特許 7708039 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-07

(45)【発行日】2025-07-15

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/06 20060101AFI20250708BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20250708BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20250708BHJP

   B60W 20/15 20160101ALI20250708BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20250708BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20250708BHJP

   F01N 3/023 20060101ALI20250708BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20250708BHJP

【ＦＩ】

F02D41/06

B60K6/445 ZHV

B60W10/06 900

B60W20/15 ZAB

B60W10/08 900

F01N3/24 R

F01N3/023 A

B60L50/16

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022134901

(22)【出願日】2022-08-26

(65)【公開番号】P2024031384

(43)【公開日】2024-03-07

【審査請求日】2024-07-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】飯澤 侑貴

(72)【発明者】

【氏名】藤竹 良徳

(72)【発明者】

【氏名】熊沢 卓

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 弘樹

(72)【発明者】

【氏名】本田 信之介

(72)【発明者】

【氏名】谷山 元彦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 啓太

【審査官】村山 美保

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１２７７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－６００２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－９０２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４０６９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ４１／０６

Ｂ６０Ｋ ６／４４５

Ｂ６０Ｗ １０／０６

Ｂ６０Ｗ ２０／１５

Ｂ６０Ｗ １０／０８

Ｆ０１Ｎ ３／２４

Ｆ０１Ｎ ３／０２３

Ｂ６０Ｌ ５０／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の気筒のエンジンと、前記エンジンからの排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置と、前記エンジンからの排気中の粒子状物質を捕集するＰＭフィルタと、前記エンジンの回転数を調整する回転数調整装置と、を備えるエンジン装置に搭載され、
前記触媒が所定温度未満のときには、前記エンジンの回転数が前記触媒を効率良く暖機できる暖機回転数になるように前記エンジンと前記回転数調整装置とを制御する触媒暖機制御を実行し、
前記ＰＭフィルタの堆積量が所定量以上のときには、前記エンジンの前記複数の気筒のうち少なくとも１つの気筒への燃料供給を停止する一部気筒フューエルカットと、前記エンジンの下限回転数を失火抑制回転数から前記一部気筒フューエルカットによる振動を抑制する振動抑制回転数に引き上げる下限回転数引き上げと、を実行しながら、前記エンジンが前記下限回転数以上で運転されるように記エンジンと前記回転数調整装置とを制御する
制御装置であって、
前記触媒暖機制御を実行しているときには、少なくとも前記下限回転数引き上げの実行を制限する
制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の制御装置としては、複数気筒のエンジンと、エンジンからの排気中の粒子状物質を捕集するＰＭフィルタと、エンジンの回転数を調整する回転数調整装置と、を備えるエンジン装置に搭載され、エンジンと回転数制御装置とを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、ＰＭフィルタの再生のために、複数の気筒のうち少なくとも１つの気筒への燃料供給を停止する一部気筒フューエルカット（一部気筒ＦＣ）制御を実行しているときには、一部気筒ＦＣ制御を実行していないときに比してエンジンの回転を高くする。これにより、一部気筒ＦＣ制御を実行しているときにおけるドライバビリティの悪化を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－１２７７０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、上述の装置において、エンジンからの排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置を更に備えるものが提案されている。この装置では、触媒が所定温度未満のときには、排気の悪化を抑制するために、エンジンが触媒が効率良く暖機できる暖機回転数で運転されるようにエンジンと回転数調整装置とを制御する触媒暖機制御を実行する。この装置では、触媒暖機制御から一部気筒フューエルカットに移行する際に、エンジンの回転数が急変してしまうことがある。

【0005】

本開示の制御装置は、エンジンの回転数の急変を抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本開示の制御装置は、
複数の気筒のエンジンと、前記エンジンからの排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置と、前記エンジンからの排気中の粒子状物質を捕集するＰＭフィルタと、前記エンジンの回転数を調整する回転数調整装置と、を備えるエンジン装置に搭載され、
前記触媒が所定温度未満のときには、前記エンジンの回転数が前記触媒を効率良く暖機できる暖機回転数になるように前記エンジンと前記回転数調整装置とを制御する触媒暖機制御を実行し、
前記ＰＭフィルタの堆積量が所定量以上のときには、前記エンジンの前記複数の気筒のうち少なくとも１つの気筒への燃料供給を停止する一部気筒フューエルカットと、前記エンジンの下限回転数を失火抑制回転数から前記一部気筒フューエルカットによる振動を抑制する振動抑制回転数に引き上げる下限回転数引き上げと、を実行しながら、前記エンジンが前記下限回転数以上で運転されるように記エンジンと前記回転数調整装置とを制御する
制御装置であって、
前記触媒暖機制御を実行しているときには、少なくとも前記下限回転数引き上げの実行を制限する
ことを要旨とする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の制御装置を搭載するハイブリッド車２０の概略構成図である。

