(57)【要約】【課題】モータアシストモードで走行中にＤＰＦ再生モードへ移行するときであってバッテリの充電量が低いとき、エンジントルクの急激な増大によるトルクショック及びＤＰＦの溶損を防止しながら効率的なＤＰＦの再生を行う。【解決手段】本発明は、モータアシストモード走行中に、ＰＭの堆積量が所定の堆積量より多く(S2)、かつバッテリの充電量が所定の充電量より低いとき(S3)、バッテリの充電量に基づいてエンジンの第１の目標トルクを演算し(S4)、第１の目標トルクと現在トルクとのトルク差が所定値より大きいとき(S5)、排気温度が所定温度以上となるトルクであって、第１の目標トルクより小さい第２の目標トルクを演算し(S6)、トルクが第２の目標トルクとなるように燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一方を制御した後に、第１の目標トルクとなるように燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一方を制御する(S11)。【選択図】図３
2007276510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン及びモータの少なくとも一方を駆動力源とするハイブリッド車両において、
前記モータが前記エンジンによって駆動されて発電した電力を充電するバッテリと、
前記バッテリの充電量が所定の充電量より低いと判定されたとき、前記エンジンを駆動して前記バッテリへの充電を開始する充電制御手段と、
前記エンジンの排気通路に設けられ、排気中に含まれる粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の堆積量が所定の堆積量より多いと判定されたとき、前記エンジンのトルクを増大させて排気温度を上昇させることで粒子状物質を燃焼させるパティキュレートフィルタ再生手段と、
前記エンジン及び前記モータの両方を駆動して走行中に、前記堆積量が所定の堆積量より多いと判定されたときであって、前記バッテリの充電量が所定の充電量より低いと判定されたとき、前記バッテリの充電量に基づいて前記エンジンの第１の目標トルクを演算する第１目標トルク演算手段と、
前記第１の目標トルクと現在トルクとのトルク差が所定値より大きいとき、前記エンジンの排気温度が所定温度以上となる前記エンジンのトルクであって、前記第１の目標トルクより小さい第２の目標トルクを演算する第２目標トルク演算手段と、
前記第２目標トルクが演算されたとき、前記エンジンのトルクが前記第２の目標トルクとなるように前記エンジンの燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一方を制御した後に、前記エンジンのトルクが前記第１の目標トルクとなるように前記エンジンの燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一方を制御するエンジン制御手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
前記エンジン制御手段は、燃料噴射時期をリタードするとともに燃料噴射量を増量することで、前記エンジンのトルクを段階的に増大させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記エンジン制御手段は、燃料噴射時期をリタードするとともに燃料噴射量を増量することで、前記パティキュレートフィルタに堆積する粒子状物質の燃焼速度を段階的に上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記エンジン制御手段は、現在のトルクと前記第２の目標トルクとにおける粒子状物質の燃焼速度差、又は前記第２の目標トルクと前記第１の目標トルクとにおける粒子状物質の燃焼速度差が大きいほど前記燃料噴射時期及び前記燃料噴射量の変化率が小さくなるように前記燃料噴射時期及び前記燃料噴射量を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記第２目標トルク演算手段は、前記エンジンのトルクを前記第２の目標トルクまで増大させるのに要する前記燃料噴射時期及び前記燃料噴射量の変化量が、前記第２の目標トルクから前記第１の目標トルクまで増大させるのに要する前記燃料噴射時期及び前記燃料噴射量の変化量より大きくなるように、前記第２の目標トルクを演算することを特徴とする請求項２から４までのいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
