DE102020120393A1

DE102020120393A1 - Verbrennungsmotorvorrichtung

Info

Publication number: DE102020120393A1
Application number: DE102020120393.4A
Authority: DE
Inventors: Yuji Kodaira
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2021-03-04
Also published as: JP7207236B2; CN112443371A; JP2021032197A

Abstract

Es wird eine Verbrennungsmotorvorrichtung geschaffen, die einen Verbrennungsmotor; einen Differenzdrucksensor, der derart konfiguriert ist, dass er eine Differenzdruckleitung umfasst, die an eine Abgasleitung des Verbrennungsmotors montiert ist; und einen Controller aufweist, der derart konfiguriert ist, dass er den Verbrennungsmotor steuert. Der Controller schätzt bzw. beurteilt, dass die Differenzdruckleitung eine Verstopfung bzw. Blockierung aufweist, wenn die Pulsationsbreite eines erfassten Differenzdrucks, der durch den Differenzdrucksensor erfasst wird, kleiner als eine vorbestimmte Breite ist. Die Erfinder haben durch Experimente und Analysen herausgefunden, dass eine Blockierung der Differenzdruckleitung die Pulsationsbreite des erfassten Differenzdrucks verringert. Dementsprechend kann eine Blockierung oder Nichtblockierung der Differenzdruckleitung durch einen Vergleich zwischen der Pulsationsbreite des erfassten Differenzdrucks und der vorbestimmten Breite abgeschätzt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsmotorvorrichtung.
Hintergrund
Eine vorgeschlagene Konfiguration einer Verbrennungsmotorvorrichtung umfasst einen Verbrennungsmotor, einen GPF, der als Filter zum Sammeln von PM (Partikeln bzw. Feinstaub) dient, die in einem Abgas des Verbrennungsmotors enthalten sind, und einen Differenzdrucksensor, der so konfiguriert ist, dass er eine Differenz zwischen einem stromaufwärtsseitigen Abgasdruck und einem stromabwärtsseitigen Abgasdruck des GPF (Differenzdruck vor und nach dem GPF) erfasst (wie z.B. in JP 2016 - 136 011 A beschrieben). Diese Verbrennungsmotorvorrichtung berechnet eine PM-Ablagerungsmenge auf Basis einer Ausgabe des Differenzdrucksensors während des Stopps einer Regenerationssteuerung des GPF (vor der Regenerationssteuerung).
Zitierliste
Patentliteratur
PTL1: JP 2016 - 136 011 A
Kurzfassung
Bei einer solchen Verbrennungsmotorvorrichtung ist in der Regel eine Differenzdruckleitung des Differenzdrucksensors an eine Abgasleitung des Motors montiert. Eine Verstopfung bzw. Blockierung der Differenzdruckleitung führt wahrscheinlich zu einer Ansprechverzögerung des vom Differenzdrucksensor erfassten Differenzdrucks gegenüber einem tatsächlichen Differenzdruck und verringert die Erfassungsgenauigkeit des Differenzdrucksensors (insbesondere die Erfassungsgenauigkeit bei einer Änderung des Innendrucks in der Abgasleitung). Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer Technik zum Abschätzen einer Verstopfung der Differenzdruckleitung.
Eine Hauptaufgabe einer Verbrennungsmotorvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist das Abschätzen einer Blockierung oder Nichtblockierung einer Differenzdruckleitung.
Die Verbrennungsmotorvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden Aspekte umgesetzt, um die oben beschriebene Hauptaufgabe zu lösen.
Eine Verbrennungsmotorvorrichtung dieses Aspekts kann umfassen: einen Verbrennungsmotor (22); einen Differenzdrucksensor (138), der derart konfiguriert ist, dass er eine Differenzdruckleitung (138a) umfasst, die an eine Abgasleitung (133) des Verbrennungsmotors (22) montiert ist; und einen Controller (24), der derart konfiguriert ist, dass er den Verbrennungsmotor (22) steuert, wobei der Controller (24) schätzt, dass die Differenzdruckleitung (138a) eine Blockierung aufweist, wenn eine Pulsationsbreite eines erfassten Differenzdrucks, der durch den Differenzdrucksensor (138) erfasst wird, kleiner als eine vorbestimmte Breite ist.
Wenn die Pulsationsbreite des vom Differenzdrucksensor erfassten Differenzdrucks kleiner als die vorbestimmte Breite ist, kann die Verbrennungsmotorvorrichtung dieses Aspekts beurteilen bzw. schätzen, dass die Differenzdruckleitung eine Blockierung aufweist. Die Erfinder haben durch Experimente und Analysen festgestellt, dass eine Blockierung der Differenzdruckleitung die Pulsationsbreite des erfassten Differenzdrucks verringert. Dementsprechend kann eine Blockierung oder Nichtblockierung der Differenzdruckleitung durch einen Vergleich zwischen der Pulsationsbreite des erfassten Differenzdrucks und der vorbestimmten Breite abgeschätzt werden. Der „Differenzdrucksensor“ kann so konfiguriert sein, dass er einen Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck des Verbrennungsmotors und dem atmosphärischen Druck erfasst, oder er kann so konfiguriert werden, dass er einen Differenzdruck vor und nach einem Filter erfasst, der an der Abgasleitung des Verbrennungsmotors montiert ist, um Partikel einzufangen.
Wenn bei der Verbrennungsmotorvorrichtung dieses Aspekts geschätzt wird, dass die Differenzdruckleitung eine Blockierung aufweist, kann der Controller eine Ansprechverzögerungszeit des erfassten Differenzdrucks schätzen, so dass diese mit einer Abnahme der Pulsationsbreite des erfassten Differenzdrucks zunimmt. Diese Konfiguration ermöglicht ein angemesseneres Abschätzen der Ansprechverzögerungszeit auf Basis des Blockierungsgrads der Differenzdruckleitung.
Wenn bei der Verbrennungsmotorvorrichtung dieses Aspekts geschätzt wird, dass die Differenzdruckleitung (138a) eine Blockierung aufweist, kann der Controller (24) eine Bestimmung, dass sich der Verbrennungsmotor (22) in einem stationären Zustand befindet, um die Ansprechverzögerungszeit verzögern. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Bestimmung, dass sich der Verbrennungsmotor im stationären Zustand befindet, mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
In der Verbrennungsmotorvorrichtung dieses Aspekts kann der Controller (24), wenn geschätzt wird, dass die Differenzdruckleitung (138a) eine Blockierung aufweist, bestimmen, dass sich der Verbrennungsmotor (22) im stationären Zustand befindet, wenn eine Luftströmungsbedingung, dass eine Veränderung der Ansaugluftströmung des Verbrennungsmotors (22) pro Zeiteinheit gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Veränderung ist, für die Ansprechverzögerungszeit angehalten hat.
In der Verbrennungsmotorvorrichtung dieses Aspekts kann der Controller (24), wenn bestimmt wird, dass sich der Verbrennungsmotor (22) im stationären Zustand befindet, einen Gegendruckanstiegsbetrag schätzen, der ein Anstiegsbetrag des Gegendrucks des Verbrennungsmotors (22) relativ zu einem Referenzwert ist, so dass dieser mit einem Anstieg eines verarbeiteten Differenzdrucks, der durch einen langsamen Änderungsprozess des erfassten Differenzdrucks erhalten wird, oder mit einem Anstieg des mittleren Differenzdrucks, der als Mittelwert in einer Periode des Pulsierens des erfassten Differenzdrucks erhalten wird, ansteigt. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Bestimmung des Gegendruckanstiegsbetrags mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Bei der Verbrennungsmotorvorrichtung dieses Aspekts ist der Verbrennungsmotor (22) mit einer Abgasrückführungsleitung (162) ausgebildet, die derart konfiguriert ist, dass sie Abgas des Verbrennungsmotors (22) zur Ansaugluft zurückführt, und einem Abgasrückführungsventil (163), das an der Abgasrückführungsleitung (162) montiert ist, und wenn festgestellt wird, dass sich der Verbrennungsmotor (22) im stationären Zustand befindet, kann der Controller (24) das Abgasrückführungsventil (163) derart steuern, dass eine Öffnungsposition des Abgasrückführungsventils (163) mit einem Anstieg des Gegendruckanstiegsbetrags reduziert wird. Diese Konfiguration vermeidet, dass die Abgasrückführungsmenge in einem Zustand des Verbrennungsmotors mit hohem Gegendruck zu groß wird.
