DE112011105083T5

DE112011105083T5 - Fahrzeugsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112011105083T5
Application number: DE112011105083.6T
Authority: DE
Inventors: c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KA Amano Takashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2014-06-26
Also published as: JP5700115B2; CN103476652B; CN103476652A; US20140012451A1; WO2012127679A1; JPWO2012127679A1

Abstract

Eine ECU (400) ist in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit Zylindereinspritzung, der eine AGR-Vorrichtung hat, und einem Elektromotor bzw. Motor montiert. Die ECU berechnet eine geforderte Fahrzeugleistung Preq basierend auf einem Betrag, um welchen der Nutzer das Gaspedal (410) betätigt, und die ECU berechnet einen benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq basierend auf der geforderten Fahrzeugleistung Preq (420), und die ECU setzt, falls der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq in einen AGR-Bereich fällt, den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq exakt als Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom, wohingegen die ECU, falls der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq in einen Nicht-AGR-Bereich fällt, den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq so korrigiert, dass dieser in den AGR-Bereich fällt und den korrigierten Verbrennungsmotorarbeitspunkt als den Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom setzt (440). Die ECU steuert dann den Verbrennungsmotor und den Motor, so dass ein Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt mit dem Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom zusammenfällt, während die geforderte Fahrzeugleistung Preq erfüllt wird (450).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der eine Abgasrückführvorrichtung hat, und einem Motor bzw. Elektromotor, der mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist.
STAND DER TECHNIK
Aktuell gebräuchliche Verbrennungsmotoren sind mit einer Abgasrückführvorrichtung (nachfolgend einfach als „AGR-Vorrichtung” bezeichnet) ausgestattet, die für einen besseren Kraftstoffverbrauch und dergleichen einen Teil des Abgases zu einem Ansaugluftweg zurückführt.
Die japanische Offenlegungsschrift JP 11-223138 A (PTD 1) offenbart, dass, wenn bei einem Fahrzeug, dessen Fahrzustand durch eine Ausgabe eines Verbrennungsmotors mit Zylindereinspritzung, der eine AGR-Vorrichtung hat, gesteuert wird, die Ausgabe bzw. Ausgabeleistung des Verbrennungsmotors gesenkt werden muss, während der Verbrennungsmotor in einem vorgegebenen Zustand betrieben wird, dies die Abgasrückführung begrenzt.
LISTE VON DRUCKSCHRIFTEN
Patentschriften

PTD 1: japanische Offenlegungsschrift JP 11-223138 A
PTD 2: japanische Offenlegungsschrift JP 2009-262758 A
PTD 3: japanische Offenlegungsschrift JP 2010-53716 A
PTD 4: japanische Offenlegungsschrift JP 2010-174859 A
PTD 5: japanische Offenlegungsschrift JP 2010-222978 A

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Die PTD 1 diskutiert hierbei jedoch nicht, wie die AGR-Vorrichtung in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der eine AGR-Vorrichtung hat, und einem Motor (ein sogenanntes Hybridfahrzeug) gesteuert wird.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um den vorstehend genannten Nachteil zu lösen und zielt darauf ab, den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der eine AGR-Vorrichtung hat, und einem Motor bzw. Elektromotor zu verbessern.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung schafft eine Steuervorrichtung, die ein Fahrzeug steuert, das einen Verbrennungsmotor, der mit einer Rückführvorrichtung zum Zurückführen eines Teiles des Abgases zu einem Ansaugluftweg ausgestaltet ist, und einen Motor bzw. Elektromotor hat, der mit dem Verbrennungsmotor zusammenarbeitet, um eine Fahrzeugantriebskraft zu erzeugen. Die Rückführvorrichtung wird betätigt, wenn der Verbrennungsmotor in einem Rückführbereich betrieben wird. Die Rückführvorrichtung wird gestoppt, wenn der Verbrennungsmotor in einem Nicht-Rückführbereich betrieben wird, der ein kleineres Drehmoment aufweist, als der Rückführbereich. Die Steuervorrichtung weist auf: eine Berechnungseinheit, die eine geforderte Fahrzeugleistung, die für das Fahrzeug gefordert wird, berechnet; und eine Steuereinheit, die den Verbrennungsmotor und den Motor steuert, um den Verbrennungsmotor im Rückführbereich zu betreiben, während die geforderte Fahrzeugleistung erfüllt wird.
Vorzugsweise hat der Verbrennungsmotor ein Einspritzventil, um Kraftstoff direkt in einen Zylinder einzuspritzen.
Vorzugsweise steuert die Steuereinheit einen Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt, der durch eine Istdrehzahl des Verbrennungsmotors und ein Ist-Drehmoment des Verbrennungsmotors bestimmt wird, derart, dass er in den Rückführbereich fällt.