前記所定温度は前記粒子状物質の燃焼開始温度以上の温度であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパラレルハイブリッド車両におけるＤＰＦ再生制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動力源としてエンジンとモータとを備え、運転状態に応じて駆動力源を切り替えて走行するハイブリッド車両では、従来のエンジン出力のみで走行する車両に比べて燃費及び排気浄化特性に優れているが、エンジンの運転に伴う排気ガスの排出は避けることができず、エンジンから排出される排気ガスを浄化するための排気浄化装置は必要である。
【０００３】
特許文献１にはハイブリッド車両において、バッテリの充電量が所定の下限値以下になったとき、発電機を駆動するディーゼルエンジンの駆動力を制御して発電機からバッテリへの充電を開始し、ディーゼルエンジンの排気通路に備えられたパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の再生要求があるときには、所定の下限値を通常運転時よりも低い値に変更する点が開示されている。これにより、バッテリの連続充電時間が延長されるので、エンジンの高負荷状態での連続運転時間も延長されることとなり、ディーゼルエンジンからの高温の排気ガスによってパティキュレート（ＰＭ）が燃焼する時間が確保されることになる。
【特許文献１】特開２００２−２４２７２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的にＤＰＦ再生中はエンジントルクが高く、エンジンとモータの両方を駆動に使う、いわゆるモータアシストモードではエンジントルクは低い。また、バッテリを充電するために発電機を駆動するとき、その分だけエンジントルクを増大させる必要がある。
【０００５】
したがって、モータアシストモードで走行中にＤＰＦの再生及びバッテリの充電を開始するとエンジントルクが急激に増大してトルクショックが発生するおそれがある。また、エンジントルクの増大に伴って排気温度が急激に上昇してＤＰＦ内でのＰＭの燃焼が暴走してＤＰＦが溶損されるおそれがある。
【０００６】
本発明は、モータアシストモードで走行中にＤＰＦ再生モードへ移行するときであってバッテリの充電量が低いとき、エンジントルクの急激な増大によるトルクショック及びＤＰＦの溶損を防止しながら効率的なＤＰＦの再生を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のハイブリッド車両のＤＰＦ制御装置は、エンジン及びモータの両方を駆動して走行中に、ＰＭの堆積量が所定の堆積量より多いと判定されたときであって、バッテリの充電量が所定の充電量より低いと判定されたとき、バッテリの充電量に基づいてエンジンの第１の目標トルクを演算し、第１の目標トルクと現在トルクとのトルク差が所定値より大きいとき、エンジンの排気温度が所定温度以上となるエンジンのトルクであって、第１の目標トルクより小さい第２の目標トルクを演算し、第２の目標トルクが演算されたとき、エンジンのトルクが第２の目標トルクとなるようにエンジンの燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一方を制御した後に、エンジンのトルクが第１の目標トルクとなるようにエンジンの燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一方を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モータアシストモードからＤＰＦ再生モードへ切り替える際であって、バッテリの充電量が低い状態のとき、エンジンのトルクを排気温度が所定温度以上であって第１の目標トルクより低い第２の目標トルクまで上昇させた後に、第１の目標トルクまで上昇させるようにエンジンの燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一方を制御するので、ＤＰＦ再生に加えて発電のためにエンジントルクを上昇させる必要がある状況であっても、トルクの急激な上昇を抑制してトルクショックを防止しながらＤＰＦの再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は本発明におけるハイブリッド車両のＤＰＦ制御装置の概略構成図である。本発明のハイブリッド車両はパラレルハイブリッド車両であり、エンジン１及びモータ２を駆動力源として構成される。
