JP6897275B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device.
車軸にトルク伝達可能に連結された内燃機関であって、燃焼モードを、リーン空燃比のもとで燃焼を行うリーン燃焼モードと、ほぼ理論空燃比のもとで燃焼を行うストイキ燃焼モードとの間で切り換え可能な内燃機関と、車軸にトルク伝達可能に連結された電気モータと、を備えた、いわゆるハイブリッド車両において、内燃機関の燃焼モードをリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードに切り換えるべきときには、内燃機関の出力と電気モータの出力との合計を一定に維持しつつ内燃機関の出力を一時的に低下させるとともに電気モータの出力を一時的に増大させた状態で、空燃比をリーン空燃比からほぼ理論空燃比にステップ状に切り換える、ハイブリッド車両が公知である(例えば、特許文献1参照)。特許文献1によれば、このようにすると、燃焼モードの切り換え時に生ずる内燃機関のトルク変動が小さくなる。
It is an internal combustion engine that is connected to the axle so that torque can be transmitted, and the combustion mode is divided into a lean combustion mode that burns under a lean air-fuel ratio and a stoichiometric combustion mode that burns under a nearly theoretical air-fuel ratio. In a so-called hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine that can be switched between and an electric motor that is connected to the axle so that torque can be transmitted, when the combustion mode of the internal combustion engine should be switched from lean combustion mode to stoichiometric combustion mode, internal combustion The air-fuel ratio is almost the same as the lean air-fuel ratio, with the output of the internal combustion engine temporarily reduced and the output of the electric motor temporarily increased while maintaining the total of the engine output and the electric motor output constant. A hybrid vehicle that switches to the stoichiometric air-fuel ratio in steps is known (see, for example, Patent Document 1). According to
また、内燃機関の燃焼モードを、比較的多量のEGRガス及びリーン空燃比のもとで圧縮自着火燃焼を行う第1の燃焼モードと、比較的少量のEGRガス及びほぼ理論空燃比のもとで火花点火燃焼を行う第2の燃焼モードとの間で切り換え可能な車両も知られている(例えば、特許文献2参照)。第1の燃焼モードでは、燃料消費量の低減、NOx発生量の低減などが期待できる。 In addition, the combustion mode of the internal combustion engine is the first combustion mode in which compression self-ignition combustion is performed under a relatively large amount of EGR gas and lean air-fuel ratio, and a relatively small amount of EGR gas and almost theoretical air-fuel ratio. There is also known a vehicle that can be switched between a second combustion mode in which spark ignition combustion is performed in (see, for example, Patent Document 2). In the first combustion mode, reduction of fuel consumption, reduction of NOx generation, and the like can be expected.
特許文献1において、リーン燃焼モードとして上述の第1の燃焼モードを行い、ストイキ燃焼モードとして上述の第2の燃焼モードを行えば、第1の燃焼モードから第2の燃焼モードへの切り換え時に生ずるトルク変動を低減しつつ、第1の燃焼モードによる利点を享受できるかもしれない。しかしながら、第1の燃焼モードから第2の燃焼モードへの切り換え時には、新気量及びEGRガス量を大幅に減少させる必要がある。ところが、スロットル開度及びEGR制御弁の開度をステップ状に小さくしても、新気量は直ちにステップ状に減少しないおそれがある。また、EGR制御弁の開度をステップ状に小さくしても、EGRガス量又は吸気二酸化炭素濃度は直ちにステップ状に低下しないおそれがある。このため、新気量及び吸気二酸化炭素濃度が目標とする量から逸脱した状態で燃焼が行われるおそれがある。その結果、良好な燃焼が得られないおそれがある。
In
本発明によれば、車軸にトルク伝達可能に連結された内燃機関であって、スロットル弁下流の機関吸気通路と機関排気通路とを互いに連結するEGR通路と、前記EGR通路内に配置されEGRガス量を変更することにより吸気二酸化炭素濃度を変更可能に構成されているEGR制御弁と、を備え、燃焼モードを、リーン空燃比のもとで圧縮自着火燃焼を行う第1の燃焼モードと、ほぼ理論空燃比のもとで火花点火燃焼を行う第2の燃焼モードとの間で切り換え可能に構成されている内燃機関と、前記車軸にトルク伝達可能に連結されたモータジェネレータであって、前記車軸のトルクを増大する力行運転と、前記車軸のトルクから電気エネルギを回生する回生運転とを実行可能に構成されているモータジェネレータと、前記モータジェネレータが前記力行運転を実行するときに前記モータジェネレータに電気エネルギを供給し、前記モータジェネレータが前記回生運転を実行するときに前記モータジェネレータが回生した電気エネルギを蓄えるように構成されているバッテリと、前記内燃機関の燃焼モードを機関運転状態に応じて前記第1の燃焼モードと前記第2の燃焼モードとの間で切り換えるように構成されている電子制御ユニットと、を備え、前記燃焼モードを前記第1の燃焼モードから前記第2の燃焼モードに切り換えるべき機関運転状態において、前記第2の燃焼モードでの新気量の目標値は前記第1の燃焼モードにおける新気量の目標値よりも少なく、かつ、前記第2の燃焼モードにおける吸気二酸化炭素濃度の目標値は前記第1の燃焼モードにおける吸気二酸化炭素濃度の目標値よりも低くなっており、前記電子制御ユニットは更に、前記バッテリの充電量があらかじめ定められた設定量よりも多いときに前記燃焼モードを前記第1の燃焼モードから前記第2の燃焼モードに切り換えるべきときには、空燃比を維持し、新気量を減少し、吸気二酸化炭素濃度を低下し、それにより前記内燃機関の出力が機関要求出力に対し一時的に不足するようにし、その後、空燃比をほぼ理論空燃比にステップ状に変化させるとともに火花点火燃焼を開始することにより前記第2の燃焼モードを開始し、このときの前記内燃機関の出力の一時的な不足分を前記モータジェネレータの力行運転により補い、前記バッテリの充電量が前記設定量よりも少ないときに前記燃焼モードを前記第1の燃焼モードから前記第2の燃焼モードに切り換えるべきときには、空燃比をリーン空燃比の範囲内で小さくし、新気量を減少し、吸気二酸化炭素濃度をほぼ維持し、それにより前記内燃機関の出力が機関要求出力に対し一時的に過剰となるようにし、その後、空燃比をほぼ理論空燃比にステップ状に変化させるとともに火花点火燃焼を開始することにより前記第2の燃焼モードを開始し、このときの前記内燃機関の出力の一時的な過剰分を前記モータジェネレータの回生運転により吸収する、ように構成されている、車両の制御装置が提供される。 According to the present invention, it is an internal combustion engine that is connected to an axle so that torque can be transmitted, and has an EGR passage that connects an engine intake passage and an engine exhaust passage downstream of the throttle valve to each other, and an EGR gas that is arranged in the EGR passage. The EGR control valve is configured so that the intake carbon dioxide concentration can be changed by changing the amount, and the combustion mode is the first combustion mode in which compression self-ignition combustion is performed under a lean air-fuel ratio. An internal combustion engine configured to be switchable between a second combustion mode in which spark ignition combustion is performed under a substantially theoretical air-fuel ratio, and a motor generator connected to the axle so as to be able to transmit torque. A motor generator configured to be capable of performing a power running operation that increases the torque of the axle and a regenerative operation that regenerates electric energy from the torque of the axle, and the motor generator when the motor generator executes the power running operation. A battery configured to supply electric energy to the motor generator to store the regenerated electric energy when the motor generator executes the regenerative operation, and a combustion mode of the internal combustion engine according to the engine operating state. An electronic control unit configured to switch between the first combustion mode and the second combustion mode is provided, and the combustion mode is changed from the first combustion mode to the second combustion mode. In the engine operating state to be switched to, the target value of the fresh air quantity in the second combustion mode is less than the target value of the fresh air quantity in the first combustion mode, and the intake air in the second combustion mode is The target value of the carbon dioxide concentration is lower than the target value of the intake carbon dioxide concentration in the first combustion mode, and the electronic control unit further charges the battery more than a predetermined set amount. Sometimes when the combustion mode should be switched from the first combustion mode to the second combustion mode, the air-fuel ratio is maintained, the amount of fresh air is reduced, the intake carbon dioxide concentration is reduced, thereby the internal combustion engine. The second combustion mode is started by temporarily shorting the output of the engine with respect to the required output of the engine, and then changing the air fuel ratio to almost the theoretical air fuel ratio in a stepwise manner and starting spark ignition combustion. The temporary shortage of the output of the internal combustion engine at this time is compensated by the power running operation of the motor generator, and when the charge amount of the battery is smaller than the set amount, the combustion mode is changed from the first combustion mode to the above. Second combustion engine When the air-fuel ratio should be switched to, the air-fuel ratio should be reduced within the lean air-fuel ratio, the amount of fresh air should be reduced, and the intake carbon dioxide concentration should be maintained substantially, so that the output of the internal combustion engine is temporarily relative to the engine required output. The second combustion mode is started by gradually changing the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio and starting spark ignition combustion, and then the output of the internal combustion engine at this time. Provided is a vehicle control device configured to absorb the temporary excess of the motor generator by regenerative operation of the motor generator.
