JP6597261B2

JP6597261B2 - ハイブリッド自動車

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Publication number: JP6597261B2
Application number: JP2015241344A
Authority: JP
Inventors: 穂高山田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: JP2017106394A

Description

本開示は、ハイブリッド自動車に関する。

エンジン及びモータを動力源とするハイブリッド自動車は、モータのみを動力源として走行することが可能であり、エンジンが長期間に亘り始動されないことがある。かかる場合には、燃料タンクに貯留された燃料が劣化したり、エンジンの状態を維持できなくなったりするので、所定期間内に所定量を超える燃料が補給されないと、エンジンや燃料系部品のメンテナンスのためにエンジンが自動的に始動される。
例えば、特許文献１には、燃料タンクに燃料の供給があった直近の給油時点から、定められた燃料放置時間が経過した時点において燃料タンクに燃料が貯蔵されている場合、発電機によるバッテリへの充電の有無に拘わらず、燃料タンク内の燃料が予め定められた量より少なくなるまで、電気自動車の走行時のみにエンジンを駆動するコントローラを備えた電気自動車の充電装置が記載されている。

また、エンジン及びモータを動力源とするハイブリッド自動車は、エンジンの排気通路に排気浄化装置が設けられている。かかる排気浄化装置の中には、エンジンから排出された排気ガスに含まれる有害物質を捕集する一方、加熱された排気ガスにより捕集した有害物質を燃焼再生されるものがある。
例えば、特許文献２には、排気ガス中のガス成分を浄化するとともにパティキュレート（微粒子）を捕集する一方、排気ガスとともに排出された未燃燃料により加熱された排気ガスにより再生される排気浄化装置を備えたハイブリッド自動車が記載されている。

特開２０１３−１８４６８０号公報特開２００９−３５２３６号公報

ところで、特許文献２に記載されたハイブリッド自動車は、特許文献１に記載されたハイブリッド自動車と同様に、所定期間内に所定量以上の給油がなされないとエンジンや燃料系部品のメンテナンスのためにエンジンが自動的に始動されるようにする必要がある。
しかしながら、所定期間内に所定量以上の給油がなされないときにエンジンが始動され、さらに、排気浄化装置を再生するときにエンジンが始動されると、エンジンの運転時間が長くなり、モータのみを動力源として走行することができる時間が短くなる。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、電動機のみを動力源として走行することができる時間を長くすることができるハイブリッド自動車を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド自動車は、内燃機関及び電動機を含む動力源と、前記内燃機関に供給する燃料を貯留するための燃料タンクと、前記内燃機関により駆動される発電機と、前記電動機に電力を供給するとともに、前記発電機で発電された電力が供給される走行用電源と、前記内燃機関に付設された排気通路に設けられ、前記内燃機関から排出された排気ガスに含まれる有害物質を捕集する一方、前記有害物質を燃焼することにより再生される排気浄化装置と、を備えるハイブリッド自動車であって、前記燃料タンクに燃料が補給された直近の給油時点から所定期間が経過するまでに所定量を超える燃料が補給されない場合に前記内燃機関を自動的に始動させるメンテナンスモードの実行を制御するメンテナンス制御部と、前記排気浄化装置に捕集された有害物質の量が閾値を超えた場合に前記排気浄化装置の再生を開始させる再生制御部と、を備え、前記再生制御部には、前記メンテナンスモード以外の通常モードの場合の前記閾値として第１閾値が設定され、前記メンテナンスモードの場合の前記閾値として前記第１閾値よりも小さい第２閾値が設定されている。

