JP5200944B2 - Control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジンを備えるハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。 The present invention relates to a control device suitable for a hybrid vehicle including a diesel engine.
近年、ディーゼルエンジンに加えて、電動機や発電機として機能するモータジェネレータを備えるハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両における排気系には、窒素酸化物(NOx)や粒子状物質(PM:Particulate Matter)に関する排気浄化を行うための触媒が設けられている。そのため、排気系における当該触媒の上流側には、当該触媒へ燃料供給を行う燃料添加弁が設けられている。 In recent years, hybrid vehicles including a motor generator that functions as an electric motor or a generator in addition to a diesel engine are known. An exhaust system in such a hybrid vehicle is provided with a catalyst for purifying exhaust gas related to nitrogen oxide (NOx) and particulate matter (PM). Therefore, a fuel addition valve for supplying fuel to the catalyst is provided on the upstream side of the catalyst in the exhaust system.
燃料添加弁は、高温下に無噴射状態で長時間晒されると、噴射口にデポジットが堆積して詰まりが発生してしまうことが知られている。そこで、例えば、特許文献1には、燃料添加弁による添加燃料量を空燃比センサにより検知し、燃料添加弁に詰まりが発生していると判定した場合には、触媒還元時のリッチスパイクを多くする技術が記載されている。また、特許文献2には、EGR装置を備えたエンジンにおいて、エンジンのモータリング中にEGR弁を開いて燃料の噴射を停止し、エンジン始動後、燃料を噴射して燃料付着量を推定する技術が記載されている。さらに、特許文献3にも本発明と関連のある技術が記載されている。
It is known that when the fuel addition valve is exposed to a high temperature in a non-injection state for a long time, deposits accumulate on the injection port and clogging occurs. Therefore, for example, in
ところで、上述の特許文献1に記載の技術では、燃料添加弁の詰まりを検出するのに空燃比センサを用いる必要がある。
By the way, in the technique described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、空燃比センサを用いることなく、燃料添加弁による添加燃料量を検出することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a hybrid vehicle control device capable of detecting the amount of fuel added by a fuel addition valve without using an air-fuel ratio sensor. This is the issue.
本発明の1つの観点では、ディーゼルエンジン、前記ディーゼルエンジンをモータリングするモータジェネレータ、排気通路に設置された燃料添加弁、排気系における前記燃料添加弁の下流側から吸気系におけるスロットル弁の下流側に排気ガスの一部を還流させるEGR通路、を備えるハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置であって、前記ディーゼルエンジンのモータリング中において、前記EGR通路のEGR弁を全開状態にするとともに前記スロットル弁を全閉状態にして、前記燃料添加弁より燃料を前記排気通路に添加する制御手段を有し、前記制御手段は、前記モータリング中において、前記ディーゼルエンジンのエンジントルクを基に、前記燃料添加弁により添加される添加燃料量を推定する。 In one aspect of the present invention, a diesel engine, a motor generator that motors the diesel engine, a fuel addition valve installed in an exhaust passage, a downstream side of the fuel addition valve in the exhaust system to a downstream side of the throttle valve in the intake system A control device for a hybrid vehicle that is applied to a hybrid vehicle having an EGR passage that recirculates a part of exhaust gas to the EGR valve in the EGR passage while the diesel engine is motored. The throttle valve is fully closed, and has control means for adding fuel to the exhaust passage from the fuel addition valve, and the control means is based on the engine torque of the diesel engine during the motoring. The amount of fuel added by the fuel addition valve is estimated.
