JP3614131B2 - 電動発電機による内燃機関のアイドル運転制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に係り、特に，内燃機関の運転により温められた機関冷却水を温水貯槽に蓄え、この温水を内燃機関の冷温始動時に内燃機関へ注入してこれを温めるようになっている車輌用内燃機関のアイドル運転の制御に係る。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の冷温始動性向上のため、機関の暖機後の作動中に温まった機関冷却水を一部抽出して温水貯槽に蓄え、機関冷温始動時に機関冷却水の少なくとも一部を温水貯槽に蓄えられた温水により置き換え、これによって機関を温めることが知られている。かかる温水貯槽を備えた内燃機関は、例えば、特開２００１−６５３８４に示されている。尚、この公開発明は、そのような温水貯槽を備えた内燃機関が電動機と組み合わされて車輌のハイブリッド駆動装置を構成している場合に、内燃機関を一時停止しようとするとき、温水貯槽内の水温が所定値未満であるときには、それが該所定値以上となるまで内燃機関の停止を禁止するものである。
【０００３】
また、自動車技術の分野に於いては、燃料資源の節約と大気環境保全に対する要請から、内燃機関と電動機とを組み合わせて車輌を駆動するハイブリット車の開発が進んでいる。ハイブリッド車は、内燃機関と電動機の両方または何れか一方のみにて駆動でき、また通常、燃料の補給のみにて電動駆動能力を維持できるよう、発電機能も備えている必要がある。かかる条件を満たすハイブリッド車駆動構造として、内燃機関の出力軸が遊星歯車装置の如き動力分配機構を経て第一の電動発電機と車輪駆動軸とに連結され、車輪駆動軸に第二の電動発電機が連結され、第二の電動発電機は専ら車輪駆動用の電動機として作動し、第一の電動発電機は内燃機関を始動させる電動機にとして作動すると共に専ら発電機として作動するようになっているものが知られ且つ実用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
自動車等の車輌に於ける内燃機関は、冷温状態から始動されたときには、急速な温度上昇による熱歪を避け、各部の潤滑が良好に行なわれる状態に達するまで、アイドル運転されるのが好ましい。また、ハイブリッド車に於いては、内燃機関は車輌の運行状態と蓄電装置の充電状態とに応じて車輌運行中であっても随時一時停止され、その間に機関は冷えるので、機関は、車輌運行開始時だけでなく、機関一時停止が長引いた後の再始動時にも、再始動後暫時、アイドル運転されるのが好ましい。
【０００５】
ハイブリット車では機関駆動と電動駆動とが織り交ぜて行われ、また随時機会をとらえて蓄電装置の充電を図ることを要するため、内燃機関の暖機度合やその他の作動状態と蓄電装置の蓄電状態等に基づいて、逐次、車輌の運転環境に合わせた最適運転条件を選択することが必要である。そのためハイブリッド車の運転に於いては、マイクロコンピュータを備えた車輌運転制御装置により、常時、運転者の運転意志を尊重しつつ、それを補う自動運転制御が行われる。かかる車輌運転制御装置は、複数の入力パラメータに基づく高度な制御演算を踏まえた制御が可能であることから、当然、機関のアイドル制御に於いても、それを大きく左右する機関温度がその制御パラメータの一つとされる。
【０００６】
ところで、車輌が上記の温水貯槽を備え、機関冷温始動時に温水にて機関を温める方式に構成されている場合、機関冷温始動時に最も優先的に温められるべき部分は、シリンダブロック部ではなく、シリンダヘッド部であることから、温水は先ずシリンダヘッド部へ向けて注入される。一方、機関温度を検出する機関冷却水温センサは、通常、機関温度が最も高くなるシリンダヘッド部に於ける冷却水の温度を測定するようになっている。そのため、温水がシリンダヘッド部へ向けて注入されたとき、冷却水温センサはそれが接する温水の温度に直ちに反応し、その計測値は、暫時、機関の実際の温度状態を正しく示さなくなる。特に機関の冷温始動時に於ける機関回転は、シリンダとピストンの間の摩擦により大きく左右され、それはシリンダブロック部の温度に依存するが、シリンダブロック部の温度はシリンダヘッド部への温水の注入に対しシリンダヘッド部より更に鈍感になるので、このとき機関冷却水温センサの検出値に基づいてアイドル制御が通常通り行われると、機関のアイドル制御が不適切になる。
【０００７】
また、温水貯槽に温水を蓄えるべく機関より冷却水が抽出されるときは、機関はある程度以上に温まった状態にあるが、機関より抽出された温水が温水貯槽内へ導入されるにつれて、それまで温水貯槽内にあった冷えた水が機関のシリンダヘッド部へ向けて押し出されていくので、かかる温水抽出が機関のアイドル時に行われると、このときにも機関冷却水温センサの検出値が機関の実際の温度状態を示さなくなり、アイドル運転制御が適切に行われなくなる。
