JP3959084B2 - ハイブリッド電気車両のためのマニホルド絶対圧力制御システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して、排気を制御するための方法に係り、より詳しくは、マニホルド絶対圧力を制御することにより並列ハイブリッド電気自動車の排気を制御するためのシステム並びに方法に関する。

ハイブリッド電気自動車は、高度に効率的な熱エンジン、典型的には内燃エンジン（ＩＣＥ）を、バッテリー電力供給式電動モーター／発電機（ＭＧ）を組み合わせることにより、高い燃費を達成している。並列ハイブリッド電気自動車は、車両の車輪を駆動するため、熱エンジン及び電気エンジンの両方からのパワーを使用する。これは、車輪を駆動するため、電動モーターからのパワーだけを使用し、熱エンジンが電動モーター／発電機のバッテリーを再充電するための発電機としてだけ機能する、ハイブリッド電気自動車のシリーズとは対照的である。並列ハイブリッド電気自動車は、最も一般的なハイブリッド電気自動車であり、本発明の焦点となる。各エンジン若しくはモーター又、エンジン及びモーターの組み合わせが使用される時間を変更するように、搭載のエンジンコンピュータ制御部を使用することによって、並列ハイブリッド自動車は、異なる駆動条件の下でピーク効率を達成することができる。モーター／発電機は、幾つかの機構を通して駆動車輪にトルクを分配するモーター、並びに、自動車の電機システムに電力供給し、自動車のバッテリーを充電する発電機の両方として、機能する。ＭＧが発電機として機能するとき、それは、自動車のＩＣＥからのトルク、又は、自動車の車輪からのトルクのいずれかによりパワー供給される。

任意の自動車の内燃エンジン（ＩＣＥ）が最初に始動するとき（特に、低温気候のとき）、エンジンの内部表面は、低温である。加えて、最初にエンジンが非常に低いＲＰＭで回転するので、吸引マニホルド絶対圧（ＭＡＰ）は、大気圧付近にある。液体燃料は、ガス状燃料ほどには早期に且つクリーンに燃焼しないので、エンジンの燃焼シリンダー内に噴射され、該シリンダー内に入ってきた空気と混合される燃料は、ＩＣＥからの排気物を減少させるため蒸発されることが望ましい。残念ながら、エンジンの比較的高いＭＡＰ及び低温の両条件は、燃焼シリンダーに注入された燃料を蒸発させるのを困難にする。従って、始動時、並びに、エンジンがなおも低温であるとき始動後の短い時間内での高いトルク初期加速の間に、始動時に所望量のパワーを生成するため、追加の（即ち余剰）量の燃料を、十分な量の蒸発を得るように吸引マニホルドに供給しなければならない。追加の燃料の全ては、完全には蒸発せず、不完全に蒸発した燃料は、完全には燃焼されない。始動時及び初期高トルク加速の間の燃料蒸発の乏しさの結果は、排気物の増大である。始動時、並びに、始動後の短期間の間に完全には燃焼されなかった余剰燃料は、燃料リッチ過ぎて、触媒コンバータで化学量論通りにはならない排気混合物を形成し、かくして、炭化水素及び一酸化炭素の排気物の増大へと導く。追加量の燃料を供給しないことにより、排気物を減少させる試みをなした場合、正常に作働するには十分な燃料蒸気が存在しないので、エンジンは、点火が失敗するおそれがある。エンジンが不点火となった場合、標準以下の性能しか提供しないことに加えて、燃焼チャンバーに注入された燃料の必ずしも全てが燃焼せず、再び、触媒コンバータへと通過された排気物は、再び非常にリッチとなり化学量論通りにはならない。この状態も、炭化水素排気物の増大をもたらす。

ほとんどの作働条件の下で、一旦、吸引バルブが適切に加熱された場合には、該加熱された吸引バルブは、注入燃料を適切に蒸発させるので、余剰燃料は、もはや必要とならない。これと同時に、エンジンのＲＰＭは、通常、低いＭＡＰを提供するほど十分高く、これにより燃料蒸発を援助する。

しかし、高濃度の排気物は、始動時における高いＭＡＰからのみならず、エンジンが加熱された状態でさえＭＡＰの急速な変化からも生じ得る。例えば急加速の終わり時等で、トルク要求量における急激な低下があったとき、スロットルが閉じ、ＭＡＰは、急加速に伴う高いＭＡＰからより低いトルク要求量に伴う低いＭＡＰへと急激に低下する。スロットルが急激に閉じた後、吸引ポートに残された任意の液体燃料は、低いＭＡＰ及び高温のエンジン部品の故に、ガス状態へと気化し得る。このガス状燃料が非常に少ないので完全に燃焼することができず、燃料−空気混合物は、非常にリーンとなり（非常に大量の空気が存在する）、シリンダー燃焼チャンバー内で適切且つ完全に点火することができなくなる。未燃焼の燃料−空気混合物が排気され、触媒コンバータへと至る。この未燃焼の燃料−空気混合物は、再び炭化水素及び一酸化炭素の排気物の増大をもたらす。この問題は、例えば始動後の短期間内等のエンジンが低温であるときに、特に大きな問題となり得る。この期間の間、燃焼チャンバー内に注入された余剰燃焼の中には、シリンダー吸引ポートに溜まるものがある。ＭＡＰが、スロットルの閉鎖に起因して突然低下するとき、液体燃料は、ガス状状態へと急速に気化し、上記した問題をもたらす。

