(57)【要約】【課題】内燃機関の排気通路に配置されたフィルタに捕集されたＰＭを効果的に除去することができる車両を提供する。【解決手段】車両１は、内燃機関１０と、粒子状物質を捕集するフィルタ６１と、電動機１６と、内燃機関の出力を用いて発電された電力を蓄えると共に電動機に電力を供給するバッテリ２０と、フィルタに捕集された粒子状物質の量を算出する捕集量算出部９１と、バッテリの充電状態を推定する充電状態推定部９２と、機関負荷を設定する機関負荷設定部９３と、機関負荷設定部によって設定された機関負荷に基づいて内燃機関を制御する内燃機関制御部９４とを備える。機関負荷設定部は、バッテリが充電可能であると推定されたときに、粒子状物質の量が相対的に多い場合には、粒子状物質の量が相対的に少ない場合に比べて機関負荷を増加させる。機関負荷設定部は、機関負荷を増加させるとき、粒子状物質の量に応じて機関負荷の増加量を変更する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関の排気通路に配置されると共に、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
走行用の動力を出力可能な電動機と、
前記内燃機関の出力を用いて発電された電力を蓄えると共に前記電動機に電力を供給するバッテリと、
前記フィルタに捕集された粒子状物質の量を算出する捕集量算出部と、
前記バッテリの充電状態を推定する充電状態推定部と、
機関負荷を設定する機関負荷設定部と、
前記機関負荷設定部によって設定された機関負荷に基づいて前記内燃機関を制御する内燃機関制御部と
を備え、
前記機関負荷設定部は、前記バッテリが充電可能であると推定されたときに、前記粒子状物質の量が相対的に多い場合には、該粒子状物質の量が相対的に少ない場合に比べて機関負荷を増加させ、
前記機関負荷設定部は、機関負荷を増加させるとき、前記粒子状物質の量に応じて機関負荷の増加量を変更する、車両。
【請求項２】
前記機関負荷設定部は、前記粒子状物質の量が多くなるにつれて、機関負荷を段階的に増加させる、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記機関負荷設定部は、前記粒子状物質の量が多くなるにつれて、機関負荷を連続的に増加させる、請求項１に記載の車両。
【請求項４】
前記機関負荷設定部は、前記粒子状物質の量が多くなるにつれて、該粒子状物質の量に対する機関負荷の増加率を低くする、請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記機関負荷設定部は、前記バッテリが放電可能であると推定され且つ前記粒子状物質の量が基準値以上であるときには、機関負荷を所定値以下に設定する、請求項１から４のいずれか１項に記載の車両。
【請求項６】
前記基準値は、前記フィルタが完全に閉塞するときの前記粒子状物質の量である、請求項５に記載の車両。
【請求項７】
前記機関負荷設定部は、前記バッテリが放電可能であると推定され且つ前記粒子状物質の量が前記基準値以上であるときには、機関負荷をゼロに設定する、請求項５又は６に記載の車両。
【請求項８】
前記機関負荷設定部は、機関負荷を増加させるとき、上限値以下に機関負荷を設定し、該上限値は最大機関負荷よりも小さい、請求項１から７のいずれか１項に記載の車両。
【請求項９】
前記機関負荷設定部は、前記バッテリに充電可能な電力量が大きいほど、前記上限値を高くする、請求項８に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタを内燃機関の排気通路に設けることが知られている。フィルタによってＰＭが大気に排出されることを抑制することができ、排気エミッションを改善することができる。
【０００３】
しかしながら、フィルタに捕集されたＰＭの量が多くなると、フィルタが目詰まりする。この結果、背圧が上昇し、燃費が悪化する。このため、フィルタが目詰まりする前に、ＰＭを燃焼除去することによってフィルタを再生することが望ましい。
【０００４】
引用文献１に記載のハイブリッド車両では、所定のフィルタ再生条件が成立したときに、フィルタ再生制御が実行される。フィルタ再生制御では、機関負荷を増加させて高温の排気ガスをフィルタに供給することによってＰＭが燃焼除去される。また、フィルタが目詰まりしているときにフィルタ再生条件が成立していない場合には、フィルタへのＰＭの堆積を抑制するように内燃機関及びモータジェネレータが制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３７１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＰＭの堆積を抑制するための制御が実行されたとしても、ＰＭが燃焼除去されるまで、ＰＭの堆積量は少しずつ増加する。このため、ＰＭの堆積量が非常に多くなった後に、フィルタ再生条件が成立し、フィルタ再生制御が実行される場合がある。この場合、ＰＭの燃焼による発熱量が大きくなり、フィルタが劣化するおそれがある。また、フィルタ再生制御が実行されるまで背圧が高い状態が維持されるため、燃費が大幅に悪化する。
【０００７】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、内燃機関の排気通路に配置されたフィルタに捕集されたＰＭを効果的に除去することができる車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の要旨は以下のとおりである。
【０００９】
