JP6268993B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、過給機付き内燃機関と、内燃機関と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続された回転電機とを備えた車両に適用される制御装置に関する。 The present invention relates to a control device applied to a vehicle including an internal combustion engine with a supercharger and a rotating electrical machine connected to the internal combustion engine so as to be able to transmit rotation and transmit power.
内燃機関と、その内燃機関と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続されたモータ・ジェネレータ(回転電機)とを備えたハイブリッド車両が知られている。このような車両の制御装置として、モータ・ジェネレータの回転数が予め設定した閾値を超える過回転が発生しないような値に目標駆動力を制限する装置が知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2、3が存在する。
There is known a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor / generator (rotary electric machine) connected to the internal combustion engine so as to be able to transmit rotation and transmit power. As such a vehicle control device, there is known a device that limits a target driving force to a value that does not cause an overspeed in which the rotation speed of a motor / generator exceeds a preset threshold value (see Patent Document 1). In addition,
車両に搭載される内燃機関として、ターボ過給機付き内燃機関が知られている。周知のようにターボ過給機は、排気エネルギでタービンを駆動し、そのタービンでコンプレッサを駆動して吸入空気量を増加させる。そして、この過給機付き内燃機関では、コンプレッサによる過給が開始されて過給状態になるとトルクの立ち上がりが急峻になる。特許文献1の装置では、このような過給機付き内燃機関におけるトルクの変化が考慮されていない。そのため、過給機付き内燃機関が搭載された車両に適用した場合に、内燃機関のトルクが目標値を超えて、回転電機の回転数が大きくなる可能性がある。 An internal combustion engine with a turbocharger is known as an internal combustion engine mounted on a vehicle. As is well known, a turbocharger drives a turbine with exhaust energy and drives a compressor with the turbine to increase the amount of intake air. And in this internal combustion engine with a supercharger, when the supercharging by the compressor is started and a supercharging state is entered, the torque rises sharply. In the device of Patent Document 1, such a change in torque in the internal combustion engine with a supercharger is not taken into consideration. Therefore, when applied to a vehicle equipped with an internal combustion engine with a supercharger, the torque of the internal combustion engine may exceed a target value and the rotational speed of the rotating electrical machine may increase.
そこで、本発明は、過給機付きの内燃機関と回転伝達可能に接続された回転電機の回転数が大きくなることを抑制可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicle control device capable of suppressing an increase in the number of rotations of a rotating electrical machine connected to an internal combustion engine with a supercharger so as to be able to transmit rotation.
本発明の制御装置は、過給機付き内燃機関と、前記内燃機関と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続された回転電機と、を備えた車両に適用される制御装置において、前記内燃機関が所定の高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、前記内燃機関の回転数の上昇速度が制限されるように前記回転電機を制御する上昇速度制限手段を備え、前記内燃機関が前記高負荷領域以外にて過給状態で運転される場合には、前記回転電機の慣性が前記内燃機関の回転数の上昇を妨げることを防止するように前記回転電機から正トルクを出力させ、前記内燃機関の回転数の上昇制御の終了後にその上昇制御に起因して前記回転電機の回転数がなると予想される最大回転数を前記上昇速度に基づいて推定し、その推定した最大回転数と前記内燃機関の上昇制御の終了後に前記回転電機の回転数が実際に到達した最大回転数とに基づいて前記内燃機関の吸排気系の異常の有無を判別する異常判別手段をさらに備えている(請求項1)。
The control device of the present invention is a control device applied to a vehicle including an internal combustion engine with a supercharger and a rotating electrical machine connected to the internal combustion engine so as to be able to transmit rotation and transmit power. When the engine is operated in a supercharged state in a predetermined high load region, the engine includes an ascending speed limiting means for controlling the rotating electrical machine so as to limit the increasing speed of the rotational speed of the internal combustion engine. When operated in a supercharged state outside the high load region, a positive torque is output from the rotating electrical machine so as to prevent the inertia of the rotating electrical machine from hindering an increase in the rotational speed of the internal combustion engine, Estimating the maximum number of revolutions that is expected to be the number of revolutions of the rotating electrical machine due to the increase control after the end of the increase control of the number of revolutions of the internal combustion engine, and the estimated maximum number of revolutions Above the internal combustion engine Rotational speed of the rotary electric machine after the control end is based actually on the maximum number of revolutions has reached that further comprise an abnormality judging means for judging the presence or absence of abnormality of the intake and exhaust system of the internal combustion engine (claim 1).