上記（１）の構成によれば、メンテナンスモード時は、メンテナンス制御部が内燃機関を自動的に始動させ、再生制御部が排気浄化装置に捕集された有害物質の量が第１閾値よりも小さな第２閾値を超えた場合に排気浄化装置の再生を開始させるので、メンテナンスモード時は通常モード時よりも排気浄化装置の再生を開始しやすくなる。これにより、排気浄化装置の再生のためだけに内燃機関を始動することが少なくなり、電動機のみを動力源として走行することができる時間を長くすることができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記メンテナンス制御部は、前記メンテナンスモードの実行中において前記所定量の燃料が前記燃料タンクに補給可能となるまでに要する内燃機関の運転時間又はハイブリッド自動車の走行距離を算出する演算部を含み、前記再生制御部は、前記演算部で算出された前記メンテナンスモードの運転時間又は走行距離の後半部分で前記排気浄化装置の再生を開始するように、前記排気浄化装置の再生を開始する時間又は距離を設定する設定部を含む。
上記（２）の構成によれば、メンテナンスモードの実行中において所定量の燃料が燃料タンクに補給可能となるまでに要する内燃機関の運転時間又は走行距離の後半部分で排気浄化装置が再生されるので、内燃機関の運転時間又は走行距離の前半部分で排気浄化装置が再生され、後半部分で有害物質が排気浄化装置に捕集される場合よりも、排気浄化装置を効果的に再生することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記再生制御部は、前記メンテナンス制御部が前記内燃機関を自動的に始動し、前記メンテナンスモード中に前記排気浄化装置に捕集された有害物質の量が前記第１閾値を超えた場合に、前記排気浄化装置の再生を直ちに開始する。
上記（３）の構成によれば、再生を開始する時間又は距離が設定されていても、内燃機関の自動的に始動することにより、メンテナンスモード中に排気浄化装置に捕集された有害物質の量が第１閾値を超えた場合に、排気浄化装置の再生を直ちに開始する。これにより、内燃機関の自動的に始動することにより、メンテナンスモード中に排気浄化装置に捕集された有害物質が増大した場合でも排気浄化装置を効果的に再生することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一つの構成において、前記再生制御部は、前記燃料タンクに前記所定量を超える燃料が補給された時点で、前記排気浄化装置に捕集された有害物質の量が前記第１閾値を超えていることを条件に前記排気浄化装置の再生を継続する一方、前記排気浄化装置に捕集された有害物質の量が前記第１閾値以下であることを条件に前記排気浄化装置の再生を中断する。
上記（４）の構成によれば、燃料タンクに所定量を超える燃料が補給された時点で、排気浄化装置に捕集された有害物質の量が第１閾値を超えている場合には排気浄化装置の再生を継続する一方、排気浄化装置に捕集された有害物質の量が第１閾値以下である場合には排気浄化装置の再生を中断する。これにより、燃料タンクに所定量を超える燃料が補給された時点で排気浄化装置に捕集された有害物質の量が第１閾値以下である場合には内燃機関を停止することができ、電動機のみを動力源として走行することができる時間を長くすることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか一つの構成において、前記再生制御部は、前記内燃機関により前記発電機を駆動し、前記発電機で発電された電力で前記電動機を駆動させるシリーズモードで、前記排気浄化装置を再生することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車。
上記（５）の構成によれば、シリーズモードで排気浄化装置を再生するので、内燃機関の運転状態（回転数）が安定した状態で排気浄化装置が再生される。これにより、排気浄化装置の再生を安定させることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）のいずれか一つの構成において、前記再生制御部は、前記メンテナンスモード時における前記排気浄化装置の再生時間を、前記通常モード時における前記排気浄化装置の再生時間より短く設定し、且つ、前記排気浄化装置に捕集された有害物質の量に比例するように設定する。
上記（６）の構成によれば、メンテナンスモード時における排気浄化装置の再生時間が通常モード時における排気浄化装置の再生時間より短く設定され、且つ、排気浄化装置に捕集された有害物質の量に比例するように設定されるので、排気浄化装置に捕集された有害物質の量が第２閾値を超えた場合の再生時間を短くすることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか一つの構成において、前記再生制御部は、前記メンテナンスモード時における前記排気浄化装置の再生目標温度を前記通常モード時における前記排気浄化装置の再生目標温度よりも高く設定する。
上記（７）の構成によれば、メンテナンス時における排気浄化装置の再生目標温度が通常モード時における排気浄化装置の再生目標温度よりも高く設定されるので、排気浄化装置の再生時間を短くすることができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、排気浄化装置の再生のためだけに内燃機関を始動することが少なくなり、電動機のみを動力源として走行することができる時間を長くすることができる。

本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車の概略を示す平面模式図である。図２は、走行モードを説明するための側面模式図であって、（ａ）はＥＶ走行モードを説明するための図、（ｂ）はシリーズ走行モードを説明するための図、（ｃ）はパラレル走行モードを説明するための図である。本実施形態に係るエンジンの概略を示す模式図である。図３に示した燃料噴射装置の燃料噴射パターンの概略を示す概念図である。微粒子捕集フィルターを再生するための制御装置を示す模式図である。微粒子捕集フィルターを再生するための制御手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

まず、図１及び図２に基づいて、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車１の概略を説明する。尚、図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車の概略を示す平面模式図であり、図２は、走行モードを説明するための側面模式図であって、（ａ）はＥＶ走行モードを説明するための図、（ｂ）はシリーズ走行モードを説明するための図、（ｃ）はパラレル走行モードを説明するための図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車１は、エンジン（内燃機関）２１及びモータ（電動機）２２（フロントモータ２２Ａ，リヤモータ２２Ｂ）を含む動力源２と、エンジン２１に供給する燃料を貯留するための燃料タンク２７と、エンジン２１により駆動されるジェネレータ（発電機）２３と、モータ２２に電力を供給するとともに、ジェネレータ２３で発電された電力が供給される駆動用バッテリー（走行用電源）２４と、エンジン２１又はモータ２２で生成された動力で駆動される走行装置２５（２５Ａ，２５Ｂ）と、エンジン２１又はモータで生成された動力を走行装置２５に伝達するトランスアスクル（動力伝達装置）２６（フロントトランスアスクル２６Ａ，リヤトランスアスクル２６Ｂ）とを備えている。
また、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車１は、モータ２２及びジェネレータ２３を制御するためのコントロールユニット２８（フロントモータ等コントロールユニット２８Ａ，リヤモータコントロールユニット２８Ｂ）を備えている。

また、本実施形態に係るハイブリッド自動車１は、ＥＶ走行モード（第1走行モード）、シリーズ走行モード（第２走行モード）、又はパラレル走行モード（第３走行モード）のいずれか一つが任意に選択可能であり、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、又はパラレル走行モードのいずれか一つが選択され、いずれか一つのモードで走行するように構成されている。

ＥＶ走行モードは、図２（ａ）に示すように、駆動用バッテリー２４に充電された電力でモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）を駆動するモードで、駆動用バッテリー２４からモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）に電力が供給される。これにより、エンジン２１は停止され、モータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）のみを動力源として走行装置２５（２５Ａ，２５Ｂ）が駆動される（第１走行）（以下「ＥＶ走行」という）。
シリーズ走行モードは、図２（ｂ）に示すように、エンジン２１によりジェネレータ２３を駆動し、ジェネレータ２３で発電された電力でモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）を駆動するモードで、エンジン２１で駆動されたジェネレータ２３で発電された電力がモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）と駆動用バッテリー２４とに供給される。これにより、エンジン２１が運転され、モータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）を動力源として走行装置２５（２５Ａ，２５Ｂ）が駆動される（第２走行）（以下、「シリーズ走行」という）。
パラレル走行モードは、図２（ｃ）に示すように、エンジン２１及びモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）を動力源とするモードで、エンジン２１及びモータ２２（２２Ａ、２２Ｂ）で走行装置２５（２５Ａ，２５Ｂ）が駆動され、エンジン２１で駆動されたジェネレータ２３から駆動用バッテリー２４に余剰電力が供給される。これにより、エンジン２１が運転され、エンジン２１及びモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）を動力源として走行装置２５（２５Ａ，２５Ｂ）が駆動される（第３走行）（以下「パラレル走行」という）。

