アシストモーター付き車両の制御装置
【課題】 拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼に切り換える際に、過早着火による異常燃焼を防止すると共に煤の発生を抑制することができるアシストモーター付き車両の制御装置を提供する。
【解決手段】 燃料噴射弁と、排気還流量調節手段と、第１の運転状態では予混合燃焼の割合が大きな第１の燃焼状態になるよう燃料を吸気下死点側で噴射し、第２の運転状態では拡散燃焼の割合が大きな第２の燃焼状態になるよう燃料を圧縮上死点側で噴射する噴射制御手段と、エンジンが第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際には排気還流量を急激に増加させる排気還流量制御手段とを有する車両において、駆動力のアシストを行うアシストモーターを備え、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際に、排気の還流量を減少させるためにエンジンの出力トルクを減少させ、減少させた出力トルクを補償するようにアシストモーターを制御する。
【解決手段】 燃料噴射弁と、排気還流量調節手段と、第１の運転状態では予混合燃焼の割合が大きな第１の燃焼状態になるよう燃料を吸気下死点側で噴射し、第２の運転状態では拡散燃焼の割合が大きな第２の燃焼状態になるよう燃料を圧縮上死点側で噴射する噴射制御手段と、エンジンが第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際には排気還流量を急激に増加させる排気還流量制御手段とを有する車両において、駆動力のアシストを行うアシストモーターを備え、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際に、排気の還流量を減少させるためにエンジンの出力トルクを減少させ、減少させた出力トルクを補償するようにアシストモーターを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクアシストを行うモータが備えられた車両の制御装置に関し、特に、直噴式ディーゼルエンジンが備えられた車両において、運転状態に応じてエンジンの燃焼状態及びモーターの制御を行うアシストモーター付き車両の制御装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、直噴式ディーゼルエンジンにおいては、燃焼温度が高いときに窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生する一方、燃焼時の酸素不足により煤が発生することが知られており、このＮＯｘと煤との両方の発生を抑制する方法が提案されている。
【０００３】
従来、不活性な排気の一部を吸気に還流させて（以下、ＥＧＲという）燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生を抑制する方法がある。このとき、還流させるＥＧＲを増大させて混合気のＥＧＲ率を増大するに従って、ＮＯｘの発生は低減するが、煤の発生が増大するという問題が発生する。
【０００４】
特許文献１には、ＥＧＲ率に応じた煤の発生にはピークがあり、このピーク以上にＥＧＲ率を増大させると、煤の発生が抑制できることに着目し、運転状態に応じてピークの大小側にＥＧＲ率を設定する技術が開示されている。このとき、高負荷時には、ＥＧＲ率が煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率よりも小さくされると共に、圧縮上死点近傍で燃料を噴射していわゆる拡散燃焼を行う。この拡散燃焼においては、混合気のＥＧＲ率を下げて煤の発生を抑制するようにしている。一方、低負荷時には、ＥＧＲ率が煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率よりも大きくされると共に、圧縮上死点以前に予め燃料を噴射（早期噴射）して燃料の気化霧化を促進すると共に着火を遅らせ、圧縮上死点近傍で自着火させるいわゆる予混合圧縮着火燃焼を行う。このような予混合圧縮着火燃焼においては、ＥＧＲにより不活性な排気に燃焼熱を吸収させてＮＯｘを低減することができると共に、十分に空気と混合された燃料は過濃な部分を生じることなく煤の発生を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１０６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に開示の技術において、図９に示すように燃焼状態が拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼に移行する場合には、要求されるＥＧＲ率が急激に増加することになるが、この要求されるＥＧＲ率の急激な増加に対して、実際にＥＧＲ率が実現されるまでには構造的な応答遅れが生じる。すなわち、一般的にＥＧＲ率は、排気を還流させるためのＥＧＲ通路途中に設けられたＥＧＲ弁を開動作させることによって実現されるが、排気がＥＧＲ通路を通って吸気管に至り燃焼室内に供給されるまでには一定の時間が掛かる。
【０００７】
ここで、図１０に示すように、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼に移行する過渡期（ｔＡ−ｔＢ間）には、上記応答遅れにより、ＥＧＲ率が十分に増加していない状態で早期噴射が行われ、過早着火による異常燃焼により騒音・振動等の不具合が生じうる。
【０００８】
また、前述のＥＧＲ率の応答遅れに対して燃料噴射量の切り換えは直ちに実現できるので、過渡期には燃料噴射量に対してＥＧＲ率が小さくなって、混合気は予混合できずに煤の発生が増大するという問題もある。これに対処するものとして、燃料の後噴射を行って煤を完全に燃焼させることが考えられるが、燃料を余分に使用することになって燃費が悪化する。
【０００９】
そこで、本発明は、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼に切り換える際の過渡期において、過早着火による異常燃焼を防止すると共に煤の発生を抑制することができるアシストモーター付き車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１１】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、エンジンの燃焼室に臨む燃料噴射弁と、上記燃焼室への排気の還流量を調節する排気還流量調節手段と、エンジンが第１の運転状態のときには予混合燃焼の割合が拡散燃焼の割合より大きな第１の燃焼状態とするために燃料を少なくとも吸気下死点側で噴射させ、かつ第２の運転状態のときには拡散燃焼の割合が予混合燃焼の割合より大きな第２の燃焼状態とするために燃料を少なくとも圧縮上死点側で噴射させるように上記燃料噴射弁を制御する噴射制御手段と、エンジンが上記第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際には排気の還流量を急激に増加するように上記排気還流量調整手段を制御する排気還流量制御手段とを有する車両において、上記エンジンと車輪との間の駆動力伝達経路に連結されて駆動力のアシストを行うアシストモーターと、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際に、排気の還流量を減少させるためにエンジンの出力トルクを減少させる出力トルク減少補正手段と、減少させた出力トルクを補償するように上記アシストモーターを制御するアシストモーター制御手段とが備えられていることを特徴とする。
【００１２】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置において、アシストモーターに電力を供給するバッテリの容量に関するパラメータを検出するバッテリ容量検出手段が備えられ、出力トルク減少補正手段は、バッテリ容量の低下に応じて、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際の出力トルクの減少度合いを小さくすることを特徴とする。