上記のハイブリッド車両の制御装置は、ディーゼルエンジン、ディーゼルエンジンをモータリングするモータジェネレータ、排気通路に設置された燃料添加弁、排気系における燃料添加弁の下流側から吸気系におけるスロットル弁の下流側に排気ガスの一部を還流させるEGR通路、を備えるハイブリッド車両に適用される。ハイブリッド車両の制御装置は、ディーゼルエンジンのモータリング中において、EGR通路のEGR弁を全開状態にするとともにスロットル弁を全閉状態にして、燃料添加弁より燃料を前記排気通路に添加する制御手段を有する。制御手段は、モータリング中において、ディーゼルエンジンのエンジントルクを基に、燃料添加弁により添加される添加燃料量を推定する。これにより、空燃比センサを用いることなく、燃料添加弁による添加燃料量を検出することができる。また、空燃比センサを用いる場合と比較して、添加燃料量の検出精度を高めることができる。 The hybrid vehicle control device includes a diesel engine, a motor generator for motoring the diesel engine, a fuel addition valve installed in an exhaust passage, and a downstream side of the fuel addition valve in the exhaust system to a downstream side of the throttle valve in the intake system. The present invention is applied to a hybrid vehicle including an EGR passage that recirculates a part of exhaust gas. The control device for the hybrid vehicle includes a control means for adding fuel to the exhaust passage from the fuel addition valve by fully opening the EGR valve of the EGR passage and fully closing the throttle valve during motoring of the diesel engine. Have. The control means estimates the amount of fuel added by the fuel addition valve based on the engine torque of the diesel engine during motoring. Thereby, the amount of fuel added by the fuel addition valve can be detected without using an air-fuel ratio sensor. In addition, the detection accuracy of the added fuel amount can be increased as compared with the case where the air-fuel ratio sensor is used.
上記のハイブリッド車両の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記モータリング中において、前記燃料添加弁による燃料添加を行う前に一定時間、フューエルカットを行い、かつ、前記EGR装置のEGR弁を全開状態にするとともに前記スロットル弁を全開状態にする。これにより、EGR通路中の残留ガスを掃気することができるので、空燃比を一定に保持することができ、燃料添加弁により添加される添加燃料量の検出精度を向上させることができる。 In another aspect of the hybrid vehicle control device, the control means performs a fuel cut for a certain period of time before the fuel addition by the fuel addition valve during the motoring, and the EGR device The EGR valve is fully opened and the throttle valve is fully opened. Accordingly, since the residual gas in the EGR passage can be scavenged, the air-fuel ratio can be kept constant, and the detection accuracy of the added fuel amount added by the fuel addition valve can be improved.
ディーゼルエンジン、前記ディーゼルエンジンをモータリングするモータジェネレータ、排気通路に設置された燃料添加弁、排気系における前記燃料添加弁の下流側から吸気系におけるスロットル弁の下流側に排気ガスの一部を還流させるEGR通路、を備えるハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置であって、前記ディーゼルエンジンのモータリング中において、前記EGR通路のEGR弁を全開状態にするとともに前記スロットル弁を全閉状態にして、前記燃料添加弁より燃料を前記排気通路に添加する制御手段を有し、前記制御手段は、前記モータリング中において、前記ディーゼルエンジンのエンジントルクを基に、前記燃料添加弁により添加される添加燃料量を推定する。これにより、空燃比センサを用いることなく、燃料添加弁による添加燃料量を検出することができる。また、空燃比センサを用いる場合と比較して、添加燃料量の検出精度を高めることができる。 Diesel engine, motor generator for motoring the diesel engine, fuel addition valve installed in the exhaust passage, part of the exhaust gas is circulated from the downstream side of the fuel addition valve in the exhaust system to the downstream side of the throttle valve in the intake system A control device for a hybrid vehicle that is applied to a hybrid vehicle including an EGR passage, wherein the EGR valve of the EGR passage is fully opened and the throttle valve is fully closed during motoring of the diesel engine. Control means for adding fuel from the fuel addition valve to the exhaust passage, and the control means is added by the fuel addition valve based on the engine torque of the diesel engine during the motoring. Estimate the amount of fuel added. Thereby, the amount of fuel added by the fuel addition valve can be detected without using an air-fuel ratio sensor. In addition, the detection accuracy of the added fuel amount can be increased as compared with the case where the air-fuel ratio sensor is used.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[装置構成]
まず、本発明の制御装置を適用したハイブリッド車両について、図1を参照して説明する。
[Device configuration]
First, a hybrid vehicle to which the control device of the present invention is applied will be described with reference to FIG.
