KR102038906B1 - 차량 및 차량의 제어 방법 - Google Patents

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다카히로 즈카고시
겐지 이노시타
가즈야 스즈키
다케루 요시다
이사오 진제이
가오루 오츠카
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Abstract

차량(100)은, 배기 통로를 포함하는 내연 기관(10)과, 상기 배기 통로에 설치되는 촉매(53)와, 전자 제어 유닛(90)을 포함한다. 상기 전자 제어 유닛(90)은, 상기 기관 정지 조건이 성립된 경우, 연료 분사를 정지함과 함께 상기 촉매에 유입되는 산소의 양인 촉매 유입 산소량을 소정 산소 증대량으로 증대시킨다. 상기 기관 정지 조건은 상기 내연 기관(10)의 운전을 정지시키는 조건이다. 상기 소정 산소 증대량은 연료 분사의 정지에 의해 증대되는 상기 촉매 유입 산소량의 증대분보다도 큰 양이다.

Description

차량 및 차량의 제어 방법{VEHICLE AND CONTROL METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은, 차량을 구동하기 위한 구동력을 발생시키는 차량 및 차량의 제어 방법에 관한 것이다.
내연 기관의 운전(이하, 「기관 운전」이라 호칭함)을 정지하기 위해 연료 분사를 정지했을 때에 흡기 포트의 벽면 및 연소실의 벽면에 미연소 연료가 부착되어 있는 경우가 있다. 이 미연소 연료는, 기관 운전을 정지했을 때 또는 기관 운전의 정지 중에 배기 통로를 통해 외부로 방출되거나, 기관 운전의 정지 후, 기관 운전이 개시되었을 때에 연소하지 않은 채 배기 통로를 통해 외부로 방출되거나 해버린다.
그래서, 기관 운전의 정지가 요구되어 연료 분사를 정지한 후, 스타터 모터에 의해 내연 기관을 회전시키면서 점화 장치를 작동함으로써, 흡기 포트 및 연소실의 벽면에 부착되어 있는 미연소 연료를 연소실에 있어서 연소 처리하도록 구성된 내연 기관의 제어 장치(이하, 「종래 장치」라 호칭함)가 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 평4-153558을 참조).
하이브리드 차량에 탑재된 내연 기관에 있어서는, 기관 운전의 정지와 개시가 반복된다. 이 내연 기관에 있어서는, 기관 운전의 개시부터 정지까지의 시간이 비교적 짧은 경우가 있고, 그 결과, 기관 운전의 정지 시점에 있어서의 내연 기관의 온도(이하, 「기관 온도」라 호칭함)가 비교적 낮은 경우가 있다. 이 내연 기관에 상기 종래 장치를 적용한 경우, 기관 운전의 정지가 요구되어 연료 분사를 정지한 후, 스타터 모터에 의해 내연 기관을 회전시키면서 점화 장치를 작동시켰다고 해도, 그 때의 기관 온도가 비교적 낮은 점에서, 연소실에 있어서의 미연소 연료의 연소가 불안정해지고, 결과적으로는, 다량의 미연소 연료가 일시에 내연 기관으로부터 배기 통로를 통해 외부로 방출되어버릴 가능성이 있다.
본 발명은, 기관 운전을 정지 및 개시했을 때에 내연 기관으로부터 배기 통로를 통해 외부로 방출되는 미연소 연료의 양을 저감시킨다.
본 발명의 제1 양태는 차량이다. 상기 차량은, 배기 통로를 포함하는 내연 기관과, 상기 배기 통로에 설치되고, 미연소 연료를 산화하도록 구성되며, 또한 산소를 흡장하도록 구성되는 촉매와, 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 전자 제어 유닛에 의해 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단하는 경우, 연료 분사를 정지함과 함께 상기 촉매에 유입되는 산소의 양인 촉매 유입 산소량을 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성된다. 상기 기관 정지 조건은 상기 내연 기관의 운전을 정지시키는 조건이다. 상기 소정 산소 증대량은, 연료 분사의 정지에 의해 증대되는 상기 촉매 유입 산소량의 증대분보다도 큰 양이다.
상기 구성에 의하면, 기관 정지 조건이 성립된 경우, 촉매에 유입되는 산소의 양이 크게 증대된다. 따라서, 촉매에 의해 산화 처리되는 미연소 연료의 양이 많아진다. 이 때문에, 기관 운전을 정지했을 때에 내연 기관으로부터 촉매를 통해 외부로 방출되는 미연소 연료의 양을 저감할 수 있다.
게다가, 상기 발명에 의하면, 기관 운전을 정지했을 때에 다량의 산소가 촉매에 공급되므로, 미연소 연료의 산화 처리에 소비되지 않은 산소가 촉매에 흡장된다. 그 결과, 그 후에 기관 운전이 개시되었을 때, 촉매에 다량의 산소가 흡장되어 있다. 따라서, 기관 운전이 개시되었을 때에 흡기 포트 및 연소실의 벽면에 부착되어 있는 미연소 연료가 배기 통로로 단숨에 방출되어도, 촉매는 흡장되어 있는 산소에 의해 미연소 연료를 충분히 산화 처리할 수 있다. 이 때문에, 기관 운전이 개시되었을 때에 내연 기관으로부터 촉매를 통해 외부로 방출되는 미연소 연료의 양을 저감할 수 있다.
상기 차량에 있어서, 상기 내연 기관은 스로틀 밸브를 포함해도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 전자 제어 유닛에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단하는 경우, 상기 스로틀 밸브의 개방도를 연료 분사의 정지 시점에 있어서의 상기 스로틀 밸브의 개방도보다도 크게 함으로써, 상기 촉매 유입 산소량을 상기 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되어도 된다.
상기 차량은, 상기 내연 기관을 회전시키는 전동기를 더 포함해도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 전자 제어 유닛에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단하는 경우, 제1 시간이 경과할 때까지 상기 전동기에 의해 상기 내연 기관을 회전시킴으로써, 상기 촉매 유입 산소량을 상기 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되어도 된다. 상기 제1 시간은, 연료 분사가 정지된 후, 상기 촉매에 유입되는 미연소 연료의 양이 제로가 되었다고 추정되는 시간보다도 긴 시간이어도 된다.
또한 상기 차량에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 전자 제어 유닛에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단하는 경우, 상기 내연 기관의 온도가 특정한 온도보다도 낮을수록, 상기 소정 산소 증대량을 크게 하도록 구성되어도 된다. 상기 구성에 의하면, 상기 전자 제어 유닛이 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단할 때, 상기 내연 기관의 온도가 낮은 경우, 상기 내연 기관의 온도가 특정한 온도보다도 높은 경우에 비해, 촉매에 유입되는 산소의 양이 많아지도록 촉매에 유입되는 산소의 양을 증대시킴으로써, 기관 온도에 관계없이, 배기 통로로 방출되는 미연소 연료를 촉매에 의해 충분히 산화 처리할 수 있다.
상기 차량에 있어서, 상기 내연 기관은 스로틀 밸브를 포함해도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 전자 제어 유닛에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단하는 경우, 상기 스로틀 밸브의 개방도를 연료 분사의 정지 시점에 있어서의 상기 스로틀 밸브의 개방도보다도 소정 개방도로 크게 함으로써, 상기 촉매 유입 산소량을 상기 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되어도 되고, 또한 상기 내연 기관의 온도가 낮을수록, 상기 소정 개방도를 큰 값으로 설정함으로써, 상기 소정 산소 증대량을 크게 하도록 구성되어도 된다.
상기 차량은, 상기 내연 기관을 회전시키는 전동기를 더 포함해도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 전자 제어 유닛에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단하는 경우, 제1 시간이 경과할 때까지 상기 전동기에 의해 상기 내연 기관을 소정 회전 속도로 회전시킴으로써, 상기 촉매 유입 산소량을 상기 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되어도 되고, 또한 상기 내연 기관의 온도가 낮을수록, 상기 소정 회전 속도를 크게 함으로써, 상기 소정 산소 증대량을 크게 하도록 구성되어도 된다. 상기 제1 시간은, 연료 분사가 정지된 후, 상기 촉매에 유입되는 미연소 연료의 양이 제로가 되었다고 추정되는 시간보다도 긴 시간이다.
