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JP2021134741A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2021134741A
JP2021134741A JP2020032609A JP2020032609A JP2021134741A JP 2021134741 A JP2021134741 A JP 2021134741A JP 2020032609 A JP2020032609 A JP 2020032609A JP 2020032609 A JP2020032609 A JP 2020032609A JP 2021134741 A JP2021134741 A JP 2021134741A
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internal combustion
combustion engine
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passage
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勇気 永友
Yuki Nagatomo
勇気 永友
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

To further improve a fuel consumption performance of an internal combustion engine.SOLUTION: In a control device of an internal combustion engine for controlling the internal combustion engine provided with an exhaust gas recirculation device having an EGR passage for communicating an exhaust passage to an intake passage, and an EGR valve for opening and closing the EGR passage, the control device of the internal combustion engine is configured to measure a relationship between a control input given to the EGR valve and an intake pressure in the intake passage connected to the cylinder in giving the control input, during motoring for rotating and driving the internal combustion engine by an electric motor, and learn the control input when the intake pressure is converged to a target value.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)装置が付帯した内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine accompanied by an exhaust gas recirculation device.

車両等に搭載される内燃機関には、気筒の燃焼室内での混合気の燃焼温度を低下させてNOxの排出量を削減しつつ、ポンピングロスの低減を図るEGR装置が付随していることが多い。EGR装置は、内燃機関の排気通路と吸気通路とをEGR通路を介して接続し、気筒で発生する燃焼ガスの一部をEGR通路経由で吸気通路に還流させて吸入空気(新気)に混交するものである。EGR通路上には、これを開閉するEGRバルブが設けられており、このEGRバルブの開度操作を通じてEGRガスの還流量を調節することができる。 The internal combustion engine mounted on a vehicle or the like is equipped with an EGR device that reduces pumping loss while reducing the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder to reduce NO x emissions. There are many. In the EGR device, the exhaust passage and the intake passage of the internal combustion engine are connected via the EGR passage, and a part of the combustion gas generated in the cylinder is returned to the intake passage via the EGR passage and mixed with the intake air (fresh air). To do. An EGR valve that opens and closes the EGR passage is provided on the EGR passage, and the amount of recirculation of the EGR gas can be adjusted by operating the opening of the EGR valve.

EGRバルブに故障が生じると、適正なEGR制御の妨げとなり、燃焼の不安定化やエミッションの悪化、あるいはノッキングの発生につながる。故に、車両には、EGRバルブの故障の有無をオンラインで診断し、故障を検出した暁にはその事実を運転者に告知するとともに記憶装置に記録を残すダイアグノーシス(自己診断)機構が実装される。例えば、気筒への燃料供給を一時中断する燃料カット中にEGRバルブを敢えて開閉操作し、閉弁時及び開弁時の吸気通路内の吸気圧力をそれぞれ計測して、これを基にEGRバルブの故障の有無の判定を行う(以上、下記特許文献1を参照)。 If the EGR valve fails, it interferes with proper EGR control, leading to instability of combustion, deterioration of emissions, or knocking. Therefore, the vehicle is equipped with a diagnostic (self-diagnosis) mechanism that diagnoses the presence or absence of EGR valve failure online, and when a failure is detected, notifies the driver of the fact and records it in the storage device. NS. For example, the EGR valve is intentionally opened and closed during a fuel cut that temporarily suspends fuel supply to the cylinder, and the intake pressure in the intake passage when the valve is closed and when the valve is opened is measured, and based on this, the EGR valve It is determined whether or not there is a failure (see Patent Document 1 below).

また、近時では、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両(例えば、下記特許文献を参照)は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び/またはキャパシタに蓄えるとともに、走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の駆動輪を回転させて走行する。 Recently, hybrid vehicles equipped with two types of power sources, an electric motor and an internal combustion engine, have been seen to spread to a certain extent. In series hybrid vehicles (see, for example, the patent documents below), an internal combustion engine drives a motor generator for power generation to generate electric power, and the generated electric power is used as a power storage device, that is, a lithium ion secondary battery or a nickel hydrogen secondary battery. It is stored in a battery and / or a capacitor such as, and is supplied to a traveling motor generator. Then, the drive wheels of the vehicle are rotated by the traveling motor generator to travel.

発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動するモータリングを行うことで、余剰の電力を消費する。 Not only the motor generator for power generation but also the motor generator for traveling can generate power by regenerative braking and store the generated power in the power storage device. When the electric power is already stored up to the capacity of the power storage device, the electric power obtained by the regenerative braking is intentionally supplied to the motor generator for power generation, and this is operated as an electric motor to rotate and drive the internal combustion engine. This consumes surplus power.

ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させるファイアリングを行わなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の回転を停止している状態が継続することがある。 In a hybrid vehicle, the vehicle can be driven by the rotational driving force output by the traveling motor generator without the internal combustion engine burning the fuel to generate the rotational driving force. Therefore, even during the operation of the vehicle, the state in which the rotation of the internal combustion engine is stopped may continue.

蓄電装置に蓄えている電荷の量が減少したときや、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きいときには、内燃機関を始動し、内燃機関が出力する回転駆動力を以て発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実施して蓄電装置を充電、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。 When the amount of electric charge stored in the power storage device decreases or when the required output for the traveling motor generator is large, the internal combustion engine is started, and the power generation motor generator is driven by the rotational driving force output by the internal combustion engine to generate electric power. To charge the power storage device or increase the power supplied to the driving motor generator.

シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング(または、クランキング)する役割を兼ねる。モータリング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける(以上、下記特許文献2を参照)。 In a series hybrid vehicle, the power generation motor generator also serves to motor (or crank) the internal combustion engine in preparation for starting the stopped internal combustion engine. At the time of motoring, the necessary electric power is supplied from the power storage device (see Patent Document 2 below).

特開2019−023444号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-023444 特開2019−131035号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-131035

EGRバルブの弁体を駆動するステッピングモータ(ステッパモータ)またはサーボモータに与える制御入力と、その制御入力を与えたときのEGRバルブの実開度、換言すれば実際にEGR通路経由で吸気通路に流入するEGRガスの分圧または流量との関係は、恒常的に一定ではない。即ち、個々の内燃機関毎の個体差や、異物がEGR通路またはEGRバルブに付着し堆積する経年変化により変化し得る。 The control input given to the stepping motor (stepper motor) or servomotor that drives the valve body of the EGR valve, and the actual opening of the EGR valve when the control input is given, in other words, to the intake passage via the EGR passage. The relationship with the partial pressure or flow rate of the inflowing EGR gas is not constantly constant. That is, it may change due to individual differences for each internal combustion engine and aging due to foreign matter adhering to and accumulating on the EGR passage or EGR valve.

内燃機関を運転するにあたり、実際に吸気通路に還流するEGRガスの量が想定と異なっていると、気筒における混合気の燃焼が不安定化しまたは失火を起こして、エンジントルクの不当な低落を招くおそれがある。そこで、従来の内燃機関の制御では、個体差または経年変化による入出力特性のばらつきを考慮し、EGRバルブに与える制御入力を安全余裕を加味して設定していた。これは、EGRバルブの開度を最適値よりも縮小することを意味する。このため、吸気に占めるEGRガスの割合であるEGR率が理想よりも低下し、内燃機関の効率を最大限に高めることができていなかった。 When operating an internal combustion engine, if the amount of EGR gas that actually returns to the intake passage is different from the expected amount, the combustion of the air-fuel mixture in the cylinder becomes unstable or misfires, resulting in an unreasonable drop in engine torque. There is a risk. Therefore, in the control of the conventional internal combustion engine, the control input given to the EGR valve is set in consideration of the safety margin in consideration of the variation in the input / output characteristics due to individual difference or aging. This means that the opening degree of the EGR valve is reduced below the optimum value. Therefore, the EGR ratio, which is the ratio of the EGR gas to the intake air, is lower than ideal, and the efficiency of the internal combustion engine cannot be maximized.

以上の問題に着目してなされた本発明は、内燃機関の燃費性能のより一層の向上を図ることを所期の目的としている。 An object of the present invention, which has been made focusing on the above problems, is to further improve the fuel efficiency of an internal combustion engine.

本発明では、排気通路を吸気通路に連通させるEGR通路と当該EGR通路を開閉するEGRバルブとを有する排気ガス再循環装置が付帯した内燃機関を制御するものであって、電動機により内燃機関を回転駆動するモータリング中に、EGRバルブに与える制御入力と、その制御入力を与えたときの気筒に連なる吸気通路内の吸気圧力との関係を測定し、吸気圧力が目標値に収束したときの制御入力を学習する内燃機関の制御装置を構成した。 In the present invention, the internal combustion engine is controlled by an exhaust gas recirculation device having an EGR passage that connects the exhaust passage to the intake passage and an EGR valve that opens and closes the EGR passage, and the internal combustion engine is rotated by an electric motor. During driving motoring, the relationship between the control input given to the EGR valve and the intake pressure in the intake passage connected to the cylinder when the control input is given is measured, and control when the intake pressure converges to the target value. A control device for an internal combustion engine that learns inputs was constructed.

本発明によれば、内燃機関の燃費性能のより一層の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to further improve the fuel efficiency of the internal combustion engine.

本発明の一実施形態におけるシリーズ方式のハイブリッド車両及び制御装置の概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the hybrid vehicle and the control device of the series type in one Embodiment of this invention. 同実施形態の車両に搭載される内燃機関の概要を示す図。The figure which shows the outline of the internal combustion engine mounted on the vehicle of the same embodiment. 同実施形態の内燃機関の制御装置がEGRバルブに与える制御入力とEGRガスの流量との関係を例示する図。The figure exemplifying the relationship between the control input given to the EGR valve by the control device of the internal combustion engine of the same embodiment, and the flow rate of EGR gas. 同実施形態の内燃機関の制御装置が実施する学習の内容を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the content of learning carried out by the control device of the internal combustion engine of the same embodiment.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関1と、内燃機関1により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ2と、発電用モータジェネレータ2が発電した電力を蓄える蓄電装置3と、発電用モータジェネレータ2及び/または蓄電装置3から電力の供給を受けて車両の駆動輪62を駆動する走行用モータジェネレータ4とを備えている。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a main system of a hybrid vehicle according to the present embodiment. This hybrid vehicle includes an internal combustion engine 1, a power generation motor generator 2 driven by the internal combustion engine 1 to generate electricity, a power storage device 3 for storing the electric power generated by the power generation motor generator 2, a power generation motor generator 2 and /. Alternatively, it includes a traveling motor generator 4 that drives the drive wheels 62 of the vehicle by receiving power from the power storage device 3.