Vorzugsweise berechnet die Steuereinheit einen benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt basierend auf der geforderten Fahrzeugleistung und die Steuereinheit setzt, falls der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt in den Rückführbereich fällt, den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt als Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt, wohingegen die Steuereinheit, falls der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt nicht in den Rückführbereich fällt, den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt zu einem höheren Drehmoment verschiebt, um in den Rückführbereich zu fallen, um einen korrigierten Verbrennungsmotorarbeitspunkt bereitzustellen, und den korrigierten als den Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt setzt.
Vorzugsweise stellt der korrigierte Verbrennungsmotorarbeitspunkt eine geringere Verbrennungsmotordrehzahl und ein höheres Drehmoment als und die gleiche Leistung wie der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt bereit.
Vorzugsweise stellt der korrigierte Verbrennungsmotorarbeitspunkt die gleiche Verbrennungsmotordrehzahl wie und eine größere Leistung als der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt bereit.
Vorzugsweise stellt der korrigierte Verbrennungsmotorarbeitspunkt eine geringere Verbrennungsmotordrehzahl, ein höheres Drehmoment und eine größere Leistung als der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt bereit.
Vorzugsweise verringert die Steuereinheit, wenn die Leistung des korrigierten Verbrennungsmotorarbeitspunkts über die des benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkts erhöht wird, die Leistung des Motors in dem Maß, in welchem die Leistung des korrigierten Verbrennungsmotorarbeitspunkts zunimmt, so dass die geforderte Fahrzeugleistung erfüllt wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann somit die Kraftstoffeffizienz bzw. den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der eine Abgasrückführvorrichtung hat, und einem Motor bzw. Elektromotor verbessern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine erste Ansicht eines Fahrzeugaufbaus;
2 zeigt eine Ansicht, die schematisch den Aufbau eines Verbrennungsmotors darstellt;
3 zeigt eine Darstellung funktioneller Blöcke einer ECU;
4 zeigt eine erste Darstellung einer Technik zum Setzen eines Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkts OPcom;
5 zeigt eine erste Darstellung einer Art und Weise zum Steuern eines Verbrennungsmotors, eines ersten MG und eines zweiten MG;
6 zeigt ein Flussschaubild eines Ablaufs eines Prozesses der ECU;
7 zeigt eine zweite Darstellung einer Technik zum Setzen des Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkts OPcom;
8 zeigt eine dritte Darstellung einer Technik zum Setzen des Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkts OPcom;
9 zeigt eine zweite Darstellung einer Art und Weise zum Steuern des Verbrennungsmotors, des ersten MG und des zweiten MG;
10 zeigt eine vierte Darstellung einer Technik zum Setzen des Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkts OPcom; und
11 zeigt eine zweite Ansicht eines Fahrzeugaufbaus.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ihre Bezeichnung und Funktion sind ebenfalls gleich. Dementsprechend werden sie nicht wiederholt im Detail beschrieben.
1 zeigt den Aufbau eines Fahrzeugs 10 mit einer daran montierten Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Fahrzeug 10 ist ein Hybridfahrzeug, das durch die Antriebskraft von zumindest einem Verbrennungsmotor 100 und/oder einem zweiten Motor/Generator (nachfolgend als „zweiter MG” bezeichnet) 300B fährt.
Das Fahrzeug 10, das den Verbrennungsmotor 100 und den zweiten MG 300B enthält, umfasst ferner einen ersten Motor/Generator (nachfolgend als „erster MG” bezeichnet) 300A, eine Antriebsleistungsverteilvorrichtung 200, ein Antriebsrad 12, einen Drehzahlreduzierer bzw. ein Reduktionsgetriebe 14, eine Batterie 310, einen Verstärkungswandler 320, einen Inverter 330, eine Motor-ECU 406, eine MG_ECU 402, eine HV_ECU 404 und dergleichen.
Die Antriebsleistungsverteilvorrichtung 200 besteht aus einem Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Planetenrad, einem Träger und einem Hohlrad. Das Planetenrad kämmt mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad. Der Träger trägt das Planetenrad drehbar und ist mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 100 verbunden. Das Sonnenrad ist mit einer Drehwelle des ersten MG 300A verbunden. Das Hohlrad ist mit einer Drehwelle des zweiten MG 300B und dem Drehzahlreduzierer 14 über eine Ausgangswelle 212 verbunden. Der Verbrennungsmotor 100, der erste MG 300A und der zweite MG 300B, welche derart über die Antriebsleistungsverteilvorrichtung 200, die aus dem Planetengetriebe besteht, verbunden sind, zeigen somit eine erste Verbrennungsmotordrehzahl Ne, eine erste MG-Drehzahl Nm1 und eine zweite MG-Drehzahl Nm2, welche eine Beziehung haben, die durch eine gerade Linie im Nomogramm (siehe nachfolgend beschriebene 5) dargestellt ist.
