JP4123707B2

JP4123707B2 - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP4123707B2
Application number: JP2000348334A
Authority: JP
Inventors: 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: JP2002147287A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の減速時におけるエンジンの制御技術に関し、特に、駆動源としてエンジン及びモータを組み合わせたハイブリッド車両に用いて好適の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンにモータを組み合わせ、エンジン出力及び／又はモータ出力により走行可能としたハイブリッド車両が実用化されている。この種のハイブリッド車両では、発電機として作動しうるモータを備えており、車両の減速状態ではモータを発電機として作動させ、車両の余剰エネルギを電気エネルギとして回収することが可能である。モータの電気エネルギの回収量、即ち、回生量を増やすためには、車両の余剰エネルギが他の部分で消費されるのを抑える必要があるが、通常、車両の減速時にはスロットル弁が閉じられるため、エンジンはその吸入工程において負圧を吸引することになる。このため、車両の減速時にはエンジンのポンプ損失が発生し、このポンプ損失が車両の余剰エネルギを消費してしまう。
【０００３】
車両の減速時におけるエンジンのポンプ損失を低減させてモータの回生量を向上させる技術としては、例えば、特開平８−１００６８９号公報、特開平９−３２９０６０号公報及び特開平１１−９３７２３号公報に開示された技術が知られている。特開平８−１００６８９号公報及び特開平１１−９３７２３号公報に開示された技術では、スロットル弁の開閉に連動させてＥＧＲ弁を開閉制御することにより、エンジンに排気ガスを還流させ、車両の減速時におけるエンジンのポンプ損失を低減させている。また、特開平９−３２９０６０号公報に開示された技術では、燃料カットに連動させてＥＧＲ弁を開閉制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の各従来技術のようにスロットル弁の開閉や燃料供給に連動させてＥＧＲ弁を開閉制御する場合、再加速時にエンジンの燃焼が悪化してしまうという課題がある。即ち、再加速時には、排気ガス還流量をカット或いは減少させて燃料噴射量に応じた新気をエンジンに導入する必要があるが、ＥＧＲ弁が閉じられてから実際にエンジンへの排気ガスの還流量が減少するまでには時間遅れがある。このため、上記のようにスロットル弁の開閉や燃料供給に連動させてＥＧＲ弁を開閉させた場合には、アクセルが踏まれてエンジンへの燃料噴射が再開されたにもかかわらず大量の排気ガスがエンジンに還流してしまい、燃料供給量に対する新気の不足によりエンジンの燃焼が悪化してしまうのである。このようなエンジンの燃焼の悪化は、運転フィーリングや排ガス性能の悪化を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、減速時におけるエンジンのポンプ損失を低減するとともに再加速時におけるエンジンの燃焼の悪化も防止できるようにした、エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のエンジンの制御装置は、エンジンの出力軸と駆動力伝達可能に連結された駆動軸を有し、電力供給を受けると電動機として作動するとともに車両の減速時には回生作動可能に構成されるモータとを有する車両の減速時に燃料供給制御手段によりエンジンへの燃料供給を停止するときには、ＥＧＲ制御手段によって該エンジンに排気ガスを還流させる方向にＥＧＲ装置を駆動して該エンジンで発生した排気ガスを再び該エンジンの吸気側へ還流させ、その後、ブレーキ検出手段により該ブレーキが非作動状態であることが検出されたときには、該ＥＧＲ制御手段によって該エンジンへの排気ガスの還流を抑制する方向に該ＥＧＲ装置を駆動する。
