定する。【解決手段】排気系に粒子状物質を除去するフィルタが取り付けられたエンジンの間欠運転を行なう車両に搭載されると共にフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定装置において、エンジンの停止時間および／または始動時冷却水温を考慮して、フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する。【選択図】図２

Description

本発明は、堆積量推定装置に関し、詳しくは、エンジンの排気系に取り付けられて粒子状物質を除去するフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定装置に関する。

従来、この種の堆積量推定装置としては、排気浄化装置の排気フィルタ（ＤＰＦ）に堆積した排気微粒子（ＰＭ）を推定する際に、エンジンの運転履歴に基づいてＰＭ堆積量を推定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１５８９２８号公報

上述の堆積量推定装置をエンジンの間欠運転を行なう車両に搭載する場合、実際には停止時間や再始動時の状態などが再始動後のＰＭ堆積量に影響を与えるものの、その影響をＰＭ堆積量の推定に反映できていないため、ＰＭ堆積量を十分な精度で推定できない可能性がある。

本発明の堆積量推定装置は、エンジンの間欠運転を行なう車両に搭載される堆積量推定装置において、粒子状物質の堆積量をより精度よく推定することを主目的とする。

本発明の堆積量推定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の堆積量推定装置は、
排気系に粒子状物質を除去するフィルタが取り付けられたエンジンの間欠運転を行なう車両に搭載され、前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定装置であって、
前記エンジンの停止時間および／または始動時冷却水温を考慮して前記堆積量を推定する、
ことを要旨とする。

この本発明の堆積量推定装置では、排気系に粒子状物質を除去するフィルタが取り付けられたエンジンの間欠運転を行なう車両に搭載されると共にフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定装置において、エンジンの停止時間および／または始動時冷却水温を考慮して、フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する。これにより、エンジンの停止時間や始動時冷却水温を考慮しないものに比して、粒子状物質の堆積量をより精度よく推定することができる。

本発明の堆積量推定装置において、前記停止時間が長いほど多くなるように前記堆積量を推定するものとしてもよい。また、前記始動時冷却水温が低いほど多くなるように前記堆積量を推定するものとしてもよい。さらに、前記エンジンの始動後の積算吸入空気量の増加につれて前記堆積量の単位時間当たりの増加量が少なくなるように前記堆積量を推定するものとしてもよい。

本発明の堆積量推定装置において、前記エンジンの負荷率、冷却水温、回転数、吸気温、大気圧のうちの少なくとも一部を更に考慮して前記堆積量を推定するものとしてもよい。この場合、前記負荷率が小さいほど少なくなるように前記堆積量を推定するものとしてもよい。前記冷却水温が高いほど少なくなるように前記堆積量を推定するものとしてもよい。前記回転数が大きいほど多くなるように前記堆積量を推定するものとしてもよい。前記吸気温が高いほど少なくなるように前記堆積量を推定するものとしてもよい。前記大気圧が低いほど多くなるように推定するものとしてもよい。

本発明の一実施例としての堆積量推定装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行されるＰＭ堆積量推定ルーチンの一例を示す説明図である。 エンジン２２の負荷率ＫＬおよび冷却水温Ｔｗと基本値ΔＱｐｍｕｐｂｓとの関係の一例を示す説明図である。 エンジン２２の回転数Ｎｅと補正係数ｋ１との関係の一例を示す説明図である。 エンジン２２の吸気温Ｔａと補正係数ｋ２との関係の一例を示す説明図である。 大気圧Ｐｏｕｔと補正係数ｋ３との関係の一例を示す説明図である。 停止時間Ｔｓｐおよび始動時冷却水温Ｔｗｓｔと初期値ｋ４ｓｔとの関係の一例を示す説明図である。 始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍと補正係数ｋ４との関係の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての堆積量推定装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。ここで、実施例の「堆積量推定装置」としては、エンジンＥＣＵ２４が該当する。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されており、ダンパ２８を介してプラネタリギヤ３０のキャリヤに接続されている。図２は、エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。図示するように、エンジン２２は、エアクリーナ１２２により清浄された空気を吸気管１２３に吸入してスロットルバルブ１２４を通過させると共に燃料噴射弁１２６から燃料を噴射して空気と燃料とを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室１２９に吸入する。そして、吸入した混合気を点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。燃焼室１２９から排気バルブ１３１を介して排気管１３３に排出される排気は、浄化装置１３４およびＰＭフィルタ１３６を介して外気に排出される。浄化装置１３４は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）１３４ａを有する。ＰＭフィルタ１３６は、セラミックスやステンレスなどにより多孔質フィルタとして形成されており、排気中の煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕捉する。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗを挙げることができる。吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ１３１を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカム角θｃｉ，θｃｏも挙げることができる。スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルポジションセンサ１２４ａからのスロットル開度ＴＨや、吸気管１２３に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ、吸気管１２３に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温Ｔａも挙げることができる。排気管１３３に取り付けられた空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦや、排気管１３３に取り付けられた酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２も挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１２４ｂへの制御信号や、燃料噴射弁１２６への制御信号、点火プラグ１３０への制御信号を挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。

エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗなどに基づいて浄化装置１３４の浄化触媒１３４ａの温度（触媒温度）Ｔｃを演算したりしている。また、エンジンＥＣＵ２４は、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて、負荷率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算している。さらに、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の回転数Ｎｅや負荷率ＫＬに基づいて、ＰＭフィルタ１３６の温度としてのフィルタ温度Ｔｆを演算したりしている。

図１に示すように、プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、サンギヤと、リングギヤと、それぞれサンギヤおよびリングギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、複数のピニオンギヤを自転（回転）かつ公転自在に支持するキャリヤとを有する。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、上述したように、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。したがって、モータＭＧ１、エンジン２２、駆動軸３６は、プラネタリギヤ３０の共線図においてこの順に並ぶようにプラネタリギヤ３０の３つの回転要素としてのサンギヤ、キャリヤ、リングギヤに接続されていると言える。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０に接続されている。電力ライン５４には、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によってインバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサ４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２などが入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や角速度ωｍ１，ωｍ２，回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン５４に接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２により管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力量の割合である。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。大気圧センサ８９からの大気圧Ｐｏｕｔも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の回転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や、エンジン２２の回転停止を伴って走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）を切り替えながら（エンジン２２を間欠運転しながら）走行する。

ＨＶ走行モードのときには、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）走行用トルクＴｄ＊を設定し、設定した走行用トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄ＊を計算する。続いて、走行用パワーＰｄ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２の目標パワーＰｅ＊を演算し、演算した目標パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいて運転されるようにエンジン２２の運転制御（吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御など）を行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行用トルクＴｄ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２の制御については上述した。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨＶ走行モードで、ＰＭフィルタ１３６を再生するためのフィルタ再生条件が成立しているときに、アクセルオフされてエンジン２２の燃料カット（およびモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリング）を行なうと、ＰＭフィルタ１３６に空気（酸素）が供給されてＰＭフィルタ１３６に堆積した粒子状物質が燃焼し、ＰＭフィルタ１３６の再生が行なわれる。ここで、フィルタ再生条件としては、ＰＭフィルタ１３６に堆積した粒子状物質の堆積量としてのＰＭ堆積量Ｑｐｍが閾値Ｑｐｍｒｅｆ以上で且つＰＭフィルタ１３６のフィルタ温度Ｔｆが閾値Ｔｆｒｅｆ以上である条件が用いられる。ここで、ＰＭ堆積量Ｑｐｍは、エンジンＥＣＵ２４により推定される。ＰＭ堆積量Ｑｐｍの推定処理については後述する。閾値Ｑｐｍｒｅｆは、ＰＭフィルタ１３６の再生が必要であるか否かを判断するための閾値であり、例えば、１．５ｇ／Ｌや２ｇ／Ｌ、２．５ｇ／Ｌなどが用いられる。閾値Ｔｆｒｅｆは、フィルタ温度ＴｆがＰＭフィルタ１３６の再生に適した再生可能温度に至っているか否かを判断するための閾値であり、例えば、５８０℃や６００℃、６２０℃などが用いられる。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、ＰＭ堆積量Ｑｐｍの推定処理について説明する。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるＰＭ堆積量推定ルーチンの一例を示す説明図である。このルーチンは、エンジン２２の運転中に繰り返し実行される。

ＰＭ堆積量推定ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、最初に、ＰＭフィルタ１３６の再生中か否かを判定し（ステップＳ１００）、ＰＭフィルタ１３６の再生中でないと判定したときには、大気圧Ｐｏｕｔや、エンジン２２の回転数Ｎｅ、負荷率ＫＬ、吸気温Ｔａ、冷却水温Ｔｗ、始動時冷却水温Ｔｗｓｔ、停止時間Ｔｓｐ、始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍなどのデータを入力する（ステップＳ１１０）。

