JP2024060784A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の分割噴射を実施することが可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】コンデンサに充電された電圧で駆動する燃料噴射弁を有する車両の制御装置であって、前記燃料噴射弁から内燃機関への燃料の噴射回数を制御する噴射制御部と、前記噴射回数および前記内燃機関の回転数の少なくとも一方に基づいて、前記コンデンサに供給される電圧を制御する電圧制御部と、を具備する車両の制御装置。【選択図】図３

Description

本発明は車両の制御装置に関する。

燃料噴射弁は内燃機関に燃料を供給する。コンデンサに蓄積されたエネルギーによって燃料噴射弁を駆動させる技術が知られている（例えば特許文献１など）。

特開２０１５－１５１９６０号公報

例えば触媒の暖機のために、点火時期を遅角させることがある。遅角によってトルクが低下する恐れがある。内燃機関に導入される空気を増量し、内燃機関の回転数を増加させることで、暖機制御中のトルクを高くする。排気低減および燃費改善のため、燃料の分割噴射を行う。分割噴射では、燃料噴射弁から複数回の燃料噴射を行う。

燃料噴射弁はコンデンサに蓄積されたエネルギーによって駆動される。燃料噴射弁を駆動することで、コンデンサの電圧は低下する。１回の燃料噴射後にコンデンサを充電することで、電圧を上昇させる。しかし、内燃機関の回転数および噴射の回数を増加させると、コンデンサを充電する時間が短くなる。このため電圧が低下し、分割噴射が困難となる。そこで、燃料の分割噴射を実施することが可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、コンデンサに充電された電圧で駆動する燃料噴射弁を有する車両の制御装置であって、前記燃料噴射弁から内燃機関への燃料の噴射回数を制御する噴射制御部と、前記噴射回数および前記内燃機関の回転数の少なくとも一方に基づいて、前記コンデンサに供給される電圧を制御する電圧制御部と、を具備する車両の制御装置によって達成することができる。

前記電圧制御部は、前記噴射回数および前記回転数が大きいほど前記電圧を高くしてもよい。

前記車両にバッテリおよびコンバータが設けられ、前記コンバータから前記バッテリに電圧が供給され、前記バッテリから前記コンデンサに電圧が供給され、前記電圧制御部は、前記コンバータの電圧を制御することで、前記バッテリから前記コンデンサに供給される電圧を制御してもよい。

前記内燃機関の回転数を制御する回転数制御部を具備し、前記車両に、前記内燃機関の排気を浄化する触媒が設けられ、前記回転数制御部は、前記触媒の暖機を行う場合、前記暖機を行わない場合に比べて前記回転数を増加させ、前記噴射制御部は、前記触媒の暖機を行う場合、前記暖機を行わない場合に比べて前記噴射回数を増加させてもよい。

燃料の分割噴射を実施することが可能な車両の制御装置を提供できる。

図１は実施形態に係る車両の概略構成図である。 図２は実施形態に係る処理を例示するフローチャートである。 図３（ａ）および図３（ｂ）はタイムチャートを例示する図である。 図４は電圧を例示する図である。

図１は実施形態に係る車両１の概略構成図である。車両１は例えばプラグインハイブリッド車両である。車両１は内燃機関（エンジン）１０、バッテリ２０および２４、ＤＣ（Direct Current）ＤＣコンバータ２２、駆動回路２５、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０（ＥＮＧ－ＥＣＵ）、ハイブリッドＥＣＵ（ＨＥＶ－ＥＣＵ）４０を有する。

エンジン１０は例えばガソリンなどの燃料を燃焼して、トルクを出力する。車両１は、エンジン１０が出力するトルク、および不図示の電動機（Motor Generator、ＭＧ）が出力するトルクによって走行する。

エンジン１０は例えば４気筒エンジンである。吸気通路１２および排気通路１４は、エンジン１０の４つの気筒に接続されている。空気は吸気通路１２を流れ、エンジン１０の気筒に供給される。吸気通路１２にはスロットルバルブ１３が設けられている。スロットルバルブ１３の開度が大きいほど、エンジン１０への空気の供給量は多くなる。開度が小さいほど空気の供給量は少なくなる。

エンジン１０の４つの気筒のそれぞれに、点火プラグ１６および燃料噴射弁１８が設けられている。燃料噴射弁１８は、気筒の内部に燃料を直接噴射する。気筒において、燃料と空気とは混合気を生成する。点火プラグ１６が混合気に点火することで、混合気が燃焼する。燃焼後の排気は、排気通路１４を通り車両１の外部に排出される。

