JP7183444B2 - 車両制御システム及び内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両を制御する車両制御システム及び内燃機関制御装置に関するものである。

内燃機関では、燃料と空気が混合された混合気が燃焼する際に、粒子状物質として煤が生成される。この煤の排出量を低減させるために、内燃機関には、煤を捕集するフィルタであるガソリンパーティキュートフィルタ（Gasoline Particulate Filter：以下「ＧＰＦ」という）が設けられている。ＧＰＦは、目詰まりを防止するために、所定量の煤が堆積した際には、捕集した煤を燃焼させて除去する再生動作が行われる。この再生動作には、煤を燃焼させるための酸素と、十分なＧＰＦの温度が必要となる。

また、近年では、燃費性能を向上させるために、モータと内燃機関を組み合わせたハイブリッド車両が注目されている。ハイブリッド車両の方式の一つとして、シリーズハイブリッド方式が知られている。このシリーズハイブリッド方式では、モータのみを車軸に連結し、内燃機関を発電用に用いている。

図１１は、従来のシリーズハイブリッド方式における内燃機関の動作を示すタイムチャートである。
シリーズハイブリッド方式の車両では、内燃機関が車軸に連結されていらず、内燃機関の動作は、発電用に用いられるため、図１１に示すように、アクセル操作と内燃機関の出力が連動していない。アクセルオフの減速時において内燃機関への燃料カットは行われない。その結果、従来のシリーズハイブリッド方式の車両では、ＧＰＦに酸素を供給することができず、ＧＰＦの温度が再生可能な温度以上であっても、煤を燃焼させるＧＰＦの再生動作が実施できないという問題を有していた。

このような問題を解決するための背景技術として、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、内燃機関が燃焼しない状態で回転電機に内燃機関を駆動させるモータリングを実施する技術が記載されている。そして、このモータリングを実施することで、排気中の酸素を増加させて、ＧＰＦに酸素を供給している。

特開２０１５－１７４６２７号公報

しかしながら、シリーズハイブリッド方式の車両では、ブレーキブースターの負圧値を生成する際には、過剰電力を消費する際にモータリングが実施されている。このモータリングは、運転者の意図に反して内燃機関が駆動するため、運転者に不快感を与える原因となっている。

図１２は、従来のシリーズハイブリッド方式のモータリングの実施回数を示す説明図である。そして、特許文献１に記載された技術を適用した場合、図１２に示すように、ブレーキブースター負圧値の生成用のモータリング及び過剰電力消費用のモータリングに、ＧＰＦの再生用のモータリングが追加される。その結果、モータリングの回数が増加し、運転者に不快感を与えていた。

本目的は、上記の問題点を考慮し、モータリングの回数が増加することを抑制できる車両用制御システム及び内燃機関制御装置を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するため、車両用制御システムは、車輪を駆動するモータと、モータに電力を供給する発電機と、発電機を駆動する内燃機関と、を備える車両を制御する車両制御システムである。車両制御システムは、車両の走行状態に応じて、内燃機関の燃焼を停止させた状態で発電機により内燃機関のクランク軸を回転させるモータリングを実施する制御装置を備えている。制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタの再生動作を制御するフィルタ制御部を有している。そして、フィルタ制御部は、モータリングの実施に付随して、フィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生動作を行う。

また、内燃機関制御装置は、排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置である。内燃機関制御装置は、フィルタの再生動作を制御するフィルタ制御部を備えている。そして、フィルタ制御部は、車両の走行状態に応じて、内燃機関の燃焼を停止させた状態で内燃機関に接続された発電機により内燃機関のクランク軸を回転させるモータリングの実施に付随して、フィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生動作を行う。

上記構成の車両制御システム及び内燃機関制御装置によれば、モータリングの回数が増加することを抑制できる。

実施の形態例にかかる車両制御システムを備えた車両を示す概略構成図である。 実施の形態例にかかる車両制御システムの内燃機関制御装置が搭載された内燃機関の構成を示す概略構成図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置の制御系を示すブロック図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置のＧＰＦ制御装置を示すブロック図である。 モータリングの動作例を示すもので、図５Ａはモータリング時の車両の状態を示す説明図、図５Ｂ及び図５Ｃはモータリング時の内燃機関を示す説明図である。 実施の形態例にかかる車両制御システムにおけるＧＰＦの再生動作の第１の動作例を示すタイムチャートである。 実施の形態例にかかる車両制御システムにおけるＧＰＦの再生動作の第１の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態例にかかる車両制御システムにおけるＧＰＦの再生動作の第２の動作例を示すタイムチャートである。 実施の形態例にかかる車両制御システムにおけるＧＰＦの再生動作の第１の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態例にかかる車両制御システムを備えた車両のモータリングの実施回数を示す説明図である。 従来のシリーズハイブリッド方式における内燃機関の動作を示すタイムチャートである。 従来のシリーズハイブリッド方式のモータリングの実施回数を示す説明図である。

以下、車両制御システム及び内燃機関制御装置の実施の形態例について、図１～図１０を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

１．実施の形態例１－１．車両制御システムの構成例
まず、実施の形態例（以下、「本例」という）にかかる車両制御システムの構成例について、図１から図４を参照して説明する。
図１は、車両制御システムを備えた車両の構成例を示す概略構成図である。

