JP2013014155A - Clutch protection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンと、前記エンジンを動力供給源として駆動される機器と、前記エンジン及び前記機器の間の動力伝達状態を調節可能なクラッチとを備えるシステムに適用されるクラッチの保護装置に関する。 The present invention relates to a clutch protection device applied to a system including an engine, a device driven by using the engine as a power supply source, and a clutch capable of adjusting a power transmission state between the engine and the device.
従来、エンジンと、このエンジンを動力供給源として駆動される機器と、エンジン及び機器の間の動力伝達状態を調節可能なクラッチとを備えるシステムが知られている。ここで、エンジンの燃焼制御の開始に伴い、吸気・圧縮・膨張・排気によってエンジンの燃焼室の圧力が変化することで、エンジンのトルク変動が生じることが知られている(例えば、下記特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a system including an engine, a device driven by using the engine as a power supply source, and a clutch capable of adjusting a power transmission state between the engine and the device is known. Here, with the start of engine combustion control, it is known that engine torque fluctuations occur due to changes in the pressure of the combustion chamber of the engine due to intake, compression, expansion, and exhaust (for example, the following patent document) 1).
ところで、クラッチによって機器及びエンジンの間の動力が伝達される状況下、機器の負荷トルクが何らかの要因で増大し、エンジンの動作点がエンジンのトルク変動の大きい動作点に移行すると、クラッチに入力されるトルクがクラッチの伝達可能な最大トルク(クラッチ容量)を上回ることがある。この場合、クラッチの入力側の回転速度が出力側の回転速度を上回る現象(すべり現象)が生じることに起因してクラッチに焼きつきが発生する等、クラッチの信頼性が低下するおそれがある。 By the way, when the power between the device and the engine is transmitted by the clutch, when the load torque of the device increases for some reason and the engine operating point shifts to an operating point where the engine torque fluctuation is large, it is input to the clutch. Torque may exceed the maximum torque (clutch capacity) that can be transmitted by the clutch. In this case, there is a possibility that the reliability of the clutch may be lowered, for example, a seizure of the clutch may occur due to a phenomenon (slip phenomenon) in which the rotational speed on the input side of the clutch exceeds the rotational speed on the output side.
こうした問題の解決手法としては、例えばクラッチ容量を大きくすることが挙げられる。しかしながら、この場合、クラッチの体格やコストが増大することが懸念される。 As a method for solving such a problem, for example, increasing the clutch capacity can be cited. However, in this case, there is a concern that the size and cost of the clutch will increase.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、クラッチ容量の増大を抑制することのできるクラッチの保護装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a clutch protection device capable of suppressing an increase in clutch capacity.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
請求項1記載の発明は、自身の負荷トルクを調節可能な電子制御式の機器と、該機器と機械的に連結されて且つ該機器の動力供給源となるエンジンと、該エンジン及び前記機器の間の動力を伝達状態又は遮断状態とするクラッチとを備えるシステムに適用され、前記クラッチによって前記エンジン及び前記機器の間の動力が伝達状態とされて且つ前記エンジンを動力供給源として前記機器が駆動される状況下、前記クラッチに入力されるトルクが規定トルクを上回ることに基づき、前記クラッチに入力されるトルクを前記規定トルク以下に制限すべく、前記機器の通電操作によって該機器の負荷トルクを制限する処理を行うトルク制限手段を備えることを特徴とする。
The invention according to
上記発明では、何らかの要因によって機器の負荷トルクが増大する状況下、クラッチに入力されるトルクが規定トルクを上回ることに基づき、クラッチに入力されるトルクを規定トルク以下に制限すべく、機器を通電操作することで機器の負荷トルクを制限する。これにより、クラッチへの入力トルクの増大を抑制することができ、ひいてはクラッチ容量の増大を抑制することができる。 In the above invention, in a situation where the load torque of the device increases due to some factor, the device is energized to limit the torque input to the clutch below the specified torque based on the fact that the torque input to the clutch exceeds the specified torque. Operate to limit the load torque of the equipment. As a result, an increase in input torque to the clutch can be suppressed, and as a result, an increase in clutch capacity can be suppressed.
なお、上記発明において、上記機器が上記システムに複数備えられる場合、機器の負荷トルクとは、例えば、エンジンを動力供給源として実際に駆動されている機器の負荷トルクの合計値のことをいう。 In addition, in the said invention, when the said apparatus is provided with two or more in the said system, the load torque of an apparatus means the total value of the load torque of the apparatus actually driven by using an engine as a power supply source, for example.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記機器の駆動に要求されるパワーを前記エンジンに生成させるべく該エンジンの燃焼制御を行う燃焼制御手段と、前記燃焼制御手段によって前記燃焼制御が行われる状況下において、エンジン回転速度をその目標値に制御すべく、前記機器の負荷トルクを調節する負荷トルク調節手段とを更に備え、エンジン回転速度毎における前記エンジンの1燃焼周期中の生成トルクの最大値のうち全回転速度中の最大値を最大生成トルクと定義し、前記目標値は、前記最大生成トルクに対応する前記エンジン回転速度よりも高回転側に設定され、前記規定トルクは、前記最大生成トルクよりも小さい値に設定されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the combustion control means for controlling the combustion of the engine so that the engine generates the power required for driving the device, and the combustion control means In a situation where combustion control is performed, load torque adjusting means for adjusting the load torque of the device is further provided to control the engine speed to the target value, and during one engine combustion cycle for each engine speed. The maximum value of all the generated speeds of all the rotational speeds is defined as the maximum generated torque, and the target value is set on the higher rotation side than the engine speed corresponding to the maximum generated torque. The torque is set to a value smaller than the maximum generated torque.
上記発明では、機器の駆動に要求されるパワーを確保すること、及びクラッチ容量の増大を回避すること等の観点から、上記最大生成トルクに対応するエンジン回転速度よりも高回転側にエンジン回転速度の目標値を設定している。そして、エンジンの燃焼制御が行われる状況下において、エンジン回転速度を上記目標値に制御すべく前記機器の負荷トルクを調節している。 In the above invention, from the viewpoint of securing the power required for driving the device and avoiding an increase in clutch capacity, the engine speed is set higher than the engine speed corresponding to the maximum generated torque. The target value is set. In a situation where engine combustion control is performed, the load torque of the device is adjusted to control the engine speed to the target value.
こうした構成において、何らかの要因によって機器の負荷トルクが増大すると、機器と機械的に連結されたエンジンの回転速度が最大生成トルクに対応するエンジン回転速度側に向かって低下するとともに、エンジンの生成トルクが増大することとなる。すなわち、エンジン回転速度がエンジントルク変動の大きい回転速度領域に移行されることで、クラッチへの入力トルクが増大することとなる。 In such a configuration, when the load torque of the device increases due to some factor, the rotational speed of the engine mechanically connected to the device decreases toward the engine rotational speed side corresponding to the maximum generated torque, and the generated torque of the engine decreases. Will increase. That is, when the engine rotation speed is shifted to a rotation speed region where the engine torque fluctuation is large, the input torque to the clutch increases.
ここで、上記発明では、上記規定トルクを最大生成トルクよりも小さい値に設定している。このため、何らかの要因によって機器の負荷トルクが増大し、エンジン回転速度がエンジントルク変動の大きい回転速度領域に移行されることを上記トルク制限手段によって抑制することができる。これにより、クラッチへの入力トルクの増大を好適に抑制することができる。 Here, in the said invention, the said prescription | regulation torque is set to the value smaller than the maximum production | generation torque. For this reason, it is possible for the torque limiting means to suppress the load torque of the device from increasing due to some factor and shifting the engine rotational speed to the rotational speed region where the engine torque fluctuation is large. Thereby, the increase in the input torque to the clutch can be suitably suppressed.
