JP3852421B2

JP3852421B2 - Engine idle control device

Info

Publication number: JP3852421B2
Application number: JP2003092393A
Authority: JP
Inventors: 寛之田中; 賢司五島; 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP2004300957A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのアイドル制御装置に関し、特にエンジンの駆動力を直接アシストしたり回生したりすることができるようなハイブリッドシステムに用いて好適の、エンジンのアイドル制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５はいわゆるＩＳＡ（Integrated Starter Alternator）システムを採用したハイブリッド自動車の要部を模式的に示す図であって、エンジン２とトランスミッション６との間に電動機（モータ／ジェネレータ、以下、単にモータという）４が直列に配設されている。また、エンジン２にはスタータ１０が付設されている。
【０００３】
また、モータ４の出力軸とエンジン２の出力軸とは機械的に接続されており、モータ４が電力供給を受けて力行することにより駆動輪側へ駆動力を伝達したり、エンジン２に駆動力を付与（アシスト）するようになっている。また、モータ４を発電機として機能させることで、エンジン２の駆動力を吸収したりエンジンブレーキ相当の回生ブレーキを作用させたりすることができ、このときに電力が回生されるようになっている。
【０００４】
ところで、このようなハイブリッド電気自動車では、エンジン２のアイドル運転時にはモータ４は力行も回生も行なっておらず、したがって、アイドル運転時におけるエンジン回転数制御は、エンジンのみを搭載した通常の自動車と同様の制御となる。
以下、アイドル運転時のエンジン２のトルク制御（アイドルフィードバック制御）について説明すると、まず、エンジン２の目標トルク（目標図示平均有効圧）Ｐｉを下式（１）により設定し、この目標トルクＰｉに応じてスロットル開度（吸入空気量）を制御するようになっている。
Ｐｉ＝Ｐｅ+Ｐｆ・・・（１）
ここで、Ｐｅは目標正味平均有効圧であり、アクセル開度ＡＰＳ等に基づいて設定されるエンジン要求トルクに応じて設定される。また、Ｐｆはエンジン２のフリクションに相当する負荷トルクであって、下式（２）によって設定される。
Ｐｆ＝Ｐｆ０+Ｐｆ′+Ｐｆ_FB・・・（２）
上式（２）において、Ｐｆ０は基本負荷トルクであり、エンジン回転数Ｎｅの上昇に応じて大きくなるように設定されている。Ｐｆ′は補正負荷トルクであり、エンジン冷却水温度、エアコン等の電気負荷及びパワーステアリングなどの作動状態等に応じて設定される。また、Ｐｆ_FBはエンジン２のアイドル運転時にエンジン回転数Ｎｅが目標アイドル回転数Ｎｅｉとなるようにエンジン回転数をフィードバック制御するためのフィードバック負荷トルク（以下、ＦＢ負荷トルクという）であり、エンジン回転数Ｎｅと目標アイドル回転数Ｎｅｉとの偏差ｄＮｅ（＝Ｎｅ−Ｎｅｉ）に応じて設定され、具体的には図６に示すマップに基づき設定される。
【０００５】
なお、このアイドルフィードバック制御は、所定の開始条件が成立してエンジンがアイドル状態にあると判定されると開始され、所定の終了条件が成立してアイドル状態ではなくなった判定されると終了する。
そして、エンジン２がアイドル状態ではない通常時には、ＦＢ負荷トルクＰｆ_FBは零（Ｐｆ_FB＝０）に設定されるため、負荷トルクＰｆは、各種パラメータに応じて設定される基本負荷トルクＰｆ０及び補正負荷トルクＰｆ′との加算値によって設定される。また、エンジンがアイドル状態であるときには、墓本負荷トルクＰｆ０及び補正負荷トルクＰｆはアイドル状態と判定される直前の値に固定され、この判定直前の基本負荷トルクＰｆ０と補正負荷トルクＰｆ′との加算値にエンジン回転数偏差ｄＮｅに応じて設定されるＦＢ負荷トルクＰｆ_FBを更に加算して負荷トルクＰｆを設定している。
【０００６】
そして、上式（１）により目標トルクＰｉが設定されると、この目標トルクＰｉとエンジン回転数とをパラメータとして、図示しないマップからＥＴＶ（電子制御スロットルバルブ、いわゆるドライブバイワイヤ式スロットルバルブ）の開度が算出されて、上記ＥＴＶ開度となるようにＥＴＶアクチュエータに制御信号が出力される。これにより、吸入空気量が調整されて、実エンジン回転数が目標エンジン回転数に近づくように制御される。
【０００７】
また、アイドル回転数制御としては、上述のようなフィードバック制御以外にも、回転数の急激な変動を抑制するために点火時期補正も行なわれるがこれについては省略する。
また、上述のようなアイドル回転制御以外にも、例えば特許文献１には、ハイブリッド自動車において、アイドル時にエンジン回転数を目標回転数に一致させるべく電動機の回生トルクを制御するとともに、回生トルクの制御にともなう電動機の発電量の変化を補うべく吸入空気量を調整する技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２７６７１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにエンジン回転数偏差に応じて吸入空気量を制御するような技術では、応答性が低いという課題がある。これは、スロットルバルブ（ＥＴＶ）からエンジンの燃焼室までの吸気通路距離に起因しており、このような距離の分だけ制御が遅れるからである。
【００１０】
このため、エンジンに大きな外乱（負荷）を与えた場合、エンジン回転数の変動が大きくなる。例えば、図７（ａ）はオルタネータの発電作動により負荷が発生した場合のエンジンの回転数の変化を示す図であるが、線ａ₁に示すように、従来の技術では、負荷が発生したときのエンジン回転数の低下量が大きく、また、その後はエンジン回転数がオーバシュートして目標回転数よりも大幅に上昇してしまいエンジン回転数が変動してしまう。
【００１１】
また、図７（ｂ）はＥＴＶ開度、図７（ｃ）は目標トルクＰｉをそれぞれ示しているが、図７（ｂ），（ｃ）の線ａ₂，線ａ₃に示すように、負荷発生から速やかにＥＴＶの開度及び目標トルクＰｉは上昇しているが、上述のような応答遅れがあるため、回転数変動を抑制できない。
なお、図７（ａ）〜（ｃ）の線ｂ₁〜線ｂ₃は空気量制御のゲインを２倍にした場合の特性を示す図であるが、図示するように、このような応答遅れのあるモデルではゲインを高めてもハンチングが激しくなり、回転数変動を抑制することはできない。
【００１２】
また、特許文献１に開示された技術では、モータの回生トルクにより実回転数を目標回転数に近接させるものの、回生トルクを増減させるのみであるため、エンジン回転数が目標回転数よりも低い状態ではエンジン回転数を目標回転数に近づけることができず、エンジン回転数が目標回転数に迅速に収束しないという課題がある。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、アイドル運転時に負荷等の発生によりエンジン回転数が変動した場合にも、エンジン回転数を速やかに目標のアイドル回転数に収束させるようにするとともに、エンジン回転数を目標とするアイドル回転数に高い精度で保持できるようにした、エンジンのアイドル制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明のエンジンのアイドル制御装置は、エンジンのアイドル運転時に該エンジンの回転数が目標エンジン回転数となるようにフィードバック制御する制御手段をそなえたエンジンのアイドル制御装置において、該エンジンの出力軸に接続されて該エンジンにトルクを付与したり該エンジンの発生トルクを吸収可能な電動機と、該電動機の作動状態を制御する電動機制御手段とを有し、該電動機制御手段は、実エンジン回転数と該目標エンジン回転数との偏差に基づいて、該実エンジン回転数が該目標エンジン回転数よりも高い場合には該エンジンの発生トルクを吸収し、該実エンジン回転数が該目標エンジン回転数よりも低い場合には該出力軸にトルクを付与するように該電動機を制御し、該制御手段は、該実エンジン回転数と該目標エンジン回転数との偏差に基づき該エンジンの吸入空気量をフィードバック制御する吸入空気量制御手段をさらに有し、該エンジン回転数偏差の絶対値が所定値よりも大きいときに、該吸入空気量制御の制御ゲインを低下させることを特徴としている。
【００１５】
しがって、実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも高い場合には電動機によりエンジンのトルクが吸収されて実エンジン回転数が低下するとともに、実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも低い場合には電動機により出力軸にトルクが付与されて実エンジン回転数が上昇する。したがって、速やかにエンジン回転数を目標回転数に保持することができる。
【００１６】
また、好ましくは、該電動機制御手段と該吸入空気量制御手段とが協調して該エンジン回転数のフィードバック制御を行なうように構成する。
さらに好ましくは、該電動機制御手段は、該エンジン回転数偏差の絶対値が所定値よりも大きいときにのみ該電動機によるフィードバック制御を実行するように構成する。
【００１７】
