JP2019077224A - 車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】排気浄化装置の再生動作中にエンジンの騒音及び振動が増加すること及び燃費性能が低下することを防止できる車両の制御装置を提供すること。【解決手段】ECUには、エンジンのエンジン出力とGPF温度との相関を定めた再生処理マップが予め記憶されている。再生処理マップには、エンジン出力ごとのGPFの昇温可能な最大温度を結んだ上限温度線と、エンジン出力ごとのGPFの昇温可能な最小温度を結んだ下限温度線とが設定される。ECUは、GPFの再生を開始する所定の再生開始条件が成立していること(ステップS1でYES)、及び、再生処理マップにおける上限温度線と下限温度線とにより挟まれた領域のうち下限再生温度を跨ぐようにエンジン出力の範囲が設定された条件付連続再生可能領域でエンジンが運転可能であること(ステップS3でYES)を条件としてGPF温度が下限再生温度以上となる領域でエンジンを運転する。【選択図】図2
Description
本発明は、車両の制御装置に関する。
ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの排出ガスには、粒子状物質(PM:Particulate Matter)が含まれるため、PMの低減を目的としてエンジンの排気流路中にDPF(Diesel Particulate Filer)やGPF(Gasoline Particulate Filter)などのフィルタが車両に搭載される場合がある。
これらのフィルタにPMが堆積すると、排気抵抗が大きくなることから適切なタイミングで排熱等を利用してフィルタに堆積したPMを燃焼させる再生制御が実行される。フィルタを搭載する車両にあっては、フィルタの再生制御の実行時にエンジンの出力を高め、出力の上昇分をバッテリに充電することがある。
従来のこの種の技術として特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1に記載のものは、フィルタの再生を要すると判定される場合であって、バッテリのSOCがしきい値よりも大きい場合にはエンジンの始動しきい値を引き上げるステップと、SOCがしきい値以下である場合にはエンジンの出力嵩上げ制御を実行するステップと、フィルタの再生が完了したと判定される場合に出力嵩上げ制御と始動しきい値の引き上げを終了するステップとを含む、制御処理を実行している。特許文献1に記載のものは、フィルタの再生を要する場合、フィルタの再生を要しない場合よりもガソリンエンジンの点火タイミングを遅角している。
特許文献1に記載の技術によれば、車両の駆動力についてのエンジンの始動しきい値の変更により蓄電装置の状態量を変化させる場合、蓄電装置の充電量と放電量とを調整することによって状態量を変化させる場合よりも、充電量の増加時の電気的経路の増加による効率悪化や放電量の増加時のエンジンの負荷低下による効率悪化を回避することができる。
そのため、特許文献1に記載の技術によれば、蓄電装置の状態量を、再生制御が実行可能である所定の範囲内に効率よく変化させることができる。したがって、効率よくフィルタの再生制御を実行することができる。
しかしながら、特許文献1に記載の技術にあっては、フィルタの再生制御において点火タイミングが大きく遅角された場合、エンジンの騒音及び振動が増加するおそれ、及び点火タイミングの大きな遅角による効率悪化により燃費性能が低下するおそれがあった。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、排気浄化装置の再生動作中にエンジンの騒音及び振動が増加すること及び燃費性能が低下することを防止できる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、エンジンと、前記エンジンが排出する排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気浄化装置と、を備えた車両に搭載され、前記排気ガスの熱によって前記排気浄化装置の温度を所定の下限再生温度以上に昇温し前記排気浄化装置に捕集されている前記粒子状物質を燃焼させる再生動作を実施する制御部を備えた車両の制御装置であって、前記エンジンのエンジン出力と前記排気浄化装置の温度との相関を定めた再生処理マップが前記制御部に予め記憶され、前記再生処理マップには、前記エンジン出力ごとの前記排気浄化装置の昇温可能な最大温度を結んだ上限温度線と、前記エンジン出力ごとの前記排気浄化装置の昇温可能な最小温度を結んだ下限温度線と、が設定され、前記制御部は、前記排気浄化装置の再生を開始する所定の再生開始条件が成立していること、及び、前記再生処理マップにおける前記上限温度線と前記下限温度線とにより挟まれた領域のうち、前記下限再生温度を跨ぐように前記エンジン出力の範囲が設定された条件付連続再生可能領域で前記エンジンが運転可能であること、を条件として、前記条件付連続再生可能領域のうち、前記排気浄化装置の温度が前記下限再生温度以上となる領域で前記エンジンを運転することを特徴とする。
このように上記の本発明によれば、排気浄化装置の再生動作中にエンジンの騒音及び振動が増加すること及び燃費性能が低下することを防止できる。
