JP3966141B2 - POWER OUTPUT DEVICE, HYBRID TYPE POWER OUTPUT DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF, AND HYBRID VEHICLE - Google Patents

POWER OUTPUT DEVICE, HYBRID TYPE POWER OUTPUT DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF, AND HYBRID VEHICLE Download PDF

Info

Publication number
JP3966141B2
JP3966141B2 JP2002290402A JP2002290402A JP3966141B2 JP 3966141 B2 JP3966141 B2 JP 3966141B2 JP 2002290402 A JP2002290402 A JP 2002290402A JP 2002290402 A JP2002290402 A JP 2002290402A JP 3966141 B2 JP3966141 B2 JP 3966141B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ignition
power output
engine
catalyst
combustion chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002290402A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004124826A (en
Inventor
敏夫 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2002290402A priority Critical patent/JP3966141B2/en
Publication of JP2004124826A publication Critical patent/JP2004124826A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3966141B2 publication Critical patent/JP3966141B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the quantity of the harmful material such as NOx contained in the exhaust gas or in the gas immediately after being discharged from an engine, independently of a possibility of realizing catalyzer warm-up in a short time. <P>SOLUTION: In a hybrid type power output device including a motor generator device, control is performed to start an increase in the quantity of the air to be fed to a combustion chamber (figure (b)) after a certain period passed after starting a processing for delaying ignition timing in an ignition plug in comparison with the ignition timing in the latest condition (figure (a)). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼室及び点火プラグ等を含むエンジンを備えてなる動力出力装置及び該エンジンに加えてモータジェネレータ装置を備えたハイブリッド型の動力出力装置の技術分野に属する。また、本発明は、エンジンの制御方法及びハイブリッド型の動力出力装置の制御方法の技術分野にも属し、また、前記ハイブリッド型の動力出力装置を含むハイブリッド車両の技術分野にも属する。
【0002】
【従来の技術】
伝統的なレシプロエンジンに代表されるこの種のエンジンでは、クランク軸にコンロッド(コネクティングロッド)を介して接続されるピストンは、吸気、圧縮、膨張及び排気の全工程を通じて往復移動する。このようなピストンの往復運動、ないしエンジンの出力態様は、ノッキング防止その他の目的の下、適当に調整されることがある。これは具体的には、プラグの点火時期の調整を通して行われる。この点火時期の調整は、エンジン吸入空気量(本明細書においては、略して「吸気量」ということがある。)、エンジン回転数に基づいて定められる基本点火時期を基準として、冷却水温度等その他の運転状況に基づき適当な方法により求められる進角量及び遅角量を加減すること等により行われる。
【0003】
このような点火時期の調整が行われる具体的な例は、例えば特許文献1等に開示されている。この公報においては、エンジンの暖気を促進させるため、アイドリング回転が上昇している最中に、車両走行速度に応じて、点火時期を遅角させるという技術が開示されている。これによれば、エンジンの暖気促進効果を維持しつつも、低速走行時における車速の出しすぎや減速感の低下を防止するという効果が得られる。
【0004】
そして、特許文献1では特に、エンジンの暖気促進効果が維持されるということから、同時に、排気浄化装置中の触媒の暖気促進を図ることができるという点が指摘されている。なお、排気管路の途上に設けられる前記の触媒は、通常、所定の温度以上にならないと活性化されず、十分な浄化性能を発揮することができない。すなわち、上述の点火時期を遅角させる技術によれば、暖気促進効果の維持により、比較的早期に触媒を活性化させることができるのである。
【0005】
他方で、例えば特許文献2、特許文献3等に開示されているように、ハイブリッド車両に好適に搭載されるいわゆるハイブリッド型の動力出力装置が開発されている。この種のハイブリッド型の動力出力装置では、例えば、要求される動作状態に応じて適宜、モータジェネレータ装置をエンジンの駆動力で回転されるジェネレータ(発電機)として利用して或いはモータジェネレータ装置に含まれる専用のジェネレータを利用して、バッテリに充電する。また、モータジェネレータ装置をバッテリから電源供給を受けて回転するモータ(電動機)として利用して或いはモータジェネレータ装置に含まれる専用のモータを利用して、駆動軸を単独で或いはエンジンと共に回転させる。そして、この種の動作出力装置は、パラレルハイブリッド方式とシリーズハイブリッド方式とに大別される。前者では、駆動軸をエンジンの出力の一部により回転させると共にモータジェネレータ装置の駆動力により回転させる。後者では、エンジン出力はモータジェネレータ装置による充電に専ら用いられ、駆動軸をモータジェネレータ装置の駆動力により回転させる。
【0006】
このようなハイブリッド型の動力出力装置においても、通常のエンジンが搭載されている以上、上に触れた暖気促進効果に係る技術を適用することは可能である。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−26138号公報
【特許文献2】
特開平9‐47094号公報
【特許文献3】
特開2000−324615号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来におけるエンジン暖気、或いは触媒暖気については、次のような問題点があった。すなわち、特許文献1によれば、たしかに、触媒暖気を比較的早期に実現することができるものの、点火時期を遅角させるという手段には限界があるということである。まず、単に点火時期を遅角させるという手段のみは採りえない。これでは、エンジンの回転数が低落するからである。したがって、点火時期を遅角させるのであれば、それと同時に通常は、その遅角量に応じるように、吸気量の増大を図るという方法が採られることになる。また、このように吸気量の増大を図るにしても、通常のエンジンの場合、余りに遅角量を大きくしてしまうと、エンジンストールが起こり得るため、遅角させ得る量には自ずと制限がある。なお、特許文献1においては、エンジン冷間時であってそのアイドリング回転数を上昇させている最中、即ち吸気量がそもそも増大されている最中に、点火時期を遅角させることから、特に問題が生じるわけではない。
【0009】
しかしながら、上述した通常の手法では、新たな問題が浮上する。すなわち、点火遅角の開始と同時に、吸気量の増大を始める態様では、第一に、遅角量と吸気量との間に前者の増加が後者の増加をもたらすという関係があることから、排気ガス中の有害物質濃度が高まるという不具合が生じてしまうのである。また、第二に、吸気量が増えれば、当然に比較的大量の排気が行われることになるが、この時点においては、触媒が未だ活性状態にはないので、有害物質濃度の高いガスがそのまま外部へ放出されてしまうことになり、一時的にせよ、NOx等の外部排出量が増大するという難点があったのである。なお、この点に着目すると、特許文献1では、吸気量の増大がそもそも図られているという事情から、一層問題があるとも考えられる。
【0010】
なお、上述においては、NOxについてのみ触れたが、排気ガス中に含まれるHCについても同様な問題が生じる。
【0011】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、触媒暖気を早期に実現可能であるにもかかわらず、排気ガス中、或いはエンジン排出直後のガス中におけるNOx等の有害物質量を減少させることの可能な動力出力装置及びハイブリッド型の動力出力装置、並びにエンジン及びハイブリッド型の動力出力装置の制御方法、並びにハイブリッド車両を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の動力出力装置は、上記課題を解決するため、燃焼室及び該燃焼室に備えられた点火プラグを含むエンジンと、前記燃焼室内に形成された混合気に点火を行う点火手段と、前記燃焼室内に空気を送り込む吸気手段と、前記燃焼室から排出されるガスを触媒によって浄化する排気浄化手段と、前記触媒を暖気する制御として、前記点火手段によって前記点火プラグにおける点火のタイミングを従前の状態より遅らせる点火遅角処理を開始した後、前記ガスの中における有害物質の濃度が所定の濃度閾値を下った場合に、前記燃焼室に送り込まれる空気の量を増大させる吸気量増大処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御する制御手段とを備えている。
【0013】
本発明の動力出力装置によれば、エンジンを構成する燃焼室及び該燃焼室内に備えられる点火プラグに関し、燃焼室内に形成された混合気に点火を行う点火手段と、燃焼室内に空気を送り込む吸気手段とが設けられている。更に、本発明では、これらを制御する制御手段が備えられており、該制御手段は、前記触媒を暖気する制御として、点火プラグにおける点火のタイミングを従前の状態より遅らせる点火遅角処理を開始した後、前記ガスの中における有害物質の濃度が所定の濃度閾値を下った場合に、前記燃焼室に送り込まれる空気の量を増大させる吸気量増大処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御することが可能となっている。
【0014】
これによれば、まず、点火時期の遅角によって、エンジンより排出されるガスの温度を上昇させることができる。これは、点火時期の遅角によって、燃焼室内においていわゆる「後燃え」が生じることによる。これにより、第一に、エンジンそれ自体の暖気を促進させることができる。また特に、第二に、燃焼室から排出されるガスを浄化する排気浄化手段を構成する触媒の暖気を促進させることができる。この作用によれば、例えば当該動力出力装置の始動後、エンジンが未だ暖気されていない状態などにおいて、早期に触媒暖気を完了させ、該触媒を活性化させることができるという利点が得られる。
【0015】
そして、本発明では更に、前述の点火遅角処理の開始の後、前記ガスの中における有害物質の濃度が所定の濃度閾値を下った場合に、吸気量増大処理が実施される。これにより次のような作用効果が得られる。すなわち、点火遅角が実行されると、エンジンの回転数の減少を防ぐため、これと同時に吸気量の増大が図られるのが通常である。しかしながら、点火遅角と吸気量増大を同時に行ってしまうと、それだけでエンジンから排出されるガス中の有害物質濃度を高めてしまう。また、点火遅角実行直後では、前述の触媒暖気は未だ十分実施されていないから、NOx或いはHC等といった有害物質の除去を完全に実施することができない。すると、燃焼室から排出されるガスは、有害物質を含んだまま外部へと排出されることになってしまう。
【0016】
そこで、本発明では、点火遅角が実行された後、燃焼室から排出されるガスの中における有害物質の濃度が、所定の濃度閾値を下るという場合に初めて、吸気量の増大を行うことにより、上述のような不具合を回避することができる。これは第一に、点火遅角が十分に進行した後には、一般に、吸気量の大小に関わらず、燃焼室から排出されるガスの中に占める有害物質の濃度が低下することによる。更に、所定の濃度閾値を下るという場合においては、吸気量の増大に伴い排気ガスの量が増大するとしても、燃焼室から排出されるガス中における有害物質の濃度はそもそも低下していることから、最終的に外部へと排出されるガス中の有害物質濃度もまたその相応分低減することができる。
【0017】
また第二に、この点火遅角の開始時点と、吸気量の増大の開始時点との間には、一定の経過時間が存在することにより、少なくともその間における触媒暖気は、従前よりもより促進されることによる。したがって、当該経過時間を好適に設定すれば、吸気量が増大した時点では、触媒が既に活性化されているという状態を作り出すことも不可能ではない。これによれば、最終的に外部に排出される排気ガス中の有害物質の濃度をも抑制することが可能となる。
【0018】
以上のように、本発明によれば、触媒暖気を有効に行いつつも、エンジンより排出されるガス中におけるNOx或いはHC等の有害物質の濃度を低減することができ、環境汚染をより生じさせ難いハイブリッド型の動力出力装置を提供することができる。
【0019】
なお、本発明にいう「エンジン」としては、火花点火燃焼を行う態様のもの、又は圧縮自着火燃焼を行う態様のもののいずれをも含む。ただし、圧縮自着火燃焼を行う「エンジン」については、通常、点火プラグが備えられておらず、また、吸気量は常に一定にされるのが通常であるから、本発明を圧縮自着火燃焼を行うエンジンに適用する場合においては、前述にいう「点火手段」、「吸気手段」等を、適当に定義換え等して考えるようにするとよい。すなわち、この場合、本発明は、「燃焼室を含むエンジンと、前記燃焼室内に形成された混合気に点火を行う点火手段と、燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃焼室から排出されるガスを触媒によって浄化する排気浄化手段と、前記触媒を暖気する制御として、前記燃料供給手段による前記燃料の供給のタイミングを従前の状態より遅らせる燃料噴射遅角処理を開始した後に、前記燃焼室に送り込まれる前記燃料の量を増大させる燃料量増大処理を開始するように前記燃料供給手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする動力出力装置」ということになり、これにより、上述した本発明に関する作用効果を略同様に享受することが可能である。なお、このような圧縮自着火燃焼を行うエンジンにおいて、その点火は、ピストンで圧縮した空気に対し、燃料噴射弁から燃料を噴射したタイミングで燃焼を開始することになる。したがって、上述にいう「点火手段」は、燃料を噴射するための手段(即ち、前記でいう「燃料供給手段」)に略同義ということができる。
【0022】
なお、本発明において、有害物質濃度を知るための手段としては、後述するように特別に有害物質濃度検出手段を設ける場合が想定される他、その他の種々のパラメータを利用して、該有害物質濃度を推定するという方法を用いてもよい。
【0023】
また、本発明にいう「有害物質」としては、例えばNOx又はHC等を挙げることができる。本明細書において、この「有害物質」という用語は、上述の物質を具体例として一貫して用いられている。
【0024】
本発明の動力出力装置の態様では、前記制御手段は、前記点火遅角処理を開始した後、前記ガスの中における有害物質の濃度が従前に比べて1/5〜1/10となった場合に、前記吸気量増大処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御する。
【0025】
この態様によれば、吸気量増大開始時点は、有害物質の濃度が従前の状態との対比において、相当程度低くなった(即ち、1/5〜1/10となった)場合に定められることになる。したがって、本態様によれば、より確実に排気ガス中における有害物質濃度を抑制することができる。
【0026】
このように、有害物質の濃度に基づき吸気量増大のタイミングを計る態様では、前記ガスの中における有害物質の濃度を検出する有害物質濃度検出手段が更に備えられているように構成するとよい。
【0027】
このような構成によれば、有害物質濃度をより直接的に知ることができるから、前述したような有害物質濃度を利用する各種態様において、吸気量増大開始時点の決定をより有効且つ適切に実施することができる。
【0028】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記制御手段は、前記点火遅角処理を開始した後、遅角量が所定の遅角閾値を越える場合に、前記吸気量増大処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御する。
【0029】
この態様によれば、点火遅角の処理開始時点から、該遅角量が所定の遅角閾値を越える場合において、即ち、相当程度に遅角が進行した場合においてはじめて、吸気量増大を開始する。この場合、遅角量(より一般的にいえば、点火時期)と燃焼室から排出されるガス中の有害物質濃度とは、前者が増えれば(即ち、点火時期がより遅角されれば)後者が減るという一定の関係にあることが知られているから、前述の「遅角閾値」を適当に定めておけば、遅角量を監視するのみでもって、前記ガス中の有害物質濃度の低減を推定することができる。このようなことから、本態様によれば、排ガス中の有害物質濃度を相当程度に低減することが可能となる。
【0030】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記制御手段は、前記点火遅角処理を開始した後、その開始時点から1〜3秒が経過した場合に、前記吸気量増大処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御する。
【0031】
この態様によれば、点火遅角の処理開始時点から、所定の時間(即ち、1〜3秒)が経過した時点において、吸気量増大を開始する。これによれば、より確実な指標をもって、吸気量増大を開始することができるから、上述した本発明に係る作用効果をより有効に享受することが可能となる。
【0032】
なお、点火遅角処理は、例えば、当初の点火時期が10〜20°BTDC(Before Top Dead Center)であって、目標の点火時期が10°ATDC(After Top Dead Center)である(すなわち、遅角量は20〜30°である)とすると、典型的には例えば、当該遅角の処理は10秒程度かけて実施される。このような典型的な場合を想定すると、本態様にかかる1〜3秒経過後の吸気量増大開始という処理は、極めて好適な態様の一つを提供することになる。
【0033】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記制御手段は、前記点火遅角処理を実施するかどうかを、前記触媒の状態に応じて決定する。
【0034】
この態様によれば、触媒を活性化させるための点火時期の遅角処理が、当該触媒の状態に応じて決定されることになるから、有効且つ適切に、触媒の暖気処理を行うことができる。
【0035】
この態様では、前記触媒の状態は、該触媒の温度に基づいて推知されるように構成するとよい。
【0036】
このような構成によれば、前述の触媒の状態は、当該触媒の温度に基づいて推知されることになる。すなわち、温度が相当程度低ければ、触媒は未活性状態にあると推知できるし、温度が相当程度高ければ、既に活性状態にあると推知することができる。そして、前者の場合では点火遅角処理を実施し、後者の場合では、あえて点火遅角処理を実施する必要はないなどと判断することができる。
【0037】
なお、本構成において、触媒の温度を知るためには、例えば、排気浄化手段に温度センサを付設するとともに、該温度センサの計測結果を観察することによればよい。また、このような直接的な手段によらずとも、触媒の温度は、これと密接に関連する諸々のパラメータとの間に一定の関数関係をもつから、例えば、該パラメータを知ることによって、これを間接的に推定することができる。ここに諸々のパラメータとは、具体的には例えば、エンジン回転数、吸気量等を挙げることができる。
【0038】
或いは、前述の触媒の状態に応じ点火遅角を実行する態様では、前記触媒の状態は、該触媒の劣化度に基づいて推知されるように構成するとよい。
【0039】
このような構成によれば、前述の触媒の状態は、当該触媒の劣化度に基づいて推知されることになる。すなわち、劣化度が相当程度低ければ、触媒は十分に機能している状態にあると推知できるし、劣化度が相当程度高ければ、十分に機能できない状態にあると推知することができる。そして、前者の場合では点火遅角処理は実施する必要がなく、後者の場合では点火遅角処理を実施する必要があるなどと判断することができる。
【0040】
なお、本構成において、触媒の劣化度を知るためには、例えば、排気浄化手段の上流側又は下流側に設けられた酸素センサからもたらされる軌跡長比を利用することができ、該劣化度は、該軌跡長比から推定することができる。また、排気浄化手段の下流側に有害物質濃度検出手段を設けておき、その検出結果を利用することができ、該劣化度は、有害物質濃度が高い場合には大きいと判断し、該濃度が低い場合には小さいなどと判断することができる。
【0041】
さらに、触媒の状態を知るために、本構成にかかる劣化度と、前述した触媒の温度との双方を利用する形態としても勿論よい。これによれば、「触媒の状態」を、より精度高く確定できることとなるのは言うまでもない。
【0042】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置は、上記課題を解決するために、前述の本発明の動力出力装置(但し、その各種態様を含む。)において、前記エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置を更に備えている。
【0043】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の他の態様では、エンジンの出力により発電し、或いは駆動軸を介して駆動力を出力するモータジェネレータ装置を備えている。このうち後者の性質によれば、駆動軸の回転は、モータジェネレータ装置によって実現される他、前記エンジンによっても実現可能(パラレルハイブリッド方式)であるから、例えばエンジンの出力が仮に低くても、モータジェネレータ装置を構成するモータによるアシストにより、十分な駆動力を得ることができる。また、前者の性質(発電)によれば、エンジンの出力を借りて、バッテリの充電を実現することが可能となるから、モータジェネレータ装置を構成するモータによる駆動軸に対する駆動力の付与は、特別な充電期間を設けるなどという必要なく、比較的長期にわたって実現可能となる(シリーズハイブリッド方式)。
【0044】
いずれにせよ、排気ガスを排出するエンジンの役割を相対的に縮小化することによって、燃料消費量を抑えるとともに、いわゆる環境汚染を招くこと等のない動力出力装置を提供することが可能となる。
【0045】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の一態様では、前記制御手段は、少なくとも、前記前記点火遅角処理を開始した後、前記吸気量増大処理を開始するまでの少なくとも一時点において、前記モータジェネレータ装置によって、前記エンジンの回転数を制御する。
【0046】
この態様によれば、点火遅角処理を開始した後、吸気量増大処理を開始するまでの少なくとも一時点において、エンジンの回転数がモータジェネレータ装置によって調整されることになる。ここで本発明によると、一般に、遅角の進行が先に行われ、吸気量の増大が遅れて行われることになるから、両者間には所定の経過時間が存在することになるが、この場合、当該経過時間中、エンジンの回転数は低落するおそれがある。これによると、当該ハイブリッド型の動力出力装置の動作や、これを搭載する車両等の動作に悪影響を及ぼす可能性がある。
【0047】
しかるに、本態様によれば、既述の経過時間中においては少なくとも、制御手段は、モータジェネレータ装置を用いることによってエンジンの回転数を制御する。つまり、上述のようにエンジンの回転数が低落するという場合には、モータジェネレータ装置によりこれを補うようなアシストを実行することが可能なのである。
【0048】
したがって、本態様によれば、前記経過時間中、当該ハイブリッド型の動力出力装置の動作や、これを搭載する車両等の動作に不整が出るなどという可能性を極めて小さくすることができる。
【0049】
この態様では、前記制御手段は、前記点火遅角処理が完全に完了するまでの間、前記モータジェネレータ装置によって、前記エンジンの回転数を制御する。
【0050】
このような構成によれば、前述したモータジェネレータ装置によるエンジンに対するアシストが、遅角処理が実行されている間中実施される。したがって、本構成によれば、前述した作用効果をより確実に享受することが可能となる。
【0051】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記制御手段は、前記燃焼室に送り込まれる空気の量を、増大された状態から従前の状態に戻す吸気量減少処理を開始した後に前記点火プラグにおける点火のタイミングを遅角された状態より進ませる点火進角処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御する。
【0052】
この態様によれば、触媒暖気制御のために、点火時期は遅角され、且つ、吸気量は増大されている状態からみて、点火時期は進角され、且つ、吸気量は減少されることになる。要するに、本態様によれば、上述した点火遅角の実行により触媒暖気が行われている状態が、従前の状態に戻されることになる。
【0053】
ここで本態様では特に、点火時期の進角処理が、吸気量減少処理の前に実施される。
【0054】
ここで、吸気量と燃焼室から排出されるガス中の有害物質濃度との間には、前者が減れば後者も減るという一定の関係があることが知られているから、吸気量を十分に減らせば、前記ガス中の有害物質濃度も十分に減らすことが可能となる。他方、遅角量と有害物質濃度とは前述したように前者が増えれば後者が減る、即ち、前者が減れば後者が増えるという一定の関係にあり、これを更に換言すれば、点火進角が進めば有害物質濃度が高まるということになる。つまり、本態様によれば、点火進角の実行により有害物質濃度の高まりが生じるところ、それ以前に吸気量を十分に減らしておくことで有害物質濃度を低下せしめておくことにより、この後者の効果が前者の効果を上回るようにしておけば、正味、有害物質濃度の低減を実現することができるということになるのである。
【0055】
この点、仮に、吸気量の減少と点火進角を同時に実施してしまうと、次に述べるような不都合がある。すなわち、この場合には、点火進角の開始段階では、吸気量の減少も始まったばかりだから、未だ比較的大量の空気が燃焼室内に送り込まれる状態が作り出されることになるが、これでは、前述した吸気量と有害物質濃度との関係から、有害物質濃度の高い排気ガスが排出されてしまうおそれが大きくなるのである。
【0056】
しかるに、本態様では、吸気量の減少がまず先に行われ、その後に、点火進角が実行されることから、上述したような不具合は生じないのである。
【0057】
この態様では、前記制御手段は、前記吸気量減少処理を開始した後、前記空気の量が所定閾値を下る場合に、前記点火進角処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御する。
【0058】
このような構成によれば、前述の点火進角は、吸気量が所定閾値を下回るときに開始されることになるから、当該所定閾値を適当に定めておけば、前述した作用効果をより確実に享受することが可能となる。
【0059】
なお、本態様にいう「空気の量が所定閾値を下る」という状態の実際の検出は、例えば、空気の量それ自体を観測することによって実現することもできるし、該空気の量を、これと密接に関連する他の諸々のパラメータから推定することによって実現することもできる。さらには、これら諸々のパラメータの少なくとも一つにつき、当該パラメータ独自の閾値を予め設定しておき、該パラメータが該閾値を下回る又は上回る場合において、「空気の量が所定閾値を下る」という状態そのものを推定する、という場合であってもよい。
【0060】
また、上述した、吸気量減少処理及び点火進角処理を含む二つの態様は、当然に、上述した本発明のハイブリッド型の動力出力装置に対してもあてはめることが可能である。
【0061】
本発明のハイブリッド車両は、上記課題を解決するために、上述した本発明のハイブリッド型の動力出力装置(但し、その各種態様を含む。)と、該動力出力装置が搭載される車体本体と、該車体本体に取り付けられるとともに前記駆動軸を介して出力される前記駆動力により駆動される車輪とを備えている。
【0062】
本発明のハイブリッド車両によれば、上述した本発明のハイブリッド型の動力出力装置を具備してなるので、触媒暖気を促進させながら、しかも有害物質濃度を低下せしめることが可能となる。
【0063】
本発明のエンジンの制御方法は、上記課題を解決するために、燃焼室及び該燃焼室に備えられた点火プラグを含むエンジンを制御する制御方法であって、前記点火プラグにおける点火のタイミングを従前の状態よりも遅らせる第1工程と、前記燃焼室に送り込まれる空気の量を増大させる第2工程と、前記燃焼室に送り込まれる空気の量を従前の状態に戻す第3工程と、前記点火プラグにおける点火のタイミングを遅角された状態より進ませる第4工程とを含み、前記第2工程の開始時点は、前記第1工程の開始時点よりも遅く、前記第4工程は、前記第3工程の開始後に実施される。
【0064】
本発明のエンジンの制御方法によれば、上述した本発明の動力出力装置と同様に、点火遅角の実行により、触媒の早期活性化を実現することができる。また、点火遅角の処理(第1工程)の開始時点の後に、吸気量増大(第2工程)の開始が行われることになるから、燃焼室から排出されるガス中の有害物質濃度を低減することができる。また、上述した本発明のハイブリッド型の動力出力装置の一態様と同様に、前述の点火遅角且つ吸気量大の状態が、従前の状態に戻されることになり、この際特に、点火進角の実行(第4工程)は、吸気量の減少工程(第3工程)よりも後に実施されることから、燃焼室から排出されるガスの中における有害物質の濃度を低下せしめることが可能となる。
【0067】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の制御方法は、上記課題を解決するために、前述した本発明のエンジンの制御方法(但し、その各種態様を含む。)において、前記エンジンには、その出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置が接続されており、前記第1工程の少なくとも一時点において、前記モータジェネレータ装置によって、前記エンジンの回転数を制御する工程を含む。
【0068】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の制御方法によれば、点火遅角処理(第1工程)が行われている最中の少なくとも一時点において、モージェネレータ装置によって、エンジンの回転数の制御が行われる。これによれば、点火遅角処理に伴うエンジン回転数の減少を補うように、モータジェネレータ装置によるアシストを行うこと等が可能となるから、該点火遅角処理実施中に生じ得るハイブリッド型の動力出力装置の不整動作や、これを搭載する車両等の不整動作等を抑制することができる。
【0069】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【0070】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、本発明に係るハイブリッド型の動力出力装置を、パラレルハイブリッド方式のハイブリッド車両に適用したものであり、更に、本発明に係る動力出力装置の制御方法は、当該ハイブリッド車両において実行されるものである。
【0071】
(ハイブリッド車両の基本構成及び動作)
先ず、本実施形態のハイブリッド車両の構成について図1を用いて説明する。ここに図1は、本実施形態のハイブリッド車両における動力系統のブロック図である。
【0072】
図1において、本実施形態のハイブリッド車両の動力系統は、エンジン150、モータジェネレータ装置の一例を構成するモータジェネレータMG1及びMG2、これらのモータジェネレータMG1及びMG2を夫々駆動する駆動回路191及び192、これらの駆動回路191及び192を制御する制御ユニット190、並びにエンジン150を制御するEFIECU(Electrical Fuel Injection Engine Control Unit)170を備えて構成されている。
【0073】
本実施形態では、エンジン150は、ガソリンエンジンである。
【0074】
エンジン150は、クランクシャフト156を回転させる。エンジン150の運転は、EFIECU170により制御されている。EFIECU170は、内部にCPU、ROM、RAM等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、CPUがROMに記録されたプログラムに従い、エンジン150の燃料噴射量や回転速度その他の制御を実行する。図示を省略したが、これらの制御を可能とするために、EFIECU170にはエンジン150の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。
【0075】
モータジェネレータMG1及びMG2は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ132及び142と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ133及び143とを備える。ステータ133及び143は、ケース119に固定されている。モータジェネレータMG1及びMG2のステータ133及び143に巻回された三相コイルは、夫々駆動回路191及び192を介してバッテリ194に接続されている。
【0076】
駆動回路191及び192は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジスタを2つ1組で備えたトランジスタインバータである。駆動回路191及び192は夫々、制御ユニット190に接続されている。制御ユニット190からの制御信号によって駆動回路191及び192のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ194とモータジェネレータMG1及びMG2との間に電流が流れる。
【0077】
モータジェネレータMG1及びMG2は夫々、バッテリ194からの電力の供給を受けて回転駆動するモータ(電動機)として動作することもできる(以下適宜、この運転状態を“力行”と呼ぶ)。或いは、ロータ132及び142が外力により回転している場合には三相コイルの両端に起電力を生じさせるジェネレータ(発電機)として機能してバッテリ194を充電することもできる(以下適宜、この運転状態を“回生”と呼ぶ)。
【0078】
エンジン150とモータジェネレータMG1及びMG2とは夫々、プラネタリギヤ120を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ120は、遊星歯車とも呼ばれ、以下に示す夫々のギヤに結合された3つの回転軸を有している。プラネタリギヤ120を構成するギヤは、中心で回転するサンギヤ121、サンギヤの周辺を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤ123、及びその外周で回転するリングギヤ122である。プラネタリピニオンギヤ123はプラネタリキャリア124に軸支されている。本実施形態のハイブリッド車両では、エンジン150のクランクシャフト156はダンパ130を介してプラネタリキャリア軸127に結合されている。ダンパ130はクランクシャフト156に生じる捻り振動を吸収するために設けられている。モータジェネレータMG1のロータ132は、サンギヤ軸125に結合されている。モータジェネレータMG2のロータ142は、リングギヤ軸126に結合されている。リングギヤ122の回転は、チェーンベルト129を介して駆動軸112、更に車輪116R及び116Lに伝達される。
【0079】
次に以上の如く構成された本実施形態のハイブリッド車両の動力系統における動作について説明する。
【0080】
先ず、プラネタリギヤ120の動作について図2及び図3を参照して説明する。
【0081】
プラネタリギヤ120は、上述した3つの回転軸のうち、2つの回転軸の回転数及びトルク(以下適宜、両者をまとめて“回転状態”と呼ぶ)が決定されると残余の回転軸の回転状態が決まるという性質を有している。各回転軸の回転状態の関係は、機構学上周知の計算式によって求めることができるが、共線図と呼ばれる図により幾何学的に求めることもできる。
【0082】
図2に共線図の一例を示す。縦軸が各回転軸の回転数を示している。横軸は、各ギヤのギヤ比を距離的な関係で示している。サンギヤ軸125(図中のS)とリングギヤ軸126(図中のR)を両端にとり、位置Sと位置Rの間を1:ρに内分する位置Cをプラネタリキャリア軸127の位置とする。ρはリングギヤ122の歯数に対するサンギヤ121の歯数の比である。こうして定義された位置S、C及びRに、夫々のギヤの回転軸の回転数Ns、Nc及びNrをプロットする。プラネタリギヤ120は、このようにプロットされた3点が必ず一直線に並ぶという性質を有している。この直線を動作共線と呼ぶ。動作共線は2点が決まれば一義的に決まる。従って、動作共線を用いることにより、3つの回転軸のうち2つの回転軸の回転数から残余の回転軸の回転数を求めることができる。
【0083】
また、プラネタリギヤ120では、各回転軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示したとき、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性質を有している。具体例として、プラネタリキャリア軸127に作用するトルクをTeとする。このとき、図2に示す通り、トルクTeに相当する大きさの力を位置Cで動作共線に鉛直下から上に作用させる。作用させる方向はトルクTeの方向に応じて定まる。また、リングギヤ軸126から出力されるトルクTrを位置Rにおいて動作共線に、鉛直上から下に作用させる。図中のTes,Terは剛体に作用する力の分配法則に基づいてトルクTeを等価な2つの力に分配したものである。「Tes=ρ/(1+ρ)×Te」「Ter=1/(1+ρ)×Te」なる関係がある。以上の力が作用した状態で、動作共線図が剛体として釣り合いがとれているという条件を考慮すれば、サンギヤ軸125に作用すべきトルクTm1と、リングギヤ軸に作用すべきトルクTm2とを求めることができる。トルクTm1はトルクTesに等しくなり、トルクTm2はトルクTrとトルクTerとの差分に等しくなる。
【0084】
プラネタリキャリア軸127に結合されたエンジン150が回転をしているとき、動作共線に関する上述の条件を満足する条件下で、サンギヤ121およびリングギヤ122は様々な回転状態で回転することができる。サンギヤ121が回転しているときは、その回転動力を利用してモータジェネレータMG1により発電することが可能である。リングギヤ122が回転しているときは、エンジン150から出力された動力を駆動軸112に伝達することが可能である。図1に示した構成を有するハイブリッド車両では、エンジン150から出力された動力を駆動軸に機械的に伝達される動力と、電力として回生される動力に分配し、さらに回生された電力を用いてモータジェネレータMG2を力行して動力のアシストを行うことによって所望の動力を出力しながら走行することができる。こうした動作状態は、ハイブリッド車両の通常走行時に取り得る状態である。なお、全開加速時等の高負荷時には、バッテリ194からもモータジェネレータMG2に電力が供給され、駆動軸112に伝達する動力を増大している。
