JP3925472B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、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を備えた車両の制御装置に関し、特にパティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートマターの堆積量が増大したとき、パティキュレートフィルタの再生処理を行うものに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、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。
【0003】
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。
【0004】
このようなPF再生処理を行う車両として、PM堆積量を推定し、その値が所定値以上となったときにPF再生処理を実行するものが知られている(例えば特許文献1参照)。
【0005】
特許文献1に示された装置は、排気通路におけるPFの前後差圧を検知し、その値が所定値以上となったときに、PM堆積量の増大によってPFが目詰まりしているものとして再生処理の要求を発するようにしている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−242721号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、PFの前後差圧はPMの堆積量のみによって決定するものではなく、エンジンの出力状態(トルクや回転数)によっても変化する。従って、エンジン出力が短時間に大きく変動するときにはPFの前後差圧がそれに応じて変動し、過渡的な遅れ等の要因も加わってPM堆積量を精度良く推定することが困難であった。このため、PM堆積量の推定精度が低い状態であってもPF再生処理の開始が遅くなり過ぎないように、早目にPF再生要求を発する必要があった。再生処理の開始が遅れると処理時間が長くなり、PFが溶損する等の弊害を招くからである。
【0008】
その結果、PF再生処理は比較的頻繁に行われることになるが、PF再生処理を頻繁に行うと次のような問題が発生し易く、好ましいことではない。第1の問題は燃費の悪化である。PF再生処理中は、排気温度を高めるために燃料消費量が増大するので、頻繁なPF再生処理は燃費を悪化させる原因となる。第2の問題は騒音の増大である。PF再生処理中は排気温度を上昇させる、つまり排気のエネルギを増大させるので、排気音(騒音)が大きくなる。また不意に排気音が増大することによって運転者に違和感を与え易くなる。
【0009】
本発明はかかる事情に鑑み、PM堆積量の増大に応じて適時PF再生処理を行うとともに、このようなPF再生処理が頻繁に行われることを防止することができる車両の制御装置を提供するものである。
【0010】
【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、上記駆動力制御用モータの電源であるとともに、上記駆動力制御用モータで発電された電気を充電によって貯蔵するバッテリと、上記バッテリの残容量を検知するバッテリ残容量検知手段と、エンジンの排気通路に設けられたPF(パティキュレートフィルタ)と、上記排気通路におけるPFの前後差圧を検知する差圧検知手段と、上記差圧検知手段による検知結果に基づいて上記PFのPM(パティキュレートマター)堆積量を推定する第1の推定を行い、その推定値が所定の堆積量閾値より多くなったときに上記PFの再生が必要な状態と判定する再生タイミング判定手段と、上記再生タイミング判定手段の判定結果に応じてPF再生処理を行う再生手段と、運転者による加減速要求を検知する加減速検知手段と、上記再生タイミング判定手段によるPM堆積量の推定中に、上記加減速検知手段によって加減速要求が検知されたとき、エンジン出力の変化を抑制しつつ、その加減速要求に応じるべく上記駆動力制御用モータの出力を制御する制御手段とを備え、上記バッテリ残容量が所定値より少ないときは、上記制御手段による上記加減速要求時の制御を抑制し、且つ上記再生タイミング判定手段は、上記第1の推定から、予め設定されたエンジン出力とパティキュレートマター排出量との関係に基づくパティキュレートマター堆積量の推定を行う第2の推定に切換えるとともに、上記第2の推定が行われているときの上記堆積量閾値を、上記第1の推定が行われているときよりも小さな値に設定することを特徴とする。
