JP3286517B2 - リーンバーンエンジンを搭載した車両の制御装置 - Google Patents
リーンバーンエンジンを搭載した車両の制御装置Info
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Description
ジンとこれに接続された電動機とを搭載した車両の制御
装置に関する。
ンジンのクランク軸(出力軸)に電動機を接続して、該
電動機によりエンジンを始動すると共に、エンジンの作
動状態では、該電動機をエンジンにより発電機として作
動させ、その発電電力を車載バッテリに充電したり、各
種電子機器に給電するようにしたものが知られている。
点から燃費性能の良好なリーンバーンエンジン(希薄燃
焼型エンジン)を搭載することが行われるようになって
きており、このようなリーンバーンエンジンを搭載する
ことは前記ハイブリッド車両においても望まれている。
動車にあっては、従来、基本的には、該リーンバーンエ
ンジンをリーン領域(空燃比が比較的高く、エアリッチ
寄りの領域)で作動させるように制御するのであるが、
エンジンの負荷状態等、種々の要因に起因して、該エン
ジンを安定に作動させ得るリーン領域の限界を越えて、
実際の空燃比が過剰にエアリッチ側の状態となってしま
う事態が生じることが多々ある。そして、このような状
態では、エンジンの燃焼圧の変動量が増大して、エンジ
ンのトルク変動を生じやすくなる。
ンジンの空燃比がリーン限界を越えて、エンジンの燃焼
圧変動量が所定量を越えると、一旦、強制的に該エンジ
ンの空燃比を本来のリーン領域よりも下げるように制御
し(燃料が濃くなるように制御する)、これによって、
エンジンのトルク変動を生じる事態を回避するようにし
ていた。そして、その後にエンジンの空燃比を徐々に上
昇させて本来のリーン領域に戻すようにしていた。
来、エアリッチ側のリーン領域で作動させることで良好
な燃費性能を発揮するリーンバーンエンジンが、一時的
にせよ空燃比の低い側(燃料の濃い側)に制御されるた
め、リーンバーンエンジンの本来の性能を十分に発揮す
ることができないという不都合があった。
者等が種々の検討を行ったところ、前記ハイブリッド車
両のようにエンジンに電動機を接続したものにあって
は、上記の不都合を解消することが可能であると知見し
た。
鑑み、リーンバーンエンジンに電動機を接続した車両で
リーンバーンエンジンのトルク変動を生じるのを抑制し
つつ可能な限り該リーンバンエンジンを燃費性能の良好
なリーン領域で作動させることができるリーンバーンエ
ンジンを搭載した車両の制御装置を提供することを目的
とする。
成するために、リーンバーンエンジンと、該リーンバー
ンエンジンの出力軸に接続された電動機とを備えたリー
ンバーンエンジンを搭載した車両の制御装置であって、
該リーンバーンエンジンを空燃比のリーン領域で作動さ
せるように該エンジンを制御するエンジン制御手段と、
前記エンジン制御手段により制御された前記リーンバー
ンエンジンの燃焼圧変動量を検出する燃焼圧変動検出手
段と、該燃焼圧変動検出手段により検出された燃焼圧変
動量が、前記空燃比が所定のリーン限界を超えてエアリ
ッチになった状態に対応させてあらかじめ定めた所定量
を越えたとき、該燃焼圧変動に基づく前記リーンバーン
エンジンのトルク変動を抑制する力を該エンジンの出力
軸に付与するように前記電動機を制御する電動機制御手
段とを備えたことを特徴とする。
出手段により検出される前記リーンバーンエンジンの燃
焼圧変動量が前記所定量を超えたとき、すなわち、前記
空燃比がリーン限界を超えて過剰にエアリッチな状態に
なり、該エンジンのトルク変動が生じる状態となると、
前記電動機制御手段による前記電動機の制御により、該
トルク変動を抑制する力が該電動機からリーンバーンエ
ンジンの出力軸に付与されるため、該トルク変動が抑制
される。このため、前記エンジン制御手段は、常に該リ
ーンバーンエンジンを前記リーン領域で作動させるよう
にすればよい。
ンジンのトルク変動を生じるのを抑制しつつ可能な限り
該リーンバンエンジンを燃費性能の良好なリーン領域で
作動させることができる。
出手段は、例えば前記リーンバーンエンジンの気筒内圧
を検出する圧力センサを具備し、該圧力センサの検出出
力に基づき該リーンバーンエンジンの燃焼圧変動量を検
出する。あるいは、前記燃焼圧変動検出手段は、前記リ
