JP2016044614A - Vehicular control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のクランクシャフトに回転駆動力を与えることができかつクランクシャフトから回転駆動量の供給を受けて発電することができる発電機兼電動機を備えた車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a vehicle including a generator / motor that can apply a rotational driving force to a crankshaft of an internal combustion engine and generate electric power by receiving a rotational driving amount from the crankshaft.
車軸(及び、駆動輪)や補機を駆動する駆動源である内燃機関のクランクシャフトに回転駆動力を付与し、内燃機関をアシストすることのできる電動機を実装した車両が公知である。この電動機は、発電機としての機能を兼ね備えており、車両の減速時に回生制動を行い、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収することができる(例えば、下記特許文献を参照)。この種の車両は、マイクロハイブリッド車と呼称されることがある。 2. Description of the Related Art A vehicle in which an electric motor capable of assisting an internal combustion engine by applying a rotational driving force to a crankshaft of an internal combustion engine, which is a drive source for driving an axle (and drive wheels) and an auxiliary machine, is known. This electric motor also has a function as a generator, can perform regenerative braking when the vehicle is decelerated, and can recover the kinetic energy of the vehicle as electric energy (for example, refer to the following patent document). This type of vehicle is sometimes referred to as a micro hybrid vehicle.
内燃機関の始動時、特にアイドルストップからの再始動の際の気筒内の圧力は、その時々に応じて異なる。気筒内が高温高圧となっている状況下で内燃機関を始動する場合には、クランキングに必要となる回転駆動力が非常に大きくなる。 The pressure in the cylinder at the time of starting the internal combustion engine, particularly when restarting from an idle stop, varies depending on the time. When the internal combustion engine is started in a situation where the temperature in the cylinder is high and high pressure, the rotational driving force required for cranking becomes very large.
しかして、上述の発電機兼電動機は、回生発電機としても動作させる都合上、内燃機関との間における減速比を大きくとることができない。従って、発電機兼電動機を使用して内燃機関を安定的に始動できるようにするためには、気筒内が高温高圧となっていてもクランキングを完遂できるよう、当該発電機兼電動機のコイルに印加する電流を大きく設定して十分な出力トルクを確保しなければならなくなる。 Therefore, the above-described generator / motor cannot be used with a large reduction ratio with the internal combustion engine for convenience of operation as a regenerative generator. Therefore, in order to stably start the internal combustion engine using the generator / motor, the coil of the generator / motor is used so that cranking can be completed even if the temperature in the cylinder is high. It is necessary to ensure a sufficient output torque by setting a large current to be applied.
内燃機関の始動時において常に発電機兼電動機のコイルに大電流を印加することは、発電機兼電動機の消費電力の甚大化そして効率の悪化を招くことを意味する。のみならず、始動時に気筒内の圧力がさほど高圧でない場合には、発電機兼電動機が出力する駆動力がクランキングに必要なそれを大きく上回り、クランキング中のエンジン回転数が徒に高くなってしまう。図6に細い実線で表しているように、内燃機関が完爆したことを的確に知得する(完爆がクランキング終了の条件となる)ためには、電動機を使用したクランキングによるエンジン回転数Ne0と、燃料を燃焼させて自律的に運転できる完爆状態に至ったときのエンジン回転数Ne1(完爆判定値)との間に、ある程度以上の差ΔNeが存在していることを必要とする。図6に太い破線で表しているように、クランキング中のエンジン回転数Ne0’が高すぎると、完爆前と完爆後との差回転ΔNe’が小さくなり、正確な完爆判定が困難となる。 Applying a large current to the coil of the generator / motor at all times when starting the internal combustion engine means that the power consumption of the generator / motor is increased and the efficiency is deteriorated. In addition, if the pressure in the cylinder is not so high at the start, the driving force output by the generator / motor greatly exceeds that required for cranking, and the engine speed during cranking becomes higher End up. As indicated by a thin solid line in FIG. 6, in order to accurately know that the internal combustion engine has completed a complete explosion (complete explosion is the condition for the end of cranking), the engine speed by cranking using an electric motor is used. It is necessary that a difference ΔNe of a certain level or more exists between Ne0 and the engine speed Ne1 (complete explosion determination value) when a complete explosion state is reached in which fuel can be burned and autonomously operated. To do. As indicated by a thick broken line in FIG. 6, if the engine speed Ne0 ′ during cranking is too high, the differential rotation ΔNe ′ between before and after the complete explosion becomes small, and accurate complete explosion determination is difficult. It becomes.
本発明は、発電機兼電動機が付随した内燃機関を搭載する車両において、その内燃機関の始動の際の消費電力の抑制及び完爆判定の適正化を図ることを所期の目的としている。 An object of the present invention is to suppress power consumption at the time of starting the internal combustion engine and optimize the complete explosion determination in a vehicle equipped with an internal combustion engine accompanied by a generator / motor.