상기 차량은, 상기 내연 기관을 회전시키는 전동기를 더 포함해도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 전자 제어 유닛에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단하는 경우, 제1 시간이 경과할 때까지 상기 전동기에 의해 상기 내연 기관을 소정 회전 속도로 회전시킴으로써, 상기 촉매 유입 산소량을 상기 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되어도 되고, 또한 상기 내연 기관의 온도가 낮을수록, 상기 제1 시간을 길게 함으로써, 상기 소정 산소 증대량을 크게 하도록 구성되어도 된다. 상기 제1 시간은, 연료 분사가 정지된 후, 상기 촉매에 유입되는 미연소 연료의 양이 제로가 되었다고 추정되는 시간보다도 긴 시간이다.
상기 차량에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 전자 제어 유닛에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단한 후, 미리 정해지는 시간인 제2 시간이 경과한 시점에서 연료 분사를 정지하도록 구성되어도 되고, 또한 상기 내연 기관의 온도가 낮을수록, 상기 제2 시간을 짧은 시간으로 설정하도록 구성되어도 된다.
상기 구성에 의하면, 기관 정지 조건이 성립한 후, 연료 분사를 정지시킬 때까지의 시간인 제2 시간을 상기 내연 기관의 온도가 높은 경우보다도 상기 내연 기관의 온도가 낮은 경우의 쪽이 짧은 시간으로 설정됨으로써, 상기 내연 기관의 온도가 낮은 경우, 상기 내연 기관의 온도가 높은 경우에 비해, 연료 분사가 조기에 정지된다. 그 결과, 기관 온도가 낮은 경우, 기관 온도가 높은 경우에 비해, 촉매에 유입되는 산소의 양이 조기에 증대된다. 이 때문에, 기관 온도에 관계없이, 배기 통로로 방출되는 미연소 연료를 촉매에 의해 충분히 산화 처리할 수 있다.
본 발명의 제2 양태는 차량의 제어 방법이다. 상기 차량은, 배기 통로를 포함하는 내연 기관과, 상기 배기 통로에 설치되고, 미연소 연료를 산화하도록 구성되며, 또한 산소를 흡장하도록 구성되는 촉매와, 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 제어 방법은, 상기 전자 제어 유닛에 의해 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단하는 경우, 연료 분사를 정지함과 함께 상기 촉매에 유입되는 산소의 양인 촉매 유입 산소량을 상기 전자 제어 유닛에 의해 소정 산소 증대량으로 증대시키는 것을 포함한다. 상기 기관 정지 조건은 상기 내연 기관의 운전을 정지시키는 조건이다. 상기 소정 산소 증대량은, 연료 분사의 정지에 의해 증대되는 상기 촉매 유입 산소량의 증대분보다도 큰 양이다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점, 및 기술적 및 산업적 의의는 첨부 된 도면을 참조하여 이하에서 설명되며, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 제어 장치(이하, 「실시 장치」라 호칭함)가 적용되는 차량 구동 장치가 탑재된 하이브리드 차량을 도시한 도면이다.
도 2는, 도 1에 도시한 내연 기관을 도시한 도면이다.
도 3은, 실시 장치의 전자 제어 유닛을 도시한 도면이다.
도 4는, 내연 기관의 운전 정지가 요구되었을 때에 실시 장치가 행하는 제어를 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 5는, 실시 장치의 하이브리드 ECU의 CPU(이하, 간단히 「CPU」라 호칭함)가 실행하는 루틴을 나타낸 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 따른 차량 구동 장치의 제어 장치(이하, 「실시 장치」라 호칭함)에 대하여 설명한다. 실시 장치는, 도 1에 도시한 하이브리드 차량(100)에 탑재되는 차량 구동 장치에 적용된다.
차량 구동 장치는 내연 기관(10), 제1 모터 제너레이터(110), 제2 모터 제너레이터(120), 인버터(130), 배터리(축전지)(140), 동력 분배 기구(150) 및 동력 전달 기구(160)를 구비하고 있다.
동력 분배 기구(150)는 내연 기관(10)(이하, 간단히 「기관(10)」이라 호칭함)으로부터 출력되는 토크(이하, 「기관 토크」라 호칭함)를 「동력 분배 기구(150)의 출력축(151)을 회전시키는 토크」와 「제1 모터 제너레이터(110)(이하, 「제1 MG(110)」라 호칭함)를 발전기로 하여 구동하는 토크」로 소정의 비율(소정의 분배 특성)로 분배한다.
동력 분배 기구(150)는 도시하지 않은 유성 기어 기구에 의해 구성된다. 유성 기어 기구는, 각각 도시하지 않은 선 기어, 피니언 기어, 피니온 기어 캐리어 및 링 기어를 구비하고 있다.
피니온 기어 캐리어의 회전축은 기관(10)의 출력축(10a)과 접속되어 있고, 기관 토크를 피니언 기어를 통해 선 기어 및 링 기어에 전달한다. 선 기어의 회전축은 제1 MG(110)의 회전축(111)과 접속되어 있고, 선 기어에 입력된 기관 토크를 제1 MG(110)에 전달한다. 선 기어로부터 제1 MG(110)에 기관 토크가 전달되면, 제1 MG(110)는 그 기관 토크에 의해 회전되어 전력을 생성한다. 링 기어의 회전축은 동력 분배 기구(150)의 출력축(151)과 접속되어 있고, 링 기어에 입력된 기관 토크는 출력축(151)을 통해 동력 분배 기구(150)로부터 동력 전달 기구(160)에 전달된다.
동력 전달 기구(160)는 동력 분배 기구(150)의 출력축(151) 및 제2 모터 제너레이터(120)(이하, 「제2 MG(120)」이라 호칭함)의 회전축(121)과 접속되어 있다. 동력 전달 기구(160)는 감속 기어열(161) 및 차동 기어(162)를 포함하고 있다.
감속 기어열(161)은 차동 기어(162)를 통해 차륜 구동축(180)과 접속되어 있다. 따라서, 「동력 분배 기구(150)의 출력축(151)으로부터 동력 전달 기구(160)에 입력된 기관 토크」 및 「제2 MG(120)의 회전축(121)으로부터 동력 전달 기구(160)에 입력된 토크」는, 차륜 구동축(180)을 통해 구동륜인 좌우의 전륜(190)에 전달된다. 동력 분배 기구(150) 및 동력 전달 기구(160)는 공지되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2013-177026호 등을 참조). 또한, 구동륜은 좌우의 후륜이어도 되고, 좌우의 전륜 및 후륜이어도 된다.
제1 MG(110) 및 제2 MG(120)는 각각 영구 자석식 동기 전동기이며, 인버터(130)와 접속되어 있다.
제1 MG(110)는 주로 제네레이터(발전기)로서 사용된다. 제1 MG(110)는, 기관(10)의 운전(이하, 「기관 운전」이라 호칭함)을 개시할 때에 기관(10)의 크랭킹을 행한다. 또한, 제1 MG(110)는, 기관 운전을 조기에 정지시키기 위해 기관(10)의 회전 방향과는 반대 방향의 토크인 제지 토크를 발생시킨다.
제2 MG(120)는 주로 모터(전동기)로서 사용되고, 차량(100)을 주행시키기 위한 토크를 발생 가능하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 실시 장치의 전자 제어 유닛(ECU)(90)은, 하이브리드 ECU(91), 엔진 ECU(92) 및 모터 ECU(93)를 포함한다. ECU는 일렉트릭 컨트롤 유닛의 약칭이며, CPU, ROM, RAM 및 인터페이스 등을 포함하는 마이크로컴퓨터를 주요 구성 부품으로서 갖는 전자 제어 회로이다. CPU는, 메모리(ROM)에 저장된 인스트럭션(루틴)을 실행함으로써 후술하는 각종 기능을 실현한다.
하이브리드 ECU(91), 엔진 ECU(92) 및 모터 ECU(93)는, 통신ㆍ센서계 CAN(Controller Area Network)(94)을 통해 데이터 교환 가능(통신 가능)하도록 서로 접속되어 있다. 이들 ECU(91, 92 및 93) 중 2개 또는 전부가 1개의 ECU에 통합되어도 된다.
인버터(130)는 모터 ECU(93)에 접속되어 있다. 인버터(130)의 작동은 모터 ECU(93)에 의해 제어된다. 모터 ECU(93)는, 하이브리드 ECU(91)로부터의 명령에 따라서 인버터(130)의 작동을 제어함으로써, 제1 MG(110)의 작동 및 제2 MG(120)의 작동을 제어한다.
