JP2020183717A - 車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】過給機に異常が生じ、過給を停止できなくなった場合において、エンジントルクが過剰に大きくなることを抑制することができる車両を提供する。【解決手段】車両において、制御装置は、駆動輪を駆動する駆動装置を制御するように構成される。駆動装置はエンジンを含む。制御装置は、ウェイストゲートバルブ(WGV)が過給実行時の開度で固着している場合(S23にてYES)には、WGVが固着していない場合(S23にてNO)と比べてエンジンから出力されるパワーの変動が抑制されるように駆動装置を制御する(S24)。【選択図】図13

Description

本開示は、車両に関し、特に、車両におけるエンジン出力の制御に関する。
特開2015−58924号公報(特許文献1)には、ターボ式過給機を備えるハイブリッド車両が開示されている。
特開2015−58924号公報
ところで、過給実行中に過給機に異常が生じて過給を停止できなくなると、過給が継続されることによってエンジントルクの制御性が悪化する。そして、制御装置がエンジントルクを十分に制御できなくなることによって、エンジントルクが過大になりやすくなる。エンジントルクが過剰に大きくなると、エンジンに連結される車載装置がダメージを受けることがある。
本開示は、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、過給機に異常が生じ、過給を停止できなくなった場合において、エンジントルクが過剰に大きくなることを抑制することができる車両を提供することである。
本開示に係る車両は、駆動輪と、駆動輪を駆動する駆動装置と、駆動装置を制御するように構成された制御装置とを備える。駆動装置はエンジンを含む。エンジンは、燃焼を行なうエンジン本体と、エンジン本体に接続された吸気通路及び排気通路と、過給機と、排気通路に接続されたバイパス通路と、バイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブ(以下、「WGV」とも称する)とを含む。過給機は、吸気通路に設けられたコンプレッサと、排気通路に設けられたタービンとを備える。バイパス通路は、タービンを迂回して排気を流すように構成される。制御装置は、WGVが過給実行時の開度で固着している場合(以下、「WGV閉固着時」とも称する)には、前記駆動装置を制御することによって、WGVが固着していない場合(以下、「WGV正常時」とも称する)と比べてエンジンから出力されるパワー(以下、「エンジンパワー」とも称する)の変動を抑制するように構成される。
WGVが閉じると、タービンに流入する排気流量が多くなる。タービンは、排気の流れによって駆動され、コンプレッサを回してエンジンの過給を行なう。このため、エンジンの過給を行なうときにはWGVが閉駆動される。WGVが過給実行時の開度で固着している場合には、過給が継続される。
上記の制御装置は、WGV閉固着時(すなわち、過給を停止できなくなった場合)に、WGV正常時(すなわち、過給を停止できる場合)よりもエンジンパワーの変動が抑制されるように上記の駆動装置を制御する。エンジンパワーの変動が抑制されることで、上記の制御装置はエンジントルクを制御しやすくなる。これにより、エンジントルクの過剰な上昇が抑制される。このため、上記の車両によれば、過給機に異常が生じ、過給を停止できなくなった場合において、エンジントルクが過剰に大きくなることを抑制することが可能になる。
上記の制御装置は、運転者のアクセル操作量に基づいて要求エンジンパワー(すなわち、エンジンに要求されるパワー)を決定し、エンジンから出力されるパワーが要求エンジンパワーになるようにエンジンを制御するように構成されてもよい。上記の制御装置は、要求エンジンパワーに基づいてエンジンの目標回転速度及び目標トルクを決定し、エンジンの回転速度及びトルクがそれぞれ目標回転速度及び目標トルクになるようにエンジンを制御するように構成されてもよい。
上記の駆動装置は、無段変速機構をさらに備えてもよい。無段変速機構は、第1回転要素及び第2回転要素を有し、第2回転要素の回転速度に対する第1回転要素の回転速度の比率を連続的に変更可能に構成される。無段変速機構の第1回転要素はエンジンにより駆動され、無段変速機構の第2回転要素から出力される動力は車両の駆動輪に伝達されるように構成されてもよい。こうした構成では、上記比率(ひいては、エンジンと駆動輪との間の変速比)を連続的に変更できるため、エンジンの回転速度を高い自由度で制御することが可能になる。このため、上記構成によれば、要求エンジンパワーに合わせてエンジン動作点を制御しやすくなる。
上記の無段変速機構は、上述した第1回転要素及び第2回転要素に加えて第3回転要素を有するプラネタリギヤを含んでもよい。上記の駆動装置は、プラネタリギヤの第3回転要素に機械的に接続される第1モータジェネレータと、駆動輪に機械的に接続される第2モータジェネレータとをさらに備えてもよい。こうした構成では、第2モータジェネレータによって駆動輪のトルクを調整できるため、エンジンのトルクを高い自由度で制御することが可能になる。このため、上記構成によれば、要求エンジンパワーに合わせてエンジン動作点を制御しやすくなる。また、第1モータジェネレータ及び第2モータジェネレータによって発電を行なうことも可能になる。
上記のように、エンジンと第1モータジェネレータとがプラネタリギヤを介して接続される構成では、エンジントルクが過剰に大きくなることによって、第1モータジェネレータが過剰な回転速度で回転すること(以下、「過回転」とも称する)が発生し得る。ただし、上記の制御装置は、前述のエンジンパワー制御(すなわち、WGV閉固着時にエンジンパワーの変動を抑制する制御)によってエンジントルクが過大になることを抑制できる。このため、上記の車両では、第1モータジェネレータの過回転が抑制される。
上記の制御装置は、車両の加速時に、WGVが過給実行時の開度で固着している場合には、WGVが固着していない場合よりもエンジンから出力されるパワーを緩やかに上昇させるようにしてもよい。
上記のように、WGV閉固着時におけるエンジンパワーの上昇をWGV正常時におけるエンジンパワーの上昇よりも緩やかにすることで、WGV閉固着時におけるエンジンパワーの上昇を抑制することができる。制御装置は、WGV閉固着時に要求エンジンパワーを補正することによってWGV閉固着時におけるエンジンパワーの上昇を緩やかにしてもよい。また、制御装置は、以下に説明するように、エンジンパワーの上昇レートに対する上限値を用いて、WGV閉固着時におけるエンジンパワーの上昇を緩やかにしてもよい。
上記の制御装置は、エンジンから出力されるパワーの単位時間あたりの上昇量(以下、「上昇レート」とも称する)が上限値以下になるように駆動装置を制御するように構成されてもよい。WGV正常時の上限値よりもWGV閉固着時の上限値のほうが小さくてもよい。
上記のように、エンジンパワーの上昇レートの上限値を変えることで、エンジンパワーの上昇しやすさを調整することができる。エンジンパワーは上昇レートの上限値を超える速度では上昇しないため、上昇レートの上限値が小さくなるほどエンジンパワーは上昇しにくくなる。WGV閉固着時におけるエンジンパワーの上昇レートの上限値をWGV正常時よりも小さくすることで、WGV閉固着時におけるエンジンパワーの上昇がWGV正常時よりも抑制される。
上記の制御装置は、WGVが過給実行時の開度で固着している場合に車両を退避走行させるように構成されてもよい。こうした構成では、WGV閉固着時(すなわち、車両の退避走行中)にエンジンパワーの変動が抑制されることによってエンジントルクの制御性を向上させることができる。車両の退避走行中にエンジントルクの制御性が向上することで、エンジントルクが過大になることを抑制できる。また、制御装置は、車両の退避走行中におけるエンジンの回転速度を所望の回転速度に制御しやすくなる。なお、退避走行は、車両の走行中に異常が生じた場合に車両を安全な場所まで移動させるための走行である。たとえば、退避走行によって車両を道路脇に退避させてもよい。
上記の車両は、WGVを駆動するWGVアクチュエータをさらに備えてもよい。上記の制御装置は、エンジンのトルクが閾値(以下、「閾値Th」とも称する)を超えているときには、WGVを過給実行時の開度に閉じるようにWGVアクチュエータに指令(以下、「閉指令」とも称する)を出し、エンジンのトルクが閾値Thを下回るときには、WGVを開くようにWGVアクチュエータに指令(以下、「開指令」とも称する)を出すように構成されてもよい。こうした構成では、トルクの大小によって過給の実行/停止を切り替えることができる。すなわち、制御装置からの閉指令に従ってWGVアクチュエータがWGVを閉じたときに過給が実行され、制御装置からの開指令に従ってWGVアクチュエータがWGVを開いたときに過給が停止する。
上記の車両は、エンジンの過給圧を検出する過給圧センサと、エンジンの吸気流量を検出するエアフローメータとの少なくとも一方をさらに備えてもよい。上記の制御装置は、WGVアクチュエータに開指令を出したときの過給圧及び吸気流量の少なくとも一方の挙動を用いて、WGVが過給実行時の開度で固着しているか否かを判断するように構成されてもよい。
