JP2013124547A - Ｅｇｒ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲバルブの経年変化等に起因する燃焼悪化を抑制する。
【解決手段】ＥＧＲ制御装置１００は、ステッピングモータに係るステップ数に応じて開度が決定されるＥＧＲバルブ２２２を有すると共に、排気ガスの少なくとも一部を再循環させるＥＧＲ装置２２を備える内燃機関１１を搭載するハイブリッド車両１に搭載されている。該ＥＧＲ制御装置は、内燃機関の軽負荷時であって、ハイブリッド車両に係る駆動系の共振領域である場合、ステッピングモータに係るステップ数を制限する制限手段２１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばハイブリッド車両等の車両に搭載されるエンジンのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）を制御するＥＧＲ制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、エンジン動作点におけるエンジン回転数を、ＥＧＲ率が大きいほど高く設定して、ＥＧＲ導入の有無に関わらずに、ガラ音等の発生を抑制する装置が提案されている（特許文献１参照）。或いは、ＮＶスイッチがオン操作された場合に、エンジン回転数と吸入空気量から定まるＥＧＲ量に補正係数を乗じて減量し、エンジンの異音や振動を抑制する装置が提案されている（特許文献２参照）。

尚、ＥＧＲ装置として、例えば、エンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）からの制御信号により動作するステッピングモータを有するＥＧＲバルブを備える装置が提案されている（特許文献３参照）。

特開２０１０−１７９８５６号公報 特開２００５−１８０３３１号公報 特開２００９−１０８７５９号公報

ステッピングモータにより駆動するＥＧＲバルブを有するＥＧＲ装置を備えるエンジンに係る負荷が比較的軽い場合、該ステッピングモータに係るステップ数がわずかに変わるだけでＥＧＲ率が大きく変化する可能性がある。そして、例えばＥＧＲバルブの経年変化や部品バラツキに起因してＥＧＲ率が想定より大きくなると、例えば燃焼悪化等に繋がる可能性があるという技術的問題点がある。しかしながら、上述の背景技術では、該技術的問題点は考慮されていない。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲバルブの経年変化等に起因する燃焼悪化を抑制することができるＥＧＲ制御装置を提供することを課題とする。

本発明のＥＧＲ制御装置は、上記課題を解決するために、ステッピングモータに係るステップ数に応じて開度が決定されるＥＧＲバルブを有すると共に、排気ガスの少なくとも一部を再循環させるＥＧＲ装置を備える内燃機関を搭載するハイブリッド車両に搭載され、前記内燃機関の軽負荷時であって、前記ハイブリッド車両に係る駆動系の共振領域である場合、前記ステップ数を制限する制限手段を備える。

本発明のＥＧＲ制御装置によれば、当該ＥＧＲ制御装置は、排気ガスの少なくとも一部を再循環させるＥＧＲ装置を備える内燃機関を搭載するハイブリッド車両に搭載されている。

ここで、ＥＧＲ装置は、一端が内燃機関の排気通路に接続され、他端が内燃機関の吸気通路に接続されたＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路を介して吸気通路に再循環される排気ガス（以降、適宜“ＥＧＲガス”と称する）の量を調節可能なＥＧＲバルブと、を有する所謂外部ＥＧＲ装置である。ＥＧＲバルブは、ステッピングモータを含んで構成されている。該ＥＧＲバルブの開度は、ステッピングモータのステップ数に応じて決定される。

ＥＧＲ制御装置は、制限手段を備えて構成される。例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制限手段は、内燃機関の軽負荷時であって、ハイブリッド車両に係る駆動系の共振領域である場合、ステッピングモータに係るステップ数を制限する。「ステップ数を制限する」とは、内燃機関の一の負荷率に対応付けられたステップ数の上限値（又は範囲）を、低減する（又は狭める）ことを意味する。

本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、ステッピングモータに係るステップ数とＥＧＲガス量との関係（即ち、ＥＧＲバルブの特性）は、例えば、吸気通路の圧力と排気通路の圧力との差や、バルブデポジット等により変化する。特に、経年変化（例えばバルブデポジット）や部品バラツキに起因するＥＧＲバルブの特性変化は、予測をすることが困難である。仮に、想定される以上にＥＧＲガスが増加した場合、内燃機関における燃焼が悪化する可能性がある。すると、内燃機関のトルク変動が比較的大きくなり、ドライバビリティが悪化する可能性がある。更に、駆動系の共振領域に該当する場合、ガラ音が生じる可能性がある。

