(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の排ガス通路に配置された粒子フィルタを再生させる方法を提供する。【解決手段】内燃機関１２は少なくとも１つの電動モータ１４を追加的に含むハイブリッド駆動装置１０の一部であり、電動モータ１４のための電気エネルギーは充電可能なバッテリ１６から提供され、電動モータ１４はバッテリ１６を充電するために一時的に発電機として作動し、ハイブリッド駆動装置１０により印加されるべき全体のトルク２４は内燃機関１２および／または電動モータ１４から提供され、粒子フィルタ２８を再生するために排ガス温度の上昇につながる内燃機関１２の負荷点シフトが行われることを特徴とする。【選択図】図１
2013159338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１２）の排ガス通路（２７）に配置された粒子フィルタ（２８）を再生させる方法であって、前記内燃機関（１２）は少なくとも１つの電動モータ（１４）を追加的に含むハイブリッド駆動装置（１０）の一部であり、前記電動モータ（１４）のための電気エネルギーは充電可能なバッテリ（１６）から提供され、前記電動モータ（１４）は前記バッテリ（１６）を充電するために一時的に発電機として作動し、前記ハイブリッド駆動装置（１０）により印加されるべき全体のトルク（２４）は前記内燃機関（１２）および／または前記電動モータ（１４）から提供され、前記粒子フィルタ（２８）を再生するために排ガス温度の上昇につながる前記内燃機関（１２）の負荷点シフトが行われる、そのような方法において、前記粒子フィルタ（２８）を再生させる前に、前記電動モータ（１４）が全体のトルク（２４）に貢献するトルク割合（２０）の引き上げによって、前記バッテリ（１６）が最小の充電状態になるまで放電され、前記バッテリ（１６）の最小の充電状態に達すると、排ガス温度の上昇につながる動作領域（３６．１，３６．２，３６．３，３６．４，３８．１，３８．２，３８．３，４０）が前記内燃機関（１２）のエンジン負荷特性図（３０）で判定されて、前記内燃機関（１２）が少なくとも前記粒子フィルタ（２８）の再生の開始時にこの選択された動作領域（３６．１，３６．２，３６．３，３６．４，３８．１，３８．２，３８．３，４０）で作動することによって、前記粒子フィルタ（２８）の再生が開始されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記内燃機関（１２）は前記粒子フィルタ（２８）の再生中に選択された前記動作領域（３６．１，３６．２，３６．３，３６．４，３８．１，３８．２，３８．３，４０）で作動することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バッテリ（１６）の放電は低い負荷（３２）への前記内燃機関（１２）の負荷変更によって行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記バッテリ（１６）の放電は前記内燃機関（１２）のターンオフおよび前記電動モータ（１４）の発電機動作での単独の作動によって行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記バッテリ（１６）の放電中には低負荷領域（３４）での前記内燃機関（１２）の動作が回避され、および／または前記バッテリ（１６）の放電プロセスが一時的に制限されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記内燃機関（１２）の低い回転数（ｎ）と高い負荷（３２）を起点として前記粒子フィルタ（２８）の再生中に負荷低下および／または回転数上昇が行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記粒子フィルタ（２８）の再生中に前記内燃機関（１２）の低い回転数（ｎ）と低い負荷（３２）を起点として高い負荷への負荷変更および／または回転数上昇が行われ、すべての回転数領域を通じて低い負荷（３２）を起点として高い負荷への変更が行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記内燃機関（１２）の負荷上昇時に前記電動モータ（１４）は発電機として作動することを特徴とする、先行請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