【００１３】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載のアシストモーター付き車両の制御装置において、噴射制御手段は、バッテリ容量が所定以下に低下した場合は、膨張行程ないし排気行程にて追加噴射を行うことを特徴とする。
【００１４】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置において、出力トルク減少補正手段は、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際にエンジン回転数が上昇するときには、出力トルクの減少度合いを大きくすることを特徴とする。
【００１５】
そして、請求項５に記載の発明は、上記請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置において、出力トルク減少補正手段は、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際にエンジン回転数が減少するときは、出力トルクの減少度合いを小さくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
まず、請求項１に記載の発明によれば、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際に排気の還流量の増加割合を減少させ、それに伴って生じるエンジンの出力トルクの減少をアシストモーターにより補償するようにしている。通常のエンジン制御においては、要求される排気の還流量を減少させると要求される燃焼噴射量も減少し、出力トルクは減少せざるを得ない。そのため、エンジンのみでは目標トルクを実現できないことになるが、この出力トルクの減少分をアシストモーターで補償することによって目標トルクを実現することができる。その結果、排気の還流量の応答遅れを減少させることができるので、過早着火が防止されて異常燃焼に伴う騒音・振動を防止し、さらに予混合燃焼により煤の発生を抑制することができる。
【００１７】
次に、請求項２に記載の発明によれば、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際には、バッテリ容量の低下に応じて出力トルクの減少度合いを小さくすることによって、アシストモーターで負担するトルク分を減少させてバッテリの電力消費を抑制し、バッテリを保護することができる。なお、バッテリ容量の低下に応じて出力トルクの減少を完全に禁止するようにしてもよい。
【００１８】
次に、請求項３に記載の発明によれば、バッテリ容量が所定以下に低下した場合には、出力トルクの減少度合い膨張行程ないし排気行程で追加噴射することによって、上記減少度合いを小さくしたことに起因して生じる煤を燃やすことができ、煤の排出を抑制することができる。
【００１９】
次に、請求項４に記載の発明によれば、シフトダウン時などエンジン回転数が上昇するとシリンダ壁温が上昇して過早着火が生じやすくなるので、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際にエンジン回転数が高いときには、過早着火を防止するために排気の還流量を一層増大させる。このとき、エンジン回転数の上昇に伴って出力トルクの減少度合いを大きくして過早着火による異常燃焼を防止しつつ予混合燃焼により煤の発生を抑制することができる。
【００２０】
そして、請求項５に記載の発明によれば、上記請求項４に記載の発明とは逆に、ブレーキ時などエンジン回転数が低下するとシリンダ壁温が減少して過早着火が起こりにくくなるので、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際の出力トルクの減少度合いを、エンジン回転数の低下に伴って小さくすることによって、過早着火による異常燃焼を防止しつつ予混合燃焼により煤の発生を抑制できると共に、目標トルクに対するアシストモーターの負担分を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態に係る車両１は、駆動源としてディーゼルエンジン１０とアシストモーター２０とを併用するハイブリッド車両である。車両の走行用の駆動力を発生するエンジン１０は、複数の気筒１１…１１を有し、その各気筒１１…１１内に図示しないピストンが嵌挿され、このピストンにより各気筒１１…１１に燃焼室１２…１２が形成されている。また、燃焼室１２…１２の天井部には燃料噴射弁１３…１３が配設され、該燃料噴射弁１３…１３は高圧の燃料を燃焼室１２…１２に直接噴射するようにされている。なお、各燃料噴射弁１３から噴射する燃料は、該燃料噴射弁１３が接続される図示しないコモンレールによって所定の燃圧に保たれている。
【００２３】
一方、図中エンジン１０の左側には吸気通路３０が備えられ、エアクリーナ３１で濾過した空気（新気）を各気筒１１…１１の燃焼室１２…１２に供給する。吸気通路３０の下流側にはサージタンク３２が形成されていると共に該サージタンク３２を介して吸気通路３０と吸気マニホルド３３とが接続されている。また、吸気通路３０には吸気量を調節する吸気絞り弁３４が備えられている。
【００２４】
また、図中エンジン１０の右側には各気筒１１…１１の燃焼室１２…１２からそれぞれ排気を排出するように、排気マニホルド４１を介して排気通路４０が接続されている。この排気通路４０の下流側には排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ、煤等を浄化する酸化触媒４２と、排気中の煤や未燃成分を捕獲するための濾過装置（ＤＰＦ）４３が備えられている。
【００２５】
そして、吸気通路３０及び排気通路４０の配管途中に設けられたそれぞれの開口を接続すると共に、排気を吸気通路３０に還流させるためのＥＧＲ通路５０が設けられている。該ＥＧＲ通路５０の配管途中には、排気を冷却するためのＥＧＲクーラ５１が備えられていると共に、ＥＧＲクーラ５１の吸気通路３０側には排気の還流量を調節するＥＧＲ弁５２が備えられている。なお、ＥＧＲ弁５２は、内蔵されるモータやソレノイド等により駆動される。
【００２６】
また、図中エンジン１０の下側には、エンジン１０の出力トルクを所定のギヤ比で変速する変速機６０が備えられ、デファレンシャル装置６１等を経て駆動輪に６２，６２伝達される。また、上記変速機６０と駆動輪６２との間の動力伝達経路６３上に、例えばクラッチ等を用いた断接機構６４が配設され、この断接機構６４を介して、アシストモーター２０が上記動力伝達経路に連結されている。アシストモーター２０は、インバータ２１による電流制御によりバッテリ２２からの電力の供給を受けて回転駆動力を発生し、発生した駆動力は、上記断接機構６４を介して動力伝達経路６３に導入される。
【００２７】
一方、この車両１のコントロールユニット７０は、運転者によるアクセルペダル７１ａの踏込量を検出するアクセル開度センサ７１からの信号、吸気温度を検出する吸気温度センサ７２からの信号、吸気圧力を検出する吸気圧センサ７３からの信号、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサ７４からの信号、エンジン水温を検出するエンジン水温センサ７５からの信号、排気の温度を検出する排気温度センサ７６からの信号、及びバッテリ容量を検出するバッテリ容量検出センサ７７からの信号等を入力する。そして、それらの入力結果に基いて、燃料噴射弁１３…１３、インバータ２１、ＥＧＲ弁５２等に各種の制御信号を出力する。また、燃料噴射弁１３…１３は、主噴射として吸気下死点付近で燃料噴射を行う早期噴射及び圧縮上死点付近で燃料噴射を行う通常噴射を行う一方、追加噴射として膨張行程で燃料噴射を行うように制御される。
【００２８】
また、コントロールユニット７０には、後述する予混合燃焼領域または拡散燃焼領域に燃焼モードを設定する燃焼モード判断部７０ａと、上記アシストモーター２０によるモーターアシスト量を判断するモーターアシスト量判断部７０ｂと、上記変速機６０による変速状態を判断する変速判断部７０ｃと、ブレーキの踏み込みによる車両の減速を判断する急減速判断部７０ｄとが備えられている。
【００２９】