請求項3記載の発明は、エンジンと、該エンジンと機械的に連結されて且つ該エンジンを動力供給源として駆動される機器と、前記エンジン及び前記機器の間の伝達トルクを調節すべく通電操作されるクラッチとを備えるシステムに適用され、前記機器の駆動に要求されるパワーを前記エンジンに生成させるべく該エンジンの燃焼制御を行う燃焼制御手段と、前記クラッチによって前記エンジン及び前記機器の間の動力が伝達状態とされて且つ、前記燃焼制御手段によって前記燃焼制御が行われる状況下において、エンジン回転速度をその目標値に制御すべく、前記機器の負荷トルクを調節する負荷トルク調節手段と、前記負荷トルク調節手段によって前記機器の負荷トルクが調節される状況下、前記クラッチに入力されるトルクが規定トルクを上回ることに基づき、前記クラッチの伝達トルクを前記規定トルク以下にすべく、前記クラッチの通電操作によって前記伝達トルクを低下させる処理を行うトルク制限手段とを備え、エンジン回転速度毎における前記エンジンの1燃焼周期中の生成トルクの最大値のうち全回転速度中の最大値を最大生成トルクと定義し、前記目標値は、前記最大生成トルクに対応する前記エンジン回転速度よりも高回転側に設定され、前記規定トルクは、前記最大生成トルクよりも小さい値に設定されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an engine, a device mechanically coupled to the engine and driven by the engine as a power supply source, and an energization operation for adjusting a transmission torque between the engine and the device. And a combustion control means for controlling the combustion of the engine so as to cause the engine to generate the power required for driving the device, and between the engine and the device by the clutch. Load torque adjusting means for adjusting the load torque of the device so as to control the engine rotation speed to the target value in a state where power is transmitted and the combustion control is performed by the combustion control means; Under the situation where the load torque of the device is adjusted by the load torque adjusting means, the torque input to the clutch is a specified torque. A torque limiting means for performing a process of reducing the transmission torque by energizing the clutch so that the transmission torque of the clutch is less than or equal to the specified torque. The maximum value of all the rotational speeds among the maximum values of the generated torque during one combustion cycle is defined as the maximum generated torque, and the target value is set on the higher rotation side than the engine speed corresponding to the maximum generated torque. The prescribed torque is set to a value smaller than the maximum generated torque.
上記発明では、機器の駆動に要求されるパワーを確保すること、及びクラッチ容量の増大を回避すること等の観点から、上記最大生成トルクに対応するエンジン回転速度よりも高回転側にエンジン回転速度の目標値を設定している。そして、エンジンの燃焼制御が行われる状況下において、エンジン回転速度を上記目標値に制御すべく前記機器の負荷トルクを調節している。 In the above invention, from the viewpoint of securing the power required for driving the device and avoiding an increase in clutch capacity, the engine speed is set higher than the engine speed corresponding to the maximum generated torque. The target value is set. In a situation where engine combustion control is performed, the load torque of the device is adjusted to control the engine speed to the target value.
こうした構成において、何らかの要因によって機器の負荷トルクが増大すると、機器と機械的に連結されたエンジンの回転速度が最大生成トルクに対応するエンジン回転速度側に向かって低下するとともに、エンジンの生成トルクが増大することとなる。すなわち、エンジン回転速度がエンジントルク変動の大きい回転速度領域に移行されることで、クラッチへの入力トルクが増大することとなる。 In such a configuration, when the load torque of the device increases due to some factor, the rotational speed of the engine mechanically connected to the device decreases toward the engine rotational speed side corresponding to the maximum generated torque, and the generated torque of the engine decreases. Will increase. That is, when the engine rotation speed is shifted to a rotation speed region where the engine torque fluctuation is large, the input torque to the clutch increases.
ここで、上記発明では、クラッチに入力されるトルクが最大生成トルクよりも小さい規定トルクを上回ることに基づき、クラッチの伝達トルクを規定トルク以下にすべく、クラッチの通電操作によってクラッチの伝達トルクを低下させる処理を行う。この処理によれば、エンジン回転速度を上記目標値に向かって上昇させるとともにエンジンの生成トルクを低下させることとなる。すなわち、クラッチへの入力トルクの増大を好適に抑制することができる。 Here, in the above invention, based on the fact that the torque input to the clutch exceeds the specified torque smaller than the maximum generated torque, the clutch transmission torque is reduced by energizing the clutch so that the clutch transmission torque is less than the specified torque. Process to reduce. According to this process, the engine rotation speed is increased toward the target value, and the generated torque of the engine is decreased. That is, an increase in input torque to the clutch can be suitably suppressed.
なお、上記発明において、上記機器が上記システムに複数備えられる場合、機器の負荷トルクとは、例えば、エンジンを動力供給源として実際に駆動されている機器の負荷トルクの合計値のことをいう。 In addition, in the said invention, when the said apparatus is provided with two or more in the said system, the load torque of an apparatus means the total value of the load torque of the apparatus actually driven by using an engine as a power supply source, for example.
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記機器には、前記エンジンの出力軸に初期回転を付与する機能を有する回転機が含まれ、前記エンジンの始動指示がなされたと判断された場合、前記回転機によって前記出力軸に初期回転を付与するに先立ち、前記回転機及び前記出力軸の双方の回転が停止された状態で前記クラッチによって前記出力軸及び前記回転機の間の動力を伝達状態とさせる始動時処理手段を更に備えることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of
エンジンを始動させるべく出力軸に初期回転を付与するに際し、エンジン回転速度(出力軸の回転速度)に対して回転機の回転速度が高いほど、クラッチによって出力軸及び回転機の間の動力が伝達状態とされる場合におけるクラッチへの入力トルクの増大度合いが大きくなる傾向にある。 When the initial rotation is applied to the output shaft to start the engine, the higher the rotational speed of the rotating machine with respect to the engine rotational speed (the rotational speed of the output shaft), the more power is transmitted between the output shaft and the rotating machine by the clutch. There is a tendency for the degree of increase in the input torque to the clutch to increase in the state.
この点、上記発明では、回転機及び出力軸の双方の回転が停止された状態で回転機及び出力軸の間の動力をクラッチによって伝達状態とさせる。このため、エンジンの始動時においてクラッチへの入力トルクの増大を回避することができる。 In this regard, in the above invention, the power between the rotating machine and the output shaft is transmitted by the clutch while the rotation of both the rotating machine and the output shaft is stopped. For this reason, it is possible to avoid an increase in the input torque to the clutch when the engine is started.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、エンジン回転速度毎における前記エンジンの1燃焼周期中の生成トルクの最大値のうち全回転速度中の最大値を最大生成トルクと定義し、前記始動時処理手段は、前記最大生成トルクに対応するエンジン回転速度よりも高い回転速度まで前記初期回転の付与によりエンジン回転速度を上昇させた後、前記エンジンの燃焼制御を開始させることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the maximum value of all the rotational speeds among the maximum values of the generated torque during one combustion cycle of the engine at each engine rotational speed is defined as the maximum generated torque. The start time processing means increases the engine rotation speed by applying the initial rotation to a rotation speed higher than the engine rotation speed corresponding to the maximum generated torque, and then starts combustion control of the engine. And
エンジンの特性として通常、上記最大生成トルクに対応する回転速度よりも高回転側では、エンジン回転速度が高くなるほど、エンジンのトルク変動が小さくなる傾向にある。ここで、上記発明では、上記最大生成トルクよりも高回転側においてエンジンの燃焼制御を開始させる。すなわち、エンジンのトルク変動が大きい回転領域を回避してエンジンを駆動させる。このため、エンジンの駆動に伴う振動の増大を好適に抑制することができる。 As engine characteristics, the engine torque fluctuation generally tends to decrease as the engine rotation speed increases at a higher rotation speed than the rotation speed corresponding to the maximum generated torque. Here, in the said invention, combustion control of an engine is started in the high rotation side rather than the said maximum production | generation torque. That is, the engine is driven while avoiding a rotation region where the torque fluctuation of the engine is large. For this reason, the increase in the vibration accompanying the drive of an engine can be suppressed suitably.
