JP2023160422A - Engine device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン装置に関し、詳しくは、排気を浄化する触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられた筒内噴射弁を有するエンジンを備えるエンジン装置に関する。 The present invention relates to an engine device, and more particularly to an engine device including an engine having an in-cylinder injection valve in which a purifying device having a catalyst for purifying exhaust gas is attached to an exhaust system.
従来、この種の技術として、エンジンの均質燃焼による触媒暖機と、エンジンの成層燃焼による触媒暖機とを行なう技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術では、触媒床温が触媒暖機完了温度以上になるまでは第1点火時期によるエンジンの均質燃焼によって比較的緩やかに触媒暖機を行ない、触媒暖機が要求されたときに暖房要求がないときには、触媒床温が触媒暖機完了温度以上になるまで第1点火時期よりも遅い第2点火時期によるエンジンの成層燃焼によって比較的速やかに触媒暖機を行なう。 Conventionally, as this type of technology, a technology has been proposed that warms up the catalyst by homogeneous combustion in the engine and warms up the catalyst by stratified combustion in the engine (for example, see Patent Document 1). In this technology, the catalyst is warmed up relatively slowly by homogeneous combustion in the engine at the first ignition timing until the catalyst bed temperature reaches the catalyst warm-up completion temperature, and when catalyst warm-up is requested, heating is requested. If not, the catalyst is warmed up relatively quickly by stratified combustion in the engine using the second ignition timing, which is later than the first ignition timing, until the catalyst bed temperature becomes equal to or higher than the catalyst warm-up completion temperature.
上述の技術では、エンジンの均質燃焼による触媒暖機やエンジンの成層燃焼による触媒暖機を開始するときには、エンジンの回転数やスロットル開度、点火時期、燃料噴射形態、目標空燃比、吸気バルブの開閉タイミングなどのエンジンの状態を通常運転の状態から触媒暖機を行なう状態に移行する移行制御が行なわれる。しかし、エンジンの均質燃焼による触媒暖機からエンジンの成層燃焼による触媒暖機に移行するときやエンジンの成層燃焼による触媒暖機からエンジンの均質燃焼による触媒暖機に移行するときに移行制御を行なうと、移行制御がエンジンの通常運転の状態からの移行であることから、一旦通常運転の状態に移行した後に目的の触媒暖機の制御に移行するため、不必要な状態変化をしたり、移行に時間を要したりしてしまう。 In the above-mentioned technology, when starting catalyst warm-up by homogeneous engine combustion or stratified engine combustion, the engine speed, throttle opening, ignition timing, fuel injection form, target air-fuel ratio, and intake valve are controlled. Transition control is performed to shift the engine state, such as opening/closing timing, from a normal operating state to a catalyst warm-up state. However, transition control is performed when transitioning from catalyst warm-up using homogeneous combustion in the engine to catalyst warm-up using stratified combustion in the engine, or from catalyst warm-up using stratified combustion in the engine to catalyst warm-up using homogeneous combustion in the engine. Since the transition control is a transition from the engine's normal operating state, once the engine has transitioned to the normal operating state, it then shifts to the target catalyst warm-up control, which may cause unnecessary state changes or transitions. It may take some time.
本発明のエンジン装置は、エンジンの通常制御と通常触媒暖機制御と急速触媒暖機制御との切り替えを迅速に且つスムーズに行なうことを主目的とする。 The main purpose of the engine device of the present invention is to quickly and smoothly switch between normal engine control, normal catalyst warm-up control, and rapid catalyst warm-up control.
本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The engine device of the present invention employs the following means to achieve the above-mentioned main purpose.
本発明のエンジン装置は、
排気を浄化する触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられた筒内噴射弁を有するエンジンと、
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、アクセル開度に応じて前記エンジンを制御する通常制御と、前記エンジンを第1所定回転数で吸気行程で燃料噴射を行なうと共に点火時期を通常制御より遅角して運転することにより前記浄化装置の触媒を暖機する通常触媒暖機制御と、前記エンジンを第2所定回転数で圧縮行程または膨張行程で燃料噴射を行なうと共に点火時期を前記通常触媒暖機制御より遅角して運転することにより前記浄化装置の触媒を暖機する急速触媒暖機制御と、を切り替える際に、切り替え前の制御から切り替え後の制御の間に中間移行制御を実行する、
ことを特徴とする。
The engine device of the present invention includes:
an engine having an in-cylinder injection valve in which a purification device having a catalyst for purifying exhaust gas is attached to an exhaust system;
a control device that controls the engine;
An engine device comprising:
The control device performs a normal control that controls the engine according to an accelerator opening degree, and operates the engine by injecting fuel in an intake stroke at a first predetermined rotation speed and retarding the ignition timing from the normal control. normal catalyst warm-up control for warming up the catalyst of the purification device, and injecting fuel in the compression stroke or expansion stroke of the engine at a second predetermined rotation speed, and retarding the ignition timing from the normal catalyst warm-up control. performing intermediate transition control between the control before switching and the control after switching when switching between rapid catalyst warm-up control in which the catalyst of the purification device is warmed up by operating with
It is characterized by
本発明のエンジン装置では、アクセル開度に応じてエンジンを制御する通常制御と、エンジンを第1所定回転数で吸気行程で燃料噴射を行なうと共に点火時期を通常制御より遅角して運転することにより浄化装置の触媒を暖機する通常触媒暖機制御と、エンジンを第2所定回転数で圧縮行程または膨張行程で燃料噴射を行なうと共に点火時期を通常触媒暖機制御より遅角して運転することにより浄化装置の触媒を暖機する急速触媒暖機制御と、を切り替える。この制御の切り替えの際には、切り替え前の制御から切り替え後の制御の間に中間移行制御を実行する。これにより、エンジンの通常制御と通常触媒暖機制御と急速触媒暖機制御との切り替えを迅速に且つスムーズに行なうことができる。 The engine device of the present invention includes a normal control in which the engine is controlled according to the accelerator opening degree, and an operation in which the engine is operated at a first predetermined rotation speed, injecting fuel during the intake stroke, and retarding the ignition timing from the normal control. normal catalyst warm-up control to warm up the catalyst of the purification device, and fuel injection in the compression stroke or expansion stroke of the engine at a second predetermined rotation speed, and operation with the ignition timing delayed from the normal catalyst warm-up control. This switches between rapid catalyst warm-up control, which warms up the catalyst of the purification device. When switching this control, intermediate transition control is executed between the control before switching and the control after switching. Thereby, switching between normal engine control, normal catalyst warm-up control, and rapid catalyst warm-up control can be performed quickly and smoothly.
