CN112746906A - 混合动力车辆 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力车辆，包括发动机、排气再循环装置、行驶用的马达以及控制装置。排气再循环装置具有使所述发动机的排气管与进气管连通的连通管、和设置于所述连通管的阀。控制装置构成为，在检测出所述阀产生的异物的卡入且处于停车状态时，执行使所述阀开闭的异物排除控制。

Description

混合动力车辆
技术领域
本发明涉及混合动力车辆。
背景技术
提出了一种发动机装置，所述发动机装置具备内燃机、使内燃机的进气通路与排气通路连通的EGR通路、以及设置于EGR通路的EGR阀(例如，参照日本特开2017-133372)。在该发动机装置中，在判定为在EGR阀的阀芯与阀座之间卡入了异物时，执行使EGR阀的开闭动作反复进行多次的异物排除控制。如此一来，排除了EGR阀所卡入的异物。
发明内容
在搭载上述的发动机装置的车辆中，有时在行驶期间中进行异物除去控制。在该情况下，由于因EGR阀的开闭动作引起的在EGR通路中流动的排气量的变动而发生内燃机的转速的变动，有可能给驾驶员带来加速感、减速感等违和感。若为了防止内燃机的熄火而增大通过进气通路导入内燃机的燃烧室的进气的量，则给驾驶员带来这样的违和感的可能性会变得更高。
本发明提供一种抑制给驾驶员带来加速感、减速感等违和感的技术。
本发明的第1技术方案是一种混合动力车辆。所述混合动力车辆包括发动机、排气再循环装置、行驶用的马达以及控制装置。所述排气再循环装置具有使所述发动机的排气管与进气管连通的连通管、和设置于所述连通管的阀。所述控制装置构成为，在检测出所述阀产生的异物的卡入且处于停车状态时，执行使所述阀开闭的异物排除控制。
在所述第1技术方案中，所述控制装置构成为，在检测出阀产生的异物的卡入且处于停车状态时，执行使阀开闭的异物排除控制。由此，能够抑制给驾驶员带来加速感、减速感等违和感的情况。
在所述第1技术方案中，可以是，所述控制装置构成为，在检测出所述阀产生的异物的卡入、处于停车状态、并且从所述发动机的起动起没有经过预定时间时，不执行所述异物排除控制，可以是，所述控制装置构成为，在检测出所述阀产生的异物的卡入、处于停车状态、并且从所述发动机的起动起经过了所述预定时间时，执行所述异物排除控制。
在所述第1技术方案中，可以是，所述混合动力车辆包括压力传感器，所述压力传感器构成为，检测所述进气管内的压力并将其作为检测进气压，可以是，所述控制装置构成为，推定所述进气管内的压力并将其作为推定进气压，可以是，所述控制装置构成为，对所述检测进气压与所述推定进气压的进气压差量和阈值进行比较，从而判定有无所述阀产生的异物的卡入。
附图说明
以下将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是示出作为发明的一实施例的混合动力汽车20的大致构成的构成图。
图2是示出搭载于混合动力汽车20的发动机装置的大致构成的构成图。
图3是示出由发动机ECU24执行的处理例程的一例的流程图。
图4是示出执行异物排除控制时的情形的一例的说明图。
具体实施方式
接着，使用实施例对本发明的实施方式进行说明。
图1是示出作为本发明的一实施例的混合动力汽车20的大致构成的构成图，图2是示出搭载于混合动力汽车20的发动机装置的大致构成的构成图。如图所示，实施例的混合动力汽车20具备发动机22、行星齿轮30、马达MG1、MG2、变换器41、42、作为蓄电装置的蓄电池50、以及混合动力用电子控制单元(以下，称为“HVECU”)70。
发动机22构成为使用例如汽油、轻油等燃料来输出动力的内燃机。该发动机22将通过空气滤清器122清洁后的空气吸入进气管123并使其按节气门124、稳压罐125的顺序流通，并且在进气管123的比稳压罐125靠下游侧处从燃料喷射阀126喷射燃料，将空气与燃料混合。并且，将该混合气经由进气门128吸入燃烧室129，并利用由火花塞130产生的电火花使其进行爆发燃烧。并且，将被通过爆发燃烧产生的能量压下的活塞132的往复运动变换为曲轴114的旋转运动。从燃烧室129经由排气门131向排气管133排出的排气经由净化装置134向外气排出，并且经由排气再循环装置(以下，称为“EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置”)150向进气管123供给(回流)，所述净化装置134具有对一氧化碳(CO)、烃(HC)、氮氧化物(NOx)的有害成分进行净化的催化剂(三元催化剂)134a。
