JP5949369B2 - 内燃機関の停止制御装置 - Google Patents
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Description
本発明における課題の解決原理は、内燃機関を停止させる際、各気筒の吸気バルブおよび排気バルブそれぞれが、バルブシートとの間で微小隙間を生じることのない開度となるように、電動機によって内燃機関の出力軸の停止角度位置を調整し、これによって、仮に、外気温度が低い場合であっても、前記微小隙間に水分が流れ込んで凍結するといった状況を招かないようにしている。
具体的に、本発明は、内燃機関と、この内燃機関の出力軸に連結された電動機とを備え、前記内燃機関を停止させる際に、前記電動機からのトルクを前記出力軸に与えて、この出力軸の回転が停止する位置を調整する内燃機関停止制御を行う内燃機関の停止制御装置を前提とする。この内燃機関の停止制御装置に対し、前記内燃機関に備えられた吸気バルブおよび排気バルブが、全閉、または、バルブシートとの間隔が所定の微小寸法よりも大きくなるバルブ開度となる目標停止位置範囲内で前記出力軸の回転が停止するように、前記内燃機関停止制御において前記内燃機関の出力軸に与えられる前記電動機のトルクを制御する。また、前記内燃機関停止制御中、前記出力軸の回転角度位置が前記目標停止位置範囲よりも進角側の所定範囲にある場合には、前記出力軸の回転角度位置が前記目標停止位置範囲に近づくに従って前記電動機のトルクを徐々に低減していく一方、前記内燃機関停止制御中、前記出力軸の回転角度位置が前記目標停止位置範囲を超えて、この目標停止位置範囲よりも遅角側の所定範囲にある場合には、前記出力軸の回転角度位置が前記目標停止位置範囲から離れるに従って前記電動機のトルクを徐々に増大させていくことで、より遅角側の前記目標停止位置範囲に向けて前記出力軸を回転させていき、この際、前記内燃機関の冷却水温度または油温が低い場合には、それが高い場合に比べて、前記電動機のトルクの最大値を大きく設定する構成としている。
図2および図3はエンジン1の概略構成を示す図である。なお、図3ではエンジン1の1気筒の構成のみを示している。
第1モータジェネレータMG1は、前記インプットシャフト21に対して相対回転自在に支持された永久磁石からなるロータMG1Rと、3相巻線が巻回されたステータMG1Sとを備えた交流同期発電機であって、発電機として機能するとともに電動機(電動モータ)としても機能する。また、第2モータジェネレータMG2も同様に、インプットシャフト21に対して相対回転自在に支持された永久磁石からなるロータMG2Rと、3相巻線が巻回されたステータMG2Sとを備えた交流同期発電機であって、電動機(電動モータ)として機能するとともに発電機としても機能する。
図1に示すように、動力分割機構3は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤS3と、サンギヤS3に外接しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤP3と、ピニオンギヤP3と噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤR3と、ピニオンギヤP3を支持するとともに、このピニオンギヤP3の公転を通じて自転するプラネタリキャリアCA3とを有する遊星歯車機構によって構成されている。プラネタリキャリアCA3はエンジン1側のインプットシャフト21に回転一体に連結されている。サンギヤS3は、第1モータジェネレータMG1のロータMG1Rに回転一体に連結されている。
リダクション機構4は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤS4と、キャリヤ(トランスアクスルケース)CA4に回転自在に支持され、サンギヤS4に外接しながら自転する外歯歯車のピニオンギヤP4と、ピニオンギヤP4と噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤR4とを有する遊星歯車機構によって構成されている。リダクション機構4のリングギヤR4と、前記動力分割機構3のリングギヤR3と、カウンタドライブギヤ51とは互いに一体となっている。また、サンギヤS4は第2モータジェネレータMG2のロータMG2Rと回転一体に連結されている。
ハイブリッド車両HVにおける運転席の近傍にはシフト操作装置7(図4参照)が配置されている。このシフト操作装置7にはシフトレバー71が変位可能に設けられている。そして、この例のシフト操作装置7には、前進走行用のドライブレンジ(Dレンジ)、アクセルオフ時の制動力(エンジンブレーキ)が大きな前進走行用のブレーキレンジ(Bレンジ)、後進走行用のリバースレンジ(Rレンジ)、中立のニュートラルレンジ(Nレンジ)が設定されており、ドライバが所望のレンジへシフトレバー71を変位させることが可能となっている。これらDレンジ、Bレンジ、Rレンジ、Nレンジの各位置はシフトポジションセンサ104によって検出される。シフトポジションセンサ104の出力信号はECU100に入力される。なお、駐車ポジション(Pポジション)は別配置のPスイッチによって設定することができる。
ECU100は、エンジン1の運転制御、エンジン1およびモータジェネレータMG1,MG2の協調制御などを含む各種制御を実行する電子制御装置であって、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)およびバックアップRAMなどを備えている。
このように構成されたハイブリッド車両HVは、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて、駆動輪6L,6Rに出力すべきトルク(要求トルク)を計算し、この要求トルクに対応する要求駆動力により走行するように、エンジン1とモータジェネレータMG1,MG2とが運転制御される。図6は、アクセル開度Accおよび車速Vに応じて要求トルクTrを求める要求トルク設定マップの一例を示している。この要求トルク設定マップは、前記ECU100のROMに記憶されており、アクセル開度Accと車速Vとが与えられることで要求トルクTrを抽出するものとなっている。