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明において、前記機器には、回転機が含まれ、前記トルク制限手段は、前記回転機に流れる電流に基づき、前記クラッチに入力されるトルクが前記規定トルクを上回るか否かを判断することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of
上記発明では、回転機に流れる電流に基づき、機器からクラッチに入力されるトルクが規定トルク以上になるか否かを適切に判断することができる。 In the said invention, it can be determined appropriately whether the torque input into a clutch from an apparatus becomes more than specified torque based on the electric current which flows into a rotary machine.
請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の発明において、前記機器には、回転機と、空調用の圧縮機とが含まれることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
上記発明では、発電や空調を目的としてシステムに回転機及び圧縮機が備えられている。ここで、上記システムにおいては、例えば、冷凍サイクルの熱交換器における熱交換状態の変化によって圧縮機の負荷トルクが変化し、クラッチへの入力トルクが増大する事態が生じうる。 In the above invention, the system is provided with the rotating machine and the compressor for the purpose of power generation and air conditioning. Here, in the above system, for example, the load torque of the compressor may change due to the change of the heat exchange state in the heat exchanger of the refrigeration cycle, and the input torque to the clutch may increase.
請求項8記載の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記エンジンは、単気筒エンジンであることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかるクラッチの保護装置を、車載主機として回転機のみを備えるシリーズハイブリッド車両(レンジエクステンダ車両)に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a clutch protection device according to the present invention is applied to a series hybrid vehicle (range extender vehicle) including only a rotating machine as an in-vehicle main machine will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。 FIG. 1 shows a system configuration diagram according to the present embodiment.
図示されるように、車両には、高圧バッテリ10、車載主機としての多相回転機(以下、走行用モータジェネレータ12)、補機駆動用及び発電用の多相回転機(以下、補機用モータジェネレータ14)、エンジン16及び空気調節装置(エアコン装置)等が備えられている。ちなみに、上記モータジェネレータは、具体的には、3相の永久磁石同期モータ(例えば埋め込み磁石同期モータ)である。
As shown in the figure, the vehicle includes a high-
高圧バッテリ10は、走行用モータジェネレータ12及び補機用モータジェネレータ14を駆動するための蓄電エネルギを蓄えるものである。また、高圧バッテリ10は、補機用モータジェネレータ14の発電や、高圧バッテリ10等に備えられる図示しないプラグを介した外部の充電設備(例えば急速充電器や家庭用電源)によって充電される。なお、高圧バッテリ10は、図示しないDC−DCコンバータを介して図示しない低圧バッテリに電力を供給する。また、高圧バッテリ10としては、例えば、ニッケル水素蓄電池や、リチウムイオン蓄電池を採用することができる。
The high-
走行用モータジェネレータ12は、これを制御するためのインバータ(走行用インバータ18)を介して高圧バッテリ10の蓄電エネルギが供給されることで駆動される。走行用モータジェネレータ12によって生成された駆動エネルギは、変速機構20等を介して駆動輪22へと伝達される。なお、走行用モータジェネレータ12は、高圧バッテリ10に充電すべく車両の減速時に回生発電する機能を有している。
The traveling
上記エンジン16は、吸気・圧縮・膨張・排気行程を1燃焼周期(720℃A)とする4ストロークレシプロ式エンジンであり、より具体的には、単気筒火花点火式エンジンである。なお、本実施形態において、エンジン16として単気筒のものを採用するのは、エンジン16の構造を簡素化してコストを低減させること等を目的とするからである。
The
エンジン16の吸気通路24には、上流側から順に、吸気通路24を流れる吸気量を検出するエアフローメータ26と、吸気通路24の流路面積を調節すべくDCモータ等のアクチュエータによって開度(スロットル開度)が調節されるスロットルバルブ28とが設けられている。
The
エンジン16には、燃料(ガソリン)をエンジン16の燃焼室に供給する電磁駆動式の燃料噴射弁16aと、上記燃焼室に放電火花を生じさせる点火プラグ16bとが設けられている。燃料噴射弁16aから供給された燃料と吸気との混合気は、上記燃焼室において燃焼に供される。混合気の燃焼によって発生するエネルギは、エンジン16の出力軸(クランク軸30)の回転エネルギとして取り出される。なお、燃焼に供された混合気は、排気として排気通路32に排出される。
The
排気通路32には、上流側から順に、A/Fセンサ34と、排気中の有害成分を浄化する触媒36とが設けられている。詳しくは、A/Fセンサ34は、排気中の酸素濃度や未燃成分(CO,HC及びH2等)に応じてリニアな電気信号を出力し、混合気の広域の空燃比を検出可能ないわゆる全領域空燃比センサである。また、触媒36は、排気中のNOx、HC及びCOを浄化する三元触媒であり、その温度が所定の活性温度域内(例えば350℃〜900℃)となって且つ混合気の空燃比が理論空燃比近傍となる状態において排気浄化能力を高く維持可能なものである。
The
上記クランク軸30と補機用モータジェネレータ14とは、クラッチ38を介して機械的に連結されている。クラッチ38は、クランク軸30及び補機用モータジェネレータ14の間の動力を伝達又は遮断する電磁駆動式のものであり、より詳しくは、対となる円板状の部材(クラッチディスク等)等を有する摩擦クラッチ(例えば多板クラッチ)である。
The
なお、本実施形態では、クラッチ38として、クランク軸30及び補機用モータジェネレータ14の間の伝達トルクを調節可能なものを想定している。こうしたクラッチを採用するため、本実施形態では、クラッチ38の伝達効率が「0」よりも大きくて且つ「1」以下とされる状態をクラッチ38の伝達状態と称すこととし、特に伝達効率が「1」とされる状態をクラッチ38の締結状態と称すこととする。すなわち、締結状態とは、クラッチ38の入力トルク及び出力トルク同士が同一であって且つクラッチ38の入力側回転速度及び出力側回転速度同士が同一である状態のことをいう。一方、クラッチ38の伝達効率(伝達トルク)が「0」とされる状態をクラッチ38の遮断状態と称すこととする。
In the present embodiment, it is assumed that the clutch 38 can adjust the transmission torque between the
補機用モータジェネレータ14は、クランク軸30の回転エネルギによって駆動されることで発電して高圧バッテリ10を充電する機能を有する。詳しくは、クラッチ38が伝達状態とされる状況下、このモータジェネレータ用のインバータ(補機用インバータ40)が操作されることで、補機用モータジェネレータ14の発電エネルギによって高圧バッテリ10が充電される。
The
また、補機用モータジェネレータ14は、エアコン装置の備えるコンプレッサ42と機械的に連結されており、補機用インバータ40を介した高圧バッテリ10からの蓄電エネルギの供給によって駆動されることで、コンプレッサ42を駆動する機能を有する。また、補機用モータジェネレータ14は、クラッチ38が伝達状態とされる状況下において、クランク軸30に初期回転を付与する(クランキングを行う)スタータ機能をも有する。
Further, the
ちなみに、上記車両には、各種車載機器を冷却するための冷却水回路44が備えられている。詳しくは、冷却水回路44は、後述するコンデファン46による風や、車両の走行に伴い吹き付けられる風(走行風)によって冷却水回路44を流れる冷却水を冷却するラジエータ48と、電動ポンプ50とを備えて構成されている。電動ポンプ50の駆動によって、ラジエータ48にて冷却された冷却水は、冷却水回路44を走行用モータジェネレータ12、走行用インバータ18、補機用インバータ40、補機用モータジェネレータ14、エンジン16の順に流れることで、上記複数の機器が冷却されたり、これらの温度が適温に保たれたりする。
