JP7347710B2 - Vehicle control method and vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の制御方法及び車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control method and a vehicle control device.
例えば、特許文献1には、周囲の温度が定格温度よりも低温の場合、スピンドルモータの回転負荷が増大していると推定して、コイルに過電流を供給してコイルの周囲の流体軸受けスリーブを昇温してスピンドルモータの回転負荷を低減させる技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses that when the ambient temperature is lower than the rated temperature, it is estimated that the rotational load of the spindle motor is increasing, and an overcurrent is supplied to the coil to prevent the fluid bearing from surrounding the coil. A technique has been disclosed for reducing the rotational load of a spindle motor by increasing the temperature of the spindle motor.
しかしながら特許文献1は、流体軸受けを使用したスピンドルモータの低温環境における回転負荷の抑制を目的としているにすぎない。 However, Patent Document 1 merely aims at suppressing the rotational load of a spindle motor using a hydrodynamic bearing in a low-temperature environment.
低温環境下においてモータ(電動機)を始動するものにおいては、モータ(電動機)の回転負荷を増加させないこと以外にも改善の余地がある。 In a device that starts a motor (electric motor) in a low-temperature environment, there is room for improvement other than not increasing the rotational load of the motor (electric motor).
本発明の車両は、グリースで潤滑された転がり軸受に支持されたロータ軸を有する電動機によってキャニスタをパージするパージポンプを駆動し、上記電動機の温度が所定温度よりも低いとき当該電動機の暖機制御を実施することを特徴としている。 The vehicle of the present invention drives a purge pump for purging a canister by an electric motor having a rotor shaft supported by rolling bearings lubricated with grease, and when the temperature of the electric motor is lower than a predetermined temperature, warm-up control of the electric motor is performed. It is characterized by carrying out.
本発明によれば、電動機及び電動機周囲の温度が上昇し、電動機のロータ軸を支持する転がり軸受を潤滑するグリースの温度も上昇する。 According to the present invention, the temperature of the electric motor and the surrounding area of the electric motor increases, and the temperature of the grease that lubricates the rolling bearing that supports the rotor shaft of the electric motor also increases.
これにより、転がり軸受は、グリースの粘度が低下するため、各部(例えば転動体)の摺動が円滑となり、異音の発生や製品寿命の悪化を抑制することができる。 As a result, since the viscosity of the grease in the rolling bearing is reduced, each part (for example, the rolling elements) can slide smoothly, and it is possible to suppress generation of abnormal noise and deterioration of product life.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings.
図1は、本発明が適用された車両に搭載された内燃機関1のシステム構成を模式的に示した説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the system configuration of an internal combustion engine 1 installed in a vehicle to which the present invention is applied.
内燃機関1は、ピストン2の往復直線運動をクランクシャフト3の回転運動に変換して動力として取り出すいわゆるレシプロ式の内燃機関である。内燃機関1は、空燃比を変更可能に構成されている。
