JP2006112281A - Internal combustion engine, hybrid vehicle equipped with the same, and method for controlling internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに内燃機関の制御方法に関し、詳しくは、排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置が取り付けられた内燃機関を有する内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びにこうした内燃機関の制御方法に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine device, a hybrid vehicle equipped with the internal combustion engine device, and a control method for the internal combustion engine, and more particularly, to an internal combustion engine device having an internal combustion engine to which an exhaust gas purification device having a catalyst for purifying exhaust gas is attached. The present invention relates to a hybrid vehicle and a method for controlling such an internal combustion engine.
従来、この種の内燃機関装置としては、エンジンの回転数を急減する際に吸入空気量の嵩上げを行なうものが提案されている(例えば、特許文献1参照)この装置では、エンジンの回転数を急減する際には、燃料カットを禁止すると共にエンジンの燃焼を継続することができる最小限の吸入空気量がエンジンに供給されるようアイドル回転速度制御弁を制御することにより、エンジンの燃焼を継続した状態でその回転数を減少させ、排気を浄化する触媒コンバータの触媒が高温リーン雰囲気に晒されることによる触媒劣化を防止している。
このようにエンジンの回転数を急減する際にエンジンの燃焼を継続させる場合、エンジンの動作環境やエンジンの運転制御における学習値のバラツキなどによってはエンジンの回転数が減少しない場合やエンジンの回転数が増加する場合が生じ得る。特に、走行状態に対して自由にエンジンの運転ポイントを変更できるハイブリッド車などに適用される構成とした場合、エンジンの回転数の増加を抑えることができず、エンジンが吹き上がってしまう場合が生じ、運転者(操作者)や搭乗者などに違和感を与えてしまう。 As described above, when the engine combustion is continued when the engine speed is suddenly reduced, the engine speed may not decrease or the engine speed may not be reduced due to variations in the learning value in the engine operating environment and engine operation control. May increase. In particular, when the configuration is applied to a hybrid vehicle that can freely change the operating point of the engine according to the running state, an increase in the engine speed cannot be suppressed and the engine may blow up. , The driver (operator) and the passenger will feel uncomfortable.
本発明の内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに内燃機関の制御方法は、内燃機関の回転数を減少させる際における触媒劣化の防止と内燃機関の回転数の予期しない増加の抑制とを図ることを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY An internal combustion engine device, a hybrid vehicle equipped with the internal combustion engine device, and an internal combustion engine control method according to the present invention aim to prevent catalyst deterioration and reduce an unexpected increase in the internal combustion engine speed when the rotational speed of the internal combustion engine is decreased. For the purpose.
本発明の内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに内燃機関の制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。 The internal combustion engine device of the present invention, the hybrid vehicle equipped with the same, and the control method of the internal combustion engine employ the following means in order to achieve the above-mentioned object.
本発明の内燃機関装置は、
排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置が取り付けられた内燃機関装置であって、
前記内燃機関の吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段と、
前記内燃機関の吸入空気量に応じて燃料噴射を行なう燃料噴射手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の回転数を減少させる際、前記触媒の劣化を防止するための劣化防止用吸入空気量を前記内燃機関に供給して該内燃機関の燃焼が継続されるよう前記吸入空気量調節手段と前記燃料噴射手段とを制御する触媒劣化防止制御を実行すると共に前記検出された内燃機関の回転数の変化率が閾値用変化率を超えたときには前記触媒劣化防止制御において前記内燃機関に供給される吸入空気量が制限されるよう前記吸入空気量調節手段と前記燃料噴射手段を制御する減少時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The internal combustion engine device of the present invention is
An internal combustion engine device to which an exhaust gas purification device having a catalyst for purifying exhaust gas is attached,
Intake air amount adjusting means for adjusting the intake air amount of the internal combustion engine;
Fuel injection means for performing fuel injection according to the intake air amount of the internal combustion engine;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine;
When reducing the rotational speed of the internal combustion engine, the intake air amount adjusting means is configured to supply a deterioration prevention intake air amount for preventing deterioration of the catalyst to the internal combustion engine so that combustion of the internal combustion engine is continued. When the detected rate of change in the rotational speed of the internal combustion engine exceeds the threshold change rate, the catalyst deterioration prevention control is supplied to the internal combustion engine. A control unit at the time of decrease for controlling the intake air amount adjusting means and the fuel injection means so that the intake air amount to be controlled is limited;
It is a summary to provide.
