JP2008155813A - 車両の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハイブリッド車両の減速中に内燃機関が始動した時に、ショックあるいはノッキングを発生させることなく高精度のEGR制御を実施する。
【解決手段】ECUは、減速中であって(S100にてYES)、エンジンが停止から始動状態であって(S102にてYES)、車両の速度がVa以上であって(S104にてYES)、吸気管内圧力がPa以上であると(S106にてYES)、EGR制御(1)を実施するステップ(S112)と、車両の速度がVaよりも低いと(S104にてNO)、EGR制御(2)を実施するステップと、吸気管内圧力がPaよりも小さいと(S106にてNO)、スロットル開度を増加するステップ(S110)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図7
【解決手段】ECUは、減速中であって(S100にてYES)、エンジンが停止から始動状態であって(S102にてYES)、車両の速度がVa以上であって(S104にてYES)、吸気管内圧力がPa以上であると(S106にてYES)、EGR制御(1)を実施するステップ(S112)と、車両の速度がVaよりも低いと(S104にてNO)、EGR制御(2)を実施するステップと、吸気管内圧力がPaよりも小さいと(S106にてNO)、スロットル開度を増加するステップ(S110)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図7
Description
本発明は、内燃機関と回転電機とを駆動源とするハイブリッド車両の制御に関し、特に車両の減速時にエンジンが始動したときの排気ガス還流制御に関する。
排気ガス還流装置(以下、EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置と記載する)は、排気ガスをエンジンの吸気側に還流させることで、排気ガス中に含まれるNOxを低減させる装置である。このようなEGR装置の制御(以下、単にEGR制御という)として、たとえば、特開2004−11619号公報(特許文献1)は、EGR率が変化する過渡状態においても点火時期を適切に制御して、過進角によるノッキングの発生を抑制でき、もって、ノッキングによる燃費やドライバビリティの悪化を未然に防止できる内燃機関の点火時期制御装置を開示する。この点火時期制御装置は、機関から排出される排ガスをEGRガスとしてEGR弁を経て機関の吸気系に還流させると共に、機関の運転状態に応じた目標EGR率に基づいてEGR弁を開度制御するEGR制御手段と、機関の運転状態に基づいて機関のEGR率を推定するEGR率推定手段と、予め設定したマップから求めたEGR時の点火時期及び非EGR時の点火時期に基づき、EGR率推定手段により推定されたEGR率に対応する目標点火時期を設定する目標点火時期設定手段と、推定EGR率と目標EGR率との比に基づいてリタード量を設定するリタード量設定手段と、リタード量設定手段により設定されたリタード量に基づき、目標点火時期設定手段により設定された目標点火時期を補正する点火時期補正手段と、点火時期補正手段による補正後の目標点火時期に基づいて上記機関の点火時期を制御する点火時期制御手段とを備えたことを特徴とする。
この公報に開示された内燃機関の点火時期制御装置によると、EGR率が変化する過渡状態においても点火時期を適切に制御して、過進角によるノッキングの発生を抑制でき、もって、ノッキングによる燃費やドライバビリティの悪化を未然に防止することができる。
特開2004−11619号公報
ところで、EGR制御が実施されると燃費の改善が図れる。これは、EGR制御の実施時に還流ガスが吸気管に還流されると、燃焼が緩慢となることにより、気筒内での燃焼温度が下がり、ノック限界となる点火時期がより進角側に移行するためである。そのため、EGR制御を実施しない場合と比較して、点火時期がより大きく進角側に移行するため、高精度のEGR制御が要求される。
一方、近年環境問題の対策の一つとして注目されているハイブリッド車両に搭載されたエンジンにおいては、ストイキ近傍での燃焼が行なわれるため、低車速領域においては、スロットルバルブ開度が絞り気味に制御されて、吸気管内の負圧の度合が大きい傾向にある。そのため、EGR装置の還流弁の制御過渡時において制御性が悪化する場合がある。
また、ハイブリッド車両においては、エンジンを間欠運転するため、エンジンが再始動される頻度が高く、エンジンの始動と同時にEGR制御を開始しようとすると、上述したような原因により、トルク変動によるショックやノッキングが発生する可能性がある。
しかしながら、上述した公報に開示された点火時期制御装置においては、このようなハイブリッド車両に搭載されたエンジンにおけるEGR制御時の特有の問題点について何ら考慮されていない。したがって、上述した問題を解決することはできない。
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、ハイブリッド車両の減速中に内燃機関が始動した時に、ショックあるいはノッキングを発生させることなく高精度のEGR制御を実施する車両の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体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、内燃機関および回転電機を駆動源とする車両の制御装置である。車両は、内燃機関の出力軸に連結され、内燃機関の動力に基づいて発電する回転電機と、内燃機関の動力を車両の車輪軸に伝達する動力分割機構とを含む。動力分割機構は、入力された内燃機関の動力を、車輪軸への駆動力または回転電機への動力に分割する。内燃機関には、内燃機関の排気ガスの一部を還流弁を介して内燃機関の吸気通路に還流する排気ガス還流装置が設けられる。この制御装置は、車両の速度に関連する物理量を検出するための検出手段と、車両の減速時、かつ、内燃機関の始動時であるという条件が成立して、検出された物理量に基づく速度が、吸気通路内の圧力に関連して設定される予め定められた速度以上であると、第1の態様で還流弁と内燃機関と回転電機とを制御するための第1の制御手段と、条件が成立して、検出された物理量に基づく速度が予め定められた速度よりも小さいと、第1の態様と異なる第2の態様で還流弁と内燃機関と回転電機とを制御するための第2の制御手段とを含む。第15の発明に係る車両の制御方法は、第1の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第1または15の発明によると、速度が予め定められた速度以上である場合、スロットルバルブ開度を増大させた状態を維持することができる。スロットルバルブ開度を増大させた状態においては、吸気側と排気側との圧力差の増大を抑制することができる。このとき、第1の態様で還流弁と内燃機関と回転電機とを制御するようにすると、排気ガス還流装置の還流弁の制御過渡時における制御精度を向上させることができる。EGR制御の精度が向上するため、点火時期の進角時においても、あるいは、車両の減速中にエンジン始動時と同時にEGR制御が開始されても、トルク変動あるいはノッキングの発生を抑制することができる。また、速度が予め定められた速度より低いと、スロットルバルブ開度が閉じ側になる場合がある。このような場合には、たとえば、還流弁の開度増加制御に起因する、内燃機関の点火時期の進角側への変化の度合が小さくなるように、第1の態様と異なる第2の態様で還流弁と内燃機関と回転電機とを制御するようにすると、EGR制御の過渡時における点火時期の変化の度合を小さくすることができる。これにより、ノッキングの発生を抑制して精度高くEGR制御を実施することができるため、車両の減速中に、エンジンの始動と同時にEGR制御を開始しても、トルク変動あるいはノッキングの発生を抑制することができる。したがって、ハイブリッド車両の減速中に内燃機関が始動した時に、ショックあるいはノッキングを発生させることなく高精度のEGR制御を実施する車両の制御装置および制御方法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、内燃機関には、吸気通路を流通する空気量を変化させるスロットルバルブが設けられる。制御装置は、内燃機関の吸気通路内の圧力に関連する物理量を検出するための圧力検出手段と、条件が成立して、速度が予め定められた速度以上であって、検出された物理量に基づく圧力が予め定められた圧力よりも低いと、空気量が増加するようにスロットルバルブを制御するための手段をさらに含む。第16の発明に係る車両の制御方法は、第2の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第2または16の発明によると、速度が予め定められた速度以上である場合、スロットルバルブ開度を増大させた状態を維持することができる。スロットルバルブ開度を増大させた状態において、吸気側と排気側との圧力差の増大を抑制することができる。すなわち、排気ガス還流装置の還流弁の制御過渡時における制御精度を向上させることができる。EGR制御の精度が向上するため、点火時期の進角時においても、あるいは、車両の減速中にエンジン始動時と同時にEGR制御が開始されても、トルク変動あるいはノッキングの発生を抑制することができる。
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、内燃機関には、車両に搭載された燃料タンクにおいて発生する蒸発燃料を吸着する吸着材を収納するキャニスタが設けられる。キャニスタは、吸気通路に接続される。予め定められた圧力は、多くとも吸着材に吸着された蒸発燃料が吸気通路内にパージされる圧力である。第17の発明に係る車両の制御方法は、第3の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第3または17の発明によると、吸気通路内圧力が多くともキャニスタの吸着材に吸着された蒸発燃料が吸気通路内にパージされる圧力と略同じにすることにより、吸気通路内圧力が還流弁を介した排気側の圧力との差の増大を抑制しつつ、かつ、蒸発燃料がパージされるため、燃料パージ制御に影響を及ぼすことなく、EGR制御の精度を向上させることができる。
第4の発明に係る車両の制御装置は、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関の回転数を検出するための回転数検出手段と、内燃機関のトルクを検出するためのトルク検出手段とをさらに含む。第1の制御手段は、検出された回転数に基づいて、還流弁の開度増加制御時における目標トルクを設定するための手段と、検出されたトルクが目標トルク以下になるまで、開度が増加するように還流弁を制御するための手段とを含む。第18の発明に係る車両の制御方法は、第4の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第4または18の発明によると、内燃機関のトルクがEGR制御時における目標トルク以下になるまで、開度が増加するように還流弁を制御するようにすると、内燃機関の回転数を変化させることなく、内燃機関の実トルクが目標トルク以下になるまで制御することができる。これにより、EGR制御時に対応する内燃機関の動作態様になるように内燃機関の状態を変化させることができる。
第5の発明に係る車両の制御装置においては、第4の発明の構成に加えて、目標トルクは、速度と、還流弁の開度増加制御時における内燃機関の予め定められた動作態様とに基づいて設定される。第19の発明に係る車両の制御方法は、第5の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第5または19の発明によると、目標トルクを速度と還流弁の開度増加制御時における内燃機関の予め定められた動作態様とに基づいて設定して、内燃機関の実トルクがEGR制御時における目標トルク以下になるまで開度が増加するように還流弁を制御するようにすると、内燃機関の回転数を変化させることなく、内燃機関の実トルクが目標トルク以下になるまで制御することができる。これにより、EGR制御時に対応する内燃機関の動作態様になるように内燃機関の状態を変化させることができる。