また、該電動機制御手段は、該エンジン回転数偏差に比例して該エンジン出力軸に付与するトルク又は該エンジン出力軸から吸収するトルクの大きさを変更するように構成してもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかるエンジンのアイドル制御装置について説明すると、図１はその要部構成を示す模式的なブロック図、図２（ａ），（ｂ）いずれもその制御の特性について示す図、図３はその作用について説明するためのフローチャート、図４（ａ）〜（ｃ）はいずれもその作用及び効果について説明するためのタイムチャートである。
【００１９】
図１において、１２はハイブリッド自動車におけるエンジン２及び電動機４を制御する制御手段であって、この制御手段１２は、エンジン２に付設された電子制御スロットルバルブ（ＥＴＶ）１８の作動を制御する吸入空気量制御手段（スロットルバルブ制御手段又はＥＴＶコントローラ）１６と、上記ＥＴＶコントローラ１６に対する制御信号を設定するとともにエンジン全体の作動を制御するエンジン制御手段（エンジンコントロールユニット：ＥＣＵ）１４と、電動機〔モータ／ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）又は単にモータという〕４の作動状態を制御する電動機制御手段（モータコントローラユニット：ＭＣＵ）２０とから構成されている。
【００２０】
また、本実施形態においては、ハイブリッド自動車は、従来技術の欄で図５を用いて説明したようなＩＳＡ（Integrated Starter Alternator）システムが適用されている。すなわち、モータ４の出力軸とエンジン２の出力軸とが機械的に接続され、ＭＣＵ２０によりモータ４の作動状態を制御することによりエンジン２や駆動輪側にトルクを付与したり、エンジン２の発生トルクを吸収（回生）することができるようになっている。なお、このエンジン２の出力軸とモータ４の出力軸との間に動力伝達を遮断可能なクラッチを設け、このクラッチによりモータ４からエンジン２への動力伝達を遮断した状態でモータ４からの動力のみを駆動輪側へ伝達できるように構成してもよい。
【００２１】
また、ＥＣＵ１４にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ２１、エンジン２の冷却水温度を検出する水温センサ２２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２３、及びエアコンのオンオフを検出するエアコンスイッチ２４が接続されている。
また、ＥＣＵ１４内には、図示するように、平均回転数算出手段２６，点火時期補正量設定手段２８，目標回転数設定手段３０，Ｐｅ設定手段３１，Ｐｆ設定手段３２，Ｐｉ設定手段３４及びＥＴＶ開度設定手段３６等が設けられている。
【００２２】
このうち、平均回転数算出手段２６は、エンジン回転数センサ２１から得られる瞬間的なエンジン回転数（瞬間Ｎｅ）に基づいて、実エンジン回転数としての平均回転数（平均Ｎｅ）を算出するものであって、例えば５０ｍｓ当たりの平均回転数が算出されるようになっている。
また、点火時期補正量設定手段２８は、エンジン２のアイドル運転時の回転数変動に対して安定化を図るべく点火時期を補正するものであって、上記平均回転数算出手段２６で算出された平均Ｎｅとエンジン回転数センサ２１で検出された瞬間Ｎｅとの偏差ｄＮｅ₁（＝平均Ｎｅ−瞬間Ｎｅ）に基づいて、点火時期の進角量又は遅角量を設定するようになっている。
【００２３】
具体的には、点火時期補正量設定手段２８には、例えば図２（ｂ）に示すような点火時期補正量設定マップが設けられており、アイドル運転時には、このマップにより回転数偏差ｄＮｅ₁に基づいて点火時期補正量が設定されるようになっている。
ここで、この点火時期補正量設定マップは、回転数偏差ｄＮｅ₁＞０であれば回転数偏差ｄＮｅ₁の大きさに応じて点火時期を進角させ、ｄＮｅ₁＜０であれば回転数偏差ｄＮｅ₁の大きさに応じて点火時期を遅角させるようになっている。なお、点火時期を過度に進角又は遅角させるとかえってアイドル回転が不安定になるため、図２（ｂ）に示すように、この点火時期補正マップでは点火時期補正量は−５〜＋５ｄｅｇの範囲に制限されている。なお、このような点火時期の補正を点火変調制御という。
【００２４】
そして、エンジン２のアイドル運転時に点火時期補正量設定手段２８で点火時期補正量が設定されると、この補正量に基づいてエンジン２の点火プラグの点火時期が補正されるようになっている。
次に、目標回転数設定手段３０について説明すると、この目標回転数設定手段３０は、アイドル運転時の目標アイドル回転数（目標アイドルＮｅｉ）を設定するものであって、主に水温センサ２２で得られる冷却水温度と、エアコンスイッチ２４で得られるエアコンのオンオフ（コンプレッサのオンオフ）情報とに基づいて目標アイドルＮｅｉを設定するようになっている。
【００２５】
また、上述したように、ＥＣＵ１４には、Ｐｅ設定手段３１，Ｐｆ設定手段３２，Ｐｉ設定手段３４及びＥＴＶ開度設定手段３６が設けられ、Ｐｅ設定手段３１で設定された目標正味平均有効圧Ｐｅと、Ｐｆ設定手段３２で設定された負荷トルクＰｆとに基づき、Ｐｉ設定手段で目標トルク（目標図示平均有効圧）Ｐｉが設定され、Ｐｉ設定手段３４によって設定された目標トルクＰｉに応じてＥＴＶ開度設定手段３６でＥＴＶ１８の開度が設定されるようになっている。これにより、エンジン２の出力トルクが車両の走行状態や運転状態等に応じて設定される目標トルクＰｉとなるように吸入空気量が調整されるようになっている。
【００２６】
Ｐｅ設定手段３１は、制御手段１２内のエンジン要求トルク設定手段５２で設定されるエンジン要求トルクＴｅに応じて目標トルクＰｅを設定するものである。このエンジン要求トルクＴｅは、制御手段１２に設けられた走行要求トルク設定手段５１においてアクセル開度センサ２３からのアクセル開度に応じて設定される走行要求トルクに基づき設定されるようになっている。
【００２７】
また、Ｐｆ設定手段３２は、上述の従来技術でも述べたように、エンジン２のフリクションに相当する負荷トルクＰｆを設定するものであり、エンジン回転数Ｎｅに応じて基本負荷トルクＰｆ０を設定するとともに、冷却水温度，電気負荷やパワーステアリングなどの作動状態などに応じて補正負荷トルクＰｆ′を設定し、さらにエンジン２のアイドル運転時にエンジン回転数Ｎｅが目標アイドル回転数Ｎｅｉとなるようにエンジン回転数をフィードバック制御するためのＦＢ負荷トルクＰｆ_FBを設定して、下式（２）に基づき負荷トルクＰｆを設定するようになっている。
【００２８】
Ｐｆ＝Ｐｆ０+Ｐｆ′+Ｐｆ_FB・・・（２）
上記のＦＢ負荷トルクＰｆ_FBは、エンジン２がアイドル状態のときにエンジン回転数Ｎｅと目標アイドル回転数Ｎｅｉとの偏差ｄＮｅ２（＝Ｎｅ−Ｎｅｉ）に基づいて設定されるようになっており、具体的には図６に示すマップに基づき設定されるようになっている。
【００２９】
したがって、エンジン２がアイドル状態であるときには、エンジン回転数Ｎｅが目標アイドル回転数Ｎｅｉとなるようにフイードバック制御される。そして、このアイドルフィードバック制御時には、積分ゲインＫ_FBに応じて算出されるＦＢ負荷トルクＰｆ_FBに基づきフィードバック制御が実行される。このフィードバック積分ゲインＫ_FBは、目標回転数設定手段３０で設定された目標Ｎｅと、平均回転数算出手段２６で算出された平均Ｎｅとの偏差ｄＮｅ２（＝目標Ｎｅｉ−平均Ｎｅ）に応じて設定されるものであって、偏差ｄＮｅ２＞０（つまり目標アイドル回転数Ｎｅｉ＞平均回転数Ｎｅ）のときには正の値となるように、偏差ｄＮｅ２＜０（つまり目標アイドル回転数Ｎｅｉ＜平均回転数Ｎｅ）のときには負の値となるように設定されている。
【００３０】
また、積分ゲインＫ_FBは、偏差ｄＮｅ₂の大きさ（絶対値）が所定値より小さい範囲（例えば−１００〜１００ｒｐｍの範囲）では、これ以外の範囲にあるときよりも制御ゲインが大きくなるように設定されている。換言すると、｜ｄＮｅ₂｜が所定値以上の範囲では、所定値未満のときに比べて傾きが小さくなるように積分ゲインＫ_FBの特性が設定されているのである。
【００３１】
これは、詳しくは後述するが、｜ｄＮｅ₂｜が所定値以上の領域（すなわち、エンジン回転数が目標回転数に対して大幅に変動した場合）においては、モータ４を回転数偏差ｄＮｅ₂に応じて力行又は回生作動させて、エンジン２の回転数を目標回転数に近づけるような制御が実行されるからである。つまり、｜ｄＮｅ₂｜が所定値以上の領域では、主に応答性の高いモータ４の作動状態を制御することでエンジン２のアイドル回転のフィードバック制御を行ない、エンジントルク制御でのアイドルフィードバック制御におけるＦＢ負荷トルクＰｆ_FBの制御ゲインを低下させることでＥＴＶ１８によるフィードバック制御の割合を低下させているのである。
【００３２】
また、｜ｄＮｅ₂｜が所定値未満の領域においては、モータ４によるアイドル制御は実行されないようになっており、この場合には従来と同様に空気量の補正でアイドルフィードバック制御を行なうようになっている。また、この領域においては積分ゲインＫ_FBの傾きは従来と同様の傾き（図６参照）に設定されている。
【００３３】
そして、このようにして目標トルクＰｉが設定されると、ＥＴＶ開度設定手段３６において、現在の回転数Ｎｅと上記目標トルクＰｉとをパラメータとするマップからＥＴＶ１８の開度が設定されるようになっている。
また、ＥＴＶコントローラ１６では、上記ＥＴＶ開度設定手段３６で設定された開度となるように図示しないＥＴＶアクチュエータを制御するようになっている。つまり、ＥＴＶコントローラ１６では、ＥＴＶ開度設定手段３６で設定された開度と現在の実ＥＴＶ開度との偏差に基づいて、これらの開度の偏差が０となるようにＥＴＶアクチュエータをフィードバック制御するようになっている。
【００３４】
次に、ＭＣＵ２０によるモータ４の制御について説明すると、このＭＣＵ２０には、モータ４に対するトルク（出力トルク又は吸収トルク）を設定するＭ／Ｇトルク設定手段（電動機トルク設定手段）３８と、上記Ｍ／Ｇトルク設定手段３８で設定されたトルクを出力するようにモータ４への電流値を設定する電流値設定手段４０を有している。
