JP3927489B2 - パワートレインの制御装置 - Google Patents
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンとモータとを備えたハイブリッド車におけるパワートレインの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献１には、ディーゼルエンジンとモータとを備えたハイブリッド車において、排気ガス中に含まれるスモークやＮＯｘなどの成分が所定値以下となるようにディーゼルエンジンを運転し、要求出力の過不足分を該ディーゼルエンジンの出力軸に接続されたモータからの出力で調整することにより、排気ガスをクリーンにすることのできる技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１５５７６号公報（第５―７頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車ではＥＧＲ装置付きのディーゼルエンジンは想定されていないため、ＥＧＲ装置付きのディーゼルエンジンを用いると、加速運転移行時に吸入空気量の不足によりスモークが発生する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ＥＧＲ装置を有するディーゼルエンジンの加速運転移行時において、スモークの発生を抑制することのできるパワートレインの制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るパワートレインの制御装置は、車両の駆動軸に動力を出力するディーゼルエンジンと、このディーゼルエンジンと並列に駆動軸に動力を出力することが可能なモータとを備えたハイブリッド車におけるパワートレインの制御装置であって、ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を吸気系へ再循環する排気ガス再循環手段と、ディーゼルエンジンに噴射する燃料噴射量が運転状態に応じて設定される目標燃料噴射量となるように制御する燃料噴射量制御手段と、モータの出力を制御するモータ出力制御手段とを備え、燃料噴射量制御手段が、ディーゼルエンジンが加速運転状態と判定されて排気ガス再循環手段による排気ガスの再循環が停止される状態となったときには、燃料噴射量を目標燃料噴射量まで徐々に増加させ、モータ出力制御手段が、燃料噴射量が目標燃料噴射量まで徐々に増加されるときに、ディーゼルエンジンのエンジン回転数及び目標燃料噴射量に応じて求められるディーゼルエンジンの目標駆動力と、ディーゼルエンジンのエンジン回転数及び燃料噴射量に応じて求められるディーゼルエンジンの駆動力との差を補うようにモータ出力を制御して、モータの出力を徐々に減少させることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るパワートレインの制御装置によれば、ディーゼルエンジンが加速状態と判定されて排気ガスの再循環が停止される状態となったときに、燃料噴射量が運転状態に応じて設定される目標燃料噴射量まで徐々に増加されるとともに、ディーゼルエンジンの目標駆動力と実駆動力との差を補うようにモータが制御され、モータ出力が徐々に減少される。そのため、燃料噴射量の増加量をスモークの発生しない量に制限すると共に、ディーゼルエンジンの出力不足分をモータ出力で補うことができる。よって、加速性能の悪化を防止しながらスモークの発生を抑制することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
まず、図１を用いて、本実施形態に係るパワートレインの制御装置を搭載したハイブリッド車１の主要構成について説明する。ハイブリッド車１は、駆動輪３に駆動力を出力するパワートレイン２及びこのパワートレイン２の運転を総合的に制御する制御装置７を備えている。
【００１３】
パワートレイン２は、主動力として機能するディーゼルエンジン１０と、補助動力として機能するモータ４０とを有している。また、このパワートレイン２は、自動変速されるトランスミッション２０と、ハイブリッド車１の旋回時に左右の駆動輪３の回転速度を変えるとともに両輪に均等な駆動力を伝達するディファレンシャル３０と、ディーゼルエンジン１０及びモータ４０からの動力をディファレンシャル３０に伝達するトランスファ３２と、モータ４０からの動力をトランスファ３２に伝達するプロペラシャフト３４と、ディファレンシャル３０から出力された動力を駆動輪３に伝達するドライブシャフト３６とを有している。
【００１４】
ディーゼルエンジン１０では、図示しないエアクリーナから吸入された吸入空気が、インテークマニホールド１１０を介してディーゼルエンジン１０に形成された各気筒１１に吸入される。各気筒１１には、燃料を噴射する燃料噴射ノズル１２が設けられており、各燃料噴射ノズル１２には図示しない蓄圧室に蓄えられた高圧燃料が導かれる。そして、各気筒１１では、吸入空気と燃料との混合ガスが燃焼し、その燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホールド１２０へ排気される。
【００１５】