该EGR装置150具有EGR管152和EGR阀154。EGR管152使排气管133的比净化装置134靠下游侧处与进气管123的稳压罐125连通。EGR阀154设置于EGR管152，具有阀座154a和阀芯154b。阀座154a具有直径比EGR管152的内径小的孔。阀芯154b由步进马达155驱动而沿阀芯154b的轴向(图中的上下方向)移动。通过阀芯154b向接近阀座154a的一侧(图中的下侧)移动，阀芯154b的顶端部(图中的下端部)封闭阀座154a的孔，从而该EGR阀154关闭。另外，通过阀芯154b向离开阀座154a的一侧(图中的上侧)移动，阀芯154b的顶端部离开阀座154a而使阀座154a的孔开口，从而EGR阀154打开。该EGR装置150通过步进马达155来调节EGR阀154的开度，从而调节排气管133的排气的回流量而使其回流到进气管123。发动机22能够像这样将空气、排气以及燃料的混合气吸引到燃烧室29。以下，将该排气的回流称为“EGR”，将排气的回流量称为“EGR量”。发动机22、EGR装置150由发动机ECU24进行运转控制。
虽然未图示，但发动机ECU24构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外，还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入/输出端口、通信端口。经由输入端口向发动机ECU24输入对发动机22进行运转控制所需要的来自各种传感器的信号。
作为向发动机ECU24输入的信号，例如能够举出来自检测发动机22的曲轴26的旋转位置的曲轴位置传感器140的曲轴角θcr、来自检测发动机22的冷却水的温度的水温传感器142的冷却水温度Tw。还能够举出来自检测对进气门128进行开闭的进气凸轮轴的旋转位置、对排气门131进行开闭的排气凸轮轴的旋转位置的凸轮位置传感器144的凸轮角θci、θco。还能够举出来自检测节气门124的位置的节气门位置传感器124a的节气门开度TH、来自安装于进气管123的空气流量计148的吸入空气量Qa、来自安装于进气管123的温度传感器149的进气温度Ta、来自安装于稳压罐125的压力传感器158的作为稳压罐125内的压力的检测值的检测进气压Pind。还能够举出来自安装于排气管133的空燃比传感器135a的空燃比AF、来自安装于排气管133的氧传感器135b的氧信号O2。
从发动机ECU24经由输出端口输出用于对发动机22进行运转控制的各种控制信号。作为从发动机ECU24输出的信号，能够举出对调节节气门124的位置的节气门马达136的控制信号、对燃料喷射阀126的控制信号、对火花塞130的控制信号、对调整EGR阀154的开度的步进马达155的控制信号。发动机ECU24经由通信端口与HVECU70连接。
发动机ECU24基于来自曲轴位置传感器140的曲轴角θcr来运算发动机22的转速Ne。另外，发动机ECU24基于来自空气流量计148的吸入空气量Qa求出作为稳压罐125内的压力的推定值的推定进气压Pine。在此，推定进气压Pine例如能够通过将吸入空气量Qa应用于通过试验、解析预先确定的吸入空气量Qa与推定进气压Pine的关系来求出。
如图1所示，行星齿轮30构成为单小齿轮型的行星齿轮机构，具有太阳轮、齿圈、分别啮合于太阳轮和齿圈的多个小齿轮、将多个小齿轮支承为自转(旋转)且公转自如的行星架。在行星齿轮30的太阳轮连接有马达MG1的转子。在行星齿轮30的齿圈连接有驱动轴36，所述驱动轴36经由差动齿轮38连结于驱动轮39a、39b。如上所述，在行星齿轮30的行星架经由减振器28连接有发动机22的曲轴26。因此，可以说，马达MG1、发动机22、驱动轴36以在行星齿轮30的共线图中按该顺序排列的方式连接于作为行星齿轮30的三个旋转要素的太阳轮、行星架、齿圈。
马达MG1例如构成为同步发电电动机，如上所述，转子连接于行星齿轮30的太阳轮31。马达MG2例如构成为同步发电电动机，转子连接于驱动轴36。变换器41、42用于马达MG1、MG2的驱动并且经由电力线54连接于蓄电池50。在电力线54安装有平滑用的电容器57。马达MG1、MG2通过马达用电子控制单元(以下，称为“马达ECU”)40对变换器41、42的未图示的多个开关元件进行开关控制，从而将马达MG1、MG2驱动而使其旋转。