空気注入反応（ＡＩＲ）システムは、始動から生じる排気物、並びに、空気を排気ポート内に送り出すことによりその後に迅速に駆動することから生じる排気物を減少させるための一つの手段として用いられてきた。注入された空気は、触媒コンバータの温度を増大するため発熱反応を生成させる。加えて、進んだエンジン制御が、より容易に点火される空気／燃料の混合物をシリンダー内への注入のため提供するため使用されてきた。ハイブリッド動力伝達機構が無い自動車で排気物を制御することのアプローチは、電子スロットル制御（ＥＴＣ）の使用を含んでいる。ＥＴＣは、加速ペダルの位置を測定するため、加速ぺダルのところにセンサーを有し、かくして、どのくらいのパワー（即ちトルクが、ドライバーによりエンジンから要求されているかを測定する。センサーは、エンジン制御コンピュータに接続され、加速ペダルセンサーからの信号に基づいて、吸引マニホルド内のスロットルフラップを開放するにはどのくらい離れた状態にあるかを決定し、これにより、エンジンが生成するパワーの量を決定する。通常の作働条件の下では、エンジン制御コンピュータは、所望のエンジンを得るためスロットルを迅速に開閉する。しかし、エンジン制御コンピュータは、高濃度の排気物状態を避けるため、スロットルの開閉を緩慢にするようにプログラムされてもよい。この高濃度の排気物状態は、上記したようにスロットルを非常に迅速に開閉することで生じ得る。しかし、これらのアプローチの全てに関して、問題が存在する。ＡＩＲシステムは、自動車の始動時に１分未満の間だけ使用され、その後に、自動車の作動に何の機能も持っていない。ＡＩＲシステムは、自動車の重量及び複雑さ（及びこれによりコスト）を追加するが、それでも、低温始動時の短期間の間だけしか機能上、必要とはならない。進んだエンジンは、自動車に複雑さ及びコストを追加する。最初の２つの方法は、始動時及び初期の排気物を減少することに役立ち、例えば、ＭＡＰの急速な変化で生じる条件等、他の駆動状態では、排気物を減少させることはできない。ＥＴＣの使用を含む方法は、ＭＡＰの急速な変化に基づいて排気物を減少させることができるが、高濃度の排気物を回避するためエンジンから出力されたトルクがゆっくりと増減されるとき、ドライバ入口ポートの入力に対するエンジンの応答性を低下させかねない。

従って、並列ハイブリッド電気自動車において車両の性能を犠牲にすることなく従来技術の欠点を克服する、排気物を制御するための方法が希求されている。更には、本発明の他の所望の特徴及び特性は、添付図面及び本発明のこの背景の記載と関連付けられた、本発明の次の詳細な説明及び添付の請求の範囲から明らかとなろう。

ハイブリッド電気自動車の内燃エンジンにおいてマニホルド絶対圧力を制御するためのシステムが提供される。本システムは、内燃エンジンと、電動モーター／発電機と、制御ユニットと、を備える。本制御ユニットは、内燃エンジン及び電動モーター／発電機に連結され、車両の総トルク要求量に合致させると共に、内燃エンジンにより供給されたトルクを、内燃エンジンの吸引マニホルドで測定されたマニホルド絶対圧力とマニホルド絶対圧力の変化率とを、受容可能な排気物制御制限値以内に維持するように構成されている。

本発明の更なる実施例によれば、電動モーター／発電機と並列に内燃エンジンを備える、ハイブリッド電気自動車においてマニホルド絶対圧力を制御するための方法が提供される。本方法は、ハイブリッド電気自動車上でトルク要求量を監視し、内燃エンジンのマニホルド絶対圧力を監視し、トルク要求量に合致させるため内燃エンジンからトルクを供給し、内燃エンジンから供給されたトルクを負荷平準化すると共に、内燃エンジンのマニホルド絶対圧力を受容可能な範囲内に維持するため、モーター／発電機からトルクを供給する、各工程を備える。

以下、本発明を図面を参照して説明する。これらの図面中、同様の参照番号は、同様の構成要素を指し示す。
本発明の次の詳細な説明は、本質的に単なる例示であり、本発明、又は、本発明の用途及び使用法を限定するものではない。更には、本発明の前述した背景又は次の本発明の詳細な説明で与えられた理論によって本発明を制限することは意図されていない。

本発明の実施例によれば、マニホルド絶対圧力制御システムは、並列ハイブリッド電気自動車で使用するため設けられる。並列ハイブリッド電気自動車は、例えば、燃焼推進システム（例えば内燃エンジン）と並列に連結されたバッテリーパック作動式電気推進／発電システム等（電動モーター／発電機）のエネルギー貯蔵システムを備える。記載を容易にするため、電気推進／発電システム、並びに、燃焼推進システムは、以下、電気モーター／発電機（ＭＧ）、並びに、内燃エンジン（ＩＣＥ）と各々称されるが、これらに限定されるものではない。本発明の実施例に係る制御システムは、内燃エンジンを負荷平準化し、これにより、内燃エンジンの吸引マニホルドで測定されたマニホルド絶対圧力（ＭＡＰ）の大きさ及び変化率の両方を制御し、これにより炭化水素の排気を減少させる。制御システムは、電動モーター／発電機及び内燃エンジンの両方の作動を制御し、ＭＧが車両トルク要求と合致するためＩＣＥにより供給されたトルクを増補する一方で、ＩＣＥが理想的に環境上受容可能である低濃度の排気物のＭＡＰ範囲で作動することができるようにトルクを増補する態様で、内燃エンジンと並列に電動モーター／発電機を作動させる。