本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関1を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪62には専ら走行用モータジェネレータ4から走行のための駆動力を供給する。内燃機関1と駆動輪62との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。つまり、内燃機関1は、走行用モータジェネレータ4及び駆動輪62から完全に独立して回転し、また完全に独立して停止することが可能である。従って、イグニッションスイッチ(パワースイッチ、またはイグニッションキー)がONに操作されている車両の運用中、運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置3が充分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ15が充分な負圧を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関1の運転を実施しないことがある。 The hybrid vehicle of the present embodiment is a series hybrid type electric vehicle in which the internal combustion engine 1 is used only for power generation, and the driving force for traveling is supplied exclusively to the driving wheels 62 of the vehicle from the traveling motor generator 4. The internal combustion engine 1 and the drive wheels 62 are mechanically separated from each other, and the rotational driving force is not originally transmitted between the two. That is, the internal combustion engine 1 can rotate completely independently of the traveling motor generator 4 and the drive wheels 62, and can stop completely independently. Therefore, the power storage device 3 is sufficient even when the vehicle is in a state where the driver can step on the accelerator pedal during operation of the vehicle in which the ignition switch (power switch or ignition key) is turned on. Under the condition that the charge is stored and the brake booster 15 stores a sufficient negative pressure, the operation of the internal combustion engine 1 accompanied by the combustion of fuel may not be performed.

内燃機関1の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ2の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関1が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ2に入力することで、発電用モータジェネレータ2が発電する。発電した電力は、蓄電装置3に充電し、及び/または、走行用モータジェネレータ4に供給する。また、発電用モータジェネレータ2は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関1のクランクシャフトを回転駆動するモータリング用の電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ2は、停止している内燃機関1を始動する準備としてのモータリング(クランキング)を実行する。 The crankshaft, which is the rotating shaft of the internal combustion engine 1, is mechanically connected to the rotating shaft of the power generation motor generator 2 via a gear mechanism. Then, by inputting the rotational driving force output by the internal combustion engine 1 to the power generation motor generator 2, the power generation motor generator 2 generates power. The generated electric power charges the power storage device 3 and / or supplies it to the traveling motor generator 4. Further, the power generation motor generator 2 also functions as a motoring motor that generates a rotational driving force by itself to rotationally drive the crankshaft of the internal combustion engine 1. For example, the power generation motor generator 2 executes motoring (cranking) in preparation for starting the stopped internal combustion engine 1.

走行用モータジェネレータ4は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機61を介して駆動輪62に入力する。また、走行用モータジェネレータ4は、駆動輪62に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置3に充電する。 The traveling motor generator 4 generates a driving force for traveling the vehicle, and inputs the driving force to the drive wheels 62 via the speed reducer 61. Further, the traveling motor generator 4 is rotated by being rotated by the drive wheels 62 to generate electricity, and recovers the kinetic energy of the vehicle as electric energy. The electric power generated by this regenerative braking charges the power storage device 3.

尤も、既に蓄電装置3の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ4が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ2に供給し、発電用モータジェネレータ2を電動機として稼働させて内燃機関1を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関1の回転が保たれることから、内燃機関1の気筒11への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。 However, if the charge has already been stored up to the full capacity of the power storage device 3 and it is difficult to charge the battery any more, the traveling motor generator 4 dares to supply the regenerated electric power to the power generation motor generator 2 to generate electricity. The motor generator 2 is operated as an electric motor to drive the internal combustion engine 1 to rotate. As a result, the surplus electric power is exhausted while maintaining the braking performance of the vehicle. Further, at this time, since the rotation of the internal combustion engine 1 is maintained, it is possible to execute a fuel cut that temporarily stops the fuel supply to the cylinder 11 of the internal combustion engine 1.

発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置3または駆動機インバータ41に入力する。並びに、発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させる際に、蓄電装置3及び/または駆動機インバータ41から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ2に入力する。 The generator inverter 21 converts the AC power generated by the power generation motor generator 2 into DC power. Then, the DC power is input to the power storage device 3 or the drive unit inverter 41. Further, when the generator inverter 21 operates the power generation motor generator 2 as an electric motor, the power generation motor generator 2 converts the DC power supplied from the power storage device 3 and / or the drive inverter 41 into AC power. Enter in.

駆動機インバータ41は、蓄電装置3及び/または発電機インバータ21から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ4に入力する。並びに、駆動機インバータ41は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ4が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置3または発電機インバータ21に入力する。発電機インバータ21及び駆動機インバータ41は、PCU(Power Control Unit)の一部をなす。 The drive machine inverter 41 converts the DC power supplied from the power storage device 3 and / or the generator inverter 21 into AC power, and then inputs the DC power to the traveling motor generator 4. Further, the drive inverter 41 converts the AC power generated by the traveling motor generator 4 into DC power when performing regenerative braking of the vehicle, and then inputs the AC power to the power storage device 3 or the generator inverter 21. The generator inverter 21 and the drive inverter 41 form a part of the PCU (Power Control Unit).

蓄電装置3は、バッテリ及び/またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置3は、発電用モータジェネレータ2及び走行用モータジェネレータ4の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置3は、発電用モータジェネレータ2及び走行用モータジェネレータ4の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ2、4に必要な電力を供給する。 The power storage device 3 is a battery and / or a capacitor or the like. The battery is a high-voltage secondary battery having a high energy density, such as a lithium ion secondary battery or a nickel-hydrogen secondary battery. The power storage device 3 charges and stores the electric power generated by each of the power generation motor generator 2 and the traveling motor generator 4. Further, the power storage device 3 discharges electric power for operating each of the power generation motor generator 2 and the traveling motor generator 4 as an electric motor, and supplies the electric power required for the motor generators 2 and 4.

