JP3841070B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンによる発電とエンジンへのトルクアシストとが可能な駆動力制御用モータを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンとモータとを組み合わせ、そのモータが必要に応じてエンジンによる発電を行ったり、補助的に駆動力を付与（以下トルクアシストまたは単にアシストという）したりするようなハイブリッド車両が開発されている（例えば特許文献１参照）。このハイブリッド車両では、走行負荷に相当するエンジン出力（以下目標エンジン出力という）が低い領域では、エンジン出力を目標エンジン出力よりも高めに設定し、余剰出力によってモータで発電するとともにそのエネルギをバッテリに貯蔵する。一方、目標エンジン出力が高い領域では、エンジン出力を目標エンジン出力よりも低めに設定し、不足する出力をモータ出力で補う（バッテリに貯蔵したエネルギでモータを駆動する）トルクアシストを行う。
【０００３】
即ち、目標エンジン出力の変動幅に対し、実際のエンジン出力の変動幅を狭く設定することができるので、エンジンを効率の高い領域で運転させ易くなり、燃費や排ガス浄化性能を高めることができる。
【０００４】
一方、ディーゼルエンジン等の直噴式エンジン（燃焼室内に燃料噴射手段が設けられたエンジン）において、窒素酸化物（ＮＯｘ）と煤との生成を抑えるため、近年、予混合圧縮着火燃焼（以下、予混合燃焼と略す。）と呼ばれる新しい燃焼形態が提案されている（例えば、特許文献２）。この燃焼形態は、過早着火防止およびＮＯｘ等の生成抑制のため、大量の排気を吸気に還流させつつ（以下、吸気に還流させる排気をＥＧＲガスと称す。）、気筒の圧縮上死点よりかなり前の圧縮行程途中で燃料を噴射することにより吸気と燃料とを充分に混合させてから、この混合気を圧縮行程の終わりに自己着火させて燃焼させるようにしたものである。ただし、燃焼時の吸気にＥＧＲガスが多く含まれることになると、その分、前記吸気に含まれる空気量が少なくなるため、かかる燃焼形態をエンジンの高速回転および高負荷側で実現することは困難である。このため、主に低速回転かつ低負荷側の運転領域では前記の如く予混合燃焼とし、高速回転又は高負荷側の運転領域では燃料の噴射態様を切換えて燃料の噴射を気筒の圧縮行程上死点近傍で行い燃焼させる（以下、拡散燃焼と称す。）ことが行われている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２４２７２１号公報
【特許文献２】
特開２０００−１１０６６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなハイブリッド車両においても、エンジンの運転に伴う排気ガスの排出を避けることができないため、従来の車両と同様に、三元触媒やＮＯｘ触媒等の触媒、さらにディーゼルエンジン等を動力源とする車両等の場合には、パティキュレートマター（排ガスに含まれる煤などの粒子状物質。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（以下、ＰＦという）等の排気浄化装置が設けられるが、ＮＯｘやＰＭの発生や排気浄化装置の性能（浄化能力）はエンジン出力と密接な関係があるため、ハイブリッド車両においては、モータを発電状態とトルクアシスト状態とに切換える制御を、エンジン出力に応じたＮＯｘやＰＭの発生量、および排気浄化装置の性能（浄化能力）と関連づけて行うことがＮＯｘやＰＭ等の排出を抑制する上で必要になると考えられる。
【０００７】
従って、上記のような切換え制御をエンジン出力に応じたＮＯｘやＰＭの発生量等との関係において適切に行うことによって、ＮＯｘやＰＭの外部排出を効果的に抑制できるようにすることが望まれる。
【０００８】
なお、上記特許文献２に示されるような予混合燃焼状態と拡散燃焼状態とに切換えるエンジン制御は、ＮＯｘやＰＭの排出をより一層抑制し得る制御としてハイブリッド車両についても有用と考えられるが、モータを発電状態とトルクアシスト状態とに切換える上記特許文献１に示されるようなハイブリッド車両の制御と、特許文献２に示されるような予混合燃焼状態と拡散燃焼状態とに切換えるエンジン制御とは、それぞれ個別に知られているだけで、これらを特別な関係で関連づけて制御するような技術は従来において知られていなかった。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑み、モータを発電状態とトルクアシスト状態とに切換える制御を、エンジン出力に応じたＮＯｘやＰＭの発生量等との関係において適切に行うことによりＮＯｘやＰＭの排出をより効果的に抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、エンジンに動力連結されてエンジン回転により発電を行う状態とエンジンへのトルクアシストを行う状態とに切換可能な駆動力制御用モータと、前記駆動力制御用モータをエンジンの運転状態に応じて制御するモータ制御手段と、排ガス中の窒素酸化物を吸着する窒素酸化物吸着手段と、排ガス中のパティキュレートマターを吸着するパティキュレートマター吸着手段と、前記各吸着手段による吸着能力に関するパラメータを検出するパラメータ検出手段とを備え、前記モータ制御手段が、低負荷側の領域で発電、高負荷側の領域でトルクアシストを行うように予め設定された標準特性に従って駆動力制御用モータを制御するとともに、前記窒素酸化物吸着手段の吸着能力が基準能力未満である場合には、前記標準特性に比べて発電量およびトルクアシスト量を増加させるように駆動力制御用モータを制御する一方、前記窒素酸化物吸着手段の吸着能力が基準能力以上である場合には、前記パティキュレートマター吸着手段の吸着能力が基準能力未満であることを条件に前記標準特性に比べて発電量およびトルクアシスト量を減少させるように駆動力制御用モータを制御するように構成されているものである。