WGVの開度が大きくなるほど、エンジンの吸気流量が減り、エンジンの過給圧が低下する。このため、制御装置は、WGVアクチュエータに指示を出したときに過給圧及び吸気流量の少なくとも一方がどのように変わったかを確認することによって、WGVが指示どおりに動いたか否かを診断することができる。上記の構成によれば、制御装置がセンサの検出値を用いてWGVの固着診断の結果を得ることができる。
なお、上記の過給圧センサ及びエアフローメータの各々としては、たとえば、車両のエンジン制御で使用されているセンサを使用することができる。ただしこれに限られず、上記の過給圧センサ及びエアフローメータの各々は、診断で使用するデータを高い感度で取得できる位置に設けられた診断用のセンサであってもよい。
上記のWGVアクチュエータは、負圧を利用してWGVを駆動するように構成されてもよい。負圧式のWGVは、電動式のWGVと比べて、前述の固着が生じやすい傾向がある。上記のWGVアクチュエータは、負圧を発生する負圧ポンプを含んで構成されてもよい。負圧ポンプは、エンジンによって駆動される機械式ポンプであってもよいし、電動ポンプであってもよい。
過給実行時の開度は全閉開度であってもよい。過給実行時の開度が全閉開度であることで、過給によって大きなエンジンパワーが得られやすくなる。また、過給停止時の開度は全開開度であってもよい。過給停止時の開度が全開開度であることで、過給による燃費悪化を抑制しやすくなる。なお、WGVの全閉開度は、バイパス通路における排気の流通をWGVが遮断する開度を意味する。WGVの全開開度はWGVの最大開度(すなわち、WGVが最も開いた開度)を意味する。
本開示によれば、過給機に異常が生じ、過給を停止できなくなった場合において、エンジントルクが過剰に大きくなることを抑制することができる車両を提供することが可能になる。
本開示の実施の形態に係る車両の駆動装置を示す図である。 本開示の実施の形態に係る車両のエンジンを示す図である。 本開示の実施の形態に係る車両の制御システムを示す図である。 本開示の実施の形態に係る車両において、HV走行中におけるプラネタリギヤの各回転要素(サンギヤ、キャリヤ、リングギヤ)の回転速度の関係の一例を示す共線図である。 本開示の実施の形態に係る車両において、EV走行中におけるプラネタリギヤの各回転要素(サンギヤ、キャリヤ、リングギヤ)の回転速度の関係の一例を示す共線図である。 本開示の実施の形態に係る車両において、停車中におけるプラネタリギヤの各回転要素(サンギヤ、キャリヤ、リングギヤ)の回転速度の関係の一例を示す共線図である。 本開示の実施の形態に係る車両の制御装置の構成要素を機能別に示す機能ブロック図である。 本開示の実施の形態に係る車両の駆動装置の制御量を決定する手順を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態に係る車両のエンジン制御で使用される推奨動作ラインの一例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る過給制御の処理手順を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態に係る退避走行制御を説明するための図である。 第1モータジェネレータの過回転を説明するための図である。 本開示の実施の形態に係る車両の制御装置によって実行されるWGV閉固着診断の処理手順を示すフローチャートである。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。以下では、電子制御ユニット(Electronic Control Unit)を「ECU」とも称する。また、ハイブリッド車両(Hybrid Vehicle)を「HV」、電気自動車(Electric Vehicle)を「EV」とも称する。
図1は、この実施の形態に係る車両の駆動装置を示す図である。この実施の形態では、前輪駆動の4輪自動車(より特定的には、ハイブリッド車両)を想定しているが、車輪の数及び駆動方式は適宜変更可能である。たとえば、駆動方式は4輪駆動であってもよい。
図1を参照して、車両の駆動装置10は、エンジン13及びMG(Motor Generator)14,15を走行用の動力源として備える。MG14及び15の各々は、駆動電力が供給されることによりトルクを出力するモータとしての機能と、トルクが与えられることにより発電電力を発生する発電機としての機能との両方を兼ね備えるモータジェネレータである。MG14及び15の各々としては、交流モータ(たとえば、永久磁石式同期モータ又は誘導モータ)が用いられる。MG14は、第1インバータ16を含む電気回路を介してバッテリ18に電気的に接続されている。MG15は、第2インバータ17を含む電気回路を介してバッテリ18に電気的に接続されている。第1インバータ16及び第2インバータ17は、後述するPCU19(図3参照)に含まれる。MG14、15はそれぞれロータ軸23、30を有する。ロータ軸23、30はそれぞれMG14、15の回転軸に相当する。この実施の形態に係るMG14、MG15はそれぞれ、本開示に係る「第1モータジェネレータ(MG1)」、「第2モータジェネレータ(MG2)」の一例に相当する。
バッテリ18は、たとえば二次電池を含んで構成される。二次電池としては、たとえばリチウムイオン電池を採用できる。バッテリ18は、電気的に接続された複数の二次電池(たとえば、リチウムイオン電池)から構成される組電池を含んでいてもよい。なお、バッテリ18を構成する二次電池は、リチウムイオン電池に限られず、他の二次電池(たとえば、ニッケル水素電池)であってもよい。バッテリ18として、電解液式二次電池を採用してもよいし、全固体式二次電池を採用してもよい。バッテリ18としては、任意の蓄電装置を採用可能であり、大容量のキャパシタなども採用可能である。
駆動装置10は、遊星歯車機構20を含む。エンジン13及びMG14は、遊星歯車機構20に連結されている。遊星歯車機構20は、シングルピニオン型のプラネタリギヤであり、エンジン13の出力軸22と同一の軸線Cnt上に配置されている。
遊星歯車機構20は、サンギヤSと、サンギヤSと同軸に配置されたリングギヤRと、サンギヤS及びリングギヤRに噛み合うピニオンギヤPと、ピニオンギヤPを自転及び公転可能に保持するキャリヤCとを有する。エンジン13及びMG14の各々は遊星歯車機構20を介して駆動輪24に機械的に連結される。エンジン13の出力軸22は、キャリヤCに連結されている。MG14のロータ軸23は、サンギヤSに連結されている。リングギヤRは、出力ギヤ21に連結されている。
遊星歯車機構20は、3つの回転要素、すなわち入力要素、出力要素、及び反力要素を有する。遊星歯車機構20においては、キャリヤCが入力要素に、リングギヤRが出力要素に、サンギヤSが反力要素になる。この実施の形態に係るキャリヤC、リングギヤR、サンギヤSはそれぞれ、本開示に係る「第1回転要素」、「第2回転要素」、「第3回転要素」の一例に相当する。
キャリヤCには、エンジン13が出力するトルクが入力される。遊星歯車機構20は、エンジン13が出力軸22に出力するトルクをサンギヤS(ひいては、MG14)とリングギヤR(ひいては、出力ギヤ21)とに分割して伝達するように構成される。リングギヤRは出力ギヤ21へトルクを出力し、サンギヤSには、MG14による反力トルクが作用する。遊星歯車機構20(プラネタリギヤ)から出力される動力(すなわち、出力ギヤ21に出力される動力)は、以下に説明するドリブンギヤ26、カウンタシャフト25、ドライブギヤ27、デファレンシャルギヤ28、及びドライブシャフト32,33を介して、駆動輪24に伝達される。
駆動装置10は、カウンタシャフト25、ドリブンギヤ26、ドライブギヤ27、デファレンシャルギヤ28、ドライブギヤ31、及びドライブシャフト32,33をさらに備える。デファレンシャルギヤ28は、終減速機に相当し、リングギヤ29を含んで構成される。
遊星歯車機構20及びMG15は、遊星歯車機構20から出力される動力とMG15から出力される動力とが合わさって駆動輪24に伝達されるように構成される。具体的には、遊星歯車機構20のリングギヤRに連結された出力ギヤ21は、ドリブンギヤ26に噛み合っている。また、MG15のロータ軸30に取り付けられたドライブギヤ31も、ドリブンギヤ26に噛み合っている。カウンタシャフト25は、ドリブンギヤ26に取り付けられ、軸線Cntと平行に配置されている。ドライブギヤ27は、カウンタシャフト25に取り付けられ、デファレンシャルギヤ28のリングギヤ29に噛み合っている。ドリブンギヤ26は、MG15がロータ軸30に出力したトルクと、リングギヤRから出力ギヤ21に出力されたトルクとを合成するように作用する。このように合成された駆動トルクは、デファレンシャルギヤ28から左右に延びたドライブシャフト32,33を介して駆動輪24に伝達される。
駆動装置10は、機械式のオイルポンプ36と電動オイルポンプ38とをさらに備える。オイルポンプ36は、出力軸22と同軸に設けられている。オイルポンプ36は、エンジン13によって駆動される。オイルポンプ36は、エンジン13が作動しているときに、遊星歯車機構20、MG14、MG15、及びデファレンシャルギヤ28に潤滑油を送る。電動オイルポンプ38は、バッテリ18又は図示しない他の車載バッテリ(たとえば、補機バッテリ)から供給される電力によって駆動され、後述するHVECU62(図3参照)によって制御される。電動オイルポンプ38は、エンジン13が停止しているときに、遊星歯車機構20、MG14、MG15、及びデファレンシャルギヤ28に潤滑油を送る。オイルポンプ36及び電動オイルポンプ38の各々によって送られる潤滑油は、冷却機能を有する。