（１）走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配置されると共に、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、走行用の動力を出力可能な電動機と、前記内燃機関の出力を用いて発電された電力を蓄えると共に前記電動機に電力を供給するバッテリと、前記フィルタに捕集された粒子状物質の量を算出する捕集量算出部と、前記バッテリの充電状態を推定する充電状態推定部と、機関負荷を設定する機関負荷設定部と、前記機関負荷設定部によって設定された機関負荷に基づいて前記内燃機関を制御する内燃機関制御部とを備え、前記機関負荷設定部は、前記バッテリが充電可能であると推定されたときに、前記粒子状物質の量が相対的に多い場合には、該粒子状物質の量が相対的に少ない場合に比べて機関負荷を増加させ、前記機関負荷設定部は、機関負荷を増加させるとき、前記粒子状物質の量に応じて機関負荷の増加量を変更する、車両。
【００１０】
（２）前記機関負荷設定部は、前記粒子状物質の量が多くなるにつれて、機関負荷を段階的に増加させる、上記（１）に記載の車両。
【００１１】
（３）前記機関負荷設定部は、前記粒子状物質の量が多くなるにつれて、機関負荷を連続的に増加させる、上記（１）に記載の車両。
【００１２】
（４）前記機関負荷設定部は、前記粒子状物質の量が多くなるにつれて、該粒子状物質の量に対する機関負荷の増加率を低くする、上記（３）に記載の車両。
【００１３】
（５）前記機関負荷設定部は、前記バッテリが放電可能であると推定され且つ前記粒子状物質の量が基準値以上であるときには、機関負荷を所定値以下に設定する、上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の車両。
【００１４】
（６）前記基準値は、前記フィルタが完全に閉塞するときの前記粒子状物質の量である、上記（５）に記載の車両。
【００１５】
（７）前記機関負荷設定部は、前記バッテリが放電可能であると推定され且つ前記粒子状物質の量が前記基準値以上であるときには、機関負荷をゼロに設定する、上記（５）又は（６）に記載の車両。
【００１６】
（８）前記機関負荷設定部は、機関負荷を増加させるとき、上限値以下に機関負荷を設定し、該上限値は最大機関負荷よりも小さい、上記（１）から（７）のいずれか１つに記載の車両。
【００１７】
（９）前記機関負荷設定部は、前記バッテリに充電可能な電力量が大きいほど、前記上限値を高くする、上記（８）に記載の車両。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に配置されたフィルタに捕集されたＰＭを効果的に除去することができる車両が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る車両の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の第一実施形態に係る車両に搭載される内燃機関を概略的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の第一実施形態に係る車両の構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の第一実施形態における機関負荷設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第二実施形態における機関負荷設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第三実施形態における機関負荷設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図７は、ＰＭ捕集量と機関負荷との関係を示す図である。
【図８】図８は、ＰＭ捕集量と機関負荷との関係を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第四実施形態における機関負荷設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、ＰＭ捕集量と機関負荷との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、バッテリに充電可能な電力量と機関負荷の上限値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００２１】
＜第一実施形態＞
以下、図１〜図４を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
【００２２】
＜車両の構成＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る車両１の構成を概略的に示す図である。車両１は、内燃機関１０、第１電動発電機１２、動力分割機構１４、第２電動発電機１６、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１８及びバッテリ２０を備える。
【００２３】
内燃機関１０は、燃料と空気との混合気を気筒内で燃焼させて動力を出力する。内燃機関１０の出力軸（クランクシャフト）は動力分割機構１４に機械的に接続されており、内燃機関１０の出力は動力分割機構１４に入力される。
【００２４】