Wenn bei der Verbrennungsmotorvorrichtung dieses Aspekts festgestellt wird, dass sich der Verbrennungsmotor (22) in einem Übergangszustand befindet, kann der Controller (24) einen Korrekturwert derart einstellen, dass dieser mit einer Zunahme der Ansprechverzögerungszeit zunimmt, und kann einen Gegendruck des Verbrennungsmotors (22) unter Verwendung des Korrekturwerts und eines verarbeiteten Differenzdrucks, der durch einen langsamen Änderungsprozess des erfassten Differenzdrucks erhalten wird, oder eines mittleren Differenzdrucks, der als Mittelwert in einer Periode des Pulsierens des erfassten Differenzdrucks erhalten wird, schätzen. Diese Konfiguration ermöglicht es, das Abschätzen des Gegendrucks des Verbrennungsmotors mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Wenn bei der Verbrennungsmotorvorrichtung dieses Aspekts festgestellt wird, dass sich der Verbrennungsmotor (22) in dem Übergangszustand befindet, kann der Controller (24) eine Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors (22) unter einer Bedingung begrenzen, dass der Gegendruck des Verbrennungsmotors (22) höher als ein vorbestimmter Gegendruck ist, verglichen mit einer Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors (22) unter einer Bedingung, dass der Gegendruck des Verbrennungsmotors (22) gleich oder niedriger als der vorbestimmte Gegendruck ist. Diese Konfiguration vermeidet einen Anstieg des Gegendrucks des Verbrennungsmotors.
Figurenliste

1 ist eine Konfigurationsansicht, die den schematischen Aufbau eines Hybridfahrzeugs 20 mit einer daran montierten Verbrennungsmotorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Konfigurationsansicht, die den schematischen Aufbau eines Verbrennungsmotors 22 zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für eine Routine zum Abschätzen der Ansprechverzögerungszeit zeigt, die von einer Verbrennungsmotor-ECU 24 durchgeführt wird;
4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Kennfeld zum Abschätzen der Ansprechverzögerungszeit zeigt;
5 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Ergebnisse einer von den Erfindern durchgeführten Analyse eines erfassten Differenzdrucks zeigt;
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für eine Verarbeitungsroutine zeigt, die von der Verbrennungsmotor-ECU 24 durchgeführt wird;
7 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Kennfeld zum Abschätzen des Gegendruckanstiegsbetrags zeigt;
8 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Kennfeld zum Einstellen des Korrekturfaktors zeigt; und
9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Kennfeld zum Einstellen des Korrekturwerts zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Aspekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsformen beschrieben.
1 ist eine Konfigurationsansicht, die den schematischen Aufbau eines Hybridfahrzeugs 20 mit einer daran montierten Verbrennungsmotorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie dargestellt, umfasst das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform einen Verbrennungsmotor 22, eine elektronische Verbrennungsmotorsteuereinheit (im Folgenden als „Verbrennungsmotor-ECU“ bezeichnet) 24, ein Planetengetriebe 30, Elektromotoren MG1 und MG2, Wechselrichter 41 und 42, eine Batterie 50, die als Leistungsspeichervorrichtung dient, und eine elektronische Hybridsteuereinheit (im Folgenden als „HVECU“ bezeichnet) 70.
Der Verbrennungsmotor 22 ist als ein Verbrennungsmotor ausgebildet, um Leistung unter Verwendung von z.B. mit Benzin oder Leichtöl als Kraftstoff auszugeben, und ist über einen Dämpfer mit einem Träger des Planetengetriebes 30 verbunden. 2 ist eine Konfigurationsansicht, die den schematischen Aufbau eines Verbrennungsmotors 22 zeigt. Wie dargestellt, wird im Verbrennungsmotor 22 die von einem Luftfilter 122 gereinigte Luft, die in eine Ansaugleitung 123 geleitet wird, um durch eine Drosselklappe 124 zu strömen, mit einem Kraftstoff gemischt, der von einem Kraftstoffeinspritzventil 126 eingespritzt wird. Dieses Luft-Kraftstoff-Gemisch wird über ein Einlassventil 128 in eine Brennkammer 129 gesaugt. Das angesaugte Luft-Kraftstoff-Gemisch wird mit einem von einer Zündkerze 130 erzeugten elektrischen Funken explosionsartig verbrannt. Die Hin- und Herbewegung eines Kolbens 132, der durch die Energie der explosiven Verbrennung nach unten gedrückt wird, wird in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 26 umgewandelt. Das aus der Brennkammer 129 über ein Auslassventil 131 in eine Abgasleitung 133 ausgestoßene Abgas durchströmt eine Abgasregeleinrichtung 134 und einen PM-Filter 136 und wird an die Außenluft abgegeben. Die Abgasregeleinrichtung 134 hat einen Abgasreinigungskatalysator (Drei-Wege-Katalysator) 134a, der dazu dient, im Abgas enthaltene toxische Bestandteile wie Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NOx) in weniger toxische Bestandteile umzuwandeln. Der PM-Filter 136 ist als poröser Filter aus einem Keramikmaterial oder einem Edelstahlmaterial ausgebildet und dient zum Abscheiden von im Abgas enthaltenen Partikeln (PM) wie Ruß. Ein Differenzdrucksensor 138 ist zwischen der Abgasregeleinrichtung 134 und dem PM-Filter 136 in der Abgasleitung 133 angeordnet. Dieser Differenzdrucksensor 138 umfasst eine an der Abgasleitung 133 montiertes Differenzdruckleitung 138a und einen Sensorabschnitt 138b, der so konfiguriert ist, dass er einen Differenzdruck zwischen dem Atmosphärendruck und dem Abgasdruck zwischen der Abgasregeleinrichtung 134 und dem PM-Filter 136 in der Abgasleitung 133 erfasst.
Das aus der Brennkammer 129 in die Abgasleitung 133 ausgetragene Abgas wird nicht vollständig an die Außenluft abgegeben, sondern teilweise über eine Abgasrückführungseinrichtung (im Folgenden als „AGR-Vorrichtung“ bezeichnet) 160 in die Ansaugleitung 123 zurückgeführt. Die AGR-Vorrichtung 160 umfasst eine AGR-Leitung 162 und ein AGR-Ventil 163. Die AGR-Leitung 162 ist so angeordnet, dass sie eine stromaufwärtige Seite der Abgasregeleinrichtung 134 in der Abgasleitung 133 mit einer stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 124 in der Ansaugleitung 123 verbindet. Das AGR-Ventil 163 befindet sich in der AGR-Leitung 162 und wird von einem AGR-Motor 164 angetrieben. Bei dieser AGR-Vorrichtung 160 wird die Öffnungsstellung des AGR-Ventils 163 durch den AGR-Motor 164 geregelt, um die Rückführmenge des Abgases in der Abgasleitung 133 zu regulieren und die regulierte Abgasmenge in die Ansaugleitung 123 zurückzuführen. Im Verbrennungsmotor 22 wird das gasförmige Gemisch aus Luft, Abgas und Kraftstoff dementsprechend in den Brennraum 129 eingebracht. In der nachstehenden Beschreibung wird eine solche Rückführung des Abgases als „AGR“ bezeichnet, und die rückgeführte Abgasmenge wird als „AGR-Menge“ bezeichnet. Der Verbrennungsmotor 22 wird von der Verbrennungsmotor-ECU 24 betrieben und gesteuert.