図1は、ハイブリッド車両100の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両100は、主に、エンジン(内燃機関)1と、車軸2と、車輪3と、モータジェネレータMG1、MG2と、プラネタリギヤ4と、インバータ5と、バッテリ6と、ECU(Electronic Control Unit)10と、を備える。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the
車軸2は、エンジン1及び第2のモータジェネレータMG2の動力を車輪3に伝達する動力伝達系の一部である。車輪3は、ハイブリッド車両100の車輪であり、説明の簡略化のため、図1では特に左右前輪のみが表示されている。エンジン1は、ディーゼルエンジンであり、ハイブリッド車両100の主たる推進力を出力する動力源として機能する。エンジン1は、ECU10によって種々の制御が行われる。具体的には、ECU10は、エンジン回転数を制御したり、スロットル弁の開度(スロットル開度)を制御したりする。
The axle 2 is a part of a power transmission system that transmits the power of the
第1のモータジェネレータMG1は、主としてバッテリ6を充電するための発電機、或いは第2のモータジェネレータMG2に電力を供給するための発電機として機能するように構成されている。また、第1のモータジェネレータMG1は、エンジン1を始動するための発電機として機能するように構成されている。第2のモータジェネレータMG2は、主としてエンジン1の出力をアシスト(補助)する電動機として機能するように構成されている。これらのモータジェネレータMG1、MG2は、例えば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とを備える。プラネタリギヤ(遊星歯車機構)4は、エンジン1の出力を第1のモータジェネレータMG1及び車軸2へ分配することが可能に構成され、動力分割機構として機能する。
First motor generator MG1 is configured to function mainly as a generator for charging battery 6 or a generator for supplying electric power to second motor generator MG2. The first motor generator MG1 is configured to function as a generator for starting the
インバータ5は、バッテリ6と、モータジェネレータMG1、MG2との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ5は、バッテリ6から取り出した直流電力を交流電力に変換して、或いは、第1のモータジェネレータMG1によって発電された交流電力をそれぞれ第2のモータジェネレータMG2に供給すると共に、第1のモータジェネレータMG1によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ6に供給することが可能に構成されている。バッテリ6は、モータジェネレータMG1、MG2を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。 Inverter 5 is a DC / AC converter that controls input / output of electric power between battery 6 and motor generators MG1 and MG2. For example, the inverter 5 converts the DC power extracted from the battery 6 into AC power, or supplies AC power generated by the first motor generator MG1 to the second motor generator MG2, respectively. The AC power generated by the motor generator MG1 is converted into DC power and supplied to the battery 6. The battery 6 is a rechargeable storage battery configured to be able to function as a power source for driving the motor generators MG1 and MG2.