本発明の一実施の形態に係る車両の制御装置は、エンジンと、エンジンが排出する排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気浄化装置と、を備えた車両に搭載され、排気ガスの熱によって排気浄化装置の温度を所定の下限再生温度以上に昇温し排気浄化装置に捕集されている粒子状物質を燃焼させる再生動作を実施する制御部を備えた車両の制御装置であって、エンジンのエンジン出力と排気浄化装置の温度との相関を定めた再生処理マップが制御部に予め記憶され、再生処理マップには、エンジン出力ごとの排気浄化装置の昇温可能な最大温度を結んだ上限温度線と、エンジン出力ごとの排気浄化装置の昇温可能な最小温度を結んだ下限温度線と、が設定され、制御部は、排気浄化装置の再生を開始する所定の再生開始条件が成立していること、及び、再生処理マップにおける上限温度線と下限温度線とにより挟まれた領域のうち、下限再生温度を跨ぐようにエンジン出力の範囲が設定された条件付連続再生可能領域でエンジンが運転可能であること、を条件として、条件付連続再生可能領域のうち、排気浄化装置の温度が下限再生温度以上となる領域でエンジンを運転することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る車両の制御装置は、排気浄化装置の再生動作中にエンジンの騒音及び振動が増加すること及び燃費性能が低下することを防止できる。
以下、本発明の一実施例に係る車両の制御装置について図面を用いて説明する。図1から図5は、本発明の一実施例に係る車両の制御装置を説明する図である。
図1に示すように、車両10は、エンジン20と、ISG(Integrated Starter Generator)40と、無段変速機30と、駆動輪12と、車両10を総合的に制御する制御部としてのECU(Electronic Control Unit)50と、とを含んで構成される。
エンジン20には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン20は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の4行程を行うように構成されている。エンジン20には、各気筒の燃焼室20Bに連通する吸気ポート20Cと、この吸気ポート20Cに空気を導入する吸気管22とが設けられている。
吸気管22は、吸気ポート20C側の端部において、各吸気ポート20Cに向かって分岐する吸気マニホールド22Aを形成しており、この吸気マニホールド22Aを介して吸気ポート20C毎に空気を導入するようになっている。
また、エンジン20には、各気筒の燃焼室20Bに連通する排気ポート20Dと、この排気ポート20Dから排出された排気ガスが導入される排気管28とが設けられている。排気管28は、排気ポート20D側の端部において、各排気ポート20Dに向かって分岐する排気マニホールド28Aを形成しており、この排気マニホールド28Aを介して排気ポート20Dから排気管28に排気ガスを導入するようになっている。
排気管28には、排気ガスを浄化する排気浄化装置29が設けられている。排気浄化装置29は、触媒29A及びGPF(Gasoline Particulate Filter)29Bを有している。
触媒29Aは、セラミック等の担持体の表面にパラジウム、ロジウム等の貴金属を付着させた三元触媒からなり、排気ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(NOx)の3種の有害物質を酸化反応及び還元反応によって同時に浄化するようになっている。
GPF29Bは、触媒29Aの排気流れ方向下流側に設けられており、エンジン20が排出する排気ガス中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集するようになっている。GPF29Bは本発明における排気浄化装置を構成する。
吸気管22にはスロットルバルブ23が設けられており、スロットルバルブ23は、吸気管22を通過する空気の量(吸入吸気量)を調整する。スロットルバルブ23は、図示しないモータにより開閉される電子制御スロットルバルブからなる。
スロットルバルブ23は、ECU50に電気的に接続されており、ECU50によりそのスロットルバルブ23の開度(以下、スロットル開度ともいう)が制御される。
エンジン20には、吸気ポート20Cを介して燃焼室20Bに燃料を噴射するインジェクタ24と、燃焼室20Bの混合気を点火する点火プラグ25と、が気筒ごとに設けられている。インジェクタ24及び点火プラグ25は、ECU50に電気的に接続されている。
インジェクタ24の燃料噴射量及び燃料噴射タイミング、点火プラグ25の点火タイミング及び放電量は、ECU50により制御される。
エンジン20にはクランク角センサ27が設けられており、このクランク角センサ27は、クランク軸20Aの回転位置に基づいてエンジン回転数を検出し、検出信号をECU50に送信する。
無段変速機30は、エンジン20と駆動輪12との間に設けられており、エンジン20から伝達された回転を変速して、ドライブシャフト11を介して駆動輪12を駆動するようになっている。無段変速機30は、入力軸30A、トルクコンバータ30B、ロックアップクラッチ30C、変速機構30E、及びディファレンシャル機構30Fを備えている。
トルクコンバータ30Bは、エンジン20から伝達された回転を作動流体に介してトルクへ変換することでトルクの増幅を行う。ロックアップクラッチ30Cの開放時は、エンジン20と変速機構30Eとの間で作動流体を介して動力が相互に伝達される。
ロックアップクラッチ30Cの係合時(締結時)は、エンジン20と変速機構30Eとの間でロックアップクラッチ30Cを介して直接的に動力が伝達される。
トルクコンバータ30Bにおいてトルクが増幅された動力は、変速機構30Eの入力軸30Aに伝達されるようになっている。
変速機構30Eは、CVT(Continuously Variable Transmission)から構成されており、金属ベルトが巻掛けられた1組のプーリにより無段階に自動で変速を行う。無段変速機30における変速比の変更、及びロックアップクラッチ30Cの係合又は開放は、ECU50により制御される。
ディファレンシャル機構30Fは、左右のドライブシャフト11に連結されており、変速機構30Eで変速された動力を左右のドライブシャフト11に差動回転可能に伝達する。
