JP2009149195A - Controller for hybrid system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッドシステムの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a hybrid system.
動力源として内燃機関及び電動モータを備え、運転条件に応じて内燃機関及び/又は電動モータにより要求出力を発生させるようにしたハイブリッドシステムが知られている。ハイブリッドシステムにおいて、減速時や車両停止時に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット制御を行い、内燃機関を停止させることによって、燃費向上を図る技術が知られている。 There is known a hybrid system that includes an internal combustion engine and an electric motor as a power source, and generates a required output by the internal combustion engine and / or the electric motor according to operating conditions. In a hybrid system, a technique for improving fuel efficiency by performing fuel cut control for stopping fuel supply to an internal combustion engine when decelerating or stopping a vehicle and stopping the internal combustion engine is known.
また、内燃機関の排気エミッションの低減及び燃費向上を図る技術として、内燃機関からの排気の一部をEGRガスとして吸気系に戻すEGR装置が知られている。 As a technique for reducing exhaust emission and improving fuel efficiency of an internal combustion engine, an EGR device that returns part of the exhaust from the internal combustion engine to the intake system as EGR gas is known.
EGR装置を備えたハイブリッドシステムにおいて、EGR装置による吸気系へのEGRガスの導入が行われている時に燃料カット制御が行われると、燃料カット制御中吸気系及び排気系内にEGRガスが残留し、この残留しているEGRガスが燃料カット制御からの復帰時に排気浄化触媒によって十分に浄化されないまま車外に排出されてしまう場合があった。これに対し、減速時に電動モータと内燃機関との間のクラッチを締結してモータリングを行うと共に、スロットルバルブを全開にして残留EGRガスを排気浄化触媒に送ることにより、残留EGRガスの浄化を行うことを図る技術が特許文献1に記載されている。
EGR装置を備えたハイブリッドシステムにおいて、EGR装置による吸気系へのEGRガスの導入が行われている時に燃料カット制御が行われると、燃料カット制御中吸気系内にEGRガスが残留し、この残留しているEGRガスが燃料カット制御からの復帰時に気筒に吸入されることになる。この時のEGRガスの量が過剰に多い場合、燃料カット制御からの復帰時の内燃機関始動時に、失火等の燃焼不安定を生じる場合があった。 In a hybrid system equipped with an EGR device, if fuel cut control is performed while EGR gas is being introduced into the intake system by the EGR device, EGR gas remains in the intake system during the fuel cut control, and this residual The EGR gas is sucked into the cylinder when returning from the fuel cut control. If the amount of EGR gas at this time is excessively large, combustion instability such as misfire may occur when the internal combustion engine is started when returning from the fuel cut control.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、EGR装置を備えたハイブリッドシステムにおいて、燃料カット制御から通常の燃料噴射制御への復帰時に、要求出力を発生させつつ内燃機関の始動時の燃焼を安定化させる技術を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and in a hybrid system equipped with an EGR device, the internal combustion engine is started while generating a required output when returning from fuel cut control to normal fuel injection control. It aims at providing the technique which stabilizes the combustion of time.
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッドシステムの制御装置は、
前記内燃機関からの排気の一部をEGRガスとして前記内燃機関の吸気系に流入させるEGR装置と、
前記内燃機関における燃料噴射を停止する燃料カット制御を行う手段と、
前記内燃機関に吸入されるガスのEGR率が前記内燃機関において失火が発生しない所定の限界EGR率以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記燃料カット制御の実行中に当該燃料カット制御から通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立した場合、当該通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立した時点から、前記判定手段により前記EGR率が前記限界EGR率以下になったと判定されるまでの期
間中、前記内燃機関について、当該通常の燃料噴射制御に復帰せずに前記燃料カット制御を継続するとともに、前記電動モータについて、前記電動モータのみによって要求出力を発生させるように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a control device for a hybrid system of the present invention provides:
An EGR device that causes a part of the exhaust from the internal combustion engine to flow into the intake system of the internal combustion engine as EGR gas;
Means for performing fuel cut control for stopping fuel injection in the internal combustion engine;
Determining means for determining whether an EGR rate of gas sucked into the internal combustion engine is equal to or less than a predetermined limit EGR rate at which misfire does not occur in the internal combustion engine;
When the condition for returning from the fuel cut control to the normal fuel injection control is satisfied during the execution of the fuel cut control, the determination unit performs the determination from the time when the condition for returning to the normal fuel injection control is satisfied. During the period until it is determined that the EGR rate is equal to or less than the limit EGR rate, the internal combustion engine continues the fuel cut control without returning to the normal fuel injection control, and the electric motor Control means for controlling to generate the required output only by the electric motor;
It is characterized by providing.
上記本発明の構成において、「限界EGR率」は、内燃機関において失火が発生しないEGR率の上限値に基づいて予め定められる。内燃機関において失火が発生しないEGR率の上限値は、内燃機関の運転条件に応じて異なる。従って、上記構成における「限界EGR率」も、通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立した時の内燃機関の運転条件に応じた可変値としても良い。一般に、内燃機関の運転条件が低負荷の場合はEGRガスに対する燃焼耐性が低く、高負荷の場合はEGRガスに対する燃焼耐性が高い。よって、通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立した時の内燃機関の運転条件が低負荷であるほど、限界EGR率を低い濃度に設定するようにしても良い。また、通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立した時の内燃機関の運転条件によらず失火の発生を抑制可能な一定値を「限界EGR率」として設定しても良い。 In the configuration of the present invention, the “limit EGR rate” is determined in advance based on the upper limit value of the EGR rate at which misfire does not occur in the internal combustion engine. The upper limit value of the EGR rate at which misfire does not occur in the internal combustion engine varies depending on the operating conditions of the internal combustion engine. Therefore, the “limit EGR rate” in the above configuration may also be a variable value according to the operating condition of the internal combustion engine when the condition for returning to normal fuel injection control is satisfied. Generally, when the operating condition of the internal combustion engine is low load, the combustion resistance against EGR gas is low, and when the operation condition is high load, the combustion resistance against EGR gas is high. Therefore, the limit EGR rate may be set to a lower concentration as the operating condition of the internal combustion engine when the condition for returning to normal fuel injection control is satisfied is lower. Further, a constant value that can suppress the occurrence of misfire regardless of the operating condition of the internal combustion engine when the condition for returning to the normal fuel injection control is satisfied may be set as the “limit EGR rate”.