燃焼モードの切り換え時にトルク変動を制限しつつ良好な燃焼を確保することができる。 Good combustion can be ensured while limiting torque fluctuations when switching the combustion mode.
図1は本発明による実施例の車両の制御装置の全体図を示している。図1を参照すると、車両の制御装置は内燃機関1を備える。内燃機関1は、複数の気筒2aを有する機関本体2を備える。気筒2aは吸気枝管3を介してサージタンク4に連結され、サージタンク4は吸気ダクト5を介して排気過給器6のコンプレッサ6cの出口に連結される。コンプレッサ6cの入口は吸気導入管7を介してエアクリーナ8に連結される。吸気導入管7内には吸入空気量を検出するように構成されているエアフローメータ9が配置される。吸気ダクト5には、吸入空気を冷却するように構成されている冷却器10と、スロットル弁11とが順次配置される。スロットル弁11は新気量を変更可能に構成されている。一方、スロットル弁11の下流、例えばサージタンク4には、吸気中の二酸化炭素濃度を検出するように構成されている二酸化炭素センサ12が配置される。
FIG. 1 shows an overall view of a vehicle control device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the vehicle control device includes an
また、気筒2aは排気マニホルド13を介して排気過給器6のタービン6tの入口に連結される。タービン6tの出口は排気管14を介して触媒15に連結される。排気管14内には空燃比を検出するように構成されている空燃比センサ16が配置される。サージタンク4と排気マニホルド13とは、排気ガス再循環(以下、EGRという。)通路17によって互いに連結される。EGR通路17内には、EGRガス量を制御することにより吸気中の二酸化炭素濃度を変更可能に構成されているEGR制御弁18と、EGRガスを冷却するように構成されている冷却器19とが配置される。
Further, the
内燃機関1のクランクシャフト20とモータジェネレータ21とは車軸22にトルク伝達可能に連結される。具体的には、本発明による実施例では、クランクシャフト20は動力分割機構23及び減速機24を介して車軸22に連結される。一方、本発明による実施例のモータジェネレータ21は、第1のモータジェネレータ21a及び第2のモータジェネレータ21bを備えている。第1のモータジェネレータ21aは減速機24を介して車軸22に連結される。第2のモータジェネレータ21bは動力分割機構23に連結される。したがって、内燃機関1のトルクは、車軸22及び第2のモータジェネレータ21bのうちの少なくとも一方に伝達可能である。別の実施例(図示しない)ではモータジェネレータ21は単一のモータジェネレータを備える。
The
第1のモータジェネレータ21a及び第2のモータジェネレータ21bはインバータ26を介してバッテリ27に電気的に接続される。バッテリ27には、バッテリ27の充電量を検出するように構成されている充電量センサ28が取り付けられる。なお、図1において29は車輪を示している。
The
本発明による実施例では、モータジェネレータ21は、電気モータとして機能して車軸22のトルクを増大する力行運転と、発電機として機能して車軸22のトルクから電気エネルギを回生する回生運転と、を実行可能に構成されている。一方、バッテリ27は、モータジェネレータ21が力行運転を実行するときには、モータジェネレータ21に電気エネルギを供給し、モータジェネレータ21が回生運転を実行するときには、モータジェネレータ21が回生した電気エネルギを蓄えるように構成されている。なお、本発明による実施例では、第1のモータジェネレータ21aは主として力行運転を行い、第2のモータジェネレータ21bは主として回生運転を行う。
In the embodiment according to the present invention, the
図2は、本発明による実施例の内燃機関1を詳細に示している。図2を参照すると、30はシリンダブロック、31はシリンダヘッド、32はピストン、33は燃焼室、34は吸気ポート、35は吸気弁、36は吸気弁35の動弁機構、37は排気ポート、38は排気弁、39は排気弁38の動弁機構、40は燃焼室33のほぼ中央に配置された燃料噴射弁、41は燃料噴射弁40に隣接配置された点火栓、をそれぞれ示す。燃料噴射弁40は燃料量を変更可能に構成されている。点火栓41は点火時期を変更可能に構成されている。
FIG. 2 shows in detail the
再び図1を参照すると、電子制御ユニット50はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス51によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)52、RAM(ランダムアクセスメモリ)53、CPU(マイクロプロセッサ)54、入力ポート55及び出力ポート56を具備する。エアフローメータ9、二酸化炭素センサ12、空燃比センサ16、及び、充電量センサ28の出力電圧はそれぞれ対応するA/D変換器57を介して入力ポート55に入力される。更に、アクセルペダル59にはアクセルペダル59の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ60が接続され、負荷センサ60の出力電圧は対応するAD変換器57を介して入力ポート55に入力される。更に、クランクシャフト20が例えば30度回転するごとに出力パルスを発生するクランク角センサ61が入力ポート55に接続される。CPU54ではクランク角センサ61からの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート56はそれぞれ対応する駆動回路58を介して、燃料噴射弁40及び点火栓41(図2)、スロットル弁11のアクチュエータ、EGR制御弁18、モータジェネレータ21、動力分割機構23、及びインバータ26にそれぞれ接続される。
Referring again to FIG. 1, the
本発明による実施例の内燃機関1は、燃焼モードを、リーン空燃比のもとで圧縮自着火燃焼を行う第1の燃焼モードと、ほぼ理論空燃比のもとで火花点火燃焼を行う第2の燃焼モードとの間で切り換え可能に構成されている。第1の燃焼モードでは、例えば、圧縮行程末期に燃料噴射が行われ、それにより燃焼室33内の一部に予混合気が形成される。この予混合気は次いで、圧縮自着火燃焼される。この場合の空燃比は理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比AFL(例えば、30から40)である。一方、第2の燃焼モードでは、吸気行程に燃料噴射が行われ、それにより燃焼室33内にほぼ均質な予混合気が形成される。この予混合気は次いで点火栓41によって点火され、火炎伝播燃焼される。この場合の空燃比はほぼ理論空燃比である。
The
第1の燃焼モードを行うと、空燃比を大幅にリーンにすることができるので、燃料消費量を低減することができる。また、圧縮比を高めることができるので、熱効率を高めることができる。更に、第2の燃焼モードに比べて、燃焼温度が低いので、NOxの発生を低減することができる。更に、燃料の周りに十分な酸素が存在するので、未燃HCの発生も低減することができる。 When the first combustion mode is performed, the air-fuel ratio can be made significantly lean, so that the fuel consumption can be reduced. Moreover, since the compression ratio can be increased, the thermal efficiency can be increased. Further, since the combustion temperature is lower than that of the second combustion mode, the generation of NOx can be reduced. Further, since sufficient oxygen is present around the fuel, the generation of unburned HC can be reduced.