第１電動発電機１２は発電機及び電動機として機能する。第１電動発電機１２は、動力分割機構１４に機械的に接続されており、第１電動発電機１２の出力は動力分割機構１４に入力される。また、第１電動発電機１２はＰＣＵ１８に電気的に接続される。第１電動発電機１２が発電機として機能するとき、第１電動発電機１２によって発電された電力は、ＰＣＵ１８を介して、第２電動発電機１６及びバッテリ２０の少なくとも一方に供給される。一方、第１電動発電機１２が電動機として機能するとき、バッテリ２０に蓄えられた電力はＰＣＵ１８を介して第１電動発電機１２に供給される。
【００２５】
動力分割機構１４は、サンギア、リングギア、ピニオンギア及びプラネタリキャリアを含む公知の遊星歯車機構として構成される。プラネタリキャリアには内燃機関１０の出力軸が連結され、サンギアには第１電動発電機１２が連結され、リングギアには減速機３２が連結される。動力分割機構１４は内燃機関１０の出力を第１電動発電機１２と減速機３２とに分配する。
【００２６】
具体的には、第１電動発電機１２が発電機として機能するときには、プラネタリキャリアに入力された内燃機関１０の出力が、第１電動発電機１２に連結されたサンギアと、減速機３２に連結されたリングギアとにギア比に応じて分配される。第１電動発電機１２に分配された内燃機関１０の出力を用いて第１電動発電機１２によって電力が発電される。一方、減速機３２に分配された内燃機関１０の出力は、走行用の動力として車軸３４を介して車輪３６に伝達される。したがって、内燃機関１０は走行用の動力を出力することができる。また、第１電動発電機１２が電動機として機能するときには、第１電動発電機１２の出力がサンギア及びプラネタリキャリアを介して内燃機関１０の出力軸に供給され、内燃機関１０のクランキングが行われる。
【００２７】
第２電動発電機１６は発電機及び電動機として機能する。第２電動発電機１６は減速機３２に機械的に接続されており、第２電動発電機１６の出力は減速機３２に供給される。減速機３２に供給された第２電動発電機１６の出力は、走行用の動力として車軸３４を介して車輪３６に伝達される。したがって、第２電動発電機１６は走行用の動力を出力することができる。
【００２８】
また、第２電動発電機１６はＰＣＵ１８に電気的に接続される。車両１の減速時には、車輪３６の回転によって第２電動発電機１６が駆動され、第２電動発電機１６は発電機として機能する。この結果、いわゆる回生が行われる。第２電動発電機１６が発電機として機能するとき、第２電動発電機１６によって発電された回生電力はＰＣＵ１８を介してバッテリ２０に供給される。一方、第２電動発電機１６が電動機として機能するとき、バッテリ２０に蓄えられた電力はＰＣＵ１８を介して第２電動発電機１６に供給される。
【００２９】
ＰＣＵ１８は、第１電動発電機１２、第２電動発電機１６及びバッテリ２０に電気的に接続される。ＰＣＵ１８は、インバータ、昇圧コンバータ及びＤＣＤＣコンバータを含む。インバータは、バッテリ２０から供給された直流電力を交流電力に変換し、第１電動発電機１２又は第２電動発電機１６によって発電された交流電力を直流電力に変換する。昇圧コンバータは、バッテリ２０に蓄えられた電力が第１電動発電機１２又は第２電動発電機１６に供給されるときに、必要に応じてバッテリ２０の電圧を昇圧する。ＤＣＤＣコンバータは、バッテリ２０に蓄えられた電力が車両１のヘッドライト等の電子機器に供給されるときに、バッテリ２０の電圧を降圧する。
【００３０】
バッテリ２０は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池である。バッテリ２０は、内燃機関１０の出力を用いて第１電動発電機１２によって発電された電力と、回生エネルギーを用いて第２電動発電機１６によって発電された回生電力とを蓄える。したがって、バッテリ２０は内燃機関１０の出力及び回生エネルギーによって充電可能である。バッテリ２０は、第１電動発電機１２が電動機として機能するときに第１電動発電機１２に電力を供給し、第２電動発電機１６が電動機として機能するときに第２電動発電機１６に電力を供給する。
【００３１】
車両１は充電ポート２２及び充電器２４を更に備え、バッテリ２０は外部電源７０によっても充電可能である。したがって、車両１はいわゆるプラグインハイブリッド車両である。
【００３２】
充電ポート２２は充電ケーブル７２の充電用コネクタ７４を介して外部電源７０から電力を受け取るように構成される。外部電源７０によってバッテリ２０が充電されるとき、充電用コネクタ７４は充電ポート２２に接続される。充電器２４は、外部電源７０から供給された電力をバッテリ２０に供給可能な電力に変換する。なお、充電ポート２２がＰＣＵ１８に接続され、ＰＣＵ１８が充電器２４として機能してもよい。
【００３３】
＜内燃機関の構成＞
図２は、本発明の第一実施形態に係る車両１に搭載される内燃機関１０を概略的に示す図である。内燃機関１０は、火花点火式内燃機関であり、具体的にはガソリンを燃料とするガソリンエンジンである。
【００３４】
内燃機関１０は、シリンダブロック４２及びシリンダヘッド４４を含む機関本体４１を含む。シリンダブロック４２の内部には、複数の気筒５２が形成される。各気筒５２には、気筒５２の軸線方向に往復運動するピストン４３が配置される。ピストン４３とシリンダヘッド４４との間には燃焼室４５が形成される。内燃機関１０は、燃焼室４５に燃料を噴射する電子制御式の燃料噴射弁５１を備える。燃料噴射弁５１はシリンダヘッド４４に固定される。
【００３５】
シリンダヘッド４４には吸気ポート４７及び排気ポート４９が形成される。吸気ポート４７及び排気ポート４９は燃焼室４５に接続される。吸気ポート４７は吸気弁４６によって開閉され、排気ポート４９は排気弁４８によって開閉される。
