JP2009262753A - Hybrid car and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle and a control method thereof.
従来から、排気通路から排出される排ガスの一部を吸気通路管へと還流するためのEGR弁を備えた内燃機関が知られている(例えば、特許文献1参照)。この内燃機関では、EGR弁を介して排ガスが吸気通路へと還流されるときに、排ガスの還流量が多いほど燃料噴射開始時期が吸気行程の上死点よりも前に設定されるか、あるいは燃料噴射終了時期が進角側に設定される。これにより、排ガス還流の実行に際して排ガスの還流量が多いほど吸気行程における燃料噴射時間が短くなり、噴射された燃料の吸気ポートでの停留時間が排ガスの還流量が多いほど長くなるので、燃料の気化を促進させて排ガス還流に伴う燃焼の悪化等を抑制することができる。
ところで、上述のような排ガス還流装置を有する内燃機関を、いわゆるハイブリッド自動車に適用すれば、内燃機関の燃費(燃料消費率)をより改善して車両全体のエネルギ効率をより向上させることができると考えられる。ただし、排ガス還流は、NOxの低減や燃費の改善といった効果をもたらす一方で、燃焼の悪化による動力性能の若干の低下をもたらす可能性をも有している。従って、ハイブリッド自動車に排ガス還流装置を有する内燃機関を搭載する場合には、車両の動力性能を確保しつつ燃費すなわち車両のエネルギ効率を向上させることができるように排ガス還流をより適正に利用すると共に内燃機関をより適正に制御する必要がある。 By the way, if the internal combustion engine having the exhaust gas recirculation device as described above is applied to a so-called hybrid vehicle, the fuel efficiency (fuel consumption rate) of the internal combustion engine can be further improved and the energy efficiency of the entire vehicle can be further improved. Conceivable. However, exhaust gas recirculation has the effect of reducing NOx and improving fuel efficiency, while also having a possibility of causing a slight decrease in power performance due to deterioration of combustion. Therefore, when an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation device is mounted on a hybrid vehicle, exhaust gas recirculation is more appropriately used so that fuel efficiency, that is, energy efficiency of the vehicle, can be improved while ensuring power performance of the vehicle. There is a need to control the internal combustion engine more appropriately.
そこで、本発明は、排ガス還流手段を有する内燃機関を備えたハイブリッド自動車において、排ガス還流をより適正に利用すると共に内燃機関をより適正に制御して車両の動力性能を確保しつつエネルギ効率を向上させることを主目的とする。 Accordingly, the present invention improves energy efficiency while ensuring the power performance of a vehicle by ensuring proper use of exhaust gas recirculation and more appropriate control of the internal combustion engine in a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine having exhaust gas recirculation means. The main purpose is to
本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採っている。 The hybrid vehicle and its control method according to the present invention employ the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明によるハイブリッド自動車は、
排気系から吸気系へと排ガスを還流させるための排ガス還流手段を有する内燃機関と、
前記内燃機関の機関軸と駆動輪に動力を伝達する所定の車軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記機関軸と前記車軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
運転者による所定の操作に基づいてエネルギ効率を優先する第1のモードと動力性能を優先する第2のモードとの何れを運転モードとすべきか判定するモード判定手段と、
前記モード判定手段により前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記排ガス還流手段による排ガス還流と第1の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射とを伴って前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記モード判定手段により前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記排ガス還流を伴うことなく前記第1の噴射時期設定制約とは異なる第2の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射を伴って前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
The hybrid vehicle according to the present invention is
An internal combustion engine having exhaust gas recirculation means for recirculating exhaust gas from the exhaust system to the intake system;
Power power input / output means connected to the engine shaft of the internal combustion engine and a predetermined axle for transmitting power to the drive wheels and for inputting / outputting power to / from the engine shaft and the axle with input / output of power and power When,
An electric motor capable of outputting power to the axle or another axle different from the axle;
A power storage means capable of exchanging power with the power input / output means and the electric motor;
A required driving force setting means for setting a required driving force required for traveling;
Mode determining means for determining which one of the first mode prioritizing energy efficiency and the second mode prioritizing power performance based on a predetermined operation by the driver should be the operation mode;
When the mode determination means determines that the first mode should be the operation mode, the exhaust gas recirculation by the exhaust gas recirculation means and the fuel injection at the fuel injection timing determined according to the first injection timing setting constraint The internal combustion engine is operated, and the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor are controlled so that power based on the set required driving force is obtained, and the mode determination means When it is determined that the second mode should be the operation mode, the fuel injection is determined according to a second injection timing setting constraint different from the first injection timing setting constraint without the exhaust gas recirculation. The internal combustion engine is operated with fuel injection at a timing, and power based on the set required driving force is obtained. And control means for controlling said electric motor and the electric power-mechanical power input output means;
Is provided.
このハイブリッド自動車では、運転者の所定の操作に応じてエネルギ効率を優先する第1のモードを運転モードとすべき場合には、排ガス還流手段による排ガス還流と第1の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射とを伴って内燃機関が運転されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく動力が得られるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とが制御される。また、運転者の所定の操作に応じて動力性能を優先する第2のモードを運転モードとすべき場合には、排ガス還流を伴うことなく第1の噴射時期設定制約とは異なる第2の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射を伴って内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく動力が得られるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とが制御される。すなわち、このハイブリッド自動車では、運転者による所定の操作に応じて運転モードが動力性能よりもエネルギ効率(燃費)を優先する第1のモードとエネルギ効率よりも動力性能を優先する第2のモードとで切り替えられるようにした上で、第1のモードのもとでは排ガス還流を利用することで内燃機関の燃費を向上させることができるようにすると共に、第2のモードのもとでは排ガス還流を敢えて利用しないことで内燃機関の動力性能をより良好に確保することができるようにしている。更に、このハイブリッド自動車では、内燃機関の燃料噴射タイミングが当該内燃機関の燃費を優先する場合と動力性能を優先する場合とで必ずしも一致しないことを踏まえて、排ガス還流を利用する第1のモードのもとで用いられる第1の噴射時期設定制約と、排ガス還流を利用しない第2のモードのもとで用いられる第2の噴射時期設定制約とを異なるものとしている。これにより、内燃機関の燃費がより向上するように第1のモード用の第1の噴射時期設定制約を適合すると共に、内燃機関の動力性能が良好に確保されるように第2のモード用の第2の噴射時期設定制約を適合することが可能となり、エネルギ効率優先の第1のモードと動力性能優先の第2のモードとの切り替えや排ガス還流の利用の有無によるメリットをより助長させることができる。従って、このハイブリッド自動車では、排ガス還流をより適正に利用すると共に内燃機関をより適正に制御して車両の動力性能を確保しつつエネルギ効率を向上させることが可能となる。 In this hybrid vehicle, when the first mode giving priority to energy efficiency in accordance with a predetermined operation by the driver is to be the operation mode, it is determined according to the exhaust gas recirculation by the exhaust gas recirculation means and the first injection timing setting restriction. The internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor are controlled so that the internal combustion engine is operated with fuel injection at the fuel injection timing and power based on the required driving force required for traveling is obtained. In addition, when the second mode in which power performance is prioritized according to the driver's predetermined operation is to be the operation mode, the second injection that is different from the first injection timing setting restriction without accompanying exhaust gas recirculation. The internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor are controlled so that the internal combustion engine is operated with fuel injection at the fuel injection timing determined according to the timing setting constraint and power based on the required driving force is obtained. That is, in this hybrid vehicle, the first mode in which the driving mode prioritizes energy efficiency (fuel consumption) over the power performance and the second mode in which power performance is prioritized over energy efficiency in accordance with a predetermined operation by the driver. In the first mode, the exhaust gas recirculation can be used to improve the fuel efficiency of the internal combustion engine, and the second mode can be used to reduce the exhaust gas recirculation. By not using it intentionally, the power performance of the internal combustion engine can be secured better. Further, in this hybrid vehicle, in consideration of the fact that the fuel injection timing of the internal combustion engine does not always match between the case where priority is given to the fuel efficiency of the internal combustion engine and the case where priority is given to power performance, the first mode using exhaust gas recirculation is used. The first injection timing setting restriction used originally is different from the second injection timing setting restriction used under the second mode in which exhaust gas recirculation is not used. Thereby, the first injection timing setting restriction for the first mode is adapted so that the fuel efficiency of the internal combustion engine is further improved, and the power performance of the internal combustion engine is ensured satisfactorily. The second injection timing setting restriction can be adapted, and the advantages of switching between the first mode with priority on energy efficiency and the second mode with priority on power performance and the use of exhaust gas recirculation can be further promoted. it can. Therefore, in this hybrid vehicle, the exhaust gas recirculation can be used more appropriately, and the internal combustion engine can be more appropriately controlled to improve the energy efficiency while ensuring the power performance of the vehicle.