Die Verbrennungsmotor-ECU 24 ist als CPU-basierter Mikroprozessor konfiguriert und umfasst neben der CPU ein ROM, das zur Speicherung von Verarbeitungsprogrammen konfiguriert ist, ein RAM, das zur vorübergehenden Speicherung von Daten konfiguriert ist, Ein-/Ausgabeanschlüsse und einen Kommunikationsanschluss, auch wenn dies nicht dargestellt ist. Signale von verschiedenen Sensoren, die für den Betrieb und die Steuerung des Verbrennungsmotors 22 erforderlich sind, werden über den Eingabeanschluss in die Verbrennungsmotor-ECU 24 eingegeben. Zu den Signalen, die in die Verbrennungsmotor-ECU 24 eingegeben werden, gehören beispielsweise ein Kurbelwinkel θcr von einem Kurbelpositionssensor 140, der so konfiguriert ist, dass er die Rotationsposition der Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22 erfasst, und eine Kühlwassertemperatur Tw von einem Wassertemperatursensor 142, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors 22 erfasst. Die Eingangssignale umfassen auch Nockenwinkel θci und θco von einem Nockenpositionssensor 144, der so konfiguriert ist, dass er die Rotationsposition einer Einlassnockenwelle erfasst, die zum Öffnen und Schließen des Einlassventils 128 vorgesehen ist, und dass er die Rotationsposition einer Auslassnockenwelle erfasst, die zum Öffnen und Schließen des Auslassventils 131 vorgesehen ist. Die Eingangssignale umfassen ferner eine Drosselklappenstellung TH von einem Drosselklappenstellungssensor 124a, der so konfiguriert ist, dass er die Stellung der Drosselklappe 124 erfasst, einen Ansaugluftstrom Qa von einem Luftmengenmesser 148, der an der Ansaugleitung 123 montiert ist, und eine Einlasslufttemperatur Ta von einem Temperatursensor 149, der an der Ansaugleitung 123 montiert ist. Die Eingangssignale umfassen zusätzlich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF von einem an der Abgasleitung 133 angebrachten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 135a und ein Sauerstoffsignal O2 von einem an der Abgasleitung 133 angebrachten Sauerstoffsensor 135b. Die Eingangssignale enthalten auch einen erfassten Differenzdruck DP vom Sensorabschnitt 138b des Differenzdrucksensors 138, der so konfiguriert ist, dass er den Differenzdruck zwischen dem Atmosphärendruck und dem Abgasdruck zwischen der Abgasregeleinrichtung 134 und dem PM-Filter 136 in der Abgasleitung 133 erfasst (d.h. den Abgasdruck, bevor das Abgas durch den PM-Filter 136 strömt). Die Eingangssignale umfassen ferner eine AGR-Ventilöffnungsstellung Oegr von einem AGR-Ventilöffnungsstellungssensor 165, der so konfiguriert ist, dass er die Öffnungsstellung des AGR-Ventils 163 erfasst.
Verschiedene Steuersignale für den Betrieb und die Steuerung des Verbrennungsmotors 22 werden von der Verbrennungsmotor-ECU 24 über den Ausgabeanschluss ausgegeben. Zu den Signalen, die von der Verbrennungsmotor-ECU 24 ausgegeben werden, gehören beispielsweise ein Steuersignal an einen Drosselklappenmotor 124b, der so konfiguriert ist, dass er die Stellung der Drosselklappe 124 regelt, ein Steuersignal an das Kraftstoffeinspritzventil 126 und ein Steuersignal an die Zündkerze 130. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 ist über entsprechende Kommunikationsanschlüsse mit der HVECU 70 verbunden. Zu den Ausgangssignalen gehört auch eine Soll-AGR-Ventil-Öffnungsstellung Oegr* als Steuersignal für den AGR-Motor 164, der so konfiguriert ist, dass er die Öffnungsstellung des AGR-Ventils 163 reguliert.
Die Verbrennungsmotor-ECU 24 berechnet eine Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 auf Basis des durch den Kurbelwellensensor 140 eingegebenen Kurbelwinkels θcr und berechnet eine Temperatur Tc des Abgasreinigungskatalysators 134a (Katalysatortemperatur Tc), beispielsweise auf Basis der durch den Wassertemperatursensor 142 eingegebenen Kühlwassertemperatur Tw. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 berechnet auch einen Lastfaktor KL (Verhältnis des Volumens der in einem Zyklus tatsächlich angesaugten Ansaugluft zum Hubvolumen pro Zyklus des Verbrennungsmotors 22), basierend auf dem vom Luftmengenmesser 148 eingegebenen Ansaugluftstrom Qa und der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 berechnet ferner eine PM-Ablagerungsmenge Qpm, die eine akkumulierte Menge von Partikeln bezeichnet, die sich auf dem PM-Filter 136 angesammelt haben, und berechnet eine Filtertemperatur Tf, die eine Temperatur des PM-Filters 136 bezeichnet, auf Basis der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 und des Lastfaktors KL. Zusätzlich berechnet die Verbrennungsmotor-ECU 24 eine Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP, die eine Pulsationsbreite (Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert) in einer Periode des durch den Differenzdrucksensor 138 eingegebenen erfassten Differenzdrucks DP bezeichnet, auf Basis einer Zeitänderung des durch den Sensorabschnitt 138b des Differenzdrucksensors 138 eingegebenen erfassten Differenzdrucks DP.
Gemäß der Ausführungsform entsprechen der Verbrennungsmotor 22, der Differenzdrucksensor 138 und die Verbrennungsmotor-ECU 24 der Verbrennungsmotorvorrichtung.
Wie in 1 dargestellt, ist das Planetengetriebe 30 als Planetengetriebemechanismus mit Einzelplanet konfiguriert und umfasst ein Sonnenrad 31, ein Hohlrad 32, eine Mehrzahl von Planetenrädern 33, die jeweils mit dem Sonnenrad 31 und dem Hohlrad 32 in Eingriff stehen, und einen Träger 34, der so angeordnet ist, dass er die Mehrzahl von Planetenrädern 33 so trägt, dass sie um seine Achse drehbar und rotierbar sind. Ein Rotor des Elektromotors MG1 ist mit dem Sonnenrad 31 des Planetengetriebes 30 verbunden. Eine Antriebswelle 36, die über ein Differentialgetriebe 38 mit den Antriebsrädern 39a und 39b gekoppelt ist, ist mit dem Hohlrad 32 des Planetengetriebes 30 verbunden. Die Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotor 22 ist wie oben beschrieben über den Dämpfer 28 mit dem Träger 34 des Planetengetriebes 30 verbunden. Dementsprechend sind der Elektromotor MG1, der Verbrennungsmotor 22 und die Antriebswelle 36 jeweils mit dem Sonnenrad 31, dem Träger 34 und dem Hohlrad 32 als drei Rotationselemente des Planetengetriebes 30 verbunden, die in dieser Reihenfolge in einem Nomogramm des Planetengetriebes 30 auszurichten sind.
Der Elektromotor MG1 ist z.B. als Synchrongeneratormotor konfiguriert und hat den Rotor, der wie oben beschrieben mit dem Sonnenrad 31 des Planetengetriebes 30 verbunden ist. Der Elektromotor MG2 ist z.B. als Synchrongeneratormotor konfiguriert und hat einen Rotor, der mit der Antriebswelle 36 verbunden ist. Die Wechselrichter 41 und 42 dienen zum Antrieb der Elektromotoren MG1 und MG2 und sind ebenfalls über Stromleitungen 54 mit der Batterie 50 verbunden. An den Stromleitungen 54 ist ein Kondensator 57 zur Glättung angebracht. Eine elektronische Elektromotorsteuereinheit (nachfolgend als „Elektromotor-ECU“ bezeichnet) 40 übernimmt die Schaltsteuerung einer Mehrzahl von Schaltelementen (nicht abgebildet), die in den Wechselrichtern 41 und 42 enthalten sind, um die Elektromotoren MG1 und MG2 zu drehen und anzutreiben.