虽然未图示，但马达ECU40构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外，还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入/输出端口、通信端口。经由输入端口向马达ECU40输入对马达MG1、MG2进行驱动控制所需要的来自各种传感器的信号，例如来自检测马达MG1、MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、44的旋转位置θm1、θm2、来自检测在马达MG1、MG2的各相流动的电流的电流传感器45u、45v、46u、46v的相电流Iu1、Iv1、Iu2、Iv2等。从马达ECU40经由输出端口输出对变换器41、42的多个开关元件的开关控制信号等。马达ECU40经由通信端口与HVECU70连接。马达ECU40基于来自旋转位置检测传感器43、44的马达MG1、MG2的转子的旋转位置θm1、θm2来运算马达MG1、MG2的电角度θe1、θe2、角速度ωm1、ωm2、转速Nm1、Nm2。
蓄电池50例如构成为锂离子二次电池、镍氢二次电池，并且连接于电力线54。该蓄电池50由蓄电池用电子控制单元(以下，称为“蓄电池ECU”)52管理。
虽然未图示，但蓄电池ECU52构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外，还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入/输出端口、通信端口。管理蓄电池50所需要的来自各种传感器的信号经由输入端口向蓄电池ECU52输入。作为向蓄电池ECU52输入的信号，例如能够举出来自安装于蓄电池50的端子之间的电压传感器51a的蓄电池50的电压Vb、来自安装于蓄电池50的输出端子的电流传感器51b的蓄电池50的电流Ib、来自安装于蓄电池50的温度传感器51c的蓄电池50的温度Tb。蓄电池ECU52经由通信端口与HVECU70连接。蓄电池ECU52基于来自电流传感器51b的蓄电池50的电流Ib的累计值来运算蓄电比例SOC。蓄电比例SOC是能够从蓄电池50放出的电力量相对于蓄电池50的总容量的比例。
虽然未图示，但HVECU70构成为以CPU为中心的微处理器，除了CPU以外，还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入/输出端口、通信端口。来自各种传感器的信号经由输入端口向HVECU70输入。作为向HVECU70输入的信号，例如能够举出来自点火开关80的点火信号、来自检测变速杆81的操作位置的变速位置传感器82的变速位置SP。另外，还能够举出来自检测加速器踏板83的踩踏量的加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自检测制动器踏板85的踩踏量的制动器踏板位置传感器86的制动器踏板位置BR、来自车速传感器88的车速V。如上所述，HVECU70经由通信端口与发动机ECU24、马达ECU40、蓄电池ECU52连接。
像这样构成的实施例的混合动力汽车20能够对伴随发动机22的旋转停止而进行行驶的电动行驶模式(EV行驶模式)、伴随发动机22的旋转而进行行驶的混合动力行驶模式(HV行驶模式)进行切换(使发动机22进行间歇运转)并进行行驶。
在EV行驶模式下，通过HVECU70与马达ECU40的协调控制，基于加速器开度Acc和车速V来设定行驶所要求的(驱动轴36所要求的)要求转矩Td*，以伴随发动机22的旋转停止而从马达MG2向驱动轴36输出要求转矩Td*的方式进行马达MG2的控制(变换器42的多个开关元件的开关控制)。在该EV行驶模式下，当基于要求转矩Td*设定的车辆所要求的要求功率Pe*达到起动阈值Pst以上等起动条件成立时，伴随通过马达MG1进行的发动机22的拖动而起动发动机22，转变为HV行驶模式。
在HV行驶模式下，通过HVECU70、发动机ECU24以及马达ECU40的协调控制，以伴随发动机22的旋转(运转)而向驱动轴36输出行驶用转矩Td*的方式进行发动机22的运转控制和马达MG1、MG2的控制(变换器41、42的多个开关元件的开关控制)。在该HV行驶模式下，当与上述同样地设定的要求功率Pe*达到比起动阈值Pst小的停止阈值Psp以下等停止条件成立时，停止发动机22的运转，转变为EV行驶模式。
发动机ECU24在使发动机22运转时，基于发动机22的目标转速Ne*和目标转矩Te*来进行发动机22的运转控制(吸入空气量控制、燃料喷射控制、点火控制等)、EGR装置150的EGR控制等。省略发动机22的运转控制的详情。在EGR装置150的EGR控制中，在EGR条件成立时，基于发动机22的运转点(目标转矩Te*和转速Ne)等来设定目标EGR量Vegr*，基于目标EGR量Vegr*来设定EGR阀154的目标开度Ov*，基于EGR阀154的目标开度Ov*来控制步进马达55。另一方面，在EGR条件不成立时，将值0设定为EGR阀154的目标开度Ov*，基于EGR阀154的目标开度Ov*来控制步进马达55。作为EGR条件，使用发动机22的预热完成的条件、发动机22的目标转矩Te*处于EGR执行区域内的条件等。