内燃機関が高負荷領域にて運転される場合は内燃機関から出力されるトルクが大きい。そして、内燃機関が過給状態で運転される場合には、トルクの立ち上がりが急峻になる。そのため、内燃機関の回転数を上昇させた場合に、内燃機関のトルクが大きくなり過ぎて回転電機の回転数が大きくなり易くなる。本発明の制御装置によれば、このような場合には内燃機関の回転数の上昇速度を制限するので、内燃機関のトルクの立ち上がりを緩やかにできる。そのため、回転電機の回転数が大きくなることを抑制できる。内燃機関の回転数を上昇させる際には、内燃機関の回転数の上昇に伴って回転電機の回転数も上昇する。そして、回転数上昇制御の終了後における内燃機関の最大トルクが大きいほど回転電機の回転数が大きくなる。この内燃機関の最大トルクは回転数上昇時の回転数の上昇速度に応じて定まる。具体的には、上昇速度が小さくなるほど最大トルクが小さくなる。例えば、周知のようにターボ過給機は、排気エネルギを利用して過給を行う。そのため、内燃機関の吸排気系に異常がある場合には、吸排気系が正常の場合と比較して回転数上昇制御時のトルクの変化が異なる。したがって、回転数上昇制御の終了時における最大トルクも変化し、実際に回転電機の回転数が到達する最大回転数も変化する。そのため、上昇速度から推定した最大回転数とは異なる値になる。本発明の制御装置では、この関係を利用して、上昇速度から推定した回転電機の最大回転数と実際の回転電機の最大回転数とに基づいて内燃機関の吸排気系の異常の有無を判別する。この場合、異常を検出するためのセンサを省略できる。
When the internal combustion engine is operated in a high load region, the torque output from the internal combustion engine is large. When the internal combustion engine is operated in a supercharged state, the torque rises sharply. For this reason, when the rotational speed of the internal combustion engine is increased, the torque of the internal combustion engine becomes excessively large and the rotational speed of the rotating electrical machine tends to increase. According to the control device of the present invention, in such a case, the speed of increase of the rotational speed of the internal combustion engine is limited, so that the torque rise of the internal combustion engine can be moderated. Therefore, it can suppress that the rotation speed of a rotary electric machine becomes large. When the rotational speed of the internal combustion engine is increased, the rotational speed of the rotating electrical machine is increased as the rotational speed of the internal combustion engine is increased. And the rotation speed of a rotary electric machine becomes large, so that the maximum torque of an internal combustion engine after completion | finish of rotation speed increase control is large. The maximum torque of the internal combustion engine is determined according to the speed of increase of the rotational speed when the rotational speed is increased. Specifically, the maximum torque decreases as the ascent speed decreases. For example, as is well known, a turbocharger performs supercharging using exhaust energy. Therefore, when there is an abnormality in the intake / exhaust system of the internal combustion engine, the change in torque during the rotation speed increase control differs from that when the intake / exhaust system is normal. Therefore, the maximum torque at the end of the rotation speed increase control also changes, and the maximum rotation speed that the rotation speed of the rotating electrical machine actually reaches also changes. Therefore, it becomes a value different from the maximum rotational speed estimated from the ascending speed. The control device of the present invention uses this relationship to determine whether there is an abnormality in the intake / exhaust system of the internal combustion engine based on the maximum rotational speed of the rotating electrical machine estimated from the rising speed and the actual maximum rotational speed of the rotating electrical machine. To do. In this case, a sensor for detecting an abnormality can be omitted.
本発明の制御装置の一形態において、前記上昇速度制限手段は、前記内燃機関が前記高負荷領域にて過給状態で運転される場合に、前記回転電機にて前記上昇速度を制限するとともに、前記内燃機関のトルクを低減させてもよい(請求項2)。この形態によれば、回転数の上昇速度を制限することともにトルクも低減させるので、内燃機関のトルクの立ち上がりをさらに緩やかにできる。そのため、回転電機の回転数が大きくなることをさらに抑制できる。
In one embodiment of the control apparatus of the present invention, the increase rate limiting means, when the internal combustion engine is operated in a boost condition in the high load region, thereby limiting the rate of rise in the rotating electrical machine The torque of the internal combustion engine may be reduced (claim 2). According to this aspect, since the speed of increase in the rotational speed is limited and the torque is reduced, the torque rise of the internal combustion engine can be further moderated. Therefore, it can further suppress that the rotation speed of a rotary electric machine becomes large.
本発明の制御装置の一形態において、前記回転電機は、発電機として機能可能であり、前記車両は、前記回転電機と電気的に接続されたバッテリをさらに備え、前記内燃機関の回転数上昇制御の終了後にその回転数上昇制御に起因する前記回転電機の回転数の上昇が抑制されるように前記回転電機に発電を行わせる発電制御手段をさらに備え、前記上昇速度制限手段は、前記バッテリの充電可能量が小さいほど前記上昇速度を小さくしてもよい(請求項3)。バッテリにあとどの程度充電することが可能かを示す充電可能量が小さいほど回転電機で発生させることが可能な電力の量が制限される。そのため、内燃機関の回転数上昇制御の終了後に前記回転電機から発生させることができるトルクが制限される。この形態では、バッテリの充電可能量が小さいほど上昇速度を小さくするので、回転数上昇制御の終了後に回転電機の回転数の上昇を抑制可能な電力を回転電機にて発生させることができる。そのため、回転電機の回転数が大きくなることを適切に抑制できる。
In one embodiment of the control apparatus of the present invention, the rotating electrical machine is capable of functioning as a generator, the vehicle further includes an electric rotating machine and electrically connected to the battery, the rotational speed increase of the internal combustion engine And further comprising a power generation control means for causing the rotating electrical machine to generate power so as to suppress an increase in the rotational speed of the rotating electrical machine due to the rotational speed increase control after the end of the control. The ascending speed may be reduced as the chargeable amount of is smaller. The amount of power that can be generated by the rotating electrical machine is limited as the chargeable amount indicating how much the battery can be charged is smaller. Therefore, the torque that can be generated from the rotating electrical machine after the end of the rotation speed increase control of the internal combustion engine is limited. In this embodiment, as the chargeable amount of the battery is smaller, the rising speed is reduced. Therefore, the rotating electrical machine can generate electric power that can suppress the increase in the rotating speed of the rotating electrical machine after the end of the rotational speed increasing control. Therefore, it can suppress appropriately that the rotation speed of a rotary electric machine becomes large.
本発明の制御装置の一形態において、前記上昇速度制限手段は、前記車両のアクセルペダルの操作量が大きいほど前記上昇速度を小さくしてもよい(請求項4)。アクセルペダルの操作量が大きい場合には車両に対する要求駆動力が大きいので、内燃機関が高負荷で運転される。そのため、回転電機の回転数が大きくなり易くなる。この形態では、アクセルペダルの操作量が大きいほど上昇速度を小さくするので、内燃機関の回転数上昇時における内燃機関のトルクの立ち上がりを適切に緩やかにすることができる。そのため、回転電機の回転数が大きくなることを適切に抑制できる。
In one embodiment of the control apparatus of the present invention, the increase rate limiting means may be as the operation amount of the accelerator pedal of the vehicle is greater smaller the increase rate (claim 4). When the amount of operation of the accelerator pedal is large, the required driving force for the vehicle is large, so that the internal combustion engine is operated at a high load. Therefore, the rotation speed of the rotating electrical machine tends to increase. In this embodiment, the higher the accelerator pedal operation amount is, the lower the rising speed is, so that it is possible to appropriately moderate the rise of the torque of the internal combustion engine when the rotational speed of the internal combustion engine is increased. Therefore, it can suppress appropriately that the rotation speed of a rotary electric machine becomes large.
