JP2009024638A - Vibration control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばエンジン等の内燃機関のトルク変動を抑制するための制振制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a vibration damping control device for suppressing torque fluctuation of an internal combustion engine such as an engine.
エンジン等の内燃機関の技術分野においては、内燃機関のトルク変動(つまり、トルク振動)を抑制するために、このトルク変動に対して逆位相のトルクを電動機等から出力することにより、その振動を相殺するないしは抑制する技術(以下、このような技術を“制振制御”と称する)が知られている。例えば特許文献1に開示された技術によれば、内燃機関の出力軸に対して電動機から直接トルクを出力することができない内燃機関(例えば、内燃機関の出力軸に対して、遊星歯車機構を介して発電機と電動機とが接続されたタイプの内燃機関)について、トルク変動を相殺するないしは抑制することができる。 In the technical field of an internal combustion engine such as an engine, in order to suppress torque fluctuation (that is, torque vibration) of the internal combustion engine, a torque having a phase opposite to the torque fluctuation is output from an electric motor or the like. A technique for canceling or suppressing (hereinafter, such a technique is referred to as “vibration control”) is known. For example, according to the technique disclosed in Patent Document 1, an internal combustion engine that cannot directly output torque from an electric motor to an output shaft of the internal combustion engine (for example, an output shaft of the internal combustion engine via a planetary gear mechanism). Thus, the torque fluctuation can be canceled or suppressed for the internal combustion engine of the type in which the generator and the motor are connected.
このような技術では、トルク変動は、内燃機関の回転数とクランク角とに基づいて一意に算出されている。つまり、内燃機関の回転数が同一であれば、トルク変動も同一であるとみなして、トルク変動が算出されている。しかしながら、内燃機関の回転数、トルク及び出力が同一であっても、内燃機関の動作線の相違によって(例えば、出力ライン上で動作しているのか、或いは燃費ライン上で動作しているのか等に応じて)、内燃機関の運転条件は異なってくる。このため、内燃機関の回転数が同一であったとしても、トルク変動が異なるものになる状態が想定される。このため、上述した回転数とクランク角とに基づいてトルク変動を算出する技術では、トルク変動を好適に相殺するないしは抑制することができないという技術的な問題点を含んでいる。 In such a technique, the torque fluctuation is uniquely calculated based on the rotational speed and crank angle of the internal combustion engine. That is, if the rotation speed of the internal combustion engine is the same, the torque fluctuation is calculated by assuming that the torque fluctuation is also the same. However, even if the rotational speed, torque and output of the internal combustion engine are the same, due to differences in the operation line of the internal combustion engine (for example, whether it is operating on the output line or operating on the fuel consumption line, etc.) Depending on the operating conditions of the internal combustion engine. For this reason, even if the rotation speed of the internal combustion engine is the same, it is assumed that the torque fluctuation is different. For this reason, the technique for calculating the torque fluctuation based on the rotational speed and the crank angle described above includes a technical problem that the torque fluctuation cannot be canceled or suppressed appropriately.
他方で、上記問題点を解決するために、実際に発生しているトルク変動を測定し、該測定されたトルク変動をフィードバック制御により行うことで、トルク変動を相殺するないしは抑制する技術も考えられる。しかしながら、あくまで実際に発生しているトルク変動を測定した後にフィードバック制御を行う必要があるため、トルク変動を好適に或いは完全に相殺するないしは抑制することができないという技術的な問題点を含んでいる。 On the other hand, in order to solve the above-mentioned problem, there is also a technique for offsetting or suppressing the torque fluctuation by measuring the actually generated torque fluctuation and performing the measured torque fluctuation by feedback control. . However, since it is necessary to perform feedback control after measuring the actual torque fluctuation, there is a technical problem that the torque fluctuation cannot be canceled or suppressed suitably or completely. .
本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えば内燃機関のトルク変動をより好適に抑制することを可能とならしめる制振制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of, for example, the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a vibration suppression control device that makes it possible to more suitably suppress, for example, torque fluctuations of an internal combustion engine.
本発明の制振制御装置は、上記課題を解決するために、内燃機関の燃焼室内における燃焼に起因して発生する第1トルク変動及び前記燃焼室内における空気圧縮に起因して発生する第2トルク変動の少なくとも一方を予測する予測手段と、前記予測手段により予測される前記第1トルク変動及び前記第2トルク変動の少なくとも一方が相殺される又は抑制されるように、前記内燃機関に対して制振制御を行なう制御手段とを備える。 In order to solve the above problem, the vibration suppression control device of the present invention provides a first torque fluctuation caused by combustion in the combustion chamber of the internal combustion engine and a second torque caused by air compression in the combustion chamber. Predicting means for predicting at least one of fluctuations, and controlling the internal combustion engine so that at least one of the first torque fluctuation and the second torque fluctuation predicted by the predicting means is offset or suppressed. Control means for performing vibration control.