圧縮自着火燃焼では、火花点火燃焼に比べて、ノッキングが生ずる可能性が高い。そこで本発明による実施例では、第1の燃焼モードは比較的多量のEGRガスのもとで行われ、第2の燃焼モードは比較的少量のEGRガスのもとで行われる。 In compression self-ignition combustion, knocking is more likely to occur than in spark ignition combustion. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the first combustion mode is performed under a relatively large amount of EGR gas, and the second combustion mode is performed under a relatively small amount of EGR gas.
本発明による実施例では、図3に示されるように、機関トルクTQE及び機関回転数NEにより定まる機関運転状態領域に第1の領域R1、第2の領域R2、及び第3の領域R3がそれぞれ区画される。第1の領域R1は、あらかじめ定められた下限しきい回転数NELと、あらかじめ定められた上限しきい回転数NEUと、あらかじめ定められた下限しきいトルクTQELと、あらかじめ定められた上限しきいトルクTQEUとによって画定される。第3の領域R3は、下限しきい回転数NELと、上限しきい回転数NEUと、第2の下限しきいトルクTQEL2と、下限しきいトルクTQELと、によって画定される。これに対し、第2の領域R2は、第1の領域R1及び第3の領域R3以外の領域である。図3に示される例では、第2の領域R2は第1の領域R1よりも高トルク側、高回転数側に区画される。なお、図3において曲線TQEFは全負荷を表している。 In the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 3, the first region R1, the second region R2, and the third region R3 are in the engine operating state region determined by the engine torque TQE and the engine speed NE, respectively. It is partitioned. The first region R1 includes a predetermined lower limit limit rotation speed NEL, a predetermined upper limit threshold rotation speed NEU, a predetermined lower limit threshold torque TQEL, and a predetermined upper limit threshold torque. Defined by TQEU. The third region R3 is defined by a lower limit threshold rotation speed NEL, an upper limit threshold rotation speed NEU, a second lower limit threshold torque TQEL2, and a lower limit threshold torque TQEL. On the other hand, the second region R2 is a region other than the first region R1 and the third region R3. In the example shown in FIG. 3, the second region R2 is divided into a higher torque side and a higher rotation speed side than the first region R1. In FIG. 3, the curve TQEF represents the total load.
図3に示される例では、下限しきい回転数NELは第2の下限しきいトルクTQEL2から上限しきいトルクTQEUまでにおいて機関トルクTQEによらない一定値として設定される。また、上限しきい回転数NEUは第2の下限しきいトルクTQEL2から上限しきいトルクTQEUまでにおいて機関トルクTQEによらない一定値として設定される。一方、下限しきいトルクTQELは下限しきい回転数NELから上限しきい回転数NEUまでにおいて機関回転数NEに応じて定まる値として設定される。また、上限しきいトルクTQEUは下限しきい回転数NELから上限しきい回転数NEUまでにおいて機関回転数NEに応じて定まる値として設定される。更に、第2の下限しきいトルクTQEL2は下限しきい回転数NELから上限しきい回転数NEUまでにおいて機関回転数NEによらない一定値、例えばゼロとして設定される。下限しきい回転数NEL、上限しきい回転数NEU、下限しきいトルクTQEL、上限しきいトルクTQEU、及び第2の下限しきいトルクTQEL2はそれぞれROM52内にあらかじめ記憶されている。
In the example shown in FIG. 3, the lower limit threshold rotation speed NEL is set as a constant value that does not depend on the engine torque TQE from the second lower limit threshold torque TQEL2 to the upper limit threshold torque TQEU. Further, the upper limit threshold rotation speed NEU is set as a constant value that does not depend on the engine torque TQE from the second lower limit threshold torque TQEL2 to the upper limit threshold torque TQEU. On the other hand, the lower limit threshold torque TQEL is set as a value determined according to the engine speed NE from the lower limit threshold rotation speed NEL to the upper limit threshold rotation speed NEU. Further, the upper limit threshold torque TQEU is set as a value determined according to the engine speed NE from the lower limit threshold rotation speed NEL to the upper limit threshold rotation speed NEU. Further, the second lower limit threshold torque TQEL2 is set as a constant value, for example, zero, which does not depend on the engine speed NE from the lower limit threshold rotation speed NEL to the upper limit threshold rotation speed NEU. The lower limit threshold rotation speed NEL, the upper limit threshold rotation speed NEU, the lower limit threshold torque TQEL, the upper limit threshold torque TQEU, and the second lower limit threshold torque TQEL2 are stored in advance in the
なお、一例では、第1の領域R1を区画する線分(NEL,NEU,TQEL,TQEU)は第1の領域R1に属する。別の例では、第1の領域R1を区画する線分(NEL,NEU,TQEL,TQEU)は第1の領域R1に隣接する第2の領域R2又は第3の領域R3に属する。また、一例では、第3の領域R3を区画する線分(NEL,NEU,TQEL2,TQEU)は第3の領域R3に属する。別の例では、第3の領域R3を区画する線分(NEL,NEU,TQEL2,TQEU)は第3の領域R3に隣接する第1の領域R1又は第2の領域R2に属する。 In one example, the line segment (NEL, NEU, TQEL, TQEU) that divides the first region R1 belongs to the first region R1. In another example, the line segment (NEL, NEU, TQEL, TQEU) dividing the first region R1 belongs to the second region R2 or the third region R3 adjacent to the first region R1. Further, in one example, the line segment (NEL, NEU, TQEL2, TQEU) that divides the third region R3 belongs to the third region R3. In another example, the line segment (NEL, NEU, TQEL2, TQEU) dividing the third region R3 belongs to the first region R1 or the second region R2 adjacent to the third region R3.
