WO2020260914A1 - 車両制御方法および車両制御装置 - Google Patents

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WO2020260914A1
WO2020260914A1 PCT/IB2019/000642 IB2019000642W WO2020260914A1 WO 2020260914 A1 WO2020260914 A1 WO 2020260914A1 IB 2019000642 W IB2019000642 W IB 2019000642W WO 2020260914 A1 WO2020260914 A1 WO 2020260914A1
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WO
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vehicle control
control method
exhaust gas
gas recirculation
engine
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Application number
PCT/IB2019/000642
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English (en)
French (fr)
Inventor
高木大介
土田博文
濱本高行
Original Assignee
日産自動車株式会社
ルノー エス． ア． エス．
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/06—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to the control of a vehicle having an electric motor and an internal combustion engine as drive sources.
  • JP2001-164960A discloses a control that suppresses the response speed of the internal combustion engine control when the required power based on the accelerator pedal operation amount of the driver increases. This is because the driver's accelerator pedal operation amount fluctuates slightly, and if the operating state of the internal combustion engine is frequently switched according to this delicate fluctuation, noise that changes complicatedly is generated from the internal combustion engine. It improves the problem of wasteful energy consumption for switching and the problem of wasteful energy consumption.
  • the state of the device involved in the combustion of the internal combustion engine for example, the exhaust gas recirculation device
  • the response speed of the internal combustion engine control is insufficiently suppressed and the combustion state of the internal combustion engine is deteriorated.
  • the pressure difference between the upstream and downstream of the EGR valve is different from the steady state.
  • the response speed of the internal combustion engine is suppressed only when the required power increases, but even when the required power decreases, the above-mentioned spike-like deviation of the exhaust gas recirculation rate may occur. , It may be necessary to suppress the response speed of internal combustion engine control.
  • an object of the present invention is to suppress deterioration of the combustion state of the internal combustion engine at the time of transition of the engine operating points in a vehicle in which the internal combustion engine is controlled by a plurality of fixed engine operating points.
  • a vehicle control method for controlling a vehicle having an electric motor and an internal combustion engine as drive sources and operating the internal combustion engine at a plurality of fixed engine operating points.
  • the device state which is the state of the device that controls the combustion of the internal combustion engine, is detected, and between the engine operating points according to the device state. Change the transition speed of.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine.
  • FIG. 3 is a map of operating points of an internal combustion engine.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control routine according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a map for searching for the required power according to the accelerator pedal opening degree.
  • FIG. 6 is an example of a timing chart when the control routine of FIG. 3 is executed.
  • FIG. 7 is another example of the timing chart when the control routine of FIG. 3 is executed.
  • FIG. 8 is still another example of the timing chart when the control routine of FIG. 3 is executed.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a control routine according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a table in which the limit value of the transition speed is set.
  • FIG. 11 is a timing chart when the control routine of FIG. 9 is executed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power transmission path of the vehicle 1 to which the present embodiment is applied.
  • the vehicle 1 includes an internal combustion engine 3, a power generation motor 4, a battery 5, a traveling motor 2, and a controller 7 as a control unit.
  • the internal combustion engine 3 may be either a gasoline engine or a diesel engine.
  • the power generation motor 4 generates electricity by being driven by the power of the internal combustion engine 3.
  • the power generation motor 4 also has a function of motoring the internal combustion engine 3 by powering it with the electric power of the battery 5, which will be described later.
  • the battery 5 is charged with the electric power generated by the power generation motor 4 and the electric power regenerated by the traveling motor 2 described later.
  • the traveling motor 2 is driven by the electric power of the battery 5 to drive the drive wheels 6. Further, the traveling motor 2 also has a so-called regeneration function in which deceleration energy is regenerated as electric power by being rotated along with the rotation of the drive wheels 6 during deceleration or the like.
  • the controller 7 reads the detected values of the accelerator pedal opening sensor 16 and the vehicle speed sensor 17. In addition to the above, the controller 7 reads detection values of various sensors such as an engine rotation speed sensor and a battery charge sensor (not shown). Then, the controller 7 controls the traveling motor 2, the internal combustion engine 3, and the power generation motor 4 based on these detected values.
  • various sensors such as an engine rotation speed sensor and a battery charge sensor (not shown). Then, the controller 7 controls the traveling motor 2, the internal combustion engine 3, and the power generation motor 4 based on these detected values.
  • the controller 7 is composed of a microcomputer equipped with a central arithmetic unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). It is also possible to configure the controller 7 with a plurality of microcomputers.
  • CPU central arithmetic unit
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • I / O interface input / output interface
  • the power transmission path between the internal combustion engine 3 and the power generation motor 4 includes a seventh reduction gear 13 provided on the output shaft 3A of the internal combustion engine 3, an eighth reduction gear 14 that meshes with the seventh reduction gear 13, and power generation. It is composed of a ninth reduction gear 15 provided on the rotating shaft 4A of the motor 4.
  • the power transmission path between the traveling motor 2 and the drive wheel 6 includes a first reduction gear 8 provided on the rotating shaft 2A of the traveling motor 2, a second reduction gear 9 that meshes with the first reduction gear 8. It is composed of a differential gear 12 provided in the differential case 11 and a third reduction gear 10 provided coaxially with the second reduction gear 9 and meshing with the differential gear 12.
  • the vehicle 1 having the above-described configuration is a so-called series hybrid in which the battery 5 is charged by the electric power generated by the power generation motor 4 driven by the internal combustion engine 3 and the traveling motor 2 is driven by the electric power of the battery 5 to travel. It is a vehicle.
  • the internal combustion engine 3 does not directly drive the drive wheels 6, but is regarded as a drive source of the vehicle 1 in that it generates electric power to be supplied to the traveling motor 2 that drives the drive wheels 6. be able to.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the internal combustion engine 3.
  • a differential pressure generation valve 30, a compressor 22A of the turbocharger 22, and a throttle valve 23 for adjusting the engine load are arranged in order from the upstream side of the intake flow. ing. Both the differential pressure generation valve 30 and the throttle valve 23 are controlled by the controller 7.
  • FIG. 2 shows a butterfly valve as the differential pressure generation valve 30 and the throttle valve 23, valves of other types may be used.
  • the turbine 22B of the turbocharger 22 and the exhaust purification catalyst 24 are arranged in order from the upstream side of the exhaust flow.
  • the exhaust gas purification catalyst 24 is, for example, a three-way catalyst.
  • the internal combustion engine 3 includes a bypass passage 25 that communicates upstream and downstream of the turbine 22B of the exhaust passage 21.
  • a wastegate valve 26 that opens and closes the bypass passage 25 is arranged in the bypass passage 25.
  • the wastegate valve 26 is controlled by the controller 7. When the wastegate valve 26 is opened, a part of the exhaust gas flows around the turbine 22B. Therefore, the boost pressure can be adjusted by controlling the opening degree of the wastegate valve 26.
  • FIG. 2 shows a swing valve as a wastegate valve 26, a valve of another type may be used.
  • the system also includes an exhaust gas recirculation device (hereinafter, also referred to as an EGR device) that recirculates a part of the exhaust gas to the intake passage 20.
  • EGR control the control for recirculating the exhaust gas
  • EGR gas the exhaust gas for recirculation
  • EGR rate the ratio of EGR gas to the total intake amount
  • the EGR device can be said to be a device that controls the combustion of the internal combustion engine 3 in that the combustion temperature is lowered by supplying the EGR gas to the cylinder of the internal combustion engine 3.
  • the EGR device passes through an EGR passage 27 that connects an exhaust passage 21A downstream of the exhaust purification catalyst 24 and an intake passage 20 upstream of the compressor 22A, an EGR valve 28 that opens and closes the EGR passage 27, and an EGR passage 27. It is configured to include an EGR cooler 29 for cooling the exhaust gas. That is, it is a so-called low pressure loop EGR device.
  • the EGR valve 28 is a valve that is opened and closed by an electric actuator and is controlled by the controller 7.