인버터(130)는, 제1 MG(110)를 모터로서 작동시키는 경우, 배터리(140)로부터 공급되는 직류 전력을 삼상 교류 전력으로 변환하여, 그 변환한 삼상 교류 전력을 제1 MG(110)에 공급한다. 한편, 인버터(130)는, 제2 MG(120)를 모터로서 작동시키는 경우, 배터리(140)로부터 공급되는 직류 전력을 삼상 교류 전력으로 변환하여, 그 변환한 삼상 교류 전력을 제2 MG(120)에 공급한다.
제1 MG(110)는, 차량의 주행 에너지 또는 기관 토크 등의 외력에 의해 그 회전축(111)이 회전되면, 발전기로서 작동하여 전력을 생성한다. 인버터(130)는, 제1 MG(110)가 발전기로서 작동하고 있는 경우, 제1 MG(110)가 생성하는 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여, 그 변환한 직류 전력을 배터리(140)에 충전한다.
외력으로서 차량의 주행 에너지가 구동륜(190), 차륜 구동축(180), 동력 전달 기구(160) 및 동력 분배 기구(150)를 통해 제1 MG(110)에 입력된 경우, 제1 MG(110)에 의해 구동륜(190)에 회생 제동력(회생 제동 토크)을 부여할 수 있다.
제2 MG(120)도, 상기 외력에 의해 그 회전축(121)이 회전되면, 발전기로서 작동하여 전력을 생성한다. 인버터(130)는, 제2 MG(120)가 발전기로서 작동하고 있는 경우, 제2 MG(120)가 생성하는 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여, 그 변환한 직류 전력을 배터리(140)에 충전한다.
외력으로서 차량의 주행 에너지가 구동륜(190), 차륜 구동축(180) 및 동력 전달 기구(160)를 통해 제2 MG(120)에 입력된 경우, 제2 MG(120)에 의해 구동륜(190)에 회생 제동력(회생 제동 토크)을 부여할 수 있다.
배터리 센서(103), 제1 회전각 센서(104) 및 제2 회전각 센서(105)는 모터 ECU(93)에 접속되어 있다.
배터리 센서(103)는 전류 센서, 전압 센서 및 온도 센서를 포함하고 있다. 배터리 센서(103)의 전류 센서는 「배터리(140)에 유입되는 전류」 또는 「배터리(140)로부터 유출되는 전류」를 검출하고, 그 전류를 나타내는 신호를 모터 ECU(93)로 출력한다. 배터리 센서(103)의 전압 센서는 배터리(140)의 전압을 검출하고, 그 전압을 나타내는 신호를 모터 ECU(93)로 출력한다. 배터리 센서(103)의 온도 센서는 배터리(140)의 온도를 검출하고, 그 온도를 나타내는 신호를 모터 ECU(93)에 송신한다.
모터 ECU(93)는, 전류 센서, 전압 센서 및 온도 센서로부터 출력된 신호에 기초하여, 주지된 방법에 의해, 배터리(140)에 충전되어 있는 전력량 SOC(이하, 「배터리 충전량 SOC」라 호칭함)를 취득한다.
제1 회전각 센서(104)는 제1 MG(110)의 회전각을 검출하고, 그 회전각을 나타내는 신호를 모터 ECU(93)로 출력한다. 모터 ECU(93)는 그 신호에 기초하여 제1 MG(110)의 회전 속도 NM1(이하, 「제1 MG 회전 속도 NM1」이라 호칭함)를 취득한다.
제2 회전각 센서(105)는 제2 MG(120)의 회전각을 검출하고, 그 회전각을 나타내는 신호를 모터 ECU(93)로 출력한다. 모터 ECU(93)는 그 신호에 기초하여 제2 MG(120)의 회전 속도 NM2(이하, 「제2 MG 회전 속도 NM2」라 호칭함)를 취득한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 기관(10)은 다기통(본 예에 있어서는, 직렬 4 기통)ㆍ4 사이클ㆍ피스톤 왕복 동형ㆍ불꽃 점화식 가솔린 기관이다. 그러나, 기관(10)은 다기통ㆍ4 사이클ㆍ피스톤 왕복동형ㆍ압축 착화식 디젤 기관이어도 된다. 또한, 도 2는 어느 하나의 기통의 단면만을 나타내고 있지만, 다른 기통도 동일한 구성을 구비하고 있다.
기관(10)은, 실린더 블록, 실린더 블록 로어 케이스 및 오일팬 등을 포함하는 실린더 블록부(20), 실린더 블록부(20)의 상부에 고정되는 실린더 헤드부(30), 흡기 계통(40) 및 배기 계통(50)을 구비하고 있다. 또한, 기관(10)은 포트 분사 인젝터(39P) 및 직접 분사 인젝터(39C)를 구비하고 있다.
실린더 블록부(20)는 실린더(21), 피스톤(22), 커넥팅 로드(23) 및 크랭크 샤프트(24)를 구비하고 있다. 피스톤(22)은 실린더(21) 내를 왕복 이동하고, 피스톤(22)의 왕복 이동이 커넥팅 로드(23)를 통해 크랭크 샤프트(24)에 전달되고, 이에 의해 크랭크 샤프트(24)가 회전한다. 실린더(21), 피스톤(22)의 헤드 및 실린더 헤드부(30)에 의해 둘러싸인 공간은 연소실(25)을 형성하고 있다.
실린더 헤드부(30)는, 연소실(25)에 연통된 2개의 흡기 포트(31)(도 2에서는 1개만 도시), 각 흡기 포트(31)를 각각 개폐하는 2개의 흡기 밸브(32)(도 2에서는 1개만 도시), 및 각 흡기 밸브(32)를 구동하는 인테이크 캠 샤프트(도시 생략)의 회전 위상을 제어하기 위한 VVT(가변 밸브 타이밍 기구)(33)를 구비하고 있다. 또한, 실린더 헤드부(30)는, 연소실(25)에 연통된 2개의 배기 포트(34)(도 2에서는 1개만 도시), 각 배기 포트(34)를 각각 개폐하는 2개의 배기 밸브(35)(도 2에서는 1개만 도시), 및 각 배기 밸브(35)를 구동하는 배기 캠 샤프트(36)를 구비하고 있다.
또한, 실린더 헤드부(30)는 연소실(25) 내에 점화용 불꽃을 발생하는 점화 장치(37)를 구비한다. 점화 장치(37)는, 점화 플러그(37P) 및 점화 플러그(37P)에 부여하는 고전압을 발생하는 이그니션 코일을 포함하는 이그나이터(37I)를 포함하고 있다.
포트 분사 인젝터(39P)에는, 소정의 저압으로 승압된 연료가 도시하지 않은 연료 탱크로부터 도시하지 않은 저압 연료 펌프에 의해 공급되고 있다. 포트 분사 인젝터(39P)는, 밸브 개방했을 때에 흡기 포트(31) 내로 그 저압의 연료를 분사하도록 배치되어 있다.
직접 분사 인젝터(39C)에는, 소정의 고압으로 승압된 연료가 도시하지 않은 연료 탱크로부터 도시하지 않은 고압 연료 펌프에 의해 공급되고 있다. 직접 분사 인젝터(39C)는 연소실(25) 내에 연료를 직접 분사하도록 배치되어 있다.
이와 같이, 기관(10)은 소위 듀얼 분사식 내연 기관이다. 이하, 포트 분사 인젝터(39P) 및 직접 분사 인젝터(39C)를 통합하여 「연료 분사 밸브(39)」라 호칭하는 경우가 있다.
흡기 계통(40)은 각 기통의 흡기 포트(31)에 각각 접속된 인테이크 매니폴드를 포함하는 흡기관(41), 흡기관(41)의 단부에 설치된 에어 필터(42), 흡기관(41) 내에 있어서 흡기 개구 면적을 가변으로 하는 스로틀 밸브(43), 및 스로틀 밸브(43)를 구동하기 위한 액추에이터(43a)(이하, 「스로틀 밸브 액추에이터(43a)」라 호칭함)를 구비하고 있다. 흡기 포트(31) 및 흡기관(41)은 흡기 통로를 구성한다.
배기 계통(50)은, 각 기통의 배기 포트(34)에 각각 접속된 배기 매니폴드(51), 배기 매니폴드(51)에 접속된 배기관(52), 및 배기관(52)에 배치된 3원 촉매(53)를 구비하고 있다. 배기 포트(34), 배기 매니폴드(51) 및 배기관(52)은 배기 통로를 구성한다.
