JP2009061869A - Internal combustion engine device, and power output device equipped therewith and vehicle mounted with the same, control method of internal combustion engine device - Google Patents
Internal combustion engine device, and power output device equipped therewith and vehicle mounted with the same, control method of internal combustion engine device Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関装置およびこれを備える動力出力装置並びにこれを搭載する車両、内燃機関装置の制御方法に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine device, a power output device including the same, a vehicle equipped with the same, and a control method for the internal combustion engine device.
従来、この種の内燃機関装置としては、ノッキング発生の判定結果に基づいてエンジンの点火時期を制御する際に、エンジンの機関回転速度が適正なノッキング判定を実行するための実行最低回転速度よりも低いときにはノッキング判定の実行を禁止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、ノックセンサからのノック信号がこのノック信号や機関回転速度,吸入空気圧に基づいて随時更新されるノック判定レベルより大きいときにノッキング発生を判定する。また、エンジンの機関回転速度が実行最低回転速度よりも若干高い領域にあるときに、ノック判定レベルとこのノック判定レベルが有効となる下限値を示す限界判定レベルとを比較することにより実行最低回転速度を更新し、適正なノッキング判定を可能とするエンジンの運転領域の拡大を図ろうとしている。
しかしながら、上述の内燃機関装置では、エンジンの機関回転速度が実行最低回転速度以上のときであっても、エンジンの始動が開始された直後にエンジンの運転状態が不安定なときにはノッキングを適正に判定することができない場合がある。特に、比較的急速にエンジンをモータリング可能な装置では、エンジンが始動されている最中にはエンジンの回転速度や吸入空気圧などが急変するため、ノッキングが誤って判定される結果としてエンジンの点火時期を適正に制御することができない場合が生じる。 However, in the above-described internal combustion engine device, even when the engine rotational speed of the engine is equal to or higher than the minimum effective rotational speed, knocking is properly determined when the engine operating state is unstable immediately after starting the engine. You may not be able to. In particular, in an apparatus capable of motoring the engine relatively quickly, the engine speed and intake air pressure change suddenly while the engine is being started. There are cases where the timing cannot be controlled properly.
本発明の内燃機関装置およびこれを備える動力出力装置並びにこれを搭載する車両、内燃機関装置の制御方法は、内燃機関を始動する際の点火時期をより適正なものとすることを主目的とする。 The internal combustion engine device of the present invention, a power output device including the same, a vehicle equipped with the same, and a control method for the internal combustion engine device are mainly intended to make the ignition timing more appropriate when starting the internal combustion engine. .
本発明の内燃機関装置およびこれを備える動力出力装置並びにこれを搭載する車両、内燃機関装置の制御方法は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The internal combustion engine apparatus of the present invention, the power output apparatus including the same, the vehicle equipped with the same, and the control method of the internal combustion engine apparatus employ the following means in order to achieve at least the main object described above.
本発明の内燃機関装置は、
内燃機関と、
前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関にノッキングが発生しているノッキング状態を判定するノッキング判定手段と、
前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記内燃機関を始動する際、前記内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまでは前記ノッキング判定手段による判定の有無および結果に拘わらずに前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の目標点火時期を設定し、前記所定時間経過した以降は前記内燃機関の運転状態と前記ノッキング判定手段による判定結果とに基づいて前記内燃機関の目標点火時期を設定する目標点火時期設定手段と、
前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記設定された目標点火時期で前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段とを制御する始動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The internal combustion engine device of the present invention is
An internal combustion engine;
Motoring means for motoring the internal combustion engine;
Knocking determining means for determining a knocking state in which knocking has occurred in the internal combustion engine based on an operating state of the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is started with motoring by the motoring means, the internal combustion engine is started regardless of whether or not the knocking determination means determines whether or not until a predetermined time elapses after starting the internal combustion engine. A target ignition timing of the internal combustion engine is set based on the operating state of the engine, and after the predetermined time has elapsed, the target ignition timing of the internal combustion engine is determined based on the operating state of the internal combustion engine and the determination result by the knocking determination means. Target ignition timing setting means for setting
Start-up control means for controlling the internal combustion engine and the motoring means so that the internal combustion engine is started at the set target ignition timing with motoring by the motoring means;
It is a summary to provide.
この本発明の内燃機関装置では、モータリング手段によるモータリングを伴って内燃機関を始動する際、内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまでは内燃機関の運転状態に基づいて判定される内燃機関にノッキングが発生しているノッキング状態の有無および判定結果に拘わらずに内燃機関の運転状態に基づく内燃機関の目標点火時期で内燃機関が運転されるよう内燃機関を制御し、所定時間経過した以降は内燃機関の運転状態とノッキング状態の判定結果とに基づく内燃機関の目標点火時期でモータリング手段によるモータリングを伴って内燃機関が始動されるよう内燃機関とモータリング手段とを制御する。これにより、内燃機関を始動する際の点火時期をより適正なものとすることができる。ここで、「所定時間」としては、内燃機関が完爆した以降の時間などが含まれる。 In this internal combustion engine device according to the present invention, when the internal combustion engine is started with motoring by the motoring means, the determination is made based on the operating state of the internal combustion engine until a predetermined time elapses after the start of the internal combustion engine. The internal combustion engine is controlled so that the internal combustion engine is operated at the target ignition timing of the internal combustion engine based on the operation state of the internal combustion engine regardless of the presence or absence of the knocking state and the determination result. After the lapse of time, the internal combustion engine and the motoring means are controlled so that the internal combustion engine is started with motoring by the motoring means at the target ignition timing of the internal combustion engine based on the operation state of the internal combustion engine and the determination result of the knocking state. To do. As a result, the ignition timing when starting the internal combustion engine can be made more appropriate. Here, the “predetermined time” includes a time after the internal combustion engine is completely exploded.
