JP4186496B2 - 内燃機関の回生制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の回生制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一般的な車両では、機関減速運転時にスロットル弁を閉弁して機関吸入損失を増大させることにより、いわゆるエンジンブレーキを作動させるようにしている。ところが、機関吸入損失を増大させるということは車両の運動エネルギを捨てるということであり、好ましくない。
【０００３】
そこで、機関減速運転時にクランクシャフトにより発電機を駆動し、車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生するようにした内燃機関が公知である（特開平９−２５６８８５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、車両の運動エネルギは概略的に言うと、電気エネルギの形で回生されるか又は機関損失として捨てられることになり、回生されるエネルギの量をできるだけ多くするためには機関損失をできる限り小さくすればよいことになる。
【０００５】
スロットル弁を開弁すれば機関吸入損失を小さくすることができる。ところが、スロットル弁をただ単に開弁させると吸入空気量が増大するために、機関圧縮損失又は機関排出損失が増大し、必ずしも機関損失を小さくすることができない。
【０００６】
そこで本発明の目的は車両の運動エネルギを効率的に回生することができる内燃機関の回生制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生するための回生手段を具備した内燃機関の回生制御装置において、前記内燃機関の排気通路内の圧力から前記内燃機関の吸気通路内に配置されたスロットル弁下流の吸気通路内の圧力を差し引いたものである圧力差を算出する圧力差算出手段と、前記算出された圧力差に基づいて前記スロットル弁の開度を制御することにより実際の圧力差を最小にする圧力差低減手段と、前記回生手段による回生実行時に前記圧力差低減手段により実際の圧力差を最小にする回生制御手段とを具備したことを特徴としている。
【００１０】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記内燃機関が、前記吸気通路と前記排気通路とを互いに接続する排気ガス再循環通路と、該排気ガス再循環通路内に配置されたＥＧＲ制御弁とを具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記ＥＧＲ制御弁を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴としている。
【００１１】
また、３番目の発明によれば１番目又は２番目の発明において、前記内燃機関が、吸気弁又は排気弁の開弁動作を制御するための弁制御手段を具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記弁制御手段により前記吸気弁又は排気弁の開弁動作を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴としている。
【００１２】
また、４番目の発明によれば１番目から３番目の発明のいずれか一つにおいて、前記内燃機関が、排気駆動式過給機と、該排気駆動式過給機を迂回して排気駆動式過給機の上流側排気通路と下流側排気通路とを互いに接続するバイパス通路と、該バイパス通路内に配置されたバイパス制御弁とを具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記バイパス制御弁を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴としている。
【００１３】
また、５番目の発明によれば１番目から４番目の発明のいずれか一つにおいて、前記内燃機関が、排気駆動式過給機と、該排気駆動式過給機のタービン容量を制御するためのタービン容量制御手段とを具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記タービン容量を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴としている。
【００１４】
また、６番目の発明によれば１番目から５番目の発明のいずれか一つにおいて、前記スロットル弁の開度を制御することなく機関に供給されるガスの量を低減するための供給ガス量低減手段を更に具備し、前記回生制御手段は、前記回生手段による回生実行時に、前記圧力差低減手段によるスロットル弁の開度の制御に加えて、該供給ガス量低減手段により機関に供給されるガスの量を低減することを特徴としている。
【００１５】
また、７番目の発明によれば６番目の発明において、前記スロットル弁上流側の前記吸気通路から分岐通路が分岐しており、該分岐通路が、スロットル弁下流側の前記吸気通路まで延びる吸気側バイパス通路と前記排気通路まで延びる排気側バイパス通路とに更に分岐されていると共に、該分岐通路を吸気側バイパス通路か又は排気側バイパス通路に選択的に連通させる切替弁が設けられており、前記供給ガス量低減手段は、前記切替弁を制御して前記分岐通路を前記排気側バイパス通路に連通させることにより機関に供給されるガスの量を低減することを特徴としている。
【００１６】
また、８番目の発明によれば、車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生するための回生手段を具備した内燃機関の回生制御装置において、前記内燃機関の排気通路内の圧力から前記内燃機関の吸気通路内に配置されたスロットル弁下流の吸気通路内の圧力を差し引いたものである圧力差を算出する圧力差算出手段と、前記圧力差の目標値である目標圧力差を算出する目標圧力差算出手段と、前記回生手段による回生実行時に前記圧力差が前記目標圧力差に一致するように前記スロットル弁の開度を制御することにより前記圧力差を低減しそれにより回生手段のエネルギ回生効率を制御する回生効率制御手段と、を具備したことを特徴としている。
【００１７】
また、９番目の発明によれば８番目の発明において、前記回生手段の要求発電量が大きくなればなるほど前記目標圧力差を小さくしたことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら火花点火式内燃機関に本発明を適用することもできる。
【００１９】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。図１に示される内燃機関では機関冷却水が冷却装置１８内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００２０】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９及び排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１の入口に連結され、排気タービン２１の出口は排気ダクト２２を介してケーシング２３に接続される。このケーシング２３内には触媒２４が収容される。
【００２１】
排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２５を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２５内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２６が配置される。また、ＥＧＲ通路２５周りにはＥＧＲ通路２５内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２７が配置される。図１に示される内燃機関では機関冷却水が冷却装置２７内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２８に連結される。このコモンレール２８内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ（図示しない）から燃料が供給され、コモンレール２８内に供給された燃料は各燃料供給管を介して燃料噴射弁６に供給される。