【０００８】
本発明は、機関冷温始動時のための温水貯槽による機関暖機システムを備え、且つマイクロコンピュータによる高度な機関アイドル制御が行われるようになっている車輌に生ずる上記の問題に鑑み、この問題を解決することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は、内燃機関の運転により温められた機関冷却水を温水貯槽に蓄え、該温水貯槽に蓄えられた温水を該内燃機関の冷温始動時に該内燃機関へ注入してこれを温めるようになっている車輌用内燃機関のアイドル運転を制御する方法にして、前記温水貯槽に温水を蓄えるときと該温水貯槽に蓄えられた温水により前記内燃機関を温めるときの少なくとも一方に於いて、該内燃機関のアイドル運転を前記電動発電機により制御することを特徴とする機関アイドル制御方法を提案するものである。
【００１０】
上記の電動発電機による内燃機関のアイドル運転の制御は、電動発電機の作用により内燃機関の回転数を所定のアイドル回転数範囲内に追い込むことであってよい。この場合、アイドル回転数範囲内への機関回転数の追い込みは、電動発電機を発電機として作動させることにより行われてよく、またアイドル回転数範囲内への機関回転数の追い込みは、電動発電機の発電量を０へ向けて収束させるよう内燃機関への燃料の供給を制御することを含んでいてよい。更に、かかる電動発電機による内燃機関のアイドル運転の制御は、機関回転数がアイドル回転数範囲内にあり、電動発電機の発電量が所定のしきい値以下に収束したとき終了されてよい。尚、上記のように電動発電機が専ら発電機として作動する場合には、電動機と発電機とを組み合わせた手段として電動発電機と称された手段は、電動機とは別体として設けられた発電機であってもよいことは明らかであろう。
【００１１】
或いはまた、上記のアイドル回転数範囲内への機関回転数の追い込みは、電動発電機を電動機として作動させて行われてもよく、この場合にも、アイドル回転数範囲内への機関回転数の追い込みは、電動発電機の電動量を０へ向けて収束させることにより内燃機関を真のアイドル運転へ向けて収束させるよう該内燃機関への燃料の供給を制御することを含んでいてよい。また同様に、電動発電機による内燃機関のアイドル運転の制御は、機関回転数がアイドル回転数範囲内にあり、電動発電機の電動量が所定のしきい値以下に収束したとき終了されてよい。尚、同様に、上記の如く電動発電機が専ら電動機として作動する場合には、上に電動機と発電機とを組み合わせた手段として電動発電機と称された手段は、発電機とは別体として設けられた電動機であってもよいことは明らかであろう。
【００１２】
いずれの場合にも、電動発電機（或いは電動機または発電機、以下同様）による内燃機関のアイドル制御は、所定時間を限って行われるようになっていてよく、また電動発電機による内燃機関のアイドル制御は、アクセルペダルが所定のしきい値以上踏まれていないとき行われるようにされてよい。
【００１３】
また、電動発電機による内燃機関のアイドル運転制御は、所定の性能を発揮することができるよう、蓄電装置の蓄電状態が所定の状態以上に良好であることを条件として行われるが好ましい。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
内燃機関のアイドル運転とは、内燃機関が回転動力を外に出すことなく運転されている状態であり、特に車輌用の内燃機関に於いては、車輌が間歇駆動されるとき、車輌の駆動休止時に内燃機関を作動状態に維持するに必要な最低負荷運転である。従来、かかるアイドル運転は、機関への燃料の供給を機関が自身の発生する回転力にて回転を維持するに必要な最低限度の量に調節することにより行うものと考えられていた。これは、元来、間歇駆動される車輌の運行に於いて、全体の燃料消費量を可及的に低く抑えるべく、駆動待ちの状態にあるアイドル運転時には、機関の停止を来すことなく燃料消費を最低限に抑制する思想からきたものである。ただ、ここで問題となるのは、機関が自己にて回転を維持するに必要な最低限度の燃料量は、機関の温度状態によりかなり大幅に変化することである。
【００１５】
しかし、ハイブリット車に於ける如く、内燃機関と電動発電機とが組み合わされ、内燃機関のアイドル回転が発電機により制御されるならば、喩えアイドル運転中に内燃機関が自己にて回転を維持するに必要な最低限の回転動力を越える動力を発生したとしても、そのアイドリングにとっての余剰動力は電力として回収され、無駄にはならない。また、内燃機関のアイドル回転が電動機により制御されるならば、喩えアイドル運転中に内燃機関が自己にて回転を維持するに必要な最低限の回転動力を下回る回転動力しか発生していなくても、電動機により回転が助けられることによって機関が停止してしまう恐れはない。この場合、電動機は電力を消費するが、内燃機関の燃料消費は該電力に相当して低減している筈である。