【００１１】
この構成によると、高負荷側の領域ではトルクアシストが行なわれることにより、駆動輪に伝えるべきトルクに対してトルクアシスト分だけエンジン自体の発生トルクを低くなるため、トルクアシストを行わない場合と比べてＮＯｘが低減される。一方、低負荷側の領域では、発電が行われることにより前記トルクアシストにより消費された電力が補われることとなる。そして、このような特性（標準特性）を基準として、ＮＯｘの吸着能力が基準能力未満である場合には、トルクアシスト量が増加されることによりエンジン自体の発生トルクがより低くされ、高負荷側でのＮＯｘの発生が効果的に抑制される。この際、発電量も増大されるため低負荷側では（発電状態のときには）駆動輪に伝えるべきトルクに対してエンジン自体の発生トルクが高くなるが、ＮＯｘの発生量は主に高負荷側で急激に増加するため、上記のように高負荷側でのＮＯｘの発生が抑制される結果、トータル的なＮＯｘの発生は有効に低減されることとなる。また、トルクアシスト量が増加されてエンジン自体の発生トルクが低くされることにより高負荷時のＰＭの生成も抑制される。これに対して、窒素酸化物吸着手段の吸着能力が基準能力以上である場合には、前記標準特性に対してトルクアシスト量および発電量が減少されることによりＰＭの発生が抑制される。すなわち、発電量が減少されることにより低負荷側での（発電状態のときの）エンジン自体の発生トルクが低くなり、これにより低負荷側でのＰＭの発生が効果的に抑制される。この際、高負荷側ではトルクアシスト量が低減されてエンジン自体の発生トルクは高くなるが、発生トルクの上昇に伴うＰＭの増加率は低いため、高負荷側でのトルクアシスト量の低減によるＰＭ発生に比べると、低負荷側での発電量の低減によるＰＭ発生抑制効果の方が大きく、トータル的にはＰＭの発生が有効に低減されることとなる。また、窒素酸化物吸着手段の吸着能力が基準能力以上にあることからＮＯｘの外部排出も有効に防止されることとなる。
【００１２】
上記のハイブリッド車両の制御装置においては、ＥＧＲ率が大きい第１燃焼モードとＥＧＲ率が小さい第２燃焼モードとをエンジンの運転状態に応じて切換えるエンジン制御手段とをさらに備え、上記モータ制御手段が、上記第１燃焼モードでは発電のみを行い、上記第２燃焼モードではトルクアシストのみを行うように駆動力制御用モータを制御するように構成されているのが好ましい。
【００１３】
この構成によると、上記トルクアシストによる電力消費を補うため第１燃焼モードとされる運転領域内で発電が行なわれ、この発電状態のときには駆動輪に伝えるべきトルクに対して対してエンジン自体の発生トルクは高くなるが、ＥＧＲ率が大きい第１燃焼モードでの燃焼によりＮＯｘの発生が効果的に抑えられることとなる。
【００１４】
なお、上記のハイブリッド車両の制御装置においては、前記パラメータ検出手段が、前記窒素酸化物吸着手段による吸着能力に関するパラメータとして排ガス温度を検出し、この排ガス温度が、窒素酸化物吸着手段が活性化する活性化温度未満である場合に、前記標準特性に比べて発電量およびトルクアシスト量を増加させるように前記モータ制御手段により駆動力制御用モータを制御するように構成することができる。
【００１５】
この構成によると、排ガス温度が活性化温度以上である場合に前記窒素酸化物吸着手段が基準能力以上であると判断されて、上記発電量およびトルクアシスト量を増加させるように駆動力制御用モータが制御される。
【００１６】
また、上記のハイブリッド車両の制御装置において、特に、前記パティキュレートマター吸着手段のパティキュレートマター吸着量が基準値を超えた場合に排ガス温度を上昇させてパティキュレートマターを燃焼させることによりパティキュレートマター吸着手段を再生させる再生手段を有する場合には、前記パティキュレートマター吸着手段による吸着能力が基準能力未満であって、かつエンジン回転数が予め設定された基準値以下の場合に、発電量およびトルクアシスト量を前記標準特性に比べて減少させるように前記モータ制御手段が構成されているのが好ましい。
【００１７】
すなわち、上記のような再生手段をもつ車両では、パティキュレートマター吸着手段が飽和状態になると強制的に再生処理を実行することが行われるが、エンジン回転数が低い状態でこの再生処理が実行されるとエンジンの燃焼性が損なわれて燃費の悪化につながる。従って、上記のようにエンジン回転数が基準値以下の場合にＰＭの発生を抑制するように制御し、低回転側で再生処理が実行されるのを出来るだけ回避できるようにするのが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は当実施形態における概略システムブロック図である。エンジン３はディーゼルエンジンであり、その主軸（クランクシャフト）にはモータ連結軸２を介してモータ１（駆動力制御用モータ）が接続されている。このモータ１は電気を動力源として回転駆動力をエンジン３に付与すること（トルクアシスト）ができる一方、エンジン３に逆駆動されることによって発電を行うこともできる。エンジン３にはトランスミッション４、プロペラシャフト５、ドライブシャフト６および駆動輪７がこの順に接続されており、モータ１およびエンジン３の駆動力が適正回転数に変速されて駆動輪７に伝達される。