Incidentally, the vehicle is provided with a cooling
上記エアコン装置は、車室内に温風又は冷風を供給する空気通路52と、この通路を流れる空気を冷却するための冷凍装置とを備えて構成されている。
The air conditioner apparatus includes an
冷凍装置は、冷凍サイクルに冷媒を循環させるべく冷媒を吸入・吐出する上記コンプレッサ42や、コンデンサ54、エバポレータ56(蒸発器)等を備えて構成されている。
The refrigeration apparatus includes the
詳しくは、コンプレッサ42は、自身に備えられる電磁駆動式のアクチュエータの通電操作によって冷媒の吐出量を可変設定可能な可変容量式のものである。なお、コンプレッサ42の冷媒吐出量が多くなるほど、コンプレッサ42の駆動に要するパワーが大きくなる。
Specifically, the
コンデンサ54は、DCモータ等によって回転駆動されるファン(コンデファン46)等から送風される空気や走行風と、コンプレッサ42から吐出供給される冷媒との熱交換が行われる部材である。コンデンサ54から流出した冷媒は、図示しない膨張弁によって急激に膨張・霧状とされ、霧状とされた冷媒は、上記空気通路52に設けられるエバポレータ56に供給される。エバポレータ56において、空気通路52を流れる空気と上記霧状とされた冷媒とが熱交換することで、空気通路52を流れる空気が冷却される。なお、上記冷凍サイクルには、コンプレッサ42の吐出側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサ57が設けられている。また、エバポレータ56で気化した冷媒は、コンプレッサ42の吸入口に吸入される。
The
一方、上記空気通路52には、上記エバポレータ56に加えて、空気通路52に空気流を生じさせるブロワ58や、空気通路52を流れる空気を加熱する図示しない加熱器等が設けられている。なお、エバポレータ56の空気側出口付近には、エバポレータ56で熱交換された空気の温度(実エバ温度)を検出するエバ温度センサ59が設けられている。また、上記ブロワ58やコンデファン46は、上記低圧バッテリに接続され、同バッテリを電力供給源として駆動される。
On the other hand, in addition to the
こうした構成において、上記ブロワ58により送風された空気は、上記エバポレータ56等を通過して所望の温度となるよう熱交換される。そして熱交換された空気が空気通路52に形成された図示しない吹出口から車室内へと供給されることで、車室内を冷房したり暖房したりする。
In such a configuration, the air blown by the
なお、本実施形態では、クラッチ38、補機用モータジェネレータ14及びコンプレッサ42がユニット化されて発電空調ユニット60を構成している。以下、図2を用いて、このユニットについて説明する。
In the present embodiment, the clutch 38, the
図2は、発電空調ユニット60の断面図である。なお、図中、補機用モータジェネレータ14及びクラッチ38のみ断面図を示している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the power generation
図示されるように、クラッチ38及び補機用モータジェネレータ14は、ハウジング内に収容されている。クラッチ38は、ロータ38a、ステータ38b及びアーマチャ38cを備えて構成されている。詳しくは、ロータ38aは、クランク軸30に機械的に連結されている。ロータ38aに対向する位置には、アーマチャ38cが配置されている。
As illustrated, the clutch 38 and the
補機用モータジェネレータ14は、ロータ14a及びステータ14bを備えて構成されている。また、コンプレッサ42は、ブラケット62を介して上記ハウジングに取り付けられている。
The
アーマチャ38cは、板バネ64を介してロータ14aに連結されている。ロータ14aは、その内周に焼き付けられているゴムダンパを介してコンプレッサ42の駆動軸に連結されている。
The
こうした構成において、ステータ38bへの通電によってアーマチャ38cがステータ38b側に吸引され、ロータ38aとアーマチャ38cとが連結される。これにより、クランク軸30の回転エネルギが補機用モータジェネレータ14やコンプレッサ42に伝達される。そして、ステータ14bやコンプレッサ42への通電処理によって補機用モータジェネレータ14やコンプレッサ42の負荷トルクが調節される。なお、クランク軸30、ロータ14a,38aは同軸上に配置されるため、クランク軸30、ロータ14a,38a同士の回転速度は同一となる。また、クランク軸30には、エンジン16の低回転域における回転変動を抑制する円盤状のフライホイール66が連結されている。
In such a configuration, the
図1の説明に戻り、車両には、クランク軸30の回転角度位置(補機用モータジェネレータ14の電気角)を検出する回転角度センサ68が設けられている。ここで、回転角度センサ68として、例えばレゾルバやエンコーダを採用することができる。
Returning to the description of FIG. 1, the vehicle is provided with a
電子制御装置(以下、ECU70)は、走行用モータジェネレータ12、補機用モータジェネレータ14、エンジン16及びエアコン装置等のそれぞれを操作対象とし、周知のCPU、ROM、RAM等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。ECU70には、補機用モータジェネレータ14のV相,W相を流れる電流iv,iwを検出する電流センサ72や、エアフローメータ26、A/Fセンサ34、更には回転角度センサ68等の出力信号が入力される。ECU70は、これら入力信号に基づき、エアコン装置による車室内の空調制御処理や、エンジン16の燃焼制御処理、更には走行用モータジェネレータ12の駆動制御処理等を行う。
An electronic control unit (hereinafter referred to as ECU 70) is a microcomputer composed of a well-known CPU, ROM, RAM, and the like, each of which is a target of operation, such as the
上記空調制御処理は、エバ温度センサ59によって検出される実エバ温度をその目標値(目標エバ温度)に制御すべく、コンプレッサ42を通電操作する処理である。ここでは、目標エバ温度に対して実エバ温度が高いほど、冷凍サイクルの冷媒循環量を多くすべくコンプレッサ42の負荷トルクが大きくなる傾向にある。
The air conditioning control process is a process for energizing the
エンジン16の燃焼制御処理は、A/Fセンサ34によって検出される混合気の空燃比を目標空燃比(例えば理論空燃比付近)にフィードバック制御すべく、燃料噴射弁16aを通電操作する処理となる。詳しくは、まず、エアフローメータ26によって検出される吸気量に基づき、混合気の空燃比を目標空燃比とするために要求される燃料噴射弁16aからの燃料噴射量のベース値を設定する。そして、混合気の実際の空燃比と目標空燃比との偏差に基づき上記ベース値を補正する。これにより、吸気量が多いほど、上記補正されたベース値が多く設定される。そして、補正されたベース値に基づき、燃料噴射弁16aを通電操作する。これにより、上記補正されたベース値に応じた燃料が燃料噴射弁16aから噴射される。
The combustion control process of the
なお、本実施形態では、ECU70は、冷媒圧力センサ57の検出値等に基づき、コンプレッサ42の負荷トルクを算出する処理を行う。さらに、モータジェネレータ、エアコン装置及びエンジン16等のそれぞれは、実際には各別の電子制御装置のそれぞれによって操作されるが、ここではこれらの電子制御装置をECU70と表記している。
In the present embodiment, the
特に、ECU70は、補機駆動制御処理を行う。この処理は、補機用モータジェネレータ14に対する発電要求があると判断された場合、エンジン16を動力供給源として補機用モータジェネレータ14に発電させる処理、又は上記発電要求とともにコンプレッサ42の駆動要求があると判断された場合、エンジン16を動力供給源として補機用モータジェネレータ14に発電させるとともにコンプレッサ42を駆動させる処理である。より詳しくは、エンジン16が駆動される状況下、補機用モータジェネレータ14の負荷トルクの調節によってエンジン回転速度を目標エンジン回転速度にフィードバック制御(回転速度FB制御)する。ここで、発電要求があるか否かは、例えば高圧バッテリ10のSOCが規定値以下になるか否かで判断すればよい。また、コンプレッサ42の駆動要求があるか否かは、例えば車室内の要求冷房負荷が0よりも大きいか否かに基づき判断すればよい。なお、コンプレッサ42の駆動要求がないと判断される場合、コンプレッサ42の吐出容量が「0」とされる。
In particular, the
次に、図3を用いて、本実施形態にかかる補機駆動制御処理について詳述する。なお、図3は、本実施形態にかかる補機駆動制御処理の機能ブロック図である。 Next, the accessory drive control processing according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a functional block diagram of auxiliary machine drive control processing according to the present embodiment.