ーンバーンエンジンのクランク角速度を検出するクラン
ク角速度検出手段を具備し、該クランク角速度検出手段
により検出されるクランク角速度の変動量を前記リーン
バーンエンジンの燃焼圧変動量を示す量として検出す
る。
ルク変動を生ぜしめる要因となる燃焼圧変動を精度よく
的確に検出することができ、それに応じた前記電動機の
制御を行うことで、リーンバーンエンジンのトルク変動
を迅速に抑制することができる。
は、前記燃焼圧変動検出手段により検出された燃焼圧変
動量が該燃焼圧の増加側であるときと減少側であるとき
とで、ぞれぞれ前記リーンバーンエンジンのトルクを減
少及び増加させる互いに逆向きの力を該燃焼圧変動量に
応じた大きさで生ぜしめるように前記電動機を制御す
る。
圧の増加側であって、前記リーンバーンエンジンのトル
クが増加側に変動を生じるような場合には、その燃焼圧
変動量に応じた大きさで前記電動機からリーンバーンエ
ンジンに負荷(エンジンのトルクが増加側に変動するの
を抑制する力)が与えられ、また、前記燃焼圧変動量が
該燃焼圧の減少側であって、前記リーンバーンエンジン
のトルクが減少側に変動を生じるような場合には、その
燃焼圧変動量に応じた大きさで前記電動機からリーンバ
ーンエンジンに補助力(エンジンのトルクが減少側に変
動するのを抑制する力)が付加される。従って、リーン
バーンエンジンには、そのトルク変動を相殺するような
力が電動機から与えられ、これにより、リーンバーンエ
ンジンのトルク変動を抑制して、そのトルクを平滑的な
ものとすることができる。
段は、前記燃焼圧変動検出手段により検出された燃焼圧
変動量が該燃焼圧の増加側であるときと減少側であると
きとで、それぞれ前記リーンバーンエンジンのトルクを
減少及び増加させる互いに逆向きの所定量の力を生ぜし
めるように前記電動機を制御する。
圧の増加側であって、前記リーンバーンエンジンのトル
クが増加側に変動を生じるような場合には、前記電動機
からリーンバーンエンジンに所定量の負荷(エンジンの
トルクが増加側に変動するのを抑制する力)が与えら
れ、また、前記燃焼圧変動量が該燃焼圧の減少側であっ
て、前記リーンバーンエンジンのトルクが減少側に変動
を生じるような場合には、前記電動機からリーンバーン
エンジンに所定量の補助力(エンジンのトルクが減少側
に変動するのを抑制する力)が付加され、これにより、
リーンバーンエンジンのトルク変動を抑制することがで
きる。そして、この場合、前記電動機からリーンバーン
エンジンに付与する力は所定量であるので、電動機制御
手段による電動機の制御を容易に行うことができる。
4を参照して説明する。図1は本実施形態の制御装置を
備えたリーンバーンエンジン車両のシステム構成図、図
2は図1の車両の制御装置の作動を説明するためのフロ
ーチャート、図3及び図4は図1の車両の制御装置の作
動を説明するための説明図である。
ンエンジン車両は、例えばハイブリッド車両であり、リ
ーンバーンエンジン1と、その図示しないクランク軸
(出力軸)に接続された発電電動機2と、エンジン制御
装置3(エンジン制御手段)と、発電電動機制御装置4
(電動機制御手段)と、各種電子機器(図示しない)の
電源であるメインバッテリ5とを搭載している。エンジ
ン制御装置3及び発電電動機制御装置4は、マイクロコ
ンピュータ等を用いて構成されたものである。
軸が変速機6を介して車両の駆動輪7に接続され、該変
速機6を介して駆動輪7を駆動する。また、リーンバー
ンエンジン1には、その気筒内圧を検出するための圧力
センサ8と、クランク角センサ9とが備えられ、これら
のセンサ8,9の検出信号がエンジン制御装置3に付与
される。
センサ8,9の他に、図示しない水温センサやオイル温
センサ、回転数センサ、空燃比センサ等、該エンジン1
の各種状態を検出するためのセンサを具備しており、そ
れらの検出信号がエンジン制御装置3にエンジン情報と
してエンジン制御装置3に付与されるようになってい
る。
イミングを変更するためのスプールバルブである。
れでも動作可能なものであり、発電電動機制御装置4に
より制御されるモータ駆動回路11を介してメインバッ
テリ5に接続されている。そして、発電電動機2は、電
動機として動作する際には、メインバッテリ5からモー
タ駆動回路11を介して給電を受け、発電機として動作
する際(回生制動時を含む)には、その発電電力をモー
タ駆動回路11を介してメインバッテリ5に給電する。
