JP5309967B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
このハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンの内壁面に付着する燃料量である壁面付着量を推定する壁面付着量推定手段を設ける。そして、前記エンジン始動制御手段は、エンジン始動要求があるとき、推定された壁面付着量が壁面付着量始動限界以上である間、アクセル踏み込み操作があっても燃料噴射量の増大制御を行なわず、前記モータによるクランキング動作と空気量・燃料噴射量を保つエンジン始動制御を継続し、前記エンジン始動制御を継続することで、壁面付着量が壁面付着量限界値未満まで低下した場合、壁面付着量の低下時点から、前記エンジンが実際に着火して自立回転するために要するディレー時間を経過するまでは、前記エンジン始動制御を延長して継続する。
すなわち、エンジン始動とエンジン停止を比較的短時間で繰り返し、エンジン内の壁面付着量が大きく、エンジンが始動できない可能性が高いときは、例えアクセルが踏み込まれてもクランキング動作と空気量・燃料噴射量を保つエンジン始動制御を継続する。
このエンジン始動制御を継続することにより、シリンダー内でピストンが下死点から上死点に向かってストロークする行程で、シリンダー壁面に付着している燃料を掃気孔から排出するという掃気作用を示し、この掃気作用により壁面付着量を低下させ、エンジン始動に適した容易に着火する状態に近づける。
この結果、エンジン燃焼室の内部壁面に付着燃料が累積された場合、壁面付着燃料を掃気により低下させ、エンジン始動性を向上させることができる。
加えて、エンジン始動制御手段は、エンジン始動制御を継続することで、壁面付着量が壁面付着量限界値未満まで低下した場合、壁面付着量の低下時点から、エンジンが実際に着火して自立回転するために要するディレー時間を経過するまでは、エンジン始動制御を延長して継続する。このため、エンジン始動制御の継続により壁面付着量が壁面付着量限界値未満まで低下した場合、さらにエンジン始動制御の継続を延長することで、高い確実性によりエンジン燃焼状態へ移行することができる。
図1は、実施例1の制御装置が適用された後輪駆動によるFRハイブリッド車両(ハイブリッド車両の一例)を示す全体システム図である。
実施例1におけるFRハイブリッド車両の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、インバータ3と、バッテリ4と、第1クラッチコントローラ5と、第1クラッチ油圧ユニット6と、ATコントローラ7と、第2クラッチ油圧ユニット8と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10と、を有して構成されている。なお、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、第1クラッチコントローラ5と、ATコントローラ7と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10とは、情報交換が互いに可能なCAN通信線11を介して接続されている。
すなわち、スタートスイッチ0FF→ONにより、一時的にスタート信号が出力され、エンジン始動要求がなされていることを、統合コントローラ10が認識する。
なお、「始動状態タイマTM1」は、エンジン始動制御状態が継続した時間を計測する。
なお、「壁面付着量OK状態タイマTM2」は、予め壁面付着量が小(エンジン始動に適した状態)である場合、始動状態タイマTM1が規定値以上となった時点から、実エンジン始動するまでの時間を計測する。また、壁面付着量が大(エンジン始動に適さない状態)である場合、始動状態タイマTM1が規定値以上となり、壁面付着量が低下してエンジン始動に適した状態になった時点から、実エンジン始動するまでの時間を計測する。
ここで、壁面付着量パラメータWは、エンジン水温、燃料噴射量、空気量、エンジン回転数、A/F等の入力情報から実験式で推定算出する既知の壁面付着量推定方法により生成される(壁面付着量推定手段)。
ここで、「規定値TM2set」は、壁面付着量がエンジン始動に適した状態になり、実エンジン始動するまで十分な時間を経過したことを示す閾値として設定されている。
この「HEVモード」による走行制御では、アクセル踏み込み操作量に応じて目標駆動力が決められ、エンジントルクとモータトルクの合計により目標駆動力を達成するように、エンジンEngの燃料噴射量増大制御が行われる。
ここで、「始動アクセル開度閾値」は、図3に示すマップにおいて、例えば、アクセル踏み込み操作により、マップ上の運転点がEV-HEV切替線を横切るときの車速VSPに応じたアクセル開度APOに設定される。
この「HEVモード」による走行制御では、アクセル踏み込み操作量に応じて目標駆動力が決められ、エンジントルクとモータトルクの合計により目標駆動力を達成するように、エンジンEngの燃料噴射量増大制御が行われる。
実施例1のFRハイブリッド車両の制御装置における作用を、「スタートスイッチ始動要求時でアクセル踏み込み有りのエンジン始動制御作用」、「スタートスイッチ始動要求時でアクセル踏み込み無しのエンジン始動制御作用」、「アクセルオン始動要求時のエンジン始動制御作用」に分けて説明する。