図１は、本発明の実施例に係るマニホルド絶対圧力制御システムを備える、並列ハイブリッド電気自動車の駆動伝達経路８を概略的に示している。ハイブリッド電気自動車は、モーター／発電機（ＭＧ）１６と並列に連結された内燃エンジン（ＩＣＥ）１０を備える。制御ユニット２２は、以下でより完全に説明されるべき本発明の方法に係る低濃度排気物の態様で車両に要求されたトルクを供給するため、内燃エンジン及びモーター／発電機の両方の作動を制御する。制御ユニット２２は、例えば、スタンドアロン型のプロセッサ、マイクロコントローラユニット、エンジン制御ユニットの一部分等であってもよい。以下で詳細に記載される機能を実行するため、経験的結果及びモデルに基づく結果のいずれか又は両方に基づいて、制御ユニットをプログラムすることができる。制御ユニットをそのような態様でプログラムすることは、当業者には明らかであろう。

吸引マニホルド１２は、内燃エンジン１０の各シリンダーの各々に空気を搬送する。図示の実施例によれば、ＩＣＥ１０は、４つのシリンダーエンジンであるが、本発明は、より多い又は少ない数のシリンダーを備えたＩＣＥにも適用可能である。４つの燃料インジェクタ１１は、吸引マニホルドの内部に設けられ、各燃料インジェクタは４つのシリンダーのうち一つの吸引ポートに近接して配置される。燃料ポンプ１５は、適切な燃料ラインを通して燃料インジェクタ１１に燃料を配給する。圧力センサー１４は、吸引マニホルド内のマニホルド絶対圧力（ＭＡＰ）の測定値を提供するため吸引マニホルド１２の内部に配置されている。吸引空気温度センサー１７は、入り込む吸引空気の温度を測定し、エンジン冷却剤温度センサー２９は、ＩＣＥ１０内のエンジン冷却剤の温度を測定する。スロットルフラップ２８は、吸引マニホルド１２を通して内燃エンジンの各個別シリンダーに一定量の空気を通過させることを可能にするように制御する。スロットルフラップは、完全に空気の流れを遮断する空気流れに垂直な閉位置から、限定された空気流れを可能にする空気流れに平行な開位置まで、吸引マニホルド内で９０度に亘って回転する従来の態様で構成される。スロットルフラップは、加速ペダル２５に物理的又は電子的のいずれかの態様で連結されている。スロットルフラップ２９が開放する角度は、加速ぺダル２５の位置により決定され、本発明の実施例によれば、制御ユニット２２により決定される。例えば、スロットルフラップは、スロットルケーブル２７により加速ペダルに物理的に連結されてもよい。加速ペダル２５を押すことにより、ケーブル２７はスロットルフラップ２８を開放するように引っ張る。内燃エンジンは、ハイブリッド車の駆動輪（図示せず）に連結されているトランスミッション２６に連結される。ＩＣＥは、トランスミッション２６を介して駆動輪にパワーを分配する。

電動モーター／発電機（ＭＧ）１６は、バッテリーパック１８からパワーを引き出し、カップリング２０によりＩＣＥ１０に接続される。カップリング２０は、例えば、ギアのシステム、ベルト駆動装置等であってもよい。その代わりに、カップリング２０は、電動モーター／発電機がＩＣＥ１０のためスターターモーターとして作動することを可能にし、又は、ＭＧがＩＣＥ１０と並列にトランスミッション２６にパワーを提供することを可能にし、又は、ＭＧ１６がバッテリーパック１８のための発電機として機能するようにＩＣＥ１０により駆動されることを可能にする。

制御ユニット２２は、本発明の制御システムを適切に作動させるため、幾つかの情報伝達信号を送受信するように構成される。制御ユニット２２は、圧力センサー１４、吸引空気温度センサー１７及びエンジン冷却剤温度センサー２９から情報伝達信号を受信し、情報伝達信号を燃料インジェクタ１１に送信し、並びに、情報伝達信号を、ＩＣＥ１０、スロットルフラップ２８、バッテリーパック１８及び電動モーター／発電機１６と送受信する。追加のセンサー（図示せず）は、ハイブリッド車両の速度と、ＩＣＥクランクシャフト２３の毎分の回転数（ＰＲＭ）とを測定する。別のセンサーは、いずれのギアがトランスミッション２６で入っているかを決定する。これらの追加のセンサーの各々は、情報伝達信号を制御ユニット２２に送る。これらの３つの追加の入力並びにスロットルフラップ２８が開放している角度(又は、その代わりに、電子スロットル制御システム内でのペダル位置センサー２４の応答)に基づいて、制御ユニット２２は、所望の総クランクシャフト出力トルクを計算することができる。所望のクランクシャフト出力トルクは、車両の現在の作動条件並びに加速ペダルを通して伝達されるドライバー／操縦者の要求量の関数である。制御ユニット２２は、燃料インジェクタにより注入されたときの燃料パルス幅の周波数及び長さ、並びに、所望量のトルクをＩＣＥ１０に生成させるためスロットルフラップ２８が開放する度合いを調整するように構成される。制御ユニットは、スロットルフラップが開放している度合いに基づいて、吸引マニホルド１２を通過する空気の体積を計算するようにプログラムされる。吸引マニホルドからの流入空気の体積を合致させるため燃料インジェクタの周波数及びパルス幅を調整することにより、制御ユニットは、本発明に従って、エンジン要求量と合致する燃料／空気混合物を形成することができ、非常に効率的となり、排気物が低濃度となる。より完全に後述されるように、制御ユニットは、電動モーター／発電機１６がカップリング２０を介してＩＣＥ１０に提供するパワー量、並びに、ＭＧが発電機として機能するときＭＧ１６がＩＣＥ１０から引き出すパワー量を更に制御する。