ここで、大気圧Ｐｏｕｔは、大気圧センサ８９により検出された値を入力するものとした。エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒに基づいて演算した値を入力するものとした。負荷率ＫＬは、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて演算した値を入力するものとした。冷却水温Ｔｗは、水温センサ１４２により検出された値を入力するものとした。始動時冷却水温Ｔｗは、エンジン２２を始動する直前の冷却水温Ｔｗを入力するものとした。停止時間Ｔｓｐは、エンジン２２を前回に始動してから今回に始動するまでの時間として図示しないタイマにより計時した値を入力するものとした。始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍは、エンジン２２を今回に始動してから現在までのエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａの積算値として演算した値を入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、エンジン２２の負荷率ＫＬおよび冷却水温Ｔｗに基づいて、ＰＭ堆積量Ｑｐｍの単位時間（本ルーチンの実行間隔）当たりの増加量としてのＰＭ堆積量増加量ΔＱｐｍｕｐの基本値ΔＱｐｍｕｐｂｓを推定する（ステップＳ１２０）。ここで、基本値ΔＱｐｍｕｐｂｓは、実施例では、エンジン２２の負荷率ＫＬおよび冷却水温Ｔｗと基本値ΔＱｐｍｕｐｂｓとの関係を実験や解析により予め定めて図示しないＲＯＭに記憶しておき、エンジン２２の負荷率ＫＬおよび冷却水温Ｔｗが与えられると、この関係から対応する基本値ΔＱｐｍｕｐｂｓを導出して設定するものとした。図４は、エンジン２２の負荷率ＫＬおよび冷却水温Ｔｗと基本値ΔＱｐｍｕｐｂｓとの関係の一例を示す説明図である。図示するように、基本値ΔＱｐｍｕｐｂｓは、エンジン２２の負荷率ＫＬが小さいほど少なくなり、且つ、エンジン２２の冷却水温Ｔｗが高いほど少なくなるように設定される。これは、エンジン２２の負荷率ＫＬが小さいほど、且つ、冷却水温Ｔｗが高い（吸気管１２３や燃焼室１２９の温度が高い）ほど、燃料噴射弁１２６から噴射された燃料が気化しやすく、排気中の粒子状物質が少なくなりやすいためである。

続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて補正係数ｋ１を設定し（ステップＳ１３０）、エンジン２２の吸気温Ｔａに基づいて補正係数ｋ２を設定し（ステップＳ１４０）、大気圧Ｐａに基づいて補正係数ｋ３を設定し（ステップＳ１５０）、エンジン２２の始動時冷却水温Ｔｗｓｔと停止時間Ｔｓｐと始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍとに基づいて補正係数ｋ４を設定する（ステップＳ１６０）。そして、基本値ΔＱｐｍｕｐｂｓに補正係数ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４を乗じた値をＰＭ堆積量増加量ΔＱｐｍｕｐに設定し（ステップＳ１７０）、設定したＰＭ堆積量増加量ΔＱｐｍｕｐを前回のＰＭ堆積量（前回Ｑｐｍ）に加えた値をＰＭ堆積量Ｑｐｍに設定して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。以下、補正係数ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４について順に説明する。

補正係数ｋ１は、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅと補正係数ｋ１との関係を実験や解析により予め定めて図示しないＲＯＭに記憶しておき、エンジン２２の回転数Ｎｅが与えられると、この関係から対応する補正係数ｋ１を導出して設定するものとした。図５は、エンジン２２の回転数Ｎｅと補正係数ｋ１との関係の一例を示す説明図である。図示するように、補正係数ｋ１は、エンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど大きくなるように設定される。これは、エンジン２２の回転数Ｎｅが大きいほど、燃料噴射弁１２６からの単位時間（例えば、１秒など）当たりの燃料噴射量が多くなり、排気中の粒子状物質が多くなりやすいためである。