本発明による実施例では、定常時の機関運転状態が第1の領域R1内に属するときには内燃機関1の燃焼モードが第1の燃焼モードとされ、機関運転状態が第2の領域R2内に属するときには内燃機関1の燃焼モードが第2の燃焼モードとされる。また、本発明による実施例では、定常時の機関運転状態が第3の領域R3内に属するときには、内燃機関1の燃焼モードが、第1の燃焼モード及び第2の燃焼モードとは異なる第3の燃焼モードとされる。第3の燃焼モードでは、一例では、比較的少量のEGRガス及びリーン空燃比のもとで圧縮自着火燃焼が行われる。第3の領域R3は第1の領域R1と比べて、機関トルクTQEが低いので、ノッキングが発生しにくい。このため、第3の燃焼モードは比較的少量のEGRガスのもとで実行される。別の例では、リーン空燃比のもとで火花点火燃焼が行われる。
In the embodiment according to the present invention, when the steady engine operating state belongs to the first region R1, the combustion mode of the
したがって、一般化して言うと、電子制御ユニット50は、内燃機関1の燃焼モードを機関運転状態に応じて第1の燃焼モード、第2の燃焼モード、及び第3の燃焼モードの間で切り換えるように構成されている、ということになる。また、電子制御ユニット50は、内燃機関1の燃焼モードを機関運転状態に応じて第1の燃焼モードと第2の燃焼モードとの間で切り換えるように構成されている、ということになる。
Therefore, generally speaking, the
さて、燃焼モードが第1の燃焼モードであるときに例えば機関要求トルクが上限しきいトルクTQEUを越えると、燃焼モードが第2の燃焼モードに切り換えられる。本発明による実施例では、上述したように、第1の燃焼モードはリーン空燃比のもとで行われ、第2の燃焼モードはほぼ理論空燃比のもとで行われる。また、第1の燃焼モードは比較的多量のEGRガスのもとで行われ、第2の燃焼モードは比較的少量のEGRガスのもとで行われる。したがって、燃焼モードを第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えるべき機関運転状態において、第2の燃焼モードでの新気量の目標値は第1の燃焼モードにおける新気量の目標値よりも少なく、かつ、第2の燃焼モードにおける吸気二酸化炭素濃度の目標値は第1の燃焼モードにおける吸気二酸化炭素濃度の目標値よりも低くなっている。 Now, when the combustion mode is the first combustion mode, for example, when the engine required torque exceeds the upper limit torque TQEU, the combustion mode is switched to the second combustion mode. In the embodiment according to the present invention, as described above, the first combustion mode is performed under a lean air-fuel ratio, and the second combustion mode is performed under a substantially stoichiometric air-fuel ratio. Further, the first combustion mode is performed under a relatively large amount of EGR gas, and the second combustion mode is performed under a relatively small amount of EGR gas. Therefore, in the engine operating state in which the combustion mode should be switched from the first combustion mode to the second combustion mode, the target value of the fresh air quantity in the second combustion mode is the target value of the fresh air quantity in the first combustion mode. And the target value of the intake carbon dioxide concentration in the second combustion mode is lower than the target value of the intake carbon dioxide concentration in the first combustion mode.
このため、燃焼モードを第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えるためには、新気量を大幅に減少させるとともに吸気二酸化炭素濃度を大幅に低下させる必要がある。ところが、スロットル弁11の開度をステップ状に小さくしても、新気量は直ちにステップ状に減少しないおそれがある。また、EGR制御弁18の開度をステップ状に小さくしても、EGRガス量又は吸気二酸化炭素濃度は直ちにステップ状に低下しないおそれがある。このため、新気量及び吸気二酸化炭素濃度が目標とする量から逸脱した状態で燃焼が行われるおそれがある。その結果、燃焼変動及びエミッションが悪化するおそれがある。
Therefore, in order to switch the combustion mode from the first combustion mode to the second combustion mode, it is necessary to significantly reduce the amount of fresh air and the intake carbon dioxide concentration. However, even if the opening degree of the
そこで本発明による実施例では、内燃機関1の燃焼モードが次のようにして第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えられる。すなわち、本発明による実施例では、まず、内燃機関1の燃焼モードが第1の燃焼モードであるときに、燃焼モードを第2の燃焼モードに切り換えるべきか否かが判別される。本発明による実施例では、機関要求出力OPETの増加率dOPETがあらかじめ定められた設定率dOPETXよりも高いときに、燃焼モードを第2の燃焼モードに切り換えるべきと判別され、それ以外は燃焼モードを第1の燃焼モードに維持すべきと判別される。言い換えると、内燃機関1の燃焼モードが第1の燃焼モードであるときに急加速運転が行われると、燃焼モードを第2の燃焼モードに切り換えるべきと判別される。
Therefore, in the embodiment according to the present invention, the combustion mode of the
図4は設定率dOPETXの一例を示している。図4に示される例では、設定率dOPETXは、下限しきいトルクTQELに対応する機関要求出力OPETLから上限しきいトルクTQEUに対応する機関要求出力OPETUまでにおいて、機関要求出力OPETが大きくなるにつれて低くなる。なお、図4において、dOPEMは、内燃機関1がとりうる最大の機関要求出力増加率dOPETを示している。したがって、言い換えると、機関要求出力OPET及び機関要求出力増大率dOPETにより定まる動作点が、設定率dOPETX、機関要求出力増加率最大値dOPETM、機関要求出力OPETL,OPETUにより画定された領域RX内に属するときに、燃焼モードを第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えるべきと判別され、動作点が領域RX内に属さないときに燃焼モードを第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えるべきでないと判別される。なお、設定率dOPETX、及び機関要求出力OPETL,OPETUはあらかじめROM52内に記憶されている。
FIG. 4 shows an example of the setting rate dOPETX. In the example shown in FIG. 4, the set rate dOPTEX decreases as the engine required output OPT increases from the engine required output OPTL corresponding to the lower limit threshold torque TQEL to the engine required output OPTU corresponding to the upper limit torque TQEU. Become. In FIG. 4, dOPEM indicates the maximum engine required output increase rate dOPET that the
燃焼モード第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えるべきと判別されたときには、次いで、バッテリ27の充電量があらかじめ定められた設定量よりも多いか否かが判別される。本発明による実施例では、バッテリ27のSOC(例えば、バッテリの満充電容量に対するバッテリの充電残量)があらかじめ定められた下限値SOCLよりも大きいときにバッテリ27の充電量がモータジェネレータ21の力行運転のために十分であると判別され、SOCが下限値SOCL以下のときにバッテリ27の充電量がモータジェネレータ21の力行運転のために不十分であると判別される。図5には下限値SOCLの一例が示される。下限値SOCLは、下限しきいトルクTQELに対応する機関要求出力OPETLから上限しきいトルクTQEUに対応する機関要求出力OPETUまでにおいて、機関要求出力OPETが大きくなるにつれて大きくなる。なお、下限値SOCLはあらかじめROM52内に記憶されている。
Combustion mode When it is determined that the first combustion mode should be switched to the second combustion mode, it is then determined whether or not the charge amount of the
バッテリ27の充電量がモータジェネレータ21の力行運転のために十分であると判別されたときには、内燃機関1の燃焼モードを第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えるために第1の切り換え制御が行われる。次に、図6を参照しながら第1の切り換え制御を説明する。
When it is determined that the charge amount of the
図6には、第1の切り換え制御における機関出力OPE、空燃比AF、新気量QAE、吸気二酸化炭素濃度CCO2、及び点火時期θがそれぞれ実線でもって示される。なお、図6において、破線は、時間ta1において第2の燃焼モードが開始されかつ機関運転が定常状態にあると仮定したときの、空燃比AF、新気量QAE、吸気二酸化炭素濃度CCO2、及び点火時期θの目標値をそれぞれ示している。また、点線は、時間ta1において第2の燃焼モードが開始されたと仮定したときに、トルク段差をなくすのに必要な点火時期θTSを示している。 In FIG. 6, the engine output OPE, the air-fuel ratio AF, the fresh air amount QAE, the intake carbon dioxide concentration CCO2, and the ignition timing θ in the first switching control are shown by solid lines, respectively. In FIG. 6, the broken line indicates the air-fuel ratio AF, the fresh air amount QAE, the intake carbon dioxide concentration CCO2, and the assumption that the second combustion mode is started at time ta1 and the engine operation is in a steady state. The target values of the ignition timing θ are shown respectively. Further, the dotted line indicates the ignition timing θTS required to eliminate the torque step, assuming that the second combustion mode is started at the time ta1.