【図2】ＨＶＥＣＵ７０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図3】ＰＭ堆積量Ｑｐｍが所定量Ｑｐｍｒｅｆ以上の場合におけるスイッチＳＷの状態、アクセル開度Ａｃｃ、触媒暖機制御の実行の有無、下限回転数引き上げの実行の有無、エンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎ、一部気筒ＦＣの実行の有無の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態の制御装置を搭載するハイブリッド車２０の概略構成図である。ハイブリッド車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２８と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ（蓄電装置）５０と、変速機６０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０とを備える。

【0010】

エンジン２２は、ガソリンや軽油などの燃料を用いて動力を出力する内燃機関として構成されている。エンジン２２の排気系には、エンジン２２の排気中の未燃焼燃料や窒素酸化物を浄化する浄化装置（排気浄化装置）２５と、排気中の煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するＰＭフィルタ２６と、が取り付けられている。浄化装置２５は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）を含む排気を浄化する触媒を備えている。エンジン２２は、エンジンＥＣＵ２８により運転制御されている。エンジンＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを有し、各種センサからの信号を入力したり、各種制御信号を出力したり、各種演算を行なったり、ＨＶＥＣＵ７０と通信したりする。例えば、クランクポジションセンサ２３ａからのエンジン２２のクランクシャフト２３のクランク角θｃｒや、エアフローメータからのエンジン２２の吸入空気量Ｑａ、差圧センサ２６ａからのＰＭフィルタ２６の前後（上流側と下流側）の差圧ΔＰｆなどを入力する。スロットルバルブや燃料噴射弁、点火プラグなどに制御信号を出力する。クランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、吸入空気量Ｑａと回転数Ｎｅとに基づいてエンジン２２の負荷率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算したりする。差圧ΔＰｆに基づいてＰＭ堆積量（ＰＭフィルタ２６に堆積した粒子状物質の堆積量）Ｑｐｍを演算したり、回転数Ｎｅや負荷率ＫＬに基づいてフィルタ温度（ＰＭフィルタ２６の温度）Ｔｆを演算したりする。

【0011】

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されており、サンギヤにはモータＭＧ１の回転子が接続され、キャリヤにはエンジン２２のクランクシャフト２３が接続され、リングギヤには中間軸３５が接続されている。中間軸３５にはモータＭＧ２の回転子が取り付けられている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、ＨＶＥＣＵ７０によってインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより回転駆動される。バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、インバータ４１，４２と共に電力ライン５４に接続されている。このバッテリ５０は、ＨＶＥＣＵ５２により管理されている。変速機６０は、例えば４段変速や５段変速、６段変速などの有段変速機として構成されている。変速機６０の入力軸は、中間軸３５に接続されており、出力軸は、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６に接続されている。変速機６０は、ＨＶＥＣＵ７０により制御されている。

【0012】

ＨＶＥＣＵ７０は、マイクロコンピュータを有し、各種センサからの信号を入力したり、各種制御信号を出力したり、各種演算を行なったり、エンジンＥＣＵ２８と通信したりする。例えば、回転位置センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２や、電圧センサ５１ａや電流センサ５１ｂ、温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや電流Ｉｂ、温度Ｔｂなどを入力する。スタートスイッチ８０からのスタート信号や、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジション（シフトレバーの操作位置）ＳＰ、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）Ａｃｃ、ブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジション（ブレーキペダルの踏み込み量）ＢＰ、車速センサ８７からの車速Ｖなども入力する。インバータ４１，４２や変速機６０などに制御信号を出力する。回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算する。電圧Ｖｂと電流Ｉｂとの積としてバッテリ５０の電力Ｐｂを演算したり、電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを演算したり、蓄電割合ＳＯＣと温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の入出力制限（許容入出力電力）Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりする。

