JP7632249B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンのピストンの温度が所定温度以下であるときには、ピストンの温度が所定温度よりも高いときに比して筒内燃料噴射弁の吸気行程噴射における噴射時期を遅角し、ピストンの温度が所定温度以下であり且つ吸入空気量が所定量以下であるときには、点火時期をＭＢＴに比して遅角するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１８６９６５号公報

エンジンを備える車両において、エンジンからの煤などの粒子状物質の排出抑制が要求されているときに、それに対応するために、上限パワー以下の範囲内でエンジンを制御することが行なわれていた。この上限パワーを一律に比較的小さい値にすると、エンジンの出力が余分に制限されてしまう場合があった。

本発明の車両は、エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときに、エンジンの出力を余分に制限するのを抑制することを主目的とする。

本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
エンジンと、
前記エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときには、上限パワー以下の範囲内で前記エンジンを制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、前記粒子状物質の排出抑制が要求されているときには、前記粒子状物質の排出抑制が要求されていないときに比して前記エンジンの回転数および負荷率に基づいて前記エンジンの点火時期を遅くすると共に、前記点火時期に基づいて前記上限パワーを設定する、
ことを要旨とする。

本発明の車両では、エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときには、上限パワー以下の範囲内でエンジンを制御するものにおいて、粒子状物質の排出抑制が要求されているときには、粒子状物質の排出抑制が要求されていないときに比してエンジンの回転数および負荷率に基づいてエンジンの点火時期を遅くすると共に、点火時期に基づいて上限パワーを設定する。これにより、エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときに、上限パワーを一律に比較的小さい値にするものに比して、エンジンの出力を余分に制限するのを抑制することができる。

本発明の車両において、前記制御装置は、前記粒子状物質の排出抑制が要求されているときには、前記点か時期が遅いほど大きくなるように前記上限パワーを設定するものとしてもよい。こうすれば、上限パワーをより適切に設定することができる。

本発明の車両において、前記粒子状物質の排出抑制の要求は、吸入空気量の積算値である積算空気量が空気量閾値未満のときに行なわれるものとしてもよい。この場合、前記空気量閾値は、前記エンジンの始動時水温が低いほど多くなるように設定されるものとしてもよい。これらのようにすれば、粒子状物質の排出抑制の要求の有無をより適切に設定することができる。

本発明の車両において、前記エンジンは、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を有し、前記制御装置は、前記粒子状物質の排出抑制が要求されているときには、前記筒内噴射弁から燃料を吸気行程で複数回に分けて噴射するものとしてもよい。こうすれば、エンジンからの粒子状物質の排出抑制を図ることができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行されるＰＮ抑制要求フラグ設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ２４により実行される点火制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される上限パワー設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 空気量閾値設定用マップの一例を示す説明図である。 遅角量設定用マップの一例を示す説明図である。 上限パワー設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のエンジン車３２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド車２０は、図１に示すように、エンジン２２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５０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。

エンジン２２は、例えばガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張（爆発燃焼）、排気の４行程により動力を出力する内燃機関として構成されている。図２に示すように、エンジン２２は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁１２５と、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁１２６とを有する。エンジン２２は、ポート噴射弁１２５と筒内噴射弁１２６とを有することにより、ポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとのうちの何れかで運転可能となっている。

ポート噴射モードでは、エアクリーナ１２２により清浄された空気を吸気管１２３に吸入してスロットルバルブ１２４を通過させると共にポート噴射弁１２５から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室１２９に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させ、その爆発燃焼によるエネルギによりシリンダボア１３１内で押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２３の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室１２９に吸入し、吸気行程や圧縮行程で筒内噴射弁１２６から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト２３の回転運動を得る。共用噴射モードでは、空気を燃焼室１２９に吸入する際にポート噴射弁１２５から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程で筒内噴射弁１２６から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト２３の回転運動を得る。これらの噴射モードは、エンジン２２の運転状態などに基づいて切り替えられる。燃焼室１２９から排気バルブ１３３を介して排気管１３４に排出される排気は、浄化装置１３５を介して外気に排出される。浄化装置１３５は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）１３５ａを有する。なお、浄化触媒１３５ａは、三元触媒の浄化機能と排気中の煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集する捕集機能とを組み合わせた四元触媒が用いられるものとしてもよい。