The internal combustion engine 1 is a so-called reciprocating internal combustion engine that converts reciprocating linear motion of a
内燃機関1は、吸気通路4と排気通路5を有している。吸気通路4は、吸気弁6を介して燃焼室7に接続されている。排気通路5は、排気弁8を介して燃焼室7に接続されている。
Internal combustion engine 1 has an
内燃機関1は、燃焼室7内に燃料(例えばガソリン)を直接噴射する燃料噴射弁9を有している。燃料噴射弁9から噴射された燃料は、燃焼室7内で点火プラグ10により点火される。
The internal combustion engine 1 includes a
吸気通路4には、吸気中の異物を捕集するエアクリーナ11と、吸入空気量を検出するエアフローメータ12と、エンジンコントロールユニット(ECU)13からの制御信号によって開度が制御される電動の第1スロットル弁14及び第2スロットル弁15と、が設けられている。
The
エアフローメータ12は、第2スロットル弁15の上流側に配置されている。エアフローメータ12は、温度センサを内蔵したものであって、吸気温度を検出可能となっている。エアクリーナ11は、エアフローメータ12の上流側に配置されている。
第1スロットル弁14は、後述するコンプレッサ22の下流側に位置し、負荷に応じて内燃機関1の吸入空気量(吸気量)を制御する。第2スロットル弁15は、後述するコンプレッサ22の上流側に位置し、このコンプレッサ22の上流側における吸気圧力を制御する。
The
排気通路5には、マニホールド触媒18と、マニホールド触媒18よりも容量の大きい床下触媒19と、が設けられている。
The
マニホールド触媒18は、例えば三元触媒からなっている。三元触媒は、内燃機関1から排出された排気を浄化するものであり、空気過剰率が略「1」のとき、すなわち排気空燃比が略理論空燃比となるときに、流入する排気中のHC、CO、NOxの三成分の浄化率が揃って高くなるものである。
The
床下触媒19は、例えば三元触媒からなり、マニホールド触媒18よりも下流側に位置している。床下触媒19は、車両のエンジンルームから比較的離れた車両の床下等の位置に設けられている。
The
内燃機関1は、吸気通路4に設けられたコンプレッサ22と排気通路5に設けられた排気タービン23とを同軸上に備えた排気タービン式の過給機(ターボ過給機)21を有している。コンプレッサ22は、第1スロットル弁14の上流側で、かつ第2スロットル弁15よりも下流側に配置されている。排気タービン23は、マニホールド触媒18よりも上流側に配置されている。
The internal combustion engine 1 has an exhaust turbine type supercharger (turbo supercharger) 21 that includes a
吸気通路4には、リサーキュレーション通路24が接続されている。リサーキュレーション通路24は、その一端(上流側端)がコンプレッサ22の上流側で吸気通路4に接続され、その他端(下流側端)がコンプレッサ22の下流側で吸気通路4に接続されている。
A
リサーキュレーション通路24には、コンプレッサ22の下流側からコンプレッサ22の上流側へ過給圧を解放可能な電動のリサーキュレーション弁25が配置されている。リサーキュレーション弁25は、ECU13によって開閉が制御される。なお、リサーキュレーション弁25としては、コンプレッサ22下流側の圧力が所定圧力以上となったときのみ開弁するようないわゆる逆止弁を用いることも可能である。
An
吸気通路4には、コンプレッサ22の下流側に、コンプレッサ22により圧縮(加圧)された吸気を冷却して充填効率を上げるインタクーラ26が設けられている。インタクーラ26は、リサーキュレーション通路24の下流側端よりも下流側に位置するとともに、第1スロットル弁14よりも上流側に位置している。
The
排気通路5には、排気タービン23を迂回して排気タービン23の上流側と下流側とを接続する排気バイパス通路27が接続されている。排気バイパス通路27の下流側端は、マニホールド触媒18よりも上流側の位置で排気通路5に接続されている。排気バイパス通路27には、排気バイパス通路27内の排気流量を制御する電動のウエストゲート弁28が配置されている。ウエストゲート弁28は、排気タービン23に導かれる排気ガスの一部を排気タービン23の下流側にバイパスさせることが可能であり、内燃機関1の過給圧を制御可能なものである。ウエストゲート弁28は、ECU13によって開閉が制御される。
The
また、内燃機関1は、排気通路5から排気の一部をEGRガスとして吸気通路4へ導入(還流)する排気還流(EGR)が実施可能なものであって、排気通路5から分岐して吸気通路4に接続されたEGR通路29を有している。EGR通路29は、その一端がマニホールド触媒18と床下触媒19との間の位置で排気通路5に接続され、その他端が第2スロットル弁15の下流側となりコンプレッサ22の上流側となる位置で吸気通路4に接続されている。このEGR通路29には、EGR通路29内のEGRガスの流量を制御する電動のEGR弁30と、EGRガスを冷却可能なEGRクーラ31と、が設けられている。EGR弁30は、ECU13によって開閉が制御される。
Further, the internal combustion engine 1 is capable of performing exhaust gas recirculation (EGR) in which a part of the exhaust gas is introduced (recirculated) from the
なお、図1中の符号32は、吸気通路4のコレクタ部である。吸気通路4は、内燃機関1が多気筒内燃機関であれば、コレクタ部32よりも下流側が吸気マニホールドとして気筒毎に分岐する。
Note that the
ECU13は、CPU、ROM、RAM及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータである。 The ECU 13 is a well-known digital computer equipped with a CPU, ROM, RAM, and input/output interface.