第6の発明に係る車両の制御装置においては、第4または5の発明の構成に加えて、第1の制御手段は、還流弁の閉弁時における、回転数とトルクとに基づく出力を目標出力に
設定するための手段と、開度増加制御時に、出力が目標出力よりも大きくなるまで、内燃機関の回転数が増加するように回転電機を制御するための手段とをさらに含む。第20の発明に係る車両の制御方法は、第6の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
設定するための手段と、開度増加制御時に、出力が目標出力よりも大きくなるまで、内燃機関の回転数が増加するように回転電機を制御するための手段とをさらに含む。第20の発明に係る車両の制御方法は、第6の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第6または20の発明によると、開度増加制御時において、内燃機関の出力が目標出力よりも大きくなるまで、内燃機関の回転数が増加するように回転電機を制御する。これにより、内燃機関の出力を還流弁の開度増加制御前の出力と略同じにすることができる。
第7の発明に係る車両の制御装置においては、第6の発明の構成に加えて、第1の制御手段は、出力が目標出力よりも大きくなると、目標トルクに予め定められた値を加算した値を新たな目標トルクに再設定するための手段と、検出されたトルクが新たな目標トルクよりも小さいと、点火時期が進角側になるように内燃機関を制御するための点火時期制御手段とをさらに含む。第21の発明に係る車両の制御方法は、第7の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第7または21の発明によると、出力が目標出力よりも大きくなると、新たな目標トルクを再設定して、トルクが新たな目標トルクよりも小さいと、点火時期が進角側になるように内燃機関が制御される。これにより、ノック限界点火時期まで点火時期を進角させることができる。そのため、燃料消費率が減少して、燃費が向上する。
第8の発明に係る車両の制御装置においては、第7の発明の構成に加えて、予め定められた値は、目標トルクの10%に対応する値と略同じ値である。第22の発明に係る車両の制御方法は、第8の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第8または22の発明によると、目標出力に予め定められた値を加算した新たな目標トルクを再設定して、トルクが新たな目標トルクよりも小さいと、点火時期が進角側になるように内燃機関が制御される。これにより、ノック限界点火時期まで点火時期を進角させることができる。そのため、燃料消費率が減少して、燃費が向上する。
第9の発明に係る車両の制御装置は、第7または8の発明の構成に加えて、内燃機関に発生するノッキングの強度に関連する物理量を検出するための強度検出手段をさらに含む。点火時期制御手段は、検出された物理量に基づくノッキングの強度が予め定められた強度になるまで、点火時期が進角側になるように内燃機関を制御するための手段を含む。第23の発明に係る車両の制御方法は、第9の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第9または23の発明によると、予め定められた強度のノッキングが発生するまで点火時期が進角側になるように内燃機関を制御することにより、ノック限界点火時期まで点火時期を進角側に制御することができる。
第10の発明に係る車両の制御装置においては、第4〜9のいずれかの発明の構成に加えて、第1の制御手段は、還流弁の開度に応じた目標点火時期を設定するための手段と、内燃機関の点火時期が目標点火時期になるまで内燃機関を制御するための手段とを含む。第24の発明に係る車両の制御方法は、第10の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第10または24の発明によると、内燃機関の点火時期が目標点火時期になるまで内燃機関を制御することにより、ノック限界点火時期まで点火時期を制御することができる。
第11の発明に係る車両の制御装置においては、第1〜10のいずれかの発明の構成に
加えて、第2の制御手段は、還流弁の開度増加制御に起因する、内燃機関の点火時期の進角側への変化の度合が小さくなるように、還流弁と内燃機関と回転電機とを制御するための手段を含む。第25の発明に係る車両の制御方法は、第11の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
加えて、第2の制御手段は、還流弁の開度増加制御に起因する、内燃機関の点火時期の進角側への変化の度合が小さくなるように、還流弁と内燃機関と回転電機とを制御するための手段を含む。第25の発明に係る車両の制御方法は、第11の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第11または25の発明によると、速度が予め定められた速度より低いときに、還流弁の開度増加制御に起因する、内燃機関の点火時期の進角側への変化の度合が小さくなるように還流弁と内燃機関と回転電機とを制御するようにすることにより、EGR制御の過渡時における点火時期の変化の度合を小さくすることができる。これにより、ノッキングの発生を抑制して制度高くEGR制御を実施することができるため、車両の減速中に、エンジンの始動と同時にEGR制御を開始しても、トルク変動あるいはノッキングの発生を抑制することができる。
第12の発明に係る車両の制御装置は、第11の発明の構成に加えて、内燃機関の回転数を検出するための回転数検出手段と、内燃機関のトルクを検出するためのトルク検出手段とをさらに含む。第2の制御手段は、回転数とトルクとに基づく出力を目標出力に設定するための手段と、目標出力と略同じ出力であって、還流弁の開度増加制御時に対応する内燃機関の予め定められた動作態様に基づいて目標回転数を設定するための手段と、前記出力を前記目標出力に維持させつつ、設定された目標回転数以上になるまで、内燃機関の回転数が増加するように回転電機を制御するための手段とを含む。第26の発明に係る車両の制御方法は、第12の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第12または26の発明によると、速度が予め定められた速度より低いときに、設定された目標回転数になるまで、内燃機関の回転数が増加するように回転電機が制御される。内燃機関の回転数が増加することにより、還流弁の開度増加制御が実施される前に、内燃機関の点火時期を予め進角側に移行させることができる。そのため、開度増加制御が実施されてからの点火時期の進角側への変化の度合を小さくすることができる。そのため、EGR制御時において、進角側への変化量が大きい場合と比較して、トルク変動あるいはノッキングの発生を抑制することができる。したがって、減速中にエンジンの始動と同時に、EGR制御を開始しても、トルク変動あるいはノッキングの発生を抑制することができる。
第13の発明に係る車両の制御装置においては、第12の発明の構成に加えて、第2の制御手段は、目標出力を設定する際に検出されたトルクを目標トルクに設定するための手段と、検出されたトルクが目標トルク以上であって、検出された回転数が、回転電機による内燃機関の増加前の回転数以下になるまで、内燃機関の点火時期が還流弁の開度の増加に応じて設定される目標点火時期になるように還流弁を開弁制御しつつ、回転数が減少するように回転電機を制御するための手段とをさらに含む。第27の発明に係る車両の制御方法は、第13の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第13または27の発明によると、検出されたトルクが目標トルク以上であって、回転数が増加前の回転数以下になるまで、還流弁および回転電機を制御することにより、開度増加制御が実施されてからの点火時期の進角側への変化の度合を小さくしつつ、開度増加制御に対応した内燃機関の動作態様に内燃機関の状態を変化させることができる。
第14の発明に係る車両の制御装置は、第1〜13の発明の構成に加えて、車両の状態に応じて、停止状態および始動状態のうちのいずれかの状態になるように内燃機関を制御するための手段をさらに含む。第28の発明に係る車両の制御方法は、第14の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
第14または28の発明によると、間欠運転を実施する内燃機関に対して本発明を適用することにより、車両の減速中に内燃機関が始動したときにEGR制御を実施した場合でも、トルク変動あるいはノッキングを発生することなく、精度よくEGR制御を実施することができる。
第29の発明に係るプログラムは、第15〜28のいずれかの発明に係る車両の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムであって、第30の発明に係る記録媒体は、第15〜28のいずれかの発明に係る車両の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムを記録した媒体である。
第29または第30の発明によると、コンピュータ(汎用でも専用でもよい)を用いて、第15〜28のいずれかの発明に係る車両の制御方法を実現することができる。
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。
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。
ハイブリッド車両は、駆動源としての、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関(以下、単にエンジンという)120と、回転電機である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。ECU(Electronic Control Unit)320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。
なお、本実施の形態においては、ECU320は、エンジン120の動作状態を制御する機能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およびインバータ240等を制御する機能とが統合されたECUであるものとして説明するが、これらの機能が複数のECUにより独立して機能する構成とし、各ECU間を双方向通信が可能に接続されるようにしてもよいものとする。ECU320は、バッテリECU260を管理制御して、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。
エンジン120の出力軸には、クランクポジションセンサ380が設けられており、ECU320には、クランクポジションセンサ380から出力軸の回転数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という)260等を含む。なお、走行用バッテリではなくキャパシタ等の蓄電機構であってもよい。
ェネレータ140に伝達する減速機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という)260等を含む。なお、走行用バッテリではなくキャパシタ等の蓄電機構であってもよい。
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。
運転席にはアクセルペダル(図示せず)が設けられており、アクセルポジションセンサ(図示せず)は、アクセルペダルの踏込み量を検知する。アクセルポジションセンサは、アクセルペダルの踏込み量を示す信号をECU320に出力する。ECU320は、踏込み量に対応する要求駆動力に応じて、モータ140A、ジェネレータ140Bおよびエンジン120の出力あるいは発電量を制御する。