この本発明の内燃機関装置では、内燃機関の回転数を減少させる際には、内燃機関に取り付けられた排気浄化装置の触媒の劣化を防止するための劣化防止用吸入空気量を内燃機関に供給して内燃機関の燃焼が継続されるよう吸入空気量調節手段と燃料噴射手段とを制御する触媒劣化防止制御を実行すると共に内燃機関の回転数の変化率が閾値用変化率を超えたときには触媒劣化防止制御において内燃機関に供給される吸入空気量が制限されるよう吸入空気量調節手段と燃料噴射手段を制御する。これにより、内燃機関の回転数の変化率が閾値用変化率を超えて吹き上がるのを抑制することができる。もとより、排気浄化装置の触媒の劣化を防止することができる。 In this internal combustion engine device according to the present invention, when the rotational speed of the internal combustion engine is reduced, an intake air amount for preventing deterioration is supplied to the internal combustion engine in order to prevent deterioration of the catalyst of the exhaust purification device attached to the internal combustion engine. Then, the catalyst deterioration prevention control is performed to control the intake air amount adjusting means and the fuel injection means so that the combustion of the internal combustion engine is continued, and when the change rate of the rotational speed of the internal combustion engine exceeds the threshold change rate, the catalyst In the deterioration prevention control, the intake air amount adjusting means and the fuel injection means are controlled so that the intake air amount supplied to the internal combustion engine is limited. Thereby, it can suppress that the change rate of the rotation speed of an internal combustion engine blows up exceeding the change rate for threshold values. Of course, it is possible to prevent deterioration of the catalyst of the exhaust purification device.
こうした本発明の内燃機関装置において、前記減少時制御手段は、前記内燃機関の運転状態の変化が予定されている許容変化範囲内にあるときには第1の変化率を前記閾値変化率として用いて制御し、前記内燃機関の運転状態の変化が前記許容変化範囲外にあるときには前記第1の変化率より大きな第2の変化率を用いて制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の運転状態の変化に応じて触媒劣化防止制御における内燃機関に供給される吸入空気量の制限を行なうことができる。なお、第1の変化率は値0を用いることができる。こうした態様の本発明の内燃機関装置において、前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を備え、前記減少時制御手段は、前記前記吸入空気量検出手段により検出された吸入空気量の変化率が所定範囲内のときには前記内燃機関の運転状態の変化が前記許容変化範囲内にあるとして制御し、前記吸入空気量検出手段により検出された吸入空気量の変化率が所定範囲外のときには前記内燃機関の運転状態の変化が前記許容変化範囲外にあるとして制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、吸入空気量の変化率に応じて触媒劣化防止制御における内燃機関に供給される吸入空気量の制限を行なうことができる。 In such an internal combustion engine apparatus of the present invention, the decrease time control means performs control using the first rate of change as the threshold rate of change when the change of the operating state of the internal combustion engine is within a predetermined allowable change range. In addition, when the change in the operating state of the internal combustion engine is outside the allowable change range, the control unit may be a means for controlling using a second change rate larger than the first change rate. By so doing, it is possible to limit the amount of intake air supplied to the internal combustion engine in the catalyst deterioration prevention control according to changes in the operating state of the internal combustion engine. Note that a value of 0 can be used for the first rate of change. The internal combustion engine apparatus of the present invention having such an aspect includes intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the internal combustion engine, and the decrease time control means is the intake air amount detected by the intake air amount detection means. When the change rate of the intake air amount is within a predetermined range, control is performed so that the change in the operating state of the internal combustion engine is within the allowable change range, and the change rate of the intake air amount detected by the intake air amount detection means is outside the predetermined range. Sometimes, it may be a means for controlling that the change in the operating state of the internal combustion engine is outside the allowable change range. By so doing, it is possible to limit the amount of intake air supplied to the internal combustion engine in the catalyst deterioration prevention control according to the rate of change of the intake air amount.
また、本発明の内燃機関装置において、前記劣化防止用吸入空気量は通常時の吸入空気量に対して吸入空気量を嵩上げして得られる空気量であり、前記吸入空気量の制限は前記吸入空気量の嵩上げの中止であるものとすることもできる。 In the internal combustion engine device of the present invention, the deterioration preventing intake air amount is an air amount obtained by raising the intake air amount with respect to a normal intake air amount, and the restriction of the intake air amount is the intake air amount. It can also be said that the increase in the amount of air is stopped.