図2に、本実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関1の概要を示している。内燃機関1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11(例えば、三気筒。図1には、そのうち一つを図示)を包有している。各気筒11の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ111を設けている。また、各気筒11の燃焼室の天井部に、点火プラグ112を取り付けてある。点火プラグ112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。 FIG. 2 shows an outline of the internal combustion engine 1 mounted on the hybrid vehicle of the present embodiment. The internal combustion engine 1 is a spark-ignition 4-stroke engine, and includes a plurality of cylinders 11 (for example, three cylinders, one of which is shown in FIG. 1). An injector 111 for injecting fuel toward the intake port is provided in the vicinity of the intake port of each cylinder 11. Further, a spark plug 112 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 11. The spark plug 112 receives an induction voltage generated by the ignition coil to induce a spark discharge between the center electrode and the ground electrode.

吸気を供給するための吸気通路13は、外部から空気を取り入れて各気筒11の吸気ポートへと導く。吸気通路13上には、エアクリーナ131、電子スロットルバルブ132、サージタンク133、吸気マニホルド134を、上流からこの順序に配置している。エアクリーナ131は、吸気通路13における最上流の位置、即ち空気を取り入れる吸気口に所在する。吸気口は、冷たい空気を取り入れて内燃機関の充填効率を上げるために、車両の前方に開口している。 The intake passage 13 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 11. An air cleaner 131, an electronic throttle valve 132, a surge tank 133, and an intake manifold 134 are arranged in this order from the upstream on the intake passage 13. The air cleaner 131 is located at the most upstream position in the intake passage 13, that is, at the intake port that takes in air. The intake port is opened in front of the vehicle in order to take in cold air and improve the filling efficiency of the internal combustion engine.

排気を排出するための排気通路14は、気筒11内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒11の排気ポートから外部へと導く。この排気通路14上には、排気マニホルド142及び排気浄化用の三元触媒141を配置している。 The exhaust passage 14 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 11 to the outside from the exhaust port of each cylinder 11. An exhaust manifold 142 and a three-way catalyst 141 for exhaust purification are arranged on the exhaust passage 14.

外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置12は、排気通路14と吸気通路13とを連通する外部EGR通路121と、EGR通路121上に設けたEGRクーラ122と、EGR通路121を開閉し当該EGR通路121を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ123とを要素とする。EGR通路121の入口は、排気通路14における触媒141の下流に接続している。EGR通路121の出口は、吸気通路13におけるスロットルバルブ132の下流、即ちサージタンク133または吸気マニホルド134に接続している。 The external EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 12 opens and closes the external EGR passage 121 that connects the exhaust passage 14 and the intake passage 13, the EGR cooler 122 provided on the EGR passage 121, and the EGR passage 121, and the EGR passage 121. The element is an EGR valve 123 that controls the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR gas. The inlet of the EGR passage 121 is connected to the downstream of the catalyst 141 in the exhaust passage 14. The outlet of the EGR passage 121 is connected to the downstream of the throttle valve 132 in the intake passage 13, that is, to the surge tank 133 or the intake manifold 134.

内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、蓄電装置3、インバータ21、41及び走行用モータジェネレータ4の制御を司る制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0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。ECU0は、複数基のECU、即ち内燃機関1を制御するEFI(Electronic Fuel Injection)ECU01、発電用モータジェネレータ2及び発電機インバータ21を制御する発電機ECU02、蓄電装置3を制御するBMS(Battery Management System)ECU03、走行用モータジェネレータ4及び駆動機インバータ41を制御する駆動機ECU04等、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるHV(Hybrid Vehicle)ECUが、CAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものである。 The ECU (Electronic Control Unit) 0, which is a control device that controls the internal combustion engine 1, the power generation motor generator 2, the power storage device 3, the inverters 21, 41, and the traveling motor generator 4, is a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like. It is a microcomputer system having. The ECU 0 is a plurality of ECUs, that is, an EFI (Electronic Fuel Injection) ECU 01 that controls an internal combustion engine 1, a generator ECU 02 that controls a generator motor generator 2 and a generator inverter 21, and a BMS (Battery Management) that controls a power storage device 3. System) ECU 03, drive motor ECU 04 that controls the driving motor generator 4 and drive inverter 41, and HV (Hybrid Battery) ECU, which is a higher-level controller that controls these controls, are CAN (Control Area Network), etc. It is connected so that it can communicate with each other via the telecommunications line of.

ECU0に対しては、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、内燃機関1のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度(いわば、運転者が車両に対して要求している駆動力)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、気筒11に連なる吸気通路13、特にサージタンク133内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、内燃機関1の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、蓄電装置3に蓄えている電荷量(または、SOC(State Of Charge))を検出するセンサ、特にバッテリ3の端子電流及び/または端子電圧を検出するセンサから出力される信号f、外気温を検出する外気温センサから出力される外気温信号g、発電用モータジェネレータ2への印加電流及び/または印加電圧を検出するセンサから出力される信号h等が入力される。 For ECU 0, the vehicle speed signal a output from the vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, the crank angle signal b output from the crank angle sensor that detects the rotation angle of the crank shaft of the internal combustion engine 1 and the engine rotation speed. , Accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal by the driver as the accelerator opening (so to speak, the driving force required by the driver for the vehicle), the intake passage connected to the cylinder 11. 13. In particular, the intake air temperature / intake pressure signal d output from the temperature / pressure sensor that detects the intake air temperature and intake pressure in the surge tank 133, and the cooling output from the water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 1. The water temperature signal e, the signal f output from the sensor that detects the amount of charge (or SOC (State Of Charge)) stored in the power storage device 3, particularly the terminal current and / or the terminal voltage of the battery 3. The outside temperature signal g output from the outside temperature sensor that detects the outside temperature, the signal h output from the sensor that detects the applied current and / or the applied voltage to the power generation motor generator 2, and the like are input.

