JP2012091532A - Internal combustion engine device and hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関をより精度良く目標回転位置に停止させる。
【解決手段】エンジンの自動停止指示がなされたとき、自動停止指示がなされてからの経過時間が所定の自立運転継続時間を経過するまではエンジン自立運転制御を実行し、その後、燃料カットモータリング制御を実行し(ステップS400〜S480)、燃料カットモータリング制御が実行されてからの経過時間tmが所定のモータリング時間を経過し且つエンジンのクランク角CAが判定用角度範囲Cref内になったときには(ステップS490,S500)、エンジンの回転数が引き下げ制御終了閾値Nrefに至るまでエンジン回転引き下げ制御を実行する。これにより、内燃機関をより精度良く目標回転位置に停止させることができる。
【選択図】図7An internal combustion engine is stopped at a target rotational position with higher accuracy.
When an engine automatic stop instruction is issued, engine self-sustained operation control is executed until an elapse time after the automatic stop instruction is given exceeds a predetermined self-sustained operation continuation time, and then fuel cut motoring The control is executed (steps S400 to S480), the elapsed time tm from the execution of the fuel cut motoring control has passed a predetermined motoring time, and the engine crank angle CA is within the determination angle range Cref. Sometimes (steps S490 and S500), the engine speed reduction control is executed until the engine speed reaches the reduction control end threshold value Nref. As a result, the internal combustion engine can be stopped at the target rotational position with higher accuracy.
[Selection] Figure 7
Description
本発明は、内燃機関装置およびハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関と内燃機関の出力軸に動力を出力可能な電動機とを備える内燃機関装置およびこうした内燃機関装置を備えるハイブリッド自動車に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine device and a hybrid vehicle, and more particularly to an internal combustion engine device including an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting power to an output shaft of the internal combustion engine, and a hybrid vehicle including such an internal combustion engine device.
従来、この種の内燃機関装置としては、エンジンのクランクシャフトに連結されたモータジェネレータでエンジンをモータリングするものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、エンジンを停止する際には、燃料カットを実行してエンジンの回転数が予め決められたモータ設定回転数まで低下したときにモータジェネレータを駆動させてエンジンをモータリングして、所定時間が経過したときにモータジェネレータの駆動を停止することにより、エンジンを最適クランク角度停止位置で停止させている。 Conventionally, as this type of internal combustion engine device, one that motors an engine with a motor generator connected to a crankshaft of the engine has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this device, when the engine is stopped, when a fuel cut is executed and the engine speed decreases to a predetermined motor set speed, the motor generator is driven to motor the engine, The engine is stopped at the optimum crank angle stop position by stopping the driving of the motor generator when time elapses.
上述の内燃機関装置では、モータジェネレータによるエンジンのモータリングを開始してから所定時間が経過したときにモータジェネレータの駆動を停止しているが、こうした制御では、エンジンを適正なクランク角位置で停止できない場合がある。エンジンを運転している最中にはエンジンが吸気、圧縮、膨張、排気の4行程を繰り返すため脈動トルクが生じるが、エンジンの運転を停止した直後は運転している最中の脈動トルクの影響が残存してエンジンの回転数に脈動成分が乗ってしまう場合がある。このようにエンジンの回転に脈動が生じている状態でモータリングが開始されてからの時間に基づいてモータジェネレータの駆動を停止すると、モータジェネレータの駆動を停止する際のクランク角度が停止の度に異なるものとなってしまい、エンジンを適正なクランク角位置に停止させることができなくなる。 In the internal combustion engine apparatus described above, the driving of the motor generator is stopped when a predetermined time has elapsed since the start of motoring of the engine by the motor generator. In such control, the engine is stopped at an appropriate crank angle position. There are cases where it is not possible. While the engine is in operation, the engine repeats four strokes of intake, compression, expansion, and exhaust, resulting in pulsation torque. Immediately after the engine is stopped, the effect of pulsation torque during operation May remain and a pulsating component may be added to the engine speed. When the motor generator drive is stopped based on the time since the start of motoring in a state where the pulsation of the engine rotation is generated in this way, the crank angle at which the motor generator drive is stopped is reduced every time the motor generator is stopped. As a result, the engine cannot be stopped at an appropriate crank angle position.
本発明の内燃機関装置およびハイブリッド自動車は、内燃機関をより精度良く目標回転位置に停止させることを主目的とする。 The main object of the internal combustion engine device and the hybrid vehicle of the present invention is to stop the internal combustion engine at the target rotational position with higher accuracy.
本発明の内燃機関装置およびハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The internal combustion engine device and the hybrid vehicle of the present invention employ the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の内燃機関装置は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に動力を出力可能な電動機と、を備える内燃機関装置であって、
前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記内燃機関の運転を自動停止するときにおいて、前記内燃機関における燃料の噴射が停止されると共に前記内燃機関の回転数が予め定められた所定回転数となるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する燃料カットモータリング制御を実行し、前記燃料カットモータリング制御の実行が開始されてから予め定められた所定期間が経過し且つ前記検出された回転位置が予め定められた所定回転位置範囲内になったときには前記内燃機関における燃料の噴射の停止が継続されると共に前記内燃機関が予め定められた目標回転位置に停止するよう前記内燃機関と前記電動機を制御する機関回転停止制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The internal combustion engine device of the present invention is
An internal combustion engine device comprising: an internal combustion engine; and an electric motor capable of outputting power to an output shaft of the internal combustion engine,
Rotational position detecting means for detecting the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine;
When the operation of the internal combustion engine is automatically stopped, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that fuel injection in the internal combustion engine is stopped and the rotational speed of the internal combustion engine becomes a predetermined rotational speed. Fuel cut motoring control is performed, a predetermined period of time elapses after execution of the fuel cut motoring control is started, and the detected rotational position is within a predetermined rotational position range. Control means for executing engine rotation stop control for controlling the internal combustion engine and the electric motor so that the stop of fuel injection in the internal combustion engine is continued and the internal combustion engine stops at a predetermined target rotation position When,
It is a summary to provide.