図2は、エンジン13の構成を示す図である。図2を参照して、エンジン13は、たとえば直列4気筒型の火花点火式内燃機関である。エンジン13は、4つの気筒40a,40b,40c,40dを含むエンジン本体13aを備える。エンジン本体13aにおいては、4つの気筒40a,40b,40c,40dが一方向に並べられている。以下、区別して説明する場合を除いて、気筒40a,40b,40c,40dの各々を「気筒40」と記載する。
エンジン本体13aの各気筒40には吸気通路41及び排気通路42が接続されている。吸気通路41は、各気筒40に2つずつ設けられた吸気バルブ43により開閉され、排気通路42は、各気筒40に2つずつ設けられた排気バルブ44により開閉される。吸気通路41を通じてエンジン本体13aに供給される空気に燃料(たとえば、ガソリン)を加えることにより空気と燃料との混合気が生成される。燃料は、たとえば気筒40毎に設けられたインジェクタ46により気筒40内で噴射され、気筒40内で混合気が生成される。そして、気筒40毎に設けられた点火プラグ45が気筒40内で混合気に点火する。こうして、各気筒40で燃焼が行なわれる。各気筒40で混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーは、各気筒40内のピストン(図示せず)により運動エネルギーに変換されて出力軸22(図1)に出力される。なお、燃料供給方式は、上記筒内噴射に限られず、ポート噴射であってもよいし、筒内噴射とポート噴射との併用であってもよい。
エンジン13は、排気エネルギーを利用して吸入空気を過給するターボ式の過給機47を備える。過給機47は、コンプレッサ48、タービン53、及びシャフト53aを備えるターボチャージャである。コンプレッサ48とタービン53とは、互いにシャフト53aを介して連結されて一体的に回転するように構成される。エンジン本体13aから排出される排気の流れを受けて回転するタービン53の回転力はシャフト53aを介してコンプレッサ48に伝達される。コンプレッサ48が回転することによって、エンジン本体13aへ向かう吸気が圧縮され、圧縮された空気がエンジン本体13aに供給される。過給機47は、排気エネルギーを利用してタービン53及びコンプレッサ48を回転させることによって、吸入空気の過給(すなわち、エンジン本体13aに吸入される空気の密度を高めること)を行なうように構成される。
コンプレッサ48は、吸気通路41に配置されている。吸気通路41においてコンプレッサ48よりも上流側の位置には、エアフローメータ50が設けられている。エアフローメータ50は、吸気通路41内を流れる空気の流量に応じた信号を出力するように構成される。吸気通路41においてコンプレッサ48よりも下流側の位置には、インタークーラ51が設けられている。インタークーラ51は、コンプレッサ48により圧縮された吸気を冷却するように構成される。吸気通路41においてインタークーラ51よりも下流側の位置には、スロットル弁(吸気絞り弁)49が設けられている。スロットル弁49は、吸気通路41内を流れる吸気の流量を調整可能に構成される。この実施の形態では、全閉から全開までの範囲で連続的に開度を変更可能なバルブを、スロットル弁49として採用する。スロットル弁49の開度は、後述するHVECU62(図3参照)によって制御される。吸気通路41に流入する空気は、エアフローメータ50、コンプレッサ48、インタークーラ51、及びスロットル弁49を、この順に通ってエンジン本体13aの各気筒40に供給される。
タービン53は、排気通路42に配置されている。また、排気通路42におけるタービン53よりも下流側には、スタート触媒コンバータ56及び後処理装置57が設けられている。さらに、排気通路42には、以下に説明するWGV装置500が設けられている。
WGV装置500は、エンジン本体13aから排出される排気をタービン53を迂回して流すとともに、迂回させる排気の量を調整可能に構成される。WGV装置500は、バイパス通路510と、ウェイストゲートバルブ(WGV)520と、WGVアクチュエータ530とを備える。
バイパス通路510は、排気通路42に接続され、タービン53を迂回して排気を流すように構成される。バイパス通路510は、排気通路42におけるタービン53よりも上流の部位(たとえば、エンジン本体13aとタービン53との間)から分岐し、排気通路42におけるタービン53よりも下流の部位(たとえば、タービン53とスタート触媒コンバータ56との間)に合流する。
WGV520は、バイパス通路510に配置され、エンジン本体13aからバイパス通路510に導かれる排気の流量を調整可能に構成される。エンジン本体13aからバイパス通路510に導かれる排気の流量が増えるほど、エンジン本体13aからタービン53に導かれる排気の流量が少なくなる。WGV520の開度によって、タービン53に流入する排気流量(ひいては、過給圧)が変わる。WGV520が閉じるほど(すなわち、全閉状態に近づくほど)、タービン53に流入する排気流量が多くなり、吸入空気の圧力(すなわち、過給圧)が高くなる。
WGV520は、WGVアクチュエータ530によって駆動される負圧式のバルブである。WGVアクチュエータ530は、負圧駆動式のダイアフラム531と、負圧ポンプ533とを備える。ダイアフラム531はWGV520に連結され、ダイアフラム531に導入された負圧によってWGV520が駆動される。この実施の形態では、WGV520がノーマルクローズのバルブであり、ダイアフラム531に作用する負圧が大きくなるほどWGV520の開度が大きくなる。
負圧ポンプ533は配管を介してダイアフラム531に接続されている。この実施の形態では、負圧ポンプ533として、負圧を発生する電動ポンプを採用する。負圧ポンプ533が作動すると、ダイアフラム531に負圧が作用し、WGV520が開く。負圧ポンプ533が停止すると、ダイアフラム531に負圧が作用しなくなり、WGV520が閉じる。負圧ポンプ533は、ダイアフラム531に作用する負圧の大きさを調整可能に構成される。負圧ポンプ533は、後述するHVECU62(図3参照)によって制御される。HVECU62は、負圧ポンプ533の駆動量を制御することによって、ダイアフラム531に作用する負圧の大きさを調整することができる。
エンジン本体13aから排出される排気はタービン53及びWGV520のいずれかを通り、スタート触媒コンバータ56及び後処理装置57により有害物質が除去されてから大気に放出される。後処理装置57は、たとえば三元触媒を含む。
エンジン13には、吸気通路41に排気を流入させるEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置58が設けられている。EGR装置58は、EGR通路59、EGR弁60、及びEGRクーラ61を備える。EGR通路59は、排気通路42におけるスタート触媒コンバータ56と後処理装置57との間の部位と、吸気通路41におけるコンプレッサ48とエアフローメータ50との間の部位とを接続することによって、排気通路42から排気の一部をEGRガスとして取り出して吸気通路41に導くように構成される。EGR通路59には、EGR弁60及びEGRクーラ61が設けられている。EGR弁60は、EGR通路59を流れるEGRガスの流量を調整可能に構成される。EGRクーラ61は、EGR通路59を流れるEGRガスを冷却するように構成される。
図3は、この実施の形態に係る車両の制御システムを示す図である。図1及び図2とともに図3を参照して、車両の制御システムは、HVECU62、MGECU63、及びエンジンECU64を備える。HVECU62には、前述したエアフローメータ50のほか、アクセルセンサ66、車速センサ67、MG1回転速度センサ68、MG2回転速度センサ69、エンジン回転速度センサ70、タービン回転速度センサ71、過給圧センサ72、SOCセンサ73、MG1温度センサ74、MG2温度センサ75、INV1温度センサ76、INV2温度センサ77、触媒温度センサ78、及び過給機温度センサ79が接続されている。
アクセルセンサ66は、アクセル操作量(たとえば、図示しないアクセルペダルの踏込み量)に応じた信号をHVECU62に出力する。アクセル操作量は、運転者が車両に要求する加速量(以下、「要求加速量」とも称する)を示すパラメータである。アクセル操作量が大きいほど運転者の要求加速量は大きい。車速センサ67は、車速(すなわち、車両の走行速度)に応じた信号をHVECU62に出力する。MG1回転速度センサ68は、MG14の回転速度に応じた信号をHVECU62に出力する。MG2回転速度センサ69は、MG15の回転速度に応じた信号をHVECU62に出力する。エンジン回転速度センサ70は、エンジン13の出力軸22の回転速度に応じた信号をHVECU62に出力する。タービン回転速度センサ71は、過給機47のタービン53の回転速度に応じた信号をHVECU62に出力する。過給圧センサ72は、エンジン13の過給圧に応じた信号をHVECU62に出力する。過給圧センサ72は、たとえば図2に示すように、吸気通路41の吸気マニホールドに設けられ、吸気マニホールド内の圧力を検出するように構成される。