また、前記第2の噴射時期設定制約は、前記燃料噴射タイミングを前記第1の噴射時期設定制約に比べて進角側に設定する傾向を有するものであってもよい。すなわち、本発明によるハイブリッド自動車において、排ガス還流を利用する第1のモードは、基本的にエネルギ効率(燃費)の向上を目的とするものであるから、第1のモードのもとでは、内燃機関のみを走行用動力の発生源として備える車両のように内燃機関のトルクを確保する観点から燃料噴射タイミングを進角させる必要はない。また、排ガス還流を利用しない第2のモードのもとでは、燃料噴射タイミングを適宜進角させることで内燃機関のトルク特性をより良好なものとすることができる。従って、第2の噴射時期設定制約を第1の噴射時期設定制約に比べて燃料噴射タイミングを進角側に設定する傾向を有するものとすれば、排ガス還流の利用により内燃機関の燃費向上を図る第1のモードのもとで用いられる第1の噴射時期設定制約と、排ガス還流を利用せずに内燃機関の動力性能を確保する第2のモードのもとで用いられる第2の噴射時期設定制約とを、それぞれの運転モードの主目的に合致したより適正なものとすることが可能となる。 Further, the second injection timing setting constraint may have a tendency to set the fuel injection timing to an advance side as compared with the first injection timing setting constraint. That is, in the hybrid vehicle according to the present invention, the first mode using exhaust gas recirculation is basically intended to improve energy efficiency (fuel consumption). It is not necessary to advance the fuel injection timing from the viewpoint of securing the torque of the internal combustion engine as in the case of a vehicle provided with only the power source for traveling power. Further, under the second mode that does not use exhaust gas recirculation, the torque characteristics of the internal combustion engine can be made better by advancing the fuel injection timing as appropriate. Therefore, if the second injection timing setting constraint has a tendency to set the fuel injection timing to the advance side as compared with the first injection timing setting constraint, the fuel efficiency of the internal combustion engine is improved by using exhaust gas recirculation. The first injection timing setting constraint used under the first mode and the second injection timing setting used under the second mode for ensuring the power performance of the internal combustion engine without using exhaust gas recirculation It is possible to make the constraints more appropriate according to the main purpose of each operation mode.
更に、前記第1および第2の噴射時期設定制約は、前記機関軸の回転数と前記内燃機関の燃料噴射終了時期との関係を規定する制約であってもよい。このように燃料噴射終了時期を機関軸の回転数ごとに規定することで、第1および第2の噴射時期設定制約をノックの発生が抑制されるように燃料噴射タイミングを設定可能なそれぞれの主目的に合致したより適正なものとすることができる。 Furthermore, the first and second injection timing setting constraints may be a constraint that defines a relationship between the rotational speed of the engine shaft and the fuel injection end timing of the internal combustion engine. In this way, by defining the fuel injection end timing for each engine shaft speed, the main injection timing can be set so that the occurrence of knocking is suppressed in the first and second injection timing setting constraints. It can be more appropriate for the purpose.
また、前記制御手段は、前記モード判定手段により前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記内燃機関の燃費を優先する第1の運転ポイント設定制約を用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記排ガス還流と前記第1の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射とを伴って前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記モード判定手段により前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記内燃機関の動力性能を優先する第2の運転ポイント設定制約を用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記排ガス還流を伴うことなく前記第2の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射を伴って前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するものであってもよい。すなわち、本発明によるハイブリッド自動車では、電力動力入出力手段と電動機とを適宜制御することにより内燃機関の運転ポイントを任意に設定しながら走行に要求される駆動力に基づく動力を車軸等に出力することができる。従って、排ガス還流の利用により内燃機関の燃費向上を図る第1のモードのもとで用いられる第1の運転ポイント設定制約と、排ガス還流を利用せずに内燃機関の動力性能を確保する第2のモードのもとで用いられる第2の運転ポイント設定制約とをそれぞれが対応する運転モードの主目的に合致するように適合しておけば、第1のモードのもとでは燃費がより向上するように内燃機関を制御すると共に第2のモードのもとでは動力性能が良好に確保されるように内燃機関を制御することが可能となる。 In addition, when the mode determination unit determines that the first mode should be the operation mode, the control unit uses a first operation point setting constraint that prioritizes the fuel consumption of the internal combustion engine. The target operating point of the internal combustion engine corresponding to the set required driving force is set, and the setting is performed with the exhaust gas recirculation and fuel injection at a fuel injection timing determined according to the first injection timing setting constraint The internal combustion engine is operated at the set target operation point, and the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor are controlled so that power based on the set required driving force is obtained, and the mode determination is performed When it is determined by the means that the second mode should be the operation mode, a second operation point setting that gives priority to the power performance of the internal combustion engine is set. The target operating point of the internal combustion engine corresponding to the set required driving force is set using about, and the fuel at the fuel injection timing determined according to the second injection timing setting constraint without accompanying the exhaust gas recirculation The internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor are operated so that the internal combustion engine is operated at the set target operation point with injection and power based on the set required driving force is obtained. It may be controlled. That is, in the hybrid vehicle according to the present invention, the power based on the driving force required for traveling is output to the axle or the like while arbitrarily setting the operating point of the internal combustion engine by appropriately controlling the power power input / output means and the electric motor. be able to. Therefore, the first operating point setting restriction used under the first mode for improving the fuel efficiency of the internal combustion engine by using exhaust gas recirculation, and the second for ensuring the power performance of the internal combustion engine without using exhaust gas recirculation. If the second driving point setting constraints used under the first mode are adapted to match the main purpose of the corresponding driving mode, the fuel efficiency is further improved under the first mode. As described above, the internal combustion engine can be controlled and the internal combustion engine can be controlled so as to ensure good power performance under the second mode.
更に、前記所定の操作は、アクセルペダルの踏み込み操作であってもよく、前記モード判定手段は、運転者によるアクセル操作量が所定の閾値未満であるときに前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断し、運転者によるアクセル操作量が前記閾値以上であるときに前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断するものであってもよい。これにより、運転者によるアクセル操作量(踏み込み量)が比較的小さく、運転者が動力性能よりもエネルギ効率(燃費)の向上を優先(要求)していると想定される場合には、ハイブリッド自動車をエネルギ効率が向上するように第1のモードのもとで走行させることができる。逆に、運転者によるアクセル操作量が比較的大きく、運転者がエネルギ効率の向上よりも動力性能を優先していると想定される場合には、ハイブリッド自動車を動力性能が良好に確保されるように第2のモードのもとで走行させることができる。 Further, the predetermined operation may be an operation of depressing an accelerator pedal, and the mode determination means sets the first mode as the operation mode when an accelerator operation amount by a driver is less than a predetermined threshold. It may be determined that the second operation mode should be the operation mode when the accelerator operation amount by the driver is equal to or greater than the threshold value. As a result, when it is assumed that the accelerator operation amount (depression amount) by the driver is relatively small and the driver prioritizes (requests) improvement in energy efficiency (fuel consumption) over power performance, a hybrid vehicle Can be run under the first mode so as to improve energy efficiency. Conversely, if the driver's accelerator operation amount is relatively large and the driver is assumed to prioritize power performance over energy efficiency, the hybrid vehicle will have good power performance. The vehicle can be driven under the second mode.
また、前記要求駆動力設定手段は、前記モード判定手段により前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、第1の駆動力設定制約を用いて運転者によるアクセル操作量に対応した前記要求駆動力を設定し、前記モード判定手段により前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記第1の駆動力設定制約に比べて同一の前記アクセル操作量に対する前記要求駆動力を大きく設定する傾向をもった第2の駆動力設定制約を用いて運転者によるアクセル操作量に対応した前記要求駆動力を設定するものであってもよい。かかる構成を採用しても、排ガス還流をより適正に利用すると共に内燃機関をより適正に制御することで、第1のモードのもとではエネルギ効率を向上させると共に第2のモードのもとでは動力性能を良好に確保することが可能となる。 In addition, when the mode determination unit determines that the first mode should be the driving mode, the required driving force setting unit uses the first driving force setting constraint to perform an accelerator operation by the driver. When the required driving force corresponding to the amount is set and the mode determining means determines that the second mode should be the operating mode, it is the same as the first driving force setting constraint. The requested driving force corresponding to the accelerator operation amount by the driver may be set using a second driving force setting constraint that tends to set the required driving force with respect to the accelerator operation amount large. Even if such a configuration is adopted, by using exhaust gas recirculation more appropriately and controlling the internal combustion engine more appropriately, energy efficiency is improved under the first mode and under the second mode. It becomes possible to ensure good power performance.
この場合、前記制御手段は、前記モード判定手段により前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記設定された要求駆動力と前記内燃機関が効率よく運転される運転ポイントを規定する運転ポイント設定制約とを用いて該内燃機関の運転ポイントを設定すると共に、前記モード判定手段により前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記設定された要求駆動力と前記運転ポイント設定制約または当該運転ポイント設定制約とは異なる他の運転ポイント設定制約と車速に応じて定められる前記内燃機関の下限回転数とを用いて該内燃機関の運転ポイントを設定するものであってもよい。 In this case, when the mode determination unit determines that the first mode should be the operation mode, the control unit efficiently operates the set required driving force and the internal combustion engine. When setting the operation point of the internal combustion engine using an operation point setting constraint that defines the operation point, and when the mode determination means determines that the second mode should be the operation mode, Operation of the internal combustion engine using the set required driving force, the operation point setting constraint or another operation point setting constraint different from the operation point setting constraint and the lower limit rotational speed of the internal combustion engine determined according to the vehicle speed You may set a point.