ECU0は、各種センサを介してセンシングしている、運転者が操作するアクセル開度や、シフトポジション即ちシフトレバー(セレクタレバー)の位置、運転者が操作するスイッチのON/OFF、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置3が蓄えている電荷の量、ブレーキブースタ15が蓄えている負圧の大きさ、発電用モータジェネレータ2の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ4が出力する回転駆動力、内燃機関1が出力する回転駆動力、発電用モータジェネレータ2が発電する電力または発電用モータジェネレータ2が出力する回転駆動力を増減制御する。 ECU0 senses through various sensors, such as the accelerator opening operated by the driver, the shift position, that is, the position of the shift lever (selector lever), the ON / OFF of the switch operated by the driver, and the current vehicle. The traveling motor generator 4 outputs according to the vehicle speed, the slope of the road surface, the amount of charge stored in the power storage device 3, the magnitude of the negative pressure stored in the brake booster 15, the generated power of the power generation motor generator 2, and the like. The rotational driving force to be generated, the rotational driving force output by the internal combustion engine 1, the electric power generated by the power generation motor generator 2, or the rotational driving force output by the power generation motor generator 2 is controlled to increase or decrease.

原則として、蓄電装置3が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ4に対して要求される出力が小さいならば、内燃機関1への燃料の供給を遮断して内燃機関1を運転しない。翻って、蓄電装置3が蓄えている電荷の量が減少し、または走行用モータジェネレータ4に対して要求される出力が大きいならば、内燃機関1を始動し気筒11に燃料を供給してこれを燃焼させるファイアリングを実行し、内燃機関1の出力する回転駆動力を以て発電機モータジェネレータ2を駆動し、発電を実施して蓄電装置3を充電、または走行用モータジェネレータ4に供給する電力を増強する。 As a general rule, if the power storage device 3 currently stores sufficient electric charge and the output required for the traveling motor generator 4 is small, the supply of fuel to the internal combustion engine 1 is cut off and the internal combustion engine 1 is operated. do not. On the other hand, if the amount of charge stored in the power storage device 3 is reduced or the output required for the traveling motor generator 4 is large, the internal combustion engine 1 is started and fuel is supplied to the cylinder 11. The generator motor generator 2 is driven by the rotational driving force output from the internal combustion engine 1 to generate electricity to charge the power storage device 3 or supply the power to be supplied to the traveling motor generator 4. Strengthen.

内燃機関1の気筒11に燃料を供給して内燃機関1を運転しておらず、走行用モータジェネレータ4により駆動輪62を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関1を始動して発電用モータジェネレータ2による発電を実行しようとするためには、まず、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させ、内燃機関1の始動のためのモータリングを行う。そして、内燃機関1のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転し、内燃機関1の各気筒11の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了した後、内燃機関1の各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、かつ適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるファイアリングを開始する。内燃機関1のクランクシャフトの回転角度及び回転速度即ちエンジン回転数は、発電用モータジェネレータ2に付帯するレゾルバを介して(発電機ECU02において)検出することができ、内燃機関1に付帯するクランク角センサを介して(EFI ECU01において)検出することもできる。 The internal combustion engine 1 is started while the drive wheels 62 are driven by the traveling motor generator 4 to drive the vehicle without supplying fuel to the cylinder 11 of the internal combustion engine 1 to operate the internal combustion engine 1. In order to execute power generation by the power generation motor generator 2, first, the power generation motor generator 2 is operated as an electric motor, and motoring for starting the internal combustion engine 1 is performed. Then, after the crankshaft of the internal combustion engine 1 rotates a predetermined number of times or more or a predetermined angle or more, and the cylinder determination for knowing the current stroke of each cylinder 11 of the internal combustion engine 1 or the position of the piston is completed, each cylinder of the internal combustion engine 1 is completed. Inject fuel at an appropriate timing according to the process of, and start firing to ignite and burn the fuel at an appropriate timing. The rotation angle and rotation speed of the crankshaft of the internal combustion engine 1, that is, the engine speed can be detected via the resolver attached to the power generation motor generator 2 (in the generator ECU 02), and the crank angle attached to the internal combustion engine 1. It can also be detected via a sensor (in the EFI ECU 01).

モータリング及びファイアリングにより内燃機関1の回転が加速し、その回転数が始動判定値を超えたならば、内燃機関1が始動して自立的に回転する状態となった(発電用モータジェネレータ2の出力を低減させてもなおエンジン回転数が上昇傾向を維持できるようになった)と判定し、電動機として作動させている発電用モータジェネレータ2の出力を0まで低減させてモータリングを終了する。 When the rotation of the internal combustion engine 1 is accelerated by motoring and firing and the rotation speed exceeds the start determination value, the internal combustion engine 1 is started and is in a state of autonomous rotation (motor generator 2 for power generation). The engine speed can still maintain an upward trend even if the output of the engine is reduced), and the output of the power generation motor generator 2 operating as an electric motor is reduced to 0 to end the motoring. ..

内燃機関1の始動判定後は、内燃機関1により発電用モータジェネレータ2を回転駆動する。さらに、発電用モータジェネレータ2を発電機として作動させ、その発電電力を0から増大させる。 After the start determination of the internal combustion engine 1, the internal combustion engine 1 rotationally drives the power generation motor generator 2. Further, the power generation motor generator 2 is operated as a generator, and the generated power is increased from 0.