【0013】

ハイブリッド車２０では、エンジンＥＣＵ２８とＨＶＥＣＵ７０との協調制御により、エンジン２２の回転停止を伴って走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）や、エンジン２２の回転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）で走行するように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２と変速機６０とが制御される。変速機６０は、変速段Ｇｓがアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づく目標変速段Ｇｓ＊となるように制御される。エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とは、基本的には、エンジン２２が効率良く運転する回転数と下限回転数Ｎｅｍｉｎとのうち大きいほうの回転数で運転されながら、中間軸３５の要求トルクＴｉ＊が中間軸３５に出力されるように制御される。下限回転数Ｎｅｍｉｎは、基本的には、エンジン２２が失火しない回転数の下限値として予め定めた失火抑制回転数Ｎｎｆである。要求トルクＴｉは、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づく駆動軸３６の要求トルクＴｄ＊を変速機６０の変速段Ｇｓに対応する回転数比Ｇｔで除して得られる。

【0014】

ＨＶＥＣＵ７０は、浄化装置２５の温度が触媒が活性化する温度の下限値である所定温度Ｔｆｂｒｅｆ未満のときには、触媒を暖機するために、下限回転数Ｎｅｍｉｎに拘わらず、触媒を効率良く暖機する回転数として予め定められた暖機回転数Ｎｗｕ（例えば、１２００ｒｐｍ、１３００ｒｐｍ、１４００ｒｐｍなど）でエンジン２２を運転しながら、要求トルクＴｉ＊が中間軸３５に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１、ＭＧ２を制御する触媒暖機制御を実行する。そして、浄化装置２５の温度が所定温度Ｔｆｂｒｅｆ以上のときには、触媒暖機制御を停止して、エンジン２２を効率良く運転する回転数と下限回転数Ｎｅｍｉｎとのうち大きいほうの回転数で運転しながら、要求トルクＴｉ＊が中間軸３５に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。

【0015】

ＨＶＥＣＵ７０は、スタートスイッチ８０がオン操作されてシステムが起動（レディオン）したときには、運転席近傍のタッチパネルである図示しないディスプレイに、エンジン２２の負荷運転中にＰＭフィルタ２６の再生を行なうか否かを選択するためのスイッチＳＷを表示する。ユーザがスイッチＳＷをオン操作（ディスプレイに表示されたスイッチＳＷを押下）したときには、システム停止（レディオフ）するまで、ＨＶ走行モードでの走行において、再生モードでエンジン２２を運転する。

【0016】

再生モードでは、ＨＶ走行モードで走行中且つエンジン２２の負荷運転中にＰＭ堆積量Ｑｐｍが所定量Ｑｐｍｒｅｆ以上のときに、複数の気筒のうち少なくとも何れか１つの気筒への燃料供給を停止させる一部気筒フューエルカット（一部気筒ＦＣ）を実行すると共に、エンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを失火抑制回転数Ｎｎｆより高い振動抑制回転数Ｎｎｂにする下限回転数引き上げを実行しながら、エンジン２２を効率良く運転する回転数と下限回転数Ｎｅｍｉｎとのうち高いほうの回転数でエンジン２２が運転されると共に、要求トルクＴｉ＊が中間軸３５に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するフィルタ再生制御を実行する。振動抑制回転数Ｎｎｖは、一部気筒ＦＣによって発生するエンジン２２の脈動トルクによる共振で車両の振動が大きくなるエンジン２２の回転数より高い回転数（例えば、２５００ｒｐｍ、２６００ｒｐｍ、２７００ｒｐｍなど）であって、失火抑制回転数Ｎｎｆや暖機回転数Ｎｗｕより高く設定される。こうしたフィルタ再生制御により、一部気筒ＦＣ制御によって発生するエンジン２２の脈動トルクによる車両の振動が抑制されると共に、ＰＭフィルタ２６に空気（酸素）が供給されてＰＭフィルタ２６に堆積した粒子状物質が燃焼し、ＰＭフィルタ２６の再生が行なわれる。

【0017】

次に、ハイブリッド車２０の動作、特に、再生モードのときの動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＨＶ走行モードで走行中且つエンジン２２の負荷運転中にＰＭ堆積量Ｑｐｍが所定量Ｑｐｍｒｅｆ以上のときに、即ち、ＨＶ走行モードで走行中且つエンジン２２の負荷運転中にＰＭフィルタ２６の再生要求がなされたときに、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