【0011】
この構成によると、排ガス中に含まれるPMがPFによって捕集される、つまり排ガス中のPMが除去されるので、排ガス浄化が促進される。それに伴い、PF内では捕集されたPMの堆積量が増大するので、次第に捕集能力が低下して行く。しかし、第1の推定によってPM堆積量が推定され、その推定値が堆積量閾値より多くなったときにPF再生処理がなされるので、PFは再び捕集能力を回復し、排ガス中のPM除去を継続する。
【0012】
なお、第1の推定はPFの前後差圧に基づく推定であるが、これはPM堆積量の増加に伴ってPFが次第に目詰まりし、通過する排ガスに対する管路抵抗が大となる作用に基づく。つまり、PFの前後差圧が大であるということはPFを通過する排ガスの圧力損失が大であることを意味し、このことからPFの管路抵抗が大、即ちPM堆積量が大であると推定できるのである。
【0013】
ところで、PM堆積量とPF前後差圧との関係(以下PF前後差圧特性という)は一義的に決定するものではなく、エンジン出力の影響を大きく受ける。一般的にはエンジン出力が大であるほどPF前後差圧は大となる。これは、エンジン出力が大きいと排ガスのエネルギ(圧力、流速を含む)が大となるため、同じPM堆積量(管路抵抗)であっても圧力損失量が大きくなるためである。
【0014】
このことを考慮して、第1の推定を行うにあたり、例えばエンジン出力に応じたPF前後差圧特性を予めマップデータ等により記憶しておけば、エンジン出力が変化してもそれに応じた推定を行うことができる。
【0015】
しかし、PM堆積量の推定中に加減速の要求等によって急激なエンジン出力の変動があった場合、PF前後差圧特性が過渡的に変化するので、PM堆積量の推定方法は複雑になる。また応答遅れなどの過渡状態は運転状態によって様々に変化する。従ってこのような場合、PM堆積量の精度の低下が懸念される。
【0016】
そこで本構成では、運転者による加減速要求が検知されたとき、エンジン出力の変化を抑制しつつ、その加減速要求に応じるべく駆動力制御用モータの出力を制御するようにしている。このようにすると、加減速要求があったときに駆動力制御用モータによるトルクアシスト(モータ出力をエンジン出力に補助的に付加する)量を増大(加速要求時)又は減少(減速要求時)させることができる。或いは、加減速要求があったときに駆動力制御用モータによる発電(エンジンの出力の一部を電気エネルギに変換し、バッテリに貯蔵する)量を減少(加速要求時)又は増大(減速要求時)させることができる。つまり加減速要求に応じるための出力変動を制御用モータによって行うことができるので、エンジン出力の変動を抑制することができる。従って、加減速要求があってもPF前後差圧特性の過渡的な変化を抑制することができ、PM推定量の推定精度悪化を効果的に防止することができる。
【0017】
さらに、バッテリ残容量が所定値より少ないときは、上記制御手段による上記加減速要求時の制御を抑制するように構成されているので、バッテリ残容量が少ないにもかかわらず、エンジンの出力変動を抑制するためにトルクアシストが多用され、或いはアシスト量が増大されることによって電力不足に陥ることを防止することができる。
【0018】
そして、さらに、上記制御手段による上記加減速要求時の制御が抑制されているとき、上記再生タイミング判定手段は、上記第1の推定から、予め設定されたエンジン出力とPM排出量との関係に基づくPM堆積量の推定を行う第2の推定に切換えるとともに、上記第2の推定が行われているときの上記堆積量閾値を、上記第1の推定が行われているときよりも小さな値に設定するように構成されているので、加減速要求時の制御が抑制されているとき、つまり加減速要求に対するエンジン出力の変動が大であるときには、精度の悪 化が懸念される第1の推定によらず、第2の推定によって堆積量を推定する。第2の推定は、エンジン出力とPM排出量との関係(以下PM排出量特性という)に基づくPM堆積量の推定である。一般的なPM排出量特性は、エンジン出力が高いほどPM排出量が多い。例えばこのようなPM排出量特性を予めマップデータ等により記憶しておけば、時々刻々のエンジン出力に対するPM排出量を演算し、積算することによってPM堆積量を推定することができる。
【0019】
但し、エンジン出力が低く、PF前後差圧が特に小さい場合の他は、一般的に第1の推定の方が第2の推定よりも精度が高い。そこで、第2の推定が行われているときの上記堆積量閾値を、上記第1の推定が行われているときよりも小さな値に設定することにより、推定誤差を見込んでもPF再生処理の開始が遅くならないようにすることができる。