本発明の制振制御装置によれば、上述した回転数とクランク角とに基づいて算出されるトルク変動(言い換えれば、内燃機関のハード要因に起因するトルク変動であって、後述の第3トルク変動)とは別に、燃焼に起因して発生する第1トルク変動及び空気圧縮に起因して発生する第2トルク変動の少なくとも一方が予測される。その結果、予測された第1トルク変動及び第2トルク変動の少なくとも一方が相殺される又は抑制されるように制振制御が行われる。 According to the vibration suppression control device of the present invention, torque fluctuations calculated based on the above-described rotation speed and crank angle (in other words, torque fluctuations caused by hardware factors of the internal combustion engine, Apart from the fluctuation), at least one of the first torque fluctuation caused by combustion and the second torque fluctuation caused by air compression is predicted. As a result, vibration suppression control is performed so that at least one of the predicted first torque fluctuation and second torque fluctuation is canceled or suppressed.
ここで、燃焼に起因して発生する第1トルク変動及び空気圧縮に起因して発生する第2トルク変動は、内燃機関の運転条件に応じて変化するトルク変動であるため、内燃機関の動作線の相違によって内燃機関の運転条件が異なったものになったとしても、該異なる運転条件に応じて変化するトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができる。これにより、上述した回転数とクランク角とに基づいて算出されるトルク変動を相殺する又は抑制する技術と比較して、内燃機関に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。 Here, the first torque fluctuation caused by the combustion and the second torque fluctuation caused by the air compression are torque fluctuations that change according to the operating conditions of the internal combustion engine. Even if the operating conditions of the internal combustion engine differ due to the difference in torque, torque fluctuations that change in accordance with the different operating conditions can be offset or suppressed appropriately. Thereby, compared with the technique which cancels or suppresses the torque fluctuation calculated based on the rotation speed and the crank angle, the torque fluctuation generated in the internal combustion engine can be canceled or suppressed more suitably. .
加えて、第1トルク変動及び第2トルク変動の少なくとも一方を予め予測しているため、いわゆるフィードフォワード制御により制振制御を行うことができる。このため、上述した実際に測定されるトルク変動をフィードバック制御により相殺する又は抑制する技術と比較して、内燃機関に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。 In addition, since at least one of the first torque fluctuation and the second torque fluctuation is predicted in advance, vibration suppression control can be performed by so-called feedforward control. For this reason, compared with the technique which cancels or suppresses the actually measured torque fluctuation by the feedback control, the torque fluctuation generated in the internal combustion engine can be canceled or suppressed more suitably.
更に、運転条件に応じて変化するトルク変動そのものを直接的に予測することが困難であることを鑑みて、本発明では、運転条件に応じて変化するトルク変動の要因を2つの要因(つまり、燃焼及び空気圧縮)に切り分けて、運転条件に応じて変化するトルク変動を第1トルク変動及び第2トルク変動として予測している。これにより、運転条件に応じて変化するトルク変動(つまり、第1トルク変動及び第2トルク変動)をより好適に且つ精度良く予測することができる。その結果、内燃機関に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。 Furthermore, in view of the fact that it is difficult to directly predict the torque fluctuation itself that changes according to the driving conditions, in the present invention, the factors of the torque fluctuation that changes according to the driving conditions are two factors (that is, Combustion and air compression), torque fluctuations that change according to operating conditions are predicted as first torque fluctuations and second torque fluctuations. As a result, it is possible to predict the torque fluctuation (that is, the first torque fluctuation and the second torque fluctuation) that change according to the operating conditions more appropriately and accurately. As a result, torque fluctuations generated in the internal combustion engine can be offset or suppressed more appropriately.
本発明の制振制御装置の一の態様は、前記予測手段は、点火時期、空気過剰率及び空燃比の少なくとも一つに基づいて、前記第1トルク変動を予測する。 In one aspect of the vibration damping control device of the present invention, the prediction means predicts the first torque fluctuation based on at least one of ignition timing, excess air ratio, and air-fuel ratio.
この態様によれば、第1トルク変動を好適に且つ精度良く予測することができる。 According to this aspect, it is possible to predict the first torque fluctuation suitably and accurately.
上述の如く点火時期、空気過剰率及び空燃比の少なくとも一つに基づいて、第1トルク変動を予測する制振制御装置の態様では、前記予測手段は、前記点火時期、前記空気過剰率及び前記空燃比の少なくとも一つと前記第1トルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて、前記第1トルク変動を予測するように構成してもよい。 In the aspect of the vibration suppression control apparatus that predicts the first torque fluctuation based on at least one of the ignition timing, the excess air ratio, and the air-fuel ratio as described above, the prediction means includes the ignition timing, the excess air ratio, and the You may comprise so that the said 1st torque fluctuation | variation may be estimated using the map or numerical formula which shows matching with at least 1 of an air fuel ratio and the said 1st torque fluctuation | variation.
このように構成すれば、第1トルク変動を比較的容易に予測することができる。 If comprised in this way, a 1st torque fluctuation | variation can be estimated comparatively easily.
本発明の制振制御装置の他の態様は、前記予測手段は、吸気管圧力及び吸気弁閉じタイミングの少なくとも一つに基づいて、前記第2トルク変動を予測する。 In another aspect of the vibration damping control device of the present invention, the prediction means predicts the second torque fluctuation based on at least one of intake pipe pressure and intake valve closing timing.
この態様によれば、第2トルク変動を好適に且つ精度良く予測することができる。 According to this aspect, it is possible to predict the second torque fluctuation suitably and accurately.