また、「判定手段」は、内燃機関の吸入ガスのEGR率が限界EGR率以下であるか否かを判定可能であればどのような手段であっても良い。例えば、吸気マニホールドや吸気通路にガス濃度センサを設置し、当該ガス濃度センサの出力と限界EGR率との比較に基づいて判定を行うことができる。また、燃料カット制御が開始される直前におけるEGR装置の制御状態(EGRガス量、EGR弁開度、EGRガス温度等)、内燃機関の制御状態(回転数、負荷、燃料噴射量、排気中の不活性成分濃度、排気温度、スロットル開度等)、燃料カット制御が開始されてから通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立するまでの時間等のデータに基づいて、モデル計算によって内燃機関の吸入ガスのEGR率を推定し、推定されたEGR率と限界EGR率との比較に基づいて判定を行うようにしても良い。また、これらの物理量と、通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立してからの経過時間と、内燃機関の吸入ガスのEGR率と、の対応関係を予め求めておき、通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立してからの経過時間の測定値に基づいて判定を行うこともできる。燃料カット制御が開始される直前における内燃機関の運転条件が、EGR装置によるEGRガスの導入が行われないような運転条件であった場合には、吸気系内のEGRガスの残留はないと考えられるので、通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立した時点で、EGR率が限界EGR率以下になったと判定するようにしても良い。 The “determination means” may be any means as long as it can determine whether or not the EGR rate of the intake gas of the internal combustion engine is equal to or less than the limit EGR rate. For example, a gas concentration sensor can be installed in the intake manifold or the intake passage, and determination can be made based on a comparison between the output of the gas concentration sensor and the limit EGR rate. In addition, the control state of the EGR device (EGR gas amount, EGR valve opening, EGR gas temperature, etc.) immediately before the fuel cut control is started, the control state of the internal combustion engine (rotation speed, load, fuel injection amount, exhaust gas) Internal combustion engine by model calculation based on data such as inert component concentration, exhaust temperature, throttle opening, etc., and time from when fuel cut control is started until the conditions for returning to normal fuel injection control are satisfied The EGR rate of the intake gas may be estimated, and the determination may be made based on a comparison between the estimated EGR rate and the limit EGR rate. In addition, a correspondence relationship between these physical quantities, the elapsed time since the condition for returning to normal fuel injection control, and the EGR rate of the intake gas of the internal combustion engine is obtained in advance, and normal fuel injection is performed. It is also possible to make a determination based on the measured value of the elapsed time since the condition for returning to control is established. When the operating condition of the internal combustion engine immediately before the fuel cut control is started is an operating condition in which the EGR gas is not introduced by the EGR device, it is considered that there is no EGR gas remaining in the intake system. Therefore, it may be determined that the EGR rate has become equal to or less than the limit EGR rate when the condition for returning to the normal fuel injection control is satisfied.
また、「通常の燃料噴射制御」とは、要求出力を内燃機関と電動モータとで所定の分配比率で分配し、内燃機関に分配された要求出力を発生可能なように定められた所定量の燃料を内燃機関に噴射供給する制御である。また、燃料カット制御は、例えば、減速状態や車両停止状態等の要求出力が0であるような運転条件において実行される。従って、「通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件」とは、内燃機関の運転条件が、これら燃料カット制御が行われる運転条件からそれ以外の運転条件に変化した時に成立する。例えば、減速状態からの再加速時や、アイドリングストップ状態からの走行開始時等を例示できる。 “Normal fuel injection control” means that the required output is distributed at a predetermined distribution ratio between the internal combustion engine and the electric motor, and a predetermined amount determined so as to be able to generate the required output distributed to the internal combustion engine. In this control, fuel is injected and supplied to the internal combustion engine. Further, the fuel cut control is executed under an operating condition in which a required output such as a deceleration state or a vehicle stop state is 0, for example. Accordingly, the “condition for returning to normal fuel injection control” is established when the operating condition of the internal combustion engine changes from the operating condition in which the fuel cut control is performed to another operating condition. For example, it is possible to exemplify when re-acceleration from a deceleration state or when starting running from an idling stop state.
本発明により、燃料カット制御から通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立してから、内燃機関の吸入ガスのEGR率が限界EGR率以下になったと判定されるまでの期間中、内燃機関が通常の燃料噴射制御に復帰することが遅延され、燃料カット制御が継続される。すなわち、内燃機関の吸入ガスのEGR率が、失火する虞のある高濃度状態である時には燃料噴射が行われない。従って、吸入ガスのEGR率が過剰に高いことに起因する失火等の燃焼不安定が生じることを抑制できる。 According to the present invention, during the period from when the condition for returning from the fuel cut control to the normal fuel injection control is satisfied, until the EGR rate of the intake gas of the internal combustion engine is determined to be equal to or lower than the limit EGR rate, Is delayed to return to normal fuel injection control, and fuel cut control is continued. That is, fuel injection is not performed when the EGR rate of the intake gas of the internal combustion engine is in a high concentration state that may cause a misfire. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of combustion instability such as misfire caused by the excessively high EGR rate of the intake gas.