なお、ECU0の一部をなすEFI ECU01は、内燃機関1の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒11に吸入される空気量(いわば、エンジン負荷率)を推算する。そして、吸入空気量に見合った(目標空燃比を実現するために必要な)要求燃料噴射量、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(一度の燃焼に対する点火の回数を含む)、要求EGR率(または、EGRガス量)等といった内燃機関1の運転パラメータを決定する。このEFI ECU01は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、lを、出力インタフェースを介して点火プラグ112のイグナイタ、インジェクタ111、スロットルバルブ132、EGRバルブ123等に対して出力する。 The EFI ECU 01, which forms a part of the ECU 0, acquires various information a, b, c, d, e, f, g, h necessary for the operation control of the internal combustion engine 1 via the input interface, and obtains the engine rotation speed. And estimate the amount of air sucked into the cylinder 11 (so to speak, the engine load factor). Then, the required fuel injection amount (necessary to achieve the target air-fuel ratio), fuel injection timing (including the number of fuel injections per combustion), fuel injection pressure, and ignition timing (once) corresponding to the intake air amount. The operating parameters of the internal combustion engine 1 such as the required number of ignitions for combustion), the required EGR ratio (or the amount of EGR gas), and the like are determined. The EFI ECU 01 outputs various control signals i, j, k, l corresponding to the operation parameters to the igniter, injector 111, throttle valve 132, EGR valve 123, etc. of the spark plug 112 via the output interface.

内燃機関1のEGR装置12の要素であるEGRバルブ123の弁体は、電動機即ちステッピングモータまたはサーボモータにより駆動する。内燃機関1を運転するに際し、ECU0は、そのステッピングモータまたはサーボモータに制御入力lを与え、EGRバルブ123を所望の開度に操作する。 The valve body of the EGR valve 123, which is an element of the EGR device 12 of the internal combustion engine 1, is driven by an electric motor, that is, a stepping motor or a servomotor. When operating the internal combustion engine 1, the ECU 0 gives a control input l to the stepping motor or the servomotor, and operates the EGR valve 123 to a desired opening degree.

一方で、EGRバルブ123に与える制御入力(例えば、EGRバルブ123の弁体を駆動するステッピングモータに与える駆動パルスの数であるステップ数)lと、その制御入力lを与えたときのEGRバルブの実開度、換言すれば実際にEGR通路121経由で吸気通路13に流入するEGRガスの分圧または流量との関係は、恒常的に一定ではない。即ち、個々の内燃機関1毎の個体差や、異物がEGR通路121またはEGRバルブ123に付着し堆積する経年変化の影響を受けて変化し得る。図3中、実線は制御入力lとEGRガス流量との入出力特性の中央値を表し、破線は同等の制御入力lを与えたときにEGRガス流量が中央値よりも少なくなる個体の入出力特性を表し、鎖線は同等の制御入力lを与えたときにEGRガス流量が中央値よりも多くなる個体の入出力特性を表している。 On the other hand, the control input given to the EGR valve 123 (for example, the number of steps which is the number of drive pulses given to the stepping motor for driving the valve body of the EGR valve 123) l and the control input l of the EGR valve when the control input l is given. The relationship between the actual opening degree, in other words, the partial pressure or the flow rate of the EGR gas that actually flows into the intake passage 13 via the EGR passage 121 is not constantly constant. That is, it may change due to the individual difference of each internal combustion engine 1 or the influence of the secular change in which foreign matter adheres to and accumulates on the EGR passage 121 or the EGR valve 123. In FIG. 3, the solid line represents the median input / output characteristics of the control input l and the EGR gas flow rate, and the broken line represents the input / output of an individual whose EGR gas flow rate is less than the median value when the same control input l is given. The chain line represents the characteristics, and the chain line represents the input / output characteristics of the individual in which the EGR gas flow rate is higher than the median value when the equivalent control input l is given.

そこで、本実施形態のECU0は、内燃機関1の気筒11において燃料を燃焼させるファイアリングを行わず、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させこれにより内燃機関1を回転駆動するモータリングを行う際に、EGRバルブ123に与える制御入力lと、その制御入力lを与えたときのサージタンク133内の吸気圧力との関係を測定する学習を実行する。 Therefore, the ECU 0 of the present embodiment does not perform firing for burning fuel in the cylinder 11 of the internal combustion engine 1, but operates the motor generator 2 for power generation as an electric motor, thereby performing motoring for rotationally driving the internal combustion engine 1. Learning to measure the relationship between the control input l given to the EGR valve 123 and the intake pressure in the surge tank 133 when the control input l is given is executed.

