JP2011169286A

JP2011169286A - 車両の内燃機関制御装置

Info

Publication number: JP2011169286A
Application number: JP2010035854A
Authority: JP
Inventors: Naoto Tagaya; 直人多賀谷; Hiroyuki Tanaka; 寛之田中
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2030-02-22
Also published as: JP5339090B2

Abstract

【課題】アイドル運転状態からの発進性及び定常走行からの再加速性を向上することのできる車両の内燃機関制御装置を提供する。
【解決手段】要求過給圧が所定過給圧より大きく、高電圧バッテリのＳＯＣが所定蓄電率より多い場合(S14,S16)にはモータ・ジェネレータの発電電圧をバッテリ総電圧より目標発電電圧減少値だけ小さい電圧とする(S20)。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動過給機を備えた車両の内燃機関制御装置に関し、詳しくは車両の発進性を向上させる発電機の発電制御に関する。

近年、燃費向上の要求よりエンジン（内燃機関）のアイドル回転速度の低速化がなされている。しかしながら、アイドル回転速度の低速化は、アイドル運転状態からの発進時においてエンジンの回転速度上昇に要する時間が増大し駆動力の増大が遅れることにより発進性が悪化するおそれがある。
また、エンジンはオルタネータ（発電機）等の各種補機を駆動しており、エンジンの出力の一部が負荷となって消費され、更に発進性を悪化させるおそれがある。

この様なことから、エンジンに電気的に作動し吸気を過給する電動過給機を備え、アイドル運転状態からの発進時に電動過給機を予め作動させ、エンジンの出力を増大させることにより駆動力を増大させると共に、オルタネータではアイドル運転状態からの発進時に発電を抑制し、電動過給機の作動にバッテリ（蓄電池）を用いてエンジンの負荷を減らすことにより駆動力を増大させ、発進性を向上させることのできる自動車用エンジン制御装置が開発されている（特許文献１）。

特開２００７−１６２５１０号公報

上記特許文献１の自動車用エンジン制御装置では、車両が発進する際にアイドル運転状態から予め電動過給機の回転を立ち上げ、更にオルタネータでの発電を抑制することによりアイドル運転状態からの発進性を向上させるようにしている。
しかしながら、アイドル運転状態で予め電動過給機の回転を立ち上げており、電動過給機の作動に必要な多大な電力をバッテリの電力から消費することとなる。

また、オルタネータの発電制御は、アイドル運転状態からの発進時に限定して制御をしており、定常走行からの再加速時には制御されないこととなる。
よって、電力の消費を補うためにオルタネータによる発電が必要となり、アイドル運転時のエンジン負荷が増え、また、再加速時にはオルタネータの発電を制御しておらず再加速時のエンジン負荷が増え、発進性及び再加速性が悪化することになり好ましいことでない。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アイドル運転状態からの発進時、定常走行からの加速時及び再加速時にエンジンの負荷を低減し、速やかに出力を確保し、発進性及び加速性を向上することのできる車両の内燃機関制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の車両の内燃機関制御装置は、電気的に作動し内燃機関への吸気を過給する電動過給機と、内燃機関により駆動され発電する発電機と、内燃機関の出力調節を行うアクセルの開度を検出するアクセル開度検出手段と、内燃機関の回転速度を検出する内燃機関回転速度検出手段と、前記発電機により発電された電力を蓄電し、且つ蓄電した電力を他の電気機器に供給する蓄電池と、前記アクセル開度検出手段にて検出されたアクセルの開度と前記内燃機関回転速度検出手段により検出された内燃機関の回転速度より要求過給圧を演算する要求過給圧演算手段と、前記要求過給圧演算手段からの要求過給圧に応じて前記電動過給機の作動を制御する電動過給機制御手段と、前記発電機の発電を制御する発電機制御手段とを備え、前記発電機制御手段は、前記要求過給圧演算手段にて演算された要求過給圧が所定過給圧より大きい場合には、発電電圧を前記蓄電池の電圧より所定電圧だけ低くなるよう設定して前記発電機を制御することを特徴とする。