ここで、目標トルクは、エンジン回転数とアクセル開度とに基いて設定される。そして、設定された目標トルクに応じて、図２に示すように、予混合燃焼領域または拡散燃焼領域に燃焼モードが設定される。予混合燃焼領域は、低負荷時に予混合燃焼主体の燃焼を行う領域であって、ここでは要求されるＥＧＲ率が大きくされていると共に、圧縮上死点以前に予め燃料を噴射（早期噴射）して燃料の気化霧化を促進すると共に着火を遅らせ、圧縮上死点近傍で自着火させるようにしている。一方、拡散燃焼領域は、高負荷時に拡散燃焼主体の燃焼を行う領域であって、ここでは要求されるＥＧＲ率が比較的小さくされていると共に、圧縮上死点近傍で燃料を噴射して通常のディーゼル燃焼を行う。
【００３０】
次に、この車両１の第１の制御例について図３に示すフローチャートに基いて説明する。
【００３１】
まず、ステップＳ１で上記各センサの制御信号を入力する。そして、ステップＳ２でエンジン回転数及びアクセル開度から目標トルクＴｏを演算し、ステップＳ３で酸化触媒４２の暖気が完了しているか否かを判定する。このとき、エンジン水温又は排気温度が所定以上であれば酸化触媒４２の暖気が完了したとみなす。暖気が完了していないと判定されたときは、ステップＳ４で目標トルクＴｏに応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定し、ステップＳ５で設定した主噴射量とＥＧＲ弁開度にて拡散燃焼を実行し、リターンする。ここでは、酸化触媒４２が活性化していない状態では予混合燃焼を行わないようにしている。
【００３２】
一方、ステップＳ３で酸化触媒４２の暖気が完了したと判定されたときは、ステップＳ６で目標トルクＴｏは予混合燃焼領域にあるか否かを判定する。そして、目標トルクＴｏが拡散燃焼領域にあると判定されたときはステップＳ４に進み、予混合燃焼領域にあると判定されたときはステップＳ７に進む。
【００３３】
ステップＳ７では現在の燃焼モードが拡散燃焼領域にあるか否かを判定する。そして、現在拡散燃焼領域にないと判定された場合、つまり現在予混合燃焼領域にある場合はステップＳ８で目標トルクに応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定する。そして、ステップＳ９で設定した主噴射量及びＥＧＲ弁開度にて予混合燃焼を実行してリターンする。
【００３４】
一方、ステップＳ７で現在拡散燃焼領域にあると判定された場合、つまり燃料モードが拡散燃焼領域から予混合燃焼領域に移行開始する場合は、ステップＳ１０に進んでバッテリ容量に応じてアシストモーター２０によるアシストトルク分である目標トルク補正量Ｔｍを設定する。目標トルク補正量Ｔｍは、図４に示すようにバッテリ容量が所定以下においてバッテリ容量低下に応じて小さくなるように設定されるので、バッテリ容量が小さいときにはアシストモーター２０を使用せずにバッテリ容量を確保する。次に、ステップＳ１１でエンジン用目標トルクＴｅを目標トルクＴｏから目標トルク補正量Ｔｍを減算することによって算出し、ステップＳ１２でエンジン用目標トルクＴｅに応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定する。
【００３５】
次に、ステップＳ１３で目標トルク補正量Ｔｍが所定値以下か否かを判定する。目標トルク補正量Ｔｍが所定値以下と判定されたときは、ステップＳ１４に進んで現在のＥＧＲ弁開度と設定したＥＧＲ弁開度との偏差に応じて膨張行程での燃料の追加噴射量を設定する。このとき、目標トルク補正量Ｔｍがゼロのときも含む。そして、ステップＳ１５で、上記ステップＳ１２及びステップＳ１４で設定した主噴射量、ＥＧＲ弁開度、追加噴射量にて予混合燃焼を実行する。これは、上記ステップＳ１０でバッテリ容量の確保を優先した結果、要求されるＥＧＲに対する応答遅れが大きくなって、混合気に過濃な部分が生じて煤が発生するおそれがあるので、このように追加噴射を行うことによって、膨張行程で煤を燃やして煤の排出を抑制するようにしている。ステップＳ１６で目標トルク補正量Ｔｍに応じてモーターアシスト力の設定及び実行を行う。また、上記ステップＳ１３で目標トルク補正量Ｔｍが所定値よりも小さくないと判定されたときは、ステップＳ１７に進んで上記ステップＳ１２で設定した主噴射量及びＥＧＲ弁開度にて予混合燃焼を実行する。
【００３６】
そして、ステップＳ１８でエンジン用目標トルクＴｅが目標トルクＴｏ以上であるか否かを判定する。エンジン用目標トルクＴｅが目標トルクＴｏ以上であると判定されたときは、ステップＳ１９で目標トルク補正量Ｔｍをゼロにし、つまり、アシストモーター２０によるアシストを終了してリターンする。一方、上記ステップＳ１８でエンジントルクＴｅが目標トルク補正量以下でないと判定されたときは、ステップＳ２０に進んで目標トルク補正量Ｔｍを所定トルクΔＴ減少させてステップＳ１１に戻る。このとき、ステップＳ２０で目標トルク補正量Ｔｍの減少補正を繰り返すことによって、目標トルク補正量Ｔｍを徐々に減少させて、目標トルクＴｏをエンジン用目標トルクＴｅで実現するように制御する。
【００３７】
次に、車両の第２の制御例を図５に示すフローチャートに基いて説明する。
【００３８】
まず、ステップＳ３１で上記各センサの制御信号を入力する。そして、ステップＳ３２でエンジン回転数及びアクセル開度から目標トルクＴｏを演算し、ステップＳ３３で酸化触媒４２の暖気が完了しているか否かを判定する。このとき、エンジン水温又は排気温度が所定以上であれば酸化触媒４２の暖気が完了したとみなす。暖気が完了していないと判定されたときは、ステップＳ３４で目標トルクＴｏに応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定し、ステップＳ３５で設定した主噴射量とＥＧＲ弁開度にて拡散燃焼を実行し、リターンする。ここでは、酸化触媒４２が活性化していない状態では予混合燃焼を行わないようにしている。
【００３９】
一方、ステップＳ３３で酸化触媒４２の暖気が完了したと判定されたときは、ステップＳ３６で目標トルクＴｏは予混合燃焼領域にあるか否かを判定する。そして、目標トルクＴｏが拡散燃焼領域にあると判定されたときはステップＳ３４に進み、予混合燃焼領域にあると判定されたときはステップＳ３７に進む。
【００４０】
ステップＳ３７では現在の燃焼モードが拡散燃焼領域にあるか否かを判定する。そして、現在拡散燃焼領域にないと判定された場合、つまり現在予混合燃焼領域にある場合はステップＳ３８で目標トルクに応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定する。そして、ステップＳ３９で設定した主噴射量及びＥＧＲ弁開度にて予混合燃焼を実行してリターンする。
【００４１】
一方、ステップＳ３７で現在拡散燃焼領域にあると判定された場合、つまり燃料モードが拡散燃焼領域から予混合燃焼領域に移行開始する場合は、ステップＳ４０でエンジン回転数の変化速度に応じて目標トルク補正量Ｔｍを設定する。このとき、エンジン回転数の変化速度の上昇率が大きいほど目標トルク補正量Ｔｍは大きくなり、変化速度の減少率が大きいほど目標トルク補正量Ｔｍが小さくなるように設定される。なお、シフトダウン変速指令発生時にエンジン回転数上昇率が大、ブレーキ圧が所定以上のときにエンジン回転数減少率が大と判断するようにしてもよい。
【００４２】
そして、ステップＳ４１でエンジン用目標トルクＴｅを目標トルクＴｏから目標トルク補正量Ｔｍを減算することによって算出し、ステップＳ４２でエンジン用目標トルクＴｅ及びエンジン回転数の変化速度に応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定する。次に、ステップＳ４３で上記ステップＳ４２で設定した主噴射量及びＥＧＲ弁開度にて予混合燃焼を実行し、ステップＳ４４で目標トルク補正量Ｔｍに応じてアシストモーター力を設定し、このアシストモーター力を実現するようにアシストモーター２０を駆動させる。
【００４３】
そして、ステップＳ４５でエンジン用目標トルクＴｅが目標トルクＴｏ以上であるか否かを判定する。エンジン用目標トルクＴｅが目標トルクＴｏ以上であると判定されたときは、ステップＳ４６で目標トルク補正量Ｔｍをゼロにし、つまり、アシストモーター２０によるアシストを終了してリターンする。一方、上記ステップＳ４５でエンジントルクＴｅが目標トルク補正量以下でないと判定されたときは、ステップＳ４７に進んで目標トルク補正量Ｔｍを所定トルクΔＴ減少させてステップＳ４１に戻る。このとき、ステップＳ２０で目標トルク補正量Ｔｍの減少補正を繰り返すことによって、目標トルク補正量Ｔｍを徐々に減少させて、目標トルクＴｏをエンジン用目標トルクＴｅで実現するように制御する。