こうした本発明の内燃機関装置において、前記目標点火時期設定手段は、前記所定時間経過した以降に前記ノッキング状態が判定されたときには、前記ノッキング状態が判定されないときより遅い時期を前記内燃機関の目標点火時期として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関にノッキングが発生するのを抑制するなどにより、内燃機関の始動を開始してから所定時間経過した以降の点火時期をより適正なものとすることができる。 In such an internal combustion engine apparatus of the present invention, the target ignition timing setting means sets the target ignition timing of the internal combustion engine to a later timing than when the knocking state is not determined when the knocking state is determined after the predetermined time has elapsed. It may be a means for setting as a time. By so doing, it is possible to make the ignition timing more appropriate after a predetermined time has elapsed since the start of the internal combustion engine by suppressing the occurrence of knocking in the internal combustion engine.
また、本発明の内燃機関装置において、前記目標点火時期設定手段は、前記所定時間経過するまでは、前記所定時間経過した以降に前記ノッキング状態が判定されないときより遅い時期を前記内燃機関の目標点火時期として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動に伴う燃焼圧の変動を抑制するなどにより、内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまでの内燃機関の点火時期をより適正なものとすることができる。 Further, in the internal combustion engine device of the present invention, the target ignition timing setting means sets the target ignition timing of the internal combustion engine until a time later than when the knocking state is not determined after the predetermined time elapses until the predetermined time elapses. It may be a means for setting as a time. In this way, the ignition timing of the internal combustion engine from the start of the internal combustion engine to the elapse of a predetermined time can be made more appropriate by suppressing fluctuations in the combustion pressure accompanying the start of the internal combustion engine. .
さらに、本発明の内燃機関装置において、前記目標点火時期設定手段は、前記内燃機関の始動を開始してから該内燃機関が完爆するまでは前記内燃機関の基準となる基準点火時期より遅い所定時期を前記内燃機関の目標点火時期として設定し、前記内燃機関が完爆した以降は前記所定時期から前記基準点火時期に向けて徐々に早い時期を前記内燃機関の目標点火時期として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の運転状態に基づいて目標点火時期を設定することができる。ここで「所定時期」としては、内燃機関の点火時期として制御可能な範囲内で最も遅い点火時期などが含まれる。 Further, in the internal combustion engine apparatus according to the present invention, the target ignition timing setting means is a predetermined time later than a reference ignition timing that is a reference of the internal combustion engine from the start of the start of the internal combustion engine until the internal combustion engine is completely exploded. Means for setting a timing as a target ignition timing of the internal combustion engine and, after the complete explosion of the internal combustion engine, setting a timing that is gradually earlier from the predetermined timing toward the reference ignition timing as the target ignition timing of the internal combustion engine; It can also be. In this way, the target ignition timing can be set based on the operating state of the internal combustion engine. Here, the “predetermined timing” includes the latest ignition timing within a controllable range as the ignition timing of the internal combustion engine.
本発明の動力出力装置は、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置、即ち、基本的には、内燃機関と、前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関にノッキングが発生しているノッキング状態を判定するノッキング判定手段と、前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記内燃機関を始動する際、前記内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまでは前記ノッキング判定手段による判定の有無および結果に拘わらずに前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の目標点火時期を設定し、前記所定時間経過した以降は前記内燃機関の運転状態と前記ノッキング判定手段による判定結果とに基づいて前記内燃機関の目標点火時期を設定する目標点火時期設定手段と、前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記設定された目標点火時期で前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段とを制御する始動時制御手段とを備え、前記内燃機関からの動力を用いて駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記モータリング手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記内燃機関の間欠運転を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記内燃機関を始動する際には前記始動時制御手段として機能する手段である、ことを要旨とする。 The power output apparatus of the present invention is an internal combustion engine apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically an internal combustion engine, motoring means for motoring the internal combustion engine, and operation of the internal combustion engine. When the internal combustion engine is started with the motoring by the motoring means and the knocking determination means for determining the knocking state in which knocking has occurred in the internal combustion engine based on the state, the internal combustion engine is started. The target ignition timing of the internal combustion engine is set based on the operating state of the internal combustion engine regardless of the presence / absence of the determination by the knocking determination means and the result until a predetermined time elapses after the predetermined time elapses. A target ignition timing setting for setting a target ignition timing of the internal combustion engine based on an operating state of the internal combustion engine and a determination result by the knocking determination means. And a start time control means for controlling the internal combustion engine and the motoring means so that the internal combustion engine is started at the set target ignition timing with motoring by the motoring means, A power output device that outputs power to a drive shaft using power from an internal combustion engine, an electric motor capable of inputting / outputting power to the drive shaft, and an electric storage capable of exchanging electric power with the motoring means and the electric motor And control means for controlling the internal combustion engine, the motoring means, and the electric motor so that a required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft with intermittent operation of the internal combustion engine. The control means is a means that functions as the start-up control means when the internal combustion engine is started.
