JP2009214688A - 筒内圧検出装置の出力補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内圧検出装置の出力補正装置において、筒内圧検出装置の出力を補正する機会を十分確保すると共に筒内圧検出装置の出力を補正する精度を向上する技術を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両における筒内圧検出センサの出力補正装置であって、第１モータジェネレータのみが動力源となっているＥＶ走行の最中に、第２モータジェネレータによって内燃機関を基準回転数に駆動し（Ｓ１０３，Ｓ１０６）、内燃機関が基準回転数に駆動されている場合に筒内圧検出センサで筒内圧を検出し（Ｓ１０４，Ｓ１０７）、検出される筒内圧と基準回転数の基準筒内圧との乖離に基づいて筒内圧検出センサの出力を補正する（Ｓ１０５，Ｓ１０８）。
【選択図】図４

Description

本発明は、筒内圧検出装置の出力補正装置に関する。

内燃機関の気筒の筒内圧がモータリング圧と同じになる燃料カット時に、推定モータリング圧と筒内圧検出装置が検出する筒内圧との偏差から筒内圧検出装置の異常を検知する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。内燃機関の非爆発時に筒内圧を検出し、当該筒内圧と基準圧とを比較して補正する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。燃焼圧が双峰の波形となるまで点火遅角し、上死点前後の波形を対称にして全範囲のモータリング圧を求める技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。筒内圧とモータリング圧とがほぼ等しくなる排気行程中に筒内圧のずれを示すヒステリシスを算出する技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。燃焼カットしてモータで走行し、筒内圧検出装置が検出する筒内圧とデータとして保存しているコンプレッション圧とを比較して内燃機関の故障を判定する技術が開示されている（例えば、特許文献５参照）。
特開２００６−２８４５３３号公報 特開昭６２−１９２６２７号公報 特公平２−１５０１０号公報 特開２００７−３０３２９３号公報 特開２００７−２９０６６３号公報

ところで内燃機関の気筒の筒内圧を筒内圧検出装置で検出し、内燃機関の運転を制御することが従来から行われている。そして筒内圧検出装置の出力を補正する機会を十分確保することが望まれている。また筒内圧検出装置の出力を補正する精度を向上することが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筒内圧検出装置の出力補正装置において、筒内圧検出装置の出力を補正する機会を十分確保すると共に筒内圧検出装置の出力を補正する精度を向上する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
気筒を有する動力源となる内燃機関と、
前記内燃機関と共に動力源となる第１モータと、
前記内燃機関を燃焼させずに機械的に駆動する第２モータと、
前記気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出装置と、
を備えるハイブリッドシステムにおける筒内圧検出装置の出力補正装置であって、
前記第１モータのみが動力源となっている最中に、前記第２モータによって前記内燃機関を基準回転数に駆動する駆動制御手段と、
前記駆動制御手段によって前記内燃機関が基準回転数に駆動されている場合に、前記筒内圧検出装置で筒内圧を検出する検出制御手段と、
前記検出制御手段によって検出される筒内圧と基準回転数の基準筒内圧との乖離に基づいて前記筒内圧検出装置の出力を補正する補正制御手段と、
を備えることを特徴とする筒内圧検出装置の出力補正装置である。

本発明によると、第１モータのみが動力源となっている最中であれば何時でも筒内圧検出装置の出力を補正でき、筒内圧検出装置の出力を補正する機会を十分確保できる。また検出される筒内圧と基準回転数の基準筒内圧との乖離に基づいて筒内圧検出装置の出力を補正するだけであるので、誤差が少なく筒内圧検出装置の出力を補正する精度を向上できる。

前記駆動制御手段が駆動する基準回転数は異なる機関回転数で複数設定され、複数の基準回転数において前記検出制御手段は筒内圧を検出すると共に前記補正制御手段は前記筒内圧検出装置の出力を補正するとよい。

本発明によると、異なる機関回転数で複数回補正を行うので、相乗的に誤差が減り筒内圧検出装置の出力を補正する精度を向上できる。

本発明によると、筒内圧検出装置の出力補正装置において、筒内圧検出装置の出力を補正する機会を十分確保できると共に筒内圧検出装置の出力を補正する精度を向上できる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る筒内圧検出装置の出力補正装置を適用するハイブリッド車両１００の概略構成を示す図である。図１に示すハイブリッド車両１００は、車軸１１０、車輪１２０、ＥＣＵ２００、内燃機関３００、第１モータジェネレータ４００、第２モータジェネレータ５００、動力分割機構６００、インバータ７００、及びバッテリ８００を備えている。本実施例のハイブリッド車両１００が本発明のハイブリッドシステムを搭載した車両である。