燃料供給が中断される前記内燃機関（１２）の可能な惰走動作にもかかわらず前記内燃機関（１２）は引き続き燃料供給によって作動し、前記内燃機関（１２）から提供されるエネルギーは発電機として作動する前記電動モータ（１４）に前記バッテリ（１６）の充電のために提供されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
内燃機関（１２）の排ガス通路（２７）に配置された粒子フィルタ（２８）を再生させるためのハイブリッドコーディネータにおいて、前記ハイブリッドコーディネータ（１８）はエンジン負荷特性図（３０）を含んでおり、前記内燃機関（１２）と電動モータ（１４）の制御のために先行請求項のうちいずれか１項に記載の方法を実施するように特別にセットアップされていることを特徴とするハイブリッドコーディネータ。
【請求項１１】
前記ハイブリッドコーディネータ（１８）は上位のエンジン制御部（２６）の統合された構成要素であることを特徴とする、請求項９に記載のハイブリッドコーディネータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド駆動装置の内燃機関の排ガス通路に配置された少なくとも１つの粒子フィルタを再生させる方法に関する。ハイブリッド駆動装置は、内燃機関のほか、少なくとも１つの電動モータを含んでいる。電動モータを作動させるための電気エネルギーは、充電可能なバッテリによって提供される。電動モータは一方では駆動のために利用され、他方では、バッテリを充電するための発電機として利用される。
【０００２】
さらに本発明は、ハイブリッド駆動装置を制御するためのハイブリッドコーディネータに関する。ハイブリッドコーディネータは、内燃機関と電動モータとによって印加されるべきトルクをコーディネートする。ハイブリッドコーディネータはさらに、バッテリの充電プロセスをコーディネートする。さらにハイブリッドコーディネータは、特に粒子フィルタの再生をコーディネートする。
【背景技術】
【０００３】
ハイブリッド駆動装置では、内燃機関と少なくとも１つの電動モータが利用される。全体のトルクは内燃機関と電動モータから割合に応じて提供される。このとき、全体のトルクに関わる要求に応じて、またはバッテリの充電に関わる要求に応じて、全体のトルクを内燃機関だけから提供するか、または電動モータだけから提供するか、またはこれら両方のエンジンから割合に応じて提供することができる。
【０００４】
電動モータは、バッテリを充電するために発電機として作動させることができる。このとき発電機は内燃機関によって駆動され、または、場合により提供される運動エネルギーを電気エネルギーへと変換する。
【０００５】
特許文献１には、ディーゼルエンジンと電動モータのトルクへの貢献度を決める、ハイブリッド車両の制御装置が記載されている。ディーゼルエンジンの排ガス通路には、粒子フィルタが配置されている。要求される全体のトルクをディーゼルエンジンによって提供できるとき、制御装置はディーゼルエンジンを単独で作動させる。ディーゼルエンジンが単独で要求されるトルクを提供することができないとき、制御装置はディーゼルエンジンと電動モータを両方とも作動させ、追加で必要なトルクが電動モータによって提供される。粒子フィルタの再生が必要になると、制御装置はディーゼルエンジンを作動させて、ディーゼルエンジンの回転数が低いときに全体のトルクに占めるディーゼルエンジンから提供される割合が高くなるようにする。それにより、ハイブリッド駆動装置の負荷が低いときでも、高い排ガス温度に基づいて粒子フィルタの再生をいっそうエネルギー効率的に開始できる程度まで、排ガス温度が高くなる。さらに制御装置は、全体のトルクに占めるディーゼルエンジンから提供されるべき割合を、バッテリの充電状態を考慮したうえで決めることが意図されており、それにより、バッテリの充電状態を所定の範囲内に保つことができる。
【０００６】
特許文献２より、ディーゼルエンジンと電動モータとを含むハイブリッド駆動装置が公知となっており、ディーゼルエンジンの排ガス通路には粒子フィルタが配置されている。粒子フィルタの再生を開始するために、ディーゼルエンジンの回転数が低いとき、ディーゼルエンジンにより印加されるべきトルク貢献度が引き上げられて、排ガス温度を上昇させる。