【００３５】
Ｍ／Ｇトルク設定手段３８は、モータ要求トルク設定手段５３で設定されたモータ要求トルクＴｍに応じてモータ４に対するトルクを設定するものである。このモータ要求トルクＴｍは、走行要求トルク設定手段５１で設定された走行要求トルクＴｒ及びエンジン要求トルク設定手段５２で設定されたエンジン要求トルクＴｅに基づき設定される（Ｔｍ＝Ｔｒ−Ｔｅ）。
【００３６】
そして、電流値設定手段４０で設定された電流値に応じてモー夕４が作動制御されることにより、モータ４は、発生するトルクを駆動輪側へ出力したりエンジン２の出力軸に付与したり、エンジン２や駆動輸側から伝達される動力を吸収するように作動される。
本実施形態におけるＭ／Ｇトルク設定事段３８は、エンジン２のアイドル状態でアイドルフィードバック制御が実施される際に、エンジン回転数の偏差ｄＮｅ２に応じてトルク制御を行うようになっている。つまり、エンジン２の出力軸にトルクを付与したり該エンジンから出力されるトルクを吸収することにより、エンジン２のアイドル回転のフィードハック制御を行うようになっている。
【００３７】
具体的には、Ｍ／Ｇトルク設定手段３８には、ＥＣＵ１４の目標回転数設定手段３０で設定されたエンジン２の目標アイドルＮｅｉと、平均回転数算出手段２６で算出されたエンジン２の平均Ｎｅとの偏差ｄＮｅ₂が入力されるようになっており、Ｍ／Ｇトルク設定手段３８では、上記偏差ｄＮｅ₂に基づいてモータ４のトルクのゲイン（比例ゲイン）Ｋ_Mを設定するようになっている。
【００３８】
また、Ｍ／Ｇトルク設定手段３８には、図２（ａ）に線ｄで示すような特性を有するマップが設けられており、このマップに基づいて、偏差ｄＮｅ₂に応じたゲインＫ_Mが設定されるようになっている。そして、設定されたゲインＫ_M に偏差ｄＮｅ₂を乗算して補正トルクが設定されるようになっている。ここで、このマップは、図示するように、回転数偏差ｄＮｅ₂の大きさ（絶対値）が所定値より小さい範囲（例えば−１００〜１００ｒｐｍの範囲）では、ゲインＫ_M を設定せず（ゲインＫ_M ＝０，したがってＭ／Ｇトルク＝０）、エンジン２のアシストも回生も行わないようになっている。これは、このような回転数偏差の小さい領域においてもトルクを設定すると、アイドル運転時にモータ４が常時作動する、或いは長期間に亘って作動することが考えられ、バッテリのＳＯＣ（残存容量）の低下を招くおそれがあるからである。また、このような回転数偏差の小さい領域ではＥＴＶ１８による空気量制御で十分対応可能だからである。
【００３９】
一方、回転数偏差ｄＮｅ₂の絶対値が所定値よりも大きい領域では、この偏差ｄＮｅ₂比例してゲインＫ_M補正量が設定されるようになっている。例えば、ｄＮｅ₂＞１００ｒｐｍであれば、モータトルクとして偏差ｄＮｅ₂に応じた力行トルクを設定し、モータ４によりエンジン２の出力軸に上記モータトルクを付与してエンジン回転数を高めるようになっている。また、ｄＮｅ₂＜−１００ｒｐｍであれば、モータトルクとして偏差ｄＮｅ₂に応じた回生トルクを設定し、モータ４を発電機として作動させることによりエンジン２の発生トルクを吸収してエンジン回転数を低下させるようになっている。
【００４０】
そして、電流値設定手段４０では、Ｍ／Ｇトルク設定手段３８で設定されたモータトルクとなるようにモータ４への電流値を設定し、図示しないインバータ等を制御するようになっている。
ところで、アイドルフィードバック制御時に、このＭ／Ｇトルク設定手段３８で設定されるモータトルクのゲインＫ_M は、フィードバック制御の比例ゲインとして作用するが、比例項のみのフィードバック制御では、現実的には目標値に対する偏差を完全になくすことはできない。一方、ＥＣＵ１４のＰｆ設定手段３２で設定されるＦＢ負荷トルクＰｆ_FBは積分ゲインＫ_FBに基づき設定されるので、目標値との間に偏差が生じた場合には、この偏差の積分値を０にするように作用する。
【００４１】
そこで、図２（ａ）に示すように、｜ｄＮｅ₂｜が所定値以上の領域では、偏差ｄＮｅ₂に応じたモータ４のトルクを設定しながら、ＦＢ負荷トルクＰｆ_FBの積分ゲインＫ_FBについては一定の制限値に固定するのではなく、｜ｄＮｅ₂｜が所定値以内の領域よりも緩やかな傾きとなるように設定しているのである。
そして、このように設定することにより、実エンジン回転数（平均Ｎｅ）が目標アイドルＮｅｉに対して大きく変動した場合には、Ｍ／Ｇトルク設定手段３８で設定されたトルク（比例ゲイン）を用いてモータ４を制御することにより、モータ４によるアシスト又は回生が行なわれて、エンジン回転数が速やかに目標アイドルＮｅｉに近づくこととなり、また、このような比例項のみでは完全に解消できない最終的な回転数偏差が、ＦＢ負荷トルクＰｆ_FB（積分ゲインＫ_FB）の作用により解消されるようになっている。
【００４２】
本発明の一実施形態に係るエンジンのアイドル制御装置は上述のように構成されているので、エンジン２のアイドル運転時には、モータ４とＥＴＶ１８とが協調してエンジン回転数のフィードバック制御を実行し、エンジン回転数が目標回転数に保持される。
以下、図３に示すフローチャートを用いてアイドルフィードバック制御の作用について説明すると、本装置は、アイドル回転数制御として、ＥＴＶ１８の空気量制御とモータ４のトルク制御とを協調して行なうため、図示するように、ＥＣＵ１４側での制御（ＥＴＶ１８による空気量制御）とＭＣＵ２０側での制御（モータ４によるトルク制御）とが並行して行なわれる。なお、図中ステップＳ１〜Ｓ６がＥＣＵ１４側での制御、ステップＳ１１〜Ｓ１４がＳＭＵ２０側の制御である。
【００４３】
最初にＥＣＵ１４側の制御について説明すると、まず、水温やエアコンの作動情報に基づいて目標アイドルＮｅｉを演算又は設定するとともに、この情報をＭＣＵ２０側に送信し（ステップＳ１）、次にエンジン回転数センサ２１からの情報に基づいて平均Ｎｅを算出する（ステップＳ２）。そして、上記の目標アイドルＮｅｉと平均Ｎｅとから回転数偏差ｄＮｅ₂を算出し（ステップＳ３）、この偏差ｄＮｅ₂に基づいてＦＢ負荷トルクＰｆ_FBを設定する（ステップＳ４）。
【００４４】
そして、このＦＢ負荷トルクＰｆ_FBを含めてエンジン２のフリクションに応じて設定される負荷トルクＰｆと、エンジン２の筒内の目標正味平均有効圧Ｐｅとから、目標トルクＰｉを算出する（ステップＳ５）。また、このトルク目標トルクＰｉと現在のエンジン回転数とからＥＴＶの開度を設定して、このＥＴＶ開度となるようにＥＴＶ１８のアクチュエータがフィードバック制御される。なお、ＥＴＶ１８開度は、アクチュエータの機械的な制約等により本実施形態では例えば１秒ごと補正される。
【００４５】
次に、ＥＣＵ２０側の制御について説明すると、まず、ＥＣＵ１４から送信された目標アイドルＮｅｉを受信する（ステップＳ１１）。次に平均回転数Ｎｅを算出し（ステップＳ１２）、上記の目標アイドルＮｅｉと平均Ｎｅとから回転数偏差ｄＮｅ₂を算出する（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１２及びＳ１３については、目標アイドルＮｅｉと同様にＥＣＵ１４からの情報を受信することで平均Ｎｅ及び回転数偏差ｄＮｅ₂を得るようにしてもよい。
【００４６】
その後、この偏差ｄＮｅ₂に基づいてモータ４のトルクを設定し、このトルクとなるようにモータ４の作動が制御される（ステップＳ１４）。なお、モータ４は高精度で制御が可能であり、本実施形態では例えば１０ｍｓごと制御される。そして、このような協調制御を実行することにより、エンジン２のアイドル回転数を高い精度で目標アイドルＮｅｉに保持できるとともに、エンジン２に大きな負荷が作用した場合にも、速やかにエンジン回転数を目標回転数に復帰させることができる。
【００４７】
また、上述のようなＥＴＶ１８による空気量とモータ４による補正トルクとの協調制御以外にも、アイドル運転時には、図２（ｂ）に示すマップに基づいて点火変調制御が実行され、これにより、回転数の急変動が極力抑制されて安定化が図られる。
ここで、図４（ａ）〜（ｂ）はそれぞれエンジンの回転数の変化，モータ４に対する補正トルク及びＥＴＶ１８の開度変化を示す図であって、線ｅ₁，ｅ₂はそれぞれ協調制御を実行しない場合の特性を示しており、図７における線ａ₁，ａ₂と同じである。また、線ｆ₁，ｆ₂は本実施形態の協調制御を実行した場合の特性を示している。
【００４８】
まず、図４（ａ）に示すように、アイドル運転中にオルタネータ負荷が発生すると、この負荷によりエンジン回転数が低下するが、目標アイドル回転数との偏差が所定値（１００ｒｐｍ）以上となると、本実施形態では、図２（ａ）に示すマップに基づいてモータ４に対するトルクが設定され〔図４（ｂ）参照〕、この結果、エンジン２がモータ４によりアシストされて、図４（ａ）の線ｆ₁に示すようにエンジン回転数の低下量を従来よりも大幅に少なくすることができる。
【００４９】
また、モータ４でエンジン回転数をアシストする分だけ、従来技術に対して空気量制御に依存する割合が低下するため、図４（ｃ）に線ｅ₂，ｆ₂で示すように、従来の特性と比較してＥＴＶ１８の開度変化が低下することになる。
また、エンジン回転数Ｎｅと目標アイドル回転数Ｎｅｉとの偏差が所定値以内になると、図２（ａ）のマップに示すように、モータ４のトルクが０に設定されて、従来技術と同様にＥＴＶ１８による空気量制御でエンジン回転数がフィードバック制御される。これにより、モータ４が頻繁に作動するような事態を回避できバッテリのＳＯＣ低下を防止できる。
【００５０】
また、モータ４は応答性が高いので、モータ４の作動後にエンジン回転数がオーバシュートするようなこともなく、したがって、図４（ａ）に示すように、エンジン回転数変動を抑制しながらエンジン回転数を速やかに目標アイドルＮｅｉに復帰させることができる。