中間移行制御としては、急速触媒暖機制御から通常触媒暖機制御に切り替える際には急速触媒暖機制御のエンジンの状態から通常触媒暖機制御のエンジンの状態に徐変する制御を用いることができ、急速触媒暖機制御から通常機制御に切り替える際には急速触媒暖機制御のエンジンの状態から通常制御におけるエンジンが第3所定回転数でアイドル運転している所定アイドル状態に徐変する制御を用いることができ、通常触媒暖機制御から通常制御に切り替える際には通常触媒暖機制御のエンジンの状態から所定アイドル状態に徐変する制御を用いることができる。また、中間移行制御としては、通常制御から通常触媒暖機制御に切り替える際には所定アイドル状態から通常触媒暖機制御のエンジンの状態に徐変する制御を用いることができ、通常制御から急速触媒暖機制御に切り替える際には所定アイドル状態から急速触媒暖機制御のエンジンの状態に徐変する制御を用いることができ、通常触媒暖機制御から急速触媒暖機制御に切り替える際には通常触媒暖機制御のエンジンの状態から急速触媒暖機制御のエンジンの状態に徐変する制御を用いることができる。エンジンの状態としては、エンジンの回転数やスロットル開度、点火時期、燃料噴射形態、目標空燃比、吸気バルブの開閉タイミングなどを挙げることができる。このうち、点火時期は、急変させること失火の要因となるため特に徐変が要求される。 As intermediate transition control, when switching from rapid catalyst warm-up control to normal catalyst warm-up control, it is possible to use control that gradually changes the engine state from the rapid catalyst warm-up control to the normal catalyst warm-up control. When switching from rapid catalyst warm-up control to normal engine control, control gradually changes from the engine state under rapid catalyst warm-up control to a predetermined idle state in which the engine is idling at a third predetermined rotation speed under normal control. When switching from normal catalyst warm-up control to normal control, it is possible to use control that gradually changes the engine state from the normal catalyst warm-up control to a predetermined idle state. In addition, as intermediate transition control, when switching from normal control to normal catalyst warm-up control, it is possible to use control that gradually changes the engine state from a predetermined idle state to normal catalyst warm-up control, and from normal control to rapid catalyst warm-up control. When switching to warm-up control, it is possible to use control that gradually changes the engine state from a predetermined idle state to rapid catalyst warm-up control, and when switching from normal catalyst warm-up control to rapid catalyst warm-up control, normal catalyst warm-up control can be used. Control that gradually changes from an engine state under warm-up control to an engine state under rapid catalyst warm-up control can be used. Engine conditions include engine speed, throttle opening, ignition timing, fuel injection form, target air-fuel ratio, intake valve opening/closing timing, and the like. Of these, the ignition timing is particularly required to be changed gradually, since sudden changes can cause misfires.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としてのエンジン装置を搭載するハイブリッド車20の構成の概略を示す構成図であり、図2は、エンジン22の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド車20は、図1に示すように、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、バッテリ50と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、HVECUという)70とを備える。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the structure of a
エンジン22は、例えばガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張(爆発燃焼)、排気の4行程により動力を出力する6気筒の内燃機関として構成されている。図2に示すように、エンジン22は、吸気ポートに燃料供給装置150から低圧供給管153を介して供給される燃料を噴射するポート噴射弁126と、筒内に燃料供給装置150から高圧供給管158を介して供給される燃料を噴射する筒内噴射弁127とを有する。筒内噴射弁127は燃焼室129の頂部の略中央に配置されており、燃料をスプレー状に噴射する。点火プラグ130は、筒内噴射弁127からスプレー状に噴霧される燃料に点火できるように筒内噴射弁127の近傍に配置されている。エンジン22は、ポート噴射弁126と筒内噴射弁127とを有することにより、ポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとのうちの何れかで運転可能となっている。ポート噴射モードでは、エアクリーナ122により清浄された空気を吸気管123に吸入してスロットルバルブ124やサージタンク125を通過させると共に、吸気管123のサージタンク125よりも下流側のポート噴射弁126から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ128を介して燃焼室129に吸入し、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、シリンダボア内でそのエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト23の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室129に吸入し、吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁127から燃料を噴射し、点火プラグ130による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト23の回転運動を得る。共用噴射モードでは、空気を燃焼室129に吸入する際にポート噴射弁126から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁127から燃料を噴射し、点火プラグ130による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト23の回転運動を得る。これらの噴射モードは、エンジン22の運転状態に基づいて切り替えられる。燃焼室129から排気バルブ133を介して排気管134に排出される排気は、浄化装置135を介して外気に排出される。浄化装置135は、排気中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化触媒(三元触媒)135aを有する。