更に、前記所定の操作は、前記第1のモードと前記第2のモードとの選択を可能とするモード選択スイッチの操作であってもよく、前記モード判定手段は、運転者による前記モード選択スイッチの操作状態に基づいて前記第1および第2のモードの何れを運転モードとすべきか判定するものであってもよい。かかる構成によれば、モード選択スイッチの操作状態が運転者の意向、すなわちエネルギ効率の向上と動力性能の確保との何れを優先すべきかを示すことになるので、運転者の意向に即しながら、排ガス還流をより適正に利用すると共に内燃機関をより適正に制御して車両の動力性能を確保しつつエネルギ効率を向上させることが可能となる。 Further, the predetermined operation may be an operation of a mode selection switch that enables selection between the first mode and the second mode, and the mode determination means may be configured by the driver to select the mode selection switch. It may be determined which one of the first and second modes should be the operation mode based on the operation state. According to such a configuration, the operation state of the mode selection switch indicates the driver's intention, that is, which should be prioritized to improve the energy efficiency or secure the power performance. Further, the exhaust gas recirculation can be used more appropriately and the internal combustion engine can be more appropriately controlled to improve the energy efficiency while ensuring the power performance of the vehicle.
そして、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との3軸に接続され、これら3軸のうちの何れか2軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段とを含むものであってもよい。 The power power input / output means is connected to three shafts of a generator motor capable of inputting / outputting power, the axle, the engine shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator motor, and the three shafts 3 axis type power input / output means for inputting / outputting power based on the power input / output to / from any of the two axes to / from the remaining shafts.
本発明によるハイブリッド自動車の制御方法は、
排気系から吸気系へと排ガスを還流させるための排ガス還流手段を有する内燃機関と、前記内燃機関の機関軸と駆動輪に動力を伝達する所定の車軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記機関軸と前記車軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
(a)運転者による所定の操作に基づいてエネルギ効率を優先する第1のモードと動力性能を優先する第2のモードとの何れを運転モードとすべきか判定するステップと、
(b)ステップ(a)にて前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記排ガス還流手段による排ガス還流と第1の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射とを伴って前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、ステップ(a)にて前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記排ガス還流を伴うことなく前記第1の噴射時期設定制約とは異なる第2の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射を伴って前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
The hybrid vehicle control method according to the present invention includes:
An internal combustion engine having exhaust gas recirculation means for recirculating exhaust gas from the exhaust system to the intake system, and a predetermined axle that transmits power to the engine shaft and drive wheels of the internal combustion engine are connected to the power and power. Power power input / output means for inputting / outputting power to / from the engine shaft and the axle with output, an electric motor capable of outputting power to the axle or another axle different from the axle, and the power power input / output means And a control method of a hybrid vehicle comprising a power storage means capable of exchanging electric power with the electric motor,
(A) determining which of the first mode that prioritizes energy efficiency and the second mode that prioritizes power performance based on a predetermined operation by the driver should be the operation mode;
(B) When it is determined in step (a) that the first mode should be the operation mode, the exhaust gas recirculation by the exhaust gas recirculation means and the fuel injection timing determined according to the first injection timing setting constraint Controlling the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor so that the internal combustion engine is operated with fuel injection at the same time and power based on the set required driving force is obtained. When it is determined in (a) that the second mode should be the operation mode, a second injection timing setting constraint different from the first injection timing setting constraint without accompanying the exhaust gas recirculation. The internal combustion engine and the internal combustion engine are operated so as to be operated with fuel injection at a fuel injection timing determined according to And controlling the a force-mechanical power input output means and said motor,
Is included.
この方法によれば、排ガス還流をより適正に利用すると共に内燃機関をより適正に制御して車両の動力性能を確保しつつエネルギ効率を向上させることが可能となる。 According to this method, the exhaust gas recirculation can be used more appropriately, and the internal combustion engine can be more appropriately controlled to ensure the power performance of the vehicle and improve the energy efficiency.
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、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車20の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車20は、エンジン22を含む内燃機関装置21と、エンジン22のクランクシャフト(機関軸)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に接続された車軸としてのリングギヤ軸32aに連結された減速ギヤ35と、この減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに接続されたモータMG2と、ハイブリッド自動車20の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(以下、「ハイブリッドECU」という)70等とを備えるものである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
内燃機関装置21を構成するエンジン22は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料と空気との混合気を燃焼室120内で爆発燃焼させ、混合気の爆発燃焼に伴うピストン121の往復運動をクランクシャフト26の回転運動へと変換することにより動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン22では、図2からわかるように、エアクリーナ122により清浄された空気がスロットルバルブ123を介して吸気管126内に取り入れられ、吸入空気には燃料噴射弁127からガソリン等の燃料が噴射される。こうして得られる空気と燃料との混合気は、可変バルブタイミング機構として構成された動弁機構130により駆動される吸気バルブ131を介して燃焼室120に吸入されると共に点火プラグ128による電気火花によって爆発燃焼させられる。エンジン22からの排気ガスは、排気バルブ132や排気マニホールド140を介して一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)といった有害成分を浄化する排ガス浄化触媒(三元触媒)を備える浄化装置141へと送出され、浄化装置141にて浄化された後、外部へと排出される。また、内燃機関装置21は、浄化装置141の後段の排気管に接続されて排ガスをサージタンク(吸気系)へと還流させるEGR管142と、このEGR管142の中途に設けられて排気系から吸気系へと還流される排ガス(EGRガス)の還流量(EGR量)を調節するEGR弁143と、EGR管142内のEGRガスの温度を検出する温度センサ144等を含む。
The
このように構成されるエンジン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により制御される。エンジンECU24は、図2に示すように、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の他に各種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等とを含む。そして、エンジンECU24には、エンジン22の状態等を検出する各種センサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力される。例えば、エンジンECU24には、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180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181からの冷却水温Tw、燃焼室120内の圧力を検出する筒内圧センサ182からの筒内圧力、吸気バルブ131や排気バルブ132を駆動する動弁機構130に含まれ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133からのカムポジション、スロットルバルブ123の位置を検出するスロットルバルブポジションセンサ124からのスロットルポジション、エンジン22の負荷としての吸入空気量を検出するエアフローメータ183からの吸入空気量GA、吸気管126に取り付けられた吸気温度センサ184からの吸気温度Tair、吸気管126内の負圧を検出する吸気圧センサ185からの吸気負圧Pi、排気マニホールド140の浄化装置141の上流側に配置された空燃比センサ186からの空燃比AF、EGR管142の温度センサ144からのEGRガス温度等が入力ポートを介して入力される。そして、エンジンECU24は、エンジン22を駆動するための様々な制御信号を図示しない出力ポートを介して出力する。例えば、エンジンECU24は、燃料噴射弁127への駆動信号やスロットルバルブ123の位置を調節するスロットルモータ125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129への制御信号、動弁機構130への制御信号、EGR弁143への駆動信号等を出力ポートを介して出力する。更に、エンジンECU24は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70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ハイブリッドECU70に出力する。
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う遊星歯車機構として構成されている。機関側回転要素としてのキャリア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、車軸側回転要素としてのリングギヤ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、動力分配統合機構30は、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側と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37およびデファレンシャルギヤ38を介して最終的に駆動輪である車輪39a,39bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびMG2は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な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を介して二次電池であるバッテリ50と電力のやり取りを行う。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の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ50は、モータMG1,MG2の何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り、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は充放電されないことになる。モータMG1,MG2は、何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等が入力されており、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等が出力される。また、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータMG1,MG2の回転子の回転数Nm1,Nm2を計算している。また、モータECU40は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号等に基づいてモータ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ECU70に出力する。