【0020】
また、上記第1の推定は、上記差圧検知手段によって所定期間内に複数回測定されたPF前後差圧に基づき、平準化によってPM堆積量を推定するもの(請求項2)とすることも効果的である。
【0021】
このようにすると、排気脈動などによって生じる微小なばらつきが平準化によって相殺され、より高精度の推定が可能となる。しかも、複数回測定する間、エンジン出力の変動が抑制されているので、過渡的な影響を受けることが防止される。平準化の方法としては、例えば測定された個々のPF前後差圧を平均した後、その平均値からPM堆積量を推定したり、測定された個々のPF前後差圧から個々のPM堆積量推定を行い、その平均値を最終的な推定値としたりする方法がある。
【0022】
【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。
【0023】
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を介して駆動力制御用モータ(以下モータ1という)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。
【0024】
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。吸気通路11には吸気量を調節する吸気絞り弁15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。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)。
【0025】
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。
【0026】
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。各圧力センサ37,38に検知される圧力の差が、DPF前後差圧となる。即ち圧力センサ37,38は差圧検知手段として機能する。
【0027】
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。
【0028】
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。運転車が図外のアクセルペダルを踏み込む(加速要求)とアクセル開度が増大し、アクセルペダルを緩める(減速要求)とアクセル開度が減少する。即ちアクセル開度センサは加減速検知手段となっている。
【0029】
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及びモータ1の出力を制御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。
【0030】
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。ECU30は、その電圧、電流の大きさによってバッテリ32の残容量(以下SOCと略称する)を検知する。即ちECU30はバッテリ残容量検知手段として機能し、同じ電流であれば電圧が大であるほど、同じ電圧であれば電流が小であるほど、バッテリ残容量が多いとする。
【0031】
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。
【0032】
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(以下単にアシストともいう)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)。
【0033】
図2のモータトルク特性61に示されるように、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。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。なお、モータトルク特性61は一定ではなく、状態によって変化する。例えば、SOC(バッテリ残容量)が少ないときには、より発電の頻度が高く、発電量が多くなるような特性に、逆にSOCが多いときにはよりアシストの頻度が高く、アシスト量が多くなるような特性に設定されている。
【0034】
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(走行負荷に相当するエンジン出力)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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