3원 촉매(53)는, 백금 등의 귀금속을 포함하는 활성 성분을 담지하는 3원 촉매 장치(배기 정화 촉매)이다. 3원 촉매(53)는, 거기에 유입되는 가스의 공연비가 이론 공연비일 때, 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO) 등의 미연소 성분을 산화하는 산화능을 가짐과 함께, 질소산화물(NOx)을 환원하는 환원능을 갖는다.
또한, 3원 촉매(53)는 산소를 흡장(저장)하는 산소 흡장능을 가지고, 이 산소 흡장능에 의해 공연비가 이론 공연비로부터 편이(偏移)되었다고 해도, 미연소 성분 및 NOx를 정화할 수 있다. 이 산소 흡장능은 3원 촉매(53)에 담지되어 있는 세리아(CeO2)에 의해 가져와 지게 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 점화 장치(37), 연료 분사 밸브(39) 및 스로틀 밸브 액추에이터(43a)는 엔진 ECU(92)에 접속되어 있다. 후술하는 바와 같이, 이들 점화 장치(37), 연료 분사 밸브(39) 및 스로틀 밸브 액추에이터(43a)의 작동은, 엔진 ECU(92)에 의해 제어된다.
기관(10)은 에어플로 미터(61), 스로틀 포지션 센서(62), 크랭크 포지션 센서(63), 수온 센서(64), 차속 센서(65) 및 온도 센서(66) 등의 센서류를 구비하고 있다. 이들 센서류는 엔진 ECU(92)에 접속되어 있다.
에어플로 미터(61)는 흡기관(41) 내를 흐르는 흡입 공기의 질량 유량(흡입 공기유량) Ga를 검출하고, 그 질량 유량 Ga를 나타내는 신호를 엔진 ECU(92)로 출력한다. 엔진 ECU(92)는 그 신호에 기초하여 질량 유량 Ga를 취득한다.
스로틀 포지션 센서(62)는 스로틀 밸브(43)의 개방도 TA(이하, 「스로틀 밸브 개방도 TA」라 호칭함)를 검출하고, 그 스로틀 밸브 개방도 TA를 나타내는 신호를 엔진 ECU(92)로 출력한다. 엔진 ECU(92)는 그 신호에 기초하여 스로틀 밸브 개방도 TA를 취득한다.
크랭크 포지션 센서(63)는, 크랭크 샤프트(24)가 소정 각도 회전할 때마다 펄스 신호를 엔진 ECU(92)로 출력한다. 엔진 ECU(92)는 그 펄스 신호 등에 기초하여 내연 기관의 회전 속도 NE(이하, 「기관 회전 속도 NE」라 호칭함)를 취득한다.
수온 센서(64)는 기관(10)을 냉각시키는 냉각수의 온도 THW(이하, 「수온 THW」라 호칭함)를 검출하고, 그 수온 THW를 나타내는 신호를 엔진 ECU(92)로 출력한다. 엔진 ECU(92)는 그 신호에 기초하여 수온 THW를 취득한다.
차속 센서(65)는 차량(100)의 속도 V(이하, 「차속 V」라 호칭함)를 검출하고, 그 차속 V를 나타내는 신호를 엔진 ECU(92)로 출력한다. 엔진 ECU(92)는 그 신호에 기초하여 차속 V를 취득한다.
온도 센서(66)는 촉매(53)에 배치되어 있다. 온도 센서(66)는 촉매(53)의 온도 Tcat(이하, 「촉매 온도 Tcat」라 호칭함)를 검출하고, 그 촉매 온도 Tcat를 나타내는 신호를 엔진 ECU(92)로 출력한다. 엔진 ECU(92)는 그 신호에 기초하여 촉매 온도 Tcat를 취득한다.
또한, 엔진 ECU(92)에는, 액셀러레이터 페달 조작량 센서(67)가 접속되어 있다. 액셀러레이터 페달 조작량 센서(67)는 차량의 운전자에 의해 조작되는 액셀러레이터 페달(68)의 조작량 AP(이하, 「액셀러레이터 페달 조작량 AP」라 호칭함)를 검출하고, 그 액셀러레이터 페달 조작량 AP를 나타내는 신호를 엔진 ECU(92)로 출력한다. 엔진 ECU(92)는 그 신호에 기초하여 액셀러레이터 페달 조작량 AP를 취득한다.
레디 스위치(200)는 하이브리드 ECU(91)에 접속되어 있다. 레디 스위치(200)가 온 위치로 설정되면, 레디 스위치(200)는 하이 신호를 하이브리드 ECU(91)로 출력한다. 하이브리드 ECU(91)는, 하이 신호를 수신한 경우, 차량(100)의 주행이 허가되었다고 판정한다. 한편, 레디 스위치(200)가 오프 위치로 설정되면, 레디 스위치(200)는 로 신호를 하이브리드 ECU(91)로 출력한다. 하이브리드 ECU(91)는, 로 신호를 수신한 경우, 차량(100)의 주행이 금지되었다고 판정한다.
이어서, 레디 스위치(200)가 온 위치로 설정되어 있을 때에 실시 장치가 행하는 기관(10), 제1 MG(110) 및 제2 MG(120)의 제어에 대하여 설명한다.
레디 스위치(200)가 온 위치로 설정되어 있는 경우, 즉, 차량(100)의 주행이 허가되어 있는 경우, 실시 장치의 하이브리드 ECU(91)는, 액셀러레이터 페달 조작량 AP 및 차속 V에 기초하여 요구 토크 TQreq를 취득한다. 요구 토크 TQreq는, 구동륜(190)을 구동하기 위해 구동륜(190)에 부여되는 구동 토크로서 운전자에 의해 요구되고 있는 토크이다.
하이브리드 ECU(91)는, 요구 토크 TQreq에 제2 MG 회전 속도 NM2를 곱함으로써, 구동륜(190)에 입력되어야 할 출력 Pdrv(이하, 「요구 구동 출력 Pdrv」라 호칭함)를 산출한다.
하이브리드 ECU(91)는, 배터리 충전량 SOC의 목표값 SOCtgt(이하, 「목표 충전량 SOCtgt」라 호칭함)과 현재의 배터리 충전량 SOC의 차 ΔSOC(=SOCtgt-SOC)에 기초하여, 배터리 충전량 SOC를 목표 충전량 SOCtgt에 근접시키기 위해 제1 MG(110)에 입력되어야 할 출력 Pchg(이하, 「요구 충전 출력 Pchg」라 호칭함)를 취득한다.
하이브리드 ECU(91)는, 요구 구동 출력 Pdrv와 요구 충전 출력 Pchg의 합계값을, 기관(10)으로부터 출력시켜야 할 출력 Peng_req(이하, 「요구 기관 출력 Peng_req」라 호칭함)로서 산출한다.
하이브리드 ECU(91)는, 요구 기관 출력 Peng_req가 「기관(10)의 최적 동작 출력의 하한값 Peng_min」보다도 작은지 여부를 판정한다. 기관(10)의 최적 동작 출력의 하한값 Peng_min(이하, 「최소 기관 출력 Peng_min」이라 호칭함)은, 기관(10)이 소정의 효율 이상의 효율로 운전할 수 있는 출력의 최솟값이다. 최적 동작 출력은 「최적 기관 토크 TQopt와 최적 기관 회전 속도 NEopt」의 조합에 의해 규정된다. 최적 기관 토크 TQopt 및 최적 기관 회전 속도 NEopt는, 각각 기관(10)을 소정의 효율 이상의 효율로 운전시킬 수 있는 기관 토크 TQeng 및 기관 회전 속도 NE이다.
하이브리드 ECU(91)는, 요구 기관 출력 Peng_req가 최소 기관 출력 Peng_min보다도 작은 경우, 이하에 설명하는 조건 C1 내지 조건 C3의 전부가 성립하고 있는지 여부를 판정한다.
조건 C1: 배터리 충전량 SOC가 역치 충전량 SOCth 이상이다. 조건 C2: 차량(100)의 차 실내를 난방하는 요구가 없다. 조건 C3: 촉매 온도 Tcat가 역치 활성 온도 Tcat_th 이상이다.
하이브리드 ECU(91)는, 상술한 조건 C1 내지 조건 C3의 전부가 성립하고 있는 경우, 기관 정지 조건이 성립하고 있다고 판정한다. 한편, 하이브리드 ECU(91)는, 상술한 조건 C1 내지 조건 C3 중 어느 것이 성립하지 않은 경우, 기관 운전 조건이 성립하고 있다고 판정한다. 또한, 하이브리드 ECU(91)는, 요구 기관 출력 Peng이 최소 기관 출력 Peng_min 이상인 경우, 기관 운전 조건이 성립하고 있다고 판정한다.