【００３６】
各気筒５２の吸気ポート４７は、対応する吸気枝管５３を介してサージタンク５４に連結される。サージタンク５４は吸気管５５を介してエアクリーナ５６に連結される。吸気ポート４７、サージタンク５４、吸気管５５等は、空気を燃焼室４５に導く吸気通路を形成する。また、吸気管５５内には、スロットル弁駆動アクチュエータ５７によって駆動されるスロットル弁５８が配置される。スロットル弁５８は吸気通路の開口面積を変更する。
【００３７】
各気筒５２の排気ポート４９は排気マニホルド５９を介して排気管６０に連結される。排気管６０はフィルタ６１に連結される。排気ポート４９、排気マニホルド５９、排気管６０等は、混合気の燃焼によって生じた排気ガスを燃焼室４５から排出する排気通路を形成する。
【００３８】
フィルタ６１は、排気通路に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。フィルタ６１は例えばガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）である。なお、フィルタ６１に加えて、排気ガス中の有害物質を浄化する触媒（三元触媒等）が排気通路に配置されてもよい。また、フィルタ６１の表面に触媒が塗布され、フィルタ６１が触媒機能を有してもよい。
【００３９】
なお、内燃機関１０の構成は上記構成に限定されない。したがって、気筒配列、燃料の噴射態様、吸排気系の構成、動弁機構の構成、過給器の有無のような内燃機関の具体的な構成は、図１に示した構成と異なっていてもよい。例えば、燃料噴射弁５１は、吸気ポート４７内に燃料を噴射するように配置されてもよい。また、内燃機関１０は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであってもよい。この場合、内燃機関１０の排気通路には、フィルタ６１としてディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が配置される。
【００４０】
＜車両の制御装置＞
図３は、本発明の第一実施形態に係る車両１の構成を概略的に示すブロック図である。車両１は、車両１を制御する制御装置として電子制御ユニット（ＥＣＵ）９０を備える。ＥＣＵ９０は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなメモリ、中央演算装置（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポート、通信モジュール等を備える。本実施形態では、一つのＥＣＵ９０が設けられているが、機能毎に複数のＥＣＵが設けられていてもよい。
【００４１】
ＥＣＵ９０には、車両１に設けられた各種センサの出力が入力される。本実施形態では、エアフロメータ８１、差圧センサ８２、電圧センサ８３、ポジションセンサ８４及びクランク角センサ８５の出力がＥＣＵ９０に入力される。
【００４２】
図２に示されるように、エアフロメータ８１はスロットル弁５８上流側の吸気管５５内に配置される。エアフロメータ８１は吸入空気量を検出する。エアフロメータ８１はＥＣＵ９０に電気的に接続され、エアフロメータ８１の出力はＥＣＵ９０に送信される。
【００４３】
差圧センサ８２は、排気通路に設けられ、フィルタ６１上流側の排気管６０内の圧力とフィルタ６１下流側の排気管６０内の圧力との差、すなわちフィルタ６１前後の圧力差を検出する。差圧センサ８２はＥＣＵ９０に電気的に接続され、差圧センサ８２の出力はＥＣＵ９０に送信される。
【００４４】
電圧センサ８３は、バッテリ２０に設けられ、バッテリ２０の電極間の電圧を検出する。電圧センサ８３はＥＣＵ９０に電気的に接続され、電圧センサ８３の出力はＥＣＵ９０に送信される。ＥＣＵ９０は電圧センサ８３の出力等に基づいてバッテリ２０の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を算出する。バッテリ２０のＳＯＣが高いほど、バッテリ２０に充電可能な電力量が少なくなる。
【００４５】
ポジションセンサ８４は、車両１に設けられたアクセルペダルの踏み込み量を検出する。ポジションセンサ８４はＥＣＵ９０に電気的に接続され、ポジションセンサ８４の出力はＥＣＵ９０に送信される。ＥＣＵ９０はポジションセンサ８４の出力に基づいてドライバ要求出力を算出する。
【００４６】
クランク角センサ８５は、クランクシャフトが所定角度（例えば１５°）回転する毎に出力パルスを発生させる。クランク角センサ８５はＥＣＵ９０に電気的に接続され、クランク角センサ８５の出力はＥＣＵ９０に送信される。ＥＣＵ９０はクランク角センサ８５の出力に基づいて機関回転数を算出する。
【００４７】
本実施形態では、ＥＣＵ９０は、メモリに記憶されたプログラム等を実行することによって、捕集量算出部９１、充電状態推定部９２、機関負荷設定部９３及び内燃機関制御部９４として機能する。捕集量算出部９１は、フィルタ６１に捕集されたＰＭの量（以下、「ＰＭ捕集量」と称する）を算出する。例えば、捕集量算出部９１は差圧センサ８２の出力に基づいてＰＭ捕集量を算出する。ＰＭ捕集量が多いほど、フィルタ６１が目詰まりし、フィルタ６１前後の圧力差が大きくなる。このため、差圧センサ８２の出力が大きいほど、ＰＭ捕集量は大きくされる。
【００４８】