【0085】
また、上述のハイブリッド車両では、モータジェネレータMG1またはMG2の動力を駆動軸112から出力することができるため、これらのモータにより出力される動力のみを用いて走行することもできる。従って、車両が走行中であっても、エンジン150は停止していたり、いわゆるアイドル運転していたりすることがある。この動作状態は、発進時或いは低速走行時に取り得る状態である。
【0086】
更に、本実施形態のハイブリッド車両では、エンジン150から出力された動力を2経路に分配するのではなく、駆動軸112側だけに伝達させることもできる。これは、高速定常走行時に取り得る動作状態であり、モータジェネレータMG2は高速走行による慣性によって連れ回された状態となり、モータジェネレータMG2によるアシストなしにエンジン150から出力された動力のみの走行となる。
【0087】
図3は、この高速定常走行時の共線図を示している。図2に示す共線図ではサンギヤ軸125の回転数Nsは正であったが、エンジン150の回転数Neとリングギヤ軸126の回転数Nrとによって、図3に示す共線図のように負となる。このときには、モータジェネレータMG1では、回転の方向とトルクの作用する方向とが同じになるから、モータジェネレータMG1は電動機として動作し、トルクTm1と回転数Nsとの積で表わされる電気エネルギを消費する(逆転力行の状態)。一方、モータジェネレータMG2では、回転の方向とトルクの作用する方向とが逆になるから、モータジェネレータMG2は発電機として動作し、トルクTm2と回転数Nrとの積で表わされる電気エネルギをリングギヤ軸126から回生することになる。
【0088】
このように、本実施形態のハイブリッド車両は、プラネタリギヤ120の作用に基づいて種々の運転状態で走行することができる。
【0089】
続いて、制御ユニット190による制御動作について再び図1を参照して説明する。
【0090】
図1において、本実施形態の動力出力装置の運転全体は、制御ユニット190により制御されている。制御ユニット190は、EFIECU170と同様、内部にCPU、ROM、RAM等を有するワンチップ・マイクロコンピュータである。制御ユニット190はEFIECU170と接続されており、両者は種々の情報を伝達し合うことが可能である。制御ユニット190は、エンジン150の制御に必要となるトルク指令値や回転数の指令値などの情報をEFIECU170に送信することにより、エンジン150の運転を間接的に制御可能に構成されている。制御ユニット190はこうして、動力出力装置全体の運転を制御しているのである。かかる制御を実現するために制御ユニット190には、種々のセンサ、例えば、駆動軸112の回転数を知るためのセンサ144などが設けられている。リングギヤ軸126と駆動軸112とは機械的に結合されているため、本実施形態では、駆動軸112の回転数を知るためのセンサ144をリングギヤ軸126に設け、モータジェネレータMG2の回転を制御するためのセンサと共通にしている。
【0091】
(ハイブリッド車両の動力系統における電気回路)
次に図4を参照して、本実施形態のハイブリッド車両の動力系統に備えられる電気回路について更に詳細に説明する。即ちここでは、図1に示した制御ユニット190、モータジェネレータMG1及びMG2、駆動回路191及び192、並びにバッテリ194の詳細について述べる。
【0092】
図4に示すように、バッテリ194に対して、インバータコンデンサ196と、モータジェネレータMG1に接続される駆動回路191と、モータジェネレータMG2に接続される駆動回路192とが夫々並列に接続されている。
【0093】
バッテリ194は、詳細には、電池モジュール部194aと、SMR(システムメインリレー)194bと、電圧検出回路194cと、電流センサ194d等を備える。SMR194bは、制御ユニット190からの指令により高電圧回路の電源の接続・遮断を行うもので、電池モジュール部194aの+−両極に配置された2個のリレーR1及びR2から構成される。バッテリ194に2個のリレーR1及びR2を設けたのは、電源の接続時には、まずリレーR2をオンし、続いてリレーR1をオンし、電源の遮断時には、まずリレーR1をオフし、続いてリレーR2をオフすることにより、確実な作動を行うことを可能とするためである。電圧検出回路194cは、電池モジュール部194aの総電圧値を検出する。電流センサ194dは、電池モジュール部194aからの出力電流値を検出する。電圧検出回路194c及び電流センサ194dの出力信号は、制御ユニット190に送信される。
【0094】
駆動回路191及び192は、バッテリの高電圧直流電流とモータジェネレータMG1及びMG2用の交流電流の変換を行う電力変換装置であり、詳細には、6個のパワートランジスタで構成される3相ブリッジ回路191a及び192aを夫々備えており、この3相ブリッジ回路191a及び192aにより直流電流と3相交流電流との変換を行っている。
【0095】
駆動回路191及び192には、電圧検出回路191b及び192bが夫々設けられている。電圧検出回路191b及び192bは、モータジェネレータMG1及びMG2の逆起電圧を夫々検出する。3相ブリッジ回路191a及び192aの各パワートランジスタの駆動は、制御ユニット190により制御されると共に、駆動回路191及び192から制御ユニット190に対し、電圧検出回路191b及び192bにて検出された電圧値や、3相ブリッジ回路191a及び192aとモータジェネレータMG1及びMG2との間に設けられた図示しない電流センサにて検出された電流値など電流制御に必要な情報を送信している。
【0096】
(直噴式ガソリンエンジン)
次に図5を参照して、本実施形態のハイブリッド車両に備えられる直噴式エンジンについて更に詳細に説明する。即ちここでは、図1に示すエンジン150の詳細に付いて述べる。
【0097】
図5に示すように、エンジン150は、燃料室内に燃料を直接噴射する、いわゆる直噴式ガソリンエンジンである。エンジン150は、EFIECU170により制御される。エンジン150は、シリンダブロック14を備えている。シリンダブロック14の内部には、シリンダ16が形成されている。なお、エンジン150は、複数のシリンダを備えているが、説明の便宜上、図5には複数のシリンダのうち1つのシリンダ16を示している。
【0098】
シリンダ16の内部にはピストン18が配設されている。ピストン18は、シリンダ16の内部を、図5における上下方向に摺動することができる。シリンダ16の内部において、ピストン18の上方には燃焼室20が形成されている。燃焼室20には、燃料噴射弁22の噴射口が露出している。エンジン150の運転中、燃料噴射弁22には燃料ポンプ24から燃料が圧送される。燃料噴射弁22及び燃料ポンプ24は、EFIECU170に接続されている。燃料ポンプ24は、EFIECU170から供給される制御信号に応じて燃料噴射弁22側へ燃料を圧送する。また、燃料噴射弁22は、EFIECU170から供給される制御信号に応じて燃焼室20内へ燃料を噴射する。
【0099】
また、燃焼室20には、点火プラグ26の先端が露出している。点火プラグ26は、EFIECU170から点火信号を供給されることにより、燃焼室20内の燃料に点火する。燃焼室20には、排気弁28を介して排気管30が連通している。燃焼室20には、また、吸気弁32を介して吸気マニホールド34の各枝管が連通している。吸気マニホールド34は、その上流側においてサージタンク36に連通している。サージタンク36の更に上流側には吸気管38が連通している。
【0100】
吸気管38には、スロットル弁40が配設されている。スロットル弁40は、スロットルモータ42に連結されている。そして、スロットルモータ42は、EFIECU170に接続されている。スロットルモータ42は、EFIECU170から供給される制御信号に応じてスロットル弁40の開度を変化させる。スロットル弁40の近傍には、スロットル開度センサ44が配設されている。スロットル開度センサ44は、スロットル弁40の開度(以下適宜、スロットル開度SCと称す)に応じた電気信号をEFIECU170に向けて出力する。EFIECU170は、スロットル開度センサ44の出力信号に基づいてスロットル開度SCを検出する。
【0101】
EFIECU170には、また、イグニッションスイッチ76(以下、IGスイッチ76と称す)が接続されている。EFIECU170は、IGスイッチ76の出力信号に基づき、IGスイッチ76のオン/オフ状態を検出する。IGスイッチ76がオン状態からオフ状態とされると、燃料噴射弁22による燃料噴射、点火プラグ26による燃料の点火、及び、フューエルポンプ24による燃料の圧送が停止され、エンジン150の運転が停止される。
【0102】
アクセルペダル78の近傍には、アクセル開度センサ80が配設されている。アクセル開度センサ80は、アクセルペダル78の踏み込み量(以下適宜、アクセル開度ACと称す)に応じた電気信号をEFIECU170に向けて出力する。EFIECU170は、アクセル開度センサの出力信号に基づいてアクセル開度ACを検出する。
【0103】
本実施形態では、吸気管38には、ターボ過給装置39が設けられており、例えば排気管30側に設けられたタービンに連動するタービンにより、吸気管38内に圧縮空気をターボ過給するように構成されている。また、ターボ過給装置39の回転軸は、モータジェネレータMG1及びMG2とは異なる専用のモータジェネレータによって駆動され、その回転数増大によってターボ過給による過給圧が高められるように構成されている。即ち、「ターボアシスト」が実行可能に構成されている。尚、係る専用のモータジェネレータは、排気管30側におけるエンジン150の排気エネルギーを発電により回生可能に構成されている。更に、ターボ過給装置39は、EFIECU170による制御を受けて、特定タイミングで筒内圧力を可変に高めるように構成してもよい。
【0104】
本実施形態では、排気管30には、三元触媒装置31が設けられており、これにより排気ガス浄化性能が高められている。尚、三元触媒装置31は、一定温度以上の高温でないと、その浄化性能が顕著に低下する。そこで、三元触媒装置31には、温度センサ31Tが取り付けられており、その触媒温度TCAが検出され、触媒温度情報としてEFIECU170に入力される。或いは、このような触媒温度TCAは、エンジン150におけるエンジン回転数等の他の検出情報に基づいて間接的に推定してもよい。このように検出又は推定された触媒温度TCAは、当該触媒温度TCAが一定温度以下に低下しないようにエンジン制御するのに用いられる。
【0105】
(触媒暖気制御 ―触媒暖気制御の開始―)
以下では、本発明に係る制御手段を構成する制御ユニット190及びEFIECU170により、三元触媒装置31の暖気を好適に行う方法について、図6乃び図7を参照して説明する。ここに図6は、触媒暖気を行う方法と、それに伴い実行される点火・吸気量制御の方法との処理の流れを示すフローチャートである。また、図7は、本実施形態に係る触媒暖気処理を種々のパラメータの変化を通して表すものであり、(a)は時間進行に応じた点火時期の遅角量の変化、(b)は時間進行に応じた吸気量の変化、そして(c)は時間進行に応じた排気ガス中におけるNOx濃度の変化、をそれぞれ示す特性図である。
【0106】
図6においては、まず、触媒暖気制御が必要であるか否かが判断される(ステップS11)。具体的には、図5に示した温度センサ31Tによりもたらされる計測結果によって、三元触媒装置31の現在温度を確認し、これが所定値よりも低い場合には、暖気が必要、その逆の場合には暖気が不要と判断されることになる。そして、前者の場合には、触媒暖気を実現するための新たなる処理へと進み(ステップS11からステップS12へ)、後者の場合には、触媒暖気制御を終了する(ステップS11からステップENDへ)。前者の処理が選択される場合とは、典型的には例えば、本実施形態に係る動力出力装置の始動直後が考えられる。
【0107】
なお、上においては、温度センサ31Tによる直接的な計測結果に基づいて、三元触媒装置31の現在温度を確認していたが、本発明は、このような形態に限定されない。すなわち、三元触媒装置31の現在温度を確認するためには、例えば、その温度と密接に関連する他のパラメータを確認すれば、当該温度は当該パラメータから推定可能である。具体的には、三元触媒装置31の温度と、エンジン150の冷却水温度、吸入空気量、回転数等とは一定の関数関係にある。したがって、三元触媒装置31の現在温度は、上に例示した各種の値を利用することによって、これを推定することができる。
【0108】
また、本発明は、「触媒の温度」にこだわるものでもない。すなわち、本発明においては、排気管30に設けられた酸素センサ等を用いることによって知りえる触媒の劣化度を用いて、触媒暖気を実施するか否かを決定することができる。
【0109】
要するに、本発明においては、より広く、「触媒の状態」に基づいて、触媒暖気を実施するか否かを決定する(即ち、図6におけるステップS11に係る処理を実施する)ことができる。
【0110】
さて次に、触媒暖気制御を現実に行うことが許されるかどうかが判断される(ステップS12)。これは、アクセル開度ACがどの程度であるか等に基づいて行われることになる。ここで、アクセル開度ACが触媒暖気制御の実施・不実施の指標として用いられるのは、該アクセル開度ACが所定値よりも大きいのであれば、エンジン150に要求される出力が大きくなるのが一般的であり、このような状況では、高温の排気ガスが多量に触媒に供給されるため、あえて触媒暖気制御を実施する必要がないといえるからである。そして、このような条件が満たされる場合には、触媒暖気を実現するための新たなる処理へと進み(ステップS12からステップS13へ)、そうでない場合には、触媒暖気制御を終了する(ステップS12からステップENDへ)。
【0111】
以上のように、触媒暖気の必要が認められ(ステップS11)、且つ、それが許される状況下にある場合(ステップS12)においては、続いて、点火時期の遅角を開始する(ステップS13)。すなわち、EFIECU170は、点火信号の供給態様を調整することにより、点火プラグ26における点火のタイミングを次第に遅らせていくのである。
【0112】
この点火遅角は、実際には、図7(a)に示すように、徐々に行われることになる(図6のステップS13では「徐変」として、その旨を示した。)。ここで「徐々に」とは、具体的には例えば、図7(a)における符号Sで示す点火遅角の開始点において、点火時期が10〜20°BTDCとされており、且つ、図7(a)における符号Eで示す遅角完了時点の点火時期を10°ATDCとするという場合においては、これらSE間が概ね10秒程度となるように、遅角処理は実行されることになる。
【0113】
このように点火時期が遅角されることにより、燃焼室20内では、いわゆる「後燃え」が生じることになり、それに応じて、燃焼室20から排気管30に排出されるガスはより高温となることになる。以上により、本実施形態においてはまず、三元触媒装置31の温度上昇(即ち、触媒の活性化)が促進されることになるのである。
【0114】
さて、このように点火遅角が開始されると、続いて、本実施形態においては特に、吸気量の増大を行う前提として、遅角量がどの程度であるかが確認される(ステップS14)。以下では、この遅角量の確認の意義を、図8を参照しながら説明する。ここに図8は、点火時期(ないしは遅角量)とエンジン排出直後のガス中におけるNOx濃度との関係を、吸気量をパラメータとして示したグラフである。
【0115】
この図8によれば、まず、点火時期が遅角されればされる程、NOx濃度は次第に減少していくことがわかる。また、パラメータである吸気量との関係を見ると、該吸気量が大きければNOx濃度はより大きく、その逆であればNOx濃度はより小さくなることがわかる。
【0116】
このような、点火時期、NOx濃度及び吸気量の三者間の関係から次の事実が導かれる。すなわち、第一に、遅角が開始される以前或いは開始直後に、吸気量を増大させてしまうと、図8における符号NALで示すように、NOx濃度の高い排気ガスが、比較的大量に排出されてしまうことになる。第二に、遅角が十分に進行していない状態において、吸気量を増大させてしまっても、前述の排出量NALに比べれば改善されるものの、図8における符号NAMで示すように、NOx濃度の高い排気ガスが、やはり比較的大量に排出されてしまうことになる。
【0117】
そして第三に、遅角が十分に進行した状態であれば、図8における符号BTLで示すように、もはや吸気量の大小はNOx濃度にさほど大きな影響を及ぼさなくなる。すなわち、この範囲(BTL)において、吸気量を大きくしたとしても、NOx濃度を低く抑えることが可能であることがわかる(なお、上述の三つの場合は、それぞれ、図8における「吸気量大」のグラフに基づいた説明である。)。
【0118】
そこで、本実施形態においては、図6のステップS14において、上述のような判断を可能とするための資料として、遅角量が確認されることになる。そして、該遅角量が所定値以上になっている、或いは換言すれば、点火時期の遅角開始点から所定の期間が経過したと判断されてはじめて、吸気量の増大が開始されることになる(ステップS15。また、図7(a)及び(b)を対比参照。)。すなわち、EFIECU170は、該所定の期間の経過後に、スロットルモータ42及びスロットル弁40の制御を通じて、スロットル開度SCを調整することにより、吸気マニホールド34内に流れる空気の流量を増大することになる。なお、この際には、燃料ポンプ24からは燃料噴射弁22に向けて燃料が圧送され、該燃料噴射弁22は、吸気量の増大、ないしはEFIECU170の制御に応じて、燃料を燃焼室20内に噴射する。
【0119】
ここで、点火遅角処理の開始時点及び吸気量増大処理の開始時点間の「所定の期間」というのは、図8のみに基づくとすれば、「遅角量が範囲BTLに入るまでの期間」、或いはより一般的には「遅角量が所定の遅角閾値を越えるまでの期間」と言い換えることができる。ちなみに、上のような判断を行うためには、より具体的には例えば、次のような諸策を採用することができる。
【0120】
第一に、より直接的に、現時点における「遅角量」それ自体を利用することが可能である。これは、点火時期の遅角を司っているEFIECU170が、自身の行っている遅角状態を随時記憶・参照することにより実施可能である。EFIECU170は、この遅角量を確認することにより、吸気量増大の開始点を見計ることができる。
【0121】
第二に、NOx濃度を検知するという手段を利用することが可能である。これは例えば、図5に示すように、排気管30にNOx濃度検知センサ30Nを設けておけば実施可能である。EFIECU170は、このNOx濃度検知センサ30Nから随時送られてくるNOx濃度を監視することにより、吸気量の増大の開始点を見計ることができる。すなわち、NOx濃度は、図8に示すように遅角の進行に応じて漸次低落していくことになるから、その低落が所定の程度以上になれば、吸気量の増大を開始するということになる。
【0122】
ちなみに、吸気量の増大を開始するには、NOx濃度がどの程度低下したらよいかということ(即ち、好適なNOx濃度の低下の程度)は、その時点における点火時期がどうなっているか、吸気量はどうか等の具体的状況下において種々の事情を考慮して決めることができる。具体的に図8を用いて説明するとすれば、例えば、「通常の点火時期」で吸気量大である場合におけるNOx濃度(符号「P」参照)を基準として、そこから1/5〜1/10程度の低落が確認された時点で、吸気量の増大を開始するなどというように決めることができる。
【0123】
第三に、端的に、点火時期の遅角が開始された時点からの経過時間を利用することが可能である。これは、EFIECU170内に、タイマー(不図示)を設けておけば実施可能である。すなわち、点火時期の開始点における時間から、例えば3秒経過後に、吸気量の増大を開始するなどということになる。このような手法が可能なのは、点火遅角の処理に係る時間が、上述のように予め予測可能であり(上述では「概ね10秒程度」)、また、これを前提として、時間の経過とNOx濃度との関係が予め予測可能であることによっている。
【0124】
なお、上述の第二又は第三の場合、図6のステップS14において確認される「遅角量」は、上述の「NOx濃度」又は「経過時間」等の確認を通じて、間接的に推定され得る(いずれの間にも関数関係が存在する。)。
【0125】
以上のような処理により、本実施形態においては、点火遅角を開始して、触媒暖気を促進できるにもかかわらず、排気ガス中におけるNOx濃度は上昇しないという効果が得られることになる。
【0126】
この点、もし、従来のように、点火時期の遅角と吸気量の増大を同時に実施してしまうと、図7及び図8に示すところから明らかなように、NOx濃度の高い排気ガスが排出されてしまうことになる。すなわち、図8によれば、遅角が殆ど進行していないのに吸気量が増大することから、同図における範囲NALにあるNOx濃度の排気ガスが排出されるということになる。また、図7によれば、点火時期の遅角と吸気量の増大双方の開始点が同時(図7(b)における符号S及び破線参照)であると、これに応じて、図7(c)中の破線に示すように、NOx濃度の高い排気ガスが、一時的にせよ排出されてしまうことになる(図7及び図8中の符号Pは、同じ事態を異なる視点で捉えているに過ぎない)。
【0127】
しかるに、本実施形態においては、図7(b)中の実線で示されるように、点火時期の遅角に遅れて、吸気量の増大が行われることになるから、図7(c)中の実線で示されるように、NOx濃度は低く抑えられたままに維持することが可能となるのである。
【0128】
しかも、本実施形態においては、この場合に次のような作用効果を得ることもできる。すなわち、本実施形態に係るハイブリッド型の動力出力装置では、モータジェネレータMG1及びMG2で生み出される動力を、エンジン150に伝達することが可能である。したがって、点火時期が遅角されているにもかかわらず、吸気量の増大を行わないという本実施形態によると、エンジンの回転数が減少して、エンジンの動作、ひいては車両の運動に影響を及ぼしかねない。
【0129】
しかしながら、本実施形態では、この際、エンジンの回転数に影響を及ぼさないように、より具体的には、該回転数を低落させないように、当該エンジン150に対して、モータジェネレータMG1及びMG2から動力を伝達することが可能なのである。この場合、制御ユニット190は、例えばセンサ144による回転数の検出結果等に基づいて、モータジェネレータMG1及びMG2を上述の趣旨に沿うように制御することが可能である。
【0130】
この点、従来の通常のエンジン(即ち、図1を援用すれば、エンジン150及びこれに関連する要素のみが存在し、モータジェネレータMG1及びMG2及びこれに関連する要素は存在しないという場合におけるエンジン150。)においては、上に述べた不具合を回避するため、遅角が開始されれば、それと同時に吸気量を増大するという処理が基本的には採用され、また、そうしない場合であっても、実行可能な遅角量が限定されるということが行われていた。そうすると、前者の場合では、既に述べたように、図8における範囲NALにあるNOx濃度の排気ガスが排出されるということになるし、後者の場合では、図8における範囲BTLに至るまで遅角を進行させることができないということになり、その結果、範囲NAL又はNAMにあるNOx濃度の排気ガスが排出されるということになってしまっていたのである。
【0131】
しかるに、本実施形態においては、このような不都合が生じないのである。このようなことから、翻ってみると、本発明に係る動力出力装置及びその制御方法は、ハイブリッド型の動力制御装置として適用されて最も効果的であるということができる。
【0132】
なお、上述したことから直ちに、本発明の通常のエンジンに対する適用が排除されるわけではない。図8に示すように、遅角量が少しでも大きくなれば、それに応じてNOx濃度は低下するし、また、遅角量がある程度大きくなれば、NOx濃度が急峻に低落する範囲が存在することから(図8参照)、遅角の開始時点と吸気量の増大開始時点とをずらすことに、相応の意義を認めることができるからである。
【0133】
ただし、この場合においては、例えば図9に示すような特性に基づいて、既に述べたように遅角量が限定されることになる。ここに図9は、エンジン回転数及び遅角量の関係を、吸気量をパラメータとして示すグラフである。
【0134】
この図9に示すように、遅角量が大きくなれば、吸気量の大小にかかわらず、エンジン回転数は減少することになる。上述の実施形態では、この回転数の減少を補うように、モータジェネレータMG1及びMG2によるアシストが可能であったが、通常のエンジンには、そのような構成が備えられてはいない。したがって、通常のエンジンにおいては、図9に示すように、通常の点火時期からみて遅角を実行できる量が限定されることになる。これは、回転数の減少が、エンジンの動作、ひいては該エンジンを搭載する車両の動作に影響を及ぼさない範囲で許容される。
【0135】
なお、上述においては、「NOx濃度」に焦点をあてた説明を行ったが、本発明は、これに限定されない。より広く、「有害物質濃度」に関して上述したような制御等を行うことは基本的に可能である。ここに有害物質の具体例としては、NOxのほか、例えばHC等を挙げることができる。
【0136】
(触媒暖気制御 ―暖気制御の終了―)
以下では、本発明に係る制御手段を構成する制御ユニット190及びEFIECU170により、三元触媒装置31の暖気の終了を好適に行う方法について、図10を参照して説明する。ここに図10は、触媒暖気の終了を行う方法と、それに伴い実行される点火・吸気量制御の方法との処理の流れを示すフローチャートである。
【0137】
さて、上述した図6の処理が完了すると、点火時期は遅角されており、且つ、吸気量は増大しているという状態が暫く続くことになる。これにより、触媒暖気は促進されるが、やがて触媒が活性化されて、その機能が十分に発揮可能な状態に至る。このような状態に至れば、前述のような点火遅角且つ吸気量大という状態を維持している積極的な理由はない。むしろ、図6の処理完了時の当該状態を維持したままであると、却って、燃費の増大をもたらすなど好ましくない影響がでる。
【0138】
そこで、図10においてはまず、触媒が活性化されているか否かが判断されることになる(ステップS21)。この判断は、図6のステップS11における判断とちょうど裏返しの関係にあるに他ならない。したがって、この判断は、例えば三元触媒装置31に付設されている温度センサ31Tの検出結果に基づいて行うことができる。すなわち、触媒の温度が所定値以上であれば、該触媒は既に活性化されていると判断でき、そうでなければ該触媒は未だ活性化されていないと判断できる。そして、前者の場合には、触媒暖気制御の終了を実現するための新たなる処理へと進み(ステップS21からステップS22へ)、後者の場合には、触媒暖気の終了制御を終了する(ステップS21からステップENDへ)。
【0139】
なお、触媒が活性化されているか否かを判断する際には、図6のステップS11と同様に、必ずしも温度センサ31Tに頼る必要はない。すなわち、既に述べたように、エンジン150の冷却水温度、吸入空気量、回転数等から、触媒の現在の温度を推定することが可能である。
【0140】
このように、触媒暖気を終了する必要があると認められる場合においては、続いて、吸気量を減少させる(ステップS22)。すなわち、EFIECU170は、スロットルモータ42及びスロットル弁40の制御を通じて、スロットル開度SCを調整することにより、吸気マニホールド34内に流れる空気の流量を絞ることになる。
【0141】
次に、既に遅角されている点火時期を通常の状態に戻す(即ち、点火時期を進角させる)前提として、前述のステップS22において絞られた結果の吸気量がどの程度であるかが確認される(ステップS23)。この吸気量の確認の意義は、既に参照した図8によって説明することができる。すなわち、吸気量が比較的大きい場合において点火時期を進角させると、同図中実線で示すようにNOx濃度が増大してしまうことになる。他方、吸気量が比較的小さい場合には、同図中破線で示すようにNOx濃度の増大は比較的緩やかで済む。図10のステップS23では、NOx濃度が急激に上昇するという事態を未然に回避するために、吸気量がどの程度であるかが確認されるのである。
【0142】
そして、吸気量が十分に低い値であるならば、点火時期を進角させる処理へと進み(図10のステップS23からステップS24へ)、そうでなければ、触媒暖気の終了制御を終了する(図10のステップS23からステップENDへ)。ここで、前者が選択される場合においては、点火時期を遅角させる場合と同様に、その進角は徐々に行われることになる(図10のステップS24では「徐変」として、その旨を示した。)。また、この場合における、「徐々に」の意義についても、点火時期の遅角に関して既に述べたところと同様である。さらには、ここにいう「進角」は、既に点火遅角が実行されていることから明らかなように、実質的には、該点火遅角を元の状態に戻すという意味合いを有する(図10のステップS24参照)。
【0143】
以上のような処理により、本実施形態においては、触媒暖気処理が完了した時点においても、NOx濃度の高い排気ガスが排出されるという事態を未然に回避することが可能となる。
【0144】
なお、上述の実施形態では、モータジェネレータ装置が同期電動機からなるモータジェネレータを複数備えてなるが、その少なくとも一部に代えて又は加えて、誘導電動機、バーニアモータ、直流電動機、超伝導モータ、ステップモータ等を用いることも可能である。
【0145】
上述の実施形態では、エンジン150としてガソリンにより運転される直噴型のガソリンエンジンを用いていたが、その他に、伝統的なポート噴射型のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、タービンエンジン、ジェットエンジン等の各種の内燃あるいは外燃機関を用いることができる。
【0146】
加えて、本発明のハイブリッド型の動力出力装置は、既存の若しくは現在開発中又は今後開発される各種パラレルハイブリッド方式や各種シリアルハイブリッド方式の車両にも適用してもよい。
【0147】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う動力出力装置及びハイブリッド型の動力出力装置、並びにエンジン及びハイブリッド型の動力出力装置の制御方法、並びにハイブリッド車両もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【0148】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド型の動力出力装置等によれば、触媒暖気を早期に実現可能であるにもかかわらず、排気ガス中、或いはエンジン排出直後のガス中におけるNOx或いはHC等の有害物質量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のハイブリッド車両における動力系統のブロック図である。
【図2】本実施形態に係るハイブリッド車両の基本的動作を説明するための共線図である。
【図3】本実施形態に係るハイブリッド車両が高速定常走行している場合の共線図である。
【図4】本実施形態に係るハイブリッド車両のバッテリ及びモータ駆動回路の構成を示す回路図である。
【図5】本実施形態に係るエンジンの構造の概略構成図である。
【図6】本実施形態に係る触媒暖気を行う方法と、それに伴い実行される点火・吸気量制御の方法との処理の流れを示すフローチャートである。
【図7】本実施形態に係る触媒暖気処理を種々のパラメータの変化を通して表すものであり、(a)は時間進行に応じた点火時期の遅角量の変化、(b)は時間進行に応じた吸気量の変化、そして(c)は時間進行に応じた排気ガス中におけるNOx濃度の変化、をそれぞれ示す特性図である。
【図8】点火時期とエンジン排出直後のガス中におけるNOx濃度との関係を、吸気量をパラメータとして示したグラフである。
【図9】エンジン回転数及び遅角量の関係を、吸気量をパラメータとして示すグラフである。
【図10】本実施形態に係る触媒暖気の終了を行う方法と、それに伴い実行される点火・吸気量制御の方法との処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
20…燃焼室
26…点火プラグ
30…排気管
30N…NOx濃度検知センサ
31…三元触媒装置
31T…温度センサ
34…吸気マニホールド
40…スロットル弁
42…スロットルモータ
144…センサ
150…エンジン
170…EFIECU
190…制御ユニット
MG1、MG2…モータジェネレータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a power output device including an engine including a combustion chamber and a spark plug, and a hybrid power output device including a motor generator device in addition to the engine. The present invention also belongs to a technical field of an engine control method and a hybrid power output device control method, and also belongs to a technical field of a hybrid vehicle including the hybrid power output device.
[0002]
[Prior art]
In this type of engine typified by a traditional reciprocating engine, a piston connected to a crankshaft via a connecting rod (connecting rod) reciprocates throughout the entire intake, compression, expansion and exhaust processes. Such a reciprocating motion of the piston or an output mode of the engine may be appropriately adjusted for the purpose of preventing knocking or the like. Specifically, this is performed through adjustment of the ignition timing of the plug. The ignition timing is adjusted with reference to the basic ignition timing determined based on the engine intake air amount (abbreviated as “intake amount” in this specification) and the engine speed, etc. It is performed by adjusting the advance amount and the retard amount obtained by an appropriate method based on other driving conditions.
[0003]
A specific example in which such adjustment of the ignition timing is performed is disclosed, for example, in Patent Document 1. This publication discloses a technique of retarding the ignition timing in accordance with the vehicle traveling speed while idling rotation is increasing in order to promote warming up of the engine. According to this, while maintaining the engine warm-up promoting effect, it is possible to obtain an effect of preventing excessive vehicle speed and a decrease in the feeling of deceleration during low-speed traveling.
[0004]
And especially in patent document 1, since the warming-up promotion effect of an engine is maintained, the point that the warming-up promotion of the catalyst in an exhaust purification apparatus can be aimed at simultaneously is pointed out. In addition, the catalyst provided in the middle of the exhaust pipe is not activated unless the temperature is higher than a predetermined temperature, and sufficient purification performance cannot be exhibited. That is, according to the technique for retarding the ignition timing described above, the catalyst can be activated relatively early by maintaining the warm-up promoting effect.
[0005]
On the other hand, as disclosed in, for example, Patent Document 2, Patent Document 3, and the like, so-called hybrid power output apparatuses that are suitably mounted on hybrid vehicles have been developed. In this type of hybrid power output device, for example, the motor generator device is used as a generator (generator) rotated by the driving force of the engine or included in the motor generator device as appropriate according to the required operating state. Use a dedicated generator to charge the battery. Further, the drive shaft is rotated alone or together with the engine by using the motor generator device as a motor (electric motor) that rotates by receiving power supply from the battery or by using a dedicated motor included in the motor generator device. This type of operation output device is roughly divided into a parallel hybrid system and a series hybrid system. In the former, the drive shaft is rotated by a part of the output of the engine and rotated by the driving force of the motor generator device. In the latter, the engine output is exclusively used for charging by the motor generator device, and the drive shaft is rotated by the driving force of the motor generator device.
[0006]
Even in such a hybrid type power output apparatus, as long as a normal engine is mounted, it is possible to apply the technology related to the warming-up effect mentioned above.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-26138