  • FIG. 2 shows the case where the EGR valve 28 is a butterfly valve, but a valve of another type may be used.
  • the EGR cooler 29 may be either an air-cooled type or a liquid-cooled type.
  • the internal combustion engine 3 includes a variable valve mechanism 31 for changing the valve timing of the intake valve and the exhaust valve.
  • a known mechanism may be applied.
  • a mechanism for changing the rotation phase of the intake camshaft with respect to the crankshaft, or not only the above-mentioned change of the rotation phase but also the valve lift amount is changed.
  • the controller 7 controls the internal combustion engine 3, and based on the detection values of the accelerator pedal opening sensor 16 and the vehicle speed sensor 17, and sensors such as an intake pressure sensor and an air flow meter (not shown), the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the like. Set the ignition timing, EGR rate, etc. Then, based on these, the controller 7 controls the opening / closing of the differential pressure generating valve 30, the throttle valve 23, the EGR valve 28, and the wastegate valve 26, and controls the variable valve mechanism 31.
  • the power generated by the internal combustion engine 3 is used to drive the power generation motor 4, and the traveling motor 2 is driven by the electric power generated by the power generation motor 4. That is, the internal combustion engine 3 does not directly drive the drive wheels 6. Therefore, it is not necessary to sequentially correspond the power of the internal combustion engine 3 to the change of the required power determined based on the accelerator pedal operation amount. Therefore, the internal combustion engine 3 can be fixedly operated at a more efficient engine operating point.
  • the required power of the traveling motor 2 changes according to the traveling state of the vehicle 1, and the power generation requirement of the power generation motor 4 also changes accordingly.
  • the required power of the traveling motor 2 is large as in the case of sudden acceleration, it may be necessary to increase the output of the internal combustion engine 3 in order to increase the amount of power generated by the power generation motor 4.
  • the controller 7 sets a plurality of fixed engine operating points having different outputs in advance, and selects one of these engine operating points according to the traveling state of the vehicle 1 to select an internal combustion engine. 3 is controlled.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an operating point map of the internal combustion engine 3.
  • four engine operating points of operating points A to D are set.
  • the operating point A is the best fuel consumption point
  • the internal combustion engine 3 is basically operated at the operating point A.
  • the operating points BD are engine operating points when the amount of power generation is insufficient when operating at the operating point A, and the internal engine 3 operates at the engine operating point on the high rotation and high load side as the required amount of power generation increases. To do.
  • the map area in FIG. 3 is divided into four based on the magnitude of the engine output represented by the product of the engine speed and the engine load (that is, engine torque). To divide. Then, the engine operating points with high efficiency of the internal combustion engine 3 in each region are set as operating points AD.
  • the engine operating point is the operating point A if the engine required output described later is in the region below the equal output line A, and the operating point B if the region is between the equal output line A and the equal output line B. If it is a region between the equal output lines C, it is an operating point C, and if it is a region higher than the equal output line C, it is an operating point D.
  • the transition route of the engine operating point is not limited to the route of shifting from the operating point A to the operating point B, the operating point C, and the operating point D in this order, and as shown by the arrow in the figure, the operating point C is changed from the operating point B to the operating point C. It may shift to the driving point D without passing through it, or it may shift from the driving point D to the driving point B without passing through the driving point C.
  • the target EGR rate is preset for each engine operating point and stored in the controller 7. EGR control may be prohibited even at an engine operating point where a non-zero target EGR rate is set. For example, the cooling water temperature of the internal combustion engine 3 is low. Further, in FIG. 3, there are four engine operating points, but the present invention is not limited to these.
  • the intake air amount of the internal combustion engine 3 is changed, and the fuel injection amount and the ignition timing are also changed accordingly. Further, since the target EGR rate is different at each engine operating point as described above, the opening degree of the EGR valve 28 is also changed.
  • the pressure difference between the upstream and downstream of the EGR valve 28 (also referred to as the EGR differential pressure) is in the steady state in the transient state in which the operating state of the internal combustion engine 3 changes. Is different. Therefore, simply switching the settings such as the opening degree of the EGR valve 28, the opening degree of the throttle valve 23, and the fuel injection amount from the setting for the current engine operating point to the setting for the transition destination engine operating point is transient. In the state, there is a spike-like deviation between the actual EGR rate and the target EGR rate according to the operating state of the internal combustion engine 3. This deviation in the EGR rate occurs due to the following reasons.
  • the distance from the branch point of the exhaust passage 21A and the EGR passage 27 (also referred to as the EGR take-out position) to the confluence of the intake passage 20 and the EGR passage 27 (also referred to as the EGR supply position) is large.
  • the change in pressure at the EGR take-out position and the EGR supply position is delayed with respect to the change in the intake amount of the internal combustion engine 3, so that the change in the EGR differential pressure is delayed with respect to the change in the intake amount of the internal combustion engine 3.
  • the EGR rate deviates. If the actual EGR rate is lower than the target EGR rate, knocking may occur, and if it is higher, the combustion stability may be lowered.
  • the opening degree of the EGR valve 28 is controlled with a high response, for example, the control accuracy is lowered due to a change in the operating environment, so that it is difficult to secure the accuracy of the EGR rate control in the transient state where the operating state changes. There is also a problem.
  • the controller 7 is controlled as described below in order to ensure combustion stability at the time of transition of the engine operating point while suppressing an increase in cost, an increase in calculation load, and an increase in man-hours required for adaptation. To execute.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control routine executed by the controller 7.
  • step S100 the controller 7 calculates the required power based on the detected value of the accelerator pedal opening sensor 16 and the detected value of the vehicle speed sensor 17.
  • the required power is the power required by the driver for the vehicle 1.
  • a map (see FIG. 5) that defines the relationship between the accelerator pedal opening, the vehicle speed, and the required power is stored in the controller 7 in advance, and the read accelerator pedal opening and the vehicle speed are used. Suppose you want to search the map.
  • step S110 the controller 7 calculates a required output to the internal combustion engine 3 (hereinafter, also referred to as an engine required output). Specifically, the electric power required to drive the traveling motor 2 should be calculated based on the required electric power calculated in step S100, and the electric power generation motor 4 should generate electricity based on the electric power and the remaining charge amount of the battery 5. The amount of power generation is calculated, the output of the internal combustion engine 3 required to realize the amount of power generation is calculated, and this is used as the required output of the engine.
  • the electric power required to drive the traveling motor 2 should be calculated based on the required electric power calculated in step S100, and the electric power generation motor 4 should generate electricity based on the electric power and the remaining charge amount of the battery 5.
  • the amount of power generation is calculated, the output of the internal combustion engine 3 required to realize the amount of power generation is calculated, and this is used as the required output of the engine.
  • step S120 the controller 7 calculates the target operating point based on the engine required output calculated in step S110. Specifically, the target operating point is set by searching the map shown in FIG.
  • step S130 the controller 7 reads the EGR state. Specifically, the target EGR rate of the engine operating point calculated in step S120 and factors related to whether or not EGR control can be executed (for example, cooling water temperature) are read.
  • step S140 the controller 7 determines whether or not EGR control is executed based on the state of EGR read in step S130, and if it is executed, executes the process of step S150, and if it is not executed. Executes the process of step S160.
  • step S150 the controller 7 decides to limit the transition speed when shifting the engine operating point.
  • the engine required output may be limited, the intake air amount may be limited, or the torque according to the engine rotation speed may be limited.
  • the engine required output is limited.
  • the opening / closing speed of the throttle valve 23 is specifically limited.
  • the transition speed when not limited is determined by the performance of the actuator that drives the throttle valve 23.
  • the transition speed after the limitation is set by conformity so as to avoid the occurrence of knocking and the decrease in combustion stability in the transient state of transitioning from the engine operating point.