なお、捕集量算出部９１は、内燃機関１０の運転状態（燃料噴射量、吸入空気量、機関回転数等）に基づいてフィルタ６１に供給されるＰＭの量を算出し、算出したＰＭの量を積算することによってＰＭ捕集量を算出してもよい。この場合、捕集量算出部９１は、フィルタ６１からＰＭが除去される条件が成立しているときにはＰＭ捕集量を減少させる。フィルタ６１からＰＭが除去される条件は、フィルタ６１に流入する排気ガスの温度が所定温度（例えば６００〜６５０℃）以上であるときに成立する。フィルタ６１に流入する排気ガスの温度は温度センサによって検出され又は内燃機関１０の運転状態に基づいて算出される。
【００４９】
また、内燃機関１０では、所定の実行条件が成立しているときに、燃焼室４５への燃料供給が停止される燃料カット制御が実行される。燃料カット制御が実行されると、大量の酸素がフィルタ６１に供給されるため、ＰＭの燃焼が促進される。このため、フィルタ６１に流入する排気ガスの温度が所定温度以上であり且つ燃料カット制御が実行されているときには、ＰＭ捕集量の減少量が多くされてもよい。
【００５０】
充電状態推定部９２はバッテリ２０の充電状態を推定する。例えば、充電状態推定部９２はバッテリ２０のＳＯＣに基づいてバッテリ２０の充電状態を推定する。具体的には、充電状態推定部９２は、バッテリ２０のＳＯＣが所定値未満であるときにはバッテリ２０が充電可能であると推定し、バッテリ２０のＳＯＣが所定値以上であるときにはバッテリ２０が充電不可能であると推定する。
【００５１】
なお、充電状態推定部９２は許容充電電力Ｗｉｎに基づいてバッテリ２０の充電状態を推定してもよい。この場合、充電状態推定部９２は、許容充電電力Ｗｉｎが所定値以上であるときにはバッテリ２０が充電可能であると推定し、許容充電電力Ｗｉｎ所定値未満であるときにはバッテリ２０が充電不可能であると推定する。許容充電電力Ｗｉｎは、バッテリ２０のＳＯＣ、バッテリ２０の温度等に基づいて算出される。バッテリ２０の温度は例えば温度センサによって検出される。
【００５２】
機関負荷設定部９３は機関負荷を設定する。内燃機関制御部９４は、機関負荷設定部９３によって設定された機関負荷に基づいて内燃機関１０を制御する。内燃機関制御部９４は、機関負荷が増加したときには吸入空気量及び燃料噴射量を増加させ、機関負荷が減少したときには吸入空気量及び燃料噴射量を減少させる。したがって、機関負荷が増加すると、内燃機関１０の出力が高くなり、機関負荷が減少すると、内燃機関１０の出力が低くなる。
【００５３】
ところで、ＰＭ捕集量が多くなると、フィルタ６１が目詰まりする。この結果、背圧が上昇し、燃費が悪化する。このため、フィルタ６１が目詰まりする前に、ＰＭを燃焼除去することによってフィルタ６１を再生することが望ましい。フィルタ６１に流入する排気ガスの温度が所定温度（例えば６００〜６５０℃）以上であるときには、ＰＭの燃焼速度が速くなり、フィルタ６１の再生が促進される。排気ガスの温度を上昇させるためには、機関負荷を増加させる必要がある。
【００５４】
しかしながら、ドライバ要求出力が低いときに機関負荷を増加させると、内燃機関１０の出力がドライバ要求出力よりも高くなる。このため、機関負荷を自由に変更するためには、内燃機関１０の出力を車軸３４以外にも分配する必要がある。本実施形態では、バッテリ２０が充電可能であるときには、内燃機関１０の出力を用いて発電された電力をバッテリ２０に供給することができる。
【００５５】
このため、本実施形態では、機関負荷設定部９３は、充電状態推定部９２によってバッテリ２０が充電可能であると推定されたときに、ＰＭ捕集量が相対的に多い場合には、ＰＭ捕集量が相対的に少ない場合に比べて機関負荷を増加させる。このことによって、ドライバ要求出力に関わらず、フィルタ６１に捕集されたＰＭを適切なタイミングで除去することができる。したがって、フィルタ６１に捕集されたＰＭを効果的に除去することができる。
【００５６】
上述したように、機関負荷を増加させることによって、排気ガスの温度を上昇させ、フィルタ６１の再生を促進することができる。しかしながら、ドライバ要求出力に関わらず機関負荷を増加させることは、内燃機関１０の燃費を悪化させるおそれがある。また、フィルタ６１に流入する排気ガスの温度が所定値未満であっても、その温度に応じた量のＰＭが燃焼する。このため、ＰＭの捕集量が少ないときには、必ずしも排気ガスの温度が所定値（例えば６００〜６５０℃）以上になるように機関負荷を増加させる必要はない。
【００５７】
このため、機関負荷設定部９３は、機関負荷を増加させるとき、ＰＭ捕集量に応じて機関負荷の増加量を変更する。このことによって、内燃機関１０の燃費の悪化を抑制しつつ、フィルタ６１に捕集されたＰＭを効果的に除去することができる。
【００５８】
＜機関負荷設定処理＞
以下、図４のフローチャートを参照して、機関負荷を設定するための制御について詳細に説明する。図４は、本発明の第一実施形態における機関負荷設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、ＥＣＵ９０によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００５９】
最初に、ステップＳ１０１において、充電状態推定部９２はバッテリ２０が充電可能であるか否かを判定する。バッテリ２０が充電不可能であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。この場合、機関負荷設定部９３はドライバ要求出力に基づいて機関負荷を設定し、バッテリ２０の充電は行われない。
【００６０】
一方、ステップＳ１０１においてバッテリ２０が充電可能であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、捕集量算出部９１はＰＭ捕集量を算出する。次いで、ステップＳ１０３において、機関負荷設定部９３は、ＰＭ捕集量が第二基準量Ａ２以上であるか否かを判定する。第二基準量Ａ２は、予め定められ、フィルタ６１が完全に閉塞するときのＰＭの量よりも少ない値に設定される。