この本発明の動力出力装置では、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置を備えるから、本発明の内燃機関装置が奏する効果、例えば、内燃機関を始動する際の点火時期をより適正なものとすることができる効果や、内燃機関の始動を開始してから所定時間経過した以降の点火時期をより適正なものとすることができる効果,内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまでの内燃機関の点火時期をより適正なものとすることができる効果,内燃機関の運転状態に基づいて目標点火時期を設定することができる効果などのうち少なくとも一部と同様の効果を奏することができる。 Since the power output apparatus of the present invention includes the internal combustion engine apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, the effects exerted by the internal combustion engine apparatus of the present invention, for example, the ignition timing when starting the internal combustion engine are more appropriate. An effect that can be achieved, an effect that the ignition timing after a predetermined time has passed since the start of the internal combustion engine can be made more appropriate, a predetermined time after the start of the internal combustion engine The effect similar to at least a part of the effect of making the ignition timing of the internal combustion engine until the elapsed time more appropriate, the effect of setting the target ignition timing based on the operating state of the internal combustion engine, etc. Can play.
また、本発明の動力出力装置において、前記モータリング手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記内燃機関の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、を備える手段であるものとすることもできる。 Further, in the power output apparatus of the present invention, the motoring means is connected to three axes of a generator that inputs and outputs power, the drive shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotating shaft of the generator. It is also possible to use a three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shafts based on power input / output to / from any two of the three axes.
本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、内燃機関を始動する際の点火時期をより適正なものとすることができる効果や、内燃機関の始動を開始してから所定時間経過した以降の点火時期をより適正なものとすることができる効果,内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまでの内燃機関の点火時期をより適正なものとすることができる効果,内燃機関の運転状態に基づいて目標点火時期を設定することができる効果などのうち少なくとも一部と同様の効果を奏することができる。 The gist of the vehicle of the present invention is that the power output device of the present invention according to any one of the above aspects is mounted, and the axle is connected to the drive shaft. Since the vehicle according to the present invention is equipped with the power output device of the present invention according to any one of the aspects described above, the effects exhibited by the power output device of the present invention, for example, the ignition timing when starting the internal combustion engine is more appropriate. The effect that can be assumed, the effect that the ignition timing after a predetermined time has elapsed since the start of the internal combustion engine can be made more appropriate, and the predetermined time that has elapsed since the start of the internal combustion engine The effect similar to at least a part of the effect of making the ignition timing of the internal combustion engine until the engine is more appropriate, the effect of setting the target ignition timing based on the operating state of the internal combustion engine, etc. be able to.
本発明の内燃機関装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、を備える内燃機関装置において、前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記内燃機関を始動する際の内燃機関装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまでは前記内燃機関の運転状態に基づいて判定される前記内燃機関にノッキングが発生しているノッキング状態の有無および判定結果に拘わらずに前記内燃機関の運転状態に基づく前記内燃機関の目標点火時期で前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段とを制御し、前記所定時間経過した以降は前記内燃機関の運転状態と前記ノッキング状態の判定結果とに基づく前記内燃機関の目標点火時期で前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段とを制御する、
ことを特徴とする。
The control method of the internal combustion engine device of the present invention includes:
An internal combustion engine device comprising an internal combustion engine and motoring means for motoring the internal combustion engine, wherein the internal combustion engine device is controlled when the internal combustion engine is started with motoring by the motoring means. ,
Regardless of the presence or absence of a knocking state in which knocking has occurred in the internal combustion engine, which is determined based on the operating state of the internal combustion engine until a predetermined time elapses after the start of the internal combustion engine, the determination result The internal combustion engine and the motoring means are controlled so that the internal combustion engine is started with motoring by the motoring means at a target ignition timing of the internal combustion engine based on an operating state of the internal combustion engine, and the predetermined time has elapsed. Thereafter, the internal combustion engine and the internal combustion engine are started so as to be started with motoring by the motoring means at a target ignition timing of the internal combustion engine based on the operation state of the internal combustion engine and the determination result of the knocking state. Control the motoring means,
It is characterized by that.
