JP2006291906A - 車両の制御装置 - Google Patents

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純二 時枝
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】 車両に要求される駆動力に応じて内燃機関の出力を速やかに増加させる。
【解決手段】 エンジンECUは、検知されたエンジンの水温が完全暖機温度より大きいと(S1000にてYES)、アクセルペダルの踏込み速度により閾値A(1)を設定するステップ(S1100)と、アクセルペダルの踏込み量に基づく要求駆動力が設定された閾値A(1)以上であると(S1200にてYES)、排熱回収器に流通しないように切換弁を開くステップ(S1400)と、要求駆動力が閾値A(1)より小さいと(S1200にてNO)、切換弁を閉じるステップ(S1300)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、車両に要求される駆動力の要求量に応じて、排熱回収装置を制御する制御装置に関する。
従来、車両のエンジンから排出される排気ガスの熱エネルギを回収する技術がある。たとえば、車両の排気系統に排熱回収装置(たとえば、熱交換器)を装着して、排熱回収装置により排気ガス中の熱エネルギを吸収して、エンジンの冷却水を温めて暖機を促進し燃費を向上させる。一方、排気ガスの温度はエンジンの運転状態に応じて大幅に変動するため、排熱回収装置が損傷する可能性がある。そこで、特開平5−195765号公報(特許文献1)は、排熱回収手段を損傷させずに、排熱の回収効率が向上した排ガス熱エネルギーの回収装置を開示する。この回収装置は、車両の排気通路に排熱回収手段を備えて排ガスの熱エネルギーを回収する。排ガス熱エネルギー回収装置は、排気通路の途中に、第1の排ガス流路と第2の排ガス流路を設け、第1の排ガス流路には高温排熱回収手段と温度センサーが装着され、かつ第2の排ガス流路には低温排熱回収手段と温度センサーが装着され、2本の排ガス流路の分岐点には、各排ガス流路を流れる排ガスの温度に応じて開閉する切換バルブが装着されている。
特許文献1に開示された回収装置によると、排ガスの温度変化に対応して排熱回収用の手段を選択することができ、そのため、排熱の回収効率は向上する。
また、排気ガスの温度の変動は、アクセル開度に起因する。すなわち、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれると、エンジンへの燃料の供給量の増加に伴なって排気ガスは高温側に変動する。そのため、アクセル開度に応じて、排気通路の途中に設けられる装置への排気ガスの流量を制御する技術が開示される。たとえば、特開平11−229867号公報(特許文献2)は、排熱発電を行なう熱電素子等が使用限界温度を超えて加熱されないようにして、熱電素子等の破損を防止する排熱発電装置を開示する。この排熱発電装置は、エンジンの排気通路の途中に設けられて排気通路を流れる排気の熱エネルギを回収して発電を行なう排熱発電ユニットと、排熱発電ユニットよりも上流の位置にて排気通路から分岐し排熱発電ユニットをバイパスするバイパス排気通路と、排熱発電ユニット内を通過する排気の流量を調整する流量調整弁と、排熱発電ユニットからの出力情報を読み取り流量調整弁の開度を制御するコントローラと、エンジンの運転情報を検出して制御信号を出力するエンジンコントロールユニットとを備える。コントローラは、エンジンコントロールユニットから出力される信号によっても流量調整弁の開度を制御するように駆動される。
特許文献2に開示された排熱発電装置によると、エンジンの運転情報としてアクセル開度を検出して制御信号を出力するエンジンコントロールユニットからの出力信号により、排気温度の急激な上昇を予測し、排熱発電ユニットが使用限界温度を超えて昇温する前に、予め流量調整弁を閉弁方向に駆動させて排熱発電ユニット内を通過する排気の流量を減少させることができる。排熱発電ユニットの温度が使用限界温度を超えて上昇するのを防止でき、その破損等を招くことなく安定した発電を行なわせることができる。
特開平5−195765号公報 特開平11−229867号公報
ところで、上述したような排熱回収装置が装着された車両においては、エンジンの暖機が完了するまでは、排熱回収装置に排気ガスを流通させて暖機を促進させる。このような状態で車両に駆動力が要求される場合、排気通路の通路面積は排熱回収装置が設けられることにより減少しているため、排熱回収装置が設けられていない排気通路よりも排気抵抗が上昇するという問題がある。そのため、排気ガスが車外に排出されにくくなることから、エンジンの出力が増加しにくく、加速がもたつくという問題がある。そこで、このような場合に、排気ガスが排熱回収装置を流通しないように切換弁を切り換えることが考えられる。
特許文献1において開示された回収装置のように、排気温度の増加に応じて切換弁を制御する場合には、車両に駆動力が要求される時点と、排気温度の増加する時点とに遅れが生じるため、加速のもたつきが解消されないという問題がある。
一方、特許文献2に開示された排熱発電装置においては、アクセル開度の増加に応じて切換弁を制御する場合には、アクセル開度以外で車両に駆動力が要求されると(たとえば、クルーズコントロール時に車両に加速が要求されると)、排熱回収装置に排気ガスが流通した状態が維持される可能性があるため、加速のもたつきが発生するという問題がある。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両に要求される駆動力に応じて内燃機関の出力を速やかに増加させる車両の制御装置を提供することである。