図１に示すように、車両１は、内燃機関の一例を示すエンジン２とモータ３とを有するハイブリッドシステムの車両である。図１に示すように、車両１は、エンジン２と、モータ３と、シャフト４と、このシャフト４に接続されているタイヤ５と、発電機６と、電力変換器７と、バッテリ８と、減速ギア９等を備えている。また、車両１には、車両制御システム１０が設けられている。

エンジン２の駆動軸には、発電機６が接続されている。そして、発電機６は、エンジン２が駆動することで、発電する。また、発電機６には、電力変換器７が接続されている。
電力変換器７は、発電機６により発電した３相交流電力を直流電力に変換する。電力変換器７が変換した直流電力をバッテリ８に供給することで、バッテリ８が充電される。そして、図１に示す車両１は、エンジン２が発電用に用いられるシリーズハイブリッド車である。

また、発電機６は、エンジン２の停止中状態において、バッテリ８の電力により回転し、後述するエンジン２のクランク軸６０を回転させるモータリングを行う。モータリングの詳細については、後述する。

モータ３は、バッテリ８に充電された電力、又はエンジン２と発電機６で発電された電力により駆動する。モータ３の駆動力は、減速ギア９を介してシャフト４に伝達され、タイヤ５が回転する。

車両１は、バッテリ８に蓄えられた電力でモータ３を駆動して走行するパターンと、エンジン２と発電機６で発電された電力でモータ３を駆動して走行するパターンを有している。さらに、車両１は、高負荷時には、バッテリ８の電力とエンジン２と発電機６で発電された電力でモータ３を駆動して走行するパターンを有している。減速時には、車両１は、タイヤ５からの運動エネルギーによりモータ３が回転して発電する、いわゆる回生動作を行う。そして、モータ３によって発電された電力は、バッテリ８に充電される。

なお、本例では、エンジン２が発電用に用いられるシリーズハイブリッド車について説明したが、これに限定されるものではなく、モータ３だけでなくエンジン２の駆動力がシャフト４に伝達されるシリーズパラレルハイブリッド車にも適用できるものである。

また、車両１は、上述したエンジン２、モータ３やバッテリ８等を制御する車両制御システム１０を有している。車両制御システム１０は、内燃機関制御装置の一具体例を示すエンジン制御装置１１と、バッテリ制御装置１２と、電動機制御装置１３と、統合制御装置１４とを備えている。エンジン制御装置１１、バッテリ制御装置１２、電動機制御装置１３及び統合制御装置１４は、通信線１６を介して互いに種々の情報を送受信する。通信線１６としては、例えば、多重通信線が用いられ、ＣＡＮ（Controller Area Network）プロトコルに基づくネットワークを構成する。なお、通信線１６としては、多重通信線に限定されるものではない。

統合制御装置１４は、車両１に設けた各種センサや、エンジン制御装置１１、バッテリ制御装置１２及び電動機制御装置１３から受信した情報から運転者の操作及び車両の状態を検出する。さらに、統合制御装置１４は、車両１に設けられたセンサやナビゲーション装置から、ブレーキに設けられたブレーキブースターの負圧値情報や、ナビゲーション情報を取得する。そして、統合制御装置１４は、車両１の走行パターンを判定し、制御指令データを、エンジン制御装置１１、バッテリ制御装置１２及び電動機制御装置１３に送信する。

ＥＣＵ（Engine Control Unit）であるエンジン制御装置１１は、統合制御装置１４から送信された制御指令データに基づいて、内燃機関であるエンジン２の制御を行う。また、エンジン制御装置１１は、エンジン２から各種情報を取得し、統合制御装置１４に通信線を介して出力する。また、エンジン制御装置１１の詳細な構成については、後述する。

バッテリ制御装置１２は、バッテリ８の充電量ＳＯＣ（State Of Charge）を取得する。以下、単にＳＯＣと称す。そして、バッテリ制御装置１２は、取得したＳＯＣを統合制御装置１４に通信線１６を介して出力する。

電動機制御装置１３は、統合制御装置１４から送信された制御指令データに基づいて、モータ３及び発電機６の駆動を制御する。また、電動機制御装置１３は、モータ３や発電機６から各種情報を取得し、取得した情報を統合制御装置１４に通信線１６を介して出力する。

統合制御装置１４、エンジン制御装置１１、バッテリ制御装置１２及び電動機制御装置１３は、それぞれ例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、を有している。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業領域として使用され、ＲＯＭは、ＣＰＵが実行するプログラム等を記憶している。

［内燃機関の構成］
次に、図２を参照してエンジン２の構成について説明する。
図２は、エンジン２を示す概略構成図である。
図２に示すエンジン２は、筒内噴射型のエンジンである。エンジン２は、吸入行程、圧縮行程、燃焼（膨張）行程、排気行程の４行程を繰り返す４サイクルエンジンである。さらに、エンジン２は、例えば、４つの気筒（シリンダ）を備えた多気筒エンジンである。
なお、エンジン２が有する気筒の数は、４つに限定されるものではなく、６つ又は８つ以上の気筒を有していてもよい。