기관 운전 조건이 성립하고 있는 경우, 하이브리드 ECU(91)는, 기관(10)으로부터 요구 기관 출력 Peng_req의 출력을 출력시키기 위한 최적 기관 토크 TQopt의 목표값 및 최적 기관 회전 속도 NEopt의 목표값을 각각 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt로서 설정한다. 이 경우, 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt는 각각 제로보다도 큰 값으로 설정된다.
또한, 하이브리드 ECU(91)는, 목표 기관 토크 TQeng_tgt, 목표 기관 회전 속도 NEtgt, 제1 MG 회전 속도 NM1 및 제2 MG 회전 속도 NM2 등에 기초하여, 주지된 방법에 의해 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt를 설정한다. 게다가, 하이브리드 ECU(91)는, 요구 토크 TQreq 및 목표 기관 토크 TQeng_tgt 등에 기초하여, 주지된 방법에 의해 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt를 설정한다.
상술한 「요구 기관 출력 Peng_req, 목표 기관 토크 TQeng_tgt, 목표 기관 회전 속도 NEtgt, 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt」의 설정 방법, 및 기관 운전 조건이 성립하고 있는지 여부의 판정 방법은, 예를 들어 일본 특허 공개 제2013-177026호, 일본 특허 제5862296호, 일본 특허 제5682581호, 일본 특허 공개 제2009-126450호 및 일본 특허 공개 평9-308012호에 의해 공지되어 있다.
하이브리드 ECU(91)는, 설정한 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt의 데이터를 엔진 ECU(92)로 송출함과 함께, 설정한 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt의 데이터를 모터 ECU(93)로 송출한다.
엔진 ECU(92)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt가 달성되도록 스로틀 밸브 개방도 TA, 연료 분사 밸브(39)로부터의 연료의 분사(이하, 「연료 분사」라 호칭함) 및 점화 장치(37)에 의한 점화(이하, 「연료 점화」라 호칭함)를 제어한다.
연료 분사의 제어에는, 연료 분사 밸브(39)로부터 분사하는 연료량의 제어 및 연료 분사 밸브(39)로부터 연료를 분사하는 타이밍의 제어 등이 포함된다. 연료 점화의 제어에는, 점화 장치(37)에 의한 점화의 타이밍 제어 등이 포함된다.
또한, 엔진 ECU(92)는, 기관 회전 속도 NE, 기관 부하 KL 및 수온 THW 등에 기초하여, 주지된 방법에 의해 연료 분사 밸브(39)로부터 분사시키는 연료량의 목표값(이하, 「목표 연료 분사량」이라 호칭함)을 산출하고, 「목표 연료 분사량에 대한 직접 분사 인젝터(39C)로부터 분사시키는 연료량의 비」 및 「목표 연료 분사량에 대한 포트 분사 인젝터(39P)로부터 분사되는 연료량의 비」를 결정한다.
한편, 모터 ECU(93)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt가 달성되도록 인버터(130)를 제어함으로써, 제1 MG(110) 및 제2 MG(120)의 작동을 제어한다.
한편, 기관 운전 조건이 성립하지 않은 경우, 즉, 기관(10)의 운전을 정지시키는 조건(이하, 「기관 정지 조건」이라 호칭함)이 성립하고 있는 경우(도 4의 시각 t40을 참조), 하이브리드 ECU(91)는, 기관 정지 조건이 성립하고 있다고 판정하고 나서 경과한 시간 Tidle(이하, 「아이들링 시간 Tidle」라 호칭함)이 소정 시간 Tidle_th에 달하는 시점(도 4의 시각 t41을 참조)까지의 동안, 최소 기관 출력 Peng_min에 대응하는 최적 기관 토크 TQopt 및 최적 기관 회전 속도 NEopt를 각각 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt로 설정한다.
또한, 하이브리드 ECU(91)는, 상술한 바와 같이 주지된 방법에 의해, 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt를 설정한다.
또한, 하이브리드 ECU(91)는, 수온 THW에 기초하여 기관(10)의 온도 Teng(이하, 「기관 온도 Teng」이라 호칭함)을 추정하고, 추정한 기관 온도 Teng이 낮은 경우, 추정한 기관 온도 Teng이 높은 경우에 비해, 상기 소정 시간 Tidle_th를 작은 값으로 설정한다. 특히, 본 예에 있어서는, 하이브리드 ECU(91)는, 추정한 기관 온도 Teng이 낮을수록, 상기 소정 시간 Tidle_th를 작은 값으로 설정한다.
그러나, 하이브리드 ECU(91)는, 수온 THW가 낮은 경우, 수온 THW가 높은 경우에 비해, 상기 소정 시간 Tidle_th를 작은 값으로 설정하도록 구성될 수 있다. 또는, 하이브리드 ECU(91)는, 추정한 기관 온도 Teng에 관계없이, 상기 소정 시간 Tidle_th를 제로로 설정하도록 구성될 수 있다.
하이브리드 ECU(91)는, 설정한 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt의 데이터를 엔진 ECU(92)로 송출함과 함께, 설정한 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt의 데이터를 모터 ECU(93)로 송출한다.
엔진 ECU(92)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt가 달성되도록 스로틀 밸브 개방도 TA, 연료 분사 및 연료 점화를 제어한다. 한편, 모터 ECU(93)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt가 달성되도록 인버터(130)를 제어함으로써, 제1 MG(110) 및 제2 MG(120)의 작동을 제어한다.
아이들링 시간 Tidle이 소정 시간 Tidle_th에 도달한 경우(도 4의 시각 t41을 참조), 하이브리드 ECU(91)는 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt를 각각 제로로 설정한다.
또한, 하이브리드 ECU(91)는, 기관 정지 조건의 성립 시점의 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt보다도 소정 개방도 ΔTA만큼 큰 개방도를 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt로서 설정한다. 하이브리드 ECU(91)는, 수온 THW에 기초하여 기관(10)의 온도 Teng(이하, 「기관 온도 Teng」이라 호칭함)을 추정하고, 추정한 기관 온도 Teng이 낮은 경우, 추정한 기관 온도 Teng이 높은 경우에 비해, 상기 소정 개방도 ΔTA를 큰 값으로 설정한다. 특히, 본 예에 있어서는, 하이브리드 ECU(91)는, 추정한 기관 온도 Teng이 낮을수록, 상기 소정 개방도 ΔTA를 큰 값으로 설정한다.
또한, 하이브리드 ECU(91)는, 수온 THW가 낮은 경우, 수온 THW가 높은 경우에 비해, 상기 소정 개방도 ΔTA를 큰 값으로 설정하도록 구성될 수 있다.
덧붙여, 하이브리드 ECU(91)는, 연료 분사의 정지 후에 기관 회전 속도 NE를 소정 회전 속도 NEth로 유지하기 위해 필요한 제1 MG 토크 TQmg1을 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt로서 설정한다. 하이브리드 ECU(91)는, 수온 THW에 기초하여 기관 온도 Teng을 추정하고, 추정한 기관 온도 Teng이 낮은 경우, 추정한 기관 온도 Teng이 높은 경우에 비해, 상기 소정 회전 속도 NEth를 큰 값으로 설정한다. 특히, 본 예에 있어서는, 하이브리드 ECU(91)는, 추정한 기관 온도 Teng이 낮을수록, 상기 소정 회전 속도 NEth를 큰 값으로 설정한다.
또한, 하이브리드 ECU(91)는, 수온 THW가 낮은 경우, 수온 THW가 높은 경우에 비해, 상기 소정 회전 속도 NEth를 큰 값으로 설정하도록 구성될 수 있다.
또한, 하이브리드 ECU(91)는, 상술한 바와 같이 주지된 방법에 의해, 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt를 설정한다.
하이브리드 ECU(91)는, 설정한 목표 기관 토크 TQeng_tgt, 목표 기관 회전 속도 NEtgt 및 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt의 데이터를 엔진 ECU(92)로 송출함과 함께, 설정한 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt를 모터 ECU(93)로 송출한다.
엔진 ECU(92)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 기관 토크 TQeng_tgt, 목표 기관 회전 속도 NEtgt 및 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt가 달성되도록 스로틀 밸브(43), 연료 분사 밸브(39) 및 점화 장치(37)의 작동을 제어한다. 이 때, 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt가 각각 제로이므로, 엔진 ECU(92)는, 연료 분사 밸브(39)로부터의 연료 분사 및 점화 장치(37)에 의한 점화를 정지한다.