そして、上記期間中内燃機関の通常の燃料噴射制御への復帰が遅延されることによって、通常の燃料噴射制御が行われるべき運転条件下で内燃機関によって発生させることが想
定されている出力を、内燃機関によって発生させることができなくなる。この点、本発明では、制御手段によって、この本来内燃機関によって発生させるべき出力を含む全要求出力を、電動モータによって発生させるように、電動モータが制御される。これにより、内燃機関の通常の燃料噴射制御への復帰が遅延されている期間中において、ハイブリッドシステムが発生する出力が要求出力に満たなくなることをも抑制できる。従って、燃料カット制御から通常の燃料噴射制御への復帰時における燃焼不安定を抑制できるとともに、加速感の不足、トルク変動、ドライバビリティの低下等の問題が生じることを抑制することも可能になる。
And, by delaying the return to the normal fuel injection control of the internal combustion engine during the period, an output that is assumed to be generated by the internal combustion engine under the operating conditions under which the normal fuel injection control should be performed, It cannot be generated by the internal combustion engine. In this regard, in the present invention, the electric motor is controlled by the control means so that the electric motor generates all the required outputs including the output that should be originally generated by the internal combustion engine. Thereby, it is possible to suppress the output generated by the hybrid system from being less than the required output during the period in which the return of the internal combustion engine to the normal fuel injection control is delayed. Therefore, combustion instability at the time of return from the fuel cut control to the normal fuel injection control can be suppressed, and problems such as insufficient acceleration feeling, torque fluctuation, and drivability deterioration can be suppressed. .
本発明において、制御手段は、内燃機関の通常の燃料噴射制御への復帰が遅延されている期間中、電動モータについて、更に内燃機関のクランキングを行うように制御しても良い。このクランキングは当然燃料カット制御が行われている時に行われる。これにより、吸気系内に残留しているEGRガスの掃気を促進させることができる。従って、内燃機関の吸入ガスのEGR率が限界EGR率以下になるまでに要する時間、換言すると、内燃機関を通常の燃料噴射制御へ復帰させるまでの遅延時間を、短縮することができる。 In the present invention, the control means may control the electric motor to further crank the internal combustion engine during a period in which the return to the normal fuel injection control of the internal combustion engine is delayed. This cranking is naturally performed when the fuel cut control is performed. Thereby, scavenging of the EGR gas remaining in the intake system can be promoted. Accordingly, it is possible to shorten the time required until the EGR rate of the intake gas of the internal combustion engine becomes equal to or lower than the limit EGR rate, in other words, the delay time until the internal combustion engine is returned to the normal fuel injection control.
本発明において、内燃機関の吸入ガスのEGR率が限界EGR率以下になったと判定された場合は、内燃機関を通常の燃料噴射制御へ復帰させるとともに、電動モータについても通常の制御に復帰させることができる。 In the present invention, when it is determined that the EGR rate of the intake gas of the internal combustion engine has become equal to or less than the limit EGR rate, the internal combustion engine is returned to normal fuel injection control, and the electric motor is also returned to normal control. Can do.
ここで、「電動モータを通常の制御に復帰させる」とは、上述したように、要求出力を内燃機関と電動モータとで所定の比率で分配し、電動モータに分配された要求出力を発生可能なように定められた所定の制御を電動モータについて行うことを意味する。 Here, “returning the electric motor to normal control” means that, as described above, the required output can be distributed between the internal combustion engine and the electric motor at a predetermined ratio, and the required output distributed to the electric motor can be generated. It means that predetermined control determined in such a manner is performed on the electric motor.
本発明により、EGR装置を備えたハイブリッドシステムにおいて、燃料カット制御から通常の燃料噴射制御への復帰時の復帰時に、要求出力を発生しつつ内燃機関の始動時の燃焼を安定化させることが可能になる。 According to the present invention, in a hybrid system equipped with an EGR device, it is possible to stabilize combustion at the time of starting an internal combustion engine while generating a required output when returning from fuel cut control to normal fuel injection control. become.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified.