また、エンジン3の運転に伴いPMが発生し、そのPMは排気通路12を経由してDPF22に捕集される。これによって車外にはPMが除去された排ガスが排出されるが、一方でDPF22の内部にPMが堆積してゆく。PM堆積量が増加するとDPF22は次第に目詰まりし、充分な捕集能力を発揮しなくなる。そこで、PM堆積量が所定量を超えると、PMによる目詰まりを解消するPF再生処理を実施する。PF再生処理のタイミングは、早過ぎるとPF再生処理の頻度が多くなり、燃費の悪化や騒音の増大を招き、また運転者に違和感を与える原因となる。逆に遅過ぎるとPF処理時間が長くなり、DPFが溶損する虞がある。
【0038】
従って、PF再生処理の開始タイミングを最適な時期に設定することが重要であり、そのためにはPM堆積量を精度良く推定することが必要である。以下に、PM堆積量の推定方法について説明する。
【0039】
図3は、DPF前後差圧特性を示すグラフである。横軸にPM堆積量、縦軸にDPF前後差圧を示す。DPF前後差圧特性はエンジン出力(アクセル開度が大であるほど、またエンジン速度が大であるほど高くなる)によって変化する。ある出力状態における差圧特性73に対し、差圧特性71はそれよりエンジン出力が低下したときの特性、差圧特性75は上昇したときの特性である。これらの差圧特性71,73,75に示すように、PM堆積量が多いほどDPFを通過する排ガスの圧力損失が大きくなるので、DPF前後差圧が大きくなる。またエンジン出力が高いほどDPF前後差圧が大きくなる。このような特性を予めマップデータとしてECU30に記憶させておくことにより、エンジン出力とDPF前後差圧ΔPとから現在のPM堆積量が推定できる。例えば差圧特性73が適用できるエンジン出力状態のときにDPF前後差圧ΔPがΔP1であると検知されれば、現在の状態が測定点74にあるとみなされ、そのPM堆積量はQ12であると推定することができる。このような差圧検知手段(圧力センサ37,38)による検知結果(DPF前後差圧ΔP)に基づくPM堆積量の推定を、以下第1の推定という。
【0040】
また、第1の推定において、DPF前後差圧ΔPの検知ごとにPM堆積量を推定する方法を特に通常精度の第1の推定という。これに対し、所定期間内に複数回測定されたDPF前後差圧に基づき、平準化によってPM堆積量を推定する方法を特に高精度の第1の推定という。当実施形態では、測定された各DPF前後差圧を平均し、その平均値からPM堆積量を推定することによって平準化を行っている。例えば差圧特性73が適用できるエンジン出力状態のときに所定期間内に複数回測定されたDPF前後差圧ΔPの平均値がΔP2であれば、所定期間における平均的な状態が測定点74にあるとみなされ、そのPM堆積量はQ2であると推定することができる(Q12とQ2とは同じ呼び値であるが、推定方法や精度が異なるので別の記号で示してある)。
【0041】
ところで、エンジンの出力状態がほぼ一定であり、少なくとも高精度の第1の推定を行っている所定期間内において差圧特性73が適用できるような場合には、通常精度の第1の推定よりも高精度の第1の推定の方が高精度を期待できる。高精度の第1の推定では排気脈動などにより生じる微小なばらつきが平準化によって相殺されるからである。しかし、例えば運転者から加速または減速の要求(具体的にはアクセル開度センサ33が検知するアクセル操作)があり、出力が上昇または低下した場合、DPF前後差圧特性は差圧特性75または71に変動する。即ち測定点74が測定点76または72に移動する。高精度の第1の推定を行っている所定期間内にこのような変動があると、DPF前後差圧ΔPが出力の変動に伴って過渡的に変化して行くので、PM堆積量の推定方法が複雑になる。また応答遅れなどの過渡状態は運転状態によって様々に変化する。従ってこのような場合、PM堆積量の精度の低下が懸念される。
【0042】
そこで当実施形態では、高精度の第1の推定を行う場合には、エンジン出力の変動を抑制する制御を行っている。例えば、エンジンの出力状態が差圧特性73を適用できる状態にあるとき、運転者からの加速要求があれば、エンジン出力の上昇を抑制しつつ、モータ1のモータトルクTmを優先的に増大させる。具体的には図2のモータトルク特性61を、増加出力に相当するモータトルク増分ΔTmだけプラス補正する。逆に、運転者からの減速要求があれば、エンジン出力の低下を抑制しつつ、モータ1のモータトルクTmを優先的に減少させる。具体的には図2のモータトルク特性61を、低下出力に相当するモータトルク減分ΔTm’(絶対値)だけマイナス補正する。このようにすることにより、運転者の加減速要求に応じつつエンジン出力の変動を抑制し、差圧特性73を適用できる状態を保つことができる。従って、高精度の第1の推定における精度を高く維持することができる。