車両10はアクセル開度センサ13Aを備えており、このアクセル開度センサ13Aは、アクセルペダル13の操作量(以下、単にアクセル開度という)を検出し、検出信号をECU50に送信する。
車両10はブレーキストロークセンサ14Aを備えており、このブレーキストロークセンサ14Aは、ブレーキペダル14の操作量(以下、単に「ブレーキストローク」という)を検出し、検出信号をECU50に送信する。
車両10は車速センサ12Aを備えており、この車速センサ12Aは、駆動輪12の回転速度に基づく車速を検出し、検出信号をECU50に送信する。なお、車速センサ12Aの検出信号は、ECU50又は他のコントローラにおいて、車速に対する各駆動輪12のスリップ率を演算するために用いられる。
車両10は、大気圧センサ81、MAFセンサ82、MAPセンサ83及び吸気温センサ84を備えている。大気圧センサ81は、吸気管22の内部におけるスロットルバルブ23より上流側に設けられており、大気圧を測定し、測定した大気圧をECU50に送信する。
MAFセンサ82は、吸気管22の内部におけるスロットルバルブ23より上流側に設けられており、吸気量(吸入空気の量)を測定し、測定した吸気量をECU50に送信する。
また、MAPセンサ83は、吸気管22の内部におけるスロットルバルブ23より下流側に設けられており、吸気圧力(MAP:Manifold Absolute Pressure)を測定し、測定した吸気圧力をECU50に送信する。
吸気温センサ84は、吸気管22の内部におけるスロットルバルブ23より下流側に設けられており、吸気温(吸気の温度)を測定し、測定した吸気温をECU50に送信する。
車両10はスタータ26を備えており、このスタータ26は、図示しないモータと、このモータの回転軸に固定されたピニオンギヤとを備えている。一方、エンジン20のクランク軸20Aの一端部には円盤状のドライブプレート(不図示)が固定されており、このドライブプレートの外周部にはリングギヤが設けられている。
スタータ26は、ECU50の指令によりモータを駆動し、ピニオンギヤをリングギヤと噛合わせてリングギヤを回転させることで、エンジン20を始動する。このように、スタータ26は、ピニオンギヤとリングギヤとからなる歯車機構を介してエンジン20を始動する。
ISG40は、エンジン20を始動する始動装置と、電力を発電する発電機とを統合した回転電機である。ISG40は、外部からの動力により発電する発電機の機能と、電力が供給されることで動力を発生する電動機の機能とを有する。
ISG40は、プーリ41、クランクプーリ21及びベルト42とからなる巻掛け伝動機構を介してエンジン20に常時連結されており、エンジン20との間で相互に動力伝達を行う。より詳しくは、ISG40は回転軸40Aを備えており、この回転軸40Aにはプーリ41が固定されている。
エンジン20のクランク軸20Aの他端部にはクランクプーリ21が固定されている。クランクプーリ21とプーリ41にはベルト42が掛け渡されている。なお、巻掛け伝動機構としては、スプロケットとチェーンを用いることもできる。
ISG40は、電動機として駆動することで、クランク軸20Aを回転させてエンジン20を始動する。ここで、本実施例の車両10は、エンジン20の始動装置としてISG40とスタータ26とを備えている。
スタータ26はドライバの始動操作に基づくエンジン20の冷機始動に主に用いられ、ISG40はアイドリングストップからのエンジン20の再始動に主に用いられる。
ISG40はエンジン20の冷機始動も可能であるが、車両10は、エンジン20の確実な冷機始動のためにスタータ26を備えている。
例えば、寒冷地の冬期等において潤滑油の粘度増加によりISG40の動力ではエンジン20の冷機始動が困難である場合、又はISG40が故障する場合があり得る。このような場合を考慮し、車両10はISG40とスタータ26の両方を始動装置として備えている。
ISG40が発生する動力は、エンジン20のクランク軸20A、無段変速機30、ドライブシャフト11を介して、駆動輪12に伝達される。
したがって、車両10は、エンジン20の動力(エンジントルク)による走行(以下、エンジン走行ともいう)だけでなく、ISG40の動力(モータトルク)によってエンジン20をアシストする走行を実現できる。
このように、車両10は、エンジン20の動力とISG40の動力との少なくとも一方の動力を用いて走行可能なパラレルハイブリッドシステムを構成している。
また、エンジン20の駆動力の一部は、ISG40に伝達され、ISG40における発電に用いられる。このとき、ISG40からエンジン20に発電量に応じた負荷トルクが作用する。さらに、駆動輪12の回転は、ドライブシャフト11、無段変速機30、エンジン20のクランク軸20Aを介して、ISG40に伝達され、ISG40における回生(発電)に用いられる。
車両10はバッテリ70を備えており、バッテリ70は充電可能な二次電池からなる。バッテリ70は約12Vの出力電圧を発生するようにセルの個数等が設定されている。
バッテリ70にはバッテリ状態検出部70Aが設けられており、このバッテリ状態検出部70Aは、バッテリ70の端子間電圧、周辺温度や入出力電流を検出し、検出信号をECU50に出力する。ECU50は、バッテリ70の端子間電圧、周辺温度や入出力電流によりバッテリ70の充電状態(以下、SOCともいう)を検出する。バッテリ70の充電状態はECU50によって管理される。
バッテリ70には、電力ケーブル61、64が接続されている。電力ケーブル61は、バッテリ70とスタータ26とを接続しており、バッテリ70の電力をスタータ26に供給するようになっている。
電力ケーブル64は、バッテリ70とISG40とを接続しており、ISG40の力行時はバッテリ70の電力をISG40に供給し、ISG40の回生時はISG40で発電された電力をバッテリ70に供給するようになっている。