第1の発明に係る車両の制御装置は、少なくとも内燃機関を駆動源とする車両の制御装置である。車両は、内燃機関から排出される排気ガスから排熱を回収する排熱回収装置を備える。排熱回収装置は、排気ガスを流通する第1の排気通路に並列に接続される第2の排気通路と、第2の排気通路に設けられ、排熱を回収する排熱回収器と、排気ガスが第1の排気通路および第2の排気通路のうちのいずれか一方に流通するように切り換える切換弁とを含む。この制御装置は、車両に要求される駆動力の要求量を検知するための検知手段と、検知された要求量に対応する駆動力が閾値以上になると、切換弁を制御するための制御手段とを含む。
第1の発明によると、検知手段は、車両に要求される駆動力の要求量(たとえば、クルーズコントロールシステムから車両の走行速度を維持するために要求される駆動力、パワー、あるいは、アクセルペダルの踏込み量)を検知する。制御手段は、検知された要求量に対応する駆動力が閾値以上になると、切換弁を制御する。これにより、たとえば、制御手段が、検知された要求量が加速時に対応する閾値以上になると、第1の排気通路に排気ガスが流通するように切換弁を制御するようにすると、排熱回収器に排気ガスが流通しないようにすることができる。そのため、内燃機関の出力を速やかに増加させることができるため、車両の加速のもたつきを改善することができる。したがって、車両に要求される駆動力に応じて内燃機関の出力を速やかに増加させる車両の制御装置を提供することができる。
第2の発明に係る車両の制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、制御手段は、検知された要求量の変化率に応じて、閾値を変更するための変更手段を含む。
第2の発明によると、制御手段は、検知された要求量(たとえば、クルーズコントロールシステムから車両の走行速度を維持するために要求される駆動力、パワー、あるいは、アクセルペダルの踏込み量)の変化率に応じて、閾値を変更する。たとえば、検知された要求量の変化率が急峻であれば、閾値が小さくなるように変更すると、車両の加速時に、排熱回収器に排気ガスが流通しないようにする切換弁の制御をより早期に開始することができる。そのため、切換弁に作動遅れが生じても、より早期に切換弁の制御を開始することにより、切換弁の作動遅れによる加速のもたつきを解消して、内燃機関の出力を速やかに増加させることができる。
第3の発明に係る車両の制御装置においては、第2の発明の構成に加えて、変更手段は、変化率が大きくなるほど、閾値が小さくなるように変更するための手段を含む。
第3の発明によると、変更手段は、変化率が大きくなるほど閾値が小さくなるように変更する。これにより、検知された要求量の変化率が急峻であるほど閾値が小さくなるように変更されるため、切換弁の制御をより早期に開始することができる。そのため、切換弁に作動遅れが生じても、より早期に切換弁の制御を開始することにより、切換弁の作動遅れによる加速のもたつきを解消して、内燃機関の出力を速やかに増加させることができる。
第4の発明に係る車両の制御装置においては、第2または3の発明の構成に加えて、内燃機関は、内燃機関および駆動用電動機を駆動源とするハイブリッド車両に搭載される。変更手段は、ハイブリッド車両の走行中において、内燃機関が起動直後であると、閾値を、変化率に対応する閾値よりも小さくなるように変更するための手段を含む。
第4の発明によると、ハイブリッド車両が駆動用電動機の駆動力で走行しているときに、加速が要求されると、内燃機関が起動する場合がある。このとき、ハイブリッド車両に設けられる電動機により内燃機関がクランキングされるため、車両に搭載されたバッテリの電力が内燃機関の起動に消費される。さらに、内燃機関の起動直後には、内燃機関の油圧により作動する補機(たとえば、バルブタイミング可変機構)に作動遅れが生じて、駆動用電動機および内燃機関による車両の加速がもたつく場合がある。そこで、ハイブリッド車両の走行中において、内燃機関が起動直後であると、閾値を、検知された要求量の変化率に対応する閾値よりも小さくなるように変更することにより、排熱回収器に排気ガスが流通しないようにする切換弁の制御をより早期に開始することができる。そのため、切換弁に作動遅れが生じても、より早期に切換弁の制御を開始することができるため、切換弁の作動遅れによる加速のもたつきを改善することができる。
第5の発明に係る車両の制御装置においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、駆動力が閾値以上になると、排気ガスが第1の排気通路に流通するように切換弁を制御するための手段を含む。
第5の発明によると、制御手段は、駆動力が閾値以上になると、排気ガスが第1の排気通路に流通するように切換弁を制御する。これにより、排熱回収器に排気ガスが流通しないようにすることができるため、排気抵抗の上昇を抑制することができる。そのため、内燃機関の出力の低下を抑制することができる。
第6の発明に係る車両の制御装置においては、第2〜5のいずれかの発明の構成に加えて、検知手段は、アクセルペダルの踏込み量に基づいて、要求量を検知するための手段を含む。
第6の発明によると、検知手段は、アクセルペダルの踏込み量に基づいて、要求量を検知する。これにより、運転者が車両に要求する駆動力の要求量を検知することができる。
第7の発明に係る車両の制御装置においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加えて、車両には、車両の走行速度を維持するクルーズコントロールシステムが搭載される。検知手段は、クルーズコントロールシステムにより要求される要求量を検知するための手段を含む。