ECU10は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などを備える。ECU10は、制御手段として機能し、ハイブリッド車両100の動作全体を制御する。例えば、ECU10は、車速が比較的低速の場合には、エンジン1からの出力によって走行させているとエンジン効率が悪いため、エンジン1を停止したまま、第2のモータジェネレータMG2を力行状態にして走行する。即ち、ハイブリッド車両100は電気走行モード(EVモード)で走行する。ここで、例えば、アクセル開度に基づいて、加速要求等があると判定された場合には、ECU10は、エンジン1を始動させ、エンジン1からの出力によっても走行させる(ハイブリッド走行モード)。エンジン始動要求時においてエンジン1を円滑に始動するため、ECU4は、EV走行中においても、第1のモータジェネレータMG1を力行状態にすることにより、エンジン1の回転数を所定回転数以上に保持するためのモータリングを行っている。
The
次に、エンジン1を含むエンジンシステムの概略構成について図2を用いて説明する。図2は、エンジンシステムの概略構成を示すブロック図である。図2において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。
Next, a schematic configuration of the engine system including the
図2において、ハイブリッド車両100は、エンジン1として直列4気筒のディーゼルエンジンを備える。エンジン1の各気筒は、吸気マニホールド11及び排気マニホールド12に接続されている。エンジン1は、各気筒に設けられた燃料噴射弁15と、各燃料噴射弁15に対して高圧の燃料を供給するコモンレール14とを備え、コモンレールには不図示の燃料ポンプにより燃料が高圧状態で供給される。
In FIG. 2, the
吸気マニホールド11に接続された吸気通路20には、エンジン10への流入空気量(新気量)を計測するエアフローメータ21と、ターボチャージャ23のコンプレッサ23aと、スロットル弁22と、吸気を冷却するインタークーラ24とが設けられている。スロットル弁22は、ECU10からの制御信号S22により制御される。吸気マニホールド11と吸気通路20とで吸気系が構成される。
An
排気マニホールド12に接続された排気通路25には、ターボチャージャ23のタービン23bと、触媒30が設けられている。触媒30は、NOxやPMを処理するための触媒である。また、排気マニホールド12には、燃料添加弁16が設けられている。燃料添加弁16は、触媒30の排気浄化作用を改善する触媒再生のためのものである。具体的には、燃料添加弁16は、排気ガスに燃料を添加することにより当該触媒30へ燃料供給を行う。燃料添加弁16は、ECU10からの制御信号S16により制御される。排気マニホールド12と排気通路25とで排気系が構成される。
A turbine 23 b of the
ハイブリッド車両100では、排気通路25のタービン23bの上流側と吸気通路20のコンプレッサ23aの下流側とを接続するEGR通路31が設けられている。本実施形態では、EGR通路31は、排気系における燃料添加弁16の下流側と吸気系におけるスロットル弁22の下流側とを接続している。排気ガスの一部(EGRガス)は、排気通路25のタービン23bの上流側から、EGR通路31を介して、吸気通路20のインタークーラ24の下流側へと還流する。ここで、EGR通路31にはEGR弁33が設けられている。EGR弁33は、EGR通路31に流れるEGRガスの流量を調整するためのものであり、ECU10からの制御信号S33により制御される。
In the
また、ハイブリッド車両100では、排気通路25のタービン23bの下流側と吸気通路20のコンプレッサ23aの上流側とを接続するEGR通路41が設けられている。以下では、EGR通路31と区別するため、EGR通路41を低圧EGR通路41と称することとする。低圧EGR通路41には、EGRクーラ42とEGR弁43とが設けられている。EGR弁43は、低圧EGR通路41に流れるEGRガスの流量を調整するためのものであり、ECU10からの制御信号S43により制御される。
In the
[制御方法]
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法について説明する。
[Control method]
Next, a hybrid vehicle control method according to the present embodiment will be described.