エキゾーストマニホールド１２０にはシリンダ内の燃焼ガス温度を低下させることによりＮＯｘの生成を抑制するＥＧＲ装置（排気ガス再循環手段）１３が設けられている。このＥＧＲ装置１３は、ディーゼルエンジン１０のエキゾーストマニホールド１２０から排気ガスの一部を取り出してインテークマニホールド１１０に再循環させる。ＥＧＲ装置１３には、ディーゼルエンジン１０のエキゾーストマニホールド１２０とインテークマニホールド１１０とを連結するＥＧＲ配管１３０にＥＧＲバルブ１４０が設けられており、ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じてＥＧＲバルブ１４０の開閉量が制御されることにより排気ガスの再循環量が調節される。
【００１６】
モータ４０は、交流同期モータであり、インバータ５０から出力される交流電力によって駆動される。また、モータ４０は、駆動輪３の回転を利用して発電（回生発電）することもできる。
【００１７】
インバータ５０は、バッテリ６０に蓄えられた電力を直流から交流に変換して、モータ４０に供給すると共に、モータ４０により回生発電された電力を、交流から直流に変換してバッテリ６０に蓄える。
【００１８】
ここで、ディーゼルエンジン１０からの動力は、自動変速されるトランスミッション２０を介してトランスファ３２に伝達される。一方、モータ４０からの動力は、プロペラシャフト３４を介してトランスファ３２に伝達される。このように、ディーゼルエンジン１０及びモータ４０は、トランスファ３２により接続されており、トランスファ３２に入力されたディーゼルエンジン１０及びモータ４０からの動力それぞれは、並列にディファレンシャル３０に伝達され、さらにドライブシャフト３６を介して駆動輪３に動力が伝達されて駆動輪３が駆動される。
【００１９】
パワートレイン２を制御する制御装置７は、ディーゼルエンジン１０の運転を制御するエンジン用電子制御ユニット（燃料噴射量制御手段、以下、エンジンＥＣＵという）７２及びモータ４０を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（モータ出力制御手段、以下、モータＥＣＵという）７４を備えている。
【００２０】
エンジンＥＣＵ７２には、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ８０、エンジン回転数を検出するクランクポジションセンサ１４及び冷却水温度を検出する図示しない水温センサなどが接続されている。エンジンＥＣＵ７２は、燃料噴射ノズル１２を駆動するドライバなどを備えている。
【００２１】
エンジンＥＣＵ７２は、その内部に演算を行うマイクロプロセッサ、このマイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ及び図示しない１２Ｖバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ等を有している。そして、これらによって、エンジンＥＣＵ７２の内部には、燃料噴射ノズル１２によって噴射される燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出部７２ａ及びモータ４０に出力させる目標モータ出力を算出するモータ出力算出部７２ｂが構築されている。
【００２２】
モータＥＣＵ７４は、設定された目標モータ出力がモータ４０から出力されるようインバータ５０にスイッチング制御信号を出力するものであり、マイクロプロセッサなどにより構成されている。
【００２３】
また、モータＥＣＵ７４には、モータ４０のインナーロータ及びアウターロータそれぞれの回転数を検出するレゾルバ４０ａ及び三相線４５に流れる相電流を検出する電流センサ５０ａなどが接続されている。そして、これらのセンサからの入力信号と設定されたモータ４０の目標出力とに基づいてインバータ５０のスイッチング素子のスイッチング制御、即ちモータ４０の駆動制御を行うことができるように構成されている。
【００２４】
なお、エンジンＥＣＵ７２とモータＥＣＵ７４とは通信回線７６で接続されており、相互にデータの交換が可能となるように構成されている。
【００２５】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態に係る制御装置７の動作について説明するとともに、パワートレイン２の制御方法についても説明する。図２は、制御装置７における加速運転移行時の処理を示す図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、加速運転移行時のアクセル開度、ＥＧＲバルブ１４０の開度、残留ガス量、燃料噴射量及びモータ出力それぞれの時間的変化を示す図である。
【００２６】
本実施形態に係る制御装置７による図２に示す加速運転移行時の処理は、例えば、クランクポジションセンサ１４からのパルス信号に基づいて決定されるディーゼルエンジン１０のクランク角度が所定のクランク角度となるタイミングで起動される。
【００２７】