SOCセンサ73は、バッテリ18の満充電量(すなわち、蓄電容量)に対する残存充電量の比率であるSOC(State of Charge)に応じた信号をHVECU62に出力する。MG1温度センサ74は、MG14の温度に応じた信号をHVECU62に出力する。MG2温度センサ75は、MG15の温度に応じた信号をHVECU62に出力する。INV1温度センサ76は、第1インバータ16の温度に応じた信号をHVECU62に出力する。INV2温度センサ77は、第2インバータ17の温度に応じた信号をHVECU62に出力する。触媒温度センサ78は、後処理装置57の温度に応じた信号をHVECU62に出力する。過給機温度センサ79は、過給機47における所定部位の温度(たとえば、タービン53の温度)に応じた信号をHVECU62に出力する。
HVECU62は、プロセッサ62a、RAM(Random Access Memory)62b、及び記憶装置62c、さらには図示しない入出力ポート及びタイマを含んで構成される。プロセッサ62aとしては、たとえばCPU(Central Processing Unit)を採用できる。RAM62bは、プロセッサ62aによって処理されるデータを一時的に記憶する作業用メモリとして機能する。記憶装置62cは、格納された情報を保存可能に構成される。記憶装置62cは、たとえば、ROM(Read Only Memory)及び書き換え可能な不揮発性メモリを含む。記憶装置62cには、プログラムのほか、プログラムで使用される情報(たとえば、マップ、数式、及び各種パラメータ)が記憶されている。記憶装置62cに記憶されているプログラムをプロセッサ62aが実行することで、車両の各種制御が実行される。なお、他のECU(たとえば、MGECU63及びエンジンECU64)も、HVECU62と同様のハードウェア構成を有する。この実施の形態では、HVECU62、MGECU63、及びエンジンECU64が分かれているが、これらの機能を1つのECUが具備してもよい。
HVECU62は、エンジン13を制御するための指令をエンジンECU64に出力するように構成される。エンジンECU64は、HVECU62からの指令に従って、スロットル弁49、点火プラグ45、インジェクタ46、WGVアクチュエータ530、及びEGR弁60を制御するように構成される。HVECU62はエンジンECU64を通じてエンジン制御を行なうことができる。
HVECU62は、MG14及びMG15の各々を制御するための指令をMGECU63に出力するように構成される。車両はPCU(Power Control Unit)19をさらに備える。MGECU63は、PCU19を通じてMG14及びMG15を制御するように構成される。MGECU63は、HVECU62からの指令に従って、MG14及びMG15の各々の目標トルクに対応した電流信号(たとえば、電流の大きさ及び周波数を示す信号)を生成し、生成した電流信号をPCU19に出力するように構成される。HVECU62はMGECU63を通じてモータ制御を行なうことができる。
PCU19は、第1インバータ16、第2インバータ17、及びコンバータ65を備える。MG14及びMG15の各々は、PCU19に電気的に接続される。第1インバータ16及びコンバータ65は、バッテリ18とMG14との間で電力変換を行なうように構成される。第2インバータ17及びコンバータ65は、バッテリ18とMG15との間で電力変換を行なうように構成される。PCU19は、バッテリ18に蓄積された電力をMG14及びMG15の各々に供給するとともに、MG14及びMG15の各々により発電された電力をバッテリ18に供給するように構成される。PCU19は、MG14,15の状態を別々に制御可能に構成され、たとえば、MG14を回生状態(すなわち、発電状態)にしつつ、MG15を力行状態にすることができる。PCU19は、MG14及びMG15の一方で発電された電力を他方に供給可能に構成される。MG14及びMG15は相互に電力の授受が可能に構成される。
車両は、HV走行とEV走行とを行なうように構成される。HV走行は、エンジン13で走行駆動力を発生させながらエンジン13及びMG15によって行なわれる走行である。EV走行は、エンジン13が停止した状態でMG15によって行なわれる走行である。エンジン13が停止した状態では、エンジン本体13aにおける燃焼が行なわれなくなる。エンジン本体13aにおける燃焼が停止すると、エンジン13で燃焼エネルギー(ひいては、車両の走行駆動力)が発生しなくなる。HVECU62は状況に応じてEV走行及びHV走行を切り替えるように構成される。また、図1に示した遊星歯車機構20は無段変速機構として機能し得る。遊星歯車機構20は、出力要素(リングギヤR)の回転速度に対する入力要素(キャリヤC)の回転速度の比率を連続的に変更可能に構成される。HVECU62がMG14の回転速度を制御することによってエンジン13の回転速度を調整することができる。HVECU62は、MG14に流す電流の大きさ及び周波数に応じてMG14の回転速度を任意に制御することができる。
図4は、HV走行中における遊星歯車機構20のサンギヤS、キャリヤC、及びリングギヤRの各々の回転速度の関係の一例を示す共線図である。図4を参照して、HV走行の一例では、エンジン13から出力されたトルク(すなわち、キャリヤCに入力されたトルク)を駆動輪24に伝達する際に、MG14により反力を遊星歯車機構20のサンギヤSに作用させる。そのため、サンギヤSが反力要素として機能する。HV走行では、加速要求に基づく目標エンジントルクに応じたトルクを駆動輪24に作用させるために、目標エンジントルクに対する反力トルクをMG14に出力させる。この反力トルクを利用してMG14に回生発電を実行させることができる。
図5は、EV走行中における遊星歯車機構20のサンギヤS、キャリヤC、及びリングギヤRの各々の回転速度の関係の一例を示す共線図である。図5を参照して、EV走行では、エンジン13を停止してMG15により走行駆動力を発生させる。EV走行中は、HVECU62が点火プラグ45及びインジェクタ46を制御して、エンジン13で燃焼が行なわれないようにする。EV走行は、エンジン13が回転していない状態で行なわれるため、図5に示すように、キャリヤCの回転速度は0になる。
図6は、停車中における遊星歯車機構20のサンギヤS、キャリヤC、及びリングギヤRの各々の回転速度の関係の一例を示す共線図である。図6を参照して、HVECU62がエンジン13及びMG14,15を制御して、サンギヤS、キャリヤC、及びリングギヤRの各々の回転速度を0にすることで、車両の走行が停止し、車両が停車状態になる。
ところで、公知のエンジン制御では、過給実行中に過給機に異常が生じて過給を停止できなくなると、過給が継続されることによってエンジントルクの制御性が悪化し、エンジントルクが過大になりやすくなる。
これに対し、この実施の形態に係る車両は、以下に説明する構成を有することにより、過給機47に異常が生じ、過給を停止できなくなった場合において、エンジントルクが過剰に大きくなることを抑制することができる。
この実施の形態に係る車両のHVECU62は、WGV520が過給実行時の開度で固着している場合(すなわち、WGV閉固着時)に、WGV520が固着していない場合(すなわち、WGV正常時)と比べてエンジンパワー(すなわち、エンジン13から出力されるパワー)の変動が抑制されるように駆動装置10(たとえば、エンジン13、MG14、及びMG15)を制御するように構成される。この実施の形態に係るHVECU62は、本開示に係る「制御装置」の一例に相当する。
図7は、HVECU62の構成要素を機能別に示す機能ブロック図である。図7を参照して、HVECU62は、通常走行制御部621と、WGV診断部622と、退避走行制御部623とを含む。HVECU62における上記各部は、たとえば、図3に示したプロセッサ62aと、プロセッサ62aにより実行されるプログラムとによって具現化される。ただしこれに限られず、これら各部は、専用のハードウェア(電子回路)によって具現化されてもよい。
車両は、ユーザからの入力を受け付ける入力装置101をさらに備える。入力装置101は、ユーザによって操作され、ユーザの操作に対応する信号をHVECU62へ出力する。たとえば、ユーザは、入力装置101を通じて、所定の指示又は要求をHVECU62に入力したり、パラメータの値をHVECU62に設定したりすることができる。通信方式は有線でも無線でもよい。入力装置101としては、たとえば運転席周辺(たとえば、ステアリングホイール又はインストルメントパネル)に設けられた各種スイッチ(押しボタンスイッチ、スライドスイッチ等)を採用できる。ただしこれに限られず、各種ポインティングデバイス(マウス、タッチパッド等)、キーボード、タッチパネルなども、入力装置101として採用可能である。入力装置101は、携帯機器(たとえば、スマートフォン)の操作部であってもよいし、カーナビゲーションシステムの操作部であってもよい。
車両は、報知装置102をさらに備える。報知装置102は、HVECU62から要求があったときに、ユーザ(たとえば、運転者)へ所定の報知処理を行なうように構成される。報知装置102の例としては、表示装置(たとえば、メータパネル又はヘッドアップディスプレイ)、スピーカー、ランプが挙げられる。報知装置102は、携帯機器(たとえば、スマートフォン)の表示部であってもよいし、カーナビゲーションシステムの表示部であってもよい。
