JP3897001B2 - Control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンによる発電とエンジンへのトルクアシストが可能な駆動力制御用モータを備えたハイブリット車両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、エンジンとモータとを組み合わせ、そのモータが必要に応じてエンジンによる発電を行ったり、補助的に駆動力を付与(以下トルクアシストまたは単にアシストという)したりするようなハイブリッド車両が開発されている(例えば、特許文献1)。このハイブリッド車両では、走行負荷に相当するエンジン出力(以下、目標エンジン出力という)が低い領域では、エンジン出力を目標エンジン出力よりも高めに設定し、余剰出力によってモータで発電するとともにそのエネルギをバッテリに貯蔵する。一方、目標エンジン出力が高い領域では、エンジン出力を目標エンジン出力よりも低めに設定し、不足する出力をモータ出力で補う(バッテリに貯蔵したエネルギでモータを駆動する)トルクアシストを行う。
【0003】
すなわち、目標エンジン出力の変動幅に対し、実際のエンジン出力の変動幅を狭く設定することができるので、エンジンを効率の高い領域で運転させ易くなり、燃費や排ガス浄化性能を高めることができる。
【0004】
一方、ディーゼルエンジン等の直噴式エンジン(燃焼室内に燃料噴射手段が設けられたエンジン)の燃焼において、窒素炭化物(NOx)と煤との生成を抑えるため、近年、予混合圧縮着火燃焼(以下、予混合燃焼と略す。)と呼ばれる新しい燃焼形態が提案されている(例えば、特許文献2)。この燃焼形態は、過早着火防止及び上記物質の生成の抑制のため、大量の排気を吸気に還流させつつ(以下、吸気に還流させる排気をEGRガスと称す。)、気筒の圧縮上死点よりかなり前の圧縮行程途中で燃料を噴射することにより吸気と燃料とを充分に混合させてから、この混合気を圧縮行程の終わりに自着火させて燃焼させるようにしたものである。
【0005】
ただし、燃焼時の吸気にEGRガスが多く含まれることになると、その分、前記吸気に含まれる空気量が少なくなるため、かかる燃焼形態をエンジンの高速回転及び高負荷側で実現することは困難である。このため、従来は、主に低速回転かつ低負荷側の運転領域では前記の如く予混合燃焼とし、この際、前記吸気に前記EGRガスが含まれる割合(以下、EGR率と称す。)を比較的高い第一の設定値以上に制御する一方、主に高速回転又は高負荷側の運転領域では燃料の噴射態様を切り替えて燃料の噴射を気筒の圧縮行程上死点近傍で行い、かつ、前記EGR率を前記第一の設定値より低い第二の設定値以下に制御した状態で燃焼させる(以下、拡散燃焼と称す。)ことが行われている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−242721号公報
【特許文献2】
特開2000−110669号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、前記予混合燃焼においては、NOxや煤の生成を抑えることが可能であること等、利点が多く、前記拡散燃焼の状態から前記予混合圧縮着火燃焼へ切り替える場合、即座に切り替える要請がある。このような切り替えを行う場合、前記EGR率も低い側から高い側へと切り替える必要があり、前記EGRガスの還流量も切り替える必要がある。
【0008】
しかしながら、一般に、前記EGRガスの還流量の増加には応答遅れがあり、その応答遅れの期間に過早着火が生ずることを避けるためには、前記拡散燃焼の状態から前記予混合燃焼へ切り替えを遅らさざるを得なかった。そこで、EGRガス還流量の増加の応答遅れを出来る限り短くすることが要求される。
【0009】
また、前記拡散燃焼の状態から前記予混合燃焼へ切り替える際、前記EGR率の変動により、前記エンジンの出力トルクに変動が生じるおそれがあり、トルクショックが発生する可能性がある。
【0010】
本発明はかかる事情に鑑み、前記EGRガスの前記エンジンへの還流量を迅速に切り替えるとともに、トルクショック等の発生を防止して前記還流量の切り替えを円滑に行うことが出来るハイブリッド車両の制御装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、エンジンからの排気温度が所定温度以上の時に、EGR率を大きくした状態で燃焼を行う第一燃焼モードと、EGR率を小さくした状態で燃焼を行う第二燃焼モードとを前記運転状態検出手段で検出された運転状態に応じて切り替えるエンジン制御手段と、前記エンジンと駆動連結される駆動力制御用モータと、前記エンジンの回転によって発電される発電状態と、前記エンジンへのアシストを行う状態とをエンジンの運転状態に応じて切り替えるモータ制御装置と、前記EGR率を変更すべく前記吸気通路に設けられた吸気流量制御弁とを備えたハイブリット車両の制御装置であって、前記エンジン制御手段で切り替えられることにより設定された燃焼モードに応じて目標EGR率を設定するEGR率設定手段を備えるとともに、前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへの切り替えに際し、前記吸気通路制御弁は、前記EGR率設定手段で設定された目標EGR率に応じた値よりEGR率増大側に制御するように構成され、前記モータ制御手段は、前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへの切り替えに際し、前記EGR率の増大中の期間内にEGR率増大に伴うエンジントルクの低下を吸収すべく前記駆動力制御用モータでトルクアシストを行うように制御するものである。
【0012】
この構成にすると、前記吸気通路制御弁は、前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへの切り替えに際し、前記EGR率設定手段で設定された目標EGR率に応じた値より大きくなるように制御される。すなわち前記EGRガスがより大量に取り込まれやすい状態に制御される。したがって、前記吸気通路に前記EGRガスをより迅速に取り込むことが可能となり、前記エンジンへの前記EGRガスの還流量をより迅速に切り替えることが可能となる。
【0013】
なお、前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへと切り替える場合、前記EGRガスの還流量が多くなるため、前記燃焼が抑えられ、前記エンジンのトルク低下が生じ、このトルク低下が前記トルクショックを引き起こす原因となる。特に、前記EGRガスの還流量を迅速に切り替える場合においては急激なトルク変動を起こすことになり前記トルクショックは大きくなる。
【0014】
そこで、前記のように、前記モータ制御手段により、前記EGR率の増大中の期間内にEGR率増大に伴うエンジントルクの低下を吸収すべく前記駆動力制御用モータでトルクアシストを行うように制御すると、前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへと切り替える場合、前記燃焼モードの切り替え時に生ずるトルク低下をアシストすることができ、前記トルクショックが生じることが防止出来る。