エンジン２は、吸気量を測定するエアフローセンサ４１と、吸気を過給するコンプレッサ４２と、過給された吸気を冷却するインタークーラ４３と、シリンダ４５内に吸入するガスを調節するスロットルバルブ４４とを備える。そして、スロットルバルブ４４の近傍には、スロットルバルブ４４の開度を検出するためのスロットルセンサ５９が設けられている。

また、エンジン２は、各気筒のシリンダ４５に点火エネルギーを供給する点火プラグ４６と、各気筒のシリンダ４５の中に燃料を噴射する燃料噴射装置４９と、シリンダ４５に流入した燃料とガスの混合気を圧縮するピストン５０とを備える。さらに、エンジン２は、シリンダ４５へ流入する混合気を調整する吸気バルブ４７と、燃焼後の排気ガスを排出する排気バルブ４８を備える。

また、エンジン２は、クランク軸６０に取り付けられたシグナルロータの信号を検出するクランク角度センサ５１と、冷却水の温度を測定する水温センサ５２とを備える。さらに、エンジン２は、排気ガスの運動エネルギーを、シャフトを介してコンプレッサ４２に伝えるタービン５３と、排気ガス中の有害物質を浄化する三元触媒５４を備える。そして、三元触媒５４の近傍には、排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ５５が取り付けられている。

また、エンジン２は、三元触媒５４の下流に設けられたガソリンパーティキュートフィルタ（Gasoline Particulate Filter：以下「ＧＰＦ」という）５６を備える。ＧＰＦ５６は、排気ガス中に含まれる粒子状物質、いわゆる煤を捕集する。ＧＰＦ５６は、壁面に微細な孔を有する多孔質体により形成されている。そして、ＧＰＦ５６は、壁面に形成された微細な孔に煤を捕集し、堆積する。

また、ＧＰＦ５６よりも上流側、すなわち三元触媒５４とＧＰＦ５６との間には、ＧＰＦ温度センサ５７が設けられている。ＧＰＦ温度センサ５７は、ＧＰＦ５６の温度を測定する。

また、ＧＰＦ５６には、差圧センサ５８が設けられている。差圧センサ５８は、ＧＰＦ５６の上流側と下流側の圧力の差（差圧）を測定する。そして、差圧センサ５８及びＧＰＦ温度センサ５７は、エンジン制御装置１１に接続されており、測定した差圧情報及び温度情報をエンジン制御装置１１に出力する。

［ＥＣＵの構成］
次に、図３を参照してエンジン２を制御するエンジン制御装置１１の構成について説明する。
図３は、エンジン制御装置１１の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、エンジン制御装置１１は、入力回路３０１と、入出力ポート３０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０５を有する。また、エンジン制御装置１１は、電制スロットルバルブ駆動回路３０６と、燃料噴射装置駆動回路３０７と、点火出力回路３０８と、を有する。

入力回路３０１には、スロットルセンサ５９、エアフローセンサ４１、クランク角度センサ５１、水温センサ５２、Ａ／Ｆセンサ５５、ＧＰＦ温度センサ５７、差圧センサ５８、アクセルセンサ７０等の各センサの出力が入力される。また、入力回路３０１には、統合制御装置１４やバッテリ制御装置１２から、ＳＯＣ情報７１、ナビゲーション情報７２、ブレーキブースター負圧値情報７３が入力される。入力回路３０１は、入力された信号に対してノイズ除去等の信号処理を行って、入出力ポート３０２へ送る。入出力ポート３０２の入力ポートに入力された値はＲＡＭ３０３に格納される。

ＲＯＭ３０４には、ＣＰＵ３０５により実行される各種演算処理の内容を記述した制御プログラムや、各処理に用いられるＭＡＰやデータテーブル等が記憶されている。ＲＡＭ３０３には、入出力ポート３０２の入力ポートに入力された値や、制御プログラムに従って演算された各アクチュエータの操作量を表す値を格納する格納領域が設けられている。
また、ＲＡＭ３０３に格納された各アクチュエータの操作量を表す値は、入出力ポート３０２の出力ポートに送られる。

入出力ポート３０２の出力ポートにセットされたスロットルバルブ４４の目標開度を実現する駆動信号は、電制スロットルバルブ駆動回路３０６を経て、スロットルバルブ４４を駆動するモータに送られる。燃料噴射装置４９の駆動信号は、開弁時ＯＮ、閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号である。入出力ポート３０２の出力ポートにセットされた燃料噴射装置４９の駆動信号は、燃料噴射装置駆動回路３０７で燃料噴射装置４９を駆動するのに十分なエネルギーに増幅されて、燃料噴射装置４９に供給される。

点火プラグ４６に対する作動信号は、点火出力回路３０８内の一次側コイルの通流時にＯＮとなり、非通流時にＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号である。点火プラグ４６の点火時期は、点火プラグ４６に対する作動信号がＯＮからＯＦＦになる時点である。入出力ポート３０２の出力ポートにセットされた点火プラグ４６に対する作動信号は、点火出力回路３０８で点火に必要な十分なエネルギーに増幅されて、点火プラグ４６に供給される。