さらに、本発明の内燃機関装置において、前記触媒劣化防止制御は、前記内燃機関からの出力トルクが値0となる吸入空気量を上限として行なわれる制御であるものとすることもできる。こうすれば、過剰な吸入空気量が内燃機関に供給されるのを抑制することができる。 Furthermore, in the internal combustion engine device of the present invention, the catalyst deterioration prevention control may be control performed with an intake air amount at which an output torque from the internal combustion engine has a value of 0 as an upper limit. In this way, it is possible to suppress an excessive intake air amount from being supplied to the internal combustion engine.
本発明のハイブリッド車は、
車両に要求される動力に拘わらず運転可能な内燃機関を有する上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置、即ち、基本的には、排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置が取り付けられた内燃機関を有する内燃機関装置であって、前記内燃機関の吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段と、前記内燃機関の吸入空気量に応じて燃料噴射を行なう燃料噴射手段と、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記内燃機関の回転数を減少させる際、前記触媒の劣化を防止するための劣化防止用吸入空気量を前記内燃機関に供給して該内燃機関の燃焼が継続されるよう前記吸入空気量調節手段と前記燃料噴射手段とを制御する触媒劣化防止制御を実行すると共に前記検出された内燃機関の回転数の変化率が閾値用変化率を超えたときには前記触媒劣化防止制御において前記内燃機関に供給される吸入空気量が制限されるよう前記吸入空気量調節手段と前記燃料噴射手段を制御する減少時制御手段と、を備える内燃機関装置と、
走行用の動力を出力可能な電動機と、
を備えることを要旨とする。
The hybrid vehicle of the present invention
The internal combustion engine apparatus of the present invention according to any one of the above aspects having an internal combustion engine that can be operated regardless of the power required for the vehicle, that is, basically an exhaust purification apparatus having a catalyst for purifying exhaust gas is attached. An internal combustion engine device having an internal combustion engine, the intake air amount adjusting means for adjusting the intake air amount of the internal combustion engine, the fuel injection means for performing fuel injection according to the intake air amount of the internal combustion engine, and the internal combustion engine A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the engine, and an intake air amount for preventing deterioration for preventing the catalyst from being deteriorated when the rotational speed of the internal combustion engine is reduced, to the internal combustion engine; When the catalyst deterioration prevention control is performed to control the intake air amount adjusting means and the fuel injection means so that the combustion of the engine continues, and the detected change rate of the internal combustion engine speed exceeds the threshold change rate. An internal combustion engine system and a reduction time control means for controlling said fuel injection means and said intake air quantity adjusting means so that the intake air amount supplied to the internal combustion engine in the catalyst deterioration preventing control is limited to,
An electric motor capable of outputting driving power;
It is a summary to provide.
この本発明のハイブリッド車では、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置を備えるから、本発明の内燃機関装置が奏する効果、例えば、内燃機関の回転数の変化率が閾値用変化率を超えて吹き上がるのを抑制することができる効果や排気浄化装置の触媒の劣化を防止することができる効果などと同様な効果を奏することができる。 Since the hybrid vehicle of the present invention includes the internal combustion engine device of the present invention according to any one of the above-described aspects, the effect exhibited by the internal combustion engine device of the present invention, for example, the rate of change in the rotational speed of the internal combustion engine is the threshold rate of change. The effect similar to the effect which can suppress that it blows over, the effect which can prevent deterioration of the catalyst of an exhaust gas purification apparatus, etc. can be show | played.
こうした本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備えるものとすることもできる。 In such a hybrid vehicle of the present invention, a part of the power of the internal combustion engine is connected to the output shaft of the internal combustion engine and a drive shaft connected to the axle, and input / output of electric power and power is used as the drive shaft. It can also be provided with output power power input / output means.