本発明の制御装置の一形態において、前記上昇速度制限手段は、前記内燃機関の回転数の上昇制御における目標回転数に前記内燃機関の回転数が近いほど前記上昇速度を小さくしてもよい(請求項5)。内燃機関の回転数が目標回転数に近いほど内燃機関の回転数上昇制御の終了時期が近い。この形態では、内燃機関の回転数が目標回転数に近いほど上昇速度を小さくするので、回転数上昇制御の終了後に内燃機関のトルクが過度に上昇することを抑制できる。そのため、回転電機の回転数が大きくなることを適切に抑制できる。
In one embodiment of the control apparatus of the present invention, the increase rate limiting means may reduce the increase rate as the rotation speed is closer to the internal combustion engine to the target rotational speed in the rotational speed of the increase control of the internal combustion engine (Claim 5). The closer the engine speed is to the target engine speed, the closer the end timing of the engine speed increase control is. In this embodiment, the speed of increase is decreased as the rotational speed of the internal combustion engine is closer to the target rotational speed, so that it is possible to suppress an excessive increase in the torque of the internal combustion engine after the end of the rotational speed increase control. Therefore, it can suppress appropriately that the rotation speed of a rotary electric machine becomes large.
以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、内燃機関が高負荷領域にて過給状態で運転される場合には回転数の上昇速度を制限するので、回転電機の回転数が大きくなることを抑制できる。 As described above, according to the control device of the present invention, when the internal combustion engine is operated in a supercharged state in a high load region, the speed of increase in the rotational speed is limited. It can suppress becoming large.
(第1の形態)
図1は、本発明の第1の形態に係る制御装置が組み込まれた車両を概略的に示している。車両1Aは複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両1Aは、内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)10と、第1モータ・ジェネレータ(以下、第1MGと略称することがある。)30と、第2モータ・ジェネレータ(以下、第2MGと略称することがある。)31とを備えている。
(First form)
FIG. 1 schematically shows a vehicle in which a control device according to a first embodiment of the present invention is incorporated. The
図2は、エンジン10を概略的に示している。この図に示すように、エンジン10は4つの気筒11が一方向に並べられた直列4気筒型の火花点火内燃機関として構成されている。各気筒11には、気筒11内に導かれた混合気に着火するための点火プラグ(不図示)が設けられている。各気筒11には吸気通路12及び排気通路13がそれぞれ接続されている。エンジン10には、排気エネルギを利用して過給するターボチャージャ14が設けられている。ターボチャージャ14は本発明に係る過給機に相当する。吸気通路12には、ターボチャージャ14のコンプレッサ14aが設けられている。コンプレッサ14aよりも上流の吸気通路12には、吸気通路12内を流れる吸気の流量を調整できる吸気絞り弁15が設けられている。吸気絞り弁15よりも上流の吸気通路12には、吸気通路12内を流れる空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ16が設けられている。コンプレッサ14aよりも下流の吸気通路12には、コンプレッサ14aで加圧された吸気を冷却するためのインタークーラ17が設けられている。
FIG. 2 schematically shows the
排気通路13には、ターボチャージャ14のタービン14bが設けられている。また、排気通路13には、タービン14bより上流の排気をタービン14bよりも下流にバイパスするウェイストゲートバルブ機構18が設けられている。ウェイストゲートバルブ機構18には、タービン14bに導かれる排気の流量を調整可能なウェイストゲートバルブ19が設けられている。そのため、ウェイストゲートバルブ19の開度を制御することによりタービン14bに流入する排気流量が調整される結果、エンジン10の過給圧が調整される。タービン14b又はウェイストゲートバルブ19を通った排気は、スタートコンバータ20及び後処理装置21で有害物質が除去されてから大気に放出される。
In the
エンジン10には、排気通路13から排気の一部を取り出して吸気通路12にEGRガスとして再循環させるEGR装置22が設けられている。EGR装置22は、排気通路13から排気の一部をEGRガスとして取り出して吸気通路12に導くEGR通路23と、EGR通路23を流れるEGRガスの流量を調整できるEGR弁24と、EGR通路23を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ25とを備えている。EGR通路23は、スタートコンバータ20と後処理装置21との間の排気通路13と、コンプレッサ14aと吸気絞り弁15との間の吸気通路12とを接続している。
The
図1に戻って車両1Aの説明を続ける。第1MG30及び第2MG31は、電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。第1MG30は、出力軸30aと一体回転するロータ30bと、ロータ30bの外周に同軸に配置されてケース(不図示)に固定されたステータ30cとを備えている。第2MG31も同様に、出力軸31aと一体回転するロータ31bと、ロータ31bの外周に同軸に配置されてケースに固定されたステータ31cとを備えている。
Returning to FIG. 1, the description of the
エンジン10の出力軸10a及び第1MG30の出力軸30aは、動力分割機構32と接続されている。動力分割機構32には、車両1Aの駆動輪2に動力を伝達するための出力部33も接続されている。出力部33は、第1ドライブギヤ34と、第1ドライブギヤ34と噛み合うとともに出力軸35に固定されたカウンタギヤ36と、出力軸35に固定された出力ギヤ37とを備えている。出力ギヤ37は、デファレンシャル機構38のケースに設けられたリングギヤ38aと噛み合っている。デファレンシャル機構38は、リングギヤ38aに伝達された動力を左右の駆動輪2に分配する周知の機構である。なお、図1では左右の駆動輪2のうちの一方のみを示す。
The
