JP2008232107A - 内燃機関装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合をより適正に求めると共に実排気供給割合が目標排気供給割合と異なるときにより適正に対処する。
【解決手段】エンジンが定常運転状態のときにモータトルク指令Ｔｍ１＊と点火時期θｉｇｎとに基づいて吸気側に供給されている排気の吸入空気量に対する割合（実排気供給割合）ＥＧＲを求め（Ｓ１２０）、実排気供給割合ＥＧＲに応じて点火時期を補正し（Ｓ１３０）、実排気供給割合ＥＧＲの目標排気供給割合ＥＧＲ＊に対する比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が所定比α未満のときには、開度補正量ΔＶｅｇｒだけＥＧＲバルブを開く（Ｓ１５０）。これにより、実排気供給割合をより適正に求めると共に実排気供給割合が目標排気供給割合と異なるときにより適正に対処することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関装置およびその制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と内燃機関の点火時期を調整する点火時期調整手段と内燃機関の吸気系に供給される排気の吸入空気量に対する割合である排気供給割合を調整して排気を吸気系に供給する排気供給手段とを備える内燃機関装置およびこうした内燃機関装置の制御方法に関する。

従来、この種の内燃機関装置としては、排気を吸気系に供給して内燃機関を運転する際の内燃機関の回転数と吸入空気量と最適な吸気系の負圧である最適負圧とを予め求めてマップとして記憶しておき、吸気系の負圧が最適負圧になるよう排気を吸気系に供給するためのバルブ（ＥＧＲバルブ）の開度をフィードバック制御する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、上述のフィードバック制御を行なうことにより、内燃機関の吸気系に最適な割合の排気を供給して内燃機関を運転しようとしている。
特開平５−２３１２４４号公報

しかしながら、上述の内燃機関装置では、内燃機関の吸気系に負圧を検出する負圧センサを取り付ける必要があると共に負圧センサに異常が生じたときには排気の供給割合を適正に制御することができない。また、ＥＧＲバルブに異常が生じているときにも対処することができない。

本発明の内燃機関装置は、内燃機関に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合をより適正に求めることを目的の一つとする。また、本発明の内燃機関装置およびその制御方法は、求めた実排気供給割合が目標排気供給割合と異なるときにより適正に対処することを目的の一つとする。

本発明の内燃機関装置およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の内燃機関装置は、
内燃機関と、前記内燃機関の点火時期を調整する点火時期調整手段と、前記内燃機関の吸気系に供給される排気の吸入空気量に対する割合である排気供給割合を調整して排気を吸気系に供給する排気供給手段と、目標排気供給割合で排気が前記内燃機関の吸気系に供給されるよう前記排気供給手段を制御すると共に前記目標排気供給割合に対応する点火時期で点火されるよう前記点火時期調整手段を制御する制御手段と、を備える内燃機関装置であって、
前記内燃機関の出力トルクを検出するトルク検出手段と、
所定条件下における前記検出された出力トルクと前記点火時期調整手段によって調整される点火時期とに基づいて前記内燃機関に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合を演算する実排気供給割合演算手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の内燃機関装置では、所定条件下における内燃機関の出力トルクと点火時期調整手段によって調整される点火時期とに基づいて内燃機関に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合を演算する。内燃機関の出力トルクと点火時期とに基づいて実排気供給割合を演算するから、より適正に実排気供給割合を演算することができる。そして、こうして演算した実排気供給割合を制御に用いることができる。

こうした本発明の内燃機関装置において、前記実排気供給割合演算手段は、前記所定条件下における前記内燃機関の出力トルクと前記排気供給割合と前記内燃機関の点火時期との関係を示すマップから前記検出された出力トルクと前記点火時期調整手段によって調整される点火時期とに対応する排気供給割合を導出して前記実排気供給割合とする手段であるものとすることもできる。こうすれば、容易に実排気供給割合を演算することができる。

また、本発明の内燃機関装置において、前記所定条件は、前記内燃機関を定常運転している条件であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を定常運転していないときに実排気供給割合を演算する場合に比して、より適正に実排気供給割合を演算することができる。