また、請求項２の車両の内燃機関制御装置では、請求項１において、前記発電機制御手段は、前記要求過給圧演算手段にて演算された要求過給圧が所定過給圧より低い場合には、第１の所定時間経過後に前記発電機での発電電圧を通常制御電圧に復帰させることを特徴とする。
また、請求項３の車両の内燃機関制御装置では、請求項１または２において、前記発電機制御手段は、前記蓄電池の蓄電率が所定蓄電率より低い場合には、前記発電機での発電電圧を前記通常制御電圧より低い第１の所定発電電圧とし、更に第２の所定時間経過後に該第１の所定発電電圧より高く該通常制御電圧以下である第２の所定発電電圧に設定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、発電機制御手段では、要求過給圧が所定過給圧より大きい場合には発電機の発電電圧を蓄電池の電圧より低く設定するようにしている。
このように、要求過給圧が所定過給圧より大きい場合に発電機の発電電圧を低く設定して電動過給機を作動させているので、電動過給機の回転速度立ち上げ時の内燃機関の負荷を低減することができる。

従って、アイドル運転状態からの発進時及び定常走行からの加速時等の電動過給機が作動するような場合であっても内燃機関の負荷を低減することができ、速やかに内燃機関の出力を確保することができるので、発進性及び加速性を向上させることができる。
請求項２の発明によれば、要求過給圧が所定過給圧より低い場合には、第１の所定時間経過後に発電機での発電電圧を通常制御電圧に復帰するようにしているので、短い時間内で再度過給要求が立ち上がり電動過給機を作動させる必要がある場合であっても、再度発電機の発電電圧を蓄電池の電圧より低く設定する必要が無くなり、加速終了からの短期間での再加速時において、電動過給機の作動が要求された場合であっても、応答性を損ねることなく発電負荷を低減することができ、速やかに内燃機関の出力を確保することができるので、再加速性を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、蓄電池の蓄電率が所定蓄電率より低い場合には、発電機での発電電圧を通常制御電圧より低い第１の所定発電電圧とし、更に第２の所定時間経過後に該第１の所定発電電圧より高く該通常制御電圧以下である第２の所定発電電圧に設定しているので、蓄電池の蓄電率が所定蓄電率より低い場合であっても、蓄電池を効率よく使用することができる。

本発明の実施形態に係る車両の内燃機関制御装置の概略構成図である。本発明の実施形態に係る車両の内燃機関制御装置の発電制御ルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る要求過給圧マップである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両の内燃機関制御装置の概略構成図であり、太実線が高電圧回路、細実線が１２Ｖ回路を示し、以下、当該車両の内燃機関制御装置の概略構成図を説明する。
図１に示すように、車両の内燃機関制御装置は、エンジン（内燃機関）１０、モータ・ジェネレータ（発電機）３０、高電圧バッテリ（蓄電池）４１、バッテリマネージメントユニット（以下、ＢＭＵという）４２、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３、１２Ｖバッテリ４５、エンジン電子コントロールユニット（以下、ＥＮＧ−ＥＣＵという）（電動過給機制御手段、要求過給圧演算手段、発電機制御手段）５０、１２Ｖ機器（例えば、ＥＮＧ−ＥＣＵ５０を含むラジエターファン及びヘッドランプ等の車両全体の電気機器）６０から構成される。なお、それぞれの構成要素は、電気的に接続される。

車両に搭載されるエンジン１０には、エンジン１０内に空気を取り込む吸気通路として、上流から吸入された空気中のゴミを取り除くエアクリーナ１１、モータにて駆動され吸入された空気を圧縮する電動コンプレッサ（電動過給機）１３、圧縮された空気を冷却するインタークーラ１６、吸入空気量を調整するスロットルボディ１７、吸入した空気を一旦溜めるサージタンク１８、吸気管１９が吸気ダクト１２及びインタークーラパイプ１５を介してそれぞれ連通するように設けられている。