[Patent Document 2]
JP-A-9-47094
[Patent Document 3]
JP 2000-324615 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional engine warm-up or catalyst warm-up has the following problems. That is, according to Patent Document 1, although it is possible to realize catalyst warm-up relatively early, there is a limit to means for retarding the ignition timing. First, it is not possible to simply take the means of retarding the ignition timing. This is because the engine speed decreases. Therefore, if the ignition timing is retarded, at the same time, usually, a method of increasing the intake air amount according to the retard amount is employed. Even if the intake amount is increased in this way, in the case of a normal engine, if the retard amount is increased too much, an engine stall may occur, and thus the amount that can be retarded is naturally limited. . In Patent Document 1, the ignition timing is retarded while the engine is cold and the idling speed is being increased, that is, while the intake air amount is increasing. There is no problem.
[0009]
However, the above-described normal method raises a new problem. That is, in the aspect in which the intake amount starts increasing simultaneously with the start of the ignition retard, first, there is a relationship between the retard amount and the intake amount that the increase in the former causes the increase in the latter. This causes a problem that the concentration of harmful substances in the gas increases. Secondly, if the amount of intake air increases, naturally a relatively large amount of exhaust gas is exhausted. At this point, however, the catalyst is not yet in an active state, so that a gas with a high concentration of harmful substances remains as it is. As a result, the amount of external emissions such as NOx increases temporarily. If attention is paid to this point, it is considered that Patent Document 1 has a further problem due to the fact that the intake amount is originally increased.
[0010]
In the above description, only NOx is mentioned, but the same problem occurs with HC contained in the exhaust gas.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and reduces the amount of harmful substances such as NOx in the exhaust gas or in the gas immediately after engine exhaust, despite the fact that catalyst warm-up can be realized at an early stage. It is an object of the present invention to provide a power output device and a hybrid power output device that can be operated, a control method for an engine and a hybrid power output device, and a hybrid vehicle.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, a power output apparatus of the present invention includes an engine including a combustion chamber and an ignition plug provided in the combustion chamber, ignition means for igniting an air-fuel mixture formed in the combustion chamber, As an intake means for sending air into the combustion chamber, an exhaust purification means for purifying the gas discharged from the combustion chamber with a catalyst, and a control for warming up the catalyst, the ignition timing of the ignition plug by the ignition means is previously set. After starting the ignition delay processing to delay the state, When the concentration of harmful substances in the gas falls below a predetermined concentration threshold,And control means for controlling the ignition means and the intake means so as to start an intake air amount increasing process for increasing the amount of air fed into the combustion chamber.
[0013]
  According to the power output apparatus of the present invention, the combustion chamber constituting the engine and the ignition plug provided in the combustion chamber, the ignition means for igniting the air-fuel mixture formed in the combustion chamber, and the intake air for feeding air into the combustion chamber Means. Furthermore, in the present invention, a control means for controlling these is provided, and the control means starts an ignition retarding process for delaying the ignition timing in the spark plug from the previous state as a control for warming up the catalyst. rear, When the concentration of harmful substances in the gas falls below a predetermined concentration threshold,It is possible to control the ignition means and the intake means so as to start an intake air amount increasing process for increasing the amount of air fed into the combustion chamber.
[0014]
According to this, first, the temperature of the gas discharged from the engine can be raised by the retard of the ignition timing. This is because so-called “afterburn” occurs in the combustion chamber due to the retard of the ignition timing. Thereby, first, warming up of the engine itself can be promoted. In particular, secondly, it is possible to promote warming up of the catalyst constituting the exhaust gas purification means for purifying the gas discharged from the combustion chamber. According to this action, for example, after the power output device is started, there is an advantage that catalyst warm-up can be completed early and the catalyst can be activated in a state where the engine is not yet warmed.
[0015]
  Further, in the present invention, after the start of the ignition delay process described above,, When the concentration of harmful substances in the gas falls below a predetermined concentration threshold,An intake air amount increasing process is performed. As a result, the following effects can be obtained. That is, when the ignition retard is executed, in order to prevent the engine speed from decreasing, it is usual to increase the intake air amount at the same time. However, if the ignition retardation and the intake air amount are increased at the same time, the concentration of harmful substances in the gas discharged from the engine alone is increased. Further, immediately after execution of the ignition retardation, the catalyst warm-up described above has not been sufficiently performed, so that removal of harmful substances such as NOx or HC cannot be performed completely. Then, the gas discharged from the combustion chamber will be discharged to the outside while containing harmful substances.
[0016]
  Therefore, in the present invention, after the ignition delay is executed,For the first time when the concentration of harmful substances in the gas discharged from the combustion chamber falls below a predetermined concentration threshold,By increasing the intake air amount, the above-described problems can be avoided. First, this is because, after the ignition retardation has sufficiently progressed, the concentration of harmful substances in the gas discharged from the combustion chamber is generally reduced regardless of the amount of intake air.Furthermore, in the case of lowering the predetermined concentration threshold value, the concentration of harmful substances in the gas exhausted from the combustion chamber is originally reduced even if the amount of exhaust gas increases as the intake air amount increases. In addition, the concentration of harmful substances in the gas finally discharged to the outside can also be reduced accordingly.
[0017]
Secondly, there is a certain elapsed time between the start point of this ignition retard and the start point of the increase in the intake air amount, so that at least catalyst warm-up during that time is promoted more than before. By. Therefore, if the elapsed time is suitably set, it is not impossible to create a state in which the catalyst is already activated when the intake air amount increases. According to this, it is possible to suppress the concentration of harmful substances in the exhaust gas finally discharged to the outside.
[0018]
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the concentration of harmful substances such as NOx or HC in the gas exhausted from the engine while effectively performing catalyst warm-up, thereby causing more environmental pollution. It is possible to provide a difficult hybrid type power output apparatus.
[0019]
The “engine” referred to in the present invention includes both an aspect in which spark ignition combustion is performed and an aspect in which compression self-ignition combustion is performed. However, an “engine” that performs compression auto-ignition combustion usually does not have a spark plug, and the intake air amount is normally kept constant. In the case of application to an engine to be performed, the above-described “ignition means”, “intake means” and the like may be appropriately changed. In other words, in this case, the present invention relates to an engine including a combustion chamber, ignition means for igniting an air-fuel mixture formed in the combustion chamber, fuel supply means for supplying fuel into the combustion chamber, and the combustion chamber. After starting the fuel injection retarding process for delaying the timing of the fuel supply by the fuel supply means from the previous state as the exhaust gas purification means for purifying the exhausted gas by the catalyst and the control for warming up the catalyst, And a control means for controlling the fuel supply means so as to start a fuel amount increasing process for increasing the amount of the fuel fed into the combustion chamber. It is possible to enjoy the above-described operational effects of the present invention in substantially the same manner. In such an engine that performs compression auto-ignition combustion, the ignition starts combustion at the timing when fuel is injected from the fuel injection valve to the air compressed by the piston. Therefore, the “ignition means” mentioned above can be said to be substantially synonymous with the means for injecting fuel (that is, the “fuel supply means” mentioned above).
[0022]
  BookinventionAs a means for knowing the hazardous substance concentration, it is assumed that a hazardous substance concentration detection means is specially provided as will be described later, and the harmful substance concentration is estimated using various other parameters. You may use the method of.
[0023]
  Also bookinventionExamples of the “hazardous substance” include NOx and HC. In the present specification, the term “hazardous substance” is used consistently with the above-mentioned substances as specific examples.
[0024]
  The power output device of the present inventiononeIn the aspect, after the ignition delay process is started, the control unit performs the intake air amount increasing process when the concentration of the harmful substance in the gas becomes 1/5 to 1/10 than before. The ignition means and the intake means are controlled to start the operation.
[0025]
According to this aspect, the start point of the increase in the intake amount is determined when the concentration of the harmful substance is considerably low (that is, 1/5 to 1/10) in comparison with the previous state. become. Therefore, according to this aspect, the harmful substance concentration in the exhaust gas can be more reliably suppressed.
[0026]
As described above, in the aspect of measuring the intake air amount increase timing based on the concentration of harmful substances, it is preferable to further include a harmful substance concentration detection means for detecting the concentration of harmful substances in the gas.
[0027]
According to such a configuration, it is possible to know the harmful substance concentration more directly. Therefore, in various aspects using the harmful substance concentration as described above, the determination of the start point of the increase in the intake amount is performed more effectively and appropriately. can do.
[0028]
In another aspect of the power output apparatus of the present invention, the control means starts the intake air amount increasing process when the retardation amount exceeds a predetermined retardation threshold value after starting the ignition retardation processing. And controlling the ignition means and the intake means.
[0029]
According to this aspect, the intake air amount increase is started only when the retard amount exceeds a predetermined retard threshold value, that is, when the retard has progressed to a considerable extent from the start of ignition retard processing. . In this case, the retard amount (more generally speaking, the ignition timing) and the harmful substance concentration in the gas discharged from the combustion chamber are increased if the former increases (that is, if the ignition timing is retarded more). Since the latter is known to have a certain relationship of decreasing, if the above-mentioned “retarding threshold value” is appropriately determined, the amount of harmful substances in the gas can be measured only by monitoring the retarding amount. Reduction can be estimated. For this reason, according to this aspect, it is possible to considerably reduce the concentration of harmful substances in the exhaust gas.
[0030]
In another aspect of the power output apparatus of the present invention, the control means starts the intake air amount increasing process when 1 to 3 seconds have elapsed from the start time after starting the ignition delay processing. And controlling the ignition means and the intake means.
[0031]
According to this aspect, the intake amount increase is started when a predetermined time (that is, 1 to 3 seconds) has elapsed from the start of the ignition delay processing. According to this, since it is possible to start the intake amount increase with a more reliable index, it is possible to more effectively enjoy the above-described operational effects according to the present invention.
[0032]
In the ignition delay processing, for example, the initial ignition timing is 10 to 20 ° BTDC (Before Top Dead Center) and the target ignition timing is 10 ° ATDC (After Top Dead Center) (that is, the delay is delayed). Assuming that the angular amount is 20 to 30 °, typically, for example, the processing of the retardation is performed over about 10 seconds. Assuming such a typical case, the process of starting the intake amount increase after the elapse of 1 to 3 seconds according to the present aspect provides one of extremely preferable aspects.
[0033]
In another aspect of the power output apparatus of the present invention, the control means determines whether or not to execute the ignition delay processing according to the state of the catalyst.
[0034]
According to this aspect, since the retarding process of the ignition timing for activating the catalyst is determined according to the state of the catalyst, the warming process of the catalyst can be performed effectively and appropriately. .
[0035]
In this aspect, the state of the catalyst may be estimated based on the temperature of the catalyst.
[0036]
According to such a configuration, the state of the catalyst described above is estimated based on the temperature of the catalyst. That is, if the temperature is considerably low, it can be inferred that the catalyst is in an inactive state, and if the temperature is considerably high, it can be inferred that the catalyst is already in an active state. In the former case, it can be determined that the ignition retard process is performed, and in the latter case, it is not necessary to perform the ignition retard process.
[0037]
In this configuration, in order to know the temperature of the catalyst, for example, a temperature sensor may be attached to the exhaust gas purification means, and the measurement result of the temperature sensor may be observed. Moreover, the catalyst temperature has a certain functional relationship with various parameters closely related to the temperature, even if such direct means are not used. Can be estimated indirectly. Specific examples of the various parameters include an engine speed and an intake air amount.
[0038]
Alternatively, in the aspect in which the ignition retard is executed according to the state of the catalyst, the state of the catalyst may be estimated based on the degree of deterioration of the catalyst.
[0039]
According to such a configuration, the state of the catalyst is estimated based on the degree of deterioration of the catalyst. That is, if the degree of deterioration is considerably low, it can be inferred that the catalyst is in a sufficiently functioning state, and if the degree of deterioration is considerably high, it can be inferred that the catalyst is in a state where it cannot function sufficiently. In the former case, it is possible to determine that it is not necessary to perform the ignition retard process, and in the latter case, it is necessary to perform the ignition retard process.
[0040]
In this configuration, in order to know the degree of deterioration of the catalyst, for example, a trajectory length ratio provided from an oxygen sensor provided upstream or downstream of the exhaust purification means can be used, and the degree of deterioration is , And can be estimated from the locus length ratio. Further, a hazardous substance concentration detection means is provided downstream of the exhaust purification means, and the detection result can be used. The deterioration degree is judged to be large when the harmful substance concentration is high. If it is low, it can be judged as small.
[0041]
Furthermore, in order to know the state of the catalyst, it is needless to say that both the degree of deterioration of the present configuration and the temperature of the catalyst described above are used. According to this, it goes without saying that the "catalyst state" can be determined with higher accuracy.
[0042]
In order to solve the above problems, a hybrid power output device of the present invention uses at least a part of the output of the engine in the power output device of the present invention described above (however, including various aspects thereof). A motor generator device capable of generating electric power and outputting a driving force via a drive shaft is further provided.
[0043]