  • the throttle valve 23 is used to limit the engine required output, but the wastegate valve 26 may be used instead of the throttle valve 23. This is because the rotational speeds of the turbine 22B and the compressor 22A decrease as the opening degree of the wastegate valve 26 increases, and as a result, the intake air amount of the internal combustion engine 3 decreases and the engine required output decreases. In this case, the transition speed when the engine required output is not limited is determined by the responsiveness of the turbocharger 22.
  • step S150 After setting the transition speed after the limitation in step S150, the controller 7 executes the process of step S170.
  • step S160 determines in step S160 that the transition speed at the time of transitioning to the engine operating point is not limited, and executes the process of step S170.
  • step S170 the controller 7 executes the engine operating point transition process. Specifically, the opening degree of the throttle valve 23 is controlled based on the transition speed determined in step S150 or S160.
  • step S120 If the target operating point calculated in step S120 is the same as the current engine operating point, the processing after step S130 becomes unnecessary. Therefore, a determination as to whether or not the shift of the engine operating point is necessary may be inserted between steps S120 and S130, and if it is determined that the shift is unnecessary, the control routine may be terminated.
  • 6 to 8 are timing charts when the above control is executed.
  • FIG. 6 shows a case where the engine operating point is shifted while the EGR control is being executed.
  • the “post-processed engine required output” in FIG. 6 and FIGS. 7, 8 and 10 described later is the engine required output after the processing of steps S150, S160, S250 or S260 has been performed.
  • the following effects can be obtained by gradual changes in the engine required output after processing.
  • the man-hours required for adaptation for the calculation load and the correction control can be reduced as compared with the control in which the pressure difference between the upstream and downstream of the EGR valve 28 is sequentially predicted and the opening degree of the throttle valve 23 is corrected in the transient state. ..
  • FIG. 7 shows a case where the engine operating point is shifted while the EGR control is prohibited, as an example of the case where the engine operating point is shifted when the EGR control is not executed.
  • the solid line indicates the target opening degree.
  • FIG. 8 shows a change in the target EGR rate instead of ON-OFF of the EGR control in FIG.
  • the solid line in the figure shows the case where the target EGR rate at the transition destination engine operating point is R1 (R1> 0), and the broken line shows the case where the target EGR rate at the transition destination engine operating point is zero.
  • the target EGR rate of the engine operating point at the migration destination is R1 (for example, the transition from the operating point A to the operating point B in FIG. 3)
  • the required power increases, and this The engine required output also increases accordingly.
  • the target EGR rate decreases from R2 to R1 as the engine required output increases.
  • the target EGR rate R1 is larger than zero, the engine required output is limited by the processing in step S150. As a result, the processed engine required output gradually increases as compared with the stepwise increasing engine required output.
  • the target EGR rate does not change stepwise, but gradually changes to R1 at timing T2. This is based on the target EGR rate and the actual EGR rate, considering the delay time from the change in the engine required output, that is, the change in the intake air amount of the internal combustion engine 3 to the change in the actual ERG rate. This is to suppress the divergence of.
  • the target EGR rate of the engine operating point at the transition destination is zero (for example, the transition from the operating point B to the operating point D in FIG. 3)
  • the accelerator pedal opening increases at the timing T1
  • the engine required output also increases.
  • the target EGR rate decreases from R2 to zero.
  • the engine required output is limited until the target EGR rate becomes zero. Then, when the target EGR rate becomes zero at the timing T2, it means that the EGR control is not executed, so that the engine required output is increased without limitation.
  • the vehicle 1 having a traveling motor 2 (electric motor) and an internal combustion engine 3 as drive sources, and the internal combustion engine 3 operates at a plurality of fixed engine operating points AD.
  • a vehicle control method for controlling is provided.
  • the device state which is the state of the device that controls the combustion of the internal combustion engine 3
  • the engine operating point is determined according to the device state. Change the transition speed between.
  • an exhaust gas recirculation device is provided as a device for controlling combustion, a target EGR rate is detected as a device state, and it is determined whether or not EGR control is being executed based on the target EGR rate.
  • the opening degree of the ERG valve 28 (exhaust gas recirculation valve) that adjusts the exhaust gas recirculation amount may be detected as a device state. This is because if the opening degree of the EGR valve 28 is known, it can be determined whether or not the EGR control is being executed, and the EGR rate can be calculated. Further, a means for detecting the actual EGR rate (also referred to as the actual EGR rate) may be provided to detect the actual EGR rate as the device state. This is also because it is possible to determine whether or not EGR control is being executed.
  • the device state is the target value (for example, the target EGR rate) to be realized by using the device that controls combustion, the actual operating state of the device (for example, the opening degree of the EGR valve 28), or the device. It is one of the actual conditions realized (eg, the actual EGR rate).
  • the target value for example, the target EGR rate
  • the actual operating state of the device for example, the opening degree of the EGR valve 28
  • the device It is one of the actual conditions realized (eg, the actual EGR rate).
  • EGR control exhaust gas recirculation
  • the transition speed is limited, and if not, it is not being executed. Do not limit the migration speed.
  • the response performance required for the EGR valve 28 can be relaxed, so that an increase in cost for suppressing deterioration of the combustion state can be suppressed.
  • the transition speed is lowered, the load of the correction calculation in the transient state and the matching man-hours for the correction calculation can be reduced.
  • the transition speed is limited by controlling the change speed of the output, torque or intake air amount of the internal combustion engine 3.
  • the transition speed of the engine operating point can be appropriately limited.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a control routine executed by the controller 7 when shifting the engine operating point in the present embodiment.
  • steps S200-S230 are the same as steps S100-S130 in FIG. 4, the description thereof will be omitted.
  • step S240 the controller 7 determines whether or not the target EGR rate is higher than the preset threshold value ⁇ .
  • the threshold value ⁇ is an upper limit value of the EGR rate that does not affect the combustion state even if the transition speed is not limited when shifting the engine operating point, and is set according to the specifications of the vehicle to which this embodiment is applied. To do.
  • the controller 7 executes the process of step S250 if the target EGR rate is higher than the threshold value ⁇ in the determination of step S240, and executes the process of step S260 if the target EGR rate is equal to or less than the threshold value ⁇ .
  • step S250 the controller 7 limits the transition speed based on the target EGR rate.
  • the transition speed after the restriction is calculated using the table shown in FIG. FIG. 10 is a table showing the relationship between the transition speed after restriction and the EGR rate.
  • ⁇ in the figure is the threshold value ⁇ used in step S240.
  • the transition speed is not limited as described later, so that the transition speed is the one when the throttle valve 23 is operated fastest.
  • the target EGR rate is higher than ⁇
  • the higher the target EGR rate the lower the transition speed is limited.
  • the transition rate is constant.
  • ⁇ is an EGR rate that does not affect the combustion state even if the transition speed is constant, and is set according to the specifications of the vehicle to which the present embodiment is applied.
  • step S250 After setting the transition speed after the limitation in step S250, the controller 7 executes the process of step S270.
  • the controller 7 determines in step S260 that the transition speed at the time of transitioning to the engine operating point is not limited, and executes the process of step S270.
  • step S270 the controller 7 executes the engine operating point transition process. Specifically, the opening degree of the throttle valve 23 is controlled based on the transition speed determined in step S250 or S260.
  • step S220 If the target operating point calculated in step S220 is the same as the current engine operating point, the processing after step S230 becomes unnecessary. Therefore, a determination as to whether or not the shift of the engine operating point is necessary may be inserted between steps S220 and S230, and if it is determined that the shift is unnecessary, the control routine may be terminated.
  • FIG. 11 is a timing chart when the above control is executed.
  • FIG. 11 shows the case where the target EGR rate is R1 and the case where the target EGR rate is R2.
  • the EGR rate R1 referred to here is, for example, the target EGR rate at the operating points C and D
  • the EGR rate R2 is the target EGR rate at the operating points A and B.
  • the transition speed of the internal combustion engine 3 is limited, and as a result, the change in the engine required output after processing becomes slower than the change in the engine required output before processing as in the first embodiment.