Die Elektromotor-ECU 40 ist als CPU-basierter Mikroprozessor konfiguriert und umfasst neben der CPU ein ROM, das zur Speicherung von Verarbeitungsprogrammen konfiguriert ist, ein RAM, das zur vorübergehenden Speicherung von Daten konfiguriert ist, Ein-/Ausgabeanschlüsse und einen Kommunikationsanschluss, auch wenn dies nicht dargestellt ist. Signale von verschiedenen Sensoren, die für die Antriebssteuerung der Elektromotoren MG1 und MG2 erforderlich sind, z.B. die Rotationspositionen θm1 und θm2 von Rotationspositionserfassungssensoren 43 und 44, die so konfiguriert sind, dass sie die Rotationspositionen der jeweiligen Rotoren der Elektromotoren MG1 und MG2 erfassen, und die Phasenströme Iu1, Iv1, Iu2 und Iv2 von Stromsensoren 45u, 45v, 46u und 46v, die so konfiguriert sind, dass sie die elektrischen Ströme erfassen, die in den jeweiligen Phasen der Elektromotoren MG1 und MG1 fließen, werden über den Eingabeanschluss in die Elektromotor-ECU 40 eingegeben. Die Elektromotor-ECU 40 gibt über den Ausgabeanschluss z.B. Steuersignale an die in den Wechselrichtern 41 und 42 enthaltenen Schaltelemente aus. Die Elektromotor-ECU 40 ist mit der HVECU 70 über die jeweiligen Kommunikationsanschlüsse verbunden. Die Elektromotor-ECU 40 berechnet elektrische Winkel θe1 und 0e2, Winkelgeschwindigkeiten ωm1 und ωm2 und Drehzahlen Nm1 und Nm2 der jeweiligen Elektromotoren MG1 und MG2 auf Basis der Rotationspositionen θm1 und 0m2 der jeweiligen Rotoren der Elektromotoren MG1 und MG2, die von den Rotationspositionserfassungssensoren 43 und 44 eingegeben werden.
Die Batterie 50 ist z.B. als Lithium-Ionen-Akku oder als Nickel-Metallhydrid-Batterie konfiguriert und wird ist den Stromleitungen 54 verbunden. Diese Batterie 50 wird von einer elektronischen Batteriesteuereinheit (im Folgenden als „Batterie-ECU“ bezeichnet) 52 verwaltet.
Die Batterie ECU 52 ist als CPU-basierter Mikroprozessor konfiguriert und umfasst neben der CPU ein ROM, das zur Speicherung von Verarbeitungsprogrammen konfiguriert ist, ein RAM, das zur vorübergehenden Speicherung von Daten konfiguriert ist, Ein-/Ausgabeanschlüsse und einen Kommunikationsanschluss, auch wenn dies nicht dargestellt ist. Signale von verschiedenen Sensoren, die für die Verwaltung der Batterie 50 erforderlich sind, werden über den Eingabeanschluss in die Batterie-ECU 52 eingegeben. Zu den Signalen, die in die Batterie-ECU 52 eingegeben werden, gehören zum Beispiel eine Spannung Vb der Batterie 50 von einem Spannungssensor 51a, der zwischen den Anschlüssen der Batterie 50 angeordnet ist, ein elektrischer Strom Ib der Batterie 50 von einem Stromsensor 51b, der an einem Ausgabeanschluss der Batterie 50 montiert ist, und eine Temperatur Tb der Batterie 50 von einem Temperatursensor 51c, der an der Batterie 50 montiert ist. Die Batterie ECU 52 ist über die entsprechenden Kommunikationsanschlüsse mit der HVECU 70 verbunden. Die Batterie-ECU 52 berechnet einen Ladezustand SOC, basierend auf einem integrierten Wert des elektrischen Stroms Ib der Batterie 50, der vom Stromsensor 51b eingegeben wird. Der Ladezustand SOC bezeichnet ein Verhältnis der Menge an elektrischer Leistung, die von der Batterie 50 entladen werden kann, zur Gesamtkapazität der Batterie 50.
Die HVECU 70 ist als CPU-basierter Mikroprozessor konfiguriert und umfasst neben der CPU ein ROM, das zur Speicherung von Verarbeitungsprogrammen konfiguriert ist, ein RAM, das zur vorübergehenden Speicherung von Daten konfiguriert ist, Ein-/Ausgabeanschlüsse und einen Kommunikationsanschluss, auch wenn dies nicht dargestellt ist. Signale von verschiedenen Sensoren werden über den Eingabeanschluss in die HVECU 70 eingegeben. Zu den Signalen, die in die HVECU 70 eingegeben werden, gehören z.B. ein Zündsignal von einem Zündschalter 80 und eine Schaltposition SP von einem Schaltpositionssensor 82, der so konfiguriert ist, dass er eine Betriebsposition eines Schalthebels 81 erkennt. Zu den Eingangssignalen gehören auch eine Gaspedalstellung Acc von einem Gaspedalstellungssensor 84, der so konfiguriert ist, dass er einen Niederdrückbetrag eines Gaspedals 83 erfasst, eine Bremspedalstellung BP von einem Bremspedalstellungssensor 86, der so konfiguriert ist, dass er einen Niederdrückbetrag eines Bremspedals 85 erfasst, und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (FaGe-Sensor) 88. Zu den Eingangssignalen gehört auch ein Atmosphärendruck Pout von einem Atmosphärendrucksensor 89. Die HVECU 70 ist wie oben beschrieben über die jeweiligen Kommunikationsanschlüsse mit der Verbrennungsmotor-ECU 24, der Elektromotor-ECU 40 und der Batterie ECU 52 verbunden.
Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration fährt, wobei der Antriebsmodus zwischen einem Hybridantriebsmodus (HV-Antriebsmodus), der bewirkt, dass das Hybridfahrzeug 20 mit Rotation des Verbrennungsmotors 22 angetrieben wird, und einem Elektroantriebsmodus (EV-Antriebsmodus) abgewechselt wird, der bewirkt, dass das Hybridfahrzeug 20 mit gestoppter der Rotation des Verbrennungsmotors 22 angetrieben wird (d.h. das Hybridfahrzeug 20 wird mit intermittierendem Betrieb des Verbrennungsmotors 22 angetrieben).
Im HV-Antriebsmodus stellt die HVECU 70 zunächst basierend auf der Gaspedalstellung Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein Antriebsmoment Td* ein, das für die Antriebswelle 36 (für den Antrieb erforderlich) benötigt wird, und berechnet eine für die Antriebswelle 36 erforderliche Antriebsleistung Pd* durch Multiplikation des eingestellten Antriebsmoments Td* mit einer Drehzahl Nd der Antriebswelle 36 (einer Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2). Die HVECU 70 berechnet anschließend eine erforderliche Leistung Petag, die für den Verbrennungsmotor 22 erforderlich (für das Fahrzeug erforderlich) ist, indem sie eine zum Laden und Entladen erforderliche Leistung Pb* (die einen positiven Wert annimmt, wenn die Batterie 50 entladen wird) von der Antriebsleistung Pd* subtrahiert, und legt eine Sollleistung Pe* des Verbrennungsmotors 22 fest, indem sie die berechnete erforderliche Leistung Petag mit einer oberen Grenzleistung Pelim (Obergrenzenschutzwert) begrenzt. Ein Nennwert Pe1 des Verbrennungsmotors 22 wird grundsätzlich als obere Grenzleistung Pelim verwendet. Die HVECU 70 legt eine Solldrehzahl Ne* und ein Solldrehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 und Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2 fest, so dass die Sollleistung Pe* vom Verbrennungsmotor 22 ausgegeben wird und das Antriebsmoment Td* (Antriebsleistung Pd*) an die Antriebswelle 36 ausgegeben wird. Die HVECU 70 sendet dann die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 an die Verbrennungsmotor-ECU 24, während sie die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2 an die Elektromotor-ECU 40 sendet.