【００２２】
また、吸気弁７及び排気弁９はそれぞれ対応する弁駆動装置２９によって駆動される。これら弁駆動装置２９は対応する弁の開弁動作を変更可能にこれら弁を駆動する。即ち、これら弁駆動装置２９は対応する弁の開弁時期、開弁期間、リフト量、又はこれら吸気弁７及び排気弁９が同時に開弁しているオーバラップ期間などを変更できる。
【００２３】
更に図１に示される内燃機関にはモータ又は発電機として作用する回生装置３０が設けられる。この回生装置３０の入出力シャフト３１は電磁クラッチ３２を介してクランクシャフト３３に接続される。回生装置３０をモータとして作用させるべきときには電磁クラッチ３２がオンにされて回生装置３０がクランクシャフト３３に連結され、このとき回生装置３０は電源として作用する蓄電池３４からの電気エネルギにより回転駆動され、斯くしてクランクシャフト３３を回転駆動せしめる。これに対し、回生装置３０を発電機として作用させるべきときには電磁クラッチ３２がオンにされて回生装置３０がクランクシャフト３３に連結され、このとき回生装置３０はクランクシャフト３３により回転駆動せしめられて発電し、即ち車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生し、斯くしてエネルギ回生作用が行われる。この電気エネルギは蓄電池３４に蓄えられる。
【００２４】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、常時電源に接続されたバックアップＲＡＭ（Ｂ−ＲＡＭ）、入力ポート４６及び出力ポート４７を具備する。サージタンク１２にはサージタンク１２内の圧力に比例した出力電圧を発生する吸気圧力センサ４８が取り付けられ、排気マニホルド１９には排気マニホルド１９内の圧力に比例した出力電圧を発生する排気圧力センサ４９が取り付けられる。また、アクセルペダルにはアクセルペダルの踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５０が接続され、蓄電池３４には蓄電池３４に蓄えられている電気エネルギの量即ち蓄電量に比例した出力電圧を発生する蓄電量センサ５１が取り付けられる。これらセンサ４８，４９，５０，５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器５４を介して入力ポート４６に入力される。更に入力ポート４６には車速を表す出力パルスを発生する車速センサ５２と、機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ５３とが接続される。一方、出力ポート４７は対応する駆動回路５５を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２６、弁駆動装置２９、回生装置３０、及び電磁クラッチ３２にそれぞれ接続される。
【００２５】
さて、図１に示される内燃機関では、エネルギ回生作用を行うべきときに機関減速運転が行われると回生装置３０によるエネルギ回生作用が行われるようになっている。
【００２６】
ところが図１に示される内燃機関では、アクセルペダルの踏み込み量がゼロになるとスロットル弁１７の開度が小さなアイドリング開度に維持され、アクセルペダルが踏み込まれるとスロットル弁１７が全開される。このため、機関減速運転になるといわゆるエンジンブレーキが作用することになる。
【００２７】
従って、冒頭で述べたように、車両の運動エネルギは概略的に言うと、電気エネルギの形で回生されるか又は機関損失として捨てられることになり、回生効率をできるだけ高くするためには機関損失をできる限り小さくすればよいことになる。
【００２８】
機関損失を小さくするためには機関吸入損失ないし仕事を小さくし、機関排出損失ないし仕事を小さくすればよく、機関吸入損失を小さくするためにはスロットル弁１７下流の吸気通路内の圧力即ち吸気圧力ＰＩＮを高くし、排気マニホルド１９内の圧力即ち排気圧力ＰＥＸを低くすればよい。
【００２９】
これら吸気圧力ＰＩＮ及び排気圧力ＰＥＸはスロットル弁１７の開度を制御することによって制御することができる。即ち、吸気圧力ＰＩＮ及び排気圧力ＰＥＸの変化を概略的に示す図２に示されるようにスロットル弁１７の開度θを小さくすればするほど排気圧力ＰＥＸは低くなる。
【００３０】
ところがスロットル弁１７の開度θを小さくすればするほど吸気圧力ＰＩＮも小さくなり、従ってスロットル弁１７の開度θをただ単に小さくしても機関損失を小さくすることはできない。
【００３１】
排気圧力ＰＥＸをできるだけ小さくしながら吸気圧力ＰＩＮをできるだけ大きくするためには、排気圧力ＰＥＸと吸気圧力ＰＩＮとの差ＰＤ（＝ＰＥＸ−ＰＩＮ）をできるだけ小さくすればよい。
【００３２】
図２に示されるように圧力差ＰＤには最小のピークＰＤＭが存在する。そこで本発明による第１実施例では、回生装置３０によりエネルギ作用が行われるときには圧力差ＰＤがその最小値ＰＤＭになるようにスロットル弁１７の開度θを制御している。このようにすると機関排出損失を小さくしながら機関吸入損失を小さくできるので機関損失を小さくでき、従って回生効率を高くすることができる。これが本発明の基本的な考え方である。
【００３３】
具体的には、圧力差ＰＤの最小値ＰＤＭが予め実験により求められており、例えば機関回転数Ｎ及び吸気圧力ＰＩＮの関数として図３に示されるようなマップの形でＲＯＭ４２内に記憶されている。エネルギ回生作用が行われるときには吸気圧力センサ４８及び排気圧力センサ４９により検出される吸気圧力ＰＩＮ及び排気圧力ＰＥＸから圧力差ＰＤが算出され、この実際の圧力差ＰＤがマップから算出された最小値ＰＤＭに一致するようにスロットル弁１７の開度θが制御される。
【００３４】
なお、エネルギ回生作用が行われない機関減速運転時には上述したように、スロットル弁１７の開度θはアイドリング開度に維持される。このアイドリング開度は例えばアイドリング運転時の吸入空気量を、安定したアイドリング運転を得るための空気量に一致させるために必要な開度であり、圧力差ＰＤを最小値ＰＤＭにするのに必要な開度とは必ずしも一致しない。
【００３５】
本発明による第１実施例では、このようなスロットル弁開度制御に加えて、スロットル弁１７の開度θＴＨを制御することなく圧力差ＰＤを更に小さくするための追加の制御を行うことができる。次に追加の制御の様々な実施例について説明する。
【００３６】
追加の制御の第１実施例では、エネルギ回生作用を行うべきときにＥＧＲ制御弁２６が開弁され、好ましくは全開に維持される。その結果、排気ガスがＥＧＲガスの形で排気マニホルド１９から逃げ出しサージタンク１２内に流入するので、ＥＧＲ制御弁２６が閉弁されているときに比べて排気圧力ＰＥＸを低下させかつ吸気圧力ＰＩＮを上昇させることができる。
【００３７】
追加の制御の第２実施例では、エネルギ回生作用を行うべきときには圧力差ＰＤが小さくなるように吸気弁７又は排気弁９の開弁動作、例えば各弁の開弁時期、開弁期間、リフト量、又はオーバラップ期間などが制御される。即ち、例えばエネルギ回生作用を行うべきときには行わないときに比べて吸気弁７の開弁時期が遅くされる。その結果、ピストン４が圧縮下死点を過ぎた後に吸気弁７が開弁している期間が長くなり、従って燃焼室５内に吸入されたガスのうち吸気ポート８内に戻されるガスの量が多くなるので、機関圧縮損失が小さくなる。或いは、エネルギ回生作用を行うべきときには行わないときに比べて排気弁９の開弁時期が早められる。その結果、ピストン４が排気下死点に到る前に排気弁９が開弁している期間が長くなり、従って燃焼室５内の圧力が高いときに排気弁９が開弁されるので、排気マニホルド１９内の圧力上昇が抑制され、斯くして機関排出損失が抑制される。
【００３８】
図４に示される追加の制御の第３実施例では、排気管２０と排気ダクト２２とがバイパス管６０により互いに接続され、このバイパス管６０内にはアクチュエータ６１によって駆動されるバイパス制御弁６２が配置される。
【００３９】