図6を参照すると、時間ta1は、第1の切り換え制御を開始すべき時期を示している。第1の切り換え制御では、燃焼モードを切り換えるべきと判別されても直ちに第2の燃焼モードが開始されず、第1の燃焼モードが継続される。この場合、空燃比AFは比較的大きなリーン空燃比AFLに維持される。一方、時間ta1において、スロットル開度が小さくされる。その結果、新気量QAEは徐々に減少する。また、時間ta1において、EGR制御弁18の開度が小さくされる。その結果、吸気二酸化炭素濃度CCO2は遅れをもって低下する。なお、第1の燃焼モード、すなわち圧縮自着火燃焼が継続されるので、点火栓41の点火作用は行われない。
With reference to FIG. 6, the time ta1 indicates the time when the first switching control should be started. In the first switching control, even if it is determined that the combustion mode should be switched, the second combustion mode is not immediately started, and the first combustion mode is continued. In this case, the air-fuel ratio AF is maintained at a relatively large lean air-fuel ratio AFL. On the other hand, at time ta1, the throttle opening is reduced. As a result, the fresh air volume QAE gradually decreases. Further, at time ta1, the opening degree of the
次いで、時間ta2において、吸気二酸化炭素濃度CCO2があらかじめ定められた設定値CCO2Xよりも低くなると、燃焼モードが第2の燃焼モードに切り換えられる。すなわち、空燃比AFがステップ状に理論空燃比AFSまで小さくされる。また、点火栓41の点火作用が開始される。この場合、点火時期θは目標値(破線)よりも遅角側に設定される。
Then, at time ta2, when the intake carbon dioxide concentration CCO2 becomes lower than the predetermined set value CCO2X, the combustion mode is switched to the second combustion mode. That is, the air-fuel ratio AF is stepwise reduced to the theoretical air-fuel ratio AFS. Further, the ignition action of the
その後、新気量QAE、吸気二酸化炭素濃度CCO2、及び、点火時期θをそれぞれの目標(破線)に近づける過渡制御が行われる。次いで、時間ta3において、新気量QAE、吸気二酸化炭素濃度CCO2、及び点火時期θがそれぞれの目標値に一致すると、過渡制御が終了され、すなわち第1の切り換え制御が終了される。その後は、通常の第2の燃焼モードが行われる。 After that, transient control is performed to bring the fresh air amount QAE, the intake carbon dioxide concentration CCO2, and the ignition timing θ closer to their respective targets (broken lines). Then, at time ta3, when the fresh air amount QAE, the intake carbon dioxide concentration CCO2, and the ignition timing θ match the respective target values, the transient control is terminated, that is, the first switching control is terminated. After that, a normal second combustion mode is performed.
一方、図6に示されるように、上述のように空燃比AF、新気量QAE、及び吸気二酸化炭素濃度CCO2が制御されると、内燃機関1の出力OPEが機関要求出力OPETに対し一時的に不足する。このときの不足分が図6においてSHでもって示される。第1の切り換え制御では、この不足分SHは、モータジェネレータ21の力行運転により補われる。したがって、機関要求出力OPETが維持され、良好なドライバビリティが確保される。なお、上述の下限値SOCLは、このときの力行運転が可能であるように設定される。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when the air-fuel ratio AF, the fresh air quantity QAE, and the intake carbon dioxide concentration CCO2 are controlled as described above, the output OPE of the
図7は、第2の燃焼モードにおける、点火時期θ及び吸気二酸化炭素濃度CCO2により定まる動作点と、種々の限界との関係を示している。図7においてKNはノッキング限界を示している。すなわち、点火時期θがノッキング限界KNよりも進角側であると、又は、吸気二酸化炭素濃度CCO2がノッキング限界KNよりも低いと、ノッキングが生ずる。また、図7においてCFは燃焼変動限界を示している。すなわち、点火時期θが燃焼変動限界CFよりも遅角側であると、又は、吸気二酸化炭素濃度CCO2が燃焼変動限界CFよりも高いと、燃焼変動が許容レベルを越えて悪化する。更に、図7においてMFは失火限界を示している。すなわち、点火時期θが失火限界MFよりも遅角側であると、又は、吸気二酸化炭素濃度CCO2が失火限界MFよりも高いと、失火が生ずる。したがって、図7において、ドットが付された領域RD2は、第2の燃焼モードが行われたときに良好な燃焼が得られる領域を表している。 FIG. 7 shows the relationship between the operating point determined by the ignition timing θ and the intake carbon dioxide concentration CCO2 in the second combustion mode and various limits. In FIG. 7, KN indicates the knocking limit. That is, knocking occurs when the ignition timing θ is on the advance side of the knocking limit KN or when the intake carbon dioxide concentration CCO2 is lower than the knocking limit KN. Further, in FIG. 7, CF indicates a combustion fluctuation limit. That is, when the ignition timing θ is on the retard side of the combustion fluctuation limit CF, or when the intake carbon dioxide concentration CCO2 is higher than the combustion fluctuation limit CF, the combustion fluctuation deteriorates beyond the permissible level. Further, in FIG. 7, the MF shows the misfire limit. That is, if the ignition timing θ is on the retard side of the misfire limit MF, or if the intake carbon dioxide concentration CCO2 is higher than the misfire limit MF, misfire occurs. Therefore, in FIG. 7, the dot-dotted region RD2 represents a region where good combustion is obtained when the second combustion mode is performed.
図6に示されるA1は、時間ta1において第2の燃焼モードが開始されたと仮定したときの点火時期θ及び吸気二酸化炭素濃度CCO2により定まる動作点を示している。この動作点A1は図7において、領域RD2の外にある。そこで第1の切り換え制御では、動作点A1において第2の燃焼モードが行われない。一方、図6に示されるA2は、時間ta2における第1の切り換え制御での動作点を示している。動作点A2は図7において、領域RD2内に属する。更に、図6に示されるA3は、時間ta3における第1の切り換え制御での動作点を示している。動作点A3も図7において、領域RD2内に属する。したがって、動作点A2及びA3において、良好な燃焼が得られる。 A1 shown in FIG. 6 indicates an operating point determined by the ignition timing θ and the intake carbon dioxide concentration CCO2 when it is assumed that the second combustion mode is started at the time ta1. This operating point A1 is outside the region RD2 in FIG. Therefore, in the first switching control, the second combustion mode is not performed at the operating point A1. On the other hand, A2 shown in FIG. 6 indicates an operating point in the first switching control at time ta2. The operating point A2 belongs to the region RD2 in FIG. Further, A3 shown in FIG. 6 indicates an operating point in the first switching control at time ta3. The operating point A3 also belongs to the region RD2 in FIG. Therefore, good combustion can be obtained at operating points A2 and A3.
