JP6729439B2

JP6729439B2 - ハイブリッド車

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Publication number: JP6729439B2
Application number: JP2017022058A
Authority: JP
Inventors: 須貝　信一; 信一須貝; 光頼松村; 光明比嘉; 大介糸山; 翼右田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2037-02-09
Also published as: JP2018127130A

Description

本発明は、ハイブリッド車に関し、詳しくは、排気管に三元触媒と粒子状物質を除去するフィルタとを有するエンジンと、モータと、を備えるハイブリッド車に関する。

従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンと、モータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。エンジンは、排気管に、触媒装置と、フィルタが取り付けられている。触媒装置は、エンジンの排気を浄化する。フィルタは、排気管の触媒装置よりも下流に取り付けられており、粒子状物質（ＰＭ）を捕捉する。この自動車では、フィルタの温度を再生可能温度まで上昇させてフィルタを再生させるＧＰＦ再生制御の必要があるときには、エンジンから出力するパワーを増加させることにより、排気の温度を上昇させることができ、フィルタの温度を再生可能温度まで上昇させることができる。

特開２０１５−１７４６２７号公報

上述のハイブリッド車では、排気管のフィルタより上流に触媒装置が取り付けられているから、排気の熱で触媒装置の温度が上昇しやすい。触媒装置の温度が上昇すると、触媒装置の劣化が進んでしまい、浄化性能が低下してしまう。触媒装置の劣化を抑制する手法として、エンジンから出力するパワーを低下させて排気の温度を低下させることも考えられる。しかしながら、排気の温度を低下させると、フィルタの温度の上昇が抑制され、フィルタの温度を再生可能温度まで上昇させることができなくなる。

本発明のハイブリッド車は、触媒温度の上昇を抑制しつつ、フィルタの温度を上昇させることを主目的とする。

本発明のハイブリッド車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車は、
排気管に設置され排気を浄化する三元触媒と、前記排気管の前記三元触媒より下流に設置され粒子状物質を除去するフィルタと、を有し、走行用の動力を出力するエンジンと、
走行用の動力を出力するモータと、
前記エンジンと前記モータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車であって、
前記制御装置は、前記フィルタの再生要求がなされたときには、前記エンジンの点火時期が前記エンジンを効率よく運転する点火時期より遅くなるように前記エンジンを制御し、
更に、前記制御装置は、前記フィルタの再生要求がなされたときにおいて、前記三元触媒の温度が所定温度未満であるときには、前記エンジンの回転数が前記再生要求がなされていないときにおいて前記エンジンの要求パワーを用いて設定される要求回転数より高くなると共に前記エンジンから前記要求パワーが出力されるように前記エンジンを制御し、前記三元触媒の温度が前記所定温度以上であるときには、前記エンジンの回転数が前記要求回転数より高くなると共に前記エンジンから前記要求パワーより大きなパワーが出力されるように前記エンジンを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、フィルタの再生要求がなされたときにおいて、エンジンの点火時期がエンジンを効率よく運転する点火時期より遅くなるようにエンジンを制御する。これにより、エンジンの排気の温度を上昇させることができる。更に、フィルタの再生要求がなされたときにおいて、三元触媒の温度が所定温度未満であるときには、エンジンの回転数が再生要求がなされていないときにおいてエンジンの要求パワーを用いて設定される回転数より高くなると共にエンジンから要求パワーが出力されるようにエンジンを制御する。これにより、再生要求がなされていないときに比してエンジンのスロットル開度が大きくなるから、排気の流速が大きくなり、燃え切れなかった混合気をより多く三元触媒より下流に流して後燃えさせることができる。これにより、三元触媒の温度とフィルタの温度とを上昇させることができる。そして、三元触媒の温度が所定温度以上であるときには、エンジンの回転数が要求回転数より高くなると共にエンジンから要求パワーより大きなパワーが出力されるようにエンジンを制御する。これにより、三元触媒の温度が所定温度未満のときより、エンジンのスロットル開度が大きくなり、排気の流速が大きくなる。これにより、燃え切れなかった混合気をより多く三元触媒より下流に流して後燃えさせることができる。三元触媒の温度が所定温度未満に比して三元触媒で後燃えする混合気が減るから、三元触媒の温度の上昇を抑制することができると共にフィルタの温度の上昇を図ることができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド車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説明図である。ＨＶＥＣＵ７０により実行される目標値設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。エンジン２２の動作ラインの一例と要求回転数Ｎｅｒと要求トルクＴｅｒを設定する様子を示す説明図である。エンジン２２の目標運転ポイントの変化の一例を説明するための説明図である。触媒温度ＴｓｃとＧＰＦ温度Ｔｇｐｆと三元触媒１３４ａが活性化すると共にＧＰＦ２５を再生可能な温度領域との関係を説明するための説明図である。

