JP6217917B2

JP6217917B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP6217917B2
Application number: JP2013269414A
Authority: JP
Inventors: 浩明上野; 崇中嶋
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: JP2015124684A

Description

本発明は、駆動源としてエンジン（内燃機関）と走行用モータ（発電機）とを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、エンジンを備えた車両では、エンジンの失火、或いは半失火の状態を検出する失火判定が行われている。例えば、失火判定としては、エンジンに設けられるクランク角センサの出力信号に基づいて回転角速度（燃焼指標）を演算し、この回転角速度が基準値（失火判定値）よりも小さい場合に、エンジンが失火、あるいは半失火の状態であると判定するものがある（例えば、特許文献１参照）。

この燃焼指標は、所定のタイミングで補正され、これにより、クランク角センサおよびベーンの製造誤差による回転角速度の検出ばらつきを抑制し、失火判定の検出精度を向上させている。

特開平２−４９９５５号公報

ところで、この基準値学習制御は、例えば、車両減速時の燃料カット期間や、エンジン燃焼中であるがエンジン回転数及びスロット開度が略一定となり安定している期間等に、実行されていた。

しかしながら、燃料カット期間に基準値学習制御を実行する場合、通常、クラッチは結合しているため、路面の影響（走行抵抗）を受けて学習結果にばらつきが生じ易い。またエンジン回転数等が安定している期間に実行する場合、エンジンの燃焼トルクばらつきを含むため、やはり学習結果にばらつきが生じ易い。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、燃焼指標の基準値を精度良く学習することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両のエンジンに設けられたクランク角センサにより検出されるクランク角信号に基づいて燃焼変動に相関した所定の燃焼指標を演算し、この燃焼指標と、予め設定された失火判定値との偏差に基づいてエンジンの失火判定を行う失火判定部を備える車両の制御装置であって、前記車両は、前記エンジンと共に走行用モータを備えるハイブリッド車両であり、前記失火判定部は、前記燃焼指標を補正する燃焼指標補正手段と、前記ハイブリッド車両の走行状態に応じて、前記エンジンが作動中であり且つ動力伝達機構を介して前記エンジンの動力が車輪に伝達されない動力非伝達状態で前記走行用モータの駆動力により走行するシリーズモードと、前記走行用モータの駆動力により走行するＥＶモードと、の切り換えを行う走行制御部と、を備え、前記走行制御部は、前記シリーズモードから前記ＥＶモードに切り換えられる切換期間として、前記エンジンの共振が生じない所定回転数以上のときに前記エンジンを惰性で回転させる惰性回転期間と、前記所定回転数未満のときに前記車両のジェネレーターを作動させる回生期間と、を設け、前記燃焼指標補正手段は、前記惰性回転期間中に、前記燃焼指標の学習を実行し、かつ該学習した値に基づいて前記燃焼指標の補正を実行することを特徴とする車両の制御装置にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様の車両の制御装置であって、前記燃焼指標補正手段は、前記エンジンの回転数が所定閾値以下となると前記燃焼指標の学習の実行を終了することを特徴とする車両の制御装置にある。

かかる本発明では、エンジンが作動中でありエンジンの動力が車輪に伝達されない動力非伝達状態で、基準値の学習を実行することで、走行抵抗やエンジントルクのばらつき等に起因する学習結果のばらつきを抑制することができる。したがって、燃焼指標の基準値を高精度に学習することができ、ひいては失火判定の判定精度を高めることができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。切換期間におけるエンジンの回転数の変化を示すタイムチャートである。燃焼指標補正制御の実行の可否の判定方法を示すフローチャートである。燃焼指標補正制御の一例を示すフローチャートである。燃焼指標補正制御中の学習用指標及び燃焼指標の学習値の変化を示すタイムチャートである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