この本発明の内燃機関装置では、内燃機関の運転を自動停止するときにおいて、内燃機関における燃料の噴射が停止されると共に内燃機関の回転数が予め定められた所定回転数となるよう内燃機関と電動機とを制御する燃料カットモータリング制御を実行し、燃料カットモータリング制御の実行が開始されてから予め定められた所定期間が経過し且つ検出された回転位置が予め定められた所定回転位置範囲内になったときには内燃機関における燃料の噴射の停止が継続されると共に内燃機関が予め定められた目標回転位置に停止するよう内燃機関と電動機を制御する機関回転停止制御を実行する。燃料カットモータリング制御の実行が開始されてから予め定められた所定期間が経過し且つ検出された回転位置が予め定められた所定回転位置範囲内になったときには、機関回転停止制御を実行するから、内燃機関の出力軸の回転位置を考慮せずに機関回転停止制御を実行するものに比して、内燃機関を目標回転位置により精度良く停止させることができる。ここで、「所定期間」としては、燃料カットモータリング制御の実行が開始されてから内燃機関を運転している最中の脈動トルクの影響が内燃機関の回転に残存しなくなる時間より短い時間として予め定められた所定時間が経過するまでの期間や、燃料カットモータリング制御の実行が開始されてから内燃機関の回転数変動が小さくなったことが検出されるまでの期間などを用いることができ、「所定回転位置範囲」としては、内燃機関の出力軸の回転位置が所定回転位置範囲となったときに機関回転停止制御を実行すると内燃機関を目標回転位置に停止可能な回転位置範囲などを用いることができる。 In the internal combustion engine device of the present invention, when the operation of the internal combustion engine is automatically stopped, the injection of fuel in the internal combustion engine is stopped and the rotational speed of the internal combustion engine is set to a predetermined rotational speed. The fuel cut motoring control for controlling the electric motor is executed, a predetermined time period has elapsed since the start of the fuel cut motoring control, and the detected rotational position is in a predetermined rotational position range. When the engine is within the range, stop of fuel injection in the internal combustion engine is continued, and engine rotation stop control is executed to control the internal combustion engine and the electric motor so that the internal combustion engine stops at a predetermined target rotation position. The engine rotation stop control is executed when a predetermined period of time has elapsed since the execution of the fuel cut motoring control has started and the detected rotational position falls within a predetermined predetermined rotational position range. Therefore, the internal combustion engine can be stopped at the target rotational position with higher accuracy than when the engine rotational stop control is executed without considering the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine. Here, the “predetermined period” is a time shorter than the time when the influence of the pulsating torque during the operation of the internal combustion engine after the execution of the fuel cut motoring control does not remain in the rotation of the internal combustion engine. It is possible to use a period until a predetermined time elapses or a period from when execution of the fuel cut motoring control is started until it is detected that the fluctuation in the rotational speed of the internal combustion engine is reduced. The “predetermined rotational position range” includes a rotational position range where the internal combustion engine can be stopped at the target rotational position when the engine rotational stop control is executed when the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine reaches the predetermined rotational position range. Can be used.
こうした本発明の内燃機関装置において、前記機関回転停止制御は、前記機関回転停止制御は、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数から時間の経過と共に予め定められた所定のレートで低下する回転数として前記内燃機関の目標回転数を設定し、前記内燃機関における燃料の噴射の停止が継続されると共に前記内燃機関の回転数が前記設定した目標回転数となるよう前記内燃機関と前記電動機を制御する制御であるものとしたり、前記内燃機関における燃料の噴射の停止が継続されると共に前記電動機からのトルクの出力が停止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であるものとすることもできる。 In such an internal combustion engine device of the present invention, the engine rotation stop control is a rotation in which the rotation speed of the internal combustion engine decreases from the predetermined rotation speed at a predetermined rate with time. The target rotational speed of the internal combustion engine is set as a number, and the internal combustion engine and the electric motor are set such that the fuel injection in the internal combustion engine is continuously stopped and the rotational speed of the internal combustion engine becomes the set target rotational speed. Or control for controlling the internal combustion engine and the electric motor so that the stop of fuel injection in the internal combustion engine is continued and the output of torque from the electric motor is stopped. You can also
また、本発明の内燃機関装置において、前記制御手段は、前記内燃機関の運転を自動停止するときには、前記内燃機関の運転を自動停止する自動停止指示がなされてから予め定められた自立運転時間が経過するまでは前記内燃機関が予め定められた自立運転用回転数で自立運転されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記自立運転時間が経過したとき以降に前記燃料カットモータリング制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の運転を安定させた状態で燃料カットモータリング制御を実行することができ、内燃機関をより精度良く目標回転位置に停止させることができる。ここで、「自立運転時間」としては、前記内燃機関の運転状態が安定する時間などを用いることができ、「自立運転用回転数」としては、内燃機関をアイドル運転する際に回転数として予め定められたアイドル回転数やアイドル回転数より若干高い回転数などを用いることができる。 Further, in the internal combustion engine device of the present invention, when the control unit automatically stops the operation of the internal combustion engine, a predetermined self-sustained operation time is given after an automatic stop instruction for automatically stopping the operation of the internal combustion engine is given. Until the time elapses, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that the internal combustion engine is independently operated at a predetermined self-sustained operation speed, and the fuel cut motoring control is performed after the autonomous operation time has elapsed. It can also be a means for executing. If it carries out like this, fuel cut motoring control can be performed in the state which stabilized the operation | movement of the internal combustion engine, and an internal combustion engine can be stopped to a target rotation position more accurately. Here, as the “self-sustaining operation time”, a time during which the operation state of the internal combustion engine is stabilized can be used, and the “revolution speed for self-sustained operation” is preliminarily set as the rotation speed when the internal combustion engine is idling. A predetermined idle speed or a slightly higher speed than the idle speed can be used.