タ等により構成されたものであり、リーンバーンエンジ
ン1の作動状態においては、該エンジン1をその空燃比
のリーン領域(エアリッチ寄りの希薄燃焼領域)で作動
させるように、該エンジン1から与えられる前記エンジ
ン情報等に基づき該エンジン1の燃料供給量や吸排気バ
ルブタイミング等を制御するようにしている。
的構成として、前記クランク角センサ9により得られる
クランク角の検出信号に基づきリーンバーンエンジン1
のクランク角速度を把握するクランク角速度検出部12
を備えている。
により得られるリーンバーンエンジン1の気筒内圧の検
出データや、クランク角速度検出部12により把握され
たクランク角速度のデータをエンジン情報として発電電
動機制御装置4に出力するようにしている。
置3と同様にマイクロコンピュータ等により構成された
ものであり、基本的には、エンジン1の始動時には、発
電電動機2をエンジン始動用の電動機として動作させる
ようにモータ駆動回路11を介して発電電動機2を制御
し、エンジン1の作動時には、発電電動機2を発電機と
して動作させるようにモータ駆動回路11を介して発電
電動機2を制御するようにしている。
的構成として、前記圧力センサ8により得られるリーン
バーンエンジン1の気筒内圧の検出データに基づきリー
ンバーンエンジン1の燃焼圧変動量(エンジン1の回転
数に対応した基準燃焼圧に対する変動量)を把握する第
1燃焼圧変動検出部13と、前記クランク角速度検出部
12により把握されたクランク角速度のデータに基づ
き、該クランク角速度の変動量(エンジン1の回転数に
対応した基準クランク角速度に対する変動量)をリーン
バーンエンジン1の燃焼圧変動量を示す量として把握す
る第2燃焼圧変動検出部14とを具備している。そし
て、発電電動機制御装置4は、第1燃焼圧変動検出部1
3及び第2燃焼圧変動検出部14によりそれぞれ把握さ
れる燃焼圧変動量及びクランク角速度変動量のいずれか
の変動率(基準燃焼圧あるいは基準クランク角速度に対
する変動量の割合)が所定値を越えたときには、後述す
るように発電電動機2を制御して、リーンバーンエンジ
ン1のトルク変動を抑制するようにしている。
する発電電動機2の作動状態を示す電動機情報をエンジ
ン制御装置3に出力するようにしている。
角センサ9及びクランク角速度検出部12は、クランク
角速度検出手段15を構成し、前記圧力センサ8及び第
1燃焼圧変動量検出部13と、前記クランク角センサ
9、クランク角速度検出部12及び第2燃焼圧変動検出
部14とは、それぞれ燃焼圧変動検出手段16,17を
構成するものである。
る。
発電電動機制御装置4の制御により、発電電動機2がメ
インバッテリ5を電源として始動用電動機として作動さ
れて、リーンバーンエンジン1のクランク軸が回転駆動
され、この状態で、エンジン制御装置3の制御によりリ
ーンバーンエンジン1に燃料が供給されて該エンジン1
が始動される。そして、このようにエンジン1が始動さ
れた後、エンジン制御装置3及び発電電動機制御装置4
により、図2のフローチャートに示すような制御が行わ
れる。
如くリーンバーンエンジン1をその空燃比のリーン領域
で作動させるように該エンジン1を制御する(STEP
1)。一方、発電電動機制御装置4は、前記第1及び第
2燃焼圧変動量検出部13,14によりそれぞれ圧力セ
ンサ8の検出データ及びクランク角速度検出部12によ
るクランク角速度のデータに基づき、燃焼圧変動量及び
クランク角速度変動量を把握し(STEP2)、それら
の変動率をそれぞれあらかじめ定めた所定値と比較する
(STEP3)。
ンジン制御装置3により、リーン領域で作動するように
制御されるため、基本的には図3に例えば点Pで示すよ
うにリーン領域の空燃比で作動する。このような状態で
は、リーンバーンエンジン1の燃焼圧あるいはクランク
角速度の変動率は、同図実線aで示されるようにほぼ一
定の十分小さなものとなっており、前記所定値よりも小
さくなっている。そして、この場合には(STEP3で
NO)、STEP1に戻る。尚、このような状態では、
発電電動機制御装置4は、適宜、リーンバーンエンジン
1の出力に適合した発電出力で発電電動機2を発電させ
るように該発電電動機2をモータ駆動回路11を介して
発電機として作動させ、その発電出力をメインバッテリ
5に充電させる。
ジン制御装置4によるリーンバーンエンジン1の制御に
かかわらず、一時的にエンジン1の空燃比が、適正なリ