学習では、所定条件下で内燃機関1を回転させながら、エンジン回転数及びスロットルバルブ132の開度をある値として、吸気通路13を気筒11に向かって流れる吸入空気の流量を一定化し、その状態でEGRバルブ123の開度を開閉操作する。本実施形態における車両はシリーズハイブリッド車両であり、運転者によるアクセルペダルの踏込量によらず、内燃機関1を回転させたり停止させたりすることができる。モータリング中は、内燃機関1の吸気通路13に設置しているスロットルバルブ132の開度、吸気通路13を流れる空気(EGRガスを含まない)の流量及び圧力、発電用モータジェネレータ2の回転数及びエンジン回転数をある一定の値に制御する定点運転が可能である。モータリングは、例えば、ブレーキブースタ15に蓄えている負圧が所定値以下に減少している場合や、蓄電装置3に所定値以上の電荷を蓄えているが走行用モータジェネレータ4による回生制動を実施する場合(余剰の電力を発電用モータジェネレータ2により消費して内燃機関1を回転駆動する)等に行うことがある。 In the learning, while rotating the internal combustion engine 1 under a predetermined condition, the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 13 toward the cylinder 11 is made constant by setting the engine rotation speed and the opening degree of the throttle valve 132 as a certain value, and that state. To open and close the opening degree of the EGR valve 123. The vehicle in this embodiment is a series hybrid vehicle, and the internal combustion engine 1 can be rotated or stopped regardless of the amount of depression of the accelerator pedal by the driver. During motoring, the opening degree of the throttle valve 132 installed in the intake passage 13 of the internal combustion engine 1, the flow rate and pressure of the air (not including EGR gas) flowing through the intake passage 13, and the rotation speed of the power generation motor generator 2. And fixed point operation that controls the engine speed to a certain value is possible. In motoring, for example, when the negative pressure stored in the brake booster 15 is reduced to a predetermined value or less, or when the electric power storage device 3 stores an electric charge of a predetermined value or more, regenerative braking is performed by the traveling motor generator 4. This may be done (the surplus electric power is consumed by the power generation motor generator 2 to drive the internal combustion engine 1 to rotate).

図4に示すように、本実施形態のECU0(または、EFI ECU01)は、内燃機関1のモータリング中、吸気通路13を流れる空気の流量及び圧力をある一定量に制御した上で、EGRバルブ123の開度を操作し、その間のサージタンク133内の吸気圧力を計測する。サージタンク133には吸気温・吸気圧センサを設置しており、ECU0は当該センサの出力信号dを参照してサージタンク133内の吸気圧力の変動の推移を知得することができる。 As shown in FIG. 4, the ECU 0 (or EFI ECU 01) of the present embodiment controls the flow rate and pressure of the air flowing through the intake passage 13 to a certain amount during the motoring of the internal combustion engine 1, and then controls the EGR valve. The opening degree of 123 is operated, and the intake pressure in the surge tank 133 during that period is measured. An intake air temperature / intake pressure sensor is installed in the surge tank 133, and the ECU 0 can know the transition of the fluctuation of the intake pressure in the surge tank 133 by referring to the output signal d of the sensor.

その上で、ECU0は、内燃機関1のモータリング中に、吸気温・吸気圧センサを介して実測している吸気圧力を目標値に追従させるべく、実測の吸気圧力と目標値との偏差を縮小する方向にEGRバルブ123に与える制御入力lを調整するフィードバック制御を実施する。そして、実測の吸気圧力が目標値に収束したときにEGRバルブ123に与えている制御入力l(または、吸気圧力の目標値に対応した制御入力lの基本量と、実際に吸気圧力が目標値に収束したときに与えている制御入力lとの差分であるフィードバック補正量)を、学習値としてメモリに記憶保持する。学習値は、現在の内燃機関1の個体におけるEGRバルブ123の制御入力lとEGRガス流量との入出力特性を示唆する。 Then, the ECU 0 sets the deviation between the actually measured intake pressure and the target value in order to make the intake pressure actually measured via the intake air temperature / intake pressure sensor follow the target value during the motoring of the internal combustion engine 1. Feedback control is performed to adjust the control input l given to the EGR valve 123 in the direction of reduction. Then, the basic amount of the control input l (or the control input l corresponding to the target value of the intake pressure) given to the EGR valve 123 when the actually measured intake pressure converges to the target value, and the actual intake pressure are the target values. The feedback correction amount, which is the difference from the control input l given when the signal converges to, is stored and stored in the memory as a learning value. The learned value suggests the input / output characteristics of the control input l of the EGR valve 123 and the EGR gas flow rate in the current individual of the internal combustion engine 1.

上記のフィードバック制御及び学習は、複数の吸気圧力の目標値について行い、それら各目標値毎の制御入力l(または、フィードバック補正量)の学習値を得ることが好ましい。目標値のうちの一つは、閉じていたEGRバルブ123が開き始めるときの制御入力lの学習値を得られるような比較的小さな値とし、他の目標値はこれよりも大きな値とする。 It is preferable that the above feedback control and learning are performed for a plurality of intake pressure target values, and a learning value of the control input l (or feedback correction amount) for each of the target values is obtained. One of the target values is set to a relatively small value so that the learning value of the control input l when the closed EGR valve 123 starts to open is obtained, and the other target values are set to larger values.

メモリに記憶した学習値は、以後、内燃機関1をファイアリングして運転する際のEGRバルブ123の開度の制御に用いる。学習により、EGRガス流量が中央値よりも少なくなる個体であることが判明したならば、ファイアリング中にEGRバルブ123に与える制御入力lを、EGRバルブ123の開度がより拡大する方向に修正する(例えば、ステッピングモータに与えるステップ数をより大きくする)。EGRガス流量が中央値よりも多くなる個体であることが判明したならば、ファイアリング中にEGRバルブ123に与える制御入力lを、EGRバルブ123の開度がより縮小する方向に修正する(ステッピングモータに与えるステップ数をより小さくする)。 The learned value stored in the memory is subsequently used for controlling the opening degree of the EGR valve 123 when the internal combustion engine 1 is fired and operated. If the learning reveals that the EGR gas flow rate is less than the median, the control input l given to the EGR valve 123 during firing is corrected so that the opening degree of the EGR valve 123 is further expanded. (For example, increase the number of steps given to the stepping motor). If it is found that the EGR gas flow rate is higher than the median, the control input l given to the EGR valve 123 during firing is corrected so that the opening degree of the EGR valve 123 is further reduced (stepping). Reduce the number of steps given to the motor).