本発明のハイブリッド自動車は、
上述したいずれかの態様の本発明の内燃機関装置、即ち、基本的には、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に動力を出力可能な電動機と、を備える内燃機関装置であって、前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記内燃機関の運転を自動停止するときにおいて、前記内燃機関における燃料の噴射が停止されると共に前記内燃機関の回転数が予め定められた所定回転数となるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する燃料カットモータリング制御を実行し、前記燃料カットモータリング制御の実行が開始されてから予め定められた所定期間が経過し且つ前記検出された回転位置が予め定められた所定回転位置範囲内になったときには前記内燃機関における燃料の噴射の停止が継続されると共に前記内燃機関が予め定められた目標回転位置に停止するよう前記内燃機関と前記電動機を制御する機関回転停止制御を実行する制御手段と、を備える内燃機関装置が搭載されたハイブリッド自動車であって、
前記電動機として第1電動機と、
車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第1電動機の回転軸とに3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第2電動機と、
前記第1電動機および前記第2電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転を自動停止するときには、走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記第2電動機を制御する手段である
ことを要旨とする。
The hybrid vehicle of the present invention
An internal combustion engine device according to any one of the above aspects of the present invention, that is, an internal combustion engine device basically comprising an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting power to an output shaft of the internal combustion engine, Rotation position detection means for detecting the rotation position of the output shaft of the internal combustion engine, and when the operation of the internal combustion engine is automatically stopped, fuel injection in the internal combustion engine is stopped and the rotation speed of the internal combustion engine is predetermined. A fuel cut motoring control for controlling the internal combustion engine and the electric motor so as to achieve a predetermined rotational speed, and a predetermined period of time has elapsed since the execution of the fuel cut motoring control was started; When the detected rotational position is within a predetermined rotational position range determined in advance, the fuel injection in the internal combustion engine is stopped and the internal combustion engine is A hybrid vehicle internal combustion engine system is mounted with a control means for executing the engine rotation stop control for controlling the internal combustion engine and the electric motor to stop in order was the target rotational position, and
A first electric motor as the electric motor;
A planetary gear mechanism in which three rotary elements are connected to a drive shaft connected to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotary shaft of the first electric motor;
A second electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging electric power with the first motor and the second motor;
With
The gist of the present invention is that when the operation of the internal combustion engine is automatically stopped, the control means is a means for controlling the second electric motor so as to travel with a required driving force required for traveling.
この本発明のハイブリッド自動車は、上述したいずれかの態様の本発明の内燃機関装置を搭載しているから、本発明の内燃機関装置が奏する効果、例えば、内燃機関をより精度良く目標回転位置に停止させることができる効果などと同様の効果を奏する。 Since the hybrid vehicle of the present invention is equipped with the internal combustion engine device of the present invention according to any one of the above-described aspects, the effects exhibited by the internal combustion engine device of the present invention, for example, the internal combustion engine at the target rotational position with higher accuracy. The effect similar to the effect etc. which can be stopped is produced.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は、本発明の一実施例としての内燃機関装置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を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30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に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、自動車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、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図2に示すように、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を介して吸入する共に燃料噴射弁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を介して燃料室に吸入し、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。エンジン22からの排気は、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。
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は、CPU24a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、CPU24aの他に処理プログラムを記憶するROM24bと、データを一時的に記憶するRAM24c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。エンジンECU24には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号、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からのクランク角CA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,燃焼室内に取り付けられた圧力センサ143からの筒内圧力,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ128や排気バルブ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,吸気管に取り付けられたエアフローメータ148からのエアフローメータ信号,同じく吸気管に取り付けられた温度センサ149からの吸気温,空燃比センサ135aからの空燃比,酸素センサ135bからの酸素信号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制御信号、例えば、燃料噴射弁126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の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構150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。なお、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データを出力する。なお、エンジンECU24は、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に基づいてクランクシャフト26の回転数、即ち、エンジン22の回転数Neを演算している。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