このバイパス制御弁６２はエネルギ回生作用が行われないときには閉弁され、エネルギ回生作用が行われるときには開弁される。バイパス制御弁６２が全開にされると排気管２０内を流通する排気ガスが排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１を迂回して排気ダクト２２内に流入するので排気圧力ＰＥＸが低下し、斯くして圧力差ＰＤが小さくされる。
【００４０】
なお、排気タービン２１の入口と出口とはウェイストゲート弁を介して互いに接続されるのが一般的である。従って、エネルギ回生作用が行われるときにウェイストゲート弁を開弁させるようにすれば、バイパス管６０及びバイパス制御弁６２を新たに設ける必要がなくなる。
【００４１】
図５に示される追加の制御の第４実施例では、排気ターボチャージャ１４に排気タービン２１のタービン容量を制御するためタービン容量制御装置６３が設けられている。このタービン容量制御装置６３は排気タービン２１の入口に設けられたノズルの流路面積を変更することにより、タービン容量を制御する。即ち、タービン容量を大きくすべきときにはノズルの流路面積が大きくされ、タービン容量を小さくすべきときにはノズルの流路面積が小さくされる。
【００４２】
追加の制御の第４実施例では、エネルギ回生作用が行われるときには行われないときに比べてタービン容量が大きくされる。その結果、排気タービン２１の流路抵抗が小さくされるので排気圧力ＰＥＸが低下し、斯くして圧力差ＰＤが小さくされる。
【００４３】
ところで、上述した追加の制御の第１実施例では、排気マニホルド１９からサージタンク１２内に流入するＥＧＲガスの量が多くなればなるほど、圧力差ＰＤが小さくなる。ＥＧＲガス量を多くするためには機関に供給される新気の量を低減すればよく、従って新気量を低減すれば圧力差ＰＤを小さくできることになる。
【００４４】
一方、追加の制御の第３実施例においてバイパス制御弁６２が開弁されるか、又は追加の制御の第４実施例においてタービン容量が大きくされると過給圧が低下する。これは新気量又は吸気圧力ＰＩＮが低減されていることを意味しており、従って追加の制御の第１実施例と追加の制御の第３又は第４実施例とを互いに組み合わせれば圧力差ＰＤを更に小さくできることになる。
【００４５】
このようなスロットル開度制御又は追加の制御を行うと機関吸入損失及び機関排出損失を小さくすることができ、従ってエネルギ回生効率を高めることができる。
【００４６】
一方、エネルギ回生効率を更に高めるためには機関圧縮損失ないし仕事を小さくすることも有効である。これはエネルギ回生作用を行うときに機関に供給されるガスである供給ガス、即ち新気のみ又は新気及びＥＧＲガス、の量を低減することによって達成できる。次に、このような供給ガス量低減制御の様々な実施例について説明する。
【００４７】
図６に示される実施例では、一対の吸気ポート８のうちの一方にアクチュエータ６４によって駆動されるスワール制御弁６５が配置されている。このスワール制御弁６５が開弁されると燃焼室５内に一対の吸気ポート８から供給ガスが流入し、このとき供給ガスの量が増大される。これに対し、スワール制御弁６５が閉弁されると燃焼室５内に他方の吸気ポート８のみから供給ガスが流入するので燃焼室５内にシリンダ軸線周りの旋回流が形成され、このとき供給ガス量が減少される。
【００４８】
図６に示される実施例では、エネルギ回生作用が行われるときにはスワール制御弁６４が閉弁される。その結果、供給ガス量が低減され、斯くして機関圧縮損失が小さくされる。
【００４９】
一方、図７に示される実施例では、コンプレッサ１５の入口に接続された吸気管６６から分岐管６７が分岐されており、この分岐管６７は更に、スロットル弁下流の吸気ダクト１３まで延びる吸気側バイパス管６８と、触媒２４上流の排気管２２まで延びる排気側バイパス管６９とに分岐されている。また、分岐管６７内には、分岐管６７内を流通する空気の温度を上昇させるためのヒータ７０と、アクチュエータ７１によって駆動される切替弁７２とが配置されている。この切替弁７２は分岐管６７を吸気側バイパス管６８か又は排気側バイパス管６９に選択的に連通させる。なお、車両乗員室の暖房用空気を直接的又は間接的に加熱するためのヒータからヒータ７０を形成することもできる。
【００５０】
分岐管６７内に流入した空気はヒータ７０によって加熱された後に吸気側バイパス管６８を介して燃焼室５内に供給され、又は排気バイパス管６９を介して触媒２４に供給される。このようにすると機関又は触媒２４の暖機を早期に完了することができる。
【００５１】
図７に示される実施例では、エネルギ回生作用が行われるときには分岐管６７が排気側バイパス管６９に連通されるように切替弁７２が制御される。その結果、吸気側バイパス管６８を介し燃焼室５に供給される空気の量が低減され、従って供給ガス量が低減される。
【００５２】
なお、図４に示されるアクチュエータ６１、図５に示されるアクチュエータ６３、図６に示されるアクチュエータ６４、図７に示されるヒータ６７及びアクチュエータ７１はそれぞれ電子制御ユニット４０に接続されており、電子制御ユニット４０からの出力信号によって制御される。
【００５３】
図８はこれまで述べてきた回生制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００５４】
図８を参照すると、ステップ１００では現在、機関減速運転中であるか否かが判別される。機関減速運転中であるか否かは例えばアクセルペダルの踏み込み量、ブレーキペダルの踏み込み量、車速、機関回転数又は燃料噴射量の変化量などに基づいて判断することができる。機関減速運転中であると判断されたときには次いでステップ１０１に進み、エネルギ回生作用を行うべきか否かが判別される。本発明による実施例では蓄電池３４の蓄電量が予め定められた下限値よりも少ないときにエネルギ回生作用を行うべきであると判断される。エネルギ回生作用を行うべきときには次いでステップ１０２に進み、エネルギ回生作用が行われる。続くステップ１０３では圧力差ＰＤの最小値ＰＤＭが図３のマップから算出される。続くステップ１０４では実際の圧力差ＰＤが最小値ＰＤＭに一致するようにスロットル弁１７の開度θＴＨが制御される。続くステップ１０５では、圧力差ＰＤを更に小さくするための追加の制御が行われる。続くステップ１０６では供給ガス量低減制御が行われる。一方、ステップ１００において機関減速運転中でないと判断されたとき、又はステップ１０１においてエネルギ回生作用を行うべきでないと判断されたときには、次いでステップ１０７に進み、通常制御が行われる。
【００５５】
なお、図８に示す例では、圧力差ＰＤを更に小さくするための追加の制御（ステップ１０５）と、供給ガス量低減制御（ステップ１０６）との両方が行われるようになっている。しかしながら、上述したようにこれらは必要に応じて省略することができる。
【００５６】
また、圧力差ＰＤの最小値ＰＤＭは実際に行われる追加の制御又は供給ガス量低減制御の種類によって異なってくる。従って、図３に示されるマップは実際に行われる追加の制御又は供給ガス量低減制御を考慮して求める必要がある。
【００５７】
次に、本発明による第２実施例を説明する。
【００５８】
これまで述べてきた本発明による第１実施例では機関減速運転時に機関損失を小さくするようにしており、このことは機関減速運転時にエンジンブレーキが弱められることを意味している。
【００５９】
しかしながら、機関減速運転時である以上、何らかの形で制動力を確保しなければならない。回生装置３０による制動力が大きくなると言ってもその増分は必ずしも大きいとは限らない。
【００６０】
そこで本発明による第２実施例では、機関減速運転時にスロットル弁１７の開度θＴＨを、十分なエンジンブレーキを得るのに必要な一定開度に維持するようにしている。
【００６１】
ところが、このようにするとスロットル弁１７の開度θＴＨを、圧力差ＰＤを最小値ＰＤＭにするのに必要な開度に一致させることができなくなる。
【００６２】
一方、上述した追加の制御の第１から第４実施例を行えば、スロットル弁１７の開度θＴＨとは無関係に圧力差ＰＤを小さくすることができる。
【００６３】
そこで本発明による第２実施例では、エネルギ回生作用を行うべきときにはスロットル弁１７の開度θＴＨを上述した一定開度に維持しながら、追加の制御の第１から第４実施例のうちの少なくとも一つを行うようにしている。その結果、スロットル弁開度制御が何らかの形で制限されるときにも圧力差ＰＤを小さくすることでき、従ってエネルギ回生効率を高く維持できることになる。