In another aspect of the hybrid type power output apparatus of the present invention, a motor generator apparatus that generates electric power by the output of the engine or outputs a driving force via a driving shaft is provided. Among these, according to the latter property, the rotation of the drive shaft can be realized by the engine as well as by the engine (parallel hybrid system). For example, even if the output of the engine is low, the motor Sufficient driving force can be obtained with the assistance of the motor constituting the generator device. In addition, according to the former property (power generation), it is possible to charge the battery by borrowing the output of the engine. Therefore, the application of the driving force to the drive shaft by the motor constituting the motor generator device is special. This makes it possible to achieve this over a relatively long period of time without requiring a long charging period (series hybrid method).
[0044]
In any case, by relatively reducing the role of the engine that discharges exhaust gas, it is possible to provide a power output device that suppresses fuel consumption and does not cause so-called environmental pollution.
[0045]
In one aspect of the hybrid type power output apparatus of the present invention, the control means at least at a point in time from the start of the ignition retard process to the start of the intake air amount increase process. The number of revolutions of the engine is controlled by the device.
[0046]
According to this aspect, the engine speed is adjusted by the motor generator device at least at a temporary point after the ignition delay processing is started and before the intake air amount increase processing is started. Here, according to the present invention, in general, the advance of the delay angle is performed first and the increase in the intake air amount is delayed, so there is a predetermined elapsed time between the two. In this case, the engine speed may decrease during the elapsed time. According to this, there is a possibility of adversely affecting the operation of the hybrid power output device and the operation of a vehicle or the like equipped with the hybrid power output device.
[0047]
However, according to this aspect, at least during the above-described elapsed time, the control means controls the engine speed by using the motor generator device. That is, when the engine speed decreases as described above, the motor generator device can perform an assist to compensate for this.
[0048]
Therefore, according to this aspect, it is possible to extremely reduce the possibility that the operation of the hybrid type power output apparatus and the operation of the vehicle or the like on which the hybrid power output apparatus is operated will be irregular during the elapsed time.
[0049]
In this aspect, the control means controls the rotational speed of the engine by the motor generator device until the ignition delay processing is completely completed.
[0050]
According to such a configuration, the assist to the engine by the motor generator device described above is performed while the retard processing is being executed. Therefore, according to this configuration, it is possible to more reliably enjoy the above-described operational effects.
[0051]
In another aspect of the power output apparatus of the present invention, the control means starts the intake air amount reduction process for returning the amount of air fed into the combustion chamber from the increased state to the previous state, and then in the spark plug. The ignition means and the intake means are controlled so as to start an ignition advance processing for advancing the ignition timing from a retarded state.
[0052]
According to this aspect, in order to control the catalyst warm-up, the ignition timing is retarded and the intake timing is advanced and the intake air amount is decreased as viewed from the state in which the intake amount is increased. Become. In short, according to this aspect, the state in which the catalyst is warmed up by the execution of the ignition delay described above is returned to the previous state.
[0053]
Here, in this embodiment, in particular, the ignition timing advance processing is performed before the intake amount reduction processing.
[0054]
Here, it is known that there is a certain relationship between the amount of intake air and the concentration of harmful substances in the gas discharged from the combustion chamber. If it is reduced, the concentration of harmful substances in the gas can be sufficiently reduced. On the other hand, as described above, the retard amount and the harmful substance concentration have a certain relationship that the latter decreases as the former increases, that is, the latter increases as the former decreases. If you proceed, the concentration of harmful substances will increase. In other words, according to this aspect, the increase in the harmful substance concentration is caused by the execution of the ignition advance, but before that, by reducing the harmful substance concentration by sufficiently reducing the intake air amount, If the effect is made to exceed the former effect, it will be possible to achieve a net reduction in the concentration of harmful substances.
[0055]
In this regard, if the reduction of the intake air amount and the ignition advance angle are performed simultaneously, there are the following disadvantages. That is, in this case, since the intake air amount has just started to decrease at the start stage of the ignition advance angle, a state where a relatively large amount of air is still sent into the combustion chamber is created. From the relationship between the amount of intake air and the concentration of harmful substances, there is a greater risk that exhaust gas with a high concentration of harmful substances will be exhausted.
[0056]
However, in this aspect, the intake air amount is reduced first, and then the ignition advance is executed. Therefore, the above-described problem does not occur.
[0057]
In this aspect, the control means controls the ignition means and the intake means so as to start the ignition advance processing when the amount of air falls below a predetermined threshold after starting the intake air amount reduction process. To do.
[0058]
According to such a configuration, the above-described ignition advance is started when the intake air amount falls below a predetermined threshold value. Therefore, if the predetermined threshold value is appropriately determined, the above-described effects can be more reliably achieved. It is possible to enjoy it.
[0059]
In addition, the actual detection of the state “the amount of air falls below a predetermined threshold” in this aspect can be realized by, for example, observing the amount of air itself, It can also be realized by estimating from various other parameters closely related to. Furthermore, for at least one of these various parameters, a threshold value unique to the parameter is set in advance, and when the parameter falls below or exceeds the threshold value, the state itself that “the amount of air falls below the predetermined threshold value” May be estimated.
[0060]
In addition, the above-described two aspects including the intake air amount reduction process and the ignition advance process can naturally be applied to the above-described hybrid power output apparatus of the present invention.
[0061]
In order to solve the above-described problems, a hybrid vehicle of the present invention includes the above-described hybrid power output device of the present invention (including various aspects thereof), a vehicle body body on which the power output device is mounted, And a wheel that is attached to the vehicle body and driven by the driving force output through the drive shaft.
[0062]
According to the hybrid vehicle of the present invention, the hybrid type power output apparatus of the present invention described above is provided, so that it is possible to reduce the concentration of harmful substances while promoting catalyst warm-up.
[0063]
  In order to solve the above-described problems, an engine control method of the present invention is a control method for controlling an engine including a combustion chamber and a spark plug provided in the combustion chamber. A first step of delaying from the state of the second step, and a second step of increasing the amount of air sent into the combustion chamberAnd a third step of returning the amount of air sent into the combustion chamber to a previous state, and a fourth step of advancing the ignition timing in the spark plug from a retarded state.And the start time of the second step is later than the start time of the first step.In addition, the fourth step is performed after the start of the third step.
[0064]
  According to the engine control method of the present invention, similar to the power output device of the present invention described above, early activation of the catalyst can be realized by executing the ignition retard. Also, since the intake air amount increase (second step) starts after the ignition retard processing (first step) starts, the concentration of harmful substances in the gas discharged from the combustion chamber is reduced. can do.Further, similarly to the above-described aspect of the hybrid type power output apparatus of the present invention, the above-described ignition retarded state and large intake air amount state are returned to the previous state. Is executed after the intake air amount reducing step (third step), it is possible to reduce the concentration of harmful substances in the gas discharged from the combustion chamber. .
[0067]
In order to solve the above-described problem, the hybrid power output apparatus control method of the present invention is the same as the above-described engine control method of the present invention (including various aspects thereof). A motor generator device capable of generating electric power using at least a part of the motor generator and outputting a driving force via a drive shaft, and connected to the engine by the motor generator device at least at one point of the first step. A step of controlling the number of rotations.
[0068]
According to the control method of the hybrid type power output device of the present invention, the motor generator controls the engine speed at least at a temporary point during the ignition delay processing (first step). Done. According to this, since it is possible to assist the motor generator device so as to compensate for the decrease in the engine speed accompanying the ignition delay processing, the hybrid type power that can occur during the execution of the ignition retardation processing. It is possible to suppress irregular operations of the output device and irregular operations of a vehicle or the like on which the output device is mounted.
[0069]
Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
[0070]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the hybrid power output apparatus according to the present invention is applied to a parallel hybrid hybrid vehicle, and the control method for the power output apparatus according to the present invention is executed in the hybrid vehicle. It is what is done.
[0071]
(Basic configuration and operation of hybrid vehicle)
First, the structure of the hybrid vehicle of this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 1 is a block diagram of a power system in the hybrid vehicle of this embodiment.
[0072]
In FIG. 1, the power system of the hybrid vehicle of the present embodiment includes an engine 150, motor generators MG1 and MG2 constituting an example of a motor generator device, drive circuits 191 and 192 for driving these motor generators MG1 and MG2, respectively. And a control unit 190 for controlling the drive circuits 191 and 192, and an EFIECU (Electrical Fuel Injection Engine Control Unit) 170 for controlling the engine 150.
[0073]
In the present embodiment, the engine 150 is a gasoline engine.
[0074]
Engine 150 rotates crankshaft 156. The operation of engine 150 is controlled by EFIECU 170. The EFIECU 170 is a one-chip microcomputer having a CPU, ROM, RAM, etc. therein, and the CPU executes control of the fuel injection amount, the rotational speed, and the like of the engine 150 in accordance with a program recorded in the ROM. Although not shown, various sensors that indicate the operation state of the engine 150 are connected to the EFIECU 170 in order to enable these controls.
[0075]
Motor generators MG1 and MG2 are configured as synchronous motor generators, and include rotors 132 and 142 having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface, and stators 133 and 143 wound with a three-phase coil that forms a rotating magnetic field. Prepare. The stators 133 and 143 are fixed to the case 119. Three-phase coils wound around stators 133 and 143 of motor generators MG1 and MG2 are connected to battery 194 via drive circuits 191 and 192, respectively.
[0076]
The drive circuits 191 and 192 are transistor inverters each including two transistors as switching elements for each phase. The drive circuits 191 and 192 are connected to the control unit 190, respectively. When the transistors of drive circuits 191 and 192 are switched by a control signal from control unit 190, a current flows between battery 194 and motor generators MG1 and MG2.
[0077]
Each of motor generators MG1 and MG2 can also operate as a motor (electric motor) that rotates by receiving power supplied from battery 194 (hereinafter, this operating state is referred to as “powering” as appropriate). Alternatively, when the rotors 132 and 142 are rotated by an external force, the battery 194 can be charged by functioning as a generator (generator) that generates electromotive force at both ends of the three-phase coil (hereinafter, this operation is appropriately performed). The state is called “regeneration”).
[0078]
Engine 150 and motor generators MG1 and MG2 are mechanically coupled via planetary gear 120, respectively. Planetary gear 120 is also called a planetary gear, and has three rotating shafts coupled to the gears shown below. The gears constituting the planetary gear 120 are a sun gear 121 that rotates at the center, a planetary pinion gear 123 that revolves while rotating around the periphery of the sun gear, and a ring gear 122 that rotates at the outer periphery thereof. The planetary pinion gear 123 is pivotally supported by the planetary carrier 124. In the hybrid vehicle of this embodiment, the crankshaft 156 of the engine 150 is coupled to the planetary carrier shaft 127 via the damper 130. The damper 130 is provided to absorb torsional vibration generated in the crankshaft 156. Rotor 132 of motor generator MG1 is coupled to sun gear shaft 125. Rotor 142 of motor generator MG2 is coupled to ring gear shaft 126. The rotation of the ring gear 122 is transmitted to the drive shaft 112 and further to the wheels 116R and 116L via the chain belt 129.
[0079]
Next, the operation in the power system of the hybrid vehicle of the present embodiment configured as described above will be described.
[0080]
First, the operation of the planetary gear 120 will be described with reference to FIGS.
[0081]
In the planetary gear 120, when the rotation speed and torque of the two rotation shafts among the three rotation shafts described above are determined (hereinafter appropriately referred to as “rotation state”), the rotation state of the remaining rotation shafts is determined. It has the property of being determined. The relationship between the rotational states of the respective rotating shafts can be obtained by a calculation formula well known in mechanics, but can also be obtained geometrically by a diagram called a collinear diagram.
[0082]
FIG. 2 shows an example of an alignment chart. The vertical axis indicates the number of rotations of each rotation axis. The horizontal axis shows the gear ratio of each gear in a distance relationship. The sun gear shaft 125 (S in the figure) and the ring gear shaft 126 (R in the figure) are taken at both ends, and the position C that internally divides the position S and the position R into 1: ρ is the position of the planetary carrier shaft 127. ρ is the ratio of the number of teeth of the sun gear 121 to the number of teeth of the ring gear 122. The rotation speeds Ns, Nc and Nr of the rotation shafts of the respective gears are plotted at the positions S, C and R thus defined. The planetary gear 120 has the property that the three points plotted in this way are always aligned. This straight line is called an operation collinear line. The movement collinear line is uniquely determined if two points are determined. Therefore, by using the operation collinear line, the rotation speed of the remaining rotation shafts can be obtained from the rotation speeds of the two rotation shafts among the three rotation shafts.
[0083]
The planetary gear 120 has the property that when the torque of each rotating shaft is replaced with a force acting on the operating collinear line, the operating collinear line is maintained as a rigid body. As a specific example, a torque acting on the planetary carrier shaft 127 is assumed to be Te. At this time, as shown in FIG. 2, a force having a magnitude corresponding to the torque Te is applied to the operation collinear line from the vertical bottom to the top at the position C. The direction to be applied is determined according to the direction of the torque Te. Further, the torque Tr output from the ring gear shaft 126 is caused to act on the operation collinear line at the position R from vertically above to below. Tes and Ter in the figure are obtained by distributing the torque Te into two equivalent forces based on the distribution law of the force acting on the rigid body. There is a relationship of “Tes = ρ / (1 + ρ) × Te” and “Ter = 1 / (1 + ρ) × Te”. In consideration of the condition that the operation nomogram is balanced as a rigid body in the state where the above forces are applied, a torque Tm1 to be applied to the sun gear shaft 125 and a torque Tm2 to be applied to the ring gear shaft are obtained. be able to. The torque Tm1 is equal to the torque Tes, and the torque Tm2 is equal to the difference between the torque Tr and the torque Ter.
[0084]