第7の発明によると、検知手段は、クルーズコントロールシステムにより要求される要求量を検知する。これにより、車両の走行速度を維持するために車両に要求される駆動力の要求量を検知することができる。
第8の発明に係る車両の制御装置は、第1〜7のいずれかの発明の構成に加えて、車両の走行速度を検知するための速度検知手段と、検知された走行速度に対応した、閾値を設定するための設定手段とをさらに含む。
第8の発明によると、設定手段は、検知された走行速度に応じて閾値を設定する。たとえば、アクセルペダルの踏込み量に対応した車両に要求される駆動力は、踏込み量が一定であっても、検知された走行速度に応じて異なる傾向にある。したがって、たとえば、パワー(駆動力×走行速度)を基準として閾値を設定することにより、切換弁の制御を開始するタイミングを適切に設定することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。
<第1の実施の形態>
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は少なくとも内燃機関(以下、単にエンジンという)を駆動源とする車両であれば図1に示すハイブリッド車両に限定されない。他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい。あるいは、エンジンのみを駆動源とする車両であってもよい。
ハイブリッド車両は、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等のエンジン120と、モータジェネレータ(MG)140を含む。なお、図1においては、説明の便宜上、モータジェネレータ140を、モータ140Aとジェネレータ140B(あるいはモータジェネレータ140B)と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータ140Aがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ140Bがモータとして機能したりする。
エンジン120の吸気通路122には、吸入空気のほこりを捕捉するエアクリーナ122A、エアクリーナ122Aを通ってエンジン120に吸入される空気量を検知するエアフローメータ122B、エンジン120に吸入される空気量を調整するためのバルブである電子スロットルバルブ122Cが設けられている。電子スロットルバルブ122Cにはスロットルポジションセンサが設けられている。エンジンECU280には、エアフローメータ122Bにより検知された吸入空気量や、スロットルポジションセンサにより検知された電子スロットルバルブ122Cの開度等が入力される。
運転席には、アクセルペダル302が設けられ、アクセルポジションセンサ300は、運転者によるアクセルペダル302の踏込み量を検知する。アクセルポジションセンサ300は、検知されたアクセルペダル302の踏込み量に対応する検知信号をHV_ECU320に送信する。
また、エンジン120の排気通路100には、三元触媒コンバータ124Bと、三元触媒コンバータ124Bに導入される排気における空燃比(A/F)を検知する空燃比センサ124Aと、三元触媒コンバータ124Bの温度を検知する触媒温度センサ124Cと、排熱回収器116と、切換弁102と、消音器124Dとが設けられている。エンジンECU280には、空燃比センサ124Aにより検知された三元触媒コンバータ124Bに導入される排気の空燃比や、触媒温度センサ124Cにより検知された三元触媒コンバータ124Bの温度等が入力される。また、エンジンECU280には、エンジン120の冷却水の温度を検知する水温センサ130からエンジン冷却水温を示す信号が入力される。
ハイブリッド車両には、この他に、エンジン120やモータジェネレータ140で発生した動力を駆動輪160に伝達したり、駆動輪160の駆動をエンジン120やモータジェネレータ140に伝達したりする減速機180と、エンジン120の発生する動力を駆動輪160とジェネレータ140Bとの2経路に分配する動力分割機構(たとえば、遊星歯車機構)200と、モータジェネレータ140を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ220と、走行用バッテリ220の直流とモータ140Aおよびジェネレータ140Bの交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ240と、走行用バッテリ220の充放電状態を管理制御するバッテリ制御ユニット(以下、バッテリECU(Electronic Control Unit)という)260と、エンジン120の動作状態を制御するエンジンECU280と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ140およびバッテリECU260、インバータ240等を制御するMG_ECU300と、バッテリECU260、エンジンECU280およびMG_ECU300等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するHV_ECU320等を含む。なお、走行用バッテリ220ではなくキャパシタ等の蓄電機構であってもよい。また、エンジンECU280には、駆動輪160の回転速度を検知する車輪速センサ150から駆動輪160の回転速度を示す信号が入力される。