  • the transition speed after restriction differs depending on the target EGR rate. More specifically, the higher the target EGR rate, the lower and limited the transition rate. Therefore, as shown in the figure, when the case where the EGR rate is R1 and the case where R2 is larger than R1 are compared, the transition speed is limited to be lower in the case of R2. As a result, the change in the engine required output after processing is slower when the target EGR rate is R2 than when it is R1. Similarly, regarding the change in the processed engine required output when the accelerator pedal opening is reduced at the timing T2, the change in the processed engine required output is gentler when the target EGR rate is R2 than when it is R1.
  • the transition speed is changed according to the target EGR rate. As a result, a more appropriate transition speed can be obtained according to the operating state of the internal combustion engine 3.
  • the higher the target EGR rate the lower the transition speed.
  • the higher the target EGR rate the greater the influence of the spike-like deviation that occurs in the transient state on the combustion state, but according to the present embodiment, this influence can be suppressed.
  • the transition speed is changed by controlling the change speed of the output, torque or intake air amount of the internal combustion engine 3.
  • the transition speed of the engine operating point can be appropriately controlled.
  • the device that controls the combustion of the internal combustion engine 3 has been described as an EGR device, but the variable valve mechanism 31 also controls the combustion of the internal combustion engine 3 in the same manner as the EGR device.
  • the operating states of the variable valve mechanism 31, such as the amount of advance and the amount of retard, are also set for each engine operating point. Therefore, when the variable valve mechanism 31 is used as a device for controlling the combustion of the internal combustion engine 3, the state of the variable valve mechanism 31 is read in step S230 of FIG. 8, and in step S240, for example, the variable valve mechanism 31
  • the amount of advance may be compared with the threshold value, and the transition speed after limitation may be calculated according to the result of the comparison.
  • variable compression ratio mechanism that variably controls the mechanical compression ratio of the internal combustion engine 3 is known, and this is also a device that controls the combustion of the internal combustion engine 3. Corresponds to.
  • the compression ratio is set for each engine operating point. Therefore, when the variable compression ratio mechanism is used as a device for controlling the combustion of the internal combustion engine 3, the state of the variable compression ratio mechanism is read in step S230 of FIG. 8, and in step S240, for example, the compression ratio is compared with the threshold value. The transition speed after the limitation may be calculated according to the result of the comparison.

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Abstract

駆動源として電動モータと内燃エンジンとを有し、内燃エンジンが複数の固定されたエンジン運転点で作動する車両を制御する車両制御方法において、一のエンジン運転点から他のエンジン運転点へ移行する場合に、内燃エンジンの燃焼を制御するデバイスの状態であるデバイス状態を検知し、デバイス状態に応じてエンジン運転点間の移行速度を変化させる。

Description

車両制御方法および車両制御装置
　本発明は、駆動源として電動モータと内燃エンジンとを有する車両の制御に関する。
　駆動源として電動モータと内燃エンジンとを有する、いわゆるハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両の制御として、ＪＰ２００１−１６４９６０Ａには、運転者のアクセルペダル操作量に基づく要求動力が増大した場合に、内燃エンジン制御の応答速度を抑制する制御が開示されている。これは、運転者のアクセルペダル操作量は微妙に変動するものであることを考慮し、この微妙な変動に応じて内燃エンジンの運転状態を頻繁に切り替えると内燃エンジンから煩雑に変化する騒音が発生するという問題や、切り替えのために無駄にエネルギを消費するという問題を改善するものである。
　しかし、上記文献の制御では、応答速度を抑制する際に、内燃エンジンの燃焼に関与するデバイス、例えば排気再循環デバイスの状態が考慮されていない。このため、内燃エンジン制御の応答速度の抑制が不十分となって内燃エンジンの燃焼状態が悪化するという問題がある。例えば、排気再循環制御が実行されている状態で内燃エンジンの運転状態が変化する過渡状態においては、ＥＧＲ弁の上下流の圧力差が定常状態とは異なる。このため、内燃エンジン制御の応答速度の抑制が不十分だと、過渡状態において排気再循環率の目標値からのスパイク的なズレが生じて、ノッキングの発生または燃焼安定度の低下を招くおそれがある。