なお、バッテリ70は図示しない他の電気負荷にも電力を供給する。電気負荷には、車両の横滑りを防止するスタビリティ制御装置、操舵輪の操作力を電気的にアシストする電動パワーステアリング制御装置、ヘッドライト及びブロアファン等を含んでいる。
電気負荷には、ワイパー、図示しないラジエータに冷却風を送風する電動クーリングファン、図示しないインストルメントパネルのランプ類及びメータ類並びにカーナビゲーションシステムも含んでいる。
ECU50は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
このコンピュータユニットのROMには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをECU50として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、CPUがRAMを作業領域としてROMに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるECU50として機能する。
ECU50の入力ポートには、前述のクランク角センサ27、アクセル開度センサ13A、ブレーキストロークセンサ14A、車速センサ12A、バッテリ状態検出部70Aを含む各種センサ類が接続されている。
また、ECU50の入力ポートには、前述の大気圧センサ81、MAFセンサ82、MAPセンサ83及び吸気温センサ84等の各種センサ類が接続されている。
ECU50の出力ポートには、エンジン20のスロットルバルブ23、インジェクタ24、点火プラグ25と、ISG40と、無段変速機30と、スタータ26と、を含む各種制御対象類が接続されている。ECU50は、各種センサ類から得られる情報に基づいて、エンジン20及び無段変速機30を含む各種制御対象類を制御する。
ECU50は、排気ガスの熱によってGPF29Bの温度を所定の下限再生温度以上に昇温し、GPFに捕集されている粒子状物質を燃焼させる再生動作を実施する。
ここで、GPF29Bを再生するためには、GPF29Bの再生が可能な温度までGPF29Bを昇温させる必要がある。GPF29Bを昇温させるために点火タイミングを大きく遅角するとエンジン20の騒音及び振動が増加するおそれ及び燃費性能が低下するおそれがある。
したがって、点火タイミングを大きく遅角することなく、GPF29Bの再生が可能な温度を得ることができるエンジン出力でエンジン20を運転することが好ましい。また、燃費の向上等を図るためには、GPF20の再生の際のエンジン出力は小さい方が好ましい。また、燃費の向上等を図るためには、GPF20の再生の際のエンジン出力は小さい方が好ましい。
そこで、本実施例において、ECU50には、図4に示すように、エンジン20のエンジン出力とGPF温度との相関を定めた再生処理マップがECU50に予め記憶されている。
図4において、再生処理マップには、エンジン出力ごとのGPF20の昇温可能な最大温度を結んだ上限温度線L(high)と、エンジン出力ごとのGPF29Bの昇温可能な最小温度を結んだ下限温度線L(low)と、が設定されている。
言い換えると、上限温度線L(high)は、点火タイミングの遅角等によって得ることができるGPF温度の最大値を結んだ線であり、下限温度線L(low)は、点火タイミングの遅角等をすることなく得ることができるGPF温度の最小値を結んだ線である。なお、点火タイミングの遅角とともに燃料噴射量を増量するようにしてもよい。
図4のマップにおいて、上限温度線L(high)及び下限温度線L(low)に囲まれた領域には、点火タイミングの遅角等をすることなくGPF温度を再生可能な下限温度(以下、下限再生温度ともいう)以上に昇温することができる領域(連続再生可能領域A)が含まれる。
また、上限温度線L(high)及び下限温度線L(low)に囲まれた領域には、点火タイミングの遅角等を条件としてGPF温度を再生可能温度に昇温することができる領域(条件付連続再生可能領域B)がある。
条件付連続再生可能領域Bは、下限再生温度を跨ぐようにエンジン出力の範囲が設定されている。ここで、連続再生可能領域A及び条件付連続再生可能領域Bの「連続」とは、GPF29Bが下限再生温度を下回ることなく連続的に再生を継続することができることを意味している。
ECU50は、GPF40の再生を開始する所定の再生開始条件が成立していること、及び、再生処理マップにおける上限温度線L(high)と下限温度線L(low)とにより挟まれた領域のうち、下限再生温度を跨ぐようにエンジン出力の範囲が設定された条件付連続再生可能領域Bでエンジン20が運転可能であること、を条件として、条件付連続再生可能領域Bのうち、GPF29Bの温度が下限再生温度以上となる領域B1でエンジン20を運転する。
なお、条件付連続再生可能領域Bのうち、GPF29Bの温度が下限再生温度以下の領域B2は、GPF29B内のPMを燃焼させることができず、再生動作を実施できない領域である。
また、再生処理マップにおいて、下限再生温度と下限温度線L(low)とが交わる点Cのエンジン出力が、条件付連続再生可能領域Bにおけるエンジン出力の上限値としての上限エンジン出力P(high)に設定されている。
また、再生処理マップにおいて、下限再生温度と上限温度線L(high)とが交わる点Dのエンジン出力が、条件付連続再生可能領域Bにおけるエンジン出力の下限値としての下限エンジン出力P(low)の初期値に設定されている。
ECU50は、ドライバが車両10に要求するドライバ要求出力が、下限エンジン出力P(low)以上かつ上限エンジン出力P(high)以下である場合、上限エンジン出力P(high)でエンジン20を運転し、かつ、上限エンジン出力P(high)とドライバ要求出力との差分出力に対応する発電トルクでISG40に発電させ、発電トルクでISG40が発電することによってバッテリ70の充電状態が所定の管理範囲の上限値側に増加するに連れて、下限エンジン出力P(low)を初期値から増加する方向に補正する。