另外，在实施例的混合动力汽车20中，当诊断条件成立时，电子控制单元70对作为检测进气压Pind与推定进气压Pine的差量而得到的进气压差量ΔPin(＝|Pind-Pine|)和阈值ΔPinref进行比较，从而进行EGR阀154是否在阀座154a与阀芯154b之间卡入了异物的诊断即卡入诊断。在该卡入诊断中，在判定为EGR阀154没有卡入异物时，将值0设定为异物卡入标志Ff，在判定为EGR阀154卡入了异物时，将值1设定为异物卡入标志Ff。作为诊断条件，例如使用EGR条件不成立(EGR阀154的目标开度Ov*为值0)且异物卡入标志Ff为值0的条件等。
进而，在实施例的混合动力汽车20中，在使发动机22进行怠速运转(无负荷运转)时，在异物卡入标志Ff为值0的情况下，以使得发动机22的转速Ne成为预定转速N1(例如为1000rpm左右)的方式控制发动机22，在异物卡入标志Ff为值1的情况下，以使得发动机22的转速Ne成为比预定转速N1大的预定转速N2(例如，比预定转速N1大几十rpm～几百rpm左右的转速)的方式控制发动机22。这是因为：在EGR阀154卡入了异物时，与EGR阀154没有卡入异物时相比，在EGR条件不成立时(EGR阀154的目标开度Ov*为值0时)，容易发生发动机熄火。
接着，对像这样构成的实施例的混合动力汽车20的动作，尤其是EGR阀154卡入了异物时的动作进行说明。图3是示出由发动机ECU24执行的处理例程的一例的流程图。该例程被反复执行。
当执行图3的处理例程时，发动机ECU24首先输入异物卡入标志Ff、车速V等数据(步骤S100)。在此，关于异物卡入标志Ff，输入像前述那样设定的值。关于车速V，通过通信从HVECU70输入由车速传感器88检测出的值。
在像这样输入数据后，调查异物卡入标志Ff的值(步骤S110)。在异物卡入标志Ff为值0时，判断为EGR阀154没有卡入异物，不执行后述的异物排除控制，结束本例程。
在步骤S110中异物卡入标志Ff为值1时，判断为EGR阀154卡入了异物，将车速V与阈值Vref进行比较(步骤S120)。在此，阈值Vref是用于判断车辆是否处于停车状态的阈值，例如使用0km/h或比其稍大的值。在车速V比阈值Vref大时，判断为车辆没有停车，不执行异物排除控制，结束本例程。
在步骤S110中车速V为阈值Vref以下时，判断为车辆处于停车状态，输入发动机运转标志Fe、发动机运转时间Te(步骤S130)。在此，发动机运转标志Fe是表示是否正在使发动机22运转的标志，输入通过未图示的发动机运转标志设定例程设定的值。在发动机运转标志设定例程中，在完成了发动机22的起动时(开始了运转时)，将发动机运转标志Fe从值0切换为值1，当结束发动机22的运转时，将发动机运转标志Fe从值1切换为值0。关于发动机运转时间Te，作为从发动机22的起动完成(运转开始)起的经过时间，输入由未图示的计时器计测出的时间。
在像这样输入数据后，调查发动机运转标志Fe的值(步骤S140)。在发动机运转标志Fe为值0时，判断为不在使发动机22运转，不执行异物排除控制，结束本例程。此时，将发动机运转时间Te重置为值0。
在步骤S140中发动机运转标志Fe为值1时，判断为正在使发动机22运转，对发动机运转时间Te与阈值Teref进行比较(步骤S150)。在此，阈值Teref是用于调整开始异物排除控制的定时的阈值，例如使用10秒左右的时间。在发动机运转时间Te小于阈值Teref时，不执行异物排除控制，结束本例程。
在步骤S150中发动机运转时间Te为阈值Teref以上时，执行异物排除控制(步骤S160)，之后将异物卡入标志Ff从值1更新为值0(步骤S170)，并结束本例程。在此，在异物排除控制中，以使得EGR阀154反复进行开闭(EGR阀154的开度反复增减)的方式设定目标开度Ov*，并基于所设定的目标开度Ov*来控制步进马达155。由此，能够排除EGR阀154在阀座154a与阀芯154b之间卡入的异物。
在行驶期间中执行异物排除控制的情况下，会因EGR阀154的开度的变化而发生发动机22的转速Ne的变动，有可能给驾驶员带来加速感、减速感等违和感。考虑到这一点，在实施例中，在停车期间中执行异物排除控制。由此，能够抑制给驾驶员带来加速感、减速感等违和感的情况。