車軸１１０は、内燃機関３００及び第１モータジェネレータ４００から出力された動力を車輪１２０に伝達するための軸である。車輪１２０は、車軸１１０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示されているが、実際には前後左右に一輪ずつ配置されハイブリッド車両全体で４つ備えられる。

ＥＣＵ２００は、ハイブリッド車両１００の動作全体を制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ２００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って各種制御を実行する。

内燃機関３００は、図２に示す気筒３０１を４つ有するディーゼル内燃機関である。内燃機関３００は、ハイブリッド車両１００の動力源となる。なお内燃機関３００の詳細な構成については後述する。

第１モータジェネレータ４００は、内燃機関３００と同様にハイブリッド車両１００の動力源となる電動機として機能する。また第１モータジェネレータ４００は、バッテリ８００を充電するための発電機としても機能する。本実施例の第１モータジェネレータ４００が本発明の第１モータに相当する。

第２モータジェネレータ５００は、バッテリ８００を充電するための或いは第１モータジェネレータ４００に電力を供給するための発電機として機能する。また内燃機関３００の駆動力をアシストする或いは内燃機関３００を燃焼させずに機械的に駆動する電動機としても機能する。本実施例の第２モータジェネレータ５００が本発明の第２モータに相当する。

なお第１、第２モータジェネレータ４００，５００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。またこれらのモータジェネレータは、他の形式のモータジェネレータであってもよい。

動力分割機構６００は、内燃機関３００の出力を第２モータジェネレータ５００及び車軸１１０へ分配することができる遊星歯車機構である。

インバータ７００は、バッテリ８００から取り出した直流電力を交流電力に変換して第１、第２モータジェネレータ４００，５００に供給すると共に、第１、第２モータジェネレータ４００，５００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８００に供給する。

バッテリ８００は、第１、第２モータジェネレータ４００，５００を動作可能にする電力を供給する電力供給源であり、供給する電力を充電可能な蓄電池である。

次に内燃機関３００について説明する。図２は内燃機関３００の概略構成を示す図である。内燃機関３００は、図２に示す気筒３０１を４つ有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼル内燃機関である。

内燃機関３００の気筒３０１内には、ピストン３０２が摺動自在に設けられている。気筒３０１内上部の燃焼室３０３には、吸気ポート３０４及び排気ポート３０５が接続されている。

気筒３０１上部には、気筒３０１内の燃焼室３０３に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３０６が設けられている。燃料噴射弁３０６は、燃料噴射部位が燃焼室３０３に露出している。燃料噴射弁３０６はＥＣＵ２００に電気的に接続されており、ＥＣＵ２００によって制御される。

吸気ポート３０４の燃焼室３０３への開口部は吸気弁３０７によって開閉され、排気ポート３０５の燃焼室３０３への開口部は排気弁３０８によって開閉される。吸気ポート３０４は吸気通路３０９に接続され、排気ポート３０５は排気通路３１０に接続されている。

気筒３０１には、気筒内部の圧力（筒内圧）を検出する筒内圧検出センサ３１１が設けられている。筒内圧検出センサ３１１は、圧力検出端子の一部が燃焼室３０３に露出している。筒内圧検出センサ３１１はＥＣＵ２００に電気的に接続されており、筒内圧検出センサ３１１の出力値がＥＣＵ２００に入力される。言い換えれば、筒内圧検出センサ３１１は検出した筒内圧をＥＣＵ２００に出力する。本実施例の筒内圧検出センサ３１１が本発明の筒内圧検出装置に相当する。

内燃機関３００には、クランクポジションセンサ３１２が設けられている。クランクポジションセンサ３１２は内燃機関３００のクランクシャフトのクランク角を検出する。クランクポジションセンサ３１２はＥＣＵ２００に電気的に接続されており、クランクポジションセンサ３１２の出力値がＥＣＵ２００に入力される。そしてＥＣＵ２００はクランクポジションセンサ３１２の出力値に基づいて内燃機関３００の機関回転数を算出する。

そしてＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ３１２、アクセルポジションセンサ１３０、車速センサ１４０、ＳＯＣセンサ１５０等の出力信号を受けて内燃機関３００の
運転状態を含むハイブリッド車両１００の状態を判別し、判別された状態に基づいてハイブリッド車両１００を電気的に制御する。

図１のハイブリッド車両１００においては、内燃機関３００、主として電動機として機能する第１モータジェネレータ４００、及び主として発電機として機能する第２モータジェネレータ５００の夫々の動力分配がＥＣＵ２００及び動力分割機構６００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１００の動作について説明する。

例えばハイブリッド車両１００の始動時においては、バッテリ８００の電気エネルギを用いて駆動される第２モータジェネレータ５００が電動機として機能し、第２モータジェネレータ５００の動力によって内燃機関３００がクランキングされ内燃機関３００が始動する。

例えばハイブリッド車両１００の発進時には、ＳＯＣセンサ１５０の出力信号に基づいたバッテリ８００の蓄電状態に応じて２種類の態様を選択する。例えばバッテリ８００が十分蓄電されている発進時においては、第２モータジェネレータ５００によってバッテリ８００を充電する必要が無いため、内燃機関３００は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド車両１００は第１モータジェネレータ４００の動力によって発進する。一方、バッテリ８００があまり蓄電されていない発進時においては、内燃機関３００の動力によって第２モータジェネレータ５００が発電機として機能し、バッテリ８００が充電されつつ、ハイブリッド車両１００は内燃機関３００の動力によって発進する。

例えばハイブリッド車両１００が低速走行時や緩やかな坂を下っている軽負荷走行時には、内燃機関３００を運転すると燃焼効率等の効率が悪くなるため、燃料噴射弁３０６からの燃料噴射が停止されて内燃機関３００が停止され、ハイブリッド車両１００は第１モータジェネレータ４００による動力のみで走行する。この際バッテリ８００があまり充電されていない場合には、内燃機関３００が第２モータジェネレータ５００を作動させるためだけに駆動され、第２モータジェネレータ５００によってバッテリ８００の充電を行ってもよい。

例えばハイブリッド車両１００の通常走行時のように内燃機関３００の燃焼効率等の効率が良好な運転領域においては、ハイブリッド車両１００は主として内燃機関３００の動力によって走行する。この際内燃機関３００の動力は、動力分割機構６００によって２系統に分割され、一方は車軸１１０を介して車輪１２０に伝達され、他方は第２モータジェネレータ５００を作動させ発電を行わせる。このとき発電された電力によって第１モータジェネレータ４００を駆動させ、第１モータジェネレータ４００によって内燃機関３００の動力がアシストされる。この際バッテリ８００があまり充電されていない場合には、内燃機関３００の出力を上昇させて、第２モータジェネレータ５００によって発電される電力の一部でバッテリ８００の充電を行ってもよい。

例えばハイブリッド車両１００の減速時には、車輪１２０から車軸１１０を介して伝達される動力によって第１モータジェネレータ４００を回転させ発電機として作動させる。これにより車輪１２０の運動エネルギが電気エネルギに変換され、ハイブリッド車両１００が減速されると共にバッテリ８００が充電される（回生）。

ところで内燃機関３００の気筒３０１の筒内圧を筒内圧検出センサ３１１で検出し、内燃機関３００の運転を制御している。しかし内燃機関３００の運転を制御するために用いる筒内圧検出センサ３１１は、製造時バラツキや使用耐久後の劣化によって出力が真値から外れる場合がある。これに対し従来においては筒内圧検出センサ３１１の出力を補正す
る機会を十分確保することができていなかった。また従来においては筒内圧検出センサ３１１の出力を補正する精度も十分とはいえなかった。

ここで内燃機関３００がモータリングされている時の筒内圧は、内燃機関３００の状態による差が少なく、製造時バラツキも少ないことが知られている。このため内燃機関３００を燃焼させずにモータリング（非燃焼回転）して筒内圧検出センサ３１１の出力を補正することが考えられた。そしてハイブリッド車両１００においては、一方のモータジェネレータの駆動のみでハイブリッド車両１００が走行している最中は、他方のモータジェネレータで内燃機関３００をモータリングすることが可能である。