また、ＣＰＵ３０５には、ＧＰＦ５６の再生制御を行うフィルタ制御部の一例を示すＧＰＦ制御装置４００（図４参照）が設けられている。

［ＧＰＦ制御装置の構成］
次に、図４を参照してＧＰＦ制御装置４００の構成について説明する。
図４は、ＧＰＦ制御装置４００の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、ＧＰＦ制御装置４００は、入力部４０１と、煤堆積量推定部４０２と、煤堆積量推定補正値算出部４０３と、補正演算部４０４と、再生制御部４０５とを有している。入力部４０１は、ＲＡＭ３０３から、差圧センサ５８が測定した差圧情報やＧＰＦ温度センサ５７が測定した温度情報を取得する。さらに、入力部４０１は、ＲＡＭ３０３からＳＯＣ情報７１、ナビゲーション情報７２、ブレーキブースター負圧値情報７３等を取得する。

煤堆積量推定部４０２には、入力部４０１が取得した差圧値を示す差圧情報やＧＰＦ５６の温度を示す温度情報が入力される。そして、煤堆積量推定部４０２は、入力された差圧情報及び温度情報からＧＰＦ５６に堆積された基本推定煤堆積量を演算する。煤堆積量推定部４０２は、演算した基本推定煤堆積量を補正演算部４０４に出力する。

煤堆積量推定補正値算出部４０３は、入力部４０１から受信した各種情報に基づいて、エンジン２の運転状態や、外部環境の変化に対する補正値を演算する。そして、煤堆積量推定補正値算出部４０３は、演算した補正値を補正演算部４０４に出力する。

補正演算部４０４は、煤堆積量推定部４０２及び煤堆積量推定補正値算出部４０３から煤堆積量入力された基本推定煤堆積量と補正値に基づいて、煤堆積量推定値を演算する。
そして、補正演算部４０４は、演算した煤堆積量推定値を再生制御部４０５に出力する。

再生制御部４０５は、入力部４０１に入力されたＳＯＣ情報７１、ナビゲーション情報７２、ブレーキブースター負圧値情報７３等や、補正演算部４０４により演算された煤堆積量推定値に基づいて、ＧＰＦ５６の再生制御を行うか否かを判定する。一般的に、ＧＰＦ５６の再生制御では、ＧＰＦ５６に酸素を供給するために燃料カット動作を行う。さらに、ＧＰＦ５６の再生制御では、ＧＰＦ５６の温度を上昇させるために、点火プラグ４６の点火タイミングを通常よりも遅らせる、いわゆる点火リタードを行う。点火リタードを行うことで、エンジン２での燃焼時のエネルギーにロスが発生する。ロス分が熱エネルギーに変換されることで、ＧＰＦ５６の温度を上昇させることができる。

再生制御部４０５は、ＧＰＦ５６の再生制御を行う場合には、燃料カット許可や、点火リタードの再生指令値を演算する。そして、再生制御部４０５により演算された再生指令値は、ＣＰＵ３０５内の点火時期制御部と燃料噴射制御部にて、点火プラグ４６用の信号と、燃料噴射装置４９の駆動信号に変化され、入出力ポート３０２（図３参照）にセットされる。そして、セットされた駆動信号は、入出力ポート３０２から燃料噴射装置駆動回路３０７及び点火出力回路３０８に出力される。

１－２．モータリングの動作例
次に、上述した構成を有する車両１におけるモータリングの動作例について図５Ａから図５Ｃを参照して説明する。
図５Ａから図５Ｃは、モータリングの動作例を示す説明図である。

一般的に、シリーズハイブリッド方式の車両１は、ブレーキブースターの負圧値を生成する際や、バッテリ８に充電された過剰電力を消費する際には、モータリングが行われる。このモータリングは、シリンダ４５内で燃焼を行わない状態、すなわちエンジン２を停止させた状態で、発電機６によってエンジン２のクランク軸６０を回転させる動作である。図５Ａに示すように、モータリング時では、バッテリ８に充電された電力により発電機６をモータとして駆動させる。そして、発電機６の駆動力をエンジン２に伝達し、クランク軸６０を回転させる。

図５Ｂに示すように、クランク軸６０が回転することで、ピストン５０がシリンダ４５内を下降する。また、吸気バルブ４７が開放されることで、シリンダ４５内に外部の新しい空気（新気）が流入する。このとき、燃料噴射装置４９は駆動しておらず、シリンダ４５内には、燃料は、噴射されない。

また、さらにクランク軸６０が回転することで、図５Ｃに示すように、ピストン５０がシリンダ４５内を上昇する。そして、排気バルブ４８が開放されることで、シリンダ４５内の空気が排気管側に排出される。その結果、シリンダ４５の下流側である排気通路に配置された三元触媒５４やＧＰＦ５６に空気（酸素）が供給される。

２．ＧＰＦ再生動作例２－１．第１の動作例
次に、上述した構成を有する車両１におけるＧＰＦ５６の再生動作の第１の動作例について図６及び図７を参照して説明する。
図６は、第１の動作例を示すタイムチャート、図７は、第１の動作例を示すフローチャートである。