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を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。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。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
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に取り付けられた温度センサ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。また、バッテリECU52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)も演算したり、演算した残容量(SOC)と電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を重放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。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ることにより設定することができる。
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。
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、特にエンジン22を停止させる際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により実行されるエンジン停止時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、運転しているエンジン22を自動停止させる自動停止指示がなされたとき、例えば、バッテリ50の残容量(SOC)がバッテリ50の充電を要しない所定残容量以上で且つ要求動力がエンジン停止用に設定されたエンジン停止動力未満になったときや図示しないモータ走行スイッチがオンされてモータ運転モードによる走行が指示されたときなどに実行される。
Next, the operation of the
図3のエンジン停止時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、自動停止指示がなされてからの経過時間tiが自立運転時間tiref(例えば、100msecや200msec,300msecなど)を経過するまではエンジン自立運転制御を実行し(ステップS100)、その後、燃料カットモータリング制御を実行し(ステップS110)、燃料カットモータリング制御の実行が開始されてからの経過時間tmがモータリング時間tmref(例えば、100msecや200msec,300msecなど)を経過し且つエンジン22のクランク角CAが判定用角度範囲Cref(例えば、ある気筒の排気行程の下死点から90度後までの範囲など)内になったときには、エンジン22の回転数が所定回転数Nref(例えば、20rpmや30rpm,40rpmなど)に至るまでエンジン回転引き下げ制御を実行して(ステップS120)、本ルーチンを終了する。以下に、エンジン自立運転制御と燃料カットモータリング制御とエンジン回転引き下げ制御とを順に説明する。
When the engine stop drive control routine of FIG. 3 is executed, the
図4は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるエンジン自立運転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,バッテリ50の入出力制限Win,Wout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S200)。ここで、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。また、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ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。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of an engine self-sustained operation control routine executed by the hybrid
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63a,63b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*を設定する(ステップS210)。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。図5に要求トルク設定用マップの一例を示す。
When the data is thus input, the required torque Tr * to be output to the
続いて、エンジン22を自立運転(無負荷運転)する際の回転数として定められた自立運転用回転数Nidl(例えば、900rpm,1000rpm,1100rpmなど)を目標回転数Ne*に設定すると共にエンジン22の目標トルクTe*を値0に設定してエンジンECU24に送信する(ステップS220)。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を自立運転用回転数Nidlで自立運転(無負荷運転)するようエンジン22を制御する。こうした処理によりエンジン22を自立運転することができる。
Subsequently, the rotational speed Nidl (for example, 900 rpm, 1000 rpm, 1100 rpm, etc.) determined as the rotational speed when the
次に、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定して(ステップS230)、要求トルクTr*との和のトルクを減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpとして式(1)により計算すると共に(ステップS240)。バッテリ50の入出力制限Win,WoutをモータMG2の回転数Nm2で除したものをモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin,Tmaxとして次式(2)および式(3)により計算すると共に(ステップS250)、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モータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS260)。エンジン22を自立運転しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図6に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。このようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、トルク指令Tm2*を、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべきトルクをバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。
Next, a
Tm2tmp=Tr*/Gr (1)
Tmin=Win/Nm2 (2)
Tmax=Wout/Nm2 (3)
Tm2tmp = Tr * / Gr (1)
Tmin = Win / Nm2 (2)
Tmax = Wout / Nm2 (3)
こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する(ステップS270)。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。こうした制御により、エンジン22を自立運転用回転数Nidlで自立運転しながら要求トルクTr*に基づく駆動力で走行することができる。
When torque commands Tm1 * and Tm2 * for motors MG1 and MG2 are thus set, torque commands Tm1 * and Tm2 * for motors MG1 and MG2 are transmitted to motor ECU 40 (step S270). Receiving the torque commands Tm1 * and Tm2 *, the
そして、自動停止指示がなされてからの経過時間tiと自立運転時間tirefとを比較して(ステップS280)、経過時間tiが自立運転時間tirefを経過するまでステップS200〜S270の処理を繰り返し、経過時間tiが自立運転時間tirefを経過したときには、本ルーチンを終了する。こうした制御により、経過時間tiが自立運転時間tirefを経過するまで、エンジン22を自立運転用回転数Nidlで自立運転しながら要求トルクTr*に基づく駆動力で走行することができる。そして、経過時間tiが自立運転時間tirefを経過するまでエンジン22を自立運転するから、エンジン22の運転状態を安定させることができる。
Then, the elapsed time ti after the automatic stop instruction is given is compared with the independent operation time tiref (step S280), and the processing of steps S200 to S270 is repeated until the elapsed time ti has exceeded the independent operation time tiref. When the time ti has passed the self-sustained operation time tiref, this routine ends. By such control, the
続いて、燃料カットモータリング制御について説明する。図7は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される燃料カットモータリング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、クランク角CAを入力すると共に、図4のエンジン自立運転制御ルーチンのステップS200と同様の処理で、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,バッテリ50の入出力制限Win,Wout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S400)。ここで、クランク角CAは、クランクポジションセンサ140により検出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。
Next, fuel cut motoring control will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an example of a fuel cut motoring control routine executed by the hybrid