【００２０】
エンジン３には、燃焼のための空気を吸入する吸気通路１１と、燃焼後の排ガスを排出する排気通路１２とが設けられている。また吸気通路１１と排気通路１２とを連通するＥＧＲ通路１３が設けられており、その通路中にＥＧＲバルブ１４が設けられている。このＥＧＲバルブ１４を開弁することにより排気の一部が吸気に還流される（ＥＧＲ）。さらに、吸気通路１１におけるＥＧＲ通路１３の接続箇所より上流に、吸気絞り弁１５が設けられている。
【００２１】
そして、上記ＥＧＲバルブ１４の開度調節と吸気絞り弁１５の開度調節とによりＥＧＲ率をコントロールすることができるようになっている。すなわち、ＥＧＲバルブ１４の開度が大きくなるほどＥＧＲ量が増加し、また、吸気絞り弁１５の開度が小さくなるほど吸入新気量が減少してＥＧＲ量が増加することによりＥＧＲ率が大きくなる。ここで、ＥＧＲ率とは、シリンダに流入するガス量（新気量＋ＥＧＲ量）に対するＥＧＲ量の比率をいう。
【００２２】
排気通路１２には、ＥＧＲ通路１３との分岐点より下流側に酸化触媒２１、ＮＯｘ浄化触媒２２およびパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦと略称する；パティキュレートマター吸着手段）２３が設けられている。
【００２３】
上記酸化触媒２１は、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ等を酸化させて浄化するものである。この酸化触媒２１の直前上流側には、酸化触媒２１に流入する排気の温度を検知する温度センサ３６が設けられている。
【００２４】
上記ＮＯｘ浄化触媒２２（窒素酸化物吸着手段）は、排気ガスがリーン空燃比のときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比となったときにＮＯｘを放出、還元するものである。このＮＯｘ浄化触媒２２の直前上流側には、ＮＯｘ浄化触媒２２に流入する排気の温度を検知する温度センサ３７が設けられている。
【００２５】
また、上記ＤＰＦ２３は、排気ガス中に含まれるパティキュレートマター（煤などの粒子状物質。以下ＰＭと略称する）を捕集して浄化するものである。ＤＰＦ２２の直前上流側には圧力センサ３８が、直後下流側には圧力センサ３９がそれぞれ設けられ、排気圧を検知する。
【００２６】
モータ１にはインバータ３１を介してバッテリ３２が接続されている。トルクアシスト時にはモータ１が所定の出力を得られるようにバッテリ３２からインバータ３１を介して電力が供給される。発電時にはモータ１で発電した電力がインバータ３１を介してバッテリ３２に充電される。
【００２７】
また、運転者の操作によるアクセル開度を検知するアクセル開度センサ３３が設けられている。
【００２８】
上記温度センサ３６，３７、圧力センサ３８，３９およびアクセル開度センサ３３からの各検出信号はＥＣＵ４０に入力され、さらに、エンジン回転速度を示す信号もＥＣＵ４０に入力される。
【００２９】
上記ＥＣＵ４０はモータ１およびエンジン３を制御する制御ユニット（制御装置）である。このＥＣＵ４０は、運転状態検出手段４１、蓄電量検出手段４２、エンジン制御手段４３、モータ制御手段４４および再生手段４５を機能的に含んでいる。
【００３０】
上記運転状態検出手段４１は、エンジン負荷に対応する値とエンジン回転速度とによりエンジンの運転状態を検出する。例えば、アクセル開度センサ３３によって検出されるアクセル開度とエンジン回転速度とにより運転状態を調べ、あるいは、上記アクセル開度から駆動輪の目標トルクを求めて、この目標トルクとエンジン回転速度とにより運転状態を調べる。また、上記蓄電量検出手段４２は、バッテリ３２の蓄電量に関連するパラメータを検出し、例えば、後に詳述するように電流値と電圧値とからバッテリ残容量を求める。
【００３１】
上記エンジン制御手段４３は、ＥＧＲ率が大きい予混合燃焼モード（第１燃焼モード）とＥＧＲ率が小さい拡散燃焼モード（第２燃焼モード）とをエンジンの運転状態に応じて切換えるようにする。そのために、予混合燃焼モードを実行する運転領域である予混合燃焼領域（Ｈ）と拡散燃焼モードを実行する運転領域である拡散燃焼領域（Ｄ）とが予めマップで設定されており、例えば図２に示すように、アクセル開度（駆動輪の目標トルク）が所定値以下の低負荷領域（ただし高速域を除く）が予混合燃焼領域（Ｈ）とされ、アクセル開度が所定値より大きい高負荷領域および高速域が拡散燃焼領域（Ｄ）とされている。
【００３２】
ここで、予混合燃焼モードとは、過早着火防止のためＥＧＲ率を所定値以上に大きくしつつ、圧縮上死点よりかなり前の圧縮行程途中で燃料を噴射することにより、燃料と空気とが充分に混合してから圧縮上死点付近で自己着火による燃焼が開始されるようにする燃焼モードをいい、また、拡散燃焼モードとは、ＥＧＲ率を所定値より小さくしつつ、圧縮上死点付近で燃料を噴射することにより、噴射開始直後に燃料の一部が自己着火し、その部分が核となって周囲の燃料噴霧および空気を巻き込みながら燃焼が拡散していくようにする燃焼モードをいう。
【００３３】