【0018】

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、再生モードが選択されているか否かを判定する（ステップＳ１００）。再生モードではないときには、本ルーチンを終了する。再生モードでないときには、基本的には、複数の気筒の全てへ燃料を供給すると共に下限回転数Ｎｅｍｉｎを失火抑制回転数Ｎｆｂとしてエンジン２２を下限回転数Ｎｅｍｉｎ以上の回転数で効率良く運転しながら、要求トルクＴｉ＊が中間軸３５に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１、ＭＧ２を制御する。

【0019】

ステップＳ１００で再生モードのときには、続いて、上述の触媒暖機制御の実行中か否かを判定する（ステップＳ１１０）。触媒暖機制御を実行していないときには、フィルタ再生制御、即ち、一部気筒ＦＣと下限回転数引き上げとを実行して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。これにより、一部気筒ＦＣによって発生するエンジン２２の脈動トルクによる車両の振動が抑制されると共に、ＰＭフィルタ２６の再生が行なわれる。

【0020】

ステップＳ１１０で触媒暖機制御を実行しているときには、フィルタ再生制御の実行を制限して（フィルタ再生制御を実行せずに）、即ち、一部気筒ＦＣと下限回転数引き上げとの実行を制限して（一部気筒ＦＣと下限回転数引き上げとを実行せずに）（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。この場合、一部気筒ＦＣと下限回転数引き上げとが実行されずに、触媒暖機制御が継続される。

【0021】

図３は、ＰＭ堆積量Ｑｐｍが所定量Ｑｐｍｒｅｆ以上の場合におけるスイッチＳＷの状態、アクセル開度Ａｃｃ、触媒暖機制御の実行の有無、下限回転数引き上げの実行の有無、エンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎ、一部気筒ＦＣの実行の有無の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。実施形態では、触媒暖機制御の実行中は、下限回転数Ｎｅｍｉｎを失火抑制回転数Ｎｎｆに設定しているが、エンジン２２の回転数は、下限回転数Ｎｅｍｉｎに拘わらず暖機回転数Ｎｗｕに設定される。触媒暖機制御が停止すると（時刻ｔｓ）、下限回転数引き上げが実行され、下限回転数Ｎｅｍｉｎが失火抑制回転数Ｎｎｆから所定レートで振動抑制回転数Ｎｎｖに向かって上昇して振動抑制回転数Ｎｎｖに至ったとき以降に、一部気筒ＦＣを開始して、フィルタ再生制御を開始する。触媒暖機制御中に下限回転数引き上げを実行すると、触媒暖機制御を停止したときに下限回転数Ｎｅｍｉｎが既に振動抑制回転数Ｎｎｖになっていて、本実施形態では、振動抑制回転数Ｎｎｖが暖機回転数Ｎｗｕより高いことから、エンジン２２の回転数が暖機回転数Ｎｗｕから振動抑制回転数Ｎｎｖ以上の回転数に急変してしまう。本実施形態では、触媒暖機制御の実行中は、フィルタ再生制御、即ち、一部気筒ＦＣと下限回転数引き上げとの実行を制限し、触媒暖機制御を停止した後に下限回転数引き上げの実行を開始し、その後、一部気筒ＦＣの実行を開始する。これにより、触媒暖機制御を停止する際に、暖機回転数Ｎｗｕより下限回転数Ｎｅｍｉｎが低くなっているから、エンジン２２の回転数の急変を抑制できる。

【0022】

以上説明した実施形態の制御装置を搭載するハイブリッド車２０によれば、触媒暖機制御を実行しているときには、少なくとも下限回転数引き上げの実行を制限することにより、エンジン２２の回転数の急変を抑制できる。

【0023】

上述の実施形態のハイブリッド車２０において、変速機６０を備えなくてもよい。また、エンジンＥＣＵ２８とＨＶＥＣＵ７０とを一体に構成してもよい。

【0024】

上述の実施形態では、本開示の制御装置をハイブリッド車２０に適用する場合において例示している。しかし、本開示の制御装置を、エンジンと、エンジンの回転数を調整する回転数調整装置とを備えるエンジン装置に適用してもよい。

【0025】

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、ＨＶＥＣＵ７０が「制御装置」に相当する。

【0026】

本開示は上述の実施形態に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施し得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0027】

本発明は、制御装置の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0028】

２０ ハイブリッド車、２２ エンジン、２８ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３０ プラネタリギヤ、５０ バッテリ、６０ 変速機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

【図1】

【図2】

【図3】