ステップＳ１００では、アクセルポジションセンサ８０の出力がＡ／Ｄ変換されてエンジンＥＣＵ７２に読み込まれ、このアクセルポジションセンサ８０の値からアクセル開度が算出される。そして、アクセル開度が所定の閾値ＴＨ（例えば４０度、図３（ａ）参照）以上であるか否かが判断される。ここで、アクセル開度が所定の閾値ＴＨよりも小さいときには、加速運転移行時の処理を行わずに終了する。一方、アクセル開度が所定の閾値ＴＨ以上のときには、ステップＳ１１０に処理が移る。
【００２８】
ステップＳ１１０では、クランクポジションセンサ１４からのパルス信号に基づいて算出されたエンジン回転数、水温センサからの入力値に基づいて算出された冷却水温度及びステップＳ１００で算出されたアクセル開度に基づいてＥＧＲバルブ１４０の目標開度が演算される。
【００２９】
次に、この目標開度と実開度（処理実行時における実際のＥＧＲバルブの開度）とに基づいてＥＧＲバルブ１４０が開弁状態から閉弁状態へ移行しないと判断されたときには、加速運転移行時の処理を行わずに終了する。一方、ＥＧＲバルブ１４０が開弁状態から閉弁状態へ移行すると判断されたときには、ステップＳ１２０に処理が移る。
【００３０】
ステップＳ１２０では、ＥＧＲバルブ１４０がエンジンＥＣＵ７２により閉じられる。ここで、ＥＧＲバルブ１４０の開閉制御は次のように行われる。すなわち、エンジンＥＣＵ７２は、ＥＧＲバルブ１４０の目標開度に応じたデューティ比を演算し、この演算結果に基づいたデューティ信号をＥＧＲバルブ１４０に出力する。そして、このデューティ信号によってＥＧＲバルブ１４０を構成するデューティソレノイドが駆動されてＥＧＲバルブ１４０の開度が目標開度と一致するように開閉される。従って、ＥＧＲバルブ１４０を閉じる場合には、デューティ比０％（ローレベル固定）のデューティ信号がエンジンＥＣＵ７２から出力され、ＥＧＲバルブ１４０が閉じられる（図３（ｂ）参照）。
【００３１】
次に、ステップＳ１３０では、ディーゼルエンジン１０に噴射する燃料噴射量が算出される。ここで、図３（ｃ）に示されるように、ＥＧＲの残留ガスは遅れを持って徐々に減少する。従って、図３（ｄ）において点線で示されるように、アクセル開度に応じて急激に燃料噴射量を増量すると、空気量が不足した状態となり、スモークが発生してしまう。
【００３２】
ここで、このスモーク発生のメカニズムについて簡単に説明する。
【００３３】
排気ガス中のＮＯｘの生成を抑制するために、エキゾーストマニホールドから排気ガスの一部を取り出してインテークマニホールドへ再循環させるＥＧＲ（排気ガス再循環）装置によれば、ディーゼルエンジンの加速運転時には吸入空気量の不足によるスモークの発生が予想されるため、これを防止すべく、ＥＧＲバルブ（流量制御弁）が閉じられ、排気ガスの再循環が停止されるようになっている。
【００３４】
しかし、加速運転移行時にＥＧＲバルブが閉じられたとしても、ＥＧＲ配管内には再循環された排気ガスが残留しており、また、ＥＧＲバルブが閉じられるまでには機械的な応答遅れも存在する。このため、シリンダ内へ吸入される排気ガスは遅れをもって減少し、この遅れに応じて、シリンダ内へ吸入される空気量は遅れをもって増加する。これに対し、燃料噴射量は、加速運転への移行にともない追従性良く増加されるので、加速運転移行直後のディーゼルエンジンでは空気量が不足した状態になるためにスモークの発生を完全に抑制することが難しかった。
【００３５】
そこで、エンジンＥＣＵ７２は、燃料噴射量をスモークの発生しない量に制限するため、例えば、予め設定されてエンジンＥＣＵ７２のＲＯＭに記憶されている燃料噴射量の増加パターンに基づいて、所定の設定量だけ燃料噴射量を増加させる。ここで、燃料噴射量の増加パターンは、例えば、実験室などにおいてＥＧＲバルブ１４０を閉じた後の残留ガスの経時変化及び吸入空気量の経時変化等を計測し、この計測結果に基づいて決定することができる。
【００３６】
ステップＳ１４０では、まず最初に、エンジンＥＣＵ７２によりディーゼルエンジン１０のエンジン回転数及びアクセル開度に基づいて目標燃料噴射量が決定される。ここで、エンジンＥＣＵ７２のＲＯＭには、エンジン回転数とアクセル開度と燃料噴射量との関係を定めた３次元マップが予め記憶されており、このマップに基づいて目標燃料噴射量が求められる。
【００３７】
例えば、エンジン回転数が４０００（ｒｐｍ）でディーゼルエンジン１０が運転されているときに、アクセルが踏み増しされ、アクセル開度が１／５開度から１／２開度に変化した場合、アクセル開度が１／２開度のときの目標燃料噴射量は、上記の３次元の燃料噴射量マップに基づいて、例えば、２５（ｍｍ3／ｓｔ）とされる。
【００３８】
次に、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転数及び目標燃料噴射量に応じて求められるディーゼルエンジン１０の目標駆動力と、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転数及び実際に噴射されている燃料噴射量（以下、実燃料噴射量という）に応じて求められるディーゼルエンジン１０の実駆動力との差を補うように目標モータ出力が算出される。
【００３９】
ここで、エンジンＥＣＵ７２のＲＯＭには、図４に示されるエンジン回転数とアクセル開度と駆動力との関係を定めた３次元マップが予め記憶されており、このマップに基づいて目標駆動力及び実駆動力それぞれが求められる。