上記予混合燃焼モードの場合に、燃料と空気との混合を良好にするため、噴射終期が圧縮上死点前の一定時期（例えばＢＴＤＣ３０°ＣＡ）となるように燃料噴射量の増加につれて噴射開始時期を進角するとともに、燃料噴射量の増加に応じて燃料噴射を複数回に分割して行うようにすることが好ましい。
【００３４】
上記モータ制御手段４４は、インバータ３１にモータトルク指令を出すことによってモータ１を制御する。モータトルク指令のトルク値が正であればトルクアシスト状態となり、負であれば発電状態となる。ゼロのときは何れでもない中立状態（Ｎ）となる。以下、このようなモータ１の制御をＩＳＧ制御という。
【００３５】
特に上記モータ制御手段４４は、上記予混合燃焼モードでは発電のみを行い、拡散燃焼モードではトルクアシストのみを行うようにモータ１を制御する。すなわち、予混合燃焼領域（Ｈ）内では発電を行い、拡散燃焼領域（Ｄ）内ではトルクアシストを行うように制御する。また、蓄電量検出手段４２により検出される値が所定の増大判定基準値以上のときは上記予混合燃焼モードでの駆動力制御用モータによる発電を抑制し、所定の減少判定基準値以下のときは上記拡散燃焼モードでの駆動力制御用モータによるトルクアシストを抑制する。
【００３６】
再生手段４５は、ＤＰＦ２３の再生処理再生処理を実行するものである。具体的には、予め記憶されたＰＭ排出量特性マップおよび圧力センサ３７，３８により検出されるＤＰＦ前後差圧等からＤＰＦ２３のＰＭ吸着量（堆積量）を求め、この吸着量が基準値を超えている場合に再生処理を実行する。具体的には、吸気絞り弁１５を絞って燃料の後噴射を行うことにより排気ガス温度を増大させ、これによりＤＰＦ２３に吸着されたＰＭを燃焼させてＤＰＦ２３を再生させる。
【００３７】
次に、上記ＥＣＵ４０による制御を具体的に説明する。
【００３８】
図３および図４は運転状態に応じたエンジン制御およびＩＳＧ制御のフローチャートである。このフローチャートの処理がスタートすると、ステップＳ１で各種センサ等からの信号が入力され、アクセル開度センサ３３により検出されるアクセル開度等に応じて駆動輪の目標トルクが設定される（ステップＳ２）。そして、上記目標トルク（またはアクセル開度）とエンジン回転速度とにより運転状態が調べられ、その運転状態が予混合燃焼領域（Ｈ）にあるか否かが判定される（ステップＳ３）。
【００３９】
ステップＳ３での判定がＹＥＳのとき、つまり予混合燃焼領域（Ｈ）にあるときは、ステップＳ４で予混合燃焼モードによる燃料噴射およびＥＧＲの制御が行われる。すなわち、燃料噴射が比較的早い時期（例えばＢＴＤＣ３０°ＣＡ付近で噴射を終了するようなタイミング）に行われるように制御されるとともに、ＥＧＲ率が所定値以上に大きくなるようにＥＧＲバルブ１４及び吸気絞り弁１５が制御される。
【００４０】
また、ステップＳ３での判定がＮＯのとき（拡散燃焼領域にあるとき）は、ステップＳ５で拡散燃焼モードによる燃料噴射およびＥＧＲの制御が行われる。すなわち、燃料噴射が圧縮上死点付近で開始されるように制御されるとともに、ＥＧＲ率が所定値より小さくなるようにＥＧＲバルブ１４および吸気絞り弁１５が制御される。
【００４１】
ステップＳ４またはＳ５の処理に続き、ＳＯＣ（バッテリ残容量）が予め設定された増大判定基準値ＳＯＣ_Hより大きいか否かが判定され（ステップＳ６）、その判定がＮＯであれば、ＳＯＣが予め設定された減少判定基準値ＳＯＣ_Lより小さいか否かが判定される（ステップＳ７）。
【００４２】
上記ＳＯＣは、バッテリ３２とインバータ３１との間の電流値および電圧値に基づき、図５のような電流−電圧−ＳＯＣ特性から求められる。この図に示すように、同じ電流値であれば電圧値が高いほどＳＯＣが大きい。
【００４３】
上記ステップＳ６，Ｓ７の判定に基づき、図６および図７に示すＩＳＧ制御のための５種類のモータトルク特性Ａ，Ｂ（Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２），Ｃの中から適当な特性が選択される。
【００４４】
すなわち、図６および図７は横軸にアクセル開度（駆動輪の目標トルク）、縦軸にモータトルクをとって、ＩＳＧ制御のためのモータトルク特性を示しており、この図において、モータトルクが正の場合は、モータ１からエンジン３に駆動力が付与されるトルクアシストが行われ（アシスト領域）、逆にモータトルクが負の場合は、モータ１にエンジン３から駆動力が付与される発電が行われる（発電領域）。
【００４５】
同図に示すモータトルク特性Ａ，Ｂ（Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２），Ｃは何れも、アクセル開度が小さい低負荷側の領域が発電領域となり、アクセル開度が大きい高負荷側の領域がアシスト領域となる。また、発電領域とアシスト領域の間には、モータトルク＝０、すなわち発電もトルクアシストもなされない中立の領域が設けられている。そして、エンジン制御における領域との関係としては、上記発電領域が予混合燃焼領域内、上記アシスト領域が拡散燃焼領域内にあって、上記中立の領域が予混合燃焼領域と拡散燃焼領域との境界およびその付近に存在するように設定されている。
【００４６】