このように構成されたエンジン１０は、図示しない燃料供給経路より供給される燃料と吸気通路より吸入される空気を混合し燃焼させることにより動力を発生させている。燃焼後の排出ガスは、図示しない排気管からエンジン１０の外へ排出される。そして、エンジン１０にて発生した動力は、トランスミッション（以下、Ｔ／Ｍという）２０に出力され、Ｔ／Ｍ２０にて増速或いは減速されて図示しない駆動系部品を経由し図示しないタイヤに動力が伝達される。

モータ・ジェネレータ３０は、ベルト３２を介してエンジン１０により駆動される。
また、モータ・ジェネレータ３０には、発電した交流電流を直流電流に変換するインバータ３１が備えられている。
インバータ３１で変換された直流電流は、高電圧回路４４を介して、直流電流を交流電流に変換し電動コンプレッサ１３のモータを駆動するインバータ１４及び高電圧バッテリ４１のＢＭＵ４２を介してモータ・ジェネレータ３０にて発電され余った電力を蓄電する高電圧バッテリ４１に供給される。

ＢＭＵ４２は、図示しない電流計、電圧計及び温度計にて計測される高圧バッテリ４１の電圧、電流及び温度を管理し、更には電圧、電流及び温度から高圧バッテリ４１の充電率（以下、ＳＯＣ（State of Charge）という）を算出し、高電圧バッテリ４１のＳＯＣを管理するものである。
高電圧回路４４には、高電圧の電圧を１２Ｖの電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ４３が接続されている。

一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３は、１２Ｖバッテリ４５及び１２Ｖ機器６０等が接続される１２Ｖ回路４６に接続されている。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３で高電圧の電圧から１２Ｖの電圧に変換された電力により１２Ｖバッテリ４５は充電され、１２Ｖバッテリ４５の電圧によっては、１２Ｖ機器６０にも電力が供給される。
ＥＮＧ−ＥＣＵ５０は、エンジン１０の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、タイマ及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。

ＥＮＧ−ＥＣＵ５０の入力側には、ＢＭＵ４２、エンジン１０の回転数を検出するクラン角センサ（内燃機関回転速度検出手段）５１、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ（以下、ＡＰＳという）（アクセル開度検出手段）５２及び図示しないセンサ類が電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、ＥＮＧ−ＥＣＵ５０の出力側には、電動コンプレッサ１３のインバータ１４、モータ・ジェネレータ３０のインバータ３１及びＤＣ−ＤＣコンバータ４３が電気的に接続されている。

ＥＮＧ−ＥＣＵ５０は、クランク角センサ５１とＡＰＳ５２からの検出情報より要求過給圧を演算し、該要求過給圧及びＢＭＵ４２からの検出情報より電動コンプレッサ１３及びモータ・ジェネレータ３０の作動を制御する出力信号をインバータ１４及びインバータ３１へ供給する。
以下、このように構成された本発明の実施形態に係る車両の内燃機関制御装置の作用及び効果について詳細に説明する。