【００６４】
更に、本発明による第１実施例と同様に、上述した供給ガス量低減制御を必要に応じて行うこともできる。
【００６５】
図９は本発明による第２実施例に基づく回生制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００６６】
図９を参照すると、まずステップ２００では現在、機関減速運転中であるか否かが判別される。機関減速運転中であると判断されたときには次いでステップ２０１に進み、エネルギ回生作用を行うべきか否かが判別される。エネルギ回生作用を行うべきときには次いでステップ２０２に進み、エネルギ回生作用が行われる。続くステップ２０３では上述した一定開度に一致するようにスロットル弁１７の開度θＴＨが制御される。続くステップ２０４では、圧力差ＰＤを更に小さくするための追加の制御が行われる。続くステップ２０５では供給ガス量低減制御が行われる。一方、ステップ２００において機関減速運転中でないと判断されたとき、又はステップ２０１においてエネルギ回生作用を行うべきでないと判断されたときには、次いでステップ２０６に進み、通常制御が行われる。
【００６７】
次に、本発明による第３実施例を説明する。
【００６８】
これまで述べてきた実施例では、エネルギ回生効率ないし回生エネルギ量が大きくなるようにしている。
【００６９】
しかしながら、エネルギ回生効率ないし回生エネルギ量が大きくなると上述したようにエンジンブレーキが弱くなる。また、回生装置３０の要求発電量が少ないときにはエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量を必ずしも大きくする必要がない。
【００７０】
一方、これまでの説明から明らかなように、エネルギ回生効率ないし回生エネルギ量は圧力差ＰＤが小さくなればなるほど大きくなり、この圧力差ＰＤはスロットル弁１７の開度θＴＨを制御することによって制御することができる。
【００７１】
そこで本発明による第３実施例では、圧力差ＰＤを制御するためにスロットル弁１７の開度θＴＨを制御することにより、回生装置３０のエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量を制御するようにしている。
【００７２】
具体的に説明すると、本発明による第３実施例では、エネルギ回生作用が行われるときには圧力差ＰＤの目標値である目標圧力差ＴＰＤが求められ、実際の圧力差ＰＤがこの目標圧力差ＴＰＤに一致するようにスロットル弁１７の開度θＴＨが制御される。
【００７３】
この目標圧力差ＴＰＤは例えば図１０に示されるように、回生装置３０の要求発電量ＲＱＶが大きくなればなるほど小さくなるように予め定められている。このようにすると要求発電量ＲＱＶが大きくなればなるほどエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量が少なくなり、エンジンブレーキが強くなる。なお、目標圧力差ＴＰＤは図１０に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。また、要求発電量ＲＱＶは例えば蓄電池３４の蓄電量に基づいて求めることができる。
【００７４】
本発明による第３実施例では、実際のエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量が目標圧力差ＴＰＤに応じて定められることになり、従って目標圧力差ＴＰＤはエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量の目標値を表しているという見方もできる。そうすると、本発明による第３実施例では、実際のエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量がその目標値に一致するようにスロットル弁１７の開度θＴＨを制御しているということにもなる。
【００７５】
図１１は本発明による第３実施例に基づく回生制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００７６】
図１１を参照すると、まずステップ３００では現在、機関減速運転中であるか否かが判別される。機関減速運転中であると判断されたときには次いでステップ３０１に進み、エネルギ回生作用を行うべきか否かが判別される。エネルギ回生作用を行うべきときには次いでステップ３０２に進み、エネルギ回生作用が行われる。続くステップ３０３では図１０のマップから目標圧力差ＴＰＤが算出される。続くステップ３０４では実際の圧力差ＰＤが目標圧力差ＴＰＤに一致するようにスロットル弁１７の開度θＴＨが制御される。一方、ステップ３００において機関減速運転中でないと判断されたとき、又はステップ３０１においてエネルギ回生作用を行うべきでないと判断されたときには、次いでステップ３０５に進み、通常制御が行われる。
【００７７】
【発明の効果】
車両の運動エネルギを効率的に回生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】吸気圧力ＰＩＮ、排気圧力ＰＥＸ、及び圧力差ＰＤを示す線図である。
【図３】圧力差の最小値ＰＤＭを示す線図である。
【図４】別の実施例を示す図である。
【図５】別の実施例を示す図である。
【図６】別の実施例を示す図である。
【図７】別の実施例を示す図である。
【図８】回生制御を実行するためのフローチャートである。
【図９】本発明による第２実施例を実行するためのフローチャートである。
【図１０】目標圧力差ＴＰＤを示す線図である。
【図１１】本発明による第３実施例を実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
１３…吸気ダクト
１７…スロットル弁
２５…ＥＧＲ通路
２６…ＥＧＲ制御弁
３０…回生装置
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の回生制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一般的な車両では、機関減速運転時にスロットル弁を閉弁して機関吸入損失を増大させることにより、いわゆるエンジンブレーキを作動させるようにしている。ところが、機関吸入損失を増大させるということは車両の運動エネルギを捨てるということであり、好ましくない。
【０００３】
そこで、機関減速運転時にクランクシャフトにより発電機を駆動し、車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生するようにした内燃機関が公知である（特開平９−２５６８８５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、車両の運動エネルギは概略的に言うと、電気エネルギの形で回生されるか又は機関損失として捨てられることになり、回生されるエネルギの量をできるだけ多くするためには機関損失をできる限り小さくすればよいことになる。
【０００５】
スロットル弁を開弁すれば機関吸入損失を小さくすることができる。ところが、スロットル弁をただ単に開弁させると吸入空気量が増大するために、機関圧縮損失又は機関排出損失が増大し、必ずしも機関損失を小さくすることができない。
【０００６】
そこで本発明の目的は車両の運動エネルギを効率的に回生することができる内燃機関の回生制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生するための回生手段を具備した内燃機関の回生制御装置において、前記内燃機関の排気通路内の圧力から前記内燃機関の吸気通路内に配置されたスロットル弁下流の吸気通路内の圧力を差し引いたものである圧力差を算出する圧力差算出手段と、前記算出された圧力差に基づいて前記スロットル弁の開度を制御することにより実際の圧力差を最小にする圧力差低減手段と、前記回生手段による回生実行時に前記圧力差低減手段により実際の圧力差を最小にする回生制御手段とを具備したことを特徴としている。