まずは、ハイブリッド車両の全体構成について説明する。図１に示すように、ハイブリッド車両（以下、単に「車両」ともいう）１０は、走行用モータ（電動モータ）であるフロントモータ１１及びリアモータ１２と、エンジン１３とを、走行用の駆動源として備えている。フロントモータ１１は、フロントトランスアスクル（動力伝達機構）１４を介して前輪１５に接続されている。すなわちフロントモータ１１の駆動力は、このフロントトランスアスクル１４を介して前輪１５に伝達される。同様に、リアモータ１２はリアトラスアスクル（動力伝達機構）１６を介して後輪１７に接続されている。

エンジン１３は、フロントトランスアスクル１４を介してジェネレータ（発電機）１８に接続され、さらにフロントトランスアスクル１４が備えるクラッチ（図示無し）を介して前輪１５と切断可能に接続されている。

フロントモータ１１及びジェネレータ１８は、図示しないＤＣ／ＤＣコンバータ等を含むフロント制御部１９を介してバッテリ２０に接続されている。同様にリアモータ１２は、リア制御部２１を介してバッテリ２０に接続されている。これにより、フロントモータ１１及びリアモータ１２には、バッテリ２０からフロント制御部１９又はリア制御部２１を介して電力（供給電力）が供給され、ジェネレータ１８によって発電された電力が、フロント制御部１９を介してバッテリ２０に供給されるようになっている。またエンジン１３は、燃料タンク２２から供給される燃料が燃焼されることにより駆動される。

このようなハイブリッド車両１０では、車両１０の運転状態に応じて、フロントモータ１１及びリアモータ１２を駆動源とする第１の走行モードであるＥＶモードと、フロントモータ１１及びリアモータ１２と、エンジン１３との両方を駆動源とする第２の走行モードと、の何れかが適宜選択されるようになっている。第２の走行モードには、エンジン１３をフロントモータ１１及びリアモータ１２の電力供給源として用いるシリーズモードと、フロントモータ１１及びリアモータ１２と、エンジン１３との両方の駆動力により車両の各車輪１５，１７を駆動するパラレルモードと、が含まれる。

次に、エンジン１３の概略構成について説明する。図２に示すように、エンジン１３には、シリンダブロック２３、シリンダヘッド２４及びピストン２５によって燃焼室２６が形成されている。ピストン２５は、コンロッド２７を介してクランクシャフト２８に接続されている。またシリンダヘッド２４には、各気筒に対応する点火プラグ２９及び燃料噴射弁３０が設けられている。

さらにシリンダヘッド２４には、吸気ポート３１が形成されている。吸気ポート３１には吸気通路を形成する吸気マニホールド３２が接続されており、吸気マニホールド３２には吸気管３３が接続されている。吸気ポート３１には吸気弁３４が設けられている。この吸気弁３４によって吸気ポート３１が開閉される。またシリンダヘッド２４には、排気ポート３５が形成されている。この排気ポート３５には排気マニホールド３６が接続されており、排気マニホールド３６には排気管３７が接続されている。排気ポート３５には、排気弁３８が設けられており、この排気弁３８によって排気ポート３５が開閉される。

吸気管３３には、スロットルバルブ３９、スロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）４０及びエアフローセンサ４１が設けられている。一方、排気管３７には、排気浄化触媒である三元触媒４２が介装されている。三元触媒４２の上流側には、空燃比センサ（またはＯ_２センサ）４３が設けられている。

また車両１０は、制御装置としてのＥＣＵ（電子コントロールユニット）１００を備え、エンジン１３は、このＥＣＵ１００によって総合的に制御される。ＥＣＵ１００は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。ＥＣＵ７０の入力側には、上述したエンジン１３のＴＰＳ４０、エアフローセンサ４１、空燃比センサ４３の他、エンジン１３のクランク角を検出するクランク角センサ４４、エンジン１３の水温を検出する水温センサ４５等の各種センサ類が接続され、ＥＣＵ１００にはこれらセンサ類の検出情報が入力される。一方、ＥＣＵ１００の出力側には、上述の点火プラグ２９、燃料噴射弁３０、スロットルバルブ３９等の各種出力デバイスが接続されている。なおＥＣＵ１００は、エンジン１３だけでなく、エンジン１３及び走行用モータ１１，１２を含む車両１０の総合的な制御を行う。