上述の如く吸気管圧力及び吸気弁閉じタイミングの少なくとも一つに基づいて、第2トルク変動を予測する制振制御装置の態様では、前記予測手段は、前記吸気管圧力及び前記吸気弁閉じタイミングの少なくとも一つと前記第2トルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて、前記第2トルク変動を予測するように構成してもよい。 In the aspect of the vibration suppression control apparatus that predicts the second torque fluctuation based on at least one of the intake pipe pressure and the intake valve closing timing as described above, the predicting means includes the intake pipe pressure and the intake valve close timing. You may comprise so that the said 2nd torque fluctuation | variation may be estimated using the map or numerical formula which shows matching with at least 1 and the said 2nd torque fluctuation | variation.
このように構成すれば、第2トルク変動を比較的容易に予測することができる。 If comprised in this way, a 2nd torque fluctuation | variation can be estimated comparatively easily.
本発明の制振制御装置の他の態様は、前記予測手段は、前記内燃機関が備えるピストンの往復慣性力及びフリクションの少なくとも一方に起因して発生する第3トルク変動を予測し、前記制御手段は、前記第1トルク変動及び前記第2トルク変動の少なくとも一方と前記第3トルク変動との夫々を合算して得られる総合トルク変動が相殺される又は抑制されるように、前記内燃機関に対して制振制御を行なう。 In another aspect of the vibration damping control device of the present invention, the predicting means predicts a third torque fluctuation generated due to at least one of a reciprocating inertia force and friction of a piston provided in the internal combustion engine, and the control means For the internal combustion engine such that an overall torque fluctuation obtained by adding up at least one of the first torque fluctuation and the second torque fluctuation and the third torque fluctuation is offset or suppressed. To control vibration.
この態様によれば、運転条件に応じて変化する第1トルク変動及び第2トルク変動に加えて、運転条件に応じて変化しない第3トルク変動(言い換えれば、内燃機関のハード要因に起因するトルク変動であって、上述した回転数とクランク角とに基づいて算出されるトルク変動)をも考慮した、内燃機関全体としての総合トルク変動を相殺する又は抑制することができる。これにより、内燃機関に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。 According to this aspect, in addition to the first torque fluctuation and the second torque fluctuation that change according to the operating condition, the third torque fluctuation that does not change according to the operating condition (in other words, torque caused by a hardware factor of the internal combustion engine) It is possible to cancel or suppress the overall torque fluctuation of the internal combustion engine as a whole in consideration of the fluctuation, that is, the torque fluctuation calculated based on the rotation speed and the crank angle described above. Thereby, the torque fluctuation which generate | occur | produces in an internal combustion engine can be canceled or suppressed more suitably.
上述の如く第3トルク変動を予測する制振制御装置の態様では、前記予測手段は、前記内燃機関の回転数に基づいて、前記第3トルク変動を予測するように構成してもよい。 In the aspect of the vibration suppression control apparatus that predicts the third torque fluctuation as described above, the prediction means may be configured to predict the third torque fluctuation based on the rotational speed of the internal combustion engine.
このように構成すれば、第3トルク変動を好適に且つ精度良く予測することができる。 If comprised in this way, a 3rd torque fluctuation | variation can be estimated suitably and accurately.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされよう。 The operation and other advantages of the present invention will become more apparent from the embodiments described below.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1)基本構成
はじめに、図1を参照して、本発明の制御装置が適用されたハイブリッド車両に係る実施形態の構成について説明する。ここに、図1は、本実施形態のハイブリッド車両の構成を概念的に示すブロック図である。
(1) Basic Configuration First, a configuration of an embodiment according to a hybrid vehicle to which a control device of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram conceptually showing the structure of the hybrid vehicle of this embodiment.
図1において、ハイブリッド車両10は、伝達機構11、車輪12、ECU100、エンジン200、モータジェネレータMG1(以下、適宜「MG1」と称する)、モータジェネレータMG2(以下、適宜「MG2」と称する)、動力分割機構300、インバータ400、バッテリ500及びSOCセンサ510を備える。
In FIG. 1, a hybrid vehicle 10 includes a transmission mechanism 11,
伝達機構11は、エンジン200及びモータジェネレータMG2から出力された動力を車輪に伝達するための伝達軸(言い換えれば、車軸)である。
Transmission mechanism 11 is a transmission shaft (in other words, an axle) for transmitting the power output from
車輪12は、伝達機構11を介して伝達される動力を路面に伝達する手段であり、図1においては左右一輪ずつが示されるが、実際には、前後左右に一輪ずつ備わりハイブリッド車両10全体で計4個備わっている。
The
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備え、ハイブリッド車両10の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「制振制御装置」の一例である。 The ECU 100 is an electronic control unit that includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like and is configured to be able to control the entire operation of the hybrid vehicle 10. It is an example of the “vibration control device” according to the invention.
エンジン200は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両10の主たる動力源として機能する。尚、エンジン200の詳細な構成については後述する。
The
モータジェネレータMG1は、バッテリ500を充電するための或いはモータジェネレータMG2に電力を供給するための発電機として、更にはエンジン200の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。
Motor generator MG1 is configured to function as a generator for charging battery 500 or supplying electric power to motor generator MG2, and further as an electric motor for assisting the driving force of
モータジェネレータMG2は、エンジン200の動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ500を充電するための発電機として機能するように構成されている。
Motor generator MG2 is configured to function as an electric motor for assisting the power of
尚、これらモータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。 The motor generator MG1 and the motor generator MG2 are configured as, for example, a synchronous motor generator, and include a rotor having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface, and a stator wound with a three-phase coil that forms a rotating magnetic field. Prepare. However, other types of motor generators may be used.