【００１０】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記内燃機関が、前記吸気通路と前記排気通路とを互いに接続する排気ガス再循環通路と、該排気ガス再循環通路内に配置されたＥＧＲ制御弁とを具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記ＥＧＲ制御弁を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴としている。
【００１１】
また、３番目の発明によれば１番目又は２番目の発明において、前記内燃機関が、吸気弁又は排気弁の開弁動作を制御するための弁制御手段を具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記弁制御手段により前記吸気弁又は排気弁の開弁動作を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴としている。
【００１２】
また、４番目の発明によれば１番目から３番目の発明のいずれか一つにおいて、前記内燃機関が、排気駆動式過給機と、該排気駆動式過給機を迂回して排気駆動式過給機の上流側排気通路と下流側排気通路とを互いに接続するバイパス通路と、該バイパス通路内に配置されたバイパス制御弁とを具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記バイパス制御弁を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴としている。
【００１３】
また、５番目の発明によれば１番目から４番目の発明のいずれか一つにおいて、前記内燃機関が、排気駆動式過給機と、該排気駆動式過給機のタービン容量を制御するためのタービン容量制御手段とを具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記タービン容量を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴としている。
【００１４】
また、６番目の発明によれば１番目から５番目の発明のいずれか一つにおいて、前記スロットル弁の開度を制御することなく機関に供給されるガスの量を低減するための供給ガス量低減手段を更に具備し、前記回生制御手段は、前記回生手段による回生実行時に、前記圧力差低減手段によるスロットル弁の開度の制御に加えて、該供給ガス量低減手段により機関に供給されるガスの量を低減することを特徴としている。
【００１５】
また、７番目の発明によれば６番目の発明において、前記スロットル弁上流側の前記吸気通路から分岐通路が分岐しており、該分岐通路が、スロットル弁下流側の前記吸気通路まで延びる吸気側バイパス通路と前記排気通路まで延びる排気側バイパス通路とに更に分岐されていると共に、該分岐通路を吸気側バイパス通路か又は排気側バイパス通路に選択的に連通させる切替弁が設けられており、前記供給ガス量低減手段は、前記切替弁を制御して前記分岐通路を前記排気側バイパス通路に連通させることにより機関に供給されるガスの量を低減することを特徴としている。
【００１６】
また、８番目の発明によれば、車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生するための回生手段を具備した内燃機関の回生制御装置において、前記内燃機関の排気通路内の圧力から前記内燃機関の吸気通路内に配置されたスロットル弁下流の吸気通路内の圧力を差し引いたものである圧力差を算出する圧力差算出手段と、前記圧力差の目標値である目標圧力差を算出する目標圧力差算出手段と、前記回生手段による回生実行時に前記圧力差が前記目標圧力差に一致するように前記スロットル弁の開度を制御することにより前記圧力差を低減しそれにより回生手段のエネルギ回生効率を制御する回生効率制御手段と、を具備したことを特徴としている。
【００１７】
また、９番目の発明によれば８番目の発明において、前記回生手段の要求発電量が大きくなればなるほど前記目標圧力差を小さくしたことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら火花点火式内燃機関に本発明を適用することもできる。
【００１９】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。図１に示される内燃機関では機関冷却水が冷却装置１８内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００２０】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９及び排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１の入口に連結され、排気タービン２１の出口は排気ダクト２２を介してケーシング２３に接続される。このケーシング２３内には触媒２４が収容される。
【００２１】
排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２５を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２５内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２６が配置される。また、ＥＧＲ通路２５周りにはＥＧＲ通路２５内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２７が配置される。図１に示される内燃機関では機関冷却水が冷却装置２７内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２８に連結される。このコモンレール２８内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ（図示しない）から燃料が供給され、コモンレール２８内に供給された燃料は各燃料供給管を介して燃料噴射弁６に供給される。
【００２２】
また、吸気弁７及び排気弁９はそれぞれ対応する弁駆動装置２９によって駆動される。これら弁駆動装置２９は対応する弁の開弁動作を変更可能にこれら弁を駆動する。即ち、これら弁駆動装置２９は対応する弁の開弁時期、開弁期間、リフト量、又はこれら吸気弁７及び排気弁９が同時に開弁しているオーバラップ期間などを変更できる。
【００２３】
更に図１に示される内燃機関にはモータ又は発電機として作用する回生装置３０が設けられる。この回生装置３０の入出力シャフト３１は電磁クラッチ３２を介してクランクシャフト３３に接続される。回生装置３０をモータとして作用させるべきときには電磁クラッチ３２がオンにされて回生装置３０がクランクシャフト３３に連結され、このとき回生装置３０は電源として作用する蓄電池３４からの電気エネルギにより回転駆動され、斯くしてクランクシャフト３３を回転駆動せしめる。これに対し、回生装置３０を発電機として作用させるべきときには電磁クラッチ３２がオンにされて回生装置３０がクランクシャフト３３に連結され、このとき回生装置３０はクランクシャフト３３により回転駆動せしめられて発電し、即ち車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生し、斯くしてエネルギ回生作用が行われる。この電気エネルギは蓄電池３４に蓄えられる。
【００２４】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、常時電源に接続されたバックアップＲＡＭ（Ｂ−ＲＡＭ）、入力ポート４６及び出力ポート４７を具備する。サージタンク１２にはサージタンク１２内の圧力に比例した出力電圧を発生する吸気圧力センサ４８が取り付けられ、排気マニホルド１９には排気マニホルド１９内の圧力に比例した出力電圧を発生する排気圧力センサ４９が取り付けられる。また、アクセルペダルにはアクセルペダルの踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ５０が接続され、蓄電池３４には蓄電池３４に蓄えられている電気エネルギの量即ち蓄電量に比例した出力電圧を発生する蓄電量センサ５１が取り付けられる。これらセンサ４８，４９，５０，５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器５４を介して入力ポート４６に入力される。更に入力ポート４６には車速を表す出力パルスを発生する車速センサ５２と、機関回転数を表す出力パルスを発生する回転数センサ５３とが接続される。一方、出力ポート４７は対応する駆動回路５５を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２６、弁駆動装置２９、回生装置３０、及び電磁クラッチ３２にそれぞれ接続される。