このように、第1の切り換え制御では、新気量QAEを減少させた状態で第2の燃焼モードが開始され、このとき点火時期θが遅角されるので、燃焼モードの切り換え時におけるトルク変動が低減される。同時に、ノッキングが回避され、燃焼変動が抑制され、失火が回避される。しかも、空燃比AFがリーン空燃比AFLと理論空燃比AFSとの間に変更されないので、NOxの発生が制限される。したがって、第1の切り換え制御により、燃焼モードの切り換え時にトルク変動を制限しつつ良好な燃焼を確保することができる。 As described above, in the first switching control, the second combustion mode is started with the fresh air quantity QAE reduced, and the ignition timing θ is retarded at this time, so that the torque fluctuation at the time of switching the combustion mode Is reduced. At the same time, knocking is avoided, combustion fluctuation is suppressed, and misfire is avoided. Moreover, since the air-fuel ratio AF is not changed between the lean air-fuel ratio AFL and the theoretical air-fuel ratio AFS, the generation of NOx is limited. Therefore, the first switching control can ensure good combustion while limiting torque fluctuations when switching the combustion mode.
一方、バッテリ27の充電量がモータジェネレータ21の力行運転のために不十分であると判別されたときには、内燃機関1の燃焼モードを第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えるために第2の切り換え制御が行われる。次に、図8を参照しながら第2の切り換え制御を説明する。
On the other hand, when it is determined that the charge amount of the
図8には、第2の切り換え制御における機関出力OPE、空燃比AF、新気量QAE、吸気二酸化炭素濃度CCO2、及び点火時期θがそれぞれ実線でもって示される。なお、図8において、破線は、時間tb1において第2の燃焼モードが開始されかつ機関運転が定常状態にあると仮定したときの、空燃比AF、新気量QAE、吸気二酸化炭素濃度CCO2、及び点火時期θの目標値をそれぞれ示している。 In FIG. 8, the engine output OPE, the air-fuel ratio AF, the fresh air amount QAE, the intake carbon dioxide concentration CCO2, and the ignition timing θ in the second switching control are shown by solid lines, respectively. In FIG. 8, the broken line indicates the air-fuel ratio AF, the fresh air amount QAE, the intake carbon dioxide concentration CCO2, and the assumption that the second combustion mode is started at time tb1 and the engine operation is in a steady state. The target values of the ignition timing θ are shown respectively.
図8を参照すると、時間tb1は、第2の切り換え制御を開始すべき時期を示している。第2の切り換え制御では、燃焼モードを切り換えるべきと判別されても直ちに第2の燃焼モードが開始されず、第1の燃焼モードが継続される。この場合、時間tb1において、空燃比AFはリーン空燃比AFLから、リーン空燃比の範囲内で、すなわちリーン空燃比AFLよりも小さく理論空燃比よりも大きい範囲内で、徐々に小さくされる。また、時間tb1において、スロットル開度が小さくされる。その結果、新気量QAEは徐々に減少する。また、時間tb1において、EGR制御弁18の開度が小さくされる。その結果、吸気二酸化炭素濃度CCO2は遅れをもって低下する。すなわち、時間tb1の後、しばらくは吸気二酸化炭素濃度CCO2はほぼ維持される。なお、第1の燃焼モード、すなわち圧縮自着火燃焼が継続されるので、点火栓41の点火作用は行われない。
With reference to FIG. 8, the time tb1 indicates the time when the second switching control should be started. In the second switching control, even if it is determined that the combustion mode should be switched, the second combustion mode is not immediately started, and the first combustion mode is continued. In this case, at time tb1, the air-fuel ratio AF is gradually reduced from the lean air-fuel ratio AFL within the range of the lean air-fuel ratio, that is, within the range smaller than the lean air-fuel ratio AFL and larger than the theoretical air-fuel ratio. Further, at time tb1, the throttle opening degree is reduced. As a result, the fresh air volume QAE gradually decreases. Further, at time tb1, the opening degree of the
次いで、時間tb2において、吸気二酸化炭素濃度CCO2が低下し始めると、燃焼モードが第2の燃焼モードに切り換えられる。すなわち、空燃比AFがステップ状に理論空燃比AFSまで小さくされる。また、点火栓41の点火作用が開始される。この場合、点火時期θは目標値(破線)よりも進角側に設定される。
Then, at time tb2, when the intake carbon dioxide concentration CCO2 begins to decrease, the combustion mode is switched to the second combustion mode. That is, the air-fuel ratio AF is stepwise reduced to the theoretical air-fuel ratio AFS. Further, the ignition action of the
その後、新気量QAE、吸気二酸化炭素濃度CCO2、及び、点火時期θをそれぞれの目標(破線)に近づける過渡制御が行われる。次いで、時間tb3において、新気量QAE、吸気二酸化炭素濃度CCO2、及び点火時期θがそれぞれの目標値に一致すると、過渡制御が終了され、すなわち第2の切り換え制御が終了される。その後は、通常の第2の燃焼モードが行われる。 After that, transient control is performed to bring the fresh air amount QAE, the intake carbon dioxide concentration CCO2, and the ignition timing θ closer to their respective targets (broken lines). Then, at time tb3, when the fresh air amount QAE, the intake carbon dioxide concentration CCO2, and the ignition timing θ match the respective target values, the transient control is terminated, that is, the second switching control is terminated. After that, a normal second combustion mode is performed.
一方、図8に示されるように、上述のように空燃比AF、新気量QAE、及び吸気二酸化炭素濃度CCO2が制御されると、内燃機関1の出力OPEが機関要求出力OPETに対し一時的に過剰になる。このときの過剰分が図8においてEXでもって示される。第2の切り換え制御では、この過剰分EXは、モータジェネレータ21の回生運転により吸収される。したがって、機関要求出力OPETが維持され、良好なドライバビリティが確保される。なお、上述の下限値SOCLは、このときの回生運転により回生される電気エネルギをバッテリ27が蓄えられるように設定される。
On the other hand, as shown in FIG. 8, when the air-fuel ratio AF, the fresh air quantity QAE, and the intake carbon dioxide concentration CCO2 are controlled as described above, the output OPE of the
図9は、第2の燃焼モードにおける、点火時期θ及び吸気二酸化炭素濃度CCO2により定まる動作点と、種々の限界との関係を示す、図7と同様の図である。図9においてKNはノッキング限界を、CFは燃焼変動限界を、MFは失火限界を、ドットが付された領域RD2は、第2の燃焼モードが行われたときに良好な燃焼が得られる領域を、それぞれ表している。 FIG. 9 is a diagram similar to FIG. 7 showing the relationship between the operating point determined by the ignition timing θ and the intake carbon dioxide concentration CCO2 in the second combustion mode and various limits. In FIG. 9, KN is the knocking limit, CF is the combustion fluctuation limit, MF is the misfire limit, and the dot-dotted region RD2 is the region where good combustion is obtained when the second combustion mode is performed. , Representing each.
