JPH11350997A - ハイブリッド原動機のトルク変動制御装置 - Google Patents
ハイブリッド原動機のトルク変動制御装置Info
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Abstract
おいて、エンジンのトルク変動を精度良く抑制できる。 【解決手段】 エンジンの出力軸にトルクを付与するモ
ータジェネレータを備えるハイブリッド原動機におい
て、エンジンの運転状態に応じて発生トルクを演算する
発生トルク演算部81と、エンジンの回転速度に応じて
慣性トルクを演算する慣性トルク演算部82と、エンジ
ンの出力トルクと慣性トルクに応じて出力軸が発生する
脈動補償トルクを演算する脈動補償トルク演算部83と
を備え、脈動補償トルクが得られるようにモータジェネ
レータの駆動または発電を制御する。
Description
機のトルク変動制御装置の改良に関するものである。
燃焼圧力を出力軸のトルクに変換するエンジンは、出力
軸に周期的なトルク変動が生じるが、このトルク変動を
抑制するため、出力軸に電動機(モータジェネレータ)
を結合してトルク変動を抑制するようにしたハイブリッ
ド原動機が知られている。
て、例えば特開昭62−255534号公報に開示され
たものは、エンジンの出力軸に歪ゲージを設け、歪ゲー
ジの出力に基づいてエンジンの出力軸のトルク変動を抑
制するように電動機の駆動または発電を制御するように
なっている。
示されたものは、エンジン回転速度と吸気圧に基づいて
発生トルクを算出し、算出された発生トルクと逆位相の
トルクを電動機に発生させるようになっている。
うな従来のハイブリッド原動機のトルク変動制御装置に
あっては、歪ゲージを設けることにより製品のコストア
ップを招くばかりか、歪ゲージの出力を処理するのに時
間がかかり、電動機の制御応答性を確保することが難し
いという問題点が考えられる。
て発生トルクを算出したのでは、エンジンの点火時期や
空燃比の変化に伴う発生トルク変動に対応できないとい
う問題点が考えられる。
のであり、エンジンのトルク変動を精度良く抑制できる
ハイブリッド原動機のトルク変動制御装置を提供するこ
とを目的とする。
したガスにより駆動される可動部材を介して出力軸にト
ルクを付与するエンジンと、出力軸にトルクを付与する
モータジェネレータとを備えるハイブリッド原動機に適
用する。
載の発明は、エンジンの運転状態に応じて発生トルクを
演算する発生トルク演算部81と、エンジンの回転速度
に応じて慣性トルクを演算する慣性トルク演算部82
と、エンジンの出力トルクと慣性トルクに応じて出力軸
が発生する脈動補償トルクを演算する脈動補償トルク演
算部83とを備え、脈動補償トルクが得られるようにモ
ータジェネレータの駆動または発電を制御する。
ルク変動制御装置は、4サイクル式エンジンに適用し、
発生トルク演算部81が出力軸が90deg回転する毎
に発生トルクの平均値を演算する。
ルク変動制御装置は、4サイクル式エンジンに適用し、
発生トルク演算部81が出力軸が720deg回転する
毎に発生トルク決定時期を迎え、発生トルク決定時期に
発生トルクを演算するデータとなる運転条件を更新す
る。
ルク変動制御装置は、4サイクル式エンジンに適用し、
発生トルク演算部81が発生トルク決定時期より出力軸
が180deg回転する前に検出された運転状態に基づ
いて発生トルクを演算する。
ルク変動制御装置は、4サイクル式エンジンに適用し、
発生トルク演算部81が排気行程の発生トルクの平均値
を運転条件によらず一定値とする。
ルク変動制御装置において、発生トルク演算部81は、
発生トルクを正規化した特性を出力軸が180deg回
転する毎に設定して発生トルクを連続的に演算する。
ルク変動制御装置において、発生トルク演算部81は、
発生トルクを最大発生トルクを基に正規化する。
ルク変動制御装置において、脈動補償トルク演算部81
は、脈動補償トルクをエンジンの出力トルクと慣性トル
クの和に−1を乗じた値とする。