한편, 모터 ECU(93)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt가 달성되도록 인버터(130)의 작동을 제어함으로써, 제1 MG(110) 및 제2 MG(120)의 작동을 제어한다.
이에 의하면, 연료 분사 및 연료 점화가 정지되고, 스로틀 밸브 개방도 TA가 증대되며, 기관 회전 속도 NE가 제1 MG(110)에 의해 소정 회전 속도 NEth로 유지된다. 연료 분사가 정지됨으로써, 촉매(53)에 유입되는 산소의 양(촉매 유입 산소량)이 대폭 증대된다. 이에 덧붙여, 스로틀 밸브 개방도 TA가 증대되므로, 촉매 유입 산소량이, 연료 분사의 정지에 의해 증대된 촉매 유입 산소량보다도 더욱 큰 양 ΔO2만큼 증대된다.
따라서, 흡기 포트(31) 및 연소실(25)의 벽면에 부착되어 있는 미연소 연료가 다량으로 촉매(53)에 유입되어도, 그 미연소 연료는 촉매(53)에 의해 충분히 산화 처리된다. 이 때문에, 기관 운전이 정지되었을 때에 촉매(53)보다도 하류로 유출되는 미연소 연료의 양을 저감할 수 있다.
또한, 다량의 산소가 촉매(53)에 공급되므로, 공급된 산소의 일부는, 미연소 연료의 산화 처리에 소비되지 않고, 촉매(53)에 흡장된다. 따라서, 후에 기관 운전이 개시되었을 때에 흡기 포트(31) 및 연소실(25)의 벽면에 부착되어 있는 미연소 연료가 단숨에 배기 통로로 방출되어 촉매(53)에 유입되어도, 촉매(53)는 흡장되어 있는 산소를 이용하여 미연소 연료를 충분히 산화 처리할 수 있다. 이 때문에, 기관 운전이 개시되었을 때에 촉매(53)보다도 하류로 유출되는 미연소 연료의 양을 저감할 수 있다.
하이브리드 ECU(91)는, 연료 분사를 정지시키고 나서 경과한 시간 Thc가 소정 시간 Thc_th에 달한 시점(도 4의 시각 t42를 참조)에서 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt를 제로로 설정함과 함께, 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt도 각각 제로로 설정한다. 또한, 하이브리드 ECU(91)는, 상술한 바와 같이 주지된 방법에 의해, 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt를 설정한다.
본 예에 있어서, 하이브리드 ECU(91)는, 기관 정지 조건이 성립하여 연료 분사가 정지된 후, 촉매(53)에 유입되는 미연소 연료의 양이 제로가 되었다고 추정되는 시간보다도 긴 시간으로서 소정 시간 Thc_th를 설정한다. 또한, 하이브리드 ECU(91)는, 추정한 기관 온도 Teng이 낮은 경우, 추정한 기관 온도 Teng이 높은 경우에 비해, 상기 소정 시간 Thc_th를 큰 값으로 설정한다. 특히, 본 예에 있어서는, 하이브리드 ECU(91)는, 추정한 기관 온도 Teng이 낮을수록, 상기 소정 시간 Thc_th를 큰 값으로 설정한다.
또한, 하이브리드 ECU(91)는, 수온 THW가 낮은 경우, 수온 THW가 높은 경우에 비해, 상기 소정 시간 Thc_th를 큰 값으로 설정하도록 구성될 수 있다.
그리고, 하이브리드 ECU(91)는, 설정한 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt, 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt의 데이터를 엔진 ECU(92)로 송출함과 함께, 설정한 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt의 데이터를 모터 ECU(93)로 송출한다.
엔진 ECU(92)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt, 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt가 달성되도록 스로틀 밸브(43), 연료 분사 밸브(39) 및 점화 장치(37)의 작동을 제어한다. 이 경우, 스로틀 밸브(43)가 완전 폐쇄됨과 함께, 기관(10)의 회전이 정지한다.
한편, 모터 ECU(93)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt가 달성되도록 인버터(130)를 제어함으로써, 제1 MG(110) 및 제2 MG(120)의 작동을 제어한다.
이에 의해, 기관 회전 속도 NE가 제로가 되고, 촉매 유입 산소량도 제로가 된다.
이어서, 실시 장치의 구체적인 작동에 대하여 설명한다. 실시 장치의 하이브리드 ECU(91)의 CPU(이하, 간단히 「CPU」라 호칭함)는, 도 5에 흐름도에 의해 나타낸 루틴을 소정 시간의 경과마다 실행하도록 되어 있다.
따라서, 소정의 타이밍이 되면, CPU는, 도 5의 스텝 500으로부터 처리를 개시하여 스텝 505로 진행하고, 기관 운전 조건이 성립하고 있는지 여부를 판정한다. 기관 운전 조건이 성립하고 있는 경우, CPU는 스텝 505에서 「"예"」라고 판정하여 스텝 510으로 진행하고, 운전 정지 플래그 Xstop의 값을 「0」으로 설정한다.
운전 정지 플래그 Xstop는, 기관 운전의 정지 후에 기관 운전이 개시된 것인지 여부를 나타내는 플래그이며, 그 값이 「0」인 경우, 기관 운전의 정지 후에 기관 운전이 개시된 것을 나타내고, 그 값이 「1」인 경우, 기관 운전의 정지 후에 기관 운전이 개시되지 않은 것을 나타내고 있다. 운전 정지 플래그 Xstop의 값은, 후술하는 스텝 575의 처리에 의해 기관 운전이 정지된 경우, 「1」로 설정된다.
이어서, CPU는 스텝 515로 진행하고, 최적 기관 토크 TQopt 및 최적 기관 회전 속도 NEopt를 각각 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt로서 설정하여 이들 데이터를 엔진 ECU(92)로 송출함과 함께, 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt를 설정하여 이들 데이터를 모터 ECU(93)로 송출한다.
엔진 ECU(92)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt가 달성되도록 스로틀 밸브(43), 연료 분사 밸브(39) 및 점화 장치(37)의 작동을 제어한다. 한편, 모터 ECU(93)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt가 달성되도록 인버터(130)의 작동을 제어함으로써, 제1 MG(110) 및 제2 MG(120)의 작동을 제어한다.
CPU가 스텝 505의 처리를 실행하는 시점에 있어서 기관 운전 조건이 성립하지 않은 경우, 즉, 기관 정지 조건이 성립하고 있는 경우, CPU는 스텝 505에서 「"아니오"」라고 판정하여 스텝 520으로 진행하고, 운전 정지 플래그 Xstop의 값이 「0」인지 여부를 판정한다.
운전 정지 플래그 Xstop의 값이 「0」인 경우, CPU는 스텝 520에서 「"예"」라고 판정하여 스텝 525로 진행하고, 아이들링 플래그 Xidle의 값이 「0」인지 여부를 판정한다.
아이들링 플래그 Xidle는, 후술하는 스텝 545의 처리에 의한 기관(10)의 아이들링 운전이 개시된 것인지 여부를 나타내는 플래그이며, 그 값이 「0」인 경우, 기관(10)의 아이들링 운전이 개시되지 않은 것을 나타내고, 그 값이 「1」인 경우, 기관(10)의 아이들링 운전이 개시된 것을 나타내고 있다. 아이들링 플래그 Xidle의 값은, 후술하는 스텝 545의 처리에 의한 아이들링 제어가 개시된 경우, 「1」로 설정되고, 후술하는 스텝 575의 처리에 의한 기관 정지 제어가 개시된 경우, 「0」으로 설정된다.
기관 운전이 개시된 후, 스텝 505에서 「"아니오"」라고 판정된 후, CPU가 처음으로 스텝 525로 진행한 경우, 아이들링 플래그 Xidle의 값은 제로이다. 따라서, 이 경우, CPU는 스텝 525에서 「"예"」라고 판정하고, 이하에 설명하는 스텝 530의 처리를 행한다. 그 후, CPU는 스텝 540으로 진행한다.
스텝 530: CPU는 수온 THW를 룩업 테이블 MapTidle_th(THW)에 적용함으로써, 소정 시간 Tidle_th를 취득한다. 테이블 MapTidle_th(THW)에 의하면, 소정 시간 Tidle_th는, 수온 THW가 낮을수록 작은 값으로서 취득된다.