図8に示されるB1は、時間tb2における第2の切り換え制御での動作点を示している。動作点B1は図9において、領域RD2内に属する。また、図8に示されるB2は、時間tb2における第2の切り換え制御での動作点を示している。動作点B2も図9において、領域RD2内に属する。したがって、動作点B1及びB2において、良好な燃焼が得られる。 B1 shown in FIG. 8 indicates an operating point in the second switching control at time tb2. The operating point B1 belongs to the region RD2 in FIG. Further, B2 shown in FIG. 8 indicates an operating point in the second switching control at the time tb2. The operating point B2 also belongs to the region RD2 in FIG. Therefore, good combustion can be obtained at operating points B1 and B2.
このように、第2の切り換え制御では、新気量QAEを減少させた状態で第2の燃焼モードが開始されるので、燃焼モードの切り換え時におけるトルク変動が低減される。しかも、燃焼モードの切り換えの際に機関出力OPEが一時的に増大されているので、点火時期θの遅角要求が緩和される。また、新気量QAEが減少されるので、ノッキング及びトルク変動抑制からの点火時期θの遅角要求が緩和される。その結果、ノッキングが回避され、燃焼変動が抑制され、失火が回避される。更に、吸気二酸化炭素濃度CCO2が維持されている間は圧縮自着火燃焼が継続されるので、失火が回避される。また、圧縮自着火燃焼が継続されることにより、空燃比AFがリーン空燃比AFLと理論空燃比AFSとの間に変更されることによるNOxの発生増大が制限される。したがって、第2の切り換え制御により、燃焼モードの切り換え時にトルク変動を制限しつつ良好な燃焼を確保することができる。 As described above, in the second switching control, the second combustion mode is started in a state where the fresh air quantity QAE is reduced, so that the torque fluctuation at the time of switching the combustion mode is reduced. Moreover, since the engine output OPE is temporarily increased when the combustion mode is switched, the retardation requirement for the ignition timing θ is relaxed. Further, since the fresh air quantity QAE is reduced, the retardation request for the ignition timing θ from knocking and suppression of torque fluctuation is relaxed. As a result, knocking is avoided, combustion fluctuation is suppressed, and misfire is avoided. Further, since the compressed self-ignition combustion is continued while the intake carbon dioxide concentration CCO2 is maintained, misfire is avoided. Further, by continuing the compression self-ignition combustion, the increase in NOx generation due to the change of the air-fuel ratio AF between the lean air-fuel ratio AFL and the theoretical air-fuel ratio AFS is limited. Therefore, the second switching control can ensure good combustion while limiting torque fluctuations when switching the combustion mode.
なお、バッテリ27の充電量が比較的多いときに第2の切り換え制御が行われると、第2の切り換え制御における回生運転によって回生された電気エネルギをバッテリ27に蓄えることができないおそれがある。この場合、機関出力OPEの過剰分EXが十分に吸収されないおそれがある。また、バッテリ27の充電量が比較的少ないときに第1の切り換え制御が行われると、第1の切り換え制御における力行運転を行うのに必要な電気エネルギをバッテリ27が供給できないおそれがある。この場合、機関出力OPEの不足分SHが十分に補われないおそれがある。これに対し、本発明による実施例では、バッテリ27の充電量が比較的多いときに第1の切り換え制御が行われ、バッテリ27の充電量が比較的少ないときに第2の切り換え制御が行われる。したがって、バッテリ27の充電量にかかわらず、機関出力OPEを機関要求出力OPETに確実に維持することができる。
If the second switching control is performed when the charge amount of the
したがって、概念的に表すと、電子制御ユニット50は、バッテリ27の充電量があらかじめ定められた設定量よりも多いときに燃焼モードを第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えるべきときには、空燃比AFを維持し、新気量QAEを減少し、吸気二酸化炭素濃度CCO2を低下し、それにより内燃機関1の出力OPEが機関要求出力OPETに対し一時的に不足するようにし、その後、空燃比AFをほぼ理論空燃比AFSにステップ状に変化させるとともに火花点火燃焼を開始することにより第2の燃焼モードを開始し、このときの内燃機関1の出力OPEの一時的な不足分SHをモータジェネレータ21の力行運転により補い、
バッテリ27の充電量が設定量よりも少ないときに燃焼モードを第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えるべきときには、空燃比AFをリーン空燃比の範囲内で小さくし、新気量QAEを減少し、吸気二酸化炭素濃度CCO2をほぼ維持し、それにより内燃機関1の出力OPEが機関要求出力OPETに対し一時的に過剰となるようにし、その後、空燃比AFをほぼ理論空燃比AFSにステップ状に変化させるとともに火花点火燃焼を開始することにより第2の燃焼モードを開始し、このときの内燃機関1の出力OPEの一時的な過剰分EXをモータジェネレータ21の回生運転により吸収する、ように構成されている。
Therefore, conceptually, when the
When the combustion mode should be switched from the first combustion mode to the second combustion mode when the charge amount of the
図10は本発明による実施例の燃焼モードの切り換え制御を実行するためのルーチンを示している。図10を参照すると、ステップ100(図10)では、機関要求負荷が取得される。機関要求負荷は例えばアクセルペダル59の踏み込み量に基づいて算出される。続くステップ101では、機関要求負荷に基づいて、機関要求出力OPETが算出される。続くステップ102では、内燃機関1の燃焼モードを第1の燃焼モードから第2の燃焼モードに切り換えるべきか否かが判別される。すなわち、機関要求出力OPET及び機関要求出力増大率dOPETにより定まる動作点が図4に示される領域RX内に属するか否かが判別される。燃焼モードを切り換えるべきでないときには処理サイクルを終了する。燃焼モードを切り換えるべきときには次いでステップ103に進み、バッテリ27のSOCが取得される。続くステップ104では図5のマップを用いて下限値SOCLが算出される。続くステップ105ではバッテリ27のSOCが下限値SOCLよりも大きいか否かが判別される。SOC>SOCLのときには次いでステップ106に進み、第1の切り換え制御が実行される。第1の切り換え制御を実行するルーチンは図11に示されている。これに対し、SOC≦SOCLのときには次いでステップ107に進み、第2の切り換え制御が実行される。第2の切り換え制御を実行するルーチンは図12に示されている。
FIG. 10 shows a routine for executing the combustion mode switching control of the embodiment according to the present invention. Referring to FIG. 10, in step 100 (FIG. 10), the engine required load is acquired. The engine required load is calculated based on, for example, the amount of depression of the
第1の切り換え制御を実行するルーチンを示す図11を参照すると、ステップ110では新気量QAEが減少され、吸気二酸化炭素濃度CCO2が低下される。続くステップ111では吸気二酸化炭素濃度CCO2が設定値CCO2Xよりも低いか否かが判別される。CCO2≧CCO2Xのときには次いでステップ112に進み、機関出力OPEの不足分SHを補うためにモータジェネレータ21の力行運転が行われる。続くステップ113では、新気量QAE、吸気二酸化炭素濃度CCO2、及び点火時期θといった制御パラメータが第2の燃焼モードのそれぞれの目標値に一致しているか否かが判別される。制御パラメータが目標値に一致していないときには次いでステップ111に戻る。次いで、CCO2<CCO2Xになるとステップ111からステップ114に進み、第2の燃焼モードが開始される。すなわち、空燃比AFがほぼ理論空燃比にされ、火花点火燃焼が行われる。続くステップ115では上述の過渡制御が行われる。次いでステップ112に進み、モータジェネレータ21の力行運転が行われる。次いで、ステップ113に進み、制御パラメータが目標値に一致していないときにはステップ111に戻り、一致しているときには処理サイクルを終了する。すなわち、第1の切り換え制御が終了される。
With reference to FIG. 11, which shows a routine for executing the first switching control, in