【００４０】
図４を用いて、上記の例で説明すると、アクセル開度が１／５開度の時の実燃料噴射量が、エンジンＥＣＵ７２により算出された燃料噴射量データから、例えば、１０（ｍｍ3／ｓｔ）とされた場合、図４に示される燃料噴射量とエンジン回転数とエンジントルクとの関係を定めた３次元マップに基づいて、実燃料噴射量である１０（ｍｍ3／ｓｔ）が噴射されたときのエンジントルク（実駆動力）は４０（Ｎｍ）と求められ、また、目標燃料噴射量である２５（ｍｍ3／ｓｔ）が噴射されたときのエンジントルク（目標駆動力）は１００（Ｎｍ）と求められる。そして、目標駆動力と実駆動力との差である６０（Ｎｍ）をモータ４０で出力するように、目標モータ出力が決定される。このように、ディーゼルエンジン１０の出力不足分をモータ４０の出力で補うことにより加速性能の悪化が防止される。
【００４１】
さらに、この目標モータ出力は、通信回線７６を介してエンジンＥＣＵ７２からモータＥＣＵ７４に送信される。そして、受信された目標モータ出力に基づいてモータＥＣＵ７４からインバータ５０にスイッチング制御信号が出力され、このスイッチング制御信号に基づいてインバータ５０によりモータ４０が駆動される。
【００４２】
ステップＳ１５０では、実燃料噴射量が目標燃料噴射量と一致しているか否かが判断される。ここで、実燃料噴射量と目標燃料噴射量とが一致した場合には処理が終了され、一致していない場合には、ステップＳ１２０に処理が戻される。そして、実燃料噴射量と目標燃料噴射量とが一致するまで、この処理が起動される毎に、上記ステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理が繰り返して実行される。
【００４３】
以上のように、実燃料噴射量と目標燃料噴射量とが一致するまでステップＳ１２０〜Ｓ１４０が繰り返し実行されることにより、燃料噴射量は、図３（ｄ）の実線で示すように徐々に増加されることになる。また、この間、モータ４０の出力は、目標駆動力と実駆動力との差を補うように制御される結果、図３（ｅ）に示されるように、加速運転移行時に目標駆動力と実駆動力との差に基づいて立ち上がり、その後、燃料噴射量が増加されるに従って徐々に減少して行くことになる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、燃料噴射量の増加量は、予め設定されている増加パターンに基づくのではなく、リアルタイムでディーゼルエンジン１０に吸入される空気量等を検出し、この検出値に基づいて決定することも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、ディーゼルエンジンに噴射される燃料噴射量が徐々に増加されるとともに、目標燃料噴射量及び実燃料噴射量に応じてモータ出力が制御されるという構成を備えているので、ＥＧＲ装置を有するディーゼルエンジンの加速運転移行時において、加速性能の悪化を防止しながらスモークの発生を抑制することができるパワートレインの制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るパワートレインの制御装置を搭載したハイブリッド車の主要部分の構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る制御装置における加速運転移行時の処理を示す図である。
【図３】（ａ）は、アクセル開度の変化を示すタイミングチャートである。
（ｂ）は、ＥＧＲバルブの変位量の変化を示すタイミングチャートである。
（ｃ）は、残留ガス量の変化を示すタイミングチャートである。
（ｄ）は、燃料噴射量の変化を示すタイミングチャートである。
（ｅ）は、モータ出力の変化を示すタイミングチャートである。
【図４】本実施形態に係るディーゼルエンジンのエンジントルクマップである。
【符号の説明】
１…ハイブリッド車、２…パワートレイン、３…駆動輪、７…制御装置、１０…ディーゼルエンジン、１３…ＥＧＲ装置、２０…トランスミッション、３０…ディファレンシャル、３２…トランスファ、３４…プロペラシャフト、３６…ドライブシャフト、４０…モータ、５０…インバータ、６０…バッテリ、７２…エンジンＥＣＵ、７４…モータＥＣＵ、８０…アクセルポジションセンサ、１１０…インテークマニホールド、１２０…エキゾーストマニホールド、１３０…ＥＧＲ配管、１４０…ＥＧＲバルブ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンとモータとを備えたハイブリッド車におけるパワートレインの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献１には、ディーゼルエンジンとモータとを備えたハイブリッド車において、排気ガス中に含まれるスモークやＮＯｘなどの成分が所定値以下となるようにディーゼルエンジンを運転し、要求出力の過不足分を該ディーゼルエンジンの出力軸に接続されたモータからの出力で調整することにより、排気ガスをクリーンにすることのできる技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