【００１６】
従って、上記の如く内燃機関のアイドル運転を発電機または電動機により制御し、機関アイドル時には、例えば、燃料供給をアイドル運転に相当する所定の一定値に維持するかまたはその他の条件に基づいて任意に適当に制御し、その回転数を発電機または電動機の作用により所定のアイドル回転に適した回転数範囲内に追い込むように制御すれば、内燃機関自身にとっては、燃料供給がその温度状態に対応した適正な値になっていない場合にも、そのことによって燃料に無駄を生ずることなく、内燃機関をアイドル運転に適した回転状態にもたらすことができる。
【００１７】
機関が始動時、特に冷温始動時に、暫時アイドル運転とされるのが望ましいのは、潤滑が不十分となりやすい状態での運転を回転が維持できる最低の回転速度にて暫く行なって先ず潤滑をならすと共に熱歪を起こさせないよう機関を緩やかに昇温させることであるので、機関始動時に電動発電機により機関を追い込むアイドル運転も、そのような機関が自己維持可能な最低の回転数での運転であって電動発電機による追い込みが解除されたとき引き続き安定して運転を維持できるような運転状態とされるのが好ましい。
【００１８】
ハイブリッド車には、内燃機関を一時停止したときには、車輌走行中であってもこれを再始動すべく機関をクランキングすることができる電動機が必要であり、専ら車輪駆動に供される電動機の他に専ら内燃機関に作用する電動機が設けられている。またハイブリッド車には、自ら蓄電装置の充電ができるよう発電機が設けられている。従って、ハイブリット車は、ハード的には既に本発明を実施するための手段を備えている。
【００１９】
電動機や発電機の回転は電気的に容易に制御されるので、かかる電動機と発電機（または電動発電機）により内燃機関のアイドル運転を制御すれば、僅かの付勢力または制動力の付加により容易に回転数が変化する機関のアイドル運転を容易に所定の回転数範囲に制御することができる。従って、機関への温水注入時或いは機関からの温水抽出時の如く、機関温度の検出値に実際の値よりの偏差が生ずるときには、機関温度に基づく機関アイドル制御に代えて、電動発電機の回転に基づいて機関のアイドル運転を制御すれば、その間、機関温度の検出に生ずる乱れに惑わされることなく、機関のアイドル運転を安定して制御することができる。
【００２０】
機関回転数を所定のアイドル回転数範囲内へ追い込むような、目標値を目指す制御は、目標値からの制御値の偏差に基づいて該偏差を０に収束させるように制御量をフィードバック修正することにより達成される。
【００２１】
発電機が発生する発電量や電動機が機関を駆動する電動量を求め、その値を所定のしきい値以内に収束させるような内燃機関の燃料供給制御が行われれば、発電量または電動量なるパラメータを介して、内燃機関の回転を、丁度外部に対し回転動力を出すこともなくまた外部よりの回転動力を要することもないアイドル運転に近づけることができる。電動発電機の場合、これを発電機として作動させるか或いは電動機として作動させるかは、その他の制御に関する都合により選択されてよいものである。
【００２２】
上記のアイドル制御に於いて、機関回転数が所定のアイドル回転数範囲内にあり、電動発電機の発電量または電動量が所定のしきい値範以下に収束したとき、制御を終了させるようにすれば、上記のしきい値範囲を適当に設定することにより、かかる電動発電機による内燃機関のアイドル運転制御を適切な期間にわたって実行させることができる。尚、これとは別に電動発電機によるアイドル制御について、タイマ等により実行時間の上限を設けておけば、上記のフィードバックによる制御が適当に収束しない場合にも、アイドル制御を適時に終わらせることができる。
【００２３】
上記の如き電動発電機によるアイドル制御は、アクセルペダルが所定のしきい値以上に踏まれていないとき行われるようにしておくことにより、運転者が機関の出力運転を要するような大きな駆動力の増大を求めているときには、直ちにアイドル制御解除し、機関出力の増大を妨げないようにすることができる。また特に電動発電機を動機として課する場合には、蓄電装置の蓄電状態が所定の良好な状態にあることを確認した上で制御が実施されるのが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるアイドル制御が適用可能なハイブリット車駆動構造の一例であって、本件出願人が現在採用している構造示す概略図である。図１に於いて、１は内燃機関であり、図には示されていない車体に取り付けられている。２はその出力軸（クランク軸）である。３は遊星歯車装置であり、４はそのサンギヤ、５はリングギヤ、６はプラネタリピニオン、７はキャリアである。クランク軸２はキャリア７に連結されている。８は第一の電動発電機（ＭＧ１）であり、コイル９と回転子１０と有し、回転子１０はサンギヤ４と連結されている。