本発明では、内燃機関のクランクシャフトに回転駆動力を与えることができかつクランクシャフトから回転駆動量の供給を受けて発電することができる発電機兼電動機と、内燃機関の始動のためのクランキング専用の電動機とを両備する車両を制御するものであって、内燃機関の始動の際の気筒内の圧力の高低に応じて、発電機兼電動機を使用してクランキングを行うか、クランキング専用の電動機を使用してクランキングを行うかを選択する車両の制御装置を構成した。 In the present invention, a generator / motor capable of applying a rotational driving force to a crankshaft of an internal combustion engine and generating electric power by receiving a rotational drive amount from the crankshaft, and cranking for starting the internal combustion engine Controls a vehicle equipped with a dedicated electric motor. Depending on the level of pressure in the cylinder when starting the internal combustion engine, the generator / motor is used for cranking, or only for cranking. The control apparatus of the vehicle which selects whether cranking is performed using this motor was comprised.
並びに、本発明では、内燃機関のクランクシャフトに回転駆動力を与えることができかつクランクシャフトから回転駆動量の供給を受けて発電することができる発電機兼電動機を備える車両を制御するものであって、内燃機関の始動の際の気筒内の圧力の高低に応じて、クランキングを行うために発電機兼電動機に印加する電流の大きさを調整する車両の制御装置を構成した。 In addition, the present invention controls a vehicle including a generator / motor that can apply a rotational driving force to a crankshaft of an internal combustion engine and generate electric power by receiving a rotational driving amount from the crankshaft. Thus, the vehicle control device is configured to adjust the magnitude of the current applied to the generator / motor for cranking according to the level of the pressure in the cylinder when the internal combustion engine is started.
本発明によれば、発電機兼電動機が付随した内燃機関を搭載する車両において、その内燃機関の始動の際の消費電力の抑制及び完爆判定の適正化を図り得る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the vehicle which mounts the internal combustion engine with which the generator and motor were attached, the suppression of the power consumption at the time of the start of the internal combustion engine and the optimization of complete explosion determination can be aimed at.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に示す車両用内燃機関100は、火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A vehicle
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。
The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-
外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものである。EGR装置2は、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク33に接続している。
An external EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 2 realizes a so-called high-pressure loop EGR. The EGR device 2 includes an
本実施形態の車両には、ブレーキブースタ5が付帯している。ブレーキブースタ5は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側の部位、より具体的にはサージタンク33から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ5は、負圧を蓄える定圧室と、大気圧が加わる変圧室とを有し、定圧室が負圧管路51を介してサージタンク33に接続している。負圧管路51は、スロットルバルブ32の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路51上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ52を設けてある。
A brake booster 5 is attached to the vehicle of this embodiment. The brake booster 5 introduces intake negative pressure from a portion of the intake passage 3 downstream of the
運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ5により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ6において液圧力に変換される。マスタシリンダ6が出力する作動液圧は、液圧回路(図示せず)を介してブレーキキャリパやホイールシリンダといったブレーキ装置(図示せず)に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。 When the brake pedal is not operated by the driver, the constant pressure chamber and the variable pressure chamber communicate with each other, and the variable pressure chamber is isolated from the atmospheric pressure. When the brake pedal is operated, the constant pressure chamber and the variable pressure chamber are interrupted, and the atmosphere is introduced into the variable pressure chamber. As a result, the pressure difference between the constant pressure chamber and the variable pressure chamber becomes a control pressure that boosts the depression force of the brake pedal. The brake pedal force amplified by the brake booster 5 is converted into hydraulic pressure in the master cylinder 6. The hydraulic fluid pressure output from the master cylinder 6 is transmitted to a brake device (not shown) such as a brake caliper or a wheel cylinder via a hydraulic circuit (not shown), and is used for braking the vehicle by the brake device.