而且，在实施例中，即使在停车期间，在发动机运转时间Te小于阈值Teref时，也不进行异物排除控制。由此，能够避免在发动机22的起动过程中(通过马达MG1进行的发动机22的拖动过程中等)、在发动机22的起动刚完成后燃烧容易变得不稳定时，执行异物排除控制的情况。
另外，即使在停车期间中，也有可能在执行异物排除控制时发生发动机22的转速Ne的变动，所以优选只要能够以不执行异物排除控制的方式排除异物，则尽可能不执行异物排除控制。在停车期间中从发动机22的运转开始起在较短的时间内起步，EGR条件成立而增大EGR阀154的目标开度Ov*时，即使在停车期间中不执行异物排除控制，也有可能排除异物。基于此，在实施例中，在停车期间中从发动机22的运转开始起小于预定时间Teref时，不执行异物排除控制。
此外，作为在停车期间中发动机22的运转时间Te达到阈值Teref以上的情况，例如，能够举出如下情况：在驻车期间蓄电池50的蓄电比例SOC降低，起动发动机22，由马达MG1使用来自发动机22的动力进行发电来对蓄电池50进行充电。
图4是示出执行异物排除控制时的情形的一例的说明图。如图所示，在开始发动机22的运转并以预定转速N1进行怠速运转的情况下，在判定为EGR阀154卡入了异物时(时刻t1)，将异物卡入标志Ff从值0切换为值1，并且使发动机22的转速Ne从预定转速N1增加为预定转速N2。然后，当车速为阈值Vref以下且发动机22的运转时间Te达到阈值Teref以上时(时刻t2)，执行异物排除控制。由此，能够在抑制给驾驶员带来加速感、减速感等违和感的同时排除异物。然后，当结束异物排除控制时(时刻t3)，将异物卡入标志Ff从值1切换为值0，并且使发动机22的转速Ne降低为预定转速N1。此外，当排除了异物时，EGR阀154的开度Ov与目标开度Ov*大致一致。
在以上所说明的实施例的混合动力车辆中，在检测出EGR阀154产生的异物的卡入且处于停车状态、并且发动机22的运转时间Te为阈值Teref以上时，执行使EGR阀154开闭的异物排除控制。由此，能够抑制给驾驶员带来加速感、减速感等违和感的情况。
在实施例的混合动力汽车20中，在检测出EGR阀154产生的异物的卡入且车辆处于停车状态、并且发动机22的运转时间Te为阈值Teref以上时，执行异物排除控制。但是，也可以不考虑发动机运转时间Te如何，在检测出EGR阀154产生的异物的卡入且车辆处于停车状态时，均执行异物排除控制。
在实施例的混合动力汽车20中，EGR阀154由步进马达155驱动。但是，EGR阀154也可以由除此以外的马达等来驱动。
对实施例的主要要素与发明的主要要素的对应关系进行说明。在实施例中，发动机22相当于“发动机”，EGR装置150相当于“排气再循环装置”，马达MG2相当于“马达”，发动机ECU24相当于“控制装置”。
此外，实施例是用于具体地说明发明的实施方式的一例，所以，实施例的主要要素与发明的主要要素的对应关系不对发明的要素构成限定。即，关于发明的解释应该基于其记载来进行，实施例只不过是发明的具体的一例。
以上，使用实施例对本发明的实施方式进行了说明，但本发明丝毫不限定于这样的实施例，当然，在不脱离本发明的要旨的范围内能够以各种方式实施。
本发明的实施例能够用于混合动力车辆的制造产业等。

Claims (3)

1.一种混合动力车辆，其特征在于，具备：
发动机；
排气再循环装置，具有使所述发动机的排气管与进气管连通的连通管、和设置于所述连通管的阀；
行驶用的马达；以及
控制装置，构成为，在检测出所述阀产生的异物的卡入且处于停车状态时，执行使所述阀开闭的异物排除控制。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，
所述控制装置构成为，在检测出所述阀产生的异物的卡入、处于停车状态、并且从所述发动机的起动起没有经过预定时间时，不执行所述异物排除控制，
所述控制装置构成为，在检测出所述阀产生的异物的卡入、处于停车状态、并且从所述发动机的起动起经过了所述预定时间时，执行所述异物排除控制。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆，其特征在于，
还具备压力传感器，所述压力传感器构成为，检测所述进气管内的压力并将其作为检测进气压，
所述控制装置构成为，推定所述进气管内的压力并将其作为推定进气压，
所述控制装置构成为，对所述检测进气压与所述推定进气压的进气压差量和阈值进行比较，从而判定有无所述阀产生的异物的卡入。
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