Bei Empfang der Solldrehzahl Ne* und des Solldrehmoments Te* des Verbrennungsmotors 22 führt die Verbrennungsmotor-ECU 24 Betriebssteuerungen des Verbrennungsmotors 22 durch (z.B. eine Ansaugluftstromsteuerung, eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündungssteuerung und eine AGR-Steuerung), so dass der Verbrennungsmotor 22 auf Basis der empfangenen Solldrehzahl Ne* und des Solldrehmoments Te* betrieben wird. Bei der Ansaugluftstromsteuerung stellt die Verbrennungsmotor-ECU 24 einen Sollluftstrom Qa* auf Basis des Solldrehmoments Te* des Verbrennungsmotors 22 ein, stellt eine Solldrosselklappenstellung TH* so ein, dass der Ansaugluftstrom Qa gleich dem Sollluftstrom Qa* wird, und steuert den Drosselklappenmotor 124b so, dass die Drosselklappenstellung TH der Drosselklappe 124 gleich der Solldrosselklappenstellung TH* wird. Bei der Kraftstoffeinspritzsteuerung stellt die Verbrennungsmotor-ECU 24 eine Sollkraftstoffeinspritzmenge Qf* auf Basis des Ansaugluftstroms Qa so ein, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF gleich einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF* wird, und steuert das Kraftstoffeinspritzventil 126 so, dass die Sollkraftstoffeinspritzmenge Qf* des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil 126 eingespritzt wird. Bei der Zündungssteuerung stellt die Verbrennungsmotor-ECU 24 einen Sollzündzeitpunkt Tf* ein, der auf der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 und dem Lastfaktor KL basiert, und steuert die Zündkerze 130 so, dass der Verbrennungsmotor 22 zum Sollzündzeitpunkt Tf* gezündet wird. Bei der AGR-Steuerung legt die Verbrennungsmotor-ECU 24 eine Soll-AGR-Ventil-Öffnungsstellung Oegr* auf Basis des Ansaugluftstroms Qa fest und steuert den AGR-Motor 164 so, dass die AGR-Ventil- Öffnungsstellung Oegr des AGR-Ventils 163 gleich der Soll-AGR-Ventil-Öffnungsstellung Oegr* wird.
Beim Empfang der Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2 führt die Elektromotor-ECU 40 eine Schaltsteuerung der mehreren in den Wechselrichtern 41 und 42 enthaltenen Schaltelemente durch, so dass die Elektromotoren MG1 und MG2 mit den Drehmomentbefehlen Tm1* und Tm2* angetrieben werden.
Im EV-Antriebsmodus stellt die HVECU 70 das für die Antriebswelle 36 erforderliche Antriebsdrehmoment Td* basierend auf der Gaspedalstellung Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein, setzt den Drehmomentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1 auf den Wert 0, stellt den Drehmomentbefehl Tm2* des Motors MG2 ein, sodass das Antriebsdrehmoment Td* an die Antriebswelle 36 in einem Bereich von einer Eingabegrenze Win und einer Ausgabegrenze Wout der Batterie 50 ausgegeben wird und sendet die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2 an die Elektromotor-ECU 40. Die Elektromotor-ECU 40 steuert die Wechselrichter 41 und 42 wie oben beschrieben.
Im Folgenden werden die Vorgänge des Hybridfahrzeugs 20 der Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration, oder genauer gesagt eine Reihe von Vorgängen zum Abschätzen der Verstopfung bzw. Blockierung oder Nichtverstopfung bzw. Nichtblockierung der Differenzdruckleitung 138a des Differenzdrucksensors 138 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für eine Routine zum Abschätzen der Ansprechverzögerungszeit zeigt, die von einer Verbrennungsmotor-ECU 24 durchgeführt wird. Diese Routine wird wiederholt im HV-Antriebsmodus (bei Betrieb des Verbrennungsmotors 22) durchgeführt.
Wenn die Routine zum Abschätzen der Ansprechverzögerungszeit aus 3 ausgelöst wird, erhält die Verbrennungsmotor-ECU 24 zunächst die Eingangsdaten, wie z.B. die Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP (Schritt S100). Die hier eingegebene Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP ist ein Wert, der als die Pulsationsbreite (Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert) in einer Periode des erfassten Differenzdrucks DP, der vom Sensorabschnitt 138b des Differenzdrucksensors 138 eingegeben wird, berechnet wird.
Nach Erhalt der Daten vergleicht die Verbrennungsmotor-ECU 24 die Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP mit einem Referenzwert PDPref (Schritt S110). Der Referenzwert PDPref ist ein Schwellenwert, mit dem abgeschätzt (bestimmt) werden kann, ob die Differenzdruckleitung 138a eine Blockierung aufweist oder nicht, und wird im Voraus durch Experimente und Analysen bestimmt. Wenn die Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP gleich oder größer als der Referenzwert PDPref ist, schätzt die Verbrennungsmotor-ECU 24, dass die Differenzdruckleitung 138a keine Blockierung aufweist (Schritt S120), setzt eine Ansprechverzögerungszeit Td auf den Wert 0 (Schritt S130) und beendet dann diese Routine. Die Ansprechverzögerungszeit Td bedeutet eine Zeit der Ansprechverzögerung des erfassten Differenzdrucks DP zum tatsächlichen Differenzdruck.
Wenn die Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP in Schritt S110 kleiner als der Referenzwert PDPref ist, schätzt die Verbrennungsmotor-ECU 24 andererseits, dass die Differenzdruckleitung 138a eine Blockierung aufweist (Schritt S140), schätzt die Ansprechverzögerungszeit Td unter Verwendung der Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP und eines Kennfelds zum Abschätzen der Ansprechverzögerungszeit (Schritt S150) und beendet dann diese Routine. Das Kennfeld zum Abschätzen der Ansprechverzögerungszeit wird im Voraus als Beziehung zwischen der Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP und der Ansprechverzögerungszeit Td festgelegt und im ROM gespeichert (nicht abgebildet).
4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Kennfeld zum Abschätzen der Antwortverzögerungszeit darstellt. Wie dargestellt, wird die Ansprechverzögerungszeit Td derart geschätzt, dass sie mit abnehmender Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP in einem Bereich zunimmt, in dem die Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP kleiner als der Referenzwert PDPref ist. Eine Strichpunkt-Kettenlinienkurve in 4 zeigt als Referenz die Schätzung der Ansprechverzögerungszeit Td auf den Wert 0 bei den Schritten S120 und S130, wenn die Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP gleich oder größer als der Referenzwert PDPref ist.
5 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Ergebnisse einer von den Erfindem durchgeführten Analyse eines erfassten Differenzdrucks DP darstellt. Wie aus 5 zu entnehmen ist, liefert der erfasste Differenzdruck DP im Falle einer Blockierung der Differenzdruckleitung 138a die kleinere Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP und die größere Pulsationsverzögerung bei einem größeren Grad der Blockierung, als diejenigen in dem Fall, dass die Differenzdruckleitung 138a keine Blockierung hat. Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse schätzt das Verfahren der Ausführungsform durch Vergleich zwischen der Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP und dem Referenzwert PDPref ab, ob die Differenzdruckleitung 138a eine Blockierung aufweist oder nicht, und schätzt die Ansprechverzögerungszeit Td auf Basis der Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP ab, wenn die Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP kleiner als der Referenzwert PDPref ist. Diese Technik ermöglicht das Abschätzen bzw. Bestimmen einer Blockierung oder Nichtblockierung der Differenzdruckleitung 138a und das Abschätzen bzw. Bestimmen der Ansprechverzögerungszeit Td des erfassten Differenzdrucks DP.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Bestimmung des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors 22 und dergleichen beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für eine Verarbeitungsroutine zeigt, die von der Verbrennungsmotor-ECU 24 durchgeführt wird. Diese Routine wird wiederholt parallel zu der Routine zum Abschätzen der Ansprechverzögerungszeit aus 3 im HV-Antriebsmodus (bei Betrieb des Verbrennungsmotors 22) durchgeführt.