本実施の形態においては、走行用バッテリ220とインバータ240との間にはコンバータ242が設けられている。これは、走行用バッテリ220の定格電圧が、モータ140Aやモータジェネレータ140Bの定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ220からモータ140Aやモータジェネレータ140Bに電力を供給するときには、コンバータ242で電力を昇圧する。このコンバータ242には平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ242が昇圧動作を行なう際には、この平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。
なお、図1においては、各ECUを別構成しているが、2個以上のECUを統合したECUとして構成してもよい。
動力分割機構200は、エンジン120の動力を、駆動輪160とモータジェネレータ140Bとの両方に振り分けるために、遊星歯車機構(プラネタリーギヤ)が使用される。モータジェネレータ140Bの回転数を制御することにより、動力分割機構200は無段変速機としても機能する。エンジン120の回転力はプラネタリーキャリア(C)に入力され、それがサンギヤ(S)によってモータジェネレータ140Bに、リングギヤ(R)によってモータおよび出力軸(駆動輪160側)に伝えられる。回転中のエンジン120を停止させる時には、エンジン120が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ140Bで電気エネルギに変換して、エンジン120の回転数を低下させる。
図1に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン120の効率が悪い場合には、モータジェネレータ140のモータ140Aのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構200によりエンジン120の動力を2経路に分け、一方で駆動輪160の直接駆動を行ない、他方でジェネレータ140Bを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ140Aを駆動して駆動輪160の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ220からの電力をモータ140Aに供給してモータ140Aの出力を増大させて駆動輪160に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪160により従動するモータ140Aがジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ220に蓄える。なお、走行用バッテリ220の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン120の出力を増加してジェネレータ140Bによる発電量を増やして走行用バッテリ220に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン120の駆動量を増加する制御を行なう場合もある。たとえば、上述のように走行用バッテリ220の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン120の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合や、車両が急加速する場合等である。
さらに、図1に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の運転状態や走行用バッテリ220の状態によっては、燃費を向上させるために、エンジン120を停止させる。そして、その後も車両の運転状態や走行用バッテリ220の状態を検知して、エンジン120を再始動させる。このように、このエンジン120は間欠運転され、従来の車両(エンジンしか搭載していない車両)においては、イグニッションスイッチがSTART位置にまで回されてエンジンが始動すると、イグニッションスイッチがON位置からACC位置またはOFF位置にされるまでエンジンが停止しない点で異なる。
本実施の形態において、車両には排熱回収器116が三元触媒124Bと消音器124Dとの間に設けられる。図2に示す図1の太線で囲まれた部分の拡大図において、排気ガスが流通する排気通路100には、排気通路100に並列に接続されたバイパス通路104,106と、バイパス通路104,106の間に設けられる排熱回収器116と、排気通路100の途中に設けられる切換弁102とが設けられる。
排気通路100には、バイパス通路104との分岐後であって、バイパス通路106との合流前の位置に切換弁102が設けられる。切換弁102が閉じられると、切換弁102により通路が遮断される。このとき、排気通路100を通る排気ガスは、バイパス通路104を流通する。排気ガスは、排熱回収器116を通過した後、バイパス通路106を通過して、排気通路100に再び合流する。切換弁102が開いたときには、バイパス通路104側に排気ガスが流れないような構造を有する。たとえば、切換弁102が開くと、バイパス通路104側の通路が閉じる構造を有してもよいし、バイパス通路104の通路断面積を小さくすることにより通気抵抗を大きくして、切換弁102が開くと、排気通路100側に排気ガスが流れるようにしてもよいが、特にこれらの構造に限定されるものではない。
切換弁102は、VSV(Vacuum Switching Valve)118により作動し、エンジンECU280がVSVの作動を制御することにより、切換弁102の開閉状態が制御される。なお、VSVに代えてアクチュエータを用いるようにしてもよい。