한편, CPU가 스텝 525의 처리를 실행하는 시점에 있어서 이미 스텝 545의 처리에 의한 아이들링 제어가 개시되어 있는 경우, 아이들링 플래그 Xidle의 값은 「1」이다. 따라서, 이 경우, CPU는 스텝 525에서 「"아니오"」라고 판정하여 스텝 540으로 직접 진행한다.
CPU는 스텝 540로 진행하면, 후술하는 스텝 545의 처리에 의한 아이들링 제어가 개시되고 나서 경과한 시간 Tidle(아이들링 시간 Tidle)이 소정 시간 Tidle_th보다도 짧은지 여부를 판정한다.
기관 운전이 개시된 후, 스텝 505에서 처음으로 「"아니오"」라고 판정된 경우, 스텝 545의 처리에 의한 아이들링 제어는 개시되지 않는다. 이 경우, 아이들링 시간 Tidle는 소정 시간 Tidle_th보다도 짧다. 따라서, 이 경우, CPU는 스텝 540에서 「"예"」라고 판정하여 스텝 545로 진행한다.
CPU는 스텝 545로 진행하면, 최소 기관 출력 Peng_min에 대응하는 최적 기관 토크 TQopt_min 및 최적 기관 회전 속도 NEopt_min을 각각 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt로서 설정하여 이들 데이터를 엔진 ECU(92)로 송출하고, 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt를 설정하여 이들 데이터를 모터 ECU(93)로 송출하고, 아이들링 플래그 Xidle의 값을 「1」로 설정한다.
엔진 ECU(92)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt가 달성되도록 스로틀 밸브(43), 연료 분사 밸브(39) 및 점화 장치(37)의 작동을 제어한다. 이에 의해, 기관(10)의 아이들링 운전이 행해진다.
한편, 모터 ECU(93)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt가 달성되도록 인버터(130)의 작동을 제어함으로써, 제1 MG(110) 및 제2 MG(120)의 작동을 제어한다.
스텝 545의 처리에 의한 아이들링 제어가 개시된 후, 아이들링 시간 Tidle이 소정 시간 Tidle_th에 달하면, CPU는 스텝 540에서 「"아니오"」라고 판정하여 스텝 550으로 진행하여 미연소 연료 처리 플래그 Xhc의 값이 「0」인지 여부를 판정한다.
미연소 연료 처리 플래그 Xhc는, 기관 정지 조건이 성립한 후, 후술하는 스텝 570에 의한 미연소 연료 처리 제어가 개시된 것인지 여부를 나타내는 플래그이며, 그 값이 「0」인 경우, 미연소 연료 처리 제어가 개시되지 않은 것을 나타내고, 그 값이 「1」인 경우, 미연소 연료 처리 제어가 개시된 것을 나타내고 있다. 미연소 연료 처리 플래그 Xhc의 값은, 후술하는 스텝 570의 처리에 의한 미연소 연료 처리 제어에 의해 「1」로 설정되고, 후술하는 스텝 575의 처리에 의한 기관 정지 제어에 의해 「0」으로 설정된다.
기관 정지 조건이 성립한 후, 스텝 540에서 처음으로 「"아니오"」라고 판정된 경우, 스텝 570의 처리에 의한 미연소 연료 처리 제어는 개시되지 않으므로, 미연소 연료 처리 플래그 Xhc의 값은 「0」이다. 따라서, 이 경우, CPU는 스텝 550에서 「"예"」라고 판정하고, 이하에 설명하는 스텝 555의 처리를 행한다. 그 후, CPU는 스텝 565로 진행한다.
스텝 555: CPU는 수온 THW를 룩업 테이블 MapThc_th(THW)에 적용함으로써, 소정 시간 Thc_th를 취득하고, 수온 THW를 룩업 테이블 MapΔTA(THW)에 적용함으로써, 소정 개방도 ΔTA를 취득하고, 수온 THW를 룩업 테이블 MapNEth(THW)에 적용함으로써, 소정 회전 속도 NEth를 취득한다.
테이블 MapThc_th(THW)에 의하면, 소정 시간 Thc_th는 수온 THW가 낮을수록 큰 값으로서 취득된다. 테이블 MapΔTA(THW)에 의하면, 소정 개방도 ΔTA는 수온 THW가 낮을수록 큰 값으로서 취득된다. 테이블 MapNEth(THW)에 의하면, 소정 회전 속도 NEth는 수온 THW가 낮을수록 큰 값으로서 취득된다.
한편, CPU가 스텝 550의 처리를 실행하는 시점에 있어서 이미 스텝 570의 처리에 의한 미연소 연료 처리 제어가 개시되어 있는 경우, 미연소 연료 처리 플래그 Xhc의 값은 「1」이다. 따라서, 이 경우에 CPU는 스텝 550에서 「"아니오"」라고 판정하여 스텝 565로 직접 진행한다.
CPU는 스텝 565로 진행하면, 스텝 570의 처리에 의한 미연소 연료 처리 제어가 개시되고 나서 경과한 시간 Thc(이하, 「미연소 연료 처리 시간 Thc」라 호칭함)가 소정 시간 Thc_th보다도 짧은지 여부를 판정한다.
스텝 505에서 「"아니오"」라고 판정된 후, CPU가 스텝 565로 처음으로 진행한 경우, 스텝 570의 처리에 의한 미연소 연료 처리 제어는 개시되지 않으므로, 미연소 연료 처리 시간 Thc는 소정 시간 Thc_th보다도 짧다. 따라서, 이 경우, CPU는 스텝 565에서 「"예"」라고 판정하여 스텝 570으로 진행한다.
CPU는 스텝 570으로 진행하면, 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt를 각각 제로로 설정하여 이들 데이터를 엔진 ECU(92)로 송출함과 함께, 현시점에서의 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt에 소정 개방도 ΔTA를 더한 개방도 TAset를 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt로서 설정하여 이 데이터를 엔진 ECU(92)로 송출한다.
또한, CPU는, 기관 회전 속도 NE를 소정 기관 회전 속도 NEth로 유지하기 위한 제1 MG 토크 TQmg1을 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt로서 설정하여 이 데이터를 모터 ECU(93)로 송출함과 함께, 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt를 설정하여 이 데이터를 모터 ECU(93)로 송출한다. 덧붙여, CPU는 미연소 연료 처리 플래그 Xhc의 값을 「1」로 설정한다.
엔진 ECU(92)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 기관 토크 TQeng_tgt, 목표 기관 회전 속도 NEtgt 및 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt가 달성되도록 스로틀 밸브(43), 연료 분사 밸브(39) 및 점화 장치(37)의 작동을 제어한다. 이 때, 목표 기관 토크 TQeng_tgt 및 목표 기관 회전 속도 NEtgt는 각각 제로이므로, 연료 분사 밸브(39) 및 점화 장치(37)는 작동되지 않는다.
한편, 모터 ECU(93)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt가 달성되도록 인버터(130)의 작동을 제어함으로써, 제1 MG(110) 및 제2 MG(120)의 작동을 제어한다.
스텝 570의 처리에 의한 미연소 연료 처리 제어가 개시된 후, 미연소 연료 처리 시간 Thc가 소정 시간 Thc_th에 달하면, CPU는 스텝 565에서 「"아니오"」라고 판정하여 스텝 575로 진행한다.
CPU는 스텝 575로 진행하면, 목표 기관 토크 TQeng_tgt, 목표 기관 회전 속도 NEtgt 및 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt를 각각 제로로 설정하여 이들 데이터를 엔진 ECU(92)로 송출함과 함께, 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt를 설정하여 이들 데이터를 모터 ECU(93)로 송출한다.
덧붙여, CPU는 아이들링 플래그 Xidle의 값을 「0」으로 설정하고, 미연소 연료 처리 플래그 Xhc의 값을 「0」으로 설정함과 함께, 운전 정지 플래그 Xstop의 값을 「1」로 설정한다.
엔진 ECU(92)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 기관 토크 TQeng_tgt, 목표 기관 회전 속도 NEtgt 및 목표 스로틀 밸브 개방도 TAtgt가 달성되도록 스로틀 밸브(43), 연료 분사 밸브(39) 및 점화 장치(37)의 작동을 제어한다. 이 경우, 기관(10)의 회전이 정지한다.
한편, 모터 ECU(93)는, 수신한 데이터에 기초하여 목표 제1 MG 토크 TQmg1_tgt 및 목표 제2 MG 토크 TQmg2_tgt가 달성되도록 인버터(130)의 작동을 제어함으로써, 제1 MG(110) 및 제2 MG(120)의 작동을 제어한다.