本発明者らは、特に始動の間（エンジンが低温であるとき）、及び、始動の間若しくは始動に引き続く期間の間のいずれかの高いトルク変化の状態の間に、内燃エンジンの吸引マニホルドで測定されたときのマニホルド絶対圧力及びマニホルド絶対圧力の変化率を制御することができ、一定の制限内に維持することができる場合には、ハイブリッド電気自動車からの排気物を、受容可能な制限内に維持することができると判定した。高いマニホルド絶対圧力(ＭＡＰ)又は計算された最大値を超えるＭＡＰの増加率は、注入された燃料が適切に蒸発することを妨害する。その結果、燃料は、燃焼チャンバー内で適切に燃焼することができなくなる。計算された最小圧力より低い低ＭＡＰ、又は、計算された最大の圧力減少率を超えるＭＡＰの減少率は、注入された燃料が、その燃焼を十分に生じさせず、又は、非常に急速にガス状態へと気化させ、燃焼無しに又は燃焼を完全に生じさせることなく燃焼チャンバーを通過させる。いずれの場合にも、燃料の不完全燃焼は、触媒コンバータにおいて燃料及び空気の未燃焼の又は化学量論通りでない混合物をもたらし、よって、より高濃度の排気物を生じさせる。図２は、与えられたＩＣＥ作動条件に関する、許容可能なマニホルド絶対圧力の範囲と、マニホルド絶対圧力の増減率の許容範囲と、を概略的に表している。「許容可能な」という用語は、これらの条件の下で注入された燃料が適切に蒸発し、適切に燃焼され、環境上受容可能な排気物レベルへと導くということを意味している。水平ライン４０は、最大マニホルド絶対圧力を表し、ライン４４は、最大マニホルド絶対圧力増加率を表し、ライン４６は、最大マニホルド絶対圧力減少率を表している。許容可能なＭＡＰの大きさ及び許容可能なＭＡＰ変化率は、多数のエンジン条件に依存する。これらのエンジン条件には、エンジン温度、吸引空気温度、及び、燃料パルス幅とその周波数が含まれるがこれらに限定されるものではない。

本発明の一実施例によれば、制御ユニット２２は、内燃エンジンを許容可能なＭＡＰ範囲内で作動させる一方で、モーター／発電機１６と、内燃エンジン１０とを要求された車両トルクを供給する態様で作動させる。制御ユニットは、アクセルペダル位置、アクセルペダル位置の変化、車両速度、トランスミッションギア、及び、クランクシャフトのＲＰＭにより表されるようなドライバーの入力に基づいて要求される車両牽引労力（車両トルク要求量）をモデル化している。これと同時に、要求される総トルクは、許容可能なＭＡＰ値を維持する一方で、内燃エンジンにより生成することができる最大トルクと比較される。加速の間、要求された総合車両トルク又は与えられたＲＰＭにおける車両トルクの総増加率が、図２に示される境界ラインよりも大きいＭＡＰ又はＭＡＰの変化率を要求する場合、ハイブリッドの動力伝達機構により生成される正味のクランクシャフトトルクをブーストするため、正のモーター／発電機トルクが、ＩＣＥにより生成されるトルクと並列に連結される。電動モーター／発電機は、ＩＣＥが理想的に、低濃度排気物のＭＡＰ範囲で作動する仕方で、ＩＣＥトルクを増補する。