図示されるように、設定部B1は、補機用モータジェネレータ14の要求発電電力と、車室内を空調するための要求冷房負荷との合計値である補機要求パワーに見合ったパワーをエンジン16に生成させるべく、目標スロットル開度Stgt及び目標エンジン回転速度Ntgtを設定する。
As shown in the figure, the setting unit B1 generates power corresponding to the auxiliary machine required power that is the total value of the required generated power of the
本実施形態では、補機要求パワーが所定の低水準である(要求パワー小モード)と判断された場合、目標スロットル開度Stgtを第1の規定開度(Lo)に設定して且つ、目標エンジン回転速度Ntgtを第1の規定速度Nt1(例えば2500rpm)に設定する。一方、補機要求パワーが所定の高水準である(要求パワー大モード)と判断された場合、目標スロットル開度Stgtを第1の規定開度よりも大きい第2の規定開度(Hi)に設定して且つ、目標エンジン回転速度Ntgtを第1の規定速度Nt1よりも高い第2の規定速度Nt2(例えば3000rpm)に設定する。ちなみに、要求パワー小モード及び要求パワー大モードのうちいずれであるかは、例えば、補機要求パワーが所定値以下であるか否かに基づき判断すればよい。また、本実施形態では、エンジン16のポンピングロス低減の観点から、第2の規定開度をスロットル開度の最大値(WOT)とする。
In this embodiment, when it is determined that the auxiliary machine required power is at a predetermined low level (small required power mode), the target throttle opening Stgt is set to the first specified opening (Lo) and the target The engine speed Ntgt is set to a first specified speed Nt1 (for example, 2500 rpm). On the other hand, when it is determined that the auxiliary machine required power is a predetermined high level (large required power mode), the target throttle opening Stgt is set to a second specified opening (Hi) that is larger than the first specified opening. Then, the target engine speed Ntgt is set to a second specified speed Nt2 (eg, 3000 rpm) higher than the first specified speed Nt1. Incidentally, whether the mode is the low required power mode or the high required power mode may be determined based on, for example, whether or not the auxiliary required power is equal to or less than a predetermined value. In the present embodiment, from the viewpoint of reducing the pumping loss of the
ここで、本実施形態では、図4に示すように、エンジン回転速度毎におけるエンジン16の1燃焼周期中の生成トルクの最大値を速度毎最大トルクTrmaxとし、目標エンジン回転速度Ntgtを、全エンジン回転速度中の速度毎最大トルクTrmaxの最大値である最大生成トルク(図中「×」にて表記。図5参照)に対応するエンジン回転速度Nαよりも高回転側(例えば2000rpm以上の領域)に設定する。この設定は、エンジン16のトルク変動の大きい上記エンジン回転速度Nα付近の領域を避けてエンジン16の使用回転速度領域を設定することで、クラッチ38の伝達可能な最大トルク(クラッチ容量)を低下させ、クラッチ38の小型化やコスト低減を図るためである。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the maximum value of the generated torque during one combustion cycle of the
ちなみに、設定部B1において目標スロットル開度Stgtが設定されると、スロットルバルブ28の開度を目標スロットル開度Stgtに制御する処理が行われることとなる。なお、補機要求パワーが「0」であると判断された場合、例えば、エンジン16の始動指示がなされず、目標エンジン回転速度Ntgtが「0」とされる。
Incidentally, when the target throttle opening degree Stgt is set in the setting unit B1, processing for controlling the opening degree of the
図3の説明に戻り、速度算出部B2は、回転角度センサ68の検出値θに基づきエンジン回転速度Nrを算出する。
Returning to the description of FIG. 3, the speed calculation unit B <b> 2 calculates the engine rotation speed Nr based on the detection value θ of the
回転速度制御部B3は、エンジン回転速度Nr及び目標エンジン回転速度Ntgtの偏差ΔNrを0とするように、例えば上記偏差ΔNrの比例積分制御に基づき3相の固定座標系の指令電圧であるU相の指令電圧Vu,V相の指令電圧Vv,W相の指令電圧Vwを設定する。なお、上記指令電圧Vu,Vv,Vwは、具体的には例えば、上記偏差ΔNrを0にすることを条件とした電流フィードバック制御によって設定することができる。本実施形態では、回転2相座標系の実電流であるd軸上の実電流の指令値を0として上記指定電圧を算出する。 The rotational speed control unit B3 is a command voltage of a three-phase fixed coordinate system based on, for example, proportional integral control of the deviation ΔNr so that the deviation ΔNr of the engine rotational speed Nr and the target engine rotational speed Ntgt is zero. Command voltage Vu, V-phase command voltage Vv, and W-phase command voltage Vw. The command voltages Vu, Vv, Vw can be specifically set by, for example, current feedback control on condition that the deviation ΔNr is zero. In the present embodiment, the specified voltage is calculated by setting the command value of the actual current on the d axis, which is the actual current of the rotating two-phase coordinate system, to 0.
PWM変調部B4は、補機用インバータ40の3相の出力電圧を指令電圧Vu,Vv,Vwを模擬した電圧とするためのPWM信号(補機用インバータ40の備えるスイッチング素子を操作する操作信号)を生成する。ここでは、例えば、指令電圧Vu,Vv,Vwを補機用インバータ40の入力電圧VINVによって規格化したものと、三角波形状のキャリアとの大小比較結果をPWM信号とすればよい。そして、生成されたPWM信号を補機用インバータ40に出力する。
The PWM modulation unit B4 is a PWM signal for operating the three-phase output voltage of the
ところで、補機駆動制御処理によってエンジン16を動力供給源として補機用モータジェネレータ14が駆動される状況下において、クラッチ38に入力される合計負荷トルク(補機用モータジェネレータ14及びコンプレッサ42の負荷トルクの合計値)の変化によってエンジン回転速度が低下することがある。この要因としては、例えば、コンデンサ54に吹き付けられる走行風の風量の急減がある。詳しくは、走行風が急減すると、コンデンサ54における放熱度合いの低下によってコンプレッサ42の吐出側の冷媒圧力が上昇し、コンプレッサ42の負荷トルクが増大する。コンプレッサ42の負荷トルクが増大すると、エンジン回転速度が低下する。ここでは、回転速度FB制御によって補機用モータジェネレータ14の負荷トルクがある程度低下させられるまでは、上述したコンプレッサ42の負荷トルクの増大によって合計負荷トルクが増大し得る。
By the way, the total load torque (loads of the
上記要因としては、また例えば、コンプレッサ42の負荷トルクの急減がある。詳しくは、車室内に外気を導入する外気モードから内気を導入する内気モードに切り替えられたり、車室内の目標設定温度が高くされたりすること等に起因して、要求冷房負荷が低くなることがある。要求冷房負荷が低くなると、目標エバ温度の急増によってコンプレッサ42の負荷トルクが急減し、エンジン回転速度が上昇する。ここでは、回転速度FB制御によってフライホイール66付きのクランク軸30の回転速度を低下させるべく、補機用モータジェネレータ14の負荷トルクが上昇させられることに起因して合計負荷トルクが増大し得る。なお、補機用モータジェネレータ14の発電電力が何らかの要因で増大することによっても、合計負荷トルクが増大し得る。
Another example of the factor is a sudden decrease in the load torque of the
上述した要因によってクラッチ38に入力される合計負荷トルクが増大すると、合計負荷トルクに応じた動作点にてエンジン16が駆動されることとなる。すなわち、エンジン回転速度が低下するとともに、エンジン16の生成トルクが増大することとなる。特に、合計負荷トルクの増大度合いが大きく、エンジン回転速度の低下度合いが大きい場合、エンジン回転速度が上記最大生成トルクに対応するエンジン回転速度Nα付近まで低下することで、エンジン16のトルク変動が大きくなり、速度毎最大トルクTrmaxが増大することがある。こうした状況下においても、クラッチ38の信頼性を確保するためには、例えば図4の二点鎖線にて示すように、クラッチ容量が上記最大生成トルクよりも大きい値のクラッチ38を採用することとなり、クラッチ38の小型化が図れない等の不都合が懸念される。
When the total load torque input to the clutch 38 increases due to the above-described factors, the
こうした問題を解決すべく、本実施形態では、上記合計負荷トルクが上限トルクを上回る場合、合計負荷トルクを上限トルク以下に制限するトルク制限処理を行うことで、クラッチに入力される合計負荷トルクの低減を図る。 In order to solve such a problem, in the present embodiment, when the total load torque exceeds the upper limit torque, a torque limiting process for limiting the total load torque to the upper limit torque or less is performed, whereby the total load torque input to the clutch is reduced. Reduce.