通常走行制御部621は、WGV520が固着していない場合に車両の走行制御を行なうように構成される。通常走行制御部621は、状況に応じてEV走行/HV走行を切り替えるように構成される。たとえば、通常走行制御部621は、低速かつ低負荷の走行条件ではEV走行を行ない、高速かつ高負荷の走行条件ではHV走行を行なう。
HV走行では、通常走行制御部621が、要求エンジンパワーPe(すなわち、エンジン13に要求されるパワー)を決定し、エンジン13から出力されるパワーが要求エンジンパワーPeになるようにエンジン13を制御する。
記憶装置62cには、要求エンジンパワーPeを算出する処理を定めるプログラム(以下、「Pe算出プログラム」とも称する)が予め記憶されている。図示は割愛しているが、記憶装置62cには、Pe算出プログラムによって算出された要求エンジンパワーPeに従って駆動装置10を制御する処理を定めるプログラムも予め記憶されている。さらに、後述する駆動力取得情報(すなわち、運転者の要求加速量に対応する要求駆動力を示す情報)、及び推奨動作ライン(すなわち、要求エンジンパワーPeごとの目標動作点を示す情報)も、予め記憶装置62cに記憶されている。通常走行制御部621は、要求エンジンパワーPeに基づいてエンジン13の目標動作点を決定し、エンジン動作点が目標動作点になるようにエンジン13を制御する。目標動作点は、エンジントルクとエンジン回転速度との座標平面(以下、「Te−Ne座標平面」とも称する)上において、目標エンジントルクと目標エンジン回転速度とによって規定されるエンジン動作点である。
図8は、この実施の形態に係る車両の駆動装置10の制御量を決定する手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定周期毎にメインルーチン(図示せず)から呼び出されて繰り返し実行される。
図1〜図3とともに図8を参照して、通常走行制御部621は、ステップ(以下、単に「S」とも表記する)101において、車両の状態を示す情報(たとえば、アクセル操作量、選択中のシフトレンジ、及び車速)を取得する。続けて、通常走行制御部621は、S102において、車両の状態に対応する要求駆動力を取得する。通常走行制御部621は、要求駆動力を取得するときに、車両の状態と要求駆動力との関係を示す情報(以下、「駆動力取得情報」とも称する)を参照してもよい。駆動力取得情報は、シフトレンジ毎に予め準備された、アクセル操作量と車速との関係を示すマップであってもよい。
S103では、通常走行制御部621が、上記S102で取得した要求駆動力に車速を乗算し、所定の損失パワーを上乗せして車両の走行パワーを算出する。S104では、通常走行制御部621が、バッテリ18に要求する充放電量(以下、「要求充放電量」とも称する)を決定し、上記S103で算出した走行パワーに要求充放電量(充電側を正値とする)を加算して、車両のシステムパワーを算出する。通常走行制御部621は、バッテリ18のSOCが低いほど要求充放電量を正側に大きくし、バッテリ18のSOCが高い場合には要求充放電量を負値とすることができる。
S105では、通常走行制御部621が、上記のように算出された走行パワー及びシステムパワーを用いて、エンジン13の作動/停止を判断する。たとえば、走行パワーが所定値(以下、「Th1」とも表記する)よりも大きい場合には、通常走行制御部621はエンジン13を作動させる旨判断する。また、システムパワーが所定値(以下、「Th2」とも表記する)よりも大きい場合にも、通常走行制御部621はエンジン13を作動させる旨判断する。走行パワーがTh1以下であり、かつ、システムパワーがTh2以下である場合には、通常走行制御部621はエンジン13を停止させる旨判断する。
通常走行制御部621がエンジン13を作動させる旨判断すると、車両の走行がHV走行になる。HV走行では、S106以降の処理が実行される。S106以降の処理により、車両の走行及び/又は発電のために、エンジン13が作動状態になる。他方、通常走行制御部621がエンジン13を停止させる旨判断すると、車両の走行がEV走行になる。EV走行では、図示しないモータトルク算出処理が実行され、要求駆動力に基づいてMG15のトルクが算出される。
S106では、通常走行制御部621が、上記S104で算出されたシステムパワーから要求エンジンパワーPeを算出する。通常走行制御部621は、システムパワーに所定の演算処理を行なうことにより、要求エンジンパワーPeを得ることができる。
S107では、通常走行制御部621が、上記S106で算出された要求エンジンパワーPeに基づいて、目標エンジン回転速度(以下、「目標Ne」とも表記する)を決定する。この実施の形態では、通常走行制御部621が、Te−Ne座標平面において、要求エンジンパワーPeに対応する等パワーラインと、推奨動作ライン(たとえば、後述する図9中の線L3)との交点(すなわち、推奨動作点)を、目標動作点として決定する。そして、通常走行制御部621は、目標動作点のエンジン回転速度を、目標Neとして決定する。また、通常走行制御部621は、目標動作点のエンジントルクを、目標エンジントルク(以下、「目標Te」とも表記する)として決定する。要求エンジンパワーPe及び目標Neは、エンジン13に対するエンジン運転状態指令に相当し、通常走行制御部621からエンジンECU64へ送信される。
S108では、通常走行制御部621が、目標Neを用いてMG14のトルク(以下、「Tg」とも表記する)を算出する。MG14に発生させるトルク(すなわち、Tg)は、エンジン13の動作点が目標動作点になるように算出される。通常走行制御部621は、たとえば遊星歯車機構20(図1)のプラネタリギヤ比を含む数式に従って、目標NeからTgを求めることができる。Tgは、MG14に対するトルク指令に相当し、HVECU62からMGECU63へ送信される。
S109では、通常走行制御部621が、Tgを用いてエンジン直行トルク(以下、「Tep」とも表記する)を算出する。Tepは、遊星歯車機構20(図1)から出力されるトルクに相当する。エンジントルクが遊星歯車機構20のキャリヤCに入力されると、遊星歯車機構20のリングギヤRからエンジン直行トルク(Tep)が出力される。通常走行制御部621は、たとえば遊星歯車機構20のプラネタリギヤ比を含む数式に従って、TgからTepを求めることができる。
S110では、通常走行制御部621が、上記S102で取得した要求駆動力と、上記S109で算出したTepとを用いて、MG15のトルク(以下、「Tm」とも表記する)を算出する。MG15に発生させるトルク(すなわち、Tm)は、要求駆動力が駆動輪24(図1)に出力されるように算出される。通常走行制御部621は、たとえば要求駆動力からTepを減算して、Tmを算出する。Tmは、MG15に対するトルク指令に相当し、HVECU62からMGECU63へ送信される。
図9は、この実施の形態に係る車両のエンジン制御で使用される推奨動作ラインの一例を示す図である。図9に示すTe−Ne座標平面上には、線L1〜L3及びL41,L42が描かれている。図9において、線L1は、エンジン13が出力可能な最大トルクを示すラインである。線L2は、過給状態とNA状態(自然吸気状態)との境界(すなわち、閾値Th)を示すラインである。線L41及び線L42の各々は、要求エンジンパワーPeに対応する等パワーラインである。線L41は、小さい要求エンジンパワーPeに対応する等パワーラインを示し、線L42は、大きい要求エンジンパワーPeに対応する等パワーラインを示す。なお、エンジンパワーはエンジン回転速度とエンジントルクとの積に相当する。
図9を参照して、線L3は、推奨動作ライン(すなわち、エンジン13の推奨動作点を示すライン)である。この実施の形態では、推奨動作ラインを最適燃費線とする。エンジン13の動作点が最適燃費線上に位置する場合には、エンジン13の熱効率が最適になる。この実施の形態では、推奨動作ライン(すなわち、線L3)に従って目標動作点が決定される(図8のS107参照)。たとえば、要求エンジンパワーPeに対応する等パワーラインが線L41になる場合には、線L3と線L41との交点E1が目標動作点になる。要求エンジンパワーPeに対応する等パワーラインが線L42になる場合には、エンジン動作点が線L3と線L42との交点E2が目標動作点になる。
この実施の形態では、推奨動作ラインとして最適燃費線を採用するが、推奨動作ラインは任意に設定できる。たとえば、入力装置101(図7)が、ユーザから走行モードの入力を受け付けるように構成されてもよい。そして、ユーザが入力装置101を通じてエコモード及びパワーモードのいずれかの走行モードを選べるようにしてもよい。エコモードは、出力パワーよりも燃費を優先してエンジン13を動作させる走行モードである。パワーモードは、燃費よりも出力パワーを優先してエンジン13を動作させる走行モードである。ユーザによってエコモードが選択された場合には、推奨動作ラインとして前述の最適燃費線が設定される一方、ユーザによってパワーモードが選択された場合には、推奨動作ラインとして、前述の最適燃費線よりも大きなトルクをエンジン13に出力させるパワーラインが設定されるようにしてもよい。