図２は、内燃機関制御装置の発電制御ルーチンを示すフローチャートであり、また、図３は、要求過給圧マップであり、エンジン回転数とアクセル開度より要求過給圧を算出するものである。ここに、要求過給圧マップは、予め実験等に基づき設定される。
図２に示すように、ステップＳ１０では、タイマＴＡをリセットする。
ステップＳ１２では、後述の過給時制御フラグＦが１であるか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で過給時制御フラグＦが１であれば、ステップＳ１４に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で過給時制御フラグＦが１でなければ、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ１４では、エンジン回転数とアクセル開度に基づき図３に示す要求過給圧マップより算出される要求過給圧が所定過給圧より高いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で要求過給圧が所定過給圧より高ければ、ステップＳ１６に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で要求過給圧が所定過給圧以下であれば、ステップＳ３２に進む。
ステップＳ１６では、ＳＯＣが所定蓄電率（例えば、３０％）より少ないか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でＳＯＣが所定蓄電率より少なければ、ステップＳ１８に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）でＳＯＣが所定蓄電率以上であれば、ステップＳ２０に進み、モータ・ジェネレータ３０の発電電圧をバッテリ総電圧より目標発電電圧減少値（所定電圧）だけ小さい電圧に設定し、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ１８では、初回成立時のみタイマＴＢをリセットする。
ステップＳ２２では、タイマＴＢが第２の所定時間（例えば、１ｓｅｃ）より小さいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でタイマＴＢが第２の所定時間より小さければ、ステップＳ２４に進み、モータ・ジェネレータ３０での発電電圧を通常発電電圧より低い第１の所定発電電圧とし、ステップＳ２８に進む、判別結果が偽（Ｎｏ）でタイマＴＢが第２の所定時間以上であれば、ステップＳ２６に進み、モータ・ジェネレータ３０での発電電圧を第１の所定発電電圧より高く、通常発電電圧以下である第２の所定発電電圧とし、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８では、高電圧バッテリ４１のバッテリ電流が所定電流より大きいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で高電圧バッテリ４１のバッテリ電流が所定電流より大きければ、ステップＳ３０に進み、過給時制御フラグＦを１とし電動コンプレッサ１３を作動して過給を開始し、当該ルーチンを抜ける。判別結果が偽（Ｎｏ）で高電圧バッテリ４１のバッテリ電流が所定電流以下であれば、ステップＳ３６に進む。

一方、ステップＳ３２では、タイマＴＡが第１の所定時間（例えば、１０ｓｅｃ）より大きいか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で第１の所定時間より大きければ、ステップＳ３４に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で第１の所定時間以下であれば再度ステップＳ１２へ戻る。
ステップＳ３４では、モータ・ジェネレータ３０の発電制御を通常発電電圧となる通常発電制御とする。

ステップＳ３６では、過給時制御フラグＦを０とし、電動コンプレッサ１３を作動させることなく当該ルーチンを抜ける。
以上のように、本発明の実施形態に係る車両の内燃機関制御装置によれば、エンジン回転数とアクセル開度に基づいて要求過給圧マップより算出される要求過給圧が所定過給圧より大きく、高電圧バッテリ４１のＳＯＣが所定蓄電率以上であればモータ・ジェネレータ３０の発電電圧をバッテリ総電圧より目標発電電圧減少値だけ小さい電圧に設定している。

このように、高電圧バッテリ４１のＳＯＣが所定蓄電率以上の場合にモータ・ジェネレータ３０の発電電圧をバッテリ総電圧より目標発電電圧減少値だけ小さい電圧に設定しているので、電動コンプレッサ１３を高圧バッテリ４１からの電力により作動させることができる。
また、制御ルーチン開始時に過給時制御フラグＦが０である場合、或いは要求過給圧が所定過給圧以下である場合に第１の所定時間経過後に通常発電制御を開始するようにしている。

このように、第１の所定時間経過後に通常発電制御を開始するようにしているので、電動コンプレッサ１３を一旦作動させないようにした後、短時間のうちに再度過給要求が発生し電動コンプレッサ１３を作動させる必要が生じた場合であっても、再度モータ・ジェネレータ３０の発電電圧を降下させる必要がない。
また、高電圧バッテリ４１のＳＯＣが所定蓄電率より小さい場合にモータ・ジェネレータ３０の発電電圧を通常発電より低い電圧である第１の所定発電電圧とし、第２の所定時間経過後に第１の所定発電電圧より高く、通常発電電圧以下である第２の所定発電電圧に設定している。