【０００７】
特許文献３には、ディーゼルエンジンを含み、その排ガス通路に粒子フィルタが配置されたハイブリッド車両の制御部が記載されている。この制御部は、ディーゼルエンジンから提供されるべきトルクが粒子フィルタの再生中に引き上げられるとともに、電動モータのトルク貢献度が低減されるように設計されている。
【０００８】
公知のハイブリッド駆動装置では、バッテリがすでに充電されている場合、粒子フィルタの再生中にディーゼルエンジンにより追加的に提供されるエネルギーをバッテリの充電のために利用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２００７００８７４５Ａ１号明細書
【特許文献２】特開２００５−１２０８８７Ａ号公報
【特許文献３】特開２００６−２７５００９Ａ号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって本発明の課題は、内燃機関の排ガス通路に配置された粒子フィルタのエネルギー節約的な再生を可能にする方法を提供することにあり、内燃機関はハイブリッド駆動装置で少なくとも１つの電動モータとともに設けられている。
【００１１】
さらに本発明の課題は、この方法を実施するためのハイブリッドコーディネータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、内燃機関の排ガス通路に配置された少なくとも１つの粒子フィルタを再生させる方法を前提とするものであり、内燃機関は少なくとも１つの電動モータを追加的に含むハイブリッド駆動装置の一部であり、電動モータのための電気エネルギーは充電可能なバッテリから提供され、電動モータはバッテリを充電するために一時的に発電機として作動し、ハイブリッド駆動装置により印加されるべき全体のトルクは内燃機関および／または電動モータから提供され、粒子フィルタを再生するために排ガス温度の上昇につながる内燃機関の負荷点シフトが行われる。
【００１３】
本発明による方式は、粒子フィルタを再生させる前に、電動モータが全体のトルクに貢献するトルク割合の引き上げによって、バッテリが最小の充電状態になるまで放電され、バッテリの最小の充電状態に達すると、排ガス温度の上昇につながる動作領域が内燃機関のエンジン負荷特性図で判定されて、内燃機関が少なくとも粒子フィルタの再生の開始時にこの選択された動作領域で作動することによって、粒子フィルタの再生が開始されることを特徴としている。
【００１４】
本発明による方式は、特に、ハイブリッド駆動装置の低負荷の動作段階のときに、再生時間と燃料消費量を削減することを可能にする。
【００１５】
本発明による方式の好ましい発展例と実施形態は、それぞれ従属請求項の対象となっている。
【００１６】
内燃機関の排ガス通路に配置された粒子フィルタを再生させるための本発明によるハイブリッドコーディネータは、特に粒子フィルタの再生を開始するのに適当な動作条件を決めるためのエンジン負荷特性図を含んでいる。したがって、本発明によるハイブリッドコーディネータは、本発明による方法を実施するために特別にセットアップされている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】粒子フィルタを再生させる本発明の方法が進行する技術的な周辺状況を示す図である。
【図２】因子グラフの形態のエンジン負荷特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、内燃機関１２と少なくとも１つの電動モータ１４が駆動装置として設けられたハイブリッド駆動装置１０を示している。内燃機関１２はガソリン内燃機関、ディーゼル内燃機関、ガス内燃機関、またはその他の燃料混合物式の内燃機関であってよい。電動モータ１４を作動させるためのエネルギーは、充電可能なバッテリ１６から提供される。
【００１９】
ハイブリッド駆動装置１０を制御するために、全体のトルク２４に対する電動モータ１４のトルク貢献度２０と、内燃機関１２のトルク貢献度２２との両方をコーディネートするハイブリッドコーディネータ１８が設けられている。さらにハイブリッドコーディネータ１８は、バッテリ１６の充電と放電を制御する。ハイブリッドコーディネータ１８は、上位のエンジン制御部２６の統合された構成要素である。
【００２０】