さらに、本発明の内燃機関装置において、前記制御手段は、前記演算された実排気供給割合が前記目標排気供給割合に近づくよう前記排気供給手段を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、実排気供給割合を目標排気供給割合に近づけることができる。

あるいは、本発明の内燃機関装置において、前記制御手段は、前記演算された実排気供給割合を前記目標排気供給割合としたときに対応する点火時期となるよう前記点火時期調整手段を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、より適正に点火時期をもって点火するから、燃費を向上させることができる。

また、駆動軸に動力を出力する動力出力装置に組み込まれる内燃機関装置において、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置であって、前記動力出力装置は、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とにトルクを出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える装置であり、前記トルク検出手段は、前記電力動力入出力手段により前記出力軸に出力しているトルクに基づいて前記出力トルクを検出する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、トルク検出手段として別個にセンサなどを設ける必要がない。この場合、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備える手段であり、前記トルク検出手段は、前記発電機の駆動トルクに基づいて前記出力トルクを検出する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、発電機の駆動トルクを用いて内燃機関の出力トルクをより適正に検出することができる。

本発明の内燃機関装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の点火時期を調整する点火時期調整手段と、前記内燃機関の吸気系に供給される排気の吸入空気量に対する割合である排気供給割合を調整して排気を吸気系に供給する排気供給手段と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
目標排気供給割合で排気が前記内燃機関の吸気系に供給されるよう前記排気供給手段を制御すると共に前記目標排気供給割合に対応する点火時期で点火されるよう前記点火時期調整手段を制御し、
前記内燃機関の出力トルクと前記点火時期調整手段によって調整される点火時期とに基づいて演算される前記内燃機関に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合が前記目標排気供給割合に対して所定程度以上異なるときには、前記実排気供給割合が前記目標排気供給割合に近づくよう前記排気供給手段を制御する排気供給割合調整制御か前記実排気供給割合を前記目標排気供給割合としたときに対応する点火時期となるよう前記点火時期調整手段を制御する点火調整制御かのいずれかを実行する、
ことを要旨とする。

この本発明の内燃機関装置の制御方法では、基本的には、目標排気供給割合で排気が内燃機関の吸気系に供給されるよう排気供給手段を制御すると共に目標排気供給割合に対応する点火時期で点火されるよう点火時期調整手段を制御する。これにより、目標排気供給割合で排気を内燃機関の吸気系に供給すると共にこの目標排気供給割合に対応する点火時期で点火して内燃機関を運転することができる。そして、内燃機関の出力トルクと点火時期調整手段によって調整される点火時期とに基づいて演算される内燃機関に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合が目標排気供給割合に対して所定程度以上異なるときには、実排気供給割合が目標排気供給割合に近づくよう排気供給手段を制御する排気供給割合調整制御か実排気供給割合を目標排気供給割合としたときに対応する点火時期となるよう点火時期調整手段を制御する点火調整制御かのいずれかを実行する。ここで、排気供給割合調整制御を実行するものとすれば、実排気供給割合を目標排気供給割合に近づけることができ、点火調整制御を実行するものとすれば、より適正に点火時期で点火して内燃機関を運転することができる。

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。

図１は、本発明の一実施例である内燃機関装置が組み込まれた動力出力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にねじれ要素としてのダンパ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、車両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。ここで、実施例の内燃機関装置としては、主としてエンジン２２とこのエンジン２２にダンパ２８を介して接続された動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とエンジン２２を制御するエンジン用電子制御ユニット２４が該当する。

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６気筒の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気筒毎に設けられた燃料噴射弁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浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。この浄化装置１３４の後段には、排気を吸気側に供給するＥＧＲ管１５２が取り付けられており、エンジン２２は、不燃焼ガスとしての排気を吸入側に供給して空気と排気とガソリンの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。

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、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，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，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号，ＥＧＲ管１５２内のＥＧＲガスの温度を検出する温度センサ１５６からのＥＧＲガス温度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、例えば、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の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号，吸気側に供給する排気の供給量を調節するＥＧＲバルブ１５４への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、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クランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