動力分割機構32は、差動機構としての遊星歯車機構39を備えている。遊星歯車機構39は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、サンギヤSと、リングギヤRと、ピニオンギヤPと、キャリアCとを備えている。サンギヤSは、外歯歯車である。リングギヤRは、サンギヤSに対して同軸的に配置された内歯歯車である。ピニオンギヤPは、サンギヤS及びリングギヤRのそれぞれと噛み合っている。キャリアCは、ピニオンギヤPを自転可能かつサンギヤSの周囲を公転可能に保持している。サンギヤSは、第1MG30の出力軸30aと連結されている。キャリアCは、エンジン10の出力軸10aと連結されている。リングギヤRは、第1ドライブギヤ34と連結されている。
The
第2MG31の出力軸31aには、第2ドライブギヤ40が設けられている。第2ドライブギヤ40は、カウンタギヤ36と噛み合っている。第1MG30及び第2MG31は、不図示のインバータ及び昇圧コンバータを介してバッテリ41と電気的に接続されている。
A
図3に示すように、車両1Aの各部の制御は各種の電子制御装置(ECU)にて制御される。各ECUは、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。HVECU50には各種のセンサからの信号が入力される。例えば、HVECU50には、車両1Aの車速に応じた信号を出力する車速センサ51、不図示のアクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ52、第1MG30の回転速度に応じた信号を出力するMG1回転数センサ53、第2MG31の回転速度に応じた信号を出力するMG2回転数センサ54、出力軸35の回転速度に応じた信号を出力する出力軸回転数センサ55、ターボチャージャ14のタービン14bの回転速度に応じた信号を出力するタービン回転数センサ56、エンジン10の過給圧に応じた信号を出力する過給圧センサ57、バッテリ41の充電量に応じた信号を出力するSOCセンサ58、第1MG30の温度に応じた信号を出力するMG1温度センサ59、第2MG31の温度に応じた信号を出力するMG2温度センサ60、第1MG30のインバータ(不図示)の温度に応じた信号を出力するINV1温度センサ61、第2MG31のインバータ(不図示)の温度に応じた信号を出力するINV2温度センサ62、後処理装置33の温度に応じた信号を出力する触媒温度センサ63、ターボチャージャ14のタービン14bの温度に応じた信号を出力するタービン温度センサ64、エンジン10の回転数に対応した信号を出力するエンジン回転数センサ65等の出力信号が入力される。また、HVECU50には、エアフローメータ16の出力信号も入力される。なお、HVECU50には、これらの他にも種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
As shown in FIG. 3, the control of each part of the
HVECU50は、第1MG30及び第2MG31に発生させるトルクを算出し、発生させるトルクについてMGECU70に指令を出力する。また、HVECU50は、エンジン10の運転条件を決定し、エンジン10の運転条件についてエンジンECU71に指令を出力する。なお。HVECU50は、この他にも車両1Aに設けられている他の制御対象を制御しているが、それらの図示は省略した。
The
MGECU70は、HVECU50から入力された指令に基づき、第1MG30及び第2MG31に発生させるトルクに対応した電流を算出し、それぞれのモータ・ジェネレータ30、31に電流を出力する。エンジンECU71は、HVECU50から入力された指令に基づき、吸気絞り弁15、点火プラグ、及びウェイストゲートバルブ19等のエンジン10の各部に対して各種の制御を行う。
The
以下、HVECU50が行う制御の一部について説明する。車両1Aには、複数の走行モードが設けられている。複数の走行モードとしては、第2MG31のみで駆動輪2を駆動するEV走行モード、及びエンジン10及び第2MG31で駆動輪2を駆動するエンジン走行モード等が設けられている。HVECU50は、車両1Aに対して要求された駆動力等に応じてこれらの走行モードを切り替える。例えば、HVECU50は、車両1Aが低速走行している場合や坂を下っている場合等の車両1Aへの要求駆動力が所定の判定駆動力未満の場合には、走行モードをEV走行モードに切り替える。
Hereinafter, a part of the control performed by the
一方、HVECU50は、車両1Aへの要求駆動力が判定駆動力以上の場合には、走行モードをエンジン走行モードに切り替える。そして、HVECU50は、エンジン走行モードにおいて車両1Aの加速が要求された場合や坂を登る場合等のようにアクセルペダルが踏み増しされて車両1Aへの要求駆動力が増加した場合には、エンジン10の出力を増加させる。この際にHVECU50は、まずアクセル開度の変化に基づいてエンジン10から出力すべき目標トルク及びエンジン10の目標回転数を算出する。そして、エンジン10のトルクが目標トルクに、エンジン10の回転数が目標回転数にそれぞれなるようにエンジン10を制御する。
On the other hand, the
図4は、このようにエンジン10の出力を増加させるときのエンジン10、第1MG30、及び第2MG31の回転数及びトルクの変化の一例を共線図で示したものである。なお、この図において「MG1」は第1MG30を、「ENG」はエンジン10を、「MG2」は第2MG31を、「OUT」は出力軸35をそれぞれ示している。この図中の各矢印はトルクを表しており、「Te」はエンジン10のトルクを、「Tg」は第1MG30のトルクを、「Tm」は第2MG31のトルクをそれぞれ示している。また、上向きの矢印は正トルクを示し、下向きの矢印は負トルクを示している。
FIG. 4 is an alignment chart showing an example of changes in the rotational speed and torque of the
図4の左側の図は、車両1Aへの要求駆動力が増加する前の車両1Aの共線図を示している。この図に示すように、この状態ではエンジン10及び第2MG31から正トルクを発生させ、第1MG30からは負トルクを発生させる。そして、第1MG30の負トルクで反力を発生させてエンジン10のトルクを出力軸35に出力している。なお、第1MG30の負トルクは、第1MG30で発電を行うことにより発生させている。なお、第1MG30で発電した電力は、第2MG31で消費される。
The diagram on the left side of FIG. 4 shows a nomographic chart of the
この状態からアクセルペダルが踏み増しされて車両1Aへの要求駆動力が増加した場合、HVECU50はエンジン10の出力を増加させるべくエンジン10の回転数を上昇させる。図4の中央の図は、このときの車両1Aの共線図を示している。この場合には、エンジン10の回転数の上昇に伴いエンジン10のトルクTeが大きくなる。そのため、HVECU50は、第1MG30の慣性を相殺するように第1MG30から正のトルクTgを発生させる。この場合、第1MG30が電動機として機能して力行するので、第2MG31はバッテリ41からの電力で力行する。
When the accelerator pedal is stepped on from this state and the required driving force to the
その後、エンジン10の回転数が目標回転数の手前になった場合、HVECU50は第1MG30から負のトルクTgを発生させる。そして、これによりエンジン10の回転数の上昇速度が過大になることを抑制する。図4の右側の図は、このときの車両1Aの共線図を示している。なお、この際にも第1MG30にて発電を行って負のトルクを発生させる。このように第1MG30を制御することにより、HVECU50が本発明の発電制御手段として機能する。
Thereafter, when the rotational speed of the