　また、上記文献の制御では要求動力が増大した場合にのみ内燃エンジンの応答速度を抑制しているが、要求動力が減少した場合でも、上述した排気再循環率のスパイク的なズレは生じ得るので、内燃エンジン制御の応答速度を抑制することが必要となる場合がある。
　燃焼安定度が低下するという問題は、ハイブリッド車両のようにエンジン運転点が複数の固定点間を移行するように内燃エンジンが制御される場合に顕著となる。
　そこで本発明は、内燃エンジンが複数の固定されたエンジン運転点で制御される車両において、エンジン運転点の移行時における内燃エンジンの燃焼状態の悪化を抑制することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、駆動源として電動モータと内燃エンジンとを有し、内燃エンジンが複数の固定されたエンジン運転点で作動する車両を制御する車両制御方法が提供される。この車両制御方法では、一のエンジン運転点から他のエンジン運転点へ移行する場合に、内燃エンジンの燃焼を制御するデバイスの状態であるデバイス状態を検知し、デバイス状態に応じてエンジン運転点間の移行速度を変化させる。
図１は、車両の概略構成図である。 図２は、内燃エンジンの概略構成図である。 図３は、内燃エンジンの運転点マップである。 図４は、第１実施形態にかかる制御ルーチンを示すフローチャートである。 図５は、アクセルペダル開度に応じた必要動力を検索するためのマップである。 図６は、図３の制御ルーチンを実行した場合のタイミングチャートの一例である。 図７は、図３の制御ルーチンを実行した場合のタイミングチャートの他の例である。 図８は、図３の制御ルーチンを実行した場合のタイミングチャートのさらに他の例である。 図９は、第２実施形態にかかる制御ルーチンを示すフローチャートである。 図１０は、移行速度の制限値を定めたテーブルである。 図１１は、図９の制御ルーチンを実行した場合のタイミングチャートである。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、本実施形態を適用する車両１の、動力伝達経路の概略構成図である。車両１は、内燃エンジン３と、発電用モータ４と、バッテリ５と、走行用モータ２と、制御部としてのコントローラ７と、を備える。なお、内燃エンジン３は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのいずれでもかまわない。
　発電用モータ４は、内燃エンジン３の動力によって駆動されることで発電する。また、発電用モータ４は、後述するバッテリ５の電力により力行することで内燃エンジン３をモータリングする機能も有する。
　バッテリ５には、発電用モータ４で発電された電力と、後述する走行用モータ２で回生された電力と、が充電される。
　走行用モータ２は、バッテリ５の電力により駆動されて、駆動輪６を駆動する。また、走行用モータ２は、減速時等に駆動輪６の回転に伴って連れ回されることにより減速エネルギを電力として回生する、いわゆる回生機能も有する。
　コントローラ７は、アクセルペダル開度センサ１６及び車速センサ１７の検出値を読み込む。コントローラ７は、上記の他にも、図示しないエンジン回転速度センサ、バッテリ充電量センサ等の各種センサの検出値を読み込む。そして、コントローラ７はこれらの検出値に基づいて走行用モータ２、内燃エンジン３及び発電用モータ４の制御を行なう。
　なお、コントローラ７は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ７を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
　内燃エンジン３と発電用モータ４との間の動力伝達経路は、内燃エンジン３の出力軸３Ａに設けられた第７減速ギヤ１３と、第７減速ギヤ１３と噛み合う第８減速ギヤ１４と、発電用モータ４の回転軸４Ａに設けられた第９減速ギヤ１５と、で構成される。
　走行用モータ２と駆動輪６との間の動力伝達経路は、走行用モータ２の回転軸２Ａに設けられた第１減速ギヤ８と、第１減速ギヤ８と噛み合う第２減速ギヤ９と、デファレンシャルケース１１に設けられたデファレンシャルギヤ１２と、第２減速ギヤ９と同軸上に設けられてデファレンシャルギヤ１２と噛み合う第３減速ギヤ１０と、で構成される。
　上述した構成の車両１は、内燃エンジン３により駆動される発電用モータ４で発電した電力でバッテリ５を充電し、バッテリ５の電力で走行用モータ２を駆動して走行する、いわゆるシリーズ式ハイブリッド車両である。シリーズ式ハイブリッド車両の場合、内燃エンジン３は直接的は駆動輪６を駆動しないが、駆動輪６を駆動する走行用モータ２に供給する電力を発生させるという点で、車両１の駆動源とみなすことができる。
　図２は、内燃エンジン３の概略構成図である。内燃エンジン３の吸気通路２０には、吸気流れの上流側から順に、差圧生成弁３０と、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２Ａと、エンジン負荷を調整するためのスロットル弁２３と、が配置されている。差圧生成弁３０とスロットル弁２３は、いずれもコントローラ７により制御される。なお、図２は、差圧生成弁３０及びスロットル弁２３としてバタフライ弁を示しているが、他の方式の弁であっても構わない。
　内燃エンジン３の排気通路２１には、排気流れの上流側から順に、ターボ過給機２２のタービン２２Ｂと、排気浄化触媒２４と、が配置されている。排気浄化触媒２４は、例えば三元触媒とする。
　内燃エンジン３は、排気通路２１のタービン２２Ｂより上流と下流とを連通するバイパス通路２５を備える。バイパス通路２５には、バイパス通路２５を開閉するウェイストゲートバルブ２６が配置されている。ウェイストゲートバルブ２６はコントローラ７により制御される。ウェイストゲートバルブ２６が開弁すると、排気の一部がタービン２２Ｂを迂回して流れる。したがって、ウェイストゲートバルブ２６の開度を制御することにより、過給圧を調整することができる。
　なお、図２は、ウェイストゲートバルブ２６としてスイングバルブを示しているが、他の方式の弁であってもかまわない。
　また、当該システムは、排気ガスの一部を吸気通路２０に再循環させる排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置ともいう）を備える。以下、排気を再循環させる制御をＥＧＲ制御といい、再循環させる排気ガスをＥＧＲガスといい、全吸気量に対するＥＧＲガスの割合を排気再循環率（ＥＧＲ率ともいう）という。ＥＧＲ装置は、内燃エンジン３のシリンダにＥＧＲガスを供給することにより燃焼温度を低下させるという点で、内燃エンジン３の燃焼を制御するデバイスといえる。
　ＥＧＲ装置は、排気浄化触媒２４より下流の排気通路２１Ａと、コンプレッサ２２Ａより上流の吸気通路２０と、を連通するＥＧＲ通路２７と、ＥＧＲ通路２７を開閉するＥＧＲ弁２８と、ＥＧＲ通路２７を通過する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ２９と、を含んで構成される。すなわち、いわゆる低圧ループＥＧＲ装置である。ＥＧＲ弁２８は電動式のアクチュエータにより開閉駆動される弁であり、コントローラ７により制御される。図２は、ＥＧＲ弁２８がバタフライ弁の場合を示しているが、他の方式の弁であっても構わない。ＥＧＲクーラ２９は空冷式または液冷式のいずれであっても構わない。
　内燃エンジン３は、吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングを変更するための可変動弁機構３１を備える。なお、可変動弁機構３１としては、公知の機構を適用すればよく、例えば、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変更する機構、または前述した回転位相の変更だけでなくバルブリフト量も変更する機構を用いる。
　コントローラ７は、内燃エンジン３の制御として、アクセルペダル開度センサ１６及び車速センサ１７と、図示しない吸気圧センサ及びエアフローメータ等の各センサの検出値に基づいて、燃料噴射量、燃料噴射タイミング、点火タイミング、ＥＧＲ率等を設定する。そして、これらに基づいてコントローラ７は、差圧生成弁３０、スロットル弁２３、ＥＧＲ弁２８、ウェイストゲートバルブ２６の開閉制御及び可変動弁機構３１の制御を行なう。
　次に、内燃エンジン３の運転制御について説明する。