また、本実施例において、ECU50は、充電状態が管理範囲の下限値未満である場合、上限エンジン出力P(high)でエンジン20を運転し、充電状態が低いほど下限エンジン出力P(low)を初期値から減少する方向に補正する。
また、本実施例において、ISG40は、バッテリ70の電力を用いてエンジン20へ補助的な駆動力を付与する(アシストする)機能を有し、ECU50は、バッテリ70の充電状態が管理範囲の上限値を超えている場合、下限エンジン出力P(low)でエンジン20を運転する。
また、本実施例において、ECU50は、上限エンジン出力P(high)よりもドライバ要求出力が大きい場合、ドライバ要求出力でエンジン20を運転し、上限エンジン出力P(high)よりもドライバ要求出力が小さい場合、GPF29Bの再生制御を禁止する。
以上のように構成された車両10のECU50によるGPF29Bの再生動作の一例について、図2及び図3に示すフローチャートを参照して説明する。
図2において、ECU50は、GPF再生フラグが成立しているか否かの判別を繰り返す(ステップS1)。ここで、GPF再生フラグは、例えば、GPF29BにおけるPM堆積量が所定堆積量以上であると推定される場合に成立する。ECU50は、所定の手法によりPM堆積量を推定する。
ステップS1でGPF再生フラグが成立している場合、ECU50は、条件付連続再生可能領域を決定及び更新する(ステップS2)。ここでは、ECU50は、バッテリ70のSOCや触媒温度に応じて下限エンジン出力P(low)を補正し、条件付連続再生可能領域の領域幅を補正する。
ここで、領域幅の上限値はエンジン出力の上限値(上限エンジン出力)であり、領域幅の下限値はエンジン出力の下限値(下限エンジン出力)である。このステップS2では、ECU50は、図5に示す条件付連続再生可能領域幅決定マップを参照して補正を行う。
図5において、条件付連続再生可能領域幅決定マップは、バッテリ70のSOCと条件付連続再生可能領域Bの幅との関係を定めたマップである。このマップの管理範囲の下限値は例えば、30%に設定され、上限値は例えば、70%に設定されている。
このマップにおいて、条件付連続再生可能領域Bの幅は、SOCが管理範囲内にあるときに最大となる。また、SOCが大きく又は小さくなるほど、条件付連続再生可能領域Bの幅は小さくなる。本実施例において、バッテリ70のSOCが管理範囲の上限値より大きくなるほど、ECU50は、上限エンジン出力P(high)を初期値から小さくする方向に補正することによって、条件付連続再生可能領域Bの幅を小さくするようになっている。一方、バッテリ70のSOCが管理範囲の下限値より小さくなるほど、下限エンジン出力P(low)を初期値から大きくする方向に補正することによって、条件付連続再生可能領域Bの幅を小さくするようになっている。
また、SOCが管理範囲の下限値より小さい場合は、ドライバ要求出力以上にエンジン出力を発生し、余剰分のエンジン出力を用いてバッテリ70に充電を行う必要がある。一方、SOCが管理範囲の上限値よりも大きい場合は、バッテリ70にこれ以上充電を行うことができないため、ISG40の発電が制限されることとなる。
ステップS2に次いで、ECU50は、GPF29Bを再生可能であるか否かを判別する(ステップS3)。ここでは、ECU50は、図4に示す再生処理マップを参照し、条件付連続再生可能領域又は連続再生可能領域でエンジン20を運転可能な場合、GPF29Bを再生可能であると判別する。
ステップS3でGPF29Bを再生可能ではないと判別した場合、ECU50はステップS2に戻る。一方、ステップS3でGPF29Bを再生可能であると判別した場合、ECU50は、GPF再生制御を実施する(ステップS4)。
GPF再生制御は、エンジン出力を高めることによって排気ガスの温度を上昇させ、高温の排気ガスを利用してGPF29Bを再生する動作である。GPF再生制御の詳細については後述する。
次いで、ECU50は、GPF29Bの再生が終了したか否かを判別し(ステップS5)、GPF29Bの再生が終了していないと判別した場合はステップS2に戻り、GPF29Bの再生が終了していると判別した場合は今回の動作を終了する。
以下、ステップS4のGPF再生制御の詳細について、図3を参照して説明する。
図3において、ECU50は、条件付連続再生可能領域を決定及び更新する(ステップS11)。次いで、ECU50は、車速が所定車速V(a)より大きいこと、アクセル開度が所定アクセル開度Th(a)より大きいこと及びギヤ段が走行ギヤであることの3つの条件が全て成立しているか否かを判別する(ステップS12)。このステップS12において、ECU50は、これらの3つの条件の全てが成立している場合にYESと判別し、全てが成立していない場合はNOと判別する。
なお、アクセル開度が所定アクセル開度Th(a)より小さくエンジン20がアイドリング状態の場合は、ステップS12でNOと判定される。アイドリング状態でGPF29Bの再生を実施してしまうと、エンジン20の空吹かし状態となり、また、発進性能(加速性能等)を阻害してしまう。このため、GPF29Bの再生の実施条件からアイドリング状態を除外している。
ECU50は、ステップS12でNOと判別した場合は今回の動作を終了し、YESと判別した場合はドライバ要求出力P(dr)を決定する(ステップS13)。ここで、ドライバ要求出力P(dr)とは、アクセル操作を通じてドライバから車両10に要求される出力である。
ECU50は、アクセル開度等に応じてドライバ要求出力P(dr)を決定する。本実施例では、バッテリ70のSOC等を勘案し、ドライバ要求出力を満たすようにエンジン出力およびISG出力が決定される。