The
燃料供給装置150は、燃料タンク151内の燃料をエンジン22のポート噴射弁126や筒内噴射弁127に供給する装置として構成されている。燃料供給装置150は、燃料タンク151と、フィードポンプ152と、低圧供給管153と、逆止弁154と、リリーフ管155と、リリーフバルブ156と、高圧ポンプ157と、高圧供給管158とを備える。
The
フィードポンプ152は、図示しないバッテリからの電力の供給を受けて作動する電動ポンプとして構成されており、燃料タンク151内に配置されている。このフィードポンプ152は、燃料タンク151内の燃料を低圧供給管153に供給する。低圧供給管153は、ポート噴射弁126に接続されている。逆止弁154は、低圧供給管153に設けられており、フィードポンプ152側からポート噴射弁126側の方向の燃料の流れを許容すると共に逆方向の燃料の流れを規制する。
The
リリーフ管155は、低圧供給管153と燃料タンク151とに接続されている。リリーフバルブ156は、リリーフ管155に設けられ、低圧供給管153内の燃圧が閾値Pflolim未満のときには閉弁すると共に低圧供給管153内の燃圧が閾値Pflolim以上のときには開弁する。リリーフバルブ156が開弁すると、低圧供給管153内の燃料の一部がリリーフ管155を介して燃料タンク151に戻される。このようにして、低圧供給管153内の燃圧が過剰になるのを抑制する。
The
高圧ポンプ157は、エンジン22からの動力(実施例では、吸気バルブ128を開閉するインテークカムシャフトの回転)により駆動されると共に低圧供給管153の燃料を加圧して高圧供給管158に供給するポンプとして構成されている。高圧ポンプ157は、その吸入口に接続されて燃料を加圧する際に開閉する電磁バルブ157aと、その吐出口に接続されて燃料の逆流を規制すると共に高圧供給管158内の燃圧を保持するチェックバルブ157bと、エンジン22の回転(インテークカムシャフトの回転)により作動する(図1における上下方向に移動する)プランジャ157cとを有する。この高圧ポンプ157は、エンジン22の運転中に、電磁バルブ157aが開弁されたときに、低圧供給管153の燃料を吸入し、電磁バルブ157aが閉弁されたときに、プランジャ157cによって圧縮した燃料をチェックバルブ157bを介して高圧供給管158に断続的に送り込むことにより、高圧供給管158に供給する燃料を加圧する。
The high-
エンジン22は、エンジンECU24により運転制御されている。エンジンECU24は、図示しないが、CPUやROM、RAM、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。
The
エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンECU24に入力される信号としては、例えば、エンジン22のクランクシャフト23の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランク角θcrや、エンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からの冷却水温Twを挙げることができる。吸気バルブ128を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ133を開閉するエキゾースト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144からのカム角θci,θcoも挙げることができる。スロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ124aからのスロットル開度THや、吸気管123のスロットルバルブ124よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ123aからの吸入空気量Qa、吸気管123のスロットルバルブ124よりも上流側に取り付けられた温度センサ123tからの吸気温Ta、サージタンク125に取り付けられた圧力センサ125aからのサージ圧Psも挙げることができる。排気管134の浄化装置135よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ137からのフロント空燃比AF1や、排気管134の浄化装置135とPMフィルタ136との間に取り付けられたリヤ空燃比センサ138からのリヤ空燃比AF2も挙げることができる。燃料タンク151に取り付けられた燃温センサ151tからの燃温Tftnkや、フィードポンプ152に取り付けられた回転数センサ152aからのフィードポンプ152の回転数Np、低圧供給管153のポート噴射弁126付近(例えば、低圧デリバリパイプ)に取り付けられた燃圧センサ153pからの低圧燃圧(ポート噴射弁126に供給する燃料の圧力)PL、高圧供給管158の筒内噴射弁127付近(例えば、高圧デリバリパイプ)に取り付けられた燃圧センサ158pからの高圧燃圧(筒内噴射弁127に供給する燃料の圧力)PHも挙げることができる。
Signals from various sensors necessary to control the operation of the
エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ124への制御信号や、ポート噴射弁126への制御信号、筒内噴射弁127への制御信号、点火プラグ130への制御信号、吸気バルブ128の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構139への制御信号などを挙げることができる。燃料供給装置150のフィードポンプ152への制御信号や、高圧ポンプ157の電磁バルブ157aへの制御信号も挙げることができる。
The
エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ140からのエンジン22のクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。また、エンジンECU24は、エアフローメータ123aからの吸入空気量Qaとエンジン22の回転数Neとに基づいて負荷率(エンジン22の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクルで実際に吸入される空気の容積の比)KLを演算している。
図1に示すように、プラネタリギヤ30は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤには、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤには、駆動輪39a,39bにデファレンシャルギヤ38を介して連結された駆動軸36が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤには、エンジン22のクランクシャフト23が接続されている。
As shown in FIG. 1, the
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸36に接続されている。インバータ41,42は、モータMG1,MG2の駆動に用いられると共に電力ライン54を介してバッテリ50に接続されている。モータMG1,MG2は、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40によって、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