Der Drehzahlreduzierer 14 überträgt die Antriebsleistung, welche vom Verbrennungsmotor 100, dem ersten MG 300A und dem zweiten MG 300B erzeugt wird, auf das Antriebsrad 12 und überträgt das Fahren des Antriebsrads 12 auf den Verbrennungsmotor 100, den ersten MG 300A und den zweiten MG 300B.
Die Batterie 310 speichert elektrische Leistung aus dem Betrieb des ersten MG 300A und des zweiten MG 300B. Ein Verstärkungswandler 320 führt eine Spannungswandlung zwischen der Batterie 310 und dem Inverter 330 durch. Der Inverter 330 steuert einen Strom, während er den Gleichstrom der Batterie 310 und den Wechselstrom des ersten MG 300A und des zweiten MG 300B wandelt.
Die Motor-ECU 406 steuert den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 100. Die MG_ECU 402 arbeitet entsprechend einem Zustand des Fahrzeugs 10, um den ersten MG 300A, den zweiten MG 300B und den Inverter 330 zu steuern, wie die Batterie 310 geladen und entladen wird, und dergleichen. Die HV_ECU 404 regelt und steuert die Motor-ECU 406, die MG_ECU 402 und dergleichen entsprechend, um im Allgemeinen ein Hybridsystem zu steuern, so dass das Fahrzeug 10 mit dem höchsten Wirkungsgrad bzw. höchst effizient betrieben werden kann. Es sei angemerkt, dass, während die 1 eine jede ECU als eigenständiges Bauteil darstellt, zwei oder mehr ECUs integral ausgebildet sein können. Wie beispielsweise durch eine gestrichelte Linie in 1 dargestellt ist, ist die Integration der MG_ECU 402, der HV_ECU 404 und der Motor-ECU 406 als eine ECU 400 ein Beispiel hierfür. In der nachfolgenden Beschreibung werden die MG_ECU 402, die HV_ECU 404 und die Motor-ECU 406 nicht voneinander unterschieden und stattdessen einfach als ECU 400 bezeichnet.
Die ECU 400 empfängt Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Gaspedalpositionssensor, einem Drosselklappenwinkelsensor, einem Motordrehzahlsensor, einem ersten MG-Drehzahlsensor, einem zweiten MG-Drehzahlsensor (alle nicht dargestellt), einer Überwachungseinheit 340, die den Zustand der Batterie 310 überwacht, und dergleichen.
2 ist eine Darstellung, die schematisch den Aufbau des Verbrennungsmotors 100 zeigt. Der Verbrennungsmotor 100 umfasst einen Motorkörper 110, eine Ansaugleitung 120, einen mit einem Ausgleichsbehälter versehenen Ansaugkrümmer 130, eine Zuführkammer 140, einen Abgaskrümmer 150, eine Abgasleitung 160 sowie eine AGR-Leitung 170.
Der Motorkörper 110 umfasst eine Mehrzahl von Zylindern 111 (in 1 vier Zylinder) und eine Mehrzahl von Ansaugports 112, eine Mehrzahl von Auslassports 113 und eine Mehrzahl von Zylindereinspritzdüsen 114, die jeweils mit der Mehrzahl von Zylindern 111 verbunden sind. Im Verbrennungsmotor 100 strömt die durch einen (nicht dargestellten) Luftfilter in die Ansaugleitung 120 eingebrachte Luft (siehe Pfeil A) in den Ausgleichsbehälter 131 im Ansaugkrümmer 130, der mit dem Ausgleichsbehälter ausgebildet ist. Die Ansaugleitung 120 ist mit dem Ausgleichsbehälter 131 an einem Abschnitt verbunden, der mit einer elektronischen Drosselklappe 121, welche durch ein Steuersignal von der ECU 400 gesteuert wird, vorgesehen ist. Eine in den Ausgleichsbehälter 131 eingebrachte Menge an Luft wird abhängig vom Betätigungsgrad der elektronischen Drosselklappe 121 (d. h. einem Drosselklappenwinkel) angepasst.
Der mit dem Ausgleichsbehälter ausgestattete Ansaugkrümmer 130 ist zwischen der Ansaugleitung 120 und dem Motorkörper 110 angeordnet. Der mit dem Ausgleichsbehälter ausgestattete Ansaugkrümmer 130 ist integral bestehend aus dem Ausgleichsbehälter 131 und dem Ansaugkrümmer 132 ausgebildet. Es sei angemerkt, dass der Ausgleichsbehälter 131 und der Ansaugkrümmer 132 auch separat vorgesehen sein können. Die Luft im Ausgleichsbehälter 131 wird einem jeden Ansaugport 112 des Motorkörpers 110 über den Ansaugkrümmer 132 zugeführt (siehe Pfeile A1 bis A4). Die einem jeden Ansaugport 112 zugeleitete Luft wird in jedem Zylinder 111 eingebracht.