また、本実施形態に係るハイブリッド自動車１は、エンジン２１が長期間に亘り始動されないと、燃料タンク２７に貯留された燃料が劣化したり、エンジン２１の状態を維持できなくなったりするので、所定期間内に所定量を超える燃料が補給されないと、エンジン２１や燃料系部品のメンテナンスのためにエンジン２１が自動的に始動されるように構成されている。以下の説明において、所定期間内に所定量を超える燃料が補給されないときにエンジン２１が自動的に始動される状態をメンテナンスモードという。ハイブリッド自動車１がメンテナンスモードにあるときは、ＥＶ走行は禁止され、ハイブリッド自動車１は、シリーズ走行モード又はパラレル走行モードで走行するように構成されている。

つぎに、図３及び図４に基づいて、本実施形態に係るハイブリッド自動車１のエンジン（内燃機関）２１の概略を説明する。尚、図３は、本実施形態に係るエンジン２１の概略を示す模式図である。また、図４は、図３に示したインジェクター４２の燃料噴射パターンの概略を示す概念図である。

図３に示すように、本実施形態に係るハイブリッド自動車１のエンジン２１は、コモンレール式のディーゼルエンジンであって、エンジン本体３、燃料供給系統４、吸気系統５、排気系統６、及び排気再循環系統７を備えている。

エンジン本体３は、シリンダブロック３１と、シリンダブロック３１の上に固定されたシリンダヘッド３２とにより構成される。シリンダブロック３１には、複数のシリンダ（気筒）３１１が一列に設けられ、その下方域に共通する一つのクランクシャフト３３が回転可能に支持されている。シリンダ３１１は、円筒形に形成され、その内部にはピストン３４が上下方向に往復動可能に収容されている。ピストン３４は、頭部が閉塞された円筒形に形成され、その胴部には径方向に貫通するピン穴が設けられている。また、ピストン３４の胴部には、コネクティングロッド３５の一端（スモール・エンド）が収容され、ピン穴を挿通するピストンピン３４２により、コネクティングロッド３５の一端がピストン３４に連結されている。そして、シリンダヘッド３２とピストン３４との間には燃焼室３６が形成される。

クランクシャフト３３は、コネクティングロッド３５とともにピストン３４の往復運動（下降運動）を回転運動に変換するもので、クランクシャフト３３の回転中心を通る軸線に対して平行にクランクピン（図示せず）を有している。そして、クランクピンには、コネクティングロッド３５の他端（ラージ・エンド）が連結されている。これにより、ピストン３４の往復運動は、クランクシャフト３３の回転運動に変換される。

シリンダヘッド３２には、シリンダ３１１ごとに吸気ポート３１２と排気ポート３１３とが設けられている。
また、各吸気ポート３１２には、吸気ポート３１２を開閉する吸気弁が取り付けられている。吸気ポート３１２は、吸入行程において開放され、吸気ポート３１２からシリンダ３１１内に空気の吸入が可能となり、圧縮行程、膨張行程、排気行程において閉鎖される。また、各排気ポート３１３には、排気ポート３１３を開閉する排気弁が取り付けられている。排気ポート３１３は、排気行程において開放され、排気ポート３１３から排気ガスの排出が可能となり、吸入行程、圧縮行程、膨張行程において閉鎖される。これにより、燃焼室３６は、圧縮行程と膨張行程において閉鎖される。

また、シリンダヘッド３２には、シリンダ３１１ごとにグロープラグ３７が設けられている。グロープラグ３７は、冷間時の始動を助ける補助熱源であって、燃料供給系統４から供給（噴射）された燃料が直接触れる位置に配置される。

燃料供給系統４は、所定のタイミングで所定量の燃料をシリンダ３１１内に噴射するもので、本実施形態では、コモンレール式の燃料噴射装置４１を備えている。コモンレール式の燃料噴射装置４１は、シリンダ３１１ごとに設けられたインジェクター４２と、各インジェクター４２に共通するコモンレール４３と、コモンレール４３に高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプ４４とを備えて構成されている。燃料噴射装置４１（インジェクター４２）は、一燃焼サイクル中で複数回の燃料噴射が可能で、本実施形態に係るインジェクター４２は、図４に示すように、一燃焼サイクル中で、パイロット噴射（Pilot）、プレ噴射（Pre）、主噴射（Main）、アフター噴射（After）、ポスト噴射（Post）に分けて燃料を噴射することができる。これにより、本実施形態に係るインジェクター４２は、シリンダ３１１内に燃焼に寄与せず未燃燃料として排気系統６に排出するタイミングで燃料を噴射（ポスト噴射）することができる。

図３に示すように、吸気系統５は、エンジン本体３に空気を供給するためのもので、外部からエンジン本体３に空気を供給するための吸気通路（吸気管）５１を備えている。吸気通路５１は、上流から下流（外部からエンジン本体３）に向けて、エアクリーナ５２、ターボチャージャ５３、インタークーラ５４、吸気スロットル５６、及びインテークマニホールド５７を備えている。

エアクリーナ５２は、大気中に含まれる粉塵等を分離し清浄な空気をエンジン本体３に供給するためのもので、吸気通路５１の最上流に配置されている。

ターボチャージャ５３は、エンジン本体３に圧縮された空気を供給するためのもので、吸気通路５１にはコンプレッサ（図示せず）が設けられ、排気タービン（図示せず）は、後述するように、排気通路６１に設けられている。そして、コンプレッサのコンプレッサホイール（図示せず）と、排気タービンのタービンホイール（図示せず）とが同軸に設けられ、タービンホイールがコンプレッサを駆動する。これにより、吸気通路５１の空気（吸気）はコンプレッサで圧縮され、圧縮された空気はエンジン本体３に供給される（過給）。