コイル９は車体より支持されている。リングギヤ５にはプロペラ軸１１の一端が連結されている。かくして、遊星歯車装置３は、内燃機関の出力軸２に現れる内燃機関の出力を第一の電動発電機３と車輪駆動軸をなすプロペラ軸１１とに分配する動力分配機構を構成している。プロペラ軸１１の途中には第二の電動発電機（ＭＧ２）１２が連結されている。第二の電動発電機１２はコイル１３と回転子１４と有し、コイル１３は車体より支持されている。プロペラ軸１１に対する回転子１４の連結は任意の構造であってよいが、図示の例では、プロペラ軸１１に設けられた歯車１５に回転子１４により支持されて回転する歯車１６が噛み合う構造とされている。プロペラ軸１１の他端はディファレンシャル装置１７を介して一対の車軸１８に連結されている。車軸１８の各々には車輪１９が取り付けられている。
【００２５】
図示の駆動構造に於いて、クランク軸２の回転とキャリア７の回転とは同じであり、今この回転数をＮｃで表すものとする。また第一の電動発電機８の回転とサンギヤ４の回転とは同じであり、今この回転数をＮｓで表すものとする。一方、リングギヤ５の回転と第二の電動発電機１２の回転と車輪１９の回転とは互いに対応し、最終的には車速に対応するものであるが、それぞれの回転数は歯車１５と１６の間の歯数の比、ディファレンシャル装置１７に於ける減速比、およびタイヤ径によって異なる。しかし、今ここでは便宜上これらの部分の回転数をリングギヤ５の回転数にて代表するものとし、それをＮｒとする。そうすると、内燃機関と二つの電動発電機とを遊星歯車装置にて図示の如く組み合わせたハイブリッド車駆動構造に於ける内燃機関と二つの電動発電機ＭＧ１、ＭＧ２の回転数Ｎｃ、Ｎｓ、Ｎｒの間の関係は、遊星歯車装置の原理に基づき、図２に示す線図により表される。図にてρはリングギヤの歯数に対するサンギヤの歯数である（ρ＜１）。Ｎｃは機関回転数により定まり、Ｎｒは車速により定まるので、Ｎｓは機関回転数と車速の如何により
Ｎｓ＝（１＋１／ρ）Ｎｃ−（１／ρ）Ｎｒ
として定まる。
【００２６】
一方、キャリアとサンギヤとリングギヤのトルクをＴｃ、Ｔｓ、Ｔｒとすると、これらは
Ｔｓ：Ｔｃ：Ｔｒ＝ρ／（１＋ρ）：１：１／（１＋ρ）
の比にて互いに平衡し、従ってまた、これら３要素のいずれかがトルクを発生しあるいは吸収するときには、上記の平衡が成り立つまで相互間にトルクのやりとりが行なわれる。
【００２７】
以上の如き駆動構造を備えたハイブリッド車に於いて、内燃機関、ＭＧ１、ＭＧ２の作動は、図には示されていない車輌運転制御装置により、運転者からの運転指令と車輌の運行状態とに基づいて制御される。即ち、車輌運転制御装置はマイクロコンピュータを備え、運転者からの運転指令と種々のセンサにより検出される車輌の運行状態とに基づいて目標車速および目標車輪駆動トルクを計算すると共に、蓄電装置の充電状態に基づいて蓄電装置に許される電流出力あるいは蓄電装置の充電のために必要な発電量を計算し、これらの計算結果に基づいて、内燃機関を休止を含む如何なる運転状態にて運転すべきか、またＭＧ１およびＭＧ２をいかなる電動状態あるいは発電状態にて運転すべきかを計算し、その計算結果に基づいて内燃機関、ＭＧ１、ＭＧ２の作動を制御する。
【００２８】
図２に於いて、実線による平衡線Ｌ１は、車輪がリングギヤの回転数Ｎｒで見て比較的大きいＮｒ１に対応する回転数にて回転しており、内燃機関も比較的大きい回転数Ｎｃ１にて回転している車輌の高速走行状態の一例を示している。このとき、ＭＧ２は、車輪に掛かるトルク負荷の大小に応じて、空転状態から任意の強さの電動駆動状態の間で作動されてよく、またＭＧ１は逆転方向にＮｓ１の回転速度にて回転するが、このときＭＧ１の励磁電流が適当に制御されることにより、ＭＧ１は発電機として発電作動を行うようになっていてよい。従って、この場合、Ｎｒ１に相当する車速を保つことが運転者の運転意志であれば、車輌運転制御装置は、例えば蓄電装置の充電状態および運転環境（例えば、平均車速、一時停止の頻度等）に基づいて、ＭＧ１を発電機として作動させ、随時変化する車輪トルク負荷に応じて機関出力トルクとＭＧ２出力トルクとを最適制御するようにされてよい。
【００２９】
ところで、前述の通り、かかるハイブリッド車駆動構造では、内燃機関は車輌の運転状態と蓄電装置の充電状態とに応じて車輌運行中であっても随時一時停止されまた再始動されるが、車輌運行開始時や機関一時停止後の機関始動時には、機関は暫時アイドル運転されるのが好ましく、特に車輌運行開始や機関再始動時に機関が冷えているときはなお更である。車輌停止中に機関始動が行われるとすれば、そのとき図２に於ける平衡線は、一点鎖線による平衡線Ｌ２の如くなる。ここでＮｃ２は機関のアイドル運転のために定められるアイドル回転数であり、その時ＭＧ１は回転数Ｎｓ２にて正方向に回転することになる。また、車輌運行中に機関が再始動され、その時暫時機関がアイドル運転状態とされるときの平衡線は、例えば図中二点鎖線Ｌ３の如きものとなる。このときのＭＧ１の回転数はＮｓ３となる。尚、Ｎｃ２の値は機関温度に応じて変更されるようになっていてもよい。しかし、いずれにしても、内燃機関がＮｃ２にて回転しているとき、それが真にアイドル運転であるか否かは、ＭＧ１が電力消費も発電も行っていないかどうかによって分かる。