　上述した通り、内燃エンジン３で発生した動力は発電用モータ４の駆動に用いられ、発電用モータ４で発電した電力によって走行用モータ２が駆動される。つまり、内燃エンジン３は駆動輪６を直接的に駆動することがない。したがって、アクセルペダル操作量に基づいて定まる要求動力の変化に内燃エンジン３の動力を逐次対応させる必要がない。このため、内燃エンジン３をより高効率なエンジン運転点に固定して運転させることができる。
　ただし、走行用モータ２の要求電力は車両１の走行状態に応じて変化し、これに伴って発電用モータ４への発電要求も変化する。例えば急加速時のように走行用モータ２の要求電力が大きい場合には、発電用モータ４の発電量を増大させるために内燃エンジン３の出力を高める必要が生じることもある。
　そこで本実施形態では、コントローラ７はそれぞれ出力の異なる複数の固定されたエンジン運転点を予め設定しておき、車両１の走行状態に応じてこれらのエンジン運転点のいずれかを選択して内燃エンジン３を制御する。
　図３は内燃エンジン３の運転点マップの一例を示す図である。本実施形態では、運転点Ａ−Ｄの４つのエンジン運転点を設定する。運転点Ａは最良燃費点であり、基本的には内燃エンジン３は運転点Ａで運転される。運転点Ｂ−Ｄは、運転点Ａでの運転では発電量が不足する場合のエンジン運転点であり、必要となる発電量が大きくなるほど内燃エンジン３は高回転高負荷側のエンジン運転点で作動する。
　ここで、運転点Ａ−Ｄの設定方法の一例を説明する。エンジン運転点が図３のように４つの場合には、図３のマップ領域をエンジン回転速度とエンジン負荷（つまりエンジントルク）との積で表されるエンジン出力の大きさに基づいて４つに分割する。そして、各領域内で内燃エンジン３の効率が高いエンジン運転点を運転点Ａ−Ｄとする。
　複数の固定されたエンジン運転点のいずれで内燃エンジン３を運転するかは、後述するエンジン要求出力がいずれの領域に属するかによって定まる。エンジン運転点は、後述するエンジン要求出力が等出力線Ａ以下の領域であれば運転点Ａ、等出力線Ａと等出力線Ｂの間の領域であれば運転点Ｂ、等出力線Ｂと等出力線Ｃの間の領域であれば運転点Ｃ、等出力線Ｃより高い領域であれば運転点Ｄとなる。
　エンジン運転点の移行経路は、運転点Ａから運転点Ｂ、運転点Ｃ、運転点Ｄの順に移行する経路には限られず、図中の矢印に示すように、運転点Ｂから運転点Ｃを経由せずに運転点Ｄに移行することもあるし、運転点Ｄから運転点Ｃを経由せずに運転点Ｂに移行することもある。
　運転点Ａ−Ｄにおける内燃エンジン３の出力を比較すると、運転点Ａ＜運転点Ｂ＜運転点Ｃ＜運転点Ｄという関係になる。また、運転点Ａ−Ｄにおける目標ＥＧＲ率を比較すると、運転点Ａ＞運転点Ｂ＝運転点Ｃ＞運転点Ｄ＝ゼロという関係になる。目標ＥＧＲ率は、エンジン運転点毎に予め設定され、コントローラ７に記憶されている。なお、ゼロではない目標ＥＧＲ率が設定されているエンジン運転点でも、ＥＧＲ制御が禁止されることもある。例えば、内燃エンジン３の冷却水温が低い場合である。また、図３ではエンジン運転点が４つであるが、これに限られるわけではない。
　エンジン運転点を移行させる場合には、内燃エンジン３の吸入空気量を変化させ、これに応じて燃料噴射量及び点火時期も変化させる。また、上記の通り各エンジン運転点で目標ＥＧＲ率が異なるので、ＥＧＲ弁２８の開度も変化させる。
　ところで、ＥＧＲ制御を実行した状態でエンジン運転点を移行させる場合、内燃エンジン３の運転状態が変化する過渡状態においては、ＥＧＲ弁２８の上下流の圧力差（ＥＧＲ差圧ともいう）が定常状態とは異なる。このため、ＥＧＲ弁２８の開度、スロットル弁２３の開度、及び燃料噴射量等の設定を、現在のエンジン運転点用の設定から移行先のエンジン運転点用の設定に切り替えるだけでは、過渡状態において実際のＥＧＲ率と内燃エンジン３の運転状態に応じた目標ＥＧＲ率とにスパイク的なズレが生じてしまう。このＥＧＲ率のズレは、以下の理由により生じる。排気通路２１ＡとＥＧＲ通路２７の分岐点（ＥＧＲ取り出し位置ともいう）から吸気通路２０とＥＧＲ通路２７の合流点（ＥＧＲ供給位置ともいう）までの距離は大きく離れている。これにより、内燃エンジン３の吸気量の変化に対してＥＧＲ取り出し位置及びＥＧＲ供給位置の圧力の変化が遅れることで、ＥＧＲ差圧の変化が内燃エンジン３の吸気量の変化に対して遅れ、その結果ＥＧＲ率のズレが生じる。実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より低くなればノッキングが発生するおそれがあり、高くなれば燃焼安定度が低下するおそれがある。
　上記の問題を解決する方法としては、上述したＥＧＲ差圧の変化の遅れを、ＥＧＲ弁２８の開度を高応答で制御することにより対策することが考えられる。しかし、応答性が高くなるほど弁体は高価になる。また、過渡状態におけるＥＧＲ率の補正を適切に行なうためには、ＥＧＲ弁２８の上下流の圧力差を予測する必要があり、高精度で予測するための各センサの適合も必要となる。このため、コントローラ７の演算負荷が大きくなり、適合に要する工数の増加に伴ってコストが増大する。さらに、ＥＧＲ弁２８の開度を高応答で制御する場合には、例えば作動環境の変化による制御精度の低下が生じるので、運転状態が変化する過渡状態におけるＥＧＲ率制御の精度の確保が難しいという問題もある。
　そこで本実施形態では、コントローラ７は、コスト上昇、演算負荷の上昇及び適合に要する工数の増加を抑制しつつ、エンジン運転点の移行時における燃焼安定性を確保するために、以下に説明する制御を実行する。
　図４は、コントローラ７が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
　ステップＳ１００で、コントローラ７はアクセルペダル開度センサ１６の検出値及び車速センサ１７の検出値に基づいて必要動力を演算する。必要動力とは、運転者が車両１に対して要求している動力である。ここでは、アクセルペダル開度と車速と必要動力との関係を定めたマップ（図５を参照のこと）を予めコントローラ７に記憶しておき、読み込んだアクセルペダル開度と車速とを用いて当該マップを検索するものとする。
　ステップＳ１１０で、コントローラ７は内燃エンジン３への要求出力（以下、エンジン要求出力ともいう）を演算する。具体的には、ステップＳ１００で算出した必要動力に基づいて走行用モータ２の駆動に必要な電力を算出し、当該電力とバッテリ５の残充電量とに基づいて発電用モータ４で発電すべき発電量を算出し、当該発電量を実現するために必要な内燃エンジン３の出力を算出し、これをエンジン要求出力とする。
　ステップＳ１２０で、コントローラ７はステップＳ１１０で算出したエンジン要求出力に基づいて目標運転点を演算する。具体的には図３に示すマップを検索することにより目標運転点を設定する。
　ステップＳ１３０で、コントローラ７はＥＧＲの状態を読み込む。具体的には、ステップＳ１２０で算出したエンジン運転点の目標ＥＧＲ率と、ＥＧＲ制御の実行の可否に関係する要素（例えば冷却水温）を読み込む。
　ステップＳ１４０で、コントローラ７はステップＳ１３０で読み込んだＥＧＲの状態に基づいてＥＧＲ制御が実行されているか否かを判定し、実行されている場合はステップＳ１５０の処理を実行し、実行されていない場合はステップＳ１６０の処理を実行する。
　ステップＳ１５０で、コントローラ７はエンジン運転点を移行する際の移行速度を制限することを決定する。制限する方法としては、エンジン要求出力に制限をかけてもよいし、吸入空気量に制限をかけてもよいし、エンジン回転速度に応じたトルクに制限をかけてもよい。本実施形態では、エンジン要求出力に制限をかけるものとする。ただし、いずれの場合も具体的にはスロットル弁２３の開閉速度に制限をかけることとなる。
　制限しない場合の移行速度は、スロットル弁２３を駆動するアクチュエータの性能により定まる。制限後の移行速度については、エンジン運転点を移行する過渡状態においてノッキングの発生及び燃焼安定度の低下を回避し得るように、適合により設定する。
　なお、上記説明ではエンジン要求出力の制限にスロットル弁２３を用いたが、スロットル弁２３に代えてウェイストゲートバルブ２６を用いてもよい。ウェイストゲートバルブ２６の開度を大きくするほどタービン２２Ｂ及びコンプレッサ２２Ａの回転速度は低くなり、その結果、内燃エンジン３の吸入空気量が減少してエンジン要求出力が低下するからである。この場合、エンジン要求出力を制限しない場合の移行速度は、ターボ過給機２２の応答性により定まる。
　コントローラ７は、ステップＳ１５０で制限後の移行速度を設定したら、ステップＳ１７０の処理を実行する。
　ＥＧＲ制御が実行されていない場合には、コントローラ７はステップＳ１６０でエンジン運転点を移行する際の移行速度を制限しないことを決定し、ステップＳ１７０の処理を実行する。