そこで本発明では、上述の如く、制限手段により、内燃機関の軽負荷時であって、ハイブリッド車両に係る駆動系の共振領域である場合、ステッピングモータに係るステップ数が制限される。このため、ＥＧＲガス量の変化が抑制され、例えば、経年変化や部品バラツキに起因するＥＧＲバルブの特性変化による燃焼悪化を抑制することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。 実施形態に係るＥＧＲステップ制限処理を示すフローチャートである。 エンジン回転数及びモータ・ジェネレータの回転数各々の時間変動の一例である。 エンジン回転数及びエンジントルクの関係の一例である。 空気負荷率とＥＧＲステップ数との関係を示すマップの一例である。 空気負荷率、ＥＧＲ率等の時間変動の一例である。

以下、本発明のＥＧＲ制御装置に係る実施形態について、図面に基づいて説明する。

先ず、実施形態に係るハイブリッド車両の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。

（ハイブリッド車両の構成）
ハイブリッド車両１は、駆動源としての、例えばガソリンエンジン等のエンジン１１と、モータ・ジェネレータ１３（ＭＧ１）及び１４（ＭＧ２）と、を備える。ここで、本実施形態に係る「エンジン１１」は、本発明に係る「内燃機関」の一例である。

ハイブリッド車両１は更に、エンジン１１やモータ・ジェネレータ１３及び１４で発生した動力を駆動輪１８に伝達したり、駆動輪１８の駆動をエンジン１１やモータ・ジェネレータ１３及び１４に伝達したりする減速機１７と、エンジン１１の発生する動力を駆動輪１８とモータ・ジェネレータ１３との２経路に分配する動力分割機構（例えば、遊星歯車機構）１５と、モータ・ジェネレータ１３及び１４を駆動するための電力を充電するバッテリ１６と、エンジン１１等を制御するＥＣＵ２１と、を備える。

エンジン１１には、排気ガスを再循環させるＥＧＲ装置２２が設けられている。該ＥＧＲ装置２２は、一端が排気通路１１２に接続され、他端が吸気通路１１１に接続されたＥＧＲ通路２２１と、該ＥＧＲ通路２２１を介して再循環される排気ガスの量を調節可能なＥＧＲバルブ２２２と、を備えて構成されている。

ここで特に、ＥＧＲバルブ２２２は、その開度を決定するステッピングモータ（図示せず）を含んで構成されている。ＥＣＵ２１は、ステッピングモータに係るステップ数を変化させることにより、ＥＧＲガスの量を制御する。

（ＥＧＲステップ制限処理）
上述のように構成されたハイブリッド車両１に搭載されたＥＧＲ制御装置１００は、エンジン１１の軽負荷時であって、ハイブリッド車両１に係る駆動系の共振領域である場合、ステッピングモータに係るステップ数を制限する、本発明に係る「制限手段」の一例としての、ＥＣＵ２１を備えて構成されている。つまり、ＥＧＲ制御装置１００は、ハイブリッド車両１の各種電子制御用のＥＣＵ２１の機能の一部を、当該ＥＧＲ制御装置１００の一部として用いている。

ＥＧＲ制御装置１００の一部としてのＥＣＵ２１が実施するＥＧＲステップ数制限処理について、図２のフローチャートを参照して具体的に説明する。

図２において、先ず、ＥＣＵ２１は、ハイブリッド車両１の駆動系に共振が発生し、且つ、エンジン１１の軽負荷域に該当するか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

ここで、駆動系の共振は、典型的には、ダンパ１２に起因して発生することが、本願発明者の研究により判明している。そして、駆動系に共振が発生しているか否か（即ち、共振領域であるか否か）は、ダンパ１２の捩れ角度に基づいて判定することができる。