ーン領域の上限(リーン限界)を越えて、例えば図3に
点Qで示すような過剰にエアリッチの状態となることが
ある。このような状態では、同図実線aで示すようにリ
ーンバーンエンジン1の燃焼圧あるいはクランク角速度
の変動率は、前記所定値を越えて大きくなる。そして、
この場合には、燃焼圧の変動に起因して、リーンバーン
エンジン1のトルク変動を生じ易くなる状態となる。
S)、発電電動機制御装置4は、リーンバーンエンジン
1のクランク軸に接続されている発電電動機2にリーン
バーンエンジン1の燃焼圧変動に起因したトルク変動を
抑制するような力を生ぜしめるように該発電電動機2を
燃焼圧変動量あるいはこれに対応したクランク角速度変
動量に応じて制御する(STEP4)。
ンエンジン1の燃焼圧あるいはクランク角速度が、該エ
ンジン1の回転数に対応した基準燃焼圧あるいは基準ク
ランク角速度に対して増加側に変動を生じている場合に
は、リーンバーンエンジン1のトルクを減少させる側で
該燃焼圧の変動量あるいはこれに対応するクランク角速
度の変動量に応じた力を発電電動機2に生ぜしめるよう
に、換言すれば、エンジン1に燃焼圧の変動量あるいは
クランク角速度の変動量に応じた負荷を発電電動機2か
ら付与するように該発電電動機2を制御する。この場
合、このような発電電動機2の制御は、例えば該発電電
動機2をエンジン1の回転方向と逆転側で電動機として
作動させつつ、その駆動力を燃焼圧の変動量あるいはク
ランク角速度の変動量に応じたものに制御することで行
われる。尚、発電電動機2を発電機として作動させてい
る場合には、その発電出力を燃焼圧の変動量等に応じて
増加させるように制御して、エンジン1の負荷を増加さ
せるようにしてもよい。
るいはクランク角速度が、該エンジン1の回転数に対応
した基準燃焼圧あるいは基準クランク角速度に対して減
少側に変動を生じている場合には、リーンバーンエンジ
ン1のトルクを増加させる側で該燃焼圧の変動量あるい
はこれに対応するクランク角速度の変動量に応じた力を
発電電動機2に生ぜしめるように、換言すれば、エンジ
ン1に燃焼圧の変動量あるいはクランク角速度の変動量
に応じた補助力を発電電動機2から付与するように該発
電電動機2を制御する。この場合、このような発電電動
機2の制御は、該発電電動機2をエンジン1の回転方向
と同方向で電動機として作動させつつ、その駆動力を燃
焼圧の変動量あるいはクランク角速度の変動量に応じた
ものに制御することで行われる。尚、発電電動機2を発
電機として作動させている場合には、その発電出力を燃
焼圧の変動量等に応じて減少させるように制御して、エ
ンジン1の負荷を減少させるようにしてもよい。
ーンバーンエンジン1の空燃比が本来のリーン領域に復
帰して、燃焼圧の変動率あるいはクランク角速度の変動
率が、前記所定値を下回るようになれば、行われなくな
る。
とで、例えば図4の上段に示すように、燃焼圧あるいは
クランク角速度が基準燃焼圧あるいは基準クランク角速
度に対して変動すると、リーンバーンエンジン1のトル
クはこれに追従した形のトルク変動を生じようとする
が、同図の下段に示すように、燃焼圧あるいはクランク
角速度の変動と逆位相のトルクが発電電動機2により該
エンジン1のクランク軸に付与されることとなる。従っ
て、リーンバーンエンジン1の燃焼圧の変動に起因した
トルク変動が発電電動機2の駆動力によって相殺され、
該エンジン1のトルク変動が抑制される。
ジン1の空燃比がリーン限界を越えて過剰なエアリッチ
状態となっても、エンジン制御装置3は、該空燃比を強
制的に燃料リッチ側に制御することなく、常にリーンバ
ーンエンジン1をその空燃比がリーン領域に存するよう
に制御する。これにより、リーンバーンエンジン1は、
車両の走行状態等による一時的な過剰エアリッチ状態を
除き、常に適正なリーン領域で作動することとなって、
良好な燃費性能で作動する。従って、リーンバーンエン
ジン1の本来の燃費性能を十分に引き出すことができ
る。
リーンバーンエンジン1のトルク変動を抑制しつつ、可
能な限り該リーンバンエンジン1を燃費性能の良好なリ
ーン領域で作動させることができる。
の変動あるいはこれに対応したクランク角速度の変動に
対して、それと逆位相で燃焼圧変動量あるいはクランク
角速度変動量に応じた力を発電電動機2に生ぜしめて、
リーンバーンエンジン1のトルク変動を抑制するように
したが、例えば図5の下段に示すように、燃焼圧あるい