図６及び図７に示す第１の動作例では、車両１の走行状態情報としてブレーキブースター負圧値情報７３を用いたものである。まず、図７に示すように、ＧＰＦ制御装置４００は、ＧＰＦ５６の緊急再生の必要性判断処理を開始する（ステップＳ１１）。そして、ＧＰＦ制御装置４００は、ＧＰＦ５６の煤堆積量が閾値以下か否かを判断する。具体的には、ＧＰＦ制御装置４００の再生制御部４０５は、補正演算部４０４が演算した煤堆積量推定値が閾値以下か否かを判断する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２の処理において、煤堆積量推定値が閾値を超えたと判断した場合（ステップＳ１２のＮＯ判定）、ＧＰＦ５６の緊急再生が必要となる。そして、再生制御部４０５は、ＧＰＦ５６の温度が所定の温度である再生可能温度Ｔ１以下か否かを判断する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の処理において、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１を超えていると判断した場合（ステップＳ１３のＮＯ判定）、再生制御部４０５は、後述するステップＳ１５の処理に進む。

また、ステップＳ１３の処理において、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１以下であると判断した場合（ステップＳ１３のＹＥＳ判定）、再生制御部４０５は、点火リタード指令を出力する。そして、エンジン２は、通常よりも点火時期が遅くなる点火リタードを実施し、ＧＰＦ５６を暖機する（ステップＳ１４）。

そして、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１に達すると、再生制御部４０５は、エンジン２に再生用モータリングを実施させて、ＧＰＦ５６を緊急再生する（ステップＳ１５）。すなわち、再生制御部４０５は、燃料カット許可を出力し、燃料噴射装置４９の駆動を停止させる。また、エンジン制御装置１１は、統合制御装置１４を介して電動機制御装置１３にモータリング指令信号を出力する。これにより、電動機制御装置１３により制御されて発電機６がモータとして駆動し、エンジン２の燃焼が停止した状態で、クランク軸６０が回転する。その結果、ＧＰＦ５６に酸素が供給されて、ＧＰＦ５６の緊急再生が行われる。

また、ステップＳ１２の処理において、煤堆積量推定値が閾値以下であると判断した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ判定）、ＧＰＦ制御装置４００は、ブレーキブースター負圧生成用モータリングの予測動作を開始する（ステップＳ１６）。そして、エンジン制御装置１１は、統合制御装置１４から車両１の走行状態を示す情報の一例としてブレーキブースター負圧値情報７３を取得する。

次に、ＧＰＦ制御装置４００は、ブレーキブースターの負圧値が、図６に示す予め設定した閾値Ｑ１以下か否かを判断する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の処理においてブレーキブースターの負圧値が閾値Ｑ１を超えていると判断した場合（ステップＳ１７のＮＯ判定）、ＧＰＦ制御装置４００は、ブレーキブースター負圧生成用のモータリングは実施されないと予測し、ステップＳ１１の処理に戻る。

これに対して、ステップＳ１７の処理において、ブレーキブースターの負圧値が閾値Ｑ１以下であると判断した場合（ステップＳ１７のＹＥＳ判定）、ＧＰＦ制御装置４００は、ブレーキブースター負圧生成用のモータリングが実施されると予測する。

次に、ＧＰＦ制御装置４００の再生制御部４０５は、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１以下か否かを判断する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の処理において、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１を超えていると判断した場合（ステップＳ１８のＮＯ判定）、再生制御部４０５は、後述するステップＳ２０の処理に進む。

ステップＳ１８の処理において、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１以下であると判断した場合（ステップＳ１８のＹＥＳ判定）、再生制御部４０５は、点火リタード指令を出力する。そして、エンジン２は、通常よりも点火時期が遅くなる点火リタードを実施し、ＧＰＦ５６を暖機（昇温）する（ステップＳ１９）。これにより、図６に示すように、ＧＰＦ５６は、点火リタードにより再生可能温度Ｔ１以上に昇温する。また、モータリングが実施される前に、ＧＰＦ５６の温度を再生可能温度Ｔ１以上に昇温させることができる。

次に、バッテリ８への充電完了によりエンジン２が停止する。そして、ＧＰＦ制御装置４００は、ブレーキブースター負圧生成用のモータリングが実施されるまで待機する（ステップＳ２０）。すなわち、図６に示すように、ブレーキブースターの負圧値が、モータリング開始負圧値Ｑ２に達するまで、ＧＰＦ制御装置４００は待機する。

そして、ブレーキブースターの負圧値が、モータリング開始負圧値Ｑ２に達すると、統合制御装置１４は、ブレーキブースター負圧生成用のモータリングを実施する（ステップＳ２１）。すなわち、電動機制御装置１３により制御されて発電機６がモータとして駆動し、エンジン２の燃焼が停止した状態で、クランク軸６０が回転する。これにより、ブレーキブースターの負圧値が生成される。

また、ステップＳ１９の処理により、ブレーキブースター負圧生成用のモータリングが実施される前に、ＧＰＦ５６の温度は、再生可能温度Ｔ１以上に昇温している。これにより、ＧＰＦ５６に酸素が供給されて、ＧＰＦ５６の再生動作を行うことができる。その結果、ＧＰＦ５６の再生動作が完了する。

なお、ブレーキブースター負圧生成用のモータリングを予測する際に用いられる閾値Ｑ１は、モータリング開始負圧値Ｑ２以上の値に設定される。この閾値Ｑ１は、車両１の走行状態に基づいて、種々に設定される。