１５５７６号公報（第５―７頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車ではＥＧＲ装置付きのディーゼルエンジンは想定されていないため、ＥＧＲ装置付きのディーゼルエンジンを用いると、加速運転移行時に吸入空気量の不足によりスモークが発生する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ＥＧＲ装置を有するディーゼルエンジンの加速運転移行時において、スモークの発生を抑制することのできるパワートレインの制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るパワートレインの制御装置は、車両の駆動軸に動力を出力するディーゼルエンジンと、このディーゼルエンジンと並列に駆動軸に動力を出力することが可能なモータとを備えたハイブリッド車におけるパワートレインの制御装置であって、ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を吸気系へ再循環する排気ガス再循環手段と、ディーゼルエンジンに噴射する燃料噴射量が運転状態に応じて設定される目標燃料噴射量となるように制御する燃料噴射量制御手段と、モータの出力を制御するモータ出力制御手段とを備え、燃料噴射量制御手段が、ディーゼルエンジンが加速運転状態と判定されて排気ガス再循環手段による排気ガスの再循環が停止される状態となったときには、燃料噴射量を目標燃料噴射量まで徐々に増加させ、モータ出力制御手段が、燃料噴射量が目標燃料噴射量まで徐々に増加されるときに、ディーゼルエンジンのエンジン回転数及び目標燃料噴射量に応じて求められるディーゼルエンジンの目標駆動力と、ディーゼルエンジンのエンジン回転数及び燃料噴射量に応じて求められるディーゼルエンジンの駆動力との差を補うようにモータ出力を制御して、モータの出力を徐々に減少させることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るパワートレインの制御装置によれば、ディーゼルエンジンが加速状態と判定されて排気ガスの再循環が停止される状態となったときに、燃料噴射量が運転状態に応じて設定される目標燃料噴射量まで徐々に増加されるとともに、ディーゼルエンジンの目標駆動力と実駆動力との差を補うようにモータが制御され、モータ出力が徐々に減少される。そのため、燃料噴射量の増加量をスモークの発生しない量に制限すると共に、ディーゼルエンジンの出力不足分をモータ出力で補うことができる。よって、加速性能の悪化を防止しながらスモークの発生を抑制することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
まず、図１を用いて、本実施形態に係るパワートレインの制御装置を搭載したハイブリッド車１の主要構成について説明する。ハイブリッド車１は、駆動輪３に駆動力を出力するパワートレイン２及びこのパワートレイン２の運転を総合的に制御する制御装置７を備えている。
【００１３】
パワートレイン２は、主動力として機能するディーゼルエンジン１０と、補助動力として機能するモータ４０とを有している。また、このパワートレイン２は、自動変速されるトランスミッション２０と、ハイブリッド車１の旋回時に左右の駆動輪３の回転速度を変えるとともに両輪に均等な駆動力を伝達するディファレンシャル３０と、ディーゼルエンジン１０及びモータ４０からの動力をディファレンシャル３０に伝達するトランスファ３２と、モータ４０からの動力をトランスファ３２に伝達するプロペラシャフト３４と、ディファレンシャル３０から出力された動力を駆動輪３に伝達するドライブシャフト３６とを有している。
【００１４】
ディーゼルエンジン１０では、図示しないエアクリーナから吸入された吸入空気が、インテークマニホールド１１０を介してディーゼルエンジン１０に形成された各気筒１１に吸入される。各気筒１１には、燃料を噴射する燃料噴射ノズル１２が設けられており、各燃料噴射ノズル１２には図示しない蓄圧室に蓄えられた高圧燃料が導かれる。そして、各気筒１１では、吸入空気と燃料との混合ガスが燃焼し、その燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホールド１２０へ排気される。
【００１５】
エキゾーストマニホールド１２０にはシリンダ内の燃焼ガス温度を低下させることによりＮＯｘの生成を抑制するＥＧＲ装置（排気ガス再循環手段）１３が設けられている。このＥＧＲ装置１３は、ディーゼルエンジン１０のエキゾーストマニホールド１２０から排気ガスの一部を取り出してインテークマニホールド１１０に再循環させる。ＥＧＲ装置１３には、ディーゼルエンジン１０のエキゾーストマニホールド１２０とインテークマニホールド１１０とを連結するＥＧＲ配管１３０にＥＧＲバルブ１４０が設けられており、ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じてＥＧＲバルブ１４０の開閉量が制御されることにより排気ガスの再循環量が調節される。
【００１６】