【０００７】
さらに、スロットル弁の開度を制御するスロットル制御手段を備え、該燃料供給制御手段によりエンジンへの燃料供給を停止して車両を減速させている時には、該スロットル制御手段により該スロットル弁を開くようにする。これにより、該エンジンのポンプ損失をさらに低減することが可能になる。
また、燃料供給が停止されている時に該ブレーキ検出手段により該ブレーキが作動状態であることが検出されたら、該エンジンに排気ガスを還流させる方向に該ＥＧＲ装置を駆動することも好ましい。このように該ＥＧＲ装置の駆動を該ブレーキの操作に連動させることで、制御をより簡単に且つ確実にすることが可能になる。
また、燃料供給制御手段は、エンジンへの燃料供給を停止する際には、エンジンへの燃料供給量を次第に減少させるように構成され、スロットル制御手段は、燃料供給制御手段により燃料供給が完全に停止されるまでの間は、スロットル弁開度を全閉とすることが好ましい（請求項２）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は本発明の一実施形態としてのエンジンの制御装置を示すもので、ここでは、パラレル式のハイブッド車に本発明のエンジンの制御装置を適用した場合について示している。
【０００９】
図１の全体構成図に示すように、本実施形態にかかるハイブリッド車両１の駆動系は、エンジン２，モータ３及びＣＶＴ４を組み合わせて構成されている。エンジン２は、その出力軸２ａをクラッチ５を介してＣＶＴ４の入力軸４ａに連結され、ＣＶＴ４を介して左右の駆動輪８，８へ駆動力を伝達できるようになっている。
【００１０】
エンジン２は一般的な内燃機関として構成され、各気筒毎に燃料噴射弁１２を備えるとともに、その吸気管１０には吸入空気量を制御するスロットル弁１３を備え、排気管１１には排気ガス浄化のための触媒１４を備えている。また、エンジン２は、エンジン２で発生した排気ガスを再びエンジン２の吸気側に還流させるためのＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）１５を備えている。このＥＧＲ装置１５は、排気管１０と吸気管１１とを結ぶＥＧＲ通路１５ａと、ＥＧＲ通路１５ａを開閉して排気ガスの還流量を制御するＥＧＲ弁１５ｂとから構成されている。ＥＧＲ装置１５は、本制御のための専用装置でもよく、排気ガス中のＮＯｘを低減させるための装置と兼用してもよい。
【００１１】
モータ３は、電力供給を受けると電動機として作動し、回転駆動力を受けると発電機として作動しうる電動機兼発電機として構成されている。モータ３はその出力軸をＣＶＴ４の入力軸（プライマリ軸）４ａと共用しており、電動機として作動したときには入力軸４ａを介してエンジン２及びＣＶＴ４を直接回転駆動し、発電機として作動したときには入力軸４ａから回転駆動力を入力されるようになっている。なお、モータ３が発生した電力は図示しないバッテリに蓄えられるようになっており、モータ３の駆動力が必要とされる場合にはこのバッテリに蓄えられた電力がモータ３へ供給されるようになっている。
【００１２】
一方、車室内には、図示しない入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等），中央処理装置（ＣＰＵ）及びタイマカウンタ等を備えたコントローラ（制御装置）２０が設置されている。コントローラ２０の入力側には、少なくともアクセル（アクセルペダル）６の開度を検出するアクセル開度センサ３０，ブレーキ（ブレーキペダル）７が踏まれているか否かを検出するブレーキスイッチ（検出手段）３１，エンジン２の回転速度（プライマリ軸の回転速度）を検出するエンジン回転速度センサ３２等の各種センサ及びスイッチが接続されている。コントローラ２０では、これら各種センサ及びスイッチからの検出情報や予め記憶された制御マップ等に基づいて、エンジン２及びモータ３からなるパワーユニット全体を総合制御している。