【００３０】
図３は、図１に於ける如きハイブリッド車の内燃機関に対し温水貯槽による機関冷温始動用暖機手段を施した機関冷却水循環系の一例を示す概略図である。図に於いて、１は内燃機関、特にその本体であり、２２はラジエータである。機関本体１内には周知の要領にて冷却水通路が設けられており、この冷却水通路は管路２３、２４および冷却水循環ポンプ２５を含む水路にてラジエータ２２と連結され、機関冷却用水循環系を構成している。管路２４の途中にサーモスタット弁２６が設けられており、冷却水温度が低く、ラジエータ２２を通さずに機関本体内に冷却水を循環させるべき時、冷却水循環ポンプ２５の吸込み口を管路２４より遮断してバイパス管路２７に接続し、常時は、機関本体の冷却水通路内にて機関本体より熱を吸収した冷却水は、冷却水循環ポンプ２６の作動により管路２３を経てラジエータ２２へ流れ、ここで熱を放出し、管路２４およびサーモスタット弁２６を経て機関本体内の冷却水通路に戻るようになっている。２８は車内暖房用のヒータであり、管路２９、３０およびヒータ用ポンプ３１を含む水路にて機関本体の冷却水通路と連結され、ヒータ用温水循環系を構成している。尚、管路２９は、図示の通り、機関本体の上部、即ちシリンダヘッド部に於ける機関本体内冷却水通路と連結されており、また図示の実施例に於いては、管路２９の途中に三方向切換弁３２が設けられている。ヒータを作動させる際には、ヒータ用ポンプ３１が運転され、機関本体内の冷却水通路内にて温められた機関冷却水が管路２９を経て取り出され、ヒータ内を流れた後、管路３０を経て機関本体内へ戻される。管路２９の始端は、図示の実施例に於いては、ラジエータ２２へ向かう管路２３の始端とは別に機関本体に接続されているが、これら両管路の始端は共通の管路をなして機関本体に接続されていてもよい。いずれにしても、ラジエータ２２へ向かう冷却水もヒータ２８へ向かう冷却水も、機関本体内冷却水通路にて最終的に温められ、機関冷却水として最も高い温度まで加熱された水である。３３は電子制御式の吸気絞り弁であり、図示の実施例に於いては、管路２９の途中より分技管路３４を経て温まった機関冷却水を供給され、常時これによって温められるようになっている。
【００３１】
３５が機関冷温始動のための温水貯槽である。この温水貯槽は管路３６、３７および温水給送ポンプ３８を含む水路にて機関本体の冷却水通路と連結され、温水循環系を構成している。尚、図示の実施例に於いては、管路３６は三方向切換弁３２と管路２９を経てシリンダヘッド部の冷却水通路と連結され、また管路３７は管路３０、サーモスタット弁２６およびバイパス管路２７を経て機関本体内冷却水通路に連結されている。温水給送ポンプ３８は、矢印にて示されている如く、サーモスタット弁２６および管路３０を経て機関本体内冷却水通路より取り出した冷却水を温水貯槽３５へ蓄え、また温水貯槽３５に蓄えられた温水を管路３６および２９を経てシリンダヘッド部の機関本体内冷却水通路へ送り込むようになっている。これは、機関の冷温始動に当たって温水貯槽からの温水により最も優先的に暖められるべき部分はシリンダヘッドの部分であるからである。ただ、かかる構成により、機関本体内冷却水通路にて温められた冷却水を温水貯槽に蓄えるとき、それまで温水貯槽内にあった冷えた水は管路３６および２９を経てシリンダヘッド部の機関本体内冷却水通路へ送り込まれることになる。
【００３２】
機関冷却水温度として把握されるべき温度は、やはり機関本体内冷却水通路を通って暖められた水の最終到達温度である。従って、冷却水温度検出手段、即ち冷却水温センサは、図にて３９により示されている如く、管路２３および２９の始端近傍に配置される。
【００３３】
以上の構成から理解される通り、機関の冷温始動に当たって、それまで温水貯槽３５に蓄えられていた温水が温水給送ポンプ３８の作動により管路３６および２９を経て機関本体内冷却水通路へ向けて給送されると、冷却水温センサ３９は直ちに温水に接し、それが検出する温度は、一時的に機関本体の温度よりかなり高くなる。また、温水給送ポンプ３８の作動により、機関より管路３０を経て温水を抽出し、これを温水貯槽３５に蓄えるときには、それまで温水貯槽内にあった冷えた水が管路３６および２９を経て機関本体内冷却水通路へ向けて給送され、冷却水温センサ３９は直ちに冷水に接し、それが検出する温度は、一時的に機関本体の温度よりかなり低くなる。本発明は、かかる状況に於いて、内燃機関のアイドル運転を電動発電機ＭＧ１により制御することにより、冷却水温センサ３９の機関温度誤検出によるアイドル制御の乱れを回避するものである。