本実施形態では、上限トルクを、同図に破線にて示すように、エンジン16の最大平均トルク以上であって且つエンジン16の最大生成トルク未満の値として設定する。ここで、最大平均トルクとは、図5に示すように、エンジン回転速度毎におけるエンジン16の1燃焼周期(720℃A)中の生成トルクの平均値Traveのうち全エンジン回転速度中の最大値のことである。
In the present embodiment, the upper limit torque is set as a value that is equal to or greater than the maximum average torque of the
なお、同図には、エンジン回転速度毎におけるエンジン16の1燃焼周期中の生成トルクの最小値をTrminとして示している。ここで、TrmaxとTrminとの差が大きいエンジン回転速度領域は、エンジン16のトルク変動が大きい回転速度領域であることを示している(先の図4参照)。
In the figure, the minimum value of the generated torque during one combustion cycle of the
図6に、本実施形態にかかるトルク制限処理の手順を示す。この処理は、ECU70によって例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 6 shows the procedure of the torque limiting process according to this embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS10において、エンジン16の始動指示があるか否かを判断する。ここで、エンジン16の始動指示があるか否かは、補機用モータジェネレータ14に対する発電要求があるか否かで判断すればよい。
In this series of processing, first, in step S10, it is determined whether or not there is an instruction to start the
ステップS10において肯定判断された場合には、ステップS12に進み、始動完了フラグFが「0」であるか否かを判断する。ここで、始動完了フラグFは、「0」によってエンジン16の始動が完了していないことを示し、「1」によってエンジン16の始動が完了していることを示す。
If an affirmative determination is made in step S10, the process proceeds to step S12 to determine whether or not the start completion flag F is “0”. Here, the start completion flag F indicates that the start of the
ステップS12において始動完了フラグFが「0」であると判断された場合には、エンジン16の始動が未だ完了していないと判断する。そして、ステップS14〜S20において、エンジン16の始動処理を行う。
If it is determined in step S12 that the start completion flag F is “0”, it is determined that the start of the
詳しくは、まず、ステップS14において、クランク軸30及び補機用モータジェネレータ14の双方の回転が停止された状態でクラッチ38を締結状態とすべくステータ38bに通電する処理を行う。この処理は、クラッチ38への入力トルクの増大を回避するための処理である。
Specifically, first, in step S14, a process of energizing the
つまり、クランク軸30の回転が停止されて且つ、補機用モータジェネレータ14が駆動されている状態でクラッチ38が締結状態とされると、補機用モータジェネレータ14によってクランク軸30の回転速度が急上昇されることに起因して、クラッチ38への入力トルクが増大する。特に、本実施形態では、クランク軸30にフライホイール66が連結されているため、クラッチ38が締結状態にされることに伴うクラッチ38への入力トルクの増大度合いが顕著となるおそれがある。こうした問題に対処するためには、例えばクラッチ容量が大きいクラッチ38を採用することとなり、クラッチ38の小型化を図ることができない等の不都合が懸念される。このため、本ステップの処理を設けることで、クラッチ38が締結状態にされる場合におけるクラッチ38への入力トルクの増大を回避する。
That is, when the rotation of the
続くステップS16では、補機用モータジェネレータ14によってクランキングを開始し、エンジン回転速度Nrが閾値速度Nβ(例えば2000rpm)を上回るまで待機する。この処理は、エンジン16の始動時においてエンジン16の燃焼制御の開始に伴うエンジン16のトルク変動の増大を回避するための処理である。ここで、上記閾値速度Nβは、例えば、エンジン16の最大生成トルクに対応するエンジン回転速度Nαよりも高回転側の回転速度に設定される。
In the subsequent step S16, cranking is started by the
続くステップS18では、燃料噴射弁16aによる燃料噴射制御処理及び点火プラグ16bによる点火制御処理等からなるエンジン16の燃焼制御を開始する。これにより、エンジン16のトルク変動が大きい領域を回避してエンジン16を駆動させることが可能となる。なお、上記燃焼制御によってエンジン16の自立駆動が可能になる(完爆した)と判断された場合、上記補機駆動制御処理を開始する。
In the subsequent step S18, combustion control of the
続くステップS20では、始動完了フラグFを「1」とする。 In the subsequent step S20, the start completion flag F is set to “1”.
一方、上記ステップS12において始動完了フラグFが「1」であると判断された場合には、エンジン16の始動が既に完了していると判断する。そして、ステップS22、S24において、トルク制限処理を行う。
On the other hand, if it is determined in step S12 that the start completion flag F is “1”, it is determined that the
詳しくは、まず、ステップS22において、補機用モータジェネレータ14の負荷トルク(MGトルクTmg)及びコンプレッサ42の負荷トルク(コンプトルクTcmp)の合計値である上記合計負荷トルクが上限トルクを上回っているか否かを判断する。本実施形態では、MGトルクTmgを、補機用モータジェネレータ14の回転2相座標系の実電流であるq軸上の実電流Iqに基づき算出する。ここで、q軸上の実電流Iqは、例えば、回転角度センサ68の検出値θと、電流センサ72によるV相,W相電流の検出値iv,iwとに基づき算出すればよい。
Specifically, first, in step S22, whether the total load torque, which is the total value of the load torque (MG torque Tmg) of the
ちなみに、コンプレッサ42の駆動要求がないと判断される場合、MGトルクTmgが上限トルクを上回るか否かを判断することとなる。この場合、補機用モータジェネレータ14が上限トルクを生成するのに要求されるq軸上の電流値を規定電流値として設定し、q軸上の実電流Iqが規定電流値を上回ると判断された場合、MGトルクTmgが上限トルクを上回ると判断してもよい。
Incidentally, when it is determined that there is no request for driving the
ステップS22において肯定判断された場合には、ステップS24に進み、合計負荷トルクを上限トルクによって制限する処理を行う。詳しくは、補機用インバータ40の通電操作によってMGトルクTmgの増大を禁止したり、MGトルクTmgを低下させたりすることで、合計負荷トルクを上限トルク以下にする。これにより、合計負荷トルクが上限トルクによって制限され、エンジン回転速度の低下が抑制されるとともに、エンジン16の速度毎最大トルクTrmaxの上昇を抑制することができる。すなわち、上記最大生成トルクに対応するエンジン回転速度Nα側へのエンジン回転速度の低下量を抑制することができ、クラッチ38への入力トルクの増大を抑制することができる。ちなみに、コンプレッサ42の駆動要求がないと判断される場合、q軸上の実電流Iqを上記規定電流値以下にする処理を行ってもよい。
When an affirmative determination is made in step S22, the process proceeds to step S24, and a process of limiting the total load torque with the upper limit torque is performed. Specifically, the increase in the MG torque Tmg is prohibited or the MG torque Tmg is decreased by energization operation of the
なお、ステップS10、S22において否定判断された場合や、ステップS20、S24の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。 When a negative determination is made in steps S10 and S22, or when the processes in steps S20 and S24 are completed, this series of processes is temporarily ended.
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)合計負荷トルクが上限トルクを上回ると判断された場合、合計負荷トルクを上限トルク以下にすべくMGトルクTmgを低下させる等の処理であるトルク制限処理を行った。これにより、クラッチ38への入力トルクの増大を抑制することができ、最大生成トルク未満であって且つMG上限トルクよりも大きい値にクラッチ容量を定める等、クラッチ容量を低下させることができる。すなわち、クラッチ38の小型化を図ることができる。 (1) When it is determined that the total load torque exceeds the upper limit torque, a torque limiting process, such as a process of reducing the MG torque Tmg, to reduce the total load torque to the upper limit torque or less is performed. As a result, an increase in input torque to the clutch 38 can be suppressed, and the clutch capacity can be reduced, for example, by setting the clutch capacity to a value that is less than the maximum generated torque and greater than the MG upper limit torque. That is, the size of the clutch 38 can be reduced.