内燃機関１２の排ガス通路２７には、粒子フィルタ２８が配置されている。粒子フィルタ２８は粒子充填レベルに依存して再生される。粒子フィルタ２８で集められた粒子は、特にそれがすす粒子である場合、再生の過程で燃焼させることができる。たとえば燃料添加剤による粒子のコンディショニングといった他の方策を講じることなく、およそ摂氏６５０度の温度を超えれば自然の酸化反応を見込むことができる。内燃機関１２が高い負荷で作動しているとき、排ガス通路２７の排ガス温度は、再生の開始のために必要な摂氏６５０度に達することができる。内燃機関１２がガソリン内燃機関である場合、高い負荷のときにはそのように高い排ガス温度を見込むことができるが、ディーゼル内燃機関ではそうした温度に達するのはむしろ稀である。
【００２１】
しかし内燃機関１２の負荷が低いときには、ディーゼル内燃機関でもガソリン内燃機関でも、十分に高い排ガス温度を前提とすることができない。排ガス温度を高めるための１つの選択肢は、内燃機関１２の負荷を増やすことにある。その場合、燃焼条件を悪化させることができ、それにより、内燃機関１２の同じトルク割合２２で排ガス温度が上昇する。ディーゼル内燃機関では、さまざまに異なる燃料噴射の時点を変更することができる。ガソリン内燃機関では、特にイグニションタイミングに介入することができる。
【００２２】
粒子フィルタ２８の効率的な再生のために、または少なくとも再生の開始のために、必ずしも排ガス温度を摂氏６５０度まで引き上げなくてはならないわけではない。排ガス温度がいくらかでも上昇するだけで、すでに効率の向上が得られるが、その場合、粒子フィルタでの温度上昇のための別の方策が意図されていなくてはならない。それはたとえば排ガス通路２７への燃料の投入であり、この燃料が触媒で補助されながら燃焼し、そのようにして排ガス温度がさらに高くなり、ないしは粒子フィルタが直接加熱される。
【００２３】
図２は、内燃機関１２のエンジン負荷特性図３０を因子グラフの形態で示している。粒子フィルタ２８の再生を実施できるかどうか、どれだけ効率的に実施できるかは、エンジン負荷特性図３０に一例として書き込まれている因子によって反映されている。エンジン負荷特性図３０では、負荷３２と回転数ｎからなる各組の値に、そのような影響因子が割り当てられている。因子は再生プロセスの効率を、数値１に合わせて標準化して表している。因子は、内燃機関１２の負荷３２と回転数ｎとに依存して決まる。このエンジン負荷特性図３０は、９つの動作領域３４，３６．１，３６．２，３６．３，３６．４，３８．１，３８．２，３８．３，４０に区分されている。
【００２４】
第１の動作領域３４は、粒子フィルタ２８を再生するのに適切な排ガス条件が整っていない動作条件を示している。第１の動作領域３４は低負荷領域に相当している。第２の動作領域３６．１、第３の動作領域３６．２、第４の動作領域３６．３、および第５の動作領域３６．４は、中程度の効率で再生を可能にする因子を示している。第６の動作領域３８．１、第７の動作領域３８．２、および第８の動作領域３８．３では、粒子フィルタ２８の再生で良好な効率が実現され、第９の動作領域４０では最善の効率が実現される。
【００２５】
エンジン負荷特性図３０に一例として書き込まれている因子は、特に、特定の負荷３２と特定の回転数ｎのときの内燃機関１２の燃料消費量、粒子フィルタ２８の温度、粒子フィルタ２８の手前での酸素質量流量などに依存して決まる。
【００２６】
ハイブリッドコーディネータ１８は、ハイブリッド駆動装置１０により印加されるべき全体のトルク２４を提供するために、内燃機関１２のトルク割合２２と電動モータ１４のトルク割合２０を制御する。
【００２７】
粒子フィルタ２８の効率的な再生を実施するために、または少なくとも粒子フィルタ２８の再生の効率的な開始のために、内燃機関１２の大半の負荷点について負荷３２の増大が必要となり、それは、適当な領域に、たとえば第９の動作領域４０に到達するためである。
【００２８】
本発明によるとハイブリッドコーディネータ１８は、まずバッテリ１６を最小の充電状態まで放電させることによって、粒子フィルタ２８の再生を準備する。ハイブリッド駆動装置１０により印加されるべき全体のトルク２４に占める電動モータ１４から提供される割合２０は、この動作状態のとき、好ましくは最大限可能な値まで引き上げられる。
【００２９】
最小の充電状態は、たとえばバッテリ１６の使用年数やバッテリ１６の温度に依存して決めることができる。
【００３０】