図7は、比較例のエンジン始動制御においてスタートスイッチ始動要求時でアクセル踏み込み有りの状況におけるイグニッション信号・スタート信号・アクセル開度・MG回転速度(=エンジン回転速度)・MGトルク・壁面付着量パラメータ・酸素濃度の各特性を示すタイムチャートである。図8は、実施例1のエンジン始動制御においてスタートスイッチ始動要求時でアクセル踏み込み有りの暖気状況におけるイグニッション信号・スタート信号・アクセル開度・MG回転速度(=エンジン回転速度)・MGトルク・壁面付着量パラメータ・酸素濃度の各特性を示すタイムチャートである。図9は、実施例1のエンジン始動制御においてスタートスイッチ始動要求時でアクセル踏み込み有りの冷機状況におけるイグニッション信号・スタート信号・アクセル開度・MG回転速度(=エンジン回転速度)・MGトルク・壁面付着量パラメータ・酸素濃度の各特性を示すタイムチャートである。以下、図5と図7〜図9に基づいて、スタートスイッチ始動要求時でアクセル踏み込み有りのエンジン始動制御作用を説明する。
このため、クランキング動作によりシリンダー内でピストンが下死点から上死点に向かってストロークする行程で、シリンダー壁面に付着している燃料を掃気孔から排出するという掃気作用を示し、この掃気作用により壁面付着量を低下させ、エンジン始動に適した容易に着火する状態に近づけることができる。
このため、通常の始動(暖機状態)では、確実に着火させて、モータアシストを要さず燃焼による自立回転のエンジン始動状態とすることができる。
このため、エンジンEngが暖機状態である場合、図8のタイムチャートに示すように、時刻t6にてアクセル踏み込み操作が行われると、時刻t8にてエンジン回転数が高められ、「HEVモード」による応答性の良い発進性能が確保される。
このため、エンジンEngが冷機状態である場合、図9のタイムチャートに示すように、時刻t6にてアクセル踏み込み操作が行われると、時刻t9にてエンジン回転数が高められ、確実にエンジンEngが燃焼していることを確認して、次の「HEVモード」へ移行することができる。
すなわち、エンジンEngが低温状態では燃料が気化しくいため、同じ壁面付着燃料のパラメータでも、より燃焼しにくい状態にあると考えられる。このため、燃焼ガスの酸素濃度をモニターし、より確実に燃焼していることを確認し、エンジントルク増大指令を行う。但し、燃焼ガスの酸素濃度は、エンジン燃焼の後流のためレスポンスが遅いため、通常の始動(暖機状態)では参照しない。
図10は、比較例のエンジン始動制御においてスタートスイッチ始動要求時でアクセル踏み込み無しの状況におけるイグニッション信号・スタート信号・アクセル開度・MG回転速度(=エンジン回転速度)・MGトルク・壁面付着量パラメータ・酸素濃度の各特性を示すタイムチャートである。図11は、実施例1のエンジン始動制御においてスタートスイッチ始動要求時でアクセル踏み込み無しの暖気状況におけるイグニッション信号・スタート信号・アクセル開度・MG回転速度(=エンジン回転速度)・MGトルク・壁面付着量パラメータ・酸素濃度の各特性を示すタイムチャートである。図12は、実施例1のエンジン始動制御においてスタートスイッチ始動要求時でアクセル踏み込み無しの冷機状況におけるイグニッション信号・スタート信号・アクセル開度・MG回転速度(=エンジン回転速度)・MGトルク・壁面付着量パラメータ・酸素濃度の各特性を示すタイムチャートである。以下、図5と図10〜図12に基づいて、スタートスイッチ始動要求時でアクセル踏み込み無しのエンジン始動制御作用を説明する。
このため、図11のタイムチャートに示すように、時刻t8以降においてエンジン回転速度が維持され、エンジンストールを防止できると共に、バッテリ充電量を確保することができる。
このため、図12のタイムチャートに示すように、時刻t9以降においてエンジン回転速度が維持され、エンジンストールを防止できると共に、バッテリ充電量を確保することができる。
図13は、比較例のエンジン始動制御においてアクセルオン始動要求時におけるアクセル開度・MG回転速度(=エンジン回転速度)・MGトルク・壁面付着量パラメータ・酸素濃度の各特性を示すタイムチャートである。図14は、実施例1のエンジン始動制御においてアクセルオン始動要求時で暖気状況におけるアクセル開度・MG回転速度(=エンジン回転速度)・MGトルク・壁面付着量パラメータ・酸素濃度の各特性を示すタイムチャートである。図15は、実施例1のエンジン始動制御においてアクセルオン始動要求時で冷機状況におけるアクセル開度・MG回転速度(=エンジン回転速度)・MGトルク・壁面付着量パラメータ・酸素濃度の各特性を示すタイムチャートである。以下、図6と図13〜図15に基づいて、アクセルオン始動要求時のエンジン始動制御作用を説明する。