Ein jeder Zylinderinjektor bzw. eine jede Zylindereinspritzdüse 114 spritzt Kraftstoff direkt in jeden Zylinder 111 ein. In anderen Worten: Der Verbrennungsmotor 100 ist ein sogenannter Verbrennungsmotor mit Zylinderdirekteinspritzung. Der in jeden Zylinder 111 eingespritzte Kraftstoff wird mit Luft vermischt, und durch eine (nicht dargestellte) Zündvorrichtung entzündet und daher verbrannt. Die Verbrennung schafft Abgas, das durch jeden Auslassport 113 ausgegeben wird. Der Auslassport 113 nimmt das Abgas auf, das wiederum durch den Abgas- bzw. Auslasskrümmer 150 gesammelt wird und zur Abgasleitung 160 gebracht wird (siehe Pfeile B und B1 bis B4).
Der Verbrennungsmotor 100 hat eine Abgasrückführvorrichtung (AGR-Vorrichtung), die darin montiert ist, um einen Teil des Abgases in den Ansaugluftströmungsweg zurückzuführen. Die AGR-Vorrichtung kann betrieben werden, um einen besseren Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Die AGR-Vorrichtung besteht aus der AGR-Leitung 170 und einem AGR-Ventil 180. Ein Teil des Abgases wird zur Einlassseite über die AGR-Leitung 170 und die Zuführkammer 140 zurückgeführt (siehe Pfeile C1 und C21 bis C24). Die AGR-Leitung 170 ist mit dem AGR-Ventil 180 ausgebildet, das durch ein Steuersignal von der ECU 400 gesteuert wird.
Das Fahrzeug 10 ist somit ein Hybridfahrzeug mit einem Antriebsstrang bestehend aus einem Verbrennungsmotor 100 mit Zylindereinspritzung und einer AGR-Vorrichtung sowie einem zweiten MG 300B, der mit dem Verbrennungsmotor 100 zusammenarbeitet, um eine Fahrzeugantriebskraft zu erzeugen. In einem derartigen Hybridfahrzeug wird die AGR-Vorrichtung nur in einem Bereich betätigt, in welchem eine geforderte Last für das Fahrzeug hinsichtlich minimaler Ablagerungen am Zylinderinjektor 114 hoch ist. Genauer gesagt hat der Zylinderinjektor 114 eine Düse in einem Zylinder, wobei sich an der Düse abhängig von der Art der Verbrennung des Kraftstoffes Ablagerungen ansammeln, und wenn das Fahrzeug eine große Last bewältigen muss, wird die Last des Verbrennungsmotors erhöht, so dass entsprechend eine große Menge Kraftstoff durch die Düse eingespritzt wird und die an der Düse anhaftenden Ablagerungen durch den eingespritzten Kraftstoff weggeblasen werden können. Wenn dagegen das Fahrzeug nur eine geringe Last bewältigen muss, wird auch die Last des Verbrennungsmotors verringert, so dass entsprechend eine geringe Kraftstoffmenge durch die Düse eingespritzt wird und es somit schwierig wird, die an der Düse anhaftenden Ablagerungen durch den eingespritzten Kraftstoff wegzublasen. Wenn die Last des Verbrennungsmotors gering ist, erzeugt das Betätigen der AGR-Vorrichtung zum Zurückführen von Abgas Teer im Zylinder aus dem unverbrannten Kohlenwasserstoff, der im Abgas enthalten ist, und führt somit zu weiteren Ablagerungen. Dementsprechend wird die AGR-Vorrichtung nur in einem Bereich betrieben, in welchem die Motorlast hoch ist, und die AGR-Vorrichtung wird in einem Bereich gestoppt, in welchem die Motorlast gering ist (nachfolgend wird ein Bereich hoher Last, in welchem die AGR-Vorrichtung betrieben wird, als „AGR-Bereich” bezeichnet und ein Bereich kleiner Last, in welchem die AGR-Vorrichtung gestoppt ist, wird als ein „Nicht-AGR-Bereich” bezeichnet). Wenn der Verbrennungsmotor 100 dementsprechend im Nicht-AGR-Bereich betrieben wird, kann der Effekt der Kraftstoffverbesserung durch das AGR (Abgasrückführung) nicht länger erzielt werden.
Dementsprechend steuert bei der vorliegenden Ausführungsform die ECU 400 den Verbrennungsmotor 100, den ersten MG 300A und den zweiten MG 300B derart, dass der Verbrennungsmotor 100 im AGR-Bereich betrieben wird, während die geforderte Fahrzeugleistung erfüllt wird. Dieser Punkt ist kennzeichnend für die vorliegende Erfindung.