排熱回収器116は、熱交換器(図示せず)と、熱交換器に媒体を流通させる媒体通路とから構成される。媒体通路は、熱交換器に媒体を導入する上流側通路108と、熱交換器から媒体を導出する下流側通路110とを含む。上流側通路108および下流側通路110は、エンジン120に設けられる冷却通路に接続される。なお、本実施の形態において、媒体は、たとえば、冷却水(いわゆる、クーラント)が用いられるが特にこれに限定されるものではない。たとえば、媒体は気体であってもよいものとする。このように、本実施の形態において、「排熱回収装置」は、排熱回収器116と、排気通路100と、バイパス通路104,106と、切換弁102とから構成される。
エンジンECU280は、エンジン120の始動時の暖機初期時において、切換弁102が閉じるように制御する。切換弁102が閉じられると、バイパス通路104に排気ガスが流通して、排熱回収器116において、排気ガスの熱エネルギを回収することができる。具体的には、排熱回収器116に設けられる熱交換器と排気ガスが接触することにより、排気ガスと熱交換器との間で熱交換されて、熱交換器に流通する媒体の温度が上昇する。上流側通路108および下流側通路110は、エンジン120を冷却する媒体の通路に接続されるため、エンジン120の冷却水温も上昇して、暖機を早期に完了させることができる。
しかしながら、排気ガスを排熱回収器116に流通させる場合において、排気通路の内部に熱交換器が設けられることにより、排気通路の通路面積が減少していると、排気通路100を流通する場合に比べて排気抵抗が上昇する可能性がある。そのため、排気ガスが車外に排出されにくくなることから、エンジンの出力が増加しにくく、加速がもたつく場合がある。
本発明においては、車両に要求される駆動力の要求量を検知して、要求量に対応する駆動力が閾値以上になると、エンジンECU280が排熱回収器116に排気ガスが流通しないように切換弁102を制御する点に特徴を有する。
具体的には、エンジンECU280は、HV_ECU320を介してアクセルポジションセンサ300により検知されたアクセルペダル302の踏込み量に基づいて、車両に要求される駆動力(以下、要求駆動力という)を算出する。エンジンECU280は、算出された要求駆動力が閾値以上となると、排熱回収器116に排気ガスが流通しないように切換弁102を制御する。
エンジンECU280は、さらに、検知された要求量の変化率に応じて閾値を変更する。本実施の形態において、エンジンECU280は、検知されたアクセルペダル302の踏込み量の変化率が大きくなるほど、閾値が小さくなるように変更する。
図3を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンECU280で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと記載する)1000にて、エンジンECU280は、エンジン120の冷却水温が完全暖機温度より大きいか否かを判断する。「完全暖機温度」とは、エンジン120が完全に暖機が完了したと判断される予め定められた温度であり、特に限定される温度ではない。冷却水温が完全暖機温度よりも小さいと判断されると(S1000にてNO)、処理はS1100に移される。もしそうでないと(S1000にてYES)、処理はS1400に移される。
S1100にて、エンジンECU280は、アクセルペダル302の踏込み量の変化率、すなわち、踏込み速度に対応した要求駆動力の閾値A(1)を設定する。エンジンECU280は、アクセルポジションセンサ300からHV_ECU320を介して受信するアクセルペダル302の踏込み量の時間変化量あるいは微分値からアクセルペダル302の踏込み速度を算出する。
エンジンECU280は、算出されたアクセルペダル302の踏込み速度と図4に示すような表とに基づいて、要求駆動力の閾値A(1)を設定する。なお、図4における「100ms」とは、エンジンECU280においてプログラムを実行する時間間隔(サンプリング時間)であるが特に限定されるものではない。また、図4に示す要求駆動力の閾値は、一例であって、特に限定される値ではなく、実験的に設定される値である。
S1200にて、エンジンECU280は、要求駆動力が閾値A(1)以上であるか否かを判断する。要求駆動力は、たとえば、図5に示すように、車両の走行速度とアクセルペダル302の踏込み量との関係を示すマップから導き出される。図5に示すマップは、横軸を車速、縦軸を要求駆動力として、アクセル開度0%から100%までにおけるアクセル開度10%ごとの要求駆動力と車両の走行速度との関係を示す。図5に示すマップは、たとえば、エンジンECU280のメモリに予め記憶される。車輪速センサ150により車両の走行速度がV(1)であると検知され、また、アクセルポジションセンサ300によりアクセルペダル302の踏込み量に基づくアクセル開度が70%であると検知されると、図5に示すマップから要求駆動力F(1)が算出される。ここで、「アクセル開度」とは、アクセルペダル302の全踏込み量に対する検知された踏込み量の割合である。
エンジンECU280は、算出された要求駆動力F(1)が閾値以上であるか否かを判断する。要求駆動力が閾値以上であると(S1200にてYES)、処理はS1300に移される。もしそうでないと(S1200にてNO)、処理はS1400に移される。
S1300にて、エンジンECU280は、閉状態になるように切換弁102を制御する。S1400にて、エンジンECU280は、開状態になるように切換弁102を制御する。
以上のような構造およびフローチャートに基づいて本実施の形態に係るエンジンECU200の動作について図6を参照して説明する。