さらに、本実施形態では、エンジン回転数偏差ｄＮｅ₂に対して線形の特性でモータ４のトルクを設定しているので、制御自体も容易なものとすることができる。
【００５１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば上記の実施形態においては、本発明をいわゆるＩＳＡタイプのハイブリッド自動車に適用した場合について説明したが、本発明はハイブリッド自動車のみに適用されるものではなく、少なくともモータとエンジンとの出力軸が接続されたエンジンに広く適用できる。なお、この場合モータの出力軸とエンジンの出力軸が直接接続されたもの以外にも、例えばギアやベルト等の出力伝達手段を介して接続されたものを含むのは言うまでもない。また、モータとエンジンとの間にクラッチ等の駆動力断接手段が設けられているようなシステムにも当然適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のエンジンのアイドル制御装置によれば、実エンジン回転数と目標エンジン回転数との偏差に基づいて、実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも大きい場合にはエンジンの発生トルクを吸収し、実エンジン回転数が該目標エンジン回転数よりも小さい場合には出力軸にトルクを付与するように電動機を制御するので、アイドル運転時にエンジンに負荷等が発生してエンジン回転数が変動した場合にも、エンジン回転数を速やかに目標のアイドル回転数に収束させることができる利点があるほか、エンジン回転数をアイドル回転数に高い精度で保持することができる利点がある。
さらに、エンジン回転数偏差の絶対値が所定値よりも大きいときに、吸入空気量制御の制御ゲインを低下させるので、エンジン回転数偏差が大きい領域では主に応答性に優れた電動機により回転数偏差が吸収されることになり、これによりエンジン回転数を速やかに目標のアイドル回転に近づけることができる利点がある（請求項１）。
【００５３】
また、電動機制御手段と吸入空気量制御手段とが協調してエンジン回転数のフィードバック制御を行なうので、吸入空気量制御手段のみで制御していた場合に比べて制御の応答遅れを解消することができる。したがって、アイドル運転時の負荷発生時におけるのエンジン回転数の大幅な低下を抑制することができ、また、その後の応答遅れに起因するオーバシュートを解消でき、エンジン回転数の変動を抑制することができる利点がある（請求項２）。
【００５４】
また、エンジン回転数偏差の絶対値が所定値よりも大きいときにのみ電動機によるフィードバック制御を実行するので、アイドル運転時に電動機が常時作動する或いは長期間に亘って作動するような事態を回避でき、バッテリのＳＯＣ低下を極力抑制することができる利点がある（請求項３）。
【００５５】
また、エンジン回転数偏差に比例してエンジン出力軸に付与するトルク又はエンジン出力軸から吸収するトルクの大きさを変更するので、制御を容易なものとすることができるという利点がある（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるエンジンのアイドル制御装置の要部構成を示す模式的なブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるエンジンのアイドル制御装置の制御の特性について示す図であって、（ａ）はエンジン回転数のフィードバック制御について説明する図、（ｂ）は点火変調制御の特性について説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるエンジンのアイドル制御装置の作用について説明するためのフローチャートである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はいずれも本発明の一実施形態にかかるエンジンのアイドル制御装置の作用及び効果について説明するためのタイムチャートである。
【図５】いわゆるＩＳＡ（Integrated Starter Alternator）システムを採用したハイブリッド自動車の要部を模式的に示す図である。
【図６】一般的な空気量制御におけるエンジンの負荷（フリクション）に応じた補正量の特性を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はいずれも一般的な空気量制御の作用及び課題について説明するための図である。
【符号の説明】
２エンジン
４モータ又はモータジェネレータ（電動機）
１２制御手段
１６ＥＴＶコントローラ（吸入空気量制御手段）
２０ＭＣＵ又はモータコントローラユニット（電動機制御手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine idle control device, and more particularly to an engine idle control device suitable for use in a hybrid system capable of directly assisting or regenerating the driving force of an engine.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a diagram schematically showing a main part of a hybrid vehicle employing a so-called ISA (Integrated Starter Alternator) system, and an electric motor (motor / generator, hereinafter simply referred to as a motor) between the engine 2 and the transmission 6. 4 are arranged in series. Further, a starter 10 is attached to the engine 2.
[0003]
Further, the output shaft of the motor 4 and the output shaft of the engine 2 are mechanically connected, and the motor 4 receives power supply and performs powering to transmit driving force to the driving wheel side or drive to the engine 2. Power is given (assist). Further, by causing the motor 4 to function as a generator, it is possible to absorb the driving force of the engine 2 or to apply a regenerative brake equivalent to the engine brake, and at this time, electric power is regenerated. .
[0004]
By the way, in such a hybrid electric vehicle, the motor 4 does not perform power running or regeneration when the engine 2 is idling, and therefore, engine speed control during idling is the same as that of a normal vehicle equipped with only the engine. It becomes control of.
Hereinafter, torque control (idle feedback control) of the engine 2 during idling will be described. First, a target torque (target indicated mean effective pressure) Pi of the engine 2 is set by the following equation (1), and the target torque Pi is set. Accordingly, the throttle opening (intake air amount) is controlled.
Pi = Pe + Pf (1)
Here, Pe is the target net average effective pressure, and is set according to the engine required torque set based on the accelerator opening APS and the like. Pf is a load torque corresponding to the friction of the engine 2 and is set by the following equation (2).
Pf = Pf0 + Pf ′ + Pf_FB... (2)