3 ist eine Darstellung funktioneller Blöcke der ECU 400. Ein jeder funktioneller Block in 3 kann durch Hardware oder Software verwirklicht werden.
Die ECU 400 umfasst eine Berechnungseinheit 410 für die geforderte Fahrzeugleistung, eine Berechnungseinheit 420 für einen benötigten Arbeitspunkt, eine Speichereinheit 430 für eine Grenzlinie, eine Einstelleinheit 440 für einen Soll-Arbeitspunkt, und eine Steuereinheit für Antriebsleistung 450.
Die Berechnungseinheit 410 für die benötigte Fahrzeugleistung berechnet die benötigte Fahrzeugleistung Preq basierend auf einem Betrag, um welchen der Nutzer das Gaspedal oder dergleichen betätigt.
Die Berechnungseinheit 420 für den benötigten Arbeitspunkt berechnet einen benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq basierend auf der benötigten Fahrzeugleistung Preq. Ein Verbrennungsmotorarbeitspunkt ist ein Index, der den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 100 anzeigt und durch die Verbrennungsmotordrehzahl Ne und das Verbrennungsmotordrehmoment Te bestimmt wird. Der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq ist ein Verbrennungsmotorarbeitspunkt, der die benötigte Fahrzeugleistung Preq erfüllt. Dementsprechend ist das Berechnen des benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkts OPreq das Berechnen der benötigten Verbrennungsmotordrehzahl Nereq und des benötigten Verbrennungsmotordrehmoments Tereq.
Die Speichereinheit 430 für die Grenzlinie speichert eine Grenzlinie L des AGR-Bereichs und des Nicht-AGR-Bereichs.
Die Einstelleinheit 440 für den Sollarbeitspunkt setzt einen Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom (Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Necom und Soll-Verbrennungsmotordrehmoment Tecom) basierend auf den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq und der Grenzlinie L. Insbesondere setzt, falls der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq die Grenzlinie L übersteigt und in den AGR-Bereich fällt, die Einstelleinheit 440 für den Sollarbeitspunkt den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq als Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom. Wenn dagegen der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq die Grenzlinie L nicht übersteigt und in den Nicht-AGR-Bereich fällt, korrigiert die Einstelleinheit 440 für den Sollarbeitspunkt den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq derart, dass dieser in den AGR-Bereich fällt, und setzt den korrigierten Verbrennungsmotorarbeitspunkt als Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom.
4 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Technik zum Setzten des Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkts OPcom (oder des korrigierten benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkts OPreq). Wie in 4 dargestellt ist, bewegt, wenn der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq in den Nicht-AGR-Bereich fällt, die Einstelleinheit 440 für den Sollarbeitspunkt den benötigten Verbrermungsmotorarbeitspunkt OPreq auf der gleichen Leistungslinie wie der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq in Richtung zu einem höheren Drehmoment, bis die Grenzlinie L überschritten wird, und die Einstelleinheit 440 für den Sollarbeitspunkt setzt diesen verschobenen Motorarbeitspunkt als Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom. Genauer gesagt setzt die Einstelleinheit 440 für den Sollarbeitspunkt die benötigte Verbrennungsmotordrehzahl Nereq minus eine vorgegebene Drehzahl α als Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Necom und setzt das benötigte Verbrennungsmotordrehmoment Tereq plus ein vorgegebenes Drehmoment β als Verbrennungsmotor-Solldrehmoment Tecom, wie in 4 dargestellt ist. Hierbei wird Nereq × Tereq = Necom × Tecom eingerichtet und der Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom hat die gleiche Leistung wie der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq und fällt ebenfalls in den AGR-Bereich.
Erneut bezugnehmend auf 3 steuert die Steuereinheit 450 für die Antriebsleistung den Verbrennungsmotor 100, den ersten MG 300A und den zweiten MG 300B, so dass ein Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt mit dem Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom zusammenfällt, während die geforderte Fahrzeugleistung erfüllt wird.
5 zeigt ein Nomogramm, wie der Verbrennungsmotor 100, der erste MG 300A und der zweite MG 300B gesteuert werden. In 5 bezeichnet „Tg” ein Drehmoment des ersten MG, „Tm” bezeichnet ein Drehmoment des zweiten MG und „Tep” bezeichnet ein vom Verbrennungsmotor 100 über die Antriebsleistungsverteilvorrichtung 200 auf die Ausgangswelle 212 übertragenes Drehmoment (nachfolgend als „Verbrennungsmotordrehmoment” bezeichnet).
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird, wenn der benötigte Verbrermungsmotorarbeitspunkt OPreq in den Nicht-AGR-Bereich fällt, der Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom derart eingestellt, dass Tecom > Tereq und Necom < Nereq (siehe den weißen Pfeil in 5) ist. Zu diesem Zeitpunkt wird Nereq × Tereq = Necom × Tecom eingerichtet und der Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom schafft einen Leistungswert, der gleich dem des benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkts OPreq ist. Die benötigte Fahrzeugleistung kann somit ohne Variation der Leistung des zweiten MG 300B erreicht werden.