ルク変動制御装置において、脈動補償トルク演算部81
は、脈動補償トルクをモータジェネレータの最大出力以
下に制限する。
トルク変動制御装置において、脈動補償トルク演算部8
1は、モータジェネレータの最大出力をモータジェネレ
ータの回転数と温度に応じて設定する。
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。
トルク変動制御装置は、エンジンの出力トルクと慣性ト
ルクに応じて出力軸が発生する脈動補償トルクを演算す
ることにより、エンジンのトルク変動を精度良く抑制で
きる。
のトルク変動制御装置は、4サイクル式エンジンの発生
トルクの変動を十分な精度で演算できる。
動機のトルク変動制御装置は、発生トルクを正規化して
連続的に演算することにより、歪ゲージ等を用いること
なく、エンジンのトルク変動を有効に抑えられる。
ルク変動制御装置は、脈動補償トルクをエンジンの出力
トルクと慣性トルクの和に−1を乗じた値とすることに
より、エンジンのトルク変動を精度良く抑制できる。
原動機のトルク変動制御装置は、脈動補償トルクがモー
タジェネレータの最大出力を超えることを回避できる。
図面に基づいて説明する。
4サイクル式の火花点火エンジン1は、シリンダ6で往
復動するピストン5を介して燃焼圧力をクランク軸のト
ルクに変換する。すなわち、ピストン5が下降する吸気
行程で各吸気弁2が開かれるのに伴って吸気通路3から
シリンダ6に吸気(混合気)を吸入し、続く圧縮行程で
この混合気をピストン5で圧縮して、点火プラグ16で
着火燃焼させて続く膨張行程でピストン5を下降させ、
更にピストン5が上昇する圧縮行程で排気弁7が開かれ
るのに伴って排気を排気通路8から排出し、これらの各
行程が連続して繰り返される。
トルバルブ17が設けられる。電制スロットルバルブ1
7はステップモータ18を介して開閉駆動され、その開
度がコントロールユニット13により電子制御される。
コントロールユニット13は、総合コントロールユニッ
トから入力されるアクセル開度等に基づいて求めた目標
エンジントルク(軸トルク)信号に応じて吸入空気量を
制御する。なお、火花点火式エンジン1に代えてディー
ゼルエンジンを用いてもよい。ディーゼルエンジンの場
合、燃料噴射量を調節することによりエンジントルクを
制御でき、電制スロットルバルブが不要となる。
ェクタ4が設けられる。コントロールユニット13は、
エアフロメータ10で検出される吸気量Qaと、スロッ
トルセンサー12で検出されるスロットル開度TVO
と、クランク角センサー11で検出されるエンジン回転
数Neおよびエンジン回転の位相と、O2センサー19
で検出される排気中の酸素濃度に応じた信号と、冷却水
温度センサー21で検出される冷却水温度Tw等を入力
し、インジェクタ4からの燃料の噴射と停止および燃料
噴射量を調節するとともに、点火プラグ6の点火時期を
調節する。
ように、エンジン1の発生トルクは、電磁クラッチ5
0、無段変速機57、図示しない差動装置等を介して駆
動輪に伝えられる。エンジン1のクランク軸に結合され
た出力軸52と無段変速機57の入力軸51との間に電
磁クラッチ50が介装される。なお、電磁クラッチ50
にかえてトルクコンバータ、乾式単板クラッチ、湿式多
板クラッチ等を設けてもよい。
として入力軸51の出力側に接続されたプライマリプー
リ56と、駆動軸に連結されたセカンダリプーリ66を
備え、これら可変プーリはVベルト64によって連結さ
れている。無段変速機57の変速比は、CVTコントロ
ールユニット41からの指令に応動する油圧コントロー
ルバルブ43によって制御される。無段変速機57は、
プライマリプーリ56のV字状プーリ溝の幅を縮小すれ
ば、セカンダリプーリ66側のVベルト64の接触半径
は大きくなるので、大きな変速比を得ることができる。
変速機57のプライマリプーリ56の回転数Npriを
検出するプライマリプーリ回転数センサー46、セカン
ダリプーリ66の回転数Nsecを検出するセカンダリ
プーリ回転数センサー47からの信号と、インヒビター
