JP2020132109A - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料噴射特性学習及び異常検出を早期に完了できるハイブリッド車両を提供する。【解決手段】エンジンECU73は、パーシャルリフト噴射時の燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出の少なくとも一つを行うために必要な学習用のパーシャルリフト噴射を含むアクティブ燃料噴射を、燃料噴射弁に実行させるように制御する。アクティブ燃料噴射が実行される場合、エンジンECUは、等出力ライン上において、最適機関動作点を最適機関動作点に対応する機関回転速度より機関回転速度が増大する側にずらした学習用動作点で、内燃機関を運転するように制御する。【選択図】図1
Description
本発明は、内燃機関及び電動機を備えたハイブリッド車両に関する。
特許文献1は、燃料噴射制御装置を開示する。この燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁を制御し、燃料噴射弁に対して要求する燃料噴射量である要求噴射量を、パーシャルリフト噴射の噴射量である所定噴射量と、所定噴射量以外の調製噴射量とに分割して内燃機関に噴射する(なお、この噴射を「アクティブ噴射」とも称呼する。)。そして、燃料噴射制御装置は、アクティブ噴射を所定回数実行することにより、パーシャルリフト噴射時における燃料噴射弁の噴射特性を学習する。
ところで、内燃機関及び電動機を備えたハイブリッド車両にも、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁が搭載される。ハイブリッド車両でも、パーシャルリフト噴射時の燃料噴射弁の噴射特性を学習すること(噴射特性学習)、燃料噴射弁の異常を検出すること(異常検出)が行われる。ハイブリッド車両でも、燃料噴射弁の噴射特性学習及び異常検出を実行するためには、アクティブ噴射を行う必要があるので、内燃機関を運転する必要がある。
しかしながら、ハイブリッド車両においては、内燃機関の負荷が低い場合等には間欠運転によって内燃機関の運転が停止されてしまうことになるので、燃料噴射弁の噴射特性学習及び異常検出を実行できる機会(頻度、状態)が少なくなる。
本発明は上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、燃料噴射弁の噴射特性学習及び異常検出を早期に完了できるようにすることによって、燃料噴射弁の噴射特性学習及び異常検出を実行できる機会を増やすことができるハイブリッド車両(以下、「本発明ハイブリッド車両」とも称呼される。)を提供することにある。
本発明ハイブリッド車両は、内燃機関(20)及び同内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁(23)と電動機(Mg1、MG2)とを備えたハイブリッド車両で(10)あって、車両の駆動軸(53)と前記内燃機関とをトルク伝達可能に連結するとともに同駆動軸と前記電動機とをトルク伝達可能に連結する動力伝達機構(50)と、ユーザのアクセル操作量に応じて定まる前記駆動軸に要求されるトルクであるユーザ要求トルクに等しいトルクを、前記内燃機関の運転による内燃機関の出力トルクと前記電動機の出力トルクとを制御することにより同駆動軸に作用させるように制御し、所定の機関運転停止条件が成立した場合、前記内燃機関の運転を停止し且つ所定の機関始動条件が成立した場合、同内燃機関を始動させる機関間欠運転を実行し、
前記内燃機関の運転を実行するとき、前記内燃機関の出力トルクと前記内燃機関の機関回転速度とによって規定される前記内燃機関の動作点であって、前記内燃機関に要求される機関出力である機関要求出力に対応する前記動作点を結ぶ等出力ライン上から前記内燃機関の効率性に基づいて特定される前記動作点である最適機関動作点で前記内燃機関を運転するように制御する駆動力制御部(70、73)と、
パーシャルリフト噴射を所定の噴射タイミングで前記燃料噴射弁に実行させ、前記パーシャルリフト噴射時の前記燃料噴射弁の噴射特性学習及び異常検出を行うために必要な学習用のパーシャルリフト噴射を含むアクティブ燃料噴射を、前記燃料噴射弁に実行させるように制御する燃料噴射弁制御部(73)と、
を備える。
本発明ハイブリッド車両の前記駆動力制御部は、
前記アクティブ燃料噴射が実行される場合、
前記等出力ライン上において、前記最適機関動作点を前記最適機関動作点に対応する前記機関回転速度より機関回転速度が増大する側にずらした学習用動作点で、前記内燃機関を運転すること、
嵩上げされた機関要求出力を、前記機関要求出力として、前記内燃機関を運転すること、及び、
前記機関間欠運転を禁止すること、