6 zeigt ein Flussschaubild, das den Ablauf eines Prozesses der ECU 400 zum Verwirklichen der vorstehend beschriebenen Funktion darstellt.
In Schritt (nachfolgend mit „S” abgekürzt) 10 berechnet die ECU 400 den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq (d. h. die benötigte Verbrennungsmotordrehzahl Nereq und das benötigte Verbrennungsmotordrehmoment Tereq) basierend auf der benötigten Fahrzeugleistung Preq.
In S11 bestimmt die ECU 400, ob der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq in den AGR-Bereich fällt (d. h. die Grenzlinie L überschreitet bzw. übersteigt).
Wenn der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq in den AGR-Bereich fällt (JA in S11), fährt die ECU 400 mit S12 fort, um den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq als Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom einzustellen. In anderen Worten wird Necom = Nereq und Tecom = Tereq eingestellt.
Falls der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq nicht in den AGR-Bereich fällt (NEIN in S11), fährt die ECU 400 mit S13 fort, um als den Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom den in Richtung zu einem höheren Drehmoment verschobenen benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq einzustellen, welcher nun in den AGR-Bereich fällt. In anderen Worten wird Necom = Nereq – α und Tecom = Tereq + β eingestellt (siehe 4).
In S14 gibt die ECU 400 ein Anweisung an den Verbrennungsmotor 100, den ersten MG 300A und den zweiten MG 300B aus, um zu veranlassen, dass der Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt mit dem Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom zusammenfällt, während die benötigte Fahrzeugleistung erfüllt wird.
In S15 betätigt die ECU 400 die AGR-Vorrichtung.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform, ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit Zylinderdirekteinspritzung, der eine AGR-Vorrichtung hat, und einem Motor bzw. Elektromotor keine hohe Leistung ausgeben muss (d. h. wenn ein benötigter Verbrennungsmotorarbeitspunkt in den Nicht-AGR-Bereich fällt), steuert die ECU 400 den Verbrennungsmotor und den Motor bzw. Elektromotor, um die AGR-Vorrichtung in Betrieb zu halten, während die geforderte Fahrzeugleistung erfüllt wird. Somit kann die Anforderung des Nutzers erfüllt werden und ein besserer Kraftstoffverbrauch realisiert werden.
Erste beispielhafte Abwandlung
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq korrigiert, ohne die Antriebsleistungsübertragung, die thermische Effizienz bzw. den thermischen Wirkungsgrad und dergleichen besonders zu berücksichtigen (siehe 4). Die Antriebsleistungsübertragung, die thermische Effizienz bzw. der thermische Wirkungsgrad und dergleichen können beim Korrigieren des benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkts OPreq berücksichtigt werden.
7 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Technik, um den Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom (oder den korrigierten benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq) einzustellen. Wie in 7 gezeigt ist, kann, falls der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt in den Nicht-AGR-Bereich fällt, der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq mit der gleichen Leistung verschoben werden, um in den AGR-Bereich zu fallen (siehe Pfeil A in 7), und zudem kann ein Kennfeld oder dergleichen mit der Antriebsleistungsübertragung, der thermischen Effizienz und dergleichen berücksichtigt werden, um den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt in den AGR-Bereich bis zu einem Arbeitspunkt zu verschieben, der eine optimale Antriebsleistungsübertragung, eine optimale thermische Effizienz und dergleichen zulässt (siehe Pfeil B in 7), und der verschobene Verbrennungsmotorarbeitspunkt kann als Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom eingestellt werden. Das kann die AGR-Vorrichtung in Betrieb halten und zudem eine optimale Antriebsleistungsübertragung, optimale thermische Effizienz und dergleichen erzielen.
Zweite beispielhafte Abwandlung
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform stellt, wenn der Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom mit dem benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq verglichen wird, der erstgenannte eine geringere Verbrennungsmotordrehzahl, ein höheres Drehmoment und die gleiche Leistung bereit (siehe 4). Alternativ kann der erstgenannte die gleiche Verbrennungsmotordrehzahl und ein größeres Drehmoment (d. h. eine größere Leistung) bereitstellen.
8 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Technik zur Einstellung des Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkts OPcom (oder zur Korrektur des benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkts OPreq). Wie in 8 gezeigt ist, kann, wenn der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq in den Nicht-AGR-Bereich fällt, der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq zu einem Arbeitspunkt verschoben werden, der eine höhere Leistung als der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq bereitstellt und ebenso in den AGR-Bereich fällt, und der derart verschobene Verbrennungsmotorarbeitspunkt kann als Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom eingestellt werden. Hierbei ist die Vebrennungsmotor-Solldrehzahl Necom die benötigte Verbrennungsmotordrehzahl Nereq. Dies beseitigt die Notwendigkeit der Änderung der Drehzahl, so dass, wenn beispielsweise ein Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt in den Nicht-AGR-Bereich fällt, der Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt früh in den AGR-Bereich verschoben werden kann.