In the above equation (2), Pf0 is the basic load torque, and is set to increase as the engine speed Ne increases. Pf ′ is a corrected load torque, and is set according to the engine coolant temperature, the electric load of the air conditioner, the operating state of the power steering, and the like. Pf_FBIs a feedback load torque (hereinafter referred to as FB load torque) for feedback control of the engine speed such that the engine speed Ne becomes the target idle speed Nei during idling of the engine 2, and the engine speed Ne and the target It is set according to the deviation dNe (= Ne−Nei) from the idle rotation speed Nei, and specifically, is set based on the map shown in FIG.
[0005]
The idle feedback control is started when it is determined that a predetermined start condition is satisfied and the engine is in the idle state, and is ended when it is determined that the predetermined end condition is satisfied and the engine is no longer in the idle state.
When the engine 2 is not in an idle state, the FB load torque Pf_FBIs zero (Pf_FB= 0), the load torque Pf is set by an addition value of the basic load torque Pf0 and the corrected load torque Pf ′ set according to various parameters. Further, when the engine is in an idle state, the tombstone load torque Pf0 and the corrected load torque Pf are fixed to values immediately before the determination of the idle state, and the basic load torque Pf0 and the corrected load torque Pf ′ immediately before the determination are determined. FB load torque Pf set according to engine speed deviation dNe to the added value_FBAre further added to set the load torque Pf.
[0006]
When the target torque Pi is set by the above equation (1), the ETV (electronically controlled throttle valve, so-called drive-by-wire throttle valve) is opened from a map (not shown) using the target torque Pi and the engine speed as parameters. The degree is calculated, and a control signal is output to the ETV actuator so that the ETV opening is obtained. Thus, the intake air amount is adjusted, and control is performed so that the actual engine speed approaches the target engine speed.
[0007]
Further, as idle speed control, in addition to the feedback control as described above, ignition timing correction is also performed in order to suppress rapid fluctuations in the speed, but this is omitted.
In addition to the idle rotation control as described above, for example, in Patent Document 1, in a hybrid vehicle, the regenerative torque of the electric motor is controlled so that the engine rotation speed matches the target rotation speed during idling, and the regenerative torque control is performed. A technique for adjusting the amount of intake air to compensate for the change in the amount of power generated by the motor is disclosed.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-27671 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a problem that the technology that controls the intake air amount according to the engine speed deviation as described above has low responsiveness. This is because the intake passage distance from the throttle valve (ETV) to the combustion chamber of the engine is delayed, and control is delayed by this distance.
[0010]
For this reason, when a large disturbance (load) is given to the engine, the fluctuation of the engine speed increases. For example, FIG. 7A is a diagram showing changes in the engine speed when a load is generated by the power generation operation of the alternator.₁As shown in FIG. 4, in the conventional technology, the amount of decrease in the engine speed when a load is generated is large, and thereafter, the engine speed overshoots and significantly increases above the target speed, causing the engine speed to increase. The number will fluctuate.
[0011]
7 (b) shows the ETV opening, and FIG. 7 (c) shows the target torque Pi. The line a in FIGS. 7 (b) and 7 (c)₂, Line a_ThreeAs shown in FIG. 3, the ETV opening and the target torque Pi increase immediately after the load is generated. However, since there is a response delay as described above, fluctuations in the rotational speed cannot be suppressed.
Note that the line b in FIGS.₁~ Line b_ThreeShows the characteristics when the air flow control gain is doubled, but as shown in the figure, in the model with such a response delay, hunting becomes intense even if the gain is increased, and fluctuations in the rotational speed are suppressed. I can't do it.