モータ４０は、交流同期モータであり、インバータ５０から出力される交流電力によって駆動される。また、モータ４０は、駆動輪３の回転を利用して発電（回生発電）することもできる。
【００１７】
インバータ５０は、バッテリ６０に蓄えられた電力を直流から交流に変換して、モータ４０に供給すると共に、モータ４０により回生発電された電力を、交流から直流に変換してバッテリ６０に蓄える。
【００１８】
ここで、ディーゼルエンジン１０からの動力は、自動変速されるトランスミッション２０を介してトランスファ３２に伝達される。一方、モータ４０からの動力は、プロペラシャフト３４を介してトランスファ３２に伝達される。このように、ディーゼルエンジン１０及びモータ４０は、トランスファ３２により接続されており、トランスファ３２に入力されたディーゼルエンジン１０及びモータ４０からの動力それぞれは、並列にディファレンシャル３０に伝達され、さらにドライブシャフト３６を介して駆動輪３に動力が伝達されて駆動輪３が駆動される。
【００１９】
パワートレイン２を制御する制御装置７は、ディーゼルエンジン１０の運転を制御するエンジン用電子制御ユニット（燃料噴射量制御手段、以下、エンジンＥＣＵという）７２及びモータ４０を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（モータ出力制御手段、以下、モータＥＣＵという）７４を備えている。
【００２０】
エンジンＥＣＵ７２には、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ８０、エンジン回転数を検出するクランクポジションセンサ１４及び冷却水温度を検出する図示しない水温センサなどが接続されている。エンジンＥＣＵ７２は、燃料噴射ノズル１２を駆動するドライバなどを備えている。
【００２１】
エンジンＥＣＵ７２は、その内部に演算を行うマイクロプロセッサ、このマイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ及び図示しない１２Ｖバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ等を有している。そして、これらによって、エンジンＥＣＵ７２の内部には、燃料噴射ノズル１２によって噴射される燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出部７２ａ及びモータ４０に出力させる目標モータ出力を算出するモータ出力算出部７２ｂが構築されている。
【００２２】
モータＥＣＵ７４は、設定された目標モータ出力がモータ４０から出力されるようインバータ５０にスイッチング制御信号を出力するものであり、マイクロプロセッサなどにより構成されている。
【００２３】
また、モータＥＣＵ７４には、モータ４０のインナーロータ及びアウターロータそれぞれの回転数を検出するレゾルバ４０ａ及び三相線４５に流れる相電流を検出する電流センサ５０ａなどが接続されている。そして、これらのセンサからの入力信号と設定されたモータ４０の目標出力とに基づいてインバータ５０のスイッチング素子のスイッチング制御、即ちモータ４０の駆動制御を行うことができるように構成されている。
【００２４】
なお、エンジンＥＣＵ７２とモータＥＣＵ７４とは通信回線７６で接続されており、相互にデータの交換が可能となるように構成されている。
【００２５】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態に係る制御装置７の動作について説明するとともに、パワートレイン２の制御方法についても説明する。図２は、制御装置７における加速運転移行時の処理を示す図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、加速運転移行時のアクセル開度、ＥＧＲバルブ１４０の開度、残留ガス量、燃料噴射量及びモータ出力それぞれの時間的変化を示す図である。
【００２６】
本実施形態に係る制御装置７による図２に示す加速運転移行時の処理は、例えば、クランクポジションセンサ１４からのパルス信号に基づいて決定されるディーゼルエンジン１０のクランク角度が所定のクランク角度となるタイミングで起動される。
【００２７】
ステップＳ１００では、アクセルポジションセンサ８０の出力がＡ／Ｄ変換されてエンジンＥＣＵ７２に読み込まれ、このアクセルポジションセンサ８０の値からアクセル開度が算出される。そして、アクセル開度が所定の閾値ＴＨ（例えば４０度、図３（ａ）参照）以上であるか否かが判断される。ここで、アクセル開度が所定の閾値ＴＨよりも小さいときには、加速運転移行時の処理を行わずに終了する。一方、アクセル開度が所定の閾値ＴＨ以上のときには、ステップＳ１１０に処理が移る。
【００２８】
ステップＳ１１０では、クランクポジションセンサ１４からのパルス信号に基づいて算出されたエンジン回転数、水温センサからの入力値に基づいて算出された冷却水温度及びステップＳ１００で算出されたアクセル開度に基づいてＥＧＲバルブ１４０の目標開度が演算される。
【００２９】
次に、この目標開度と実開度（処理実行時における実際のＥＧＲバルブの開度）とに基づいてＥＧＲバルブ１４０が開弁状態から閉弁状態へ移行しないと判断されたときには、加速運転移行時の処理を行わずに終了する。一方、ＥＧＲバルブ１４０が開弁状態から閉弁状態へ移行すると判断されたときには、ステップＳ１２０に処理が移る。