When the engine 150 coupled to the planetary carrier shaft 127 is rotating, the sun gear 121 and the ring gear 122 can rotate in various rotational conditions under the conditions that satisfy the above-described conditions regarding the operation collinearity. When the sun gear 121 is rotating, electric power can be generated by the motor generator MG1 using the rotational power. When the ring gear 122 is rotating, the power output from the engine 150 can be transmitted to the drive shaft 112. In the hybrid vehicle having the configuration shown in FIG. 1, the power output from the engine 150 is distributed to the power mechanically transmitted to the drive shaft and the power regenerated as electric power, and the regenerated electric power is used. By driving the motor generator MG2 to assist the power, the vehicle can travel while outputting desired power. Such an operating state is a state that can be taken during normal traveling of the hybrid vehicle. When the load is high, such as during full-open acceleration, electric power is also supplied from the battery 194 to the motor generator MG2 to increase the power transmitted to the drive shaft 112.
[0085]
In the hybrid vehicle described above, since the power of motor generator MG1 or MG2 can be output from drive shaft 112, it is possible to travel using only the power output by these motors. Therefore, even when the vehicle is traveling, the engine 150 may be stopped or may be in a so-called idle operation. This operation state is a state that can be taken when starting or running at a low speed.
[0086]
Furthermore, in the hybrid vehicle of the present embodiment, the power output from the engine 150 can be transmitted only to the drive shaft 112 side instead of being distributed to the two paths. This is an operational state that can be taken during high-speed steady traveling, where the motor generator MG2 is driven by inertia due to high-speed traveling, and travels only with the power output from the engine 150 without assistance from the motor generator MG2.
[0087]
FIG. 3 shows a nomographic chart at the time of this high-speed steady running. In the alignment chart shown in FIG. 2, the rotational speed Ns of the sun gear shaft 125 is positive. However, the rotational speed Ns of the engine 150 and the rotational speed Nr of the ring gear shaft 126 are negative as shown in FIG. It becomes. At this time, in motor generator MG1, the direction of rotation and the direction in which torque acts are the same, so motor generator MG1 operates as an electric motor and consumes electrical energy represented by the product of torque Tm1 and rotation speed Ns. (Reverse power running state). On the other hand, in motor generator MG2, the direction of rotation and the direction in which torque acts are reversed, so that motor generator MG2 operates as a generator, and the electric energy represented by the product of torque Tm2 and rotation speed Nr is transferred to the ring gear shaft. It will regenerate from 126.
[0088]
Thus, the hybrid vehicle of this embodiment can travel in various driving states based on the action of the planetary gear 120.
[0089]
Subsequently, the control operation by the control unit 190 will be described with reference to FIG. 1 again.
[0090]
In FIG. 1, the entire operation of the power output apparatus of this embodiment is controlled by a control unit 190. The control unit 190 is a one-chip microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, and the like in the same manner as the EFIECU 170. The control unit 190 is connected to the EFIECU 170, and both can transmit various information. The control unit 190 is configured to be able to indirectly control the operation of the engine 150 by transmitting information such as a torque command value and a rotation speed command value necessary for controlling the engine 150 to the EFIECU 170. The control unit 190 thus controls the operation of the entire power output apparatus. In order to realize such control, the control unit 190 is provided with various sensors, for example, a sensor 144 for knowing the rotation speed of the drive shaft 112. Since ring gear shaft 126 and drive shaft 112 are mechanically coupled, in this embodiment, sensor 144 for determining the rotational speed of drive shaft 112 is provided on ring gear shaft 126 to control the rotation of motor generator MG2. It is common with the sensor for.
[0091]
(Electric circuit in power system of hybrid vehicle)
Next, with reference to FIG. 4, the electric circuit provided in the power system of the hybrid vehicle of this embodiment will be described in more detail. That is, here, details of the control unit 190, the motor generators MG1 and MG2, the drive circuits 191 and 192, and the battery 194 shown in FIG. 1 will be described.
[0092]
As shown in FIG. 4, inverter capacitor 196, drive circuit 191 connected to motor generator MG1, and drive circuit 192 connected to motor generator MG2 are connected in parallel to battery 194, respectively.
[0093]
Specifically, the battery 194 includes a battery module unit 194a, an SMR (system main relay) 194b, a voltage detection circuit 194c, a current sensor 194d, and the like. The SMR 194b connects / cuts off the power supply of the high voltage circuit according to a command from the control unit 190, and is composed of two relays R1 and R2 arranged at the + and-both poles of the battery module unit 194a. The battery 194 is provided with two relays R1 and R2. When the power is connected, the relay R2 is first turned on, then the relay R1 is turned on. When the power is shut off, the relay R1 is first turned off, This is because a reliable operation can be performed by turning off the relay R2. The voltage detection circuit 194c detects the total voltage value of the battery module unit 194a. The current sensor 194d detects an output current value from the battery module unit 194a. Output signals of the voltage detection circuit 194c and the current sensor 194d are transmitted to the control unit 190.
[0094]
The drive circuits 191 and 192 are power converters that convert the high voltage direct current of the battery and the alternating current for the motor generators MG1 and MG2, and more specifically, a three-phase bridge circuit composed of six power transistors. 191a and 192a are provided, respectively, and conversion between a direct current and a three-phase alternating current is performed by the three-phase bridge circuits 191a and 192a.
[0095]
The drive circuits 191 and 192 are provided with voltage detection circuits 191b and 192b, respectively. Voltage detection circuits 191b and 192b detect back electromotive voltages of motor generators MG1 and MG2, respectively. The driving of the power transistors of the three-phase bridge circuits 191a and 192a is controlled by the control unit 190, and the voltage values detected by the voltage detection circuits 191b and 192b from the driving circuits 191 and 192 to the control unit 190 Information necessary for current control such as a current value detected by a current sensor (not shown) provided between the three-phase bridge circuits 191a and 192a and the motor generators MG1 and MG2 is transmitted.
[0096]
(Direct injection gasoline engine)
Next, with reference to FIG. 5, the direct injection engine provided in the hybrid vehicle of the present embodiment will be described in more detail. That is, the details of the engine 150 shown in FIG. 1 will be described here.
[0097]
As shown in FIG. 5, the engine 150 is a so-called direct injection gasoline engine that directly injects fuel into the fuel chamber. Engine 150 is controlled by EFIECU 170. The engine 150 includes a cylinder block 14. A cylinder 16 is formed inside the cylinder block 14. Although the engine 150 includes a plurality of cylinders, for convenience of explanation, FIG. 5 shows one cylinder 16 among the plurality of cylinders.
[0098]
A piston 18 is disposed inside the cylinder 16. The piston 18 can slide in the vertical direction in FIG. 5 inside the cylinder 16. Inside the cylinder 16, a combustion chamber 20 is formed above the piston 18. In the combustion chamber 20, the injection port of the fuel injection valve 22 is exposed. During operation of the engine 150, fuel is pumped from the fuel pump 24 to the fuel injection valve 22. The fuel injection valve 22 and the fuel pump 24 are connected to the EFIECU 170. The fuel pump 24 pumps fuel to the fuel injection valve 22 side in accordance with a control signal supplied from the EFIECU 170. The fuel injection valve 22 injects fuel into the combustion chamber 20 in accordance with a control signal supplied from the EFIECU 170.
[0099]
Further, the tip of the spark plug 26 is exposed in the combustion chamber 20. The spark plug 26 ignites the fuel in the combustion chamber 20 by receiving an ignition signal from the EFIECU 170. An exhaust pipe 30 communicates with the combustion chamber 20 via an exhaust valve 28. Each branch pipe of an intake manifold 34 communicates with the combustion chamber 20 via an intake valve 32. The intake manifold 34 communicates with the surge tank 36 on the upstream side. An intake pipe 38 communicates further upstream of the surge tank 36.
[0100]
A throttle valve 40 is disposed in the intake pipe 38. The throttle valve 40 is connected to a throttle motor 42. The throttle motor 42 is connected to the EFIECU 170. The throttle motor 42 changes the opening degree of the throttle valve 40 in accordance with a control signal supplied from the EFIECU 170. A throttle opening sensor 44 is disposed in the vicinity of the throttle valve 40. The throttle opening sensor 44 outputs an electrical signal corresponding to the opening of the throttle valve 40 (hereinafter referred to as the throttle opening SC as appropriate) to the EFIECU 170. The EFIECU 170 detects the throttle opening SC based on the output signal of the throttle opening sensor 44.
[0101]
An ignition switch 76 (hereinafter referred to as IG switch 76) is also connected to the EFIECU 170. The EFIECU 170 detects the on / off state of the IG switch 76 based on the output signal of the IG switch 76. When the IG switch 76 is changed from the on state to the off state, the fuel injection by the fuel injection valve 22, the ignition of the fuel by the ignition plug 26, and the fuel pumping by the fuel pump 24 are stopped, and the operation of the engine 150 is stopped. The
[0102]
In the vicinity of the accelerator pedal 78, an accelerator opening sensor 80 is disposed. The accelerator opening sensor 80 outputs an electric signal corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 78 (hereinafter referred to as accelerator opening AC as appropriate) to the EFIECU 170. The EFIECU 170 detects the accelerator opening AC based on the output signal of the accelerator opening sensor.
[0103]
In the present embodiment, the intake pipe 38 is provided with a turbocharger 39. For example, the compressed air is turbocharged into the intake pipe 38 by a turbine linked to the turbine provided on the exhaust pipe 30 side. It is configured as follows. Further, the rotation shaft of the turbocharger 39 is driven by a dedicated motor generator different from the motor generators MG1 and MG2, and the boost pressure due to turbocharging is increased by increasing the number of rotations. That is, “turbo assist” is configured to be executable. The dedicated motor generator is configured such that the exhaust energy of the engine 150 on the exhaust pipe 30 side can be regenerated by power generation. Further, the turbocharger 39 may be configured to variably increase the in-cylinder pressure at a specific timing under the control of the EFIECU 170.
[0104]
In the present embodiment, the exhaust pipe 30 is provided with a three-way catalyst device 31, thereby improving the exhaust gas purification performance. Note that the purification performance of the three-way catalyst device 31 is significantly reduced unless the temperature is higher than a certain temperature. Therefore, a temperature sensor 31T is attached to the three-way catalyst device 31, and the catalyst temperature TCA is detected and input to the EFIECU 170 as catalyst temperature information. Alternatively, such catalyst temperature TCA may be estimated indirectly based on other detection information such as the engine speed in engine 150. The catalyst temperature TCA detected or estimated in this way is used for engine control so that the catalyst temperature TCA does not drop below a certain temperature.
[0105]
(Catalyst warm-up control-Start of catalyst warm-up control-)
Hereinafter, a method of suitably warming the three-way catalyst device 31 by the control unit 190 and the EFIECU 170 constituting the control means according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing of the method for performing the catalyst warm-up and the ignition / intake amount control method executed in association therewith. FIG. 7 shows the catalyst warm-up process according to the present embodiment through changes in various parameters. (A) shows the change in the retard amount of the ignition timing according to the time progress, and (b) shows the time progress. (C) is a characteristic diagram showing the change in the NOx concentration in the exhaust gas with the progress of time, respectively.
[0106]
In FIG. 6, it is first determined whether or not catalyst warm-up control is necessary (step S11). Specifically, the current temperature of the three-way catalyst device 31 is confirmed based on the measurement result provided by the temperature sensor 31T shown in FIG. 5, and if this is lower than a predetermined value, warm air is required, and vice versa. Therefore, it is determined that warm air is unnecessary. In the former case, the process proceeds to a new process for realizing catalyst warm-up (from step S11 to step S12). In the latter case, catalyst warm-up control is terminated (from step S11 to step END). . The case where the former process is selected is typically considered immediately after the power output apparatus according to this embodiment is started.
[0107]
In the above, the current temperature of the three-way catalyst device 31 is confirmed based on the direct measurement result by the temperature sensor 31T, but the present invention is not limited to such a form. That is, in order to confirm the current temperature of the three-way catalyst device 31, for example, if another parameter closely related to the temperature is confirmed, the temperature can be estimated from the parameter. Specifically, the temperature of the three-way catalyst device 31 and the cooling water temperature of the engine 150, the intake air amount, the rotational speed, and the like have a certain functional relationship. Therefore, the current temperature of the three-way catalyst device 31 can be estimated by using the various values exemplified above.
[0108]
Further, the present invention is not limited to the “catalyst temperature”. That is, in the present invention, it is possible to determine whether or not to perform catalyst warm-up using the degree of deterioration of the catalyst that can be known by using an oxygen sensor or the like provided in the exhaust pipe 30.
[0109]
In short, in the present invention, it is possible to determine whether or not the catalyst warm-up is performed based on the “catalyst state” more broadly (that is, the process according to step S11 in FIG. 6 is performed).
[0110]
Next, it is determined whether or not the catalyst warm-up control is actually allowed (step S12). This is performed based on how much the accelerator opening degree AC is. Here, the accelerator opening degree AC is used as an indicator of whether or not the catalyst warm-up control is performed. If the accelerator opening degree AC is larger than a predetermined value, the output required for the engine 150 becomes large. This is because, in such a situation, since a large amount of high-temperature exhaust gas is supplied to the catalyst, it can be said that there is no need to carry out catalyst warm-up control. When such a condition is satisfied, the process proceeds to a new process for realizing catalyst warm-up (from step S12 to step S13). Otherwise, the catalyst warm-up control is terminated (step S12). To step END).
[0111]
As described above, when it is recognized that the catalyst needs to be warmed up (step S11) and the situation is acceptable (step S12), the ignition timing is subsequently retarded (step S13). . That is, the EFIECU 170 gradually delays the timing of ignition in the spark plug 26 by adjusting the supply mode of the ignition signal.
[0112]
In practice, this ignition retardation is gradually performed as shown in FIG. 7A (indicated as “gradual change” in step S13 of FIG. 6). Here, “gradually” specifically means, for example, that the ignition timing is 10 to 20 ° BTDC at the start point of the ignition delay indicated by the symbol S in FIG. In the case where the ignition timing at the time of completion of the retardation indicated by the symbol E in (a) is 10 ° ATDC, the retardation processing is executed so that the interval between these SEs is approximately 10 seconds.
[0113]
By retarding the ignition timing in this way, so-called “post-combustion” occurs in the combustion chamber 20, and accordingly, the gas discharged from the combustion chamber 20 to the exhaust pipe 30 has a higher temperature. Will be. As described above, in the present embodiment, first, the temperature increase (that is, activation of the catalyst) of the three-way catalyst device 31 is promoted.
[0114]
Now, when the ignition retard is started in this way, subsequently, in the present embodiment, in particular, as a premise for increasing the intake air amount, it is confirmed how much the retard amount is (step S14). . Hereinafter, the significance of the confirmation of the retardation amount will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the ignition timing (or retard amount) and the NOx concentration in the gas immediately after engine exhaust, using the intake air amount as a parameter.
[0115]
According to FIG. 8, it can be seen that the NOx concentration gradually decreases as the ignition timing is retarded. Further, looking at the relationship with the intake air amount that is a parameter, it can be seen that the NOx concentration is larger when the intake air amount is larger, and the NOx concentration is smaller when the air intake amount is vice versa.