排気通路１４には触媒１５が設けられている。触媒１５は例えば三元触媒などであり、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）および一酸化炭素（ＣＯ）などを浄化する。

車両１に２つのバッテリ２０および２４が設けられている。バッテリ２０および２４は、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。バッテリ２０はメインのバッテリである。バッテリ２０の電力によって、不図示のＭＧが駆動する。ＭＧが発生させる電力によってバッテリ２０は充電される。バッテリ２４は例えば補機、および駆動回路２５に電力を供給する。補機はライト、エアコンディショナなどである。

バッテリ２０および２４は、ＤＣＤＣコンバータ２２に電気的に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ２２は、バッテリ２０の出力電圧を昇圧または降圧させ、バッテリ２４に供給する。

駆動回路２５は複数の燃料噴射弁１８に電気的に接続され、燃料噴射弁１８を駆動する。駆動回路２５はコンデンサ２６を有する。コンデンサ２６は、バッテリ２４が出力する電圧によって充電される。コンデンサ２６に蓄積される電圧によって燃料噴射弁１８が駆動される。コンデンサ２６が放電し、例えば不図示のコイルに通電される。コイルへの通電によって、燃料噴射弁１８の弁体が移動し、燃料噴射弁１８が開弁し、燃料が噴射される。

温度センサ３２は例えばエンジン１０の冷却水の温度を検出する。回転数センサ３４はエンジン１０の回転数を検出する。

ＥＮＧ－ＥＣＵ３０およびＨＥＶ－ＥＣＵ４０は車両１の制御装置である。ＥＮＧ－ＥＣＵ３０およびＨＥＶ－ＥＣＵ４０のそれぞれは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置を備える。ＥＮＧ－ＥＣＵ３０およびＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。

ＥＮＧ－ＥＣＵ３０はエンジン１０を制御する。ＥＮＧ－ＥＣＵ３０は、スロットルバルブ１３の開度を制御する。ＥＮＧ－ＥＣＵ３０は点火プラグ１６の点火時期を制御する。ＥＮＧ－ＥＣＵ３０は、エンジン１０の回転数を制御する回転数制御部として機能する。

ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、バッテリ２０および２４、ＤＣＤＣコンバータ２２を制御する。ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、バッテリ２０の出力電圧を制御する。ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、ＤＣＤＣコンバータ２２からバッテリ２４に供給される電圧を制御する。ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、バッテリ２４からコンデンサ２６に供給される電圧を制御する。ＥＮＧ－ＥＣＵ３０は、コンデンサ２６の放電のタイミングおよび回数を制御し、燃料噴射弁１８の噴射のタイミングおよび回数を制御する噴射制御部として機能する。ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、コンデンサ２６に供給される電圧を制御する電圧制御部として機能する。

触媒１５の排気浄化性能は温度に依存する。温度が例えば０℃付近など低いとき、浄化性能は低下する。浄化性能を高めるため、触媒１５の暖機制御が行われる。ＥＮＧ－ＥＣＵ３０は点火時期を遅角させることで、触媒１５の温度を上昇させる。遅角によってトルクが低下する恐れがある。ＥＮＧ－ＥＣＵ３０は、エンジン１０に導入される空気を増量し、エンジン１０の回転数を増加させることで、トルクを高くする。暖機制御中、排気の低減および燃費の改善のため、燃料の分割噴射が行われる。燃料噴射弁１８は１つの気筒に対して例えば４回の燃料噴射を行う。本実施形態は、分割噴射を行う際のコンデンサ２６の電圧の低下を抑制する。

図２は実施形態に係る処理を例示するフローチャートである。ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、触媒１５の暖機制御が行われているか否か判定する（ステップＳ１０）。ＨＥＶ－ＥＣＵ４０はＥＮＧ－ＥＣＵ３０から触媒暖機に関する情報を受信する。否定判定（Ｎｏ）の場合、処理は終了する。例えば冷却水の温度が所定の温度以下ならば、暖機制御が行われる。ステップＳ１０で肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、例えばＥＮＧ－ＥＣＵ３０から噴射回数を取得し、燃料噴射弁１８が分割噴射を行っているか判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１０およびＳ１２のいずれかで否定判定の場合、ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、ＤＣＤＣコンバータ２２から駆動回路２５のコンデンサ２６に供給される電圧を変更しない（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の後、図２の処理は終了する。