例えば、閾値Ｑ１をナビゲーション情報７２に基づいて設定してもよい。ここで、ブレーキブースターの負圧値は、車両１が停止する際に減少する。そのため、ＧＰＦ制御装置４００は、ナビゲーション情報７２に基づいて、車両１の進行方向において信号や一時停止位置等で車両１のブレーキが作動する箇所を予測する。そして、ＧＰＦ制御装置４００は、予測したブレーキ箇所から閾値Ｑ１を設定する。

また、車両１のブレーキの作動に応じて、ブレーキブースターの負圧値の減少量は、変動するため、ＧＰＦ制御装置４００は、ナビゲーション情報７２からブレーキブースターの負圧値の減少量を予測し、予測した減少量から閾値Ｑ１を設定してもよい。

これにより、ブレーキブースター負圧生成用のモータリングが実施されるタイミングの予測精度を高めることができる。その結果、ＧＰＦ５６の暖機（昇温）動作をより最適なタイミングに行うことができる。

２－２．第２の動作例
次に、ＧＰＦ５６の再生動作の第２の動作例について図８及び図９を参照して説明する。
図８は、第２の動作例を示すタイムチャート、図９は、第２の動作例を示すフローチャートである。

図８及び図９に示す第２の動作例では、車両１の走行状態情報としてＳＯＣ情報７１及びナビゲーション情報７２を用いたものである。図９に示すように、ＧＰＦ制御装置４００は、ＧＰＦ５６の緊急再生の必要性判断処理を開始する（ステップＳ３１）。そして、ＧＰＦ制御装置４００は、ＧＰＦ５６の煤堆積量が閾値以下か否かを判断する（ステップＳ３２）。

ステップＳ３２の処理において、煤堆積量推定値が閾値を超えたと判断した場合（ステップＳ３２のＮＯ判定）、ＧＰＦ５６の緊急再生が必要となる。そして、再生制御部４０５は、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１以下か否かを判断する（ステップＳ３３）。
ステップＳ１３の処理において、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１を超えていると判断した場合（ステップＳ３３のＮＯ判定）、再生制御部４０５は、後述するステップＳ３５の処理に進む。

また、ステップＳ３３の処理において、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１以下であると判断した場合（ステップＳ３３のＹＥＳ判定）、再生制御部４０５は、点火リタード指令を出力する。そして、エンジン２は、点火リタードを実施し、ＧＰＦ５６を暖機する（ステップＳ３４）。ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１に達すると、再生制御部４０５は、エンジン２に再生用モータリングを実施させて、ＧＰＦ５６を緊急再生する（ステップＳ３５）。

また、ステップＳ３２の処理において、煤堆積量推定値が閾値以下であると判断した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ判定）、ＧＰＦ制御装置４００は、過剰電力消費用モータリングの予測動作を開始する（ステップＳ３６）。そして、エンジン制御装置１１は、統合制御装置１４から車両１の走行状態を示す情報の一例としてＳＯＣ情報７１及びナビゲーション情報７２を取得する。

次に、ＧＰＦ制御装置４００は、ナビゲーション情報７２に基づいて、車両１の走行先に下り坂があるか否かを判断する（ステップＳ３７）。なお、車両１が下り坂を走行する際には、タイヤ５からの運動エネルギーによりモータ３が回転して発電する、いわゆる回生動作が行われる。そして、ステップＳ３７の処理において、走行先に下り坂がないと判断した場合（ステップＳ３７のＮＯ判定）、ＧＰＦ制御装置４００は、過剰電力消費用モータリングは実施されないと予測し、ステップＳ３１の処理に戻る。

これに対して、ステップＳ３７の処理において、走行先に下り坂があると判断した場合（ステップＳ３７のＹＥＳ判定）、ＧＰＦ制御装置４００は、回生動作によりＳＯＣが増加すると予測する。そして、ＧＰＦ制御装置４００は、ＳＯＣ情報７１に基づいて、ＳＯＣが図８に示す設定値Ｓ１以上か否かを判断する（ステップＳ３８）。

ステップＳ３８の処理において、ＳＯＣが設定値Ｓ１未満であると判断した場合（ステップＳ３８のＮＯ判定）、ＧＰＦ制御装置４００は、過剰電力消費用モータリングは実施されないと予測し、ステップＳ３１の処理に戻る。また、ステップＳ３８の処理において、ＳＯＣが設定値Ｓ１以上であると判断した場合（ステップＳ３８のＹＥＳ判定）、ＧＰＦ制御装置４００は、過剰電力消費用のモータリングが実施されると予測する。

次に、ＧＰＦ制御装置４００の再生制御部４０５は、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１以下か否かを判断する（ステップＳ３９）。ステップＳ３９の処理において、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１を超えていると判断した場合（ステップＳ３９のＮＯ判定）、再生制御部４０５は、後述するステップＳ４１の処理に進む。

ステップＳ３９の処理において、ＧＰＦ５６の温度が再生可能温度Ｔ１以下であると判断した場合（ステップＳ３９のＹＥＳ判定）、再生制御部４０５は、点火リタード指令を出力する。そして、エンジン２は、通常よりも点火時期が遅くなる点火リタードを実施し、ＧＰＦ５６を暖機する（ステップＳ４０）。これにより、図８に示すように、ＧＰＦ５６は、点火リタードにより再生可能温度Ｔ１以上に昇温する。また、モータリングが実施される前に、ＧＰＦ５６の温度を再生可能温度Ｔ１以上に昇温させることができる。