さらに、車速センサ330は、車両の速度に関連した物理量を検出するセンサである。「車両の速度に関連した物理量」とは、たとえば、駆動輪160の車輪軸の回転数であってもよいし、減速機180の入力軸の回転数であってもよい。車速センサ330は、検出した物理量をECU320に送信する。
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。
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の駆動力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。
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。
また、図2に示すように、本実施の形態において、エンジン120は、両バンクに4気筒づつ設けられた8気筒のV型エンジンを一例として説明するが、気筒数あるいはエンジンの形式については特にこれに限定されるものではない。
エンジン120の両方のバンクに気筒群には、吸気通路122に接続されたサージタンク16が接続される。
また、エンジン120の一方のバンクの気筒群に接続された排気通路124には、直列的に接続される三元触媒コンバータ(1)124B,124C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(1)124Aと、三元触媒コンバータ(1)124Bおよび124Cの温度を検知する触媒温度センサ(図示せず)とが設けられる。
同様に、エンジン120の他方のバンクの気筒群に接続された排気通路126には、直列的に接続される三元触媒コンバータ(2)126B,126C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(2)126Aと、三元触媒コンバータ(2)126Bおよび126Cの温度を検知する触媒温度センサ(図示せず)とが設けられる。
三元触媒コンバータ(1)124Cおよび三元触媒コンバータ(2)126Cには、マフラー(図示せず)等の消音器に接続される。
ECU320には、空燃比センサ124A,126Aにより検知された三元触媒コンバータ(1)124Bおよび三元触媒コンバータ(2)126Bに導入される排気の空燃比や、触媒温度センサにより検知された三元触媒コンバータ(1)124Bおよび三元触媒コンバータ(2)126Bの温度等が入力される。
なお、空燃比センサ124A,126Aは、エンジン120で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ(リニア空燃比センサ)である。なお、空燃比センサ124A,126Aとしては、エンジン120で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するO2センサを用いてもよい。
また、エンジン120には、排気通路124における三元触媒コンバータ(1)124Bの上流側から還流通路であるEGRパイプ24を通ってEGRバルブ18によりその流量が制御されるEGR装置40が設けられる。このEGR装置40は,エンジン120から排出される排気ガスの一部を吸気通路122へ再循環させ、新しい混合気と混ぜて燃焼温度を下げることにより、窒素酸化物(NOx)の発生を抑制したり、ポンピングロスを抑制して燃費向上を図るものである。
EGRパイプ24の途中には、排気通路124側から流通する排気ガスを冷却するEGRクーラ20,22が設けられる。排気ガスを冷却することにより、流通する気体の体積が減少して、より密度の高い排気ガスを吸気通路122に還流させることができる。これ
により、吸入空気量と排気ガスの流量との比、すなわち、EGR率を向上させることができるため、さらなる燃費向上が図れる。
により、吸入空気量と排気ガスの流量との比、すなわち、EGR率を向上させることができるため、さらなる燃費向上が図れる。
排気ガスは、EGRパイプ24を通って、EGRクーラ20,22において冷却された後に、EGRバルブ18まで導入される。ECU320は、エンジン回転数、アクセルポジションセンサ等の各種の信号に基づいて、EGRバルブ18の開度を制御する。ECU320は、EGRバルブ18に対してデューティ制御を実行する。なお、EGR装置40は、吸気通路122と排気通路126の三元触媒コンバータ(2)126Bの上流側との間に設けられるようにしてもよい。
また、本実施の形態におけるエンジン120には、このようなEGR装置40の他に、以下に示すシステムが導入されている。
このエンジン120には、燃料噴射制御システムが導入され、エアフローメータ122Bによって吸入空気量を検出し、燃料噴射インジェクタ12からの燃料噴射量が制御される。ECU320は、各センサからの信号により、最適な燃焼状態となるように、燃料噴射インジェクタ12に対して、エンジン回転数およびエンジン負荷に応じた燃料噴射量および燃料噴射時期の制御を行なう。
また、このエンジン120においては、エンジン回転数と吸入空気量(エアフローメータ122Bにより検出)とにより燃料噴射量が決定される。また、始動後の空燃比は、空燃比センサ124A,126Aからの信号によりフィードバック制御される。すなわち、燃料噴射制御は、エンジン120の状態に応じて演算した基本噴射時間に、各センサの信号に補正を加え、燃料噴射時期制御および噴射量制御が実行される。
また、このエンジン120には、点火時期制御システムが導入されている。ECU320は、各センサからの信号により最適な点火時期を算出し、イグナイタ一体式イグニッションコイル10に点火信号を出力する。点火時期は、初期セット点火時期または基本進角度および補正進角度により決定される。また、このエンジン120には、ノックセンサ14によりノッキングが検知されると、ノッキングが発生しなくなるまで一定角度ずつ点火時期を遅角させて、ノッキングが発生しなくなると一定角度ずつ進角させるノックコントロールシステムが導入されている。
なお、本実施の形態においてノックセンサ14は、エンジン120に発生するノッキングの強度に関連する物理量を検出するセンサであればよい。すなわち、ノックセンサ14は、ノッキングの代用特性であるエンジン120の振動の強度を検出することに限定されるものではない。たとえば、ノックセンサ14は、ノッキングの代用特性である気筒内の筒内圧力の振動の強度を検出するようにしてもよいし、その他ノッキングの代用特性として周知の物理量を検出するようにしてもよい。
エンジンの点火時期の算出は、エンジン回転数信号、カムポジションセンサ(図示せず)からの信号、吸気流量の信号、スロットルバルブ開度信号、エンジン冷却水用信号などに基づいて、ECU320が運転状態に応じて算出して、イグナイタ一体式イグニッションコイル10へ点火信号を出力する。すなわち、点火時期制御は、エンジン120の状態に応じて演算した基本点火時期に、各センサの信号による補正を加え、適正な点火時期を算出する。
また、このエンジン120には、スロットル制御システムが導入されている。このスロットル制御システムは、エンジンの状態に応じて演算した電子スロットルバルブ122Cの開度に、各センサの信号による補正を加えて、適正な開度になるように制御される。す
なわち、エンジンの燃焼状態に応じた適切な電子スロットルバルブ122Cの開度になるように、ECU320が電子スロットルバルブ122Cの開度をスロットルモータ(図示せず)を用いて制御する。
なわち、エンジンの燃焼状態に応じた適切な電子スロットルバルブ122Cの開度になるように、ECU320が電子スロットルバルブ122Cの開度をスロットルモータ(図示せず)を用いて制御する。
また、このエンジン120には、キャニスタパージ制御システムが導入されている。このキャニスタパージ制御システムは、フューエルタンク(図示せず)から発生する燃料蒸発ガスをキャニスタ(図示せず)内に収納された吸着材に吸着させて、吸着された蒸発燃料が吸気通路122内に生じた負圧を利用して吸引して燃焼させる。キャニスタパージ量は、ECU320が、キャニスタパージ用VSV(Vacuum Switching Valve)(図示せず)の開閉を制御することにより、運転状態に応じて制御される。このとき、ECU320は、キャニスタパージ用VSVにデューティ信号を出力して、キャニスタパージ用VSVの開度を制御する。
以上のような構成を有する車両において、本発明は、ECU320が車両の減速時、かつ、エンジン120の始動時であるという条件が成立して、車両の速度が、吸気通路122内の圧力に関連して設定される予め定められた速度以上であると、第1の態様でEGRバルブ18とエンジン120とジェネレータ140Bとを制御して、上述の条件が成立して、車両の速度が予め定められた速度よりも小さいと、第1の態様と異なる第2の態様でEGRバルブ18とエンジン120とジェネレータ140Bとを制御する点に特徴を有する。
図3に、本実施の形態に係る車両の制御装置であるECU320の機能ブロック図を示す。
ECU320は、入力インターフェース(以下、入力I/Fと記載する)400と、演算処理部500と、記憶部600と、出力インターフェース(以下、出力I/Fと記載する)700とを含む。
入力I/F400は、エアフローメータ122Bからの吸入空気量信号と、スロットルポジションセンサからのスロットル開度信号と、クランクポジションセンサ380からのエンジン回転数信号と、ジェネレータ140Bに設けられたレゾルバからのジェネレータ回転数信号と、ノックセンサ14からのノック検出信号と、車速センサ330からの車速信号とを受信して、演算処理部500に送信する。
演算処理部500は、減速判定部502と、始動判定部504と、速度判定部506と、圧力判定部508と、スロットル開度制御部510と、EGR制御部(1)512と、EGR制御部(2)514とを含む。
減速判定部502は、車両が減速中であるか否かを判定する。具体的には、減速判定部502は、車速信号に基づいて検出される車両の速度が予め定められた時間前に検出された車両の速度よりも低いと車両が減速中であることを判定する。予め定められた時間は、特に限定されるものではないが、たとえば、ECU320における計算サイクル時間であってもよい。減速判定部502は、たとえば、車両が減速中であることを判定すると、減速判定フラグをオンするようにしてもよい。また、減速判定部502は、車両の速度変化により減速中であるか否かを判定することに限定されるものではなく、たとえば、スロットル開度が略ゼロであって、かつ、車両が走行している場合には、車両が減速中であることを判定するようにしてもよいし、ブレーキペダルに設けられるブレーキランプスイッチがオンであって、かつ、車両が走行している場合には、車両が減速中であることを判定するようにしてもよい。
始動判定部504は、エンジン120が停止状態から始動状態に移行したか否かを判定する。たとえば、始動判定部504は、エンジン回転数信号に基づくエンジン回転数が略ゼロの状態から予め定められた回転数以上になると、エンジン120が停止状態から始動状態に移行したことを判定する。
なお、エンジン120の始動の判定方法は、特にこれに限定されるものではない。たとえば、始動判定部504は、車両の状態に基づくエンジンの始動要求に応じて、エンジン120が停止状態から始動状態に移行することを判定するようにしてもよい。始動判定部504は、たとえば、エンジン120が停止状態から始動状態に移行すると、始動判定フラグをオンするようにしてもよい。
速度判定部506は、車速信号に基づいて検出される車両の速度が予め定められた速度Va以上であるか否かを判定する。なお、「予め定められた速度Va」は、エンジン120における吸気管内圧力を少なくとも予め定められた圧力Paよりも小さい圧力に維持することができる速度であれば、特に限定されるものではなく、実験等により適合すればよい。本実施の形態においては、「予め定められた速度Va」は、たとえば、100km/hであるとして説明する。