動力分割機構300は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。これら各ギアのうち、内周にあるサンギアの回転軸はモータジェネレータMG1に連結されており、外周にあるリングギアの回転軸は、モータジェネレータMG2に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジン200(より具体的には、エンジン200の駆動軸)に連結されており、エンジン200の回転は、このプラネタリキャリアと更にピニオンギアとによって、サンギア及びリングギアに伝達され、エンジン200の動力が2系統に分割されるように構成されている。ハイブリッド車両10において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド車両10における伝達機構11に連結されており、この伝達機構11を介して車輪12に駆動力が伝達される。
The
インバータ400は、バッテリ500から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2に供給すると共に、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ500に供給することが可能に構成されている。尚、インバータ400は、所謂PCU(Power Control Unit)の一部として構成されていてもよい。
バッテリ500はモータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。 The battery 500 is a rechargeable storage battery configured to be able to function as a power supply source related to power for powering the motor generator MG1 and the motor generator MG2.
SOCセンサ510は、バッテリ500の充電状態を表すバッテリ残量を検出することが可能に構成されたセンサである。SOCセンサ510は、ECU100と電気的に接続されており、SOCセンサ510によって検出されたバッテリ500のSOC値は、常にECU100によって把握される構成となっている。
The
次に、図2を参照して、エンジン200の要部構成について、その動作の一部を交えて説明する。ここに、図2は、エンジン200の模式図である。尚、図2において、図1と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
Next, referring to FIG. 2, the configuration of the main part of
エンジン200は、気筒201内において燃焼室に点火プラグ(符号省略)の一部が露出してなる点火装置202による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン203の往復運動を、コネクティングロッド204を介してクランクシャフト205の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト205近傍には、クランクシャフト205の回転位置(即ち、クランク角)を検出するクランクポジションセンサ206が設置されている。クランクポジションセンサ206は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100は、クランクポジションセンサ206によって検出されたクランク角に基づいて、点火装置202の点火時期等を制御することが可能に構成されている。
The
以下に、エンジン200の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。
Below, the principal part structure of the
気筒201内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管207を通過し、吸気ポート213において、インジェクタ214から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、燃料タンク215に貯留されており、低圧ポンプ217の作用により、デリバリパイプ216を介してインジェクタ214に圧送供給されている。インジェクタ214は、ECU100と電気的に接続されており、この供給される燃料を、ECU100の制御に従って吸気ポート213に噴射することが可能に構成されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒201内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。
At the time of fuel combustion in the
気筒201内部と吸気管207とは、吸気バルブ218の開閉によって連通状態が制御されている。気筒201内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ218の開閉に連動して開閉する排気バルブ219の開弁時に排気ポート220を介して排気管221に導かれる。
The communication state between the inside of the
吸気管207上には、クリーナ208が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される構成となっている。また、クリーナ208の下流側(シリンダ側)には更に、エアフローメータ209が配設されている。エアフローメータ209は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接検出することが可能に構成されている。尚、エアフローメータ209は、ECU100と電気的に接続されており、検出された吸入空気の質量流量は、ECU100によって絶えず把握される構成となっている。
A cleaner 208 is disposed on the
吸気管207におけるエアフローメータ209の下流側には、気筒201内部へ吸入される空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ210が配設されている。このスロットルバルブ210には、スロットルポジションセンサ212が電気的に接続されており、その開度であるスロットル角を検出することが可能に構成されている。
A
スロットバルブモータ211は、ECU100と電気的に接続され、スロットルバルブ210を駆動することが可能に構成されたモータである。ECU100は、前述したアクセルポジションセンサ800によって検出されるアクセル開度に基づいてスロットルバルブモータ211の駆動状態を制御することが可能に構成されており、これによりスロットルバルブ210の開閉状態(即ち、スロットル角)が制御される構成となっている。
The
尚、スロットルバルブ210は、上述したように一種の電子制御式スロットルバルブであり、スロットル開度は、ECU100により運転者の意思(即ち、アクセル開度)とは無関係に制御され得る。
The
排気管221には、三元触媒223が設置されている。三元触媒223は、エンジン200から排出されるCO(一酸化炭素)、HC(炭化水素)、及びNOx(窒素酸化物)を夫々浄化することが可能な触媒である。また、排気管221における三元触媒223の上流側には、空燃比センサ222が配設されている。空燃比センサ222は、排気ポート220を介して排出される排気ガスから、エンジン200の空燃比を検出することが可能に構成されている。空燃比センサ222は、ECU100と電気的に接続されており、検出された空燃比は、絶えずECU100によって把握される構成となっている。
A three-
また、気筒201を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン200を冷却するための冷却水の温度を検出するための温度センサ224が配設されている。温度センサ224は、ECU100と電気的に接続されており、検出された冷却水温は、ECU100によって絶えず把握される構成となっている。
In addition, a
尚、上述したエンジン200の動作条件の少なくとも一部は、後に詳述する制振制御のために、ECU100により計測されている。具体的には、点火装置202における点火時期(点火タイミング)SA、空燃比A/F、吸気管207に設置された不図示の圧力センサの出力である吸気管圧力Pm、及び吸気バルブ218が閉じられるタイミングである吸気バルブ閉じタイミングIVCは、ECU100により計測されている。また、ECU100は、クランクシャフト205の回転位置に基づいてエンジン200の回転数Nmを算出することが可能に構成されている。
Note that at least a part of the operating conditions of the
(2)ハイブリッド車両10の基本動作
図1のハイブリッド車両10においては、主として発電機として機能するモータジェネレータMG1、主として電動機として機能するモータジェネレータMG2、及びエンジン200の夫々の動力配分がECU100及び動力分割機構300により制御され、走行状態が制御される。以下に、幾つかの状況に応じたハイブリッド車両10の動作について説明する。
(2) Basic Operation of Hybrid Vehicle 10 In the hybrid vehicle 10 of FIG. 1, the power distribution of the motor generator MG1, which functions mainly as a generator, the motor generator MG2 which functions mainly as an electric motor, and the
(2−1)始動時
例えば、ハイブリッド車両10の始動時においては、バッテリ500の電気エネルギを用いてモータジェネレータMG2が電動機として駆動される。このモータジェネレータMG2の動力によってエンジン200がクランキングされエンジン200が始動する。
(2-1) When Starting For example, when starting the hybrid vehicle 10, the motor generator MG2 is driven as an electric motor using the electric energy of the battery 500.