　ステップＳ１７０では、コントローラ７はエンジン運転点の移行処理を実行する。具体的にはステップＳ１５０またはＳ１６０において決定した移行速度に基づいて、スロットル弁２３の開度を制御する。
　なお、ステップＳ１２０で算出された目標運転点が現在のエンジン運転点と同じであれば、ステップＳ１３０以降の処理は不要となる。そこで、ステップＳ１２０とステップＳ１３０の間にエンジン運転点の移行が必要か否かの判定を挿入し、不要と判定した場合には制御ルーチンを終了するようにしてもよい。
　図６から図８は、上記制御を実行した場合のタイミングチャートである。
　まず、図６から説明する。図６は、ＥＧＲ制御が実行されている状態でエンジン運転点を移行する場合について示している。なお、図６及び後述する図７、８及び１０中の「処理後エンジン要求出力」は、ステップＳ１５０、Ｓ１６０、Ｓ２５０またはＳ２６０の処理が施された後のエンジン要求出力である。
　タイミングＴ１でアクセルペダル開度が増大すると、要求動力が増大し、これに伴いエンジン要求出力も増大する。このときＥＧＲ弁２８は開いているので、ステップＳ１５０の処理によってエンジン要求出力は制限される。その結果、処理後エンジン要求出力は、ステップ的に増大するエンジン要求出力に比べて緩やかに増大する。
　タイミングＴ２でアクセルペダル開度が減少したときも同様に、処理後エンジン要求出力は、ステップ的に減少するエンジン要求出力に比べて緩やかに減少する。
　処理後エンジン要求出力の変化が緩やかになることで、次の効果が得られる。第１に、ＥＧＲ弁２８の開閉動作の応答性を高めなくても、エンジン運転点を移行する過渡状態におけるＥＧＲ率のスパイク的なズレの発生を抑制できる。換言すると、ＥＧＲ弁２８に要求される応答性能を緩和することができる。第２に、過渡状態においてＥＧＲ弁２８の上下流の圧力差を逐次予測してスロットル弁２３の開度を補正する制御に比べて、演算負荷及び補正制御のための適合に要する工数を低減できる。
　次に、図７について説明する。図７はＥＧＲ制御が実行されていない状態でエンジン運転点を移行する場合の例として、ＥＧＲ制御が禁止されている状態でエンジン運転点を移行する場合について示している。図中のＥＧＲ弁のチャートは、実線が目標開度を示している。
　タイミングＴ１でアクセルペダル開度が増大すると、要求動力が増大し、これに伴いエンジン要求出力も増大する。このとき、ＥＧＲ弁２８は閉じているので、エンジン要求出力は制限されずにエンジン運転点が移行することとなる。つまり、処理後エンジン要求出力はエンジン要求出力と同様にステップ的に変化する。タイミングＴ２でアクセルペダル開度が減少したときも、処理後エンジン要求出力は、ステップ的に減少する処理前のエンジン要求出力と同様にステップ的に減少する。
　次に、図８について説明する。本実施形態では、エンジン運転点を移行する際に、ＥＧＲ制御が実行中か否かでエンジン要求出力を制限するか否かを決定しているが、例えば運転点Ａから運転点Ｂへ移行する場合には、目標ＥＧＲ率が変化する。そこで図８では、図６のＥＧＲ制御のＯＮ−ＯＦＦに代えて、目標ＥＧＲ率の変化を示した。図中の実線は移行先のエンジン運転点の目標ＥＧＲ率がＲ１（Ｒ１＞０）の場合を示し、破線は移行先のエンジン運転点の目標ＥＧＲ率がゼロの場合を示している。
　移行先のエンジン運転点の目標ＥＧＲ率がＲ１の場合（例えば図３の運転点Ａから運転点Ｂへの移行）、タイミングＴ１でアクセルペダル開度が増大すると、要求動力が増大し、これに伴いエンジン要求出力も増大する。エンジン要求出力の増大に応じて、目標ＥＧＲ率はＲ２からＲ１へ低下する。このとき、目標ＥＧＲ率Ｒ１はゼロより大きいので、ステップＳ１５０の処理によってエンジン要求出力は制限される。その結果、処理後エンジン要求出力は、ステップ的に増大するエンジン要求出力に比べて緩やかに増大する。
　なお、目標ＥＧＲ率はステップ的に変化せず、タイミングＴ２でＲ１になるよう徐々に変化する。これは、エンジン要求出力が変化してから、つまり内燃エンジン３の吸入空気量が変化してから、実際のＥＲＧ率が変化するまでの遅れ時間を考慮し、目標ＥＧＲ率と実際のＥＧＲ率との乖離を抑制するためである。
　一方、移行先のエンジン運転点の目標ＥＧＲ率がゼロの場合（例えば図３の運転点Ｂから運転点Ｄへの移行）、タイミングＴ１でアクセルペダル開度が増大すると、要求動力が増大し、これに伴いエンジン要求出力も増大する。エンジン要求出力の増大に応じて、目標ＥＧＲ率はＲ２からゼロへ低下する。このとき、上記の通り目標ＥＧＲ率は徐々に低下するので、目標ＥＧＲ率がゼロになるまではエンジン要求出力は制限される。そして、タイミングＴ２で目標ＥＧＲ率がゼロになったら、ＥＧＲ制御は実行されていないことになるので、エンジン要求出力を制限せずに増大させる。
　以上のように本実施形態では、駆動源として走行用モータ２（電動モータ）と内燃エンジン３とを有し、内燃エンジン３が複数の固定されたエンジン運転点Ａ−Ｄで作動する車両１を制御する車両制御方法が提供される。この車両制御方法では、一のエンジン運転点から他のエンジン運転点へ移行する場合に、内燃エンジン３の燃焼を制御するデバイスの状態であるデバイス状態を検知し、デバイス状態に応じてエンジン運転点間の移行速度を変化させる。本実施形態では燃焼を制御するデバイスとして排気再循環デバイスを有し、デバイス状態として目標ＥＧＲ率を検知し、目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ制御が実行中か否かを判断する。なお、デバイス状態として排気再循環量を調整するＥＲＧ弁２８（排気再循環バルブ）の開度を検知してもよい。ＥＧＲ弁２８の開度がわかれば、ＥＧＲ制御の実行中か否かを判断可能であり、ＥＧＲ率を算出することもできるからである。また、実際のＥＧＲ率（実ＥＧＲ率ともいう）を検知する手段を設けて、デバイス状態として実ＥＧＲ率を検知してもよい。これによってもＥＧＲ制御の実行中か否かを判断可能だからである。
　すなわち、デバイス状態は、燃焼を制御するデバイスを用いて実現しようとする目標値（例えば目標ＥＧＲ率）、当該デバイスの実際の作動状態（例えばＥＧＲ弁２８の開度）、または当該デバイスを用いて実現された実際の状態（例えば実ＥＧＲ率）のいずれかである。
　これにより、エンジン運転点を移行する際のＥＧＲ率のスパイク的なズレの発生を抑制できる。つまり、エンジン運転点の移行に伴うノッキングの発生や燃焼安定度の低下といった燃焼状態の悪化を抑制できる。
　本実施形態では、ＥＧＲ弁２８の開度に基づいてＥＧＲ制御（排気再循環）の実行中か否かを検知し、ＥＧＲ制御の実行中であれば移行速度を制限し、実行中でなければ移行速度を制限しない。移行速度を低くすることで、ＥＧＲ弁２８に要求される応答性能を緩和できるので、燃焼状態の悪化を抑制するためのコストの上昇を抑制できる。さらには、移行速度が低くなることで、過渡状態における補正演算の負荷や、補正演算のための適合工数を軽減できる。
　本実施形態では、内燃エンジン３の出力、トルク又は吸入空気量の変化速度を制御することによって移行速度を制限する。これにより、エンジン運転点の移行速度を適切に制限することができる。
　（第２実施形態）
　本実施形態を適用する車両１の構成は第１実施形態と同様である。本実施形態と第１実施形態との相違点は、エンジン運転点を移行する際の制御内容である。以下、相違点を中心に説明する。
　図９は、本実施形態でエンジン運転点を移行する際にコントローラ７が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
　ステップＳ２００−Ｓ２３０は図４のステップＳ１００−Ｓ１３０と同様なので説明を省略する。
　ステップＳ２４０で、コントローラ７は目標ＥＧＲ率が予め設定した閾値αより高いか否かを判定する。閾値αは、エンジン運転点を移行する際に移行速度を制限しなくても燃焼状態に影響がないＥＧＲ率の上限値であり、本実施形態を適用する車両の仕様に応じて適合にて設定する。
　コントローラ７は、ステップＳ２４０の判定で目標ＥＧＲ率が閾値αより高ければステップＳ２５０の処理を実行し、目標ＥＧＲ率が閾値α以下であればステップＳ２６０の処理を実行する。
　ステップＳ２５０で、コントローラ７は目標ＥＧＲ率に基づいて移行速度を制限する。具体的には、図１０に示すテーブルを用いて制限後の移行速度を演算する。図１０は制限後の移行速度とＥＧＲ率との関係を示すテーブルである。図中のαはステップＳ２４０で用いた閾値αである。目標ＥＧＲ率がα以下の場合には、後述するように移行速度を制限しないので、スロットル弁２３を最も速く作動させた場合の移行速度となる。
　目標ＥＧＲ率がαより高い場合は、目標ＥＧＲ率が高くなるほど移行速度は低く制限される。ただし、図示する通り目標ＥＧＲ率がβ以上では移行速度を一定とする。ここでのβは、移行速度を一定にしても燃焼状態に影響がないＥＧＲ率であり、本実施形態を適用する車両の仕様に応じて適合にて設定する。なお、適合の結果、目標ＥＧＲ率がαより高い領域では移行速度が一定になる領域がなくなる場合も有り得る。