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。

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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

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。また、バッテリＥＣＵ５２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）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。

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。

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排気の吸気側への供給割合に応じて効率よくエンジン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排気の吸気側への供給割合に応じて効率よくエンジン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の運転を停止してモータＭＧ２からの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。

また、エンジン２２の制御としては、要求トルクＴｒ＊や車速Ｖに基づいて不燃焼ガスとしての排気を吸入側に供給する際の排気の吸入空気量に対する割合の目標値である目標排気供給割合ＥＧＲ＊を設定し、この設定した目標排気供給割合ＥＧＲ＊に対応する開度だけ開弁するようＥＧＲバルブ１５４を駆動制御すると共に設定した目標排気供給割合ＥＧＲ＊に対応する点火時期で点火プラグ１３０により点火されるようイグニッションコイル１３８を制御する。そして、アクセル開度Ａｃｃや要求トルクＴｒ＊に対応する吸気弁開閉タイミングとなるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御すると共にエンジン２２から出力すべき目標トルクＴｅ＊と目標排気供給割合ＥＧＲ＊とに対応するスロットル開度となるようスロットルバルブ１２４を制御し、吸入空気量に対して理論空燃比となる燃料噴射量が適当なタイミングで燃料噴射弁１２６から噴射されるよう燃料噴射弁１２６を制御する。図３は、エンジン回転数、吸入空気量を一定とした定常状態における排気供給割合と点火時期とエンジン２２の出力トルクとの関係の一例を示す説明図である。実施例では、図示するように、各排気供給割合（ＥＧＲ＝０％，ＥＧＲ＝１０％，ＥＧＲ＝２０％，ＥＧＲ＝３０％）に対してエンジン２２の出力トルクが最大となる点火時期（θ０、θ１０，θ２０，θ３０）となるよう制御するものとした。

次に、こうして構成されたハイブリッド自動車２０が搭載する動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置の動作、特に不燃焼ガスとしての排気を吸入側に供給する際の供給割合や点火時期を調整する際の動作について説明する。図４は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ調整制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

ＥＧＲ調整制御ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅ，エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，点火時期θｉｇｎ，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊，目標排気供給割合ＥＧＲ＊など制御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、回転数Ｎｅは、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演算されてＲＡＭ２４ｃの所定領域に記憶されているものを入力するものとした。また、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されたものを通信により入力するものとした。目標排気供給割合ＥＧＲ＊はハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されたものを通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、エンジン２２が定常運転の状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この判定は、エンジン２２の回転数Ｎｅ，目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊が何れも所定時間（例えば数秒）に亘って変化していない状態のときにエンジン２２が定常運転の状態にあると判定することにより行なうことができる。エンジン２２が定常運転の状態にないときには、排気供給割合の調整を適正に行なうことができない状態であると判断し、これで本ルーチンを終了する。

一方、エンジン２２が定常運転の状態にあると判定されたときには、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と点火時期θｉｇｎとに基づいてエンジン２２に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合ＥＧＲを計算する（ステップＳ１２０）。実排気供給割合ＥＧＲは、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と点火時期θｉｇｎと排気供給割合との関係を予め設定してＲＯＭ２４ｂに実排気供給割合設定用マップとしておき、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と点火時期θｉｇｎとが与えられるとマップから対応する排気供給割合を導出することにより実排気供給割合ＥＧＲを計算するものとした。図５に点火時期θｉｇｎとエンジン２２の出力トルクと実排気供給割合ＥＧＲとの関係の一例を示す。図示するように、点火時期θｉｇｎとエンジン２２の出力トルクが与えられれば実排気供給割合ＥＧＲを求めることができる。実施例では、エンジン２２の出力トルクに代えてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いている。これは、モータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で制御すると、モータＭＧ１の駆動トルクはトルク指令Ｔｍ１＊となることと、モータＭＧ１の駆動トルクＴｍ１は、エンジン２２が定常運転の状態にあるときには、エンジン２２の出力トルクＴｅと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いると、次式（１）により表わされること、とに基づく。