図2に示すように、本実施形態における内燃機関100には、スタータモータ(セルモータ)140、ISG(Integrated Starter Generator。または、モータジェネレータ)110及びコンプレッサ130その他の補機が付随している。
As shown in FIG. 2, the
スタータモータ140は、主として冷間始動時(運転者がイグニッションスイッチまたはイグニッションキーを操作して内燃機関100を始動)に内燃機関100のクランクシャフト10を回転駆動する、クランキング専用の電動機である。スタータモータ140は、その出力軸にピニオンギア141を有し、このピニオンギア141が内燃機関100の出力軸であるクランクシャフト10に固定されたリングギア103に噛合することで、クランクシャフト10に回転駆動力を伝達する。ピニオンギア141は、スタータモータ140による内燃機関100のクランキング中以外は、リングギア103から離脱している。
The
ISG110は、クランクシャフト10ひいては車両の車軸(そして、駆動輪)153を駆動する電動機としての機能と、クランクシャフト10から駆動力の伝達を受けて発電する発電機としての機能とを兼ね備える。ISG110は、巻掛伝動機構112、113、101を介して内燃機関100のクランクシャフト10の一端側と接続している。
The ISG 110 has both a function as an electric motor that drives the
ISG110は、例えばインナーロータ方式の交流同期機であり、永久磁石及びロータコイル(励磁(界磁)巻線)116を両備したロータ(回転子)と、ロータの外周面に対向する三相交流のステータコイル(固定子巻線)115を備えたステータ(固定子)とを要素としてなる。ロータは、ロータ軸111の外周に固着している。ロータ軸111及びクランクシャフト10には、それぞれプーリ(または、スプロケット)112、101が固着しており、これらプーリ112、101に巻き掛けたベルト(または、チェーン)113により、クランクシャフト10とロータ軸111との間で相互に(双方向に)回転駆動力を伝達する。
The ISG 110 is, for example, an inner-rotor type AC synchronous machine, and includes a rotor (rotor) having both permanent magnets and a rotor coil (excitation (field) winding) 116, and a three-phase AC facing the outer peripheral surface of the rotor. A stator (stator) including a stator coil (stator winding) 115 is used as an element. The rotor is fixed to the outer periphery of the
ISG110は、主としてアイドルストップした内燃機関100の再始動時や、車軸153に供給する走行駆動力を増強する(特に、加速中や登坂中の)モータアシスト時に、車載の蓄電装置61から電力の供給を受けてクランクシャフト10を回転駆動する。蓄電装置61は、バッテリ及び/またはキャパシタを含む。翻って、クランクシャフト10により回転駆動されて発電する場合には、その発電した電力を同蓄電装置61に充電する。車両が減速する際には、ISG110による回生制動を行い、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収することができる。
The
エアコンディショナの冷媒圧縮用のコンプレッサ130もまた、ISG110と同様、巻掛伝動機構102、134、133を介して内燃機関100のクランクシャフト10の一端側と接続している。コンプレッサ130の入力軸132及びクランクシャフト10には、それぞれプーリ(または、スプロケット)133、102が固着しており、これらプーリ133、102に巻き掛けたベルト(または、チェーン)134によって、クランクシャフト10から入力軸132に回転駆動力を伝達する。ベルト134は、コンプレッサ130以外の補機である潤滑油ポンプ(図示せず)や冷却水ポンプ(図示せず)等にも駆動力を伝達することがある。なお、コンプレッサ130の本体と入力軸132との間には、断接切換可能なマグネットクラッチ131を設けており、エアコンディショナを稼働しないときには当該クラッチ131を切断する。
The
内燃機関100と車軸153とを繋ぐトランスミッション120は、クランクシャフト10の他端側に設置する。
The
車両には、各種の電気負荷が実装されている。電気負荷の具体例としては、エアコンディショナの送風用ブロワ、リアガラスの曇りを取るデフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム、照明灯(ヘッドランプ、テールランプ、ストップランプ(ブレーキランプ)、フォグランプ、ウィンカ(ターンシグナルランプ)等)、内燃機関の冷却水を空冷するラジエータのファン、電動パワーステアリング装置、等が挙げられる。 Various electric loads are mounted on the vehicle. Specific examples of electrical loads include air conditioner blowers, rear glass defoggers, audio equipment, car navigation systems, lighting (headlamps, taillights, stoplights (brakelights), foglights, turn signals (turns) Signal lamp)), a radiator fan for cooling the cooling water of the internal combustion engine, an electric power steering device, and the like.
図3に、電気負荷を制御するための電気回路を示している。既に述べた通り、内燃機関のクランクシャフト10と冷媒圧縮用コンプレッサ130との間には、マグネットクラッチ131が介在している。エアコンディショナを稼働するときには、マグネットクラッチ131に通電して当該クラッチ131を締結する。エアコンディショナを稼働しないときには、マグネットクラッチ131に通電せず、当該クラッチ131を切断する。マグネットクラッチ131への通電及びその遮断は、リレースイッチ62のON/OFFによって行う。
FIG. 3 shows an electric circuit for controlling the electric load. As already described, the
送風用ブロワを回転駆動するモータ63や、デフォッガとしてリアガラスに敷設された電熱線ヒータ65は、蓄電装置61(または、ISG110)から電力供給を受けて作動する。モータ63やヒータ65への通電及びその遮断は、リレースイッチ64のON/OFF、または半導体スイッチング素子(パワートランジスタ、パワーMOSFET等に代表されるパワーデバイス(電力用半導体素子))66の点弧/消弧によって行う。
The motor 63 that rotationally drives the blower for blowing and the
オーディオ機器やカーナビゲーションシステム、照明灯、ラジエータファンを回転駆動するモータその他の電気負荷についても、上記と同様である。 The same applies to audio devices, car navigation systems, illumination lamps, motors that rotate the radiator fan, and other electrical loads.