このＥＣＵ１００は、本実施形態では、走行制御部１０１と、失火判定部１０２とを備える。走行制御部１０１は、車両１０の走行状態に応じて、エンジン１３及び走行用モータ１１，１２の駆動状態を適宜制御する。具体的には、走行制御部１０１は、車両１０の走行状態に応じて、例えば、車両１０の走行モードを、上述したＥＶモード、シリーズモード又はパラレルモードに適宜切り換える。

失火判定部１０２は、クランク角センサ４４により検出されるクランク角信号に基づいて、燃焼変動に相関した所定の燃焼指標、例えば、燃焼行程前後のエンジン１３の回転速度変化を演算し、この燃焼指標（回転速度変化）と予め設定された失火判定値との偏差に基づいてエンジン１３の失火判定を行う。そして失火発生時には、例えば、警告灯を点灯させてその旨を運転者に報知する。

なおこの失火判定自体は、公知の技術であるため、詳細な説明は省略する（必要であれば、例えば、特開２００５−２９９５１１号公報等参照）。

また失火判定部１０２は、燃焼指標補正手段１０３を備えている。この燃焼指標補正手段１０３は、燃焼指標の補正を所定のタイミングで実行する。具体的には、燃焼指標補正手段１０３は、エンジン１３が作動中であり且つフロントトランスアスクル（動力伝達機構）１４を介してエンジン１３の動力が前輪（車輪）１５に伝達されない動力非伝達状態で、燃焼指標補正（燃焼指標補正制御）を実行する。

本実施形態に係る車両１０は、エンジン１３と走行用モータ１１，１２とを備えるハイブリッド車両であるため、エンジン１３が作動中であり且つフロントトランスアスクル（動力伝達機構）１４を介してエンジン１３の動力が前輪（車輪）１５に伝達されない動力非伝達状態としては、例えば、走行制御部１０１によって車両１０の走行モードとしてシリーズモードが選択された状態が挙げられる。

シリーズモードでは、フロントモータ１１及びリアモータ１２の駆動力によって車両１０を走行させるが、エンジン１３の駆動力によりジェネレータ１８で発電し、その電力をバッテリ２０（及びフロントモータ１１）に供給する。すなわちシリーズモードでは、エンジン１３は駆動するが、フロントトランスアスクル（動力伝達機構）１４が備えるクラッチが切断され、その動力は前輪１５に伝わらないようになっている。

さらに、走行制御部１０１によって車両１０の走行モードがシリーズモードからＥＶモードに切り換えられる切換期間も、エンジン１３が作動中であり且つフロントトランスアスクル（動力伝達機構）１４を介してエンジン１３の動力が前輪１５に伝達されない動力非伝達状態に相当する。

図３に示すように、切換期間Ｔ１には、惰性回転期間Ｔ２と、回生期間Ｔ３と、が含まれている。惰性回転期間Ｔ２とは、車両１０の走行モードがシリーズモードからＥＶモードに切り換えられる際、エンジン１３の燃料カットを実行すると共にジェネレータ１８を停止させることで、エンジン１３が惰性で回転する期間である。回生期間Ｔ３は、惰性回転期間Ｔ２後に設けられ、停止していたジェネレータ１８を作動させて、いわゆる回生ブレーキによりエンジン１３を早期に減速させる期間である。例えば、本実施形態では、切換期間Ｔ１に入ると、まずはエンジン１３を惰性回転させた後（惰性回転期間Ｔ２）、エンジン１３の回転数所定回転数以下となると、ジェネレータ１８を作動させる回生期間Ｔ３に移行する。回生期間Ｔ３によりエンジン１３が完全に停止すると、車両１０の走行モードがシリーズモードからＥＶモードに完全に移行することになる。