The motor MG1 is configured, for example, as a synchronous generator motor, and has a rotor connected to the sun gear of the
モータECU40は、図示しないが、CPUやROM、RAM、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータECU40に入力される信号としては、例えば、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからの回転位置θm1,θm2や、モータMG1,MG2の各相に流れる相電流を検出する図示しない電流センサからの相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2を挙げることができる。モータECU40からは、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。モータECU40は、回転位置センサからのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の電気角θe1,θe2や回転数Nm1,Nm2を演算している。
Although not shown, the
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン54を介してインバータ41,42に接続されている。このバッテリ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により管理されている。
The battery 50 is configured as, for example, a lithium ion secondary battery or a nickel metal hydride secondary battery, and is connected to the
バッテリECU52は、図示しないが、CPUやROM、RAM、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリECU52に入力される信号としては、例えば、バッテリ50の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ50の電圧Vbや、バッテリ50の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ50の電流Ib、バッテリ50に取り付けられた図示しない温度センサからのバッテリ50の温度Tbを挙げることができる。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。バッテリECU52は、電流センサからのバッテリ50の電流Ibの積算値に基づいてバッテリ50の蓄電割合SOCを演算している。蓄電割合SOCは、バッテリ50の全容量に対するバッテリ50から放電可能な電力量の割合である。
Although not shown, the
HVECU70は、図示しないが、CPUやROM、RAM、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。HVECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。HVECU70に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号や、シフトレバー81の操作位置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を挙げることができる。また、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や、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ポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP、車速センサ87からの車速Vも挙げることができる。HVECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52と通信ポートを介して接続されている。
Although not shown, the
こうして構成された実施例のハイブリッド車20では、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40との協調制御により、基本的には、エンジン22の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード(HV走行モード)と、エンジン22の運転を伴わずに走行する電動走行モード(EV走行モード)と、を切り替えてエンジン22を間欠運転しながら走行する。
In the
HV走行モードでは、基本的には、HVECU70は、まず、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される(駆動軸36に要求される)走行用トルクTd*を設定し、設定した走行用トルクTd*に駆動軸36の回転数Nd(モータMG2の回転数Nm2)を乗じて走行に要求される走行用パワーPd*を演算する。続いて、走行用パワーPd*とバッテリ50の蓄電割合SOCとに基づいてエンジン22の目標パワーPe*を設定し、エンジン22から目標パワーPe*が出力されると共に走行用トルクTd*が駆動軸36に出力されるようにエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。設定した目標回転数Ne*や目標トルクTe*をエンジンECU24に送信すると共にトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。
In the HV driving mode, basically, the
エンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*および目標トルクTe*に基づいて運転されるように、エンジン22の運転制御、例えば、吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御、開閉タイミング制御などを行なう。吸入空気量制御は、スロットルバルブ124の開度を制御することにより行なわれる。燃料噴射制御は、ポート噴射モードや筒内噴射モード、共用噴射モードでポート噴射弁126や筒内噴射弁127からの燃料噴射量を制御することにより行なわれる。点火制御は、点火プラグ130の点火時期を制御することにより行なわれる。モータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようにインバータ41,42の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
The
EV走行モードでは、HVECU70は、HV走行モードと同様に走行用トルクTd*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に走行用トルクTd*が駆動軸36に出力されるようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。モータECU40によるインバータ41,42の制御については上述した。
In the EV driving mode, the
HV走行モードでは、目標パワーPe*がパワー閾値Peref未満に至ったときなどに、エンジン22の停止条件が成立したと判定して、エンジン22を運転停止してEV走行モードに移行する。EV走行モードでは、HV走行モードと同様に演算した目標パワーPe*がパワー閾値(Peref+α)以上に至ったときなどに、エンジン22の始動条件が成立したと判定して、エンジン22を始動してHV走行モードに移行する。
In the HV driving mode, when the target power Pe* reaches less than the power threshold value Peref, it is determined that the condition for stopping the