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ハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。図２は、エンジン２２の構成の概略を示す説明図である。実施例のハイブリッド車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、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。

エンジン２２は、例えばガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料を用いて吸気，圧縮，膨張（爆発燃焼），排気の各行程により動力を出力する多気筒の内燃機関として構成されている。エンジン２２は、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸気管１２５に吸入す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する。そして、この混合気を吸気バルブ１２８ａを介して燃焼室１２９に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、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１２８ｂを介して排気管１３３に排出される排気は、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を有する排気浄化装置１３４とガソリンパティキュレートフィルタ（以下、「ＧＰＦ」という）２５とが取り付けられている。ＧＰＦ２５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、煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕捉する。エンジン２２は、エンジンＥＣＵ２４によって運転制御されている。

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，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、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。また、吸気バルブ１２８ａ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１２８ｂ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１４４ａ，１４４ｂからのカム角θｃａ，θｃｂも挙げることができる。更に、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バルブポジションセンサ１４６からのスロットル開度ＴＨや、吸気管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。排気管の排気浄化装置１３４の上流側に取り付けられた空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦや、排気管の排気浄化装置１３４の下流側に取り付けられた酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２，三元触媒１３４ａの温度を検出する温度センサ１３５ｃからの触媒温度Ｔｓｃなども挙げることができる。更に、ＧＰＦ２５の上流側および下流側に取り付けられた圧力センサ２５ａ，２５ｂからの圧力Ｐ１，Ｐ２やＧＰＦ２５の温度を検出する温度センサ２５ｃからのＧＰＦ温度Ｔｇｐｆ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、例えば、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１３６への駆動制御信号や、燃料噴射弁１２６への駆動制御信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への駆動制御信号なども挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４は、クランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。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、体積効率（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も演算している。エンジンＥＣＵ２４は、圧力センサ２５ａ，２５ｂからの圧力Ｐ１，Ｐ２の差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）に基づいてＧＰＦ２５に捕捉された粒子状物質の推定される堆積量としてのＰＭ堆積量Ｑｐｍを演算している。

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いる。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３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７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、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを備える周知の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、モータＭＧ１と同様に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。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータＥＣＵ４０によってインバータ４１，４２を制御することにより駆動する。インバータ４１，４２は、バッテリ５０が接続された電力ライン５４に接続されている。インバータ４１，４２は、６つのトランジスタと６つのダイオードとにより構成される周知のインバータとして構成されている。インバータ４１，４２は、電力ライン５４を共用しているから、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。

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が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの回転位置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からの相電流、コンデンサ４６の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのコンデンサ４６（電力ライン５４）の電圧ＶＬなどを挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するためのインバータ４１，４２の各トランジスタ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。このモータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。また、モータＥＣＵ４０は、必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、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、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行なう。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信号が入力ポートを介して入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。入力ポートを介して入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどを挙げることができる。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために蓄電割合ＳＯＣや入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合であり、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて演算される。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力であり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて演算される。

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。各種センサからの信号としては、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なども挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０からは、各種制御信号などが出力ポートを介して出力されている。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。このＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド車２０は、エンジン２２の運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の運転を停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。

ＨＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて、走行に要求される（駆動軸３６に出力すべき）要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて、走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。ここで、駆動軸３６の回転数Ｎｒとしては、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数を用いることができる。そして、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊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、車両に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する。ここで、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣと目標割合ＳＯＣ＊との差分ΔＳＯＣに基づいて、差分ΔＳＯＣの絶対値が小さくなるように設定する。次に、エンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）を設定する。目標運転ポイントの設定については後述する。続いて、要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるように、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の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）については、エンジンＥＣＵ２４に送信する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊については、モータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、目標運転ポイントに基づいてエンジン２２が運転されるようにエンジン２２の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の各トランジスタのスイッチング制御を行なう。

ＥＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に、要求トルクＴｒ＊（走行用パワーＰｄｒｖ＊）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＊を設定する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊については、モータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、上述したように、インバータ４１，４２を制御する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車２０の動作、特に、エンジン２２の目標運転ポイントと目標点火時期Ｔｆ＊を設定する際の動作について説明する。図３は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される目標値設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＨＶ走行モードで走行しているときに繰り返し実行される。

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、要求パワーＰｅ＊や触媒温度Ｔｓｃ，ＧＰＦ温度Ｔｇｐｆを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。要求パワーＰｅ＊は、上述したように走行用パワーＰｄｒｖ＊とバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊とを用いて設定したものを入力している。触媒温度Ｔｓｃ，ＧＰＦ温度Ｔｇｐｆは、温度センサ１３４ｃ，２５ｃにより検出されたものを入力している。

続いて、入力した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の要求回転数Ｎｅｒと要求トルクＴｅｒを設定する（ステップＳ１１０）。要求回転数Ｎｅｒと要求トルクＴｅｒの設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と要求回転数Ｎｅｒと要求トルクＴｅｒを設定する様子を図４に示す。図示するように、要求回転数Ｎｅｒと要求トルクＴｅｒは、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅｒ・Ｔｅｒ）が一定の曲線との交点Ａにより求めることができる。

そして、ＧＰＦ２５の再生要求がなされているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ＧＰＦ２５の再生要求は、ＧＰＦ２５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以上であるときになされる。ここで、ＰＭ堆積量Ｑｐｍは、圧力センサ２５ａ，２５ｂからの圧力Ｐ１，Ｐ２の差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）に基づいて演算（推定）される。閾値Ｑｐｍｒｅｆは、ＧＰＦ２５の再生が必要であると判断できるＰＭ堆積量Ｑｐｍである。

ステップＳ１２０の処理でＧＰＦ２５の再生要求がなされていないと判定されたときには、要求回転数Ｎｅｒ，要求トルクＴｅｒでエンジン２２を効率良く運転する際の点火時期Ｔ１を目標点火時期Ｔｆ＊に設定して（ステップＳ１３０）、要求回転数Ｎｅｒを目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に要求トルクＴｅｒを目標トルクＴｅ＊に設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。こうして目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊），目標点火時期Ｔｆ＊を設定したＨＶＥＣＵ４０は、設定した目標運転ポイント，目標点火時期Ｔｆ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信する。目標運転ポイント，目標点火時期Ｔｆ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，吸気バルブの開閉タイミング制御などの制御を行なうと共に、目標点火時期Ｔｆ＊で点火するように点火制御を実行する。目標運転ポイント，目標点火時期Ｔｆ＊は、エンジン２２を効率良く運転可能なポイント、点火時期に設定されているから、こうした処理によりエンジン２２を効率良く運転している。

ステップＳ１２０の処理でＧＰＦ２５の再生要求がなされていると判定されたときには、要求回転数Ｎｅｒ，要求トルクＴｅｒでエンジン２２を効率良く運転する際の点火時期Ｔ１に遅角量ｄＴｆを加えたものを目標点火時期Ｔｆ＊に設定する（ステップＳ１５０）。遅角量ｄＴｆは、ＧＰＦ２５を再生する際の点火時期の遅角量として実験や解析などで予め定めた値であり、例えば、通常の点火時期（例えば、エンジン２２を効率良く運転する点火時期）より１０°，１５°，２０°程度遅くなるタイミングなどである。目標点火時期Ｔｆ＊は、ＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときには、ステップＳ１３０の処理で要求回転数Ｎｅｒ，要求トルクＴｅｒでエンジン２２を効率良く運転する際の点火時期Ｔ１に設定される。したがって、ステップＳ１５０の処理は、目標点火時期Ｔｆ＊を、ＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときに比して遅く（遅角側に）設定する処理となっている。