のうちの少なくとも一つを実行するように構成される。
前記内燃機関の運転を実行するとき、前記内燃機関の出力トルクと前記内燃機関の機関回転速度とによって規定される前記内燃機関の動作点であって、前記内燃機関に要求される機関出力である機関要求出力に対応する前記動作点を結ぶ等出力ライン上から前記内燃機関の効率性に基づいて特定される前記動作点である最適機関動作点で前記内燃機関を運転するように制御する駆動力制御部(70、73)と、
パーシャルリフト噴射を所定の噴射タイミングで前記燃料噴射弁に実行させ、前記パーシャルリフト噴射時の前記燃料噴射弁の噴射特性学習及び異常検出を行うために必要な学習用のパーシャルリフト噴射を含むアクティブ燃料噴射を、前記燃料噴射弁に実行させるように制御する燃料噴射弁制御部(73)と、
を備える。
本発明ハイブリッド車両の前記駆動力制御部は、
前記アクティブ燃料噴射が実行される場合、
前記等出力ライン上において、前記最適機関動作点を前記最適機関動作点に対応する前記機関回転速度より機関回転速度が増大する側にずらした学習用動作点で、前記内燃機関を運転すること、
嵩上げされた機関要求出力を、前記機関要求出力として、前記内燃機関を運転すること、及び、
前記機関間欠運転を禁止すること、
のうちの少なくとも一つを実行するように構成される。
本発明ハイブリッド車両によれば、アクティブ燃料噴射が実行される場合に、単位時間当たりの燃料噴射弁の燃料噴射回数を増大させることによって、燃料噴射弁の噴射特性学習及び異常検出を早期に完了できるようにすることで、燃料噴射弁の噴射特性学習及び異常検出を実行できる機会を増やすことができる。。
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び/又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記名称及び/又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
以下、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両について図面を参照しながら説明する。
<構成>
図1に示したように、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両10は、発電電動機MG1、発電電動機MG2、機関20、動力分配機構30、駆動力伝達機構50、第1インバータ61、第2インバータ62、バッテリ63、パワーマネジメントECU70、バッテリECU71、モータECU72及びエンジンECU73を備えている。なお、ECUは、エレクトリックコントロールユニットの略称であり、CPU、ROM、RAM及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。
図1に示したように、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両10は、発電電動機MG1、発電電動機MG2、機関20、動力分配機構30、駆動力伝達機構50、第1インバータ61、第2インバータ62、バッテリ63、パワーマネジメントECU70、バッテリECU71、モータECU72及びエンジンECU73を備えている。なお、ECUは、エレクトリックコントロールユニットの略称であり、CPU、ROM、RAM及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。
発電電動機(モータジェネレータ)MG1は、発電機及び電動機の何れとしても機能することができる同期発電電動機である。発電電動機MG1は、便宜上、第1発電電動機MG1とも称呼される。第1発電電動機MG1は本例において主として発電機としての機能を発揮する。第1発電電動機MG1は、出力軸(以下、「第1シャフト」とも称呼する。)41を備えている。
発電電動機(モータジェネレータ)MG2は、第1発電電動機MG1と同様、発電機及び電動機の何れとしても機能することができる同期発電電動機である。発電電動機MG2は、便宜上、第2発電電動機MG2とも称呼される。第2発電電動機MG2は本例において主として電動機としての機能を発揮する。第2発電電動機MG2は、出力軸(以下、「第2シャフト」とも称呼する。)42を備えている。
機関20は、4サイクル・筒内噴射(直噴)・火花点火式・多気筒内燃機関である。機関20は、吸気管及びインテークマニホールドを含む吸気通路部21、スロットル弁22、スロットル弁アクチュエータ22a、複数の燃料噴射弁23、点火プラグを含む複数の点火装置25、機関20の出力軸であるクランクシャフト26、エキゾーストマニホールド27、排気管28及び上流側の三元触媒29を含んでいる。
スロットル弁22は吸気通路部21に回転可能に支持されている。