Each of the motors MG1 and MG2 is configured as a known synchronous generator motor that operates as a generator and can operate as a motor, and exchanges 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からのバッテリ温度Tb等が入力されている。バッテリECU52は、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ECU70に出力する。更に、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を算出したり、当該残容量SOCに基づいてバッテリ50の充放電要求パワーPb*を算出したり、残容量SOCと電池温度Tbとに基づいてバッテリ50の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Winとバッテリ50の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Woutとを算出したりする。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定すると共に、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可能である。
The
ハイブリッドECU70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や、データを一時的に記憶するRAM76、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。ハイブリッドECU70には、イグニッションスイッチ(スタートスイッチ)80からのイグニッション信号、シフトレバー81の操作位置であるシフトポジションSP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ストロークセンサ86からのブレーキペダルストロークBS、車速センサ87からの車速V等が入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52等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等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。
The
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車20では、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とに基づいて車軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべきトルクである要求トルクTr*が計算され、この要求トルクTr*に基づくトルクがリングギヤ軸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とが制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の制御モードとしては、要求トルクTr*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に出力されるようにモータMG1およびMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求トルクTr*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トルクTr*に応じたトルクがリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1および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から要求トルクTr*に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
In the
次に、上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車20が走行しているときの動作について説明する。図3は、エンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行しているときに、実施例のハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
Next, the operation when the
図3に示す駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドECU70のCPU72は、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87からの車速V、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2、充放電要求パワーPb*、バッテリ50の入出力制限Win,Woutといった制御に必要なデータの入力処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、モータECU40から通信により入力するものとし、充放電要求パワーPb*や入出力制限Win,Woutは、バッテリECU52から通信により入力するものとした。ステップS100のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動輪である車輪39a,39bに連結された車軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定した上で、車両全体に要求される要求パワーP*を設定する(ステップS110)。実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係が予め定められて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶されており、要求トルクTr*としては、与えられたアクセル開度Accと車速Vとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図4に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例において、要求パワーP*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと充放電要求パワーPb*とロスLossとの総和として計算される。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、図示するようにモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除するか、あるいは車速Vに換算係数kを乗じることによって求めることができる。
At the start of the drive control routine shown in FIG. 3, the CPU 72 of the
次いで、ステップS100にて入力した車速Vに基づいてモード判定閾値Accrefを設定する(ステップS120)。モード判定閾値Accrefは、運転者によるアクセル操作量(踏み込み量)を示すアクセル開度Accとの比較により、ハイブリッド自動車20の運転モードをエンジン22のトルク出力よりも燃費(エネルギ効率)を優先するノーマルモードとエンジン22の燃費向上よりもトルク出力を優先するパワーモードとの何れとするかを決定するのに用いられる。実施例では、車速Vとモード判定閾値Accrefとの関係が予め定められて図示しないモード判定閾値設定用マップとしてROM74に記憶されており、モード判定閾値Accrefとしては、与えられた車速Vに対応したものが当該マップから導出・設定される。なお、モード判定閾値Accrefは、例えば50〜70%程度の値とされると共にアクセル開度Accが小さいほど大きい値とされてもよい。モード判定閾値Accrefを設定したならば、ステップS100にて入力したアクセル開度Accがモード判定閾値Accref未満であるか否かを判定する(ステップS130)。ステップS130にてアクセル開度Accがモード判定閾値Accref未満であると判断された場合には、運転者によるアクセル踏み込み量が比較的小さいことになるので、運転者からは車軸としてのリングギヤ軸32aに対してさほど大きなトルクの出力が要求されていないと想定される。従って、アクセル開度Accがモード判定閾値Accref未満である場合には、ハイブリッド自動車20の運転モードを燃費優先のノーマルモードとすべく所定の運転モードフラグFmodを値0に設定する(ステップS140)。更に、エンジン22の燃費を向上させるためにEGR弁143を介した排ガス還流が実行されるように所定のEGRフラグFegrを値1に設定すると共に(ステップS150)、エンジン22の目標運転ポイントである目標回転数Ne*および目標トルクTe*の設定に用いられるエンジン動作ラインとしてエンジン22が効率よく運転される運転ポイントを規定する燃費優先動作ライン(第1の運転ポイント設定制約)を設定する(ステップS160)。これに対して、ステップS130にてアクセル開度Accがモード判定閾値Accref以上であると判断された場合には、運転者によるアクセル踏み込み量が比較的大きいことになるので、運転者から車軸としてのリングギヤ軸32aに対して比較的大きなトルクの出力が要求されていると想定される。従って、アクセル開度Accがモード判定閾値Accref以上である場合には、ハイブリッド自動車20の運転モードをトルク優先のパワーモードとすべく上記運転モードフラグFmodを値1に設定する(ステップS170)。更に、EGR弁143を介した排ガス還流が実行されないように上記EGRフラグFegrを値0に設定すると共に(ステップS180)、エンジン動作ラインとしてエンジン22の燃費よりもトルク出力を優先するトルク優先動作ライン(第2の運転ポイント設定制約)を設定する(ステップS190)。
Next, the mode determination threshold value Accref is set based on the vehicle speed V input in step S100 (step S120). The mode determination threshold value Accref is a normal value that gives priority to fuel efficiency (energy efficiency) over the torque output of the
ステップS160またはS190の処理を実行したならば、ステップS110にて設定した要求パワーP*に基づいてエンジン22の目標運転ポイントである目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS200)。すなわち、ステップS160にてエンジン動作ラインとして燃費優先動作ラインが設定されている場合、ステップS200では、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とが図5に例示する燃費優先動作ライン(同図における破線参照)と要求パワーP*(Ne*×Te*)が一定となることを示す相関曲線との交点として求められる。また、ステップS190にてエンジン動作ラインとしてトルク優先動作ラインが設定されている場合、ステップS200では、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とが図5に例示するトルク優先動作ライン(同図における実線参照)と要求パワーP*が一定となることを示す相関曲線との交点として求められる。なお、実施例のトルク優先動作ラインは、図示するように、常用回転数域において効率(燃費)を比較的良好に保ちつつエンジン22から比較的大きなトルクが出力されるように目標回転数Ne*と目標トルクTe*との関係を規定するものとされている。また、実施例の燃費優先動作ラインは、比較的高い所定回転数Nref(例えば4000〜5000rpm)以下の回転数域において、できるだけ燃費を向上させるべくエンジン22からのトルク出力が若干抑えられるように目標回転数Ne*と目標トルクTe*との関係を規定するものとされている。
If the process of step S160 or S190 is executed, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * that are target operating points of the
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定した後、目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρ(サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)とを用いて次式(1)に従いモータMG1の目標回転数Nm1*を計算した上で、目標トルクTe*や計算した目標回転数Nm1*、現在の回転数Nm1等を用いて次式(2)に従いモータMG1に対するトルク指令Tm1*を設定する(ステップS210)。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。図6に動力分配統合機構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を例示する。図中、左側のS軸はモータMG1の回転数Nm1に一致するサンギヤ31の回転数を示し、中央のC軸はエンジン22の回転数Neに一致するキャリア34の回転数を示し、右側の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。また、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1にトルクTm1を出力させたときにこのトルク出力によりリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2にトルクTm2を出力させたときに減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。モータMG1の目標回転数Nm1*を求めるための式(1)は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導出することができる。そして、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
After setting the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …(1)
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …(2)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (1)
Tm1 * =-ρ / (1 + ρ) ・ Te * + k1 ・ (Nm1 * -Nm1) + k2 ・ ∫ (Nm1 * -Nm1) dt (2)