同図に示す５種類のモータトルク特性Ａ，Ｂ（Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２），Ｃのうちでモータトルク特性Ａは、発電領域における発電量が小さく抑えられる一方、アシスト領域におけるトルクアシスト量が大きくされる。モータトルク特性Ｃは、発電領域における発電量が大きくされる一方、アシスト領域におけるトルクアシスト量が小さく抑えられる。また、モータトルク特性Ｂ（Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２）のうち特性Ｂ０は標準的な特性とされ、発電領域における発電量およびアシスト領域におけるトルクアシスト量が、前記モータトルク特性Ａ，Ｃの略中間の値となる。そして、モータトルク特性Ｂ１は、発電領域における発電量およびアシスト領域におけるトルクアシスト量が前記モータトルク特性Ｂ０に比べて大きくされ、一方、モータトルク特性Ｂ２は前記発電量およびトルクアシスト量がモータトルク特性Ｂ０に比べて小さく抑えられる。
【００４７】
そして、上記ステップＳ６，Ｓ７の判定に基づき、上記ＳＯＣが大（ステップＳ６での判定がＹＥＳ）の場合はモータトルク特性Ａ、ＳＯＣが小（ステップＳ７での判定がＹＥＳ）の場合はモータトルク特性Ｃ、ＳＯＣが中（ステップＳ６，Ｓ７での判定がともにＮＯ）の場合は、さらに以下に説明する選択処理によりモータトルク特性Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２のうちいずれかが選択され、それぞれの場合に、選択されたトルク特設定によりアクセル開度に対応するモータトルクが求められてそれに応じたトルク制御が行われる（ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０）。
【００４８】
図４は、ステップＳ１０の処理（サブルーチン）を示している。このフローチャートの処理がスタートすると、ステップＳ１１で前記温度センサ３７による検出温度Ｔが予め設定された基準値Ｔａ、具体的にはＮＯｘ浄化触媒２２が活性化する温度以上であるか否かが判定される。
【００４９】
ステップＳ１１での判定がＹＥＳのとき、つまりＮＯｘ浄化触媒２２が活性化しているときは、ＮＯｘ浄化触媒２２によるＮＯｘ堆積量（吸着量）Ｑｌが予め設定された判定基準値Ｑｌｈを超えているか否か、つまりＮＯｘ浄化触媒２２に一定レベル以上のＮＯｘ浄化能力があるか否かが判定される（ステップＳ１２）。なお、ＮＯｘ吸着量Ｑｌは、図外のＮＯｘ排出量特性のマップ等に基づいて各時点のＮＯｘ排出量が積算されることにより推定的に求められる。
【００５０】
ステップＳ１２での判定がＮＯのときにはＰＭ吸着量Ｑｄが求められ、このＰＭ吸着量Ｑｄが予め設定された判定基準値Ｑｄｈを超えているか否か、つまりＤＰＦ２３に一定レベル以上のＰＭ吸着能力があるか否かが判定される（ステップＳ１３）。なお、ＰＭ吸着量Ｑｄは、ＰＭ排出量特性のマップ（図１０参照）および前記圧力センサ３８，３９により検出されるＤＰＦ前後差圧に基づいて求められるようになっており、この点については、後述するＤＰＦ再生処理の制御と併せて詳細に説明する。また、前記判定基準値Ｑｄｈは、ＤＰＦ２３の再生処理の実行基準となる後記再生判定用基準値Ｑａよりも小さい値に設定されている。
【００５１】
そして、ステップＳ１３での判定がＹＥＳのときには、さらにエンジン回転数Ｎが判定基準値Ｎｌ、具体的には、例えばＤＰＦ２３の再生処理が実行されても燃焼安定性が損なわれないエンジン回転数の下限値よりも低い回転数か否かが判定される（ステップＳ１４）。
【００５２】
上記ステップＳ１１〜ステップＳ１４の判定に基づき、前記モータトルク特性Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２の中から適当な特性が選択される。具体的には、ＮＯｘ浄化触媒２２が活性化していない場合（ステップＳ１１でＮＯ）や、ＮＯｘ浄化触媒２２は活性化しているがＮＯｘ浄化触媒２２によるＮＯｘ吸着量が多い場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、すなわちＮＯｘ浄化触媒２２によるＮＯｘの浄化（吸着）能力が一定レベルよりも低い場合にはモータトルク特性Ｂ１が選択される。また、ＮＯｘの吸着能力が一定レベル以上であって、ＤＰＦ２３によるＰＭ吸着量が多く（ステップＳ１３でＹＥＳ）、かつエンジン回転数が低いような場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、すなわちＤＰＦ２３によるＰＭ吸着能力が一定レベルよりも低く、ＤＰＦ２３の再生処理が実行されると燃焼性が悪化するおそれがある場合にはモータトルク特性Ｂ２が選択される。そして、それ以外の場合（ステップＳ１３，Ｓ１４でＮＯの場合）、にはモータトルク特性Ｂ０が選択されることとなる。
【００５３】
なお、上記の例では、ＳＯＣが中（図３のステップＳ６，Ｓ７での判定がともにＮＯ）の場合のモータトルク特性Ｂとして、図７に示すように発電領域における発電量およびアシスト領域におけるトルクアシスト量が異なる３種類のモータトルク特性Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２を選択し得るようにしているが、これに代え、またはこれに加え、図８に示すように発電領域とアシスト領域を拡縮させるようなモータトルク特性Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２を採用してもよい。すなわち、図８では、モータトルク特性Ｂ１では発電領域よりアシスト領域を広くし、モータトルク特性Ｂ２ではアシスト領域より発電領域を広くし、モータトルク特性B０では発電領域とアシスト領域を同程度とするように設定している。なお、Ｎは、発電もトルクアシストもなされない中立の領域を示している。