続いて、要求回転数Ｎｅｒに嵩上げ量ｄＮｅを加えたものを目標回転数Ｎｅ＊に設定する（ステップＳ１６０）。嵩上げ量ｄＮｅは、ＧＰＦ２５を再生する際のエンジン２２の回転数Ｎｅの増加量として走行状態に応じて設定される値であり、例えば、軽負荷走行時には２０００ｒｐｍ，中負荷走行時には１５００ｒｐｍなどに設定される。目標回転数Ｎｅ＊には、ＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときには、ステップＳ１４０の処理で要求回転数Ｎｅｒが設定される。したがって、ステップＳ１６０の処理は、目標回転数Ｎｅ＊を、ＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときに比して高く設定する処理となっている。

続いて、触媒温度Ｔｓｃが判定用温度Ｔｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。判定用温度Ｔｒｅｆは、三元触媒１３４ａが劣化し始める温度またはこうした温度より若干低い温度として予め実験や解析などで定めた温度であり、例えば、８００℃，９００℃，９５０℃などである。したがって、ステップＳ１６０の処理は、三元触媒１３４ａが劣化し始める温度または劣化し始める直前の温度であるか否かを判定する処理となっている。

ステップＳ１７０の処理で、触媒温度Ｔｓｃが判定用温度Ｔｒｅｆ未満であると判定されたときには、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。こうして目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊），目標点火時期Ｔｆ＊を設定したＨＶＥＣＵ４０は、設定した目標運転ポイント，目標点火時期Ｔｆ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信する。目標運転ポイント，目標点火時期Ｔｆ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，吸気バルブの開閉タイミング制御などの制御を行なうと共に、目標点火時期Ｔｆ＊で点火するように点火制御を実行する。目標点火時期Ｔｆ＊は、ＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときに比して遅角側に設定されているから、排気の温度をＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときに比して上昇させることができる。また、目標回転数Ｎｅ＊は、ＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときに比して高く設定されているから、吸入空気量制御において、スロットルバルブ１２４の開度はＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときに比して大きくなり、排気の流速がより大きくなる。したがって、燃え切れなかった混合気を三元触媒１３４ａとＧＰＦ２５に流して後燃えさせることができる。これにより、三元触媒１３４ａとＧＰＦ２５の温度を上昇させることができる。なお、ステップＳ１８０の処理で、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定しているから、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されることになる。

ステップＳ１７０の処理で、触媒温度Ｔｓｃが判定用温度Ｔｒｅｆ以上であると判定されたときには、要求パワーＰｅ＊と嵩上げパワーｄＰｅとの和を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。こうして目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊），目標点火時期Ｔｆ＊を設定したＨＶＥＣＵ４０は、設定した目標運転ポイント，目標点火時期Ｔｆ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信する。目標運転ポイント，目標点火時期Ｔｆ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，吸気バルブの開閉タイミング制御などの制御を行なうと共に、目標点火時期Ｔｆ＊で点火するように点火制御を実行する。目標点火時期Ｔｆ＊は、ＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときに比して遅角側に設定されているから、排気の温度をＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときに比して上昇させることができる。また、目標回転数Ｎｅ＊は、ＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときに比して高く設定されているから、ＧＰＦ２５の温度を上昇させることができる。更に、要求パワーＰｅ＊と嵩上げパワーｄＰｅとの和を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定するからスロットルバルブ１２４の開度ＴＨを触媒温度Ｔｓｃが判定用温度Ｔｒｅｆ未満であるときに比してより大きくする。これにより、排気の流速が触媒温度Ｔｓｃが判定用温度Ｔｒｅｆ未満であるときに比して大きくなるから、より多くの燃え切れなかった混合気を三元触媒１３４ａの下流に流すことができる。これにより、排気浄化装置１３４で後燃えする混合気の量が減少し、ＧＰＦ２５で後燃えする混合気の量が増加するから、触媒温度Ｔｓｃの上昇を抑制しつつ、ＧＰＦ温度Ｔｇｐｆの温度を上昇させることができる。