また、「予め定められた圧力Pa」は、少なくともEGRバルブ18の制御性が悪化しない程度の圧力であれば、特に限定されるものではなく、たとえば、実験により適合される。また、「予め定められた圧力Pa」は多くともキャニスタの吸着材に吸着された蒸発燃料が吸気通路122内にパージできる負圧に対応する圧力を有していれば、特に限定されるものではない。これにより、燃料パージ制御に影響がおよぶことが抑制される。また、速度判定部506は、車両の速度が予め定められた速度Va以上であることを判定すると、速度判定フラグをオンするようにしてもよい。
圧力判定部508は、吸気通路122内の圧力が予め定められた圧力Pa以上であるか否かを判定する。圧力判定部508は、たとえば、吸入空気量とスロットル開度とから吸気管内圧力を推定して、推定された圧力が予め定められた圧力Pa以上であるか否かを判定するようにしてもよい。あるいは、圧力判定部508は、吸気通路122内に設けられたバキュームセンサ等の圧力センサにより直接的に吸気通路122内の圧力を検出して、検出された圧力が予め定められた圧力Pa以上であるか否かを判定するようにしてもよい。なお、圧力判定部508は、たとえば、吸気通路122内の圧力が予め定められた圧力Pa以上であると、圧力判定フラグをオンするようにしてもよい。
スロットル開度制御部510は、吸気通路122内の圧力が予め定められた圧力Pa以上でないと、開度が増加するように電子スロットルバルブ122Cを制御する。たとえば、スロットル開度制御部510は、予め定められた開度だけ増加するように電子スロットルバルブ122Cを制御するようにしてもよい。スロットル開度制御部510は、出力I/F700を経由して、電子スロットルバルブ122Cにスロットルバルブ制御信号を送信する。
EGR制御部(1)512は、減速判定部502において車両が減速中であることが判定され、始動判定部504においてエンジン120が始動状態に移行したことが判定され、速度判定部506において車両の速度が予め定められた速度以上であることが判定され、かつ、圧力判定部508において吸気通路122内の圧力が予め定められた圧力Pa以上であることが判定されると、第1の態様(以下、EGR制御(1)と記載する)でEGRバルブ18とエンジン120とジェネレータ140Bとを制御する。なお、EGR制御(1)の詳細な制御態様については後述する。
また、EGR制御部(1)512は、たとえば、減速判定フラグ、始動判定フラグ、速度判定フラグおよび圧力判定フラグのいずれもオンであると、EGR制御(1)を実行するようにしてもよい。
EGR制御部(1)512は、点火時期制御信号、EGRバルブ制御信号およびジェネレータ制御信号を生成して、出力I/F700を経由して、イグナイタ一体式イグニッションコイル10、EGRバルブ18およびジェネレータ140Bに送信する。
EGR制御部(2)514は、減速判定部502において車両が減速中であることが判定され、始動判定部504においてエンジン120が始動状態に移行したことが判定され、かつ、速度判定部506において車両の速度が予め定められた速度以上であることが判定されないと、第2の態様(以下、EGR制御(2)と記載する)でEGRバルブ18とエンジン120とジェネレータ140Bとを制御する。なお、EGR制御(2)の詳細な制御態様については後述する。
また、EGR制御部(2)514は、たとえば、減速判定フラグおよび始動判定フラグがオンであって、速度判定フラグがオフであると、EGR制御(2)を実行するようにしてもよい。
EGR制御部(2)514は、点火時期制御信号、EGRバルブ制御信号およびジェネレータ制御信号を生成して、出力I/F700を経由して、イグナイタ一体式イグニッションコイル10、EGRバルブ18およびジェネレータ140Bに送信する。
記憶部600には、各種情報、プログラム、しきい値、マップ等が記憶され、必要に応じて演算処理部500からデータが読み出されたり、格納されたりする。
図4に、EGR制御部(1)512を構成する詳細な機能ブロック図を示す。EGR制御部(1)512は、目標トルク設定部(1)520と、目標出力設定部(1)522と、トルク判定部(1)524と、EGRバルブ制御部(1)526と、出力判定部528と、ジェネレータ制御部(1)530と、目標トルク再設定部532と、トルク判定部(2)534と、点火時期制御部536と、ノック判定部538と、点火時期判定部540とから構成される。
目標トルク設定部(1)520は、EGR制御時における目標トルクTrq(1)を設定する。目標トルク設定部(1)520は、EGR制御時における目標トルク値Trq(1)を予め記憶部600に記憶されたマップから算出する。
たとえば、図5に示すマップにおいては、縦軸がエンジントルクを示し、横軸がエンジン回転数を示す。図5に示すように、マップには、エンジン回転数の変化に応じたエンジントルクの予め定められた動作線が設定される。予め定められた動作線は、EGR制御が実施されるときの動作線(太線)と、EGR制御が実施されないときの動作線(破線)とを含む。また、マップには、車両の速度に対応した複数の等出力線(細線)が設定される。
たとえば、エンジン始動時においてEGR制御が実施されないとき、車速信号に基づく車両の速度が140km/hであって、修正トルクがTe(1)であって、エンジン回転数が2000rpmであると、図5の破線に示される動作線上のA点が特定される。このとき、目標トルク設定部(1)520は、A点を含む等出力線と、太線に示される動作線との交点(E点)におけるトルク値を、EGR制御時における目標トルクTrq(1)として設定する。なお、「修正トルク」は、エンジン120の回転数等により算出されるエ
ンジン120の図示トルクに対して、吸入空気量あるいは冷却水温等を用いて補正されたトルクを示す。
ンジン120の図示トルクに対して、吸入空気量あるいは冷却水温等を用いて補正されたトルクを示す。
目標出力設定部(1)522は、目標出力Pw(1)を設定する。具体的には、目標出力設定部(1)522は、エンジン120において生じるトルクとエンジン回転数とに基づいて実出力を検出する。目標出力設定部(1)522は、検出された実出力を目標出力Pw(1)として設定する。
なお、エンジン120において生じるトルクは、直接的にトルクセンサ等を用いて検出するようにしてもよいし、エンジン120の出力軸がジェネレータ140Bに連結されるため、動力分割機構200が介在したエンジン120とジェネレータ140Bとの間のギヤ比と、ジェネレータ140Bにおいて発現するトルクとに基づいて、エンジン120において発現するトルクを推定するようにしてもよい。
たとえば、車両の速度が一定の状態で車両が走行している場合を想定する。このとき、車輪軸が一定の速度で回転しているため、モータ140Aも一定の回転数となる。また、エンジン120の動力は、動力分割機構200において車輪軸側とジェネレータ140B側とに分割される。このとき、車両の速度が一定の状態となるためには、ジェネレータ140Bにおいて、エンジン120の負荷となる一定の力が発現される。この負荷となる力は、上述したギヤ比に基づく、エンジントルクに対する予め定められた比となるため、ジェネレータ140Bにおいて発現するトルクに基づいて、エンジン120において発現するトルクが推定できる。なお、ジェネレータ140Bにおいて発現するトルクは、回転数と発電量あるいは供給される電流値等に基づいて検出することができる。
トルク判定部(1)524は、エンジン120において生じる実トルクが、目標トルク設定部(1)520にて設定された目標トルク値Trq(1)以下となるか否かを判定する。実トルクの検出については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。トルク判定部(1)524は、たとえば、実トルクが目標トルク以下であることを判定すると、トルク判定フラグ(1)をオンするようにしてもよい。
また、トルク判定部(1)524は、後述するトルク判定部(2)534における判定結果に応じて、実トルクが目標トルクTrq(1)以下であるか否かの判定を行なう。あるいは、トルク判定部(1)524は、後述する点火時期判定部540において、エンジン120の点火時期が目標点火時期と略同じでも進角側でもないと(すなわち、遅角側であると)、実トルクが目標トルクTrq(1)以下であるか否かの判定を行なう。
EGRバルブ制御部(1)526は、トルク判定部(1)524において、実トルクが目標トルクTrq(1)以下でないと、開度が増加するようにEGRバルブ18を制御する。より具体的には、EGRバルブ制御部(1)524は、計算サイクル1回毎に予め定められた開度だけ増加するようにEGRバルブ18を制御するようにしてもよいし、予め定められた時間毎に予め定められた開度だけ増加するようにEGRバルブ18を制御するようにしてもよい。EGRバルブ制御部(1)526は、たとえば、トルク判定フラグ(1)がオンになるまで開度が増加するようにEGRバルブ18を制御するようにしてもよい。
出力判定部528は、エンジン120において生じる実トルクと、エンジン回転数信号とに基づいて検出される実出力が目標出力Pw(1)以下であるか否かを判定する。なお、出力判定部528は、トルク判定フラグ(1)がオンであれば、実出力が目標出力Pw(1)以下であるか否かを判定するようにしてもよい。また、出力判定部528は、たとえば、実出力が目標出力Pw(1)以下であることを判定すると、出力判定フラグをオン
するようにしてもよい。
するようにしてもよい。
ジェネレータ制御部(1)530は、出力判定部528において実出力が目標出力Pw(1)より大きくなることが判定されるまで、エンジン回転数が増加するようにジェネレータ140Bを制御する。ジェネレータ制御部(1)530は、出力I/F700を経由してジェネレータ制御信号をジェネレータ140Bの駆動回路(たとえば、インバータ240)に送信する。なお、ジェネレータ制御部(1)530は、たとえば、出力判定フラグがオンであると、エンジン回転数が増加するようにジェネレータ140Bを制御するようにしてもよい。
目標トルク再設定部532は、出力判定部528において実出力が目標出力Pw(1)より大きくなることが判定されると、目標トルク設定部(1)520において設定された目標トルクに予め定められた値Aを加算した値を新たな目標トルクTrq(2)として再設定する。目標トルク再設定部532は、たとえば、出力判定フラグがオフであると、新たな目標トルクTrq(2)を再設定する。なお、「予め定められた値A」は、実験等により適合されればよく特に限定される値ではないが、好ましくは、目標トルクTrq(1)の10%に対応する値と略同じ値であることが望ましい。
トルク判定部(2)534は、目標トルク再設定部532において新たな目標トルクTrq(2)が設定されると、エンジン120の実トルクが新たな目標トルクTrq(2)以上となるか否かを判定する。トルク判定部(2)534は、たとえば、実トルクが新たな目標トルクTrq(2)以上であることを判定すると、トルク判定フラグ(2)をオンするようにしてもよい。
点火時期制御部536は、トルク判定部(2)534においてエンジン120の実トルクが新たな目標トルクTrq(2)以上であることが判定されると、点火時期が進角するようにエンジン120を制御する。点火時期制御部536は、点火時期を予め定められた進角量だけ進角するようにエンジン120を制御する。点火時期制御部536は、点火制御信号を出力I/F700を経由してエンジン120のイグナイタ一体式イグニッションコイル10に送信する。
ノック判定部538は、点火時期制御部536において点火時期が進角されると、ノックセンサ14からのノック検出信号に基づく振動の強度が予め定められた強度以上であるか否かを判定する。なお、本実施の形態において、「予め定められた強度」は、少なくとも通常のノックコントロールシステムにおいてノッキングである判定される振動の強度よりも小さい強度であって、ノック限界点火時期に対応する強度であれば、特に限定されるものではなく、実験等により適合される。また、ノック判定部538において振動の強度が予め定められた強度以上であることが判定されると、トルク判定部(2)534において、エンジン120の実トルクが新たな目標トルクTrq(2)以上となるか否かが判定される。ここで、ノック限界点火時期は、エンジン120の作動あるいは構造に対して影響を及ぼすようなノッキングが発生しない安全率を含む点火時期である。