【００２５】
さて、図１に示される内燃機関では、エネルギ回生作用を行うべきときに機関減速運転が行われると回生装置３０によるエネルギ回生作用が行われるようになっている。
【００２６】
ところが図１に示される内燃機関では、アクセルペダルの踏み込み量がゼロになるとスロットル弁１７の開度が小さなアイドリング開度に維持され、アクセルペダルが踏み込まれるとスロットル弁１７が全開される。このため、機関減速運転になるといわゆるエンジンブレーキが作用することになる。
【００２７】
従って、冒頭で述べたように、車両の運動エネルギは概略的に言うと、電気エネルギの形で回生されるか又は機関損失として捨てられることになり、回生効率をできるだけ高くするためには機関損失をできる限り小さくすればよいことになる。
【００２８】
機関損失を小さくするためには機関吸入損失ないし仕事を小さくし、機関排出損失ないし仕事を小さくすればよく、機関吸入損失を小さくするためにはスロットル弁１７下流の吸気通路内の圧力即ち吸気圧力ＰＩＮを高くし、排気マニホルド１９内の圧力即ち排気圧力ＰＥＸを低くすればよい。
【００２９】
これら吸気圧力ＰＩＮ及び排気圧力ＰＥＸはスロットル弁１７の開度を制御することによって制御することができる。即ち、吸気圧力ＰＩＮ及び排気圧力ＰＥＸの変化を概略的に示す図２に示されるようにスロットル弁１７の開度θを小さくすればするほど排気圧力ＰＥＸは低くなる。
【００３０】
ところがスロットル弁１７の開度θを小さくすればするほど吸気圧力ＰＩＮも小さくなり、従ってスロットル弁１７の開度θをただ単に小さくしても機関損失を小さくすることはできない。
【００３１】
排気圧力ＰＥＸをできるだけ小さくしながら吸気圧力ＰＩＮをできるだけ大きくするためには、排気圧力ＰＥＸと吸気圧力ＰＩＮとの差ＰＤ（＝ＰＥＸ−ＰＩＮ）をできるだけ小さくすればよい。
【００３２】
図２に示されるように圧力差ＰＤには最小のピークＰＤＭが存在する。そこで本発明による第１実施例では、回生装置３０によりエネルギ作用が行われるときには圧力差ＰＤがその最小値ＰＤＭになるようにスロットル弁１７の開度θを制御している。このようにすると機関排出損失を小さくしながら機関吸入損失を小さくできるので機関損失を小さくでき、従って回生効率を高くすることができる。これが本発明の基本的な考え方である。
【００３３】
具体的には、圧力差ＰＤの最小値ＰＤＭが予め実験により求められており、例えば機関回転数Ｎ及び吸気圧力ＰＩＮの関数として図３に示されるようなマップの形でＲＯＭ４２内に記憶されている。エネルギ回生作用が行われるときには吸気圧力センサ４８及び排気圧力センサ４９により検出される吸気圧力ＰＩＮ及び排気圧力ＰＥＸから圧力差ＰＤが算出され、この実際の圧力差ＰＤがマップから算出された最小値ＰＤＭに一致するようにスロットル弁１７の開度θが制御される。
【００３４】
なお、エネルギ回生作用が行われない機関減速運転時には上述したように、スロットル弁１７の開度θはアイドリング開度に維持される。このアイドリング開度は例えばアイドリング運転時の吸入空気量を、安定したアイドリング運転を得るための空気量に一致させるために必要な開度であり、圧力差ＰＤを最小値ＰＤＭにするのに必要な開度とは必ずしも一致しない。
【００３５】
本発明による第１実施例では、このようなスロットル弁開度制御に加えて、スロットル弁１７の開度θＴＨを制御することなく圧力差ＰＤを更に小さくするための追加の制御を行うことができる。次に追加の制御の様々な実施例について説明する。
【００３６】
追加の制御の第１実施例では、エネルギ回生作用を行うべきときにＥＧＲ制御弁２６が開弁され、好ましくは全開に維持される。その結果、排気ガスがＥＧＲガスの形で排気マニホルド１９から逃げ出しサージタンク１２内に流入するので、ＥＧＲ制御弁２６が閉弁されているときに比べて排気圧力ＰＥＸを低下させかつ吸気圧力ＰＩＮを上昇させることができる。
【００３７】
追加の制御の第２実施例では、エネルギ回生作用を行うべきときには圧力差ＰＤが小さくなるように吸気弁７又は排気弁９の開弁動作、例えば各弁の開弁時期、開弁期間、リフト量、又はオーバラップ期間などが制御される。即ち、例えばエネルギ回生作用を行うべきときには行わないときに比べて吸気弁７の開弁時期が遅くされる。その結果、ピストン４が圧縮下死点を過ぎた後に吸気弁７が開弁している期間が長くなり、従って燃焼室５内に吸入されたガスのうち吸気ポート８内に戻されるガスの量が多くなるので、機関圧縮損失が小さくなる。或いは、エネルギ回生作用を行うべきときには行わないときに比べて排気弁９の開弁時期が早められる。その結果、ピストン４が排気下死点に到る前に排気弁９が開弁している期間が長くなり、従って燃焼室５内の圧力が高いときに排気弁９が開弁されるので、排気マニホルド１９内の圧力上昇が抑制され、斯くして機関排出損失が抑制される。
【００３８】
図４に示される追加の制御の第３実施例では、排気管２０と排気ダクト２２とがバイパス管６０により互いに接続され、このバイパス管６０内にはアクチュエータ６１によって駆動されるバイパス制御弁６２が配置される。
【００３９】
このバイパス制御弁６２はエネルギ回生作用が行われないときには閉弁され、エネルギ回生作用が行われるときには開弁される。バイパス制御弁６２が全開にされると排気管２０内を流通する排気ガスが排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１を迂回して排気ダクト２２内に流入するので排気圧力ＰＥＸが低下し、斯くして圧力差ＰＤが小さくされる。
【００４０】
なお、排気タービン２１の入口と出口とはウェイストゲート弁を介して互いに接続されるのが一般的である。従って、エネルギ回生作用が行われるときにウェイストゲート弁を開弁させるようにすれば、バイパス管６０及びバイパス制御弁６２を新たに設ける必要がなくなる。
【００４１】
図５に示される追加の制御の第４実施例では、排気ターボチャージャ１４に排気タービン２１のタービン容量を制御するためタービン容量制御装置６３が設けられている。このタービン容量制御装置６３は排気タービン２１の入口に設けられたノズルの流路面積を変更することにより、タービン容量を制御する。即ち、タービン容量を大きくすべきときにはノズルの流路面積が大きくされ、タービン容量を小さくすべきときにはノズルの流路面積が小さくされる。
【００４２】
追加の制御の第４実施例では、エネルギ回生作用が行われるときには行われないときに比べてタービン容量が大きくされる。その結果、排気タービン２１の流路抵抗が小さくされるので排気圧力ＰＥＸが低下し、斯くして圧力差ＰＤが小さくされる。
【００４３】
ところで、上述した追加の制御の第１実施例では、排気マニホルド１９からサージタンク１２内に流入するＥＧＲガスの量が多くなればなるほど、圧力差ＰＤが小さくなる。ＥＧＲガス量を多くするためには機関に供給される新気の量を低減すればよく、従って新気量を低減すれば圧力差ＰＤを小さくできることになる。
【００４４】
一方、追加の制御の第３実施例においてバイパス制御弁６２が開弁されるか、又は追加の制御の第４実施例においてタービン容量が大きくされると過給圧が低下する。これは新気量又は吸気圧力ＰＩＮが低減されていることを意味しており、従って追加の制御の第１実施例と追加の制御の第３又は第４実施例とを互いに組み合わせれば圧力差ＰＤを更に小さくできることになる。
【００４５】
このようなスロットル開度制御又は追加の制御を行うと機関吸入損失及び機関排出損失を小さくすることができ、従ってエネルギ回生効率を高めることができる。
【００４６】