図1は、本実施例に係るハイブリッドシステムの概略構成を示す概念図である。図1において、ハイブリッドシステム1は、内燃機関10、トランスアクスル30、インバータ40、バッテリ50を備えている。ハイブリッドシステム1には、ハイブリッドシステム1の制御を行うコンピュータであるECU60が併設されている。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a schematic configuration of a hybrid system according to the present embodiment. In FIG. 1, the
内燃機関10は、燃料の燃焼エネルギを源としてハイブリッド車両の駆動力を発生する。トランスアクスル30はトランスミッションとアクスル(車軸)とを一体構造として構成されており、トランスアクスル30の内部には動力分割機構(例えば、遊星歯車機構)31、減速機32、電動モータ33、ジェネレータ34、電動モータ33及びジェネレータ34の制御を行うパワー制御ユニット35が収容されている。また、トランスアクスル30内には潤滑油が貯留されており、電動モータ33、ジェネレータ34、動力分割機構31、減速機32等が潤滑される。
The
ジェネレータ34は、内燃機関10が発生する出力により発電を行う。電動モータ33は、電動モータ33を駆動するための電力を充電するバッテリ50あるいはジェネレータ
34から供給される電力によりハイブリッド車両の駆動力を発生する。内燃機関10による出力及び電動モータ33による出力は、動力分配機構31及び減速機32を介して車輪へと伝達される。
The
動力分配機構31は、内燃機関10とジェネレータ34との間の動力伝達、内燃機関10と減速機32との間の動力伝達、電動モータ33と減速機32との間の動力伝達を行う。また、インバータ40は、バッテリ50の直流電流と電動モータ33及びジェネレータ34の交流電流とを変換する。
The
次に、内燃機関10及びその吸排気系の概略構成について説明する。内燃機関10には、吸気マニホールド11が接続されており、吸気マニホールド11の各枝管は吸気ポートを介して各気筒2の燃焼室と連通している。吸気マニホールド11は吸気通路13と接続されており、吸気通路13には排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ14のコンプレッサ14aが設けられている。また、吸気通路13におけるコンプレッサ14aよりも下流側には、吸気通路13を流れるガスを冷却するインタークーラ15が設けられている。コンプレッサ14aに流入した吸気は、コンプレッサ14aに内装されたコンプレッサホイール(図示省略)の回転によって圧縮される。圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ15にて冷却された後、吸気マニホールド11に流入する。そして、吸気マニホールド11に流入した吸気は、吸気ポートを介して各気筒2に分配される。そして、各気筒2に分配された吸気は各気筒2に設けられた燃料噴射弁6から噴射される燃料とともに燃焼する。吸気マニホールド11には、吸気中の二酸化炭素濃度を測定するガス濃度センサ5が設けられている。
Next, a schematic configuration of the
また、内燃機関10には排気マニホールド18が接続され、排気マニホールド18の各枝管は排気ポート(図示省略)を介して各気筒2の燃焼室と接続されている。排気マニホールド18は排気通路19と接続されており、排気通路19にはターボチャージャ14のタービン14bが設けられている。また、排気通路19におけるタービン14bよりも下流側には排気浄化触媒20が設けられ、排気通路19は排気浄化触媒20の下流にてマフラー(図示省略)に接続されている。各気筒2内の既燃ガスは排気ポートを介して排気マニホールド18に排出される。この排気は排気通路19を流通してタービン14bに流入し、タービン14b内に回転自在に支持されたタービンホイール(図示省略)を回転駆動する。タービンホイール(図示省略)の回転トルクはコンプレッサ14a内のコンプレッサホイール(図示省略)に伝達される。タービン14bから流出した排気は、排気浄化触媒20において有害物質(例えば、NOx、HC、CO等)が浄化された後、マフラーを通って大気中に放出される。
An
タービン14bより上流の排気通路19と、コンプレッサ14aより下流の吸気通路13とは、EGR通路3により接続されている。EGR通路3を介して、排気通路19を流れる排気の一部がEGRガスとして吸気通路13に流入する。EGR通路3の途中にはEGR通路3内を流通するEGRガスの量を調節するEGR弁4が設けられている。
The
ハイブリッドシステム1には、上述したガス濃度センサ5の他、クランクシャフトの回転角度に応じた信号を出力するクランクポジションセンサ23、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)に対応した信号を出力するアクセルポジションセンサ21、車両の走行速度に対応した信号を出力する車速センサ22、バッテリ50の充電状態(SOC)を取得するSOCセンサ51等の各種センサが設けられ、各センサからの信号がECU60に入力されるようになっている。ECU60は、ガス濃度センサ5から入力される信号に基づいて吸気マニホールド11内に存在する吸気ガスのEGR率を算出する。
In the
また、ECU60には、上述した燃料噴射弁6、EGR弁4の他各種機器が接続され、
上記各種センサからの入力される信号に応じてこれら各機器の動作が制御されるようになっている。例えば、アクセルポジションセンサ21及びクランクポジションセンサ23から入力される信号に基づいてハイブリッドシステム1が発生すべき要求出力を算出し、運転条件やSOCセンサ51から入力される信号に基づいて、要求出力の内燃機関10と電動モータ33との配分比率を決定し、当該配分に従った出力を発生可能なように、内燃機関10への燃料噴射量及び電動モータ33への電力供給が制御される。
In addition, the
The operations of these devices are controlled in accordance with signals input from the various sensors. For example, a required output to be generated by the
EGR弁4を開弁することにより、EGRガスが吸気通路13に流入する。このようにして内燃機関10の吸気系にEGRガスを導入することにより、冷却損失やポンピングロスが低減するので、燃費を向上させることができる。また、排気に含まれるNOx等の有害物質の量が低減するので、排気性能を向上させることができる。しかしながら、吸気のEGR率が過剰に高くなると、燃焼が不安定化し、失火やトルク変動等の問題が生じる場合がある。一般に、内燃機関10の運転条件が低負荷低回転の場合、新気量及び燃料噴射量が少ないため、EGRガスの導入に対して燃焼不安定が生じ易い。一方、内燃機関10の運転条件が高負荷高回転の場合、安定した燃焼が行われるので、大量のEGRガスを導入しても燃焼不安定を生じにくい。図2に、内燃機関10の運転条件が低負荷低回転の場合と高負荷高回転の場合との各場合における、吸気のEGR率とトルク変動との関係を示す。図2に示されるように、内燃機関10の運転条件が高負荷高回転の場合にはトルク変動が生じにくいEGR率であっても、内燃機関10の運転条件が低負荷低回転の場合には大きなトルク変動が生じる場合がある。
By opening the EGR valve 4, EGR gas flows into the
このように、燃焼が不安定化しない吸気のEGR率の上限値(限界EGR率)が内燃機関10の運転条件に応じて異なる点に鑑み、本実施例のハイブリッドシステムでは、内燃機関10の運転条件が高負荷高回転になるほど吸気のEGR率が高くなるようにEGR制御を行うこととした。図3に、内燃機関10の運転条件とEGR率との関係を示す。図3に示すように、内燃機関10の回転数及び/又は負荷が高くなるほど、EGR率は高くされる。また、図3において斜線で示す所定の低負荷低回転領域ではEGRガスの導入が停止される。