エンジン２２は、可変バルブタイミング装置１５０を更に有する。可変バルブタイミング装置１５０は、吸気バルブ１２８や排気バルブ１３３の開閉タイミングをそれぞれ連続的に変更可能に構成されている。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により運転制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗを挙げることができる。吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ１３３を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカム角θｃｉ，θｃｏも挙げることができる。スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１２４ａからのスロットル開度ＴＨや、吸気管１２３のスロットルバルブ１２４よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａ、吸気管１２３のスロットルバルブ１２４よりも上流側に取り付けられた温度センサ１２３ｔからの吸気温Ｔａも挙げることができる。排気管１３４の浄化装置１３５よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ１３７からのフロント空燃比ＡＦｆや、排気管１３４の浄化装置１３５よりも下流側に取り付けられたリヤ空燃比センサ１３８からのリヤ空燃比ＡＦｒも挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ１２４への制御信号や、ポート噴射弁１２５への制御信号、筒内噴射弁１２６への制御信号、点火プラグ１３０への制御信号、可変バルブタイミング装置１５０への制御信号を挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのエンジン２２のクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。また、エンジンＥＣＵ２４は、エアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて、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を演算している。さらに、エンジンＥＣＵ２４は、クランク角θｃｒに対するカムポジションセンサ１４４からのインテークカムシャフトやエキゾーストカムシャフトのカム角θｃｉ，θｃｏの角度（θｃｉ－θｃｒ），（θｃｏ－θｃｒ）に基づいて、吸気バルブ１２８や排気バルブ１３３の開閉タイミングＶＴｉ，ＶＴｏを演算する。加えて、エンジンＥＣＵ２４は、水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗやエンジン２２の回転数Ｎｅ、負荷率ＫＬ、点火時期に基づいて、浄化装置１３５の浄化触媒１３５ａの温度Ｔｃを推定している。

図１に示すように、プラネタリギヤ３０は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、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が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２３が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない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。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる相電流を検出する図示しない電流センサからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

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、上述したように、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２に接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２により管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ５０の電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力量の割合である。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出する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Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出する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ＢＰ、車速センサ８７からの車速Ｖも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド車２０では、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御により、基本的には、エンジン２２の運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）と、エンジン２２の運転を伴わずに走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）と、を切り替えてエンジン２２を間欠運転しながら走行する。

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）走行用トルクＴｄ＊を設定し、設定した走行用トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄ＊を演算する。続いて、走行用パワーＰｄ＊とバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣとに基づいてエンジン２２の目標パワーＰｅ＊の仮値である仮目標パワーＰｅｔｍｐを設定し、設定した仮目標パワーＰｅｔｍｐに基づいて目標パワーＰｅ＊を設定する。そして、エンジン２２から目標パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいて運転されるように、エンジン２２の運転制御、例えば、吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御、開閉タイミング制御などを行なう。吸入空気量制御は、スロットルバルブ１２４の開度を制御することにより行なわれる。燃料噴射制御は、ポート噴射モードや筒内噴射モード、共用噴射モードでポート噴射弁１２５や筒内噴射弁１２６からの燃料噴射量を制御することにより行なわれる。点火制御は、点火プラグ１３０の点火時期を制御することにより行なわれる。開閉タイミング制御は、可変バルブタイミング装置１５０により吸気バルブ１２８や排気バルブ１３３の開閉タイミングを制御することにより行なわれる。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、ＨＶ走行モードと同様に走行用トルクＴｄ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２の制御については上述した。

ＨＶ走行モードでは、仮目標パワーＰｅｔｍｐが閾値Ｐｅｒｅｆ未満に至ったときなどに、エンジン２２の停止条件が成立したと判定して、エンジン２２を運転停止してＥＶ走行モードに移行する。ＥＶ走行モードでは、ＨＶ走行モードと同様に演算した仮目標パワーＰｅｔｍｐがパワー閾値Ｐｅｒｅｆ以上に至ったときなどに、エンジン２２の始動条件が成立したと判定して、エンジン２２を始動してＨＶ走行モードに移行する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車２０の動作、特に、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎの設定処理や、点火制御、上限パワーＰｅｌｉｍの設定処理について説明する。ここで、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎは、エンジン２２からの煤などの粒子状物質の排出抑制（粒子状物質数（ＰＮ：Particulate Number）の抑制）の要求であるＰＮ抑制要求が行なわれているか否かを示すフラグである。上限パワーＰｅｌｉｍは、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値１のとき（ＰＮ抑制要求が行なわれているとき）にエンジン２２の出力制限に用いられるパワーである。