こうしてデータを入力すると、図4のエンジン自立運転制御ルーチンのステップS210と同様の処理で、入力したアクセル開度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Tr*を設定し(ステップS410)、燃料噴射停止指令をエンジンECU24に送信する(ステップS420)。燃料噴射停止指令を受信したエンジンECU24は、エンジン22における燃料噴射制御や点火制御が停止されるようエンジン22を制御する。こうした処理より、エンジン22の運転を停止することができる。
When the data is input in this way, the required torque Tr to be output to the
続いて、自立運転用回転数Nidlをエンジン22の目標回転数Ne*に設定して(ステップS430)、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(4)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(5)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS440)。ここで、式(4)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。エンジン22の運転を停止してモータMG1でモータリングしているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図8に示す。式(4)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式(5)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(5)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。
Subsequently, the self-sustained operation rotational speed Nidl is set to the target rotational speed Ne * of the engine 22 (step S430), the set target rotational speed Ne *, the rotational speed Nr (Nm2 / Gr) of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (4)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (5)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (4)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (5)
こうしてモータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを計算すると、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とを用いてモータ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(ステップS450)、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上下限としてのトルク制限Tmin,Tmaxを次式(7)および式(8)により計算すると共に(ステップS460)、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モータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS470)。このようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*を、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式(6)は、前述した図8の共線図から容易に導き出すことができる。
When the target rotational speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 are thus calculated, the torque to be output from the motor MG2 using the required torque Tr *, the torque command Tm1 * and the gear ratio ρ of the power distribution and
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (6)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (7)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (8)
こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、図4のエンジン自立運転制御ルーチンのステップS270の処理と同様の処理で、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信してモータMG1,MG2を駆動制御する(ステップS480)。こうした制御により、エンジン22における燃料噴射を停止した状態でモータMG1によりエンジン22を自立運転用回転数Nidlでモータリングしながら要求トルクTr*に基づく駆動力で走行することができる。
When the torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are set in this way, the set torque commands Tm1 * and Tm2 * are transmitted to the
続いて、燃料カットモータリング制御ルーチンが開始されてからの経過時間tmとモータリング時間tmrefとを比較し(ステップS490)、経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過していないときには、ステップS400〜S480の処理を繰り返す。ここで、モータリング時間tmrefは、モータMG1によってエンジン22を自立運転用回転数Nidlでモータリングしたときにエンジン22の爆発燃焼による脈動トルクの影響がエンジン22の回転数Neに残存しなくなる時間より短い時間として予め実験や解析などで求めたものを用いるものとした。このように、経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過するまで、エンジン22における燃料噴射を停止した状態でモータMG1によりエンジン22を自立運転用回転数Nidlでモータリングすることにより、エンジン22の回転数Neに残存するエンジン22の脈動トルクの影響を小さくすることができる。
Subsequently, the elapsed time tm from the start of the fuel cut motoring control routine is compared with the motoring time tmref (step S490). When the elapsed time tm has not passed the motoring time tmref, steps S400 to S400 are performed. The process of S480 is repeated. Here, the motoring time tmref is based on the time during which the influence of the pulsating torque due to the explosion combustion of the
こうしてエンジン22における燃料噴射を停止した状態でモータMG1によりエンジン22を自立運転用回転数Nidlでモータリングしながら要求トルクTr*に基づく駆動力で走行している最中に、経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過したときには(ステップS490)、続いて、エンジン22のクランク角CAが判定用角度範囲Cref内にあるか否かを調べる(ステップS500)。ここで、判定用角度範囲Crefは、モータMG1によってエンジン22を自立運転用回転数Nidlをモータリング時間tmrefの間モータリングした後に後述するエンジン回転停止制御においてエンジン22の回転を停止させたときに、次回にエンジン22を始動する際のエンジン22の始動性が良好となるクランク角の停止位置として予め定められた目標クランク角(例えば、ある気筒の圧縮行程の上死点から90度前など)でエンジン22を停止できるクランク角の範囲として予め実験や解析などで求めたものを用いるものとした。
While the fuel injection in the
経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過していなかったり(ステップS490)、経過時間tmがモータリング時間tmrefを超えていてもクランク角CAが判定用角度範囲Cref外であるときには(ステップS490,S500)、ステップS400〜S480の処理を繰り返して、モータMG1によりエンジン22を自立運転用回転数Nidlでモータリングしながら走行し、経過時間tmがモータリング時間tmrefを超えてクランク角CAが判定用角度範囲Cref内であるときには(ステップS290,S500)、本ルーチンを終了する。こうした処理により、エンジン22のクランク角CAが判定用角度範囲Cref内であるときに、本ルーチンを終了することができる。
If the elapsed time tm has not passed the motoring time tmref (step S490), or if the crank angle CA is outside the determination angle range Cref even if the elapsed time tm exceeds the motoring time tmref (steps S490, S500). ), Steps S400 to S480 are repeated, and the motor MG1 travels while motoring the
次に、エンジン回転引き下げ制御について説明する。図9は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるエンジン回転引き下げ制御の一例を示すフローチャートである。この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、エンジン22の回転数Neを入力すると共に図4のエンジン自立運転制御ルーチンのステップS200の処理と同様の処理で、アクセル開度Accや車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行し(ステップS600)、図7の燃料カットモータリング制御ルーチンのステップS410,S420の処理と同様の処理で、要求トルクTr*を設定すると共に(ステップS610)、燃料噴射停止指令をエンジンECU24に送信してエンジン22の燃料噴射制御や点火制御を停止する(ステップS620)。ステップS600の処理で、エンジン22の回転数Neは、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に基づいて演算されたものをエンジンECU24から通信による入力するものとした。