高濃度の排気物は、トルク要求量が、突然、高い要求量（例えば、加速の間等）から低い要求量（例えば、加速後に右旋回等）へと変化するときでも、生じ得る。ＩＣＥ出力トルクを減少させるためスロットルを突然閉じることは、吸引マニホルドに残っている燃料がガス状体へと気化し、ほとんどが未燃焼で燃焼チャンバーを通過し、より高濃度の排気物を生じさせるように、劇的に低いＭＡＰを発生させ得る。本発明の一実施例によれば、スロットルフラップを急激に閉じる(及び排気物を増加させる)代わりに、制御ユニット２２は、スロットルを、ＩＣＥにより生成されたトルクが急激に減少しないように、ゆっくりと閉じさせる。制御ユニットは、余剰のＩＣＥトルクを、カップリング２０を介してＭＧをパワー供給するように分配させる（ＭＧを発電機として機能させる）。即ち、減速の間に、要求されたトルク（エンジンブレーキ）又はトルクの減少率が、図２に示された境界線の外側にある、ＭＡＰ又はＭＡＰの減少率を指定した場合、負の電動モーター／発電機のトルクが、ＩＣＥにより生成されたトルクと並列に連結される。かくして、内燃エンジンは、モーター／発電機を回転させ、ＭＧは、発電機として機能し、バッテリーパック１８を充電させる。モーター／発電機は、ＭＡＰを許容可能な制限内に維持するためＩＣＥにかかる正の負荷を増加させる。かくして、本発明によれば、制御ユニットは、作動状態及び環境状態を連続的に監視し、適切な燃料蒸発をなおも可能にするＭＡＰ値を維持しつつトルク要求量を合致させるため、ＩＣＥトルクとＭＧトルク(追加又は負荷のいずれか)との適切な組み合わせを計算する。

最初に、本発明の一実施例によれば、制御ユニットは、（エンジン温度の測度として）エンジンの冷却剤温度と、電動モーター／発電機及びバッテリーパック診断と、を測定する。エンジンの冷却剤の温度が、所定の温度より低く、且つ、電動モーター／発電機及びバッテリーパックの診断結果が作動パラメータ以内に収まっている限り、ＭＧは、マニホルド絶対圧力が所定の許容可能なＭＡＰ範囲のままであるように、内燃エンジンが提供するように要求されるトルクを増補する。電動モーター／発電機及び内燃エンジンは、車両のドライバーにより要求されるトルクに合致する上で十分な結合トルクを一緒に提供する。ＩＣＥが作動するため拘束される限定されたＭＡＰ範囲は、低温始動エンジンの排気物が制御されるように、低温エンジン条件下でさえ、内燃エンジンの燃焼チャンバー内に注入される燃料の適切な蒸発を提供する。エンジンの冷却剤が所定の温度に達するや否や（高温ＭＡＰ条件の下でさえ、ＩＣＥが、ＩＣＥシリンダー内に注入される燃料を蒸発させるほど十分に高い温度であることを示している）、電動モーター／発電機は、ＭＡＰの大きさに基づいてＩＣＥトルクの増補を停止し、制御ユニットは、より一般的な従来のハイブリッド電動制御モードに入ることができる。この期間の間及び該期間の後では、本発明の更なる実施例によれば、制御ユニットは、高濃度の排気物を生じさせ得る急激なＭＡＰ変化を回避するため、更に、スロットル開度を調整し、電動モーター／発電機からのトルクを調整する。

図３は、フローチャートの形態で、本発明の一実施例に係るハイブリッド電気自動車におけるマニホルド絶対圧力を制御するためのプロセスを示している。内燃エンジン１０が始動されたとき、即ち、シリンダーが燃料を受け取り、燃焼を開始するとき（ステップ５０）、制御ユニット２２は、チェックサイクルを開始する。制御ユニットは、最初に、電動モーター／発電機及びバッテリーパックの診断結果が作動パラメータ内に収まっているか否かを判定するため、ＭＧ１６及びバッテリーパック１８からの信号に基づいてチェックする（ステップ５２）。診断結果は、例えば、ＭＧ温度、バッテリーパック温度、バッテリー充電状態（ＳＯＣ）、等を含んでいる。電動モーター／発電機の診断結果が作動パラメータ内にない場合、制御ユニットは、本発明に係るＭＡＰ制御モードには移行せず、電動モーター／発電機の診断結果が作動状態内となるまで、該診断結果をチェックし続ける。電動モーター／発電機の診断結果が作動パラメータ内となった場合、制御ユニットは、ＭＡＰ制御モードに移行する。どの制御モードを使用するかを決定するため、制御ユニット２２は、エンジン温度が所定の温度を超えるか否かを、エンジン冷却剤温度センサー２９からの信号に基づいてチェックする（ステップ５４）。エンジン冷却剤の温度が所定の温度より低くなった場合、制御ユニットは、ＭＡＰ制御モードＡへと移行する（ステップ５６）。エンジン冷却剤温度が所定の温度より高くなった場合、制御ユニットは、ＭＡＰ制御モードＢに移行する（ステップ５８）。上記で説明したように、エンジン温度が所定の作動温度を超えて高くなった場合、内部表面（バルブ及び吸引マニホルド）は、高いＭＡＰ値が受容不可能なほど高濃度の炭化水素の排気物を生じさせないように、注入された燃料を蒸発させるのに十分に加熱される。かくして、本発明の実施例によれば、ＭＡＰ制御システムは、エンジン温度に応じて、モードＡ又はモードＢのいずれかに移行する。制御ユニット２２は、電動モーター／発電機の診断結果及びエンジン冷却剤温度を監視し続ける。例えば、ＩＣＥ１０が最初に低温始動から開始される場合、制御ユニット２２は、最初に、制御モードＡに移行する（電動モーター／発電機の診断結果が作動パラメータ内にあると仮定する）。ＩＣＥ１０が、所定の温度よりも高い温度にまで加熱するのに十分な時間の間、作動した後、制御ユニット２２は、該制御ユニットが、エンジンが所定の温度より高いということを検出したとき制御モードＢに移行する（再び、電動モーター／発電機の診断結果が作動パラメータ内のままであると仮定する）。