【００６１】
ステップＳ１０３においてＰＭ捕集量が第二基準量Ａ２以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、機関負荷設定部９３は車両１の運転モードをＳＯＣ回復モードに設定する。ＳＯＣ回復モードでは、バッテリ２０のＳＯＣが高くなるように機関負荷が増加せしめられ、内燃機関１０の出力を用いて発電された電力がバッテリ２０に供給される。この結果、フィルタ６１が強制的に再生される。なお、ＳＯＣ回復モードにおける機関負荷（平均値）は全ての運転モードの中で最高となる。ステップＳ１０４の後、本制御ルーチンは終了する。
【００６２】
一方、ステップＳ１０３においてＰＭ捕集量が第二基準量Ａ２未満であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、機関負荷設定部９３は、ＰＭ捕集量が第一基準量Ａ１以上であるか否かを判定する。第一基準量Ａ１は、予め定められ、第二基準量Ａ２よりも小さい値に設定される。
【００６３】
ステップＳ１０５においてＰＭ捕集量が第一基準量Ａ１未満であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。この場合、機関負荷設定部９３はドライバ要求出力及びバッテリ２０のＳＯＣに基づいて機関負荷を設定する。
【００６４】
一方、ステップＳ１０５においてＰＭ捕集量が第一基準量Ａ１以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、機関負荷設定部９３は車両１の運転モードをＨＶモードに設定する。ＨＶモードでは、走行用の動力源として、内燃機関１０及び第２電動発電機１６が併用される。ＨＶモードでは、車速、バッテリ２０のＳＯＣ、ドライバ要求出力等に基づいて、内燃機関１０及び第２電動発電機１６の目標出力が設定される。
【００６５】
次いで、ステップＳ１０７において、機関負荷設定部９３は、ＨＶモードにおけるバッテリ２０の充電量を大きくする。例えば、機関負荷設定部９３は、バッテリ２０のＳＯＣの目標値を高くすることによってバッテリ２０の充電量を大きくする。このことによって、内燃機関１０の出力によるバッテリ２０の充電が行われる機会が増え、通常のＨＶモードに比べて、機関負荷（平均値）が高くなる。なお、このときの機関負荷（平均値）はＳＯＣ回復モードにおける機関負荷（平均値）よりも低い。ステップＳ１０７の後、本制御ルーチンは終了する。
【００６６】
＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る車両は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る車両の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６７】
ＰＭ捕集量が非常に多いときにフィルタ６１の再生が行われると、ＰＭの燃焼による発熱量が大きくなり、フィルタ６１が劣化するおそれがある。また、ＰＭ捕集量が非常に多いときにＰＭ捕集量が更に増加すると、内燃機関１０の運転に影響を及ぼす。このため、ＰＭ捕集量が非常に多いときには、ＰＭを除去するよりもＰＭの発生量を低減することが望ましい。また、バッテリ２０が放電可能である場合には、主に第２電動発電機１６の出力を用いて車両１を走行させることができる。
【００６８】
このため、第二実施形態では、機関負荷設定部９３は、充電状態推定部９２によってバッテリ２０が放電可能であると推定され且つＰＭ捕集量が基準値以上であるときには、機関負荷を所定値以下に設定する。このことによって、ＰＭ捕集量が非常に多いときであっても、ＰＭ発生量を低減することで車両１の走行を継続させることができる。
【００６９】
＜機関負荷設定処理＞
図５は、本発明の第二実施形態における機関負荷設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、ＥＣＵ９０によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００７０】
最初に、ステップＳ２０１において、捕集量算出部９１はＰＭ捕集量を算出する。次いで、ステップＳ２０２において、機関負荷設定部９３は、ＰＭ捕集量が第三基準値Ａ３以上であるか否かが判定される。第三基準値Ａ３は、予め定められ、第一基準量Ａ１及び第二基準量Ａ２よりも大きな値に設定される。例えば、第三基準値Ａ３は、フィルタ６１が完全に閉塞するときのＰＭ捕集量である。
【００７１】
ステップＳ２０２においてＰＭ捕集量が第三基準値Ａ３以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、充電状態推定部９２は、バッテリ２０が放電可能であるか否かを判定する。例えば、充電状態推定部９２は、バッテリ２０のＳＯＣが所定値未満であるときにはバッテリ２０が放電不可能であると推定し、バッテリ２０のＳＯＣが所定値以上であるときにはバッテリ２０が放電可能であると推定する。
【００７２】
なお、充電状態推定部９２は、許容放電電力Ｗｏｕｔが所定値以上であるときにはバッテリ２０が放電可能であると推定し、許容放電電力Ｗｏｕｔが所定値未満であるときにはバッテリ２０が放電不可能であると推定してもよい。許容放電電力Ｗｏｕｔは、バッテリ２０のＳＯＣ、バッテリ２０の温度等に基づいて算出される。バッテリ２０の温度は例えば温度センサによって検出される。