Next, engine rotation reduction control will be described. FIG. 9 is a flowchart showing an example of engine rotation reduction control executed by the hybrid
次に、現在設定されている目標回転数(前回回転数Ne*)から制御用レートdnを減じたものをエンジン22の目標回転数Ne*に設定する(ステップS630)。制御用レートdnは、図10に示すように、エンジン22の回転数を自立運転用回転数Nidlから時間の経過と共に値0に向かって直線的に低下させてエンジン22の回転数が値0になったとき、即ち、エンジン22の回転が停止したときにエンジン22のクランク角位置を目標クランク角にすることができる低下率として予め実験や解析などで定めたものを用いるものとした。こうした処理により、エンジン22の目標回転数Ne*を制御用レートdnで低下する回転数に設定することができる。
Next, a value obtained by subtracting the control rate dn from the currently set target rotational speed (previous rotational speed Ne *) is set as the target rotational speed Ne * of the engine 22 (step S630). As shown in FIG. 10, the control rate dn decreases the rotational speed of the
目標回転数Ne*を設定すると、図7の燃料カットモータリング制御ルーチンのステップS440〜S480の処理と同様の処理で、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してモータECU40に送信し、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動するよう制御する(ステップS640〜S680)。モータMG1によりエンジン22の回転数Neを制御用レートdnで低下させているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図11に示す。こうした制御により、モータMG1によりエンジン22の回転数Neを制御用レートdnで低下させながら要求トルクTr*に基づく駆動力により走行することができる。
When the target rotational speed Ne * is set, the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are set to the
続いて、エンジン22の回転数Neとエンジン22の回転数Neの引き下げを終了する引き下げ制御終了閾値Nrefとを比較し(ステップS690)、エンジン22の回転数Neが引き下げ制御終了閾値Nrefに至っていないときにはステップS600〜S680の処理を繰り返してモータMG1によりエンジン22の回転数Neを低下させながら要求トルクTr*に基づく駆動力により走行し、エンジン22の回転数Neが引き下げ制御終了閾値Nrefに至ったときには(ステップS690)、本ルーチンを終了する。ここで、引き下げ制御終了閾値Nrefは、本ルーチンを終了させるか否かを判定するための閾値として設定され、停止直前の比較的低い回転数を用いるものとした。こうした制御により、モータMG1によりエンジン22の回転数を引き下げてエンジン22の回転を停止させることができる。
Subsequently, the engine speed Ne of the
運転しているエンジン22を自動停止させる自動停止指示がなされてからエンジン22の回転が停止するまでにおけるエンジン22の実際の回転数Neおよびエンジン22の目標回転数Ne*の時間変化の一例を図12に示す。図中、実線は目標回転数Ne*を示しており、破線は回転数Neを示している。自動停止指示がなされると、図3のエンジン停止時駆動制御ルーチンが実行されて、まずは、図4のエンジン自立運転制御ルーチンが実行され、自動停止指示がなされてからの経過時間tiが自立運転時間tirefを経過するまではエンジン22を自立運転用回転数Nidlで自立運転しながら要求トルクTr*に基づくトルクにより走行する。このとき、エンジン22の爆発燃焼による脈動トルクの影響でエンジン22の回転数Neの回転数に脈動が生じる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of temporal changes in the actual rotational speed Ne of the
経過時間tiが自立運転時間tirefを経過したとき(時間t1)には、続いて、図7の燃料カットモータリング制御ルーチンが実行され、燃料カットモータリング制御ルーチンの実行が開始されてからの経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過するまでモータMG1によりエンジン22を自立運転用回転数Nidlでモータリングしながら要求トルクTr*に基づくトルクにより走行する。そして、経過時間tmがモータリング時間を経過し且つエンジン22のクランク角CAが判定用角度範囲Cref内になったとき(時間t2)には、図9のエンジン回転引き下げ制御ルーチンが実行され、エンジン22の回転数を低下させて、エンジン22の回転数が引き下げ制御終了閾値Nrefに至ったとき(時間t3)にエンジン回転引き下げ制御を終了する。その後は、慣性でエンジン22の回転が停止する。
When the elapsed time ti has passed the self-sustained operation time tiref (time t1), the fuel cut motoring control routine of FIG. 7 is subsequently executed, and the time elapsed since the execution of the fuel cut motoring control routine was started. Until the time tm has passed the motoring time tmref, the
燃料カットモータリング制御を実行すると、図示するようにエンジン22の爆発燃焼による脈動トルクがエンジン22の回転数Neに与える影響が徐々に小さくなっていくが、脈動トルクの影響がエンジン22の回転数Neに残存している場合がある。こうした脈動トルクの影響が回転数Neに残存している状態でエンジン回転数引き下げ制御を実行すると、エンジン回転数引き下げ制御の実行を開始するときのエンジン22のクランク角CAがエンジン回転数引き下げ制御の実行を開始する度に異なるものとなってしまい、エンジン22を目標クランク角で停止させることができなくなる場合がある。実施例では、エンジン22のクランク角CAが判定用角度範囲Cref内になったときにエンジン回転数引き下げ制御を実行するから、エンジン22のクランク角CAを判定用角度範囲Cref内にした状態でエンジン回転数引き下げ制御の実行を開始することができ、エンジン22をより精度良く目標クランク角に停止させることができる。燃料カットモータリング制御を実行してエンジン22の爆発燃焼による脈動トルクがエンジン22の回転数Neに与える影響が小さくした後にエンジン回転数引き下げ制御を実行するから、動力分配統合機構30や減速ギヤ35,ギヤ機構60,デファレンシャルギヤ62のギヤ同士に歯打ち音が生じるのを抑制することができる。また、エンジン自立運転制御を実行してエンジン22の運転状態を安定させた後に燃料カットモータリング制御とを実行するから、エンジン22をより精度良く目標クランク角に停止させることができる。
When the fuel cut motoring control is executed, the influence of the pulsation torque due to the explosion combustion 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、エンジン22を自動停止する自動停止指示がなされたときには、エンジン22における燃料噴射制御や点火制御を停止すると共に、経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過するまでモータMG1によりエンジン22が自立運転用回転数NidlでモータリングされるようモータMG1を制御し、経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過した後にエンジン22のクランク角CAが判定用角度範囲Cref内になったときには、前回回転数Ne*から制御用レートdnを減じたものをエンジン22の目標回転数Ne*に設定し、エンジン22の回転数Neが設定した目標回転数Ne*になるようモータMG1を制御する。これにより、エンジン22をより精度良く目標クランク角に停止させることができる。また、エンジン22を自立運転時間tirefの間自立運転させた後にモータMG1によりエンジン22をモータリングするから、エンジン22の運転状態を安定させた後にエンジン22のモータリングを実行することができ、エンジン22をより精度良く目標クランク角に停止させることができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、図4のエンジン自立運転制御ルーチンのステップS220の処理において、エンジン22の目標回転数Ne*を自立運転用回転数Nidlに設定するものとしたが、目標回転数Ne*を自立運転用回転数Nidlより若干低い回転数や若干高い回転数に設定するものとしてもよい。エンジン自立運転制御ルーチンにおいて目標回転数Ne*を自立運転用回転数Nidlと異なる回転数に設定する場合、図7の燃料カットモータリング制御ルーチンのステップS430の処理では、目標回転数Ne*を自立運転用回転数Nidlと異なる回転数を設定してモータMG1によりエンジン22を設定した回転数でモータリングするものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、自動停止指示がなされたときには、まずは、エンジン22を自立運転用回転数Nidlで自立運転させるものとしたが、エンジン22を負荷運転するものとしても構わない。