【００４４】
以上のような車両１の制御により得られる作用効果について説明する。
【００４５】
まず、図６に示すように、拡散燃焼領域におけるエンジントルクＴＡ及び要求ＥＧＲ率がＥＧＲＡのＡ状態から目標トルクＴＢ及び目標ＥＧＲ率がＥＧＲＢのＢ状態に移行する場合、まず、要求ＥＧＲ率がＥＧＲＡと比較的近い値のＥＧＲＣに設定された状態Ｃに移行させる。ＥＧＲＣを実現すると、エンジントルクがＴＢよりも小さなＴＣまで減少する。
【００４６】
そして、このプロセスを図７に示すタイムチャートに基いて説明すると、まず、時刻ｔＡにおいて運転者がアクセルペダル７１ａの踏み込みを解除する。このとき、エンジントルクがＴＣになるように燃料噴射量を減少させると共に、要求ＥＧＲ率はＥＧＲＣに設定される。そして目標トルクＴｏと状態ＣでのエンジントルクＴＣとの差分を補償するようにアシストモーター２０を駆動させる。次に、燃料噴射量を徐々に増加させると共にアシストモーター２０によるトルク分を減少させて、時刻ｔＢおいて目標トルクをエンジントルクのみで実現する。
【００４７】
このように、拡散燃焼領域から予混合燃焼領域に移行する際には、ＥＧＲＡに比較的近い値であるＥＧＲＣに要求ＥＧＲ率を設定することによって、要求ＥＧＲ率の急激な増加を回避して、要求ＥＧＲと実ＥＧＲ率との応答遅れ（図７に斜線で示す領域）を減少させることができ、その結果、早期着火を防止されると共に予混合燃焼により煤の発生量が減少する。
【００４８】
このように、拡散燃焼領域から予混合燃焼領域に移行する際に排気の還流量の増加割合を減少させ、それに伴って生じるエンジン１０の出力トルクの減少をアシストモーター２０により補償するようにしている。通常のエンジン制御においては、要求される排気の還流量を減少させると要求される燃焼噴射量も減少し、出力トルクを減少させざるを得ない。そのため、エンジン１０のみでは目標トルクを実現できないことになるが、この出力トルクの減少分をアシストモーター２０で補償することによって目標トルクを実現することができる。その結果、排気の還流量の応答遅れを減少させることができ、予混合燃焼領域の早期噴射による過早着火を防止することができ、異常燃焼に伴う騒音・振動を防止し、さらに煤の発生を抑制することができる。
【００４９】
また、図７に破線で示すように、同様の燃焼状態移行時には、バッテリ容量の低下に応じて出力トルクの減少度合いを小さくすることによって、アシストモーター２０で負担するトルク分を減少させてバッテリ２２の電力消費を抑制し、バッテリ２２を保護することができる。なお、バッテリ容量の低下に応じて出力トルクの減少を禁止するようにしてもよい。
【００５０】
さらに、バッテリ容量が所定以下に低下した場合には、膨張行程ないし排気行程で追加噴射することによって、上記減少度合いを小さくしたことに起因して生じる煤を燃やすことができ、煤の排出を抑制することができる。
【００５１】
一方、上記第２の制御においては、図８に示すように、エンジン回転数の増加に従って予混合燃焼領域のエンジントルク−要求ＥＧＲ率の曲線を上方にシフトさせるようにしている。このとき、状態Ａから状態Ｃ′を経て状態Ｂ′に移行させることになる。なお、状態Ｃ′及び状態Ｂ′におけるエンジントルクは、それぞれ状態Ｃ及び状態Ｂより低トルク側に設定されている。一方、エンジン回転数の低下に従って上記曲線を下方にシフトさせるようにしている。このとき、状態Ａから状態Ｃ″を経て状態Ｂ″に移行させることになる。なお、状態Ｃ″及び状態Ｂ″におけるエンジントルクは、それぞれ状態Ｃ及び状態Ｂより高トルク側に設定されている。
【００５２】
このように、シフトダウン時などエンジン回転数が上昇するとシリンダ壁温が上昇して過早着火が生じやすいときは、過早着火を防止するために排気の還流量を増大させる。このとき、エンジン回転数の上昇に伴って出力トルクの減少度合いを大きく設定して過早着火による異常燃焼を防止しつつ予混合燃焼により煤の発生を抑制することができる。
【００５３】
一方、ブレーキ時などエンジン回転数が低下するとシリンダ壁温が減少して過早着火が起こりにくくなるので、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際の出力トルクの減少度合いを、エンジン回転数の低下に伴って小さくすることによって、過早着火による異常燃焼を防止しつつ予混合燃焼により煤の発生を抑制できると共に、目標トルクに対するアシストモーター２０の負担分を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼に切り換える際の過渡期において、過早着火による異常燃焼を防止すると共に煤の発生を抑制することができるアシストモーター付き車両の制御装置を提供する。本発明は、トルクアシストを行うモータが備えられた車両の制御装置に関し、特に、直噴式ディーゼルエンジンが備えられた車両において、運転状態に応じてエンジンの燃焼状態及びモータの制御を行うアシストモーター付き車両の制御装置に関する技術分野に広く好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施の形態に係る車両の全体構成を示すレイアウト図である。
【図２】同車両の運転領域を示すマップである。
【図３】第１の制御例を示すフローチャートである。
【図４】バッテリ容量に応じた目標トルク補正量のマップである。
【図５】第２の制御例を示すフローチャートである。
【図６】エンジントルクに対する要求ＥＧＲ率の変化を示すマップである。
【図７】車両の制御に係るタイムチャートである。
【図８】予混合燃焼領域においてエンジン回転数に応じた要求ＥＧＲ率の変化を示すグラフである。
【図９】従来のエンジントルクに対する要求ＥＧＲ率を示すマップである。
【図１０】従来の車両の制御に係るタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１ 車両
１０ エンジン
１２ 燃焼室
１３ 燃料噴射弁
２０ アシストモーター
５２ ＥＧＲ弁（排気還流量調節手段）
６２ 車輪
６３ 動力伝達経路
７０ コントロールユニット（噴射制御手段、排気還流量調整手段、出力トルク減少補正手段、アシストモーター制御手段）
７７ バッテリ容量検出センサ（バッテリ容量検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクアシストを行うモータが備えられた車両の制御装置に関し、特に、直噴式ディーゼルエンジンが備えられた車両において、運転状態に応じてエンジンの燃焼状態及びモーターの制御を行うアシストモーター付き車両の制御装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、直噴式ディーゼルエンジンにおいては、燃焼温度が高いときに窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生する一方、燃焼時の酸素不足により煤が発生することが知られており、このＮＯｘと煤との両方の発生を抑制する方法が提案されている。
【０００３】
従来、不活性な排気の一部を吸気に還流させて（以下、ＥＧＲという）燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生を抑制する方法がある。このとき、還流させるＥＧＲを増大させて混合気のＥＧＲ率を増大するに従って、ＮＯｘの発生は低減するが、煤の発生が増大するという問題が発生する。
【０００４】