本発明の内燃機関の制御方法は、
排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置が取り付けられた内燃機関の制御方法であって、
前記内燃機関の回転数を減少させる際、前記触媒の劣化を防止するための劣化防止用吸入空気量を前記内燃機関に供給して該内燃機関の燃焼を継続する触媒劣化防止制御を実行すると共に前記内燃機関の回転数の変化率が閾値用変化率を超えたときには前記触媒劣化防止制御において前記内燃機関に供給される吸入空気量が制限されるよう制御する
ことを要旨とする。
The internal combustion engine control method of the present invention includes:
A control method for an internal combustion engine equipped with an exhaust purification device having a catalyst for purifying exhaust,
When the rotational speed of the internal combustion engine is reduced, the deterioration prevention intake control for preventing deterioration of the catalyst is supplied to the internal combustion engine and the catalyst deterioration prevention control for continuing combustion of the internal combustion engine is executed. The gist is to control the intake air amount supplied to the internal combustion engine in the catalyst deterioration prevention control when the change rate of the rotational speed of the internal combustion engine exceeds a threshold change rate.
この本発明の内燃機関の制御方法では、内燃機関の回転数を減少させる際には、内燃機関に取り付けられた排気浄化装置の触媒の劣化を防止するための劣化防止用吸入空気量を内燃機関に供給して内燃機関の燃焼を継続する触媒劣化防止制御を実行すると共に内燃機関の回転数の変化率が閾値用変化率を超えたときには触媒劣化防止制御において内燃機関に供給される吸入空気量が制限されるよう制御するから、内燃機関の回転数の変化率が閾値用変化率を超えて吹き上がるのを抑制することができると共に排気浄化装置の触媒の劣化を防止することができる。 In the control method for an internal combustion engine according to the present invention, when the rotational speed of the internal combustion engine is reduced, the intake air amount for preventing deterioration is used to prevent the deterioration of the catalyst of the exhaust purification device attached to the internal combustion engine. The amount of intake air supplied to the internal combustion engine in the catalyst deterioration prevention control when the rate of change in the engine speed exceeds the threshold rate change rate is executed. Therefore, it is possible to suppress the rate of change of the rotational speed of the internal combustion engine from exceeding the threshold rate of change and to prevent deterioration of the catalyst of the exhaust emission control device.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例である内燃機関装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図2に示すように、エアクリーナ122により清浄された空気をスロットルバルブ124を介して吸入すると共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ128を介して燃料室に吸入し、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換する。エンジン22からの排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する触媒(三元触媒)134bを有する浄化装置134を介して外気へ排出される。
The
浄化装置134の触媒134bは、白金(Pt)やパラジウム(Pd)などの酸化触媒と、ロジウム(Rh)などの還元触媒と、セリア(CeO2)などの助触媒などにより構成されている。そして、酸化触媒の作用により排気に含まれるCOやHCが水(H2O)や二酸化炭素(CO2)に浄化され、還元触媒の作用により排気に含まれるNOxが窒素(N2)や酸素(O2)などに浄化される。こうした触媒134bは、混合気の空燃比が理論空燃比近傍のいわゆるウインドウ領域のときに還元触媒によるNOxの吸着・分解反応とその際に生成する酸化成分によるHC,COの酸化反応とがバランスよく進み、HC、CO、NOxのすべてに対して高い浄化率を示し、高温(例えば800℃以上)でリーン雰囲気に晒されると、酸化触媒や還元触媒が粒成長して表面積が低下することなどにより劣化し、その浄化機能が低下する。
The
エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により制御されている。エンジンECU24は、CPU24aを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU24aの他に処理プログラムを記憶するROM24bと、データを一時的に記憶するRAM24cと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンECU24には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンECU24には、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランクポジションやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からの冷却水温,クランクケースに取り付けられたノックセンサ152からのノック信号,エアクリーナ122の後段に設けられた吸気温センサ123からの吸気温,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ128や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ144からのカムポジション,スロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ146からのスロットルポジション,エンジン22の負荷としての吸入空気量を検出するバキュームセンサ148からの吸入空気量,浄化装置134の上流側に取り付けられた空燃比センサ135aからの空燃比,浄化装置134の下流側に取り付けられた酸素センサ135bからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンECU24からは、燃料噴射弁126への駆動信号や、スロットルバルブ124のポジションを調節するスロットルモータ136への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル138への制御信号、吸気バルブ128の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構150への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータを出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止したりエンジン22をアイドリング運転した状態でモータMG2から要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードは、充放電運転モードにおいてバッテリ50の充放電を伴わないときとなるので、実施例のハイブリッド自動車20は、充放電運転モードとモータ運転モードとにより走行することになる。
The
次に、実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、充放電運転モードによる走行からモータ運転モードによる走行に切り替えられたときや充放電運転モードで踏み込んでいたアクセルペダル83がオフされたときなどエンジン22の回転数Neを急減するときのエンジン22の制御について説明する。このとき、浄化装置134の触媒134bが高温リーン雰囲気に晒されないよう燃料カットを禁止してエンジン22の燃焼を継続する触媒劣化抑制制御を行なう。この触媒劣化抑制制御では、エンジン22で燃焼を継続する最小限の吸入空気量として予め設定された嵩上げ空気量を吸入空気量に加えて嵩上げし、更にエンジン22の燃焼状態からエンジン22が失火しないように且つエンジン22から出力されるトルクが値0以下となるようスロットルバルブ124の開度(スロットル開度)THを制御する。
Next, the operation of the
エンジンECU24は、こうした触媒劣化抑制制御を実行している最中に、触媒劣化抑制制御禁止判定処理を繰り返し実行する。図3は、触媒劣化抑制制御禁止判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、エンジンECU24は、まず、エンジン22の回転数Neやバキュームセンサ148からの吸入空気量KLなど判定処理に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、エンジン22の回転数Neは、図示しない回転数検出ルーチンでクランクポジションセンサ140により検出されるクランクポジションを用いて計算されてRAM24cに書き込まれたものを入力するものとした。
The
こうしてデータを入力すると、前回このルーチンが実行されたときに入力されたエンジン22の回転数Neから今回入力したエンジン22の回転数Neを減じて回転数変化量ΔNeを計算すると共に前回このルーチンが実行されたときに入力された吸入空気量KLから今回入力した吸入空気量KLを減じて空気変化量ΔKLを計算する(ステップS110)。ここで、回転数変化量ΔNeは、このルーチンの起動間隔時間当たりの回転数変化量であるから、起動間隔時間で割れば起動間隔時間当たりの回転数の平均変化率となる。いま、このルーチンの起動間隔時間は一定であるから、回転数変化量ΔNeを回転数Neの変化率として考えることもできる。同様に、空気変化量ΔKLも吸入空気量KLの変化率と考えることもできる。
When the data is input in this way, the rotational speed change amount ΔNe is calculated by subtracting the rotational speed Ne of the
続いて、空気変化量ΔKLを閾値ΔKL1と閾値ΔKL2とにより設定される過渡判定範囲内にあるか否かを判定する(ステップS120)。ここで、閾値ΔKL1および閾値ΔKL2は、エンジン22の運転状態が過渡状態にあるか否かを判定するものであり、閾値ΔKL1は負の値として設定され、閾値ΔKL2は正の値として設定される。そして、空気変化量ΔKLが値0を含む過渡判定範囲内にあるときにはエンジン22の運転状態は過渡状態にないと判定し、空気変化量ΔKLが過渡判定範囲外にあるときにはエンジン22の運転状態は過渡状態にあると判定する。空気変化量ΔKLによりエンジン22の運転状態が過渡状態にあるか否かを判定することができるのは、エンジン22は吸入空気量KLの変化が小さいときには運転状態の変化が小さく、吸入空気量KLの変化が大きいときには運転状態の変化が大きいことに基づく。空気変化量ΔKLが過渡判定範囲内にあるときにはエンジン22の運転状態は過渡状態ではないと判断して閾値ΔNrefに設定値ΔN1(実施例では、値0)を設定し(ステップS130)、空気変化量ΔKLが過渡判定範囲外にあるときにはエンジン22の運転状態は過渡状態である判断して閾値ΔNrefに設定値ΔN1より若干大きな値として設定された設定値ΔN2を設定する(ステップS140)。エンジン22の運転状態によって閾値ΔNrefに設定する値を変えることについては後述する。