インタークーラ５４は、吸気通路５１に導入され、ターボチャージャ５３で圧縮された空気を冷却するためのもので、吸気通路５１に導入され、ターボチャージャ５３で圧縮された空気は、インタークーラ５４を通過する際に冷却される。

吸気スロットル５６は、エンジン本体３に供給する空気（吸気）の流量を調整し、エンジン２１の出力を調整するためのもので、インタークーラ５４とインテークマニホールド５７との間に設けられている。

インテークマニホールド５７は、各吸気ポート３１２に空気を分配する多気管であり、吸気通路５１の下流に設けられ、端部（分岐側端部）が各吸気ポート３１２に接続されている。これにより、吸気通路５１に供給された空気は、インテークマニホールド５７で均等に分配され、各吸気ポート３１２に均等に供給される。

また、吸気通路５１は、第１温度センサ５１１、酸素濃度センサ５１２、及び第２温度センサ５１３を備えている。
第１温度センサ５１１は、外部から吸入した空気の温度を計測するためのもので、エアクリーナ５２の下流、エアクリーナ５２とターボチャージャ（コンプレッサ）５３との間に設けられている。
酸素濃度センサ５１２は、吸気ポート３１２に供給する空気に含まれる酸素の濃度を計測するためのもので、後述するＥＧＲ通路７１の合流位置よりも下流であって、吸気スロットル５６とインテークマニホールド５７との間に設けられている。
第２温度センサ５１３は、吸気ポート３１２に供給する空気の温度を計測するためのもので、インテークマニホールド５７に設けられている。

排気系統６は、エンジン本体３から排気ガスを排出するもので、エンジン本体３から外部に排気ガスを排出するための排気通路（排気管）６１を備えている。排気通路６１は、上流から下流（エンジン本体３から外部）に向けて、エキゾーストマニホールド６２、排気タービン（ターボチャージャ５３）、酸化触媒６３、微粒子捕集フィルター６４、尿素水噴射インジェクター６５、撹拌ミキサ６６、及びＳＣＲ触媒６７を備えている。

エキゾーストマニホールド６２は、各排気ポート３１３から排出された排気ガスが集合する多気管であり、排気通路６１の上流に設けられ、端部（分岐側端部）が各排気ポート３１３に接続されている。これにより、各排気ポート３１３からエキゾーストマニホールド６２に排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド６２で集合する。

排気タービン（図示せず）は、上述したように、ターボチャージャ５３を構成するもので、排気通路６１に設けられている。これにより、エンジン本体３から排出された排気ガスがタービンホイールを回転させ、コンプレッサを駆動するので、吸気通路５１の空気（吸気）はコンプレッサで圧縮され、圧縮された空気はエンジン本体３に供給される（過給）。

酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst）６３は、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を酸化するためのもので、ターボチャージャ５３のタービンの直下流に設けられている。酸化触媒６３は、円柱状に形成され、円筒の前後に円錐を組み合わせた形状に形成された第１触媒収容部６８の上流側部分に収容されている。

微粒子捕集フィルター（Diesel Particulate Filter）６４は、酸化触媒６３を通過した排気ガスに含まれる微粒子（ＰＭ）を捕集するためのもので、酸化触媒６３の下流に設けられている。微粒子捕集フィルター６４は、酸化触媒６３と同一直径の円柱状に形成され、上述した第１触媒収容部６８の下流側部分に収容されている。

尿素水噴射インジェクター６５は、排気通路６１の内部を流れる排気ガスに尿素水を供給（噴射）するための還元剤供給手段で、排気通路６１のＳＣＲ触媒６７の上流となる位置に設けられている。これにより、尿素水噴射インジェクター６５から排気通路６１に流れる排気ガスに噴射された尿素水は熱分解されてアンモニア（ＮＨ_３）となり、ＳＣＲ触媒６７に供給される。

撹拌ミキサ６６は、尿素水噴射インジェクター６５から排気通路６１の内部に噴射された尿素水（熱分解されたアンモニアを含む）と排気通路６１の内部に流れる排気ガスとの混合を促進するためのもので、排気通路６１の内部、尿素水噴射インジェクター６５とＳＣＲ触媒６７との間に設けられている。撹拌ミキサ６６は、排気ガスの流れに旋回成分を付加することにより、尿素水と排気ガスの混合を促進可能であり、例えば、排気ガスの流れ方向に対して傾斜する複数の静止翼により構成される。

ＳＣＲ触媒６７は、排気通路６１に設けられ、エンジン本体３から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元する選択還元触媒で、本実施形態に係るＳＣＲ触媒６７は、アンモニア（ＮＨ_３）を用いて窒素酸化物を選択的に還元する。また、本実施形態に係るＳＣＲ触媒６７は、円柱状に形成され、円筒の前後に円錐を組み合わせた形状に形成された第２触媒収容部６９に収容されている。

また、排気通路６１は、酸素濃度センサ６１１、第１温度センサ６１２、第２温度センサ６１３、第３温度センサ６１４、第４温度センサ６１５、第１ＮＯｘセンサ６１６、第２ＮＯｘセンサ６１７、及びアンモニアセンサ６１８を備えている。
酸素濃度センサ６１１は、エンジン本体３から排出された排気ガスに含まれる酸素の濃度を計測するためのもので、ターボチャージャ（排気タービン）５３の下流、排気タービンと酸化触媒６３との間に設けられている。