【００１０】
エンジン１は、駆動力をモータ２及び変速機３を介して駆動輪４へと伝達するとともに、モータ２を駆動する。変速機３は入力軸の回転速度を変速して出力軸から出力する。
【００１１】
モータ２は、バッテリ５に蓄電された電力を消費することで駆動するとともに、エンジン１の駆動力によって駆動されることで発電する。バッテリ５に蓄電された電力はインバータ６を介してモータ２へ供給され、モータ２によって発電された電力はインバータ６を介してバッテリ５に蓄電される。また、車両の制動時に得られる回生エネルギはモータ２で電力として回収されバッテリ５に充電される。
【００１２】
バッテリ５への電力の充放電は、エンジン１によるモータ２の駆動を制御することによって発電量を調整し、バッテリ５の充電に割り当てる電力を増減することによって制御される（充電制御手段）。本実施形態では図２に示すように、バッテリ５の充電量（以下「ＳＯＣ」という）が低下して下限値Ｌ１を下回るとバッテリ５への電力充電を開始し、ＳＯＣが上昇して上限値Ｈ１以上となると充電を停止する。
【００１３】
したがって、バッテリ５のＳＯＣが十分で車両が要求する負荷をバッテリ５の電力のみでカバーできる場合は、エンジン１を停止してバッテリ５からの放電がなされ、ＳＯＣが不足してくるとエンジン１を運転して車両の駆動力以外の電力をバッテリ５に充電する。このように、エンジン１の運転自体を停止／開始することによってバッテリ５への電力の充放電が制御され、充電時はバッテリ５への充電分だけモータ２の発電量が大きいため、エンジン１の負荷は放電時よりも充電時の方が大きくなる。
【００１４】
エンジン１は、一般的なディーゼルエンジン１として構成される。エンジン１の排気通路７には、排気ガス中のパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集するためのパティキュレートフィルタ８（以下「ＤＰＦ」という）が配設される。また、排気通路７のＤＰＦ８の上流側と下流側には、排気通路７内の圧力を検出する圧力センサ９がそれぞれ配設される。
【００１５】
コントローラ１０は、圧力センサ９によって検出される排気通路７内の圧力、インバータ６によって検出されるバッテリ５の充電量に基づいてエンジン１及びモータ２を制御する。
【００１６】
次にコントローラ１０で行う制御について図３のフローチャートを参照しながら説明する。なお本制御は、ディーゼルエンジン１及びモータ２の両方の駆動力によって走行するモータアシストモードで走行中に実行される。
【００１７】
ステップＳ１では、ＤＰＦ８内のＰＭ堆積量を推定する。ＰＭ堆積量は、圧力センサ９によって検出された圧力に基づいてＤＰＦ８の上流側と下流側との圧力差を演算することで推定される。なお、ＰＭ堆積量と圧力差との関係は予め実験などによって求めておく。
【００１８】
ステップＳ２では、ＤＰＦ再生要求があるか否かを判定する。ＤＰＦ再生要求があればステップＳ３へ進み、ＤＰＦ再生要求がなければステップＳ１３へ進んで通常運転モードを行う。通常運転モードとはＤＰＦ再生を行わない通常の運転モードであり、このモードの詳細は省略する。
【００１９】
また、ＤＰＦ再生要求はＰＭ堆積量が上限値より多いとき「有」と判定され、一旦再生要求有と判定された後ＰＭ堆積量が下限値より少なくなると「無」と判定される。ここで、図４に示すようにＰＭ堆積量が点Ｄにおける堆積量より少なくなるとＤＰＦ８のＰＭ捕集効率が急激に低下するので、点Ｄにおける堆積量を下限値に設定する。
【００２０】
ステップＳ３では、ＳＯＣが所定値Ｌ１より低いか否かを判定する。ＳＯＣが所定値Ｌ１より低ければステップＳ４へ進み、所定値Ｌ１以上であればステップＳ１２（パティキュレートフィルタ再生手段）へ進んでＤＰＦ再生モードを行う。所定値Ｌ１は図２の下限値Ｌ１に設定され、これによりＤＰＦ再生に加えてバッテリ５の充電が必要な状況、すなわちエンジントルクがより大きくなる状況を判定することができる。
【００２１】
また、ＤＰＦ再生モードとは、エンジン１の排気温度を上昇させることでＤＰＦ８内のＰＭを燃焼させてその堆積量を低下させるモードであり、例えば燃料噴射量を増加させ、燃料噴射時期をリタードすることでエンジン１の排気温度を上昇させる。
【００２２】
ステップＳ４（第１目標トルク演算手段）では、目標エンジントルクを演算する。目標エンジントルクは図５のマップを参照してＳＯＣ及びエンジン回転速度に基づいて演算する。
【００２３】