この本発明の内燃機関装置の制御方法では、モータリング手段によるモータリングを伴って内燃機関を始動する際、内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまでは内燃機関の運転状態に基づいて判定される内燃機関にノッキングが発生しているノッキング状態の有無および判定結果に拘わらずに内燃機関の運転状態に基づく内燃機関の目標点火時期でモータリング手段によるモータリングを伴って内燃機関が始動されるよう内燃機関を制御し、所定時間経過した以降は内燃機関の運転状態とノッキング状態の判定結果とに基づく内燃機関の目標点火時期でモータリング手段によるモータリングを伴って内燃機関が始動されるよう該内燃機関を制御する。これにより、内燃機関を始動する際の点火時期をより適正なものとすることができる。 In this control method for an internal combustion engine device according to the present invention, when the internal combustion engine is started with motoring by the motoring means, it is based on the operating state of the internal combustion engine until a predetermined time elapses after the start of the internal combustion engine. The internal combustion engine is subjected to motoring by the motoring means at the target ignition timing of the internal combustion engine based on the operation state of the internal combustion engine irrespective of the presence or absence of the knocking state in which the internal combustion engine is knocked and the determination result. The internal combustion engine is controlled to be started, and after a predetermined time has elapsed, the internal combustion engine is started with motoring by the motoring means at the target ignition timing of the internal combustion engine based on the operation state of the internal combustion engine and the determination result of the knocking state. Controlling the internal combustion engine. As a result, the ignition timing when starting the internal combustion engine can be made more appropriate.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例である内燃機関装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、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を運転制御するエンジン用電子制御ユニット24とハイブリッド用電子制御ユニット70とが該当する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図2に示すように、エアクリーナ122により清浄された空気をスロットルバルブ124を介して吸入すると共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ128を介して燃料室に吸入し、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換する。エンジン22からの排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化装置(三元触媒)134を介して外気へ排出される。
The
エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により制御されている。エンジンECU24は、CPU24aを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU24aの他に処理プログラムを記憶するROM24bと、データを一時的に記憶するRAM24cと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンECU24には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号、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Tw,燃焼室内に取り付けられた圧力センサ143からの筒内圧力,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,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,吸気管126内の圧力を検出する吸気圧センサ152からの吸気圧Pi,シリンダブロックに取り付けられたノックセンサ154からのノック信号Kcs,空燃比センサ135aからの空燃比,酸素センサ135bからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、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の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構150への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータを出力する。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。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。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。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。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。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を計算し、この要求トルクTr*に対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータ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。ここで、トルク変換運転モードは、充放電運転モードのうちバッテリ50の充放電が行なわれない状態であるから、充放電運転モードとして取り扱うことができる。トルク変換運転モードを含む充放電運転モードとモータ運転モードとの切り替えは、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Tr*にリングギヤ軸32aの回転数Nr(車速Vと換算係数kとの積)を乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求パワーとロスとの和としてエンジン22に要求される要求パワーがヒステリシスをもった閾値より大きいか小さいかの判定と、バッテリ50の残容量(SOC)が閾値より小さいか大きいかの判定と、図示しない空調装置によりエンジン22を熱源として利用するための暖房要求の有無の判定との結果に基づいてエンジン22の運転が必要か否かを判定することにより行なわれる。トルク変換運転モードで走行しているときにエンジン22の運転が必要でないと判定されるとモータ運転モードに切り替えられ、モータ運転モードで走行しているときにエンジン22の運転が必要であると判定されるとトルク変換運転モードに切り替えられる。こうした運転モードの切り替えにより、エンジン22の始動と停止とが繰り返されて間欠運転が行なわれ、各運転モードで駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるようエンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にエンジン22を始動するときに点火時期を制御する際の動作について説明する。説明の都合上、まず、エンジン22を始動するときのハイブリッド自動車20の駆動制御の処理について説明し、その後、エンジン22を始動するときの点火制御の処理について説明する。図3はハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される始動時駆動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、モータ運転モードで走行しているときにエンジン22の運転が必要であると判定されたときに実行される。
Next, the operation of the
始動時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、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や車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の入出力制限Win,Wout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、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。