　コントローラ７は、ステップＳ２５０で制限後の移行速度を設定したら、ステップＳ２７０の処理を実行する。
　ＥＧＲ制御が実行されていない場合には、コントローラ７はステップＳ２６０でエンジン運転点を移行する際の移行速度を制限しないことを決定し、ステップＳ２７０の処理を実行する。
　ステップＳ２７０では、コントローラ７はエンジン運転点の移行処理を実行する。具体的にはステップＳ２５０またはＳ２６０において決定した移行速度に基づいて、スロットル弁２３の開度を制御する。
　なお、ステップＳ２２０で算出された目標運転点が現在のエンジン運転点と同じであれば、ステップＳ２３０以降の処理は不要となる。そこで、ステップＳ２２０とステップＳ２３０の間にエンジン運転点の移行が必要か否かの判定を挿入し、不要と判定した場合には制御ルーチンを終了するようにしてもよい。
　図１１は、上記制御を実行した場合のタイミングチャートである。図１１は、目標ＥＧＲ率がＲ１の場合とＲ２の場合について示している。ここでいうＥＧＲ率Ｒ１は、例えば運転点Ｃ、Ｄの目標ＥＧＲ率、ＥＧＲ率Ｒ２は運転点Ａ、Ｂの目標ＥＧＲ率である。
　タイミングＴ１でアクセルペダル開度が増大すると、内燃エンジン３の移行速度が制限された結果、処理後エンジン要求出力の変化が処理前のエンジン要求出力の変化より緩やかになるのは第１実施形態と同様である。ただし、本実施形態は目標ＥＧＲ率に応じて制限後の移行速度が異なる。より具体的には、目標ＥＧＲ率が高いほど移行速度は低く制限される。このため、図示する通りＥＧＲ率がＲ１の場合とＲ１より大きいＲ２の場合とを比べると、Ｒ２の場合の方が移行速度は低く制限される。その結果、処理後エンジン要求出力の変化は目標ＥＧＲ率がＲ２の場合の方がＲ１の場合より緩やかになる。タイミングＴ２においてアクセルペダル開度が減少した場合の処理後エンジン要求出力の変化についても同様に、目標ＥＧＲ率がＲ２の場合の方がＲ１の場合より処理後エンジン要求出力の変化が緩やかになる。
　以上のように本実施形態では、目標ＥＧＲ率に応じて移行速度を変化させる。これにより、内燃エンジン３の運転状態に応じた、より適切な移行速度とすることができる。
　本実施形態では、目標ＥＧＲ率が高いほど移行速度を低くする。目標ＥＧＲ率が高い状態ほど、過渡状態において生じるスパイク的なズレの燃焼状態への影響が大きいが、本実施形態によれば当該影響を抑制できる。
　本実施形態では、内燃エンジン３の出力、トルク又は吸入空気量の変化速度を制御することによって移行速度を変化させる。これにより、エンジン運転点の移行速度を適切に制御することができる。
　なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、内燃エンジン３の燃焼を制御するデバイスをＥＧＲ装置として説明したが、可変動弁機構３１もＥＧＲ装置と同様に内燃エンジン３の燃焼を制御するデバイスに相当する。進角量及び遅角量といった可変動弁機構３１の作動状態もエンジン運転点毎に設定されている。そこで、可変動弁機構３１を内燃エンジン３の燃焼を制御するデバイスとして用いる場合には、図８のステップＳ２３０で可変動弁機構３１の状態を読み込み、ステップＳ２４０で、例えば可変動弁機構３１の進角量を閾値と比較し、比較の結果に応じて制限後の移行速度を演算すればよい。この他にも、本実施形態では採用していないが、内燃エンジン３の機械的な圧縮比を可変に制御する可変圧縮比機構が知られており、これも内燃エンジン３の燃焼を制御するデバイスに相当する。エンジン運転点毎に圧縮比が設定されている。そこで、可変圧縮比機構を内燃エンジン３の燃焼を制御するデバイスとして用いる場合には、図８のステップＳ２３０で可変圧縮比機構の状態を読み込み、ステップＳ２４０で、例えば圧縮比を閾値と比較し、比較の結果に応じて制限後の移行速度を演算すればよい。
　また、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、車両１がシリーズ式ハイブリッドの場合について説明したが、パラレル式ハイブリッド及びシリーズ・パラレル式ハイブリッドであっても、同様に上記の各実施形態を適用可能である。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

Claims (16)

  1. 　駆動源として電動モータと内燃エンジンとを有し、前記内燃エンジンが複数の固定されたエンジン運転点で作動する車両を制御する車両制御方法において、
    　一のエンジン運転点から他のエンジン運転点へ移行する場合に、
    　前記内燃エンジンの燃焼を制御するデバイスの状態であるデバイス状態を検知し、
    　前記デバイス状態に応じて前記エンジン運転点間の移行速度を変化させる、車両制御方法。
  2. 　請求項１に記載の車両制御方法において、
    　前記デバイス状態は、前記デバイスを用いて実現しようとする目標値、前記デバイスの実際の作動状態、または前記デバイスを用いて実現された実際の状態のいずれかである、車両制御方法。
  3. 　請求項２に記載の車両制御方法において、
    　前記車両が前記燃焼を制御するデバイスとして排気再循環デバイスを有する場合に、
    　前記デバイス状態として、前記排気再循環デバイスを用いて実現しようとする目標排気再循環率を検知する、車両制御方法。
  4. 　請求項３に記載の車両制御方法において、
    　前記目標排気再循環率に基づいて排気再循環の実行中か否かを判断し、
    　前記排気再循環の実行中であれば前記移行速度を制限し、実行中でなければ前記移行速度を制限しない、車両制御方法。
  5. 　請求項４に記載の車両制御方法において、
    　前記目標排気再循環率に応じて前記移行速度を変化させる、車両制御方法。
  6. 　請求項５に記載の車両制御方法において、
    　前記目標排気再循環率が高いほど前記移行速度を低くする、車両制御方法。
  7. 　請求項２に記載の車両制御方法において、
    　前記車両が前記燃焼を制御するデバイスとして排気再循環デバイスを有する場合に、
    　前記デバイス状態として、前記デバイスの実際の作動状態である排気再循環バルブの開度を検知する、車両制御方法。
  8. 　請求項７に記載の車両制御方法において、
    　前記排気再循環バルブの開度に基づいて排気再循環の実行中か否かを判断し、
    　前記排気再循環の実行中であれば前記移行速度を制限し、実行中でなければ前記移行速度を制限しない、車両制御方法。
  9. 　請求項８に記載の車両制御方法において、
    　前記排気再循環バルブの開度に応じて前記移行速度を変化させる、車両制御方法。
  10. 　請求項９に記載の車両制御方法において、
    　前記排気再循環バルブの開度が大きいほど前記移行速度を低くする、車両制御方法。
  11. 　請求項２に記載の車両制御方法において、
    　前記車両が前記燃焼を制御するデバイスとして排気再循環デバイスを有する場合に、
    　前記デバイス状態として、前記デバイスを用いて実現された実排気再循環率を検知する、車両制御方法。
  12. 　請求項１１に記載の車両制御方法において、
    　前記実排気再循環率に基づいて排気再循環の実行中か否かを判断し、
    　前記排気再循環の実行中であれば前記移行速度を制限し、実行中でなければ前記移行速度を制限しない、車両制御方法。
  13. 　請求項１２に記載の車両制御方法において、
    　前記実排気再循環率に応じて前記移行速度を変化させる、車両制御方法。
  14. 　請求項１３に記載の車両制御方法において、
    　前記実排気再循環率が高いほど前記移行速度を低くする、車両制御方法。
  15. 　請求項１から１４のいずれか一項に記載の車両制御方法において、
    　前記内燃エンジンの出力、トルク又は吸入空気量の変化速度を制御することによって前記移行速度を制限又は変化させる、車両制御方法。
  16. 　駆動源としての電動モータおよび内燃エンジンと、
    　前記内燃エンジンを複数の固定されたエンジン運転点で作動させる制御部と、
    を有する車両を制御する車両制御装置において、
    　前記制御部は、
    　一のエンジン運転点から他のエンジン運転点へ移行させる場合に、
    　前記内燃エンジンの燃焼を制御するデバイスの状態であるデバイス状態を検知し、
    　前記デバイス状態に応じて前記エンジン運転点間の移行速度を変化させるようプログラムされた、車両制御装置。
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