ECU13には、上述したエアフローメータ12の検出信号のほか、内燃機関1の冷却水の温度を検出する水温センサ33等の各種センサ類の検出信号が入力されている。
In addition to the detection signal from the
そして、ECU13は、各種センサ類の検出信号に基づいて、燃料噴射弁9から噴射される燃料の噴射量や噴射時期、内燃機関1(点火プラグ10)の点火時期、吸入空気量等を最適に制御するとともに、内燃機関1の空燃比を制御している。
Then, the
また、ECU13は、内燃機関1の始動時の吸気温度や冷却水温度を用いて、後述する電動機44の温度を推定可能となっている。
Furthermore, the
吸気通路4には、燃料タンク35で発生した蒸発燃料を導入するパージ通路36が接続されている。パージ通路36は、その一端が第2スロットル弁15の上流側で吸気通路4に接続され、その他端がキャニスタ37に接続されている。
A
キャニスタ37は、密閉容器内に活性炭などの吸着剤を充填したもので、上述したパージ通路36と、燃料タンク35内で発生した蒸発燃料を導入する蒸発燃料導入通路38と、外部の空気を導入可能な新気導入通路39と、が接続されている。新気導入通路39は、例えば、大気開放されている。
The
パージ通路36には、パージ通路36内を負圧にして蒸発燃料を吸引するパージポンプ41と、パージポンプ41の下流側(吸気通路4側)に位置するパージ制御弁42とが設けられている。パージポンプ41は、電動機44を駆動源としている。パージ制御弁42は、ECU13からの指令により開弁する。吸気通路4に導入される蒸発燃料量は、パージ制御弁42の開閉により制御される。
The
蒸発燃料は、パージ制御弁42が開弁しているとき吸気通路4に導入され、内燃機関1のシリンダ内で燃焼処理される。
The evaporated fuel is introduced into the
ここで、パージポンプ41を駆動する電動機44は、図2、図3に示すように、ECU13からの指令により制御される。
Here, the
図2は、本発明が適用された車両に搭載された電動機44の制御の流れを示すブロック図である。図3は、本発明が適用された車両に搭載された電動機44を模式的に示した説明図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the flow of control of the
図2に示すように、電動機44は、ECU13からの指令を受けたドライバ45によって制御される。ドライバ45は、ECU13からの指令に基づいて電動機44の回転を制御する。ECU13は、エアフローメータ12で検出された吸気温度や水温センサ33で検出された冷却水温度等に基づいてドライバ45に電動機44の制御指令を出力する。つまり、ECU13及びドライバ45は、電動機44を制御する制御部に相当する。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、電動機44は、ロータ47と、ロータ47の外周側に位置するステータ48、ロータ47を回転可能に支持する一対の転がり軸受49と、から大略構成されている。電動機44は高回転で使用されるため、ロータ47の軸受に転がり軸受49が用いられている。
As shown in FIG. 3, the
ロータ47は、パージポンプ41の入力軸(図示せず)に接続されたロータ軸47aと、ロータ軸47aに同心に取り付けられた円筒状のロータコア47bと、を有している。ロータコア47bは、永久磁石を用いて形成され、ロータ軸47aに固定されている。
The
ステータ48は、ティース(図示せず)に導電性の巻線(導線)を巻回してなる複数のコイル50によって構成される。
The
一対の転がり軸受49は、ロータコア47bを挟み込むように配置され、ロータ軸47aを回転可能に支持している。
A pair of rolling
コイル50への通電は、上述したドライバ45によって制御される。ドライバ45は、例えば電動機44の複数のコイル50が順番に励磁するように電動機44に供給される電流を制御することで電動機44のロータ47を回転させ、電動機44の回転を制御する。また、ドライバ45は、電動機44の複数のコイル50のうち少なくとも一つに大電流を短時間(例えば数秒)流すことで電動機44のロータ47を回転させずに大電流を流したコイル50を昇温させる制御が可能となっている。
Energization to the
転がり軸受49は、グリースによって潤滑されるものであって、例えば玉軸受やローラ軸受からなっている。転がり軸受49を潤滑するグリースには、例えば増ちょう剤にウレア成分を含んだウレアグリースが用いられている。
The rolling
電動機44は、パージポンプ41を通常運転する際、予め設定された通常電流値(所定値)の電流が供給されて高速回転する。低温環境下においては、転がり軸受49を潤滑するグリースの粘度は高くなる。転がり軸受49は、グリースの粘度が高くなると摺動性が低下し、異音の発生や製品寿命の悪化を招く虞がある。
When the
高速回転する電動機44の転がり軸受49の軸受寿命を向上させるためには、ウレアグリースが有効である。しかし、ウレアグリースは、増ちょう剤からなるミセル粒子(いわゆるダマ)を生成しやすい。ミセル粒子は、低温環境下で粘度が高くなり、転がり軸受49の転動体(図示せず)の摺動性を悪化させ、異音を発生させる虞がある。
Urea grease is effective in improving the bearing life of the rolling
そこで、内燃機関1の始動時に電動機44の温度が予め設定された所定温度よりも低い場合には、電動機44の温度を上昇させるように、電動機44の暖機制御を所定時間実施する。
Therefore, if the temperature of the
電動機44の温度が低い場合は、転がり軸受49を潤滑するグリースの温度も低いと想定される。転がり軸受49を潤滑するグリースの温度は、電動機44の温度が高くなれば上昇する。
When the temperature of the
内燃機関1の始動時の電動機44の温度は、内燃機関1の始動時の吸気温度や冷却水温度を用いてECU13で推定可能となっている。