When the start-up drive control routine is executed, the
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された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Tr*を設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図4に要求トルク設定用マップの一例を示す。
When the data is thus input, the required torque Tr * to be output to the
次に、始動時駆動制御ルーチンの開始、即ちエンジン22の始動開始からの経過時間tと始動時のトルクマップとに基づいてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS120)。エンジン22の始動時にモータMG1のトルク指令Tm1*に設定するトルクマップの一例とエンジン22の回転数Neの変化の様子の一例とを図7に示す。実施例のトルクマップは、エンジン22の始動が開始された時間t11の直後からレート処理を用いて比較的大きなトルクをトルク指令Tm1*に設定してエンジン22の回転数Neを迅速に増加させる。エンジン22の回転数Neが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時間t12にエンジン22を安定して点火開始回転数Nfire以上でモータリングすることができるトルクをトルク指令Tm1*に設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸32aにおける反力を小さくする。そして、エンジン22の回転数Neが点火開始回転数Nfireに至った時間t13からレート処理を用いてトルク指令Tm1*を値0とし、エンジン22の完爆が判定された時間t14からレート処理を用いて発電用のトルクをトルク指令Tm1*に設定する。ここで、点火開始回転数Nfireは、エンジン22の燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数である。
Next, a torque command Tm1 * of the motor MG1 is set based on the start of the start time drive control routine, that is, the elapsed time t from the start of the
こうしてモータMG1のトルク指令Tm1*が設定されると、要求トルクTr*にトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えてモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを次式(1)により計算し(ステップS130)、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと設定したトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tm2min,Tm2maxを次式(2)および式(3)により計算すると共に(ステップS140)、設定した仮トルクTm2tmpを式(4)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS150)。ここで、式(1)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン22をモータリングしている状態で走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図6に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1からトルク指令Tm1*のトルクを出力してエンジン22をモータリングする際に駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用する反力としてのトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2*が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。
When the torque command Tm1 * of the motor MG1 is set in this way, a value obtained by dividing the torque command Tm1 * by the gear ratio ρ of the power distribution and
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (1)
Tm2min = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (2)
Tm2max = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tm2 * = max (min (Tm2tmp, Tm2max), Tm2min) (4)
こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、設定したモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する(ステップS160)。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
When the torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are set in this way, the set torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S160). Receiving the torque commands Tm1 * and Tm2 *, the
モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し送信すると、燃料噴射制御や点火制御を開始するまでは値0がセットされ燃料噴射制御や点火制御を開始したときに値1がセットされる燃料噴射開始フラグFfireの値を調べ(ステップS170)、燃料噴射開始フラグFfireが値0のときには、まだ燃料噴射制御や点火制御を開始していないと判断して、エンジン22の回転数Neが点火開始回転数Nfireに至っているか否かを判定し(ステップS180)、エンジン22の回転数Neが点火開始回転数Nfireに至っていないときには、ステップS100〜S170までの処理を繰り返す。エンジン22の回転数Neが点火開始回転数Nfireに至ったときには、燃料噴射制御と点火制御の開始を指示する制御信号をエンジンECU24に送信すると共に燃料噴射開始フラグFireに値1をセットし(ステップS190)、後述するノック判定の結果が用いられないようノック判定結果をマスクするノック判定マスク信号Kmskをオン信号としてエンジンECU24に送信する(ステップS200)。なお、燃料噴射制御と点火制御の開始を指示する制御信号を受信したエンジンECU24は、エンジン22の回転数Neや冷却水温Tw,始動開始からの経過時間tなどに基づく始動時用の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を制御するが、点火制御の詳細については次に説明する。
When torque commands Tm1 * and Tm2 * of motors MG1 and MG2 are set and transmitted,
ノック判定マスク信号Kmskをオン信号としてエンジンECU24に送信すると、エンジン22が完爆に至ったか否かを判定するために始動開始から所定時間tref1が経過したか否かを判定し(ステップS210)、エンジン22の始動開始から所定時間tref1が経過していないときにはステップS100に戻る。いま、燃料噴射開始フラグFfireに値1がセットされたときを考えているから、ステップS170で燃料噴射開始フラグFfireが値1であると判定され、エンジン22の回転数Neが点火開始回転数Nfireに至っているか否かを判定する処理を行なうことなく、エンジン22の始動開始から所定時間tref1が経過したか否かを判定し(ステップS210)、所定時間tref1が経過していないときにはステップS100に戻り、所定時間tref1が経過したときには、ノック判定マスク信号Kmskをオフ信号としてエンジンECU24に送信して(ステップS220)、本ルーチンを終了する。ここで、所定時間tref1は、実施例では、エンジン22の始動開始から冷間始動時などでも完爆に至るのに十分な時間としてエンジン22の特性や実験などにより予め定めたものを用いるものとした。こうした制御により、エンジン22を始動しながらモータMG2からバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。
When knock determination mask signal Kmsk is transmitted as an ON signal to
次に、エンジン22を始動するときの点火制御の処理について説明する。図9は、エンジンECU24により実行される始動時点火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、エンジン22の始動開始後に回転数Neが点火開始回転数Nfire以上に至ったときに実行される。
Next, the ignition control process when starting the
始動時点火制御ルーチンが実行されると、エンジンECU24のCPU24aは、まず、上述の始動時駆動制御ルーチンで設定されたノック判定マスク信号Kmskをハイブリッド用電子制御ユニット70から通信により入力し(ステップS300)、入力したノック判定マスク信号Kmskのオンオフを判定し(ステップS310)、ノック判定マスク信号Kmskがオンのときには、ノック判定の結果を用いるべきでないと判断し、エンジン22が実際に完爆に至っているか否かを判定する(ステップS320)。