そこで本実施例では、第１モータジェネレータ４００のみが動力源となっている最中、すなわち第１モータジェネレータ４００の駆動のみでハイブリッド車両１００が走行している最中に、第２モータジェネレータ５００によって内燃機関３００を燃焼させずに基準回転数に駆動、すなわちモータリングする。そして先の最中において内燃機関３００が基準回転数にモータリングされている場合に、筒内圧検出センサ３１１で筒内圧を検出する。そして図３に示すようにこのとき検出される実線の筒内圧と基準回転数の予め求められた破線の基準筒内圧との乖離に基づいて筒内圧検出センサ３１１の出力を補正するようにした。

ここで基準筒内圧とは、予め実験や検証等により求められた内燃機関３００の機関回転数が基準回転数における真値の筒内圧である。

本実施例によると、第１モータジェネレータ４００のみが動力源となっている最中、すなわち第１モータジェネレータ４００の駆動のみでハイブリッド車両１００が走行している最中であれば何時でも筒内圧検出センサ３１１の出力を補正できる。よって筒内圧検出センサ３１１の出力を補正する機会を十分確保できる。

また検出される筒内圧と基準回転数の基準筒内圧との乖離に基づいて筒内圧検出センサ３１１の出力を補正するだけの比較的簡易なものであるので、誤差が少なく筒内圧検出センサ３１１の出力を補正する精度を向上できる。特に内燃機関３００がモータリングされている時の筒内圧は、内燃機関３００の状態による差が少なく、製造時バラツキも少ないので、筒内圧検出センサ３１１の出力を補正する精度をより真値に近づくように向上できる。

ここで本実施例では、図３に示すように基準回転数は異なる機関回転数である１０００回転数及び２０００回転数に設定され、これら１０００回転数及び２０００回転数の基準回転数にモータリングされた際に、筒内圧を検出すると共に筒内圧検出センサ３１１の出力を補正するようにした。

本実施例によると、異なる機関回転数である１０００回転数及び２０００回転数の基準回転数において２回補正を行うので、相乗的に誤差が減り筒内圧検出センサ３１１の出力を補正する精度を向上できる。

そしてこのように筒内圧検出センサ３１１の出力を補正できた結果、内燃機関３００を利用したハイブリッド車両１００の走行時に燃焼圧との差を検出することで、より正確な最大燃焼圧及びその発生位置、さらには熱発生量を検出できる。

なお基準回転数は本実施例の１０００回転数及び２０００回転数に限られるものではなく、異なる機関回転数で複数設定されるとよい。基準回転数の設定数が増加する程、より相乗的に誤差が減り筒内圧検出センサ３１１の出力を補正する精度を向上できる。また基
準回転数が唯一設定される場合も本発明に包含される。

次に、本実施例による筒内圧検出センサ３１１の出力補正制御ルーチンについて説明する。図４は、本実施例による筒内圧検出センサ３１１の出力補正制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２００は、第１モータジェネレータ４００の駆動のみでハイブリッド車両１００が走行している（以下ＥＶ走行ともいう）か否かを判別する。

ステップＳ１０１においてＥＶ走行していないと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。ステップＳ１０１においてＥＶ走行していると肯定判定された場合には、ステップＳ１０２へ移行する。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２００は、筒内圧検出センサ３１１の出力補正が要求されているか否かを判別する。具体的には、前回の筒内圧検出センサ３１１の出力補正から所定期間が経過されている場合等に筒内圧検出センサ３１１の出力補正が要求されていると判断する。

ステップＳ１０２において筒内圧検出センサ３１１の出力補正が要求されていないと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。ステップＳ１０２において筒内圧検出センサ３１１の出力補正が要求されていると肯定判定された場合には、ステップＳ１０３へ移行する。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２００は、第２モータジェネレータ５００によって内燃機関３００を基準回転数である１０００回転数にモータリングする。本ステップの処理を実行するＥＣＵ２００が本発明の駆動制御手段に相当する。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２００は、内燃機関３００が１０００回転数にモータリングされている場合に、筒内圧検出センサ３１１でクランク角度ごとの筒内圧の圧力波形を検出する。本ステップの処理を実行するＥＣＵ２００が本発明の検出制御手段に相当する。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１０４で検出される筒内圧と基準回転数が１０００回転数であるときの基準筒内圧との乖離に基づいて筒内圧検出センサ３１１の出力を補正する。補正は例えばステップＳ１０４で検出される筒内圧の圧力波形のピーク値と基準回転数が１０００回転数であるときの基準筒内圧の圧力波形のピーク値とを比較し、そのピーク値同士の乖離した差分を筒内圧検出センサ３１１の出力に補うようにする。本ステップの処理を実行するＥＣＵ２００が本発明の補正制御手段に相当する。