(2−2)発進時
発進時には、SOCセンサ510の出力信号に基づいたバッテリ500の蓄電状態に応じて2種類の態様を採り得る。例えば、通常の(即ち、SOCが良好な)発進時においては、モータジェネレータMG1によってバッテリ500を充電する必要は生じないため、エンジン200は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド車両10は、モータジェネレータMG2の動力により発進する。一方、蓄電状態が良好ではない(即ち、SOCが低下している)場合、エンジン200の動力によりモータジェネレータMG1が発電機として機能し、バッテリ500が充電される。
(2-2) Starting At the time of starting, two types of modes can be adopted depending on the storage state of the battery 500 based on the output signal of the
(2−3)軽負荷走行時
例えば、低速走行時や緩やかな坂を下っている場合には、比較的エンジン200の効率が悪い為、インジェクタ214を介した燃料の噴射が停止されることによりエンジン200が停止され、ハイブリッド車両10は、モータジェネレータMG2による動力のみで走行する。尚、この際、SOCが低下していれば、エンジン200はモータジェネレータMG1を駆動するために始動し、モータジェネレータMG1によりバッテリ500の充電が行われる。
(2-3) During light load traveling For example, when traveling at a low speed or down a gentle slope, the efficiency of the
(2−4)通常走行時
エンジン200の燃費或いは燃焼効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド車両10は主としてエンジン200の動力によって走行する。この際、エンジン200の動力は、動力分割機構300によって2系統に分割され、一方は、直達軸、主動力軸及び伝達機構11を介して車輪12に伝達され、他方は、モータジェネレータMG1を駆動して発電に供される。更に、この発電された電力により、モータジェネレータMG2が駆動され、モータジェネレータMG2によりエンジン200の動力がアシストされる。尚、この際、SOCが低下している場合には、エンジン200の出力を上昇させて、モータジェネレータMG1により発電された電力の一部がバッテリ500へ充電される。
(2-4) Normal Traveling In a driving region where the fuel efficiency or combustion efficiency of the
(2−5)制動時
減速が行われる際には、車輪12から伝達機構11を介して伝達される動力によってモータジェネレータMG2を回転させ、発電機として動作させる。これにより、車輪12の運動エネルギが電気エネルギに変換され、バッテリ500が充電される、所謂「回生」が行われる。
(2-5) During braking When deceleration is performed, the motor generator MG2 is rotated by the power transmitted from the
(3)エンジン200の基本制御
次に、エンジン200の基本的な制御動作について説明する。ECU100は、エンジン200に要求される出力であるエンジン要求出力を、一定の周期で繰り返し演算している。この際、ECU100は、不図示のアクセルポジションセンサによって検出されるアクセル開度及び不図示の車速センサによって検出される車速に基づいて、予めROMに格納されたマップから現時点におけるアクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク(伝達機構11に出力されるべきトルク)を算出する。
(3) Basic Control of
更に、ECU100は、SOCセンサ510の出力信号に基づいて要求発電量を求め、要求発電量と各種の補機類(エアコンやパワーステアリング等)の要求量とを参照して出力軸トルクを補正することによって、エンジン要求出力を算出する。なお、エンジン要求出力の演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更されてよい。
Further,
(4)エンジン200の制振制御の第1動作例
続いて、図3から図5を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両10に特有の制御である、エンジン200の制振制御(つまり、トルク変動の抑制制御)の第1動作例について説明する。ここに、図3は、本実施形態に係るハイブリッド車両10におけるエンジン200の制振制御の第1動作例の流れを概念的に示すフローチャートであり、図4は、燃焼に起因して発生するトルク変動、往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動、及びエンジン200全体としてのトルク変動を示すグラフであり、図5は、エンジンの回転数及びトルクが同一条件である場合において、エンジン200における燃焼状態(具体的には、点火時期SA)が相違する場合のトルクを示すグラフである。
(4) First Operation Example of Vibration Control of
図3に示すように、初めに、ECU100の動作により、ハイブリッド車両10が備える各種センサ等の出力に基づいて、現在の運転状態を示すパラメータが取得される(ステップS101)。具体的には、上述した点火時期SA、空燃比A/F、吸気管圧力Pm、吸気バルブ閉じタイミングIVC、及び回転数Nmが、ECU100により取得される。
As shown in FIG. 3, first, a parameter indicating the current driving state is acquired based on outputs from various sensors provided in the hybrid vehicle 10 by the operation of the ECU 100 (step S101). Specifically, the ignition timing SA, the air-fuel ratio A / F, the intake pipe pressure Pm, the intake valve closing timing IVC, and the rotation speed Nm are acquired by the
その後、ECU100の動作により、ステップS101において取得された現在の運転状態を示すパラメータのうち点火時期SA及び空燃比A/Fに基づいて、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動が予測される(ステップS102)。この予測動作は、点火時期SA及び空燃比A/Fとエンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて行われる。
Thereafter, torque fluctuations caused by combustion in the