【0015】
したがって、本発明の構成にすると、前記EGRガスの前記エンジンへの還流量を迅速に切り替えるとともに、トルクショック等の発生を防止して前記切り替えを円滑に行うことが出来る。
【0016】
また、前記ハイブリッド車両の制御装置において、前記駆動力制御モータが前記エンジントルクの低下を吸収するのに不十分なトルクアシストしか行えない特定状態にあることを検出する検出手段を備え、前記駆動力制御モータが前記特定状態にある時は前記吸気流量制御弁を前記目標EGR率に応じた値に制御するように構成されているのがより好ましい。
【0017】
この構成にすれば、前記駆動力制御モータが前記エンジントルクの低下を吸収するのに不十分なトルクアシストしか行えない状態にあるときには、前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへの切り替えに際し、前記吸気量制御弁は、前記吸気流量制御弁を前記目標EGR率に応じた値に制御する、すなわち前記EGR率の変化量を小さくした状態で切り替えるため、前記EGRガスの前記エンジンのトルク低下の量が小さくなり、急激なトルク変化を抑制することが可能となる。したがって、前記駆動力制御モータで充分なトルクアシストを行えない場合であっても、前記トルクショックが生ずることを抑制することが出来る。
【0018】
なお、前記駆動力制御モータが前記トルクアシストを充分に行えない場合においては、前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへの切り替えに際しては、前述のとおり、前記EGR率の変化量を小さくした状態で切り替えることになり、前記EGRガスの還流量の増加速度は遅くなる。すなわち、前記エンジンへ吸入される空気量の減少速度が遅くなる。このような状態で第一燃焼モードに対応する燃焼噴射形態に切り替えた際、仮に第一燃焼モードが予混合燃焼モードであり、第二燃焼モードが拡散燃焼モードである場合には、充分に空気量が減少していない状態で燃料噴射のタイミングのみが早く行われることになり、過早着火を引き起こしてノッキングが生ずるおそれがある。
【0019】
そこで、前記ハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジン制御手段は、前記特定状態、すなわち前記トルクアシストを行わない状態にある時は、前記第一燃焼モードに対応する燃料噴射形態への切り替えを遅延させるように制御するように構成すると、前記過早着火を引き起こすことが抑制され、前記ノッキングが生ずることを防止することが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【0021】
図1は当実施形態における概略システムブロック図である。エンジン3はディーゼルエンジンであり、その主軸(クランクシャフト)にはモータ連結軸2を介してモータ1(駆動力制御用モータ)が接続されている。モータ1は電気を動力源として回転駆動力をエンジン3に付与する(トルクアシスト)一方、エンジン3に逆駆動されることによって発電を行うこともできる。エンジン3にはトランスミッション4、プロペラシャフト5、ドライブシャフト6及び駆動輪7がこの順に接続されており、モータ1及びエンジン3の駆動力が適正回転数に変速されて駆動輪7に伝達される。
【0022】
エンジン3には燃焼のための吸気を燃焼室内に吸入する吸気通路11と、燃焼後の排ガスを排出する排気通路12とが接続されている。また吸気通路11と排気通路12とを連通するEGR通路13が設けられており、その通路中にEGRバルブ14が設けられている。そして、EGRバルブ14を開弁することにより前記EGRガスが吸気通路11に還流され、このEGRバルブ14の絞り量を、後述するECU30で制御することにより、前記EGRガスの還流量を調節する。
【0023】
さらに、前記吸気通路11のうち、EGR通路13と合流する部分より上流側には吸気絞り弁15(吸気通路制御弁)が配置されている。この吸気絞り弁15は、吸気通路11からエンジン3内に取り込まれる空気量及びEGRガス量を調節、すなわちEGR率を変更するものである。具体的には、吸気絞り弁15の開度を小さくすると、吸気通路11からエンジン3の燃焼室内に取り込まれる空気量が減少する一方、前記EGRガスが取り込まれる量は増大するように調節することが可能となり、吸気絞り弁15の開度を大きくすると、吸気通路11からエンジン3の燃焼室内に取り込まれる空気量が増大する一方、前記EGRガスが取り込まれる量は減少するように調節することが可能となる。なお、この調節は後述するECU30で吸気絞り弁15を制御することにより行われる。
【0024】
排気通路12のEGR通路13との分岐点より下流側には酸化触媒21が設けられている。酸化触媒21は排気中に含まれるHC、CO等を酸化させて浄化する。酸化触媒21の直前上流側には酸化触媒21に流入する排気の温度を検知する温度センサ36が設けられている。
【0025】
酸化触媒21の更に下流側にはDPF22(ディーゼルエンジン用パティキュレートフィルタ)が設けられている。DPF22は排気中に含まれる煤等の粒子状物質であるパティキュレートマターを捕集して浄化する。DPF22の直前上流側には圧力センサ37が、直後下流側には圧力センサ38がそれぞれ設けられ、排気圧を検知する。
【0026】
モータ1にはインバータ31を介してバッテリ32が接続されている。トルクアシスト時にはモータ1が所定の出力を得られるようにバッテリ32からインバータ31を介して電力が供給される。発電時にはモータ1で発電した電力がインバータ31を介してバッテリ32に充電される。
【0027】
さらに、運転者の操作によるアクセル開度を検知するアクセル開度センサ33が設けられている。
【0028】
ECU30は、エンジン3、EGRバルブ14、及び、吸気絞り弁15を制御する制御ユニットであり、エンジン3の運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段、目標EGR率を設定するためEGR率設定手段、及び、エンジン3の燃焼モードを切り替えて設定するエンジン制御手段としての機能を備えている。
【0029】
前記運転状態検出手段は、エンジン3の回転速度、及び、アクセル開度センサ33から検出されたアクセル開度を検出するものである。
【0030】
また、前記EGR率設定手段は、前記エンジン制御手段により前記燃焼モードが切り替えられることにより設定された前記燃焼モードに応じて目標EGR率を設定するものである。
【0031】
さらに、前記エンジン制御手段は、後述する温度センサ36で検出された排気通路12中の排気が一定温度(本実施形態では200℃)以上である場合に、前記運転状態検出手段で検出されたエンジン3の運転状態に応じて、予混合燃焼モード(第一燃焼モード)と、拡散燃焼モード(第二燃焼モード)とに切り替えるものであり、前記予混合燃焼モードから前記拡散燃焼モードへの切り替えに際し、前記吸気絞り弁15が、前記EGR率設定手段で設定された目標EGR率に応じた値よりEGR率増大側に制御するように構成されている。