第１温度センサ６１２は、酸化触媒６３に流入する排気ガスの温度を計測するためのもので、第１触媒収容部６８の入口側に設けられている。
第２温度センサ６１３は、酸化触媒６３を通過した排気ガスの温度を計測するためのもので、酸化触媒６３と微粒子捕集フィルター６４との間となる第１触媒収容部６８の中程に設けられている。
第３温度センサ６１４は、微粒子捕集フィルター６４を通過した排気ガスの温度を計測するためのもので、第１触媒収容部６８の出口側に設けられている。
第４温度センサ６１５は、ＳＣＲ触媒６７の温度を計測するためのもので、第２触媒収容部６９の入口側に設けられている。

第１ＮＯｘセンサ６１６は、ＳＣＲ触媒６７に流入する排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を計測するためのもので、ＳＣＲ触媒６７の上流、微粒子捕集フィルター６４とＳＣＲ触媒６７との間に設けられている。
第２ＮＯｘセンサ６１７は、ＳＣＲ触媒６７から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を計測するためのもので、ＳＣＲ触媒６７の下流に設けられている。
アンモニアセンサ６１８は、ＳＣＲ触媒６７から排出された排気ガスに含まれるアンモニアの濃度を計測するためのもので、ＳＣＲ触媒６７の下流に設けられている。

排気再循環系統７は、エンジン本体３から排出された排気ガスの一部を吸気系統５に供給（再循環）するもので、排気系統６と吸気系統５とに跨がって設けられている。排気再循環系統７は、エキゾーストマニホールド６２から分岐し吸気通路（吸気管）５１に合流するＥＧＲ通路（排気再循環通路）７１を備えている。これにより、排気系統６を流れる排気ガスの一部がＥＧＲ通路７１を通り吸気通路５１に導入される（排気再循環）。

ＥＧＲ通路７１には、上流側（排気系統６側）から下流側（吸気系統５側）に向けて順に、ＥＧＲクーラ７２、及びＥＧＲバルブ７３を備えている。
ＥＧＲクーラ７２は、ＥＧＲ通路７１に導入された排気ガスを冷却するためのもので、ＥＧＲ通路７１に導入された排気ガスは、ＥＧＲクーラ７２を通過する際に冷却される。
ＥＧＲバルブ７３は、排気再循環する排気ガスの流量を調整するためのもので、その開度により任意の流量の排気ガスがＥＧＲ通路７１を通り吸気通路５１に供給される。

ところで、上述した微粒子捕集フィルター６４は、微粒子（有害物質）を捕集することにより、微粒子が堆積され、排気ガスの通過性能が徐々に劣化する。これにより、微粒子捕集フィルター６４に堆積された微粒子が閾値（所定量）を超えると、微粒子捕集フィルター６４は再生する必要が生じる。
微粒子捕集フィルター６４の再生は、エンジン２１の運転中にポスト噴射することにより行われる。エンジン２１の運転中にポスト噴射されると、エンジン本体３（燃焼室３６）から排気通路６１に未燃燃料が排出され、酸化触媒６３で燃焼される。これにより、エンジン本体３（燃焼室３６）から排出された排気ガスは加熱され、微粒子捕集フィルター６４に堆積した微粒子は燃焼され、微粒子捕集フィルター６４は再生される。したがって、微粒子捕集フィルター６４の再生が完了するまで、エンジン２１の運転を継続するとともにポスト噴射を継続することが求められる。

つぎに、図５に基づいて、上述した微粒子捕集フィルター６４を再生するための制御装置を説明する。尚、図５は、微粒子捕集フィルター６４を再生するための制御装置８を示す模式図である。

図５に示すように、微粒子捕集フィルター６４を再生するための各種制御は、制御装置（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））８により実現される。
制御装置８は、各種演算処理を実行するためのＣＰＵ（図示せず）、その制御に必要なプログラムやデータが記憶されたＲＯＭ（図示せず）、ＣＰＵの演算結果が一時記憶されるＲＡＭ（図示せず）、及び外部との間で信号を入出力するための入・出力ポート（図示せず）を備えて構成される。これらは、図５に示すように、堆積量監視部８１、充電レベル監視部８２、メンテナンス制御部８３、及び再生制御部８４を構成している。

堆積量監視部８１は、微粒子捕集フィルター６４に堆積した微粒子を監視するためのもので、任意の手段で計測又は推定された微粒子の堆積量を監視可能である。尚、微粒子の堆積量を計測等する手段は、例えば、微粒子捕集フィルター６４の上流側と下流側とに設けられた圧力センサにより構成され、微粒子捕集フィルター６４の上流側の圧力と下流側の圧力の圧力差により微粒子の堆積量が計測される。これにより、堆積量監視部８１は、常に微粒子の堆積量を監視することができる。また、微粒子の堆積量を推定等する手段は、例えば、ハイブリッド自動車１の走行距離に基づいて推定するものでもよい。これによっても、堆積量監視部８１は、常に微粒子の堆積量を監視することができる。

充電レベル監視部８２は、駆動用バッテリー２４の充電レベルを監視するためのもので、任意の手段で計測された充電レベルを監視可能である。駆動用バッテリー２４の充電レベルは、例えば、ＳＯＣ（State Of Charge）で評価され、例えば、駆動用バッテリー２４の充放電電流を管理し、積算することにより求められる。これにより、充電レベル監視部８２は、常にＳＯＣ（充電レベル）を監視することができる。

メンテナンス制御部８３は、燃料タンク２７に燃料が補給された直近の給油時点から所定期間が経過するまでに所定量を超える燃料が補給されていない場合にエンジン２１を自動的に始動させるメンテナンスモードの実行を制御するものである。これにより、本実施形態に係るハイブリッド自動車１は、燃料タンク２７に燃料が補給された直近の給油時点から所定期間が経過するまでに所定量を超える燃料が補給されないと通常モードからメンテナンスモードに移行し、エンジン２１が自動的に始動される。