上述したようにエンジン10は、ターボチャージャ14を備えている。周知のようにターボチャージャ14は、排気エネルギにてタービン14bを駆動し、そのタービン14bでコンプレッサ14aを駆動して吸入空気量を増加させる。このようにターボチャージャ14では排気エネルギを利用して過給を行うので、エンジン10の回転数が上昇してからコンプレッサ14aにて吸入空気量が増加するまで時間を要する。そして、コンプレッサ14aが作動し始めてエンジン10が過給状態になるとトルクが急峻に立ち上がる。図5は、エンジン10におけるトルクの応答性の一例を示している。なお、この図には比較例として自然吸気(NA)の内燃機関におけるトルクの応答性の一例も示した。この図の破線がエンジン10のトルクの応答性を示し、実線がNAの内燃機関のトルクの応答性を示している。この図に示すようにエンジン10では、NAの内燃機関と比較してトルクが立ち上がるまでに時間を要するが、トルクの立ち上がりは急峻になる。そのため、上限トルクよりもトルクがオーバーシュートする場合がある。このようなオーバーシュートは特にエンジン10が最大トルク付近で運転されている場合に発生し易い。
As described above, the
図1に示すように、第1MG30は動力分割機構32を介してエンジン10と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続されている。そのため、このようにエンジン10のトルクがオーバーシュートすると、第1MG30の回転数が予め設定した使用範囲の上限を超えるおそれがある。
As shown in FIG. 1, the
そこで、HVECU50はこのようなエンジン10が所定の高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、エンジン10の回転数の上昇速度を低くする方向に制限し、これにより第1MG30の回転数が大きくなることを抑制する。図6は、HVECU50がこのようにエンジン10を制御すべく実行する上昇速度制限制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、エンジン10の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
Therefore, when such an
図6の制御ルーチンにおいてHVECU50は、まずステップS11で車両1Aの状態を取得する。車両1Aの状態としては、例えばアクセル開度、エンジン10の回転数、エンジン10の吸入空気量、タービン14bの回転速度、及びバッテリ14の充電量等が取得される。また、この処理では、吸入空気量に基づいてエンジン10のトルクが取得される。なお、この処理では、これらの他にも車両1Aの状態に関する種々の情報が取得される。次のステップS12においてHVECU50は、エンジン10の回転数を上昇させる制御中か否か判定する。この判定は、例えばエンジン10の回転数の時間変化に基づいて行えばよい。エンジン回転数の上昇制御中ではないと判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
In the control routine of FIG. 6, the
一方、エンジン回転数の上昇制御中と判定した場合はステップS13に進み、HVECU50はエンジン10が所定の高負荷領域にて過給状態で運転中か否か判定する。上述したようにエンジン10のトルクのオーバーシュートは最大トルク付近で発生し易い。そこで、エンジン10のトルクが予め設定した判定トルク以上になる高負荷領域でエンジン10が運転されている場合にエンジン10の回転数の上昇速度を制限する。このように高負荷領域は、エンジン10のトルクが判定トルク以上になる運転領域である。そのため、エンジン10が高負荷領域で運転中か否かは、エンジン10のトルクに基づいて判定すればよい。また、エンジン10が過給状態か否かは、タービン14bの回転速度に基づいて判定すればよい。具体的には、タービン14bの回転速度が、予め設定した判定回転速度以上の場合に、エンジン10が過給状態であると判定すればよい。エンジン10が高負荷領域にて過給状態で運転中ではないと判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
On the other hand, if it is determined that the engine speed increase control is being performed, the process proceeds to step S13, where the
一方、エンジン10が高負荷領域にて過給状態で運転中であると判定した場合はステップS14に進み、HVECU50はエンジン10の回転数の上昇速度を算出する。この際にHVECU50は、エンジン10のトルクが判定トルク未満のときよりも回転数の上昇速度を小さくし、これにより回転数の上昇速度を低くなる方向に制限する。上述したようにエンジン10では、回転数の上昇と吸入空気量の増加との間に時間差があるため、現在の回転数が目標回転数に近いほどトルクのオーバーシュートが発生し易くなる。そこで、図7に一例を示すように目標回転数までの回転数、すなわち現在のエンジン10の回転数と目標回転数との差が小さいほど上昇速度を小さくする。また、アクセル開度が大きいほどトルクの立ち上がりがより急峻になるので、トルクのオーバーシュートが発生し易くなる。そこで、図8に一例を示すようにアクセル開度が大きいほど上昇速度を小さくする。図4の右の図に示したように第1MG30で発電を行うことによりエンジン10の回転数の上昇速度が過大になることを抑制する。第1MG30で発電できる電力は、バッテリ41に充電可能量が小さいほど小さくなる。なお、この充電可能量は、バッテリ41にあとどの程度充電することが可能かを示す値である。そのため、バッテリ41がフルのときの充電量から現在の充電量を引いた値が充電可能量になる。そのため、バッテリ41の充電可能量が小さいほど第1MG30の負トルクが小さくなる。したがって、バッテリ41の充電可能量が小さいほどオーバーシュートが発生し易くなる。そこで、図9に一例を示すようにバッテリ41の充電可能量が小さいほど上昇速度を小さくする。図7〜図9に示した関係は、予め実験や数値計算等のより求めてHVECU50のROMにマップとして記憶させておけばよい。そして、HVECU50は、これらのマップを参照して上昇速度を算出すればよい。
On the other hand, if it is determined that the
次のステップS15においてHVECU50は、エンジン10の回転数の上昇速度を制限する制限処理を実行する。この制限処理では、エンジン10の回転数の上昇速度が算出した上昇速度になるように第1MG30の動作を制御する。具体的には、第1MG30にて発電する電力の大きさを調整し、これによりエンジン10の回転数の上昇速度を調整する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
In the next step S15, the
図10は、このようにエンジン10の回転数の上昇速度を制限したときの、エンジン10の回転数、エンジン10のトルク、アクセル開度、第1MG30の回転数、第1MG30のトルク、第2MG31の回転数、及び第2MG31のトルクの時間変化の一例を示している。この図に示した例では、時刻t1においてアクセルペダルの踏み増しが行われている。この際には、エンジン10のトルクが上昇するので、図に示すようにエンジン10の回転数及び第1MG30の回転数が上昇する。ただし、この際にはエンジン10の回転数が低いので、エンジン10のトルクの増加分は小さい。その後、時刻t2になるとエンジン10の回転数の上昇制御が開始される。この際には図4の中央の図に示したように第1MG30から正トルクを出力させる。これにより第1MG30の慣性がエンジン10の回転数の上昇を妨げることを防止する。そして、時刻t3においてエンジン10のトルクが判定トルクT1以上になると、エンジン10が高負荷領域にて運転されていると判断され、上述した制限処理が実行されている。そのため、時刻t3においてエンジン10の回転数の上昇速度が低くなる方向に制限されている。すなわち、この時刻t3において上昇速度の変化率を低くしている。したがって、時刻t3から回転数上昇の傾きが寝ている。その後、時刻t4においてエンジン10の回転数が目標回転数に到達すると、回転数上昇制御が終了する。なお、この際には、第1MG30から負トルクを出力し、これによりエンジン10の回転数を目標回転数に追従させている。
FIG. 10 shows the