【0032】
また、ECU30は、モータ1を制御するための機能も有し、モータ1を制御するモータ制御手段、及び、モータ1によるエンジン3へのトルクアシストが行えない状態である特定状態にあることを検出する検出手段としての機能も備えている。
【0033】
前記モータ制御手段は、前記運転状態検出手段に基づいて検出されたエンジン3の運転状態に応じて、エンジン3へのモータアシストを行う状態とエンジン3の回転によって発電される発電状態とを切り替えるものであり、前記拡散燃焼モードから前記予混合燃焼モードへの切り替えに際し、吸気絞り弁15の制御に基づくエンジン出力の変化を吸収すべくモータ1でトルクアシストを行うように制御するものである。
【0034】
さらに、ECU30には、前記温度センサ36、圧力センサ37、圧力センサ38及びアクセル開度センサ33から各検知信号が入力されるほか、ナビゲーションシステム34から現在位置、目的地及びその経路中の運転環境情報(市街地、登坂路など)が入力される。そして、エンジン3から受けたエンジン速度等のデータや、前記温度センサ36、圧力センサ37、圧力センサ38、アクセル開度センサ33から受けた各検知信号のデータ等に基づいて、エンジン3内への燃料噴射(噴射時期、噴射量)、EGRバルブ14、及び、吸気絞り弁15の制御を行う。
【0035】
またさらに、ECU30は、インバータ31とバッテリ32との間の電圧、電流情報が入力されるとともに、インバータ31にモータトルク指令を出すことによってモータ1を制御する。モータトルク指令のトルク値が正であればトルクアシスト状態となり、負であれば発電状態となる。ゼロのときは何れでもない中立状態(N)となる。以下、このようなモータ1の制御をISG制御という。
【0036】
次に、本実施形態の通常時におけるISG制御について図2を用いて説明する。図2は、ISG制御特性を示す特性図であり、横軸にアクセル開度、縦軸にモータトルク(モータ1の出力トルク)を示す。図示のように、モータトルクが正値の場合は、モータ1からエンジン3に駆動力が付与されるトルクアシストが行われる(アシスト領域)。逆にモータトルクが負値の場合は、モータ1にエンジン3から駆動力が付与される発電が行われる(発電領域)。さらに、モータトルク=0、すなわち発電もトルクアシストもなされない中立のN領域が設けられている。ISG制御の一般的な特性としては、図2に示した線の通り、アクセル開度が低開度のときには発電領域となり、高開度のときにはアシスト領域となり、前記発電領域とアシスト領域の間に、前記N領域が設定されている。
【0037】
以下、図3〜図8を用いて、本実施形態の制御について説明する。
【0038】
図3は、前記エンジン制御手段のうち、エンジン3の燃焼モードを決定するための処理手順を示したものである。スタート後、ステップS11で、温度センサ36で検出された温度により、酸化触媒21前の排気温度が所定温度であることを判定する。なお、本実施形態においては200℃以上であることを判定する。NOであればステップS21で拡散燃焼モードを選択する。また、YESであれば、ステップS13で、ECU30で検出された現状のエンジン速度(エンジン回転速度)とアクセル開度に基づいて、拡散燃焼モード(第一燃焼モード)を選択する領域か、予混合燃焼モード(第二燃焼モード)を選択する領域であるかを判別する。なお、いずれかの燃焼モードの領域に該当するかの判定は、図4のマップに基づいて行う。図4は、エンジン速度、アクセル開度から燃焼モードを判定するためのマップであり、エンジン速度、アクセル開度共に低領域である場合に予混合燃焼モードを選択する領域であると判定し、それ以外の部分においては拡散燃焼モードを選択する領域であると判定するものである。ステップS15では、ステップS13で、前記運転状態が予混合燃焼モードを選択する領域に該当するか否かを判定する。YESであれば、ステップS17で予混合燃焼モードを選択しステップS18に移行する。ステップS18では、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードへの移行の有無を判定する。この移行があった場合(ステップS18でYESの場合)、ステップS19で拡散燃焼モードから予混合燃焼モードへの移行指令を発し、移行がなかった場合には(ステップS18でNOの場合)、前記移行指令を発しない。
【0039】
ステップS15でNOの場合(予混合燃焼に設定されていない場合)は、ステップS21で拡散燃焼モードを選択し、ステップS22に移行する。ステップS22では、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードへの移行の有無を判定する。この移行があった場合(ステップS22でYESの場合)、ステップS23で予混合燃焼モードから拡散燃焼モードへの移行指令を発し、移行がなかった場合には(ステップS22でNOの場合)、前記移行指令を発しない。
【0040】
次に、燃焼モードの切り替えに関する制御について図5を用いて説明する。
【0041】
スタート後、ステップS31で、現在、拡散燃焼モードで燃焼が行われているかを判定する。YESであれば、ステップS33で、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードへの移行指令の有無を判定し、この指令があった場合(YESの場合)、前記特定状態であるかを検出する検出手段(ステップS41〜ステップS45に対応)を作動させる。前記指令がない場合(NOの場合)は、燃焼モードの切り替えは行わず、ステップS61で拡散燃焼モードによる燃料噴射及びEGRガスの制御を行い、さらにはS63で、運転状態に応じたモータ1の制御、すなわち、前述したようなISG制御に基づいてのモータ1の制御が行われる。
【0042】
前記検出手段では、まずステップS41で、バッテリー残量が所定値以上であるかを判定する。NOであれば、ステップS51で第二制御モードを実行する。なお、第二制御モードの詳細については後述する。YESであれば、ステップS43で前記バッテリー温度が所定値以下であることを判定する。ステップS43でNOであれば、ステップS51で第二制御モードを実行し、YESであればステップS45でモータ温度が所定値以下であることを判定する。ステップS45でNOであれば、ステップS51で後述する第二制御モードを実行し、YESであればステップS47で後述する第一制御モードを実行する。なお、第一制御モードの詳細についても後述する。
【0043】
また、ステップS31で、拡散燃焼モードでない、すなわちNOと判定した場合には、ステップS71で予混合燃焼モードから拡散燃焼モードへの移行指令の有無を判定する。この指令があった場合(YESの場合)、第三制御モードを実行し、この指令がない場合(NOの場合)、ステップS81で、予混合燃焼モードによる燃料噴射、及び、EGRガスの制御を行い、さらにはS83で、運転状態に応じたモータ1の制御、すなわち、前述したようなISG制御に基づいてのモータ1の制御が行われる。なお、第三制御モードの詳細についても後述する。
【0044】