When the start-time fire control routine is executed, the
エンジン22が完爆に至っていないときには、エンジン22の点火時期として最も遅角側の最遅角時期Tfmaxを目標点火時期Tf*に設定し(ステップS330)、設定した目標点火時期Tf*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を制御し(ステップS340)、この始動時点火制御ルーチンの実行を終了する終了条件が成立しているか否かを判定して(ステップS350)、エンジン22の始動開始直後などの終了条件が成立していないときにはステップS300の処理に戻る。エンジン22の始動開始直後には、完爆が判定されずに最遅角時期Tfmaxで点火制御が行なわれるが、これは、燃焼室内の圧力変動を抑制して始動によるショックを低減するためなどの理由に基づく。また、終了条件としては、実施例では、所定時間tref1より長い時間として、最遅角時期Tfmaxから基準となる点火時期に戻るのに必要な予め定めた所定時間tref2が始動開始後に経過する条件を用いるものとした。
When the
ノック判定マスク信号Kmskがオンのときにエンジン22が完爆に至ったときには、エンジン22からの出力トルクをできるだけ大きくするための基準点火時期Tfbに向けてレート処理により徐々に進角側になるよう目標点火時期Tf*を設定し(ステップS380)、設定した目標点火時期Tf*で点火制御を行なって(ステップS340)、終了条件を判定する(ステップS350)。なお、ステップS360でレート処理により目標点火時期Tf*が基準点火時期Tfbになっているときには基準点火時期Tfbが保持される。
When the
ノック判定マスク信号Kmskがオフのときには、ノック判定の結果を用いてもよいと判断し、エンジン22にノッキングが発生している状態を示すノック判定フラグFを入力し(ステップS360)、入力したノック判定フラグFの値を調べる(ステップS370)。ここで、ノック判定フラグFは、エンジン22の始動開始からの運転中にエンジンECU24により実行される、図8のノック判定処理ルーチンにより設定されたものを入力するものとした。図8のルーチンでは、エンジン22の回転数Neや吸気圧センサ152からの吸気圧Pi,ノックセンサ154からのノック信号Kcsなどを入力し(ステップS400)、入力した回転数Neと吸気圧Piとに基づいて予めエンジン22の特性や実験などにより定めたマップを用いて判定レベルKrefを設定し(ステップS410)、入力したノック信号Kcsと設定した判定レベルKrefとを比較して(ステップS420)、ノック信号Kcsが判定レベルKref未満のときには、ノッキングは発生していないと判断してノック判定フラグFに値0を設定し(ステップS430)、ノック信号Kcsが判定レベルKref以上のときには、ノッキングが発生していると判断してノック判定フラグFに値1を設定し(ステップS440)、ノック判定処理ルーチンを終了する。
When knock determination mask signal Kmsk is off, it is determined that the result of knock determination may be used, and knock determination flag F indicating that knocking has occurred in
ノック判定フラグFが値0のときには、エンジン22からより大きいトルクを出力すると判断して、基準点火時期Tfbに向けてレート処理により徐々に進角側になるよう目標点火時期Tf*を設定し(ステップS380)、ノック判定フラグFが値1のときには、エンジン22に発生しているノッキングを抑制すると判断して、最遅角時期Tfmaxに向けてレート処理により徐々に遅角側になるよう目標点火時期Tf*を設定し(ステップS390)、設定した目標点火時期Tf*で点火制御を行なって(ステップS340)、終了条件を判定する(ステップS350)。そして、終了条件が成立したときには、始動時点火制御ルーチンを終了する。ここで、ノック判定結果によるステップS390の処理とステップS380の処理とを比較すると、ノック判定マスク信号Kmskをオフ信号として入力するエンジン22の始動開始から所定時間tref1経過した以降にノック判定フラグFが値1のときには、ノック判定フラグFが値0のときより遅角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するものとなる。また、ノック判定マスク信号Kmskをオフ信号として入力するエンジン22の始動開始から所定時間tref1経過するまでのステップS330,S380の処理と所定時間tref1経過した以降のステップS380の処理とを比較すると、始動開始から所定時間tref1経過するまでは、所定時間tref1経過した以降にノック判定フラグFが値0のときより、遅角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するものとなる。
When the knock determination flag F is 0, it is determined that a larger torque is output from the
図11に、エンジン22を始動する際のエンジン22の回転数Neと目標点火時期Tf*との時間変化の一例を示す。図示する時間t11から時間t14までの各時間は、図5で用いたものと共通である。図示するように、エンジン22の回転数Neが始動開始後に点火開始回転数Nfireに至ってから実際に完爆が判定されるまでは最遅角時期Tfmaxで点火制御が行なわれ(時間t13−t14)、その後、始動開始から所定時間tref1が経過するまでは徐々に進角側の時期で点火制御が行なわれる(時間t14−t15)。始動開始から所定時間tref1が経過すると、ノック判定結果が用いられるようになり、始動開始から所定時間tref2が経過して始動時点火制御ルーチンが終了するまではノック判定結果に応じてより遅角側又はより進角側の時期で点火制御が行なわれる(時間t15−t16)。こうしてモータMG1のモータリングによるエンジン22の始動開始直後にノック判定結果を用いられないようマスクして点火制御するのは、始動ショック低減などのために最遅角時期Tfmaxで点火制御されてノッキングの発生が十分に抑制されている状態で、ノック判定結果を用いると、モータリングによる回転数Neや吸気圧Piの急変のために誤ったノック判定結果を用いる場合が生じ、却って点火時期を誤って遅角しようとする場合が生じるからである。しかも、実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22は間欠運転されるから、エンジン22が始動される度に点火時期が誤って制御される場合が生じ得る。このため、エンジン22の始動開始から所定時間tref1経過するまではノック判定結果が用いられないよう判定結果をマスクして点火制御することにより、始動時の点火時期をより適正なものとすることができるのである。
FIG. 11 shows an example of temporal changes in the engine speed Ne and the target ignition timing Tf * when the
以上説明した実施例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車20によれば、モータMG1のモータリングによりエンジン22を始動する際に、始動開始から所定時間tref1経過するまではノック判定結果をマスクして完爆に至っているか否かの運転状態に応じた点火時期でエンジン22を制御し、始動開始から所定時間tref1経過した以降は運転状態とノック判定結果に応じた点火時期でエンジン22を制御するから、エンジン22を始動する際の点火時期をより適正なものとすることができる。また、始動開始から所定時間tref1経過した以降にノッキングが判定されたときには、ノッキングが判定されないときより遅角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するから、所定時間tref1経過した以降の点火時期をより適正なものとすることができる。さらに、始動開始から所定時間tref1経過するまでは、所定時間tref1経過した以降にノッキングが判定されないときより遅角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するから、所定時間tref1経過するまでの点火時期をより適正なものとすることができる。しかも、エンジン22が完爆に至るまでは最遅角時期Tfmaxを、また、完爆に至るとノッキングが判定されない限り徐々に進角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するから、エンジン22の運転状態に基づいて目標点火時期Tf*を設定することができる。もとより、エンジン22を始動しながらモータMG2からバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。
According to the
実施例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車20では、エンジン22が完爆に至るまでは、最遅角時期Tfmaxを目標点火時期Tf*に設定するものとしたが、最遅角時期Tfmaxより若干進角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するものとしてもよい。
In the
実施例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車20では、エンジン22が完爆に至ったか否かの運転状態に応じて目標点火時期Tf*を設定するものとしたが、エンジン22の回転数Neが閾値以上に至った状態や回転数Neの変動量が閾値未満に至った状態などの運転状態に基づいて目標点火時期Tf*を設定するものとしてもよい。
In the
実施例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車20では、エンジン22の始動開始から所定時間tref1経過するまでは、最遅角時期Tfmaxまたは最遅角時期Tfmaxから徐々に進角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するものとしたが、所定時間tref1経過した以降にノッキングが判定されないときより遅角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するものであれば、最遅角時期Tfmaxまたは最遅角時期Tfmaxより若干進角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するなどとしてもよい。