ステップＳ１０およびＳ１２の両方で肯定判定の場合、ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、エンジン１０の回転数、および燃料の噴射回数に基づいて、ＤＣＤＣコンバータ２２から駆動回路２５のコンデンサ２６に供給される電圧を制御し、例えば供給電圧を高い値に定める（ステップＳ１６）。ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、ＤＣＤＣコンバータ２２を制御して、ステップＳ１６で設定した電圧をバッテリ２４に供給する（ステップＳ１８）。バッテリ２４からコンデンサ２６に供給される電圧も上昇する。ステップＳ１８の後、図２の処理は終了する。

図３（ａ）および図３（ｂ）はタイムチャートを例示する図である。横軸は時間を表す。縦軸はコンデンサ２６の電圧を表す。図３（ａ）および図３（ｂ）の両方において、触媒１５の暖機制御および燃料の分割噴射が行われる。燃料噴射は、気筒＃１、＃３、＃４、＃２の順番に行われる。１つの気筒への燃料の噴射回数は４回である。図３（ａ）はエンジン１０の回転数がＲ１の例である。図３（ｂ）は回転数がＲ２の例である。Ｒ２はＲ１より大きく、例えばＲ１の２倍である。

図３（ａ）の例では、例えば時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に１つの気筒＃１に燃料が噴射される。時間ｔ５、ｔ６に別の気筒＃３に燃料が噴射される。噴射と次の噴射との間の時間にコンデンサ２６が充電される。コンデンサ２６の電圧は時間とともに変化する。バッテリ２４から電圧が供給されることで、コンデンサ２６が充電され、電圧が上昇する。コンデンサ２６が放電することで、燃料噴射弁１８は燃料を噴射する。燃料噴射後、コンデンサ２６の電圧は低下する。コンデンサ２６は再び充電される。例えば時間ｔ１からｔ２の間（Ｐ１）に、コンデンサ２６が充電される。回転数Ｒ１がＲ２に比べて低い。このため、充電の時間Ｐ１が長くなる。時間Ｐ１にコンデンサ２６の電圧が高くなる。電圧が低下しにくい。

図３（ｂ）の例では、例えば時間ｔ７、ｔ８、ｔ９、ｔ１０などに噴射が行われる。噴射の間の時間にコンデンサ２６が充電される。例えば時間ｔ７からｔ８までの時間Ｐ２にコンデンサ２６が充電される。エンジン１０の回転数Ｒ２が図３（ａ）における回転数Ｒ１より高い。このため充電の時間Ｐ２はＰ１よりも短くなる。

図３（ｂ）の破線の例（比較例）では、ＤＣＤＣコンバータ２２からバッテリ２４に供給される電圧を高くしない。バッテリ２４からコンデンサ２６に供給される電圧も高くならない。充電の時間Ｐ２が短いため、電圧が前回の噴射時と同程度まで回復しないうちに、次の噴射が行われる。この結果、電圧は低下していく。電圧が低下すると、燃料噴射の回数を所望の回数（例えば４回）よりも減らすことになる。

図３（ｂ）の実線の例は実施形態であり、ＤＣＤＣコンバータ２２からバッテリ２４に供給される電圧が高くなる。コンデンサ２６に供給される電圧が高くなる（図２のステップＳ１６）。電圧が高くなることで、充電の速度が大きくなる。時間Ｐ２の間にコンデンサ２６の電圧が高くなり、例えば前回の噴射時と同程度まで充電される。コンデンサ２６の電圧の低下が抑制される。各気筒に対する噴射の回数を所望の回数（例えば４回）とすることができる。

図４は電圧を例示する図である。横軸はエンジン１０の回転数を表す。縦軸はコンデンサ２６に供給される電圧を表す。図４には噴射の回数が２回の例、３回の例、４回の例が示されている。噴射回数が２回かつ回転数が所定の大きさ未満の場合、電圧は一定値である。回転数が所定の大きさ以上の場合、回転数が高いほど電圧は高くなる。噴射回数が３回および４回の場合、回転数が高いほど、電圧は高くなる。同一の回転数で比較すると、噴射回数が多いほど電圧は高い。電圧を高くすることで、高い回転数および多い噴射回数においても、コンデンサ２６を充電することができる。

本実施形態によれば、ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁１８からの噴射回数およびエンジン１０の回転数に基づいて、コンデンサ２６に供給される電圧を制御する。コンデンサ２６の電圧の低下を抑制することで、燃料噴射弁１８からの分割噴射が可能である。分割噴射により排気の低減および燃費の改善が可能である。