以下、前記第一制御モード乃至第三制御モードの説明を、図6〜図8を用いて説明する。
【0045】
図6は、前記第一制御モードを示した図であり、横軸は時間を示す。第一燃焼モードは前述のとおり燃焼モードを拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替える制御であり、前記目標EGRを高くして前記EGR率を高めるように制御するとともに、気筒の圧縮上死点よりかなり前の圧縮行程途中で燃料を噴射するように制御するものである。
【0046】
この制御においては、まず、吸気絞り弁15の開度を小さくし、EGRバルブ14の開度を前記目標EGR率に対応する状態に大きくするとともに、吸気絞り弁15の開度を小さくする。
【0047】
なお、吸気通路制御弁15の開度は、前記目標EGR率に応じた開度より小さい。すなわち、吸気絞り弁15は、前記目標EGR率に応じた値よりEGR率増大側に制御される。
【0048】
かかる制御を行うと、前記空気量の吸気量が急激に落ち込むとともに前記EGR率は急激に増大する反面、このEGR率の増大に伴ってエンジン3のトルクが急激に低下する。
【0049】
そこで、このトルク低下を吸収すべく、エンジン3にモータ1のトルク(以下、モータトルクと称す。)を高めに付与し、トルクアシストを行う。
【0050】
そして、EGR率が高くなるとともに、前記吸気絞り弁15の開度を徐々に大きくして前記目標EGR率に対応した吸気絞り弁15の開度に設定する。それに伴い、前記EGR率の上昇率は徐々に抑えられ、前記EGR率が前記目標EGR率に徐々に近づくように制御される。
【0051】
また、前記EGR率の上昇率が抑えられるとともに前記トルク低下の変化率も抑制されるため、前記トルクショックの発生も抑制される。そこで、前記モータトルクを減少させ、トルクアシスト量を減少させる。
【0052】
さらに、前記EGR率が、前記目標EGR率となったとき、燃料噴射タイミングを拡散燃焼モードに対応した形態から予混合燃焼モードに対応した形態に切り替える。すなわち、燃料の噴射を気筒の圧縮上死点近傍で行う形態から気筒の圧縮上死点よりかなり前の圧縮行程途中で燃料を噴射する形態へと切り替える。
【0053】
なお、プロペラシャフト5及びドライブシャフト6を通じて駆動輪7に伝達される走行トルクは、この燃焼モードの切り替えに対し若干低下するが、略一定の値に保持される。
【0054】
図7は、前記第二制御モードを示した図であり、横軸は時間を示す。第二燃焼モードは、前記検出手段でモータ1によるトルクアシストが充分に行えない特定状態であることを検出した場合において、前記燃焼モードを拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替える制御である。
【0055】
この制御においては、吸気絞り弁15の開度は、前記目標EGR率に応じた開度に制御し、前記第一制御モードのように、前記目標EGR率に応じた開度より小さい開度に制御するということは行わない。
【0056】
すなわち、吸気絞り弁15は、前記目標EGR率に応じた値に制御される。かかる制御を行うと、EGR率の増大速度は前記第一制御モードより遅くなり、エンジン3のトルクが急激に低下することが抑制される。そこで、エンジン3に付与するモータトルク量も低めにした状態で、トルクアシストを行う。
【0057】
そして、EGR率が前記目標EGR率に収束するとともに、前記EGR率の上昇率は低くなるため、それに伴い前記モータトルク量も減少させる。
【0058】
さらに、前記EGR率が、前記目標EGR率となったとき、燃料噴射タイミングを拡散燃焼モードに対応した形態から予混合燃焼モードに対応した形態に切り替える。
【0059】
なお、前記燃焼噴射タイミングを切り替え時期は、前記第一制御モードと比較してEGR率の変化速度が遅いため、遅くなる。
【0060】
また、前記走行トルクは、前記第一制御モードと同様、燃焼モードの切り替えに対し若干低下するが、略一定の値に保持される。
【0061】
図8は、前記第三制御モードを示した図であり、横軸は時間を示す。第一燃焼モードは前述のとおり燃焼モードを予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに切り替える制御であり、前記目標EGRを低くして前記EGR率を低くするように制御するとともに、気筒の圧縮上死点近傍の圧縮行程で燃料を噴射するように制御するものである。
【0062】
この制御においては、まず、吸気絞り弁15の開度を大きくし、EGRバルブ14の開度を前記目標EGR率に対応する状態に小さくするとともに、吸気絞り弁15の開度を大きくする。吸気通路制御弁15の開度は、前記目標EGR率に応じた開度となるように制御される。また、噴射タイミングにおいても、この燃焼モードの切り替えと同時に前記拡散燃焼モードに対応する噴射タイミングに切り替える。
【0063】
かかる制御を行うと、前記EGR率は減少し、このEGR率の減少に伴い、エンジン3のトルクも上昇し(図示せず)、最終的には前記EGR率が目標EGR率となる状態に収束する。
【0064】
なお、モータ1によるトルクアシストに関しては図示しないが、エンジン3に必要なトルクアシスト量に応じて適宜行う。
【0065】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の装置の具体的構成は前記実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で種々変更可能である。
【0066】
例えば、本実施形態は、エンジン3をディーゼルエンジンとし、それに対応するパティキュレートフィルタをDPF22としている。しかしながら、本実施形態は、ディーゼルエンジンに限定されるものではなく、エンジン3をガソリンエンジンとし、DPFの代わりにガソリンエンジン用のパティキュレートフィルタを用いても良い。
【0067】
また、本実施形態は、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードへの切り替え時のみ説明している使用しているが、かかる場合に限定されるものではない。例えば、拡散燃焼モードの状態を保ちつつも、EGR量のみを増大させる場合や、予混合燃焼モードの状態を保ちつつも、EGR量のみを増大させる場合等において本実施形態の構成を採ってもよい。この構成を採ると、EGR率を迅速に増加することが可能となり、NOxや煤等の物質の発生を低減することが可能となる。
【0068】
さらに、当実施形態では酸化触媒21をDPF22の上流に設けているが、酸化触媒21を設けずに、DPF22が酸化触媒作用を併有するもの(酸化触媒担持型DPF)としても良い。
【0069】
【発明の効果】
以上のように本発明のハイブリッド車両の制御装置によると、前記吸気通路制御弁は、前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへの切り替えに際し、前記EGR率設定手段で設定された目標EGR率に応じた値より大きくなるように制御されるため、前記EGRガスがより大量に取り込まれやすい状態となり、前記吸気通路に前記EGRガスをより迅速に取り込むことが可能となる。したがって、前記エンジンへの前記EGRガスの還流量をより迅速に切り替えることが出来る。