Ｔｍ１＝ρ・Ｔｅ／（１＋ρ） （１）

こうして実排気供給割合ＥＧＲを計算すると、実排気供給割合ＥＧＲでエンジン２２からの出力トルクが最も大きくなる点火時期θＥＧＲを求めて点火時期θｉｇｎとの差を計算して点火時期補正量Δθとして設定する（ステップＳ１３０）。実施例では、実排気供給割合ＥＧＲとエンジン２２からの出力トルクが最も大きくなる点火時期θＥＧＲとの関係を予め求めて点火時期設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、実排気供給割合ＥＧＲが与えられるとマップから対応する点火時期θＥＧＲを導出し、導出した点火時期θＥＧＲと点火時期θｉｇｎとの差を点火時期補正量Δθとして設定するものとした。このように点火時期補正量Δθが設定されると、点火時期θｉｇｎが点火時期補正量Δθだけ進角または遅角制御される。

次に、実排気供給割合ＥＧＲの目標排気供給割合ＥＧＲ＊に対する排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が所定比α（例えば、０．９５）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。ここで、所定比αは、実排気供給割合ＥＧＲが目標排気供給割合ＥＧＲ＊に対して許容範囲にあるか否かを判定するための閾値であり、値１より小さく値１近傍の値（例えば、０．９５など）を用いる。所定比αとして値１未満の値を用いるのは、実排気供給割合ＥＧＲは、ＥＧＲバルブ１５４の詰まりや付着物の付着などによって目標排気供給割合ＥＧＲ＊により小さな値となることに基づく。排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が所定比α以上のときには実排気供給割合ＥＧＲは許容範囲内にあると判断し、これで本ルーチンを終了する。一方、排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が所定比α未満のときには実排気供給割合ＥＧＲは許容範囲内にないと判断し、ＥＧＲバルブ１５４を開度補正量ΔＶｅｇｒだけ開くよう制御して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。ここで、開度補正量ΔＶｅｇｒは、実施例では、ＥＧＲバルブ１５４を開いても実排気供給割合ＥＧＲの目標排気供給割合ＥＧＲ＊に対する排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が（１−α）未満の変化となる開度として設定されている。したがって、開度補正量ΔＶｅｇｒだけＥＧＲバルブ１５４を開いても、排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が値１を超えることはない。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置によれば、エンジン２２が定常運転の状態にあるときにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と点火時期θｉｇｎとに基づいてエンジン２２に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合ＥＧＲを求めるから、より適正に実排気供給割合ＥＧＲを求めることができる。しかも、エンジン２２の出力トルクに対応するモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いて実排気供給割合ＥＧＲを求めるから、エンジン２２の出力トルクを検出するセンサを別個に設ける必要がない。

また、実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置によれば、実排気供給割合ＥＧＲに応じて点火時期補正量Δθを設定して点火時期を補正するから、より適正な点火時期としてエンジン２２を運転することができ、燃費の向上を図ることができる。さらに、実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置によれば、実排気供給割合ＥＧＲの目標排気供給割合ＥＧＲ＊に対する排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が所定比α未満のときには、排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が値１を超えることのない範囲内で設定された開度補正量ΔＶｅｇｒだけＥＧＲバルブ１５４を開くから、実排気供給割合ＥＧＲを目標排気供給割合ＥＧＲ＊に近づけることができる。この結果、目標とする運転状態に近い運転状態でエンジン２２を運転することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置では、実排気供給割合ＥＧＲに応じて点火時期補正量Δθを設定して点火時期を補正するものとしたが、実排気供給割合ＥＧＲに応じて点火時期を補正しないものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置では、実排気供給割合ＥＧＲの目標排気供給割合ＥＧＲ＊に対する排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が所定比α未満のときには、排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が値１を超えることのない範囲内で設定された開度補正量ΔＶｅｇｒだけＥＧＲバルブ１５４を開くものとしたが、実排気供給割合ＥＧＲと目標排気供給割合ＥＧＲ＊との差分に応じた開度補正量だけＥＧＲバルブ１５４を開くものしたり、排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）に応じた開度だけＥＧＲバルブ１５４を開くものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置では、実排気供給割合ＥＧＲの目標排気供給割合ＥＧＲ＊に対する排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が所定比α未満のときには、排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が値１を超えることのない範囲内で設定された開度補正量ΔＶｅｇｒだけＥＧＲバルブ１５４を開くものとしたが、実排気供給割合ＥＧＲの目標排気供給割合ＥＧＲ＊に対する排気供給割合比（ＥＧＲ／ＥＧＲ＊）が所定比α未満であってもＥＧＲバルブ１５４の開度を補正しないものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置では、エンジン２２の出力トルクに代えてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いて実排気供給割合ＥＧＲを求めるものとしたが、クランクシャフト２６にトルクセンサを取り付けてエンジン２２の出力トルクを検出し、検出した出力トルクを用いて実排気供給割合ＥＧＲを求めるものとしてもよい。