また、自動停止指示がなされたときには、こうしたエンジン自立運転制御を行なわずに、燃料カットモータリング制御とエンジン回転引き下げ制御とを実行するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、図7の燃料カットモータリング制御ルーチンのステップS490の処理で経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過したか否かを判定して、経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過したらステップS500の処理を実行するものとしたが、ステップS490の処理では、モータMG1によってエンジン22を自立運転用回転数Nidlでモータリングしたときにエンジン22の爆発燃焼による脈動トルクの影響がエンジン22の回転数Neに残存している残存期間内であるか否かを判定して、残存期間を経過したときにステップS500の処理を実行すればよいから、例えば、ステップS490の処理に換えて、エンジンECU24で演算されたエンジン22の回転数Neに基づいてエンジン22の回転数Neの変動が比較的小さい所定値未満であるか否かを判定して、エンジン22の回転数Neの変動が所定値未満となったらステップS500の処理を演算するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、図9のエンジン回転停止制御ルーチンのステップS630の処理において、エンジン22の回転数を自立運転用回転数Nidlから時間の経過と共に値0に向かって直線的に低下させるようエンジン22の目標回転数Ne*を設定するものとしたが、エンジン22の回転数が時間の経過と共に低下するよう目標回転数Ne*を設定すればよいから、例えば、エンジン22の回転数を値0に向かって曲線状に低下させるよう目標回転数Ne*を設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、燃料カットモータリング制御の後にエンジン回転引き下げ制御ルーチンを実行するものとしたが、燃料カットモータリング制御の後にエンジン回転引き下げ制御ルーチンを実行せずに直ちにモータMG1からのトルクの出力を停止させるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、図4のエンジン自立運転制御ルーチンのステップS240の処理において、要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものを仮モータトルクTm2tmpとして計算するものとしたが、動力分配統合機構30と減速ギヤ35とギヤ機構60とデファレンシャルギヤ62とのギヤ同士の一方が他方に押し当てられるよう駆動軸のリングギヤ軸32aに出力すべき押し当てトルクTpと要求トルクTr*との和のトルクを減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpとして設定するものとしてもよい。この場合、押し当てトルクTpとしては、自立運転用回転数Nidlで自立運転されているエンジン22に生じる脈動トルクが動力分配統合機構30や減速ギヤ35,ギヤ機構60,デファレンシャルギヤ62に伝達されている状態でこれらすべてにおけるギヤ同士の一方を他方に押し当て続けるのに必要な最小の車両前進方向への正のトルクまたはこれより若干大きいトルクとして予め実験や解析などにより定めたものを用いるものとするのが望ましい。こうして押し当てトルクTpと要求トルクTr*との和のトルクを減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpとして設定してモータMG2を制御することにより、動力分配統合機構30や減速ギヤ35,ギヤ機構60,デファレンシャルギヤ62のギヤ同士の一方を他方に押し当てることができ、動力分配統合機構30や減速ギヤ35,ギヤ機構60,デファレンシャルギヤ62のギヤ同士に歯打ち音が生じるのを抑制することができる。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図13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63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図13における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。また、図14の変形例のハイブリッド自動車220に示すように、エンジン22の動力により発電する発電機230と駆動輪63a,63bに接続された駆動軸に取り付けられたモータMGとを有し、エンジン22からの動力を用いて発電機230により発電された電力によるバッテリ50の充放電を伴って発電機230やバッテリ50からの電力を用いてモータMGからの動力を駆動輪63a,63b側に出力するハイブリッド自動車220に適用するものとしてもよい。この場合、エンジン22をクランキングするモータとしては発電機230が相当する。
In the
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、こうした自動車や航空機などの移動体に搭載される内燃機関装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた内燃機関装置の形態としても構わない。 Further, the present invention is not limited to those applied to such a hybrid vehicle, and the form of the internal combustion engine device mounted on such a moving body such as an automobile or an aircraft, or the internal combustion engine device incorporated in a non-moving facility such as a construction facility. It does not matter as a form.
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。内燃機関装置については、実施例では、エンジン22が「内燃機関」に相当し、モータMG1が「電動機」に相当し、クランクポジションセンサ140が「回転位置検出手段」に相当し、エンジン22の自動停止指示がなされたときには、エンジン22における燃料噴射制御や点火制御を停止させる燃料噴射停止指令をエンジンECU24に送信する図7の燃料カットモータリング制御ルーチンのステップS420の処理や図9のエンジン回転引き下げ制御ルーチンのステップS620の処理,経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過するまでモータMG1によりエンジン22が自立運転用回転数NidlでモータリングされるようモータMG1のトルク指令を設定してモータECU40に送信する燃料カットモータリング制御ルーチンのステップS430,S480,S490の処理、経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過し且つエンジン22のクランク角CAが判定用角度範囲Cref内になったときには燃料カットモータリング制御を終了して前回回転数Ne*から制御用レートdnを減じたものをエンジン22の目標回転数Ne*に設定して、エンジン22の回転数Neが設定した目標回転数Ne*になるようモータMG1のトルク指令を設定してモータECU40に送信する燃料カットモータリング制御ルーチンのステップS490,S500の処理,エンジン回転引き下げ制御ルーチンのステップS630,S640,S690を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と,燃料噴射停止指令を受信してエンジン22における燃料噴射制御と点火制御とが中止されるようエンジン22を制御するエンジンECU24と,トルク指令Tm1*を受信してモータMG1を駆動制御するモータECU40とを組み合わせものが「制御手段」に相当する。また、ハイブリッド自動車については、モータMG1が「第1電動機」に相当し、動力分配統合機構30が「遊星歯車機構」に相当し、モータMG2が「第2電動機」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. Regarding the internal combustion engine device, in the embodiment, the
ここで、内燃機関装置では、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、内燃機関の出力軸に動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「回転位置検出手段」としては、クランクポジションセンサ140に限定されるものではなく、内燃機関の出力軸の回転位置を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、エンジン22の自動停止指示がなされたときには、エンジン22における燃料噴射制御や点火制御を停止されるようエンジン22を制御すると共に、経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過するまでモータMG1によりエンジン22が自立運転用回転数NidlでモータリングされるようモータMG1のトルク指令を設定してモータMG1を制御して経過時間tmがモータリング時間tmrefを経過した後にエンジン22のクランク角CAが判定用角度範囲Cref内になったときには燃料カットモータリング制御を終了して前回回転数Ne*から制御用レートdnを減じたものをエンジン22の目標回転数Ne*に設定して、エンジン22の回転数Neが設定した目標回転数Ne*になるようモータMG1のトルク指令を設定してモータMG1を制御するものに限定されるものではなく、内燃機関の運転を自動停止するときにおいて、内燃機関における燃料の噴射が停止されると共に内燃機関の回転数が予め定められた所定回転数となるよう内燃機関と電動機とを制御する燃料カットモータリング制御を実行し、燃料カットモータリング制御の実行が開始されてから予め定められた所定期間が経過し且つ検出された回転位置が予め定められた所定回転位置範囲内になったときには内燃機関における燃料の噴射の停止が継続されると共に内燃機関が予め定められた目標回転位置に停止するよう内燃機関と電動機を制御する機関回転停止制御を実行するものであれば如何なるものとしても構わない。また、ハイブリッド自動車では、「第1電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、如何なるタイプの電動機であっても構わない。「遊星歯車機構」としては、動力分配統合機構30に限定されるものではなく、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と第1電動機の回転軸とに3つの回転要素が接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。「第2電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、バッテリ50に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池,鉛蓄電池など、第1電動機および第2電動機と電力のやりとりが可能なものであれば如何なるものとしても構わない。
Here, in the internal combustion engine device, the “internal combustion engine” is not limited to an internal combustion engine that outputs power by a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and may be any type of internal combustion engine. Absent. The “motor” is not limited to the motor MG1 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of motor that can output power to the output shaft of the internal combustion engine, such as an induction motor. I do not care. The “rotational position detecting means” is not limited to the crank
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、内燃機関装置やハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of internal combustion engine devices and hybrid vehicles.