또한, CPU가 스텝 520의 처리를 실행하는 시점에 있어서 운전 정지 플래그 Xstop의 값이 「1」인 경우, CPU는 스텝 520에서 「"아니오"」라고 판정하여 스텝 575로 진행한다.
이상이 실시 장치의 구체적인 작동이며, 이에 의해, 기관 정지 조건이 성립한 후, 소정 시간 Thc_th 동안, 다량의 산소가 촉매(53)에 공급되므로, 흡기 포트(31) 및 연소실(25)의 벽면에 부착되어 있던 미연소 연료가 촉매(53)에 유입되어도, 촉매(53)는 그 미연소 연료를 충분히 산화 처리할 수 있다.
또한, 촉매(53)에 유입되는 다량의 산소 중, 미연소 연료의 산화 처리에 소비되지 않은 산소는, 촉매(53)에 흡장된다. 따라서, 기관 운전이 후에 개시되었을 때에 다량의 미연소 연료가 촉매(53)에 유입되어도, 촉매(53)는 그 미연소 연료를 흡장하고 있던 산소에 의해 충분히 산화 처리할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에 있어서 각종 변형예를 채용할 수 있다.
예를 들어, 기관(10)이 탑재되는 차량(100)이, 기관(10)의 스타트ㆍ앤드ㆍ스톱 제어(이하, 「S&S 제어」라 호칭함)를 실행하는 차량인 경우, 본 발명을 그 기관(10)에 적용해도 된다.
주지된 바와 같이, S&S 제어에 있어서는, 소정의 기관 정지 조건이 성립했을 때에 기관 운전을 정지시키고, 또한 소정의 기관 재시동 조건이 성립하였을 때에 기관 운전을 재개한다. 즉, S&S 제어에 의하면, 내연 기관의 간헐 운전이 행해지고, 기관 정지 조건이 성립하였을 때, 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 예를 들어 S&S 제어에 있어서는, 브레이크 장치가 작동 중이며 차속이 소정의 속도 이하(예를 들어, 제로)가 되었을 때에 기관 정지 조건이 성립한다. 또한, 예를 들어 S&S 제어에 있어서, 차량이 오토매틱 차량인 경우, 오토매틱 트랜스미션을 조작하기 위한 시프트 레버가 주행 레인지(예를 들어, 드라이브(D) 레인지)에 위치하고, 또한 브레이크 페달의 조작량이 소정량보다 작아졌을 때에 기관 재시동 조건이 성립한다. 예를 들어, S&S 제어에 있어서, 차량이 매뉴얼 미션 차량인 경우, 클러치 페달의 밟기 조작이 있었을 때, 기관 재시동 조건이 성립한다.
또한, 촉매(53)는 산화능을 갖는 산화 촉매여도 된다.

Claims (9)

  1. 차량(100)에 있어서,
    배기 통로를 포함하는 내연 기관(10)과,
    상기 배기 통로에 설치되고, 미연소 연료를 산화하도록 구성되며, 또한 산소를 흡장하도록 구성되는 촉매(53)와,
    전자 제어 유닛(90)을 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛(90)은, 상기 전자 제어 유닛(90)에 의해 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단되는 경우, 연료 분사를 정지함과 함께 상기 촉매(53)에 유입되는 산소의 양인 촉매 유입 산소량을 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되고, 또한, 상기 내연 기관(10)의 온도가 낮을수록, 상기 소정 산소 증대량을 크게 하도록 구성되며,
    상기 기관 정지 조건은 상기 내연 기관(10)의 운전을 정지시키는 조건이며, 상기 소정 산소 증대량은, 연료 분사의 정지에 의해 증대되는 상기 촉매 유입 산소량의 증대분보다도 큰 양인 것을 특징으로 하는, 차량(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내연 기관(10)은 스로틀 밸브(43)를 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛(90)은, 상기 전자 제어 유닛(90)에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단되는 경우, 상기 스로틀 밸브(43)의 개방도를 연료 분사의 정지 시점에 있어서의 상기 스로틀 밸브(43)의 개방도보다도 크게 함으로써, 상기 촉매 유입 산소량을 상기 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 차량(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내연 기관(10)을 회전시키는 전동기(110)를 더 구비하고,
    상기 전자 제어 유닛(90)은, 상기 전자 제어 유닛(90)에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단되는 경우, 제1 시간이 경과할 때까지 상기 전동기(110)에 의해 상기 내연 기관(10)을 회전시킴으로써, 상기 촉매 유입 산소량을 상기 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되고, 상기 제1 시간은, 연료 분사가 정지된 후, 상기 촉매(53)에 유입되는 미연소 연료의 양이 제로가 되었다고 추정되는 시간보다도 긴 시간인 것을 특징으로 하는, 차량(100).
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내연 기관(10)은 스로틀 밸브(43)를 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛(90)은, 상기 전자 제어 유닛(90)에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단되는 경우, 상기 스로틀 밸브(43)의 개방도를 연료 분사의 정지 시점에 있어서의 상기 스로틀 밸브(43)의 개방도보다도 소정 개방도로 크게 함으로써, 상기 촉매 유입 산소량을 상기 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되며, 또한 상기 내연 기관(10)의 온도가 낮을수록, 상기 소정 개방도를 큰 값으로 설정함으로써, 상기 소정 산소 증대량을 크게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 차량(100).
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 내연 기관(10)을 회전시키는 전동기(110)를 더 구비하고,
    상기 전자 제어 유닛(90)은, 상기 전자 제어 유닛(90)에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단되는 경우, 제1 시간이 경과할 때까지 상기 전동기(110)에 의해 상기 내연 기관(10)을 소정 회전 속도로 회전시킴으로써, 상기 촉매 유입 산소량을 상기 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되며, 또한 상기 내연 기관(10)의 온도가 낮을수록, 상기 소정 회전 속도를 크게 함으로써, 상기 소정 산소 증대량을 크게 하도록 구성되고, 상기 제1 시간은, 연료 분사가 정지된 후, 상기 촉매(53)에 유입되는 미연소 연료의 양이 제로가 되었다고 추정되는 시간보다도 긴 시간인 것을 특징으로 하는, 차량(100).
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 내연 기관(10)을 회전시키는 전동기(110)를 더 구비하고,
    상기 전자 제어 유닛(90)은, 상기 전자 제어 유닛(90)에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단되는 경우, 제1 시간이 경과할 때까지 상기 전동기(110)에 의해 상기 내연 기관(10)을 소정 회전 속도로 회전시킴으로써, 상기 촉매 유입 산소량을 상기 소정 산소 증대량으로 증대시키도록 구성되며, 또한 상기 내연 기관(10)의 온도가 낮을수록, 상기 제1 시간을 길게 함으로써, 상기 소정 산소 증대량을 크게 하도록 구성되고, 상기 제1 시간은, 연료 분사가 정지된 후, 상기 촉매(53)에 유입되는 미연소 연료의 양이 제로가 되었다고 추정되는 시간보다도 긴 시간인 것을 특징으로 하는, 차량(100).
  8. 제1항, 제2항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(90)은, 상기 전자 제어 유닛(90)에 의해 상기 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단된 후, 미리 정해지는 시간인 제2 시간이 경과한 시점에서 연료 분사를 정지하도록 구성되며, 또한 상기 내연 기관(10)의 온도가 낮을수록, 상기 제2 시간을 짧은 시간으로 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 차량(100).
  9. 차량(100)의 제어 방법이며,
    상기 차량은, 배기 통로를 포함하는 내연 기관(10)과, 상기 배기 통로에 설치되고, 미연소 연료를 산화하도록 구성되며, 또한 산소를 흡장하도록 구성되는 촉매(53)와, 전자 제어 유닛(90)을 포함하고,
    상기 제어 방법은,
    상기 전자 제어 유닛(90)에 의해 기관 정지 조건이 성립하였다고 판단되는 경우, 연료 분사를 정지함과 함께 상기 촉매에 유입되는 산소의 양인 촉매 유입 산소량을 상기 전자 제어 유닛(90)에 의해 소정 산소 증대량으로 증대시키는 것과, 상기 내연 기관(10)의 온도가 낮을수록, 상기 소정 산소 증대량을 크게 하도록 구성되는 것과,
    상기 기관 정지 조건은 상기 내연 기관(10)의 운전을 정지시키는 조건이며, 상기 소정 산소 증대량은, 연료 분사의 정지에 의해 증대되는 상기 촉매 유입 산소량의 증대분보다도 큰 양인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량(100)의 제어 방법.
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