図５は、エンジン２２の目標運転ポイントの変化の一例を説明するための説明図である。ＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときには、ステップＳ１４０の処理で目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊に要求回転数Ｎｅｒ，要求トルクＴｅｒが設定されるから、図中点Ａでエンジン２２が効率良く運転される。

ＧＰＦ２５の再生要求がなされたときに触媒温度Ｔｓｃが判定用閾値Ｔｒｅｆ未満であるときには、ステップＳ１６０，Ｓ１８０の処理で要求回転数Ｎｅｒに嵩上げ量ｄＮｅを加えたものを目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定するから、目標運転ポイントは点Ａから要求パワーＰｅ＊が一定の等パワー曲線上をエンジン２２の回転数Ｎｅが大きくなる方向に移動した点Ｂに設定される。エンジン２２の回転数Ｎｅが大きくなるから、スロットルバルブ１２４の開度が大きくなり、排気の流速が大きくなり、排気浄化装置１３４とＧＰＦ２５での後燃えが促進される。このとき、ステップＳ１４０の処理で目標点火時期Ｔｆ＊がＧＰＦ再生要求がないときより遅角側に設定されるから、ＧＰＦ２５の再生要求がなされていないときより、排気の温度が上昇する。したがって、三元触媒１３４ａの温度とＧＰＦ２５の温度との上昇を図ることができる。

こうして三元触媒１３４ａの温度とＧＰＦ２５の温度との上昇を図り、触媒温度Ｔｓｃが判定用閾値Ｔｒｅｆ以上に至ると、ステップＳ１６０，Ｓ１９０の処理で要求回転数Ｎｅｒに嵩上げ量ｄＮｅを加えたものを目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に要求パワーＰｅ＊に嵩上げ量ｄＰｅを加えて目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊に設定するから、目標運転ポイントはＢ点から回転数Ｎｅを一定にして要求パワーＰｅ＊に嵩上げパワーｄＰｅを加えたパワーが一定の曲線に移動した点Ｃに設定され、排気の流速が更に大きくなり、三元触媒１３４ａで後燃えする混合気の量が減少し、三元触媒１３４ａより下流で後燃えする混合気の量が増加する。このとき、ステップＳ１４０の処理で目標点火時期Ｔｆ＊がＧＰＦ再生要求がないときより遅角側に設定され排気の温度上昇が図られていることから、三元触媒１３４ａの温度上昇を抑制すると共に、ＧＰＦ２５の温度を上昇させることができる。

図６は、触媒温度ＴｓｃとＧＰＦ温度Ｔｇｐｆと三元触媒１３４ａが活性化すると共にＧＰＦ２５を再生可能な温度領域との関係を説明するための説明図である。図中、温度Ｔｓｃ１は、三元触媒１３４ａが活性化する温度（例えば、７００℃，７５０℃，８００℃など）であり、温度Ｔｇｐｆ１は、再生可能温度（例えば、５８０℃，６００℃，６２０℃など）である。実施例では、三元触媒１３４ａの温度上昇を抑制すると共に、ＧＰＦ２５の温度を上昇させることができるから、三元触媒１３４ａの触媒温度Ｔｓｃを温度Ｔｓｃ１以上温度Ｔｒｅｆ未満にすると共にＧＰＦ温度を温度Ｔｇｐｆ１以上（領域Ａ内の温度）とすることができる。これにより、ＧＰＦ２５を再生できると共に三元触媒１３４ａの劣化を抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド車２０によれば、ＧＰＦ２５の再生要求がなされたときには、エンジン２２の点火時期が点火時期Ｔ１より遅くなるようにエンジン２２を制御し、更に、ＧＰＦ２５の再生要求がなされたときにおいて、触媒温度Ｔｓｃが判定用閾値Ｔｒｅｆ未満であるときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが要求回転数Ｎｅｒより高くなると共にエンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されるようにエンジン２２を制御し、触媒温度Ｔｓｃが判定用閾値Ｔｒｅｆ以上であるときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが要求回転数Ｎｅｒより高くなると共にエンジン２２から要求パワーＰｅ＊より大きなパワーが出力されるようにエンジン２２を制御することにより、三元触媒１３４ａの温度上昇を抑制すると共に、ＧＰＦ２５の温度を上昇させることができる。