このように、高電圧バッテリ４１のＳＯＣが所定蓄電率より小さい場合にモータ・ジェネレータ３０の発電電圧を通常発電より低い電圧である第１の所定発電電圧としているので、特に大きな電力を必要とする電動コンプレッサ１３の起動時において高電圧バッテリ４１の電力を第１の所定発電電圧と同一となるまで消費させることができる。
従って、本発明の実施形態に係る車両の内燃機関制御装置によれば、
（１）電動コンプレッサ１３を高圧バッテリ４１からの電力により作動させており、モータ・ジェネレータ３０の作動によるエンジン１０の負荷を低減しているので、速やかに出力を確保することができ、発進性及び加速性を良くすることができる。
（２）加速終了から短期間での再加速時において過給が必要な場合でも、再度モータ・ジェネレータ３０の発電電圧を降下させる必要がないので、応答性が良く速やかに出力を確保することができ、再加速性を良くすることができる。
（３）高電圧バッテリ４１のＳＯＣが所定蓄電率より小さい場合であっても、高電圧バッテリ４１をモータ・ジェネレータ３０での発電電圧である第１の所定発電電圧と同一となるまで消費させることができるので、高電圧バッテリ４１を効率的に使用することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態は、目標電圧を変えモータ・ジェネレータ３０を制御するようにしているが、これに限定するものではなく端子間のＯＮ・ＯＦＦを切り換えるＰＷＭ制御のディーティ率を変えて制御するものであっても良い。

また、高電圧回路４４にて発生した高電圧の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ４３において１２Ｖの電圧に変換し、１２Ｖバッテリ４５及び１２Ｖ機器６０に供給しているが、これに限られたものではなく、これらに代えて２４Ｖバッテリ及び２４Ｖの電気機器或いはそれ以外の電圧のバッテリ及び電気機器であっても良く、それぞれに適した電圧にＤＣ−ＤＣコンバータ４３にて変換し供給することができればよい。

１０エンジン（内燃機関）
１３電動コンプレッサ（電動過給機）
１４インバータ
３０モータ・ジェネレータ（発電機）
３１インバータ
４１高電圧バッテリ（蓄電池）
４２ＢＭＵ
５０ＥＣＵ（電動過給機制御手段、要求過給圧演算手段、発電機制御手段）
５１クランク角センサ（内燃機関回転速度検出手段）
５２ＡＰＳ（アクセル開度検出手段）

Claims

電気的に作動し内燃機関への吸気を過給する電動過給機と、
内燃機関により駆動され発電する発電機と、
内燃機関の出力調節を行うアクセルの開度を検出するアクセル開度検出手段と、
内燃機関の回転速度を検出する内燃機関回転速度検出手段と、
前記発電機により発電された電力を蓄電し、且つ蓄電した電力を他の電気機器に供給する蓄電池と、
前記アクセル開度検出手段にて検出されたアクセルの開度と前記内燃機関回転速度検出手段により検出された内燃機関の回転速度より要求過給圧を演算する要求過給圧演算手段と、
前記要求過給圧演算手段からの要求過給圧に応じて前記電動過給機の作動を制御する電動過給機制御手段と、
前記発電機の発電を制御する発電機制御手段とを備え、
前記発電機制御手段は、前記要求過給圧演算手段にて演算された要求過給圧が所定過給圧より大きい場合には、発電電圧を前記蓄電池の電圧より所定電圧だけ低くなるよう設定して前記発電機を制御することを特徴とする車両の内燃機関制御装置。
前記発電機制御手段は、前記要求過給圧演算手段にて演算された要求過給圧が所定過給圧より低い場合には、第１の所定時間経過後に前記発電機での発電電圧を通常制御電圧に復帰させることを特徴とする、請求項１に記載の車両の内燃機関制御装置。
前記発電機制御手段は、前記蓄電池の蓄電率が所定蓄電率より低い場合には、前記発電機での発電電圧を前記通常制御電圧より低い第１の所定発電電圧とし、更に第２の所定時間経過後に該第１の所定発電電圧より高く該通常制御電圧以下である第２の所定発電電圧に設定することを特徴とする、請求項１または２に記載の車両の内燃機関制御装置。