図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるＰＮ抑制要求フラグ設定ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４は、エンジンＥＣＵ２４により実行される点火制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図５は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される上限パワー設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。以下、順に説明する。

図３のＰＮ抑制要求フラグ設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、エンジン２２の始動を完了したときに実行が開始される。なお、エンジン２２の始動完了は、エンジン２２の各気筒に所定サイクル（例えば２サイクル）分ずつの燃料噴射を行なったときや、エンジン２２の完爆を検知したときなどに行なわれる。

図３のＰＮ抑制要求フラグ設定ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、最初に、エンジン２２の始動時水温Ｔｗｓｔを入力する（ステップＳ１００）。ここで、始動時水温Ｔｗｓｔは、エンジン２２の始動開始時に水温センサ１４２により検出された冷却水温Ｔｗが入力される。

こうして始動時水温Ｔｗｓｔを入力すると、入力した始動時水温Ｔｗｓｔに基づいて空気量閾値Ｓｑａｒｅｆを設定し（ステップＳ１１０）、積算空気量Ｓｑａを入力し（ステップＳ１２０）、入力した積算空気量Ｓｑａを空気量閾値Ｓｑａｒｅｆと比較する（ステップＳ１３０）。

ここで、積算空気量Ｓｑａは、エアフローメータ１２３ａにより検出される吸入空気量Ｑａの、エンジン２２の始動中にエンジン２２の回転数Ｎｅが回転数閾値以上に至ってからの積算値として演算された値が入力される。空気量閾値Ｓｑａｒｅｆは、エンジン２２の燃焼室１２９の暖機が不十分であり（未完了であり）ＰＮ抑制要求を行なう必要があるか否かを判定するのに用いられる閾値である。空気量閾値Ｓｑａｒｅｆは、例えば、始動時水温Ｔｗｓｔと空気量閾値Ｓｑａｒｅｆとの関係を予め定めた空気量閾値設定用マップに始動時水温Ｔｗｓｔを適用して設定することができる。図６は、空気量閾値設定用マップの一例を示す説明図である。図示するように、空気量閾値Ｓｑａｒｅｆは、始動時水温Ｔｗｓｔが温度閾値Ｔｗ１未満の温度領域では、始動時水温Ｔｗｓｔが低いほど値０から大きくなるように設定され、始動時水温Ｔｗｓｔが温度閾値Ｔｗ１以上の温度領域では、値０が設定される。これは、始動時水温Ｔｗｓｔが低いほど、ポート噴射弁１２５や筒内噴射弁１２６から噴射した燃料が気化しにくく、粒子状物質の排出量が多くなりやすいことを踏まえたものである。温度閾値Ｔｗ１は、燃焼室１２９の暖機が十分である（完了している）と判断できる温度として定められている。即ち、始動時水温Ｔｗｓｔが温度閾値Ｔｗ１以上であり、空気量閾値Ｓｑａｒｅｆが値０のときには、エンジン２２の始動完了時において、燃焼室１２９の暖機が十分であり（完了しており）、ＰＮ抑制要求を行なう必要がないことを意味する。

ステップＳ１３０で積算空気量Ｓｑａが空気量閾値Ｓｑａｒｅｆ未満であるときには、ＰＮ抑制要求を行なう必要があると判定し、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎに値１を設定し（ステップＳ１４０）、ステップＳ１２０に戻る。ステップＳ１３０で積算空気量Ｓｑａが空気量閾値Ｓｑａｒｅｆ以上であるときには、ＰＮ抑制要求を行なう必要がないと判定し、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎに値０を設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。

こうして設定されるＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値０のとき、即ち、ＰＮ抑制要求が行なわれていないときには、ＨＶＥＣＵ７０は、仮目標パワーＰｅｔｍｐを目標パワーＰｅ＊に設定する。また、このときには、エンジンＥＣＵ２４は、燃費や燃料の希釈、エミッション、ドライバビリティなどを考慮してエンジン２２の運転制御（以下、「通常運転制御」という）を行なう。