第2の切り換え制御を実行するルーチンを示す図12を参照すると、ステップ120では空燃比AFが減少され、新気量QAEが減少され、吸気二酸化炭素濃度CCO2が低下される。続くステップ121では吸気二酸化炭素濃度CCO2が低下し始めたか否かが判別される。吸気二酸化炭素濃度CCO2がほぼ維持されているときには次いでステップ122に進み、機関出力OPEの過剰分EXを吸収するためにモータジェネレータ21の回生運転が行われる。続くステップ123では、制御パラメータが第2の燃焼モードのそれぞれの目標値に一致しているか否かが判別される。制御パラメータが目標値に一致していないときには次いでステップ121に戻る。次いで、吸気二酸化炭素濃度CCO2が低下し始めると、ステップ121からステップ124に進み、第2の燃焼モードが開始される。すなわち、空燃比AFがほぼ理論空燃比にされ、火花点火燃焼が行われる。続くステップ125では上述の過渡制御が行われる。次いでステップ122に進み、モータジェネレータ21の回生運転が行われる。次いで、ステップ123に進み、制御パラメータが目標値に一致していないときにはステップ121に戻り、一致しているときには処理サイクルを終了する。すなわち、第2の切り換え制御が終了される。
Referring to FIG. 12, which shows a routine for executing the second switching control, in
1 内燃機関
11 スロットル弁
17 EGR通路
18 EGR制御弁
21 モータジェネレータ
22 車軸
27 バッテリ
41 点火栓
50 電子制御ユニット
1
Claims (1)
前記車軸にトルク伝達可能に連結されたモータジェネレータであって、前記車軸のトルクを増大する力行運転と、前記車軸のトルクから電気エネルギを回生する回生運転とを実行可能に構成されているモータジェネレータと、
前記モータジェネレータが前記力行運転を実行するときに前記モータジェネレータに電気エネルギを供給し、前記モータジェネレータが前記回生運転を実行するときに前記モータジェネレータが回生した電気エネルギを蓄えるように構成されているバッテリと、
前記内燃機関の燃焼モードを機関運転状態に応じて前記第1の燃焼モードと前記第2の燃焼モードとの間で切り換えるように構成されている電子制御ユニットと、
を備え、
前記燃焼モードを前記第1の燃焼モードから前記第2の燃焼モードに切り換えるべき機関運転状態において、前記第2の燃焼モードでの新気量の目標値は前記第1の燃焼モードにおける新気量の目標値よりも少なく、かつ、前記第2の燃焼モードにおける吸気二酸化炭素濃度の目標値は前記第1の燃焼モードにおける吸気二酸化炭素濃度の目標値よりも低くなっており、
前記電子制御ユニットは更に、
前記バッテリの充電量があらかじめ定められた設定量よりも多いときに前記燃焼モードを前記第1の燃焼モードから前記第2の燃焼モードに切り換えるべきときには、空燃比を維持し、新気量を減少し、前記EGR制御弁を制御して吸気二酸化炭素濃度を低下し、それにより前記内燃機関の出力が機関要求出力に対し一時的に不足するようにし、その後、空燃比をほぼ理論空燃比にステップ状に変化させるとともに火花点火燃焼を開始することにより前記第2の燃焼モードを開始し、このときの前記内燃機関の出力の一時的な不足分を前記モータジェネレータの力行運転により補い、
前記バッテリの充電量が前記設定量よりも少ないときに前記燃焼モードを前記第1の燃焼モードから前記第2の燃焼モードに切り換えるべきときには、空燃比をリーン空燃比の範囲内で小さくし、新気量を減少し、前記EGR制御弁を制御して吸気二酸化炭素濃度をほぼ維持し、それにより前記内燃機関の出力が機関要求出力に対し一時的に過剰となるようにし、その後、空燃比をほぼ理論空燃比にステップ状に変化させるとともに火花点火燃焼を開始することにより前記第2の燃焼モードを開始し、このときの前記内燃機関の出力の一時的な過剰分を前記モータジェネレータの回生運転により吸収する、
ように構成されている、車両の制御装置。 An internal combustion engine that is connected to the axle so that torque can be transmitted, by changing the EGR gas amount arranged in the EGR passage and the EGR passage that connect the engine intake passage and the engine exhaust passage downstream of the throttle valve to each other. It is equipped with an EGR control valve that is configured to be able to change the intake carbon dioxide concentration, and has a combustion mode of the first combustion mode that performs compression self-ignition combustion under a lean air-fuel ratio, and an almost theoretical air-fuel ratio. An internal combustion engine that is configured to be switchable between a second combustion mode that performs spark ignition combustion with and
A motor generator that is connected to the axle so that torque can be transmitted, and is configured to be capable of performing power running operation that increases the torque of the axle and regenerative operation that regenerates electrical energy from the torque of the axle. When,
It is configured to supply electric energy to the motor generator when the motor generator executes the power running operation, and to store the regenerated electric energy by the motor generator when the motor generator executes the regenerative operation. With the battery
An electronic control unit configured to switch the combustion mode of the internal combustion engine between the first combustion mode and the second combustion mode according to the engine operating state.
With
In the engine operating condition to switch the combustion mode from the first combustion mode to the second combustion mode, the target value of the air volume in the second combustion mode the amount of fresh air in the first combustion mode The target value of the intake carbon dioxide concentration in the second combustion mode is lower than the target value of the intake carbon dioxide concentration in the first combustion mode.
The electronic control unit further
When the combustion mode should be switched from the first combustion mode to the second combustion mode when the charge amount of the battery is larger than a predetermined set amount, the air-fuel ratio is maintained and the fresh air amount is reduced. Then, the EGR control valve is controlled to reduce the intake carbon dioxide concentration so that the output of the internal combustion engine is temporarily insufficient with respect to the required output of the engine, and then the air-fuel ratio is stepped to almost the stoichiometric air-fuel ratio. The second combustion mode is started by changing the shape and starting spark ignition combustion, and the temporary shortage of the output of the internal combustion engine at this time is compensated by the power running operation of the motor generator.
When the combustion mode should be switched from the first combustion mode to the second combustion mode when the charge amount of the battery is less than the set amount, the air-fuel ratio is reduced within the range of the lean air-fuel ratio. The air volume is reduced and the EGR control valve is controlled to nearly maintain the intake carbon dioxide concentration so that the output of the internal combustion engine is temporarily excessive with respect to the engine required output, and then the air-fuel ratio is adjusted. The second combustion mode is started by changing the air-fuel ratio to almost the stoichiometric air-fuel ratio in a stepwise manner and starting spark ignition combustion, and the temporary excess of the output of the internal combustion engine at this time is regenerated by the motor generator. Absorb by
A vehicle control device that is configured to.
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