一方、エネルギ回生効率を更に高めるためには機関圧縮損失ないし仕事を小さくすることも有効である。これはエネルギ回生作用を行うときに機関に供給されるガスである供給ガス、即ち新気のみ又は新気及びＥＧＲガス、の量を低減することによって達成できる。次に、このような供給ガス量低減制御の様々な実施例について説明する。
【００４７】
図６に示される実施例では、一対の吸気ポート８のうちの一方にアクチュエータ６４によって駆動されるスワール制御弁６５が配置されている。このスワール制御弁６５が開弁されると燃焼室５内に一対の吸気ポート８から供給ガスが流入し、このとき供給ガスの量が増大される。これに対し、スワール制御弁６５が閉弁されると燃焼室５内に他方の吸気ポート８のみから供給ガスが流入するので燃焼室５内にシリンダ軸線周りの旋回流が形成され、このとき供給ガス量が減少される。
【００４８】
図６に示される実施例では、エネルギ回生作用が行われるときにはスワール制御弁６４が閉弁される。その結果、供給ガス量が低減され、斯くして機関圧縮損失が小さくされる。
【００４９】
一方、図７に示される実施例では、コンプレッサ１５の入口に接続された吸気管６６から分岐管６７が分岐されており、この分岐管６７は更に、スロットル弁下流の吸気ダクト１３まで延びる吸気側バイパス管６８と、触媒２４上流の排気管２２まで延びる排気側バイパス管６９とに分岐されている。また、分岐管６７内には、分岐管６７内を流通する空気の温度を上昇させるためのヒータ７０と、アクチュエータ７１によって駆動される切替弁７２とが配置されている。この切替弁７２は分岐管６７を吸気側バイパス管６８か又は排気側バイパス管６９に選択的に連通させる。なお、車両乗員室の暖房用空気を直接的又は間接的に加熱するためのヒータからヒータ７０を形成することもできる。
【００５０】
分岐管６７内に流入した空気はヒータ７０によって加熱された後に吸気側バイパス管６８を介して燃焼室５内に供給され、又は排気バイパス管６９を介して触媒２４に供給される。このようにすると機関又は触媒２４の暖機を早期に完了することができる。
【００５１】
図７に示される実施例では、エネルギ回生作用が行われるときには分岐管６７が排気側バイパス管６９に連通されるように切替弁７２が制御される。その結果、吸気側バイパス管６８を介し燃焼室５に供給される空気の量が低減され、従って供給ガス量が低減される。
【００５２】
なお、図４に示されるアクチュエータ６１、図５に示されるアクチュエータ６３、図６に示されるアクチュエータ６４、図７に示されるヒータ６７及びアクチュエータ７１はそれぞれ電子制御ユニット４０に接続されており、電子制御ユニット４０からの出力信号によって制御される。
【００５３】
図８はこれまで述べてきた回生制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００５４】
図８を参照すると、ステップ１００では現在、機関減速運転中であるか否かが判別される。機関減速運転中であるか否かは例えばアクセルペダルの踏み込み量、ブレーキペダルの踏み込み量、車速、機関回転数又は燃料噴射量の変化量などに基づいて判断することができる。機関減速運転中であると判断されたときには次いでステップ１０１に進み、エネルギ回生作用を行うべきか否かが判別される。本発明による実施例では蓄電池３４の蓄電量が予め定められた下限値よりも少ないときにエネルギ回生作用を行うべきであると判断される。エネルギ回生作用を行うべきときには次いでステップ１０２に進み、エネルギ回生作用が行われる。続くステップ１０３では圧力差ＰＤの最小値ＰＤＭが図３のマップから算出される。続くステップ１０４では実際の圧力差ＰＤが最小値ＰＤＭに一致するようにスロットル弁１７の開度θＴＨが制御される。続くステップ１０５では、圧力差ＰＤを更に小さくするための追加の制御が行われる。続くステップ１０６では供給ガス量低減制御が行われる。一方、ステップ１００において機関減速運転中でないと判断されたとき、又はステップ１０１においてエネルギ回生作用を行うべきでないと判断されたときには、次いでステップ１０７に進み、通常制御が行われる。
【００５５】
なお、図８に示す例では、圧力差ＰＤを更に小さくするための追加の制御（ステップ１０５）と、供給ガス量低減制御（ステップ１０６）との両方が行われるようになっている。しかしながら、上述したようにこれらは必要に応じて省略することができる。
【００５６】
また、圧力差ＰＤの最小値ＰＤＭは実際に行われる追加の制御又は供給ガス量低減制御の種類によって異なってくる。従って、図３に示されるマップは実際に行われる追加の制御又は供給ガス量低減制御を考慮して求める必要がある。
【００５７】
次に、本発明による第２実施例を説明する。
【００５８】
これまで述べてきた本発明による第１実施例では機関減速運転時に機関損失を小さくするようにしており、このことは機関減速運転時にエンジンブレーキが弱められることを意味している。
【００５９】
しかしながら、機関減速運転時である以上、何らかの形で制動力を確保しなければならない。回生装置３０による制動力が大きくなると言ってもその増分は必ずしも大きいとは限らない。
【００６０】
そこで本発明による第２実施例では、機関減速運転時にスロットル弁１７の開度θＴＨを、十分なエンジンブレーキを得るのに必要な一定開度に維持するようにしている。
【００６１】
ところが、このようにするとスロットル弁１７の開度θＴＨを、圧力差ＰＤを最小値ＰＤＭにするのに必要な開度に一致させることができなくなる。
【００６２】
一方、上述した追加の制御の第１から第４実施例を行えば、スロットル弁１７の開度θＴＨとは無関係に圧力差ＰＤを小さくすることができる。
【００６３】
そこで本発明による第２実施例では、エネルギ回生作用を行うべきときにはスロットル弁１７の開度θＴＨを上述した一定開度に維持しながら、追加の制御の第１から第４実施例のうちの少なくとも一つを行うようにしている。その結果、スロットル弁開度制御が何らかの形で制限されるときにも圧力差ＰＤを小さくすることでき、従ってエネルギ回生効率を高く維持できることになる。
【００６４】
更に、本発明による第１実施例と同様に、上述した供給ガス量低減制御を必要に応じて行うこともできる。
【００６５】
図９は本発明による第２実施例に基づく回生制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００６６】
図９を参照すると、まずステップ２００では現在、機関減速運転中であるか否かが判別される。機関減速運転中であると判断されたときには次いでステップ２０１に進み、エネルギ回生作用を行うべきか否かが判別される。エネルギ回生作用を行うべきときには次いでステップ２０２に進み、エネルギ回生作用が行われる。続くステップ２０３では上述した一定開度に一致するようにスロットル弁１７の開度θＴＨが制御される。続くステップ２０４では、圧力差ＰＤを更に小さくするための追加の制御が行われる。続くステップ２０５では供給ガス量低減制御が行われる。一方、ステップ２００において機関減速運転中でないと判断されたとき、又はステップ２０１においてエネルギ回生作用を行うべきでないと判断されたときには、次いでステップ２０６に進み、通常制御が行われる。
【００６７】
次に、本発明による第３実施例を説明する。
【００６８】
これまで述べてきた実施例では、エネルギ回生効率ないし回生エネルギ量が大きくなるようにしている。
【００６９】
しかしながら、エネルギ回生効率ないし回生エネルギ量が大きくなると上述したようにエンジンブレーキが弱くなる。また、回生装置３０の要求発電量が少ないときにはエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量を必ずしも大きくする必要がない。
【００７０】
一方、これまでの説明から明らかなように、エネルギ回生効率ないし回生エネルギ量は圧力差ＰＤが小さくなればなるほど大きくなり、この圧力差ＰＤはスロットル弁１７の開度θＴＨを制御することによって制御することができる。
【００７１】
そこで本発明による第３実施例では、圧力差ＰＤを制御するためにスロットル弁１７の開度θＴＨを制御することにより、回生装置３０のエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量を制御するようにしている。