次いで、ECU50は、ドライバ要求出力P(dr)と上限エンジン出力P(high)との関係がP(dr)≧P(high)であるか否かを判別する(ステップS14)。このステップS14でP(dr)≧P(high)である場合(ステップS14でYESの場合)、ECU50は、バッテリ70のSOCを取得する(ステップS15)。
次いで、ECU50は、SOC<SOC(low)又はSOC(high)<SOCの何れかが成立しているか否かを判別する(ステップS16)。ここで、SOC(low)とはSOCの管理範囲の下限値(例えば、30%)のことである。
SOC(high)とはSOCの管理範囲の上限値(例えば、70%)のことである。すなわち、ECU50は、ステップS16において、SOCが管理範囲の下限値以下又は管理範囲の上限値より大きいか否かを判断する。
ECU50は、ステップS16でSOCが管理範囲の下限値未満の場合又は管理範囲の上限値より大きい場合はYESと判断し、SOCが管理範囲の下限値より大きくかつ管理範囲の上限値以下の場合はNOと判断する。
ECU50は、ステップS16の判別がYESの場合、ステップS17において、目標エンジン出力P(eg)を設定し、かつ、下限エンジン出力P(low)を補正する。このステップS17では、ECU50は、ドライバ要求出力P(dr)とは異なる値に目標エンジン出力P(eg)を設定する。バッテリ70の充電状態が管理範囲の上限値より大きい場合、バッテリ70への更なる充電はできないため、ECU50は下限エンジン出力P(low)を目標エンジン出力P(eg)に設定する。一方、バッテリ70の充電状態が管理範囲の下限値以下の場合、バッテリ70へ充電する必要がある。この場合、ECU50は、エンジン出力の余剰分を利用してISG40で発電を行うことができるようにするため、上限エンジン出力P(high)を目標エンジン出力P(eg)に設定する。また、バッテリ70の充電状態が管理範囲内である場合、余剰分のエンジン出力によってGPF29Bの再生用の熱の発生とISG40の充電のための発電とができるように、上限エンジン出力P(high)を目標エンジン出力P(eg)に設定する。また、ステップS17では、ECU50は、図5を参照し、バッテリ70の充電状態に応じた条件付連続再生可能領域Bの幅となるように、下限エンジン出力P(low)を初期値から補正する。例えば、充電状態が管理範囲の下限値以下であるために条件付連続再生可能領域Bの幅を狭くする場合、ECU50は、下限エンジン出力P(low)を初期値から増加方向(図4の右方向)に補正する。一方、充電状態が管理範囲の上限値より大きいために条件付連続再生可能領域Bの幅を狭くする場合、ECU50は、下限エンジン出力P(low)を増加補正せずに初期値に維持する。ステップS17の実施後、ECU50は、ステップS18に進む。ステップS16の判別がNOであった場合、ECU50は、ステップS17を実施せずに、ステップS18に進む。
ステップS18において、ECU50は、目標ISG出力P(isg)を決定する。目標ISG出力P(isg)とは、ISG40の出力の目標値のことである。詳しくは、ステップS18において、ECU50は、目標エンジン出力P(eg)からドライバ要求出力P(dr)を減算することによって目標ISG出力P(isg)を決定する。
次いで、ECU50は、ステップS17で設定された目標エンジン出力P(eg)を発生するようエンジンを制御し、かつ、ステップS18で決定された目標ISG出力P(isg)を発生するようISG40を制御し(ステップS19)、今回の動作を終了する。
このように、本実施例では、ステップS14でP(dr)≧P(high)である場合(ステップS14でYES)、ドライバ要求出力P(dr)よりも目標エンジン出力P(eg)を大きく設定し、エンジン出力の余剰分を目標ISG出力P(isg)に設定することができる。
これにより、目標エンジン出力P(eg)の増加による排気ガスの熱量の増加により、GPF29Bを再生可能な温度まで昇温することができる。また、余剰分のエンジン出力を電気エネルギとして回収することができ、燃費を向上させることができる。
一方、ステップS14でP(dr)≧P(high)ではない場合(ステップS14でNO)、ECU50は、ドライバ要求出力P(dr)を目標エンジン出力P(eg)に設定し(ステップS20)、ステップS19を実施する。
すなわち、ECU50は、エンジン出力だけでドライバ要求出力P(dr)を満たすように、エンジン20を制御する。これは、P(dr)≧P(high)が成立している場合、そのときのエンジン出力だけでGPF29Bを再生可能な温度まで昇温できるためである。また、ECU50は、ISG40による発電は行わない。余剰分のエンジン出力が発生しないためである。
以上のように、本実施例において、ECU50には、エンジン20のエンジン出力とGPF温度との相関を定めた再生処理マップが予め記憶されている。
また、再生処理マップには、エンジン出力ごとのGPF29Bの昇温可能な最大温度を結んだ上限温度線L(high)と、エンジン出力ごとのGPF29Bの昇温可能な最小温度を結んだ下限温度線L(low)と、が設定されている。
そして、ECU50は、GPF29Bの再生を開始する所定の再生開始条件が成立していること(図2のステップS1でYESの場合)、及び、再生処理マップにおける上限温度線L(high)と下限温度線L(low)とにより挟まれた領域のうち、下限再生温度を跨ぐようにエンジン出力の範囲が設定された条件付連続再生可能領域Bでエンジン20が運転可能であること(図2のステップS3でYESの場合)、を条件として、条件付連続再生可能領域Bのうち、GPF温度が下限再生温度以上となる領域B1でエンジン20を運転する(図2のステップS4)。