In the
実施例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車20では、エンジン22の始動開始から所定時間tref1経過した以降に、ノッキングが判定されたか否かに応じてより遅角側またはより進角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するものとしたが、ノッキングが判定されたときにはノッキングが判定されないときより遅角側の時期を目標点火時期Tf*に設定するものであれば、ノッキングが判定されないときには徐々に進角側の時期を設定するのに対してノッキングが判定されたときには最遅角時期Tfmaxを目標点火時期Tf*に設定するなどとしてもよい。
In the
実施例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車20では、エンジン22の始動開始から所定時間tref1経過するまでは、ハイブリッド用電子制御ユニット70からのノック判定マスク信号Kmskを受信したエンジンECU24がノック判定結果をマスクするものとしたが、ハイブリッド用電子制御ユニット70からのノック判定マスク信号Kmskを受信することなく始動開始から所定時間tref1経過するのをエンジンECU24が自ら判定してノック判定結果をマスクするものとしもよい。
In the
実施例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車20では、エンジン22の始動開始からの運転中にノック判定処理ルーチンを実行するのに対して始動開始から所定時間tref1経過するまではノック判定結果をマスクして目標点火時期Tf*を設定するものとしたが、エンジン22の始動開始から所定時間tref1経過したときからの運転中にノック判定処理ルーチンを実行することにより始動開始から所定時間tref1経過するまではノック判定処理ルーチンを実行することなく、即ち、始動開始から所定時間tref1経過するまではノック判定の有無に拘わらずに目標点火時期Tf*を設定するものとしてもよい。
In the
実施例の内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車20では、ノック信号Kcsが回転数Neと吸気圧Piとに基づく判定レベルKref以上のときにノッキングの発生を判定するものとしたが、ノック信号Kcsが判定レベルKref以上となるのを所定回数カウントしたときにノッキングの発生を判定するものなど、エンジン22の運転状態に基づいてノッキングを判定するものであれば如何なるものとしてもよい。
In the
実施例の内燃機関装置を搭載する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10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10における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the
実施例の内燃機関装置を搭載する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11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。
In the
実施例では、内燃機関装置を搭載するハイブリッド自動車20に適用して説明したが、こうしたハイブリッド自動車に搭載された内燃機関装置に限定されるものではなく、ハイブリッド自動車以外の自動車や列車などの車両、船舶、航空機などの移動体などに搭載される動力出力装置や内燃機関装置の形態としてもよく、建設設備などの移動しないものに組み込まれる動力出力装置や内燃機関装置の形態としてもよい。また、こうした内燃機関装置の制御方法の形態としてもよい。
In the embodiment, the description is applied to the
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、動力分配統合機構30とモータMG1とが「モータリング手段」に相当し、ノック判定フラグFを設定する図8のノック判定処理ルーチンを実行するエンジンECU24が「ノッキング判定手段」に相当し、ノック判定マスク信号Kcsとエンジン22の完爆とノック判定フラグFとを判定して目標点火時期Tf*を設定する図9の始動時点火制御ルーチンのステップS300〜S330,S360〜S390の処理を実行するエンジンECU24が「目標点火時期設定手段」に相当し、モータMG1のトルク指令Tm1*を設定して送信したり燃料噴射制御と点火制御とが開始されるよう制御信号を送信する図3の始動時駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と燃料噴射制御の処理や図7の始動時点火制御ルーチンのステップ340の処理を実行するエンジンECU24とトルク指令Tm1*でモータMG1を制御するモータECU40とが「始動時制御手段」に相当する。また、モータMG2が「電動機」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、エンジン22の運転の必要性に応じたエンジン22の間欠運転を伴って要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるよう運転モードを切り替えてエンジン22やモータMG1,MG2を制御するハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40とが「制御手段」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。また、対ロータ電動機230も「モータリング手段」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。「モータリング手段」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、内燃機関をモータリングするものであれば如何なるものとしても構わない。「ノッキング判定手段」としては、図8のノック判定処理ルーチンを実行するエンジンECU24に限定されるものではなく、内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関にノッキングが発生しているノッキング状態を判定するものであれば如何なるものとしても構わない。「目標点火時期設定手段」としては、ノック判定マスク信号Kcsとエンジン22の完爆とノック判定フラグFとを判定して目標点火時期Tf*を設定する図7の始動時点火制御ルーチンの処理を実行するエンジンECU24に限定されるものではなく、モータリング手段によるモータリングを伴って内燃機関を始動する際、内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまではノッキング判定手段による判定の有無および結果に拘わらずに内燃機関の運転状態に基づいて内燃機関の目標点火時期を設定し、所定時間経過した以降は内燃機関の運転状態とノッキング判定手段による判定結果とに基づいて内燃機関の目標点火時期を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「始動時制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「始動時制御手段」としては、トルク指令Tm1*でモータMG1を制御したり燃料噴射制御と点火制御とが開始されるようエンジン22を制御するものに限定されるものではなく、モータリング手段によるモータリングを伴って設定された目標点火時期で内燃機関が始動されるよう内燃機関とモータリング手段と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。また、「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。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ50に限定されるものではなく、キャパシタなど、モータリング手段および電動機と電力のやりとりが可能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、ハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、エンジン22の間欠運転を伴って要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22やモータMG1,MG2を制御するものに限定されるものではなく、内燃機関の間欠運転を伴って駆動軸に要求される要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関とモータリング手段と電動機とを制御し、内燃機関を始動する際には始動時制御手段として機能するものであれば如何なるものとしても構わない。「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、誘導電動機など、動力を入出力するものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「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差動作用を有するものなど、駆動軸と内燃機関の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。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、内燃機関装置や動力出力装置,車両の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in an internal combustion engine device, a power output device, a vehicle manufacturing industry, and the like.