Wenn die Verarbeitungsroutine von 6 ausgelöst wird, erhält die Verbrennungsmotor-ECU 24 zunächst die Eingangsdaten, zum Beispiel den Ansaugluftstrom Qa, den erfassten Differenzdruck DP und die Ansprechverzögerungszeit Td (Schritt S200). Der hier eingegebene Ansaugluftstrom Qa ist ein vom Luftmengenmesser 148 erfasster Wert. Der hier eingegebene erfasste Differenzdruck DP ist ein Wert, der durch den Sensorabschnitt 138b des Differenzdrucksensors 138 erfasst wird. Die hier eingegebene Ansprechverzögerungszeit Td ist ein Wert, der durch die Routine zum Abschätzen der Ansprechverzögerungszeit in 3 geschätzt wird.
Nach Erhalt der Dateneingabe berechnet die Verbrennungsmotor-ECU 24 einen mittleren Differenzdruck MDP als Mittelwert in einer Periode des Pulsierens des erfassten Differenzdrucks DP (Schritt S210) und berechnet eine Ansaugluftstromschwankung ΔQa als Differenz zwischen dem aktuell eingegebenen Ansaugluftstrom Qa und einem zuvor eingegebenen Ansaugluftstrom (vorheriger Qa) (absoluter Wert der Subtraktion eines Wertes vom anderen Wert) (Schritt S220).
Die Verbrennungsmotor-ECU 24 vergleicht anschließend die Ansaugluftstromschwankung ΔQa mit einem Referenzwert ΔQaref (Schritt S230). Wenn die Ansaugluftstromschwankung ΔQa gleich oder kleiner als der Referenzwert ΔQaref ist, ermittelt die Verbrennungsmotor-ECU 24, ob der aktuelle Zustand für die Ansprechverzögerungszeit Td (Schritt S240) angehalten hat. Der Referenzwert ΔQaref ist ein Schwellenwert, mit dem bestimmt wird, ob der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 22 ein stationärer Zustand ist, und wird im Voraus durch Experimente und Analysen bestimmt.
Wenn in den Schritten S230 und S240 festgestellt wird, dass der Zustand, dass die Ansaugluftstromschwankung ΔQa gleich oder kleiner als der Referenzwert ΔQaref ist, für die Ansprechverzögerungszeit Td angehalten hat, bestimmt die Verbrennungsmotor-ECU 24, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 22 der stationäre Zustand ist (Schritt S250). Selbst wenn die Ansaugluftstromschwankung ΔQa gleich oder kleiner als der Referenzwert ΔQaref wird, ist der mittlere Differenzdruck MDP wahrscheinlich nicht stabil (nicht annähernd konstant), bis dieser Zustand für die Ansprechverzögerungszeit Td andauert. Unter Berücksichtigung des Vorstehenden bestimmt das Verfahren der Ausführungsform, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 22 der stationäre Zustand ist, wenn der Zustand, in dem die Ansaugluftstromschwankung ΔQa gleich oder kleiner als der Referenzwert ΔQaref ist, für die Ansprechverzögerungszeit Td angehalten hat. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Bestimmung, dass sich der Verbrennungsmotor 22 im stationären Zustand befindet, mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Wenn in Schritt S250 festgestellt wird, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 22 der stationäre Zustand ist, schätzt die Verbrennungsmotor-ECU 24 einen Gegendruckanstiegsbetrag DBP des Verbrennungsmotors 22 unter Verwendung des Ansaugluftstroms Qa, des mittleren Differenzdrucks MDP und eines Kennfelds zum Abschätzen des Gegendruckanstiegsbetrags (Schritt S260). Der Gegendruckanstiegsbetrag DBP bezeichnet einen Betrag des Anstiegs des Gegendrucks des Verbrennungsmotors 22 (d.h. des Drucks in der Abgasleitung 133) relativ zu einem Referenzwert. Der Referenzwert kann z.B. ein Gegendruck sein, wenn die auf dem PM-Filter 136 angesammelte PM-Ablagerungsmenge Qpm gleich einem Wert 0 ist. Das Kennfeld zum Abschätzen des Gegendruckanstiegsbetrags wird im Voraus durch Experimente und Analysen als Beziehungen zwischen dem Ansaugluftstrom Qa, dem mittleren Differenzdruck MDP und dem Gegendruckanstiegsbetrag DBP festgelegt und im ROM gespeichert (nicht abgebildet). 7 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für Kennfeld zum Abschätzen des Gegendruckanstiegsbetrags zeigt. Wie dargestellt, wird geschätzt, dass der Gegendruckanstiegsbetrag DBP mit einem Anstieg des Ansaugluftstroms Qa und mit einem Anstieg des mittleren Differenzdrucks MDP zunimmt. Die Schätzung des Gegendruckanstiegsbetrags DBP durch dieses Verfahren ermöglicht eine Schätzung des Gegendruckanstiegsbetrag DBP mit hoher Genauigkeit.
Die Verbrennungsmotor-ECU 24 stellt anschließend einen Korrekturfaktor Koegr unter Verwendung des Gegendruckanstiegsbetrags DBP und eines Kennfelds zum Einstellen des Korrekturfaktors ein (Schritt S270), korrigiert die Soll-AGR-Ventil-Öffnungsstellung Oegr* durch Multiplikation der Soll-AGR-Ventil-Öffnungsstellung Oegr* mit dem Korrekturfaktor Koegr (Schritt S280) und beendet dann diese Routine. Das Kennfeld zum Einstellen des Korrekturfaktors wird im Voraus als Beziehung zwischen dem Gegendruckanstiegsbetrag DBP und dem Korrekturfaktor Koegr bestimmt und im ROM gespeichert (nicht abgebildet). 8 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Kennfeld zum Einstellen des Korrekturfaktors zeigt. Wie dargestellt, ist der Korrekturfaktor Koegr so eingestellt, dass er mit einer Zunahme des Gegendruckanstiegsbetrags DBP in einem Bereich kleiner als der Wert 1 abnimmt. Eine solche Einstellung verhindert, dass der AGR-Betrag in dem Fall, dass der Verbrennungsmotor 22 einen hohen Gegendruck BP hat, zu hoch wird.
Wenn in Schritt S230 festgestellt wird, dass die Ansaugluftstromschwankung ΔQa größer als der Referenzwert ΔQaref ist, oder wenn in Schritt S240 festgestellt wird, dass der Zustand, in dem die Ansaugluftstromschwankung ΔQa gleich oder kleiner als der Referenzwert ΔQaref ist, nicht während der Ansprechverzögerungszeit Td angehalten hat, stellt die Verbrennungsmotor-ECU 24 fest, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 22 ein Übergangszustand ist (Schritt S290).
Wenn festgestellt wird, dass es sich bei dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 22 um den Übergangszustand handelt, stellt die Verbrennungsmotor-ECU 24 unter Verwendung der Ansprechverzögerungszeit Td, der Ansaugluftstromschwankung ΔQa und eines Kennfelds zum Einstellen eines Korrekturwerts (Schritt S300) einen Korrekturwert CBP ein. Das Kennfeld zum Einstellen des Korrekturwerts wird im Voraus als Beziehung zwischen der Ansprechverzögerungszeit Td, der Ansaugluftstromschwankung ΔQa und dem Korrekturwert CBP bestimmt und im ROM gespeichert (nicht abgebildet). 9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Kennfeld zum Einstellen des Korrekturwerts zeigt. Wie dargestellt, ist der Korrekturwert CBP so eingestellt, dass er mit zunehmender Ansprechverzögerungszeit Td und mit zunehmender Ansaugluftstromschwankung ΔQa ansteigt. Der Grund für diese Einstellung liegt darin, dass die längere Ansprechverzögerungszeit Td die größere Differenz (Abweichung) zwischen dem erfassten Wert und dem aktuellen Wert des mittleren Differenzdrucks MDP ergibt und dass die größere Ansaugluftstromschwankung ΔQa die größere Änderung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 22 ergibt.