図4に、発電機として働くISG110の等価回路を示す。ISG110を発電機として動作させる場合、三相コイルであるステータコイル115には三相交流の誘起電流が発生する。この誘起電流は、ダイオードを用いた整流器113によって直流電流とした上で蓄電装置61や電気負荷に供給する。
FIG. 4 shows an equivalent circuit of the
ISG110に付帯するコントローラ114は、本実施形態の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0から発される、ISG110の出力電圧の目標値を指令する制御信号nを受け付ける。そして、その指令された目標電圧に蓄電装置61の端子電圧(換言すれば、電装系に供給する電源電圧)を追従せしめるべく、半導体スイッチング素子119をスイッチ動作させてロータコイル116に印加する励磁電流の大きさを調節するPWM(Pulse Width Modulation)制御を実施する。ISG110の出力電圧即ちステータコイル115に誘起される発電電圧は、ロータコイル116を流れる励磁電流が大きいほど大きくなる。
A
発電機として作動するISG110は、内燃機関100から見れば機械的な負荷となる。ISG110の出力電圧が蓄電装置61の端子電圧を超越するとき、蓄電装置61が充電され、かつISG110から電気負荷に電力が供給される。つまり、ISG110がクランクシャフト10の回転のエネルギを費やして電気エネルギを生成する仕事をする。蓄電装置61への充電量及び電気負荷への給電量は、ISG110の出力電圧と蓄電装置61の端子電圧との電位差に依存する。
The
逆に、ISG110の出力電圧が蓄電装置61の端子電圧に満たないかこれに近いときには、蓄電装置61が充電されず、またISG110から電気負荷に電力が供給されない(蓄電装置61から電気負荷に電力供給されることはある)。つまり、ISG110がクランクシャフト10の回転のエネルギを費やす仕事をしないか、またはその仕事が小さくなる。
Conversely, when the output voltage of
要するに、ECU0からISG110に高い発電電圧を指令すると、エンジン回転に対するISG110の機械負荷が増し、低い発電電圧を指令すると、エンジン回転に対するISG110の機械負荷が減る。
In short, when a high power generation voltage is commanded from the
因みに、コントローラ114は、電気負荷の増大等に伴いISG110による発電量を増加させる際、励磁電流をステップ的に急増させるのではなく、励磁電流を徐々に増大させる徐励機能を有する。この徐励機能により、内燃機関100に対する機械的な負荷の一時的な集中を避け、アイドル運転ないし低負荷運転領域におけるエンジン回転の低落を防いでいる。
Incidentally, the
また、コントローラ114は、ECU0から発される、励磁電流の上限値を指令する制御信号nを受け付けるとともに、ロータコイル116を流れる励磁電流の大きさをセンサ117を介して検出し、励磁電流を指令された上限値以下に規制する。励磁電流に上限を設けるのは、内燃機関100に対する機械的な負荷が過大となってエンジン回転が不安定化することを予防する意図である。故に、例えば、冷媒圧縮用コンプレッサ130の作動時と非作動時とでは、前者の方が励磁電流の上限値が低くなる。
In addition, the
励磁電流の上限値へのクリップは、ISG110の発電電圧の目標電圧値への追従に優先する。つまり、コントローラ114は、蓄電装置61の端子電圧が未だECU0から指令された目標電圧未満であるとしても、ロータコイル116を流れる励磁電流が既にECU0から指令された上限に達している場合には、それ以上励磁電流を増大させない。
Clipping to the upper limit value of the excitation current has priority over following the target voltage value of the generated voltage of the
他方、ISG110をクランクシャフト10を駆動する電動機として動作させる場合には、ロータコイル116に所要の励磁電流を通電しつつ、ステータコイル115に半導体スイッチング素子を用いたインバータ118を介して三相交流電流を印加して、ロータの周囲に回転磁界を発生させる。インバータ118の各相のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチはそれぞれ、コントローラ114によって点弧/消弧される。
On the other hand, when the
図5に、車両が備える駆動系のトランスミッション120の例を示す。このトランスミッション120は、トルクコンバータ7及び自動変速機8、9を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機8、9の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置8、及び無段変速機の一種であるベルト式CVT(Continuously Variable Transmission)9を採用している。
FIG. 5 shows an example of a
内燃機関が出力する回転トルクは、内燃機関のクランクシャフトからトルクコンバータ7の入力側のポンプインペラ71に入力され、出力側のタービンランナ72に伝達される。タービンランナ72の回転は、前後進切換装置8を介してCVT9の駆動軸94に伝わり、CVT9における変速を経て従動軸95を回転させる。従動軸95の回転は、出力ギア151に伝達される。出力ギア151は、デファレンシャル装置のリングギア152と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸153及び駆動輪(図示せず)を回転させる。
The rotational torque output from the internal combustion engine is input from the crankshaft of the internal combustion engine to the
トルクコンバータ7は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ7の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ73と、ロックアップクラッチ73を断接切換駆動するための作動液圧(油圧)を制御するロックアップソレノイドバルブ(図示せず)とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号tを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
The
CVT9を搭載した車両においては、車速が所定値(例えば、10km/h)以上である場合、ほぼ常時トルクコンバータ7をロックアップする。車速が所定値以下となれば、トルクコンバータ7のロックアップを解除する。ロックアップ時、ロックアップクラッチ73はトルクコンバータカバー74に押し付けられ、トルクコンバータカバー74と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ7の入力側(のドライブプレート)に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー74からロックアップクラッチ73を経由してトルクコンバータ7の出力側、ひいては前後進切換装置8に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ7の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は1となる。