モータMG1に対するトルク指令Tm1*を設定したならば、バッテリ50の入出力制限Win,WoutとステップS210にて設定したモータMG1に対するトルク指令Tm1*とモータMG1,MG2の現在の回転数Nm1,Nm2とを用いてモータ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Tmin,Tmaxを次式(3)および式(4)に従い計算する(ステップS220)。更に、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いてモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクTm2tmpを次式(5)に従い計算する(ステップS230)。そして、モータMG2に対するトルク指令Tm2*をトルク制限Tmin,Tmaxで仮モータトルクTm2tmpを制限した値に設定する(ステップS240)。このようしてモータMG2に対するトルク指令Tm2*を設定することにより、車軸としてのリングギヤ軸32aに出力するトルクをバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内に制限することができる。なお、式(5)は、図6の共線図から容易に導出することができる。こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*、モータMG1,MG2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*を設定したならば、エンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*をエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS250)、再度ステップS100以降の処理を実行する。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*に従ってモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*に従ってモータMG2が駆動されるようにインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。また、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを得るために、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに基づいて目標吸入空気量GA*を設定すると共に、目標吸入空気量GA*に基づいてスロットルバルブ123の目標開度TH*を設定し、スロットルバルブポジションセンサ124からのスロットルポジションに基づいてスロットルバルブ123の開度が目標開度TH*となるようにスロットルモータ125を制御する。更に、エンジンECU24は、このようなスロットル開度制御と共に、燃料噴射制御、点火時期制御、バルブタイミング制御、排ガス還流制御(以下「EGR制御」という)等を実行する。
If torque command Tm1 * for motor MG1 is set, input / output limits Win and Wout of
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(5)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)
ここで、エンジンECU24によるEGR制御について説明すると、実施例のハイブリッド自動車20では、上述の駆動制御ルーチンによりEGRフラグFegrが値1に設定されてハイブリッド自動車20の運転モードがノーマルモードに設定された場合には、EGR弁143を介した排ガス還流が実行されることになるが、上述の駆動制御ルーチンによりEGRフラグFegrが値0に設定されてハイブリッド自動車20の運転モードがパワーモードに設定された場合には、EGR弁143を介した排ガス還流が実行されない。すなわち、ハイブリッド自動車20では、運転者によるアクセル操作に応じて運転モードがエンジン22のトルク出力よりも燃費を優先するノーマルモードに設定された場合には、エンジン22の燃費をより向上させることができるようにEGR弁143を介した排ガス還流を実行することとしている。また、運転者によるアクセル操作に応じて運転モードがエンジン22の燃費よりもトルク出力を優先するパワーモードに設定された場合には、エンジン22からの良好にトルクが出力されるように敢えてEGR弁143を介した排ガス還流の実行を取り止めているのである。そして、ノーマルモードのもとでEGR弁143を介した排ガス還流を実行する場合、エンジンECU24のCPU24aは、エンジン22の回転数Neと吸入空気量GAとに基づいて吸気系に還流させるべきEGRガスの目標値である目標EGR量Vegr*を設定すると共に目標EGR量Vegr*に対応したEGR弁143に対する指令値degr(指令デューティ比)を設定し、EGR弁143の図示しないアクチュエータ(例えばステップモータ等)に送信する。また、このようなEGR制御が実行される際には、ポンピングロスの低減による燃費向上を可能とすべく基本的に目標EGR量Vegr*が大きいほどスロットル開度を大きくするようにスロットル開度補正量が設定されると共に、燃焼室120における混合気の燃焼の遅れを抑制すべく基本的に目標EGR量Vegr*が大きいほど点火時期を進角させるように点火時期補正量が設定され、これらの補正量がスロットル開度制御や点火時期制御が別途実行される際に用いられることになる。
Here, the EGR control by the
また、図7は、エンジン22が運転されている際にエンジンECU24により所定時間ごとに繰り返し実行される燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。同図を参照しながら、エンジンECU24による燃料噴射制御について説明すると、図7のルーチンの開始に際して、エンジンECU24のCPU24aは、クランクポジションセンサ180からのクランクポジションに基づいて計算されるクランクシャフト26(エンジン22)の回転数Neや、エアフローメータ183からの吸入空気量GA、別途設定される目標空燃比AF*、水温センサ181からの冷却水温Tw、吸気温度センサ184からの吸気温度Tair、空燃比センサ186からの空燃比AF、運転モードフラグFmodの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する(ステップS300)。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a fuel injection control routine that is repeatedly executed by the
次いで、ステップS100にて入力した運転モードフラグFmodが値0であるか否かを判定する(ステップS310)。ステップS310にて運転モードフラグFmodが値0であると判断された場合、すなわちハイブリッド自動車20の運転モードがノーマルモードである場合には、ステップS300にて入力した回転数Neとノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップ(第1の噴射時期設定制約)とを用いてエンジン22の気筒ごとに燃料噴射終了時期τeを設定する(ステップS320)。また、ステップS310にて運転モードフラグFmodが値1であると判断された場合、すなわちハイブリッド自動車20の運転モードがパワーモードである場合には、ステップS300にて入力した回転数Neとパワーモード用の噴射終了時期設定用マップ(第2の噴射時期設定制約)とを用いてエンジン22の気筒ごとに燃料噴射終了時期τeを設定する(ステップS330)。ここで、ノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップとパワーモード用の噴射終了時期設定用マップとは、図8に示すように、それぞれクランクシャフト26の回転数Neと燃料噴射終了時期τe(上死点を基準としたクランク角)との関係を規定するように予め実験・解析を経て定められるものである。そして、実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の燃料噴射タイミングが燃費を優先する場合とトルク出力を優先する場合とで必ずしも一致しないことを踏まえて、EGR弁143を介した排ガス還流を利用するノーマルモードのもとで用いられるノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップと、排ガス還流を利用しないパワーモードのもとで用いられるパワーモード用の噴射終了時期設定用マップとを異なるものとしている。すなわち、排ガス還流を利用するノーマルモードは、基本的に燃費(エネルギ効率)の向上を目的とするものであるから、ノーマルモードのもとでは、エンジンのみを走行用動力の発生源として備える車両のようにエンジンのトルクを確保する観点から燃料噴射タイミングを進角させる必要はない。また、排ガス還流を利用しないパワーモードのもとでは、燃料噴射タイミングを適宜進角させることでエンジン22のトルク特性をより良好なものとすることができる。このため、実施例のハイブリッド自動車20では、パワーモード用の噴射時期設定用マップをノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップに比べて燃料噴射終了時期τeを進角側に設定する傾向を有するものとし、排ガス還流の利用によりエンジン22の燃費向上を図るノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップと、排ガス還流を利用せずにエンジン22からのトルク出力を良好に確保するパワーモード用の終了時期設定用マップとがそれぞれの運転モードの主目的に合致したより適正なものになるようにしている。また、実施例のハイブリッド自動車20では、ノーマルモードのもとでの吸気バルブ131のバルブタイミング(開閉タイミング)とパワーモードのもとでの吸気バルブ131のバルブタイミングとをそれぞれの運転モードの主目的に合致したより適正なものとなるように別個に定められているので、ノーマルモード用およびパワーモード用の噴射終了時期設定用マップの作成に際しては、吸気バルブ131のバルブタイミングも考慮される。
Next, it is determined whether or not the operation mode flag Fmod input in step S100 is 0 (step S310). If it is determined in step S310 that the operation mode flag Fmod is 0, that is, if the operation mode of the
ステップS320またはS330にて各気筒の燃料噴射終了時期τeを設定したならば、ステップS300にて入力した吸入空気量GAと目標空燃比AF*と図示しない基本噴射時間設定用マップとを用いて気筒ごとに基本噴射時間τpを設定する(ステップS340)。更に、設定した基本噴射時間τpとステップS100にて入力した冷却水温Twや吸入空気温度Tair、空燃比AF等に基づく噴射時間補正処理を実行して各気筒の燃料噴射時間τを設定する(ステップS350)。そして、ステップS320またはS330にて設定した燃料噴射終了時期τeとステップS350にて設定した燃料噴射時間τとに基づいて各気筒の燃料噴射開始時期τsを設定した上で(ステップS360)、気筒ごとに燃料噴射開始時期τsから燃料噴射時間τだけ開弁するように燃料噴射弁127を制御し(ステップS370)、再度ステップS300以降の処理を実行する。
If the fuel injection end timing τe of each cylinder is set in step S320 or S330, the cylinder is determined using the intake air amount GA, the target air-fuel ratio AF * and the basic injection time setting map (not shown) input in step S300. The basic injection time τp is set for each time (step S340). Further, an injection time correction process based on the set basic injection time τp and the cooling water temperature Tw, intake air temperature Tair, air-fuel ratio AF, etc., input in step S100 is executed to set the fuel injection time τ of each cylinder (step) S350). Then, after setting the fuel injection start timing τs of each cylinder based on the fuel injection end timing τe set in step S320 or S330 and the fuel injection time τ set in step S350 (step S360), for each cylinder Then, the
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車20では、運転者のアクセル操作に応じて燃費(エネルギ効率)を優先するノーマルモードを運転モードとすべき場合には、EGR弁143を介した排ガス還流とノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップに従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射とを伴ってエンジン22が運転されると共に走行に要求される要求トルクTr*に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸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とが制御される(図3のS140〜S160,S200〜S250,図7のS320,S340〜S370)。また、運転者のアクセル操作に応じてトルク出力を優先するパワーモードを運転モードとすべき場合には、EGR弁143を介した排ガス還流を伴うことなくノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップとは異なるパワーモード用の噴射終了時期設定用マップに従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射を伴ってエンジン22が運転されると共に要求トルクTr*に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸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とが制御される(図3のS170〜S190,S200〜S250,図7のS330,S340〜S370)。
As described above, in the
すなわち、ハイブリッド自動車20では、運転者によるアクセル操作に応じて運転モードがエンジン22のトルク出力よりも燃費を優先するノーマルモードとエンジン22の燃費よりもトルク出力を優先するパワーモードとで切り替えられるようにした上で、ノーマルモードのもとでは排ガス還流を利用することでエンジン22の燃費を向上させることができるようにすると共に、パワーモードのもとでは排ガス還流を敢えて利用しないことでエンジン22のトルク出力をより良好に確保することができるようにしている。更に、ハイブリッド自動車20では、エンジン22の燃料噴射タイミングが当該エンジン22の燃費を優先する場合とトルク出力を優先する場合とで必ずしも一致しないことを踏まえて、排ガス還流を利用するノーマルモードのもとで用いられるノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップと、排ガス還流を利用しないパワーモードのもとで用いられるパワーモード用の噴射終了時期設定用マップとを異なるものとしている。これにより、エンジン22の燃費がより向上するようにノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップを適合すると共に、エンジン22のトルク出力が良好が確保されるようにパワーモード用の噴射終了時期設定用マップを適合することが可能となり、燃費優先のノーマルモードとトルク優先のパワーモードとの切り替えや排ガス還流の利用の有無によるメリットをより助長させることができる。従って、実施例のハイブリッド自動車20では、排ガス還流をより適正に利用すると共にエンジン22をより適正に制御して動力性能を確保しつつエネルギ効率を向上させることが可能となる。
That is, in the
また、上記ハイブリッド自動車20において、排ガス還流を利用するノーマルモードは、基本的にエネルギ効率(燃費)の向上を目的とするものであるから、ノーマルモードのもとでは、エンジン22のみを走行用動力の発生源として備える車両のようにエンジン22のトルクを確保する観点から燃料噴射タイミングを進角させる必要はない。また、排ガス還流を利用しないパワーモードのもとでは、燃料噴射タイミングを適宜進角させることでエンジン22のトルク特性をより良好なものとすることができる。従って、パワーモード用の噴射終了時期設定用マップをノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップに比べて燃料噴射タイミングを進角側に設定する傾向を有するものとすれば、排ガス還流の利用によりエンジン22の燃費向上を図るノーマルモードのもとで用いられるノーマルモード用の噴射終了時期設定用マップと、排ガス還流を利用せずにエンジン22の動力性能を確保するパワーモードのもとで用いられるパワーモード用の噴射終了時期設定用マップとを、それぞれの運転モードの主目的に合致したより適正なものとすることが可能となる。そして、ノーマルモード用およびパワーモード用の噴射終了時期設定用マップをクランクシャフト26の回転数Neと燃料噴射終了時期τeとの関係を規定するものとすれば、ノーマルモード用およびパワーモード用の噴射終了時期設定用マップをノックの発生が抑制されるように燃料噴射タイミングを設定可能なそれぞれの主目的に合致したより適正なものとすることができる。