【0070】
さらに、前記モータ制御手段により、前記EGR率の増大中の期間内にEGR率増大に伴うエンジントルクの低下を吸収すべく前記駆動力制御用モータでトルクアシストを行うように制御すると、前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへと切り替える場合、前記燃焼モードの切り替え時に生ずるトルク低下をアシストすることができ、前記トルクショックが生じることを防止することが出来る。
【0071】
したがって、本発明の構成にすると、前記EGRガスの前記エンジンへの還流量を迅速に切り替えるとともに、トルクショック等の発生を防止して前記切り替えを円滑に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の制御装置の概略システムブロック図である。
【図2】前記実施形態のISG制御特性を示す特性図である。
【図3】前記実施形態の制御のうち、燃焼モードを決定する部分の制御を示したフローチャートである。
【図4】前記実施形態において、エンジン速度、アクセル開度から燃焼モードを決定するためのマップである。
【図5】前記実施形態の制御のうち、燃焼モードの切り替えに関する制御を示したフローチャートである。
【図6】前記実施形態の第一制御モードの状態を示した特性図である。
【図7】前記実施形態の第二制御モードの状態を示した特性図である。
【図8】前記実施形態の第三制御モードの状態を示した特性図である。
【符号の説明】
1 モータ(駆動力制御用モータ)
3 エンジン
15 吸気絞り弁(吸気通路制御弁)
30 ECU(運転状態検出手段、EGR率設定手段、エンジン制御手段、モータ制御手段、検出手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle provided with a driving force control motor capable of generating power by the engine and assisting torque to the engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hybrid vehicles have been developed in which an engine and a motor are combined, and the motor generates electricity by the engine as needed, or auxiliary driving force is applied (hereinafter referred to as torque assist or simply assist). (For example, Patent Document 1). In this hybrid vehicle, in an area where the engine output corresponding to the traveling load (hereinafter referred to as target engine output) is low, the engine output is set higher than the target engine output, and the motor generates power with the surplus output and the energy is stored in the battery. Store in. On the other hand, in a region where the target engine output is high, torque assist is performed by setting the engine output lower than the target engine output and supplementing the insufficient output with the motor output (driving the motor with the energy stored in the battery).
[0003]
That is, since the actual engine output fluctuation range can be set narrower than the target engine output fluctuation range, the engine can be easily operated in a high-efficiency region, and fuel consumption and exhaust gas purification performance can be improved.
[0004]
On the other hand, in order to suppress the generation of nitrogen carbide (NOx) and soot in the combustion of a direct injection engine such as a diesel engine (an engine provided with fuel injection means in the combustion chamber), in recent years, premixed compression ignition combustion (hereinafter, A new combustion mode called “premixed combustion” has been proposed (for example, Patent Document 2). In this combustion mode, in order to prevent premature ignition and to suppress the generation of the above substances, a large amount of exhaust gas is recirculated to the intake air (hereinafter, the exhaust gas recirculated to the intake air is referred to as EGR gas), and the compression top dead center of the cylinder. The fuel and the fuel are sufficiently mixed by injecting fuel in the middle of the previous compression stroke, and then the air-fuel mixture is self-ignited and burned at the end of the compression stroke.