また、メンテナンス制御部８３は、メンテナンスモードの実行中において所定量の燃料が燃料タンク２７に補給可能となるまでに要するエンジン２１の運転時間又はハイブリッド自動車１の走行距離を算出する演算部８３１を含んでいる。これにより、本実施形態に係るハイブリッド自動車１では、メンテナンスモードの実行中において所定量の燃料が燃料タンク２７に補給可能となるまでに要するエンジン２１の運転時間又はハイブリッド自動車１走行距離が算出される。

再生制御部８４は、微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子（有害物質）の量が閾値を超えた場合に微粒子捕集フィルター６４の再生を開始させるもので、再生制御部８４にはメンテナンスモード以外の通常モードの場合の閾値として第１閾値が設定され、メンテナンスモードの場合の閾値として第１閾値よりも小さい第２閾値が設定されている。これにより、通常モードの場合には微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量が第１閾値を超えた場合に微粒子捕集フィルター６４の再生が開始され、メンテナンスモードの場合には微粒子捕集フィルターに捕集された微粒子の量が第１閾値よりも小さい第２閾値を超えた場合に微粒子捕集フィルター６４の再生が開始される。

尚、本実施形態に係る再生制御部８４は、堆積量監視部８１が監視する堆積量が第１閾値を超え、且つ、充電レベル監視部８２で監視された充電レベルが閾値未満である場合に、微粒子捕集フィルター６４が再生されるまでＥＶ走行を禁止し、エンジン２１の運転中にインジェクター４２にポスト噴射させるように構成されている。
ここで、充電レベルの閾値は、微粒子捕集フィルター６４の再生が完了するまでエンジン２１の運転を継続しても駆動用バッテリー２４の充電レベルに余裕が残る値に設定される。

また、再生制御部８４は、演算部で算出されたメンテナンスモードの運転時間又は走行距離の後半部分で微粒子捕集フィルター６４の再生を開始するように、微粒子捕集フィルター６４の再生を開始する時間又は距離を設定する設定部８４１を含んでいる。
本実施形態において、設定部８４１は、メンテナンス制御部８３の演算部８３１で算出された運転時間又は走行距離から微粒子捕集フィルター６４の再生に要する時間又は走行距離を減じて微粒子捕集フィルター６４の再生を開始する時間又は距離を設定する。

さらに、再生制御部８４は、メンテナンス制御部８３がエンジン２１を自動的に始動し、メンテナンスモード中に微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量が第１閾値を超えた場合に、微粒子捕集フィルター６４の再生を直ちに開始するように構成されている。

また、再生制御部８４は、燃料タンク２７に所定量を超える燃料が補給された時点で、微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量が第１閾値を超えていることを条件に微粒子捕集フィルター６４の再生を継続する一方、微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量が第１閾値以下であることを条件に微粒子捕集フィルター６４の再生を中断するように構成されている。

また、再生制御部８４は、エンジン２１によりジェネレータ２３を駆動し、ジェネレータ２３で発電された電力でモータ２２（フロントモータ２２Ａ，リヤモータ２２Ｂ）を駆動させるシリーズモードで、微粒子捕集フィルター６４を再生するように構成されている。

また、再生制御部８４は、メンテナンスモード時における微粒子捕集フィルター６４の再生時間を、通常モード時における微粒子捕集フィルター６４の再生時間より短く設定し、且つ、微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量に比例するように設定する。

また、再生制御部８４は、メンテナンスモード時における微粒子捕集フィルター６４の再生目標温度が通常モード時における微粒子捕集フィルター６４の再生目標温度よりも高く設定する。

つぎに、図６に基づいて、微粒子捕集フィルター６４を再生するための制御手順を説明する。尚、図６は、微粒子捕集フィルター６４を再生するための制御手順を示すフローチャートである。

ハイブリッド自動車１では、ハイブリッド自動車１がメンテナンスモードであるか否かが監視される（ステップＳ１）。ハイブリッド自動車がメンテナンスモードであるか否かは、燃料タンク２７に燃料が補給された直近の給油時点から所定期間が経過するまでに所定量を超える燃料が補給されたか否かで判断され、所定期間が経過するまでに所定量を超える燃料が補給されない場合にメンテナンスモードと判断される。

ハイブリッド自動車１がメンテナンスモードであると判断されると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、メンテナンス制御部８３はＥＶ走行を禁止する。これにより、ハイブリッド自動車１は、ＥＶ走行が不能となり、シリーズ走行又はパラレル走行のみが可能となる。
また、メンテナンス制御部８３では、メンテナンスモードの実行中において所定量の燃料が燃料タンク２７に補給可能となるまでに要するハイブリッド自動車１の走行距離を算出し（ステップＳ２）、メンテナンスモード中におけるハイブリッド自動車１の走行距離の積算を開始する（ステップＳ３）。これにより、メンテナンス制御部８３では、所定量の燃料が補給可能となるまでの走行距離が逐次算出される。

また、ハイブリッド自動車１がメンテナンスモードであると判断されると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、再生制御部８４は、微粒子捕集フィルター６４に堆積された微粒子の堆積量（以下「微粒子の堆積量」という）とメンテナンスモード時における閾値（第２閾値）とを比較する（ステップＳ４）。微粒子の堆積量が第２閾値を超えると、再生制御部８４は、微粒子捕集フィルター６４の再生に要する走行距離を算出し、メンテナンス制御部８３で算出された所定の燃料が補給可能となるまでの走行距離と、微粒子捕集フィルター６４の再生に要する走行距離とに基づいて、微粒子捕集フィルター６４の再生を開始する走行距離（以下、「再生開始走行距離」という）を設定する（ステップＳ５）。そして、ハイブリッド自動車１が再生開始走行距離まで走行すると、再生制御部８４は微粒子捕集フィルター６４の再生を開始する（ステップＳ６）。