特許文献１には、ＥＧＲ率に応じた煤の発生にはピークがあり、このピーク以上にＥＧＲ率を増大させると、煤の発生が抑制できることに着目し、運転状態に応じてピークの大小側にＥＧＲ率を設定する技術が開示されている。このとき、高負荷時には、ＥＧＲ率が煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率よりも小さくされると共に、圧縮上死点近傍で燃料を噴射していわゆる拡散燃焼を行う。この拡散燃焼においては、混合気のＥＧＲ率を下げて煤の発生を抑制するようにしている。一方、低負荷時には、ＥＧＲ率が煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率よりも大きくされると共に、圧縮上死点以前に予め燃料を噴射（早期噴射）して燃料の気化霧化を促進すると共に着火を遅らせ、圧縮上死点近傍で自着火させるいわゆる予混合圧縮着火燃焼を行う。このような予混合圧縮着火燃焼においては、ＥＧＲにより不活性な排気に燃焼熱を吸収させてＮＯｘを低減することができると共に、十分に空気と混合された燃料は過濃な部分を生じることなく煤の発生を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１０６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に開示の技術において、図９に示すように燃焼状態が拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼に移行する場合には、要求されるＥＧＲ率が急激に増加することになるが、この要求されるＥＧＲ率の急激な増加に対して、実際にＥＧＲ率が実現されるまでには構造的な応答遅れが生じる。すなわち、一般的にＥＧＲ率は、排気を還流させるためのＥＧＲ通路途中に設けられたＥＧＲ弁を開動作させることによって実現されるが、排気がＥＧＲ通路を通って吸気管に至り燃焼室内に供給されるまでには一定の時間が掛かる。
【０００７】
ここで、図１０に示すように、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼に移行する過渡期（ｔＡ−ｔＢ間）には、上記応答遅れにより、ＥＧＲ率が十分に増加していない状態で早期噴射が行われ、過早着火による異常燃焼により騒音・振動等の不具合が生じうる。
【０００８】
また、前述のＥＧＲ率の応答遅れに対して燃料噴射量の切り換えは直ちに実現できるので、過渡期には燃料噴射量に対してＥＧＲ率が小さくなって、混合気は予混合できずに煤の発生が増大するという問題もある。これに対処するものとして、燃料の後噴射を行って煤を完全に燃焼させることが考えられるが、燃料を余分に使用することになって燃費が悪化する。
【０００９】
そこで、本発明は、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼に切り換える際の過渡期において、過早着火による異常燃焼を防止すると共に煤の発生を抑制することができるアシストモーター付き車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１１】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、エンジンの燃焼室に臨む燃料噴射弁と、上記燃焼室への排気の還流量を調節する排気還流量調節手段と、エンジンが第１の運転状態のときには予混合燃焼の割合が拡散燃焼の割合より大きな第１の燃焼状態とするために燃料を少なくとも吸気下死点側で噴射させ、かつ第２の運転状態のときには拡散燃焼の割合が予混合燃焼の割合より大きな第２の燃焼状態とするために燃料を少なくとも圧縮上死点側で噴射させるように上記燃料噴射弁を制御する噴射制御手段と、エンジンが上記第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際には排気の還流量を急激に増加するように上記排気還流量調整手段を制御する排気還流量制御手段とを有する車両において、上記エンジンと車輪との間の駆動力伝達経路に連結されて駆動力のアシストを行うアシストモーターと、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際に、排気の還流量を減少させるためにエンジンの出力トルクを減少させる出力トルク減少補正手段と、減少させた出力トルクを補償するように上記アシストモーターを制御するアシストモーター制御手段とが備えられていることを特徴とする。
【００１２】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置において、アシストモーターに電力を供給するバッテリの容量に関するパラメータを検出するバッテリ容量検出手段が備えられ、出力トルク減少補正手段は、バッテリ容量の低下に応じて、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際の出力トルクの減少度合いを小さくすることを特徴とする。
【００１３】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載のアシストモーター付き車両の制御装置において、噴射制御手段は、バッテリ容量が所定以下に低下した場合は、膨張行程ないし排気行程にて追加噴射を行うことを特徴とする。
【００１４】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置において、出力トルク減少補正手段は、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際にエンジン回転数が上昇するときには、出力トルクの減少度合いを大きくすることを特徴とする。
【００１５】
そして、請求項５に記載の発明は、上記請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置において、出力トルク減少補正手段は、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際にエンジン回転数が減少するときは、出力トルクの減少度合いを小さくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
まず、請求項１に記載の発明によれば、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際に排気の還流量の増加割合を減少させ、それに伴って生じるエンジンの出力トルクの減少をアシストモーターにより補償するようにしている。通常のエンジン制御においては、要求される排気の還流量を減少させると要求される燃焼噴射量も減少し、出力トルクは減少せざるを得ない。そのため、エンジンのみでは目標トルクを実現できないことになるが、この出力トルクの減少分をアシストモーターで補償することによって目標トルクを実現することができる。その結果、排気の還流量の応答遅れを減少させることができるので、過早着火が防止されて異常燃焼に伴う騒音・振動を防止し、さらに予混合燃焼により煤の発生を抑制することができる。
【００１７】
次に、請求項２に記載の発明によれば、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際には、バッテリ容量の低下に応じて出力トルクの減少度合いを小さくすることによって、アシストモーターで負担するトルク分を減少させてバッテリの電力消費を抑制し、バッテリを保護することができる。なお、バッテリ容量の低下に応じて出力トルクの減少を完全に禁止するようにしてもよい。
【００１８】
次に、請求項３に記載の発明によれば、バッテリ容量が所定以下に低下した場合には、出力トルクの減少度合い膨張行程ないし排気行程で追加噴射することによって、上記減少度合いを小さくしたことに起因して生じる煤を燃やすことができ、煤の排出を抑制することができる。
【００１９】
次に、請求項４に記載の発明によれば、シフトダウン時などエンジン回転数が上昇するとシリンダ壁温が上昇して過早着火が生じやすくなるので、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際にエンジン回転数が高いときには、過早着火を防止するために排気の還流量を一層増大させる。このとき、エンジン回転数の上昇に伴って出力トルクの減少度合いを大きくして過早着火による異常燃焼を防止しつつ予混合燃焼により煤の発生を抑制することができる。
【００２０】
そして、請求項５に記載の発明によれば、上記請求項４に記載の発明とは逆に、ブレーキ時などエンジン回転数が低下するとシリンダ壁温が減少して過早着火が起こりにくくなるので、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際の出力トルクの減少度合いを、エンジン回転数の低下に伴って小さくすることによって、過早着火による異常燃焼を防止しつつ予混合燃焼により煤の発生を抑制できると共に、目標トルクに対するアシストモーターの負担分を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態に係る車両１は、駆動源としてディーゼルエンジン１０とアシストモーター２０とを併用するハイブリッド車両である。車両の走行用の駆動力を発生するエンジン１０は、複数の気筒１１…１１を有し、その各気筒１１…１１内に図示しないピストンが嵌挿され、このピストンにより各気筒１１…１１に燃焼室１２…１２が形成されている。また、燃焼室１２…１２の天井部には燃料噴射弁１３…１３が配設され、該燃料噴射弁１３…１３は高圧の燃料を燃焼室１２…１２に直接噴射するようにされている。なお、各燃料噴射弁１３から噴射する燃料は、該燃料噴射弁１３が接続される図示しないコモンレールによって所定の燃圧に保たれている。