また、HVECU50は、上述した制御に加えて、制限処理にて設定した上昇速度を利用してエンジン10の吸排気系の異常の有無を判別している。図4に示したように回転数上昇制御では、エンジン10の回転数の上昇に伴って第1MG30の回転数も上昇する。そして、回転数上昇制御の終了後に第1MG30の回転数が到達する最大回転数は、回転数上昇制御の終了後のエンジン10の最大トルクに応じて変化する。具体的には、図4の右側の図から明らかなように、回転数上昇制御の終了後におけるエンジン10の最大トルクが大きいほど、第1MG30の回転数が大きくなる。そして、この際のエンジン10の最大トルクは、回転数上昇制御時の回転数の上昇速度に応じて定まる。そこで、HVECU50は、制限処理にて設定した上昇速度に基づいて回転数上昇制御の終了後になる第1MG30の最大回転数を推定する。具体的には、上昇速度が大きいほど最大回転数は大きくなる。そして、その推定した最大回転数と、回転数上昇制御の終了後に実際に第1MG30の回転数がなった最大回転数と比較する。その結果、これらの最大回転数の差がほぼ同じ場合、又は推定した最大回転数の方が実際の最大回転数よりも大きい場合には、エンジン10の制御が適切に行われたと考えられる。そのため、この場合には、エンジン10の吸排気系は正常と判別できる。一方、推定した最大回転数よりも実際の最大回転数の方が大きい場合には、エンジン10の制御が適切に行われていないと考えられる。例えば、吸気絞り弁15に異常があり、吸気絞り弁15の開度が制御目標値よりも大きかった場合には、エンジン10の最大トルクが大きくなる。また、ウェイストゲートバルブ19に異常があり、回転数上昇制御時にウェイストゲートバルブ19の開弁制御を実行したが、実際にはバルブ19が開弁していなかった場合にも、エンジン10の最大トルクが大きくなる。
In addition to the control described above, the
図11は、HVECU50がこのようにエンジン10の吸排気系の異常の有無を判別するために実行する異常判別ルーチンを示している。このルーチンは、エンジン10の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。また、このルーチンは、HVECU50が実行する他のルーチンと並行に実行される。
FIG. 11 shows an abnormality determination routine executed by the
このルーチンにおいてHVECU50は、まずステップS21で上述した制限処理が実行されたか否か判定する。制限処理が実行されていないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、制限処理が実行されたと判定した場合はステップS22に進み、HVECU50は回転数上昇制御の終了後になると予想される第1MG30の最大回転数を推定する。上述したように上昇速度に基づいて最大回転数を推定すればよい。なお、上昇速度と最大回転数との関係を、予め実験や数値計算等で求めてHVECU50のROMにマップとして記憶させておいてもよい。そして、このマップと上昇速度とに基づいて最大回転数を推定してもよい。
In this routine, the
次のステップS23においてHVECU50は、エンジン10の回転数上昇制御が終了したか否か判定する。回転数上昇制御が終了していないと判定した場合は、回転数上昇制御が終了するまでこの処理を繰り返し実行する。一方、回転数上昇制御が終了したと判定した場合はステップS24に進み、HVECU50は実際の第1MG30がなった最大回転数を取得する。続くステップS25においてHVECU50は、異常判別処理を実行する。この処理では、推定した最大回転数と実際の最大回転数とに基づいてエンジン10の吸排気系の異常の有無を判別する。この判別は、例えば図12に示したマップに基づいて行えばよい。なお、このマップは、予め実験や数値計算等により求めてHVECU50のROMに記憶させておけばよい。そして、エンジン10の吸排気系に異常が有ると判定した場合は、例えば車両1Aのインパネ内の異常ランプを点灯させる。その後、今回のルーチンを終了する。
In the next step S23, the
以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、エンジン10が高負荷領域にて過給状態で運転される場合にはエンジン10の回転数の上昇速度を制限するので、回転数上昇制御の終了後にエンジン10のトルクがオーバーシュートすることを抑制できる。また、オーバーシュートしても目標トルクからオーバーする量を小さくすることができる。そのため、第1MG30の回転数が大きくなることを抑制できる。
As described above, according to the control device of the present invention, when the
また、この制限する際の上昇速度は、目標回転数までの回転数、アクセル開度、及びバッテリ41の充電可能量に応じて設定するので、エンジン10のトルクのオーバーシュートを適切に抑制できる。
Further, the speed of increase at the time of limiting is set according to the number of revolutions up to the target number of revolutions, the accelerator opening, and the chargeable amount of the
なお、上昇速度の設定時に使用するパラメータはこれらに限定されない。車両1Aのようにエンジン10と第1MG30とが3つ以上の回転要素を有する差動機構の別々の回転要素に接続される場合には、差動機構のうちのそれらが接続されていない回転要素の回転数に応じて上昇速度を設定してもよい。すなわち、車両1Aでは、遊星歯車機構39のリングギヤRiの回転数に基づいて上昇速度を設定してもよい。図4から明らかなようにリングギヤRiの回転数が低くなるほど第1MG30の回転数が大きくなり易い。すなわち、第1MG30の回転数が大きくなり易い。そこで、リングギヤRiの回転数が低いほど上昇速度を小さくしてもよい。
The parameters used when setting the ascending speed are not limited to these. When the
本発明の制御装置では、この上昇速度に基づいてエンジン10の吸排気系の異常の有無を判別するので、異常判別用のセンサを省略することができる。そのため、コストを低減できる。
In the control device of the present invention, the presence / absence of abnormality in the intake / exhaust system of the
なお、上述した制限処理では、回転数の上昇速度を制限することでエンジン10のトルクのオーバーシュートを抑制したが、この制限処理では上昇速度の制限に加えてエンジン10のトルクを低減してもよい。このトルクの低減は、例えばウェイストゲートバルブ19を開けることによって実現してもよいし、点火時期を遅角させることによって実現してもよい。なお、このようにエンジン10のトルクを低減させる場合には、エンジン10の回転数を上昇させる際に空燃比をストイキよりもリッチ状態にするとともに点火時期を進角させておいてもよい。これにより、点火時期の遅角によるトルクダウンの幅を大きくすることができる。
In the limiting process described above, the overshoot of the torque of the
トルクの低減量は、トルクのオーバーシュートを抑制できるように適宜に設定すればよい。例えば、上昇速度と同様に、目標回転数までの回転数、アクセル開度、及びバッテリ41の充電可能量に応じてトルクの低減量を設定すればよい。例えば、アクセル開度が大きいほど低減量を大きくする。また、バッテリ41の充電可能量が小さいほど低減量を大きくする。さらに目標回転数までの回転数が小さいほど低減量を大きくする。
The amount of torque reduction may be set appropriately so that torque overshoot can be suppressed. For example, the amount of torque reduction may be set in accordance with the number of revolutions up to the target number of revolutions, the accelerator opening, and the chargeable amount of the