再び図7を参照して、通常走行制御部621は、図1に示した駆動輪24に要求駆動力が出力されるようにエンジン13、MG14、及びMG15を協調制御する。EV走行では、MG15が出力するトルクが走行駆動力となる。HV走行では、エンジン13が出力するトルクとMG15が出力するトルクとを合算したトルクが、走行駆動力となる。HV走行では、通常走行制御部621が、上述のように要求エンジンパワーPe及び目標動作点を決定し、エンジン13の動作点が目標動作点になるようにエンジン13を制御する。また、通常走行制御部621は、エンジン13が作動しているときに、以下に説明する過給制御を実行する。
図10は、この実施の形態に係る過給制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、エンジン13が作動しており、かつ、WGV520が固着していない場合(すなわち、図7に示すWGV診断部622によってWGV520が固着していないと判断されている期間)にメインルーチン(図示せず)から呼び出されて繰り返し実行される。
図2及び図7とともに図10を参照して、S11では、目標エンジントルク(目標Te)が所定の閾値Th(たとえば、図9中の線L2)以上であるか否かが、通常走行制御部621によって判断される。
目標エンジントルクが閾値Th以上である場合(S11にてYES)には、S12において、通常走行制御部621がエンジンECU64に過給の実行(すなわち、WGV520を第1開度に閉じること)を要求する。エンジンECU64は、通常走行制御部621の要求に従い、WGV520を第1開度に閉じるようにWGVアクチュエータ530に閉指令を出す。第1開度は、過給実行時の開度に相当する。この実施の形態では、第1開度を全閉開度とする。エンジンECU64は、通常走行制御部621から過給の実行を要求されると、WGVアクチュエータ530の負圧ポンプ533に停止指令(すなわち、閉指令)を出す。負圧ポンプ533が停止すると、ダイアフラム531に負圧が作用しなくなる。WGV520が正常に動作する状態であれば、ダイアフラム531に負圧が作用しなくなることによってWGV520が閉じて過給が実行される。なお、WGVアクチュエータ530がWGV520を閉じるときに、全開開度から全閉開度までWGV520を徐々に閉じるようにしてもよい。
他方、目標エンジントルクが閾値Th未満である場合(S11にてNO)には、S13において、通常走行制御部621がエンジンECU64に過給の停止(すなわち、WGV520を第2開度に開くこと)を要求する。エンジンECU64は、通常走行制御部621の要求に従い、WGV520を第1開度よりも大きい第2開度に開くようにWGVアクチュエータ530に開指令を出す。第2開度は、過給停止時の開度に相当する。この実施の形態では、第2開度を全開開度とする。エンジンECU64は、通常走行制御部621から過給の停止を要求されると、WGVアクチュエータ530の負圧ポンプ533に作動指令(すなわち、開指令)を出す。負圧ポンプ533が作動すると、負圧ポンプ533が発生する負圧がダイアフラム531に作用する。WGV520が正常に動作する状態であれば、ダイアフラム531に負圧が作用することによってWGV520が開いて過給が停止する。なお、WGVアクチュエータ530がWGV520を開くときに、全閉開度から全開開度までWGV520を徐々に開くようにしてもよい。
上記S12及びS13のいずれかが実行されると、処理がメインルーチンへと戻される。上記のように、図10の処理では、目標エンジントルクが閾値Thを超えると、通常走行制御部621がエンジンECU64に過給の実行を要求し、目標エンジントルクが閾値Thを下回ると、通常走行制御部621がエンジンECU64に過給の停止を要求する。エンジンECU64は、通常走行制御部621からの要求に従い、WGVアクチュエータ530によってWGV520を開閉する。
なお、上記図10の処理は適宜変更可能である。たとえば、目標エンジントルクが閾値Thに一致する場合に、処理がS12ではなくS13に進むようにしてもよい。閾値Thは、固定値であってもよいし、エンジン13の状態(たとえば、エンジン回転速度)に応じて可変であってもよい。WGV520の開閉(ひいては、過給の実行/停止)が頻繁に行なわれることを抑制するために、閾値Thにヒステリシスを持たせる(すなわち、過給実行時の閾値Thと過給停止時の閾値Thとを異ならせる)ようにしてもよい。
第1開度及び第2開度の各々は、第2開度が第1開度よりも大きい範囲で任意に設定できる。第1開度及び第2開度の各々は、固定値であってもよいし、状況に応じて可変であってもよい。HVECU62は、目標エンジントルクが小さくなるにつれてWGV520の開度が次第に大きくなるようにWGV520を制御してもよい。HVECU62は、目標エンジントルクが大きくなるにつれてWGV520の開度が次第に小さくなるようにWGV520を制御してもよい。
再び図7を参照して、WGV診断部622は、通常走行制御部621がエンジンECU64に過給の停止を要求したとき(ひいては、エンジンECU64がWGVアクチュエータ530に開指令を出したとき)に指示どおりにWGV520が動いたか否かに基づいて、WGV520が第1開度で固着しているか否かを判断するように構成される。通常走行制御部621は、エンジンECU64に過給の停止を要求するときに、WGVアクチュエータ530に開指令が出される旨を示す信号(以下、「開指令あり信号」とも称する)をWGV診断部622へ送信する。WGV診断部622は、開指令あり信号を受信したときに、WGV520が第1開度で固着しているか否かの診断を実行する。
この実施の形態では、WGV診断部622が、過給圧(たとえば、過給圧センサ72の検出値)の挙動に基づいて、指示どおりにWGV520が動いたか否かを判断する。たとえば、通常走行制御部621がエンジンECU64に過給の停止を要求したにもかかわらず過給圧が下降しなければ、WGV診断部622は、指示どおりにWGV520が動いていない(すなわち、WGV520が第1開度で固着している)と判断する。以下、WGV520が第1開度で固着した状態を、「閉固着」とも称する。
WGV診断部622は、WGV520の閉固着が生じていると判断した場合に、異常が生じた旨を報知装置102を通じて車両の運転者へ報知するとともに、異常が生じた旨を記憶装置62cに記録するように構成される。
この実施の形態では、WGV診断部622が、上記のようにWGV520の閉固着の診断を行ない、閉固着が生じていない場合には、WGV520は固着していないと判断する。ただしこれに限られず、WGV診断部622は、閉固着に加えて、WGV520が第2開度で固着しているか否かを診断するように構成されてもよい。以下、WGV520が第2開度で固着した状態を、「開固着」とも称する。WGV診断部622は、たとえば、通常走行制御部621がエンジンECU64に過給の実行を要求したとき(ひいては、エンジンECU64がWGVアクチュエータ530に閉指令を出したとき)に指示どおりにWGV520が動いたか否かに基づいて、WGV520の開固着が生じているか否かを判断してもよい。そして、WGV診断部622は、開固着及び閉固着のいずれも生じていない場合に、WGV520は固着していないと判断するように構成されてもよい。
なお、WGV診断部622は、上記過給圧に代えて又は加えて、吸気流量(たとえば、エアフローメータ50の検出値)の挙動に基づいて、指示どおりにWGV520が動いたか否かを判断してもよい。
WGV診断部622は、WGV520の閉固着が発生した場合に、車両の走行制御を、通常走行制御部621による走行制御(以下、「通常の走行制御」とも称する)から退避走行制御部623による走行制御(以下、「退避走行制御」とも称する)に切り替える。より具体的には、WGV診断部622は、閉固着が発生したときに、異常が生じた旨を示す信号(以下、「制御切替信号」とも称する)を通常走行制御部621に送信する。通常走行制御部621は、制御切替信号を受信すると、退避走行制御部623に退避走行制御の実行を指示する。これにより、車両の走行制御が、通常の走行制御から退避走行制御に切り替わる。
退避走行制御部623は、通常走行制御部621からの上記指示に応じて、退避走行制御を実行する。より具体的には、退避走行制御部623は、通常の走行制御よりもエンジンパワーの変動を抑制しながら駆動装置10(たとえば、エンジン13、MG14、及びMG15)を制御することにより、車両の退避走行を行なう。
図11は、この実施の形態に係る退避走行制御を説明するための図である。図7とともに図11を参照して、通常の走行制御では、たとえば線L51で示すように、エンジンパワーが推移する。通常の走行制御は、WGV520が固着していない場合に通常走行制御部621によって実行される。通常の走行制御では、エンジントルクが閾値Thよりも小さいときには、WGV520が開いた状態(すなわち、過給が停止した状態)でスロットル弁49等によってエンジントルクが調整され、エンジントルクが閾値Thよりも大きいときには、WGV520が閉じた状態(すなわち、過給が実行された状態)でスロットル弁49等によってエンジントルクが調整される。通常の走行制御では、エンジントルクの大きさによってWGV520を開閉させることができるため、エンジントルクの制御性が良い。このため、要求エンジンパワーPeの変動が大きくても、要求エンジンパワーPeの変動に対して高い追従性でエンジンパワーを制御することができる。