実施例のハイブリッド車20では、エンジン22の排気管134に取り付けられた浄化装置135の浄化触媒(三元触媒)135aに対して触媒暖機を行なう。浄化装置135の触媒暖機は、触媒温度Tcが活性化する温度未満の所定温度以下の条件やアクセルオフの条件が成立しているときに行なわれる。触媒暖機としては、通常触媒暖機と急速触媒暖機とがある。通常触媒暖機は、エンジン22の回転数Neを第1所定回転数(例えば1300rpmなど)Nset1で維持すると共に、筒内噴射弁127から吸気行程で1回~3回の燃料噴射を行なって燃焼室129の混合気を均質なものとし、点火時期を通常時期より遅角したベース点火時期Tbase1近傍として爆発燃焼(均質燃焼)させることにより行なわれる。急速触媒暖機は、エンジン22の回転数Neを第2所定回転数(例えば1300rpmなど)Nset2で維持すると共に、筒内噴射弁127から吸気行程で燃料噴射を行なうだけでなく最終の燃料噴射を圧縮行程で行なって燃焼室129の混合気のうち点火プラグ130近傍の混合気の燃料濃度を高くした状態で点火時期を通常触媒暖機のベース点火時期より更に遅角したベース点火時期Tbase2近傍として爆発燃焼(成層燃焼)させることにより行なう。点火時期を遅角すると、燃焼効率が低下するため、吸入空気量を増やすことによってエンジン22の回転数Neを維持する一方で、燃焼ガス量が増えることにより、エミッション成分の絶対量も増えるが、触媒暖機は促進される。したがって、急速触媒暖機は、通常触媒暖機に比して、点火時期を更に遅角することによって触媒暖機の更なる促進を図ることができる。なお、急速触媒暖機では、吸気行程や圧縮行程で1回~3回の燃料噴射を行ない、最終の燃料噴射を膨張行程で行なうと共にこの膨張行程における燃料噴射と同期して点火して爆発燃焼(成層燃焼)する場合もある。
In the
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車20の動作、特に、アクセル開度Accに応じてエンジン22を運転する通常制御と通常触媒暖機制御と急速触媒暖機制御とを切り替える際の動作について説明する。図3は通常制御と通常触媒暖機制御と急速触媒暖機制御とを切り替える際にエンジンECU24により実行される制御切替処理の一例を示すフローチャートである。通常制御としては、例えば、エンジン22を所定通常回転数(例えば800prmや1000prmなど)Nidlでアイドル運転する制御を考えることができる。以下、通常制御としてはエンジン22をこの運転状態として制御するものとする。
Next, we will discuss the operation of the
制御切替処理が実行されると、エンジンECU24は、まず、通常制御や通常触媒暖機制御、急速触媒暖機制御のうちのどの制御からどの制御に切り替えるかを特定する(ステップS100)。この特定は、現在実行している制御から切り替え指示に係る切り替え後の制御への切り替えとして行なうことができる。制御の切り替えとしては、通常制御から通常触媒暖機制御への切り替え、通常制御から急速触媒暖機制御への切り替え、通常触媒暖機制御から急速触媒暖機制御への切り替え、急速触媒暖機制御から通常制御への切り替え、急速暖機制御から通常触媒暖機制御への切り替え、通常触媒暖機制御から通常制御への切り替え、の6種類ある。ステップS100ではこれらのうちのいずれであるかを特定するのである。
When the control switching process is executed, the
続いて、特定した制御の切り替えに基づいて中間移行制御を選択し(ステップS110)、選択した中間移行制御を実行し(ステップS120)、中間移行制御による制御の移行が完了するのを待って(ステップS130)、切り替え後の制御を実行し(ステップS140)、本処理を終了する。
図4は、制御の切り替えと中間移行制御の選択の一例を示す一覧表である。ステップS110では、図示するように、通常制御から通常触媒暖機制御への切り替えでは中間移行制御(1)が選択され、通常制御から急速触媒暖機制御への切り替えでは中間移行制御(2)が選択され、通常触媒暖機制御から急速触媒暖機制御への切り替えでは中間移行制御(3)が選択され、急速触媒暖機制御から通常制御への切り替えでは中間移行制御(4)が選択され、急速暖機制御から通常触媒暖機制御への切り替えでは中間移行制御(5)が選択され、通常触媒暖機制御から通常制御への切り替えでは中間移行制御(5)が選択される。
Next, intermediate transition control is selected based on the identified control switching (step S110), the selected intermediate transition control is executed (step S120), and the process waits for the transition of control by the intermediate transition control to be completed ( Step S130), post-switching control is executed (step S140), and the present process ends.
FIG. 4 is a list showing an example of control switching and intermediate transition control selection. In step S110, as shown in the figure, intermediate transition control (1) is selected when switching from normal control to normal catalyst warm-up control, and intermediate transition control (2) is selected when switching from normal control to rapid catalyst warm-up control. selected, intermediate transition control (3) is selected when switching from normal catalyst warm-up control to rapid catalyst warm-up control, intermediate transition control (4) is selected when switching from rapid catalyst warm-up control to normal control, Intermediate transition control (5) is selected when switching from rapid warm-up control to normal catalyst warm-up control, and intermediate transfer control (5) is selected when switching from normal catalyst warm-up control to normal control.
図5~図10は、通常制御と通常触媒暖機制御と急速触媒暖機制御との切り替え時に実行される中間移行制御(1)~(6)におけるエンジン回転数、点火時期、吸気バルブタイミングの時間変化の一例を示す説明図である。 Figures 5 to 10 show the engine speed, ignition timing, and intake valve timing in intermediate transition control (1) to (6) executed when switching between normal control, normal catalyst warm-up control, and rapid catalyst warm-up control. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a change over time.