Subsequently, it is determined whether or not the air change amount ΔKL is within a transient determination range set by the threshold value ΔKL1 and the threshold value ΔKL2 (step S120). Here, the threshold value ΔKL1 and the threshold value ΔKL2 are used to determine whether or not the operating state of the
そして、回転数変化量ΔNeを閾値ΔNrefと比較し(ステップS150)、回転数変化量ΔNeが閾値ΔNref以下のときにはこれで触媒劣化抑制制御禁止判定ルーチンを終了し、回転数変化量ΔNeが閾値ΔNrefを超えているときには触媒劣化抑制制御を禁止して(ステップS160)、触媒劣化抑制制御禁止判定ルーチンを終了する。触媒劣化抑制制御が禁止されると、吸入空気量の嵩上げなどが停止されるから、エンジン22の回転数Neは急速に減少する。閾値ΔNrefには、実施例では値0の設定値ΔN1かこれより若干大きな設定値ΔN2が入力されるから、回転数変化量ΔNeが閾値ΔNrefを超える状態は、エンジン22の回転数Neが増加する状態となる。したがって、実施例では、触媒劣化抑制制御を行なうことによりエンジン22の燃焼を継続した状態でその回転数Neを減少しようとしているときにエンジン22の回転数Neが増加したときには、触媒劣化抑制制御を禁止してエンジン22の回転数Neの増加を抑制すると共にエンジン22の回転数Neを急速に減少させるのである。実施例の触媒劣化抑制制御では、上述したように、エンジン22で燃焼を継続する嵩上げ空気量を吸入空気量に加え、更にエンジン22の燃焼状態からエンジン22が失火しないように且つエンジン22から出力されるトルクが値0以下となるようスロットル開度THを制御するため、通常は、エンジン22の回転数Neが増加することはない。しかし、燃料噴射制御や点火制御などのエンジン22の運転制御に用いている学習値のバラツキやエンジンフリクションのバラツキによりエンジン22の回転数Neが増加する場合が生じる。実施例では、こうしたエンジン22の回転数Neの増加が生じたときに触媒劣化抑制制御を禁止することにより、増加しかけたエンジン22の回転数Neの増加を抑制すると共に回転数Neを迅速に減少させるのである。エンジン22の回転数Neの増加の判定は、エンジン22の運転状態が安定なときに比してエンジン22の運転状態が不安定なときの方が誤判定が多くなる。実施例では、こうした誤判定を少なくするために、エンジン22の運転状態が過渡状態にないときには値0に設定された設定値ΔN1を閾値ΔNrefに設定して回転数Neの増加を判定し、エンジン22の運転状態が過渡状態にあるときには設定値ΔN1より若干大きな値の設定値ΔN2を閾値ΔNrefに設定して回転数Neの増加を判定している。これにより、エンジン22の回転数Neの増加の判定をより適正に行なうことができる。なお、吸入空気量の嵩上げの停止は吸入空気量KLが急変するため、レート処理などにより行なわれる。
Then, the engine speed change amount ΔNe is compared with the threshold value ΔNref (step S150). When the engine speed change amount ΔNe is equal to or smaller than the threshold value ΔNref, the catalyst deterioration suppression control prohibition determination routine is ended, and the engine speed change amount ΔNe becomes the threshold value ΔNref. Is exceeded (step S160), the catalyst deterioration suppression control prohibition determination routine is terminated. When the catalyst deterioration suppression control is prohibited, the increase in the intake air amount is stopped, so that the rotational speed Ne of the
図4は、触媒劣化抑制制御を実行しながらエンジン22の回転数Neを減少させる際に回転数Neが増加して触媒劣化抑制制御を禁止したときの嵩上げ空気量とエンジン22の回転数Neと回転数変化量ΔNeと吸入空気量KLと空気変化量ΔKLの時間変化の一例を模式的に示す説明図である。図示するように、時間T1に踏み込まれていたアクセルペダル83がオフされ、触媒劣化抑制制御の実行を伴ってエンジン22の回転数Neを減少させようとする制御が開始される。通常は速やかにエンジン22の回転数Neは減少するが、学習値のバラツキやエンジンフリクションのバラツキによりエンジン22の回転数Neが速やかに減少しない場合が生じる。そして、エンジン22の回転数Neが若干増加した時間T2に回転数変化量ΔNeが値0にセットされた閾値ΔNrefを超え、触媒劣化抑制制御が禁止される。これにより、吸入空気量KLの嵩上げが停止されるから、エンジン22の回転数Neは急速に減少する。
FIG. 4 shows the amount of air raised when the rotation speed Ne is increased and the catalyst deterioration suppression control is prohibited when the rotation speed Ne of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、触媒劣化抑制制御を実行しながらエンジン22の回転数Neを減少しようとしているときにエンジン22の回転数Neが増加したときには触媒劣化抑制制御を禁止するから、エンジン22が吹き上がるのを抑制することができる。しかも、エンジン22の運転状態が過渡状態であるか否かによりエンジン22の回転数Neの増加を判定する閾値ΔNrefを変更するから、エンジン22の回転数Neの増加の判定をより適正に行なうことができる。また、エンジン22の運転状態が過渡状態であるか否かを吸入空気量KLの変化量により判定するから、エンジン22の運転状態が過渡状態であるか否かをより適正に判定することができる。もとより、触媒劣化抑制制御を行なうから、浄化装置134の触媒134bの劣化を抑制することができる。
According to the