9 zeigt ein Nomogramm, wie der Verbrennungsmotor 100, der erste MG 300A und der zweite MG 300B gemäß der vorliegenden beispielhaften Abwandlung gesteuert werden. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird, bei der vorliegenden beispielhaften Abwandlung, der Verbrennungmotor-Sollarbeitspunkt OPcom eingestellt, um Necom = Nereq und Tecom > Tereq bereitzustellen, so dass die Leistung des Verbrennungsmotor-Sollarbeitswerts OPcom entsprechend über die des benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkts OPreq zunimmt, und die vom Verbrennungsmotor 100 über die Antriebsleistungsverteilvorrichtung 200 auf die Antriebswelle 212 übertragene Leistung (nachfolgend auch als „Verbrennungsmotorleistung” bezeichnet) ebenso zunimmt. Dementsprechend verringert die ECU 400 das Drehmoment Tm des zweiten MG um die Größe, die der Zunahme der Verbrennungsmotorleistung entspricht. Dies kann die AGR-Vorrichtung in Betrieb halten und zudem die benötigte Fahrzeugleistung ohne Variation der Gesamtfahrzeugleistung sicherstellen.
Dritte beispielhafte Abwandlung
Bei der ersten beispielhaften Abwandlung wird der Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom unter Berücksichtigung eines optimalen Arbeitspunkts eingestellt, und bei der zweiten beispielhaften Abwandlung wird der Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom hinsichtlich seiner Leistung erhöht, dass diese höher ist als beim benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq. Die erste und zweite beispielhaften Abwandlung können kombiniert werden, um die Leistung des Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkts OPcom im Vergleich zum benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq unter Berücksichtigung eines optimalen Arbeitspunkts zu erhöhen.
10 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Technik zum Einstellen des Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkts OPcom (oder zum Korrigieren des benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkts OPreq) bei der vorliegenden beispielhaften Abwandlung. Wie in 10 gezeigt ist, kann, wenn der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq in den Nicht-AGR-Bereich fällt, der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq zu einem Arbeitspunkt bewegt werden, der eine höhere Leistung als der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt OPreq bereitstellt und auch in den AGR-Bereich fällt (siehe Pfeil C in 10), und zudem kann ein Kennfeld oder dergleichen mit einer Antriebsleistungsübertragung, einer thermischen Effizienz und dergleichen berücksichtigt werden, um den verschobenen Verbrennungsmotorarbeitspunkt im AGR-Bereich zu einem Arbeitspunkt zu verschieben, der eine optimale Antriebsleistungsübertragung, thermische Effizienz und dergleichen bereitstellt (siehe Pfeil D in 10), und der so verschobene Verbrennungsmotorarbeitspunkt kann als Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkt OPcom eingestellt werden. Auch dies kann die AGR-Vorrichtung in Betrieb halten und überdies eine optimale Antriebsleistungsübertragung, optimale thermische Effizienz und dergleichen erzielen, wie dies bei der ersten beispielhaften Abwandlung der Fall ist.
Darüber hinaus kann die vorliegende beispielhafte Abwandlung, wie bei der zweiten beispielhaften Abwandlung, die Leistung des Verbrennungsmotor-Sollarbeitspunkts OPcom über die des benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkts OPreq erhöhen. Dementsprechend reicht das Verringern des Drehmoments Tm des zweiten MG um die Menge, die der Menge der erhöhten Verbrennungsmotorleistung entspricht, wie vorstehend mit Bezugnahme auf 9 beschrieben wurde.
Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform und deren erste bis dritte beispielhafte Abwandlungen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Anwendung bei einem Verbrennungsmotor 100, wie in 2 gezeigt, beschränkt; vielmehr ist sie auch bei Verbrennungsmotoren mit AGR-Vorrichtungen anwendbar (insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit Zylindereinspritzung).
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Anwendung auf ein Fahrzeug 10, wie es in 1 gezeigt ist, beschränkt; vielmehr ist sie auch auf Hybridfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor mit der AGR-Vorrichtung und einem Motor bzw. Elektromotor anwendbar. Wie beispielsweise in 11 gezeigt ist, kann es sich dabei um ein Fahrzeug 10A mit einem Verbrennungsmotor 100 mit Zylindereinspritzung und einer AGR-Vorrichtung sowie einem einzelnen Motor/Generator 300 handeln. Ein derartiges Fahrzeug 10A erlaubt, dass die Einstellrate der Verbrennungsmotorlast vom Motorgenerator 300 absorbiert wird und gewährt somit einen größeren Freiheitsgrad hinsichtlich der Steuerung des Verbrennungsmotorarbeitspunkts oder einer Verbrennungsmotorlast, um den AGR-Bereich beizubehalten, so dass die folgende Erfindung leichter hierauf angewandt werden kann.