中間移行制御(1)は、図5に示すように、通常制御から通常触媒暖機制御への切り替えの際に実行される制御である。通常制御を実行している最中の時間T1に切り替えが指示されると、中間移行制御(1)が実行され、エンジン22の回転数Neやスロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVTについては通常制御の所定通常回転数Nidl、スロットル開度THidl、開閉タイミングVVTidlから通常触媒暖機制御の第1所定回転数Nset1、スロットル開度THset1、開閉タイミングVVTset1に直ちに変更し、点火時期Tpについては通常制御の点火時期Tpidlから通常触媒暖機制御のベース点火時期Tbase1に至るまで徐々に遅角する。点火時期Tpの徐変による変更が完了する時間T2に中間移行制御(1)を終了し、通常触媒暖機制御を開始する。
Intermediate transition control (1), as shown in FIG. 5, is control executed when switching from normal control to normal catalyst warm-up control. When switching is instructed at time T1 while normal control is being executed, intermediate transition control (1) is executed, and the rotation speed Ne of the
中間移行制御(2)は、図6に示すように、通常制御から急速触媒暖機制御への切り替えの際に実行される制御である。通常制御を実行している最中の時間T1に切り替えが指示されると、中間移行制御(2)が実行され、エンジン22の回転数Neやスロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVTについては通常制御の所定通常回転数Nidl、スロットル開度THidl、開閉タイミングVVTidlから急速触媒暖機制御の第2所定回転数Nset2、スロットル開度THset2、開閉タイミングVVTset2に直ちに変更し、点火時期Tpについては通常制御の点火時期Tpidlから急速触媒暖機制御のベース点火時期Tbase2に至るまで徐々に遅角する。点火時期Tpの徐変による変更が完了する時間T2に中間移行制御(2)を終了し、通常触媒暖機制御を開始する。
Intermediate transition control (2), as shown in FIG. 6, is control executed when switching from normal control to rapid catalyst warm-up control. When switching is instructed at time T1 while normal control is being executed, intermediate transition control (2) is executed, and the rotation speed Ne of the
中間移行制御(3)は、図7に示すように、通常触媒暖機制御から急速触媒暖機制御への切り替えの際に実行される制御である。図中、破線は、比較例として、通常触媒暖機制御から通常制御に切り替えると共に直ちに通常制御から急速触媒暖機制御に切り替えたときの時間変化を示す。通常触媒暖機制御を実行している最中の時間T1に切り替えが指示されると、中間移行制御(3)が実行され、エンジン22の回転数Neやスロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVTについては通常触媒暖機制御の第1所定回転数Nset1、スロットル開度THset1、開閉タイミングVVTset1から急速触媒暖機制御の第2所定回転数Nset2、スロットル開度THset2、開閉タイミングVVTset2に直ちに変更し、点火時期Tpについては通常触媒暖機制御のベース点火時期Tbase1から急速触媒暖機制御のベース点火時期Tbase2に至るまで徐々に遅角する。点火時期Tpの徐変による変更が完了する時間T2に中間移行制御(3)を終了し、急速触媒暖機制御を開始する。比較例では、通常触媒暖機制御から通常制御への中間移行制御(6)(図10参照)を行ない、その後直ちに通常制御から急速触媒暖機への中間移行制御(2)(図6参照)を行なうため、エンジン22の回転数Neやスロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVT、点火時期Tpに無駄な動作が多いため、時間T2より遅い時間T12で移行を完了し、急速触媒暖機制御を開始する。このように、通常触媒暖機制御から急速触媒暖機制御への切り替えの際に中間移行制御(3)を実行することにより、通常触媒暖機制御から急速触媒暖機制御への切り替えを迅速に且つスムーズに行なうことができる。
Intermediate transition control (3), as shown in FIG. 7, is control executed when switching from normal catalyst warm-up control to rapid catalyst warm-up control. In the figure, the broken line indicates a time change when switching from normal catalyst warm-up control to normal control and immediately switching from normal control to rapid catalyst warm-up control as a comparative example. When switching is instructed at time T1 during normal catalyst warm-up control, intermediate transition control (3) is executed, and the rotational speed Ne of the
中間移行制御(4)は、図8に示すように、急速触媒暖機制御から通常制御への切り替えの際に実行される制御である。急速触媒暖機制御を実行している最中の時間T3に切り替えが指示されると、中間移行制御(4)が実行され、エンジン22の回転数Neやスロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVTについては急速触媒暖機制御の第2所定回転数Nset2、スロットル開度THset2、開閉タイミングVVTset2から通常制御の所定通常回転数Nidl、スロットル開度THidl、開閉タイミングVVTidlに直ちに変更し、点火時期Tpについては急速触媒暖機制御のベース点火時期Tbase2から通常制御の点火時期Tpidlに至るまで徐々に進角する。点火時期Tpの徐変による変更が完了する時間T4に中間移行制御(4)を終了し、通常制御を開始する。
Intermediate transition control (4), as shown in FIG. 8, is control executed when switching from rapid catalyst warm-up control to normal control. When switching is instructed at time T3 while rapid catalyst warm-up control is being executed, intermediate transition control (4) is executed, and the rotation speed Ne of the
中間移行制御(5)は、図9に示すように、急速触媒暖機制御から通常触媒暖機制御への切り替えの際に実行される制御である。図中、破線は、比較例として、急速触媒暖機制御から通常制御に切り替えると共に直ちに通常制御から通常触媒暖機制御に切り替えたときの時間変化を示す。急速触媒暖機制御を実行している最中の時間T3に切り替えが指示されると、中間移行制御(5)が実行され、エンジン22の回転数Neやスロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVTについては急速触媒暖機制御の第2所定回転数Nset2、スロットル開度THset2、開閉タイミングVVTset2から通常触媒暖機制御の第1所定回転数Nset1、スロットル開度THset1、開閉タイミングVVTset1に直ちに変更し、点火時期Tpについては急速触媒暖機制御のベース点火時期Tbase2から通常触媒暖機制御のベース点火時期Tbase1に至るまで徐々に進角する。点火時期Tpの徐変による変更が完了する時間T4に中間移行制御(5)を終了し、通常触媒暖機制御を開始する。比較例では、急速触媒暖機制御から通常制御への中間移行制御(4)(図8参照)を行ない、その後直ちに通常制御から通常触媒暖機への中間移行制御(1)(図5参照)を行なうため、エンジン22の回転数Neやスロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVT、点火時期Tpに無駄な動作が多いため、時間T4より遅い時間T34で移行を完了し、通常触媒暖機制御を開始する。このように、急速触媒暖機制御から通常触媒暖機制御への切り替えの際に中間移行制御(5)を実行することにより、急速触媒暖機制御から通常触媒暖機制御への切り替えを迅速に且つスムーズに行なうことができる。