【００２３】
一方、図中エンジン１０の左側には吸気通路３０が備えられ、エアクリーナ３１で濾過した空気（新気）を各気筒１１…１１の燃焼室１２…１２に供給する。吸気通路３０の下流側にはサージタンク３２が形成されていると共に該サージタンク３２を介して吸気通路３０と吸気マニホルド３３とが接続されている。また、吸気通路３０には吸気量を調節する吸気絞り弁３４が備えられている。
【００２４】
また、図中エンジン１０の右側には各気筒１１…１１の燃焼室１２…１２からそれぞれ排気を排出するように、排気マニホルド４１を介して排気通路４０が接続されている。この排気通路４０の下流側には排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ、煤等を浄化する酸化触媒４２と、排気中の煤や未燃成分を捕獲するための濾過装置（ＤＰＦ）４３が備えられている。
【００２５】
そして、吸気通路３０及び排気通路４０の配管途中に設けられたそれぞれの開口を接続すると共に、排気を吸気通路３０に還流させるためのＥＧＲ通路５０が設けられている。該ＥＧＲ通路５０の配管途中には、排気を冷却するためのＥＧＲクーラ５１が備えられていると共に、ＥＧＲクーラ５１の吸気通路３０側には排気の還流量を調節するＥＧＲ弁５２が備えられている。なお、ＥＧＲ弁５２は、内蔵されるモータやソレノイド等により駆動される。
【００２６】
また、図中エンジン１０の下側には、エンジン１０の出力トルクを所定のギヤ比で変速する変速機６０が備えられ、デファレンシャル装置６１等を経て駆動輪に６２，６２伝達される。また、上記変速機６０と駆動輪６２との間の動力伝達経路６３上に、例えばクラッチ等を用いた断接機構６４が配設され、この断接機構６４を介して、アシストモーター２０が上記動力伝達経路に連結されている。アシストモーター２０は、インバータ２１による電流制御によりバッテリ２２からの電力の供給を受けて回転駆動力を発生し、発生した駆動力は、上記断接機構６４を介して動力伝達経路６３に導入される。
【００２７】
一方、この車両１のコントロールユニット７０は、運転者によるアクセルペダル７１ａの踏込量を検出するアクセル開度センサ７１からの信号、吸気温度を検出する吸気温度センサ７２からの信号、吸気圧力を検出する吸気圧センサ７３からの信号、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサ７４からの信号、エンジン水温を検出するエンジン水温センサ７５からの信号、排気の温度を検出する排気温度センサ７６からの信号、及びバッテリ容量を検出するバッテリ容量検出センサ７７からの信号等を入力する。そして、それらの入力結果に基いて、燃料噴射弁１３…１３、インバータ２１、ＥＧＲ弁５２等に各種の制御信号を出力する。また、燃料噴射弁１３…１３は、主噴射として吸気下死点付近で燃料噴射を行う早期噴射及び圧縮上死点付近で燃料噴射を行う通常噴射を行う一方、追加噴射として膨張行程で燃料噴射を行うように制御される。
【００２８】
また、コントロールユニット７０には、後述する予混合燃焼領域または拡散燃焼領域に燃焼モードを設定する燃焼モード判断部７０ａと、上記アシストモーター２０によるモーターアシスト量を判断するモーターアシスト量判断部７０ｂと、上記変速機６０による変速状態を判断する変速判断部７０ｃと、ブレーキの踏み込みによる車両の減速を判断する急減速判断部７０ｄとが備えられている。
【００２９】
ここで、目標トルクは、エンジン回転数とアクセル開度とに基いて設定される。そして、設定された目標トルクに応じて、図２に示すように、予混合燃焼領域または拡散燃焼領域に燃焼モードが設定される。予混合燃焼領域は、低負荷時に予混合燃焼主体の燃焼を行う領域であって、ここでは要求されるＥＧＲ率が大きくされていると共に、圧縮上死点以前に予め燃料を噴射（早期噴射）して燃料の気化霧化を促進すると共に着火を遅らせ、圧縮上死点近傍で自着火させるようにしている。一方、拡散燃焼領域は、高負荷時に拡散燃焼主体の燃焼を行う領域であって、ここでは要求されるＥＧＲ率が比較的小さくされていると共に、圧縮上死点近傍で燃料を噴射して通常のディーゼル燃焼を行う。
【００３０】
次に、この車両１の第１の制御例について図３に示すフローチャートに基いて説明する。
【００３１】
まず、ステップＳ１で上記各センサの制御信号を入力する。そして、ステップＳ２でエンジン回転数及びアクセル開度から目標トルクＴｏを演算し、ステップＳ３で酸化触媒４２の暖気が完了しているか否かを判定する。このとき、エンジン水温又は排気温度が所定以上であれば酸化触媒４２の暖気が完了したとみなす。暖気が完了していないと判定されたときは、ステップＳ４で目標トルクＴｏに応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定し、ステップＳ５で設定した主噴射量とＥＧＲ弁開度にて拡散燃焼を実行し、リターンする。ここでは、酸化触媒４２が活性化していない状態では予混合燃焼を行わないようにしている。
【００３２】
一方、ステップＳ３で酸化触媒４２の暖気が完了したと判定されたときは、ステップＳ６で目標トルクＴｏは予混合燃焼領域にあるか否かを判定する。そして、目標トルクＴｏが拡散燃焼領域にあると判定されたときはステップＳ４に進み、予混合燃焼領域にあると判定されたときはステップＳ７に進む。
【００３３】
ステップＳ７では現在の燃焼モードが拡散燃焼領域にあるか否かを判定する。そして、現在拡散燃焼領域にないと判定された場合、つまり現在予混合燃焼領域にある場合はステップＳ８で目標トルクに応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定する。そして、ステップＳ９で設定した主噴射量及びＥＧＲ弁開度にて予混合燃焼を実行してリターンする。
【００３４】
一方、ステップＳ７で現在拡散燃焼領域にあると判定された場合、つまり燃料モードが拡散燃焼領域から予混合燃焼領域に移行開始する場合は、ステップＳ１０に進んでバッテリ容量に応じてアシストモーター２０によるアシストトルク分である目標トルク補正量Ｔｍを設定する。目標トルク補正量Ｔｍは、図４に示すようにバッテリ容量が所定以下においてバッテリ容量低下に応じて小さくなるように設定されるので、バッテリ容量が小さいときにはアシストモーター２０を使用せずにバッテリ容量を確保する。次に、ステップＳ１１でエンジン用目標トルクＴｅを目標トルクＴｏから目標トルク補正量Ｔｍを減算することによって算出し、ステップＳ１２でエンジン用目標トルクＴｅに応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定する。
【００３５】
次に、ステップＳ１３で目標トルク補正量Ｔｍが所定値以下か否かを判定する。目標トルク補正量Ｔｍが所定値以下と判定されたときは、ステップＳ１４に進んで現在のＥＧＲ弁開度と設定したＥＧＲ弁開度との偏差に応じて膨張行程での燃料の追加噴射量を設定する。このとき、目標トルク補正量Ｔｍがゼロのときも含む。そして、ステップＳ１５で、上記ステップＳ１２及びステップＳ１４で設定した主噴射量、ＥＧＲ弁開度、追加噴射量にて予混合燃焼を実行する。これは、上記ステップＳ１０でバッテリ容量の確保を優先した結果、要求されるＥＧＲに対する応答遅れが大きくなって、混合気に過濃な部分が生じて煤が発生するおそれがあるので、このように追加噴射を行うことによって、膨張行程で煤を燃やして煤の排出を抑制するようにしている。ステップＳ１６で目標トルク補正量Ｔｍに応じてモーターアシスト力の設定及び実行を行う。また、上記ステップＳ１３で目標トルク補正量Ｔｍが所定値よりも小さくないと判定されたときは、ステップＳ１７に進んで上記ステップＳ１２で設定した主噴射量及びＥＧＲ弁開度にて予混合燃焼を実行する。
【００３６】