In a vehicle equipped with CVT 9, when the vehicle speed is a predetermined value (for example, 10 km / h) or more, the
翻って、非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ73がトルクコンバータカバー74から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ7の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー74からポンプインペラ71、タービン72へと伝わり、前後進切換装置8に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ7の速度比は、駆動状態に応じて1よりも小さくなったり大きくなったりする。
In turn, the lock-up clutch 73 is separated from the
前後進切換装置8は、そのサンギア81がタービンランナ72と連絡し、リングギア82が駆動軸94と連絡している。プラネタリギア831を支持するプラネタリキャリア83と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ84を介設している。また、プラネタリキャリア83とサンギア81(または、トルクコンバータ7の出力側)との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ85を介設している。
In the forward /
走行レンジのうちのDレンジでは、フォワードブレーキ84を締結し、リバースクラッチ85を切断する。これにより、トルクコンバータ7の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸94に伝達され、前進走行となる。翻って、Rレンジでは、リバースクラッチ85を締結し、フォワードブレーキ84を切断する。これにより、サンギア81とプラネタリキャリア83とが一体的に回転し、トルクコンバータ7の出力軸と駆動軸94とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ84またはリバースクラッチ85を断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ(図示せず)は、制御信号uを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
In the D range of the traveling range, the
非走行レンジのうちのNレンジでは、フォワードブレーキ84及びリバースクラッチ85をともに切断する。Pレンジでは、車軸153が動かないよう機械的にロックする。
In the N range of the non-traveling range, both the
CVT9は、駆動プーリ91及び従動プーリ92と、両プーリ91、92に巻き掛けられたベルト93とを要素とする。駆動プーリ91は、駆動軸94に固定した固定シーブ911と、駆動軸91上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ912と、可動シーブ912の後背に配設された液圧サーボ913とを有しており、液圧サーボ913を操作し可動シーブ912を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ92は、従動軸95に固設した固定シーブ921と、従動軸95上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ922と、可動シーブ922の後背に配設された液圧サーボ923とを有しており、液圧サーボ923を操作し可動シーブ922を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。
The CVT 9 includes a driving
走行レンジを操作するべくフォワードブレーキ84またはリバースクラッチ85に供給される作動液(作動油)、また変速比を操作するべく液圧サーボ913、923に供給される作動液を吐出する液圧ポンプ(図示せず)は、内燃機関のクランクシャフトからトルクの伝達を受けて稼働する、既知の機械式(非電動式)のものである。この作動液は、トルクコンバータ7に用いられる流体と共通である。
A hydraulic pump (hydraulic fluid) supplied to the
ECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。その入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフト10の回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、外気温を検出するセンサから出力される外気温信号d、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出するセンサから出力される吸気温・吸気圧信号e、内燃機関の冷却水温を検出するセンサから出力される冷却水温信号f、トランスミッション120に用いられる作動液の温度を検出するセンサから出力される作動液温信号g、蓄電装置61の端子電圧及び端子電流(特に、バッテリ電圧やバッテリ電流)を検出するセンサから出力される電圧・電流信号h、エアコンディショナや各種電気負荷のそれぞれについてこれを作動させるべきか否かに関する作動要求信号m、ISG110のコントローラ114からもたらされるステータス信号s等が入力される。
The
作動要求信号mは、エアコンディショナや各種電気負荷を作動させることを望む運転者または搭乗者が手動操作する、エアコンディショナまたは電気負荷毎の操作スイッチ(または、コントロールパネル)から発される手動制御信号であったり、オートエアコンシステムを司るオートエアコンECU等から発される自動制御信号であったりする。 The operation request signal m is manually issued from an operation switch (or control panel) for each air conditioner or electric load, which is manually operated by a driver or passenger who desires to operate the air conditioner and various electric loads. It may be a control signal or an automatic control signal issued from an auto air conditioner ECU that controls the auto air conditioner system.