一方、退避走行制御は、WGV520の閉固着が発生した場合に退避走行制御部623によって実行される。退避走行制御では、エンジントルクの大きさにかかわらず、WGV520が閉じた状態(すなわち、過給が実行された状態)でスロットル弁49等によってエンジントルクが調整される。エンジントルクが小さいときにも、過給された状態でエンジントルクが調整されるため、エンジントルクの制御性が悪くなる。そのため、車両の加速時などに要求エンジンパワーPeの変動が大きくなると、エンジンパワーが要求エンジンパワーPeに追従しなくなる。WGV520の閉固着が発生した状態で、たとえば線L51で示すように要求エンジンパワーPeが高い上昇レートで上昇すると、エンジントルクを適当な大きさに制御することが難しくなる。その結果、エンジントルクが過剰に大きくなり、線L52で示すように、エンジンパワーがオーバーシュートする。そのため、エンジントルクが過剰に大きくなり、MG14の過回転が発生し得る。
図12は、MG14(MG1)の過回転を説明するための図である。図12において、Tg、Te、Tepはそれぞれ、MG14のトルク、エンジントルク、エンジン直行トルクを示している。図12を参照して、図1に示すようにエンジン13とMG14とは遊星歯車機構20を介して接続されているため、車両の低速走行時に、エンジントルクTeが過剰に大きくなり、エンジン回転速度が上昇すると、MG14の回転速度が過剰に高くなりやすくなる。
再び図7及び図11を参照して、退避走行制御部623は、エンジントルクが過剰に大きくなることを抑制するために、退避走行制御において、通常の走行制御よりもエンジンパワーの変動を抑制するように構成される。より具体的には、退避走行制御部623は、車両の加速時に、通常の走行制御よりも要求エンジンパワーPeを緩やかに上昇させる。たとえば、通常走行制御部621によって算出される要求エンジンパワーPeが図11中の線L51で示されるように変化する場合に、退避走行制御部623によって算出される要求エンジンパワーPeは図11中の線L53で示されるように変化する。
退避走行制御部623は、通常走行制御部621とは異なる態様で要求エンジンパワーPeを算出する。退避走行制御における要求エンジンパワーPeの算出手順は、基本的には、通常の走行制御における手順(すなわち、図8に示す手順)と同じであるが、退避走行制御では、図8のS106において要求エンジンパワーPeの上昇が制限される。これにより、通常の走行制御と比べてエンジンパワーの上昇が抑制される。
退避走行制御部623は、図8のS106において要求エンジンパワーPeを算出するごとに、算出した要求エンジンパワーPeを記憶装置62cに保存する。退避走行制御部623は、記憶装置62cが記憶する要求エンジンパワーPeの履歴から要求エンジンパワーPeの変動の大きさ(たとえば、上昇レート)を取得することができる。なお、上昇レートは、単位時間あたりの上昇量である。以下、要求エンジンパワーPeの上昇レートを、「Pe上昇レート」とも称する。
退避走行制御部623は、たとえば要求エンジンパワーPeを補正することによって要求エンジンパワーPeの上昇を制限する。退避走行制御部623は、通常の走行制御と同様に算出した要求エンジンパワーPeをそのまま使用するとPe上昇レートが所定値よりも大きくなる場合(又は、Pe上昇レートが所定値よりも大きくなると予測される場合)に、Pe上昇レートが所定値以下になるように要求エンジンパワーPeを補正する。これにより、車両の加速時にエンジンパワーの上昇が抑制され、通常の走行制御よりもエンジンパワーが緩やかに上昇するようになる。
上記のようにエンジンパワーの上昇を制限することで、エンジントルクの制御性が向上し、エンジンパワーが要求エンジンパワーPeに追従しやすくなる。また、要求エンジンパワーPeに対するエンジンパワーの追従性が向上することで、エンジントルクが過剰に大きくなることが抑制される。また、エンジントルクが過大になりにくくなることで、前述したMG14の過回転(図12参照)が抑制される。
エンジンパワーの上昇を制限するために、Pe上昇レートに対する上限値を採用してもよい。退避走行制御部623は、Pe上昇レートが所定の上限値(以下、「第1上限値」とも称する)以下になるように駆動装置10を制御するように構成されてもよい。たとえば、退避走行制御部623は、図8のS106においてPe上昇レートが第1上限値を超えると判断した場合に、Pe上昇レートが第1上限値になるように要求エンジンパワーPeを決定するように構成されてもよい。通常の走行制御においても、Pe上昇レートに対する上限値が採用されてもよい。すなわち、通常走行制御部621は、Pe上昇レートが所定の上限値(以下、「第2上限値」とも称する)以下になるように駆動装置10を制御するように構成されてもよい。ただし、第2上限値よりも第1上限値のほうが小さいものとする。退避走行制御における第1上限値を通常の走行制御における第2上限値よりも小さくすることで、退避走行制御におけるエンジンパワーの上昇が通常の走行制御よりも抑制される。
この実施の形態では、退避走行制御部623が、WGV閉固着時に要求エンジンパワーPeを補正することによってWGV閉固着時におけるエンジンパワーの上昇レートをWGV正常時よりも小さくする。また、通常走行制御部621及び退避走行制御部623の各々はPe上昇レートに対して上限値を設定し、WGV閉固着時における第1上限値をWGV正常時における第2上限値よりも小さくする。要求エンジンパワーPeの補正で使用する情報(以下、「Pe補正情報」とも称する)と、要求エンジンパワーPeの変動レートに対する上限値(以下、「Pe変動上限値」とも称する)との各々は、たとえば記憶装置62cに予め格納されている(図7参照)。Pe補正情報の例としては、補正マップ、補正係数が挙げられる。Pe変動上限値の例としては、前述した第1上限値、第2上限値が挙げられる。なお、上記に限られず、補正のみによってエンジンパワーの上昇を制限するようにしてもよいし、Pe上昇レートの上限値のみによってエンジンパワーの上昇を制限するようにしてもよい。
図13は、HVECU62によって実行されるWGV閉固着診断の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、車両のHV走行中に実行される。図13の処理と並行して前述の図8の処理が実行される。WGV520が固着していない場合には前述した通常の走行制御において、WGV520の閉固着が生じた場合には前述した退避走行制御において、図8の処理が実行される。
図7とともに図13を参照して、S21では、WGV診断部622が、前述の開指令あり信号を受信したか否かを判断する。通常走行制御部621は、図10のS13においてエンジンECU64に過給の停止を要求するときに、開指令あり信号をWGV診断部622へ送信する。すなわち、WGV診断部622が開指令あり信号を受信したことは、WGVアクチュエータ530に開指令が出されていることを意味する。WGV診断部622が開指令あり信号を受信しない場合(S21にてNO)には、処理はS22以降に進まず、S21が繰り返し実行される。
WGV診断部622が開指令あり信号を受信した場合(S21にてYES)には、WGV診断部622が、S22において、WGV520の閉固着が生じているか否かの診断を実行する。たとえば、WGV診断部622は、過給圧センサ72の検出値をモニタリングして過給圧が正常に上昇しているか否かを判断する。診断が終わると、WGV診断部622は、S23において、診断結果が閉固着有りか否かを判断する。診断結果が閉固着無しである場合(S23にてNO)には、処理がS21へと戻される。
他方、診断結果が閉固着有りである場合(S23にてYES)には、WGV診断部622が前述の制御切替信号を通常走行制御部621に送信する。さらに、WGV診断部622は、異常が生じた旨を報知装置102を通じて車両の運転者へ報知するとともに、異常が生じた旨を記憶装置62cに記録する。WGV診断部622は、たとえばWGV診断のMIL(Malfunction Indicator Light)を点灯させることにより、WGV装置500に異常が生じた旨をユーザへ報知してもよい。
上記の制御切替信号によって車両の走行制御が通常の走行制御から退避走行制御に切り替わり、S24において退避走行制御部623が退避走行制御を実行する。退避走行制御では、退避走行制御部623が、図8のS106において前述の補正及び第1上限値の設定を行ない、エンジンパワーの上昇を制限する。これにより、通常の走行制御と比べてエンジンパワーの変動(より特定的には、上昇)が抑制される。退避走行制御部623は、エンジンパワーの上昇を制限しながら、HV走行によって安全な場所(たとえば、道路脇)に車両を退避させる。
退避走行制御部623は、S25において、車両が停止したか否かを判断し、車両が停止するまで(すなわち、S25にてNOと判断されている間)退避走行制御(S24)を継続する。そして、車両が停止すると(S25にてYES)、図13の一連の処理が終了する。