【００７３】
ステップＳ２０３においてバッテリ２０が放電不可能であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップＳ２０３においてバッテリ２０が放電可能であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、機関負荷設定部９３は車両１の運転モードをＥＶモードに設定する。ＥＶモードでは、内燃機関１０が停止され、走行用の動力源として第２電動発電機１６のみが用いられる。したがって、機関負荷設定部９３は機関負荷をゼロに設定する。このことによって、ＰＭ発生量をゼロにすることができる。ステップＳ２０４の後、本制御ルーチンは終了する。
【００７４】
また、ステップＳ２０２においてＰＭ捕集量が第三基準値Ａ３未満であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５〜ステップＳ２１０は、図４におけるステップＳ１０１及びステップＳ１０３〜ステップＳ１０７と同様であることから説明を省略する。
【００７５】
なお、ステップＳ２０４において、機関負荷設定部９３は、車両１の運転モードをＨＶモードに設定し、機関負荷を所定値以下に設定してもよい。また、ステップＳ２０２においてＰＭ捕集量が第三基準値Ａ３以上であると判定された場合、ドライバにフィルタ６１の異常を通知するために、車両１に設けられた警告灯が点灯されてもよい。
【００７６】
＜第三実施形態＞
第三実施形態に係る車両は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る車両の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第三実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７７】
＜機関負荷設定処理＞
図６は、本発明の第三実施形態における機関負荷設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、ＥＣＵ９０によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００７８】
最初に、ステップＳ３０１において、充電状態推定部９２は、バッテリ２０が充電可能であるか否かを判定する。バッテリ２０が充電不可能であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。この場合、機関負荷設定部９３はドライバ要求出力に基づいて機関負荷を設定し、バッテリ２０の充電は行われない。
【００７９】
一方、ステップＳ３０１においてバッテリ２０が充電可能であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２では、捕集量算出部９１はＰＭ捕集量を算出する。
【００８０】
次いで、ステップＳ３０３では、機関負荷設定部９３はＰＭ捕集量に基づいて機関負荷を設定する。例えば、図７に実線で示されるように、機関負荷設定部９３は、ＰＭ捕集量が多くなるにつれて、機関負荷を連続的に増加させる。このことによって、ＰＭ捕集量に応じた適切な値に機関負荷が設定されるため、フィルタ６１に捕集されたＰＭをより効果的に除去することができる。図７の実線では、ＰＭ捕集量が多くなるにつれて、機関負荷は線形的に増加せしめられる。なお、図７に破線で示されるように、機関負荷設定部９３は、ＰＭ捕集量が多くなるにつれて、機関負荷を段階的に（ステップ状に）増加させてもよい。
【００８１】
また、フィルタ６１に流入する排気ガスの温度が所定温度（例えば６００〜６５０℃）に達するまでは、ＰＭの燃焼速度が機関負荷に比例して速くなり、除去されるＰＭの量も機関負荷に比例して多くなる。一方、フィルタ６１に流入する排気ガスの温度が所定温度（例えば６００〜６５０℃）に達した後は、排気ガス中の酸素量の増加によってＰＭの燃焼が促進される。しかしながら、機関負荷を増加させても、除去されるＰＭの量はあまり多くならない。
【００８２】
このため、図８に示されるように、機関負荷設定部９３は、ＰＭ捕集量が多くなるにつれて、機関負荷を連続的に増加させると共に、ＰＭ捕集量に対する機関負荷の増加率（図８のグラフの傾き）を低くしてもよい。このことによって、ＰＭ捕集量に応じたより適切な値に機関負荷を設定することができる。
【００８３】
また、機関負荷を過剰に増加させると、ＰＭの燃焼による発熱量が大きくなり、フィルタ６１が劣化するおそれがある。このため、図８に示されるように、機関負荷設定部９３は、機関負荷を増加させるとき、上限値ＵＬ以下に機関負荷を設定してもよい。このことによって、フィルタ６１の劣化を抑制しつつ、フィルタ６１に捕集されたＰＭを効果的に除去することができる。上限値ＵＬは、予め定められ、最大機関負荷よりも小さい値に設定される。なお、ステップＳ３０３において、機関負荷は平均値又は上限値として設定される。ステップＳ３０３の後、本制御ルーチンは終了する。
【００８４】
＜第四実施形態＞
第四実施形態に係る車両は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る車両の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第四実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８５】