【００５４】
次に、上記ＤＰＦ２３およびＮＯｘ浄化触媒２２の再生処理の制御について図９〜図１３を用いて説明する。
【００５５】
図９はＤＰＦ２３の再生条件の判定とそれに応じた再生の処理をフローチャートで示している。この処理がスタートすると、まずステップＳ２１で、図１０に示すＰＭ排出量特性のマップから各時点におけるＰＭ排出量が演算される。このＰＭ排出量特性のマップは、アクセル開度およびエンジン回転速度とＰＭ排出量との関係を示すもので、この関係としては、アクセル開度が大きくなるにつれてＰＭ排出量が増加し、かつ、エンジン回転速度が大きくなるほどＰＭ排出量が増加する。
【００５６】
続いて、上記ＰＭ排出量を積算することによりＰＭ吸着量Ｑ１が推定される（ステップＳ２２）。一方、圧力センサ３８，３９によって検出されるＤＰＦ２３前後の排気圧力が入力され、ＤＰＦ前後差圧ΔＰが演算される（ステップＳ２３）。そして、図１１に示すＤＰＦ前後差圧特性から、現時点でのＤＰＦ前後差圧ΔＰに対するＰＭ吸着量Ｑ２が別途推定される（ステップＳ２４）。上記ＤＰＦ前後差圧特性は、ＰＭ吸着量とＤＰＦ前後差圧との関係を示すものであり、ＰＭ吸着量が増加するにつれてＤＰＦ前後差圧が大きくなる。
【００５７】
次に、ＤＰＦ前後差圧ΔＰが予め設定された閾値ΔＰ０より大きいか否かの判定がなされる（ステップＳ２５）。ステップＳ２５での判定がＹＥＳであればＰＭ吸着量Ｑ２の方がＰＭ吸着量Ｑ１よりも高精度であると判断され、Ｑ２が最終的なＰＭ吸着量Ｑｄとされる（ステップＳ２６）。一方、ステップＳ２５でＮＯと判定されると、ＰＭ吸着量Ｑ１の方がＰＭ吸着量Ｑ２よりも高精度であると判断され、Ｑ１が最終的なＰＭ吸着量Ｑｄとされる（ステップＳ２７）。
【００５８】
続いてステップＳ２８で、上記ＰＭ吸着量Ｑｄが再生判定用基準値Ｑａを超えているか否かの判定がなされる。このステップＳ２８でＮＯと判定されると、ＰＭ吸着量は充分少なくて、未だＰＦ再生処理は不要なのでリターンする。
【００５９】
ステップＳ２８での判定がＹＥＳであれば、ＤＰＦ再生指令がなされ（ステップＳ２９）、吸気絞り弁１５が絞られるとともに後噴射が実施される（ステップＳ３０）。これによって排気温度が６００°Ｃ程度に上昇し、ＰＭが燃焼する。次に、再生時間あるいはＤＰＦ前後差圧等から推定されるＰＭ吸着量Ｑｄが再生終了判定用の基準値Ｑ０（０に近い値）よりも小さくなったか否かの判定がなされる。この判定がＮＯであれば、ステップＳ３０に戻ってＰＦ再生処理が継続され、ＹＥＳになれば、ＰＦ再生処理を終了し（ステップＳ３２）、リターンする。
【００６０】
以上のようなＤＰＦ再生処理によると、ＰＭ吸着量Ｑｄが増大したときに、ＰＦ再生処理（ステップＳ２９〜Ｓ３２）が行なわれることによりＤＰＦ２３に堆積したＰＭが燃焼し、ＤＰＦ２３が再生する。従って、ＤＰＦ２３によるＰＭの浄化性能が良好に保たれる。
【００６１】
以上のようなＥＣＵ４０によるエンジン制御によると、目標トルクが低いときにはモータトルクが負（発電状態）にされてエンジン出力が高められる一方、目標トルクが高いときにはトルクアシストが行われてエンジン出力が低くされているので、全体的にエンジン出力が燃費最適となるエンジン出力に近づき、またバッテリ３２に貯蔵されたエネルギがトルクアシスト時に取り出されるのでエネルギが無駄なく利用され、燃費が向上する。
【００６２】
また、エンジン制御としては、アクセル開度（駆動輪の目標トルク）が所定値以下の予混合燃焼領域（Ｈ）では、ＥＧＲ弁開度が大きくされるとともに吸気絞り弁開度が小さくされることによりＥＧＲ率が大きくされ、この状態で燃料噴射が比較的早い時期に行われることにより、予混合燃焼が行なわれる。また、高負荷時には空気量確保のためＥＧＲを少なくする必要があって予混合燃焼を実現することが困難であるため、アクセル開度（駆動輪の目標トルク）が所定値より高い拡散燃焼領域（Ｄ）では、ＥＧＲ弁開度が小さくされるとともに吸気絞り弁開度が大きくされることによりＥＧＲ率が小さくされ、この状態で上死点付近で燃料が噴射され、拡散燃焼が行なわれる。
【００６３】
そして、上記予混合燃焼が行なわれているときは、均一で希薄な混合気が形成できるため、ＮＯｘおよびＰＭをともに少なくすることができ、さらに多量のＥＧＲが行なわれることによってもＮＯｘが低減される。一方、拡散燃焼時には、燃料と空気とが充分に混合する時間がないため、混合気濃度にはむらが生じ、混合気濃度が理論空燃比に近い部分では燃焼温度が高くなってＮＯｘが生成され、また、ＥＧＲが少ないことによってもＮＯｘが増加し易い。そして、この拡散燃焼状態では特に負荷が高くなるにつれてＮＯｘが急激に増加する。
【００６４】
このような傾向に対し、当実施形態では、予混合燃焼領域内で発電が行なわれる一方、拡散燃焼領域内でトルクアシストが行なわれることにより、ＮＯｘを低減する効果が得られる。すなわち、拡散燃焼領域の高負荷側では、モータによるトルクアシストが行なわれることにより、目標トルクに対して上記トルクアシスト分だけエンジン自体の発生トルクは低くなるため、ＮＯｘが大幅に低減される。また、上記トルクアシストによる電力消費を補うため予混合燃焼領域内の低負荷側で発電が行なわれ、この発電状態のときには目標トルクに対してエンジントルク自体の発生トルクは高くなるが、予混合燃焼によりＮＯｘは充分に低く保たれる。従って、全体としてＮＯｘ低減効果が有効に得られる。