また、このエンジン10のトルクの低減は、エンジン10の回転数の上昇速度の制限だけでは第1MG30の回転数が大きくなることを適切に抑制できないと予想される場合に、実行してもよい。このように実行することにより、エンジン10のトルクの無駄な低減を抑制できる。
Further, the reduction in the torque of the
図13は、本発明の第1の形態に係る制御装置が組み込まれる他の車両1Bを示している。なお、図13において図1と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この車両1Bでは、エンジン10の出力軸10aに、出力軸10aを固定及び解放可能なブレーキ80が設けられている。また、エンジン10の出力軸10aと同軸にオイルポンプ81が設けられている。ブレーキ80は、エンジン10の駆動時における引き摺り損失を低減するために、噛み合い式ブレーキとして構成されている。もっとも、ブレーキ80を摩擦式ブレーキに変更することも可能である。
FIG. 13 shows another
この車両1Bにおいても上述した上昇速度制限制御を実行することにより、エンジン10の回転数上昇制御の終了後にエンジン10のトルクがオーバーシュートすることを抑制したり目標トルクからオーバーする量を小さくしたりすることができる。そのため、第1MG30の回転数が大きくなることを抑制できる。また、上述した異常判別処理を行うことにより、エンジン10の吸排気系の異常の有無を判別できる。
Also in this
なお、上述した形態では、第1MG30が本発明の回転電機に対応する。図6の制御ルーチンを実行することにより、HVECU50が本発明の上昇速度制限手段として機能する。図11のルーチンを実行することにより、HVECU50が本発明の異常判別手段として機能する。
In the form described above, the
(第2の形態)
次に、図14を参照して第2の形態を説明する。第2の形態は、車両構造及びパワートレーン等の物理的構成を除いて第1の形態と同一である。すなわち、第2の形態でも第1の形態と同様の制御が実行される。以下、第1の形態と共通の構成には同一の参照符号を付して説明を省略する。なお、この図では車両1Cの制御系の図示を省略したが、この車両1Cにも第1の形態の車両1Aと同様の制御系が設けられている。
(Second form)
Next, a 2nd form is demonstrated with reference to FIG. The second form is the same as the first form except for the physical structure such as the vehicle structure and the power train. That is, the same control as in the first embodiment is executed in the second embodiment. Hereinafter, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and description thereof will be omitted. Although the illustration of the control system of the
第2の形態に係る車両1Cは、エンジン10、第1MG30、及び第2MG31が同軸上に配置されたハイブリッド車両として構成されている。エンジン10と第1MG30との間には第1クラッチ91が、第1MG30と第2MG31との間には第2クラッチ92がそれぞれ設けられている。エンジン10、第1MG30、及び第2MG31の各トルクは差動機構93を介して左右の駆動輪2に分配される。
The
第1クラッチ91はエンジン10と第1MG30との間の動力伝達を許容する係合状態と、その動力伝達を遮断する解放状態との間で動作できる。そのため、この第1クラッチ91が本発明のクラッチ手段に相当する。また、第2クラッチ92は第1MG30と第2MG31との間の動力伝達を許容する係合状態と、その動力伝達を遮断する解放状態との間で動作できる。車両1Cは2つのクラッチ91、92の状態を切り替えることにより複数の走行モードを実現する。例えば、エンジン走行時には2つのクラッチ91、92をそれぞれ係合状態に操作することによりいわゆるパラレル走行を行うことができる。この場合には、各モータ・ジェネレータ30、31は駆動力を駆動輪2に付与できるので、エンジン10の出力トルクの不足を各モータ・ジェネレータ30、31にてアシストできる。
The first clutch 91 can operate between an engaged state that allows power transmission between the
また、エンジン10を稼働させつつ第1クラッチ91を係合状態とし、かつ第2クラッチ92を解放状態とすることにより、第1MG30を発電機として機能させつつ、第2MG31で車両1Cを駆動するシリーズ走行に切り替えることができる。さらに、エンジン10を停止させたEV走行は第1クラッチ91を解放状態に切り替えるか、または第2クラッチ92を解放状態に切り替えることによって実施される。
Further, the first clutch 91 is engaged and the second clutch 92 is disengaged while the
上述したシリーズ走行時に運転者によってアクセルペダルが踏み込まれた場合、第2クラッチ92を解放状態から係合状態へ操作してパラレル走行に切り替える。そして、エンジン10の出力を増加させる。
When the driver depresses the accelerator pedal during the series travel described above, the second clutch 92 is operated from the released state to the engaged state to switch to parallel travel. Then, the output of the
この形態においても、第1の形態と同様に図6に示した上昇速度制限制御が実行される。そのため、エンジン10の回転数上昇制御の実行時にエンジン10が高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、エンジン10の回転数の上昇速度が制限される。
Also in this embodiment, the ascending speed limit control shown in FIG. 6 is executed as in the first embodiment. Therefore, when the
以上に説明したように、この形態でも上昇速度制限制御が実行されるので、エンジン10の回転数上昇制御の終了後にエンジン10のトルクがオーバーシュートすることを抑制したり目標トルクからオーバーする量を小さくしたりすることができる。そのため、第1MG30の回転数が大きくなることを抑制できる。
As described above, since the ascent speed limit control is also executed in this form, it is possible to prevent the torque of the