[0005]
However, if the intake air at the time of combustion contains a lot of EGR gas, the amount of air contained in the intake air is reduced accordingly, so it is difficult to realize such a combustion mode on the high speed rotation and high load side of the engine. It is. For this reason, conventionally, premixed combustion is performed as described above mainly in the operating region on the low speed rotation and low load side, and at this time, the ratio of the EGR gas contained in the intake air (hereinafter referred to as the EGR rate) is compared. Control over the first set value that is higher than the upper limit, mainly in the operating region on the high speed rotation or high load side, the fuel injection mode is switched to perform fuel injection near the top dead center of the compression stroke, and Combustion is performed in a state where the EGR rate is controlled to be equal to or lower than a second set value lower than the first set value (hereinafter referred to as diffusion combustion).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-242721 A
[Patent Document 2]
JP 2000-110669 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the premixed combustion, there are many advantages such as being able to suppress the generation of NOx and soot, and when switching from the diffusion combustion state to the premixed compression ignition combustion, switching is performed immediately. There is a request. When such switching is performed, it is necessary to switch the EGR rate from the low side to the high side, and it is also necessary to switch the recirculation amount of the EGR gas.
[0008]
However, in general, there is a response delay in the increase in the recirculation amount of the EGR gas, and in order to avoid pre-ignition during the response delay period, switching from the diffusion combustion state to the premixed combustion is performed. I had to be late. Therefore, it is required to make the response delay of the increase in the EGR gas recirculation amount as short as possible.
[0009]
Further, when switching from the diffusion combustion state to the premixed combustion, the engine output torque may vary due to the fluctuation of the EGR rate, and a torque shock may occur.
[0010]
In view of such circumstances, the present invention is capable of quickly switching the recirculation amount of the EGR gas to the engine and preventing the occurrence of a torque shock or the like so as to smoothly switch the recirculation amount. Is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an operating state detecting means for detecting an operating state of an engine, and a first combustion mode in which combustion is performed with an EGR rate increased when the exhaust temperature from the engine is equal to or higher than a predetermined temperature And engine control means for switching between the second combustion mode in which combustion is performed with the EGR rate being reduced in accordance with the operating state detected by the operating state detecting means, and a driving force control motor that is drivingly connected to the engine A motor control device that switches between a power generation state generated by the rotation of the engine and a state in which the engine is assisted according to the operating state of the engine, and the intake passage to change the EGR rate. A control device for a hybrid vehicle comprising an intake air flow rate control valve, which is set by being switched by the engine control means EGR rate setting means for setting a target EGR rate according to the firing mode is provided, and the intake passage control valve is set by the EGR rate setting means when switching from the second combustion mode to the first combustion mode. The motor control means is configured to control from the value corresponding to the target EGR rate to the EGR rate increasing side, and when the motor control unit switches from the second combustion mode to the first combustion mode, Decrease in engine torque accompanying an increase in EGR rate within a period during which the EGR rate is increasing In order to absorb the torque, the driving force control motor is controlled to perform torque assist.
[0012]
With this configuration, the intake passage control valve is controlled to be larger than a value corresponding to the target EGR rate set by the EGR rate setting means when switching from the second combustion mode to the first combustion mode. Is done. That is, the EGR gas is controlled so as to be easily taken in a larger amount. Therefore, the EGR gas can be taken into the intake passage more quickly, and the recirculation amount of the EGR gas to the engine can be switched more quickly.
[0013]
Note that when switching from the second combustion mode to the first combustion mode, the amount of recirculation of the EGR gas increases, so that the combustion is suppressed and the torque of the engine is reduced. Cause. In particular, when the recirculation amount of the EGR gas is quickly switched, a sudden torque fluctuation occurs and the torque shock increases.
[0014]
Therefore, as described above, the motor control means As a result, the engine torque decreases as the EGR rate increases during the period during which the EGR rate increases. When the driving force control motor is controlled so as to absorb torque, torque assist may be assisted when switching from the second combustion mode to the first combustion mode. It is possible to prevent the torque shock from occurring.
[0015]
Therefore, according to the configuration of the present invention, the amount of EGR gas recirculated to the engine can be switched quickly, and the switching can be performed smoothly by preventing the occurrence of torque shock or the like.
[0016]
In the hybrid vehicle control device, the driving force control motor may be the engine. Decrease in torque Detection means for detecting that the torque control motor is in a specific state where only insufficient torque assist can be absorbed, and when the driving force control motor is in the specific state, the intake flow rate control valve is set to the target EGR rate. More preferably, it is configured to control to a corresponding value.
[0017]
According to this configuration, the driving force control motor is the engine. Decrease in torque When the engine is in a state where only insufficient torque assist can be absorbed, the intake air amount control valve changes the intake flow rate control valve to the target EGR when switching from the second combustion mode to the first combustion mode. Since control is performed to a value according to the rate, that is, switching is performed in a state where the amount of change in the EGR rate is small, the amount of torque decrease in the engine of the EGR gas is reduced, and a rapid torque change can be suppressed. Become. Therefore, even when sufficient torque assist cannot be performed by the driving force control motor, the occurrence of the torque shock can be suppressed.
[0018]
In the case where the driving force control motor cannot sufficiently perform the torque assist, as described above, the amount of change in the EGR rate is reduced when switching from the second combustion mode to the first combustion mode. Switching is performed according to the state, and the increase rate of the recirculation amount of the EGR gas becomes slow. That is, the rate of decrease in the amount of air sucked into the engine becomes slow. When switching to the combustion injection mode corresponding to the first combustion mode in such a state, if the first combustion mode is the premixed combustion mode and the second combustion mode is the diffusion combustion mode, sufficient air Only the fuel injection timing is performed early in a state where the amount is not decreased, and there is a possibility that knocking may occur due to premature ignition.