【００６５】
また、バッテリの残容量（ＳＯＣ）に応じてモータトルク特性を変更しているため（図３のステップＳ６〜Ｓ１０、図６，図７参照）、上記のような効果が発揮されつつ、バッテリの残容量に過不足が生じることが防止される。すなわち、ＳＯＣが大の時には予混合燃焼領域内での発電量が小さくなり、ないしは発電領域が小さくなるような特性とされることにより、バッテリの過充電が防止され、また、ＳＯＣが小の時には、拡散燃焼領域内でのトルクアシスト量が小さくなり、ないしはアシスト領域が小さくなるような特性とされることにより、バッテリの過放電が防止される。
【００６６】
しかも、当実施形態では、ＳＯＣが中の時には、さらにＮＯｘ浄化触媒２２やＤＰＦ２３の能力に応じてモータトルク特性を変更しているため（図７のステップＳ１１〜ステップＳ１４、図７，図８参照）、ＮＯｘやＰＭの外部排出が効果的に抑制されることともに燃費改善効果が高められる。
【００６７】
すなわち、ＮＯｘ浄化触媒２２が活性化していない場合や、ＮＯｘ浄化触媒２２は活性化しているがＮＯｘ吸着量が多いような場合、つまりＮＯｘ浄化触媒２２によるＮＯｘの吸着能力が一定レベルよりも低い場合には、アシスト領域におけるトルクアシスト量が大きいモータトルク特性Ｂ１が選択されるため、アシスト領域におけるエンジン自体の発生トルクが低くなり、これによって高負荷側でのＮＯｘの発生が効果的に抑制されることとなる。この場合、モータトルク特性Ｂ２では、発電領域でのエンジン自体の発生トルクは高くなるが、図７に示すようにＮＯｘの発生量は主に高負荷側で急激に増加するため、上記のようにアシスト領域における発生トルクが低くなる結果、トータル的なＮＯｘの発生は有効に低減されることとなる。従って、ＮＯｘ浄化触媒２２によるＮＯｘ吸着能力が低い運転状態下で多くのＮＯｘが生成されるということが無くなり、ＮＯｘの外部排出が効果的に抑制されることとなる。なお、ＰＭ生成量は、同図中に示すように、予混合燃焼から拡散燃焼に切換わったときに急激に増加するというわけではないが、エンジントルクが高くなるにつれて次第に増加する。従って、高負荷時にトルクアシストによってエンジン自体の実際のトルクを低くすることは、高負荷時のＰＭ排出量の増大抑制にも効果はある。また、ＮＯｘ浄化触媒２２の再生サイクルはＤＰＦ２３の再生サイクルに比べて短いのが一般的であるため、上記のようにＮＯｘ発生抑制を優先する（ＰＭ抑制を多少犠牲にする）ことでトータル的にはＮＯｘおよびＰＭの外部排出が効果的に抑制されることとなる。
【００６８】
また、ＮＯｘの吸着能力が一定レベル以上である場合であって、ＤＰＦ２３によるＰＭ吸着量が多く、かつエンジン回転数が低い場合、すなわちＤＰＦ２３によるＰＭ吸着能力が一定レベルよりも低く、ＤＰＦ２３の再生処理が実行されると燃焼性が悪化するおそれがある場合には、発電領域における発電量が小さいモータトルク特性Ｂ２が選択されるため、発電領域におけるエンジン自体の発生トルクが低くなり、これによって低負荷側でのＰＭの発生が効果的に抑制されることとなる。この際、高負荷側ではトルクアシスト量が低減されてエンジン自体の発生トルクは高くなるが、発生トルクの上昇に伴うＰＭの増加率は低いため、アシスト領域でのトルクアシスト量の低減によるＰＭ発生に比べると、発電領域における発電量の低減によるＰＭ発生抑制効果の方が大きく、そのためトータル的にはＰＭの発生が有効に低減されることとなる。従って、ＤＰＦ２３による吸着能力が低い場合（ＰＭ吸着量Ｑｄが生成処理時の再生判定用基準値Ｑａよりも少なく、かつモータトルク特性の判定基準値Ｑｄｈを超える場合）のＰＭ生成を効果的に抑制することができ、低回転域においてＤＰＦ２３の再生処理が実行されて燃費が悪化するといった事態の発生が効果的に防止されることとなる。なお、モータトルク特性Ｂ１が選択されるのは上記のようにＮＯｘ浄化触媒２２が充分に吸着能力を有している場合であるため、モータトルク特性Ｂ２においてはＮＯｘの外部排出も有効に防止されることとなる。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の装置の具体的構成は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。
【００７０】
例えば、上記実施形態ではエンジン３をディーゼルエンジンとしたが、直噴式で圧縮自己着火を行うガソリンエンジンを搭載したハイブリッド車両の制御装置に適用しても良い。
【００７１】
また、当実施形態では排気通路１２に酸化触媒２１、ＮＯｘ浄化触媒２２およびＤＰＦ２３を設けているが、酸化触媒２１を設けずに、ＤＰＦ２２が酸化触媒作用を併有するもの（酸化触媒担持型ＤＰＦ）としても良い。
【００７２】