実施例のハイブリッド車２０では、ステップＳ１１０の処理で、要求回転数Ｎｅｒ，要求トルクＴｅｒの設定を、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なっている。しかしながら、要求回転数Ｎｅｒ，要求トルクＴｅｒの設定は、要求パワーＰｅ＊に基づいて行なわれればよいから、例えば、エンジン２２から比較的大きなトルクを出力すると共に要求パワーＰｅ＊を出力できるように要求回転数Ｎｅｒ，要求トルクＴｅｒを設定してもよい。

実施例では、本発明を、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とがプラネタリギヤ３０に接続されたタイプのハイブリッド車に適用したが、三元触媒と粒子状物質除去するフィルタとを有するエンジンと、走行用の動力を出力するモータと、を備える種々のタイプのハイブリッド車、例えば、駆動輪に連結された駆動軸に変速機を介してモータを接続すると共にモータの回転軸にクラッチを介してエンジンを接続するハイブリッド車などに本発明を適用してもよい。

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について説明する。実施例では、三元触媒１３４ａが「三元触媒」に相当し、ＧＰＦ２５が「フィルタ」に相当し、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ２が「モータ」に相当し、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０とが「制御装置」に相当する。

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、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

２０ハイブリッド車、２２エンジン、２５ｃ，１３５ｃ温度センサ、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２５ガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）、２５ａ，２５ｂ圧力センサ、２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４６コンデンサ、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４電力ライン、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（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、１２２エアクリーナ、１２４スロットルバルブ、１２５吸気管、１２６燃料噴射弁、１２８ａ吸気バルブ、１２８ｂ排気バルブ、１２９燃焼室、１３０点火プラグ、１３２ピストン、１３３排気管、１３４排気浄化装置、１３４ａ三元触媒、１３５ａ空燃比センサ、１３５ｂ酸素センサ、１３６スロットルモータ、１３８イグニッションコイル、１４０クランクポジションセンサ、１４２水温センサ、１４４ａ，１４４ｂカムポジションセンサ、１４６スロットルバルブポジションセンサ、１４８エアフローメータ、１４９温度センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

排気管に設置され排気を浄化する三元触媒と、前記排気管の前記三元触媒より下流に設置され粒子状物質を除去するフィルタと、を有し、走行用の動力を出力するエンジンと、
走行用の動力を出力するモータと、
前記エンジンと前記モータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車であって、
前記制御装置は、前記フィルタの再生要求がなされたときには、前記エンジンの点火時期が前記エンジンを効率よく運転する点火時期より遅くなるよう前記エンジンを制御し、
前記制御装置は、更に、前記フィルタの再生要求がなされたときにおいて、前記三元触媒の温度が前記三元触媒が劣化し始める温度または前記三元触媒が劣化し始める直前の温度である所定温度未満であるときには、前記エンジンの回転数が前記再生要求がなされていないときにおいて前記エンジンの要求パワーを用いて設定される回転数より高くなると共に前記エンジンから前記要求パワーが出力されるように前記エンジンを制御し、前記三元触媒の温度が前記所定温度以上であるときには、前記エンジンの回転数が前記再生要求がなされていないときにおいて前記エンジンの要求パワーを用いて設定される回転数より高くなると共に前記エンジンから前記要求パワーより大きなパワーが出力されるように前記エンジンを制御する、
ハイブリッド車。