スイッチ48からのセレクト位置、運転者が操作するア
クセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度、ブレ
ーキペダルの踏み込み時にONとなるブレーキスイッチ
信号、車速信号を読み込み、総合コントロールユニット
71から入力される目標変速比信号に応じて無段変速機
57の変速比を制御する。
て、無段変速機57の入力軸51にモータジェネレータ
(M/G)70が結合される。電磁クラッチ50の締結
時はエンジン1とモータジェネレータ70が車両の推進
源となり、電磁クラッチ50の解放時はモータジェネレ
ータ70のみが車両の推進源となる。
タジェネレータ70の発生トルクが総合コントロールユ
ニットから入力される目標モータジェネレータトルクと
なるように、モータジェネレータ70の電流をインバー
タ72を介して制御する。
または三相誘導電動機などの交流機であり、インバータ
72は力行作動時にバッテリ73の直流充電電力を交流
電流に変換してモータジェネレータ70へ供給するとと
もに、回生作動時にモータジェネレータ70の交流発電
電力を直流電流に変換してバッテリ73を充電する。
のピストン5が各シリンダ6で往復動して燃焼圧力をエ
ンジン出力軸52のトルクに変換する構造のため、エン
ジン出力軸52に周期的なトルク変動が生じる。
は、運転条件に応じて各シリンダ6に吸入される混合気
の空燃比を、ストイキ(理論空燃比)、ストイキより大
きなリーン空燃比、ストイキより小さいリッチ空燃比に
するように、インジェクタ4の燃料噴射量を制御する。
さらに、エンジンコントロールユニット13は、所定の
気筒休止条件で一部気筒への燃料の供給が停止される。
すなわち、気筒休止条件では、F/C気筒への燃料の供
給が停止され、燃焼気筒へのみ燃料が供給される。この
空燃比制御や気筒休止制御が行われることによってもエ
ンジン出力軸52に発生するトルク変動の特性が変わ
る。
は、エンジン1のトルク変動を抑制するように、モータ
ジェネレータ70の駆動または発電を制御する。
ニット71は、エンジンコントロールユニット13から
送られるエンジン1の運転状態に応じて発生トルクを演
算する発生トルク演算部81と、クランク角センサー1
1で検出されるエンジン回転数Neおよびエンジン回転
の位相に応じて慣性トルクを演算する慣性トルク演算部
82と、演算された発生トルクと慣性トルクの和に応じ
てエンジン出力軸52のトルク変動を抑制するモータジ
ェネレータ70の脈動補償トルクを演算する脈動補償ト
ルク演算部83とを備える。
ロールユニット13から送られる吸入空気量、混合気の
空燃比、点火時期、気筒番号、燃料供給停止(F/C)
信号等を入力し、各気筒別に発生トルクの演算し、算出
された全気筒の発生トルクを加算して求める。
20deg回転する毎に発生トルク決定時期を迎え、こ
の発生トルク決定時期に発生トルクを演算するデータと
なる運転条件を更新する。発生トルク決定時期は、吸気
弁2が閉弁してシリンダ6に対する吸気の導入が略終了
する、吸気行程でピストンが上死点に到達するクランク
角とする。
時期より180deg前に検出された吸入空気量Qaに
基づいて発生トルクを演算する。これは、エアフロメー
タ10は吸気通路3の上流側に介装されているので、エ
アフロメータ10で検出される吸入空気量が実際に各シ
リンダ6に吸入されるまでにエンジン1は180deg
程度回転することに対応している。
に、各気筒別に各行程90deg毎の発生トルクの平均
値を演算する。例えば、第3気筒の場合、吸気行程の前
半(0〜90deg)の発生トルクの平均値C3i1、
吸気行程の後半(0〜180deg)の発生トルクの平
均値C3i2、圧縮行程の前半(180〜270de
g)の発生トルクの平均値C3c1、圧縮行程の後半
(270〜360deg)の発生トルクの平均値C3c
2、膨張行程の前半(360〜450deg)の発生ト
ルクの平均値C3b1、膨張行程の後半(450〜54
0deg)の発生トルクの平均値C3b2、排気行程の