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６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６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。また、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７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。更に、図８の変形例の自動車３２０に例示するように、エンジン２２からの動力をオートマチックトランスミッション３３０により変速して駆動輪６３ａ，６３ｂ側に出力して走行する通常の自動車の構成としても構わない。この場合、クランクシャフト２６にトルクセンサを取り付けてエンジン２２の出力トルクを検出し、検出した出力トルクを用いて実排気供給割合ＥＧＲを求めるものとすればよい。

実施例では、ハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置として説明したが、ハイブリッド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た動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置の形態としたり、建設設備などの移動体以外の動力出力装置に組み込まれた内燃機関装置の形態としたり、動力出力装置に組み込まれていない内燃機関装置の形態としたりするものとしてもよい。また、内燃機関装置の制御方法の形態としてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、イグニッションコイル１３８やこれを制御するエンジンＥＣＵ２４が「点火時期調整手段」に相当し、ＥＧＲ管１５２やＥＧＲバルブ１５４，ＥＧＲバルブ１５４を制御するエンジンＥＣＵ２４が「排気供給手段」に相当し、目標排気供給割合ＥＧＲ＊に基づいてＥＧＲバルブ１５４を制御すると共にイグニッションコイル１３８を制御するエンジンＥＣＵ２４が「制御手段」に相当し、定常状態にエンジン２２の出力トルクに換算できるモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「トルク検出手段」に相当し、エンジン２２が定常運転の状態にあるときにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と点火時期θｉｇｎとに基づいてエンジン２２に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合ＥＧＲを求める図４のＥＧＲ調整制御のステップＳ１２０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「実排気供給割合演算手段」に相当する。また、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、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する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「点火時期調整手段」としては、イグニッションコイル１３８やこれを制御するエンジンＥＣＵ２４に限定されるものではなく、内燃機関の点火時期を調整するものであれば如何なるものとしても構わない。「排気供給手段」としては、ＥＧＲ管１５２やＥＧＲバルブ１５４，ＥＧＲバルブ１５４を制御するエンジンＥＣＵ２４に限定されるものではなく、内燃機関の吸気系に供給される排気の吸入空気量に対する割合である排気供給割合を調整して排気を吸気系に供給するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、目標排気供給割合ＥＧＲ＊に基づいてＥＧＲバルブ１５４を制御すると共にイグニッションコイル１３８を制御するエンジンＥＣＵ２４に限定されるものではなく、目標排気供給割合で排気が内燃機関の吸気系に供給されるよう排気供給手段を制御すると共に目標排気供給割合に対応する点火時期で点火されるよう点火時期調整手段を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「トルク検出手段」としては、定常状態にエンジン２２の出力トルクに換算できるモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものに限定されるものではなく、エンジン２２のクランクシャフト２６にエンジン２２の出力トルクを検出するために直接取り付けたトルクセンサとしたりするなど、内燃機関の出力トルクを検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「実排気供給割合演算手段」としては、エンジン２２が定常運転の状態にあるときにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と点火時期θｉｇｎとに基づいてエンジン２２に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合ＥＧＲを求めるものに限定されるものではなく、所定条件下における出力トルクと点火時期調整手段によって調整される点火時期とに基づいて内燃機関に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合を演算するものであれば如何なるものとしても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０に限定されるされるものではなく、駆動軸に接続されると共に駆動軸とは独立に回転可能に内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って駆動軸と出力軸とにトルクを出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動発電機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機であっても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