続いて、ECU100の動作により、ステップS101において取得された現在の運転状態を示すパラメータのうち回転数Nmに基づいて、エンジン200におけるピストン203の往復慣性力及びフリクション(摩擦)に起因して発生するトルク変動が予測される(ステップS103)。つまり、ハードとしてのエンジン200に起因するトルク変動が予測される。この予測動作は、回転数Nmとエンジン200におけるピストン203の往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて行われる。
Subsequently, the operation of the
尚、往復慣性力及びフリクション(摩擦)に起因して発生するトルク変動は、燃焼に起因して発生するトルク変動とは違い、エンジン200の運転条件(具体的には、回転数Nm)に応じて変化することはない。従って、回転数Nmを用いることで、往復慣性力及びフリクション(摩擦)に起因して発生するトルク変動を好適に予測することができる。 Note that torque fluctuations caused by reciprocal inertia and friction (friction) differ from torque fluctuations caused by combustion, depending on the operating conditions of the engine 200 (specifically, the rotational speed Nm). Will not change. Therefore, by using the rotation speed Nm, it is possible to appropriately predict the torque fluctuation caused by the reciprocating inertia force and the friction (friction).
その後、ECU100の動作により、ステップS102において予測されたトルク変動及びステップS103において予測されたトルク変動を考慮した制振ゲインが算出される(ステップS104)。尚、制振ゲインとは、制振制御を行うためのトルクを加えるモータジェネレータMG2を制御するためのパラメータである。言い換えれば、制振ゲインとは、実質的には、トルク変動を相殺する又は抑制することができるトルクをモータジェネレータMG2からエンジン200(具体的には、エンジン200の駆動軸)に対して加えるために、モータジェネレータMG2に対して入力される制御パラメータである。
Thereafter, the operation of the
その後、ECU100の制御の下に、ステップS104において算出された制振ゲインに基づいて、制振制御が行われる(ステップS105)。つまり、ステップS102において予測されたトルク変動に、ステップS103において予測されたトルク変動が加味されたエンジン200全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制するためのトルク(具体的には、エンジン200全体としてのトルク変動と逆位相のトルク)が、モータジェネレータMG2からエンジン200(具体的には、エンジン200の駆動軸)に対して加えられる。
Thereafter, vibration suppression control is performed based on the vibration suppression gain calculated in step S104 under the control of the ECU 100 (step S105). That is, the torque for canceling or suppressing the torque fluctuation of the
具体的には、図4の上部に示すエンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動に、図4の中部に示すエンジン200におけるピストン203の往復慣性力及びフリクション(摩擦)に起因して発生するトルク変動を加味された、図4の下部に示すエンジン200全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制するためのトルク(具体的には、図4の下部に示すトルク変動と逆位相のトルク)が、モータジェネレータMG2からエンジン200に対して加えられる。
Specifically, the torque fluctuation generated due to combustion in the
ここで、図5に示すように、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動は、エンジン200の運転条件に応じて変化する。例えば、エンジン200の回転数Nm、トルク及び出力が同一である条件の下で点火時期SAを変化させれば、図3に示すように、トルクのピーク値や該ピーク値をとるタイミング(言い換えれば、位相)が変化している。このため、仮に、上述した背景技術のように回転数Nmとクランク角とに基づいて算出されるトルク変動を相殺する又は抑制するのみでは、エンジン200の運転条件に応じて変化するトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができないため、エンジン200全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制することができない。しかるに、本実施形態では、このように運転条件に応じて変化するトルク変動を予測しているため、エンジン200の運転条件(例えば、上述の点火時期SAや空燃比A/F等)が異なったものになったとしても、該異なる運転条件に応じて変化するトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができる。これにより、上述の背景技術における回転数Nmとクランク角とに基づいて算出されるトルク変動(言い換えれば、ステップS103において予測されるトルク変動)のみを相殺する又は抑制する技術と比較して、エンジン200に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。
Here, as shown in FIG. 5, the torque fluctuation generated due to the combustion in
加えて、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動を予め予測しているため、いわゆるフィードフォワード制御により制振制御を行うことができる。このため、上述した実際に測定されるトルク変動をフィードバック制御により相殺する又は抑制する技術と比較して、エンジン200に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。
In addition, since the torque fluctuation generated due to the combustion in the
更には、エンジン200のトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができるため、エンジン200のトルクが不必要に又は意図せず変動してしまう不都合を好適に防ぐことができる。これにより、ハイブリッドシステムの効率が最適となるように(例えば、充放電収支を合わせるように)ハイブリッド車両10を制御することができる。