Thus, in view of the fact that the upper limit (limit EGR rate) of the intake EGR rate at which combustion does not become unstable varies depending on the operating conditions of the
本実施例のハイブリッドシステムでは、内燃機関10に対する要求出力がゼロであるような所定の運転条件において、燃料噴射弁6による燃料噴射を停止する燃料カット制御を行う。所定の運転条件とは、減速状態や車両停止時等である。燃料カット制御を行うことにより、余計な燃料消費を抑制することができ、燃費を向上させることができる。燃料カット制御時には、EGR弁4は閉弁され、EGRガスの導入も停止される。
In the hybrid system of the present embodiment, fuel cut control for stopping fuel injection by the fuel injection valve 6 is performed under predetermined operating conditions such that the required output to the
ここで、EGRガスが導入される運転条件で内燃機関10が運転されている時に燃料カット制御が開始されると、燃料カット制御中、EGR弁4より下流側のEGR通路3、EGR通路3の接続箇所より下流側の吸気通路13、及び吸気マニホールド11から成る吸気系領域内にEGRガスが残留する。吸気系領域内に残留しているEGRガスの一部は、燃料カット制御開始後に内燃機関10の回転が完全に停止するまでの間に気筒2に吸入されて掃気されるが、燃料カット制御の開始直前の内燃機関10の運転条件等により十分に吸気系領域内から掃気されない場合がある。このような場合、吸気系領域内にEGRガスが残留した状態で内燃機関10が停止した状態となる。この状態で、内燃機関10について燃料カット制御から通常の燃料噴射制御(通常制御)へ復帰すべき条件(復帰条件)が成立した場合、まず吸気系領域内に残留しているEGRガスが気筒2に吸入されることになる。
Here, when the fuel cut control is started when the
特に、大量のEGRガスが導入される高負荷高回転領域に属する運転条件から燃料カット制御が開始された場合、通常制御への復帰条件が成立した時に吸気系領域内に大量のEGRガスが残留している可能性がある。そのような場合、通常制御への復帰条件が成立し
た時に即座に通常制御への復帰が行われると、吸気系領域内の高EGR率の残留ガスが内燃機関10の気筒2に吸入されるとともに、燃料噴射弁6による内燃機関10への燃料供給が行われる。そのため、復帰条件成立時の内燃機関10の運転条件に対応する限界EGR率を超えて気筒吸入ガスのEGR率が過剰に高くなり、失火等の燃焼不安定を生じる可能性がある。
In particular, when fuel cut control is started from an operating condition belonging to a high-load, high-rotation region where a large amount of EGR gas is introduced, a large amount of EGR gas remains in the intake system region when the return condition to normal control is satisfied. There is a possibility. In such a case, if the return to normal control is performed immediately when the return condition to normal control is satisfied, the residual gas having a high EGR rate in the intake system region is sucked into the cylinder 2 of the
そこで、本実施例のハイブリッドシステム1では、燃料カット制御の実行中に、燃料カット制御から通常制御への復帰条件が成立した場合、ガス濃度センサ5の出力に基づいて吸気マニホールド11内のガスのEGR率を算出し、算出されたEGR率が、復帰条件成立時の内燃機関10の運転条件に対応する限界EGR率を超えている場合、内燃機関10を燃料カット制御から通常制御に復帰させず、燃料カット制御を継続するようにした。そして、ガス濃度センサ5の出力に基づいて算出される吸気マニホールド11内のガスのEGR率が前記限界EGR率以下となった時点で燃料カット制御を終了し、通常制御へ復帰させるようにした。さらに、この燃料カット制御から通常制御への復帰条件が成立してから実際に通常制御への復帰が実行されるまでの遅延期間中、本来内燃機関10により発生させることが想定されていた出力を、電動モータ33によって出力するように、電動モータ33を制御するようにした。さらに、この遅延期間中において、電動モータ33により内燃機関10のクランキングを行うように、電動モータ33を制御するようにした。
Therefore, in the
このような制御を行うことにより、内燃機関10について燃料カット制御から通常制御への復帰が実行される時には、内燃機関10の気筒2に吸入されるガスのEGR率は、限界EGR率以下となっているので、通常制御への復帰時に失火等の燃焼不安定が生じることが抑制され、トルク変動やドライバビリティの低下等の問題が生じることを抑制できる。さらに、上記遅延期間中において、本来内燃機関10が燃料カット制御から通常制御へ復帰して内燃機関10による出力が想定されているにもかかわらず内燃機関10の通常制御への復帰が遅延されることによって内燃機関10により発生させることができなくなる出力については、電動モータ33により補償されるので、当該遅延期間中における要求出力を過不足無く発生させることができ、加速感の不足等のドライバビリティの低下が起こることを抑制できる。また、上記遅延期間中、電動モータ33は、更に内燃機関10のクランキングを行うように制御されるので、吸気系領域内に残留しているガスをより早期に掃気完了することができる。従って、遅延期間を短縮し、より早期に内燃機関10を通常制御に復帰させることができる。
By performing such control, when the
図4は、上記説明した本実施例の制御を、内燃機関10が高負荷運転をしている状態から減速状態となり再加速する場合に適用した場合の、車速、要求出力、及び吸気マニホールド11内のガスのEGR率の時間変化の一例を示したタイムチャートである。図4(a)は本実施例のハイブリッドシステム1を動力源として搭載した車両の車速を表し、図4(b)はハイブリッドシステム1に対する要求出力を表し、図4(c)はガス濃度センサ5からの信号に基づいてECU60により算出される吸気マニホールド11内ガスのEGR率を表す。
FIG. 4 shows the vehicle speed, the required output, and the inside of the intake manifold 11 when the control of the present embodiment described above is applied when the
図4に示す例では、時刻t1以前には、ハイブリッドシステム1に対する要求出力は全て内燃機関10に分配され、全要求出力を内燃機関10により発生させるようにECU60によるハイブリッドシステム1の制御が行われる。この時、内燃機関10は高負荷で運転され、上述したように大量のEGRガスが吸気系に導入されている。
In the example shown in FIG. 4, before the time t 1 , all the required outputs for the
時刻t1において運転者の要求により減速すべき条件が成立すると、ハイブリッドシステム1への要求出力が0となるとともに、内燃機関10への要求出力も0となり、これに伴い内燃機関10において燃料カット制御が実施される。また、同時に目標EGRガス率が0となり、これに伴ってEGR弁4が閉弁される。
When a condition to be decelerated is satisfied by the driver's request at time t 1 , the required output to the