補正係数ｋ２は、実施例では、エンジン２２の吸気温Ｔａと補正係数ｋ２との関係を実験や解析により予め定めて図示しないＲＯＭに記憶しておき、エンジン２２の吸気温Ｔａが与えられると、この関係から対応する補正係数ｋ２を導出して設定するものとした。図６は、エンジン２２の吸気温Ｔａと補正係数ｋ２との関係の一例を示す説明図である。図示するように、補正係数ｋ２は、エンジン２２の吸気温Ｔａが高いほど値１から小さくなるように設定される。これは、エンジン２２の吸気温Ｔａが高い（吸気管１２３や燃焼室１２９の温度が高い）ほど、燃料噴射弁１２６から噴射された燃料が気化しやすく、排気中の粒子状物質が少なくなりやすいためである。

補正係数ｋ３は、実施例では、大気圧Ｐｏｕｔと補正係数ｋ１との関係を実験や解析により予め定めて図示しないＲＯＭに記憶しておき、大気圧Ｐｏｕｔが与えられると、この関係から対応する補正係数ｋ３を導出して設定するものとした。図７は、大気圧Ｐｏｕｔと補正係数ｋ３との関係の一例を示す説明図である。図示するように、補正係数ｋ３は、大気圧Ｐｏｕｔが１気圧から低くなるほど値１から大きくなるように設定される。これは、大気圧Ｐｏｕｔが低いほど、燃料噴射弁１２６から噴射された燃料が気化しにくく、排気中の粒子状物質が多くなりやすいためである。

補正係数ｋ４は、実施例では、停止時間Ｔｓｐおよび始動時冷却水温Ｔｗｓｔに基づく値１よりも大きい初期値ｋ４ｓｔから始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍの増加につれて値１に近づいて値１で保持されるように設定するものとした。

初期値ｋ４ｓｔは、始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍが値０のときの補正係数ｋ４を意味する。この初期値ｋ４ｓｔは、実施例では、停止時間Ｔｓｐおよび始動時冷却水温Ｔｗｓｔと初期値ｋ４ｓｔとの関係を実験や解析により予め定めて図示しないＲＯＭに記憶しておき、停止時間Ｔｓｐおよび始動時冷却水温Ｔｗｓｔが与えられると、この関係から対応する初期値ｋ４ｓｔを導出して設定するものとした。図８は、停止時間Ｔｓｐおよび始動時冷却水温Ｔｗｓｔと初期値ｋ４ｓｔとの関係の一例を示す説明図である。初期値ｋ４ｓｔは、図示するように、停止時間Ｔｓｐが長いほど大きくなるように、且つ、始動時冷却水温Ｔｗｓｔが低いほど大きくなるように設定される。これは、停止時間Ｔｓｐが長いほど、且つ、始動時冷却水温Ｔｗｓｔが低いほど、エンジン２２の停止中にエンジン２２の吸気管１２３や燃焼室１２９の温度が低下しており、その後のエンジン２２の運転開始時（燃料噴射制御や点火制御の開始時）に、燃料噴射弁１２６から噴射された燃料が気化しにくく、排気中の粒子状物質が多くなりやすいためである。

図９は、始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍと補正係数ｋ４との関係の一例を示す説明図である。図中、各実線における、始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍが値０のときの補正係数ｋ４は、上述の初期値ｋ４ｓｔに相当する。実施例では、実験や解析の結果を踏まえて、補正係数ｋ４は、始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍが値０から増加するにつれて初期値ｋ４ｓｔから徐々に低下し、始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍが所定値Ｑ１に至るときに値１に至り、その後は値１が保持されるように設定するものとした。これは、始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍが増加するにつれて、停止時間Ｔｓｐや始動時冷却水温ＴｗｓｔがＰＭ堆積量Ｑｐｍに与える影響が小さくなるためである。

このように、実施例では、停止時間Ｔｓｐと始動時冷却水温Ｔｗｓｔと始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍとに基づく補正係数ｋ４を用いてＰＭ堆積量増加量ΔＱｐｍｕｐを設定し、設定したＰＭ堆積量増加量ΔＱｐｍｕｐを前回のＰＭ堆積量（前回Ｑｐｍ）に加えた値をＰＭ堆積量Ｑｐｍに設定する。これにより、エンジン２２の運転開始直後のエンジン２２の状態をＰＭ堆積量Ｑｐｍの推定に反映させることができる。これにより、ＰＭ堆積量Ｑｐｍをより適切に推定することができる。