【0043】
次に、PM堆積量の別の推定方法(第2の推定)について説明する。図4は、PM排出量特性を示すグラフである。横軸にアクセル開度、縦軸にPM排出量を示す。PM排出量特性はエンジン速度によって変化する。PM排出量特性66は比較的エンジン速度が低速の場合、PM排出量特性67は高速の場合の特性である。PM排出量特性66,67に示すように、出力(アクセル開度、エンジン速度)が大であるほどPM排出量が増加する。このような特性を予めマップデータとしてECU30に記憶させておくことにより、アクセル開度とエンジン速度とから各時点のPM排出量が演算でき、それを積算することによりPM堆積量を推定することができる。第2の推定では、このように予め設定されたエンジン出力とPM排出量との関係に基づいてPM堆積量の推定を行う。
【0044】
以上、第1の推定、第2の推定について説明した。第1の推定は運転履歴に関係なく、直接現時点の堆積量が推定できるので通常は第2の推定よりも高精度が期待できる。但し、エンジン出力が低い(DPF前後差圧が低い)場合には、管路抵抗のばらつき等の誤差要因の影響が大きくなり、精度が低下する。そのようなときには第2の推定の方が高精度となる場合がある。従って当実施形態では、PM堆積量が所定の閾値Q13(PF再生処理が必要となる堆積量閾値Qtよりやや小さな値として設定される)以下の場合において、DPF前後差圧ΔPが所定の閾値ΔP3(上記の精度の高さが切換わる境界のDPF前後差圧として設定される)より大きいときには通常精度の第1の推定を行い、そうでないときには第2の推定を行うようにしている(これを総合して、以下通常精度のPM堆積量の推定という)。
【0045】
そして、PM堆積量が更に増加し、閾値Q13を超えた場合には、高精度の第1の推定を行う。但し、高精度の第1の推定を行うにあたりモータトルクTmを変動させるが、図2に示すようにモータトルクTmには上限Tm2及び下限Tm3がある。ΔTm又はΔTm’を加減したときの目標モータトルクTm1が、この上下限内にないとき(図2の領域A又は領域A’のとき)には高精度の第1の推定を禁止し、通常精度のPM堆積量の推定を行うようにしている(当実施形態の変形例として、禁止せず、Tm1=Tm2又はTm1=Tm3とするようにしても良い)。
【0046】
また、SOC(バッテリ残容量)が所定値より少ないとき、具体的にはSOCが所定の閾値SOC1以下のときも、高精度の第1の推定を禁止し、通常精度のPM堆積量の推定を行うようにしている。これによって、エンジンの出力変動を抑制するためにトルクアシストが多用され、或いはアシスト量が増大されることによって、電力不足に陥ることを防止している。
【0047】
このようにしてPM堆積量を推定し、その推定値が堆積量閾値Qtより多くなったとき、ECU30はPF再生処理が必要と判断する。即ちECU30は再生タイミング判定手段として機能する。
【0048】
堆積量閾値Qtは、PM堆積量の推定精度によって異なる値に設定される。真にPF再生処理が必要なPM堆積量の限界値をQt’とすると、堆積量閾値Qtは限界値Qt’よりも僅かに小さな値に設定されている。これは、PM堆積量の推定誤差εを考慮しているためである。即ち、Qt=Qt’−εとして設定される。この式からも明らかなように、推定誤差εが大きいほど、堆積量閾値Qtを小さな値に設定する必要がある。堆積量閾値Qtが小さな値に設定されると、PF再生処理の頻度が増大し、燃費の悪化や騒音の増大の原因となり、また運転者に違和感を与え易くなる。当実施形態では、高精度の第1の推定によって推定誤差εを小さくし、堆積量閾値Qtを可及的に大きな値となるように設定している。即ちPF再生処理の頻度を低下させて、燃費の悪化や騒音の増大を効果的に防止し、運転者に違和感を与え難くしている。具体的には、通常精度のPM堆積量の推定(通常精度の第1の推定又は第2の推定)を行うときの堆積量閾値QtをQ3、高精度の第1の推定を行うときの堆積量閾値QtをQ4とすると、Q3<Q4となるように設定している。
【0049】