時刻t1以降の燃料カット制御中、内燃機関10は慣性で回転を続けるが、徐々に回転数が低下していく。この燃料カット制御開始後の慣性回転により、吸気系領域内のガスは掃気されていき、かつEGR弁4が閉弁されて新たなEGRガスの導入も停止されるので、吸気マニホールド11内ガスのEGR率は徐々に低下していく。
During the fuel cut control of the time t 1 and later, the
時刻t2において、再加速要求がなされる。これにより燃料カット制御から通常制御へ復帰すべき条件が成立することになる。この時、ガス濃度センサ5からの信号に基づいて吸気マニホールド11内ガスのEGR率が算出され、当該算出されたEGR率と限界EGR率Rcとの比較が行われる。図4に示す例では、時刻t2において吸気マニホールド11内ガスのEGR率が限界EGR率Rcより高いので、内燃機関10の通常制御への復帰が行われず、燃料カット制御が継続されるとともに、この時のハイブリッドシステム1に対する全要求出力を電動モータ33に分配し、電動モータ33により要求出力を発生させるべく電動モータ33の制御が行われる。さらに、電動モータ33により内燃機関10のクランキングを行うように電動モータ33の制御が行われ、これにより吸気系領域内のガスの掃気が促進されるので、時刻t2以降、吸気マニホールド11内ガスのEGR率の低下速度が速くなる。この時の内燃機関10のクランキングは、燃料カット制御とともに実行されるものであり、燃料噴射を伴わないクランキングである。
In time t 2, the re-acceleration request is made. As a result, a condition for returning from the fuel cut control to the normal control is established. At this time, the EGR rate of the gas in the intake manifold 11 is calculated based on the signal from the gas concentration sensor 5, and the calculated EGR rate is compared with the limit EGR rate Rc. In the example shown in FIG. 4, since the EGR rate of the intake manifold 11 in the gas at time t 2 is higher than the limit EGR rate Rc, not performed return to the normal control of the
時刻t3において、ガス濃度センサ5からの信号に基づいて算出されるEGR率が限界EGR率Rc以下になると、内燃機関10を燃料カット制御から通常制御へ復帰させる。すなわち、ハイブリッドシステム1に対する全要求出力を、予め運転条件に応じて定められる分配比率によって内燃機関10及び電動モータ33に分配し、当該分配された出力を発生可能なように、内燃機関10における燃料噴射制御及び電動モータ33における電力供給制御が行われる。
At time t 3, when the EGR rate calculated on the basis of the signal from the gas concentration sensor 5 becomes less than the limit EGR rate Rc, it is returned to the normal controlling an
図5は、上記説明した本実施例の制御を実行するためのルーチンを表すフローチャートである。このルーチンは、内燃機関10の燃料カット制御中に実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing a routine for executing the control of the present embodiment described above. This routine is executed during fuel cut control of the
ステップS101において、ECU60は、内燃機関10を通常制御に復帰させるべき条件が成立したか否かを判定する。例えば、加速要求があった時にこの条件が成立する。ステップS101において肯定判定された場合、ECU60はステップS102に進む。ステップS101において否定判定された場合、ECU60は本ルーチンの実行を一旦終了する。
In step S101, the
ステップS102において、ECU60は、ガス濃度センサ5からの信号に基づいて吸気マニホールド11内ガスのEGR率を算出し、当該算出されたEGR率Rが限界EGR率Rcより高いか否かを判定する。ステップS102において肯定判定された場合(R>Rc)、ECU60はステップS103に進む。ステップS102において否定判定された場合(R≦Rc)、ECU60はステップS104に進む。
In step S102, the
ステップS103において、ECU60は、内燃機関10に対する燃料カット制御を継続するとともに、内燃機関10に分配された要求出力を電動モータ33により発生すべく電動モータ33への電力供給制御を行う。また、電動モータ33による内燃機関10のクランキングを開始する。
In step S <b> 103, the
ステップS104において、ECU60は、内燃機関10を通常制御に復帰させる。すなわち、内燃機関10に分配された要求出力を内燃機関10により発生すべく燃料噴射を行うとともに、電動モータ33に分配された要求出力を電動モータ33により発生すべく電力供給制御を行う。
In step S104, the
なお、上記の例では、再加速要求があった時刻t2において吸気マニホールド11内ガスのEGR率が限界EGR率Rcより高い場合について行われる制御について説明したが、減速状態における内燃機関10の慣性回転によって十分に吸気系領域内の残留ガスが掃気された時に、再加速要求があった場合には、その時の吸気マニホールド11内ガスのEGR率が限界EGR率以下となっている場合も考えられる。そのような場合は、本実施例にかかる内燃機関10の通常制御への復帰を遅延させる制御を行わずに、即座に内燃期間10の通常制御への復帰を実行するようにしても良い。また、内燃機関10の通常制御への復帰の遅延期間中に電動モータ33により内燃機関10の燃料カットクランキングを行うことは、必須ではない。
In the above example, the EGR rate of the intake manifold 11 in the gas at time t 2 which was re-acceleration request has been described control performed in the case above a critical EGR rate Rc, the inertia of the
図6は、上記説明した本実施例の制御を、内燃機関10の停止を伴う車両停止状態からの加速時に適用した場合の、車速、要求出力、及び吸気マニホールド11内ガスのEGR率の時間変化の一例を示したタイムチャートである。図6(a)は本実施例のハイブリッドシステム1を動力源として搭載した車両の車速を表し、図6(b)はハイブリッドシステム1に対する要求出力を表し、図6(c)はガス濃度センサ5からの信号に基づいてECU60により算出される吸気マニホールド11内ガスのEGR率を表す。
FIG. 6 shows the time change of the vehicle speed, the required output, and the EGR rate of the gas in the intake manifold 11 when the control of the present embodiment described above is applied at the time of acceleration from the vehicle stop state accompanied by the stop of the