Intermediate transition control (5), as shown in FIG. 9, is control executed when switching from rapid catalyst warm-up control to normal catalyst warm-up control. In the figure, the broken line indicates a time change when switching from rapid catalyst warm-up control to normal control and immediately switching from normal control to normal catalyst warm-up control as a comparative example. When switching is instructed at time T3 while rapid catalyst warm-up control is being executed, intermediate transition control (5) is executed, and the rotation speed Ne of the
中間移行制御(6)は、図10に示すように、通常触媒暖機制御から通常制御への切り替えの際に実行される制御である。通常触媒暖機制御を実行している最中の時間T3に切り替えが指示されると、中間移行制御(6)が実行され、エンジン22の回転数Neやスロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVTについては通常触媒暖機制御の通常触媒暖機制御の第1所定回転数Nset1、スロットル開度THset1、開閉タイミングVVTset1から通常制御の所定通常回転数Nidl、スロットル開度THidl、開閉タイミングVVTidlに直ちに変更し、点火時期Tpについては通常触媒暖機制御のベース点火時期Tbase1から通常制御の点火時期Tpidlに至るまで徐々に進角する。点火時期Tpの徐変による変更が完了する時間T4に中間移行制御(6)を終了し、通常制御を開始する。
Intermediate transition control (6), as shown in FIG. 10, is control executed when switching from normal catalyst warm-up control to normal control. When switching is instructed at time T3 during normal catalyst warm-up control, intermediate transition control (6) is executed, and the rotation speed Ne of the
以上説明した実施例のハイブリッド車20が搭載するエンジン装置では、通常制御から通常触媒暖機制御への切り替えでは中間移行制御(1)が実行し、通常制御から急速触媒暖機制御への切り替えでは中間移行制御(2)を実行し、通常触媒暖機制御から急速触媒暖機制御への切り替えでは中間移行制御(3)を実行し、急速触媒暖機制御から通常制御への切り替えでは中間移行制御(4)を実行し、急速暖機制御から通常触媒暖機制御への切り替えでは中間移行制御(5)を実行し、通常触媒暖機制御から通常制御への切り替えでは中間移行制御(5)を実行する。これにより、制御との切り替えを迅速に且つスムーズに行なうことができる。
In the engine device installed in the
実施例のハイブリッド車20が搭載するエンジン装置では、中間移行制御(1)~(6)では、エンジン22の回転数Neやスロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVTについては比較的迅速に、点火時期Tpについては徐々に変化するようにしたが、エンジン22の回転数Neやスロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVTについても徐々に変化するようにしてもよい。
In the engine device installed in the
実施例のハイブリッド車20が搭載するエンジン装置では、中間移行制御(1)~(6)について、エンジン22の回転数Ne、スロットル開度TH、吸気バルブ128の開閉タイミングVVT、点火時期Tpの変化について説明したが、これらの他に、燃料噴射形態、目標空燃比なども同様である。
In the engine device installed in the
実施例のハイブリッド車20が搭載するエンジン装置では、エンジン22として、筒内噴射弁127が燃焼室129の頂部の略中央に配置されているものを用いたが、筒内噴射弁127が燃焼室129の側壁(サイド)に配置されているエンジンを用いるものとしても構わない。
In the engine device installed in the
実施例のハイブリッド車20が搭載するエンジン装置では、エンジン22として、ポート噴射弁126と筒内噴射弁127とを備えるものを用いたが、ポート噴射弁を備えずに筒内噴射弁だけを備えるエンジンを用いるものとしても構わない。
In the engine device installed in the
実施例のハイブリッド車20では、蓄電装置として、バッテリ50を用いるものとしたが、蓄電可能な装置であればよく、キャパシタなどを用いるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド車20では、エンジンECU24とモータECU40とバッテリECU52とHVECU70とを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも2つを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。
Although the
実施例では、本発明を、エンジン22とモータMG1,MG2とプラネタリギヤ30とを備えるハイブリッド車20に搭載されたエンジン装置に適用する場合について説明した。しかし、通常の自動車に搭載されるエンジン装置に適用するものとしてもよい。
In the embodiment, a case has been described in which the present invention is applied to an engine device mounted on a
実施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する。実施例では、浄化装置135が「浄化装置」に相当し、エンジン22が「エンジン」に相当し、エンジンECU24が「制御装置」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiments and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be explained. In the embodiment, the
なお、実施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。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明について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り、実施例は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ないものである。 The correspondence relationship between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is that the example implements the invention described in the column of means for solving the problem. Since this is an example for specifically explaining a form for solving the problem, it is not intended to limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problems. In other words, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be based on the description in that column, and the examples are based on the description of the invention described in the column of means for solving the problem. This is just one specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above using examples, the present invention is not limited to these examples in any way, and may be modified in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the manufacturing industry of an engine device, etc.