【００１３】
次に、本発明の要部について説明すると、本制御装置は、減速時におけるエンジン２のポンプ損失を低減するとともに再加速時におけるエンジン２の燃焼の悪化も防止するべく構成されたものである。このため、本制御装置にかかるコントローラ２０は、車両１の減速時にモータ３を発電機として回生作動させる機能に加えて、さらにその機能要素として、燃料噴射弁１２を制御してエンジン２への燃料供給量を制御する燃料供給制御部（燃料供給制御手段）２１，スロットル弁１３を制御してエンジン２への吸入空気量を制御するスロットル制御部（スロットル制御手段）２２、及び、ＥＧＲ弁１５ｂを制御してエンジン２への排気ガスの還流量を制御するＥＧＲ制御部（ＥＧＲ制御手段）２３を備えている。
【００１４】
以下、図２に示すフローチャート及び図３に示すタイムチャートを用いて車両の減速時及び再加速時にコントローラ２０が行う制御について具体的に説明する。
まず、車両の減速時には、コントローラ２０は、アクセル開度センサ３０の出力に基づきアクセル開度が全閉か否かを判定する（ステップＳ１０）。アクセル開度が全閉か否かはアクセル開度が所定値未満か否かで判定し、アクセル開度が所定値以上の場合には全閉ではないと判断する。この場合、コントローラ２０のスロットル制御部２２，ＥＧＲ制御部２３は、アクセル開度及びエンジン回転速度により決まるスロットル弁開度或いはＥＧＲ弁開度になるように、それぞれスロットル弁１３，ＥＧＲ弁１５ｂの通常制御を行う（区間tt₀：ステップＳ６０）。
【００１５】
一方、ステップＳ１０でアクセル開度が全閉（即ち、アクセル開度が所定値未満）と判定された場合には（時点ｔ₁）、コントローラ２０は、次に燃料噴射弁１２から燃料が噴射されているか否か、即ち、燃料カット中か否かを判定する（ステップＳ２０）。燃料供給制御部２１は、アクセル開度が全閉になった場合でも急激なエンジントルクの変動を防止するため突然には燃料供給を停止（カット）せず、燃料カットに向けて供給量を次第に減少させていく。そして、このように燃料供給が完全にカットされるまでの間は、スロットル制御部２２，ＥＧＲ制御部２３は、それぞれスロットル弁１３，ＥＧＲ弁１５ｂの通常制御を行い、スロットル弁開度，ＥＧＲ弁開度ともに全閉とする（区間tt₁：ステップＳ６０）。
【００１６】
そして、燃料供給制御部２１により燃料供給が完全にカットされた時点（時点ｔ₂）で、まず、スロットル制御部２２は、全閉状態から開状態へ向けてスロットル弁１３を制御する（ステップＳ３０）。このようにスロットル開度が大きくされることによってエンジン２には吸気管１０から新気が導入され、エンジン２は負圧を吸引することなく、エンジン２のポンプ損失が低減される。ところが、燃料カット時にスロットル開度を大きくすると、燃焼していない低温の空気〔図３（ｃ）の触媒入口温度参照〕が図３（ｂ）中に２点鎖線で示すように大量に触媒１４に流入することになるため、このままでは図３（ａ）中に２点鎖線で示すように触媒温度が下がり触媒１４の浄化性能が低下してしまう。
【００１７】
そこで、ＥＧＲ制御部２３は、ブレーキスイッチ３１の出力に基づきブレーキ７が作動状態か否かを判定し（ステップＳ４０）、ブレーキ７が作動状態と判定された場合（即ち、ブレーキスイッチ３１がオンのとき）には、全閉状態から開状態へ向けてＥＧＲ弁１５ｂを制御する（時点ｔ₃：ステップＳ５０）。このようにＥＧＲ弁開度が大きくされることにより、エンジン２から排気管１１へ排出されたガスの多くが吸気管１０へ還流されるようになるため、図３（ｂ）中に実線で示すように触媒１４へ流入する空気の量が減少し、図３（ａ）中に実線で示すように触媒温度の低下も抑制される。なお、ブレーキ７が作動状態にある間は、車両は依然として減速状態にあり、この間、コントローラ２０はステップＳ１０〜Ｓ５０の処理を周期的に繰り返し、スロットル制御部２２，ＥＧＲ制御部２３は上述のようにスロットル弁１３，ＥＧＲ弁１５ｂをそれぞれ開状態に維持する（区間tt₂）。