【００３０】
ステップＳ１２０では、ＥＧＲバルブ１４０がエンジンＥＣＵ７２により閉じられる。ここで、ＥＧＲバルブ１４０の開閉制御は次のように行われる。すなわち、エンジンＥＣＵ７２は、ＥＧＲバルブ１４０の目標開度に応じたデューティ比を演算し、この演算結果に基づいたデューティ信号をＥＧＲバルブ１４０に出力する。そして、このデューティ信号によってＥＧＲバルブ１４０を構成するデューティソレノイドが駆動されてＥＧＲバルブ１４０の開度が目標開度と一致するように開閉される。従って、ＥＧＲバルブ１４０を閉じる場合には、デューティ比０％（ローレベル固定）のデューティ信号がエンジンＥＣＵ７２から出力され、ＥＧＲバルブ１４０が閉じられる（図３（ｂ）参照）。
【００３１】
次に、ステップＳ１３０では、ディーゼルエンジン１０に噴射する燃料噴射量が算出される。ここで、図３（ｃ）に示されるように、ＥＧＲの残留ガスは遅れを持って徐々に減少する。従って、図３（ｄ）において点線で示されるように、アクセル開度に応じて急激に燃料噴射量を増量すると、空気量が不足した状態となり、スモークが発生してしまう。
【００３２】
ここで、このスモーク発生のメカニズムについて簡単に説明する。
【００３３】
排気ガス中のＮＯｘの生成を抑制するために、エキゾーストマニホールドから排気ガスの一部を取り出してインテークマニホールドへ再循環させるＥＧＲ（排気ガス再循環）装置によれば、ディーゼルエンジンの加速運転時には吸入空気量の不足によるスモークの発生が予想されるため、これを防止すべく、ＥＧＲバルブ（流量制御弁）が閉じられ、排気ガスの再循環が停止されるようになっている。
【００３４】
しかし、加速運転移行時にＥＧＲバルブが閉じられたとしても、ＥＧＲ配管内には再循環された排気ガスが残留しており、また、ＥＧＲバルブが閉じられるまでには機械的な応答遅れも存在する。このため、シリンダ内へ吸入される排気ガスは遅れをもって減少し、この遅れに応じて、シリンダ内へ吸入される空気量は遅れをもって増加する。これに対し、燃料噴射量は、加速運転への移行にともない追従性良く増加されるので、加速運転移行直後のディーゼルエンジンでは空気量が不足した状態になるためにスモークの発生を完全に抑制することが難しかった。
【００３５】
そこで、エンジンＥＣＵ７２は、燃料噴射量をスモークの発生しない量に制限するため、例えば、予め設定されてエンジンＥＣＵ７２のＲＯＭに記憶されている燃料噴射量の増加パターンに基づいて、所定の設定量だけ燃料噴射量を増加させる。ここで、燃料噴射量の増加パターンは、例えば、実験室などにおいてＥＧＲバルブ１４０を閉じた後の残留ガスの経時変化及び吸入空気量の経時変化等を計測し、この計測結果に基づいて決定することができる。
【００３６】
ステップＳ１４０では、まず最初に、エンジンＥＣＵ７２によりディーゼルエンジン１０のエンジン回転数及びアクセル開度に基づいて目標燃料噴射量が決定される。ここで、エンジンＥＣＵ７２のＲＯＭには、エンジン回転数とアクセル開度と燃料噴射量との関係を定めた３次元マップが予め記憶されており、このマップに基づいて目標燃料噴射量が求められる。
【００３７】
例えば、エンジン回転数が４０００（ｒｐｍ）でディーゼルエンジン１０が運転されているときに、アクセルが踏み増しされ、アクセル開度が１／５開度から１／２開度に変化した場合、アクセル開度が１／２開度のときの目標燃料噴射量は、上記の３次元の燃料噴射量マップに基づいて、例えば、２５（ｍｍ3／ｓｔ）とされる。
【００３８】
次に、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転数及び目標燃料噴射量に応じて求められるディーゼルエンジン１０の目標駆動力と、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転数及び実際に噴射されている燃料噴射量（以下、実燃料噴射量という）に応じて求められるディーゼルエンジン１０の実駆動力との差を補うように目標モータ出力が算出される。
【００３９】
ここで、エンジンＥＣＵ７２のＲＯＭには、図４に示されるエンジン回転数とアクセル開度と駆動力との関係を定めた３次元マップが予め記憶されており、このマップに基づいて目標駆動力及び実駆動力それぞれが求められる。
【００４０】
図４を用いて、上記の例で説明すると、アクセル開度が１／５開度の時の実燃料噴射量が、エンジンＥＣＵ７２により算出された燃料噴射量データから、例えば、１０（ｍｍ3／ｓｔ）とされた場合、図４に示される燃料噴射量とエンジン回転数とエンジントルクとの関係を定めた３次元マップに基づいて、実燃料噴射量である１０（ｍｍ3／ｓｔ）が噴射されたときのエンジントルク（実駆動力）は４０（Ｎｍ）と求められ、また、目標燃料噴射量である２５（ｍｍ3／ｓｔ）が噴射されたときのエンジントルク（目標駆動力）は１００（Ｎｍ）と求められる。そして、目標駆動力と実駆動力との差である６０（Ｎｍ）をモータ４０で出力するように、目標モータ出力が決定される。このように、ディーゼルエンジン１０の出力不足分をモータ４０の出力で補うことにより加速性能の悪化が防止される。