はクランク角速度の変動が、基準燃焼圧あるいは基準ク
ランク角速度に対して増加側で変動を生じている場合に
は、エンジン1のトルクを減少させる側で、あらかじめ
定めた所定量のトルク(負荷)を発電電動機2に生ぜし
めると共に、燃焼圧あるいはクランク角速度の変動が、
基準燃焼圧あるいは基準クランク角速度に対して減少側
で変動を生じている場合には、エンジン1のトルクを増
加させる側で、あらかじめ定めた所定量のトルク(補助
力)を発電電動機2に生ぜしめるようにしてもよい。こ
のようにしても、リーンバーンエンジン1をエンジン制
御装置3によりリーン領域に制御したままで、該エンジ
ン1の燃焼圧の変動に追従したトルク変動を抑制するこ
とができ、前述の実施形態の場合と同様の効果を奏する
ことができる。
ジン1の燃焼圧の変動量とクランク角速度の変動量との
両者を検出して、いずれかの変動率が前記所定値を越え
たときに、該エンジン1のトルク変動を抑制すべく前述
のように発電電動機2を制御するようにしたが、リーン
バーンエンジン1の燃焼圧の変動量とクランク角速度の
変動量とのいずれか一方のみを検出して、その変動率が
前記所定値を越えたときに、該エンジン1のトルク変動
を抑制すべく前述のように発電電動機2を制御するよう
にしてもよい。
について説明したが、前述のような制御が可能な電動機
をエンジンの始動用として搭載した車両においても本発
明を適用することができることはもちろんである。
バーンエンジン車両のシステム構成図。
フローチャート。
説明図。
説明図。
図。
機)、3…エンジン制御装置(エンジン制御手段)、4
…発電電動機制御装置(電動機制御手段)、8…圧力セ
ンサ、15…クランク角速度検出手段、16,17…燃
焼圧変動検出手段。
Claims (5)
- 【請求項1】リーンバーンエンジンと、該リーンバーン
エンジンの出力軸に接続された電動機とを備えたリーン
バーンエンジンを搭載した車両の制御装置であって、該
リーンバーンエンジンを空燃比のリーン領域で作動させ
るように該エンジンを制御するエンジン制御手段と、前
記エンジン制御手段により制御された前記リーンバーン
エンジンの燃焼圧変動量を検出する燃焼圧変動検出手段
と、該燃焼圧変動検出手段により検出された燃焼圧変動
量が、前記空燃比が所定のリーン限界を超えてエアリッ
チになった状態に対応させてあらかじめ定めた所定量を
越えたとき、該燃焼圧変動に基づく前記リーンバーンエ
ンジンのトルク変動を抑制する力を該エンジンの出力軸
に付与するように前記電動機を制御する電動機制御手段
とを備えたことを特徴とするリーンバーンエンジンを搭
載した車両の制御装置。 - 【請求項2】前記燃焼圧変動検出手段は、前記リーンバ
ーンエンジンの気筒内圧を検出する圧力センサを具備
し、該圧力センサの検出出力に基づき該リーンバーンエ
ンジンの燃焼圧変動量を検出することを特徴とする請求
項1記載のリーンバーンエンジンを搭載した車両の制御
装置。 - 【請求項3】前記燃焼圧変動検出手段は、前記リーンバ
ーンエンジンのクランク角速度を検出するクランク角速
度検出手段を具備し、該クランク角速度検出手段により
検出されるクランク角速度の変動量を前記リーンバーン
エンジンの燃焼圧変動量を示す量として検出することを
特徴とする請求項1記載のリーンバーンエンジンを搭載
した車両の制御装置。 - 【請求項4】前記電動機制御手段は、前記燃焼圧変動検
出手段により検出された燃焼圧変動量が該燃焼圧の増加
側であるときと減少側であるときとで、ぞれぞれ前記リ
ーンバーンエンジンのトルクを減少及び増加させる互い
に逆向きの力を該燃焼圧変動量に応じた大きさで生ぜし
めるように前記電動機を制御することを特徴とする請求
項1乃至3のいずれかに記載のリーンバーンエンジンを
搭載した車両の制御装置。 - 【請求項5】前記電動機制御手段は、前記燃焼圧変動検
出手段により検出された燃焼圧変動量が該燃焼圧の増加
側であるときと減少側であるときとで、それぞれ前記リ
ーンバーンエンジンのトルクを減少及び増加させる互い
に逆向きの所定量の力を生ぜしめるように前記電動機を
制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに
記載のリーンバーンエンジンを搭載した車両の制御装
置。
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