20 ハイブリッド車、22 エンジン、23 クランクシャフト、24 エンジンECU、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、40 モータECU、41,42 インバータ、50 バッテリ、52 バッテリECU、54 電力ライン、70 HVECU、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 ブレーキペダルポジションセンサ、87 車速センサ、122 エアクリーナ、123 吸気管、123a エアフローメータ、123t 温度センサ、124 スロットルバルブ、124a スロットルバルブポジションセンサ、125 サージタンク、125a 圧力センサ、126 ポート噴射弁、127 筒内噴射弁、128 吸気バルブ、129 燃焼室、130 点火プラグ、132 ピストン、133 排気バルブ、134 排気管、135 浄化装置、135a 浄化触媒、136 PMフィルタ、136a 差圧センサ、137 フロント空燃比センサ、138 リヤ空燃比センサ、139 可変バルブタイミング機構、140 クランクポジションセンサ、142 水温センサ、144 カムポジションセンサ、150 燃料供給装置、151 燃料タンク、151t 燃温センサ、152 フィードポンプ、152a 回転数センサ、153 低圧供給管、153p 燃圧センサ、154 逆止弁、155 リリーフ管、156 リリーフバルブ、157 高圧ポンプ、157a 電磁バルブ、157b チェックバルブ、157c プランジャ、158 高圧供給管、158p 燃圧センサ、MG1,MG2 モータ。 20 Hybrid vehicle, 22 Engine, 23 Crankshaft, 24 Engine ECU, 30 Planetary gear, 36 Drive shaft, 38 Differential gear, 39a, 39b Drive wheels, 40 Motor ECU, 41, 42 Inverter, 50 Battery, 52 Battery ECU, 54 Electric power line, 70 HVECU, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 87 vehicle speed sensor, 122 air cleaner, 123 intake pipe, 123a Air flow meter, 123t Temperature sensor, 124 Throttle valve, 124a Throttle valve position sensor, 125 Surge tank, 125a Pressure sensor, 126 Port injection valve, 127 In-cylinder injection valve, 128 Intake valve, 129 Combustion chamber, 130 Spark plug, 132 Piston , 133 exhaust valve, 134 exhaust pipe, 135 purification device, 135a purification catalyst, 136 PM filter, 136a differential pressure sensor, 137 front air-fuel ratio sensor, 138 rear air-fuel ratio sensor, 139 variable valve timing mechanism, 140 crank position sensor, 142 Water temperature sensor, 144 Cam position sensor, 150 Fuel supply device, 151 Fuel tank, 151t Fuel temperature sensor, 152 Feed pump, 152a Rotation speed sensor, 153 Low pressure supply pipe, 153p Fuel pressure sensor, 154 Check valve, 155 Relief pipe, 156 Relief valve, 157 High pressure pump, 157a Solenoid valve, 157b Check valve, 157c Plunger, 158 High pressure supply pipe, 158p Fuel pressure sensor, MG1, MG2 Motor.
Claims (1)
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、アクセル開度に応じて前記エンジンを制御する通常制御と、前記エンジンを第1所定回転数で吸気行程で燃料噴射を行なうと共に点火時期を通常制御より遅角して運転することにより前記浄化装置の触媒を暖機する通常触媒暖機制御と、前記エンジンを第2所定回転数で圧縮行程または膨張行程で燃料噴射を行なうと共に点火時期を前記通常触媒暖機制御より遅角して運転することにより前記浄化装置の触媒を暖機する急速触媒暖機制御と、を切り替える際に、切り替え前の制御から切り替え後の制御の間に中間移行制御を実行する、
ことを特徴とするエンジン装置。 an engine having an in-cylinder injection valve in which a purification device having a catalyst for purifying exhaust gas is attached to an exhaust system;
a control device that controls the engine;
An engine device comprising:
The control device performs a normal control that controls the engine according to an accelerator opening degree, and operates the engine by injecting fuel in an intake stroke at a first predetermined rotation speed and retarding the ignition timing from the normal control. normal catalyst warm-up control for warming up the catalyst of the purification device, and injecting fuel in the compression stroke or expansion stroke of the engine at a second predetermined rotation speed, and retarding the ignition timing from the normal catalyst warm-up control. performing intermediate transition control between the control before switching and the control after switching when switching between rapid catalyst warm-up control in which the catalyst of the purification device is warmed up by operating with
An engine device characterized by:
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240612 |