[0012]
In the technique disclosed in Patent Document 1, although the actual rotational speed is brought close to the target rotational speed by the regenerative torque of the motor, the engine rotational speed is lower than the target rotational speed because only the regenerative torque is increased or decreased. However, there is a problem that the engine speed cannot be brought close to the target speed and the engine speed does not quickly converge to the target speed.
[0013]
The present invention has been devised in view of such problems, and even when the engine speed fluctuates due to the occurrence of a load or the like during idle operation, the engine speed can be quickly converged to the target idle speed. In addition, an object of the present invention is to provide an engine idle control device capable of maintaining the engine rotation speed at a target idle rotation speed with high accuracy.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  For this reason, the engine idle control device of the present invention is an engine idle control device provided with control means for performing feedback control so that the engine speed becomes the target engine speed during engine idle operation. An electric motor connected to the output shaft and capable of applying torque to the engine or absorbing the generated torque of the engine; and electric motor control means for controlling an operating state of the electric motor, the electric motor control means being an actual engine Based on the deviation between the rotational speed and the target engine rotational speed, if the actual engine rotational speed is higher than the target engine rotational speed, the generated torque of the engine is absorbed, and the actual engine rotational speed is the target engine rotational speed. The motor is controlled so as to apply torque to the output shaft when the rotational speed is lower.The control means further includes intake air amount control means for feedback controlling the intake air amount of the engine based on a deviation between the actual engine speed and the target engine speed, and the absolute value of the engine speed deviation is absolute. When the value is larger than a predetermined value, the control gain of the intake air amount control is reduced.It is characterized by that.
[0015]
Therefore, when the actual engine speed is higher than the target engine speed, the engine torque is absorbed by the electric motor to reduce the actual engine speed, and the actual engine speed is lower than the target engine speed. In this case, torque is applied to the output shaft by the electric motor, and the actual engine speed increases. Therefore, the engine speed can be quickly maintained at the target speed.
[0016]
  Also preferablyTheThe motor control means and the intake air amount control means are configured to perform feedback control of the engine speed in cooperation with each other.
  More preferably, the motor control means is configured to execute feedback control by the motor only when the absolute value of the engine speed deviation is larger than a predetermined value.
[0017]
  MaThe motor control means may be configured to change the magnitude of the torque applied to the engine output shaft or the torque absorbed from the engine output shaft in proportion to the engine speed deviation.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an engine idle control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of the main part, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) both show the control thereof. FIG. 3 is a flow chart for explaining the action, and FIGS. 4A to 4C are time charts for explaining the action and effects.
[0019]
In FIG. 1, reference numeral 12 denotes control means for controlling the engine 2 and the electric motor 4 in the hybrid vehicle. The control means 12 controls intake air for controlling the operation of an electronically controlled throttle valve (ETV) 18 attached to the engine 2. A quantity control means (throttle valve control means or ETV controller) 16, an engine control means (engine control unit: ECU) 14 for setting a control signal for the ETV controller 16 and controlling the operation of the entire engine, an electric motor [motor / The motor control means (motor controller unit: MCU) 20 that controls the operating state of the generator (M / G) or simply motor) 4 is configured.
[0020]
In this embodiment, the hybrid vehicle employs an ISA (Integrated Starter Alternator) system as described with reference to FIG. That is, the output shaft of the motor 4 and the output shaft of the engine 2 are mechanically connected, and the MCU 20 controls the operating state of the motor 4 to apply torque to the engine 2 and the drive wheels, Torque can be absorbed (regenerated). A clutch capable of interrupting power transmission is provided between the output shaft of the engine 2 and the output shaft of the motor 4, and the power from the motor 4 is cut off from the power transmission from the motor 4 to the engine 2 by this clutch. Alternatively, it may be configured to transmit only to the drive wheel side.
[0021]
The ECU 14 includes an engine speed sensor 21 that detects the engine speed, a water temperature sensor 22 that detects the coolant temperature of the engine 2, an accelerator position sensor 23 that detects the accelerator position, and an air conditioner that detects whether the air conditioner is on or off. A switch 24 is connected.
Further, in the ECU 14, as shown in the figure, an average engine speed calculating means 26, an ignition timing correction amount setting means 28, a target engine speed setting means 30, a Pe setting means 31, a Pf setting means 32, a Pi setting means 34 and an ETV. Opening setting means 36 and the like are provided.
[0022]
Among these, the average engine speed calculation means 26 calculates an average engine speed (average Ne) as the actual engine speed based on the instantaneous engine speed (instantaneous Ne) obtained from the engine speed sensor 21. For example, the average rotation speed per 50 ms is calculated.
The ignition timing correction amount setting means 28 corrects the ignition timing so as to stabilize the engine 2 when the engine 2 is idling, and is calculated by the average speed calculation means 26. Deviation dNe between the average Ne and the instantaneous Ne detected by the engine speed sensor 21₁Based on (= average Ne−instantaneous Ne), the advance amount or retard amount of the ignition timing is set.
[0023]
Specifically, the ignition timing correction amount setting means 28 is provided with an ignition timing correction amount setting map, for example, as shown in FIG.₁Based on this, the ignition timing correction amount is set.
Here, the ignition timing correction amount setting map shows the rotational speed deviation dNe.₁If> 0, the rotational speed deviation dNe₁The ignition timing is advanced according to the magnitude of dNe₁If <0, the rotational speed deviation dNe₁The ignition timing is retarded according to the magnitude of. Since the idling rotation becomes unstable if the ignition timing is excessively advanced or retarded, the ignition timing correction amount is -5 to +5 deg in this ignition timing correction map as shown in FIG. Limited to range. Such correction of the ignition timing is called ignition modulation control.
[0024]
When the ignition timing correction amount is set by the ignition timing correction amount setting means 28 during idling of the engine 2, the ignition timing of the spark plug of the engine 2 is corrected based on this correction amount.
Next, the target rotational speed setting means 30 will be described. The target rotational speed setting means 30 sets a target idle rotational speed (target idle Nei) during idle operation, and is obtained mainly by the water temperature sensor 22. The target idle Nei is set based on the cooling water temperature obtained and the air conditioner on / off information (compressor on / off information) obtained by the air conditioner switch 24.
[0025]
Further, as described above, the ECU 14 is provided with the Pe setting means 31, the Pf setting means 32, the Pi setting means 34, and the ETV opening setting means 36, and the target net average effective pressure Pe set by the Pe setting means 31. Based on the load torque Pf set by the Pf setting means 32, the target torque (target indicated mean effective pressure) Pi is set by the Pi setting means, and the ETV is set according to the target torque Pi set by the Pi setting means 34. The opening of the ETV 18 is set by the opening setting means 36. Thus, the intake air amount is adjusted so that the output torque of the engine 2 becomes the target torque Pi set in accordance with the running state, driving state, etc. of the vehicle.
[0026]
The Pe setting means 31 is for setting the target torque Pe according to the engine required torque Te set by the engine required torque setting means 52 in the control means 12. This required engine torque Te is set based on the required travel torque set according to the accelerator opening from the accelerator opening sensor 23 in the required travel torque setting means 51 provided in the control means 12. .
[0027]
The Pf setting means 32 sets the load torque Pf corresponding to the friction of the engine 2 as described in the above prior art, and sets the basic load torque Pf0 according to the engine speed Ne. Then, the correction load torque Pf ′ is set according to the cooling water temperature, the electric load, the operating state of the power steering, etc., and the engine speed Ne is set to the target idle speed Nei when the engine 2 is idling. FB load torque Pf for feedback control of number_FBAnd the load torque Pf is set based on the following equation (2).
[0028]
Pf = Pf0 + Pf ′ + Pf_FB... (2)
The above FB load torque Pf_FBIs set based on the deviation dNe2 (= Ne−Nei) between the engine speed Ne and the target idle speed Nei when the engine 2 is in an idle state. Specifically, FIG. It is set based on the map.