ステップＳ５では、目標エンジントルクと現在のエンジントルクとの差を演算し、この差が所定値Ｔｏより大きいか否かを判定する。トルク差が所定値Ｔｏより大きければステップＳ６へ進み、所定値Ｔｏ以下であればステップＳ１２へ進んでＤＰＦ再生モードを行う。
【００２４】
ステップＳ６（第２目標トルク演算手段）では、運転点を設定する。運転点は、図６のマップを参照して、現在の運転点と目標トルクに対応する運転点との間であって排気温度が粒子状物質の燃焼開始温度以上となるように設定される。但し、排気温度が現在の排気温度より目標トルクにおける排気温度に近くなるように設定される。以下の説明では現在の運転点をＡ、目標トルクに対応する運転点をＣ、ステップＳ６で設定される運転点をＢとする。
【００２５】
ステップＳ７では、運転点を点Ｂ、Ｃに移行させるのに必要なエンジン１の燃料噴射時期及び燃料噴射量をそれぞれ演算する。燃料噴射量は図７のマップを参照して各運転点における目標トルク、回転速度に基づいて演算される。燃料噴射時期は図８を参照して各運転点における排気温度及び燃料噴射量に基づいて演算される。ここで、運転点Ｂは排気温度が現在の排気温度より目標トルクにおける排気温度に近くなるように設定されるので、目標噴射量の増分及び噴射時期のリタード量がＢＣ間よりＡＢ間の方が多くなる。
【００２６】
ステップＳ８では、運転点Ａから運転点Ｂへの移行に必要なエンジンサイクル数ＮAB及び運転点Ｂから運転点Ｃへの移行に必要なエンジンサイクル数ＮBCを演算する。エンジンサイクル数ＮAB、ＮBCは以下の（１）、（２）式に基づいて演算される。
【００２７】
【数１】
2007276510.tif 000003
【００２８】
【数２】
2007276510.tif 000004
【００２９】
ここで、Ｎ0は所定のサイクル数、ＸAは運転点Ａでの燃焼速度、ＸBは運転点Ｂでの燃焼速度、ＸCは運転点Ｃでの燃焼速度である。所定のサイクル数Ｎ0とはトルクショックが運転者にとって気にならない程度の値であり、予め実験によって求めておく。
【００３０】
ステップＳ９では、１サイクル当たりの燃料噴射時期のリタード量ΔＩＴを演算する。運転点Ａから運転点Ｂへの移行時における１サイクル当たりのリタード量ΔＩＴAB、運転点Ｂから運転点Ｃへの移行時における１サイクル当たりのリタード量ΔＩＴBCは、以下の（３）、（４）式に基づいて演算される。
【００３１】
【数３】
2007276510.tif 000005
【００３２】
【数４】
2007276510.tif 000006
【００３３】
ここで、ＩＴA、ＩＴB、ＩＴCはそれぞれ運転点Ａ、Ｂ、Ｃにおける燃料噴射時期である。
【００３４】
ステップＳ１０では、１サイクル当たりの燃料噴射量増分ΔＱを演算する。運転点Ａから運転点Ｂへの移行時における１サイクル当たりの噴射量増分ΔＱAB、運転点Ｂから運転点Ｃへの移行時における１サイクル当たりの噴射量増分ΔＱBCは、以下の（５）、（６）式に基づいて演算される。
【００３５】
【数５】
2007276510.tif 000007
【００３６】
【数６】
2007276510.tif 000008
【００３７】
ここで、ＱA、ＱB、ＱCはそれぞれ運転点Ａ、Ｂ、Ｃにおける燃料噴射量である。
【００３８】
ステップＳ１１（エンジン制御手段）では、ステップＳ８において演算されたエンジンサイクル数ＮAB、ＮBCが経過するまで段階的に噴射量及び噴射時期を制御してエンジン１の燃焼温度を上昇させつつ、余剰のエンジントルクで充電を行う。
【００３９】
次に図９を参照しながら本実施形態の作用を説明する。図９は本実施形態におけるハイブリッド車両のＤＰＦ制御装置の作用を示すタイムチャートである。
【００４０】
モータアシストモードで走行中、時刻ｔ１においてＤＰＦ再生要求が「有」と判定され、このときのＳＯＣが所定値Ｌ１より低い場合であって、目標トルクと現在トルクとの差が大きい場合は、運転点Ｂを設定する。燃料噴射量及び噴射時期を１サイクルごとに段階的に変化させることで運転点Ｂまで移行させる。このとき燃料噴射量を増量し、燃料噴射時期をリタードする。これによりエンジン１の排気温度が上昇するので、ＤＰＦ８の温度が上昇し、図１０のテーブルに示すようにＰＭ燃焼速度が上昇していく。また、燃料噴射量の増量によりエンジントルクが増大するので、余剰のトルクによって発電が行われＳＯＣが上昇する。
【００４１】
時刻ｔ２において運転点Ｂへ移行し、さらに燃料噴射量及び噴射時期をｔ１〜ｔ２間より緩やかに段階的に変化させることで運転点Ｃまで移行させる。
【００４２】