ダンパ１２の捩れ角度は、エンジン１１の回転数及びモータ・ジェネレータ１３の回転数に基づいて検出又は推定すればよい。具体的には例えば、駆動系に共振が発生した場合、図３に示すように、エンジン１１の回転数の時間変動（“Ｎｅセンサ”参照）と、モータ・ジェネレータ１３の回転数の時間変動（“ＭＧレゾルバ”参照）と、が逆位相となる。このため、エンジン１１の回転数とモータ・ジェネレータ１３の回転数との差分（即ち、ダンパ１２の捩れ角速度）が比較的大きい場合に、駆動系に共振が発生していると判定すればよい。

また、エンジン１１の軽負荷領域に該当するか否かの判定は、エンジン１１の回転数やトルクを検出し、該検出された回転数やトルクが、エンジン回転数とエンジントルクとの関係を示すマップにおいて、軽負荷領域と規定される領域（図４における斜線部分）に該当するか否かを判定することによって行えばよい。

図２に戻り、ハイブリッド車両１の駆動系に共振が発生し、且つ、エンジン１１の軽負荷域に該当すると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２１は、ＥＧＲバルブ２２２のステッピングモータに係るステップ数を制限する（ステップＳ１０２）。

具体的には例えば、ＥＣＵ２１は、図５に示すような、空気負荷率とＥＧＲステップ数（即ち、ステッピングモータに係るステップ数）との関係を示すマップにより規定される「制限時」の値に基づいてステップ数を決定する。図５に示すように、エンジン１１の軽負荷領域（即ち、空気負荷率２０％〜４０％）では、制限時のステップ数は、通常時のステップ数よりも小さく設定されている（即ち、制限されている）。

仮に、空気負荷率が約３０％とエンジン１１の軽負荷領域に該当している場合（図６の上から６段目のグラフの時刻ｔ１近傍参照）に、ステッピングモータに係るステップ数を制限せずに、ＥＧＲバルブ２２２を制御すると、ＥＧＲ率が約２０％となる（図６の最下段のグラフ参照）。

ここで、ＥＧＲ率（即ち、ＥＧＲガス量）は、エンジン１１の軽負荷領域では、吸気通路１１１の負圧が比較的大きいため、ステッピングモータに係るステップ数のわずかな変化でも、比較的大きく変動する。特に、バルブデポジットの堆積等の経年変化や部品バラツキに起因してＥＧＲバルブ２２２の特性が変化している場合には、想定される以上にＥＧＲ率が高くなる可能性がある。

図６においても、ＥＧＲ装置２２の作動直後は、ＥＧＲ率が２０％を一時的に上回っている。このため、エンジン１１における燃焼が悪化し、該エンジン１１の回転数が低下している（図６の上から３段目のグラフの時刻ｔ１近傍参照）。すると、エンジン１１のトルク変動が比較的大きくなり、ドライバビリティが悪化する可能性がある。更に、駆動系に共振が発生している場合は、ガラ音が生じる可能性がある。

しかるに本実施形態では、上述の如く、ハイブリッド車両１の駆動系に共振が発生し、且つ、エンジン１１の軽負荷域に該当すると判定された場合には、ＥＣＵ２１により、ＥＧＲバルブ２２２のステッピングモータに係るステップ数が制限される。このため、ＥＧＲガス量の変化が抑制され、エンジン１１の燃焼悪化等を抑制することができる。

図２に戻り、ステップＳ１０１の処理において、ハイブリッド車両１の駆動系に共振が発生していない、又は、エンジン１１の軽負荷域に該当しない、と判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ２１は、図５における「通常時」の値に基づいてステッピングモータに係るステップ数を決定する（ステップＳ１０３）。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うＥＧＲ制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…ハイブリッド車両、１１…エンジン、１２…ダンパ、１３、１４…モータ・ジェネレータ、２１…ＥＣＵ、２２…ＥＧＲ装置、１００…ＥＧＲ制御装置、１１１…吸気通路、１１２…排気通路、２２１…ＥＧＲ通路、２２２…ＥＧＲバルブ

Claims (1)

1. ステッピングモータに係るステップ数に応じて開度が決定されるＥＧＲバルブを有すると共に、排気ガスの少なくとも一部を再循環させるＥＧＲ装置を備える内燃機関を搭載するハイブリッド車両に搭載され、
   前記内燃機関の軽負荷時であって、前記ハイブリッド車両に係る駆動系の共振領域である場合、前記ステップ数を制限する制限手段を備える
   ことを特徴とするＥＧＲ制御装置。

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