時刻t1以前には、車両は停止状態であり、この時内燃機関10に対しては燃料カット制御が実行され、内燃機関10は停止しており、アイドリングストップ制御が行われている。図6に示す例では、このアイドリングストップ状態において吸気系領域内に高濃度のEGRガスが残留している場合を想定している。例えば、当該アイドリングストップ状態が開始される直前において大量のEGRガスを導入する制御が行われていた場合等にこのような状況が想定できる。
Time t 1 Previously, the vehicle is stopped, this time the fuel cut control is performed for the
時刻t1において、再加速要求がなされる。これにより燃料カット制御から通常制御へ復帰すべき条件が成立することになる。この時、ガス濃度センサ5からの信号に基づいて吸気マニホールド11内ガスのEGR率が算出され、当該算出されたEGR率と限界EGR率との比較が行われる。図6に示す例では、時刻t1において吸気マニホールド11内ガスのEGR率が限界EGR率Rcより高いので、内燃機関10の通常制御への復帰は行われず、燃料カット制御が継続されるとともに、この時のハイブリッドシステム1に対する全要求出力を電動モータ33に分配し、電動モータ33により要求出力を発生させるべく電動モータ33の制御が行われる。さらに、電動モータ33により内燃機関10のクランキングを行うように電動モータ33の制御が行われ、これにより吸気系領域内のガスの掃気が促進されるので、時刻t1以降、吸気マニホールド11内ガスのEGR率が徐々に低下していく。この時の内燃機関10のクランキングは、燃料カット制御とともに実行されるものであり、燃料噴射を伴わないクランキングである。
At time t 1, re-acceleration request is made. As a result, a condition for returning from the fuel cut control to the normal control is established. At this time, the EGR rate of the gas in the intake manifold 11 is calculated based on the signal from the gas concentration sensor 5, and the calculated EGR rate is compared with the limit EGR rate. In the example shown in FIG. 6, the EGR rate of the intake manifold 11 in the gas at time t 1 is higher than the limit EGR rate Rc, the return to normal control of the
時刻t2において、ガス濃度センサ5からの信号に基づいて算出されるEGR率が限界EGR率Rc以下になると、内燃機関10を燃料カット制御から通常制御へ復帰させる。すなわち、ハイブリッドシステム1に対する全要求出力を、予め運転条件に応じて定められる分配比率によって内燃機関10及び電動モータ33に分配し、当該分配された出力を発生可能なように、内燃機関10における燃料噴射制御及び電動モータ33における電力供給制御が行われる。
In time t 2, the the EGR rate calculated on the basis of the signal from the gas concentration sensor 5 becomes less than the limit EGR rate Rc, is returned to the normal controlling an
図7は、上記説明した本実施例の制御を実行するためのルーチンを表すフローチャートである。このルーチンは、アイドリングストップ状態において実行される。 FIG. 7 is a flowchart showing a routine for executing the control of this embodiment described above. This routine is executed in the idling stop state.
ステップS201において、ECU60は、内燃機関10を通常制御に復帰させるべき条件が成立したか否かを判定する。例えば、加速要求があった時にこの条件が成立する。
ステップS201において肯定判定された場合、ECU60はステップS202に進む。ステップS201において否定判定された場合、ECU60は本ルーチンの実行を一旦終了する。
In step S201, the
If an affirmative determination is made in step S201, the
ステップS202において、ECU60は、ガス濃度センサ5からの信号に基づいて吸気マニホールド11内ガスのEGR率を算出し、当該算出されたEGR率Rが限界EGR率Rcより高いか否かを判定する。ステップS202において肯定判定された場合(R>Rc)、ECU60はステップS203に進む。ステップS202において否定判定された場合(R≦Rc)、ECU60はステップS204に進む。
In step S202, the
ステップS203において、ECU60は、内燃機関10に対する燃料カット制御を継続するとともに、内燃機関10に分配された要求出力を電動モータ33により発生すべく電動モータ33への電力供給制御を行う。また、電動モータ33による内燃機関10のクランキングを開始する。
In step S <b> 203, the
ステップS204において、ECU60は、内燃機関10を通常制御に復帰させる。すなわち、内燃機関10に分配された要求出力を内燃機関10により発生すべく燃料噴射を行うとともに、電動モータ33に分配された要求出力を電動モータ33により発生すべく電力供給制御を行う。
In step S204, the
上記実施例において、EGR通路3、EGR弁4、及びEGR弁4を制御するECU60が、本発明におけるEGR装置に相当する。また、ステップS102及びステップS202の判定を行うECU60が、本発明における判定手段に相当する。また、ステップS102の判定結果に従ってステップS103の内燃機関10の通常制御への復帰の遅延を行うECU60、ステップS202の判定結果に従ってステップS203の内燃機関10の通常制御への復帰の遅延を行うECU60が、本発明における制御手段に相当する。
In the above embodiment, the
なお、上記実施例には本発明の範囲内で種々の変更を加え得る。例えば、内燃機関に吸入されるガスのEGR率が限界EGR率以下であるか否かの判定を、上記実施例とは異なる方法によって行うこともできる。例えば、図8に示すように、内燃機関10が通常制御状態から燃料カット制御状態へ移行した後の、吸気マニホールド11内ガスのEGR率は、燃料カット制御開始直前における内燃機関10の運転条件(例えば、回転数、負荷、吸入空気量、燃料噴射量、目標EGR率、排気中の二酸化炭素濃度等)と、燃料カット制御が開始されてからの経過時間と、に基づいて求めることができる。このような燃料カット制御開始直前の運転条件及び燃料カット制御開始からの経過時間と、吸気マニホールド11内ガスのEGR率との関係を予め求めておき、内燃機関10を燃料カット制御から通常制御へ復帰させるべき条件が成立した時の燃料カット制御開始からの経過時間に基づいて、当該条件成立時の吸気マニホールド11内ガスのEGR率を推定するようにしても良い。また、上記実施例におけるEGR通路を、タービン14b又は排気浄化触媒20より下流の排気通路19とコンプレッサ14aより上流の吸気通路13とを接続する通路としても良い。また、限界EGR率として、ある予め求められた定数を用いても良いし、燃料カット制御から通常制御への復帰条件が成立した時の運転条件に応じた可変値としても良い。