エンジン120が完全に暖機が完了していない場合においては(S1000にてNO)、切換弁102は閉状態になるように制御されるため、排気ガスは排熱回収器116を流通する。このとき、運転者によりアクセルペダル302が踏み込まれると、図6(A)に示すように、時間T(1)において、アクセルペダル302の踏込み量が検知され、Δtの期間における検知された踏込み量の変化量に基づいて踏込み速度Asが算出される。図4に示す表から算出された踏込み速度Asに対応する閾値A(1)が算出される(S1100)。そして、運転者によるアクセルペダル302の踏込み量の増加に伴なって要求駆動力が増加したときに、要求駆動力が閾値A(1)より小さいときは(S1200にNO)、切換弁102は閉状態である(S1300)。そのため、排気ガスは排熱回収器116を流通する状態が維持される。
一方、図6(B)の実線に示すように、時間T(2)において、要求駆動力が閾値A(1)以上になると(S1200にてYES)、図6(C)の実線に示すように、切換弁102は開状態になるように制御が開始される(S1400)。VSV118の負圧の抜け遅れなどによる切換弁102の作動遅れに起因した遅延時間が経過した時間T(4)において、切換弁102が開状態になると、排気ガスは排熱回収器116を流通せずに車外に排出される。そのため、排気抵抗の増加が抑制されるため、エンジン120の出力の低下が抑制される。
ここで、踏込み速度に関わらず要求駆動力について一定の閾値A(2)を設定する場合、図6(C)の破線に示すように、要求駆動力がA(2)以上となる時間T(3)において、エンジンECU280が切換弁102が開状態なるように制御が開始される。ここで、アクセルペダル302の踏込み速度が早いと、A(2)がA(1)よりも大きくなる場合がある。この場合、時間T(2)よりも遅い時間T(3)において、エンジンECU280が切換弁102を開状態になるように制御が開始され、遅延時間が経過した後の、時間T(4)よりも遅い時間T(5)において、切換弁102が開状態になる。
なお、エンジン120の暖機が完了している場合には(S1000にてYES)、切換弁102が開状態になるように制御が開始される(S1400)。
以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、エンジンECUは、アクセルペダルの踏込み量に対応するに要求駆動力が閾値A(1)以上になると、排気ガスが排熱回収器に流通しないように切換弁を制御する。これにより、排熱回収器に排気ガスが流通しないようにすることができるため、エンジンの出力を速やかに増加させることができるため、車両の加速のもたつきを改善することができる。したがって、車両に要求される駆動力に応じて内燃機関の出力を速やかに増加させる車両の制御装置を提供することができる。
また、エンジンECUは、検知されたアクセルペダルの踏込み量の変化率に応じて、閾値を変更する。そのため、検知された要求量の変化率が大きければ(急峻であれば)、閾値が小さくなるように変更すると、車両の加速時に、排熱回収器に排気ガスが流通しないようにする切換弁の制御をより早期に開始することができる。そのため、切換弁に作動遅れが生じても、より早期に切換弁の制御を開始することにより、切換弁の作動遅れによる加速のもたつきを解消して、内燃機関の出力を速やかに増加させることができる。
本実施の形態において、アクセルペダルの踏込み量を要求量として要求駆動力を算出するとしたが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、車両に走行速度を維持するクルーズコントロールシステムが搭載されている場合には、検知された走行速度とクルーズコントロールシステムにおいて設定された走行速度との差を要求量として要求駆動力を算出するようにしてもよい。すなわち、クルーズコントロールシステムにおいて設定された走行速度を維持するために、車両に要求される駆動力あるいは車両に要求されるパワーに基づく要求駆動力を算出して、算出された要求駆動力が閾値以上となると、排熱回収器に排気ガスが流通しないように切換弁の制御を開始するようにしてもよい。
また、本実施の形態において、要求駆動力が閾値以上となると、排熱回収器に排気ガスが流通しないように切換弁の制御を開始するようにしたが、たとえば、アクセルペダルの踏込み量が閾値以上になると、排熱回収器に排気ガスが流通しないように切換弁の制御を開始するようにしてもよい。
<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態に係る車両の制御装置について説明する。本実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両は、上述の第1の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と比較して、車両の制御装置であるエンジンECUで実行されるプログラムの制御構造が異なる。それ以外の構成は、上述の第1の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
本実施の形態においては、エンジンECU280は、HV_ECU320を介してアクセルポジションセンサ300により検知されたアクセルペダル302の踏込み量と、車輪速センサ150により検知された車両の走行速度とに基づいて、車両に要求される要求されるパワー(以下、要求パワーという)を算出する。エンジンECU280は、算出された要求パワーが閾値以上となると、排熱回収器116に排気ガスが流通しないように切換弁を制御する。「要求パワー」とは、車両の走行速度と要求駆動力との積である。すなわち、要求パワーの閾値を設定することにより、車両の走行速度に対応させた要求駆動力の閾値を設定することができる。
エンジンECU280は、さらに、検知された要求量の変化率に応じて要求パワーの閾値を変更する。本実施の形態において、エンジンECU280は、検知されたアクセルペダル302の踏込み量の変化率が大きくなるほど、閾値が小さくなるように変更する。