そして、ステップＳ１８でエンジン用目標トルクＴｅが目標トルクＴｏ以上であるか否かを判定する。エンジン用目標トルクＴｅが目標トルクＴｏ以上であると判定されたときは、ステップＳ１９で目標トルク補正量Ｔｍをゼロにし、つまり、アシストモーター２０によるアシストを終了してリターンする。一方、上記ステップＳ１８でエンジントルクＴｅが目標トルク補正量以下でないと判定されたときは、ステップＳ２０に進んで目標トルク補正量Ｔｍを所定トルクΔＴ減少させてステップＳ１１に戻る。このとき、ステップＳ２０で目標トルク補正量Ｔｍの減少補正を繰り返すことによって、目標トルク補正量Ｔｍを徐々に減少させて、目標トルクＴｏをエンジン用目標トルクＴｅで実現するように制御する。
【００３７】
次に、車両の第２の制御例を図５に示すフローチャートに基いて説明する。
【００３８】
まず、ステップＳ３１で上記各センサの制御信号を入力する。そして、ステップＳ３２でエンジン回転数及びアクセル開度から目標トルクＴｏを演算し、ステップＳ３３で酸化触媒４２の暖気が完了しているか否かを判定する。このとき、エンジン水温又は排気温度が所定以上であれば酸化触媒４２の暖気が完了したとみなす。暖気が完了していないと判定されたときは、ステップＳ３４で目標トルクＴｏに応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定し、ステップＳ３５で設定した主噴射量とＥＧＲ弁開度にて拡散燃焼を実行し、リターンする。ここでは、酸化触媒４２が活性化していない状態では予混合燃焼を行わないようにしている。
【００３９】
一方、ステップＳ３３で酸化触媒４２の暖気が完了したと判定されたときは、ステップＳ３６で目標トルクＴｏは予混合燃焼領域にあるか否かを判定する。そして、目標トルクＴｏが拡散燃焼領域にあると判定されたときはステップＳ３４に進み、予混合燃焼領域にあると判定されたときはステップＳ３７に進む。
【００４０】
ステップＳ３７では現在の燃焼モードが拡散燃焼領域にあるか否かを判定する。そして、現在拡散燃焼領域にないと判定された場合、つまり現在予混合燃焼領域にある場合はステップＳ３８で目標トルクに応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定する。そして、ステップＳ３９で設定した主噴射量及びＥＧＲ弁開度にて予混合燃焼を実行してリターンする。
【００４１】
一方、ステップＳ３７で現在拡散燃焼領域にあると判定された場合、つまり燃料モードが拡散燃焼領域から予混合燃焼領域に移行開始する場合は、ステップＳ４０でエンジン回転数の変化速度に応じて目標トルク補正量Ｔｍを設定する。このとき、エンジン回転数の変化速度の上昇率が大きいほど目標トルク補正量Ｔｍは大きくなり、変化速度の減少率が大きいほど目標トルク補正量Ｔｍが小さくなるように設定される。なお、シフトダウン変速指令発生時にエンジン回転数上昇率が大、ブレーキ圧が所定以上のときにエンジン回転数減少率が大と判断するようにしてもよい。
【００４２】
そして、ステップＳ４１でエンジン用目標トルクＴｅを目標トルクＴｏから目標トルク補正量Ｔｍを減算することによって算出し、ステップＳ４２でエンジン用目標トルクＴｅ及びエンジン回転数の変化速度に応じた主噴射量とＥＧＲ弁開度とを設定する。次に、ステップＳ４３で上記ステップＳ４２で設定した主噴射量及びＥＧＲ弁開度にて予混合燃焼を実行し、ステップＳ４４で目標トルク補正量Ｔｍに応じてアシストモーター力を設定し、このアシストモーター力を実現するようにアシストモーター２０を駆動させる。
【００４３】
そして、ステップＳ４５でエンジン用目標トルクＴｅが目標トルクＴｏ以上であるか否かを判定する。エンジン用目標トルクＴｅが目標トルクＴｏ以上であると判定されたときは、ステップＳ４６で目標トルク補正量Ｔｍをゼロにし、つまり、アシストモーター２０によるアシストを終了してリターンする。一方、上記ステップＳ４５でエンジントルクＴｅが目標トルク補正量以下でないと判定されたときは、ステップＳ４７に進んで目標トルク補正量Ｔｍを所定トルクΔＴ減少させてステップＳ４１に戻る。このとき、ステップＳ２０で目標トルク補正量Ｔｍの減少補正を繰り返すことによって、目標トルク補正量Ｔｍを徐々に減少させて、目標トルクＴｏをエンジン用目標トルクＴｅで実現するように制御する。
【００４４】
以上のような車両１の制御により得られる作用効果について説明する。
【００４５】
まず、図６に示すように、拡散燃焼領域におけるエンジントルクＴＡ及び要求ＥＧＲ率がＥＧＲＡのＡ状態から目標トルクＴＢ及び目標ＥＧＲ率がＥＧＲＢのＢ状態に移行する場合、まず、要求ＥＧＲ率がＥＧＲＡと比較的近い値のＥＧＲＣに設定された状態Ｃに移行させる。ＥＧＲＣを実現すると、エンジントルクがＴＢよりも小さなＴＣまで減少する。
【００４６】
そして、このプロセスを図７に示すタイムチャートに基いて説明すると、まず、時刻ｔＡにおいて運転者がアクセルペダル７１ａの踏み込みを解除する。このとき、エンジントルクがＴＣになるように燃料噴射量を減少させると共に、要求ＥＧＲ率はＥＧＲＣに設定される。そして目標トルクＴｏと状態ＣでのエンジントルクＴＣとの差分を補償するようにアシストモーター２０を駆動させる。次に、燃料噴射量を徐々に増加させると共にアシストモーター２０によるトルク分を減少させて、時刻ｔＢおいて目標トルクをエンジントルクのみで実現する。
【００４７】
このように、拡散燃焼領域から予混合燃焼領域に移行する際には、ＥＧＲＡに比較的近い値であるＥＧＲＣに要求ＥＧＲ率を設定することによって、要求ＥＧＲ率の急激な増加を回避して、要求ＥＧＲと実ＥＧＲ率との応答遅れ（図７に斜線で示す領域）を減少させることができ、その結果、早期着火を防止されると共に予混合燃焼により煤の発生量が減少する。
【００４８】
このように、拡散燃焼領域から予混合燃焼領域に移行する際に排気の還流量の増加割合を減少させ、それに伴って生じるエンジン１０の出力トルクの減少をアシストモーター２０により補償するようにしている。通常のエンジン制御においては、要求される排気の還流量を減少させると要求される燃焼噴射量も減少し、出力トルクを減少させざるを得ない。そのため、エンジン１０のみでは目標トルクを実現できないことになるが、この出力トルクの減少分をアシストモーター２０で補償することによって目標トルクを実現することができる。その結果、排気の還流量の応答遅れを減少させることができ、予混合燃焼領域の早期噴射による過早着火を防止することができ、異常燃焼に伴う騒音・振動を防止し、さらに煤の発生を抑制することができる。
【００４９】
また、図７に破線で示すように、同様の燃焼状態移行時には、バッテリ容量の低下に応じて出力トルクの減少度合いを小さくすることによって、アシストモーター２０で負担するトルク分を減少させてバッテリ２２の電力消費を抑制し、バッテリ２２を保護することができる。なお、バッテリ容量の低下に応じて出力トルクの減少を禁止するようにしてもよい。
【００５０】
さらに、バッテリ容量が所定以下に低下した場合には、膨張行程ないし排気行程で追加噴射することによって、上記減少度合いを小さくしたことに起因して生じる煤を燃やすことができ、煤の排出を抑制することができる。
【００５１】
一方、上記第２の制御においては、図８に示すように、エンジン回転数の増加に従って予混合燃焼領域のエンジントルク−要求ＥＧＲ率の曲線を上方にシフトさせるようにしている。このとき、状態Ａから状態Ｃ′を経て状態Ｂ′に移行させることになる。なお、状態Ｃ′及び状態Ｂ′におけるエンジントルクは、それぞれ状態Ｃ及び状態Ｂより低トルク側に設定されている。一方、エンジン回転数の低下に従って上記曲線を下方にシフトさせるようにしている。このとき、状態Ａから状態Ｃ″を経て状態Ｂ″に移行させることになる。なお、状態Ｃ″及び状態Ｂ″におけるエンジントルクは、それぞれ状態Ｃ及び状態Ｂより高トルク側に設定されている。
【００５２】
このように、シフトダウン時などエンジン回転数が上昇するとシリンダ壁温が上昇して過早着火が生じやすいときは、過早着火を防止するために排気の還流量を増大させる。このとき、エンジン回転数の上昇に伴って出力トルクの減少度合いを大きく設定して過早着火による異常燃焼を防止しつつ予混合燃焼により煤の発生を抑制することができる。
【００５３】