比較例のエンジン始動制御は、制御中、モータ/ジェネレータを回転数制御し、エンジンへの空気量・燃料噴射量を一定としているが、エンジン燃焼室の内部壁面に付着燃料が累積されて壁面付着量が大であっても対応しない制御である。このため、図13に示すように、エンジン始動(t1,t3,t5)とエンジン停止(t2,t4)を比較的短時間で繰り返すと、図13の壁面付着量パラメータ特性に示すように、エンジン燃焼室の内部壁面に付着燃料が累積されていき、壁面付着量始動限界を超えてエンジン始動が困難な状況になってくる。この時刻t6にてアクセルペダルを踏まれた場合、壁面付着量大であることにより実エンジンは始動していないが、エンジン始動制御は規定時間継続されたので解除され、アクセル踏み込み量に応じてエンジンへの燃料噴射量/空気量を増加させる制御が行われる。この場合、エンジン燃焼室の内部壁面に付着した燃料が更に増加し、エンジンの着火が更に困難になり、時刻t7において、エンジンストールに至ると共に、モータ/ジェネレータによるトルクアシストを継続することでバッテリ放電が増大する、言い換えると、バッテリ充電量が低下する。
このため、図14のタイムチャートに示すように、時刻t6でのアクセル踏み増し操作に応じ、時刻t8以降においてエンジン回転速度とMGトルクが上昇することで、加速のための駆動力増大要求に応えることができる。
このため、図15のタイムチャートに示すように、時刻t6でのアクセル踏み増し操作に応じ、時刻t9以降においてエンジン回転速度とMGトルクが上昇することで、加速のための駆動力増大要求に応えることができる。
実施例1のFRハイブリッドハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
MG モータ/ジェネレータ(駆動源)
CL1 第1クラッチ
CL2 第2クラッチ(摩擦クラッチ)
RL 左後輪(駆動輪)
RR 右後輪(駆動輪)
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
3 インバータ
4 バッテリ
5 第1クラッチコントローラ
6 第1クラッチ油圧ユニット
7 ATコントローラ
8 第2クラッチ油圧ユニット
9 ブレーキコントローラ
10 統合コントローラ
16 アクセル開度センサ
17 車速センサ
23 エンジン水温センサ
24 排気O2濃度センサ(排気酸素濃度検出手段)
Claims (5)
- 駆動系に、エンジンと、モータと、前記エンジンと前記モータの間に介装したクラッチと、駆動輪を有し、エンジン始動要求があるとき、前記クラッチを締結またはスリップ締結し、前記モータをエンジン始動モータとしてエンジン始動制御を行うエンジン始動制御手段を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンの内壁面に付着する燃料量である壁面付着量を推定する壁面付着量推定手段を設け、
前記エンジン始動制御手段は、エンジン始動要求があるとき、推定された壁面付着量が壁面付着量始動限界以上である間、アクセル踏み込み操作があっても燃料噴射量の増大制御を行なわず、前記モータによるクランキング動作と空気量・燃料噴射量を保つエンジン始動制御を継続し、前記エンジン始動制御を継続することで、壁面付着量が壁面付着量限界値未満まで低下した場合、壁面付着量の低下時点から、前記エンジンが実際に着火して自立回転するために要するディレー時間を経過するまでは、前記エンジン始動制御を延長して継続する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンからの排気中の酸素濃度を検出する排気酸素濃度検出手段を設け、
前記エンジン始動制御手段は、ディレー時間の経過後、エンジン冷間状態であるとき、排気中の酸素濃度が大気より濃い場合、排気中の酸素濃度が大気より薄くなるまでは、前記エンジン始動制御を延長して継続する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジン始動制御手段は、エンジン始動を開始するスタート信号によりエンジン始動要求があったとき、エンジン始動要求に応じて開始されたエンジン始動制御の終了条件が成立した時点でアクセル踏み込み操作の有無を判断し、アクセル踏み込み操作有りと判断された場合、ハイブリッド車走行モードに移行し、アクセル踏み込み操作量に応じた燃料噴射量の増大制御を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項3に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジン始動制御手段は、エンジン始動制御の終了条件が成立した時点でアクセル踏み込み操作無しと判断された場合、アクセル踏み込み操作が開始されるまで、アイドル運転状態を維持している前記エンジンにより前記モータを回して発電するアイドル発電を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1から請求項4までの何れか1項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジン始動制御手段は、前記クラッチを開放しての電気自動車走行モードでの走行中、アクセル踏み込み操作によりアクセル開度が始動アクセル開度閾値を上回ることでエンジン始動要求があったとき、エンジン始動要求に応じて開始されたエンジン始動制御の終了条件が成立すると、ハイブリッド車走行モードに移行し、アクセル踏み込み操作量に応じた燃料噴射量の増大制御を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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