Various modifications can be made to the above-described embodiment within the scope of the present invention. For example, it is possible to determine whether or not the EGR rate of the gas sucked into the internal combustion engine is equal to or lower than the limit EGR rate by a method different from the above embodiment. For example, as shown in FIG. 8, the EGR rate of the gas in the intake manifold 11 after the
1 ハイブリッドシステム
2 気筒
3 EGR通路
4 EGR弁
5 ガス濃度センサ
6 燃料噴射弁
10 内燃機関
11 吸気マニホールド
13 吸気通路
14 ターボチャージャ
14a コンプレッサ
14b タービン
15 インタークーラ
18 排気マニホールド
19 排気通路
20 排気浄化触媒
21 アクセルポジションセンサ
22 車速センサ
23 クランクポジションセンサ
30 トランスアクスル
31 動力分割機構
32 減速機
33 電動モータ
34 ジェネレータ
35 パワー制御ユニット
40 インバータ
50 バッテリ
51 SOCセンサ
60 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記内燃機関からの排気の一部をEGRガスとして前記内燃機関の吸気系に流入させるEGR装置と、
前記内燃機関における燃料噴射を停止する燃料カット制御を行う手段と、
前記内燃機関に吸入されるガスのEGR率が前記内燃機関において失火が発生しない所定の限界EGR率以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記燃料カット制御の実行中に当該燃料カット制御から通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立した場合、当該通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件が成立した時点から、前記判定手段により前記EGR率が前記限界EGR率以下になったと判定されるまでの期間中、前記内燃機関について、当該通常の燃料噴射制御に復帰せずに前記燃料カット制御を継続するとともに、前記電動モータについて、前記電動モータのみによって要求出力を発生させるように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッドシステムの制御装置。 A hybrid system including an internal combustion engine and an electric motor as a power source, and generating and outputting a required output by the internal combustion engine and / or the electric motor;
An EGR device that causes a part of the exhaust from the internal combustion engine to flow into the intake system of the internal combustion engine as EGR gas;
Means for performing fuel cut control for stopping fuel injection in the internal combustion engine;
Determining means for determining whether an EGR rate of gas sucked into the internal combustion engine is equal to or less than a predetermined limit EGR rate at which misfire does not occur in the internal combustion engine;
When the condition for returning from the fuel cut control to the normal fuel injection control is satisfied during the execution of the fuel cut control, the determination unit performs the determination from the time when the condition for returning to the normal fuel injection control is satisfied. During the period until it is determined that the EGR rate is equal to or less than the limit EGR rate, the internal combustion engine continues the fuel cut control without returning to the normal fuel injection control, and the electric motor Control means for controlling to generate the required output only by the electric motor;
A control apparatus for a hybrid system, comprising:
前記制御手段は、前記期間中、前記電動モータについては、更に前記内燃機関のクランキングを行うように制御することを特徴とするハイブリッドシステムの制御装置。 In claim 1,
The control device of the hybrid system, wherein the control means controls the electric motor to further crank the internal combustion engine during the period.
前記制御手段は、前記判定手段により前記EGR率が前記限界EGR率以下になったと判定された場合、前記内燃機関について、前記燃料カット制御から前記通常の燃料噴射制御に復帰するとともに、前記電動モータについて、通常の制御に復帰することを特徴とするハイブリッドシステムの制御装置。 In claim 1 or 2,
The control means returns to the normal fuel injection control from the fuel cut control for the internal combustion engine when the determination means determines that the EGR rate is equal to or less than the limit EGR rate, and the electric motor About the control apparatus of a hybrid system characterized by returning to normal control.
前記燃料カット制御は、減速状態又は車両停止状態において実行されることを特徴とするハイブリッドシステムの制御装置。 In claim 1 or 2,
The fuel cut control is executed in a deceleration state or a vehicle stop state.
前記通常の燃料噴射制御に復帰すべき条件とは、減速状態又は車両停止状態からの再加速時に成立する条件であることを特徴とするハイブリッドシステムの制御装置。 In any one of Claim 1 to 3,
The condition for returning to the normal fuel injection control is a condition that is satisfied at the time of re-acceleration from a deceleration state or a vehicle stop state.
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