Die Verbrennungsmotor-ECU 24 schätzt anschließend den Gegendruck BP des Verbrennungsmotors 22 unter Verwendung des mittleren Differenzdrucks MDP und des Korrekturwertes CBP (Schritt S310). Ein Verfahren einer solchen Schätzung kann z.B. eine Summe des mittleren Differenzdrucks MDP und des Korrekturwerts CBP berechnen. Dies ermöglicht eine Schätzung des Gegendrucks BP des Verbrennungsmotors 22 mit hoher Genauigkeit.
Nach der Schätzung des Gegendrucks BP des Verbrennungsmotors 22 vergleicht die Verbrennungsmotor-ECU 24 den Gegendruck BP des Verbrennungsmotors 22 mit einem Referenzwert BPref (Schritt S320). Der Referenzwert BPref ist ein Schwellenwert, mit dem bestimmt wird, ob der Gegendruck BP des Verbrennungsmotors 22 relativ hoch ist, und wird durch Experimente und Analysen ermittelt. Wenn der Gegendruck BP gleich oder niedriger als der Referenzwert BPref ist, bricht die Verbrennungsmotor-ECU 24 diese Routine ab.
Wenn in Schritt S320 festgestellt wird, dass der Gegendruck BP des Verbrennungsmotors 22 höher als der Referenzwert BPref ist, stellt die Verbrennungsmotor-ECU 24 andererseits einen vorgegebenen Wert Pe2, der kleiner als der Nennwert Pe1 ist, als die obere Grenzleistung Pelim des Verbrennungsmotors 22 ein (Schritt S330) und beendet dann diese Routine. Eine solche Einstellung unterdrückt einen weiteren Anstieg des Gegendrucks BP des Verbrennungsmotors 22 und schützt dadurch den Verbrennungsmotor 22.
In der am Hybridfahrzeug 20 der oben beschriebenen Ausführungsform montierten Verbrennungsmotorvorrichtung schätzt die Verbrennungsmotor-ECU 24, dass die Differenzdruckleitung 138a des Differenzdrucksensors 138 eine Blockierung aufweist, wenn die Differenzdruck-Pulsationsbreite PDB des vom Sensorabschnitt 138b des Differenzdrucksensors 138 erfassten Differenzdrucks DP kleiner als der Referenzwert PDPref ist. Die Erfinder haben durch Experimente und Analysen festgestellt, dass eine Blockierung der Differenzdruckleitung 138a des Differenzdrucksensors 138 die Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP des erfassten Differenzdrucks DP reduziert. Dementsprechend kann eine Blockierung oder Nichtblockierung der Differenzdruckleitung 138a des Differenzdrucksensors 138 durch Vergleichen der Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP des erfassten Differenzdrucks DP mit dem Referenzwert PDPref abgeschätzt werden.
Die Verbrennungsmotorvorrichtung der Ausführungsform verwendet eine Konstante als Referenzwert PDPref. Nach einer Modifikation kann der Referenzwert PDPref jedoch auf Basis der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 und des Lastfaktors KL eingestellt werden.
Wenn in der Verbrennungsmotorvorrichtung der Ausführungsform geschätzt wird, dass die Differenzdruckleitung 138a des Differenzdrucksensors 138 eine Blockierung aufweist, ermittelt die Verbrennungsmotor-ECU 24 die Ansprechverzögerungszeit Td des erfassten Differenzdrucks DP. Nach einer Modifikation ist es jedoch möglich, dass die Verbrennungsmotor-ECU 24 die Ansprechverzögerungszeit Td des detektierten Differenzdrucks DP nicht schätzt.
In der Verbrennungsmotorvorrichtung der Ausführungsform schätzt die Verbrennungsmotor-ECU 24 den Gegendruckanstiegsbetrag DBP des Verbrennungsmotors 22 unter Verwendung des mittleren Differenzdrucks MDP, d.h. des Mittelwerts einer Pulsationsperiode bzw. Periode des Pulsierens des erfassten Differenzdrucks DP. Nach einer Modifikation kann die Verbrennungsmotor-ECU 24 jedoch den Gegendruckanstiegsbetrag DBP des Verbrennungsmotors 22 schätzen, indem sie anstelle des mittleren Differenzdrucks MDP einen verarbeiteten Differenzdruck verwendet, der durch einen langsamen Änderungsprozess des erfassten Differenzdrucks DP erhalten wird. Nach einer anderen Modifikation braucht die Verbrennungsmotor-ECU 24 den Gegendruckanstiegsbetrag DBP des Verbrennungsmotors 22 nicht abschätzen.
In der Verbrennungsmotorvorrichtung der Ausführungsform bestimmt die Verbrennungsmotor-ECU 24, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 22 der stationäre Zustand ist, wenn der Zustand, dass die Ansaugluftstromschwankung ΔQa gleich oder kleiner als der Referenzwert ΔQaref ist, für die Ansprechverzögerungszeit Td angehalten hat. Nach einer Modifikation kann die Verbrennungsmotor-ECU 24 jedoch bestimmen, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 22 der stationäre Zustand ist, wenn ein Zustand, in dem eine Änderung ΔKL des Lastfaktors KL des Verbrennungsmotors 22 pro Zeiteinheit gleich oder kleiner als der Referenzwert ΔKLref ist, während der Ansprechverzögerungszeit angehalten hat.
In der Verbrennungsmotorvorrichtung der Ausführungsform korrigiert die Verbrennungsmotor-ECU 24 die Soll-AGR-Ventil-Öffnungsstellung Oegr* durch Multiplikation der Soll-AGR-Ventil-Öffnungsstellung Oegr* mit dem Korrekturfaktor Koegr. Nach einer Modifikation braucht die Verbrennungsmotor-ECU 24 die Soll-AGR-Ventil-Öffnungsstellung Oegr* jedoch nicht korrigieren.
In der Verbrennungsmotorvorrichtung der Ausführungsform stellt die Verbrennungsmotor-ECU 24 den Korrekturwert CBP basierend auf der Ansprechverzögerungszeit Td und der Ansaugluftstromschwankung ΔQa ein. Nach einer Modifikation kann die Verbrennungsmotor-ECU 24 jedoch den Korrekturwert CBP nur basierend auf der Ansprechverzögerungszeit Td einstellen der.
In der Verbrennungsmotorvorrichtung der Ausführungsform schätzt die Verbrennungsmotor-ECU 24 den Gegendruck BP des Verbrennungsmotors 22 unter Verwendung des mittleren Differenzdrucks MDP, d.h. des Mittelwerts in einer Periode des Pulsierens des erfassten Differenzdrucks DP. Nach einer Modifikation kann die Verbrennungsmotor-ECU 24 jedoch den Gegendruck BP des Verbrennungsmotors 22 schätzen, indem sie anstelle des mittleren Differenzdrucks MDP einen verarbeiteten Differenzdruck verwendet, der durch einen langsamen Änderungsprozess des erfassten Differenzdrucks DP erhalten wird. Nach einer anderen Modifikation braucht die Verbrennungsmotor-ECU 24 den Gegendruck BP nicht schätzen.
Wenn in der Verbrennungsmotorvorrichtung der Ausführungsform der Gegendruck BP des Verbrennungsmotors 22 höher als der Referenzwert BPref ist, stellt die Verbrennungsmotor-ECU 24 den vorgegebenen Wert Pe2, der kleiner als der Nennwert Pe1 ist, als die obere Grenzleistung Pelim des Verbrennungsmotors 22 ein. Nach einer Modifikation kann die Verbrennungsmotor-ECU 24 jedoch unabhängig vom Gegendruck BP des Verbrennungsmotors 22 den Nennwert Pe1 als die obere Grenzleistung Pelim des Verbrennungsmotors 22 einstellen.