次に、エンジン制御装置１１はエンジン２を停止させ、ＧＰＦ制御装置４００は、過剰電力消費用のモータリングが実施されるまで待機する（ステップＳ４１）。エンジン２が停止することで、図８に示すように、ＳＯＣが若干減少する。また、車両１が下り坂に到達すると、タイヤ５からの運動エネルギーによりモータ３が回転する回生動作が行われる。この回生動作によりバッテリ８が充電されて、ＳＯＣが増加する。

ＳＯＣが、充電限界値Ｓ２に達すると、統合制御装置１４は、過剰電力消費用のモータリングを実施する（ステップＳ４２）。また、ステップＳ４０の処理により、過剰電力消費用のモータリングが実施される前に、ＧＰＦ５６の温度は、再生可能温度Ｔ１以上に昇温している。これにより、過剰電力を消費すると共に、ＧＰＦ５６に酸素が供給されて、ＧＰＦ５６の再生動作を行うことができる。その結果、ＧＰＦ５６の再生動作が完了する。

過剰電力消費用のモータリングを予測する設定値Ｓ１は、充電限界値Ｓ２未満の値に設定される。この設定値Ｓ１は、車両１の走行状態に応じて種々に設定されるものである。

なお、第２の動作例では、回生動作により過剰電力が発生するタイミングとして、車両１が下り坂の走行する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、設定値Ｓ１をナビゲーション情報７２に基づいて、車両１の走行時における減速の有無に応じて設定してもよい。すなわち、ＳＯＣは、車両１が減速する際に、回生動作により増加する。そのため、信号や一時停止等のように車両１が減速して回生動作が行われる箇所をナビゲーション情報７２から予測し、設定値Ｓ１を設定してもよい。また、ナビゲーション情報７２からＳＯＣの増加量を予測し、予測したＳＯＣの増加量に基づいて、設定値Ｓ１を設定してもよい。

３．モータリング実施回数
次に、上述した第１の動作及び第２の動作を行う車両１のモータリングの実施回数について図１０を参照して説明する。
図１０は、モータリングの実施回数を示す説明図である。

第１の動作例では、ブレーキブースター負圧値の生成用モータリングのタイミングを予測し、ＧＰＦ５６を昇温させている。さらに、第２の動作例では、過剰電力消費用モータリングのタイミングを予測し、ＧＰＦ５６を昇温させている。これにより、図１０に示すように、ブレーキブースター負圧値の生成用のモータリングや、過剰電力消費用のモータリングに付随して、ＧＰＦ５６の再生動作を行うことができる。

また、ブレーキブースター負圧値の生成用のモータリングや、過剰電力消費用のモータリング時に、ＧＰＦ５６の再生動作を行うことで、ＧＰＦ５６に堆積された煤を燃焼させて、ＧＰＦ５６の煤の堆積量を減少させることができる。これにより、図７及び図９のステップＳ１５やステップＳ３５に示す再生用のモータリングの実施を削減することができる。その結果、モータリングの回数が増加することを抑制でき、運転者に不快感を与えることを抑制することができる。

なお、本発明は、上述し、かつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

なお、上述した実施の形態例では、フィルタ制御部であるＧＰＦ制御装置４００をエンジン制御装置１１に設けた例を説明したが、これに限定されるものではない、ＧＰＦ制御装置４００としては、車両全体を制御する統合制御装置１４に設けてもよい。

さらに、内燃機関として燃料をシリンダ４５の燃焼室に直接噴射する筒内噴射型の内燃機関を適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、吸気管における吸気ポートの近傍や、スロットルバルブの近傍に燃料噴射装置４９を配置し、吸気管に燃料を噴射する内燃機関にも適用できるものである。

１…車両、 ２…エンジン（内燃機関）、 ３…モータ、 ４…シャフト、 ５…タイヤ、 ６…発電機、 ７…電力変換器、 ８…バッテリ、 １０…車両制御システム、 １１…エンジン制御装置（内燃機関制御装置）、 １２…バッテリ制御装置、 １３…電動機制御装置、 １４…統合制御装置、 １６…通信線、 ４５…シリンダ、 ４６…点火プラグ、 ４７…吸気バルブ、 ４８…排気バルブ、 ４９…燃料噴射装置、 ５０…ピストン、 ５４…三元触媒、 ５６…ＧＰＦ（ガソリンパーティキュートフィルタ）、 ５７…ＧＰＦ温度センサ、 ５８…差圧センサ、 ５９…スロットルセンサ、 ６０…クランク軸、 ７０…アクセルセンサ、 ７１…ＳＯＣ情報、 ７２…ナビゲーション情報、 ７３…ブレーキブースター負圧値情報、 ３０１…入力回路、 ３０２…入出力ポート、 ３０３…ＲＡＭ、 ３０４…ＲＯＭ、 ３０５…ＣＰＵ、 ３０６…電制スロットルバルブ駆動回路、 ３０７…燃料噴射装置駆動回路、 ３０８…点火出力回路 ４００…ＧＰＦ制御装置（制御部）、 ４０１…入力部、 ４０２…煤堆積量推定部、 ４０３…煤堆積量推定補正値算出部、 ４０４…補正演算部、 ４０５…再生制御部、 Ｑ１…閾値、 Ｑ２…モータリング開始負圧値、 Ｓ１…設定値、 Ｓ２…充電限界値、 Ｔ１…再生可能温度