また、当実施形態では、ＥＧＲ率が大きい予混合燃焼モード（第１燃焼モード）とＥＧＲ率が小さい拡散燃焼モード（第２燃焼モード）とをエンジンの運転状態に応じて切換えるようにし、低負荷領域（高速域を除く）を予混合燃焼領域（Ｈ）とする一方、高負荷領域および高速域を拡散燃焼領域（Ｄ）としてモード切換えを行っているが、必ずしもこのようなモード切換えを行う必要はない。但し、このモード切換えを行う場合には、上述のように、発電状態のときのＮＯｘ発生を効果的に抑制することができるというメリットがある。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によると、ハイブリッド車両における駆動力制御用モータの制御を、エンジン出力に応じたＮＯｘやＰＭの発生量、あるいは窒素酸化物吸着手段およびパティキュレートマター吸着手段の性能（浄化能力）と関連づけて行うことにより、全体としてＮＯｘやＰＭの外部排出を効果的に低減することができる。すなわち、高負荷側の領域でトルクアシストを行う一方、低負荷側の領域で発電を行うことを基準（標準特性）とし、窒素酸化物の吸着能力が基準能力未満である場合には、発電量およびトルクアシスト量を増加されることにより特に高負荷側でのエンジン自体の発生トルクを低くしてトータル的なＮＯｘの発生を低減させる一方、窒素酸化物吸着手段の吸着能力が基準能力以上である場合には、トルクアシスト量および発電量を減少されることにより特に低負荷側でのエンジン自体の発生トルクを低くしてトータル的なＰＭの発生を低減させるようにしているので、ＮＯｘやＰＭの外部排出を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の制御装置の概略システムブロック図である。
【図２】エンジンの燃焼モードを切換える制御マップを示す図である。
【図３】エンジン制御およびＩＳＧ制御のフローチャートである。
【図４】エンジン制御およびＩＳＧ制御のフローチャートであって、図３のフローチャートのサブルーチンである。
【図５】バッテリの電流値および電圧値と残容量（ＳＯＣ）との関係を示す特性図である。
【図６】発電領域とアシスト領域を拡縮させた場合の領域設定図である（バッテリ残容量（ＳＯＣ）が大または小の場合）。
【図７】発電領域とアシスト領域を拡縮させた場合の領域設定図である（バッテリ残容量（ＳＯＣ）が中の場合）。
【図８】発電領域とアシスト領域を拡縮させた場合の領域設定図である（バッテリ残容量（ＳＯＣ）が中の場合）。
【図９】ＤＰＦの再生条件の判定とそれに応じた再生の処理のフローチャートである。
【図１０】アクセル開度およびエンジン回転速度とＰＭ排出量との関係を示す特性図である。
【図１１】ＰＭ吸着量とＤＰＦ前後の差圧との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１ モータ
３ エンジン
１３ ＥＧＲ通路
１４ ＥＧＲバルブ
１５ 吸気絞り弁
３２ バッテリ
３３ アクセル開度センサ
３６ 温度センサ
４０ ＥＣＵ
４１ 運転状態検出手段
４２ 蓄電量検出手段
４３ エンジン制御手段
４４ モータ制御手段
４５ 再生手段

Claims (4)

1. エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、エンジンに動力連結されてエンジン回転により発電を行う状態とエンジンへのトルクアシストを行う状態とに切換可能な駆動力制御用モータと、前記駆動力制御用モータをエンジンの運転状態に応じて制御するモータ制御手段と、排ガス中の窒素酸化物を吸着する窒素酸化物吸着手段と、排ガス中のパティキュレートマターを吸着するパティキュレートマター吸着手段と、前記各吸着手段による吸着能力に関するパラメータを検出するパラメータ検出手段とを備え、
   前記モータ制御手段は、低負荷側の領域で発電、高負荷側の領域でトルクアシストを行うように予め設定された標準特性に従って駆動力制御用モータを制御するとともに、前記窒素酸化物吸着手段の吸着能力が基準能力未満である場合には、前記標準特性に比べて発電量およびトルクアシスト量を増加させるように駆動力制御用モータを制御する一方、前記窒素酸化物吸着手段の吸着能力が基準能力以上である場合には、前記パティキュレートマター吸着手段の吸着能力が基準能力未満であることを条件に前記標準特性に比べて発電量およびトルクアシスト量を減少させるように駆動力制御用モータを制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   ＥＧＲ率が大きい第１燃焼モードとＥＧＲ率が小さい第２燃焼モードとをエンジンの運転状態に応じて切換えるエンジン制御手段をさらに備え、
   上記モータ制御手段は、上記第１燃焼モードでは発電のみを行い、上記第２燃焼モードではトルクアシストのみを行うように駆動力制御用モータを制御する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記パラメータ検出手段は、前記窒素酸化物吸着手段による吸着能力に関するパラメータとして排ガス温度を検出し、
   前記モータ制御手段は、前記排ガス温度が、窒素酸化物吸着手段が活性化する活性化温度未満である場合に、前記標準特性に比べて発電量およびトルクアシスト量を増加させるように駆動力制御用モータを制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記パティキュレートマター吸着手段のパティキュレートマター吸着量が基準値を超えた場合に排ガス温度を上昇させてパティキュレートマターを燃焼させることによりパティキュレートマター吸着手段を再生させる再生手段を有し、
   前記モータ制御手段は、前記パティキュレートマター吸着手段による吸着能力が基準能力未満であって、かつエンジン回転数が予め設定された基準値以下の場合に、発電量およびトルクアシスト量を前記標準特性に比べて減少させるように駆動力制御用モータを制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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