Furthermore, since the torque fluctuation of the
尚、運転条件に応じて変動するトルク変動を相殺する又は抑制するという観点からは、上述したエンジン200におけるピストン203の往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動は必ずしも予測しなくともよい。但し、エンジン200全体としてのトルク変動をより好適に相殺する又は抑制するという観点からは、上述したように、エンジン200におけるピストン203の往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動を予測することが好ましい。
From the viewpoint of canceling or suppressing torque fluctuations that vary according to operating conditions, the torque fluctuations generated due to the reciprocating inertia force and friction of the
また、上述の説明では、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動とエンジン200におけるピストン203の往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動とを別々に予測している。しかしながら、点火時期SA、空燃比A/F及び回転数Nmとエンジン200全体としてのトルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて、エンジン200における燃焼並びにエンジン200におけるピストン203の往復慣性力及びフリクションの夫々を考慮したエンジン200全体としてのトルク変動を直接的に予測してもよい。
In the above description, the torque fluctuation generated due to the combustion in the
また、上述の説明では、点火時期SAと空燃比A/Fとの双方を用いて、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測している。しかしながら、点火時期SA及び空燃比A/Fいずれか一つを用いても、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測してもよい。この場合、点火時期SA及び空燃比A/Fのいずれか一つとエンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いることが好ましい。更に、点火時期SAと空燃比A/Fとの双方を用いて、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測する場合であっても、点火時期SAと空燃比A/Fとの加算値や乗算値やその他の演算値を用いて、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測してもよい。
In the above description, the torque fluctuation caused by the combustion in the
また、上述の説明では、空燃比A/Fを用いて、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測している。しかしながら、空燃比A/Fに代えて、空気過剰率λを用いてエンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測してもよい。
Further, in the above description, the torque fluctuation generated due to the combustion in the
また、上述の説明では、ハイブリッド車両10における制振制御について説明したが、ハイブリッド車両10以外の車両(例えば、エンジン200のみを備える通常の車両)に対しても、上述した制振制御を適用してもよい。この場合であっても、上述した各種効果を相応に享受することができることは言うまでもない。 In the above description, the vibration suppression control in the hybrid vehicle 10 has been described. However, the above vibration suppression control is also applied to a vehicle other than the hybrid vehicle 10 (for example, a normal vehicle including only the engine 200). May be. It goes without saying that even in this case, the various effects described above can be enjoyed accordingly.
また、上述の説明では、制振制御を行うために、モータジェネレータMG2からエンジン200に対してトルクを加える構成を例として用いた。しかしながら、他の構成(例えば、制振制御に用いられる既存の各種構成)を用いてもよいことは言うまでもない。
In the above description, a configuration in which torque is applied to
(5)エンジン200の制振制御の第2動作例
続いて、図6及び図7を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両10における制振制御の第2動作例について説明する。ここに、図6は、本実施形態に係るハイブリッド車両10におけるエンジン200の制振制御の第2動作例の流れを概念的に示すフローチャートであり、図7は、エンジンの回転数及びトルクが同一条件である場合において、エンジン200における空気圧縮状態(具体的には、吸気バルブ閉じタイミングIVC)が相違する場合のトルクを示すグラフである。
(5) Second Operation Example of Vibration Control of
尚、図3を用いて説明した動作と同一の動作については、同一のステップ番号を付して、その詳細な説明については省略する。 The same operations as those described with reference to FIG. 3 are denoted by the same step numbers, and detailed description thereof is omitted.
図6に示すように、初めに、ECU100の動作により、ハイブリッド車両10が備える各種センサ等の出力に基づいて、現在の運転状態を示すパラメータが取得される(ステップS101)。 As shown in FIG. 6, first, a parameter indicating the current driving state is acquired based on outputs from various sensors provided in the hybrid vehicle 10 by the operation of the ECU 100 (step S101).