以上の各方法で推定されたPM堆積量Qが堆積量閾値Qtを超えたとき、ECU30はPF再生処理が必要と判断し、PF再生指令をONとする。そして、吸気絞り弁15を絞るとともに、エンジン3が後噴射を行うことによってPF再生処理を実行する。後噴射は、エンジンが出力を得るための燃料噴射(主噴射)より僅かに遅れて行う燃料噴射である。このようにすると、吸気絞り弁15によって吸入空気量が減少し、排ガス温度が上昇する。また、後噴射の燃料は燃焼せず、そのまま酸化触媒21に導かれ、酸化作用を受けて反応熱を発生させる。即ち排気温度を上昇させる。このようにして排気温度を600℃程度に上昇させ、DPF中のPMを燃焼させる。このような一連の処理(PF再生処理)を10〜20分継続すると、DPF中のPM堆積量は充分少なくなるので、処理を終了させ、PF再生処理が完了する。このように、エンジン3、吸気絞り弁15及び酸化触媒21は再生手段として機能する。
【0050】
図5は、当実施形態における制御のフローチャートであり、PM堆積量を推定し、DPF再生指令が発せられるまでを示す。スタート後、ステップS1で高精度推定中フラグFLG2=1の判定がなされる。FLG2=1であれば、現在高精度の第1の推定中であることを示し、FLG2=0であれば、そうでないことを示す。ステップS1でYESと判定されれば後述のステップS17へ移行し、NOであればステップS3に移行して通常精度のPM堆積量Q1の推定を行う。
【0051】
図6に、図5のステップS3のサブルーチンを示す。この通常精度のPM堆積量Q1推定ルーチンでは、まず第2の推定がなされる。即ち、図4に示すPM排出量特性から各時点におけるPM排出量が演算される(ステップS41)。次に、その排出量を積算することによりPM堆積量Q11が推定される(ステップS43)。次に、通常精度の第1の推定がなされる。即ち、図3に示すDPF前後差圧特性73から、現時点でのDPF前後差圧ΔP1に対するPM堆積量Q12が推定される(ステップS45)。
【0052】
そして、DPF前後差圧ΔP1が閾値ΔP3より大きいか否かの判定がなされる(ステップS47)。ステップS47でYESであれば通常精度の第1の推定の方が第2の推定よりも高精度であると判断され、最終的なPM堆積量Q1にQ12を入力(ステップS49)してリターンする。一方、ステップS47でNOと判定されると、第2の推定の方が通常精度の第1の推定よりも高精度であると判断され、最終的なPM堆積量Q1にQ11を入力(ステップS51)してリターンする。
【0053】
図5のフローチャートに戻り、次のステップS5で通常精度のPM堆積量Q1が閾値Q13を超えているか否かの判定がなされる。ステップS5でNOと判定されると、まだPM堆積量は充分少なく、高精度の推定は必要ないと判断され、そのままリターンする。
【0054】
ステップS5でYESと判定されると、続いてSOC(バッテリ残容量)が所定の閾値SOC1より大きいか否かが判定され、YESであればステップS17へ移行して高精度のPM堆積量Q2の推定がなされる。
【0055】
図7に、図5のステップS17のサブルーチンを示す。この高精度のPM堆積量Q2推定ルーチンでは、まず高精度推定中フラグFLG2の判定がなされる(ステップS61)。ここでYES(FLG2=1)であれば後述のステップS67に移行する。NOであれば、高精度の推定を行う初回のルーチンであることを示す。そこでステップS63に移行して、現時点のエンジントルクを、推定開始時のエンジントルクTe1(固定値)として記憶する。続いてステップS65でDPF前後差圧の測定を開始するとともに、高精度推定中フラグFLG2に1が入力される(これにより、次回以降のルーチンでステップS63,65がスキップされる)。
【0056】
次に、現時点のアクセル開度AOに対して、現在出力すべきトルク(モータトルクとエンジントルクの合計)Te2を演算する(ステップS67)。アクセル開度AOが時々刻々と変化している(運転者から加減速の要求がある)とき、それに応じて現在出力すべきトルクTe2も変化する。次のステップS69で、モータトルクの増分ΔTmが演算される。モータトルクの増分ΔTmは、(現在出力すべきトルクTe2)−(推定開始時のエンジントルクTe1)に相当するモータトルクである。そして、目標モータトルクTm1に通常のモータトルクTm(図2のモータトルク特性61によって得られるモータトルク)とモータトルクの増分ΔTmとの和を入力する(ステップS71)。モータトルクの増分ΔTmは加速要求のときは正値、減速要求のときは負値(図2ではΔTm’で示す)となる。
【0057】