なお補正は本ステップに応じたものでなくてもよい。例えばステップＳ１０４で検出される筒内圧の圧力波形と基準回転数が１０００回転数であるときの基準筒内圧の圧力波形との相対的な比率を求め、その比率の乖離した分を筒内圧検出センサ３１１の出力に補うようにしてもよいし、従来から用いられるいずれの手法を採用してもよい。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ２００は、第２モータジェネレータ５００によって内燃機関３００を次の基準回転数である２０００回転数にモータリングする。本ステップの処理を実行するＥＣＵ２００が本発明の駆動制御手段に相当する。

ステップＳ１０７では、ＥＣＵ２００は、内燃機関３００が２０００回転数にモータリングされている場合に、筒内圧検出センサ３１１でクランク角度ごとの筒内圧の圧力波形
を検出する。本ステップの処理を実行するＥＣＵ２００が本発明の検出制御手段に相当する。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１０７で検出される筒内圧と基準回転数が２０００回転数であるときの基準筒内圧との乖離に基づいて筒内圧検出センサ３１１の出力を補正する。補正は例えばステップＳ１０７で検出される筒内圧の圧力波形のピーク値と基準回転数が２０００回転数であるときの基準筒内圧の圧力波形のピーク値とを比較し、そのピーク値同士の乖離した差分を筒内圧検出センサ３１１の出力に補うようにする。本ステップの処理を実行するＥＣＵ２００が本発明の補正制御手段に相当する。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

以上説明した本ルーチンによれば、ＥＶ走行時に何時でも筒内圧検出センサ３１１の出力を補正できる。また内燃機関３００をモータリングして比較的簡易且つ異なる機関回転数で２回筒内圧検出センサ３１１の出力の補正を行うことができる。

本発明に係る筒内圧検出装置の出力補正装置は、上述の実施例に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の変更を加えてもよい。

実施例１に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図。 実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図。 実施例１に係る検出する筒内圧及び基準筒内圧を示す図。 実施例１に係る筒内圧検出センサの出力補正制御ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１００ ハイブリッド車両
１１０ 車軸
１２０ 車輪
１３０ アクセルポジションセンサ
１４０ 車速センサ
１５０ ＳＯＣセンサ
２００ ＥＣＵ
３００ 内燃機関
３０１ 気筒
３０２ ピストン
３０３ 燃焼室
３０４ 吸気ポート
３０５ 排気ポート
３０６ 燃料噴射弁
３０７ 吸気弁
３０８ 排気弁
３０９ 吸気通路
３１０ 排気通路
３１１ 筒内圧検出センサ
３１２ クランクポジションセンサ
４００ 第１モータジェネレータ
５００ 第２モータジェネレータ
６００ 動力分割機構
７００ インバータ
８００ バッテリ

Claims (2)

1. 気筒を有する動力源となる内燃機関と、
   前記内燃機関と共に動力源となる第１モータと、
   前記内燃機関を燃焼させずに機械的に駆動する第２モータと、
   前記気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出装置と、
   を備えるハイブリッドシステムにおける筒内圧検出装置の出力補正装置であって、
   前記第１モータのみが動力源となっている最中に、前記第２モータによって前記内燃機関を基準回転数に駆動する駆動制御手段と、
   前記駆動制御手段によって前記内燃機関が基準回転数に駆動されている場合に、前記筒内圧検出装置で筒内圧を検出する検出制御手段と、
   前記検出制御手段によって検出される筒内圧と基準回転数の基準筒内圧との乖離に基づいて前記筒内圧検出装置の出力を補正する補正制御手段と、
   を備えることを特徴とする筒内圧検出装置の出力補正装置。
2. 前記駆動制御手段が駆動する基準回転数は異なる機関回転数で複数設定され、複数の基準回転数において前記検出制御手段は筒内圧を検出すると共に前記補正制御手段は前記筒内圧検出装置の出力を補正することを特徴とする請求項１に記載の筒内圧検出装置の出力補正装置。

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