ＭＡＰ制御モードＡは、内燃エンジンのマニホルド絶対圧力を、許容可能な最大限界値と最小限界値との間に維持し、マニホルド絶対圧力の変化率を許容可能な最大率に制限しようとする。ＭＡＰ制御モードＢは、ＭＡＰの最大変化率を制限することだけを試みる。ＭＡＰに関する許容可能な限界値と、ＭＡＰの許容可能な最大変化率とは、環境上受容可能な低濃度の炭化水素の排気物を生成する値である。

図３Ａは、エンジン作動温度が所定の温度より低く、制御ユニット２２がＭＡＰ制御モードＡに入った場合に続行される工程を示している。制御ユニット２２は、様々なエンジンセンサーから信号を受け取り、スロットルフラップ２の位置、加速ペダル２５の位置、車両速度、クランクシャフトＲＰＭ、及び、トランスミッションギアを決定し、これらの検出された条件に基づいて所望の総クランクシャフトトルクを計算する。制御ユニットは、現在のエンジン温度と、ＩＣＥがこの量のトルクを提供したならば生じたであろう吸引空気温度とに基づいて、マニホルド絶対圧力と、マニホルド絶対圧力の増減率とを更に計算する（ステップ６０）。制御ユニットは、エンジン温度、吸引空気温度等に基づいて、許容可能なＭＡＰの最大値及び最小値と、許容可能なＭＡＰの増減率の最大値（即ち、適切な低濃度排気の燃料燃焼をなおも提供する）と、を更に計算する（ステップ６２）。次に、制御ユニットは、ＭＡＰ、又は、所望のトルクを提供するのに要求されるＭＡＰの変化率が、計算された許容可能なＭＡＰ範囲の外部にあるか否かを計算する（ステップ６４）。要求されたＭＡＰがＭＡＰ作動範囲以内にある場合、電動モーター／発電機の負荷平準化は要求されない（ステップ６６）。制御ユニットは、スロットルフラップを開閉し、燃料インジェクタパルス幅を調整し、ＩＣＥシリンダーが、所望のトルクを生成するのに必要とされる適切な燃料／空気混合物を有することを確実にする。要求されたＭＡＰ又はＭＡＰの変化率が許容可能な作動範囲以内にはない場合、負荷平準化が要求される。制御ユニットは、現在の電動モーター／発電機の診断結果に基づいて、ＭＧ１６がモーターとして作動するべき場合にＭＧ１６がＩＣＥに提供することができる最大の正のトルク、又は、ＭＧ１６が発電機として作動するべき場合にＭＧがＩＣＥに負荷を与えることができる最大の負のトルクを計算する（ステップ６８）。制御ユニットは、電動モーター／発電機から利用可能なトルクが、要求された動力伝達トルクと、ＩＣＥが許容可能なＭＡＰ範囲以内に収まっている間に提供することができるトルクと、の間の差異より大きいか否かを判定する（ステップ７０）。トルクのこの差異は、ＩＣＥを負荷平準化するため必要とされるトルクである。ＭＧがＩＣＥに提供することができるトルク（正又は負）が、ＩＣＥを負荷平準化するために必要とされるトルクより大きい場合、制御ユニットは、エンジンを負荷平準化し且つＩＣＥのＭＡＰを許容可能な範囲内に維持するため必要とされるトルクの量が如何なる量であっても、ＭＧが該トルクを（カップリング２０を介して）ＩＣＥに供給するようにさせる（ステップ７２）。これと同時に、制御ユニットは、スロットルフラップ及び燃料インジェクタパルス幅を調整し、ＩＣＥのシリンダーが所望のトルクを生成するため必要とされる適切な燃料／空気の混合物を持つことを確実にする。制御ユニットは、圧力センサー１４を介してＭＡＰを監視し、ＭＡＰ圧力の制限値を達したとき、スロットルフラップを拘束する。ＩＣＥに関するトルク要求量及び又はトルク要求量の変化率は、許容可能なＭＡＰ変化率が所望のトルクを生成するため破られ得るようなものである場合、制御ユニットは、スロットルフラップの開閉を最大可能な範囲に制限し、ＭＡＰが、許容可能なＭＡＰ変化率を超える率で変化させないようにする。しかし、電動モーター／発電機からのトルクが、ＩＣＥを負荷平準化するため必要となるトルクより小さい場合、又は、ＭＧが十分迅速にトルクを提供できない場合には、本発明の一実施例に従って、制御ユニットは、ＭＧに最大トルク又は最大トルク変化率を提供させ、ドライバーのトルク要求量を満足させるため許容可能なＭＡＰ範囲を破ることを可能にする(ステップ７４)。本発明に係るマニホルド絶対圧力制御法は、連続的になる。制御ユニット２２は、矢印８０により指し示されるような連続的態様に基づいて、エンジン及び環境の状態並びにドライバーの要求を監視し続ける。