Es ist ersichtlich, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen beispielhaft sind und in keiner Weise beschränkend gelten. Der Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche, nicht jedoch durch die vorgenannte Beschreibung, definiert und es ist beabsichtigt, jedwede Abwandlung zu umfassen, die im Umfang und Äquivalenzbereich der Begriffe der Ansprüche liegt.
Bezugszeichenliste

10, 10A: Fahrzeug
12: Antriebsrad
14: Drehzahlreduzierer bzw. Reduktionsgetriebe
100: Verbrennungsmotor
110: Verbrennungsmotorkörper
111: Zylinder
112: Ansaugport
113: Auslassport
114: Zylinderinjektor
120: Ansaugleitung
121: elektronische Drosselklappe
130: mit Ausgleichsbehälter ausgestatteter Ansaugkrümmer
131: Ausgleichsbehälter
132: Ansaugkrümmer
140: Zuführkammer
150: Auslasskrümmer
160: Abgasrohr
170: AGR-Leitung
180: AGR-Ventil
200: Antriebsleistungsverteilvorrichtung
212: Ausgangswelle
300: Motor/Generator
310: Batterie
320: Verstärkungswandler
330: Inverter
340: Überwachungseinheit
400: ECU
410: Berechnungseinheit für benötigte Fahrzeugleistung
420: Berechnungseinheit für benötigten Arbeitspunkt
430: Speichereinheit für Grenzlinie
440: Einstelleinheit für Sollarbeitspunkt
450: Steuereinheit für Antriebsleistung

Claims

Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor (100), der mit einer Rückführvorrichtung (170, 180) zum Zurückführen eines Teiles des Abgases zu einem Ansaugluftweg ausgestaltet ist, und einen Motor (300A, 300B) hat, der mit dem Verbrennungsmotor zusammenarbeitet, um eine Fahrzeugantriebskraft zu erzeugen, wobei die Rückführvorrichtung betätigt wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem Rückführbereich betrieben wird, und wobei die Rückführvorrichtung gestoppt wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem Nicht-Rückführbereich betrieben wird, der ein kleineres Drehmoment aufweist, als der Rückfürbereich, die Steuervorrichtung weist auf: eine Berechnungseinheit (410), die eine geforderte Fahrzeugleistung, die für das Fahrzeug gefordert wird, berechnet; und eine Steuereinheit (420–450), die den Verbrennungsmotor und den Motor steuert, um den Verbrennungsmotor im Rückführbereich zu betreiben, während die geforderte Fahrzeugleistung erfüllt wird.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor ein Einspritzventil hat, um Kraftstoff direkt in einen Zylinder einzuspritzen.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit einen Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt, der durch eine Istdrehzahl des Verbrennungsmotors und ein Ist-Drehmoment des Verbrennungsmotors bestimmt wird, so steuert, dass er in den Rückführbereich fällt.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit einen benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt basierend auf der geforderten Fahrzeugleistung berechnet und die Steuereinheit, falls der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt in den Rückführbereich fällt, den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt als Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt setzt, wohingegen die Steuereinheit, falls der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt nicht in den Rückführbereich fällt, den benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkt zu einem höheren Drehmoment verschiebt, um in den Rückführbereich zu fallen, um einen korrigierten Verbrennungsmotorarbeitspunkt bereitzustellen, und den korrigierten als den Verbrennungsmotor-Istarbeitspunkt setzt.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei der korrigierte Verbrennungsmotorarbeitspunkt eine geringere Verbrennungsmotordrehzahl und ein höheres Drehmoment als und die gleiche Leistung wie der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt bereitstellt.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei der korrigierte Verbrennungsmotorarbeitspunkt die gleiche Verbrennungsmotordrehzahl wie und eine größere Leistung als der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt bereitstellt.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei der korrigierte Verbrennungsmotorarbeitspunkt eine geringere Verbrennungsmotordrehzahl, ein höheres Drehmoment und eine größere Leistung als der benötigte Verbrennungsmotorarbeitspunkt bereitstellt.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, wobei, wenn die Leistung des korrigierten Verbrennungsmotorarbeitspunkts über die des benötigten Verbrennungsmotorarbeitspunkts erhöht wird, die Steuereinheit die Leistung des Motors in dem Maß, in welchem die Leistung des korrigierten Verbrennungsmotorarbeitspunkts zunimmt, verringert, so dass die geforderte Fahrzeugleistung erfüllt wird.