ステータス信号sは、ISG110に関する各種の情報、例えば回転数や温度、ロータコイル116を流れる励磁電流の大きさ、現在の動作モード(即ち、発電しているか、内燃機関100をクランキングしているか、内燃機関100をモータアシストしているか、発電機としても電動機としても働かない無負荷状態か)等の情報を含む。
The status signal s includes various information related to the
ECU0の出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、ISG110のコントローラ114に対してこれを制御するための制御信号n、マグネットクラッチ131に通電する電気回路上のスイッチ62に対してクラッチ締結信号o、モータ63やヒータ65その他の電気負荷に通電する電気回路上のスイッチ64、66に対してスイッチON信号p、q、ロックアップクラッチ73の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号t、フォワードブレーキ84またはリバースクラッチ85の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号u、CVT9に対して変速比制御信号v等を出力する。
From the output interface of the
制御信号nは、ISG110の動作モードを指示するとともに、発電機として動作させる場合にISG110から出力させる発電電圧の目標値や、ロータコイル116に通電する励磁電流の上限値等を指令する信号である。
The control signal n is a signal for instructing the operation mode of the
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関100の運転を制御する。ECU0は、内燃機関100の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、h、m、sを入力インタフェースを介して取得し、要求されるスロットルバルブ32開度、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、トルクコンバータ7のロックアップを行うか否か、自動変速機8、9の変速比、エアコンディショナのコンプレッサのON/OFF、各種電気負荷のON/OFF、ISG110の発電量または出力等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、n、o、p、q、sを出力インタフェースを介して印加する。
The processor of the
加えて、ECU0は、内燃機関100の始動時、特に冷間始動において、スタータモータ140に制御信号rを入力し、ピニオンギア141をリングギア103に噛合させて内燃機関100のクランキングを行う。
In addition, the
ECU0は、所定のアイドルストップ条件が成立したときに、内燃機関100のアイドル回転を停止させるアイドルストップを実行する。ECU0は、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が閾値以上であり(ブレーキペダルが踏まれた)、内燃機関の冷却水温が所定以上に高く、蓄電装置61の端子電圧が所定以上に高く、ISG110が実質的に発電しておらず、マグネットクラッチ131を切断しており冷媒圧縮用コンプレッサ130が稼働しておらず、シフトレンジが走行レンジであり、前回のアイドルストップ終了からある車速以上まで加速した経歴があり、かつ現在の車速がある車速以下である(例えば、車速が13.5km/h以上から13km/hまで低下した、または9.5km/h以上から7km/hまで低下した)、といった諸条件がおしなべて成立したことを以て、アイドルストップ条件が成立したものと判断する。
The
アイドルストップ条件の成立後、所定のアイドルストップ終了条件が成立したときには、内燃機関100を再始動する。ECU0は、ブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧が0または0に近い閾値未満となった(ブレーキペダルが踏まれなくなった)、逆にブレーキペダルの踏込量またはマスタシリンダ圧がさらに増大した(ブレーキペダルがさらに強く踏み込まれた)、アクセル開度が増大した(アクセルペダルが踏まれた)、アイドルストップ状態で所定時間(3分)が経過した等のうち何れかを以て、アイドルストップ終了条件が成立したものと判断する。原則として、アイドルストップ後の再始動においては、ISG110を電動機として動作させて内燃機関100のクランキングを行う。
When a predetermined idle stop end condition is satisfied after the idle stop condition is satisfied, the
その上で、本実施形態のECU0は、内燃機関100の始動時、特にアイドルストップからの再始動時において、その始動の際の気筒1内の圧力の高低に応じて、ISG110とスタータモータ140とのうち何れを使用して始動のためのクランキングを遂行するのかを選択する。
In addition, when the
内燃機関100の始動の際、気筒1内が高温高圧であると、クランクシャフト10の回転を加速するために必要な回転駆動力が大きくなる。そして、ISG110を使用してクランキングを行うのであれば、ロータコイル116及び/またはステータコイル115に大電流を印加して、ISG110の出力トルクを著しく高めなければならなくなる。そのような場合には、アイドルストップ後の再始動であっても、スタータモータ140を使用してクランキングを行う方が、内燃機関100を確実に始動させることができ、消費電力の面でも効率的となり得る。スタータモータ140と内燃機関100との間に介在するギア141、103による減速比が、ISG110と内燃機関100との間に介在する巻掛伝動機構112、113、101による減速比より大きいこともあり、スタータモータ140はISG110と比べて低速回転ではあるが高いトルクをクランクシャフト10に入力することができる。
When the
尤も、NV(Noise and Vibration)性能の見地からは、スタータモータ140によるクランキングよりも、ISG110によるクランキングの方が有利であることが多い。
However, from the standpoint of NV (Noise and Vibration) performance, cranking by the
さらに、ISG110を使用してクランキングを行う場合には、始動の際の気筒1内の圧力の高低に応じて、ISG110のロータコイル116及び/またはステータコイル115に印加する電流の大きさを増減調整することが好ましい。内燃機関100の始動の際、気筒1内がそれほど高温高圧でないならば、ロータコイル116及び/またはステータコイル115に大電流を印加せずとも、ISG110からクランクシャフト10に必要十分な回転駆動力を入力してクランクシャフト10の回転を加速することが可能である。このときには、ISG110のロータコイル116及び/またはステータコイル115に印加する電流を低減させて、消費電力の削減を図る。
Further, when cranking is performed using the
内燃機関100の停止中に気筒1内の圧力が高くなるのは、気筒1内に残された空気が熱により膨張するためである。即ち、停止している内燃機関100の温度が高いほど、内燃機関100の始動の際の気筒1内の圧力が高くなる傾向にあると言える。そこで、内燃機関100の停止中ないし始動前の冷却水温、トランスミッション120の作動液温、吸気温、外気温等を参照して、気筒1内の圧力が非常に高いと推測されるならば、スタータモータ140によるクランキングを実施するものとし、さもなくばISG110によるクランキングを実施するものとする。
The reason why the pressure in the cylinder 1 is increased while the
より具体的には、冷却水温が閾値よりも高い、及び/または、始動前の作動液温が閾値よりも高いならば、クランキングにスタータモータ140を使用し、そうでなければクランキングにISG110を使用する。冷却水温や作動液温と比較するべき閾値は、吸気温が低いほど高く設定し、及び/または、外気温が低いほど高く設定することができる。
More specifically, if the coolant temperature is higher than the threshold value and / or the hydraulic fluid temperature before starting is higher than the threshold value, the
あるいは、ECU0のメモリに予め、冷却水温と作動液温とのうち少なくとも一つ、並びに吸気温と外気温とのうち少なくとも一つと、クランキングに使用する電動機140、110の選択との関係を規定したマップデータを格納しておく。そして、内燃機関100の始動の際の冷却水温及び/または作動液温、並びに吸気温及び/または外気温をキーとして当該マップを検索することで、当該マップに基づいてクランキングにスタータモータ140を使用するのかISG110を使用するのかを決定するようにしてもよい。
Alternatively, the memory of the
加えて、クランキングにISG110を使用することを選択した場合、内燃機関100の停止中ないし始動前の冷却水温、トランスミッション120の作動液温、吸気温、外気温等を参照して、推測される気筒1内の圧力が低いほど、ISG110のロータコイル116に印加する励磁電流を小さくし、及び/または、ステータコイル115に印加する三相交流電流を小さくする。
In addition, when the use of
より具体的には、冷却水温または作動液温が比較的低い(即ち、気筒1の温度が低い)ときに、冷却水温または作動液温が比較的高いときよりもロータコイル116またはステータコイル115に印加する電流を小さくする。また、吸気温または外気温が比較的低いときには、これが比較的高いときよりもロータコイル116またはステータコイル115に印加する電流を小さくする。
More specifically, when the cooling water temperature or the hydraulic fluid temperature is relatively low (that is, the temperature of the cylinder 1 is low), the
あるいは、ECU0のメモリに予め、冷却水温と作動液温とのうち少なくとも一つ、並びに吸気温と外気温とのうち少なくとも一つと、ISG110のロータコイル116に印加する電流及び/またはステータコイル115に印加する電流の大きさとの関係を規定したマップデータを格納しておく。そして、内燃機関100の始動の際の冷却水温及び/または作動液温、並びに吸気温及び/または外気温をキーとして当該マップを検索することで、当該マップに基づいてISG110のロータコイル116に印加する電流及び/またはステータコイル115に印加する電流の大きさを決定するようにしてもよい。
Alternatively, in the memory of the
スタータモータ140またはISG110を使用してクランクシャフト10を回転させるクランキングは、内燃機関100が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数即ちクランクシャフト10の回転速度が冷却水温等に応じて定まる判定値を超えたときに(完爆したものと見なして)終了する。
In the cranking for rotating the
本実施形態では、内燃機関100のクランクシャフト10に回転駆動力を与えることができかつクランクシャフト10から回転駆動量の供給を受けて発電することができる発電機兼電動機110と、内燃機関100の始動のためのクランキング専用の電動機140とを両備する車両を制御するものであって、内燃機関100の始動の際の気筒1内の圧力の高低に応じて、発電機兼電動機110を使用してクランキングを行うか、クランキング専用の電動機140を使用してクランキングを行うかを選択する車両の制御装置0を構成した。
In the present embodiment, a generator /
並びに、本実施形態では、内燃機関100のクランクシャフト10に回転駆動力を与えることができかつクランクシャフト10から回転駆動量の供給を受けて発電することができる発電機兼電動機110を備える車両を制御するものであって、内燃機関100の始動の際の気筒1内の圧力の高低に応じて、クランキングを行うために発電機兼電動機110に印加する電流の大きさを調整する車両の制御装置0を構成した。
In addition, in the present embodiment, a vehicle including a generator /
本実施形態によれば、回転駆動力をクランクシャフト10に入力して車軸153やコンプレッサ130等の補機に供給するモータアシストを実施可能な発電機兼電動機140が付随した内燃機関100を搭載する車両において、内燃機関100の始動を確実ならしめるとともに、その始動の際の消費電力の抑制を図ることができ、燃料消費量の削減、燃費性能の向上に寄与し得る。
According to the present embodiment, the
加えて、内燃機関100の始動時における気筒1内の温度及び圧力がそれほど高くない場合には、クランキングを行う発電機兼電動機110に印加される電流量を低減して、過剰なトルクが当該電動機110からクランクシャフト10に入力されないようにし、クランキング中のエンジン回転数の過剰な上昇を抑制することができる。これにより、内燃機関100の完爆前と完爆後との差回転ΔNeを必要十分に確保でき、正確な完爆判定が容易となって、誤判定のリスクが小さくなる。
In addition, when the temperature and pressure in the cylinder 1 at the start of the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、内燃機関100の始動の際の気筒1内の圧力の高低を、停止中ないし始動前の内燃機関100の冷却水温、トランスミッション120の作動液温、吸気温及び外気温等のうちの一部または全部を参照して推測するようにしていたが、気筒1に筒内圧力を検出する筒内圧センサや筒内温度を検出する筒内温センサが実装されている場合には、当該センサを介して気筒1内の圧力の高低を実測することが可能である。
The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. In the above-described embodiment, the pressure level in the cylinder 1 at the time of starting the
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each unit, the processing procedure, and the like can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、クランクシャフトを回転駆動できる電動機が付随する内燃機関の始動時の制御に適用できる。 The present invention can be applied to control at the time of starting an internal combustion engine accompanied by an electric motor capable of rotating the crankshaft.
0…制御装置(ECU)
1…気筒
100…内燃機関
10…クランクシャフト
110…発電機兼電動機(ISG)
140…クランキング専用の電動機(スタータモータ)
0 ... Control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
140 ... Electric motor dedicated to cranking (starter motor)
Claims (2)
内燃機関の始動の際の気筒内の圧力の高低に応じて、発電機兼電動機を使用してクランキングを行うか、クランキング専用の電動機を使用してクランキングを行うかを選択する車両の制御装置。 A generator / motor capable of applying a rotational driving force to the crankshaft of the internal combustion engine and generating electric power by receiving a rotational driving amount from the crankshaft; and a motor dedicated to cranking for starting the internal combustion engine; To control a vehicle equipped with both,
Depending on the level of pressure in the cylinder at the start of the internal combustion engine, it is possible to select whether to perform cranking using a generator / motor or to perform cranking using a motor dedicated to cranking. Control device.
内燃機関の始動の際の気筒内の圧力の高低に応じて、クランキングを行うために発電機兼電動機に印加する電流の大きさを調整する車両の制御装置。 Controlling a vehicle equipped with a generator / motor capable of applying a rotational driving force to a crankshaft of an internal combustion engine and generating electric power by receiving a rotational driving amount from the crankshaft,
A vehicle control device that adjusts the magnitude of a current applied to a generator / motor to perform cranking according to the level of pressure in a cylinder at the time of starting of an internal combustion engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014169966A JP2016044614A (en) | 2014-08-23 | 2014-08-23 | Vehicular control device |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019017090A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | ヤマハ発動機株式会社 | Saddle-type vehicle having independent throttle-type engine mounted thereon |
CN113982804A (en) * | 2021-11-15 | 2022-01-28 | 中国第一汽车股份有限公司 | Start-up system and control method |
-
2014
- 2014-08-23 JP JP2014169966A patent/JP2016044614A/en active Pending
Cited By (2)
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WO2019017090A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | ヤマハ発動機株式会社 | Saddle-type vehicle having independent throttle-type engine mounted thereon |
CN113982804A (en) * | 2021-11-15 | 2022-01-28 | 中国第一汽车股份有限公司 | Start-up system and control method |
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