[0116]
The following facts are derived from the relationship between the ignition timing, the NOx concentration, and the intake air amount. That is, first, if the intake air amount is increased before or immediately after the start of the retard, as shown by the symbol NAL in FIG. 8, exhaust gas with a high NOx concentration is discharged in a relatively large amount. It will be done. Secondly, even if the intake air amount is increased in a state where the retard angle is not sufficiently advanced, as shown by the symbol NAM in FIG. The exhaust gas having a high concentration is also discharged in a relatively large amount.
[0117]
Thirdly, if the retardation is sufficiently advanced, as shown by the symbol BTL in FIG. 8, the magnitude of the intake amount no longer has a great influence on the NOx concentration. That is, in this range (BTL), it can be seen that even if the intake air amount is increased, the NOx concentration can be kept low (in the above three cases, “large intake air amount” in FIG. 8 respectively). This is an explanation based on the graph.
[0118]
Therefore, in the present embodiment, in step S14 in FIG. 6, the retardation amount is confirmed as a material for enabling the above determination. Then, the increase in the intake air amount is started only when it is determined that the retard amount is equal to or greater than the predetermined value, or in other words, a predetermined period has elapsed from the ignition timing retard start point. (Step S15. Also, refer to FIGS. 7A and 7B for comparison). That is, the EFIECU 170 increases the flow rate of air flowing into the intake manifold 34 by adjusting the throttle opening SC through the control of the throttle motor 42 and the throttle valve 40 after the lapse of the predetermined period. At this time, fuel is pumped from the fuel pump 24 toward the fuel injection valve 22, and the fuel injection valve 22 sends fuel into the combustion chamber 20 in accordance with an increase in the intake air amount or control of the EFIECU 170. To spray.
[0119]
Here, the “predetermined period” between the start time of the ignition retard process and the start time of the intake air amount increase process is based on only FIG. 8, “the period until the retard amount enters the range BTL. Or more generally “a period until the retardation amount exceeds a predetermined retardation threshold value”. Incidentally, in order to make the above determination, more specifically, for example, the following measures can be adopted.
[0120]
First, it is possible to use the current “retard amount” itself more directly. This can be implemented by the EFIECU 170, which controls the ignition timing retarded, storing and referring to the retarded state being performed at any time. The EFIECU 170 can estimate the starting point of the intake air amount increase by confirming the retardation amount.
[0121]
Second, it is possible to use means for detecting the NOx concentration. For example, as shown in FIG. 5, this can be implemented by providing a NOx concentration detection sensor 30N in the exhaust pipe 30. The EFIECU 170 can estimate the starting point of the increase in the intake air amount by monitoring the NOx concentration sent from the NOx concentration detection sensor 30N as needed. That is, as shown in FIG. 8, the NOx concentration gradually decreases with the progress of the retardation, and when the decrease reaches a predetermined level or more, the increase in the intake air amount is started. Become.
[0122]
Incidentally, in order to start the increase in the intake air amount, how much the NOx concentration should be reduced (that is, the preferable decrease in the NOx concentration) depends on the ignition timing at that time, the intake air amount. It can be determined in consideration of various circumstances under specific circumstances. More specifically, referring to FIG. 8, for example, with reference to the NOx concentration (see symbol “P”) when the intake amount is large at “normal ignition timing”, 1/5 to 1 / When a drop of about 10 is confirmed, an increase in the intake air amount can be started.
[0123]
Thirdly, it is possible to use the elapsed time from the start of the ignition timing retardation. This can be implemented by providing a timer (not shown) in the EFIECU 170. That is, for example, after 3 seconds have elapsed from the time at the start point of the ignition timing, the increase of the intake air amount is started. Such a method is possible because the time required for the ignition delay process can be predicted in advance as described above (in the above-mentioned case, “approximately 10 seconds”). This is because the relationship with the concentration can be predicted in advance.
[0124]
In the second or third case described above, the “retard amount” confirmed in step S14 of FIG. 6 can be indirectly estimated through confirmation of the “NOx concentration” or “elapsed time” described above. (A functional relationship exists between them.)
[0125]
According to the above processing, in the present embodiment, the effect that the NOx concentration in the exhaust gas does not increase is obtained although the ignition delay can be started and the catalyst warm-up can be promoted.
[0126]
In this respect, if the ignition timing is retarded and the intake air amount is increased simultaneously as in the prior art, as shown in FIGS. 7 and 8, exhaust gas with a high NOx concentration is discharged. It will be done. That is, according to FIG. 8, since the intake amount increases even though the retardation is hardly progressing, the exhaust gas having the NOx concentration in the range NAL in FIG. 8 is discharged. Further, according to FIG. 7, if the starting points of both the ignition timing retardation and the intake air amount increase are the same (refer to the symbol S and the broken line in FIG. 7B), FIG. ), The exhaust gas having a high NOx concentration is exhausted temporarily or not (reference P in FIGS. 7 and 8 captures the same situation from different viewpoints). Not too much).
[0127]
However, in the present embodiment, as shown by the solid line in FIG. 7B, the intake air amount is increased after the ignition timing is retarded, so in FIG. As indicated by the solid line, the NOx concentration can be kept low.
[0128]
In addition, in this embodiment, the following effects can be obtained in this case. That is, in the hybrid power output apparatus according to the present embodiment, the power generated by motor generators MG1 and MG2 can be transmitted to engine 150. Therefore, according to the present embodiment in which the intake air amount is not increased even though the ignition timing is retarded, the engine speed decreases, which affects the operation of the engine and thus the movement of the vehicle. It might be.
[0129]
However, in the present embodiment, at this time, in order not to affect the engine speed, more specifically, from the motor generators MG1 and MG2 to the engine 150 so as not to decrease the engine speed. Power can be transmitted. In this case, the control unit 190 can control the motor generators MG1 and MG2 so as to meet the above-described meaning based on, for example, the detection result of the rotation speed by the sensor 144.
[0130]
In this regard, the conventional engine 150 (that is, the engine 150 in the case where only the engine 150 and its related elements are present, and the motor generators MG1 and MG2 and their related elements are not present, with reference to FIG. 1). In order to avoid the above-mentioned problems, basically, the process of increasing the intake air amount at the same time when the retard is started, and even if not, It has been done that the amount of retardation that can be executed is limited. Then, in the former case, as described above, the exhaust gas having the NOx concentration in the range NAL in FIG. 8 is exhausted, and in the latter case, the retardation is reached until the range BTL in FIG. 8 is reached. As a result, the exhaust gas having the NOx concentration in the range NAL or NAM is exhausted.
[0131]
However, such an inconvenience does not occur in the present embodiment. In view of the above, it can be said that the power output apparatus and the control method thereof according to the present invention are most effective when applied as a hybrid power control apparatus.
[0132]
In addition, from the above, the application of the present invention to a normal engine is not excluded immediately. As shown in FIG. 8, if the retard amount increases even slightly, the NOx concentration decreases accordingly, and if the retard amount increases to some extent, there is a range in which the NOx concentration drops sharply. (See FIG. 8), it is possible to recognize a corresponding significance in shifting the start point of the retard and the start point of the increase in the intake amount.
[0133]
However, in this case, the retardation amount is limited as described above based on the characteristics shown in FIG. 9, for example. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the engine speed and the retard amount with the intake air amount as a parameter.
[0134]
As shown in FIG. 9, when the retard amount increases, the engine speed decreases regardless of the intake air amount. In the above-described embodiment, assist by the motor generators MG1 and MG2 can be made to compensate for the decrease in the rotational speed, but a normal engine is not provided with such a configuration. Therefore, in an ordinary engine, as shown in FIG. 9, the amount that can be retarded in view of the ordinary ignition timing is limited. This is allowed in such a range that the decrease in the rotational speed does not affect the operation of the engine, and hence the operation of the vehicle on which the engine is mounted.
[0135]
In the above description, the explanation is focused on the “NOx concentration”, but the present invention is not limited to this. It is basically possible to perform the control as described above with respect to the “hazardous substance concentration” more broadly. Specific examples of harmful substances include, for example, HC in addition to NOx.
[0136]
(Catalyst warm-up control-end of warm-up control-)
Hereinafter, a method for suitably terminating warm-up of the three-way catalyst device 31 by the control unit 190 and the EFIECU 170 constituting the control means according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing of the method for ending the catalyst warm-up and the ignition / intake amount control method executed in association therewith.
[0137]
When the above-described processing of FIG. 6 is completed, the ignition timing is retarded and the intake air amount is increasing for a while. As a result, catalyst warm-up is promoted, but eventually the catalyst is activated and reaches a state where its function can be sufficiently exerted. If such a state is reached, there is no positive reason for maintaining the state of ignition retard and intake amount as described above. Rather, if the state at the time of completion of the process in FIG. 6 is maintained, an adverse effect such as an increase in fuel consumption occurs.
[0138]
Therefore, in FIG. 10, it is first determined whether or not the catalyst is activated (step S21). This determination is nothing but the reverse of the determination in step S11 in FIG. Therefore, this determination can be made based on the detection result of the temperature sensor 31T attached to the three-way catalyst device 31, for example. That is, if the temperature of the catalyst is equal to or higher than a predetermined value, it can be determined that the catalyst has already been activated. Otherwise, it can be determined that the catalyst has not yet been activated. In the former case, the process proceeds to a new process for completing the catalyst warm-up control (from step S21 to step S22). In the latter case, the catalyst warm-up end control is terminated (step S21). To step END).
[0139]
When determining whether or not the catalyst is activated, it is not always necessary to rely on the temperature sensor 31T as in step S11 of FIG. That is, as already described, the current temperature of the catalyst can be estimated from the coolant temperature of the engine 150, the intake air amount, the rotational speed, and the like.
[0140]
Thus, when it is recognized that it is necessary to end the catalyst warm-up, the intake air amount is subsequently decreased (step S22). That is, the EFIECU 170 adjusts the throttle opening SC through the control of the throttle motor 42 and the throttle valve 40, thereby reducing the flow rate of the air flowing into the intake manifold 34.
[0141]
Next, on the premise that the ignition timing that has already been retarded is returned to the normal state (that is, the ignition timing is advanced), it is confirmed how much the intake air amount as a result of the restriction in the above-described step S22 is. (Step S23). The significance of the confirmation of the intake air amount can be explained with reference to FIG. That is, if the ignition timing is advanced when the intake air amount is relatively large, the NOx concentration increases as shown by the solid line in FIG. On the other hand, when the intake air amount is relatively small, the increase in the NOx concentration can be relatively gradual as shown by the broken line in FIG. In step S23 of FIG. 10, in order to avoid a situation in which the NOx concentration suddenly increases, it is confirmed how much the intake air amount is.
[0142]
If the intake air amount is sufficiently low, the process proceeds to a process for advancing the ignition timing (from step S23 to step S24 in FIG. 10). Otherwise, the catalyst warm-up end control is terminated ( Step S23 in FIG. 10 to Step END). Here, when the former is selected, the advance is gradually performed as in the case of retarding the ignition timing (“gradual change” in step S24 in FIG. 10). Indicated.). In this case, the meaning of “gradually” is the same as that already described regarding the retard of the ignition timing. Furthermore, the “advance angle” here has the meaning that the ignition delay is substantially returned to the original state as is apparent from the fact that the ignition delay has already been executed (FIG. 10). Step S24).
[0143]
With the above processing, in the present embodiment, it is possible to avoid a situation in which exhaust gas having a high NOx concentration is discharged even when the catalyst warm-up processing is completed.
[0144]
In the above-described embodiment, the motor generator device includes a plurality of motor generators composed of synchronous motors, but instead of or in addition to at least a part thereof, an induction motor, a vernier motor, a DC motor, a superconducting motor, a step It is also possible to use a motor or the like.
[0145]
In the above-described embodiment, a direct-injection type gasoline engine operated by gasoline is used as the engine 150. In addition, various other types such as a traditional port-injection type gasoline engine, a diesel engine, a turbine engine, and a jet engine are used. An internal combustion engine or an external combustion engine can be used.
[0146]
In addition, the hybrid power output apparatus of the present invention may also be applied to various parallel hybrid type and various serial hybrid type vehicles that are already existing, are currently being developed, or will be developed in the future.
[0147]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. The hybrid power output apparatus, the control method for the engine and the hybrid power output apparatus, and the hybrid vehicle are also included in the technical scope of the present invention.
[0148]
【The invention's effect】
As described above, according to the hybrid power output apparatus and the like according to the present invention, NOx or HC in the exhaust gas or in the gas immediately after the engine is discharged although the catalyst warm-up can be realized at an early stage. The amount of harmful substances such as can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a power system in a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a collinear diagram for explaining a basic operation of the hybrid vehicle according to the present embodiment.
FIG. 3 is a collinear diagram when the hybrid vehicle according to the present embodiment is traveling at a high speed in a steady state.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a battery and a motor drive circuit of the hybrid vehicle according to the present embodiment.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a structure of an engine according to the present embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing a process flow of a method for performing catalyst warm-up according to the present embodiment and a method for ignition / intake air amount control executed in accordance therewith.
FIGS. 7A and 7B show the catalyst warm-up process according to the present embodiment through changes in various parameters. FIG. 7A shows a change in the retard amount of the ignition timing according to the time progress, and FIG. FIG. 4C is a characteristic diagram showing the change in the intake air amount and the change in the NOx concentration in the exhaust gas as time progresses.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the ignition timing and the NOx concentration in the gas immediately after engine exhaust, using the intake air amount as a parameter.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the engine speed and the retard amount with the intake air amount as a parameter.
FIG. 10 is a flowchart showing a process flow of a method for ending catalyst warm-up according to the present embodiment and a method for ignition / intake air amount control executed in accordance therewith.
[Explanation of symbols]
20 ... Combustion chamber
26 ... Spark plug
30 ... exhaust pipe
30N ... NOx concentration detection sensor
31. Three-way catalyst device
31T ... Temperature sensor
34 ... Intake manifold
40 ... Throttle valve
42 ... Throttle motor
144: Sensor
150 ... Engine
170 ... EFIECU
190 ... Control unit
MG1, MG2 ... Motor generator