(2)補機要求パワーに見合ったパワーをエンジン16に生成させつつ、エンジン回転速度Nrを目標エンジン回転速度Ntgtにフィードバック制御すべく、MGトルクTmgを調節する補機駆動制御処理を行った。ここでは、目標エンジン回転速度Ntgtを、上記最大生成トルクに対応するエンジン回転速度よりも高回転側に設定した。このため、何らかの要因によって合計負荷トルクが増大する場合であっても、トルク制限処理によってクラッチ38への入力トルクの増大を好適に抑制することができる。
(2) An auxiliary machine drive control process for adjusting the MG torque Tmg is performed so as to feedback-control the engine rotational speed Nr to the target engine rotational speed Ntgt while causing the
(3)エンジン16の始動指示がなされたと判断された場合、クランキングを行うに先立ち、補機用モータジェネレータ14及びクランク軸30の双方の回転が停止された状態でクラッチ38を締結状態とさせる処理を行った。これにより、エンジン16の始動時において、クラッチ38を締結状態とすることに伴うクラッチ38への入力トルクの増大を回避することができる。
(3) When it is determined that the
(4)クランキング開始後、上記最大生成トルクに対応するエンジン回転速度Nαよりも高い回転速度までクランキングによってエンジン回転速度を上昇させた後、エンジン16の燃焼制御を開始させた。これにより、エンジン16のトルク変動が大きい領域を回避してエンジン16を駆動させることができ、エンジン16の駆動に伴う振動の増大を好適に抑制することができる。
(4) After cranking is started, the engine speed is increased by cranking to a rotational speed higher than the engine speed Nα corresponding to the maximum generated torque, and then combustion control of the
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、トルク制限処理として、合計負荷トルクが上限トルクを上回ると判断された場合、クラッチ38の通電操作によってクラッチ38の伝達トルクを低下させる処理を行う。 In the present embodiment, as the torque limiting process, when it is determined that the total load torque exceeds the upper limit torque, a process of reducing the transmission torque of the clutch 38 by the energization operation of the clutch 38 is performed.
図7に、本実施形態にかかるトルク制限処理の手順を示す。この処理は、ECU70によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図7において、先の図6に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
FIG. 7 shows the procedure of the torque limiting process according to this embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、ステップS22において肯定判断された場合には、ステップS26に進む。ステップS26では、クラッチ38の伝達トルクを低下させるべく(クラッチ38を半クラッチ状態とすべく)、クラッチ38を通電操作する処理を行う。この処理によれば、補機用モータジェネレータ14側からエンジン16側へと入力されるトルクが低下されることから、エンジン回転速度Nrが目標エンジン回転速度Ntgtよりも高くなり、エンジン16の速度毎最大トルクTrmaxが低下されることとなる。これにより、クラッチ38への入力トルクの増大が抑制される。
In this series of processes, if an affirmative determination is made in step S22, the process proceeds to step S26. In step S26, a process of energizing the clutch 38 is performed in order to reduce the transmission torque of the clutch 38 (in order to place the clutch 38 in a half-clutch state). According to this process, since the torque input from the
ちなみに、回転速度FB制御によってMGトルクTmgが過度に増大させられることを回避すべく、合計負荷トルクが上限トルクを上回ると想定される期間において回転速度FB制御を一時的に停止させる処理を行ってもよい。また、その後、クラッチ38を締結状態とする際には、クラッチ38への入力トルクの急増を回避すべく、例えばクラッチ38の伝達効率を「1」に向かって漸増させる処理を行うことが望ましい。 Incidentally, in order to avoid that the MG torque Tmg is excessively increased by the rotational speed FB control, a process for temporarily stopping the rotational speed FB control during a period in which the total load torque is assumed to exceed the upper limit torque is performed. Also good. After that, when the clutch 38 is in the engaged state, it is desirable to perform a process of gradually increasing the transmission efficiency of the clutch 38 toward “1”, for example, in order to avoid a sudden increase in input torque to the clutch 38.
なお、ステップS10、S22において否定判断された場合や、ステップS20、S26の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。 When a negative determination is made in steps S10 and S22, or when the processes in steps S20 and S26 are completed, the series of processes is temporarily ended.
このように、本実施形態では、トルク制限処理として、クラッチ38の伝達トルクを低下させる処理を行うことで、クラッチ38への入力トルクの増大を好適に抑制することができる。 Thus, in the present embodiment, an increase in input torque to the clutch 38 can be suitably suppressed by performing a process of reducing the transmission torque of the clutch 38 as the torque limiting process.
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・補機駆動制御処理手法としては、上記第1の実施形態に例示したものに限らない。例えば、補機用モータジェネレータ14の発電に関して説明すると、補機用モータジェネレータ14の実際の発電電力を目標発電電力にフィードバック制御すべく、補機用インバータ40を通電操作してもよい。この場合、目標発電電力を1段階又は数段階に設定し、目標発電電力に見合ったパワーをエンジン16に生成させるように目標スロットル開度Stgt及び目標エンジン回転速度Ntgtを設定すればよい。
The auxiliary drive control processing method is not limited to the one exemplified in the first embodiment. For example, the power generation of the
・上記第1の実施形態において、合計負荷トルクが上限トルクを上回ると判断される頻度が高いと判断された場合、目標エンジン回転速度Ntgtを上昇させる処理を行ってもよい。この処理によれば、エンジン回転速度Nrを最大生成トルクに対応するエンジン回転速度Nαから高回転側に離間させることができ、クラッチ38への入力トルクが頻繁に上限トルクを上回ろうとする事態の発生の抑制が期待できる。 In the first embodiment, when it is determined that the frequency at which the total load torque is determined to exceed the upper limit torque is high, a process for increasing the target engine speed Ntgt may be performed. According to this process, the engine speed Nr can be separated from the engine speed Nα corresponding to the maximum generated torque to the high speed side, and the input torque to the clutch 38 frequently tends to exceed the upper limit torque. Suppression of the occurrence can be expected.
・上記第1の実施形態では、補機用モータジェネレータ14のd軸上の実電流を「0」としたがこれに限らない。例えば、補機用モータジェネレータ14のリラクタンストルクを利用すべく、d軸上の実電流の絶対値を0よりも大きい値にしてもよい。この場合、MGトルクTmgと、d軸上の実電流及びq軸上の実電流とが関係付けられたマップ等を用いてMGトルクTmgを把握すればよい。
In the first embodiment, the actual current on the d-axis of the
・上記各実施形態において、クランク軸30及び補機用モータジェネレータ14の間に変速機構が設けられる場合、合計負荷トルクを変速機構の変速比によって変換したトルクをクラッチ38への入力トルクとして把握すればよい。
In each of the above embodiments, when a speed change mechanism is provided between the
・上記第1の実施形態では、要求パワー小モード及び要求パワー大モードに応じて目標エンジン回転速度Ntgtを変更する制御ロジックを採用したがこれに限らない。例えば、目標エンジン回転速度Ntgtを1通り(例えば3000rpm)に設定し、要求パワー小モード及び要求パワー大モードに応じて目標スロットル開度Stgtのみ変更する制御ロジックを採用してもよい。また、例えば、目標エンジン回転速度Ntgtを1通りに設定し、要求パワー小モード及び要求パワー大モードに応じて点火プラグ16bによる点火時期を進角側又は遅角側に変更する制御ロジックを採用してもよい。
In the first embodiment, the control logic for changing the target engine rotation speed Ntgt according to the low required power mode and the high required power mode is adopted, but the present invention is not limited to this. For example, a control logic may be adopted in which the target engine speed Ntgt is set to one (for example, 3000 rpm) and only the target throttle opening degree Stgt is changed according to the small required power mode and the large required power mode. In addition, for example, a control logic that sets the target engine speed Ntgt to one and changes the ignition timing by the
また、上記第1の実施形態では、補機要求パワーに応じてエンジン16に生成させるパワーを2段階に設定したがこれに限らず、例えば、補機要求パワーに応じてエンジン16に生成させるパワーを3段階以上の多段階に設定してもよい。
In the first embodiment, the power to be generated by the
・回転機としては、同期回転機に限らず、誘導回転機であってもよい。 -The rotating machine is not limited to a synchronous rotating machine but may be an induction rotating machine.