ここで、実施例では、スロットルバルブ124やスロットルモータ136,スロットルバルブポジションセンサ146が吸入空気量調節手段に相当し、燃料噴射弁126が燃料噴射手段に相当し、クランクポジションセンサ140からのクランクポジションに基づいてエンジン22の回転数Neを計算するエンジンECU24のCPU24aが回転数検出手段に相当し、触媒劣化抑制制御を実行すると共に図3の触媒劣化抑制制御禁止判定ルーチンを実行するエンジンECU24のCPU24aが減少時制御手段に相当する。
Here, in the embodiment, the
実施例のハイブリッド自動車20では、吸入空気量KLの変化量(空気変化量ΔKL)に基づいてエンジン22の運転状態が過渡状態にあるか否かを判定したが、空気変化量ΔKL以外のパラメータに基づいてエンジン22の運転状態が過渡状態にあるか否かを判定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転状態が過渡状態にあるか否かによりエンジン22の回転数Neの増加を判定する閾値ΔNrefを変更するものとしたが、エンジン22の運転状態に拘わらず、一定の値の閾値ΔNrefによりエンジン22の回転数Neの増加を判定するものとしてもよい。この場合、閾値ΔNrefは値0に限られず、値0より若干大きな値や値0より若干小さな値などとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、触媒劣化抑制制御を実行しながらエンジン22の回転数Neを減少しようとしているときにエンジン22の回転数Neが増加したときには触媒劣化抑制制御を禁止するものとしたが、触媒劣化抑制制御の禁止に代えて触媒劣化抑制制御における嵩上げ空気量を制限するものとしてもよい。例えば、エンジン22の回転数Neが増加したときには嵩上げ空気量に値1より小さい補正係数を乗じた空気量を嵩上げ空気量として触媒劣化抑制制御を実行するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図5の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図5における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図6の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。また、エンジン22を車両に要求される動力に拘わらずに運転することができる自動車であれば如何なる構成の自動車としても構わない。
In the
実施例では、本発明の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車20について説明したが、本発明の内燃機関装置はハイブリッド自動車20に搭載されるものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶,航空機などの移動体に搭載されるものとしてもよいし、移動しない設備に組み込まれるものとしても構わない。
In the embodiment, the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、内燃機関装置の製造産業や自動車の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in an internal combustion engine device manufacturing industry, an automobile manufacturing industry, and the like.
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、24a CPU、24b ROM、24c RAM、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35,減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b,64a,64b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、122 エアクリーナ、123 吸気温センサ、124 スロットルバルブ、126 燃料噴射弁、128 吸気バルブ、130 点火プラグ、132 ピストン、134 浄化装置、134b 触媒、135a 空燃比センサ、135b 酸素センサ、136 スロットルモータ、138 イグニッションコイル、140 クランクポジションセンサ、142 水温センサ、144 カムポジションセンサ、146 スロットルバルブポジションセンサ、148 バキュームセンサ、150 可変バルブタイミング機構、152 ノックセンサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ、234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。
20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 24a CPU, 24b ROM, 24c RAM, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35, reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 battery electronics Control unit (battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b, 64a, 64b drive wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 Ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 122 air cleaner, 123 intake air temperature sensor, 124 throttle valve, 126 fuel Injection valve, 128 Intake valve, 130 Spark plug, 132 Piston, 134 Purifier, 134b Catalyst, 135a Air-fuel ratio sensor, 135b Oxygen sensor, 136 Throttle motor, 138 Ignition coil, 140 Crank position sensor, 142 Water temperature sensor, 144 Cam position Sensor, 146 throttle valve position sensor, 148 vacuum sensor, 150 variable valve timing mechanism, 152 knock sensor 230 rotor motor, 232 inner rotor, 234 outer rotor, MG1, MG2 motor.