また、特に、ハイブリッド車両において、モータジェネレータ140の駆動力による走行中、いわゆる、EV(Electric Vehicle)走行中に、加速が要求されると、エンジン120を起動させる場合がある。このとき、ジェネレータ140Bによりエンジン120がクランキングされるため、車両に搭載された走行用バッテリ220の電力がエンジン120の起動に消費される。さらに、エンジン120の起動直後は、エンジンの油圧が低いため、エンジンの油圧により作動する補機の作動に遅れが生じる場合がある。エンジンの油圧により作動する補機とは、たとえば、バルブタイミング可変機構である。バルブタイミング可変機構の作動に遅れが生じると、エンジン120における出力トルクの増加が遅れ、車両の加速がもたつく場合がある。
そこで、本実施の形態においては、エンジン120が起動直後であると、閾値を、検知された要求量の変化率に対応する閾値よりもさらに小さくなるように変更する点に特徴を有する。
図7を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンECU280で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図7に示したフローチャートの中で、前述の図3に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
S2000にて、エンジンECU280は、アクセルペダル302の踏込み速度に対応した要求パワーの閾値B(1)を設定する。エンジンECU280は、アクセルポジションセンサ300からHV_ECU320を介して受信するアクセルペダル302の踏込み量の時間変化量あるいは微分値からアクセルペダル302の踏込み速度を算出する。
エンジンECU280は、算出されたアクセルペダル302の踏込み速度と図8に示すような表とに基づいて、要求パワーの閾値B(1)を設定する。なお、図8に示す要求パワーの閾値は、一例であって、特に限定される値ではなく、実験的に設定される値である。
S2100にて、エンジンECU280は、エンジン120が起動直後であるか否かを判断する。エンジン120が起動直後であるかの判断は特に限定されるものではないが、たとえば、起動直後からタイマーによる時間計測を開始して、計測された時間が予め定められた時間以内であるか否かに基づいて、エンジン120が起動直後である否かを判断するようにしてもよい。エンジン120が起動直後であると(S2100にてYES)、処理はS2200に移される。もしそうでないと(S2100にてNO)、処理はS2300に移される。
S2200にて、エンジンECU280は、S2000にて設定された閾値B(1)から予め定められた値αを減じた値B(1)−αを閾値として設定する。S2300にて、エンジンECU280は、要求パワーが閾値以上であるか否かを判断する。要求パワーは、たとえば、図9に示すように、車両の走行速度とアクセルペダル302の踏込み量との関係を示すマップから導き出される。図9に示すマップは、横軸を車速、縦軸を要求パワーとして、アクセル開度0%から100%までにおけるアクセル開度10%ごとの要求駆動力と車両の走行速度との関係を示す。図9に示すマップは、たとえば、エンジンECU280のメモリに予め記憶される。車輪速センサ150により、車両の走行速度がV(2)であると検知され、また、アクセルポジションセンサ300によりアクセルペダル302の踏込み量に基づくアクセル開度が70%であると検知されると、図9に示すマップから要求パワーP(1)が算出される。
エンジンECU280は、算出された要求パワーP(1)が閾値以上であるか否かを判断する。要求パワーが閾値以上であると(S2200にてYES)、処理はS1300に移される。もしそうでないと(S2200にてNO)、処理はS1400に移される。
以上のような構造およびフローチャートに基づいて本実施の形態に係るエンジンECU200の動作について説明する。
車両がEV走行による走行中に運転者によりアクセルペダル302が踏み込まれて、加速要求がされるとき、エンジン120が起動される。エンジン120の起動直後において、エンジン120が完全に暖機が完了していない場合(S1000にてNO)、切換弁102は閉状態になるように制御されるため、排気ガスは排熱回収器116を流通する。
アクセルペダル302の踏込み量が検知され、検知された踏込み量に基づいて踏込み速度Asが算出される。図8に示す表から算出された踏込み速度Asに対応する閾値B(1)が算出される(S2000)。このとき、エンジン120が起動直後であると判断されると(S2100にてYES)、算出された閾値B(1)から予め定められた値αを減じた値B(1)−αが閾値として設定される(S2200)。そして、アクセルペダル302の踏込み量の増加に伴なって要求パワーが増加したときに、要求パワーが閾値B(1)−αより小さいときは(S2300にてNO)、切換弁102は閉状態である(S1300)。そのため、排気ガスは排熱回収器116を流通する状態が維持される。
一方、要求パワーが閾値B(1)−α以上になると(S2300にてYES)、切換弁102が開状態になるように制御が開始される。VSV118の負圧の抜け遅れなどによる切換弁102の作動遅れに起因した遅延時間が経過した後、切換弁102が開状態になると、排気ガスは排熱回収器116を流通せずに車外に排出される。そのため、排気抵抗の増加が抑制されるため、エンジン120の出力の低下が抑制される。