そして本実施形態では、この惰性回転期間Ｔ２中に、燃焼指標補正手段１０３が、燃焼指標の補正（燃焼指標補正制御）を実行する。具体的には、燃焼指標補正手段１０３は、燃焼指標を学習し、学習した値（学習値）に基づいて、燃焼指標を補正する。これにより、走行抵抗やエンジンの燃焼トルクばらつき等の影響を受けることなく、燃焼指標を高精度に補正（学習）することができる。そして、この燃焼指標補正制御により補正した燃焼指標を用いて失火判定を行うことで、失火判定の判定精度を向上することができる。また本実施形態では、惰性回転期間Ｔ２は、エンジン１３の回転数が所定回転数Ｒａ以上の期間に設定されている。言い換えれば、燃焼指標補正制御は、エンジン１３の回転数が所定回転数Ｒａ（例えば、５００ｒｐｍ程度）以上である場合に実行される。エンジン１３には、所定回転数Ｒａよりも低い所定回転数において共振が生じる。しかしながら、エンジン１３の回転数が所定回転数Ｒａ以上である場合に燃焼指標補正制御を実行することで、共振が起こる回転数（共振点）を避けて、燃焼指標を高精度に補正（学習）することができる。

次に、図４のフローチャートを参照して、燃焼指標補正制御の実行の可否の判定方法の一例について説明する。

図４に示すように、まずステップＳ１で、車両１０の走行状態がシリーズモードからＥＶモードへの切換期間Ｔ１であるか否かを判定する。ここで、走行状態が切換期間Ｔ１である場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、次いで、エンジン１３の回転数が所定回転数Ｒａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。エンジン１３の回転数が所定回転数Ｒａ以上である場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ジェネレータ１８の動作を停止させる（ステップＳ３）。これにより、車両１０の走行状態は、エンジン１３が惰性で回転している惰性回転期間Ｔ２となる。その後、補正実行フラグをＯＮにする（ステップＳ４）。一方、ステップＳ２でエンジン１３の回転数が所定回転数Ｒａよりも低い場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、ジェネレータ１８を作動させる（ステップＳ５）。これにより車両１０の走行状態は、回生期間Ｔ３となる。その後、補正実行フラグをＯＦＦとする。またステップＳ１で、車両１０の走行状態が切換期間Ｔ１でない場合にも（ステップＳ１：Ｎｏ）、補正実行フラグをＯＦＦとする（ステップＳ６）。

このような判定により補正実行フラグがＯＮに設定されると、燃焼指標補正手段１０３が燃焼指標の補正（燃焼指標補正制御）を実行する。

図５は、燃焼指標補正制御の一例を示すフローチャートであり、図６は、燃焼指標補正制御の一例を説明するタイムチャートである。

図５及び図６に示すように、まずは、学習用指標Kne_instを演算する（ステップＳ１１）。この学習用指標Kne_instは、例えば、次のように演算する。まず下記式（１）に基づいて、燃焼指標ΔNe_inst0（燃焼前後の回転変化率）を求める。

ΔNe_inst0＝燃焼前期間のエンジンの回転速度瞬間値−燃焼後期間のエンジン回転速度瞬間値（１）

ここで、燃焼前期間とは、例えば、圧縮上死点前５°から圧縮上死点後３５°の間であり、燃焼後期間とは、例えば、圧縮上死点後１７５°から２０５°の間である。すなわち本実施形態では、燃焼指標ΔNe_inst0として、膨張行程期間である１８０ｄｅｇ間における回転変化率を求めている。

次に、下記式（２）のように、この燃焼指標ΔNe_inst0から平均回転変化率ΔNeAVEを除去したΔNe_instを求める。つまり燃焼指標ΔNe_inst0から、燃焼によらず回転数（Ｎｅ）が変化している分を除算する。