具体的には、燃料噴射装置４１にポスト噴射(Post)を開始させる。ポスト噴射(Post)された燃料は、燃焼室３６における燃焼に寄与せず、未燃燃料として排気通路６１に排出される。そして、排気通路６１に排出された燃料（未燃燃料）は、酸化触媒６３で燃焼され、燃焼室３６から排出された排気ガスを加熱する。これにより、微粒子捕集フィルター６４に堆積した微粒子は燃焼され、微粒子捕集フィルター６４は再生される。

尚、微粒子捕集フィルター６４の再生中は、ハイブリッド自動車１は、エンジン２１の運転を継続することになるが、高速走行等で大きな駆動力が必要となる時以外は、シリーズ走行することになる。尚、微粒子捕集フィルター６４の再生を目的としたシリーズ走行におけるエンジン２１の回転数は、微粒子捕集フィルター６４の再生を速めるために、通常のシリーズ走行モードにおけるエンジン２１の回転数よりも高く設定されることが望ましい。

そして、微粒子捕集フィルター６４の再生が終了すると（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、微粒子捕集フィルター６４を再生するための制御手順を終了する。

一方、微粒子捕集フィルター６４の再生が終了せずに（ステップＳ７：Ｎｏ）、メンテナンスモードが解除された場合、すなわち、所定量を超える燃料が補給された場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）には、微粒子の堆積量と第１閾値とを比較する（ステップＳ９）。そして、微粒子の堆積量が第１閾値以下の場合（ステップＳ９：Ｎｏ）には、微粒子捕集フィルター６４の再生を中断し、微粒子捕集フィルター６４を再生するための制御手順を終了する。
一方、微粒子の堆積量が第１閾値を超える場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）には、微粒子の堆積量が第１閾値以下となるまで、微粒子捕集フィルター６４の再生を継続する。

また、ハイブリッド自動車１がメンテナンスモードでないと判断されると（ステップＳ１：Ｎｏ）、微粒子の堆積量と第１閾値とを比較する（ステップＳ１１）。そして、微粒子の堆積量が第１閾値を超えると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、微粒子捕集フィルター６４を再生しなければならないので、充電レベルと第１閾値とを比較する（ステップＳ１２）。
そして、充電レベルが第１閾値未満になると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、再生制御部８４は微粒子捕集フィルター６４の再生を開始する（ステップＳ１３）。具体的には、ＥＶ走行を禁止するとともにエンジン２１を始動し、燃料噴射装置４１にポスト噴射(Post)を開始させる。ポスト噴射(Post)された燃料は、燃焼室３６における燃焼に寄与せず、未燃燃料として排気通路６１に排出される。そして、排気通路６１に排出された燃料（未燃燃料）は、酸化触媒６３で燃焼され、燃焼室３６から排出された排気ガスを加熱する。これにより、微粒子捕集フィルター６４に堆積した微粒子は燃焼され、微粒子捕集フィルター６４は再生される。
そして、微粒子捕集フィルター６４を再生が終了すると、（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、燃料噴射装置４１にポスト噴射(Post)を終了させ、微粒子捕集フィルター６４を再生するための制御手順を終了する。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド自動車１によれば、メンテナンスモード時は、メンテナンス制御部８３がエンジン２１を自動的に始動させ、再生制御部８４が微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量が第１閾値よりも小さな第２閾値を超えた場合に微粒子捕集フィルター６４の再生を開始させるので、メンテナンスモード時は通常モード時よりも微粒子捕集フィルター６４の再生を開始しやすくなる。これにより、微粒子捕集フィルター６４の再生のためだけにエンジン２１を始動することが少なくなり、ＥＶ走行することができる時間を長くすることができる。

また、メンテナンスモードの実行中において所定量の燃料が燃料タンク２７に補給可能となるまでに要するエンジン２１の運転時間又は走行距離の後半部分で微粒子捕集フィルター６４が再生されるので、エンジン２１の運転時間又は走行距離の前半部分で微粒子捕集フィルター６４が再生され、後半部分で微粒子が微粒子捕集フィルター６４に捕集される場合よりも、微粒子捕集フィルター６４を効果的に再生することができる。

また、再生を開始する時間又は距離が設定されていても、エンジン２１の自動的に始動することにより、微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量が第１閾値を超えた場合に、微粒子捕集フィルター６４の再生を直ちに開始する。これにより、エンジン２１の始動により微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子が増大した場合でも微粒子捕集フィルター６４を効果的に再生することができる。

また、燃料タンク２７に所定量を超える燃料が補給された時点で、微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量が第１閾値を超えている場合には微粒子捕集フィルター６４の再生を継続する一方、微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量が第１閾値以下である場合には微粒子捕集フィルター６４の再生を中断する。これにより、燃料タンク２７に所定量を超える燃料が補給された時点で微粒子捕集フィルターに捕集された微粒子の量が第１閾値以下である場合にはエンジン２１を停止することができ、ＥＶ走行することができる時間を長くすることができる。

また、シリーズモードで微粒子捕集フィルター６４を再生するので、エンジン２１の運転状態（回転数等）が安定した状態で微粒子捕集フィルター６４が再生される。これにより、微粒子捕集フィルター６４の再生を安定させることができる。

また、メンテナンスモード時における微粒子捕集フィルター６４の再生時間が通常モード時における微粒子捕集フィルター６４の再生時間より短く設定され、且つ、微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量に比例するように設定されるので、微粒子捕集フィルター６４に捕集された微粒子の量が第２閾値を超えた場合の再生時間を短くすることができる。