[0019]
Therefore, in the hybrid vehicle control device, the engine control means delays switching to the fuel injection mode corresponding to the first combustion mode when in the specific state, that is, in a state where the torque assist is not performed. If it is configured to control in this manner, it is possible to suppress the occurrence of the pre-ignition and to prevent the knocking from occurring.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a schematic system block diagram in the present embodiment. The
[0022]
The
[0023]
Further, an
[0024]
An
[0025]
A DPF 22 (a diesel engine particulate filter) is provided further downstream of the
[0026]
A
[0027]
Further, an
[0028]
The
[0029]
The operating state detection means detects the rotational speed of the
[0030]
The EGR rate setting means sets a target EGR rate in accordance with the combustion mode set by switching the combustion mode by the engine control means.
[0031]
Further, the engine control means detects the engine detected by the operation state detection means when the exhaust gas in the
[0032]
The
[0033]
The motor control means switches between a state of performing motor assist for the
[0034]
The
[0035]
Furthermore, the
[0036]
Next, the ISG control at the normal time of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a characteristic diagram showing ISG control characteristics, where the horizontal axis represents the accelerator opening and the vertical axis represents the motor torque (output torque of the motor 1). As shown in the figure, when the motor torque is a positive value, torque assist in which driving force is applied from the
[0037]
Hereinafter, the control of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0038]
FIG. 3 shows a processing procedure for determining the combustion mode of the
[0039]
If NO in step S15 (if not set to premixed combustion), the diffusion combustion mode is selected in step S21, and the process proceeds to step S22. In step S22, it is determined whether or not there is a transition from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode. If this transition occurs (YES in step S22), a transition command from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode is issued in step S23. If there is no transition (NO in step S22), Do not issue a transition order.
[0040]
Next, control related to switching of the combustion mode will be described with reference to FIG.
[0041]
After the start, it is determined in step S31 whether combustion is currently performed in the diffusion combustion mode. If YES, in step S33, it is determined whether or not there is a command to shift from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode, and if this command is present (in the case of YES), detection means for detecting whether the state is the specific state. (Corresponding to steps S41 to S45) is activated. If there is no command (NO), the combustion mode is not switched, fuel injection and EGR gas are controlled in the diffusion combustion mode in step S61, and further, in S63, the
[0042]
The detection means first determines in step S41 whether the remaining battery level is equal to or greater than a predetermined value. If NO, the second control mode is executed in step S51. Details of the second control mode will be described later. If YES, it is determined in step S43 that the battery temperature is equal to or lower than a predetermined value. If NO in step S43, the second control mode is executed in step S51. If YES, it is determined in step S45 that the motor temperature is equal to or lower than a predetermined value. If NO in step S45, a second control mode described later is executed in step S51, and if YES, a first control mode described later is executed in step S47. Details of the first control mode will also be described later.
[0043]
If it is determined in step S31 that the mode is not the diffusion combustion mode, that is, NO, it is determined in step S71 whether or not there is a command to shift from the premix combustion mode to the diffusion combustion mode. If this command is present (in the case of YES), the third control mode is executed. If this command is not present (in the case of NO), fuel injection and EGR gas control in the premixed combustion mode are performed in step S81. In step S83, the
[0044]
Hereinafter, the first control mode to the third control mode will be described with reference to FIGS.
[0045]
FIG. 6 is a diagram showing the first control mode, and the horizontal axis indicates time. The first combustion mode is a control for switching the combustion mode from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode as described above. The first combustion mode is controlled to increase the EGR rate by increasing the target EGR, and from the compression top dead center of the cylinder. Control is performed so that fuel is injected in the middle of the previous compression stroke.
[0046]
In this control, first, the opening of the
[0047]
The opening degree of the intake
[0048]
When such control is performed, the intake amount of the air amount drops sharply and the EGR rate increases rapidly. On the other hand, the torque of the
[0049]
Therefore, in order to absorb this torque decrease, the torque of the motor 1 (hereinafter referred to as “motor torque”) is applied to the
[0050]
Then, as the EGR rate increases, the opening degree of the
[0051]
In addition, since the rate of increase in the EGR rate is suppressed and the rate of change in the torque decrease is also suppressed, the occurrence of the torque shock is also suppressed. Therefore, the motor torque is decreased and the torque assist amount is decreased.
[0052]
Further, when the EGR rate becomes the target EGR rate, the fuel injection timing is switched from the mode corresponding to the diffusion combustion mode to the mode corresponding to the premixed combustion mode. That is, the mode is switched from the mode in which fuel is injected near the compression top dead center of the cylinder to the mode in which fuel is injected in the middle of the compression stroke considerably before the compression top dead center of the cylinder.
[0053]
Note that the traveling torque transmitted to the drive wheels 7 through the propeller shaft 5 and the drive shaft 6 slightly decreases with respect to the switching of the combustion mode, but is maintained at a substantially constant value.
[0054]
FIG. 7 is a diagram showing the second control mode, and the horizontal axis indicates time. The second combustion mode is a control for switching the combustion mode from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode when it is detected that the detection means is in a specific state where torque assist by the
[0055]
In this control, the
[0056]
That is, the
[0057]
Then, the EGR rate converges to the target EGR rate, and the rate of increase of the EGR rate becomes low. Accordingly, the motor torque amount is also reduced.
[0058]
Further, when the EGR rate becomes the target EGR rate, the fuel injection timing is switched from the mode corresponding to the diffusion combustion mode to the mode corresponding to the premixed combustion mode.
[0059]
Note that the switching timing of the combustion injection timing is delayed because the change rate of the EGR rate is slower than that in the first control mode.
[0060]
In addition, the traveling torque is slightly reduced with respect to the switching of the combustion mode as in the first control mode, but is maintained at a substantially constant value.