時刻ｔ３において運転点Ｃへ移行し、目標トルクが達成されることによりＤＰＦ再生が行われる。
【００４３】
以上のように本実施形態では、モータアシストモードからＤＰＦ再生モードへ切り替える際であって、バッテリ５の充電量が低い状態のときに、目標トルクと現在トルクとのトルク差が所定値Ｔｏより大きいとき、運転点Ａと運転点Ｃとの間であって排気温度が所定温度以上となる運転点Ｂを設定し、エンジントルクを運転点Ｂに対応するトルクまで増大させた後、運転点Ｃに対応するトルクである目標トルクまで増大させるようにエンジン１の燃料噴射量を増量しつつ、燃料噴射時期をリタードする。これにより、排気温度を上昇させながらトルクの増大を抑制することができ、ＤＰＦ再生に加えて発電のためにエンジントルクを上昇させる必要がある状況であっても、トルクの急激な上昇を抑制してトルクショックを防止しながらＤＰＦ８の再生を行うことができる。
【００４４】
また運転点Ｂは、燃料噴射量の増量分及び燃料噴射時期のリタード量が運転点Ａ−Ｂ間より運転点Ｂ−Ｃ間において小さくなるように設定されるので、運転点Ａ−Ｂ間より運転点Ｂ−Ｃ間の方がＤＰＦ８温度の上昇速度が低くなりＤＰＦ８が過熱して暴走することを防止できる。
【００４５】
さらに、所定温度はＰＭの燃焼開始温度以上の温度に設定されるので、エンジントルクを段階的に増大させても、運転点ＢにおいてＰＭは燃焼を開始するので効率的にＰＭを燃焼させてＤＰＦの再生を行うことができる。
【００４６】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【００４７】
例えば本実施形態では、排気温度を上昇させ、エンジントルクを増大させるのに燃料噴射量及び噴射時期を制御しているが、図１１のタイムチャートに示すように運転点ＡからＢまでは吸気絞り弁の開度を低下させ、運転点ＢからＣまでは燃料噴射量及び噴射時期を制御しても同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
また、本実施形態では運転点Ａと運転点Ｃとの間に運転点Ｂを設定しているが、運転点Ａと運転点Ｃとの間に２以上の運転点を設定してもよい。これにより、トルク変動がさらに緩やかになり、トルクショックをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施形態におけるハイブリッド車両のＤＰＦ制御装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態におけるハイブリッド車両のＤＰＦ制御装置の充電制御を示すマップである。
【図３】本実施形態におけるハイブリッド車両のＤＰＦ制御装置の制御を示すフローチャートである。
【図４】パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量と捕集効率との関係を示すテーブルである。
【図５】エンジン回転速度、ＳＯＣ及び目標トルクの関係を示すマップである。
【図６】エンジン回転速度、トルク及び排気温度の関係を示すマップである。
【図７】エンジン回転速度、トルク及び目標燃料噴射量の関係を示すマップである。
【図８】燃料噴射時期、燃料噴射量及び排気温度の関係を示すマップである。
【図９】本実施形態におけるハイブリッド車両のＤＰＦ制御装置の作用を示すタイムチャートである。
【図１０】ＤＰＦ温度及びＰＭ燃焼速度の関係を示すテーブルである。
【図１１】別実施形態におけるハイブリッド車両のＤＰＦ制御装置の作用を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１  エンジン
２  モータ
３  変速機
４  駆動輪
５  バッテリ
６  インバータ
７  排気通路
８  パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
９  圧力センサ
１０  コントローラ
【図１】
2007276510.tif 000009
【図２】
2007276510.tif 000010
【図３】
2007276510.tif 000011
【図４】
2007276510.tif 000012
【図５】
2007276510.tif 000013
【図６】
2007276510.tif 000014
【図７】
2007276510.tif 000015
【図８】
2007276510.tif 000016
【図９】
2007276510.tif 000017
【図１０】
2007276510.tif 000018
【図１１】
2007276510.tif 000019