図４に示すように、ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、噴射回数および回転数が大きいほどコンデンサ２６に供給される電圧を高くする。電圧が高くなることで、コンデンサ２６が速く充電される。短い時間でコンデンサ２６の電圧が高くなり、電圧の低下が抑制される。ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、噴射回数および回転数が小さいほど電圧を低くする。電力の消費を抑制することができる。

車両１にバッテリ２０および２４、ならびにＤＣＤＣコンバータ２２が設けられている。ＤＣＤＣコンバータ２２は、バッテリ２０の出力電圧を昇圧し、バッテリ２４に供給する。バッテリ２４からコンデンサ２６に電圧に供給され、コンデンサ２６が充電される。ＨＥＶ－ＥＣＵ４０は、ＤＣＤＣコンバータ２２の供給電圧を制御する。ＤＣＤＣコンバータ２２から供給される電圧が高くなることで、バッテリ２４からコンデンサ２６に供給される電圧が高くなる。コンデンサ２６の充電速度が大きくなる。

触媒１５はエンジン１０の排気を浄化する。浄化性能を高めるために、点火時期を遅角させ、触媒１５を暖機する。点火遅角によって低下するトルクを補うため、ＥＮＧ－ＥＣＵ３０はエンジン１０の回転数を増加させる。排気の低減および燃費の改善のため、燃料噴射弁１８は分割噴射を行う。コンデンサ２６の充電のための時間が短くなる。暖機制御中にＨＥＶ－ＥＣＵ４０がコンデンサ２６への供給電圧を高くするため、コンデンサ２６の充電速度が大きくなる。暖機制御中であっても、電圧の低下が抑制され、分割噴射が可能である。

図３に示すように、コンデンサ２６への供給電圧は、回転数および噴射回数に基づいて制御される。回転数および噴射回数のうち少なくとも一方に基づいて制御されてもよい。図４に示すように、供給電圧はエンジン１０の回転数に比例する。供給電圧は回転数に対して非線形に変化してもよい。エンジン１０の気筒の数は４つ以下でもよいし、４つ以上でもよい。１つの気筒に例えば１つの燃料噴射弁１８が設けられる。駆動回路２５のコンデンサ２６は、複数の燃料噴射弁１８に対して電圧を供給し、駆動させる。１つの燃料噴射弁１８からの噴射と、もう１つの燃料噴射弁１８からの噴射との間に、コンデンサ２６が充電される。コンデンサ２６の充電速度を速くすることで、電圧を高く維持することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 車両
１０ 内燃機関
１２ 吸気通路
１３ スロットルバルブ
１４ 排気通路
１５ 触媒
１６ 点火プラグ
１８ 燃料噴射弁
２０、２４ バッテリ
２２ ＤＣＤＣコンバータ
２５ 駆動回路
２６ コンデンサ
３０ ＥＮＧ－ＥＣＵ
３２ 温度センサ
３４ 回転数センサ
４０ ＨＥＶ－ＥＣＵ

Claims (4)

1. コンデンサに充電された電圧で駆動する燃料噴射弁を有する車両の制御装置であって、
   前記燃料噴射弁から内燃機関への燃料の噴射回数を制御する噴射制御部と、
   前記噴射回数および前記内燃機関の回転数の少なくとも一方に基づいて、前記コンデンサに供給される電圧を制御する電圧制御部と、を具備する車両の制御装置。
2. 前記電圧制御部は、前記噴射回数および前記回転数が大きいほど前記電圧を高くする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記車両にバッテリおよびコンバータが設けられ、
   前記コンバータから前記バッテリに電圧が供給され、
   前記バッテリから前記コンデンサに電圧が供給され、
   前記電圧制御部は、前記コンバータの電圧を制御することで、前記バッテリから前記コンデンサに供給される電圧を制御する請求項１または２に記載の車両の制御装置。
4. 前記内燃機関の回転数を制御する回転数制御部を具備し、
   前記車両に、前記内燃機関の排気を浄化する触媒が設けられ、
   前記回転数制御部は、前記触媒の暖機を行う場合、前記暖機を行わない場合に比べて前記回転数を増加させ、
   前記噴射制御部は、前記触媒の暖機を行う場合、前記暖機を行わない場合に比べて前記噴射回数を増加させる請求項１または２に記載の車両の制御装置。
   
   

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