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)、24a CPU、24b ROM、24c RAM、26 クランクシャフト、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、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 温度センサ、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 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、64a,64b 車輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、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、126 燃料噴射弁、128 吸気バルブ、130 点火プラグ、132 ピストン、134 浄化装置、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、143 圧力センサ、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 エアフローメータ、149 温度センサ、150 可変バルブタイミング機構、230 発電機、MG,MG1,MG2 モータ。 20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 24a CPU, 24b ROM, 24c RAM, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 battery electronic control Unit (battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b drive wheel, 64a, 64b wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 R OM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 122 air cleaner, 124 throttle valve, 126 Fuel injection valve, 128 intake valve, 130 spark plug, 132 piston, 134 purification device, 136, throttle motor, 138 ignition coil, 140 crank position sensor, 142 water temperature sensor, 143 pressure sensor, 144 cam position sensor, 146 throttle valve position Sensor, 148 Air flow meter, 149 Temperature sensor, 150 Variable valve timing mechanism, 230 Generator, MG , MG1, MG2 motor.
Claims (5)
前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記内燃機関の運転を自動停止するときにおいて、前記内燃機関における燃料の噴射が停止されると共に前記内燃機関の回転数が予め定められた所定回転数となるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する燃料カットモータリング制御を実行し、前記燃料カットモータリング制御の実行が開始されてから予め定められた所定期間が経過し且つ前記検出された回転位置が予め定められた所定回転位置範囲内になったときには前記内燃機関における燃料の噴射の停止が継続されると共に前記内燃機関が予め定められた目標回転位置に停止するよう前記内燃機関と前記電動機を制御する機関回転停止制御を実行する制御手段と、
を備える内燃機関装置。 An internal combustion engine device comprising: an internal combustion engine; and an electric motor capable of outputting power to an output shaft of the internal combustion engine,
Rotational position detecting means for detecting the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine;
When the operation of the internal combustion engine is automatically stopped, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that fuel injection in the internal combustion engine is stopped and the rotational speed of the internal combustion engine becomes a predetermined rotational speed. Fuel cut motoring control is performed, a predetermined period of time elapses after execution of the fuel cut motoring control is started, and the detected rotational position is within a predetermined rotational position range. Control means for executing engine rotation stop control for controlling the internal combustion engine and the electric motor so that the stop of fuel injection in the internal combustion engine is continued and the internal combustion engine stops at a predetermined target rotation position When,
An internal combustion engine device comprising:
前記機関回転停止制御は、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数から時間の経過と共に予め定められた所定のレートで低下する回転数として前記内燃機関の目標回転数を設定し、前記内燃機関における燃料の噴射の停止が継続されると共に前記内燃機関の回転数が前記設定した目標回転数となるよう前記内燃機関と前記電動機を制御する制御である
内燃機関装置。 The internal combustion engine device according to claim 1,
The engine rotation stop control sets a target rotation speed of the internal combustion engine as a rotation speed at which the rotation speed of the internal combustion engine decreases at a predetermined rate with time from the predetermined rotation speed, and the internal combustion engine An internal combustion engine device that controls the internal combustion engine and the electric motor so that the fuel injection in the engine is continuously stopped and the rotational speed of the internal combustion engine becomes the set target rotational speed.
前記機関回転停止制御は、前記内燃機関における燃料の噴射の停止が継続されると共に前記電動機からのトルクの出力が停止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である
内燃機関装置。 The internal combustion engine device according to claim 1,
The engine rotation stop control is a control for controlling the internal combustion engine and the electric motor so that stop of fuel injection in the internal combustion engine is continued and output of torque from the electric motor is stopped.
前記制御手段は、前記内燃機関の運転を自動停止するときには、前記内燃機関の運転を自動停止する自動停止指示がなされてから予め定められた自立運転時間が経過するまでは前記内燃機関が予め定められた自立運転用回転数で自立運転されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記自立運転時間が経過したとき以降に前記燃料カットモータリング制御を実行する手段である
内燃機関装置。 An internal combustion engine device according to any one of claims 1 to 3,
When the operation of the internal combustion engine is automatically stopped, the control means determines the internal combustion engine in advance until a predetermined independent operation time elapses after an automatic stop instruction for automatically stopping the operation of the internal combustion engine is issued. An internal combustion engine device that controls the internal combustion engine and the electric motor so as to be autonomously operated at the determined independent rotational speed, and executes the fuel cut motoring control after the autonomous operation time has elapsed.
前記電動機として第1電動機と、
車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第1電動機の回転軸とに3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第2電動機と、
前記第1電動機および前記第2電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転を自動停止するときには、走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記第2電動機を制御する手段である
ハイブリッド自動車。 A hybrid vehicle equipped with the internal combustion engine device according to any one of claims 1 to 4,
A first electric motor as the electric motor;
A planetary gear mechanism in which three rotary elements are connected to a drive shaft connected to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotary shaft of the first electric motor;
A second electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging electric power with the first motor and the second motor;
With
The control means is means for controlling the second electric motor so as to travel with a required driving force required for traveling when the operation of the internal combustion engine is automatically stopped.
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