また、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値１のとき、即ち、ＰＮ抑制要求が行なわれているときには、ＨＶＥＣＵ７０は、仮目標パワーＰｅｔｍｐを上限パワーＰｅｌｉｍで制限（上限ガード）した値を目標パワーＰｅ＊に設定する。上限パワーＰｅｌｉｍは、エンジン２２からの粒子状物質の排出抑制（粒子状物質数を許容量以下にすること）が可能なパワー範囲の上限として、後述の上限パワー設定ルーチンにより設定される。このように、エンジン２２の出力制限を行なうことにより、粒子状物質の排出量を抑制することができる。また、このときには、エンジンＥＣＵ２４は、筒内噴射モードや共用噴射モードで筒内噴射弁１２６から燃料を吸気行程で複数回（例えば、吸気行程の前半、後半で各１回）に分けて噴射したり、通常運転制御に比して点火時期を遅角したりして、エンジン２２の運転制御（以下、「ＰＮ抑制運転制御」という）を行なう。筒内噴射弁１２６から燃料を吸気行程で複数回に分けて噴射することにより、筒内噴射弁１２６から噴射される燃料の噴射長を短くしてこの燃料がシリンダボア１３１やピストン１３２に当たるのを抑制したり、この燃料の霧化時間を確保したりして、粒子状物質の排出量を抑制することができる。また、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値１のときには、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値０のときに比して、燃焼室１２９の暖機が不十分であり、筒内噴射弁１２６から噴射された燃料がシリンダボア１３１などに付着して局所的にリッチになりやすいため、点火時期を遅角して燃焼温度の上昇を抑制することにより、粒子状物質の排出量を抑制することができる。発明者らは、これらのことを実験や解析により確認した。

次に、図４の点火制御ルーチンについて説明する。このルーチンは、エンジン２２を運転しているときに繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、最初に、エンジン２２の回転数Ｎｅや負荷率ＫＬ、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎなどのデータを入力する（ステップＳ２００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４０からのエンジン２２のクランク角θｃｒに基づいて演算された値が入力される。負荷率ＫＬは、エアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて演算された値が入力される。

こうしてデータを入力すると、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに基づいて目標点火時期Ｔｆ＊のベース値であるベース点火時期Ｔｆｂｓを設定する（ステップＳ２１０）。ここで、ベース点火時期Ｔｆｂｓは、例えば、エンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬとベース点火時期Ｔｆｂｓとの関係を予め定めたベース点火時期設定用マップに、回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬを適用して設定することができる。ベース点火時期設定用マップは、エンジン２２の仕様に基づいて、エンジン２２を効率よく運転できるように設定される。

続いて、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎの値を調べる（ステップＳ２２０）。ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値０のときには、ＰＮ抑制要求が行なわれていないと判断し、ベース点火時期Ｔｆｂｓを目標点火時期Ｔｆ＊に設定し（ステップＳ２３０）、設定した目標点火時期Ｔｆ＊で点火が行なわれるように点火プラグ１３０を制御して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ２２０でＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値１のときには、ＰＮ抑制要求が行なわれていると判断し、回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに基づいて点火時期の遅角量Ｔｆｄを設定し（ステップＳ２４０）、ベース点火時期Ｔｆｂｓよりも遅角量Ｔｆｄだけ遅い時期を目標点火時期Ｔｆ＊に設定し（ステップＳ２５０）、設定した目標点火時期Ｔｆ＊で点火が行なわれるように点火プラグ１３０を制御して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。

ここで、点火時期の遅角量Ｔｆｄは、例えば、エンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬと点火時期の遅角量Ｔｆｄとの関係を予め定めた遅角量設定用マップに、回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬを適用して設定することができる。図７は、遅角量設定用マップの一例を示す説明図である。このマップは、エンジン２２の仕様に基づいて設定される。図７の例では、遅角量Ｔｆｄは、回転数Ｎｅが低回転数領域から中回転数領域に向かうにつれて徐々に大きくなると共に中回転数領域から高回転数領域に向かうにつれて徐々に小さくなるように設定され、且つ、負荷率ＫＬが低負荷率領域から中負荷領域に向かうにつれて徐々に大きくなると共に中負荷領域から高負荷率領域に向かうにつれて徐々に小さくなるように設定される。低回転数低負荷領域で中回転数中負荷領域に比して遅角量Ｔｆｄを小さくするのは、エンジン２２の燃焼を安定させるためである。また、高回転数高負荷領域で中回転数中負荷領域に比して遅角量Ｔｆｄを小さくするのは、点火遅角による後燃えの排気が過度に高温になるのを抑制し、排気系の部品を保護するためである。