Claims (9)
前記内燃機関の吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段と、
前記内燃機関の吸入空気量に応じて燃料噴射を行なう燃料噴射手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の回転数を減少させる際、前記触媒の劣化を防止するための劣化防止用吸入空気量を前記内燃機関に供給して該内燃機関の燃焼が継続されるよう前記吸入空気量調節手段と前記燃料噴射手段とを制御する触媒劣化防止制御を実行すると共に前記検出された内燃機関の回転数の変化率が閾値用変化率を超えたときには前記触媒劣化防止制御において前記内燃機関に供給される吸入空気量が制限されるよう前記吸入空気量調節手段と前記燃料噴射手段を制御する減少時制御手段と、
を備える内燃機関装置。 An internal combustion engine device having an internal combustion engine to which an exhaust gas purification device having a catalyst for purifying exhaust gas is attached,
Intake air amount adjusting means for adjusting the intake air amount of the internal combustion engine;
Fuel injection means for performing fuel injection according to the intake air amount of the internal combustion engine;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine;
When reducing the rotational speed of the internal combustion engine, the intake air amount adjusting means is configured to supply a deterioration prevention intake air amount for preventing deterioration of the catalyst to the internal combustion engine so that combustion of the internal combustion engine is continued. When the detected rate of change in the rotational speed of the internal combustion engine exceeds the threshold change rate, the catalyst deterioration prevention control is supplied to the internal combustion engine. A control unit at the time of decrease for controlling the intake air amount adjusting means and the fuel injection means so that the intake air amount to be controlled is limited;
An internal combustion engine device comprising:
前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を備え、
前記減少時制御手段は、前記吸入空気量検出手段により検出された吸入空気量の変化率が所定範囲内のときには前記内燃機関の運転状態の変化が前記許容変化範囲内にあるとして制御し、前記吸入空気量検出手段により検出された吸入空気量の変化率が所定範囲外のときには前記内燃機関の運転状態の変化が前記許容変化範囲外にあるとして制御する手段である
内燃機関装置。 An internal combustion engine device according to claim 2 or 3,
An intake air amount detecting means for detecting an intake air amount of the internal combustion engine;
The decrease time control means controls that the change in the operating state of the internal combustion engine is within the allowable change range when the change rate of the intake air quantity detected by the intake air quantity detection means is within a predetermined range, An internal combustion engine device that controls that the change in the operating state of the internal combustion engine is outside the allowable change range when the change rate of the intake air amount detected by the intake air amount detection means is outside the predetermined range.
前記劣化防止用吸入空気量は、通常時の吸入空気量に対して吸入空気量を嵩上げして得られる空気量であり、
前記吸入空気量の制限は、前記吸入空気量の嵩上げの中止である
内燃機関装置。 An internal combustion engine device according to any one of claims 1 to 4,
The deterioration preventing intake air amount is an air amount obtained by raising the intake air amount with respect to the normal intake air amount,
The restriction of the intake air amount is to stop raising the intake air amount.
走行用の動力を出力可能な電動機と、
を備えるハイブリッド車。 The internal combustion engine device according to any one of claims 1 to 6, further comprising an internal combustion engine that can be operated regardless of power required for the vehicle;
An electric motor capable of outputting driving power;
A hybrid car with
前記内燃機関の回転数を減少させる際、前記触媒の劣化を防止するための劣化防止用吸入空気量を前記内燃機関に供給して該内燃機関の燃焼を継続する触媒劣化防止制御を実行すると共に前記内燃機関の回転数の変化率が閾値用変化率を超えたときには前記触媒劣化防止制御において前記内燃機関に供給される吸入空気量が制限されるよう制御する
内燃機関の制御方法。
A control method for an internal combustion engine equipped with an exhaust purification device having a catalyst for purifying exhaust,
When the rotational speed of the internal combustion engine is reduced, the deterioration prevention intake control for preventing deterioration of the catalyst is supplied to the internal combustion engine and the catalyst deterioration prevention control for continuing combustion of the internal combustion engine is executed. A control method for an internal combustion engine, wherein when the rate of change of the rotational speed of the internal combustion engine exceeds a threshold rate of change, the amount of intake air supplied to the internal combustion engine is controlled in the catalyst deterioration prevention control.
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JP2010038113A (en) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Toyota Motor Corp | Device for controlling fuel injection of internal combustion engine |
JP2010281301A (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Toyota Motor Corp | Control device of internal combustion engine |
-
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- 2004-10-13 JP JP2004299117A patent/JP2006112281A/en active Pending
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