次に、本実施形態の特徴とする動作として、駆動中のエンジン1を停止させるエンジン停止制御(内燃機関停止制御)について説明する。
次に、エンジン停止制御の具体的な手順について説明する。図8は、第1実施形態に係るエンジン停止制御の手順を示すフローチャート図である。この図8に示すフローチャートは、ハイブリッドシステムの稼働中において数msec毎に実行される。
次に、エンジン停止制御の第2実施形態について説明する。前述した第1実施形態は、目標停止位置範囲X内でクランクシャフト18の回転を停止させるものとしていた。本第2実施形態は、クランクシャフト18の目標停止位置(最適なクランクシャフト18の停止位置;例えば前記目標停止位置範囲Xの中心の回転角度位置)を規定しておき、この目標停止位置でクランクシャフト18の回転を停止させることを目的としたものである。
前記補正学習値は、後述するステップST11で算出される。この補正学習値の算出動作については後述する。
以上説明した各実施形態では、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式のハイブリッド車両に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られることなく、FR(フロントエンジン・リアドライブ)方式のハイブリッド車両や、4輪駆動方式のハイブリッド車両にも適用できる。
11 気筒
13 ピストン
16 吸気バルブ
17 排気バルブ
16b,17b バルブシート
18 クランクシャフト(出力軸)
3 動力分割機構
100 ECU
102 クランクポジションセンサ
107 水温センサ
113 油温センサ
MG1 第1モータジェネレータ(第1の電動機)
MG2 第2モータジェネレータ(第2の電動機)
HV ハイブリッド車両
S3 サンギヤ
R3 リングギヤ
CA3 プラネタリキャリア
Claims (6)
- 内燃機関と、この内燃機関の出力軸に連結された電動機とを備え、前記内燃機関を停止させる際に、前記電動機からのトルクを前記出力軸に与えて、この出力軸の回転が停止する位置を調整する内燃機関停止制御を行う内燃機関の停止制御装置において、
前記内燃機関に備えられた吸気バルブおよび排気バルブが、全閉、または、バルブシートとの間隔が所定の微小寸法よりも大きくなるバルブ開度となる目標停止位置範囲内で前記出力軸の回転が停止するように、前記内燃機関停止制御において前記内燃機関の出力軸に与えられる前記電動機のトルクが制御され、
前記内燃機関停止制御中、前記出力軸の回転角度位置が前記目標停止位置範囲よりも進角側の所定範囲にある場合には、前記出力軸の回転角度位置が前記目標停止位置範囲に近づくに従って前記電動機のトルクを徐々に低減していく一方、
前記内燃機関停止制御中、前記出力軸の回転角度位置が前記目標停止位置範囲を超えて、この目標停止位置範囲よりも遅角側の所定範囲にある場合には、前記出力軸の回転角度位置が前記目標停止位置範囲から離れるに従って前記電動機のトルクを徐々に増大させていくことで、より遅角側の前記目標停止位置範囲に向けて前記出力軸を回転させていき、この際、前記内燃機関の冷却水温度または油温が低い場合には、それが高い場合に比べて、前記電動機のトルクの最大値を大きく設定する構成となっていることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。 - 請求項1記載の内燃機関の停止制御装置において、
前記電動機は、流体継ぎ手を介することなく内燃機関の出力軸に連結されていることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。 - 請求項1または2記載の内燃機関の停止制御装置において、
前記所定の微小寸法は、吸気バルブまたは排気バルブとバルブシートとの間に流れ込んだ水分が滞留することのない寸法であることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。 - 請求項1、2または3記載の内燃機関の停止制御装置において、
前記内燃機関停止制御によって前記内燃機関が停止した際の実際の出力軸の回転の停止位置と、目標とする停止位置とに応じて前記電動機のトルクの補正学習を行うようになっており、
前記実際の出力軸の回転の停止位置が、目標とする停止位置よりも進角側であった場合には、次回の内燃機関停止制御では前記電動機のトルクが増大される側に補正され、実際の出力軸の回転の停止位置が、目標とする停止位置よりも遅角側であった場合には、次回の内燃機関停止制御では前記電動機のトルクが減少される側に補正される構成となっていることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。 - 請求項1〜4のうち何れか一つに記載の内燃機関の停止制御装置において、
駆動力源として前記内燃機関および電動機を備えたハイブリッド車両に搭載され、
車両停車中に前記内燃機関を停止させる際には、吸気バルブおよび排気バルブが、全閉、または、バルブシートとの間隔が所定の微小寸法よりも大きくなるバルブ開度となる前記目標停止位置範囲内で前記出力軸の回転が停止するように、前記内燃機関の出力軸に与えられる前記電動機のトルクが制御され、
車両走行中に前記内燃機関を停止させる際には、一つの気筒のピストンが圧縮上死点前の所定位置となるように、前記内燃機関の出力軸に与えられる前記電動機のトルクが制御される構成となっていることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。 - 請求項5記載の内燃機関の停止制御装置において、
前記ハイブリッド車両の動力伝達系には、前記内燃機関の出力軸が連結されるプラネタリキャリアと、第1の電動機が連結されるサンギヤと、第2の電動機が連結されるリングギヤとを備えた遊星歯車機構により構成される動力分割機構が備えられており、
前記内燃機関停止制御では、前記第1の電動機のトルクを制御することにより前記内燃機関の出力軸の回転を停止させることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
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