前半(540〜630deg)の発生トルクの平均値C
3e1、排気行程の後半(630〜720deg)の発
生トルクの平均値C3e2をそれぞれ算出する。
半、後半における発生トルクの平均値C3e1、C3e
2は運転条件によらず常に一定値とする。
射量Tp(=Qa/Ne)等に応じて発生トルクを設定
した特性を示している。燃料噴射量Tpすなわち吸入空
気量Qaが増大するのに伴って、吸気行程と圧縮行程お
よび膨張行程において正の発生トルクが増大し、圧縮行
程において負の発生トルクが増大するが、排気行程にお
いて発生トルクは略一定である。また、空燃比がリーン
からリッチに変化するのに伴って、膨張行程において正
の発生トルクは増大するが、他の行程において発生トル
クは略一定である。さらに、点火時期が変化した場合、
膨張行程において発生トルクは増減するが、他の行程に
おいて発生トルクは略一定である。
に、90deg毎に慣性トルクTNEの平均値を演算す
る。
性トルクTNEを設定した特性を示している。エンジン
回転数Neが高まるのに伴って慣性トルクTNEは増大
する。慣性トルクTNEはエンジン1が90deg回転
する毎に正負が反転するエンジン回転の関数として表せ
る。
発生トルクと慣性トルクTNEの和に−1を乗じた脈動
補償トルクSUM#を90deg毎に演算して更新す
る。発生トルクと慣性トルクTNEの和に−1を乗じる
ことにより、エンジン出力軸51のトルク変動分に対し
て絶対値が等しく正負が逆転したトルクがモータジェネ
レータ70に発生し、エンジン出力軸51のトルク変動
を打ち消すことができる。
ネレータ70が発生すべき脈動補償トルクSUM#はモ
ータジェネレータ70の最大出力以下に制限される。モ
ータジェネレータ70の最大出力は、回転数、温度、バ
ッテリ73の残量に応じて設定される。
ルユニット71において実行される制御プログラムを示
しており、これは一定周期で実行される。
て、燃料噴射量Tp、混合気の空燃比LMD(等量比補
正係数)、エンジン回転数Ne、点火時期、気筒番号、
燃料供給停止(F/C)信号等を読込むとともに、燃焼
気筒を判別する。ステップS2にて、各気筒別に発生ト
ルクC#c1〜C#i2を運転条件に応じて演算し更新
する。ステップS3にて、慣性トルクTNEをエンジン
回転数Neに応じて演算し更新する。ステップS4にて
演算された発生トルクと慣性トルクTNEの和に−1を
乗じた脈動補償トルクSUM#を90deg毎に演算し
て更新する。ステップS5にて、算出された脈動補償ト
ルクSUM#がモータジェネレータ70の最大出力を超
えないように制限して、本ルーチンを終了する。
83は、各気筒の発生トルクを正規化した特性を出力軸
52が180deg回転する毎に設定し、正規化された
特性に推定される各気筒の最大発生トルクを積算するこ
とにより各気筒の発生トルクを連続的に演算してもよ
い。各気筒の最大発生トルクは各気筒の吸気量、空燃
比、点火時期等を基に演算する。
発生トルクを測定した結果であるが、この特性を180
deg毎の最大発生トルクで正規化すると、図12に示
すように、どの特性も互いに略一致する。この正規化さ
れた特性を記憶し、各気筒の吸気量、空燃比、点火時期
等から推定される最大発生トルク倍することで発生トル
クの連続データが得られる。
ンが異なるのみであるから、これも同様に連続データと
して記憶できる。
ルクのデータの和に−1を乗じた脈動補償トルクを演算
する。これにより、脈動補償トルクが連続して演算され
るので、エンジン出力軸51のトルク変動を歪ゲージを
用いた場合と同様に連続して抑制できる。
図。
クの関係を示す特性図。
クの関係を示す特性図。
クの関係を示す特性図。
クの関係を示す特性図。
示す特性図。
を変えて発生トルクを測定した特性。
ルクの特性図。
Claims (10)
- 【請求項1】燃焼室で燃焼したガスにより駆動される可
動部材を介して出力軸にトルクを付与するエンジンと、 前記出力軸にトルクを付与する電動機と、 を備えるハイブリッド原動機において、 前記エンジンの運転状態に応じて発生トルクを演算する