点火時期判定部540は、ノック判定部538において、振動の強度が予め定められた強度以上であることが判定されないと、エンジン120の点火時期が目標点火時期と略同じであるか否かまたは進角側であるか否かを判定する。なお、点火時期判定部540は、たとえば、エンジン120の点火時期が目標点火時期と略同じあるいは進角側であると、点火時期判定フラグをオンするようにしてもよい。また、目標点火時期は、EGRバルブ18の開度に応じて設定される。目標点火時期は、たとえば、マップにより与えられる。
図6に、EGR制御部(2)514を構成する詳細な機能ブロック図を示す。EGR制
御部(2)514は、目標トルク設定部(2)550と、目標出力設定部(2)552と、目標エンジン回転数設定部554と、回転数判定部556と、ジェネレータ制御部(2)558と、トルク−回転数判定部560と、EGRバルブ制御部(2)562と、ジェネレータ制御部(3)564とから構成される。
御部(2)514は、目標トルク設定部(2)550と、目標出力設定部(2)552と、目標エンジン回転数設定部554と、回転数判定部556と、ジェネレータ制御部(2)558と、トルク−回転数判定部560と、EGRバルブ制御部(2)562と、ジェネレータ制御部(3)564とから構成される。
目標トルク設定部(2)550は、検出されたエンジン120の実トルクを目標トルクTrq(3)として設定する。
目標出力設定部(2)552は、エンジン120において生じる実トルクとエンジン回転数とから検出される実出力を目標出力Pw(2)として設定する。
目標エンジン回転数設定部554は、検出されたエンジン回転数を目標回転数Ne(1)として設定する。目標エンジン回転数設定部554は、さらに、EGR制御時における目標エンジン回転数Ne(2)を設定する。目標エンジン回転数Ne(2)は、検出されたエンジン回転数よりも大きければ特に限定されるものではない。たとえば、検出されたエンジン回転数が1000rpmであるときには、目標エンジン回転数Ne(2)は、2000rpmが設定される。目標エンジン回転数Ne(2)は、検出されたエンジン回転数と実験等により適合されたエンジン回転数と目標エンジン回転数Ne(2)との関係を示すマップ、表あるいは数式等とに基づいて算出するようにすればよい。
回転数判定部556は、目標トルクTrq(3)、目標出力Pw(2)および目標回転数Ne(1),Ne(2)が設定されると、検出されたエンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(2)以上であるか否かを判定する。回転数判定部556は、たとえば、エンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(2)以上であると、回転数判定フラグをオンするようにしてもよい。
ジェネレータ制御部(2)558は、回転数判定部556においてエンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(2)以上でないことが判定されると、エンジン回転数が増加するようにジェネレータ140Bを制御する。このとき、ジェネレータ制御部(2)558は、エンジン120の実出力を目標出力Pw(2)に維持させるように、ジェネレータ140Bを制御する。すなわち、ジェネレータ制御部(2)558は、等出力線に沿ってジェネレータ140Bを制御する。ジェネレータ制御部(2)558は、出力I/F700を経由してジェネレータ制御信号をジェネレータ140Bの駆動回路(たとえば、インバータ240)に送信する。なお、ジェネレータ制御部(2)558は、たとえば、回転数判定フラグがオフであると、エンジン回転数が増加するようにジェネレータ140Bを制御するようにしてもよい。ジェネレータ制御部(2)558は、エンジン回転数を前述した目標エンジン回転数Ne(2)になるまで上昇させればよく、その回転数の上昇制御処理の態様は特に限定されるものではない。ジェネレータ制御部(2)558は、たとえば、予め定められた変化率でエンジン回転数が線形的に上昇するようにジェネレータ140Bを制御するようにしてもよい。
トルク−回転数判定部560は、回転数判定部556においてエンジン回転数が目標回転数Ne(2)以上であることが判定されると、エンジン120において生じる実トルクが目標トルクTrq(3)以上であって、かつ、エンジン回転数が目標回転数Ne(1)以下であるか否かを判定する。エンジン120の実トルクの検出については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
なお、トルク−回転数判定部560は、たとえば、実トルクが目標Trq(3)以上であって、かつ、エンジン回転数が目標回転数Ne(1)以下であると、トルク−回転数判定フラグをオンするようにしてもよい。
EGRバルブ制御部(2)562は、実トルクが目標トルクTrq(3)以上でないか、または、エンジン回転数が目標回転数Ne(1)以下でないと、開度が増加するようにEGRバルブ18を制御する。具体的には、EGRバルブ制御部(2)562は、1回の計算サイクルごとに予め定められた開度だけ増加するようにEGRバルブ18を制御するようにしてもよいし、予め定められた時間毎に予め定められた開度だけ増加するようにEGRバルブを制御するようにしてもよい。なお、EGRバルブ制御部(2)562は、たとえば、トルク−回転数判定フラグがオフであると、開度が増加するようにEGRバルブ18を制御するようにしてもよい。
ジェネレータ制御部(3)564は、実トルクが目標トルクTrq(3)以上でないか、または、エンジン回転数が目標回転数Ne(1)以下でないと、エンジン回転数が減少するようにジェネレータ140Bを制御する。このとき、ジェネレータ制御部(3)564は、エンジン120の実出力が目標出力Pw(2)を維持するように、ジェネレータ140Bを制御する。ジェネレータ制御部(3)564は、出力I/F700を経由してジェネレータ制御信号をジェネレータ140Bの駆動回路(たとえば、インバータ240)に送信する。なお、ジェネレータ制御部(3)564は、たとえば、トルク−回転数判定フラグがオフであると、エンジン回転数が減少するようにジェネレータ140Bを制御するようにしてもよい。ジェネレータ制御部(3)564は、エンジン回転数を前述した目標エンジン回転数Ne(1)になるまで下降させればよく、その回転数の下降制御処理の態様は特に限定されるものではない。ジェネレータ制御部(3)564は、たとえば、予め定められた変化率でエンジン回転数が線形的に下降するようにジェネレータ140Bを制御するようにしてもよい。
なお、本実施の形態において、減速判定部502と、始動判定部504と、速度判定部506と、圧力判定部508と、スロットル開度制御部510と、EGR制御部(1)512および図4に示すEGR制御部(1)512を構成する各機能ブロックと、EGR制御部(2)514および図6に示すEGR制御部(2)514を構成する各機能ブロックとは、いずれも演算処理部500であるCPU(Central Processing Unit)が記憶部600に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
以下、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ECU320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)100にて、ECU320は、車両が減速中であるか否かを判定する。車両が減速中であると(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS100に戻される。
S102にて、ECU320は、エンジン120が停止状態から始動状態に移行したか否かを判定する。エンジン120が停止状態から始動状態に移行すると(S102にてYES)、処理はS104に移される。もしそうでないと(S102にてNO)、処理はS102に戻される。
S104にて、ECU320は、車両の速度が予め定められた速度Va以上であるか否かを判定する。車両の速度が予め定められた速度Va以上であると(S104にてYES)、処理はS106に移される。もしそうでないと(S104にてNO)、処理はS108に移される。
S106にて、ECU320は、吸気管内圧力が予め定められた圧力Pa以上であるか否かを判定する。吸気管内圧力が予め定められた圧力Pa以上であると(S106にてYES)、処理はS112に移される。もしそうでないと(S106にてNO)、処理はS110に移される。
S108にて、ECU320は、EGR制御(2)を実行する。S110にて、ECU320は、スロットルバルブ開度が増加するように、電子スロットルバルブ122Cを制御する。S110の後、処理はS104に移される。S112にて、ECU320は、EGR制御(1)を実行する。
次に、図8を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるECU320で実行されるEGR制御(1)のプログラムの制御構造について説明する。
S200にて、ECU320は、EGR制御時における目標トルクTrq(1)を設定する。S202にて、ECU320は、現在の実出力を目標出力Pw(1)とする。
S204にて、ECU320は、実トルクが目標トルクTrq(1)以下であるか否かを判定する。実トルクが目標トルクTrq(1)以下であると(S204にてYES)、処理はS208に移される。もしそうでないと(S204にてNO)、処理はS206に移される。
S206にて、ECU320は、EGRバルブ18に対して、開度増加制御を実行する。S206の後、処理はS204に移される。S208にて、ECU320は、実出力が目標出力Pw(1)以下であるか否かを判定する。実出力が目標出力Pw(1)以下であると(S208にてYES)、処理はS210に移される。もしそうでないと(S208にてNO)、処理はS212に移される。
S210にて、ECU320はエンジン回転数が上昇するようにジェネレータ140Bを制御する。S210の後、処理はS208に移される。
S212にて、ECU320は、目標トルクTrq(1)に予め定められた値Aを加算した値を目標トルクTrq(2)とする。S214にて、ECU320は、実トルクが目標トルクTrq(2)以上であるか否かを判定する。実トルクが目標トルクTrq(2)以上であると(S214にてYES)、処理はS204に移される。もしそうでないと(S214にてNO)、処理はS216に移される。
S216にて、ECU320は、点火時期が進角側になるようにエンジン120を制御する。S218にて、ECU320は、予め定められた強度のノックが発生したか否かを判定する。予め定められた強度のノックが発生すると(S218にてYES)、処理はS220に移される。もしそうでないと(S218にてNO)、処理はS214に移される。
S220にて、ECU320は、現在の点火時期が目標点火時期と同じであるか否かあるいは目標点火時期よりも進角側であるか否かを判定する。現在の点火時期が目標点火時期と同じであるかまたは目標点火時期よりも進角側であることが判定されると(S220にてYES)、この処理は終了する。もしそうでないと(S220にてNO)、処理はS204に移される。
次に、図9を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるECU320で実行されるEGR制御(2)のプログラムの制御構造について説明する。