次に、図５の上限パワー設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、ＰＮ抑制要求フラグＦｐｎが値１で（ＰＮ抑制要求が行なわれていて）且つエンジン２２を運転しているときに繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、最初に、エンジン２２の目標点火時期Ｔｆ＊を入力する（ステップＳ３００）。ここで、目標点火時期Ｔｆ＊は、図４の点火制御ルーチンにより設定された値がエンジンＥＣＵ２４から通信により実行される。

こうしてデータを入力すると、入力した目標点火時期Ｔｆ＊に基づいて上限パワーＰｅｌｉｍを設定して（ステップＳ３１０）、本ルーチンを終了する。ここで、上限パワーＰｅｌｉｍは、例えば、目標点火時期Ｔｆ＊と上限パワーＰｅｌｉｍとの関係を予め定めた上限パワー設定用マップに、目標点火時期Ｔｆ＊を適用して設定することができる。図８は、上限パワー設定用マップの一例を示す説明図である。図示するように、上限パワーＰｅｌｉｍは、目標点火時期Ｔｆ＊が遅い（遅角量Ｔｆｄが大きい）ほど大きくなるように設定される。これは、目標点火時期Ｔｆ＊が遅いほど燃焼温度が低くなり、粒子状物質の排出量が少なくなるため、粒子状物質の排出量が許容量となるときのエンジン２２のパワーがより大きくなるためである。このように上限パワーＰｅｌｉｍを設定することにより、目標点火時期Ｔｆ＊が比較的遅いときに、上限パワーＰｅｌｉｍを比較的大きくする、即ち、エンジン２２の出力制限を緩くすることができ、エンジン２２の出力を余分に制限するのを抑制することができる。これにより、目標点火時期Ｔｆ＊が比較的遅いときに、吸入空気量Ｑａが大きくなりやすく、積算空気量Ｓｑａが迅速に大きくなりやすいから、積算空気量Ｓｑａが閾値Ｓｑａｒｅｆ以上に至るまでの時間、即ち、ＰＮ抑制要求（エンジン２２の出力制限）を解除するまでの時間を比較的短くすることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド車２０では、ＰＮ抑制要求が行なわれているときに上限パワーＰｅｌｉｍ以下の範囲内でエンジン２２の運転制御を行なうものにおいて、ＰＮ抑制要求が行なわれているときには、エンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに基づいてエンジン２２の点火時期を遅くすると共にエンジン２２の点火時期に基づいて上限パワーＰｅｌｉｍを設定する。これにより、ＰＮ抑制要求が行なわれているときに、上限パワーＰｅｌｉｍに一律に比較的小さい値を用いるものに比して、エンジン２２の出力を余分に制限するのを抑制することができる。この結果、積算空気量Ｓｑａが閾値Ｓｑａｒｅｆ以上に至るまでの時間、即ち、ＰＮ抑制要求（エンジン２２の出力制限）を解除するまでの時間が余分に長くなるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド車２０では、ＰＮ抑制要求が行なわれているときには、エンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに基づいて遅角量Ｔｆｄを設定するものとした。しかし、回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに加えて、冷却水温Ｔｗに基づいて遅角量Ｔｆｄを設定するものとしてもよい。また、エンジン２２が、排気管１３４の排気を吸気管１２３に還流させる排気再循環（以下、「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）」という）を実行可能なＥＧＲ装置を有する場合、回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに加えて、ＥＧＲの実行の有無に基づいて遅角量Ｔｆｄを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、ＰＮ抑制要求が行なわれているときには、エンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに基づいて遅角量Ｔｆｄを設定するものとした。しかし、エンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに基づいて遅角量Ｔｆｄの仮値である仮遅角量Ｔｆｄｔｍｐを設定し、設定した仮遅角量Ｔｆｄｔｍｐを含む複数の仮遅角量のうちの最大値を遅角量Ｔｆｄに設定するものとしてもよい。複数の仮遅角量としては、仮遅角量Ｔｆｄｔｍｐ以外に、例えば、浄化触媒１３５ａが四元触媒として構成されている場合における浄化触媒１３５ａの再生（浄化触媒１３５ａに堆積した粒子状物質の燃焼）が要求されているときの仮遅角量、ＥＧＲ装置を有する場合におけるＥＧＲの実行を開始するときの仮遅角量、駆動軸３６とプラネタリギヤ３０やモータＭＧ２との間に変速機を有する場合における変速機の変速制御を行なうときの仮遅角量、のうちの少なくとも１つを挙げることができる。