発生トルク演算手段と、 前記エンジンの回転速度に応じて慣性トルクを演算する
慣性トルク演算手段と、 前記エンジンの出力トルクと慣性トルクに応じて前記出
力軸が発生する脈動補償トルクを演算する脈動補償トル
ク演算手段とを備え、 前記脈動補償トルクが得られるように前記電動機の駆動
または発電を制御することを特徴とするハイブリッド原
動機のトルク変動制御装置。 - 【請求項2】前記出力軸が720deg回転する毎に吸
気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を順に迎える4
サイクル式エンジンにおいて、 前記発生トルク演算手段は、前記出力軸が90deg回
転する毎に発生トルクの平均値を演算することを特徴と
する請求項1に記載のハイブリッド原動機のトルク変動
制御装置。 - 【請求項3】前記出力軸が720deg回転する毎に吸
気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を順に迎える4
サイクル式エンジンにおいて、 前記発生トルク演算手段は、前記出力軸が720deg
回転する毎に発生トルク決定時期を迎え、前記発生トル
ク決定時期に前記発生トルクを演算するデータとなる運
転条件を更新することを特徴とする請求項1または2に
記載のハイブリッド原動機のトルク変動制御装置。 - 【請求項4】前記発生トルク演算手段は、前記発生トル
ク決定時期より前記出力軸が180deg回転する前に
検出された運転状態に基づいて前記発生トルクを演算す
ることを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド原動
機のトルク変動制御装置。 - 【請求項5】前記発生トルク演算手段は、前記排気行程
の発生トルクの平均値を運転条件によらず一定値とする
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか一つに記載
のハイブリッド原動機のトルク変動制御装置。 - 【請求項6】前記発生トルク演算手段は、前記発生トル
クを正規化した特性を前記出力軸が180deg回転す
る毎に設定して前記発生トルクを連続的に演算すること
を特徴とする請求項1に記載のハイブリッド原動機のト
ルク変動制御装置。 - 【請求項7】前記発生トルク演算手段は、前記発生トル
クを最大発生トルクを基に正規化したことを特徴とする
請求項6に記載のハイブリッド原動機のトルク変動制御
装置。 - 【請求項8】前記脈動補償トルク演算手段は、前記脈動
補償トルクを前記エンジンの出力トルクと慣性トルクの
和に−1を乗じた値とすることを特徴とする請求項1か
ら7のいずれか一つに記載のハイブリッド原動機のトル
ク変動制御装置。 - 【請求項9】前記脈動補償トルク演算手段は、前記脈動
補償トルクを前記電動機の最大出力以下に制限すること
を特徴とする請求項1から8のいずれか一つに記載のハ
イブリッド原動機のトルク変動制御装置。 - 【請求項10】前記脈動補償トルク演算手段は、前記電
動機の最大出力を前記電動機の回転数と温度に応じて設
定したことを特徴とする請求項9に記載のハイブリッド
原動機のトルク変動制御装置。
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JP16494698A JP3661413B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | ハイブリッド原動機のトルク変動制御装置 |
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JP16494698A JP3661413B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | ハイブリッド原動機のトルク変動制御装置 |
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