Claims (16)

燃焼室及び該燃焼室に備えられた点火プラグを含むエンジンと、
前記燃焼室内に形成された混合気に点火を行う点火手段と、
前記燃焼室内に空気を送り込む吸気手段と、
前記燃焼室から排出されるガスを触媒によって浄化する排気浄化手段と、
前記触媒を暖気する制御として、前記点火手段によって前記点火プラグにおける点火のタイミングを従前の状態より遅らせる点火遅角処理を開始した後、前記ガスの中における有害物質の濃度が所定の濃度閾値を下った場合に、前記燃焼室に送り込まれる空気の量を増大させる吸気量増大処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする動力出力装置。
An engine including a combustion chamber and a spark plug provided in the combustion chamber;
Ignition means for igniting the air-fuel mixture formed in the combustion chamber;
Intake means for sending air into the combustion chamber;
Exhaust purification means for purifying gas exhausted from the combustion chamber with a catalyst;
As a control for warming up the catalyst, after the ignition retarding process is started in which the ignition means delays the ignition timing of the spark plug from the previous state , the concentration of the harmful substance in the gas falls below a predetermined concentration threshold. And a control means for controlling the ignition means and the intake means so as to start an intake air amount increasing process for increasing the amount of air fed into the combustion chamber.
前記制御手段は、前記点火遅角処理を開始した後、前記ガスの中における有害物質の濃度が従前に比べて1/5〜1/10となった場合に、
前記吸気量増大処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の動力出力装置。
When the concentration of the harmful substance in the gas becomes 1/5 to 1/10 as compared to before after the ignition delay process is started,
Power output apparatus according to claim 1, wherein the controller controls the ignition means and the inlet means so as to start the intake air amount increasing process.
前記ガスの中における有害物質の濃度を検出する有害物質濃度検出手段が更に備えられていることを特徴とする請求項又はに記載の動力出力装置。The power output apparatus according to claim 1 or 2 , further comprising a harmful substance concentration detection means for detecting a concentration of the harmful substance in the gas. 前記制御手段は、前記点火遅角処理を開始した後、遅角量が所定の遅角閾値を越える場合に、
前記吸気量増大処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の動力出力装置。
The control means, after starting the ignition retardation processing, when the amount of retardation exceeds a predetermined retardation threshold,
The power output apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the ignition unit and the intake unit are controlled so as to start the intake air amount increasing process.
前記制御手段は、前記点火遅角処理を開始した後、その開始時点から1〜3秒が経過した場合に、
前記吸気量増大処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の動力出力装置。
The control means, after starting the ignition delay processing, when 1-3 seconds have elapsed from the start time,
The power output apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the controller controls the ignition means and the inlet means so as to start the intake air amount increasing process.
前記制御手段は、
前記点火遅角処理を実施するかどうかを、前記触媒の状態に応じて決定することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の動力出力装置。
The control means includes
Whether to perform the ignition retardation processing, the power output apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that determined in accordance with the state of the catalyst.
前記触媒の状態は、該触媒の温度に基づいて推知されることを特徴とする請求項に記載の動力出力装置。State of the catalyst, the power output apparatus according to claim 6, characterized in that the Suichi based on the temperature of the catalyst. 前記触媒の状態は、該触媒の劣化度に基づいて推知されることを特徴とする請求項又はに記載の動力出力装置。The power output apparatus according to claim 6 or 7 , wherein the state of the catalyst is estimated based on a degree of deterioration of the catalyst. 請求項1乃至のいずれか一項に記載の動力出力装置において、
前記エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置を更に備えたことを特徴とするハイブリッド型の動力出力装置。
In the motive power output device according to any one of claims 1 to 8 ,
A hybrid-type power output device further comprising a motor generator device capable of generating electric power using at least a part of the output of the engine and outputting a driving force via a drive shaft.
前記制御手段は、
前記点火遅角処理を開始した後、前記吸気量増大処理を開始するまでの少なくとも一時点において、
前記モータジェネレータ装置によって、前記エンジンの回転数を制御することを特徴とする請求項に記載のハイブリッド型の動力出力装置。
The control means includes
After starting the ignition delay processing, at least at a point in time until starting the intake air amount increase processing,
The hybrid power output apparatus according to claim 9 , wherein the number of revolutions of the engine is controlled by the motor generator device.
前記制御手段は、前記点火遅角処理が完全に完了するまでの間、前記モータジェネレータ装置によって、前記エンジンの回転数を制御することを特徴とする請求項10に記載のハイブリッド型の動力出力装置。11. The hybrid power output apparatus according to claim 10 , wherein the control means controls the number of revolutions of the engine by the motor generator apparatus until the ignition delay processing is completely completed. . 前記制御手段は、
前記燃焼室に送り込まれる空気の量を、増大された状態から従前の状態に戻す吸気量減少処理を開始した後に、前記点火プラグにおける点火のタイミングを遅角された状態より進ませる点火進角処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の動力出力装置。
The control means includes
Ignition advance processing for starting the intake air amount reduction processing for returning the amount of air fed into the combustion chamber from the increased state to the previous state, and then causing the ignition timing in the spark plug to advance from the retarded state the power output apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the controller controls the ignition means and the inlet means to start.
前記制御手段は、
前記吸気量減少処理を開始した後、前記空気の量が所定閾値を下る場合に、
前記点火進角処理を開始するように前記点火手段及び前記吸気手段を制御することを特徴とする請求項12に記載の動力出力装置。
The control means includes
After the start of the intake air amount reduction process, when the amount of air falls below a predetermined threshold,
The power output apparatus according to claim 12 , wherein the ignition means and the intake means are controlled to start the ignition advance processing.
請求項乃至11のいずれか一項に記載のハイブリッド型の動力出力装置と、
該動力出力装置が搭載される車両本体と、
該車両本体に取り付けられると共に前記駆動軸を介して出力される前記駆動力により駆動される車輪と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
The hybrid power output device according to any one of claims 9 to 11 ,
A vehicle body on which the power output device is mounted;
A hybrid vehicle comprising: a wheel attached to the vehicle main body and driven by the driving force output via the drive shaft.
燃焼室及び該燃焼室に備えられた点火プラグを含むエンジンを制御する制御方法であって、
前記点火プラグにおける点火のタイミングを従前の状態よりも遅らせる第1工程と、
前記燃焼室に送り込まれる空気の量を増大させる第2工程と、
前記燃焼室に送り込まれる空気の量を従前の状態に戻す第3工程と、
前記点火プラグにおける点火のタイミングを遅角された状態より進ませる第4工程とを含み、
前記第2工程の開始時点は、前記第1工程の開始時点よりも遅く、
前記第4工程は、前記第3工程の開始後に実施される
ことを特徴とするエンジンの制御方法。
A control method for controlling an engine including a combustion chamber and a spark plug provided in the combustion chamber,
A first step of delaying the ignition timing in the spark plug from a previous state;
A second step of increasing the amount of air fed into the combustion chamber ;
A third step of returning the amount of air fed into the combustion chamber to a previous state;
A fourth step of advancing the timing of ignition in the spark plug from a retarded state ,
Start time of the second step, rather slow than the starting point of the first step,
The engine control method , wherein the fourth step is performed after the start of the third step .
請求項15に記載のエンジンの制御方法において、
前記エンジンには、その出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置が接続されており、
前記第1工程の少なくとも一時点において、前記モータジェネレータ装置によって、前記エンジンの回転数を制御する工程を含むことを特徴とするハイブリッド型の動力出力装置の制御方法。
The engine control method according to claim 15 , wherein
The engine is connected to a motor generator device capable of generating power using at least a part of its output and capable of outputting a driving force via a drive shaft,
A method for controlling a hybrid type power output apparatus, comprising the step of controlling the number of revolutions of the engine by the motor generator device at least at one point of the first step.
JP2002290402A 2002-10-02 2002-10-02 POWER OUTPUT DEVICE, HYBRID TYPE POWER OUTPUT DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF, AND HYBRID VEHICLE Expired - Fee Related JP3966141B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002290402A JP3966141B2 (en) 2002-10-02 2002-10-02 POWER OUTPUT DEVICE, HYBRID TYPE POWER OUTPUT DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF, AND HYBRID VEHICLE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002290402A JP3966141B2 (en) 2002-10-02 2002-10-02 POWER OUTPUT DEVICE, HYBRID TYPE POWER OUTPUT DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF, AND HYBRID VEHICLE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004124826A JP2004124826A (en) 2004-04-22
JP3966141B2 true JP3966141B2 (en) 2007-08-29