[0061]
FIG. 8 is a diagram showing the third control mode, and the horizontal axis indicates time. As described above, the first combustion mode is a control for switching the combustion mode from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode. Control is performed so that fuel is injected in the compression stroke in the vicinity.
[0062]
In this control, first, the opening degree of the
[0063]
When such control is performed, the EGR rate decreases, and as the EGR rate decreases, the torque of the
[0064]
Although torque assist by the
[0065]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the specific structure of the apparatus of this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible within a claim.
[0066]
For example, in the present embodiment, the
[0067]
In addition, the present embodiment is described only when switching from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode, but is not limited to this case. For example, even when the EGR amount is increased while maintaining the state of the diffusion combustion mode, or when only the EGR amount is increased while maintaining the state of the premixed combustion mode, the configuration of this embodiment may be employed. Good. By adopting this configuration, the EGR rate can be increased rapidly, and the generation of substances such as NOx and soot can be reduced.
[0068]
Furthermore, although the
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the control apparatus for a hybrid vehicle of the present invention, the intake passage control valve sets the target EGR rate set by the EGR rate setting means when switching from the second combustion mode to the first combustion mode. Therefore, the EGR gas is more easily taken in in a larger amount, and the EGR gas can be taken into the intake passage more quickly. Accordingly, it is possible to more quickly switch the recirculation amount of the EGR gas to the engine.
[0070]
Further, the motor control means As a result, the engine torque decreases as the EGR rate increases during the period during which the EGR rate increases. When the driving force control motor is controlled so as to absorb torque, torque assist may be assisted when switching from the second combustion mode to the first combustion mode. It is possible to prevent the torque shock from occurring.
[0071]
Therefore, according to the configuration of the present invention, the amount of EGR gas recirculated to the engine can be switched quickly, and the switching can be performed smoothly by preventing the occurrence of torque shock or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system block diagram of a control apparatus for a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing ISG control characteristics of the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing a control of a portion for determining a combustion mode in the control of the embodiment.
FIG. 4 is a map for determining a combustion mode from an engine speed and an accelerator opening in the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing control related to switching of a combustion mode in the control of the embodiment.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a state of the first control mode of the embodiment.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a state of the second control mode of the embodiment.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a state of a third control mode of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Motor (Motor for driving force control)
3 Engine
15 Inlet throttle valve (intake passage control valve)
30 ECU (operating state detection means, EGR rate setting means, engine control means, motor control means, detection means)
Claims (3)
エンジンからの排気温度が所定温度以上の時に、EGR率を大きくした状態で燃焼を行う第一燃焼モードと、EGR率を小さくした状態で燃焼を行う第二燃焼モードとを前記運転状態検出手段で検出された運転状態に応じて切り替えるエンジン制御手段と、
前記エンジンと駆動連結される駆動力制御用モータと、
前記エンジンの回転によって発電される発電状態と、前記エンジンへのアシストを行う状態とをエンジンの運転状態に応じて切り替えるモータ制御手段と、
前記EGR率を変更すべく前記吸気通路に設けられた吸気流量制御弁と
を備えたハイブリット車両の制御装置であって、
前記エンジン制御手段で前記燃焼モードが切り替えられることにより設定された燃焼モードに応じて目標EGR率を設定するEGR率設定手段を備えるとともに、
前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへの切り替えに際し、前記吸気通路制御弁は、前記EGR率設定手段で設定された目標EGR率に応じた値よりEGR率増大側に制御するように構成され、
前記モータ制御手段は、前記第二燃焼モードから前記第一燃焼モードへの切り替えに際し、前記EGR率の増大中の期間内にEGR率増大に伴うエンジントルクの低下を吸収すべく前記駆動力制御用モータでトルクアシストを行うように制御する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。An operating state detecting means for detecting the operating state of the engine;
When the exhaust gas temperature from the engine is equal to or higher than a predetermined temperature, the operating state detection means includes a first combustion mode in which combustion is performed with an increased EGR rate and a second combustion mode in which combustion is performed with a reduced EGR rate. Engine control means for switching according to the detected operating state;
A driving force control motor drivingly connected to the engine;
Motor control means for switching between a power generation state generated by the rotation of the engine and a state of assisting the engine according to the operating state of the engine;
A control device for a hybrid vehicle, comprising: an intake flow control valve provided in the intake passage to change the EGR rate;
EGR rate setting means for setting a target EGR rate according to the combustion mode set by switching the combustion mode by the engine control means ,
When switching from the second combustion mode to the first combustion mode, the intake passage control valve is configured to control the EGR rate increasing side from a value corresponding to the target EGR rate set by the EGR rate setting means. And
When the motor control means switches from the second combustion mode to the first combustion mode, the motor control means is for controlling the driving force so as to absorb a decrease in engine torque accompanying an increase in the EGR rate within a period during which the EGR rate is increasing . A control apparatus for a hybrid vehicle, characterized in that control is performed so that torque assist is performed by a motor.
前記駆動力制御モータが前記エンジントルクの低下を吸収するのに不十分なトルクアシストしか行えない特定状態にあることを検出する検出手段を備え、
前記駆動力制御モータが前記特定状態にある時は前記吸気流量制御弁を前記目標EGR率に応じた値に制御するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。In the hybrid vehicle control device according to claim 1,
Detecting means for detecting that the driving force control motor is in a specific state where only insufficient torque assist can be performed to absorb the decrease in the engine torque ;
A control apparatus for a hybrid vehicle, characterized in that when the driving force control motor is in the specific state, the intake flow control valve is controlled to a value corresponding to the target EGR rate.
前記特定状態にある時は、前記第一燃焼モードに対応する燃料噴射形態への切り替えを遅延させるように制御するように構成された
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。The control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 2,
A control apparatus for a hybrid vehicle, characterized in that, when in the specific state, control is performed so as to delay switching to a fuel injection mode corresponding to the first combustion mode.
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