図３Ｂは、エンジン作動温度が所定温度を超え、制御ユニット２２がＭＡＰ制御モードＢに入る場合に引き続く工程を示している。制御ユニット２２は、様々なエンジンセンサーからの信号を受信し、スロットルフラップ２９の位置、加速ペダル２５の位置、車両速度、クランクシャフトＲＰＭ，及び、トランスミッションギアを決定し、これらの検出された条件に基づいて、所望の総クランクシャフトトルクを計算する。制御ユニットは、現在のエンジン温度及びＩＣＥがこの量のトルクを提供したならば生じたであろう吸引空気温度に基づいて、マニホルド絶対圧力の増減率も計算する(ステップ９０)。制御ユニット２２は、エンジン温度、吸引空気温度等に基づいて、許容可能なＭＡＰ増減率の最大値(適切な低濃度の排気物を与える燃料燃焼をなおも提供する)を計算する(ステップ９２)。次に、制御ユニットは、所望のトルクを提供するのに要求されるＭＡＰの変化率が計算された許容可能なＭＡＰ範囲外にあるか否かを計算する（ステップ９４）。要求されたＭＡＰ変化率がＭＡＰ作動範囲内にある場合、電動モーター／発電機の負荷平準化は要求されない（ステップ９６）。制御ユニットは、スロットルフラップを開閉し、燃料インジェクタパルス幅を調整し、ＩＣＥシリンダーが、所望のトルクを生成するのに必要とされる適切な燃料／空気混合物を持つことを保証する。要求されたＭＡＰ変化率が許容可能な作動範囲内にはない場合、負荷平準化が要求される。制御ユニットは、現在の電動モーター／発電機の診断結果に基づいて、ＭＧがモーターとして機能するべき場合にはＭＧ１６がＩＣＥに提供することができる最大の正トルクを計算し、ＭＧが発電機として機能するべき場合にはＭＧがＩＣＥに負荷を与えることができる最大の負のトルクを計算する（ステップ９８）。制御ユニットは、電動モーター／発電機から利用可能なトルクが、要求された動力伝達トルクと、ＩＣＥが、許容可能なＭＡＰ範囲内に留まる間に提供することが可能なトルクとの間の差異よりも大きいか否かを判定する（ステップ１００）。このトルクの差異は、ＩＣＥを負荷平準化するため必要とされるトルクである。ＭＧがＩＣＥに提供することができるトルク（正又は負）がＩＣＥを負荷平準化するため必要とされるトルクよりも大きい場合、制御ユニットは、エンジンを負荷平準化しつつＩＣＥのＭＡＰを許容可能な範囲内に維持するため必要となるトルクの量が如何なる量であれ、ＭＧが該トルクをＩＣＥに供給するようにさせる（ステップ１０２）。これと同時に、制御ユニットは、スロットルフラップ及び燃料インジェクタパルス幅を調整し、所望のトルクを生成するため必要となる適切な燃料／空気の混合物をＩＣＥシリンダーが持つことを確実にする。ＩＣＥ上のトルク要求量及びトルク要求量の変化率が、所望のトルクを生成するため許容可能なＭＡＰの変化率を破り得るようなものである場合、制御ユニットは、スロットルフラップの開閉を、許容可能なＭＡＰ変化率を超える率でＭＡＰを変化させないように最大限、制限する。しかし、電動モーター／発電機からのトルクが、ＩＣＥを平準化するため必要となるトルクよりも小さい場合、又は、ＭＧが、十分迅速にトルクを提供することができない場合、本発明の一実施例によれば、制御ユニットは、ＭＧが最大トルク又は最大トルクの変化を提供するようにさせ、許容可能なＭＡＰ範囲が、ドライバーのトルク要求量を満足させるため破られることを可能にする（ステップ１０４）。本発明に係るマニホルド絶対圧力制御法は、連続的になされる。制御ユニット２２は、矢印１０６により指し示されたような連続的な態様に基づいて、エンジン及び環境の状態、並びに、ドライバーの要求量を監視し続ける。

様々な一例としての実施例が、本発明の前記した詳細な説明で与えられたが、多数の変更が存在することが認められるべきである。一例としての実施例は、単なる例にしか過ぎず、本発明の範囲、用途、又は、構成を如何なる仕方においても制限するものではないことも認められるべきである。前述した詳細な説明は、当業者に、本発明の一例としての実施例を実施するための便利なロードマップを提供するであろう。添付された請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱すること無く、例示としての実施例に説明された機能及び要素の構成において様々な変形をなし得ることが理解されるべきである。

図１は、本発明の実施例に係る並列ハイブリッドマニホルド絶対圧力制御システムを概略的に示す。 図２は、許容可能なマニホルド絶対圧力範囲を概略的に表す。 図３は、内燃エンジンの吸引マニホルド内でマニホルド絶対圧力を制御するための本発明の実施例に係るプロセスを、フローチャートの形態で、概略的に示す。 図３Ａは、内燃エンジンの吸引マニホルド内でマニホルド絶対圧力を制御するための本発明の実施例に係るプロセスを、フローチャートの形態で、概略的に示す。 図３Ｂは、内燃エンジンの吸引マニホルド内でマニホルド絶対圧力を制御するための本発明の実施例に係るプロセスを、フローチャートの形態で、概略的に示す。

Claims (11)