In the
更に、実施例のハイブリッド自動車20では、ノーマルモードを運転モードとすべき場合には、エンジン22の燃費を優先する燃費優先ラインを用いて要求トルクTr*に基づく要求パワーP*対応したエンジン22の目標運転ポイントである目標回転数Ne*と目標トルクTe*とが設定され(図3のステップS160,S200)、パワーモードを運転モードとすべき場合には、エンジン22のトルク出力を優先するトルク優先動作ラインを用いて要求トルクTr*に基づく要求パワーP*に対応したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*が設定される(図3のステップS190,S200)。すなわち、ハイブリッド自動車20では、モータMG1およびMG2を適宜制御することによりエンジン22の運転ポイントを任意に設定しながら要求トルクTr*に基づくトルクを車軸としてのリングギヤ軸32aに出力することができる。従って、排ガス還流の利用によりエンジン22の燃費向上を図るノーマルモードのもとで用いられる燃費優先動作ラインと、排ガス還流を利用せずにエンジン22のトルク出力を良好に確保するパワーモードのもとで用いられるトルク優先動作ラインとをそれぞれが対応する運転モードの主目的に合致するように適合しておけば、ノーマルモードのもとでは燃費がより向上するようにエンジン22を制御すると共にパワーモードのもとではトルク出力が良好に確保されるようにエンジン22を制御することが可能となる。
Further, in the
また、実施例のハイブリッド自動車20では、運転者によるアクセル操作量を示すアクセル開度Accが車速Vに応じたモード判定閾値Accref未満であるときにノーマルモードを運転モードとすべきと判断され、アクセル開度Accがモード判定閾値Accref以上であるときにパワーモードを運転モードとすべきと判断される(ステップS130,S140,S170)。これにより、運転者によるアクセル操作量(アクセルペダル83の踏み込み量)が比較的小さく、運転者が動力性能よりもエネルギ効率(燃費)の向上を優先(要求)していると想定される場合には、ハイブリッド自動車20をエネルギ効率(燃費)が向上するようにノーマルモードのもとで走行させることができる。逆に、運転者によるアクセル操作量が比較的大きく、運転者がエネルギ効率(燃費)の向上よりも動力性能を優先(要求)していると想定される場合には、ハイブリッド自動車20を動力性能が良好に確保されるようにパワーモードのもとで走行させることができる。
Further, in the
引き続き、図9および図10を参照しながら、本発明の変形例について説明する。なお、変形例において、上記実施例のハイブリッド自動車20に関連して説明したものと同一の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。図9は、変形例に係る駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、この駆動制御ルーチンは、エンジン22のトルク出力よりも燃費(エネルギ効率)を優先するノーマルモードとエンジン22の燃費向上よりもトルク出力を優先するパワーモードとの選択を運転者に許容するパワースイッチ88(モード選択スイッチ、図1における二点鎖線参照)を備えたハイブリッド自動車20に適用される。すなわち、図9の駆動制御ルーチンも、エンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行しているときにハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行される。
Next, a modification of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. In addition, in a modification, the same reference number is attached | subjected to the element same as what was demonstrated in relation to the
図9に示す駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドECU70のCPU72は、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87からの車速V、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2、充放電要求パワーPb*、バッテリ50の入出力制限Win,Wout、パワースイッチフラグFpswの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する(ステップS500)。なお、パワースイッチフラグFpswは、パワースイッチ88がオフされているとき、すなわち運転者によりハイブリッド自動車20の運転モードとしてノーマルモードが選択されているときにハイブリッドECU70により値0に設定されると共に、パワースイッチ88がオンされているとき、すなわち運転者によりハイブリッド自動車20の運転モードとしてパワーモードが選択されているときにハイブリッドECU70により値1に設定され、所定の記憶領域に保持されるものである。
At the start of the drive control routine shown in FIG. 9, the CPU 72 of the
ステップS500のデータ入力処理の後、入力したパワースイッチフラグFpswが値1であるか否かを判定する(ステップS510)。ステップS510にてパワースイッチフラグFpswが値0であると判断された場合、すなわち運転者により運転モードとして燃費優先のノーマルモードが選択されている場合には、運転モードフラグFmodを値0に設定する(ステップS520)。更に、エンジン22の燃費を向上させるためにEGR弁143を介した排ガス還流が実行されるようにEGRフラグFegrを値1に設定すると共に(ステップS530)、ステップS500にて入力したアクセル開度Accと第1の駆動力設定制約としてのノーマルモード用のアクセル開度設定用マップとを用いて制御上のアクセル開度である実行用アクセル開度Acc*を設定する(ステップS540)。これに対して、ステップS510にてパワースイッチフラグFpswが値1であると判断された場合、すなわち運転者により運転モードとしてトルク優先のパワーモードが選択されている場合には、運転モードフラグFmodを値1に設定する(ステップS550)。更に、EGR弁143を介した排ガス還流が実行されないように上記EGRフラグFegrを値0に設定すると共に(ステップS560)、ステップS500にて入力したアクセル開度Accと第2の駆動力設定制約としてのパワーモード用のアクセル開度設定用マップとを用いて制御上のアクセル開度である実行用アクセル開度Acc*を設定する(ステップS570)。
After the data input process of step S500, it is determined whether or not the input power switch flag Fpsw is a value 1 (step S510). If it is determined in step S510 that the power switch flag Fpsw has a value of 0, that is, if the driver has selected the fuel economy priority normal mode as the driving mode, the driving mode flag Fmod is set to a value of 0. (Step S520). Further, in order to improve the fuel consumption of the
図10にノーマルモード用のアクセル開度設定用マップおよびパワーモード用のアクセル開度設定用マップを例示する。同図に示すように、実施例のノーマルモード用のアクセル開度設定用マップは、0〜100%の範囲でアクセル開度Accに対して実行用アクセル開度Acc*が線形性をもつように予め作成されてROM74に記憶されている。図10に例示するノーマルモード用のアクセル開度設定用マップは、アクセル開度Accをそのまま実行用アクセル開度Acc*として設定するように作成されたものである。また、実施例のパワーモード用のアクセル開度設定用マップは、図10に示すように、低車速時における車両の飛び出し感を抑制すべく任意の低アクセル開度領域にあるアクセル開度Accに対してはノーマルモード用のアクセル開度設定用マップにより設定されるものと同一の値を実行用アクセル開度Acc*として設定し、低アクセル開度領域以外の100%までのアクセル開度Accに対してはアクセル操作に対するトルク出力の応答性を向上させるべくノーマルモード用のアクセル開度設定用マップにより設定されるものよりも大きな値を実行用アクセル開度Acc*として設定するように作成されてROM74に記憶されている。
FIG. 10 illustrates an accelerator opening setting map for normal mode and an accelerator opening setting map for power mode. As shown in the figure, the accelerator opening setting map for the normal mode of the embodiment is such that the execution accelerator opening Acc * is linear with respect to the accelerator opening Acc in the range of 0 to 100%. It is created in advance and stored in the
ステップS540またはS570にて実行用アクセル開度Acc*を設定したならば、実行用アクセル開度Acc*とステップS100にて入力した車速Vとに基づいて車軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定した上で、車両全体に要求される要求パワーP*を設定する(ステップS580)。ステップS580では、図4に示す要求トルク設定用マップから実行用アクセル開度Acc*と車速Vとに対応する値を要求トルクTr*として導出・設定することができる。また、要求パワーP*は、図3のステップS200と同様にして算出することができる。次いで、要求パワーP*に基づいてエンジン22の仮の目標運転ポイントである仮目標回転数Netmpと仮目標トルクTetmpとを設定する(ステップS590)。ステップS590では、仮目標回転数Netmpと仮目標トルクTetmpとを例えば図5に示す燃費優先動作ラインと要求パワーP*(Netmp×Tetmp)が一定となることを示す相関曲線との交点として求めることができる。また、ステップS590では、運転者により運転モードとして燃費優先のノーマルモードが選択されている場合、図5に示す燃費優先動作ラインを用いてエンジン22の仮目標回転数Netmpと仮目標トルクTetmpとを設定すると共に、運転者により運転モードとしてトルク優先のパワーモードが選択されている場合、図5に示すトルク優先動作ラインを用いてエンジン22の仮目標回転数Netmpと仮目標トルクTetmpとを設定してもよい。
If the execution accelerator opening Acc * is set in step S540 or S570, a request to be output to the
ステップS590の処理の後、運転モードフラグFmodが値1であるか否か、すなわち運転者によりパワーモードが選択されているか否かを判定し(ステップS600)、運転モードフラグFmodが値0であって運転者によりノーマルモードが選択されている場合には、仮目標回転数Netmpをエンジン22の目標回転数Ne*として設定すると共に仮目標トルクTetmpをエンジン22の目標トルクTe*として設定する(ステップS610)。これに対して、運転モードフラグFmodが値1であって運転者によりパワーモードが選択されている場合には、エンジン22から速やかにトルクを出力可能となるようにエンジン22の回転数Neの下限値であるエンジン下限回転数Neminを設定する(ステップS620)。実施例では、例えば車速Vが高いほどエンジン下限回転数Neminが大きくなるように車速Vとエンジン下限回転数Neminとの関係が予め定められて図示しないエンジン下限回転数設定用マップとしてROM74に記憶されており、エンジン下限回転数Neminとしては、与えられた車速Vに対応したものが当該マップから導出・設定される。こうしてエンジン下限回転数Neminを設定したならば、仮目標回転数Netmpとエンジン下限回転数Neminとの大きい方をエンジン22の目標回転数Ne*として設定すると共に、ステップS160にて設定した要求パワーP*を目標回転数Ne*で除することによりエンジン22の目標トルクTe*を設定する(ステップS630)。そして、ステップS610またはS630の処理の後、図3のステップS210〜S250の処理と同様のステップS640〜S680の処理を実行し、再度ステップS500以降の処理を実行する。そして、かかる変形例においても、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*に従ってモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*に従ってモータMG2が駆動されるようにインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。また、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを得るために、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに基づいて目標吸入空気量GA*やスロットルバルブ123の目標開度TH*を設定し、スロットルバルブ123の開度が目標開度TH*となるようにスロットルモータ125を制御する。更に、エンジンECU24は、このようなスロットル開度制御と共に、燃料噴射制御(図7の燃料噴射制御ルーチン)、点火時期制御、バルブタイミング制御、排ガス還流制御(以下「EGR制御」という)等を実行する。
After the process of step S590, it is determined whether or not the driving mode flag Fmod has a value of 1, that is, whether or not the power mode is selected by the driver (step S600), and the driving mode flag Fmod has a value of 0. When the normal mode is selected by the driver, the temporary target rotational speed Netmp is set as the target rotational speed Ne * of the
このように、パワースイッチ88を操作することによりノーマルモードおよびパワーモードの何れかを運転モードとして選択可能な場合には、パワースイッチ88の操作状態が運転者の意向、すなわちエネルギ効率(燃費)の向上と動力性能の確保との何れを優先すべきかを示すことになるので、運転者の意向に即しながら、排ガス還流をより適正に利用すると共にエンジン22をより適正に制御して車両の動力性能を確保しつつエネルギ効率を向上させることが可能となる。また、ノーマルモード用のアクセル開度設定用マップに比べて同一のアクセル開度Accに対する実行用アクセル開度Acc*を大きく設定する傾向をもったパワーモード用のアクセル開度設定用マップを用いれば、パワーモードの選択時には、ノーマルモードの選択時に比べて同一のアクセル開度Accに対する要求トルクTr*を大きく設定することが可能となる。これにより、ノーマルモードのもとではエネルギ効率を向上させると共にパワーモードのもとでは動力性能を良好に確保することが可能となる。
Thus, when either the normal mode or the power mode can be selected as the operation mode by operating the