閉じていたEGRバルブ123が開き始めるときの制御入力lの学習値を得ることは、現在のEGRバルブ123の入出力特性を精確に把握し、内燃機関1のファイアリング運転中のEGRバルブ123の制御の精度を高めるために効果的である。学習を行っていない吸気圧力に対応する制御入力lについては、学習を行った複数の近接した吸気圧力に対応する制御入力lから補間(例えば、線形補間)して推測する。 Obtaining the learning value of the control input l when the closed EGR valve 123 starts to open accurately grasps the input / output characteristics of the current EGR valve 123 and of the EGR valve 123 during the firing operation of the internal combustion engine 1. It is effective for improving the accuracy of control. The control input l corresponding to the unlearned intake pressure is estimated by interpolation (for example, linear interpolation) from the control inputs l corresponding to the plurality of learned intake pressures.

本実施形態では、排気通路14を吸気通路13に連通させるEGR通路と121当該EGR通路121を開閉するEGRバルブ123とを有する排気ガス再循環装置12が付帯した内燃機関1を制御するものであって、電動機2により内燃機関1を回転駆動するモータリング中に、EGRバルブ123に与える制御入力lと、その制御入力lを与えたときの気筒11に連なる吸気通路133内の吸気圧力との関係を測定し、吸気圧力が目標値に収束したときの制御入力lを学習する内燃機関の制御装置0を構成した。 In the present embodiment, the internal combustion engine 1 is controlled by an exhaust gas recirculation device 12 having an EGR passage that connects the exhaust passage 14 to the intake passage 13 and an EGR valve 123 that opens and closes the EGR passage 121. The relationship between the control input l given to the EGR valve 123 during the motoring in which the internal combustion engine 1 is rotationally driven by the electric motor 2 and the intake pressure in the intake passage 133 connected to the cylinder 11 when the control input l is given. The control device 0 of the internal combustion engine was configured to learn the control input l when the intake pressure converged to the target value.

本実施形態によれば、EGRバルブ123の制御入力lとEGRガス流量との入出力特性を学習して把握することが可能となる。そして、以降の内燃機関1の運転制御において、EGRバルブ123の実開度を最適値近傍に制御し、混合気の燃焼の不安定化を招くことなく、EGR率を理想的な割合まで高めることができる。従って、内燃機関1の燃費性能がより一層向上する。 According to this embodiment, it is possible to learn and grasp the input / output characteristics of the control input l of the EGR valve 123 and the EGR gas flow rate. Then, in the subsequent operation control of the internal combustion engine 1, the actual opening degree of the EGR valve 123 is controlled to be close to the optimum value, and the EGR ratio is increased to an ideal ratio without causing instability of combustion of the air-fuel mixture. Can be done. Therefore, the fuel efficiency of the internal combustion engine 1 is further improved.

また、実現可能なEGR率が高まることで、混合気への火花点火タイミングをMBT(Minimum advance for Best Torque)またはその近傍に設定できる運転領域が拡大する。このことは、内燃機関1の熱機械変換効率の改善だけでなく、NV(Noise and Vibration)性能の良化にも寄与し得る。 Further, by increasing the feasible EGR rate, the operating range in which the spark ignition timing to the air-fuel mixture can be set to MBT (Minimum advance for Best Torque) or its vicinity is expanded. This can contribute not only to the improvement of the thermomechanical conversion efficiency of the internal combustion engine 1 but also to the improvement of the NV (Noise and Vibration) performance.

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。各部の具体的な構成や処理の内容は、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。 The present invention is not limited to the embodiments described in detail above. The specific configuration of each part and the content of the process can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

0…制御装置(ECU)
1…内燃機関
11…気筒
12…排気ガス再循環(EGR)装置
121…EGR通路
123…EGRバルブ
13…吸気通路
132…スロットルバルブ
14…排気通路
2…電動機(発電用モータジェネレータ)
b…クランク角信号
d…吸気温・吸気圧信号
k…スロットルバルブの開度操作信号
l…EGRバルブの開度操作信号
0 ... Control device (ECU)
1 ... Internal combustion engine 11 ... Cylinder 12 ... Exhaust gas recirculation (EGR) device 121 ... EGR passage 123 ... EGR valve 13 ... Intake passage 132 ... Throttle valve 14 ... Exhaust passage 2 ... Motor (motor generator for power generation)
b ... Crank angle signal d ... Intake air temperature / intake pressure signal k ... Throttle valve opening operation signal l ... EGR valve opening operation signal

Claims (1)

排気通路を吸気通路に連通させるEGR通路と当該EGR通路を開閉するEGRバルブとを有する排気ガス再循環装置が付帯した内燃機関を制御するものであって、
電動機により内燃機関を回転駆動するモータリング中に、EGRバルブに与える制御入力と、その制御入力を与えたときの気筒に連なる吸気通路内の吸気圧力との関係を測定し、吸気圧力が目標値に収束したときの制御入力を学習する内燃機関の制御装置。
It controls an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device having an EGR passage that connects the exhaust passage to the intake passage and an EGR valve that opens and closes the EGR passage.
During motoring in which the internal combustion engine is rotationally driven by an electric motor, the relationship between the control input given to the EGR valve and the intake pressure in the intake passage connected to the cylinder when the control input is given is measured, and the intake pressure is the target value. A control device for an internal combustion engine that learns the control input when it converges to.
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