一方、ブレーキ時などエンジン回転数が低下するとシリンダ壁温が減少して過早着火が起こりにくくなるので、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際の出力トルクの減少度合いを、エンジン回転数の低下に伴って小さくすることによって、過早着火による異常燃焼を防止しつつ予混合燃焼により煤の発生を抑制できると共に、目標トルクに対するアシストモーター２０の負担分を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼に切り換える際の過渡期において、過早着火による異常燃焼を防止すると共に煤の発生を抑制することができるアシストモーター付き車両の制御装置を提供する。本発明は、トルクアシストを行うモータが備えられた車両の制御装置に関し、特に、直噴式ディーゼルエンジンが備えられた車両において、運転状態に応じてエンジンの燃焼状態及びモータの制御を行うアシストモーター付き車両の制御装置に関する技術分野に広く好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施の形態に係る車両の全体構成を示すレイアウト図である。
【図２】同車両の運転領域を示すマップである。
【図３】第１の制御例を示すフローチャートである。
【図４】バッテリ容量に応じた目標トルク補正量のマップである。
【図５】第２の制御例を示すフローチャートである。
【図６】エンジントルクに対する要求ＥＧＲ率の変化を示すマップである。
【図７】車両の制御に係るタイムチャートである。
【図８】予混合燃焼領域においてエンジン回転数に応じた要求ＥＧＲ率の変化を示すグラフである。
【図９】従来のエンジントルクに対する要求ＥＧＲ率を示すマップである。
【図１０】従来の車両の制御に係るタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１ 車両
１０ エンジン
１２ 燃焼室
１３ 燃料噴射弁
２０ アシストモーター
５２ ＥＧＲ弁（排気還流量調節手段）
６２ 車輪
６３ 動力伝達経路
７０ コントロールユニット（噴射制御手段、排気還流量調整手段、出力トルク減少補正手段、アシストモーター制御手段）
７７ バッテリ容量検出センサ（バッテリ容量検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に臨む燃料噴射弁と、上記燃焼室への排気の還流量を調節する排気還流量調節手段と、エンジンが第１の運転状態のときには予混合燃焼の割合が拡散燃焼の割合より大きな第１の燃焼状態とするために燃料を少なくとも吸気下死点側で噴射させ、かつ第２の運転状態のときには拡散燃焼の割合が予混合燃焼の割合より大きな第２の燃焼状態とするために燃料を少なくとも圧縮上死点側で噴射させるように上記燃料噴射弁を制御する噴射制御手段と、エンジンが上記第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際には排気の還流量を急激に増加するように上記排気還流量調整手段を制御する排気還流量制御手段とを有する車両において、上記エンジンと車輪との間の駆動力伝達経路に連結されて駆動力のアシストを行うアシストモーターと、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際に、排気の還流量を減少させるためにエンジンの出力トルクを減少させる出力トルク減少補正手段と、減少させた出力トルクを補償するように上記アシストモーターを制御するアシストモーター制御手段とが備えられていることを特徴とするアシストモーター付き車両の制御装置。
【請求項２】
アシストモーターに電力を供給するバッテリの容量に関するパラメータを検出するバッテリ容量検出手段が備えられ、出力トルク減少補正手段は、バッテリ容量の低下に応じて、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際の出力トルクの減少度合いを小さくすることを特徴とする請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置。
【請求項３】
噴射制御手段は、バッテリ容量が所定以下に低下した場合は、膨張行程ないし排気行程にて追加噴射を行うことを特徴とする請求項２に記載のアシストモーター付き車両の制御装置。
【請求項４】
出力トルク減少補正手段は、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際にエンジン回転数が上昇するときには、出力トルクの減少度合いを大きくすることを特徴とする請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置。
【請求項５】
出力トルク減少補正手段は、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際にエンジン回転数が減少するときは、出力トルクの減少度合いを小さくすることを特徴とする請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置。
【請求項１】
エンジンの燃焼室に臨む燃料噴射弁と、上記燃焼室への排気の還流量を調節する排気還流量調節手段と、エンジンが第１の運転状態のときには予混合燃焼の割合が拡散燃焼の割合より大きな第１の燃焼状態とするために燃料を少なくとも吸気下死点側で噴射させ、かつ第２の運転状態のときには拡散燃焼の割合が予混合燃焼の割合より大きな第２の燃焼状態とするために燃料を少なくとも圧縮上死点側で噴射させるように上記燃料噴射弁を制御する噴射制御手段と、エンジンが上記第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際には排気の還流量を急激に増加するように上記排気還流量調整手段を制御する排気還流量制御手段とを有する車両において、上記エンジンと車輪との間の駆動力伝達経路に連結されて駆動力のアシストを行うアシストモーターと、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際に、排気の還流量を減少させるためにエンジンの出力トルクを減少させる出力トルク減少補正手段と、減少させた出力トルクを補償するように上記アシストモーターを制御するアシストモーター制御手段とが備えられていることを特徴とするアシストモーター付き車両の制御装置。
【請求項２】
アシストモーターに電力を供給するバッテリの容量に関するパラメータを検出するバッテリ容量検出手段が備えられ、出力トルク減少補正手段は、バッテリ容量の低下に応じて、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際の出力トルクの減少度合いを小さくすることを特徴とする請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置。
【請求項３】
噴射制御手段は、バッテリ容量が所定以下に低下した場合は、膨張行程ないし排気行程にて追加噴射を行うことを特徴とする請求項２に記載のアシストモーター付き車両の制御装置。
【請求項４】
出力トルク減少補正手段は、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際にエンジン回転数が上昇するときには、出力トルクの減少度合いを大きくすることを特徴とする請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置。
【請求項５】
出力トルク減少補正手段は、第２の燃焼状態から第１の燃焼状態に移行する際にエンジン回転数が減少するときは、出力トルクの減少度合いを小さくすることを特徴とする請求項１に記載のアシストモーター付き車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−９７３６（Ｐ２００６−９７３６Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９００４０（Ｐ２００４−１９００４０）
【出願日】平成１６年６月２８日（２００４．６．２８）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２８日（２００４．６．２８）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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