その後、ECU100の動作により、ステップS101において取得された現在の運転状態を示すパラメータのうち吸気バルブ閉じタイミングIVCに基づいて、実圧縮比εが予測される(ステップS201)。
Thereafter, the actual compression ratio ε is predicted by the operation of the
その後、ECU100の動作により、ステップS101において取得された現在の運転状態を示すパラメータのうち吸気管圧力Pm及びステップS201において予測された実圧縮比εに基づいて、エンジン200における空気圧縮に起因して発生するトルク変動が予測される(ステップS202)。この予測動作は、吸気管圧力Pm及び実圧縮比εとエンジン200における空気圧縮に起因して発生するトルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて行われる。
Thereafter, due to the operation of the
続いて、ECU100の動作により、ステップS101において取得された現在の運転状態を示すパラメータのうち、回転数Nmに基づいて、エンジン200におけるピストン203の往復慣性力及びフリクション(摩擦)に起因して発生するトルク変動が予測される(ステップS103)。
Subsequently, the operation of the
その後、ECU100の動作により、ステップS202において予測されたトルク変動及びステップS103において予測されたトルク変動を考慮した制振ゲインが算出される(ステップS104)。
Thereafter, the operation of the
その後、ECU100の制御の下に、ステップS104において算出された制振ゲインに基づいて、制振制御が行われる(ステップS105)。つまり、ステップS202において予測されたトルク変動に、ステップS103において予測されたトルク変動が加味されたエンジン200全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制するためのトルク(具体的には、エンジン200全体としてのトルク変動と逆位相のトルク)が、モータジェネレータMG2からエンジン200(具体的には、エンジン200の駆動軸)に対して加えられる。
Thereafter, vibration suppression control is performed based on the vibration suppression gain calculated in step S104 under the control of the ECU 100 (step S105). That is, the torque for canceling or suppressing the torque fluctuation of the
ここで、図7に示すように、エンジン200における空気圧縮に起因して発生するトルク変動は、エンジン200の運転条件に応じて変化する。例えば、エンジン200の回転数Nm、トルク及び出力が同一である条件の下で吸気バルブ閉じタイミングIVCを変化させれば、図7に示すように、トルクのピーク値や該ピーク値をとるタイミング(言い換えれば、位相)が変化している。このため、仮に、上述した背景技術のように回転数Nmとクランク角とに基づいて算出されるトルク変動を相殺する又は抑制するのみでは、エンジン200の運転条件に応じて変化するトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができないため、エンジン200全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制することができない。しかるに、本実施形態では、このように運転条件に応じて変化するトルク変動を予測しているため、エンジン200の運転条件(例えば、上述の吸気バルブ閉じタイミングIVC等)が異なったものになったとしても、該異なる運転条件に応じて変化するトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができる。これにより、上述の背景技術における回転数Nmとクランク角とに基づいて算出されるトルク変動(言い換えれば、ステップS103において予測されるトルク変動)のみを相殺する又は抑制する技術と比較して、エンジン200に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。
Here, as shown in FIG. 7, the torque fluctuation generated due to the air compression in
加えて、エンジン200における空気圧縮に起因して発生するトルク変動を予め予測しているため、いわゆるフィードフォワード制御により制振制御を行うことができる。このため、上述した実際に測定されるトルク変動をフィードバック制御により相殺する又は抑制する技術と比較して、エンジン200に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。
In addition, since the torque fluctuation generated due to the air compression in the
更には、エンジン200のトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができるため、エンジン200のトルクが不必要に又は意図せず変動してしまう不都合を好適に防ぐことができる。これにより、ハイブリッドシステムの効率が最適となるように(例えば、充放電収支を合わせるように)ハイブリッド車両10を制御することができる。
Furthermore, since the torque fluctuation of the
尚、図3を用いて説明した動作と、図6を用いて説明した動作とを組み合わせてもよい。つまり、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動と、エンジン200における空気圧縮に起因して発生するトルク変動と、エンジン200におけるピストン203の往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動との夫々を加味したエンジン200全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制するような制振制御を行ってもよい。
Note that the operation described with reference to FIG. 3 and the operation described with reference to FIG. 6 may be combined. That is, torque fluctuations caused by combustion in
尚、運転条件に応じて変化するトルク変動そのものを直接的に予測することが困難であることを鑑みて、本実施形態では、運転条件に応じて変化するトルク変動の要因を2つの要因(つまり、燃焼及び空気圧縮)に切り分けて、運転条件に応じて変化する2種類のトルク変動を別々に予測している。これにより、運転条件に応じて変化するトルク変動(つまり、エンジン200における燃焼に起因して発生するトルク変動及びエンジン200における空気圧縮に起因して発生するトルク変動)をより好適に且つ精度良く予測することができる。その結果、エンジン200に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。
In view of the fact that it is difficult to directly predict the torque fluctuation itself that changes according to the driving conditions, in the present embodiment, the factors of the torque fluctuation that changes according to the driving conditions are two factors (that is, , Combustion and air compression), and two types of torque fluctuations that change according to the operating conditions are predicted separately. As a result, torque fluctuations that change according to operating conditions (that is, torque fluctuations that occur due to combustion in
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う制振制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Is also included in the technical scope of the present invention.
10 ハイブリッド車両
100 ECU
200 エンジン
300 動力分割機構
400 インバータ
500 バッテリ
MG1、MG2 モータジェネレータ
10
200
Claims (7)
前記予測手段により予測される前記第1トルク変動及び前記第2トルク変動の少なくとも一方が相殺される又は抑制されるように、前記内燃機関に対して制振制御を行なう制御手段と
を備えることを特徴とする制振制御装置。 Predicting means for predicting at least one of a first torque fluctuation caused by combustion in the combustion chamber of the internal combustion engine and a second torque fluctuation caused by air compression in the combustion chamber;
Control means for performing vibration damping control on the internal combustion engine such that at least one of the first torque fluctuation and the second torque fluctuation predicted by the prediction means is canceled or suppressed. A vibration suppression control device.
前記制御手段は、前記第1トルク変動及び前記第2トルク変動の少なくとも一方と前記第3トルク変動との夫々を合算して得られる総合トルク変動が相殺される又は抑制されるように、前記内燃機関に対して制振制御を行なうことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の制振制御装置。 The predicting means predicts a third torque fluctuation generated due to at least one of a reciprocating inertia force and friction of a piston provided in the internal combustion engine;
The control means controls the internal combustion engine so that a total torque fluctuation obtained by adding at least one of the first torque fluctuation and the second torque fluctuation and the third torque fluctuation is canceled or suppressed. The vibration suppression control device according to any one of claims 1 to 5, wherein vibration suppression control is performed on the engine.
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