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。

本発明は、内燃機関装置の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例である内燃機関装置が組み込まれた動力出力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。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 エンジン回転数、吸入空気量を一定とした定常状態における排気供給割合と点火時期とエンジン２２の出力トルクとの関係の一例を示す説明図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ調整制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 点火時期θｉｇｎとエンジン２２の出力トルクと実排気供給割合ＥＧＲとの関係の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

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 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、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、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、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 エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１５２ ＥＧＲ管、１５４ ＥＧＲバルブ、１５６ 温度センサ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３２０ 自動車、３３０ オートマチックトランスミッション、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

1. 内燃機関と、前記内燃機関の点火時期を調整する点火時期調整手段と、前記内燃機関の吸気系に供給される排気の吸入空気量に対する割合である排気供給割合を調整して排気を吸気系に供給する排気供給手段と、目標排気供給割合で排気が前記内燃機関の吸気系に供給されるよう前記排気供給手段を制御すると共に前記目標排気供給割合に対応する点火時期で点火されるよう前記点火時期調整手段を制御する制御手段と、を備える内燃機関装置であって、
   前記内燃機関の出力トルクを検出するトルク検出手段と、
   所定条件下における前記検出された出力トルクと前記点火時期調整手段によって調整される点火時期とに基づいて前記内燃機関に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合を演算する実排気供給割合演算手段と、
   を備える内燃機関装置。
2. 前記実排気供給割合演算手段は、前記所定条件下における前記内燃機関の出力トルクと前記排気供給割合と前記内燃機関の点火時期との関係を示すマップから前記検出された出力トルクと前記点火時期調整手段によって調整される点火時期とに対応する排気供給割合を導出して前記実排気供給割合とする手段である請求項１記載の内燃機関装置。
3. 前記所定条件は、前記内燃機関を定常運転している条件である請求項１または２記載の内燃機関装置。
4. 前記制御手段は、前記演算された実排気供給割合が前記目標排気供給割合に近づくよう前記排気供給手段を制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載の内燃機関装置。
5. 前記制御手段は、前記演算された実排気供給割合を前記目標排気供給割合としたときに対応する点火時期となるよう前記点火時期調整手段を制御する手段である請求項１ないし４いずれか記載の内燃機関装置。
6. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置に組み込まれる請求項１ないし５いずれか記載の内燃機関装置であって、
   前記動力出力装置は、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とにトルクを出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える装置であり、
   前記トルク検出手段は、前記電力動力入出力手段により前記出力軸に出力しているトルクに基づいて前記出力トルクを検出する手段である、
   内燃機関装置。
7. 請求項６記載の内燃機関装置であって、
   前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備える手段であり、
   前記トルク検出手段は、前記発電機の駆動トルクに基づいて前記出力トルクを検出する手段である、
   内燃機関装置。
8. 内燃機関と、前記内燃機関の点火時期を調整する点火時期調整手段と、前記内燃機関の吸気系に供給される排気の吸入空気量に対する割合である排気供給割合を調整して排気を吸気系に供給する排気供給手段と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
   目標排気供給割合で排気が前記内燃機関の吸気系に供給されるよう前記排気供給手段を制御すると共に前記目標排気供給割合に対応する点火時期で点火されるよう前記点火時期調整手段を制御し、
   前記内燃機関の出力トルクと前記点火時期調整手段によって調整される点火時期とに基づいて演算される前記内燃機関に実際に供給されている排気の吸入空気量に対する割合である実排気供給割合が前記目標排気供給割合に対して所定程度以上異なるときには、前記実排気供給割合が前記目標排気供給割合に近づくよう前記排気供給手段を制御する排気供給割合調整制御か前記実排気供給割合を前記目標排気供給割合としたときに対応する点火時期となるよう前記点火時期調整手段を制御する点火調整制御かのいずれかを実行する、
   内燃機関装置の制御方法。

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