第四実施形態では、フィルタ６１の劣化を抑制すべく、機関負荷設定部９３は、機関負荷を増加させるとき、上限値以下に機関負荷を設定する。しかしながら、機関負荷を増加させたとしても、バッテリ２０に供給する電力量をバッテリ２０に充電可能な電力量よりも大きくすることはできない。そこで、第四実施形態では、機関負荷設定部９３は、バッテリ２０に充電可能な電力量が大きいほど、上限値を高くする。このことによって、ＰＭ捕集量だけでなく、バッテリ２０が充電可能な電力量に応じた適切な値に機関負荷を設定することができる。
【００８６】
＜機関負荷設定処理＞
図９は、本発明の第四実施形態における機関負荷設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、ＥＣＵ９０によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００８７】
最初に、ステップＳ４０１において、充電状態推定部９２は、バッテリ２０が充電可能であるか否かを判定する。バッテリ２０が充電不可能であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、バッテリ２０が充電可能であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ４０２に進む。ステップＳ４０２では、捕集量算出部９１はＰＭ捕集量を算出する。
【００８８】
次いで、ステップＳ４０３では、充電状態推定部９２はバッテリ２０のＳＯＣに基づいてバッテリ２０に充電可能な電力量を算出する。バッテリ２０のＳＯＣが低いほど、バッテリ２０に充電可能な電力量は多くなる。なお、充電状態推定部９２は許容充電電力Ｗｉｎに基づいてバッテリ２０に充電可能な電力量を算出してもよい。許容充電電力Ｗｉｎが大きいほど、バッテリ２０に充電可能な電力量は多くなる。
【００８９】
次いで、ステップＳ４０４において、機関負荷設定部９３は、ＰＭ捕集量と、バッテリ２０に充電可能な電力量とに基づいて機関負荷を設定する。図１０は、ＰＭ捕集量と機関負荷との関係を示す図である。図１０には、バッテリ２０に充電可能な電力量が比較的大きいときのグラフが実線で示され、バッテリ２０に充電可能な電力量が比較的小さいときのグラフが破線で示される。バッテリ２０に充電可能な電力量が比較的大きいときの機関負荷の上限値ＵＬｈは、バッテリ２０に充電可能な電力量が比較的小さいときの機関負荷の上限値ＵＬｌよりも高くされる。
【００９０】
図１１は、バッテリ２０に充電可能な電力量と機関負荷の上限値との関係を示す図である。図１１に示されるように、機関負荷設定部９３は、バッテリ２０に充電可能な電力量が大きいほど、機関負荷の上限値を高くする。ステップＳ４０４の後、本制御ルーチンは終了する。
【００９１】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。
【００９２】
例えば、第１電動発電機１２は、電動機としては機能しない発電機であってもよい。また、第２電動発電機１６は、発電機としては機能しない電動機であってもよい。また、一方向にのみ回転力を伝達するワンウェイクラッチが動力分割機構１４に設けられ、第１電動発電機１２も走行用の動力を出力してもよい。
【００９３】
また、車両１はいわゆるシリーズパラレル式のハイブリッド車両である。しかしながら、車両１は、いわゆるシリーズ式、パラレル式等の他の種類のハイブリッド車両であってもよい。また、車両１はプラグインハイブリッド車両でなくてもよい。すなわち、バッテリ２０が外部電源７０によって充電されなくてもよい。
【００９４】
また、上述した実施形態は、任意に組み合わせて実施可能である。例えば、第二実施形態は第三実施形態又は第四実施形態と組合せ可能である。第二実施形態が第三実施形態と組み合わされる場合、図５のステップＳ２０１〜ステップＳ２０４が図６のステップＳ３０１の前に追加され、図６のステップＳ３０２が削除される。また、第二実施形態が第四実施形態と組み合わされる場合、図５のステップＳ２０１〜ステップＳ２０４が図９のステップＳ４０１の前に追加され、図９のステップＳ４０２が削除される。
【００９５】
また、第一実施形態において、機関負荷の上限値が定められ、機関負荷が上限値以下に設定されてもよい。また、図７に示されるように機関負荷を線形的に又は段階的に増加させる場合にも、機関負荷の上限値が定められ、機関負荷が上限値以下に設定されてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１    車両
１０    内燃機関
１６    第２電動発電機
２０    バッテリ
６０    排気管
６１    フィルタ
９０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
９１    捕集量算出部
９２    充電状態推定部
９３    機関負荷設定部
９４    内燃機関制御部
【図１】
2019182248.tif 000003
【図２】
2019182248.tif 000004
【図３】
2019182248.tif 000005
【図４】
2019182248.tif 000006
【図５】
2019182248.tif 000007
【図６】
2019182248.tif 000008
【図７】
2019182248.tif 000009
【図８】
2019182248.tif 000010
【図９】
2019182248.tif 000011
【図１０】
2019182248.tif 000012
【図１１】
2019182248.tif 000013