【００１８】
車両が減速状態から再加速状態（定速走行状態を含む）へ移行する場合には、まず、ドライバによりブレーキ７が非作動状態（ブレーキスイッチ３１はオフ）とされ（時点ｔ₄）、続いてアクセル６が踏み込まれる（時点ｔ₅）。前記した従来技術では、アクセル６が踏み込まれて実際に再加速状態へ移行した後（時点ｔ₅）、ＥＧＲ弁１５ｂの制御を通常制御に切り換えてＥＧＲ弁開度を抑制するようにしていた。しかしながら、コントローラ２０のＥＧＲ制御部２３は、ブレーキ７が非作動状態になったことが検出された時点（時点ｔ₄）で、ＥＧＲ弁開度を抑制するべくＥＧＲ弁１５ｂの制御を通常制御に切り換える（ステップＳ７０）。つまり、コントローラ２０の制御によれば、従来技術に比較して図４中に区間tt₃で示す時間だけＥＧＲ弁１５ｂの応答性が高められる。
【００１９】
このように、本発明の一実施形態としてのエンジンの制御装置によれば、車両が減速状態から加速状態へ移行する際に、アクセル開度ではなくブレーキの作動状態に基づきＥＧＲ弁１５ｂを閉側に制御しているので、燃料噴射弁１２からの燃料供給に先行してエンジン２への排気ガスの還流量を抑制することが可能になる。したがって、本制御装置によれば、車両の減速時には、スロットル弁１３及びＥＧＲ弁１５ｂを開くことによりエンジン２に新気或いは還流ガスを導入してエンジン２のポンプ損失を低減することができ、モータ３による電気エネルギの回生量を増大させることができる。また、再加速時には、ＥＧＲ弁１５ｂの閉じ遅れにより余分な還流ガスがエンジン２に還流されるのを防止することができるので、エンジン２の燃焼の悪化を防止して運転フィーリングや排ガス性能を向上させることもできる。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施しうるものである。
例えば、上述の実施形態では、エンジン２のポンプ損失を低減するにあたりスロットル弁１３とＥＧＲ弁１５ｂとを開いているが、スロットル弁１３は閉じたままでＥＧＲ弁１５ｂのみを開くようにしてもよい。この場合でもエンジン２の吸気側に排気ガスが還流されるので、エンジン２が負圧を吸引することが防止され、エンジン２のポンプ損失は低減される。ただし、この場合、エンジン２に吸入される空気は吸気管１０，エンジン２，排気管１１及びＥＧＲ通路１５ａからなる循環経路内を循環することになるが、ＥＧＲ通路１５ａは比較的細いため内部での圧力損失は大きく、エンジン２にはこの圧力損失分だけ排気ガスを吸引するための負荷が加わることになる。したがって、エンジン２に加わる負荷を低減してポンプ損失をより低減するためには、上述の実施形態のようにスロットル弁１３を開いてエンジン２に新気を導入する方が有利である。
【００２１】
また、上述の実施形態では、車両の減速時、加速時におけるＥＧＲ弁１５ｂの開閉制御タイミングをブレーキ７の作動状態に連動させているが、少なくともＥＧＲ弁１５ｂを閉側に制御するタイミングはブレーキ７が非作動状態になるタイミングに連動していればよい。即ち、ＥＧＲ弁１５ｂを開くタイミングについては、車両の燃料カットによる減速時であればよく、アクセル開度，スロットル開度或いは燃料噴射量等、他のパラメータに連動させることも可能である。また、ブレーキ７の作動状態を判定する手段としては、上述のブレーキスイッチ３１に限定されず、ブレーキ７の踏み込み量を検出するブレーキポジションセンサを用いてもよい。この場合、ブレーキ開度が所定値を越えた場合にブレーキ７が作動状態であると判定することができる。
【００２２】