In der Verbrennungsmotorvorrichtung der Ausführungsform schätzt die Verbrennungsmotor-ECU 24, dass die Differenzdruckleitung 138a des Differenzdrucksensors 138 eine Blockierung aufweist, wenn die Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP des erfassten Differenzdrucks DP kleiner als der Referenzwert PDPref ist. Zusätzlich kann die Verbrennungsmotor-ECU 24 schätzen, dass die Differenzdruckleitung 138a des Differenzdrucksensors 138 eingefroren ist, wenn die Außentemperatur niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist. Wenn geschätzt wird, dass die Differenzdruckleitung 138a des Differenzdrucksensors 138 eingefroren ist, kann die Verbrennungsmotor-ECU 24 die Ansprechverzögerungszeit Td des erfassten Differenzdrucks DP so schätzen, dass sie mit abnehmender Außentemperatur zunimmt und/oder mit abnehmender Differenzdruck-Pulsationsbreite PDP zunimmt.
Die Verbrennungsmotorvorrichtung der Ausführungsform ist mit der AGR-Vorrichtung 160 versehen. Nach einer Modifikation braucht die Verbrennungsmotorvorrichtung jedoch nicht mit der AGR-Vorrichtung 160 versehen sein.
Gemäß der Ausführungsform ist die Verbrennungsmotorvorrichtung an das Hybridfahrzeug montiert, das mit dem Verbrennungsmotor 22, den beiden Elektromotoren MG1 und MG2 und dem Planetengetriebe 30 ausgestattet ist. Die Verbrennungsmotorvorrichtung kann an jede Konfiguration eines Hybridfahrzeugs montiert werden, das mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, oder sie kann an einem herkömmlichen Kraftfahrzeug montiert werden, das nicht mit einem Elektromotor für den Antrieb ausgestattet ist. Die Verbrennungsmotorvorrichtung kann auch in stationäre Geräte, wie z.B. Baumaschinen, eingebaut werden.
Im Folgenden wird eine Korrespondenzbeziehung zwischen den primären Bestandteilen der oben beschriebenen Ausführungsform und den primären Bestandteilen in den jeweiligen in der Kurzfassung beschriebenen Aspekten der vorliegenden Erfindung beschrieben. Nach der Ausführungsform entspricht der Verbrennungsmotor 22 dem „Verbrennungsmotor“, der Differenzdrucksensor 138 dem „Differenzdrucksensor“ und die Verbrennungsmotor-ECU 24 dem „Controller“.
Die Korrespondenzbeziehung zwischen den primären Bestandteilen der Ausführungsform und den primären Bestandteilen der Erfindung, bezüglich derer das Problem in der Kurzfassung beschrieben ist, sollte nicht als Beschränkung der Bestandteile der Erfindung betrachtet werden, bezüglich derer das Problem in der Kurzfassung beschrieben ist, da die Ausführungsform nur beispielhaft ist, um die Aspekte der Erfindung, bezüglich derer das Problem in der Kurzfassung beschrieben ist, spezifisch zu beschreiben. Mit anderen Worten, die Erfindung, bezüglich derer das Problem in der Kurzfassung beschrieben ist, sollte auf der Grundlage der Beschreibung in der Kurzfassung interpretiert werden, und die Ausführungsform ist nur ein spezifisches Beispiel für die Erfindung, bezüglich derer das Problem in der Kurzfassung beschrieben ist.
Der Aspekt der Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsform beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen und Variationen an der Ausführungsform vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Technik der Erfindung ist vorzugsweise auf die Fertigungsindustrie der Verbrennungsmotorvorrichtung und dergleichen anwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016 [0002, 0003]
JP 136011 A [0002, 0003]

Claims

Verbrennungsmotorvorrichtung, aufweisend: einen Verbrennungsmotor (22); einen Differenzdrucksensor (138), der derart konfiguriert ist, dass er eine Differenzdruckleitung (138a) umfasst, die an eine Abgasleitung (133) des Verbrennungsmotors (22) montiert ist; und einen Controller (24), der derart konfiguriert ist, dass er den Verbrennungsmotor (22) steuert, wobei der Controller (24) schätzt, dass die Differenzdruckleitung (138a) eine Blockierung aufweist, wenn eine Pulsationsbreite eines erfassten Differenzdrucks, der durch den Differenzdrucksensor (138) erfasst wird, kleiner als eine vorbestimmte Breite ist.
Verbrennungsmotorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn geschätzt wird, dass die Differenzdruckleitung (138a) eine Blockierung aufweist, der Controller (24) eine Ansprechverzögerungszeit des erfassten Differenzdrucks schätzt, so dass diese mit einer Abnahme der Pulsationsbreite des erfassten Differenzdrucks zunimmt.
Verbrennungsmotorvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei, wenn geschätzt wird, dass die Differenzdruckleitung (138a) eine Blockierung aufweist, der Controller (24) eine Bestimmung, dass sich der Verbrennungsmotor (22) in einem stationären Zustand befindet, um die Ansprechverzögerungszeit verzögert.
Verbrennungsmotorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei, wenn geschätzt wird, dass die Differenzdruckleitung (138a) eine Blockierung aufweist, der Controller (24) bestimmt, dass sich der Verbrennungsmotor (22) im stationären Zustand befindet, wenn eine Luftströmungsbedingung, dass eine Veränderung der Ansaugluftströmung des Verbrennungsmotors (22) pro Zeiteinheit gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Veränderung ist, für die Ansprechverzögerungszeit angehalten hat.
Verbrennungsmotorvorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei, wenn bestimmt wird, dass sich der Verbrennungsmotor (22) im stationären Zustand befindet, der Controller (24) einen Gegendruckanstiegsbetrag schätzt, der ein Anstiegsbetrag des Gegendrucks des Verbrennungsmotors (22) relativ zu einem Referenzwert ist, so dass dieser mit einem Anstieg eines verarbeiteten Differenzdrucks, der durch einen langsamen Änderungsprozess des erfassten Differenzdrucks erhalten wird, oder mit einem Anstieg des mittleren Differenzdrucks, der als Mittelwert in einer Periode des Pulsierens des erfassten Differenzdrucks erhalten wird, ansteigt.
Verbrennungsmotorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Verbrennungsmotor (22) mit einer Abgasrückführungsleitung (162) ausgebildet ist, die derart konfiguriert ist, dass sie Abgas des Verbrennungsmotors (22) zur Ansaugluft zurückführt, und einem Abgasrückführungsventil (163), das an der Abgasrückführungsleitung (162) montiert ist, und wobei, wenn festgestellt wird, dass sich der Verbrennungsmotor (22) im stationären Zustand befindet, der Controller (24) das Abgasrückführungsventil (163) derart steuert, dass eine Öffnungsposition des Abgasrückführungsventils (163) mit einem Anstieg des Gegendruckanstiegsbetrags reduziert wird.
Verbrennungsmotorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, wenn festgestellt wird, dass sich der Verbrennungsmotor (22) in einem Übergangszustand befindet, der Controller (24) einen Korrekturwert derart einstellt, dass dieser mit einer Zunahme der Ansprechverzögerungszeit zunimmt, und einen Gegendruck des Verbrennungsmotors (22) unter Verwendung des Korrekturwerts und eines verarbeiteten Differenzdrucks, der durch einen langsamen Änderungsprozess des erfassten Differenzdrucks erhalten wird, oder eines mittleren Differenzdrucks, der als Mittelwert in einer Periode des Pulsierens des erfassten Differenzdrucks erhalten wird, schätzt.
Verbrennungsmotorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei, wenn bestimmt wird, dass sich der Verbrennungsmotor (22) in dem Übergangszustand befindet, der Controller (24) eine Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors (22) unter einer Bedingung begrenzt, dass der Gegendruck des Verbrennungsmotors (22) höher als ein vorbestimmter Gegendruck ist, verglichen mit einer Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors (22) unter einer Bedingung, dass der Gegendruck des Verbrennungsmotors (22) gleich oder niedriger als der vorbestimmte Gegendruck ist.