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、24a CPU、24b ROM、24c RAM、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 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、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、143 圧力センサ、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 吸気圧センサ、154 ノックセンサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。 20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 24a CPU, 24b ROM, 24c RAM, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 battery electronic control Unit (battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b drive wheel, 64a, 64b wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 R OM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 122 air cleaner, 124 throttle valve, 126 Fuel injection valve, 128 intake valve, 130 spark plug, 132 piston, 134 purification device, 136 throttle motor, 138 ignition coil, 140 crank position sensor, 142 water temperature sensor, 143 pressure sensor, 144 cam position sensor, 146 throttle valve position sensor 148 Air flow meter, 149 Temperature sensor, 150 Variable valve timing mechanism, 152 Intake pressure sensor 154 knock sensor, 230 pair-rotor motor, 232 an inner rotor 234 outer rotor, MG1, MG2 motor.
Claims (8)
前記内燃機関をモータリングするモータリング手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関にノッキングが発生しているノッキング状態を判定するノッキング判定手段と、
前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記内燃機関を始動する際、前記内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまでは前記ノッキング判定手段による判定の有無および結果に拘わらずに前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の目標点火時期を設定し、前記所定時間経過した以降は前記内燃機関の運転状態と前記ノッキング判定手段による判定結果とに基づいて前記内燃機関の目標点火時期を設定する目標点火時期設定手段と、
前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記設定された目標点火時期で前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段とを制御する始動時制御手段と、
を備える内燃機関装置。 An internal combustion engine;
Motoring means for motoring the internal combustion engine;
Knocking determining means for determining a knocking state in which knocking has occurred in the internal combustion engine based on an operating state of the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is started with motoring by the motoring means, the internal combustion engine is started regardless of whether or not the knocking determination means determines whether or not until a predetermined time elapses after starting the internal combustion engine. A target ignition timing of the internal combustion engine is set based on the operating state of the engine, and after the predetermined time has elapsed, the target ignition timing of the internal combustion engine is determined based on the operating state of the internal combustion engine and the determination result by the knocking determination means. Target ignition timing setting means for setting
Start-up control means for controlling the internal combustion engine and the motoring means so that the internal combustion engine is started at the set target ignition timing with motoring by the motoring means;
An internal combustion engine device comprising:
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記モータリング手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の間欠運転を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段と前記電動機とを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関を始動する際には前記始動時制御手段として機能する手段である、
動力出力装置。 A power output device comprising the internal combustion engine device according to any one of claims 1 to 4 and outputting power to a drive shaft using power from the internal combustion engine,
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging electric power with the motoring means and the electric motor,
Control means for controlling the internal combustion engine, the motoring means, and the electric motor so that a required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft with intermittent operation of the internal combustion engine,
The control means is a means that functions as the start time control means when starting the internal combustion engine.
Power output device.
前記内燃機関の始動を開始してから所定時間経過するまでは前記内燃機関の運転状態に基づいて判定される前記内燃機関にノッキングが発生しているノッキング状態の有無および判定結果に拘わらずに前記内燃機関の運転状態に基づく前記内燃機関の目標点火時期で前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段とを制御し、前記所定時間経過した以降は前記内燃機関の運転状態と前記ノッキング状態の判定結果とに基づく前記内燃機関の目標点火時期で前記モータリング手段によるモータリングを伴って前記内燃機関が始動されるよう該内燃機関と前記モータリング手段とを制御する、
ことを特徴とする内燃機関装置の制御方法。 An internal combustion engine device comprising an internal combustion engine and motoring means for motoring the internal combustion engine, wherein the internal combustion engine device is controlled when the internal combustion engine is started with motoring by the motoring means. ,
Regardless of the presence or absence of a knocking state in which knocking has occurred in the internal combustion engine, which is determined based on the operating state of the internal combustion engine until a predetermined time elapses after the start of the internal combustion engine, the determination result The internal combustion engine and the motoring means are controlled so that the internal combustion engine is started with motoring by the motoring means at a target ignition timing of the internal combustion engine based on an operating state of the internal combustion engine, and the predetermined time has elapsed. Thereafter, the internal combustion engine and the internal combustion engine are started so as to be started with motoring by the motoring means at a target ignition timing of the internal combustion engine based on the operation state of the internal combustion engine and the determination result of the knocking state. Control the motoring means,
A control method for an internal combustion engine device.
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