The temperature of the
電動機44の暖機制御は、電動機44が回転しないように電動機44に上記通常電流値よりも大きい電流を流す通電動作と、極低回転で電動機44を回転させる回転動作と、を交互に繰り返し実施する制御である。
The warm-up control of the
上記通電動作は、電動機44の複数あるコイル50の内の少なくとも一つに上記通常電流値よりも大きい電流を短時間(例えば数秒)流すことで当該コイル50を発熱させる。上記通電動作は、発電したコイル50の周囲の温度を昇温させ、ひいては転がり軸受49を潤滑するグリースの温度を昇温させて粘度を低下させる。
In the energizing operation, a current larger than the normal current value is passed through at least one of the plurality of
上記回転動作における極低回転とは、パージポンプ41を通常運転する際の電動機44の回転数よりも低く、グリースの粘度が高くても異音が発生しない回転数である。電動機44は、上記回転動作によりロータ軸47aが例えば一回転する。なお、電動機44は、上記回転動作によりロータ軸47aが例えば1回転以上してもよい。上記回転動作は、異音の発生を抑制しつつグリース内のミセル粒子をせん断分解する。
The extremely low rotation speed in the rotational operation is lower than the rotation speed of the
電動機44の暖気制御を実施することで、電動機44及び電動機44周囲の温度が上昇し、ロータ軸47aを支持する転がり軸受49を潤滑するグリースの温度も上昇する。
By performing warm-up control of the
これにより、転がり軸受49は、グリースの粘度が低下するため、各部(例えば転動体)の摺動が円滑となり、異音の発生を抑制し、製品寿命を向上させることができる。
As a result, since the viscosity of the grease in the rolling
また、グリースをウレアグリースにした場合には、電動機44を極低回転で回転させることで、増ちょう剤のミセル粒子がせん断分解され、結果的に低温環境で電動機44を作動させた際の異音発生を抑制することができる。つまり、転がり軸受49は、ウレアグリースを使用しても製品寿命(軸受寿命)の向上と静粛性能の向上を両立することができる。
In addition, when the grease is urea grease, by rotating the
電動機44の暖機制御は、内燃機関1の始動時における電動機44の温度に応じて設定される所定時間の間連続して実施される。つまり、電動機44の電動制御は、電動機44の温度が低いほど長く実施する。
Warm-up control of the
これによって、電動機44の暖気制御は、電動機44の温度に応じて効率良く実施することができる。
Thereby, the warm-up control of the
電動機44の暖機制御の実施中は、パージ制御弁42が閉じられている。電動機44の暖気制御の実施中は、パージポンプ41は通常運転しておらず、パージ制御弁42を開いたときに吸気通路4に導入される蒸発燃料量が不安定で内燃機関1の空燃比制御が困難となる。
While the
これによって、内燃機関1は、電動機44の暖機制御の実施中も精度良く空燃比制御を実施できる。
Thereby, the internal combustion engine 1 can accurately control the air-fuel ratio even while the
図4は、上述した実施例における車両の制御の流れを示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing the flow of vehicle control in the embodiment described above.
ステップS1では、内燃機関1が始動したか否かを判定する。内燃機関1の始動時には、ステップS2へ進む。ステップS2では、吸気温度、冷却水の温度を検出する。ステップS3では、吸気温度及び冷却水温度を用いて算出した電動機44の温度が所定温度以上あるか否かを判定する。電動機44の温度が所定温度未満である場合には、ステップS4へ進む。電動機44の温度が所定温度以上である場合には、ステップS6へ進む。ステップS4では、パージ制御弁42を閉弁する。つまり、パージ制御弁42の通常制御を禁止する。ステップS5では、電動機44の暖機制御を所定時間の間連続して実施する。ステップS6では、パージ制御弁42及びパージポンプ41(電動機44)を通常制御する。パージ制御弁42は、所定のパージ条件が成立するとパージ制御弁42を開弁する通常制御を実施する。パージポンプ41は、内燃機関1の運転中で電動機44の暖機制御が実施されていない場合に、電動機44に上記通常電流値の電流を通電して駆動する通常制御が実施される。パージ制御弁42は、通常制御中、例えば内燃機関1の吸入空気量の増加に応じて吸気通路4に導入される蒸発燃料ガスが増加するよう制御される。
In step S1, it is determined whether the internal combustion engine 1 has started. When starting the internal combustion engine 1, the process advances to step S2. In step S2, intake air temperature and cooling water temperature are detected. In step S3, it is determined whether the temperature of the
以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes can be made without departing from the spirit thereof.