Claims (12)

1. 車輪を駆動するモータと、前記モータに電力を供給する発電機と、前記発電機を駆動する内燃機関と、を備える車両を制御する車両制御システムにおいて、
   前記車両の走行状態に応じて、前記内燃機関の燃焼を停止させた状態で前記発電機により前記内燃機関のクランク軸を回転させるモータリングを実施する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタの再生動作を制御するフィルタ制御部を有し、
   前記フィルタ制御部は、前記モータリングの実施に付随して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生動作を行い、
   前記フィルタ制御部は、前記車両の走行状態を示す走行状態情報として、前記車両に設けられたブレーキブースターの負圧値情報に基づいて、前記モータリングの実施を予測し、前記ブレーキブースターの負圧値が予め設定された閾値以下に達した際に、前記フィルタの温度を上昇させる昇温制御を行う
   車両制御システム。
2. 前記制御装置は、前記ブレーキブースターの負圧値がモータリング開始負圧値以下に達した場合に、前記モータリングを実施し、
   前記閾値は、前記モータリング開始負圧値以上の値に設定される
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記フィルタ制御部は、前記走行状態情報として前記車両に設けられたナビゲーション装置からナビゲーション情報を取得し、前記ナビゲーション情報に基づいて、前記閾値を設定する
   請求項１に記載の車両制御システム。
4. 前記フィルタ制御部は、前記ナビゲーション情報から前記ブレーキブースターの負圧値の減少量を予測し、前記閾値を設定する
   請求項３に記載の車両制御システム。
5. 前記フィルタ制御部は、前記ナビゲーション情報から前記車両のブレーキが作動する箇所を予測し、前記閾値を設定する
   請求項３に記載の車両制御システム。
6. 車輪を駆動するモータと、前記モータに電力を供給する発電機と、前記発電機を駆動する内燃機関と、を備える車両を制御する車両制御システムにおいて、
   前記車両の走行状態に応じて、前記内燃機関の燃焼を停止させた状態で前記発電機により前記内燃機関のクランク軸を回転させるモータリングを実施する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタの再生動作を制御するフィルタ制御部を有し、
   前記フィルタ制御部は、前記モータリングの実施に付随して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生動作を行い、
   前記フィルタ制御部は、前記車両の走行状態を示す走行状態情報として、前記発電機により発電された電力が充電されるバッテリの充電量に基づいて、前記モータリングの実施を予測し、前記充電量が予め設定された設定値を超えた際に、前記フィルタの温度を上昇させる昇温制御を行う
   車両制御システム。
7. 前記制御装置は、前記バッテリの充電量が充電限界値に達した場合に、前記モータリングを実施し、
   前記設定値は、前記充電限界値未満の値に設定される
   請求項６に記載の車両制御システム。
8. 前記フィルタ制御部は、前記走行状態情報として、前記車両に設けられたナビゲーション装置からナビゲーション情報を取得し、前記ナビゲーション情報に基づいて、前記充電量の増加を予測し、かつ前記充電量が前記設定値を超えた際に、前記フィルタの昇温制御を行う
   請求項６に記載の車両制御システム。
9. 前記フィルタ制御部は、前記ナビゲーション情報から前記充電量の増加量を予測し、前記設定値を設定する
   請求項８に記載の車両制御システム。
10. 前記フィルタ制御部は、前記ナビゲーション情報から前記車両のタイヤからの運動エネルギーにより前記モータが回転して発電する回生動作が行われる箇所を予測し、前記設定値を設定する
    請求項８に記載の車両制御システム。
11. 排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置において、
    前記フィルタの再生動作を制御するフィルタ制御部を備え、
    前記フィルタ制御部は、車両の走行状態に応じて、前記内燃機関の燃焼を停止させた状態で前記内燃機関に接続された発電機により前記内燃機関のクランク軸を回転させるモータリングの実施に付随して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生動作を行い、
    前記フィルタ制御部は、前記車両の走行状態を示す走行状態情報として、前記車両に設けられたブレーキブースターの負圧値情報に基づいて、前記モータリングの実施を予測し、前記ブレーキブースターの負圧値が予め設定された閾値以下に達した際に、前記フィルタの温度を上昇させる昇温制御を行う
    内燃機関制御装置。
12. 排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置において、
    前記フィルタの再生動作を制御するフィルタ制御部を備え、
    前記フィルタ制御部は、車両の走行状態に応じて、前記内燃機関の燃焼を停止させた状態で前記内燃機関に接続された発電機により前記内燃機関のクランク軸を回転させるモータリングの実施に付随して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生動作を行い、
    前記フィルタ制御部は、前記車両の走行状態を示す走行状態情報として、前記発電機により発電された電力が充電されるバッテリの充電量に基づいて、前記モータリングの実施を予測し、前記充電量が予め設定された設定値を超えた際に、前記フィルタの温度を上昇させる昇温制御を行う
    内燃機関制御装置。

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