なお、上記実施例のハイブリッド自動車20では、車軸としてのリングギヤ軸32aとモータMG2とがモータMG2の回転数を減速してリングギヤ軸32aに伝達する減速ギヤ35を介して連結されているが、減速ギヤ35の代わりに、例えばHi,Loの2段の変速段あるいは3段以上の変速段を有したモータMG2の回転数を変速してリングギヤ軸32aに伝達する変速機を採用してもよい。また、実施例のハイブリッド自動車20は、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aに接続された車軸に出力するものであるが、本発明の適用対象はこれに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図11に示す変形例に係るハイブリッド自動車20Aのように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aに接続された車軸(車輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図11における車輪39c,39dに接続された車軸)に出力するものに適用されてもよい。更に、実施例のハイブリッド自動車20は、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して車輪39a,39bに接続される車軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図12に示す変形例に係るハイブリッド自動車20Bのように、エンジン22のクランクシャフトに接続されたインナーロータ232と車輪39a,39bに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を車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を備えたものに適用されてもよい。
In the
ここで、上記各実施例および変形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しておく。すなわち、上記実施例等では、排気管に接続されて排ガスをサージタンクへと還流させるEGR管142と当該EGR管142の中途に設けられて排気系から吸気系へと還流される排ガスの還流量を調節するEGR弁143とを有するエンジン22が「内燃機関」に相当し、モータMG1および動力分配統合機構30の組み合わせや対ロータ電動機230が「電力動力入出力手段」に相当し、車軸としてのリングギヤ軸32aに動力を入出力可能なモータMG2が「電動機」に相当し、モータMG1およびMG2と電力をやり取り可能なバッテリ50が「蓄電手段」に相当し、図3のステップS110または図9のS520〜S580の処理を実行するハイブリッドECU70が「要求駆動力設定手段」に相当し、図3のステップS120およびS130の処理や図9のステップS510の処理を実行するハイブリッドECU70が「モード判定手段」に相当し、図3または図9の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッドECU70とモータECU40と図7の燃料噴射制御ルーチンやEGR制御を実行するエンジンECU24との組み合わせが「制御手段」に相当する。また、パワースイッチ88が「モード選択スイッチ」に相当し、モータMG1が「発電用電動機」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。
Here, the correspondence between the main elements of the above embodiments and modifications and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. That is, in the above-described embodiment, the
ただし、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン22に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電力動力入出力手段」は、内燃機関の機関軸と駆動輪に動力を伝達する所定の車軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って機関軸と車軸とに動力を入出力するものであれば、モータMG1および動力分配統合機構30の組み合わせや対ロータ電動機230以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機」や「発電用電動機」は、モータMG1,MG2のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ50のような二次電池に限られず、電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「要求駆動力設定手段」は、アクセル開度と車速とに基づいて要求駆動力としての要求トルクを設定するものに限られず、例えばアクセル開度のみに基づいて要求駆動力を設定するもののような他の如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、ハイブリッドECU70とエンジンECU24とモータECU40との組み合わせ以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例および変形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。すなわち、実施例はあくまで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ず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
However, the “internal combustion engine” is not limited to the
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業等において利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of hybrid vehicles.
20,20A,20B ハイブリッド自動車、21 内燃機関装置、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,72 CPU、24b,74 ROM、24c,76 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、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a〜39d 車輪、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、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(ハイブリッドECU)、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 ブレーキペダルストロークセンサ、87 車速センサ、88 パワースイッチ、120 燃焼室、121 ピストン、122 エアクリーナ、123 スロットルバルブ、124 スロットルバルブポジションセンサ、125 スロットルモータ、126 吸気管、127 燃料噴射弁、128 点火プラグ、129 イグニッションコイル、130 動弁機構、131 吸気バルブ、132 排気バルブ、133 カムポジションセンサ、140 排気マニホールド、141 浄化装置、142 EGR管、143 EGR弁、144 温度センサ、180 クランクポジションセンサ、181 水温センサ、182 筒内圧センサ、183 エアフローメータ、184 吸気温度センサ、185 吸気圧センサ、186 空燃比センサ、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, 20A, 20B Hybrid vehicle, 21 Internal combustion engine device, 22 Engine, 24 Electronic control unit for engine (engine ECU), 24a, 72 CPU, 24b, 74 ROM, 24c, 76 RAM, 26 Crankshaft, 28 Damper, 30 Power distribution and integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a-39d wheels, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41 , 42 Inverter, 43, 44 Rotation position detection sensor, 50 battery, 51 Temperature sensor, 52 Electronic control unit for battery (battery ECU), 54 Power line, 70 Electronic control unit for hybrid (hive ECU), 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal stroke sensor, 87 vehicle speed sensor, 88 power switch, 120 combustion chamber, 121 piston, 122 air cleaner, 123 throttle valve, 124 throttle valve position sensor, 125 throttle motor, 126 intake pipe, 127 fuel injection valve, 128 ignition plug, 129 ignition coil, 130 valve operating mechanism, 131 intake valve, 132 exhaust valve, 133 Cam position sensor, 140 Exhaust manifold, 141 Purification device, 142 EGR pipe, 143 EGR valve, 144 Temperature sensor, 180 Crank position sensor, 181 Water temperature sensor, 182 In-cylinder pressure sensor, 183 Air flow meter, 184 Intake temperature sensor, 185 Intake pressure sensor, 186 Air-fuel ratio sensor, 230 rotor motor, 232 inner rotor, 234 outer rotor, MG1, MG2 motor
Claims (10)
前記内燃機関の機関軸と駆動輪に動力を伝達する所定の車軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記機関軸と前記車軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
運転者による所定の操作に基づいてエネルギ効率を優先する第1のモードと動力性能を優先する第2のモードとの何れを運転モードとすべきか判定するモード判定手段と、
前記モード判定手段により前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記排ガス還流手段による排ガス還流と第1の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射とを伴って前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記モード判定手段により前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記排ガス還流を伴うことなく前記第1の噴射時期設定制約とは異なる第2の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射を伴って前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。 An internal combustion engine having exhaust gas recirculation means for recirculating exhaust gas from the exhaust system to the intake system;
Power power input / output means connected to the engine shaft of the internal combustion engine and a predetermined axle for transmitting power to the drive wheels and for inputting / outputting power to / from the engine shaft and the axle with input / output of power and power When,
An electric motor capable of outputting power to the axle or another axle different from the axle;
A power storage means capable of exchanging power with the power input / output means and the electric motor;
A required driving force setting means for setting a required driving force required for traveling;
Mode determining means for determining which one of the first mode prioritizing energy efficiency and the second mode prioritizing power performance based on a predetermined operation by the driver should be the operation mode;
When the mode determination means determines that the first mode should be the operation mode, the exhaust gas recirculation by the exhaust gas recirculation means and the fuel injection at the fuel injection timing determined according to the first injection timing setting constraint The internal combustion engine is operated, and the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor are controlled so that power based on the set required driving force is obtained, and the mode determination means When it is determined that the second mode should be the operation mode, the fuel injection is determined according to a second injection timing setting constraint different from the first injection timing setting constraint without the exhaust gas recirculation. The internal combustion engine is operated with fuel injection at a timing, and power based on the set required driving force is obtained. And control means for controlling said electric motor and the electric power-mechanical power input output means;
A hybrid car with
前記第2の噴射時期設定制約は、前記燃料噴射タイミングを前記第1の噴射時期設定制約に比べて進角側に設定する傾向を有するハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to claim 1,
The second injection timing setting constraint is a hybrid vehicle having a tendency to set the fuel injection timing to an advance side as compared with the first injection timing setting constraint.