例えばECU13は、内燃機関1始動時の吸気温度や冷却水温度を用いて、内燃機関1の始動時に転がり軸受49を潤滑するグリースの温度を推定するようにしてもよい。そして、内燃機関1の始動時に転がり軸受49を潤滑するグリースの温度が所定温度以下の場合に、電動機44の暖機制御を実施するようにしてもよい。
For example, the
電動機44の暖機制御は、内燃機関1の始動時ではなく、例えば転がり軸受49を潤滑するグリースの温度が所定温度よりも低い場合に実施するようにしてもよい。この場合には、例えば電動機44の温度または転がり軸受49を潤滑するグリースの温度を検出する温度センサを別途設け、転がり軸受49を潤滑するグリースの温度を内燃機関1の始動時以外にも検知(推定)できるようにすればよい。
The warm-up control of the
電動機44の暖機制御は、内燃機関1の始動時の温度によらず、内燃機関1の始動時に所定時間の間連続して実施するようにしてもよい。つまり、内燃機関1の始動時に電動機44の暖機制御を実施する場合、暖機制御の実施時間は、内燃機関1の始動時の電動機44の温度によらず一定としてもよい。
The warm-up control of the
電動機44の暖機制御は、例えば上記通電動作と上記回転動作とを同時に実施することを間隔を空けて所定時間の間繰り返し行うようにしてもよい。すなわち、上記通電動作において、電動機44は、上記通常電流値よりも大きい電流を流した際に回転してもよい。但し、この場合の回転は、グリースの粘度が高くても異音が発生しない回転数での回転となる。
The warm-up control of the
Claims (5)
上記電動機の温度が所定温度よりも低いとき、上記電動機が回転しないように上記電動機に上記パージポンプを駆動する際に流す電流よりも大電流を流す通電動作と、極低回転で上記電動機を回転させる回転動作と、を交互に繰り返す上記電動機の暖機制御を実施する車両の制御方法。In a vehicle control method for driving a purge pump that purges a canister by an electric motor having a rotor shaft supported by rolling bearings lubricated with grease,
When the temperature of the electric motor is lower than a predetermined temperature, an energizing operation is performed in which a current is passed through the electric motor that is larger than the current that is applied when driving the purge pump so that the electric motor does not rotate, and the electric motor is rotated at an extremely low rotation speed. A vehicle control method for performing warm-up control of the electric motor by alternately repeating a rotating operation.
上記電動機の暖機制御の実施中は、上記パージ制御弁を閉じる請求項1または3に記載の車両の制御方法。The evaporated fuel in the canister is introduced into the intake passage of an internal combustion engine mounted on a vehicle through a purge passage equipped with a purge control valve,
4. The vehicle control method according to claim 1, wherein the purge control valve is closed during warm-up control of the electric motor.
上記パージポンプを駆動する電動機と、
上記電動機を制御する制御部と、を備え、
上記電動機は、グリースで潤滑された転がり軸受に支持されるロータ軸を有し、
上記制御部は、上記電動機の温度が所定温度よりも低いとき、上記電動機が回転しないように上記電動機に上記パージポンプを駆動する際に流す電流よりも大電流を流す通電動作と、極低回転で上記電動機を回転させる回転動作と、を交互に繰り返す上記電動機の暖機制御を実施する車両の制御装置。a purge pump for purging the canister;
an electric motor that drives the purge pump;
A control unit that controls the electric motor,
The electric motor has a rotor shaft supported by rolling bearings lubricated with grease,
When the temperature of the electric motor is lower than a predetermined temperature, the control unit performs an energizing operation in which a current larger than the current that is applied to drive the purge pump is passed through the electric motor so that the electric motor does not rotate when the temperature of the electric motor is lower than a predetermined temperature; A control device for a vehicle that performs warm-up control of the electric motor by alternately repeating a rotation operation of rotating the electric motor.
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