[0029]
Therefore, when the engine 2 is in an idle state, feedback control is performed so that the engine speed Ne becomes the target idle speed Nei. During this idle feedback control, the integral gain K_FBFB load torque Pf calculated according to_FBBased on the above, feedback control is executed. This feedback integral gain K_FBIs set in accordance with a deviation dNe2 (= target Nei−average Ne) between the target Ne set by the target rotation speed setting means 30 and the average Ne calculated by the average rotation speed calculation means 26. When the deviation dNe2 <0 (that is, the target idle speed Nei <average speed Ne), a negative value is obtained. It is set to become.
[0030]
Also, integral gain K_FBIs the deviation dNe₂In a range where the magnitude (absolute value) is smaller than a predetermined value (for example, a range of −100 to 100 rpm), the control gain is set to be larger than that in a range other than this range. In other words, | dNe₂In the range where │ is greater than or equal to a predetermined value, the integral gain K is set so that the slope becomes smaller than when it is less than the predetermined value._FBThe characteristic of is set.
[0031]
This will be described in detail later, but | dNe₂In a region where | is equal to or greater than a predetermined value (that is, when the engine speed fluctuates significantly with respect to the target speed), the motor 4 is rotated by the speed deviation dNe₂This is because control is performed so that the engine 2 is brought into power running or regenerative operation so that the rotational speed of the engine 2 approaches the target rotational speed. That is, | dNe₂In the region where | is greater than or equal to a predetermined value, feedback control of the idle rotation of the engine 2 is performed mainly by controlling the operating state of the motor 4 with high response, and the FB load torque Pf in the idle feedback control in the engine torque control._FBBy reducing the control gain, the ratio of feedback control by the ETV 18 is reduced.
[0032]
Also, | dNe₂In a region where | is less than a predetermined value, the idle control by the motor 4 is not executed. In this case, the idle feedback control is performed by correcting the air amount as in the conventional case. In this region, the integral gain K_FBIs set to the same inclination as in the prior art (see FIG. 6).
[0033]
When the target torque Pi is set in this way, the ETV opening degree setting means 36 sets the opening degree of the ETV 18 from a map using the current rotation speed Ne and the target torque Pi as parameters. It has become.
The ETV controller 16 controls an ETV actuator (not shown) so that the opening set by the ETV opening setting means 36 is obtained. That is, the ETV controller 16 feedback-controls the ETV actuator based on the deviation between the opening set by the ETV opening setting means 36 and the current actual ETV opening so that these deviations become zero. It is supposed to be.
[0034]
Next, the control of the motor 4 by the MCU 20 will be described. The MCU 20 includes an M / G torque setting means (motor torque setting means) 38 for setting torque (output torque or absorption torque) for the motor 4, and the M / G Current value setting means 40 for setting the current value to the motor 4 so as to output the torque set by the G torque setting means 38 is provided.
[0035]
The M / G torque setting means 38 sets torque for the motor 4 in accordance with the motor required torque Tm set by the motor required torque setting means 53. The motor required torque Tm is set based on the required travel torque Tr set by the required travel torque setting means 51 and the required engine torque Te set by the required engine torque setting means 52 (Tm = Tr−Te).
[0036]
Then, by controlling the operation of the motor 4 according to the current value set by the current value setting means 40, the motor 4 outputs the generated torque to the drive wheel side or applies it to the output shaft of the engine 2. Or actuated so as to absorb power transmitted from the engine 2 or the drive side.
The M / G torque setting stage 38 in the present embodiment is configured to perform torque control according to the engine speed deviation dNe2 when the idle feedback control is performed in the engine 2 idle state. That is, feed hack control of idle rotation of the engine 2 is performed by applying torque to the output shaft of the engine 2 or absorbing torque output from the engine 2.
[0037]
Specifically, the M / G torque setting unit 38 includes the target idle Nei of the engine 2 set by the target rotation number setting unit 30 of the ECU 14 and the average Ne of the engine 2 calculated by the average rotation number calculation unit 26. Deviation from₂The M / G torque setting means 38 receives the deviation dNe.₂Torque gain (proportional gain) K of the motor 4 based on_MIs set.
[0038]
Further, the M / G torque setting means 38 is provided with a map having characteristics as indicated by a line d in FIG. 2A. Based on this map, the deviation dNe is provided.₂Gain K according to_MIs set. And the set gain K_M Deviation dNe₂The correction torque is set by multiplying. Here, this map is shown in FIG.₂In a range where the magnitude (absolute value) is smaller than a predetermined value (for example, a range of −100 to 100 rpm), the gain K_M (Gain K_M = 0, and therefore M / G torque = 0), neither assisting nor regenerating the engine 2 is performed. This is because if the torque is set even in such a region where the rotational speed deviation is small, it is considered that the motor 4 always operates during idle operation or operates over a long period of time, and the SOC (remaining capacity) of the battery This is because it may cause a decrease. Further, this is because the air amount control by the ETV 18 can sufficiently cope with such a region where the rotational speed deviation is small.
[0039]
On the other hand, the rotational speed deviation dNe₂In a region where the absolute value of is greater than a predetermined value, this deviation dNe₂Proportional gain K_MA correction amount is set. For example, dNe₂If> 100 rpm, the deviation dNe as the motor torque₂A power running torque is set according to the motor torque, and the motor 4 is applied to the output shaft of the engine 2 by the motor 4 to increase the engine speed. DNe₂<−100 rpm, deviation dNe as motor torque₂By setting a regenerative torque according to the above and operating the motor 4 as a generator, the torque generated by the engine 2 is absorbed and the engine speed is reduced.
[0040]
The current value setting means 40 sets the current value to the motor 4 so that the motor torque set by the M / G torque setting means 38 is obtained, and controls an inverter (not shown).
Incidentally, the motor torque gain K set by the M / G torque setting means 38 during the idle feedback control._M Acts as a proportional gain of the feedback control, but in reality, the feedback control using only the proportional term cannot completely eliminate the deviation from the target value. On the other hand, the FB load torque Pf set by the Pf setting means 32 of the ECU 14_FBIs the integral gain K_FBTherefore, if there is a deviation from the target value, the integrated value of this deviation is set to zero.
[0041]
Therefore, as shown in FIG.₂In a region where | is greater than or equal to a predetermined value, the deviation dNe₂FB load torque Pf while setting the torque of the motor 4 according to_FBIntegral gain K_FBIs not fixed at a fixed limit, but | dNe₂Is set to have a gentler slope than the region within a predetermined value.
And by setting in this way, when the actual engine speed (average Ne) fluctuates greatly with respect to the target idle Nei, the torque (proportional gain) set by the M / G torque setting means 38 is used. By controlling the motor 4, the assist or regeneration by the motor 4 is performed, and the engine speed quickly approaches the target idle Nei. In addition, the final that cannot be completely eliminated only by such a proportional term. Rotational speed deviation is FB load torque Pf_FB(Integral gain K_FB) Is eliminated by the action.
[0042]
Since the engine idle control device according to the embodiment of the present invention is configured as described above, when the engine 2 is idling, the motor 4 and the ETV 18 cooperate to execute feedback control of the engine speed, The engine speed is maintained at the target speed.
Hereinafter, the operation of the idle feedback control will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 3. Since this apparatus performs the air amount control of the ETV 18 and the torque control of the motor 4 as the idle speed control, it is illustrated. Thus, control on the ECU 14 side (air amount control by the ETV 18) and control on the MCU 20 side (torque control by the motor 4) are performed in parallel. In the figure, steps S1 to S6 are controls on the ECU 14 side, and steps S11 to S14 are controls on the SMU 20 side.
[0043]
First, the control on the ECU 14 side will be described. First, the target idle Nei is calculated or set based on the water temperature and the air conditioner operation information, and this information is transmitted to the MCU 20 side (step S1), and then the engine speed sensor. The average Ne is calculated based on the information from 21 (step S2). Then, the rotational speed deviation dNe is calculated from the target idle Nei and the average Ne.₂Is calculated (step S3), and this deviation dNe is calculated.₂FB load torque Pf based on_FBIs set (step S4).