【００３４】
図４は、本発明による機関アイドル制御を一つの実施例について示すフローチャートである。図には示されていないイグニションスイッチがオンとされることにより同じく図には示されていない車輌運転制御装置制御を構成するコンピュータにより行われる機関始動制御が開始されると、ステップ１０にて機関始動が指令されたか否かが判断される。答がイエスであると、制御はステップ２０へ進み、温水貯槽による機関への温水注入中であるか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はそのままステップ４０へ進むが、答がノーのときには、制御はステップ３０へ進み、機関より温水貯槽へ向けての温水抽出中であるか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はステップ４０へ進む。
【００３５】
ステップ４０に於いては、アクセルペダルの踏込み深さＤｐが所定のしきい値深さＤｐｏ以上か否かが判断される。答がノーのときには、制御はステップ５０へ進み、フラグＦが１にセットされているか否かが判断される。フラグＦは制御開始時に０にリセットされているので、制御が初めてここに至ったときには答はノーであり、制御はステップ６０へ進み、図には示されていない車輌運転制御装置のマイクロコンピュータの一部により構成されるタイマがセットされる。ここでタイマにセットされる時間は、機関始動後の暖機のためにアイドリングを行う時間である。次いで制御はステップ７０へ進み、フラグＦを１にセットし、更にステップ８０へ進む。かくしてステップ５０〜７０によりタイマが始動され、その後制御が以下に記述するステップを経てステップ４０へ戻ったとき、制御はステップ６０をバイパスしてステップ８０へ進み、その間タイマによるタイムカウントが行われる。
【００３６】
ステップ８０に於いては、所定の時間が経過したか否かが判断される。答がノーである間、制御はステップ９０へ進み、機関回転数Ｎｃが所定のアイドル回転数範囲の上限値Ｎｃ１を越えているか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップ１００へ進み、内燃機関に組み合わされた電動発電機（図１の例でのＭＧ１）により機関にかける負荷Ｌを或る微小値ΔＬだけ増大することが行われる。ここで、負荷Ｌとは、電動発電機が発電機として作動するよう切り換えられているときには、発電機が内燃機関に対して課する負荷、即ち、発電量であり、ここではこれを正の値とする。一方、電動発電機が電動機として作動するよう切り換えられているときには、負荷Ｌとは、電動機が内燃機関に与える付勢力であり、ここではこれを負の値とする。Ｌの正負に応じてΔＬも正負の値とされるものとする。いずれにしても、これは機関の回転数を下げるためである。これに対しステップ９０の答がノーであるときには、制御はステップ１１へ進み、機関回転数Ｎｃが所定のアイドル回転数範囲の下限値Ｎｃ２を下回っているか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はステップ１２０へ進み、電動発電機により機関にかける負荷Ｌを或る微小値ΔＬだけ低減することが行われる。これは機関の回転数を上げるためである。ステップを１１０の答がノーのときには、制御はそのままステップ４０の前に戻る。
【００３７】
こうしてステップ９０〜１２０を回ってタイマによりセットされた時間が経過すると、ステップ８０の答がイエスに転じ、このフローチャートに従った電動発電機によるアイドル制御は終了する。また、タイマによりセットされた時間の経過を待つ間に、運転者によりアクセルペダルがしきい値深さＤｐｏを越える深さまで深く踏まれると、その時点でステップ４０に於ける答はイエスとなり、このフローチャートに従った電動発電機によるアイドル制御は中止される。尚、フローチャートより明らかな通り、ステップ１０または３０の答がノーのときには、このフローチャートによる制御は実質的に実行されることなく終了する。
【００３８】
図５は、図４に示すフローチャートよりステップを４０のアクセルペダル踏込み深さを判断するステップを削除した実施例を示すフローチャートである。この場合には、一度タイマをセットしてアイドル制御が開始されると、アクセルペダルの踏込み深さに関係なくタイマにてセットされた時間が経過するまで電動発電機によるアイドル制御が行われる。アクセルペダルがかなり深く踏み込まれても機関をアイドル状態に尚暫時維持することは、ハイブリッド車に於いてはある程度まで許される。図５に於いて、図４に示すステップに対応するステップは図４に於けると同じステップ番号により示されており、図４に於けると同様に作動するので、それらのステップについての説明は、記載が冗長になることを避けるため省略する。
【００３９】