これにより、再生開始条件が成立しており、かつ条件付連続再生可能領域Bでエンジン20が運転可能である場合は、条件付連続再生可能領域Bのうち下限再生温度以上となる領域B1でエンジン20を運転することによって、GPF29Bの再生を連続的に行うことができる。また、GPF29Bの再生制御におけるエンジン20の運転領域が、領域B1内に限定され、点火タイミングが大きく遅角されることがないので、点火タイミングの遅角に起因して騒音及び振動が増加すること及び燃費性能が低下することを防止できる。
また、GPF29Bの再生中にGPF温度が下限再生温度未満に低下することを防止できる。また、排気ガスの温度ではなくGPF温度を下限再生温度として設定しているので、GPF29B内でガス流速分布等に起因して下限再生温度より温度が低くなる部位が発生することを防止でき、この低温部位の発生によりGPF29Bが劣化することを防止できる。
この結果、GPF29Bの再生動作中にエンジン20の騒音及び振動が増加すること及び燃費性能が低下することを防止できる。
また、本実施例において、車両10は、エンジン出力を利用して発電するISG40と、ISG40が発生する電力を蓄電するバッテリ70と、を有する。
また、再生処理マップにおいて、下限再生温度と下限温度線L(low)とが交わる点Cのエンジン出力が、条件付連続再生可能領域Bにおけるエンジン出力の上限値としての上限エンジン出力P(high)に設定されている。
また、再生処理マップにおいて、下限再生温度と上限温度線L(high)とが交わる点Dのエンジン出力が、条件付連続再生可能領域Bにおけるエンジン出力の下限値としての下限エンジン出力P(low)の初期値に設定されている。
そして、ECU50は、ドライバが車両10に要求するドライバ要求出力が、下限エンジン出力P(low)以上かつ上限エンジン出力P(high)以下である場合、上限エンジン出力P(high)でエンジン20を運転し、かつ、上限エンジン出力P(high)とドライバ要求出力との差分出力に対応する発電トルクでISG40に発電させる。
そして、ECU50は、発電トルクでISG40が発電することによってバッテリ70の充電状態が所定の管理範囲の上限値側に増加するに連れて、下限エンジン出力P(low)を初期値から増加する方向に補正する。
すなわち、ECU50は、図5に管理範囲として示す範囲(11)において、充電状態が上限値側に増加するに連れて、図4における下限エンジン出力P(low)を初期値から増加する方向に補正する。
これにより、上限エンジン出力P(high)でエンジン20を運転することによって、確実に下限再生温度を維持することができ、適切にGPF29Bの再生を行うことができる。
また、ドライバ要求出力と上限エンジン出力P(high)との差分出力を電気エネルギとしてバッテリ70に回収できるため、燃費の悪化を抑制できる。
また、上限エンジン出力P(high)でエンジン20を運転する際は、点火タイミングの遅角等をすることなくGPF29Bを下限再生温度に到達させることができるため、エンジン20の燃料消費を削減できる。
また、バッテリ70の充電状態が所定の管理範囲の上限値に到達した場合はバッテリ70への充電を行うことができなくなるため再生動作を終了する必要があるが、下限エンジン出力P(low)を初期値から増加側に補正して条件付連続再生可能領域Bを縮小することによって、再生動作及びバッテリ70への充電の停止を促すことができる。
また、本実施例において、ECU50は、充電状態が管理範囲の下限値未満である場合、上限エンジン出力P(high)でエンジン20を運転する。更に、ECU50は、下限エンジン出力P(low)が初期値から増加する方向に補正されている場合、充電状態が低いほど下限エンジン出力P(low)を初期値に戻す方向に変更する。
すなわち、ECU50は、図5で充電状態が管理範囲の下限値未満の領域(10)にある場合、図4の上限エンジン出力P(high)でエンジン20を運転する。そして、下限エンジン出力P(low)初期値から増加する方向に補正されている場合、図5の領域(10)において充電状態が低いほど下限エンジン出力P(low)を初期値に戻す方向に変更する。
これにより、充電状態が管理範囲の下限値未満である場合、上限エンジン出力P(high)でエンジン20を運転することによって、排気温度を上昇させてGPF温度を適切に上昇させることができる。
また、上限エンジン出力P(high)でエンジン20を運転することによって、ドライバ要求出力と上限エンジン出力P(high)との差分出力をISG40の発電トルクとして利用してエネルギを回収できるため、再生動作に伴って燃費が悪化することを抑制できる。
また、上限エンジン出力P(high)でエンジン20を運転する際は、点火タイミングの遅角等をすることなくGPF29Bを下限再生温度に到達させることができるため、エンジン20の燃料消費を削減できる。
また、下限エンジン出力P(low)が初期値から増加する方向に補正されている場合、充電状態が低いほど下限エンジン出力P(low)を初期値に戻す方向に変更することによって、下限エンジン出力P(low)が増加方向に補正されているときよりも条件付連続再生可能領域Bが拡大され、再生動作及びバッテリ70への充電の停止を抑制することができる。
また、本実施例において、ISG40は、バッテリ70の電力を用いてエンジン20へ補助的な駆動力を付与する機能を有し、ECU50は、充電状態が管理範囲の上限値を超えている場合、下限エンジン出力P(low)でエンジン20を運転する。
すなわち、ECU50は、図5で充電状態が管理範囲の上限値を超える領域(12)にある場合、図4の下限エンジン出力P(low)でエンジン20を運転する。
これにより、充電状態が管理範囲の上限値を超えている場合、下限エンジン出力P(low)でエンジン20を運転することによって、GPF29Bを下限再生温度に到達させることができる。また、下限エンジン出力P(low)でエンジン20を運転することによってISG40の発電量を低減できる。