1. 電動モーター／発電機と並列に内燃エンジンを備えるハイブリッド電気自動車においてマニホルド絶対圧力を制御するための方法であって、
   前記ハイブリッド電気自動車上でトルク要求量を監視し、
   前記内燃エンジンのマニホルド絶対圧力を監視し、
   前記内燃エンジンの作動温度を測定し、
   前記トルク要求量に合致するため前記内燃エンジンからトルクを供給し、
   前記内燃エンジンから供給されたトルクと前記トルク要求量との間の差異を補うため、及び、該内燃エンジンのマニホルド絶対圧力を許容可能な範囲内に維持するため、前記モーター／発電機からトルクを供給する、各工程を備え、
   前記モーター／発電機からトルクを供給する前記工程では、前記作動温度が所定の温度値より低下した場合、前記マニホルド絶対圧力を、予め選択された最大圧力値と予め選択された最小圧力値との間に維持すると共に、マニホルド絶対圧力の変化率を予め選択された変化率より小さい状態に維持し、
   前記作動温度が所定の温度値以上となった場合、マニホルド絶対圧力の変化率を予め選択された変化率より小さい状態に維持する制御のみを実行する、方法。
   
2. 前記モーター／発電機からトルクを供給する工程は、前記内燃エンジンにより供給されたトルクを増補するため正のトルクを供給する工程を備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記モーター／発電機からトルクを供給する工程は、前記マニホルド絶対圧力の変化率を制限するため、前記内燃エンジンにより供給されたトルクに対抗する負のトルクを供給する工程を備える、請求項１に記載の方法。
4. 前記モーター／発電機からトルクを供給する工程は、前記ハイブリッド電気自動車の前記トルク要求量に合致させるため必要となるよりも大きいレベルで、前記内燃エンジンからトルクを供給する工程を備える、請求項３に記載の方法。
5. 電動モーター／発電機と並列に内燃エンジンを備えるハイブリッド電気自動車においてマニホルド絶対圧力を制御するための方法であって、
   前記内燃エンジンの温度を監視し、
   前記ハイブリッド電気自動車のトルク要求量を監視し、
   監視された温度に応答して、前記内燃エンジンの吸引マニホルドで測定されたマニホルド絶対圧力並びにマニホルド絶対圧力の変化率の環境上受容可能な範囲を決定し、
   環境上受容可能である、マニホルド絶対圧力の範囲並びにマニホルド絶対圧力の変化率を超えることが無いという条件下で、前記内燃エンジンにより供給することができる最大トルクを決定し、
   前記電動モーター／発電機により供給することができる最大トルクを決定し、
   前記電動モーター／発電機により供給することができる最大トルクが、前記トルク要求量と、環境上受容可能であるマニホルド絶対圧力の範囲並びにマニホルド絶対圧力の変化率を超えることが無いという条件で決定された前記内燃エンジンにより供給することができる最大トルクと、の間の差異以上であるか否かを決定し、
   前記車両トルク要求量を供給するため、前記内燃エンジンにより供給されたトルクを前記電動モーター／発電機により供給されたトルクで増補する、各工程を備える、方法。
6. 前記内燃エンジンにより供給されたトルクを前記電動モーター／発電機により供給されたトルクで増補する前記工程は、前記電動モーター／発電機から正のトルクを供給する工程を備える、請求項５に記載の方法。
7. 前記内燃エンジンにより供給されたトルクを前記電動モーター／発電機により供給されたトルクで増補する前記工程は、最大の許容可能なマニホルド絶対圧力又は最大の許容可能なマニホルド絶対圧力の増加率を超えることを回避するように前記電動モーター／発電機から正のトルクを供給する工程を備える、請求項６に記載の方法。
8. 前記内燃エンジンにより供給されたトルクを前記電動モーター／発電機により供給されたトルクで増補する前記工程は、マニホルド絶対圧力又はマニホルド絶対圧力の減少率を最小の許容可能な値を超えた状態に維持するように、前記内燃エンジンにより供給されたトルクに対抗して前記電動モーター／発電機から負のトルクを供給する工程を備える、請求項５に記載の方法。
9. 環境上受容可能な範囲を決定する前記工程は、前記内燃エンジンのシリンダーに注入される燃料が環境上受容可能な態様で燃焼される範囲のエンジン温度の関数として、最大のマニホルド絶対圧力変化率と、最大のマニホルド絶対圧力と、最小のマニホルド絶対圧力と、を決定する工程を備える、請求項５に記載の方法。
10. 前記増補工程は、前記内燃エンジンの吸引マニホルド内で測定されたときのマニホルド絶対圧力及びマニホルド絶対圧力の変化率が環境上受容可能な範囲を超え無い状態で車両トルク要求量を供給するため、前記内燃エンジンにより供給されるトルクを、前記電動モーター／発電機により供給されるトルクで増補する工程を備える、請求項５に記載の方法。
11. 前記増補工程は、
    前記電動モーター／発電機により供給することができる最大トルクがトルク要求量と最大トルクとの間の差異よりも小さいと判定したことに応答して、前記内燃内燃エンジンにより供給されたトルクを前記電動自動車から利用可能な最大トルクで増補し、
    前記トルク要求量に合致させるため、マニホルド絶対圧力及びマニホルド絶対圧力の変化率が環境上受容可能な範囲を超えること無く前記内燃エンジンにより供給することができる最大トルクを超えるトルクを前記内燃エンジンから供給する、各工程を備える、請求項５に記載の方法。

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