【００７２】
具体的に説明すると、本発明による第３実施例では、エネルギ回生作用が行われるときには圧力差ＰＤの目標値である目標圧力差ＴＰＤが求められ、実際の圧力差ＰＤがこの目標圧力差ＴＰＤに一致するようにスロットル弁１７の開度θＴＨが制御される。
【００７３】
この目標圧力差ＴＰＤは例えば図１０に示されるように、回生装置３０の要求発電量ＲＱＶが大きくなればなるほど小さくなるように予め定められている。このようにすると要求発電量ＲＱＶが大きくなればなるほどエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量が少なくなり、エンジンブレーキが強くなる。なお、目標圧力差ＴＰＤは図１０に示されるマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。また、要求発電量ＲＱＶは例えば蓄電池３４の蓄電量に基づいて求めることができる。
【００７４】
本発明による第３実施例では、実際のエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量が目標圧力差ＴＰＤに応じて定められることになり、従って目標圧力差ＴＰＤはエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量の目標値を表しているという見方もできる。そうすると、本発明による第３実施例では、実際のエネルギ回生効率ないし回生エネルギ量がその目標値に一致するようにスロットル弁１７の開度θＴＨを制御しているということにもなる。
【００７５】
図１１は本発明による第３実施例に基づく回生制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００７６】
図１１を参照すると、まずステップ３００では現在、機関減速運転中であるか否かが判別される。機関減速運転中であると判断されたときには次いでステップ３０１に進み、エネルギ回生作用を行うべきか否かが判別される。エネルギ回生作用を行うべきときには次いでステップ３０２に進み、エネルギ回生作用が行われる。続くステップ３０３では図１０のマップから目標圧力差ＴＰＤが算出される。続くステップ３０４では実際の圧力差ＰＤが目標圧力差ＴＰＤに一致するようにスロットル弁１７の開度θＴＨが制御される。一方、ステップ３００において機関減速運転中でないと判断されたとき、又はステップ３０１においてエネルギ回生作用を行うべきでないと判断されたときには、次いでステップ３０５に進み、通常制御が行われる。
【００７７】
【発明の効果】
車両の運動エネルギを効率的に回生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】吸気圧力ＰＩＮ、排気圧力ＰＥＸ、及び圧力差ＰＤを示す線図である。
【図３】圧力差の最小値ＰＤＭを示す線図である。
【図４】別の実施例を示す図である。
【図５】別の実施例を示す図である。
【図６】別の実施例を示す図である。
【図７】別の実施例を示す図である。
【図８】回生制御を実行するためのフローチャートである。
【図９】本発明による第２実施例を実行するためのフローチャートである。
【図１０】目標圧力差ＴＰＤを示す線図である。
【図１１】本発明による第３実施例を実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
１３…吸気ダクト
１７…スロットル弁
２５…ＥＧＲ通路
２６…ＥＧＲ制御弁
３０…回生装置
Claims (9)
- 車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生するための回生手段を具備した内燃機関の回生制御装置において、前記内燃機関の排気通路内の圧力から前記内燃機関の吸気通路内に配置されたスロットル弁下流の吸気通路内の圧力を差し引いたものである圧力差を算出する圧力差算出手段と、前記算出された圧力差に基づいて前記スロットル弁の開度を制御することにより実際の圧力差を最小にする圧力差低減手段と、前記回生手段による回生実行時に前記圧力差低減手段により実際の圧力差を最小にする回生制御手段とを具備したことを特徴とする内燃機関の回生制御装置。
- 前記内燃機関が、前記吸気通路と前記排気通路とを互いに接続する排気ガス再循環通路と、該排気ガス再循環通路内に配置されたＥＧＲ制御弁とを具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記ＥＧＲ制御弁を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の回生制御装置。
- 前記内燃機関が、吸気弁又は排気弁の開弁動作を制御するための弁制御手段を具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記弁制御手段により前記吸気弁又は排気弁の開弁動作を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の回生制御装置。
- 前記内燃機関が、排気駆動式過給機と、該排気駆動式過給機を迂回して排気駆動式過給機の上流側排気通路と下流側排気通路とを互いに接続するバイパス通路と、該バイパス通路内に配置されたバイパス制御弁とを具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記バイパス制御弁を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の内燃機関の回生制御装置。
- 前記内燃機関が、排気駆動式過給機と、該排気駆動式過給機のタービン容量を制御するためのタービン容量制御手段とを具備し、前記圧力差低減手段は、前記スロットル弁の開度の制御に加えて、前記タービン容量を制御することにより実際の圧力差を低減することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の内燃機関の回生制御装置。
- 前記スロットル弁の開度を制御することなく機関に供給されるガスの量を低減するための供給ガス量低減手段を更に具備し、前記回生制御手段は、前記回生手段による回生実行時に、前記圧力差低減手段によるスロットル弁の開度の制御に加えて、該供給ガス量低減手段により機関に供給されるガスの量を低減することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の内燃機関の回生制御装置。
- 前記スロットル弁上流側の前記吸気通路から分岐通路が分岐しており、該分岐通路が、スロットル弁下流側の前記吸気通路まで延びる吸気側バイパス通路と前記排気通路まで延びる排気側バイパス通路とに更に分岐されていると共に、該分岐通路を吸気側バイパス通路か又は排気側バイパス通路に選択的に連通させる切替弁が設けられており、前記供給ガス量低減手段は、前記切替弁を制御して前記分岐通路を前記排気側バイパス通路に連通させることにより機関に供給されるガスの量を低減することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の回生制御装置。
- 車両の運動エネルギを電気エネルギの形で回生するための回生手段を具備した内燃機関の回生制御装置において、前記内燃機関の排気通路内の圧力から前記内燃機関の吸気通路内に配置されたスロットル弁下流の吸気通路内の圧力を差し引いたものである圧力差を算出する圧力差算出手段と、前記圧力差の目標値である目標圧力差を算出する目標圧力差算出手段と、前記回生手段による回生実行時に前記圧力差が前記目標圧力差に一致するように前記スロットル弁の開度を制御することにより前記圧力差を低減しそれにより回生手段のエネルギ回生効率を制御する回生効率制御手段と、を具備したことを特徴とする内燃機関の回生制御装置。
- 前記回生手段の要求発電量が大きくなればなるほど前記目標圧力差を小さくしたことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の回生制御装置。
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