[0044]
And this FB load torque Pf_FBThe target torque Pi is calculated from the load torque Pf set according to the friction of the engine 2 and the target net average effective pressure Pe in the cylinder of the engine 2 (step S5). Further, an opening degree of the ETV is set from the torque target torque Pi and the current engine speed, and the actuator of the ETV 18 is feedback-controlled so as to become the ETV opening degree. In the present embodiment, the ETV 18 opening is corrected, for example, every second due to mechanical restrictions of the actuator.
[0045]
Next, the control on the ECU 20 side will be described. First, the target idle Nei transmitted from the ECU 14 is received (step S11). Next, the average rotational speed Ne is calculated (step S12), and the rotational speed deviation dNe is calculated from the target idle Ne and the average Ne.₂Is calculated (step S13). In addition, about step S12 and S13, average Ne and rotation speed deviation dNe are received by receiving the information from ECU14 similarly to the target idle Nei.₂May be obtained.
[0046]
Then this deviation dNe₂Based on the above, the torque of the motor 4 is set, and the operation of the motor 4 is controlled so as to be this torque (step S14). The motor 4 can be controlled with high accuracy. In the present embodiment, the motor 4 is controlled, for example, every 10 ms. By executing such cooperative control, the idle speed of the engine 2 can be held at the target idle Nei with high accuracy, and the target engine speed can be quickly achieved even when a large load is applied to the engine 2. The rotation speed can be restored.
[0047]
In addition to the cooperative control of the air amount by the ETV 18 and the correction torque by the motor 4 as described above, during the idling operation, ignition modulation control is executed based on the map shown in FIG. Stabilization of the number is suppressed as much as possible, and stabilization is achieved.
4 (a) and 4 (b) are diagrams showing changes in the engine speed, correction torque for the motor 4, and changes in the opening of the ETV 18, respectively.₁, E₂Indicates the characteristics when the cooperative control is not executed, and the line a in FIG.₁, A₂Is the same. Line f₁, F₂Shows the characteristics when the cooperative control of this embodiment is executed.
[0048]
First, as shown in FIG. 4 (a), when an alternator load occurs during idling, the engine speed decreases due to this load, but when the deviation from the target idle speed becomes a predetermined value (100 rpm) or more, In the present embodiment, the torque for the motor 4 is set based on the map shown in FIG. 2A (see FIG. 4B). As a result, the engine 2 is assisted by the motor 4, and FIG. Line f₁As shown in FIG. 3, the amount of decrease in the engine speed can be significantly reduced as compared with the prior art.
[0049]
In addition, since the motor 4 assists the engine speed, the ratio depending on the air amount control with respect to the prior art is reduced, and therefore the line e in FIG.₂, F₂As shown by, the opening change of the ETV 18 is reduced as compared with the conventional characteristics.
When the deviation between the engine speed Ne and the target idle speed Nei is within a predetermined value, the torque of the motor 4 is set to 0 as shown in the map of FIG. The engine speed is feedback controlled by the air amount control by the ETV 18. Thereby, the situation where the motor 4 operates frequently can be avoided, and the SOC reduction of the battery can be prevented.
[0050]
Further, since the motor 4 has high responsiveness, the engine speed does not overshoot after the operation of the motor 4, and therefore, as shown in FIG. The rotational speed can be quickly returned to the target idle Nei.
Furthermore, in this embodiment, the engine speed deviation dNe₂On the other hand, since the torque of the motor 4 is set with a linear characteristic, the control itself can be facilitated.
[0051]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a so-called ISA type hybrid vehicle has been described. However, the present invention is not applied only to the hybrid vehicle, and at least the output shafts of the motor and the engine are connected. Can be widely applied to engine that has been made. In this case, it goes without saying that, in addition to those in which the output shaft of the motor and the output shaft of the engine are directly connected, those connected via output transmission means such as gears and belts are included. Of course, the present invention can also be applied to a system in which driving force connecting / disconnecting means such as a clutch is provided between the motor and the engine.
[0052]
【The invention's effect】
  As described above in detail, according to the engine idle control device of the present invention, when the actual engine speed is larger than the target engine speed based on the deviation between the actual engine speed and the target engine speed. When the engine torque is absorbed and the actual engine speed is smaller than the target engine speed, the motor is controlled so that torque is applied to the output shaft. Even when the engine speed fluctuates, there is an advantage that the engine speed can be quickly converged to the target idle speed, and the engine speed can be held at the idle speed with high accuracy. AhThe
Further, when the absolute value of the engine speed deviation is larger than the predetermined value, the control gain of the intake air amount control is lowered. Therefore, in the region where the engine speed deviation is large, the speed deviation is mainly performed by an electric motor having excellent responsiveness. Thus, there is an advantage that the engine speed can be quickly brought close to the target idle speed (claim 1).
[0053]
In addition, since the motor control means and the intake air amount control means perform feedback control of the engine speed in cooperation with each other, the control response delay can be eliminated compared with the case where the control is performed only by the intake air amount control means. it can. Therefore, it is possible to suppress a significant decrease in the engine speed when a load is generated during idling, and to eliminate overshoot caused by a subsequent response delay, thereby suppressing fluctuations in the engine speed. There is an advantage that can be made (claim 2).
[0054]
  In addition, since the feedback control by the electric motor is executed only when the absolute value of the engine speed deviation is larger than the predetermined value, it is possible to avoid a situation in which the electric motor always operates or operates for a long period of time during idle operation. There exists an advantage which can suppress the SOC fall of a battery as much as possible (Claim 3)..
[0055]
  Further, since the magnitude of the torque applied to the engine output shaft or the torque absorbed from the engine output shaft is changed in proportion to the engine speed deviation, there is an advantage that the control can be facilitated.4).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a main configuration of an engine idle control device according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are diagrams showing control characteristics of an engine idle control device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a diagram for explaining feedback control of engine speed, and FIG. 2B is ignition modulation control; It is a figure explaining the characteristic.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the engine idle control device according to the embodiment of the present invention;
4A to 4C are time charts for explaining the operation and effect of the engine idle control device according to the embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a main part of a hybrid vehicle adopting a so-called ISA (Integrated Starter Alternator) system.
FIG. 6 is a diagram showing a characteristic of a correction amount according to an engine load (friction) in general air amount control.
FIGS. 7A to 7C are diagrams for explaining the action and problems of general air amount control.
[Explanation of symbols]
2 Engine
4 Motor or motor generator (electric motor)
12 Control means
16 ETV controller (intake air volume control means)
20 MCU or motor controller unit (motor control means)

Claims

In an engine idle control device provided with a control means for performing feedback control so that the rotational speed of the engine becomes a target engine rotational speed during idle operation of the engine,
An electric motor connected to the output shaft of the engine and capable of applying torque to the engine or absorbing torque generated by the engine;
Electric motor control means for controlling the operating state of the electric motor,
Based on the deviation between the actual engine speed and the target engine speed, the electric motor control means absorbs the generated torque of the engine when the actual engine speed is greater than the target engine speed, and When the actual engine speed is smaller than the target engine speed, the motor is controlled so as to apply torque to the output shaft ,
The control means includes
An intake air amount control means for feedback-controlling the intake air amount of the engine based on a deviation between the actual engine speed and the target engine speed;
The engine idle control device , wherein when the absolute value of the engine speed deviation is larger than a predetermined value, the control gain of the intake air amount control is lowered .

Control means 該制,
2. The engine idle control device according to claim 1, wherein the motor control means and the intake air amount control means cooperate to perform feedback control of the engine speed.

The motor control means includes
3. The engine idle control device according to claim 2, wherein the feedback control by the electric motor is executed only when the absolute value of the engine speed deviation is larger than a predetermined value.

The motor control means includes
The torque applied to the engine output shaft or the magnitude of the torque absorbed from the engine output shaft is changed in proportion to the engine speed deviation.
The engine control device according to any one of claims 1 to 3, wherein