また、ISG40がバッテリの電力を用いてエンジンへ補助的な駆動力を付与すること、及び下限エンジン出力P(low)でエンジン20を運転してISG40の発電量を低減することにより、バッテリ70の充電状態が管理範囲内まで低下することが促されバッテリ70を充電可能な状態にすることができるので、再生動作に伴って燃費が悪化することを抑制できる。
また、本実施例において、ECU50は、上限エンジン出力P(high)よりもドライバ要求出力が大きい場合、ドライバ要求出力でエンジン20を運転し、上限エンジン出力P(high)よりもドライバ要求出力が小さい場合、GPF29Bの再生制御を禁止する。
これにより、上限エンジン出力P(high)より大きいエンジン出力でエンジン20を運転してしまうことによって燃費が悪化してしまうことを防止できる。
また、GPF29Bの再生制御を禁止することにより、下限エンジン出力P(low)より小さいエンジン出力でエンジン20を運転してしまうことがなくなり、GPF温度が所定の下限再生温度未満に低下してしまうことを防止できる。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
10 車両
20 エンジン
29B GPF(排気浄化装置)
40 ISG(発電機)
50 ECU(制御部)
70 バッテリ
A 連続再生可能領域
B 条件付連続再生可能領域
B1 GPFの温度が下限再生温度以上となる領域
C 下限再生温度と下限温度線とが交わる点
D 下限再生温度と上限温度線とが交わる点
L(high) 上限温度線
L(low) 下限温度線
P(dr) ドライバ要求出力
20 エンジン
29B GPF(排気浄化装置)
40 ISG(発電機)
50 ECU(制御部)
70 バッテリ
A 連続再生可能領域
B 条件付連続再生可能領域
B1 GPFの温度が下限再生温度以上となる領域
C 下限再生温度と下限温度線とが交わる点
D 下限再生温度と上限温度線とが交わる点
L(high) 上限温度線
L(low) 下限温度線
P(dr) ドライバ要求出力
Claims (5)
- エンジンと、
前記エンジンが排出する排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気浄化装置と、を備えた車両に搭載され、
前記排気ガスの熱によって前記排気浄化装置の温度を所定の下限再生温度以上に昇温し前記排気浄化装置に捕集されている前記粒子状物質を燃焼させる再生動作を実施する制御部を備えた車両の制御装置であって、
前記エンジンのエンジン出力と前記排気浄化装置の温度との相関を定めた再生処理マップが前記制御部に予め記憶され、
前記再生処理マップには、
前記エンジン出力ごとの前記排気浄化装置の昇温可能な最大温度を結んだ上限温度線と、
前記エンジン出力ごとの前記排気浄化装置の昇温可能な最小温度を結んだ下限温度線と、が設定され、
前記制御部は、
前記排気浄化装置の再生を開始する所定の再生開始条件が成立していること、及び、
前記再生処理マップにおける前記上限温度線と前記下限温度線とにより挟まれた領域のうち、前記下限再生温度を跨ぐように前記エンジン出力の範囲が設定された条件付連続再生可能領域で前記エンジンが運転可能であること、を条件として、
前記条件付連続再生可能領域のうち、前記排気浄化装置の温度が前記下限再生温度以上となる領域で前記エンジンを運転することを特徴とする車両の制御装置。 - 前記車両は、前記エンジン出力を利用して発電する発電機と、前記発電機が発生する電力を蓄電するバッテリと、を有し、
前記再生処理マップにおいて、前記下限再生温度と前記下限温度線とが交わる点の前記エンジン出力が、前記条件付連続再生可能領域における前記エンジン出力の上限値としての上限エンジン出力に設定され、
前記再生処理マップにおいて、前記下限再生温度と前記上限温度線とが交わる点の前記エンジン出力が、前記条件付連続再生可能領域における前記エンジン出力の下限値としての下限エンジン出力の初期値に設定され、
前記制御部は、
ドライバが前記車両に要求するドライバ要求出力が、前記下限エンジン出力以上かつ前記上限エンジン出力以下である場合、
前記上限エンジン出力で前記エンジンを運転し、かつ、前記上限エンジン出力と前記ドライバ要求出力との差分出力に対応する発電トルクで前記発電機に発電させ、
前記発電トルクで前記発電機が発電することによって前記バッテリの充電状態が所定の管理範囲の上限値側に増加するに連れて、前記下限エンジン出力を前記初期値から増加する方向に補正することを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。 - 前記制御部は、
前記充電状態が前記管理範囲の下限値未満である場合、前記上限エンジン出力で前記エンジンを運転し、
前記下限エンジン出力が前記初期値から増加する方向に補正されている場合、前記充電状態が低いほど前記下限エンジン出力を前記初期値に戻す方向に変更することを特徴とする請求項2に記載の車両の制御装置。 - 前記発電機は、前記バッテリの電力を用いて前記エンジンへ補助的な駆動力を付与する機能を有し、
前記制御部は、
前記充電状態が前記管理範囲の上限値を超えている場合、前記下限エンジン出力で前記エンジンを運転することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の車両の制御装置。 - 前記制御部は、
前記上限エンジン出力よりも前記ドライバ要求出力が大きい場合、前記ドライバ要求出力で前記エンジンを運転し、
前記上限エンジン出力よりも前記ドライバ要求出力が小さい場合、前記排気浄化装置の再生を禁止することを特徴とする請求項2から請求項4の何れか1項に記載のエンジンの排気浄化装置。
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