また、メンテナンス時における微粒子捕集フィルター６４の再生目標温度が通常モード時における微粒子捕集フィルター６４の再生目標温度よりも高く設定されるので、微粒子捕集フィルター６４の再生時間を短くすることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態では、微粒子捕集フィルター６４を再生するものとしたが、これに限られるものではなく、例えば、ＳＣＲ触媒を再生するものとしてもよいし、ガソリンエンジンの排気系統に設けられる三元触媒を再生するものとしてもよい。
また、上述した実施形態では、燃料噴射装置４１が燃焼室３６にポスト噴射するものとしたが、これに限られるものではなく、例えば、排気通路６１に燃料を噴射するものとしてもよい。
また、上述した実施形態では、微粒子捕集フィルター６４を再生するときにシリーズ走行モードとするものとしたが、シリーズ走行モードにおいて急速に満充電に近づけるバッテリーチャージモードにするものとしてもよい。

１ハイブリッド自動車
２動力源
２１エンジン
２２モータ
２２Ａフロントモータ
２２Ｂリヤモータ
２３ジェネレータ
２４駆動用バッテリー
２５走行装置
２６Ａフロントトランスアスクル
２６Ｂリヤトランスアスクル
２７燃料タンク
２８Ａフロントモータ等コントロールユニット
２８Ｂリヤモータコントロールユニット
３エンジン本体
３１シリンダブロック
３１１シリンダ
３１２吸気ポート
３１３排気ポート
３２シリンダヘッド
３３クランクシャフト
３４ピストン
３４２ピストンピン
３５コネクティングロッド
３６燃焼室
３７グロープラグ
４燃料供給系統
４１燃料噴射装置
４２インジェクター
４３コモンレール
４４高圧燃料ポンプ
５吸気系統
５１吸気通路
５１１第１温度センサ
５１２酸素濃度センサ
５１３第２温度センサ
５２エアクリーナ
５３ターボチャージャ
５４インタークーラ
５６吸気スロットル
５７インテークマニホールド
６排気系統
６１排気通路
６１１酸素濃度センサ
６１２第１温度センサ
６１３第２温度センサ
６１４第３温度センサ
６１５第４温度センサ
６１６第１ＮＯｘセンサ
６１７第２ＮＯｘセンサ
６１８アンモニアセンサ
６２エキゾーストマニホールド
６３酸化触媒
６４微粒子捕集フィルター
６５尿素水噴射インジェクター
６６撹拌ミキサ
６７ＳＣＲ触媒
６８第１触媒収容部
６９第２触媒収容部
７再循環系統
７１ＥＧＲ通路
７２ＥＧＲクーラ
７３ＥＧＲバルブ
８制御装置
８１堆積量監視部
８２充電レベル監視部
８３メンテナンス制御部
８３１演算部
８４再生制御部
８４１設定部

Claims

内燃機関及び電動機を含む動力源と、
前記内燃機関に供給する燃料を貯留するための燃料タンクと、
前記内燃機関により駆動される発電機と、
前記電動機に電力を供給するとともに、前記発電機で発電された電力が供給される走行用電源と、
前記内燃機関に付設された排気通路に設けられ、前記内燃機関から排出された排気ガスに含まれる有害物質を捕集する一方、前記有害物質を燃焼することにより再生される排気浄化装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記燃料タンクに燃料が補給された直近の給油時点から所定期間が経過するまでに所定量を超える燃料が補給されない場合に前記内燃機関を自動的に始動させるメンテナンスモードの実行を制御するメンテナンス制御部と、
前記排気浄化装置に捕集された有害物質の量が閾値を超えた場合に前記排気浄化装置の再生を開始させる再生制御部と、
を備え、
前記再生制御部には、前記メンテナンスモード以外の通常モードの場合の前記閾値として第１閾値が設定され、前記メンテナンスモードの場合の前記閾値として前記第１閾値より小さい第２閾値が設定されていることを特徴とするハイブリッド自動車。
前記メンテナンス制御部は、
前記メンテナンスモードの実行中において前記所定量の燃料が前記燃料タンクに補給可能となるまでに要する内燃機関の運転時間又はハイブリッド自動車の走行距離を算出する演算部を含み、
前記再生制御部は、
前記演算部で算出された前記メンテナンスモードの運転時間又は走行距離の後半部分で前記排気浄化装置の再生を開始するように、前記排気浄化装置の再生を開始する時間又は距離を設定する設定部を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車。
前記再生制御部は、前記メンテナンス制御部が前記内燃機関を自動的に始動し、前記メンテナンスモード中に前記排気浄化装置に捕集された有害物質の量が前記第１閾値を超えた場合に、前記排気浄化装置の再生を直ちに開始することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド自動車。
前記再生制御部は、
前記燃料タンクに前記所定量を超える燃料が補給された時点で、
前記排気浄化装置に捕集された有害物質の量が前記第１閾値を超えていることを条件に前記排気浄化装置の再生を継続する一方、前記排気浄化装置に捕集された有害物質の量が前記第１閾値以下であることを条件に前記排気浄化装置の再生を中断することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車。
前記再生制御部は、
前記内燃機関により前記発電機を駆動し、前記発電機で発電された電力で前記電動機を駆動させるシリーズモードで、前記排気浄化装置を再生することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車。
前記再生制御部は、
前記メンテナンスモード時における前記排気浄化装置の再生時間を、前記通常モード時における前記排気浄化装置の再生時間より短く設定し、且つ、前記排気浄化装置に捕集された有害物質の量に比例するように設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車。
前記再生制御部は、
前記メンテナンスモード時における前記排気浄化装置の再生目標温度を前記通常モードにおける前記排気浄化装置の再生目標温度より高く設定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車。