さらに、本発明のエンジンの制御装置は、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド車両にのみ適用が限定されるものではなく、エンジンのみを駆動源とする一般車両にも適用することができる。この場合でも、減速時におけるエンジンのポンプ損失の低減と再加速時におけるエンジンの燃焼悪化の防止とが可能になる。また、本発明が適用されるエンジンは、エンジンで発生した排気ガスを再びエンジンの吸気側へ還流させるＥＧＲ装置を有するものであれば、ガソリンエンジンでもよくディーゼルエンジンでもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のエンジンの制御装置によれば、エンジンへの燃料供給を停止して車両を減速させている時には、エンジンに排気ガスを還流させる方向にＥＧＲ装置を駆動してエンジンで発生した排気ガスを再びエンジンの吸気側へ還流させるので、減速時におけるエンジンのポンプ損失を低減することができという効果がある。また、その後の再加速時には、ブレーキが非作動状態であることが検出されるた時にエンジンへの排気ガスの還流を抑制する方向にＥＧＲ装置を駆動するので、ＥＧＲ装置の閉じ遅れにより余分な排気ガスがエンジンに還流されることなく、再加速時におけるエンジンの燃焼の悪化を確実に防止することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる制御装置のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開閉制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態にかかる制御装置のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開閉制御の流れを示すタイムチャートであり、（ａ）は触媒温度の時間変化を示す図、（ｂ）は触媒に流入する排気ガスの流入量の時間変化を示す図、（ｃ）は触媒入口温度の時間変化を示す図、（ｄ）はＥＧＲ弁開度の時間変化を示す図、（ｅ）はブレーキ開度の時間変化を示す図、（ｆ）はエンジントルクの時間変化を示す図、（ｇ）はスロットル弁開度の時間変化を示す図、（ｈ）は燃料噴射量の時間変化を示す図、（ｉ）はアクセル開度の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
１ハイブリッド車両
２エンジン
３モータ
４ＣＶＴ
６アクセル
７ブレーキ
１０吸気管
１１排気管
１２燃料噴射弁
１３スロットル弁
１４触媒
１５ＥＧＲ装置
１５ａＥＧＲ通路
１５ｂＥＧＲ弁
２０コントローラ（制御装置）
２１燃料供給制御部（燃料供給制御手段）
２２スロットル制御部（スロットル制御手段）
２３ＥＧＲ制御部（ＥＧＲ制御手段）
３０アクセル開度センサ
３１ブレーキスイッチ（ブレーキ検出手段）

Claims

エンジンで発生した排気ガスを再び該エンジンの吸気側へ還流させるＥＧＲ装置を有するエンジンの制御装置において、
該エンジンの出力軸と駆動力伝達可能に連結された駆動軸を有し、電力供給を受けると電動機として作動するとともに車両の減速時には回生作動可能に構成されるモータと、
ブレーキの作動状態を検出するブレーキ検出手段と、
該車両の減速時に該エンジンへの燃料供給を停止する燃料供給制御手段と、
該燃料供給制御手段による燃料供給の停止時に該エンジンに排気ガスを還流させる方向に該ＥＧＲ装置を駆動し、その後、該ブレーキ検出手段により該ブレーキが非作動状態であることが検出されると該エンジンへの排気ガスの還流を抑制する方向に該ＥＧＲ装置を駆動するＥＧＲ制御手段と、
該エンジンへ吸入される吸入空気量を制御するスロットル弁と、
該燃料供給制御手段により、該エンジンへの燃料供給を停止されると該スロットル弁の開度を大きくするスロットル制御手段とを備えた
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
該燃料供給制御手段は、該エンジンへの燃料供給を停止する際には、該エンジンへの燃料供給量を次第に減少させるように構成され、
該スロットル制御手段は、該燃料供給制御手段により燃料供給が完全に停止されるまでの間は、スロットル弁開度を全閉とする
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。