・上記実施形態では、MGトルクTmgの調節によってエンジン回転速度を目標エンジン回転速度にフィードバック制御したがこれに限らない。例えば、MGトルクTmgに加えて、コンプトルクTcmpの調節によって上記フィードバック制御を行ってもよい。 In the above embodiment, the engine speed is feedback-controlled to the target engine speed by adjusting the MG torque Tmg, but this is not limitative. For example, the feedback control may be performed by adjusting the comp torque Tcmp in addition to the MG torque Tmg.
・車両に搭載される自身の負荷トルクを調節可能な電子制御式の機器としては、補機用モータジェネレータ14及びコンプレッサ42の双方に限らず、これらのうちいずれかであってもよい。また、上記機器としては、補機用モータジェネレータ14及びコンプレッサ42に限らず、例えば、冷却水回路44の電動ポンプ50であってもよい。この場合、機器の負荷トルクを低下させる処理は、例えば電動ポンプ50の駆動を停止させる処理とすればよい。
The electronically controlled device that can adjust its own load torque mounted on the vehicle is not limited to both the
・エンジンとしては、ガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関に限らず、例えば、ディーゼルエンジン等の圧縮着火式内燃機関であってもよい。また、エンジンとしては、単気筒のものに限らず、複数気筒のものであってもよい。更に、本願発明が適用されるシステムとしては、車載システムに限らない。 The engine is not limited to a spark ignition type internal combustion engine such as a gasoline engine, but may be a compression ignition type internal combustion engine such as a diesel engine. Further, the engine is not limited to a single cylinder, and may be a plurality of cylinders. Furthermore, the system to which the present invention is applied is not limited to the in-vehicle system.
14…補機用モータジェネレータ、16…エンジン、30…クランク軸、38…クラッチ、42…コンプレッサ、70…ECU(クラッチの保護装置の一実施形態)。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記クラッチによって前記エンジン及び前記機器の間の動力が伝達状態とされて且つ前記エンジンを動力供給源として前記機器が駆動される状況下、前記クラッチに入力されるトルクが規定トルクを上回ることに基づき、前記クラッチに入力されるトルクを前記規定トルク以下に制限すべく、前記機器の通電操作によって該機器の負荷トルクを制限する処理を行うトルク制限手段を備えることを特徴とするクラッチの保護装置。 An electronically controlled device capable of adjusting its own load torque, an engine mechanically connected to the device and serving as a power supply source for the device, and a state of transmitting or interrupting power between the engine and the device Applied to a system comprising a clutch to be in a state,
Based on the fact that the power input between the engine and the device is transmitted by the clutch and the device is driven using the engine as a power supply source, the torque input to the clutch exceeds the specified torque. A clutch protection device comprising torque limiting means for performing a process of limiting a load torque of the device by energizing operation of the device so as to limit a torque input to the clutch to be equal to or less than the specified torque.
前記燃焼制御手段によって前記燃焼制御が行われる状況下において、エンジン回転速度をその目標値に制御すべく、前記機器の負荷トルクを調節する負荷トルク調節手段とを更に備え、
エンジン回転速度毎における前記エンジンの1燃焼周期中の生成トルクの最大値のうち全回転速度中の最大値を最大生成トルクと定義し、
前記目標値は、前記最大生成トルクに対応する前記エンジン回転速度よりも高回転側に設定され、
前記規定トルクは、前記最大生成トルクよりも小さい値に設定されることを特徴とする請求項1記載のクラッチの保護装置。 Combustion control means for performing combustion control of the engine to cause the engine to generate power required for driving the device;
A load torque adjusting means for adjusting a load torque of the device so as to control the engine rotation speed to the target value under a situation where the combustion control is performed by the combustion control means;
The maximum value of all the rotational speeds among the maximum values of the generated torque during one combustion cycle of the engine at each engine speed is defined as the maximum generated torque
The target value is set on the higher rotation side than the engine rotation speed corresponding to the maximum generated torque,
The clutch protection device according to claim 1, wherein the specified torque is set to a value smaller than the maximum generated torque.
前記機器の駆動に要求されるパワーを前記エンジンに生成させるべく該エンジンの燃焼制御を行う燃焼制御手段と、
前記クラッチによって前記エンジン及び前記機器の間の動力が伝達状態とされて且つ、前記燃焼制御手段によって前記燃焼制御が行われる状況下において、エンジン回転速度をその目標値に制御すべく、前記機器の負荷トルクを調節する負荷トルク調節手段と、
前記負荷トルク調節手段によって前記機器の負荷トルクが調節される状況下、前記クラッチに入力されるトルクが規定トルクを上回ることに基づき、前記クラッチの伝達トルクを前記規定トルク以下にすべく、前記クラッチの通電操作によって前記伝達トルクを低下させる処理を行うトルク制限手段とを備え、
エンジン回転速度毎における前記エンジンの1燃焼周期中の生成トルクの最大値のうち全回転速度中の最大値を最大生成トルクと定義し、
前記目標値は、前記最大生成トルクに対応する前記エンジン回転速度よりも高回転側に設定され、
前記規定トルクは、前記最大生成トルクよりも小さい値に設定されることを特徴とするクラッチの保護装置。 A system comprising an engine, a device that is mechanically coupled to the engine and driven by the engine as a power supply source, and a clutch that is energized to adjust a transmission torque between the engine and the device. Applied,
Combustion control means for performing combustion control of the engine to cause the engine to generate power required for driving the device;
In a situation where the power between the engine and the device is in a transmission state by the clutch and the combustion control is performed by the combustion control means, the engine speed is controlled to the target value. Load torque adjusting means for adjusting the load torque;
In a situation where the load torque of the device is adjusted by the load torque adjusting means, the clutch input torque is set to be less than the specified torque based on the fact that the torque input to the clutch exceeds the specified torque. Torque limiting means for performing a process of reducing the transmission torque by an energization operation of
The maximum value of all the rotational speeds among the maximum values of the generated torque during one combustion cycle of the engine at each engine rotational speed is defined as the maximum generated torque.
The target value is set on the higher rotation side than the engine rotation speed corresponding to the maximum generated torque,
The protection device for a clutch, wherein the specified torque is set to a value smaller than the maximum generated torque.
前記エンジンの始動指示がなされたと判断された場合、前記回転機によって前記出力軸に初期回転を付与するに先立ち、前記回転機及び前記出力軸の双方の回転が停止された状態で前記クラッチによって前記出力軸及び前記回転機の間の動力を伝達状態とさせる始動時処理手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のクラッチの保護装置。 The equipment includes a rotating machine having a function of imparting initial rotation to the output shaft of the engine,
If it is determined that the engine has been instructed to start, prior to applying an initial rotation to the output shaft by the rotating machine, the clutch causes the clutch to rotate with both the rotating machine and the output shaft stopped. The clutch protection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising start-up processing means for transmitting power between the output shaft and the rotating machine.
前記始動時処理手段は、前記最大生成トルクに対応するエンジン回転速度よりも高い回転速度まで前記初期回転の付与によりエンジン回転速度を上昇させた後、前記エンジンの燃焼制御を開始させることを特徴とする請求項4記載のクラッチの保護装置。 The maximum value of all the rotational speeds among the maximum values of the generated torque during one combustion cycle of the engine at each engine rotational speed is defined as the maximum generated torque.
The start time processing means increases the engine rotation speed by applying the initial rotation to a rotation speed higher than the engine rotation speed corresponding to the maximum generated torque, and then starts combustion control of the engine. The clutch protection device according to claim 4.
前記トルク制限手段は、前記回転機に流れる電流に基づき、前記クラッチに入力されるトルクが前記規定トルクを上回るか否かを判断することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のクラッチの保護装置。 The equipment includes a rotating machine,
6. The torque limiting device according to claim 1, wherein the torque limiting unit determines whether or not a torque input to the clutch exceeds the specified torque based on a current flowing through the rotating machine. The clutch protection device as described.
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