ΔNe_inst＝ΔNe_inst0−ΔNeAVE （２）

なお、ΔNeAVEは１８０ｄｅｇ間の平均回転数の変化率である。

そして、下記式（３）に示すように、このΔNe_instを平均回転数NeAVEで正規化することにより、学習用指標Kne_instを算出する。

Kne_inst＝ΔNe_inst／NeAVE （３）

このように学習用指標Kne_instを演算すると、次いで、この学習用指標Kne_instが所定上限値αＵ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。例えば、期間Ｔａのように、学習用指標Kne_instが上限値αＵ以上である場合には（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、燃焼指標を学習する。すなわち、学習用指標Kne_instが上限値αＵ以上である間、所定ゲインＧで燃焼指標の学習値を増加させる（ステップＳ１３）。一方、学習用指標Kne_instが上限値αＵよりも小さい場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、さらに学習用指標Kne_instが下限値αＬ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。例えば、期間Ｔｂ，Ｔｃのように、学習用指標Kne_instが下限値αＵ以下である場合には（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、燃焼指標を学習する。すなわち、学習用指標Kne_instが下限値αＵ以下である間、所定ゲインＧで燃焼指標の学習値を減少させる（ステップＳ１５）。そして、このような燃焼指標の学習を繰り返し、最終的に得られた学習値に基づいて燃焼指標を補正（例えば、加算）する。なお上限値αＵ及び下限値αＬは、設計中央に基づいて予め設定された値である。

以上説明したように、本発明では、エンジン１３が作動中であり且つフロントトランスアスクル（動力伝達機構）１４を介してエンジン１３の動力が前輪１５に伝達されない動力非伝達状態、例えば、惰性回転期間Ｔ２に、燃焼指標の補正を実行するようにした。これにより、走行抵抗やエンジンの燃焼トルクばらつき等の影響を受けることなく、燃焼指標を高精度に補正（学習）することができる。そして、補正した燃焼指標を用いて失火判定を行うことで、失火判定の判定精度を向上することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。

１０車両（ハイブリッド車両）
１１フロントモータ（走行用モータ）
１２リアモータ（走行用モータ）
１３エンジン
１４フロントトランスアスクル（動力伝達機構）
１５前輪
１６リアトラスアスクル（動力伝達機構）
１７後輪
１８ジェネレータ
１９フロント制御部
２０バッテリ
２１リア制御部
２２燃料タンク
２３シリンダブロック
２４シリンダヘッド
２５ピストン
２５スロットルバルブ
２６燃焼室
２７コンロッド
２８クランクシャフト
２９点火プラグ
３０燃料噴射弁
３１吸気ポート
３２吸気マニホールド
３３吸気管
３４吸気弁
３５排気ポート
３６排気マニホールド
３７排気管
３８排気弁
３８排気管
３９スロットルバルブ
４０スロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）
４１エアフローセンサ
４２三元触媒
４３空燃比センサ
４４クランク角センサ
４５水温センサ
１０１走行制御部
１０２失火判定部
１０２学習実行部
１０３学習制御実行手段

Claims

車両のエンジンに設けられたクランク角センサにより検出されるクランク角信号に基づいて燃焼変動に相関した所定の燃焼指標を演算し、この燃焼指標と、予め設定された失火判定値との偏差に基づいてエンジンの失火判定を行う失火判定部を備える車両の制御装置であって、
前記車両は、前記エンジンと共に走行用モータを備えるハイブリッド車両であり、
前記失火判定部は、前記燃焼指標を補正する燃焼指標補正手段と、
前記ハイブリッド車両の走行状態に応じて、前記エンジンが作動中であり且つ動力伝達機構を介して前記エンジンの動力が車輪に伝達されない動力非伝達状態で前記走行用モータの駆動力により走行するシリーズモードと、前記走行用モータの駆動力により走行するＥＶモードと、の切り換えを行う走行制御部と、を備え、
前記走行制御部は、前記シリーズモードから前記ＥＶモードに切り換えられる切換期間として、前記エンジンの共振が生じない所定回転数以上のときに前記エンジンを惰性で回転させる惰性回転期間と、前記所定回転数未満のときに前記車両のジェネレーターを作動させる回生期間と、を設け、
前記燃焼指標補正手段は、前記惰性回転期間中に、前記燃焼指標の学習を実行し、かつ該学習した値に基づいて前記燃焼指標の補正を実行することを特徴とする車両の制御装置。
請求項１に記載の車両の制御装置であって、
前記燃焼指標補正手段は、前記エンジンの回転数が所定閾値以下となると前記燃焼指標の学習の実行を終了することを特徴とする車両の制御装置。