【００４１】
さらに、この目標モータ出力は、通信回線７６を介してエンジンＥＣＵ７２からモータＥＣＵ７４に送信される。そして、受信された目標モータ出力に基づいてモータＥＣＵ７４からインバータ５０にスイッチング制御信号が出力され、このスイッチング制御信号に基づいてインバータ５０によりモータ４０が駆動される。
【００４２】
ステップＳ１５０では、実燃料噴射量が目標燃料噴射量と一致しているか否かが判断される。ここで、実燃料噴射量と目標燃料噴射量とが一致した場合には処理が終了され、一致していない場合には、ステップＳ１２０に処理が戻される。そして、実燃料噴射量と目標燃料噴射量とが一致するまで、この処理が起動される毎に、上記ステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理が繰り返して実行される。
【００４３】
以上のように、実燃料噴射量と目標燃料噴射量とが一致するまでステップＳ１２０〜Ｓ１４０が繰り返し実行されることにより、燃料噴射量は、図３（ｄ）の実線で示すように徐々に増加されることになる。また、この間、モータ４０の出力は、目標駆動力と実駆動力との差を補うように制御される結果、図３（ｅ）に示されるように、加速運転移行時に目標駆動力と実駆動力との差に基づいて立ち上がり、その後、燃料噴射量が増加されるに従って徐々に減少して行くことになる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、燃料噴射量の増加量は、予め設定されている増加パターンに基づくのではなく、リアルタイムでディーゼルエンジン１０に吸入される空気量等を検出し、この検出値に基づいて決定することも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、ディーゼルエンジンに噴射される燃料噴射量が徐々に増加されるとともに、目標燃料噴射量及び実燃料噴射量に応じてモータ出力が制御されるという構成を備えているので、ＥＧＲ装置を有するディーゼルエンジンの加速運転移行時において、加速性能の悪化を防止しながらスモークの発生を抑制することができるパワートレインの制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るパワートレインの制御装置を搭載したハイブリッド車の主要部分の構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る制御装置における加速運転移行時の処理を示す図である。
【図３】（ａ）は、アクセル開度の変化を示すタイミングチャートである。
（ｂ）は、ＥＧＲバルブの変位量の変化を示すタイミングチャートである。
（ｃ）は、残留ガス量の変化を示すタイミングチャートである。
（ｄ）は、燃料噴射量の変化を示すタイミングチャートである。
（ｅ）は、モータ出力の変化を示すタイミングチャートである。
【図４】本実施形態に係るディーゼルエンジンのエンジントルクマップである。
【符号の説明】
１…ハイブリッド車、２…パワートレイン、３…駆動輪、７…制御装置、１０…ディーゼルエンジン、１３…ＥＧＲ装置、２０…トランスミッション、３０…ディファレンシャル、３２…トランスファ、３４…プロペラシャフト、３６…ドライブシャフト、４０…モータ、５０…インバータ、６０…バッテリ、７２…エンジンＥＣＵ、７４…モータＥＣＵ、８０…アクセルポジションセンサ、１１０…インテークマニホールド、１２０…エキゾーストマニホールド、１３０…ＥＧＲ配管、１４０…ＥＧＲバルブ。
Claims (1)
- 車両の駆動軸に動力を出力するディーゼルエンジンと、前記ディーゼルエンジンと並列に前記駆動軸に動力を出力することが可能なモータとを備えたハイブリッド車におけるパワートレインの制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を吸気系へ再循環する排気ガス再循環手段と、
前記ディーゼルエンジンに噴射する燃料噴射量が運転状態に応じて設定される目標燃料噴射量となるように制御する燃料噴射量制御手段と、
前記モータの出力を制御するモータ出力制御手段と、を備え、
前記燃料噴射量制御手段は、前記ディーゼルエンジンが加速運転状態と判定されて前記排気ガス再循環手段による排気ガスの再循環が停止される状態となったときには、前記燃料噴射量を前記目標燃料噴射量まで徐々に増加させ、
前記モータ出力制御手段は、前記燃料噴射量が前記目標燃料噴射量まで徐々に増加されるときに、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数及び前記目標燃料噴射量に応じて求められる前記ディーゼルエンジンの目標駆動力と、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数及び前記燃料噴射量に応じて求められる前記ディーゼルエンジンの駆動力との差を補うようにモータ出力を制御して、前記モータの出力を徐々に減少させることを特徴とするパワートレインの制御装置。
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