S300にて、ECU320は、現在の実出力を目標出力Pw(2)に設定する。S302にて、ECU320は、現在の実トルクを目標トルクTrq(3)に設定する。S304にて、ECU320は、エンジン回転数を目標エンジン回転数Ne(1)に設定する。S306にて、ECU320は、EGR制御時に対応する目標エンジン回転数Ne(2)を設定する。
S308にて、ECU320は、エンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(2)以上であるか否かを判定する。エンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(2)以上であると(S308にてYES)、処理はS312に移される。もしそうでないと(S308にてNO)、処理はS310に移される。
S310にて、ECU320は、エンジン回転数が上昇するようにジェネレータ140Bを制御する。ECU320は、実出力が目標出力Pw(2)を維持するように、ジェネレータ140Bを制御する。S310の後、処理はS308に移される。
S312にて、ECU320は、実トルクが目標トルクTrq(1)以上であって、かつ、エンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(1)以下であるか否かを判定する。実トルクが目標トルクTrq(1)以上であって、かつ、エンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(1)以下であると(S312にてYES)、この処理は終了する。もしそうでないと(S312にてNO)、処理はS314に移される。
S314にて、ECU320は、EGRバルブ18に対して開度増加制御を実行する。S316にて、ECU320は、エンジン回転数が減少するようにジェネレータ140Bを制御する。ECU320は、実出力が目標出力Pw(2)を維持するようにジェネレータ140Bを制御する。S316の後、処理はS312に戻される。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る車両の制御装置であるECU320の動作について説明する。
<減速後の車両の速度が100km/h以上である場合>
たとえば、車両が180km/hで走行している場合を想定する。図10にエンジン回転数と修正トルクとの関係を示す。
たとえば、車両が180km/hで走行している場合を想定する。図10にエンジン回転数と修正トルクとの関係を示す。
図10の横軸はエンジン回転数を示し、縦軸は修正トルクを示す。図10中の紙面上下方向に描画された複数本の細線は、等出力線を示す。また、複数本の等出力線を横切る破線は、EGRなし、すなわち、EGR装置40におけるEGRバルブ18の開度が略ゼロのときの動作線を示す。ECU320は、EGRバルブ18の開度が略ゼロである場合には、エンジン120の状態が破線に示す動作線に沿って変化するようにエンジン120を制御する。
また、複数本の等出力線を横切る太線は、EGRあり、すなわち、EGRバルブ18の開度が増加したときの動作線を示す。ここで、車両が180km/hで走行中に、EGR制御が実行される場合には、ECU320は、検出されるエンジン回転数に応じて、太線に示す動作線に沿ってエンジントルクが変化するように制御する。
このとき、エンジン120の状態は、図10のA点に特定される。運転者がブレーキペダルを踏み込んだりあるいはエンジンブレーキを作用させたりして車両の速度が減速を開始すると、エンジン回転数に応じた修正トルクが、太線の動作線から外れたり、車両の状態に基づくエンジン120の停止要求に応じて、エンジン120は停止される。そして、
車両が140km/h付近で定常走行となるなどして、エンジン120が再び動作線上での作動が可能となったり、あるいは、走行用バッテリの充放電状態に基づくエンジン120の始動要求に応じて、エンジン120は始動される。
車両が140km/h付近で定常走行となるなどして、エンジン120が再び動作線上での作動が可能となったり、あるいは、走行用バッテリの充放電状態に基づくエンジン120の始動要求に応じて、エンジン120は始動される。
このとき、車両が減速中であって(S100にてYES)、減速中にエンジン120が停止した後、エンジン120が始動状態になると(S102にてYES)、車両の速度が100km/h以上であるため(S104にてYES)、吸気管内圧力が予め定められた圧力Pa以上であれば(S106にてYES)、EGR制御(1)が実行される(S112)。なお、EGRバルブ18は、エンジン120の停止後から始動前までは、略ゼロとされる。
このとき、吸気管内圧力は、図11のB点に示すように、予め定められた値Pa以上の値である。図11の横軸は、エンジン回転数を示し、縦軸は、吸気管内圧力を示す。図11に示すように、180km/hおよび140km/hなど車両の速度が100km/h以上である場合には、吸気管内圧力は、予め定められた圧力Pa以上の状態とされる。
一方、吸気管内圧力が予め定められた圧力Paよりも負圧側の圧力である場合には(S106にてNO)、電子スロットルバルブ122Cの開度が増加されるため(S110)、吸気管内圧力が正圧側に増加させられる。
図10に戻って、EGR制御(1)が実行されると、目標トルクTrq(1)が設定され(S200)、目標出力Pw(1)が設定される(S202)。このとき、実トルクが目標トルクTrq(1)よりも大きいと(S204にてNO)、EGRバルブ18の開度が増加させられる(S206)。EGR開度が増加させられると、エンジン回転数は維持されたまま、修正トルクが減少していく。すなわち、エンジン120の状態は、図10のB点からC点に示される位置に移動する。
実トルクが目標トルクTrq(1)以下になると(S204にてYES)、実出力が目標出力Pw(1)以下であれば(S208にてYES)、エンジン回転数が増加するようにジェネレータ140Bが制御される(S210)。このとき、実出力が上昇するようにエンジン回転数がジェネレータ140Bにより増加されるため、エンジン120の状態は、図10のC点からD点に向けて移動する。
実出力が目標出力Pw(1)よりも大きくなると(S208にてNO)、すなわち、エンジン120の状態がD点に示される位置になると、新たな目標トルクTrq(2)が設定される(S212)。ここで、D点は、B点と同一の等出力線上である。
実トルクは、目標トルクTrq(2)よりも小さいので(S214にてNO)、点火時期が進角側に移行するようにエンジン120が制御される(S216)。このとき、図12に示すように、エンジン120の点火時期は、B点に対応する進角量からE点に対応する進角量に向けて進角されることとなる。なお、図12の横軸は、エンジン回転数を示し、縦軸は点火時期を示す。また、図中のB点およびE点は、図10におけるB点およびE点に示される位置に対応するエンジン120の状態と同一の状態である。
予め定められた振動以上の微小のノックが発生しない場合(S218にてNO)、実トルクが目標トルクTrq(2)以上であるか否かが判定され(S214)、微小のノックが発生する場合(S218にてYES)、点火時期が目標点火時期と略同じかあるいは進角側の点火時期であると(S220にてYES)、EGR制御(1)の処理が終了する。このとき、エンジン120の状態は、図10におけるE点に示される位置となる。
なお、実トルクが目標トルクTrq(2)以上であったり(S214にてYES)、点火時期が目標点火時期よりも遅角側であると(S220にてNO)、実トルクと目標トルクTrq(1)との関係に応じて(S204)、EGR開度増加制御が実施されたり(S206)、エンジン回転数がジェネレータ140Bにより増加されたりする(S210)。
図13に示すように、減速後の140km/hにおいてEGRバルブ18の開度増加制御が実施される場合のエンジン120の状態(図13中のB点)は、ノック限界点火時期まで点火時期を進角させるため、EGRバルブ18の開度増加制御が実施されない場合のエンジン120の状態(図13中のE点)と比較して燃費消費率が小さくなる。すなわち、燃費の向上が図れる。
なお、図13の横軸はエンジン回転数を示し、縦軸は、燃料消費率を示す。また、図13に示される太線は、図10の太線に示される動作線に従ってエンジン120の状態が変化するときの、燃料消費率の変化を示す。図13に示される破線は、図10に示される破線に示される動作線に従ってエンジン120の状態が変化するときの、燃料消費率の変化を示す。
さらに、図14にEGR開度とEGR率との関係を示す。図14の実線に示すように、EGRバルブ18の上流側と下流側との圧力差が大きいと、EGR開度が略ゼロが増加を開始する初期段階でEGR率が急激に増加するため、EGR開度が小さい領域においては、EGR率の制御性が悪化する。これは、たとえば、吸気管内圧力が著しく低いと、排気ガスの吸気通路122への流入の度合が増大するためである。
しかしながら、本実施の形態において、100km/h以上の速度領域においては、スロットル開度が増大した状態となるため、吸気管内圧力の著しい低下が抑制され、EGRバルブ18の上流側と下流側との圧力差が小さい。そのた、図14の破線に示すように、EGR開度とEGR率とが略線形の関係となるため、EGR開度の全域において、精度よくEGR率を制御することができる。そのため、EGR率の急増を抑制することにより、トルクショックあるいはノックの発生が抑制される。
<減速後の車両の速度が100km/hより小さい場合>
たとえば、車両が時速100km/hで走行している場合を想定する。図15にエンジン回転数と修正トルクとの関係を示す。図15の横軸、縦軸および複数本の実線は、図10の横軸、縦軸および等出力線を示す複数本の実線と同様である。そのため、詳細な説明は繰り返さない。
たとえば、車両が時速100km/hで走行している場合を想定する。図15にエンジン回転数と修正トルクとの関係を示す。図15の横軸、縦軸および複数本の実線は、図10の横軸、縦軸および等出力線を示す複数本の実線と同様である。そのため、詳細な説明は繰り返さない。
ここで、車両は、100km/hの走行中においては、EGR制御が実施された状態である。このときのエンジン120の状態は、図15のA’点に特定される。運転者がブレーキペダルを踏み込んだりあるいはエンジンブレーキを作用させたりして車両の速度が減速を開始すると、エンジン回転数に応じた修正トルクが予め定められた動作線から外れたり、車両の状態に基づくエンジン120の停止要求に応じて、エンジン120は停止される。そして、車両の速度が70km/h付近で定常走行となるなどして、エンジン120が再び動作線上での作動が可能となったり、あるいは、走行用バッテリの充放電状態に基づくエンジン120の始動要求に応じた、エンジン120は始動される。
このとき、車両がの減速中であって(S100にてYES)、減速中にエンジン120が停止した後、エンジン120が始動状態になると(S102にてYES)、車両の速度が100km/hよりも小さいため(S104にてNO)、EGR制御(2)が実行される(S108)。なお、EGRバルブ18は、エンジン120の停止後から始動前までは
、略ゼロとされる。
、略ゼロとされる。
このとき、吸気管内圧力は、車両の速度が100km/hよりも小さい速度領域においては、電子スロットルバルブ122Cの開度が絞られるため、エンジン120の作動により負圧が生じる。そのため、吸気管内圧力は、70km/hの速度においては、負圧側に増大して、図16に示されるB’点に対応する圧力となる。この状態でEGRバルブ18の開度増加制御が実施される場合には、EGR率の制御性が悪化する場合がある。
図15に戻って、EGR制御(2)が実行されると、目標出力Pw(2)が設定され(S300)、目標トルクTrq(3)が設定され(S302)、目標エンジン回転数Ne(1),Ne(2)が設定される(S304,S306)。
エンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(2)以上でないと(S308にてNO)、実出力を目標出力Pw(2)に維持させつつ、エンジン回転数が増加するようにジェネレータ140Bが制御される。このとき、エンジン120の状態は、等出力線に沿って、図15のB’点からC’点に向けて変化する。
エンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(2)以上になると(S308にてYES)、実トルクが目標トルクTrq(3)以上であって、かつ、エンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(1)以下であるか否かが判定される(S312)。実トルクが目標トルクTrq(3)以上であって、エンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(1)以下であると(S312にてYES)、EGR制御(2)の処理は終了する。
実トルクが目標トルクTrq(3)よりも小さいか、または、エンジン回転数が目標エンジン回転数Ne(1)よりも大きいと(S312にてNO)、EGRバルブ18の開度が増加させられる(S314)。
そして、実出力を目標出力Pw(2)に維持させつつ、エンジン回転数が減少するようにジェネレータ140Bが制御される(S316)。このとき、エンジン120の状態は、図15のC’点から再びB’点に向けて移動する。すなわち、エンジン回転数は、目標エンジン回転数Ne(1)に近づいていく。
このとき、EGRバルブ18の開度は、目標エンジン回転数に応じた開度になるように制御される。たとえば、図17(A)に示すように、目標エンジン回転数が低下するほどEGRバルブ18の開度は増加するように制御される。図17(A)においては、目標エンジン回転数が2000rpmであるときには、EGRバルブ18の開度は略ゼロであって、目標エンジン回転数が1000rpmであるときには、EGRバルブ18の開度は30%である。
さらに、エンジン120においては、EGRバルブ開度に応じた点火時期になるように制御される。たとえば、図18(A)および図18(B)に示すように、EGRバルブ開度が増大するほど、点火時期は進角側の目標点火時期が設定され、目標点火時期に近づくようにエンジン120に点火時期が制御される。
図18(A)においては、エンジン回転数が2000rpmであるときに、EGRバルブ開度0%に対して、目標点火時期は35度であって、EGRバルブ開度30%に対して、目標点火時期は45度である。
また、図18(B)においては、エンジン回転数1000rpmであるとき、EGRバルブ開度0%に対して、目標点火時期は、25度であって、EGRバルブ30%に対して
、目標点火時期は、45度である。
、目標点火時期は、45度である。
なお、図17および図18において、記載されていない数値については、線形補間等により算出すればよい。また、図17および図18に示された数値は、一例であって、特に記載された数値に限定されるものではなく、たとえば、実験等により図17および図18に対応する表、マップあるいは数式を設定すればよい。また、図17および図18に示される数値は、たとえば、ECU320のメモリに記憶される。
ここで、図19の横軸はエンジン回転数を示し、縦軸は点火時期を示す。図19に示すB’点は、エンジン回転数が1000rpmであって、EGR制御が実施されないときのエンジン120の状態に対応する位置であって点火時期は25度である。また、C’点は、エンジン回転数が2000rpmであって、EGR制御が実施されないときのエンジン120の状態に対応する位置であって、点火時期は35度である。さらに、D’点は、エンジン回転数が1000rpmであって、EGR制御が実施されるときのエンジン120の状態に対応する位置であって、点火時期は45度である。これらの点火時期は、図18に基づいて算出されるものである。
ここで、D’点に対応する点火時期45度を目標点火時期とした場合には、B’点からは点火時期20度進角させる必要があるのに対して、C’点からは点火時期を10度だけ進角させるだけでよい。すなわち、エンジン回転数を2000rpmにジェネレータ140Bにより増加させた後に、EGR制御を実施しつつエンジン回転数を1000rpmに減少させることにより、進角の度合の変化量が小さく抑制されることとなる。
また、図20に回転数に応じたEGR開度とEGR率との関係を示す。図20の縦軸はEGR率を示し、横軸はEGRバルブ18の開度を示す。図20に示す実線は、エンジン回転数が2000rpmであって、トルクが50Nmである場合のEGRバルブ18の開度とEGR率との関係を示す。また、図20に示す破線は、エンジン回転数が1000rpmであって、トルクが100Nmである場合のEGRバルブ18の開度とEGR率との関係を示す。
図20の実線に示す、エンジン回転数2000rpm、トルク50Nmの場合のEGR開度に応じてEGR率の変化は、図20の破線に示す、エンジン回転数1000rpm、トルク100Nmの場合の変化と比較して、EGRバルブ18の開度が略ゼロから増加を開始する領域においては、EGR率が急激に増加している。したがって、EGRバルブ18の増加制御開始時における制御性は悪化することとなる。これは、エンジン回転数2000rpmであるときの方が吸気通路122内においてより大きな負圧が発生するためである。
一方、図21に回転数に応じたEGR開度と点火時期との関係を示す。図21の縦軸は点火時期を示し、横軸はEGRバルブ18の開度を示す。図21に示す実線は、エンジン回転数が2000rpmであって、トルクが50Nmである場合のEGRバルブ18の開度と点火時期との関係を示す。また、図21に示す破線は、エンジン回転数が1000rpmであって、トルク100Nmである場合のEGRバルブ18の開度と点火時期との関係を示す。
図21の実線に示す、エンジン回転数2000rpm、トルク50Nmの場合の点火時期は、図21の破線に示す、エンジン回転数1000rpm、トルク100Nmの場合のEGRバルブ18の開度が略ゼロであるときの点火時期と比較して、EGRバルブ18の開度が略ゼロの時点で、すでに進角側となる。
したがって、エンジン回転数2000rpm、トルク50Nmのエンジン120の状態から、目標EGR開度までEGRバルブ18の開度を増加制御するときの、点火時期の変化の度合は、エンジン回転数1000rpm、トルク100Nmのエンジン120の状態から目標EGR開度までEGRバルブ18の開度を増加制御するときの点火時期の変化の度合よりも小さい。点火時期の変化の度合を小さくすることにより、トルクの変動あるいはノッキングの発生が抑制されるため、信頼性高くEGRバルブの開度の過渡時の制御が実施される。
また、図22に示すように、減速後の70km/hにおいてEGRバルブ18の開度増加制御が実施される場合のエンジン120の状態(図22中のD’点)は、EGRバルブ18の開度増加制御が実施されない場合のエンジン120の状態(図22中のB’点)と比較して燃費消費率が小さくなる。すなわち、燃費の向上が図れる。なお、図22の横軸は、エンジン回転数を示し、縦軸は燃料消費率を示す。
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、速度が予め定められた速度Va以上である場合、スロットルバルブ開度を増大させた状態を維持することができる。スロットルバルブ開度を増大させた状態においては、吸気側と排気側との圧力差の増大を抑制することができる。このとき、EGR制御(1)を実施することにより、EGR装置のEGRバルブの制御過渡時における制御精度を向上させることができる。EGR制御の精度が向上するため、点火時期の進角時においても、あるいは、車両の減速中にエンジン始動時と同時にEGR制御が開始されても、トルク変動あるいはノッキングの発生を抑制することができる。また、速度が予め定められた速度Vaより低いと、スロットルバルブ開度が閉じ側になる場合がある。このような場合には、たとえば、EGRバルブの開度増加制御に起因する、エンジンの点火時期の進角側への変化の度合が小さくなるように、EGR制御(2)を実施することにより、EGR制御の過渡時における点火時期の変化の度合を小さくすることができる。これにより、ノッキングの発生を抑制して精度高くEGR制御を実施することができるため、車両の減速中に、エンジンの始動と同時にEGR制御を開始しても、トルク変動あるいはノッキングの発生を抑制することができる。したがって、ハイブリッド車両の減速中に内燃機関が始動した時に、ショックあるいはノッキングを発生させることなく高精度のEGR制御を実施する車両の制御装置および制御方法を提供することができる。
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。
10 イグナイタ一体式イグニッションコイル、12 燃料噴射インジェクタ、14 ノックセンサ、16 サージタンク、18 EGRバルブ、20,22 EGRクーラ、24 EGRパイプ、40 EGR装置、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、124,126 排気通路、124A,126A 空燃比センサ、124B,124C,126B,126C 三元触媒コンバータ、140 モータジェネレータ、140A モータ、140B ジェネレータ、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、320 ECU、330 車速センサ、380 クランクポジションセンサ、400 入力I/F、500 演算処理部、502 減速判定部、504 始動判定部、506 速度判定部、508 圧力判定部、510 スロットル開度制御部、512,514 EGR制御部、520,550 目標トルク設定部、522,552 目標出力設定部、524,534 トルク判定部、526,562 EGRバルブ制御部、528 出力判定部、530,558,564 ジェネレータ制御部、532 目標トルク再設定部、536 点火時期制御部、538 ノック判定部、540 点火時期判定部、554
目標エンジン回転数設定部、556 回転数判定部、560 トルク−回転数判定部、600 記憶部、700 出力I/F。
目標エンジン回転数設定部、556 回転数判定部、560 トルク−回転数判定部、600 記憶部、700 出力I/F。
Claims (30)
- 内燃機関および回転電機を駆動源とする車両の制御装置であって、前記車両は、前記内燃機関の出力軸に連結され、前記内燃機関の動力に基づいて発電する回転電機と、前記内燃機関の動力を前記車両の車輪軸に伝達する動力分割機構とを含み、前記動力分割機構は、入力された前記内燃機関の動力を、前記車輪軸への駆動力または前記回転電機への動力に分割し、前記内燃機関には、前記内燃機関の排気ガスの一部を還流弁を介して前記内燃機関の吸気通路に還流する排気ガス還流装置が設けられ、
前記車両の速度に関連する物理量を検出するための検出手段と、
前記車両の減速時、かつ、前記内燃機関の始動時であるという条件が成立して、前記検出された物理量に基づく速度が、前記吸気通路内の圧力に関連して設定される予め定められた速度以上であると、第1の態様で前記還流弁と前記内燃機関と前記回転電機とを制御するための第1の制御手段と、
前記条件が成立して、前記検出された物理量に基づく速度が前記予め定められた速度よりも小さいと、第1の態様と異なる第2の態様で前記還流弁と前記内燃機関と前記回転電機とを制御するための第2の制御手段とを含む、車両の制御装置。 - 前記内燃機関には、前記吸気通路を流通する空気量を変化させるスロットルバルブが設けられ、
前記制御装置は、
前記内燃機関の吸気通路内の圧力に関連する物理量を検出するための圧力検出手段と、
前記条件が成立して、前記速度が予め定められた速度以上であって、前記検出された物理量に基づく圧力が予め定められた圧力よりも低いと、前記空気量が増加するように前記スロットルバルブを制御するためのスロットルバルブ制御手段とをさらに含む、請求項1に記載の車両の制御装置。 - 前記内燃機関には、前記車両に搭載された燃料タンクにおいて発生する蒸発燃料を吸着する吸着材を収納するキャニスタが設けられ、前記キャニスタは、前記吸気通路に接続され、