先に述べた燃料添加弁16は、高温下に無噴射状態で長時間晒されると、噴射口にデポジットが堆積して詰まりが発生する。この場合、燃料添加弁16により排気ガスに添加される添加燃料量(正確には単位時間当たりの添加燃料量)が減少するため、触媒再生を効率良く行うために、添加燃料量の減少量に応じて、例えばリッチスパイク時間を調整するのが好適である。
When the
そこで、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法では、ECU10は、エンジン1のモータリング中において、エンジン1のエンジントルクを基に、燃料添加弁16により添加される添加燃料量を推定することとする。
Therefore, in the hybrid vehicle control method according to the present embodiment, the
具体的には、ECU10は、エンジン1のモータリング中において、EGR通路31のEGR弁33を全開状態にするとともにスロットル弁22を全閉状態にし、燃料添加弁16より燃料を噴射する。また、図2に示したように、低圧EGR通路41が設けられている場合には、ECU10は、低圧EGR通路41のEGR弁43を全閉状態にする。先に述べたように、EGR通路31は、排気系における燃料添加弁16の下流側と吸気系におけるスロットル弁22の下流側とを接続しているので、このようにすることで、吸気マニホールド11、エンジン1、排気マニホールド12、EGR通路31を循環するガスの経路が形成される。そのため、燃料添加弁16より添加された燃料は、排気マニホールド12を経由してEGR通路31に入り、EGR通路31から吸気マニホールド11を経由してエンジン1に至る。このとき、エンジン1のエンジントルクは、燃料添加弁16より添加された添加燃料量に応じたものとなる。従って、ECU10は、エンジン1のエンジントルクを基に、燃料添加弁16により添加される添加燃料量を推定することが可能となる。なお、エンジントルクは、第1のモータジェネレータMG1より発生した電力に基づいて推定される。
Specifically, during motoring of the
以上に述べたようにすることで、空燃比センサを用いることなく、燃料添加弁16により添加される添加燃料量を推定することが可能となる。また、触媒と通過した排気ガスの空燃比を空燃比センサにより検出することにより添加燃料量を検出する場合と比較して、本実施形態によれば、推定される添加燃料量の検出精度を向上させることができる。
As described above, the amount of added fuel added by the
なお、ここで、ECU10は、燃料添加弁16による排気ガスへの燃料添加の前に一定時間、燃料噴射弁15による気筒内への燃料噴射を停止し、即ち、フューエルカットを行い、かつ、EGR通路31のEGR弁33を全開状態にするとともにスロットル弁22を全開状態にするとしても良い。これにより、EGR通路31中の残留ガスを掃気することができるので、空燃比を一定に保持することができ、燃料添加弁16により添加される添加燃料量の検出精度を向上させることができる。
Here, the
また、エンジン1の燃焼室を予熱するグロープラグがエンジン1に取り付けられている場合には、ECU10は、燃料添加弁16による排気ガスへの燃料添加の前に、グロープラグを通電するとしても良い。これにより、エンジン1の気筒内の温度を高め、燃料添加弁16により添加された燃料を確実に着火することが可能となる。
Further, when a glow plug for preheating the combustion chamber of the
なお、本実施形態では、低圧EGR通路41が設けられるとしているが、これに限られるものでない。低圧EGR通路41が設けられず、EGR通路31のみが設けられている場合であっても本発明を適用可能であるのは言うまでもない。
In the present embodiment, the low
1 エンジン
10 ECU
11 吸気マニホールド
12 排気マニホールド
16 燃料添加弁
20 吸気通路
25 排気通路
31 EGR通路
1
11
Claims (2)
排気通路に設置された燃料添加弁、排気系における前記燃料添加弁の下流側から吸気系におけるスロットル弁の下流側に排気ガスの一部を還流させるEGR通路、を備えるハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンのモータリング中において、前記EGR通路のEGR弁を全開状態にするとともに前記スロットル弁を全閉状態にして、前記燃料添加弁より燃料を前記排気通路に添加する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記モータリング中において、前記ディーゼルエンジンのエンジントルクを基に、前記燃料添加弁により添加される添加燃料量を推定するハイブリッド車両の制御装置。 A diesel engine, a motor generator for motoring the diesel engine,
A hybrid applied to a hybrid vehicle including a fuel addition valve installed in an exhaust passage and an EGR passage that recirculates a part of exhaust gas from a downstream side of the fuel addition valve in an exhaust system to a downstream side of a throttle valve in an intake system A control device for a vehicle,
During the motoring of the diesel engine, the EGR valve of the EGR passage is fully opened and the throttle valve is fully closed, and control means for adding fuel to the exhaust passage from the fuel addition valve,
The control device is a control device for a hybrid vehicle that estimates an amount of fuel added by the fuel addition valve based on an engine torque of the diesel engine during the motoring.
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