図６は、本発明の更に他の一つ実施例を示すフローチャートである。このフローチャートに於けるステップ１０〜８０は、図４のフローチャートに於ける同ステップ番号のステップに対応しており、図４のフローチャートに於けると同様に作動する。この実施例では、ステップ８０の答がノーのとき、制御はステップ２１０へ進む。
【００４０】
ステップ２１０に於いては、機関回転数Ｎｃがアイドル回転数制御範囲の上限値Ｎｃｐを越えているか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップ２２０へ進み、内燃機関の燃料供給量（単位時間当りの量）ＱをＫ１（Ｎｃ−Ｎｃｐ）およびＫ２・Ｌだけ減ずることが行われる。ここで、Ｌは、内燃機関のアイドル運転を制御する電動発電機（図１に於けるＭＧ１）の負荷であり、図４および５のフローチャートによる制御の場合と同じく、電動発電機が発電機として作動するよう切り換えられているときには、内燃機関のアイドル運転により電動発電機が発電する発電量であり、このときＬは正の値とする。また、電動発電機が電動機として作動するよう切り換えれているときには、電動発電機が内燃機関のアイドル運転に対し付勢力である。このときＬは負の値とする。いずれの場合にも、Ｌの絶対値は、本発明に従って電動発電機を機関のアイドル回転制御に使用する目的に照らして適当な値となるよう、電動発電機の励磁電流が適当に制御されるものとする。Ｋ１およびＫ２はそれぞれ適当な係数である。
【００４１】
ステップ２２０に於ける制御は、次のことを意味する。今、上記の電動発電機が発電機に切り換えられているとすると、内燃機関はアイドル回転数としての上限値Ｎｃｐを上回って回転しており、しかも内燃機関は単なるアイドル回転ではなく、電動発電機を駆動している。そこで、これに対して回転数の超過分（Ｎｃ−Ｎｃｐ１）に比例した修正量とアイドル以上の出力分（発電量）Ｌに比例した修正量の和に相当する燃料供給の減量を行うものである。また、逆に上記の電動発電機が電動機に切り換えられているとすると、内燃機関はアイドル回転数としての上限値Ｎｃｐを上回って回転してはいるが、その回転の一部は電動機によって援助されている。そこで、これに対して回転数の超過分（Ｎｃ−Ｎｃｐ１）に比例した修正量を減ずるが、アイドル回転を自らの回転出力により賄いきれていない電動機入力Ｌに比例した修正量を増大するように内燃機関の燃料供給を修正するものである（−Ｋ２・Ｌ＞０）。
【００４２】
ステップ２１０の答えがノーであるときには、制御はステップ２３０へ進み、機関回転数Ｎｃがアイドル回転数範囲の下限値Ｎｃｑを下回っているか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はステップ２４０へ進み、回転数の不足分（Ｎｃｑ−Ｎｃ）に比例する修正分と電動発電機への出力（発電機の場合）または電動発電機からの入力（電動機の場合）Ｌに比例する修正分の和により機関の燃料供給を修正することが行われる。この場合にも、電動発電機が発電機に切り換えられていてＬが正の値と見做されるときには、燃料供給はそれに比例する修正分だけ減じられ、電動発電機が電動機に切り換えられていてＬが負の値と見做されるときには、燃料供給はその絶対値に比例する修正分だけ増大される。
【００４３】
こうしてステップを２２０または２４０を経て制御がステップ４０へ戻り、内燃機関の燃料供給が調節されていき、アイドル回転数が所定のアイドル回転数範囲内に収束して、ステップ２３０の答がノーに転ずると、制御はステップ２５０へ進み、今度は燃料供給量を負荷Ｌの値に基づいて制御することが行われる。即ち、ステップを２５０に於いては、燃料供給量がＫ３・Ｌだけ減じられる。この場合にも、電動発電機が発電機として作動しており、Ｌが正の値と見做されるときには、燃料はＬの大きさに比例して減じられ、電動発電機が電動機として作動しており、Ｌが負の値と見做されるときには、燃料はＬの絶対値の大きさに比例して増大される。
【００４４】
次いで制御はステップ２６０へ進み、負荷Ｌの絶対値を徐々に減らせるべく、このフローチャートを回る１サイクル毎にそれが或る微量値ΔＬだけ減じられる。次いで制御はステップ２７０へ進み、負荷Ｌの絶対値が所定の或る小さなしきい値Ｌｓ以下に下がったか否かが判断される。答がノーである間、制御はステップ４０へ戻り、Ｌの絶対値を徐々に小さくしつつ、即ち内燃機関のアイドル運転を外部に対し動力を出すこともなくまた外部から動力の助けを受けることもない真のアイドル運転に近づけることが行われる。尚、制御がステップ２７０よりステップ４０へ戻って循環する途中でステップ２１０または２３０の答が再びイエスとなることがあれば、制御はそれまでにステップ２６０にて低減された絶対値のＬを用いて、再度ステップ２２０または２４０が実行されてよいことは明らかであろう。
【００４５】