ステップＳ１００でフィルタ１３６の再生中であると判定したときには、単位時間（本ルーチンの実行間隔）当たりの減少量としてのＰＭ堆積量減少量ΔＱｐｍｄｎを前回のＰＭ堆積量（前回Ｑｐｍ）から減じた値をＰＭ堆積量Ｑｐｍに設定して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。ここで、ＰＭ堆積量減少量ΔＱｐｍｄｎは、ＰＭフィルタ１３６に供給される空気量（酸素量）に依存するから、エンジン２２の負荷率ＫＬや冷却水温Ｔｗ、回転数Ｎｅ、吸気温Ｔａ、大気圧Ｐｏｕｔなどのうちの少なくとも一部を考慮して設定するのが好ましい。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジンＥＣＵ２４では、エンジン２２の負荷率ＫＬや冷却水温Ｔｗ、回転数Ｎｅ、吸気温Ｔａ、大気圧Ｐｏｕｔを考慮してＰＭ堆積量増加量ΔＱｐｍｕｐに加えて、停止時間Ｔｓｐや始動時冷却水温Ｔｗｓｔ、始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍも考慮してＰＭ堆積量Ｑｐｍを推定する。したがって、停止時間Ｔｓｐや始動時冷却水温Ｔｗｓｔ、始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍを考慮しないものに比してＰＭ堆積量Ｑｐｍをより精度よく推定することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジンＥＣＵ２４では、停止時間Ｔｓｐおよび始動時冷却水温Ｔｗｓｔを考慮して補正係数ｋ４を設定するものとした。しかし、停止時間Ｔｓｐおよび始動時冷却水温Ｔｗｓｔのうちの何れか一方だけを考慮して補正係数ｋ４を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されるエンジンＥＣＵ２４では、停止時間Ｔｓｐや始動時冷却水温Ｔｗｓｔ、始動後積算吸入空気量Ｑａｓｕｍの他に、エンジン２２の負荷率ＫＬや冷却水温Ｔｗ、回転数Ｎｅ、吸気温Ｔａ、大気圧Ｐｏｕｔを考慮してＰＭ堆積量増加量ΔＱｐｍｕｐを設定するものとした。しかし、エンジン２２の負荷率ＫＬや冷却水温Ｔｗ、回転数Ｎｅ、吸気温Ｔａ、大気圧Ｐｏｕｔの一部を考慮せずにＰＭ堆積量増加量ΔＱｐｍｕｐを設定するものとしてもよい。

実施例では、堆積量推定装置は、図１に示したようなハイブリッド自動車２０に搭載されるものとしたが、エンジンの間欠運転を行なう車両に搭載されるものであればよい。例えば、図１０に示すようなハイブリッド自動車２２０に搭載されるものとしたり、図１１に示すようなハイブリッド自動車３２０に搭載されるものとしたり、図１２に示すような一般的な自動車４２０に搭載されるものとしてもよい。図１０のハイブリッド自動車２２０は、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機２３０を介してモータＭＧが接続されると共にモータＭＧにクラッチ２２９を介してエンジン２２が接続され、モータＭＧに電力ラインを介してバッテリ５０が接続される。図１１のハイブリッド自動車３２０は、シリーズタイプのハイブリッド自動車として構成されており、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６にモータＭＧ２が接続されると共にエンジン２２にモータＭＧ１が接続され、モータＭＧ１，ＭＧ２に電力ラインを介してバッテリ５０が接続される。図１２の自動車４２０は、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機４３０を介してエンジン２２が接続され、エンジン２２をクランキングするためのスタータ４２４を更に備え、アイドルストップおよびその解除を実行可能となっている。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、堆積量推定装置の製造産業などに利用可能である。

２０，２２０，３２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジンＥＣＵ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータＥＣＵ、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖ 電流センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリＥＣＵ、５４ 電力ライン、５７ コンデンサ、７０ ＨＶＥＣＵ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ 大気圧センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２４ａ スロットルポジションセンサ、１２３ 吸気管、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ 燃焼室、１３０ 点火プラグ、１３１ 排気バルブ、１３２ ピストン、１３３ 排気管、１３４ 浄化装置、１３４ａ 浄化触媒、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６ ＰＭフィルタ、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、２２９ クラッチ、２３０，４３０ 変速機、４２０ 自動車、４２４ スタータ、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. 排気系に粒子状物質を除去するフィルタが取り付けられたエンジンの間欠運転を行なう車両に搭載され、前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定装置であって、
   前記エンジンの停止時間および／または始動時冷却水温を考慮して前記堆積量を推定する、
   堆積量推定装置。

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