次に、ステップS73で目標モータトルクTm1がモータトルク下限値Tm3以上であり、かつモータトルク上限値Tm2以下であるか否かが判定される。YESであれば続いて高精度の第1の推定を行う。即ち、ステップS75に移行し、モータトルクがTm1となるようにモータ1を制御する。Tm1が正値であればトルクアシスト、負値であれば発電を行う。そして、ステップS77で所定の測定時間が経過したか否かが判定される。NOであればステップS87へ移行し、高精度適用フラグFLGに1が入力される。高精度適用フラグFLGは、高精度のPM堆積量Q2推定を最終的に適用するか否かを示すフラグであり、1は適用、0は非適用を示す。
【0058】
ステップS87の後リターンし、以降は所定の時間が経過するまでルーチンを繰り返す。そして所定時間が経過すると、ステップS77でYES判定がなされる。そこでステップS81に移行し、DPF前後差圧の測定を終了するとともに高精度推定中フラグFLG2に0を入力する。次に、各ルーチンで測定されたDPF前後差圧の平均値ΔP2を演算し(ステップS83)、そのΔP2に基いて図3の差圧特性73からPM堆積量Q2を推定する。その後ステップS87を経由してリターンする。
【0059】
遡って、ステップS73でNOと判定された場合(高精度の第1の推定に禁止条件が成立)は、ステップS79に移行して、高精度適用フラグFLGに0を入力するとともに高精度推定中フラグFLG2に0を入力し、リターンする。つまり高精度の第1の推定を禁止するとともに、その推定ルーチンを停止させる。
【0060】
図5のフローチャートに戻り、ステップS6でNOと判定された場合(高精度の第1の推定に禁止条件が成立)は、ステップS8に移行し、高精度適用フラグFLGに0を入力して高精度の第1の推定を禁止する。
【0061】
ステップS8又はステップS17の後、ステップS19に移行して高精度適用フラグFLGの判定がなされる。FLG=1(ステップS19でYES)であれば更にステップS20で高精度推定中フラグFLG2の判定がなされる。FLG2=1(ステップS20でYES)であればリターンして高精度の第1の推定を継続する。ステップS20でNOであれば、高精度の第1の推定は完了しており、その推定値としてPM堆積量Q2が得られている。そこでステップS21で最終的なPM堆積量の推定値QにQ2が入力される。それとともに、堆積量閾値Qtには予め設定された比較的大きな閾値Q4が入力される。一方、ステップS19でNOであれば、高精度の第1の推定は非適用であり、通常精度の推定が適用される。そこでステップS23に移行して最終的なPM堆積量の推定値QにQ1が入力される。それとともに、堆積量閾値Qtには予め設定された比較的小さな閾値Q3が入力される。
【0062】
ステップS21又はステップS23の後、ステップS25に移行してPM堆積量の推定値Qが堆積量閾値Qtを超えているか否かの判定がなされ、NOであればリターンするがYESであればステップS27に移行し、DPF再生指令がONとされる。以降、DPF再生指令に応じてDPFの再生処理が実行される。
【0063】
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。
【0064】
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車両の制御装置に適用しても良い。
【0065】
また、当実施形態では第1の推定を通常精度(平準化なし)と高精度(平準化あり)とに分け、推定中のモータトルク制御を高精度の推定中に行うようにしたが、平準化の有無にかかわらず第1の推定を行う時には推定中のモータトルク制御を行うようにしても良い。そして、高精度の推定には第1の推定を適用し、通常精度の推定には第2の推定を適用するようにしても良い。そのとき、DPF前後差圧ΔPがΔP3よりも低いとき(第1の推定の精度が低いと懸念されるとき)に高精度の推定を禁止するようにしても良い。
【0066】
【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、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、上記駆動力制御用モータの電源であるとともに、上記駆動力制御用モータで発電された電気を充電によって貯蔵するバッテリと、上記バッテリの残容量を検知するバッテリ残容量検知手段と、エンジンの排気通路に設けられたPFと、上記排気通路におけるPFの前後差圧を検知する差圧検知手段と、上記差圧検知手段による検知結果に基づいて上記PFのPM堆積量を推定する第1の推定を行い、その推定値が所定の堆積量閾値より多くなったときに上記PFの再生が必要な状態と判定する再生タイミング判定手段と、上