そして、やがて機関のアイドル運転が真のアイドル運転に近づき、ステップ２７０の答がイエスに転じると、制御は終了する。
【００４６】
以上に於いては本発明をいくつかの実施例について詳細に説明したが、本発明がこれらの実施例にのみ限られることなく、発明の範囲内にて種々の態様にて実施可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による機関アイドル制御が適用されるハイブリッド車の車輌駆動構造の一例を示す概略図。
【図２】図１に示すハイブリッド車駆動構造に於ける内燃機関と二つの電動発電機ＭＧ１、ＭＧ２の回転数Ｎｃ、Ｎｓ、Ｎｒの間の関係を示す線図。
【図３】本発明による機関アイドル制御が適用される機関冷温始動のための温水貯槽を備えた車輌用内燃機関とその冷却水循環系の一例を示す概略図。
【図４】本発明による機関アイドル制御を一つの実施例について示すフローチャート。
【図５】図４に示すフローチャートを一部修正する実施例を示すフローチャート。
【図６】本発明による機関アイドル制御の他の一つの実施例を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…内燃機関の出力軸
３…遊星歯車装置
４…サンギヤ
５…リングギヤ
６…プラネタリピニオン
７…キャリア
８…第一の電動発電機（ＭＧ１）
９…コイル
１０…回転子
１１…プロペラ軸
１２…第二の電動発電機（ＭＧ２）
１３…コイル
１４…回転子
１５，１６…歯車
１７…ディファレンシャル装置
１８…車軸
１９…車輪
２２…ラジエータ
２３，２４…管路
２５…冷却水循環ポンプ
２６…サーモスタット弁
２７…バイパス管路
２８…ヒータ
２９，３０…管路
３１…ヒータ用ポンプ
３２…三方向切換弁
３３…電子制御式の吸気絞り弁
３４…分技管路
３５…温水貯槽
３６，１７…管路
３７…ディファレンシャル装置
３８…温水給送ポンプ
３９…冷却水温センサ

Claims (11)

1. 内燃機関の運転により温められた機関冷却水を温水貯槽に蓄え、該温水貯槽に蓄えられた温水を該内燃機関の冷温始動時に該内燃機関へ注入してこれを温めるようになっている車輌用内燃機関のアイドル運転を制御する方法にして、前記温水貯槽に温水を蓄えるときと該温水貯槽に蓄えられた温水により前記内燃機関を温めるときの少なくとも一方に於いて、該内燃機関のアイドル運転を前記電動発電機により制御することを特徴とする機関アイドル制御方法。
2. 前記電動発電機による前記内燃機関のアイドル運転の制御は、該電動発電機の作用により該内燃機関の回転数を所定のアイドル回転数範囲内に追い込むことであることを特徴とする請求項１に記載の機関アイドル制御方法。
3. 前記アイドル回転数範囲内への機関回転数の追い込みは、前記電動発電機を発電機として作動させて行われることを特徴とする請求項２に記載の機関アイドル制御方法。
4. 前記アイドル回転数範囲内への機関回転数の追い込みは、前記電動発電機の発電量を０へ向けて収束させるよう該内燃機関への燃料の供給を制御することを含むことを特徴とする請求項３に記載の機関アイドル制御方法。
5. 前記電動発電機による前記内燃機関のアイドル運転の制御は、機関回転数が前記アイドル回転数範囲内にあり、前記電動発電機の発電量が所定のしきい値以下に収束したとき終了されることを特徴とする請求項４に記載の機関アイドル制御方法。
6. 前記アイドル回転数範囲内への機関回転数の追い込みは、前記電動発電機を電動機として作動させて行われることを特徴とする請求項２に記載の機関アイドル制御方法。
7. 前記アイドル回転数範囲内への機関回転数の追い込みは、前記電動発電機の電動量を０へ向けて収束させるよう該内燃機関への燃料の供給を制御することを含むことを特徴とする請求項６に記載の機関アイドル制御方法。
8. 前記電動発電機による前記内燃機関のアイドル運転の制御は、機関回転数が前記アイドル回転数範囲内にあり、前記電動発電機の電動量が所定のしきい値以下に収束したとき終了されることを特徴とする請求項７に記載の機関アイドル制御方法。
9. 前記電動発電機による前記内燃機関のアイドル運転の制御は、所定時間を限って行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の機関アイドル制御方法。
10. 前記電動発電機による前記内燃機関のアイドル運転の制御は、アクセルペダルが所定のしきい値以上踏まれていないとき行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の機関アイドル制御方法。
11. 前記電動発電機による前記内燃機関のアイドル運転の制御は、蓄電装置の蓄電状態が所定の状態以上に良好であることを条件として行われることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の機関アイドル制御方法 ９４ 。

Images