バッテリ１６の放電は、負の負荷点シフトによって行われ、または、純粋な電気動作が可能な場合には内燃機関１２のターンオフによって行われる。バッテリ１６の放電をできる限り効率的に行うために、非効率的な内燃機関１２の低負荷領域は回避するほうがよい。
【００３１】
許容される最小の充電状態に達すると、ハイブリッドコーディネータ１８がバッテリ１６の放電プロセスを終わらせる。
【００３２】
バッテリ１６が最小の充電状態に達すると、ハイブリッドコーディネータ１８は粒子フィルタ２８の再生をリリースすることができる。バッテリ１６は許容される充電状態の一番下にきているので、内燃機関１２をいっそう高い負荷３２で作動させることができる。ここで重要なのは、内燃機関１２のトルク割合２２を提供するのに不必要なエネルギーないし余剰のトルクを利用して、電動モータ１４を発電機動作で駆動し、バッテリ１６を再び充電することができるということである。
【００３３】
ハイブリッドコーディネータ１８には、粒子フィルタ再生の燃焼アプリケーションに関する必要な情報が保存されている。ハイブリッドコーディネータ１８は、保存されているエンジン負荷特性図３０に基づき、粒子フィルタ２８の再生のための適当な動作条件が整っている動作領域３６．１，３６．２，３６．３，３６．４，３８．１，３８．２，３８．３，４０を判定する。ハイブリッドコーディネータ１８は、印加されるべき全体のトルク２４に適合させながら、粒子フィルタ再生のための条件を改善する負荷点シフトおよび／または回転数シフトを算出する。
【００３４】
このとき回転数シフトは、適当なトランスミッションを必要とする。
【００３５】
ハイブリッドコーディネータ１８は、負荷点シフトないし回転数シフトにあたって、バッテリ１６が最大の充電状態に達するまでに利用できる充電容量を考慮する。
【００３６】
低い排ガス温度と少ない酸素質量流量しか見込むことができない低負荷領域、特に第１の動作領域３４、場合により第２、第３、第４、および第５の動作領域３６．１，３６．２，３６．３，３６．４は、バッテリ１６の充電状態がそれを許す限りにおいて、ハイブリッドコーディネータ１８により回避される。
【００３７】
回転数ｎが低く全負荷に近いエンジン負荷特性図３０の酸素の少ない動作領域では、粒子の燃焼速度が低下する。このようなエンジン負荷特性図３０の動作領域では、ハイブリッドコーディネータ１８は内燃機関１２の負荷点の引き下げを行い、および可能であれば回転数上昇ｎを行う。このことは、バッテリ１６の充電状態の低下との関連で、要求される全体のトルク２４の一部を電動モータ１４が生成することによって行われる。
【００３８】
エンジン負荷特性図３０のその他の動作領域では、ハイブリッドコーディネータ１８は負荷点の引き上げを行う。負荷点の引き上げの程度は、この方策によって実現することができる、粒子フィルタ再生の効率向上によって規定される。効率向上は、エンジン負荷特性図３０から因数を参照して直接的に読み取ることができる。
【００３９】
ハイブリッド駆動装置１０が自動車に配置されている場合、自動車が駆動されることなく動き続ける惰走状況が生じることがある。そのような惰走段階では、内燃機関１２のトルク割合２２をゼロに設定し、内燃機関１２をターンオフすることができる。負の全体トルク２４と見なすことができる、詳しくは示さない駆動装置により惰走段階で提供される運動エネルギーを、発電機動作で電動モータ１４を作動させるために利用して、バッテリ１６を充電することができる。
【００４０】
粒子フィルタ２８の再生の進行中には、ハイブリッドコーディネータ１８はこのような方式を採用せず、場合によりまだ利用できるバッテリ１６の充電容量を負荷点の引き上げおよび／または回転数上昇のために用意しておく。こうした方策により、内燃機関１２が停止したときの再生プロセスの中断を回避することができ、これに応じて、必要となる非効率な粒子フィルタ２８の部分再生プロセスを回避することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ハイブリッド駆動装置
１２  内燃機関
１４  電動モータ
１６  バッテリ
１８  ハイブリッドコーディネータ
２４  トルク
２７  排ガス通路
２８  粒子フィルタ
３０  エンジン負荷特性図
【図１】
2013159338.tif 000003
【図２】
2013159338.tif 000004