前記第1および第2の噴射時期設定制約は、前記機関軸の回転数と前記内燃機関の燃料噴射終了時期との関係を規定する制約であるハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to claim 1 or 2,
The first and second injection timing setting constraints are a hybrid vehicle that is a constraint that defines the relationship between the rotational speed of the engine shaft and the fuel injection end timing of the internal combustion engine.
前記制御手段は、前記モード判定手段により前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記内燃機関の燃費を優先する第1の運転ポイント設定制約を用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記排ガス還流と前記第1の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射とを伴って前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記モード判定手段により前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記内燃機関の動力性能を優先する第2の運転ポイント設定制約を用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記排ガス還流を伴うことなく前記第2の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射を伴って前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3,
When the mode determination unit determines that the first mode should be the operation mode, the control unit uses the first operation point setting constraint that prioritizes the fuel consumption of the internal combustion engine. The target operating point of the internal combustion engine corresponding to the requested driving force is set, and the setting is performed with the exhaust gas recirculation and the fuel injection at the fuel injection timing determined according to the first injection timing setting constraint. The internal combustion engine is operated at a target operating point, and the internal combustion engine, the power power input / output means and the electric motor are controlled so that power based on the set required driving force is obtained, and the mode determination means When it is determined that the second mode should be the operation mode, a second operation point setting constraint that gives priority to the power performance of the internal combustion engine is set. And setting a target operating point of the internal combustion engine corresponding to the set required driving force, and accompanied by fuel injection at a fuel injection timing determined according to the second injection timing setting constraint without accompanying exhaust gas recirculation. The hybrid that controls the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor so that the internal combustion engine is operated at the set target operating point and power based on the set required driving force is obtained. Car.
前記所定の操作は、アクセルペダルの踏み込み操作であり、
前記モード判定手段は、運転者によるアクセル操作量が所定の閾値未満であるときに前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断し、運転者によるアクセル操作量が前記閾値以上であるときに前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断するハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 4,
The predetermined operation is an operation of depressing an accelerator pedal,
The mode determination means determines that the first mode should be the driving mode when the accelerator operation amount by the driver is less than a predetermined threshold, and the accelerator operation amount by the driver is greater than or equal to the threshold. A hybrid vehicle that determines that the second mode should be the driving mode.
前記要求駆動力設定手段は、前記モード判定手段により前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、第1の駆動力設定制約を用いて運転者によるアクセル操作量に対応した前記要求駆動力を設定し、前記モード判定手段により前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記第1の駆動力設定制約に比べて同一の前記アクセル操作量に対する前記要求駆動力を大きく設定する傾向をもった第2の駆動力設定制約を用いて運転者によるアクセル操作量に対応した前記要求駆動力を設定するハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The required driving force setting means determines the amount of accelerator operation by the driver using the first driving force setting constraint when the mode determination means determines that the first mode should be the driving mode. When the corresponding required driving force is set, and the mode determining means determines that the second mode should be the operating mode, the same accelerator as compared with the first driving force setting constraint A hybrid vehicle that sets the required driving force corresponding to an accelerator operation amount by a driver using a second driving force setting constraint that tends to set the required driving force with respect to an operation amount large.
前記制御手段は、前記モード判定手段により前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記設定された要求駆動力と前記内燃機関が効率よく運転される運転ポイントを規定する運転ポイント設定制約とを用いて該内燃機関の運転ポイントを設定すると共に、前記モード判定手段により前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記設定された要求駆動力と前記運転ポイント設定制約または該運転ポイント設定制約とは異なる他の運転ポイント設定制約と車速に応じて定められる前記内燃機関の下限回転数とを用いて該内燃機関の運転ポイントを設定するハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to claim 6,
When the mode determining unit determines that the first mode should be the operation mode, the control unit determines the set required driving force and the operating point at which the internal combustion engine is efficiently operated. When the operating point of the internal combustion engine is set using the operating point setting restriction to be defined and the second mode is determined to be the operating mode by the mode determining means, the set operating point is set. The operating point of the internal combustion engine is set using the required driving force and the operating point setting constraint or another operating point setting constraint different from the operating point setting constraint and the lower limit rotational speed of the internal combustion engine determined according to the vehicle speed A hybrid car.
前記所定の操作は、前記第1のモードと前記第2のモードとの選択を可能とするモード選択スイッチの操作であり、
前記モード判定手段は、運転者による前記モード選択スイッチの操作状態に基づいて前記第1および第2のモードの何れを運転モードとすべきか判定するハイブリッド自動車。 In the hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3, 6 and 7,
The predetermined operation is an operation of a mode selection switch that enables selection between the first mode and the second mode;
The mode determination means is a hybrid vehicle that determines which of the first and second modes should be set as a driving mode based on an operation state of the mode selection switch by a driver.
前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との3軸に接続され、これら3軸のうちの何れか2軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段とを含むハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 8, wherein the power power input / output means includes a generator motor capable of inputting / outputting power, the axle, the engine shaft of the internal combustion engine, and the generator motor. And 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 these three axes. .
(a)運転者による所定の操作に基づいてエネルギ効率を優先する第1のモードと動力性能を優先する第2のモードとの何れを運転モードとすべきか判定するステップと、
(b)ステップ(a)にて前記第1のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記排ガス還流手段による排ガス還流と第1の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射とを伴って前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、ステップ(a)にて前記第2のモードを前記運転モードとすべきと判断された場合には、前記排ガス還流を伴うことなく前記第1の噴射時期設定制約とは異なる第2の噴射時期設定制約に従って定められる燃料噴射タイミングでの燃料噴射を伴って前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むハイブリッド自動車の制御方法。 An internal combustion engine having exhaust gas recirculation means for recirculating exhaust gas from the exhaust system to the intake system, and a predetermined axle that transmits power to the engine shaft and drive wheels of the internal combustion engine are connected to the power and power. Power power input / output means for inputting / outputting power to / from the engine shaft and the axle with output, an electric motor capable of outputting power to the axle or another axle different from the axle, and the power power input / output means And a control method of a hybrid vehicle comprising a power storage means capable of exchanging electric power with the electric motor,
(A) determining which of the first mode that prioritizes energy efficiency and the second mode that prioritizes power performance based on a predetermined operation by the driver should be the operation mode;
(B) When it is determined in step (a) that the first mode should be the operation mode, the exhaust gas recirculation by the exhaust gas recirculation means and the fuel injection timing determined according to the first injection timing setting constraint Controlling the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor so that the internal combustion engine is operated with fuel injection at the same time and power based on the set required driving force is obtained. When it is determined in (a) that the second mode should be the operation mode, a second injection timing setting constraint different from the first injection timing setting constraint without accompanying the exhaust gas recirculation. The internal combustion engine and the internal combustion engine are operated so as to be operated with fuel injection at a fuel injection timing determined according to And controlling the a force-mechanical power input output means and said motor,
Control method of hybrid vehicle including
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