一方、エンジン120が起動直後でないと判断されると(S2100にてNO)、要求パワーが閾値B(1)より小さいときは(S2300にてNO)、切換弁102が閉状態になるように制御され、要求パワーが閾値B(1)以上になると(S2300)、切換弁102が開状態になるように制御が開始される(S1400)。
なお、エンジン120の暖機が完了している場合には(S1000にてYES)、切換弁102が開状態になるように制御が開始される(S1400)。
以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、上述した第1の実施の形態に係る車両の制御装置の効果に加えて、ハイブリッド車両がEV走行からエンジンを起動して加速するときには、より早期に排気ガスが排熱回収器に流通しないように切換弁を制御を開始することができるため、切換弁およびエンジンのバルブタイミング可変機構の作動遅れによる加速のもたつきを改善することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
第1の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御ブロック図である。 排熱回収装置の構成を示す図である。 第1の実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンECUで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 踏込み速度と要求駆動力の閾値との関係を示す図である。 車両の走行速度とアクセル開度と車両に要求される要求駆動力との関係を示す図である。 アクセルペダルの踏込み量、要求駆動力および切換弁の開閉状態のタイミングチャートである。 第2の実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンECUで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 踏込み速度と要求パワーの閾値との関係を示す図である。 車両の走行速度とアクセル開度と車両に要求される要求パワーとの関係を示す図である。
符号の説明
100 排気通路、102 切換弁、104,106 バイパス通路、108 上流側通路、110 下流側通路、116 排熱回収器、118 VSV、120 エンジン、122 吸気通路、122A エアクリーナ、122B エアフローメータ、122C 電子スロットルバルブ、124A 空燃比センサ、124B 三元触媒コンバータ、124C 触媒温度センサ、124D 消音器、130 水温センサ、140 モータジェネレータ、140A モータ、140B ジェネレータ、150 車輪速センサ、160 駆動輪、180 減速機、200 動力分割機構、220 走行用バッテリ、240 インバータ、242 コンバータ、260 バッテリECU、280 エンジンECU、300 アクセルポジションセンサ、302 アクセルペダル、320 HV_ECU。

Claims (8)

  1. 少なくとも内燃機関を駆動源とする車両の制御装置であって、前記車両は、前記内燃機関から排出される排気ガスから排熱を回収する排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置は、前記排気ガスを流通する第1の排気通路に並列に接続される第2の排気通路と、前記第2の排気通路に設けられ、前記排熱を回収する排熱回収器と、前記排気ガスが前記第1の排気通路および第2の排気通路のうちのいずれか一方に流通するように切り換える切換弁とを含み、
    前記車両に要求される駆動力の要求量を検知するための検知手段と、
    前記検知された要求量に対応する駆動力が閾値以上になると、前記切換弁を制御するための制御手段とを含む、車両の制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記検知された要求量の変化率に応じて、前記閾値を変更するための変更手段を含む、請求項1に記載の車両の制御装置。
  3. 前記変更手段は、前記変化率が大きくなるほど、前記閾値が小さくなるように変更するための手段を含む、請求項2に記載の車両の制御装置。
  4. 前記内燃機関は、前記内燃機関および駆動用電動機を駆動源とするハイブリッド車両に搭載され、
    前記変更手段は、前記ハイブリッド車両の走行中において、前記内燃機関が起動直後であると、前記閾値を、前記変化率に対応する閾値よりも小さくなるように変更するための手段を含む、請求項2または3に記載の車両の制御装置。
  5. 前記制御手段は、前記駆動力が前記閾値以上になると、前記排気ガスが前記第1の排気通路に流通するように前記切換弁を制御するための手段を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の車両の制御装置。
  6. 前記検知手段は、アクセルペダルの踏込み量に基づいて、前記要求量を検知するための手段を含む、請求項2〜5のいずれかに記載の車両の制御装置。
  7. 前記車両には、前記車両の走行速度を維持するクルーズコントロールシステムが搭載され、
    前記検知手段は、前記クルーズコントロールシステムにより要求される前記要求量を検知するための手段を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の車両の制御装置。
  8. 前記制御装置は、
    前記車両の走行速度を検知するための速度検知手段と、
    前記検知された走行速度に応じて、前記閾値を設定するための設定手段とをさらに含む、請求項1〜7のいずれかに記載の車両の制御装置。
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