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の制御装置が適用される車両のエンジンは、火花点火型のエンジンに限らず燃料自着火式のディーゼルエンジンであってもよい。また、エンジンに設けられる過給機はターボチャージャに限定されない。過給機はスーパーチャージャであってもよいし、電動過給機であってもよい。上記各形態の車両には2つのモータ・ジェネレータが搭載されているが、単一のモータ・ジェネレータを搭載した形態で本発明を実施することもできる。この場合には、例えば第1の形態の車両から第2MGが省略される。 This invention is not limited to each form mentioned above, It can implement with a various form. For example, the engine of the vehicle to which the control device of the present invention is applied is not limited to a spark ignition type engine, but may be a fuel self-ignition type diesel engine. Further, the supercharger provided in the engine is not limited to the turbocharger. The supercharger may be a supercharger or an electric supercharger. Although two motors / generators are mounted on the vehicles of the above-described forms, the present invention can be implemented in a form in which a single motor / generator is mounted. In this case, for example, the second MG is omitted from the vehicle of the first form.
1A、1B、1C 車両
10 内燃機関
14 ターボチャージャ(過給機)
30 第1モータ・ジェネレータ(回転電機)
41 バッテリ
50 HVECU(上昇速度制限手段、発電制御手段、異常判別手段)
91 第1クラッチ(クラッチ手段)
1A, 1B,
30 First motor / generator (rotary electric machine)
41
91 1st clutch (clutch means)
Claims (5)
前記内燃機関が所定の高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、前記内燃機関の回転数の上昇速度が制限されるように前記回転電機を制御する上昇速度制限手段を備え、
前記内燃機関が前記高負荷領域以外にて過給状態で運転される場合には、前記回転電機の慣性が前記内燃機関の回転数の上昇を妨げることを防止するように前記回転電機から正トルクを出力させ、
前記内燃機関の回転数の上昇制御の終了後にその上昇制御に起因して前記回転電機の回転数がなると予想される最大回転数を前記上昇速度に基づいて推定し、その推定した最大回転数と前記内燃機関の上昇制御の終了後に前記回転電機の回転数が実際に到達した最大回転数とに基づいて前記内燃機関の吸排気系の異常の有無を判別する異常判別手段をさらに備えている制御装置。 In a control device applied to a vehicle including an internal combustion engine with a supercharger, and a rotating electrical machine connected to the internal combustion engine so as to be able to transmit rotation and transmit power,
When the internal combustion engine is operated in a supercharged state in a predetermined high load region, the engine includes an ascending speed limiting means for controlling the rotating electrical machine so as to limit the increasing speed of the rotational speed of the internal combustion engine,
When the internal combustion engine is operated in a supercharged state outside the high load region, a positive torque is generated from the rotary electric machine so as to prevent inertia of the rotary electric machine from hindering an increase in the rotation speed of the internal combustion engine. to output,
Estimating the maximum number of revolutions that is expected to be the number of revolutions of the rotating electrical machine due to the increase control after the end of the increase control of the number of revolutions of the internal combustion engine, and the estimated maximum number of revolutions speed actually reaches the maximum rotation speed and further comprising optionally that controls the abnormality determining means for determining the presence or absence of abnormality of the intake and exhaust system of the internal combustion engine on the basis of the rotating electric machine after the end of the rise control of the internal combustion engine apparatus.
前記車両は、前記回転電機と電気的に接続されたバッテリをさらに備え、
前記内燃機関の回転数上昇制御の終了後にその回転数上昇制御に起因する前記回転電機の回転数の上昇が抑制されるように前記回転電機に発電を行わせる発電制御手段をさらに備え、
前記上昇速度制限手段は、前記バッテリの充電可能量が小さいほど前記上昇速度を小さくする請求項1又は2に記載の制御装置。 The rotating electrical machine can function as a generator,
The vehicle further includes a battery electrically connected to the rotating electrical machine,
Further comprising power generation control means for causing the rotating electrical machine to generate power so as to suppress an increase in the rotational speed of the rotating electrical machine resulting from the rotational speed increasing control after the end of the rotational speed increasing control of the internal combustion engine;
The control device according to claim 1, wherein the ascending speed limiting unit decreases the ascending speed as the chargeable amount of the battery decreases.
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