実施例のハイブリッド車２０では、積算空気量Ｓｑａは、エンジン２２の始動中にエンジン２２の回転数Ｎｅが回転数閾値以上に至ってからの吸入空気量Ｑａの積算値として演算されるものとした。しかし、積算空気量Ｓｑａは、エンジン２２の始動開始時からの吸入空気量Ｑａの積算値や、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御の開始からの吸入空気量Ｑａの積算値、始動完了からの吸入空気量Ｑａの積算値などとして演算されるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、空気量閾値Ｓｑａｒｅｆは、始動時水温Ｔｗｓｔに基づいて設定するものとした。しかし、空気量閾値Ｓｑａｒｅｆは、エンジン２２の冷却水温Ｔｗ（逐次値）に基づいて設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２は、ポート噴射弁１２５および筒内噴射弁１２６を有するものとした。しかし、エンジン２２は、ポート噴射弁１２５および筒内噴射弁１２６のうちの何れかだけを有するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２の可変バルブタイミング装置１５０は、吸気バルブ１２８および排気バルブ１３３の開閉タイミングをそれぞれ連続的に変更可能に構成されるものとした。しかし、可変バルブタイミング装置１５０は、吸気バルブ１２８および排気バルブ１３３のうちの何れかだけを連続的に変更可能に構成されるものとしてもよい。

実施例では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６にプラネタリギヤ３０を介してエンジン２２およびモータＭＧ１を接続すると共に駆動軸３６にモータＭＧ２を接続し、エンジン２２を間欠運転しながら走行するハイブリッド車２０について説明した。しかし、これに限定されるものではなく、エンジン２２を備える車両であればよい。例えば、図９の変形例のハイブリッド車２２０に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機２３０を介してモータＭＧを接続すると共にモータＭＧにクラッチ２２６を介してエンジン２２を接続した車両としてもよい。また、図１０の変形例のエンジン車３２０に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機３３０を介してエンジン２２を接続した車両としてもよい。

実施例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。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、エンジンＥＣＵ２４が「制御装置」に相当する。

なお、実施例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は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

２０，２２０ ハイブリッド車、２２ エンジン、２３ クランクシャフト、２４ エンジンＥＣＵ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータＥＣＵ、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５２ バッテリＥＣＵ、５４ 電力ライン、７０ ＨＶＥＣＵ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８７ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２３ 吸気管、１２３ａ エアフローメータ、１２３ｔ 温度センサ、１２４ スロットルバルブ、１２４ａ スロットルバルブポジションセンサ、１２５ ポート噴射弁、１２６ 筒内噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ 燃焼室、１３０ 点火プラグ、１３１ シリンダボア、１３２ ピストン、１３３ 排気バルブ、１３４ 排気管、１３５ 浄化装置、１３５ａ 浄化触媒、１３７ フロント空燃比センサ、１３８ リヤ空燃比センサ、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１５０ 可変バルブタイミング装置、２２６ クラッチ、２３０，３３０ 変速機、３２０ エンジン車、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   前記エンジンからの粒子状物質の排出抑制が要求されているときには、上限パワー以下の範囲内で前記エンジンを制御する制御装置と、
   を備える車両であって、
   前記制御装置は、前記粒子状物質の排出抑制が要求されているときには、前記粒子状物質の排出抑制が要求されていないときに比して前記エンジンの回転数および負荷率に基づいて前記エンジンの点火時期を遅くすると共に、前記点火時期に基づいて前記上限パワーを設定する、
   車両。

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