以上説明したように、この実施の形態に係る車両では、HVECU62が、WGV閉固着時(S23にてYES)にWGV正常時(S23にてNO)よりもエンジンパワーの変動が抑制されるように駆動装置10を制御する(S24)。エンジンパワーの変動が抑制されることで、HVECU62によってエンジントルクを制御しやすくなり、要求エンジンパワーPeに対するエンジンパワーの追従性が向上する。これにより、エンジントルクの過剰な上昇が抑制される。このため、上記の車両によれば、過給機47に異常が生じ、過給を停止できなくなった場合において、エンジントルクが過剰に大きくなることを抑制することが可能になる。また、エンジントルクが過大になりにくくなることで、前述したMG14の過回転(図12参照)が抑制される。
上記実施の形態では、WGV診断によって閉固着が発見されたときに、HVECU62が、異常が生じた旨の報知と、異常が生じた旨の記録との両方を実行するが、HVECU62は、報知及び記録の一方のみを実行してもよいし、報知及び記録を実行しなくてもよい。
上記実施の形態に係るWGV診断で使用されるエアフローメータ50及び過給圧センサ72の各々は、車両のエンジン制御で使用されているセンサであるが、これらとは別に診断用のセンサを設けてもよい。診断で用いるデータ(たとえば、過給圧及び吸気流量の少なくとも一方)を取得するために設けられた診断用のセンサを、上記エアフローメータ50及び過給圧センサ72の代わりにWGV診断で使用してもよい。
エンジン13の構成は、図2に示した構成に限られず、適宜変更可能である。たとえば、吸気通路41におけるスロットル弁49の位置は、エアフローメータ50とコンプレッサ48との間であってもよい。また、気筒レイアウトも直列型に限られず、V型又は水平型であってもよい。気筒の数及びバルブの数も任意に変更できる。
上記実施の形態では、閾値Thを境に過給の実行/停止を切り替えるような2値的な制御を行なっているが、HVECU62は、WGV520の開度を全閉から全開までの範囲で連続的に制御することによって過給圧を所望の大きさに調整するように構成されてもよい。
負圧ポンプ533は、エンジン13によって駆動される機械式ポンプであってもよい。負圧ポンプ533とダイアフラム531とをつなぐ配管に負圧調整弁及び大気開放弁を設けてもよい。WGV520は、ノーマルオープンのバルブであってもよい。さらに、WGV520の駆動方式は、負圧式に限られず任意であり、電動式であってもよい。
上記実施の形態では、過給実行時の開度を全閉開度、過給停止時の開度を全開開度としたが、過給実行時及び過給停止時の各々の開度は任意に設定できる。たとえば、過給実行時の開度を、全閉開度よりも大きく、かつ、50%よりも小さい開度にし、過給停止時の開度を、50%よりも大きく、かつ、全開開度よりも小さい開度にしてもよい。
上記実施の形態では、エンジン13としてガソリンエンジンを採用している。しかしこれに限られず、エンジン13としては、任意の内燃機関を採用可能であり、ディーゼルエンジンなども採用可能である。また、上記実施の形態では、上述の態様で駆動装置10を制御する制御装置をハイブリッド車両に適用した例を示したが、内燃機関のみを走行用の動力源とする自動車に上記の制御装置を適用してもよい。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 駆動装置、13 エンジン、13a エンジン本体、14,15 MG、16 第1インバータ、17 第2インバータ、18 バッテリ、19 PCU、20 遊星歯車機構、21 出力ギヤ、22 出力軸、23,30 ロータ軸、24 駆動輪、25 カウンタシャフト、26 ドリブンギヤ、27,31 ドライブギヤ、28 デファレンシャルギヤ、29 リングギヤ、32,33 ドライブシャフト、36 オイルポンプ、38 電動オイルポンプ、40,40a,40b,40c,40d 気筒、41 吸気通路、42 排気通路、43 吸気バルブ、44 排気バルブ、45 点火プラグ、46 インジェクタ、47 過給機、48 コンプレッサ、49 スロットル弁、50 エアフローメータ、51 インタークーラ、53 タービン、53a シャフト、56 スタート触媒コンバータ、57 後処理装置、58 EGR装置、59 EGR通路、60 EGR弁、61 EGRクーラ、62 HVECU、62a プロセッサ、62b RAM、62c 記憶装置、63 MGECU、64 エンジンECU、65 コンバータ、66 アクセルセンサ、67 車速センサ、68 MG1回転速度センサ、69 MG2回転速度センサ、70 エンジン回転速度センサ、71 タービン回転速度センサ、72 過給圧センサ、73 SOCセンサ、74 MG1温度センサ、75 MG2温度センサ、76 INV1温度センサ、77 INV2温度センサ、78 触媒温度センサ、79 過給機温度センサ、101 入力装置、102 報知装置、500 WGV装置、510 バイパス通路、520 ウェイストゲートバルブ、530 WGVアクチュエータ、531 ダイアフラム、533 負圧ポンプ、621 通常走行制御部、622 WGV診断部、623 退避走行制御部、C キャリヤ、P ピニオンギヤ、R リングギヤ、S サンギヤ。

Claims (10)

  1. 駆動輪と、
    前記駆動輪を駆動する駆動装置と、
    前記駆動装置を制御するように構成された制御装置とを備え、
    前記駆動装置はエンジンを含み、
    前記エンジンは、燃焼を行なうエンジン本体と、前記エンジン本体に接続された吸気通路及び排気通路と、過給機と、前記排気通路に接続されたバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブとを含み、
    前記過給機は、前記吸気通路に設けられたコンプレッサと、前記排気通路に設けられたタービンとを備え、
    前記バイパス通路は、前記タービンを迂回して排気を流すように構成され、
    前記制御装置は、前記ウェイストゲートバルブが過給実行時の開度で固着している場合には、前記駆動装置を制御することによって、前記ウェイストゲートバルブが固着していない場合と比べて前記エンジンから出力されるパワーの変動を抑制するように構成される、車両。
  2. 前記駆動装置は無段変速機構をさらに含み、
    前記無段変速機構は、第1回転要素及び第2回転要素を有し、前記第2回転要素の回転速度に対する前記第1回転要素の回転速度の比率を連続的に変更可能に構成され、
    前記無段変速機構は、前記第1回転要素が前記エンジンにより駆動され、前記第2回転要素から出力される動力が前記駆動輪に伝達されるように構成される、請求項1に記載の車両。
  3. 前記無段変速機構は、前記第1回転要素及び前記第2回転要素に加えて第3回転要素を有するプラネタリギヤを含み、
    前記駆動装置は、
    前記第3回転要素に機械的に接続される第1モータジェネレータと、
    前記駆動輪を駆動する第2モータジェネレータとをさらに含む、請求項2に記載の車両。
  4. 前記制御装置は、当該車両の加速時に、前記ウェイストゲートバルブが前記過給実行時の開度で固着している場合には、前記ウェイストゲートバルブが固着していない場合よりも前記エンジンから出力されるパワーを緩やかに上昇させる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両。
  5. 前記制御装置は、前記エンジンから出力されるパワーの単位時間あたりの上昇量が上限値以下になるように前記駆動装置を制御するように構成され、
    前記上限値は、前記ウェイストゲートバルブが固着していない場合よりも、前記ウェイストゲートバルブが前記過給実行時の開度で固着している場合のほうが小さい、請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両。
  6. 前記制御装置は、前記ウェイストゲートバルブが前記過給実行時の開度で固着している場合には、当該車両を退避走行させるように構成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両。
  7. 前記ウェイストゲートバルブを駆動するWGVアクチュエータをさらに備え、
    前記制御装置は、前記エンジンのトルクが閾値を超えているときには、前記ウェイストゲートバルブを前記過給実行時の開度に閉じるように前記WGVアクチュエータに閉指令を出し、前記エンジンのトルクが前記閾値を下回るときには、前記ウェイストゲートバルブを開くように前記WGVアクチュエータに開指令を出すように構成される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両。
  8. 前記エンジンの過給圧を検出する過給圧センサと、前記エンジンの吸気流量を検出するエアフローメータとの少なくとも一方をさらに備え、
    前記制御装置は、前記WGVアクチュエータに前記開指令を出したときの前記過給圧及び前記吸気流量の少なくとも一方の挙動を用いて、前記ウェイストゲートバルブが前記過給実行時の開度で固着しているか否かを判断するように構成される、請求項7に記載の車両。
  9. 前記WGVアクチュエータは、負圧を利用して前記ウェイストゲートバルブを駆動するように構成される、請求項7又は8に記載の車両。
  10. 前記過給実行時の開度は全閉開度である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の車両。
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