Family

ID=32282301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002290402A Expired - Fee Related JP3966141B2 (en) 2002-10-02 2002-10-02 POWER OUTPUT DEVICE, HYBRID TYPE POWER OUTPUT DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF, AND HYBRID VEHICLE

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3966141B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5975082B2 (en) 2014-09-26 2016-08-23 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine control system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004124826A (en) 2004-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3700715B2 (en) Control device for internal combustion engine
US7055312B2 (en) Power output apparatus, hybrid power output apparatus, method of controlling the same, and hybrid vehicle
JP6149841B2 (en) Hybrid car
JP5664621B2 (en) Hybrid car
JP4867687B2 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE DEVICE, ITS CONTROL METHOD, AND VEHICLE
JP7255290B2 (en) hybrid vehicle
JP2004084607A (en) Engine control device and method thereof, and hybrid power output device and hybrid vehicle
JP5519331B2 (en) Vehicle control device
JP7207115B2 (en) hybrid vehicle
JP7196733B2 (en) hybrid vehicle
JP2002038962A (en) Controller for internal combustion engine with turbocharger
JP2006299812A (en) Automobile and its control method
RU2690296C1 (en) Vehicle and method of controlling vehicle engine
JP3966141B2 (en) POWER OUTPUT DEVICE, HYBRID TYPE POWER OUTPUT DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF, AND HYBRID VEHICLE
JP3775355B2 (en) Hybrid power output apparatus, control method therefor, and hybrid vehicle
JP3809816B2 (en) Power output device
JP3470681B2 (en) Internal combustion engine control device for hybrid vehicle
JP2013112101A (en) Hybrid vehicle
JP2004124827A (en) Power output device and hybrid type power output device, and control method thereof, and hybrid vehicle
JP3931744B2 (en) Hybrid power output apparatus, control method therefor, and hybrid vehicle
JP4238568B2 (en) POWER OUTPUT DEVICE, ITS CONTROL METHOD, AND VEHICLE
JP7477049B2 (en) Hybrid vehicle control method and hybrid vehicle control device
JP7234996B2 (en) Engine device and hybrid vehicle equipped with the same
JP2004176545A (en) Power output device, its control method, and vehicle
WO2022163410A1 (en) Drive control device and drive control method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070521

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100608

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110608

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110608

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120608

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120608

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130608

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees