JP4229117B2 - Power output device, automobile equipped with the same, and control method of power output device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力出力装置、それを搭載した自動車及び動力出力装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power output device, an automobile equipped with the same, and a control method for the power output device.
従来、動力出力装置としては、筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有するエンジンを備えたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載された装置は、エンジンの冷却水温が低いほどポート用燃料噴射弁の分担率を大きくし冷却水温が所定温度以上のときは筒内用燃料噴射弁で燃料噴射を行う。
しかしながら、この特許文献1に記載された装置では、例えば筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限されポート用燃料噴射弁を使用してエンジンの運転を継続したときには、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射による筒内用燃料噴射弁自身の冷却は行なえないため、エンジンから出力する動力の大きさ(負荷)によっては筒内の温度上昇に伴って筒内用燃料噴射弁の温度(先端温度)が大きく上昇してしまう問題があった。また、筒内用燃料噴射弁の保護を図るためエンジンから出力する動力を小さくすると、走行に要求されるパワーが十分出力されない問題があった。
However, in the apparatus described in
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、筒内用燃料噴射弁とポート用燃料噴射弁とを有する内燃機関と電動機とを備える動力出力装置において、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限されているときに筒内用燃料噴射弁を保護すると共にできる限り駆動軸への要求動力に対応することができる動力出力装置、それを搭載した自動車及び動力出力装置の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and in a power output device including an internal combustion engine having an in-cylinder fuel injection valve and a port fuel injection valve and an electric motor, the in-cylinder fuel injection valve Power output device capable of protecting the in-cylinder fuel injection valve when the fuel injection of the vehicle is restricted and responding to the required power to the drive shaft as much as possible, an automobile equipped with the power output device, and a control method for the power output device The purpose is to provide.
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。 The present invention adopts the following means in order to achieve the above-mentioned object.
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有し前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関から排出された排気を浄化する浄化装置の状態を検出する状態検出手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
所定の始動条件が成立したあと前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限され、前記状態検出手段によって前記浄化装置が前記排気を浄化しにくい状態であると検出されたときには、前記浄化装置が前記排気を浄化可能な状態になるまで前記ポート用燃料噴射弁から燃料を噴射し所定の低負荷範囲を超えない範囲で前記内燃機関を運転すると共に要求動力に基づく動力が出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えたものである。
The power output apparatus of the present invention is
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine having an in-cylinder fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder and a port fuel injection valve for injecting fuel into the intake port, and capable of outputting power to the drive shaft;
State detecting means for detecting a state of a purification device for purifying the exhaust discharged from the internal combustion engine;
An electric motor capable of outputting power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging electric power with the electric motor;
When a predetermined start condition is satisfied, fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is limited, and when the state detection means detects that the purification device is in a state where it is difficult to purify the exhaust, the purification device Fuel is injected from the port fuel injection valve until the exhaust gas can be purified, and the internal combustion engine is operated within a range not exceeding a predetermined low load range, and power based on required power is output. and that control means to control and the internal combustion engine motor,
It is equipped with.
この動力出力装置では、所定の始動条件が成立したあと筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限され、内燃機関から排出された排気を浄化する浄化装置が排気を浄化しにくい状態であるときには、浄化装置が排気を浄化可能な状態になるまでポート用燃料噴射弁から燃料を噴射し所定の低負荷範囲を超えない範囲で内燃機関を運転すると共に要求動力に基づく動力が出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。このように、所定の低負荷範囲を超えない範囲で内燃機関を運転することにより、筒内用燃料噴射弁の温度上昇を抑制可能である。また、要求動力のうち内燃機関から出力できない分を電動機によって補うのである。したがって、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限されているときに、浄化装置が排気を浄化可能な状態になるまで、筒内用燃料噴射弁を保護すると共にできる限り駆動軸への要求動力に対応することができる。ここで、「所定の低負荷範囲」は、例えば、筒内用燃料噴射弁の温度が筒内用燃料噴射弁を保護可能な温度になるような内燃機関の負荷範囲に設定してもよい。 In this power output device, when a predetermined start condition is satisfied, fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is limited, and the purification device that purifies the exhaust discharged from the internal combustion engine is in a state where it is difficult to purify the exhaust. The internal combustion engine is operated within a range that does not exceed a predetermined low load range and the power based on the required power is output while the fuel is injected from the port fuel injection valve until the purifying device can purify the exhaust gas. Control the engine and the motor. In this way, by operating the internal combustion engine within a range that does not exceed the predetermined low load range, it is possible to suppress an increase in temperature of the in-cylinder fuel injection valve. Further, the required power is compensated by the electric motor for the amount that cannot be output from the internal combustion engine. Therefore, when fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is restricted, the in-cylinder fuel injection valve is protected and a request to the drive shaft as much as possible until the purifying device can purify the exhaust gas. It can correspond to power. Here, the “predetermined low load range” may be set, for example, to a load range of the internal combustion engine such that the temperature of the in-cylinder fuel injection valve becomes a temperature capable of protecting the in-cylinder fuel injection valve.
本発明の動力出力装置は、前記内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段、を備え、前記制御手段は、所定の始動条件が成立したあと前記吸気バルブの開閉タイミングを遅角側へ変更するよう前記開閉タイミング変更手段を制御すると共に前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限されるよう前記内燃機関を制御してもよい。こうすれば、吸気バルブの開閉タイミングを遅角側へ変更することにより、内燃機関をクランキングする際の圧縮仕事を低減することができる。また、浄化装置が排気を浄化しにくい状態であるときに内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを遅角側へ変更し筒内用燃料噴射弁から燃料噴射を行うとエミッションの悪化を招くことがあるが、浄化装置が排気を浄化しにくい状態であるときに内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを遅角側へ変更したときには筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を制限しポート用燃料噴射弁から燃料噴射を実行するため、エミッションの悪化を十分抑制することができる。 The power output apparatus of the present invention is provided with a closing timing changing means, capable of changing the opening and closing timing of the intake valve of the internal combustion engine, the pre-SL control means, opening and closing timing after the intake valves predetermined starting condition is established The internal combustion engine may be controlled such that the opening / closing timing changing means is controlled so as to change to a retarded angle side and fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is restricted. By so doing, the compression work when cranking the internal combustion engine can be reduced by changing the opening / closing timing of the intake valve to the retard side. In addition, when the purification device is in a state where it is difficult to purify the exhaust, if the opening / closing timing of the intake valve of the internal combustion engine is changed to the retard side and fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve, the emission may be deteriorated. However, when the opening / closing timing of the intake valve of the internal combustion engine is changed to the retarded side when the purification device is in a state where it is difficult to purify the exhaust, the fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is restricted and the fuel injection valve for the port Since the fuel injection is executed, it is possible to sufficiently suppress the deterioration of the emission.
本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記所定の低負荷範囲を超えない範囲としてアイドル運転で前記内燃機関を制御してもよい。こうすれば、内燃機関において最も低負荷であるアイドル運転を行うことにより筒内の温度上昇を抑制可能であるため、筒内用燃料噴射弁を十分保護することができる。あるいは、前記制御手段は、前記所定の低負荷範囲を超えない範囲として前記筒内用燃料噴射弁の温度が所定の許容温度範囲内となる低出力状態で前記内燃機関を運転することにより前記要求動力の一部が該内燃機関から出力されるよう前記内燃機関を制御してもよい。こうすれば、筒内用燃料噴射弁を保護可能な範囲で内燃機関から動力を出力するため、より要求動力を満たす動力を出力することができる。あるいは、前記制御手段は、前記蓄電手段の蓄電量が所定範囲内であるときには前記所定の低負荷範囲を超えない範囲としてアイドル運転で前記内燃機関を制御し、前記蓄電手段の蓄電量が所定範囲を下回っているときには前記所定の低負荷範囲を超えない範囲として前記筒内用燃料噴射弁の温度が所定の許容温度範囲内となる低出力状態で前記内燃機関を運転することにより前記要求動力の一部が該内燃機関から出力されるよう前記内燃機関を制御してもよい。こうすれば、要求動力に基づく電力を蓄電手段から出力可能なときには内燃機関をアイドル運転して筒内の温度上昇を抑え、要求動力のすべての動力に基づく電力を蓄電手段から出力するのが抑制されるときには筒内用燃料噴射弁を保護可能な範囲で内燃機関から動力を出力させるため、筒内用燃料噴射弁の保護を十分図ると共に要求動力をより満たす動力を出力することができる。 In the power output apparatus of the present invention, before Symbol control means, in idle operation as a range not exceeding the predetermined low load range may control the internal combustion engine. In this way, since the temperature increase in the cylinder can be suppressed by performing the idling operation that is the lowest load in the internal combustion engine, the in-cylinder fuel injection valve can be sufficiently protected. Alternatively, pre-SL control means, as the temperature of the in-cylinder fuel injection valve as a range not exceeding the predetermined low load range to operate the engine in a low output state to be within a predetermined allowable temperature range The internal combustion engine may be controlled such that a part of the required power is output from the internal combustion engine. By doing so, power is output from the internal combustion engine within a range in which the in-cylinder fuel injection valve can be protected, so that power satisfying the required power can be output. Alternatively, pre-SL control means, when the storage amount of the storage means is within a predetermined range controls the internal combustion engine in idling operation as a range not exceeding the predetermined low load range, the charged amount of the electric storage means When the internal combustion engine is operated in a low output state where the temperature of the in-cylinder fuel injection valve is within a predetermined allowable temperature range as a range that does not exceed the predetermined low load range when it is below a predetermined range, the request is made The internal combustion engine may be controlled so that a part of the power is output from the internal combustion engine. In this way, when the electric power based on the required power can be output from the power storage means, the internal combustion engine is idled to suppress the temperature rise in the cylinder, and the output of the electric power based on all the required power from the power storage means is suppressed. When this is done, power is output from the internal combustion engine within a range in which the in-cylinder fuel injection valve can be protected, so that the in-cylinder fuel injection valve can be sufficiently protected and power that satisfies the required power can be output.
本発明の動力出力装置において、前記状態検出手段は、前記浄化装置の温度が所定範囲にあるときは前記浄化装置が前記排気を浄化可能な状態であると検出し、前記浄化装置の温度が所定範囲を下回っているときは前記浄化装置が前記排気を浄化しにくい状態であると検出する手段としてもよい。こうすれば、排気の浄化装置の温度を用いて比較的容易に浄化装置の状態を検出することができる。 In the power output device of the present invention, the state detection means detects that the purification device is in a state capable of purifying the exhaust when the temperature of the purification device is within a predetermined range, and the temperature of the purification device is predetermined. When it is below the range, it may be a means for detecting that the purification device is in a state where it is difficult to purify the exhaust gas. In this way, the state of the purification device can be detected relatively easily using the temperature of the exhaust purification device.
本発明の動力出力装置は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段、を備えたものとしてもよい。このとき、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の回転軸の3軸に接続され、該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力が決定されると残余の1軸に入出力される動力が決定される3軸式動力入出力手段と、前記第3の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段としてもよい。 The power output apparatus of the present invention is connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and outputs at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of electric power and power. Electric power drive input / output means may be provided. At this time, the power driving input / output means is connected to three axes of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third rotating shaft, and power input / output to / from any two of the three shafts. It is good also as a means provided with the 3-axis type power input / output means by which the power input / output to the remaining one shaft is determined, and the generator capable of inputting / outputting power to the third rotating shaft. .
本発明の自動車は、上述したいずれかに記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなるものである。この動力出力装置は、上述したように筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限されているときに、浄化装置が排気を浄化可能な状態になるまで、筒内用燃料噴射弁を保護すると共にできる限り駆動軸への要求動力に対応することができるものであるから、これを備えた自動車も同様の効果が得られる。 An automobile according to the present invention includes any one of the power output devices described above, and an axle is connected to the drive shaft. When the fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is restricted as described above, the power output device protects the in-cylinder fuel injection valve until the purification device is in a state where the exhaust gas can be purified. At the same time, since the power required for the drive shaft can be accommodated as much as possible, the same effect can be obtained for a vehicle equipped with this.
本発明の動力出力装置の制御方法は、
筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有し前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関から排出された排気を浄化する浄化装置の状態を検出する状態検出手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備え駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御方法であって、
所定の始動条件が成立したあと前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限され、前記状態検出手段によって前記浄化装置が前記排気を浄化しにくい状態であると検出されたときには、前記浄化装置が前記排気を浄化可能な状態になるまで前記ポート用燃料噴射弁から燃料を噴射し所定の低負荷範囲を超えない範囲で前記内燃機関を運転すると共に要求動力に基づく動力が出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御することを含むものである。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
An internal combustion engine having an in-cylinder fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder and a port fuel injection valve for injecting fuel into the intake port, and capable of outputting power to the drive shaft, and discharged from the internal combustion engine A state detecting means for detecting a state of a purifying device for purifying exhaust; an electric motor capable of outputting power to the drive shaft; and a power storage means capable of exchanging electric power with the motor; and outputting power to the drive shaft. A method for controlling a power output device,
When a predetermined start condition is satisfied, fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is limited, and when the state detection means detects that the purification device is in a state where it is difficult to purify the exhaust, the purification device Fuel is injected from the port fuel injection valve until the exhaust gas can be purified, and the internal combustion engine is operated within a range not exceeding a predetermined low load range, and power based on required power is output. It includes controlling an internal combustion engine and the electric motor.
この動力出力装置の制御方法では、所定の始動条件が成立したあと筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限され、内燃機関から排出された排気を浄化する浄化装置が排気を浄化しにくい状態であるときには、浄化装置が排気を浄化可能な状態になるまでポート用燃料噴射弁から燃料を噴射し所定の低負荷範囲を超えない範囲で内燃機関を運転すると共に要求動力に基づく動力が出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。このように、所定の低負荷範囲を超えない範囲で内燃機関を運転することにより、筒内用燃料噴射弁の温度上昇を抑制可能である。また、要求動力のうち内燃機関から出力できない分を電動機によって補うのである。したがって、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限されているときに、浄化装置が排気を浄化可能な状態になるまで、筒内用燃料噴射弁を保護すると共にできる限り駆動軸への要求動力に対応することができる。なお、この動力出力装置の制御方法において、上述した動力出力装置の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した動力出力装置の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。 In this power output device control method, the fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is limited after a predetermined start condition is satisfied, and the purification device that purifies the exhaust discharged from the internal combustion engine is difficult to purify the exhaust. In this case, fuel is injected from the port fuel injection valve until the purifying device can purify the exhaust gas, and the internal combustion engine is operated within a range not exceeding the predetermined low load range and power based on the requested power is output. And controlling the internal combustion engine and the electric motor. In this way, by operating the internal combustion engine within a range that does not exceed the predetermined low load range, it is possible to suppress an increase in temperature of the in-cylinder fuel injection valve. Further, the required power is compensated by the electric motor for the amount that cannot be output from the internal combustion engine. Therefore, when fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is restricted, the in-cylinder fuel injection valve is protected and a request to the drive shaft as much as possible until the purifying device can purify the exhaust gas. It can correspond to power. In this method for controlling the power output apparatus, various aspects of the power output apparatus described above may be adopted, and steps for realizing each function of the power output apparatus described above may be added. .
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としての内燃機関システムを搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して複数のピニオンギヤ33を連結するキャリア34が接続されると共にギヤ機構37とデファレンシャルギヤ38を介して駆動輪39a、39bにリングギヤ32が連結されたリングギヤ軸32aが接続された動力分配統合機構30と、この動力分配統合機構30のサンギヤ31に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30のリングギヤ32にリングギヤ軸32aと減速ギヤ35とを介して接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、図2に示すように、筒内に直接ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料を噴射する筒内用燃料噴射バルブ125(図1には125a〜125dと表示)と、吸気ポート127に燃料を噴射するポート用燃料噴射バルブ126(図1には126a〜126dと表示)とを備える内燃機関として構成されている。エンジン22は、こうした二種類の燃料噴射バルブ125,126を備えることにより、エアクリーナ122により清浄された空気をスロットルバルブ124を介して吸入すると共にポート用燃料噴射バルブ126からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ128を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換するポート噴射駆動モードと、同様にして空気を燃焼室に吸入し吸気行程の途中あるいは圧縮行程に至ってから筒内用燃料噴射バルブ125から燃料を噴射し点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させてクランクシャフト26の回転運動を得る筒内噴射駆動モードと、空気を燃焼室に吸入する際にポート用燃料噴射バルブ126から燃料噴射すると共に吸気行程や圧縮行程で筒内用燃料噴射バルブ125から燃料噴射してクランクシャフト26の回転運動を得る共用噴射駆動モードと、のいずれかの駆動モードにより運転制御される。これらの駆動モードは、エンジン22の運転状態やエンジン22に要求される運転状態などに基づいて切り替えられる。なお、エンジン22の排気バルブ129から排出された排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化装置(三元触媒)134を介して外気へ排出される。
As shown in FIG. 2, the
図1及び図2に示すように、ポート用燃料噴射バルブ126a〜126dには、燃料ポンプ62により燃料タンク60の燃料が供給されている。燃料ポンプ62のアクチュエータとしての電動機62aには、DC/DCコンバータ56を介してバッテリ50からの電力が供給されている。筒内用燃料噴射バルブ125a〜125dには、燃料タンク60から燃料ポンプ62により供給され高圧ポンプ64により加圧された燃料がデリバリパイプ66から供給されている。この高圧ポンプ64は、カム軸27の回転を利用して燃料ポンプ62から供給された燃料をデリバリパイプ66内で更に加圧(例えば数MPa〜十数MPa)するポンプである。この高圧ポンプ64には、燃料が供給される側に燃料の加圧時に開閉する電磁バルブ64aが設けられており、吐出側に燃料の逆流を防止すると共にデリバリパイプ66内の燃料の圧力(燃圧)を保持するチェックバルブ65が取り付けられている。この高圧ポンプ64は、電磁バルブ64aを開き燃料ポンプ62から送られた燃料を高圧ポンプ64内部に導いたのち、電磁バルブ64aを閉じてカム軸27の回転に伴って作動する図示しないプランジャによりポンプ内部で圧縮した燃料をチェックバルブ65を介してデリバリパイプ66に断続的に送り込むことによりデリバリパイプ66内で燃料を加圧する。このように、高圧ポンプ64は、電磁バルブ64aの開閉制御を実行したときにデリバリパイプ66で燃料を加圧可能である。デリバリパイプ66には、燃圧が過剰となるのを防止する電磁式のリリーフバルブ67を介して燃料を燃料タンク60に戻すリリーフパイプ68と、燃圧を検出する燃圧センサ69とが取り付けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel from the
エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により制御されている。エンジンECU24には、エンジン22の状態などを検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンECU24には、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランクポジションやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からの冷却水温,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ128や排気バルブ129を開
閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ144からのカムポジション,スロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ146からのスロットルポジション,エンジン22の負荷としての吸入空気量を検出するバキュームセンサ148からの吸入空気量,筒内用燃料噴射バルブ125a〜125dに燃料を供給するデリバリパイプ66に取り付けられた燃圧センサ69からの燃圧Pf,浄化装置134の浄化装置温度Cを検出する浄化装置温度センサ135などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンECU24からは、筒内用燃料噴射バルブ125a〜125dやポート用燃料噴射バルブ126a〜126dへの駆動信号やスロットルバルブ124のポジションを調節するスロットルモータ136への駆動信号,イグナイタと一体化されたイグニッションコイル138への制御信号,吸気バルブ128の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構150への制御信号,燃料ポンプ62の電動機62aへの駆動信号、電磁バルブ64aへの制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関する信号を出力する。なお、エンジンECU24が制御手段に相当し、浄化装置温度センサ135が状態検出手段に相当する。
The
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介して電力ライン54により接続されたバッテリ50と電力のやりとりを行なう。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
Both the motor MG1 and the motor MG2 are configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as electric motors, and are connected to a
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた電池温センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検
出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット70が制御手段に相当する。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、まず、ハイブリッド自動車20のシステム全体の動作としての駆動制御ルーチンの動作について説明する。図3は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ROM74に記憶され、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,エンジン22の回転数Ne,バッテリ50の入出力制限Win,Wout、暖機実行フラグFc、エンジン運転中フラグFeなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、エンジン22の回転数Neはクランクシャフト26に取り付けられたクランクポジションセンサ140からの信号に基づいて計算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じて入出力制限Win,Woutを設定することができる。暖機実行フラグFcは、初期値が値0であり、後述するエンジン22の始動暖機制御ルーチンで浄化装置134の暖機を実行する際に値1に設定されるフラグであり、エンジンECU24から通信により入力するものとした。エンジン運転中フラグFeは、初期値が値0であり、後述するエンジン22の始動暖機制御ルーチンでエンジン22が完爆し始動が終わった際に値1に設定されるフラグであり、エンジンECU24から通信により入力するものとした。
When the drive control routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪39a,39bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*とリングギヤ軸32aに出力すべき走行要求パワーPr*とを設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。走行要求パワーPr*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じて求めるものとした。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。
When the data is input in this way, the required torque Tr * to be output to the
次に、暖機実行フラグFcの値を調べ(ステップS120)、暖機実行フラグFcが値0であるときには、エンジン運転中フラグFeの値を調べ(ステップS130)、エンジン運転中フラグFeが値1であるとき、即ちエンジン22が運転中であるときには、エンジン22の停止条件が成立しているか否かを判定する(ステップS140)。エンジン22の停止条件は、バッテリ50の残容量SOCが所定量以上であり車速Vが所定車速未満であるとき、走行要求パワーPr*が所定値未満であるときなどに成立する。エンジン22の停止条件が成立していないときには、走行要求パワーPr*とバッテリ50が要求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和として式(1)によりエンジン要求パワーPe*を計算すると共に、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーPe*(Ne*×Te*)の曲線との交点からエンジンの目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS150)。次に、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nrと動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(2)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて式(3)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS160)。ここで、式(2)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。また、式(3)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(3)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
Next, the value of the warm-up execution flag Fc is checked (step S120). When the warm-up execution flag Fc is 0, the value of the engine operating flag Fe is checked (step S130), and the engine operating flag Fe is set to a value. When it is 1, that is, when the
Pe*=Tr*・Nm2/Gr+Pb*+Loss …(1)
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …(2)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt …(3)
Pe * = Tr * ・ Nm2 / Gr + Pb * + Loss… (1)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ)… (2)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt… (3)
続いて、設定した目標回転数Ne*および目標トルクTe*をエンジンECU24へ送信し(ステップS170)、モータMG2から出力すべきモータトルク指令Tm2*を設定する(ステップS250)。ここで、モータトルク指令Tm2*は、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと計算したモータMG1のトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの下限・上限としてのトルク制限Tmin,Tmaxを次式(4)および式(5)により計算すると共に、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρを用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを式(6)により計算し、計算したトルク制限Tmin,Tmaxで仮モータトルクTm2tmpを制限した値として設定するものとした。そして、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信し(ステップS260)、駆動制御ルーチンを終了する。ステップS170で送信された目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Subsequently, the set target rotational speed Ne * and target torque Te * are transmitted to the engine ECU 24 (step S170), and a motor torque command Tm2 * to be output from the motor MG2 is set (step S250). Here, the motor torque command Tm2 * is obtained by multiplying the input / output limits Win and Wout of the
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(4)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(5)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(6)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (5)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (6)
一方、ステップS130でエンジン運転中フラグFeが値0であるとき、即ちエンジン22が停止中であるときには、エンジン22の始動条件が成立しているか否かを判定する(ステップS180)。エンジン22の始動条件は、バッテリ50の残容量SOCが所定量未満(例えば50%未満や40%未満など)であるときや走行要求パワーPr*が所定値以上であるときなどに成立する。エンジン22の始動条件が成立していないとき、または、ステップS140でエンジン22の停止条件が成立しているときには、エンジン目標回転数Ne*に値0を設定すると共に目標トルクTe*に値0を設定する、即ちエンジンを停止させ(ステップS190)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS200)、設定した目標回転数Ne*および目標トルクTe*をエンジンECU24へ送信し(ステップS170)、モータMG2から出力すべきモータトルク指令Tm2*を上述と同様にバッテリ50の入出力制限Win,Woutで制限して設定する(ステップS250)。そして、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信し(ステップS260)、駆動制御ルーチンを終了する。このように、エンジン22を停止した状態では、モータMG2から走行要求パワーPr*に基づくパワーを出力するのである。
On the other hand, when the engine operating flag Fe is 0 in step S130, that is, when the
ステップS180でエンジン22の始動条件が成立しているときは、モータMG1のトルク指令Tm1*にクランキングトルクTm1cを設定する(ステップS210)。このクランキングトルクTm1cは、実施例ではエンジン回転数Neが所定の始動回転数Nerefを超えるようにステップS100で入力したエンジン回転数Neに基づいて設定するものとした。続いて、エンジン始動指令をエンジンECU24へ送信する(ステップS220)。この指令を受信したエンジンECU24は、図4に示す始動暖機制御ルーチンを実行するが、詳しくは後述する。続いて、モータMG2から出力すべきモータトルク指令Tm2*を上述と同様にバッテリ50の入出力制限Win,Woutで制限して設定する(ステップS240)。そして、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信し(ステップS250)、駆動制御ルーチンを終了する。このように、エンジン22を始動するときには、モータMG1によりエンジン22をクランキングすると共にモータMG2から走行要求パワーPr*に基づくパワーを出力するのである。
If the
ステップS120で暖機実行フラグFcが値1であるとき、つまり、エンジン22が運転中であり浄化装置134の暖機中であるときには、エンジン目標回転数Ne*にアイドル回転数Neidl(例えば600rpmや1000rpmなど)を設定すると共に目標トルクTe*に値0を設定する、即ちエンジン22をアイドル運転するよう設定し(ステップS230)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS240)、設定した目標回転数Ne*および目標トルクTe*をエンジンECU24へ送信し(ステップS170)、モータMG2から出力すべきモータトルク指令Tm2*を上述と同様にバッテリ50の入出力制限Win,Woutで制限して設定する(ステップS250)。そして、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信し(ステップS260)、駆動制御ルーチンを終了する。このように、浄化装置134の暖機中には、モータMG1のトルクを値0にしてエンジン22からトルクを出力せずに浄化装置134の暖機を行いつつ、走行要求パワーPr*のうちエンジン22から出力できない分をモータMG2によって賄うのである。以上、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンについて説明した。
When the warm-up execution flag Fc is 1 in step S120, that is, when the
次に、エンジン22を始動する際の動作について説明する。図4は、駆動制御ルーチンのステップS220で送信されたエンジン始動指令をエンジンECU24が受信したときにエンジンECU24により実行される始動暖機制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジンECU24の図示しないROMに記憶されている。始動暖機制御ルーチンが実行されると、エンジンECU24は、まず、燃料ポンプ62を駆動すると共に電磁バルブ64aの開閉制御を実行する(ステップS300)。このとき、駆動制御ルーチンのステップS210で設定したクランキングトルクTm1cでモータMG1によりクランクシャフト26がクランキングされているため、クランクシャフト26と連動するカム軸27を介して高圧ポンプ64が駆動される。このように、燃料タンク60からの燃料をポート用燃料噴射バルブ126や筒内用燃料噴射バルブ125に供給すると共にデリバリパイプ66内の燃圧Pfを高める。次に、可変バルブタイミング機構150により吸気バルブ128の開閉タイミングVVTが予め設定された始動開始時タイミングVVTstまで遅角されるよう可変バルブタイミング機構150を駆動し(ステップS310)、スロットルバルブ124の開度(スロットル開度)THをある程度絞り込んだ所定開度TH1となるようスロットルモータ136を駆動する(ステップS320)。このように、吸気バルブ128の開閉タイミングVVTを始動開始時タイミングVVTstまで遅角したり、スロットル開度THを所定開度TH1に絞り込むため、エンジン22のクランキングによる圧縮行程における筒内の圧力の上昇を小さくしてクランキングの際に消費されるエネルギを小さくすることができる。
Next, an operation when starting the
次に、現在のエンジン回転数Neを入力し(ステップS330)、エンジン回転数Neが所定の始動回転数Nerefを超えたか否かに基づいて燃料噴射が可能か否かを判定し(ステップS340)、燃料噴射が可能でないと判定されたときには、ステップS330でエンジン回転数Neを入力し、エンジン回転数Neが所定の始動回転数Nerefを超えるまで待機する。一方、エンジン回転数Neが所定の始動回転数Nerefを超えて燃焼噴射が可能であると判定されたときには、浄化装置134の浄化装置温度Cを入力し(ステップS350)、浄化装置温度Cが所定の閾値Cref以上であるか否かを判定する(ステップS360)。この閾値Crefは、浄化装置134が排気を十分浄化可能な温度範囲の下限値に定められている。浄化装置温度Cが閾値Cref以上であるときには、浄化装置134が排気を十分浄化可能な状態であり浄化装置134の暖機が必要ないものとみなし、筒内用燃料噴射弁125から燃料噴射を行い(ステップS370)、噴射した燃料に点火してエンジン22が完爆したか否かを判定する(ステップS380)。エンジン22が完爆していないときには、ステップS370で筒内用燃料噴射弁125から燃料噴射を行い該噴射した燃料に点火し、エンジン22が完爆したときには、可変バルブタイミング機構150により吸気バルブ128の開閉タイミングVVTが進角されるよう可変バルブタイミング機構150を駆動すると共にエンジン運転中フラグFeに値1をセットし(ステップS390)、このルーチンを終了する。この開閉タイミングVVTの進角は、エンジン22の運転状態に応じて徐々に行なわれる。その後、エンジンECU24は、エンジン22の運転状態やエンジン22に要求される運転状態などに基づいて筒内噴射駆動モードやポート噴射駆動モード、共用噴射駆動モードなどに切り替えながらエンジン22を制御する。
Next, the current engine speed Ne is input (step S330), and it is determined whether fuel injection is possible based on whether the engine speed Ne has exceeded a predetermined start speed Neref (step S340). If it is determined that fuel injection is not possible, the engine speed Ne is input in step S330, and the process waits until the engine speed Ne exceeds a predetermined start speed Neref. On the other hand, when it is determined that the engine speed Ne exceeds the predetermined start speed Neref and combustion injection is possible, the purifier temperature C of the
一方、ステップS360で浄化装置温度Cが閾値Cref以上でないときには、浄化装置134が排気を浄化しにくい状態であり浄化装置134の暖機が必要であるものとみなし、ポート用燃料噴射弁126から燃料噴射を行う(ステップS400)。ここで、浄化装置134が排気を浄化しにくい状態であるときにポート用燃料噴射弁126から燃料噴射を行う、即ち筒内用燃料噴射弁125からの燃料噴射を制限するのは、可変バルブタイミング機構150により吸気バルブ128の開閉タイミングを遅角側へ変更したときに筒内用燃料噴射弁125から燃料噴射を行い燃焼させるとエミッションの悪化を招くことがあるためである。次に、ポート用燃料噴射弁126から燃料噴射を行ったあと、噴射した燃料に点火してエンジン22が完爆したか否かを判定する(ステップS410)。エンジン22が完爆していないときには、ステップS400でポート用燃料噴射弁126から燃料噴射を行い該噴射した燃料に点火し、エンジン22が完爆したときには、可変バルブタイミング機構150により吸気バルブ128の開閉タイミングVVTが進角されるよう可変バルブタイミング機構150を駆動し、暖機実行フラグFcに値1をセットすると共にエンジン運転中フラグFeに値1を設定する(ステップS420)。この可変バルブタイミング機構150による開閉タイミングVVTの進角は、エンジン22の運転状態に応じて徐々に行なわれる。
On the other hand, when the purifying device temperature C is not equal to or higher than the threshold value Cref in step S360, it is considered that the
続いて、ステップS430〜S490の浄化装置134の暖機処理を実行する。この暖機処理は、エンジン22の完爆後、即ちエンジン22の始動後に、吸気バルブ128の開閉タイミングを進角させ、浄化装置134が排気を十分浄化可能な状態になるまで、ポート用燃料噴射弁126から燃料噴射を行いエンジン22が低負荷状態で運転されるよう制御する処理である。具体的には、駆動制御ルーチンのステップS230で設定したエンジン目標回転数Ne*をハイブリッド用電子制御ユニット70から通信によって入力すると共に現在のエンジン回転数Neを入力する(ステップS430)。ここでは、エンジン目標回転数Ne*は上述のアイドル回転数Neidlに設定されている。次に、エンジン回転数Neが目標回転数Ne*となるように式(7)を用いてスロットル開度THを設定する(ステップS440)。なお、式(7)は、エンジン22を目標回転数Ne*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(7)中、右辺第2項の「kth1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「kth2」は積分項のゲインである。
Then, the warm-up process of the
TH=前回TH+kth1(Ne*-Ne)+kth2∫(Ne*-Ne)dt …(7) TH = previous TH + kth1 (Ne * -Ne) + kth2∫ (Ne * -Ne) dt… (7)
スロットル開度THを設定すると、ポート用燃料噴射弁126から燃料噴射を行い、該噴射した燃料に点火し(ステップS450)、浄化装置134の浄化装置温度Cを入力し(ステップS460)、浄化装置温度Cが閾値Cref以上であるか否かを判定する(ステップS470)。浄化装置温度Cが閾値Cref未満であるときには、浄化装置134の暖機が終了していないものとみなしてステップS430〜S470の処理を実行する。この処理の間、アイドル運転しているエンジン22からの排気の熱により浄化装置134が暖機される。そして、ステップS470で浄化装置温度Cが閾値Cref以上であるときには、浄化装置134が排気を十分浄化可能になり、浄化装置134の暖機が終了したものとみなして暖機実行フラグFcを値0に設定し(ステップS480)、このルーチンを終了する。その後、エンジンECU24は、エンジン22の運転状態やエンジン22に要求される運転状態などに基づいて筒内噴射駆動モードやポート噴射駆動モード、共用噴射駆動モードなどに切り替えながらエンジン22を制御する。
When the throttle opening TH is set, fuel is injected from the port
ここで、暖機処理を実行する際のハイブリッド自動車20の一連の動きについて説明する。まず、エンジン始動条件が成立すると、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、クランキングトルクTm1cを設定しモータMG1によりエンジン22をクランキングする。このとき、エンジンECU24は、吸気バルブ128の開閉タイミングVVTを遅角すると共にスロットルバルブ124の開度THをある程度絞り込んだ所定開度TH1とし、浄化装置134の浄化装置温度Cが閾値Cref未満であるときには、暖機実行フラグFcを1に設定し、ポート用燃料噴射弁126から燃料噴射を行いエンジン22を始動する。エンジン22が始動すると、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、エンジン目標回転数Ne*をアイドル回転数Neidlに設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*を値0に設定し、つまりエンジン22からトルクを出力させず、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でモータMG2から走行に必要なトルクを出力する。このとき、エンジンECU24は、エンジン22の回転数Neがアイドル回転数Neidlとなるスロットルバルブ124の開度THを設定し、エンジン22をアイドリング運転する。ここで、エンジンECU24は、エンジン22の始動後に吸気バルブ128の開閉タイミングVVTの進角を開始するが、この開閉タイミングVVTの進角は、エンジン22の運転状態に応じて徐々に行なわれることから、エンジン22の始動後にポート用燃料噴射弁126からの燃料噴射を継続する。そして、浄化装置134の浄化装置温度Cが閾値Cref以上になると、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、要求トルクTr*を満たすトルクが効率よくエンジン22とモータMG2から出力されるよう、エンジン22とモータMG1とモータMG2とを制御する。このとき、エンジンECU24は、筒内噴射駆動モードやポート噴射駆動モード、共用噴射駆動モードなどに切り替えながらエンジン22を制御する。このように、エンジン22の始動時には、可変バルブタイミング機構150により開閉タイミングVVTを遅角側に設定することにより、エンジン22の圧縮仕事を減少させモータMG1によるクランキングを容易にすると共に、ポート用燃料噴射弁126から燃料噴射を行うことにより、エミッションの悪化を抑制する。また、エンジン22の始動後から浄化装置134の暖機が終了するまでは、運転者からの急な加速要求があったとしても、エンジン22からはパワーを出力せずポート用燃料噴射弁126からの燃料噴射を継続してエミッションの悪化を抑制すると共に浄化装置134の暖機を優先し、バッテリ50から供給可能な電力の範囲内でできる限り走行要求パワーPr*を満たすパワーをモータMG2から出力するのである。
Here, a series of movements of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、始動条件が成立したあと筒内用燃料噴射弁125からの燃料噴射が制限され、エンジン22から排出された排気を浄化する浄化装置134が排気を浄化しにくい状態であるときには、浄化装置134が排気を浄化可能な状態になるまでポート用燃料噴射弁126から燃料を噴射し所定の低負荷範囲としてのアイドル運転でエンジン22を運転すると共に要求パワーPr*に基づくパワーが出力されるようエンジン22とモータMG2とを制御する。このように、アイドル運転でエンジン22を運転して、筒内用燃料噴射弁125の温度上昇を抑制可能とすると共に、要求トルクTr*のうちエンジン22から出力できない分をモータMG2によって補うのである。したがって、筒内用燃料噴射弁125からの燃料噴射が制限されているときに、浄化装置134が排気を浄化可能な状態になるまで、筒内用燃料噴射弁125を保護すると共にできる限り駆動軸への要求動力に対応することができる。また、エンジン22において最も低負荷であるアイドル運転を行うことにより筒内の温度上昇を抑制可能であるため、筒内用燃料噴射弁125を十分保護することができる。
According to the
また、始動条件が成立したあと吸気バルブ128の開閉タイミングVVTを遅角側へ変更すると共に筒内用燃料噴射弁125からの燃料噴射が制限されるようエンジン22を制御するため、吸気バルブの開閉タイミングを遅角側へ変更することにより、エンジン22をクランキングする際の圧縮仕事を低減することができる。また、浄化装置134が排気を浄化しにくい状態であるときにエンジン22の吸気バルブの開閉タイミングを遅角側へ変更し筒内用燃料噴射弁125から燃料噴射を行うとエミッションの悪化を招くことがあるが、浄化装置134が排気を浄化しにくい状態であるときにエンジン22の吸気バルブの開閉タイミングを遅角側へ変更したときには、筒内用燃料噴射弁125からの燃料噴射を制限しポート用燃料噴射弁126から燃料噴射を実行するため、エミッションの悪化を十分抑制することができる。更に、浄化装置134の浄化装置温度Cが閾値Cref以上の範囲にあるときは浄化装置134が排気を浄化可能な状態であると検出し、浄化装置温度Cが閾値Crefを下回っているときは浄化装置134が排気を浄化しにくい状態であると検出するため、浄化装置134の温度を用いて比較的容易に浄化装置134の状態を検出することができる。
In addition, after the start condition is satisfied, the opening / closing timing VVT of the
なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above at all, and as long as it belongs to the technical scope of this invention, it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect.
例えば、上述した実施例では、駆動制御ルーチンのステップS240で、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し、エンジン22からトルクを出力せずに浄化装置134の暖機を行うものとしたが、モータMG1のトルク指令Tm1*に所定の許容トルク指令値Tm1prmを設定し、筒内用燃料噴射弁125の温度が筒内用燃料噴射弁125を十分に保護可能な所定の許容温度範囲内となる低出力状態でエンジン22を運転することによりエンジン22から走行要求パワーPr*の一部を出力させて浄化装置134の暖機を行うものとしてもよい。こうすれば、筒内用燃料噴射弁125を保護可能な範囲でエンジン22から動力を出力するため、より走行要求パワーPr*を満たす動力を出力することができる。
For example, in the above-described embodiment, the
あるいは、上述した実施例では、駆動制御ルーチンのステップS240で、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し、エンジン22からトルクを出力せずに浄化装置134の暖機を行うものとしたが、駆動制御ルーチンのステップS240の前に、バッテリ50の残容量SOCが所定範囲内にあるか否かを判定し、バッテリ50の残容量SOCが所定範囲内にあるときにはモータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定しアイドル運転でエンジン22を制御し、一方、バッテリ50の残容量SOCが所定範囲を下回っているときにはモータMG1のトルク指令Tm1*に所定の許容トルク指令値Tm1prmを設定し筒内用燃料噴射弁125の温度が所定の許容温度範囲内となる低出力状態でエンジン22を運転することにより走行要求パワーPr*の一部がエンジン22から出力されるようエンジン22を制御してもよい。この残容量SOCの所定範囲は、例えばエンジン22からの動力の出力がなくても走行要求パワーPr*を出力可能な範囲(例えば35%以上や25%以上など)に設定されている。こうすれば、走行要求パワーPr*に基づく電力をバッテリ50から出力可能なときにはエンジン22をアイドル運転して筒内の温度上昇を抑え、走行要求パワーPr*のすべての動力に基づく電力をバッテリ50から出力するのが抑制されるときには筒内用燃料噴射弁125を保護可能な範囲でエンジン22から動力を出力させるため、筒内用燃料噴射弁125の保護を十分図ると共に走行要求パワーPr*をより満たす動力を出力することができる。
Alternatively, in the above-described embodiment, the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪39a,39bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図5の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図5における車輪39c,39dに接続された車軸)に接続するものとしたり、図6の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪39a,39bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしたりしてもよい。このように、筒内用燃料噴射弁125とポート用燃料噴射弁126とを有するエンジン22を搭載するハイブリッド自動車であれば如何なる構成のハイブリッド自動車としてもよい。また、こうした筒内用燃料噴射バルブ125とポート用燃料噴射バルブ126とを備えるエンジン22とモータ等の原動機とを自動車以外の列車などの車両や船舶,航空機などの移動体に搭載するものとしてもよい。更に、動力出力装置の形態や動力出力装置の制御方法の形態としても構わない。
In the
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、27 カム軸、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、39c,39d 車輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 電池温センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 燃料タンク、62 燃料ポンプ、62a 電動機、64 高圧燃料ポンプ、64a 電磁バルブ、65 チェックバルブ、66 デリバリパイプ、67 リリーフバルブ、68 リリーフパイプ、69 燃圧センサ、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、122 エアクリーナ、124 スロットルバルブ、125 筒内用燃料噴射弁、126 ポート用燃料噴射弁、127 吸気ポート、128 吸気バルブ、129 排気バルブ、130 点火プラグ、132 ピストン、134 浄化装置、135 浄化装置温度センサ、136 スロットルモータ、138 イグニッションコイル、140 クランクポジションセンサ、142 水温センサ、144 カムポジションセンサ、146 スロットルバルブポジションセンサ、148 バキュームセンサ、150 可変バルブタイミング機構、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。 20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 27 camshaft, 28 damper, 30 power distribution integrated mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 Pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a, 39b drive wheel, 39c, 39d wheel, 40 electronic control unit for motor (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection Sensor, 50 Battery, 51 Battery temperature sensor, 52 Electronic control unit (battery ECU) for battery, 54 Power line, 60 Fuel tank, 62 Fuel pump, 62a Electric motor, 64 High-pressure fuel pump, 64a Electromagnetic valve , 65 Check valve, 66 Delivery pipe, 67 Relief valve, 68 Relief pipe, 69 Fuel pressure sensor, 80 Ignition switch, 81 Shift lever, 82 Shift position sensor, 83 Accel pedal, 84 Accel pedal position sensor, 85 Brake pedal, 86 Brake Pedal position sensor, 88 Vehicle speed sensor, 122 Air cleaner, 124 Throttle valve, 125 In-cylinder fuel injection valve, 126 port fuel injection valve, 127 Intake port, 128 Intake valve, 129 Exhaust valve, 130 Spark plug, 132 Piston, 134 Purification device, 135 Purification device temperature sensor, 136 Throttle motor, 138 Ignition coil, 140 Crank position sensor, 142 Water temperature sensor, 1 4 cam position sensor, 146 a throttle valve position sensor, 148 vacuum sensor, 150 a variable valve timing mechanism, 230 pair-rotor motor, 232 an inner rotor 234 outer rotor, MG1, MG2 motor.
Claims (9)
筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有し前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関から排出された排気を浄化する浄化装置の状態を検出する状態検出手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