前記予め定められた圧力は、多くとも前記吸着材に吸着された蒸発燃料が前記吸気通路内にパージされる圧力である、請求項2に記載の車両の制御装置。 - 前記制御装置は、
前記内燃機関の回転数を検出するための回転数検出手段と、
前記内燃機関のトルクを検出するためのトルク検出手段とをさらに含み、
前記第1の制御手段は、
前記検出された回転数に基づいて、前記還流弁の開度増加制御時における目標トルクを設定するための手段と、
前記検出されたトルクが前記目標トルク以下になるまで、開度が増加するように前記還流弁を制御するための手段とを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の車両の制御装置。 - 前記目標トルクは、前記速度と、前記還流弁の開度増加制御時における前記内燃機関の予め定められた動作態様とに基づいて設定される、請求項4に記載の車両の制御装置。
- 前記第1の制御手段は、
前記還流弁の閉弁時における、前記回転数と前記トルクとに基づく出力を目標出力に設定するための手段と、
前記開度増加制御時に、前記出力が前記目標出力よりも大きくなるまで、前記内燃機関の回転数が増加するように前記回転電機を制御するための手段とをさらに含む、請求項4または5に記載の車両の制御装置。 - 前記第1の制御手段は、
前記出力が前記目標出力よりも大きくなると、前記目標トルクに予め定められた値を加算した値を新たな目標トルクに再設定するための手段と、
前記検出されたトルクが前記新たな目標トルクよりも小さいと、前記点火時期が進角側になるように前記内燃機関を制御するための点火時期制御手段とをさらに含む、請求項6に記載の車両の制御装置。 - 前記予め定められた値は、前記目標トルクの10%に対応する値と略同じ値である、請求項7に記載の車両の制御装置。
- 前記制御装置は、前記内燃機関に発生するノッキングの強度に関連する物理量を検出するための強度検出手段をさらに含み、
前記点火時期制御手段は、検出された物理量に基づくノッキングの強度が予め定められた強度になるまで、点火時期が進角側になるように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項7または8に記載の車両の制御装置。 - 前記第1の制御手段は、
前記還流弁の開度に応じた目標点火時期を設定するための手段と、
前記内燃機関の点火時期が前記目標点火時期になるまで前記内燃機関を制御するための手段とを含む、請求項4〜9に記載の車両の制御装置。 - 前記第2の制御手段は、前記還流弁の開度増加制御に起因する、前記内燃機関の点火時期の進角側への変化の度合が小さくなるように、前記還流弁と前記内燃機関と前記回転電機とを制御するための手段を含む、請求項1〜10のいずれかに記載の車両の制御装置。
- 前記制御装置は、
前記内燃機関の回転数を検出するための回転数検出手段と、
前記内燃機関のトルクを検出するためのトルク検出手段とをさらに含み、
前記第2の制御手段は、
前記回転数と前記トルクとに基づく出力を目標出力に設定するための手段と、
前記目標出力と略同じ出力であって、前記還流弁の開度増加制御時に対応する前記内燃機関の予め定められた動作態様に基づいて目標回転数を設定するための手段と、
前記出力を前記目標出力に維持させつつ、前記設定された目標回転数以上になるまで、前記内燃機関の回転数が増加するように前記回転電機を制御するための手段とを含む、請求項11に記載の車両の制御装置。 - 前記第2の制御手段は、
前記目標出力を設定する際に検出されたトルクを目標トルクに設定するための手段と、
前記検出されたトルクが前記目標トルク以上であって、前記検出された回転数が、前記回転電機による前記内燃機関の増加前の回転数以下になるまで、前記内燃機関の点火時期が前記還流弁の開度の増加に応じて設定される目標点火時期になるように前記還流弁を開弁制御しつつ、前記回転数が減少するように前記回転電機を制御するための手段とをさらに含む、請求項12に記載の車両の制御装置。 - 前記制御装置は、前記車両の状態に応じて、停止状態および始動状態のうちのいずれかの状態になるように前記内燃機関を制御するための手段をさらに含む、請求項1〜13のいずれかに記載の車両の制御装置。
- 内燃機関および回転電機を駆動源とする車両の制御方法であって、前記車両は、前記内
燃機関の出力軸に連結され、前記内燃機関の動力に基づいて発電する回転電機と、前記内燃機関の動力を前記車両の車輪軸に伝達する動力分割機構とを含み、前記動力分割機構は、入力された前記内燃機関の動力を、前記車輪軸への駆動力または前記回転電機への動力に分割し、前記内燃機関には、前記内燃機関の排気ガスの一部を還流弁を介して前記内燃機関の吸気通路に還流する排気ガス還流装置が設けられ、
前記車両の速度に関連する物理量を検出するステップと、
前記車両の減速時、かつ、前記内燃機関の始動時であるという条件が成立して、前記検出された物理量に基づく速度が、前記吸気通路内の圧力に関連して設定される予め定められた速度以上であると、第1の態様で前記還流弁と前記内燃機関と前記回転電機とを制御する第1の制御ステップと、
前記条件が成立して、前記検出された物理量に基づく速度が前記予め定められた速度よりも小さいと、前記還流弁を第1の態様と異なる第2の態様で前記還流弁と前記内燃機関と前記回転電機とを制御する第2の制御ステップとを含む、車両の制御方法。 - 前記内燃機関には、前記吸気通路を流通する空気量を変化させるスロットルバルブが設けられ、
前記制御装置は、
前記内燃機関の吸気通路内の圧力に関連する物理量を検出するステップと、
前記条件が成立して、前記速度が予め定められた速度以上であって、前記検出された物理量に基づく圧力が予め定められた圧力よりも低いと、前記空気量が増加するように前記スロットルバルブを制御するステップとをさらに含む、請求項15に記載の車両の制御方法。 - 前記内燃機関には、前記車両に搭載された燃料タンクにおいて発生する蒸発燃料を吸着する吸着材を収納するキャニスタが設けられ、前記キャニスタは、前記吸気通路に接続され、
前記予め定められた圧力は、多くとも前記吸着材に吸着された蒸発燃料が前記吸気通路内にパージされる圧力である、請求項16に記載の車両の制御方法。 - 前記制御方法は、
前記内燃機関の回転数を検出するステップと、
前記内燃機関のトルクを検出するステップとをさらに含み、
前記第1の制御ステップは、
前記検出された回転数に基づいて、前記還流弁の開度増加制御時における目標トルクを設定するステップと、
前記検出されたトルクが前記目標トルク以下になるまで、開度が増加するように前記還流弁を制御するステップとを含む、請求項15〜17のいずれかに記載の車両の制御方法。 - 前記目標トルクは、前記速度と、前記還流弁の開度増加制御時における前記内燃機関の予め定められた動作態様とに基づいて設定される、請求項18に記載の車両の制御方法。
- 前記第1の制御ステップは、
前記還流弁の閉弁時における、前記回転数と前記トルクとに基づく出力を目標出力に設定するステップと、
前記開度増加制御時に、前記出力が前記目標出力よりも大きくなるまで、前記内燃機関の回転数が増加するように前記回転電機を制御するステップとをさらに含む、請求項18または19に記載の車両の制御方法。 - 前記第1の制御ステップは、
前記出力が前記目標出力よりも大きくなると、前記目標トルクに予め定められた値を加算した値を新たな目標トルクに再設定するステップと、
前記検出されたトルクが前記新たな目標トルクよりも小さいと、前記点火時期が進角側になるように前記内燃機関を制御するステップとをさらに含む、請求項20に記載の車両の制御方法。 - 前記予め定められた値は、前記目標トルクの10%に対応する値と略同じ値である、請求項21に記載の車両の制御方法。
- 前記制御方法は、前記内燃機関に発生するノッキングの強度に関連する物理量を検出するステップをさらに含み、
前記点火時期制御ステップは、検出された物理量に基づくノッキングの強度が予め定められた強度になるまで、点火時期が進角側になるように前記内燃機関を制御するステップを含む、請求項21または22に記載の車両の制御装置。 - 前記第1の制御ステップは、
前記還流弁の開度に応じた目標点火時期を設定するステップと、
前記内燃機関の点火時期が前記目標点火時期になるまで前記内燃機関を制御するステップとを含む、請求項18〜23に記載の車両の制御方法。 - 前記第2の制御手段は、前記還流弁の開度増加制御に起因する、前記内燃機関の点火時期の進角側への変化の度合が小さくなるように、前記還流弁と前記内燃機関と前記回転電機とを制御するための手段を含む、請求項15〜24のいずれかに記載の車両の制御方法。
- 前記制御方法は、
前記内燃機関の回転数を検出するステップと、
前記内燃機関のトルクを検出するステップとをさらに含み、
前記第2の制御ステップは、
前記回転数と前記トルクとに基づく出力を目標出力に設定するステップと、
前記目標出力と略同じ出力であって、前記還流弁の開度増加制御時に対応する前記内燃機関の予め定められた動作態様に基づいて目標回転数を設定するステップと、
前記出力を前記目標出力に維持させつつ、前記設定された目標回転数以上になるまで、前記内燃機関の回転数が増加するように前記回転電機を制御するステップとを含む、請求項25に記載の車両の制御方法。 - 前記第2の制御ステップは、
前記目標出力を設定する際に検出されたトルクを目標トルクに設定するステップと、
前記検出されたトルクが前記目標トルク以上になるまで、前記内燃機関の点火時期および回転数が前記還流弁の開度の増加に応じて設定される目標点火時期および目標回転数になるように前記還流弁を開弁制御するステップとをさらに含む、請求項26に記載の車両の制御方法。 - 前記制御方法は、前記車両の状態に応じて、停止状態および始動状態のうちのいずれかの状態になるように前記内燃機関を制御するステップをさらに含む、請求項15〜27のいずれかに記載の車両の制御方法。
- 請求項15〜28のいずれかに記載の制御方法をコンピュータで実現されるプログラム。
- 請求項15〜28いずれかに記載の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムを記録した記録媒体。
Priority Applications (1)
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JP2006348207A JP2008155813A (ja) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | 車両の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8423212B2 (en) | 2009-04-24 | 2013-04-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle control apparatus |
JP2016028908A (ja) * | 2014-07-25 | 2016-03-03 | 日産自動車株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置 |
-
2006
- 2006-12-25 JP JP2006348207A patent/JP2008155813A/ja not_active Withdrawn
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US8423212B2 (en) | 2009-04-24 | 2013-04-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle control apparatus |
JP2016028908A (ja) * | 2014-07-25 | 2016-03-03 | 日産自動車株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置 |
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