記再生タイミング判定手段の判定結果に応じてPF再生処理を行う再生手段と、運転者による加減速要求を検知する加減速検知手段と、上記再生タイミング判定手段によるPM堆積量の推定中に、上記加減速検知手段によって加減速要求が検知されたとき、エンジン出力の変化を抑制しつつ、その加減速要求に応じるべく上記駆動力制御用モータの出力を制御する制御手段とを備え、上記バッテリ残容量が所定値より少ないときは、上記制御手段による上記加減速要求時の制御を抑制し、且つ上記再生タイミング判定手段は、上記第1の推定から、予め設定されたエンジン出力とパティキュレートマター排出量との関係に基づくパティキュレートマター堆積量の推定を行う第2の推定に切換えるとともに、上記第2の推定が行われているときの上記堆積量閾値を、上記第1の推定が行われているときよりも小さな値に設定することを特徴とするので、PM堆積量の増大に応じて適時PF再生処理を行うとともに、このようなPF再生処理が頻繁に行われることを防止することができる。さらにバッテリ残容量が所定値より少ないときの電力不足を防止ししつつ、PM堆積量の推定精度の悪化を防止することができる。
【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】 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DPF前後差圧特性を示す特性図である。
【図4】 上記実施形態のPM排出量特性を示す特性図である。
【図5】 上記実施形態における制御のフローチャートである。
【図6】 図5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。
【図7】 図5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(再生手段)
12 排気通路
15 吸気絞り弁(再生手段)
21 酸化触媒(再生手段)
22 DPF(パティキュレートフィルタ)
30 ECU(再生タイミング判定手段、制御手段、バッテリ残容量検知手段)
32 バッテリ
33 アクセル開度センサ(加減速検知手段)
37,38 圧力センサ(差圧検知手段)
Qt 堆積量閾値
Claims (2)
- 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、
上記駆動力制御用モータの電源であるとともに、上記駆動力制御用モータで発電された電気を充電によって貯蔵するバッテリと、
上記バッテリの残容量を検知するバッテリ残容量検知手段と、
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、
上記排気通路におけるパティキュレートフィルタの前後差圧を検知する差圧検知手段と、
上記差圧検知手段による検知結果に基づいて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第1の推定を行い、その推定値が所定の堆積量閾値より多くなったときに上記パティキュレートフィルタの再生が必要な状態と判定する再生タイミング判定手段と、
上記再生タイミング判定手段の判定結果に応じてパティキュレートフィルタ再生処理を行う再生手段と、
運転者による加減速要求を検知する加減速検知手段と、
上記再生タイミング判定手段によるパティキュレートマター堆積量の推定中に、上記加減速検知手段によって加減速要求が検知されたとき、エンジン出力の変化を抑制しつつ、その加減速要求に応じるべく上記駆動力制御用モータの出力を制御する制御手段とを備え、
上記バッテリ残容量が所定値より少ないときは、上記制御手段による上記加減速要求時の制御を抑制し、且つ上記再生タイミング判定手段は、上記第1の推定から、予め設定されたエンジン出力とパティキュレートマター排出量との関係に基づくパティキュレートマター堆積量の推定を行う第2の推定に切換えるとともに、上記第2の推定が行われているときの上記堆積量閾値を、上記第1の推定が行われているときよりも小さな値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。 - 上記第1の推定は、上記差圧検知手段によって所定期間内に複数回測定されたパティキュレートフィルタの前後差圧に基づき、平準化によってPM堆積量を推定するものであ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。
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