所定の始動条件が成立したあと前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限され、前記状態検出手段によって前記浄化装置が前記排気を浄化しにくい状態であると検出されたときには、前記浄化装置が前記排気を浄化可能な状態になるまで前記ポート用燃料噴射弁から燃料を噴射し所定の低負荷範囲を超えない範囲で前記内燃機関を運転すると共に要求動力に基づく動力が出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えた動力出力装置。 A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine having an in-cylinder fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder and a port fuel injection valve for injecting fuel into the intake port, and capable of outputting power to the drive shaft;
State detecting means for detecting a state of a purification device for purifying the exhaust discharged from the internal combustion engine;
An electric motor capable of outputting power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging electric power with the electric motor;
When a predetermined start condition is satisfied, fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is limited, and when the state detection means detects that the purification device is in a state where it is difficult to purify the exhaust, the purification device Fuel is injected from the port fuel injection valve until the exhaust gas can be purified, and the internal combustion engine is operated within a range not exceeding a predetermined low load range, and power based on required power is output. Control means for controlling the internal combustion engine and the electric motor;
Power output device with
前記内燃機関の吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な開閉タイミング変更手段、を備え、
前記制御手段は、所定の始動条件が成立したあと前記吸気バルブの開閉タイミングを遅角側へ変更するよう前記開閉タイミング変更手段を制御すると共に前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射が制限されるよう前記内燃機関を制御する、
動力出力装置。 The power output device according to claim 1,
Opening and closing timing changing means capable of changing the opening and closing timing of the intake valve of the internal combustion engine,
The control means controls the opening / closing timing changing means so as to change the opening / closing timing of the intake valve to the retard side after a predetermined starting condition is satisfied, and fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve is restricted. Controlling the internal combustion engine to
Power output device.
請求項1又は2に記載の動力出力装置。 The control means controls the internal combustion engine in idle operation as a range not exceeding the predetermined low load range;
The power output apparatus according to claim 1 or 2.
要求動力の一部が該内燃機関から出力されるよう前記内燃機関を制御する、
請求項1又は2に記載の動力出力装置。 The control means operates the internal combustion engine in a low output state where the temperature of the in-cylinder fuel injection valve is within a predetermined allowable temperature range as a range that does not exceed the predetermined low load range. Controlling the internal combustion engine such that a portion is output from the internal combustion engine;
The power output apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載の動力出力装置。 The control means controls the internal combustion engine in idle operation as a range that does not exceed the predetermined low load range when the storage amount of the storage means is within a predetermined range, and the storage amount of the storage means falls below a predetermined range. When the internal combustion engine is operated in a low output state where the temperature of the in-cylinder fuel injection valve is within a predetermined allowable temperature range as a range that does not exceed the predetermined low load range, a part of the required power Controlling the internal combustion engine so that is output from the internal combustion engine,
The power output apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1〜5のいずれかに記載の動力出力装置。 The state detection means detects that the purification device is in a state capable of purifying the exhaust when the temperature of the purification device is within a predetermined range, and the state detection means when the temperature of the purification device is below the predetermined range Means for detecting that the purification device is in a state where it is difficult to purify the exhaust;
The power output apparatus in any one of Claims 1-5.
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段、
を備えた動力出力装置。 The power output device according to any one of claims 1 to 6,
Power power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input / output of power and power;
Power output device with
請求項7に記載の動力出力装置。 The power power input / output means is connected to three axes of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third rotating shaft, and power to be input / output to any two of the three shafts is determined. Then, a means comprising a three-axis power input / output means for determining the power input / output to and from the remaining one shaft, and a generator capable of inputting / outputting power to the third rotating shaft,
The power output apparatus according to claim 7.
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