スロットル弁アクチュエータ22aはエンジンECU73からの指示信号に応答してスロットル弁22を回転し、吸気通路部21の通路断面積を変更できるようになっている。
スロットル弁アクチュエータ22aはエンジンECU73からの指示信号に応答してスロットル弁22を回転し、吸気通路部21の通路断面積を変更できるようになっている。
複数の燃料噴射弁23(図1及び図2においては1つの燃料噴射弁23のみが示されている。)のそれぞれは、図2に拡大して示したように、その噴射孔が燃焼室CC内に露呈するように配置されている。各燃料噴射弁23は、筒内燃料噴射指示信号に応じ、その筒内燃料噴射指示信号に含まれる燃料噴射量の燃料を各気筒の燃焼室CC内に直接噴射するようになっている。なお、燃料噴射弁23は「筒内燃料噴射弁」とも称呼される。
エンジンECU73は、エアフローメータ91により計測される吸入空気量Ga及び機関回転速度Neに基づいて、一つの気筒に吸入される筒内吸入空気量Mcを算出し、その筒内吸入空気量Mcに応じて機関20に供給すべき燃料の量(以下、「要求燃料量Ft」と称呼する。)を決定するようになっている。
点火プラグを含む点火装置25のそれぞれは、エンジンECU73からの指示信号に応答して点火用火花を各気筒の燃焼室内において所定のタイミングにて発生するようになっている。
上流側の三元触媒29は、排気浄化用触媒であり、エキゾーストマニホールド27の排気集合部に配設されている。即ち、触媒29は機関20の排気通路に設けられている。触媒29は、機関20から排出される未燃物(HC,CO等)及びNOxを浄化するようになっている。
機関20は、スロットル弁アクチュエータ22aによりスロットル弁22の開度を変更することによって吸入空気量を変更するとともに要求燃料量Ftを変更すること等により、機関20の「機関出力トルクTe及び機関回転速度Ne(即ち、機関出力)」を変更することができる。
動力分配機構30は周知の遊星歯車装置31を備えている。遊星歯車装置31はサンギア32と、複数のプラネタリギア33と、リングギア34と、を含んでいる。
サンギア32は第1発電電動機MG1の第1シャフト41に接続されている。従って、第1発電電動機MG1はサンギア32にトルクを出力することができる。更に、第1発電電動機MG1は、サンギア32から第1発電電動機MG1(第1シャフト41)に入力されるトルクによって回転駆動され得る。第1発電電動機MG1は、サンギア32から第1発電電動機MG1に入力されるトルクによって回転駆動されることにより発電することができる。
複数のプラネタリギア33のそれぞれは、サンギア32と噛合するとともにリングギア34と噛合している。プラネタリギア33の回転軸(自転軸)はプラネタリキャリア35に設けられている。プラネタリキャリア35はサンギア32と同軸に回転可能となるように保持されている。従って、プラネタリギア33は、サンギア32の外周を自転しながら公転することができる。プラネタリキャリア35は機関20のクランクシャフト26に接続されている。よって、プラネタリギア33は、クランクシャフト26からプラネタリキャリア35に入力されるトルクによって回転駆動され得る。
リングギア34は、サンギア32と同軸に回転可能となるように保持されている。
上述したように、プラネタリギア33はサンギア32及びリングギア34と噛合している。従って、プラネタリギア33からサンギア32にトルクが入力されたときには、そのトルクによってサンギア32が回転駆動される。プラネタリギア33からリングギア34にトルクが入力されたときには、そのトルクによってリングギア34が回転駆動される。逆に、サンギア32からプラネタリギア33にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア33が回転駆動される。リングギア34からプラネタリギア33にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア33が回転駆動される。
リングギア34はリングギアキャリア36を介して第2発電電動機MG2の第2シャフト42に接続されている。従って、第2発電電動機MG2はリングギア34にトルクを出力することができる。更に、第2発電電動機MG2は、リングギア34から第2発電電動機MG2(第2シャフト42)に入力されるトルクによって回転駆動され得る。第2発電電動機MG2は、リングギア34から第2発電電動機MG2に入力されるトルクによって回転駆動されることにより、発電することができる。
更に、リングギア34はリングギアキャリア36を介して出力ギア37に接続されている。従って、出力ギア37は、リングギア34から出力ギア37に入力されるトルクによって回転駆動され得る。リングギア34は、出力ギア37からリングギア34に入力されるトルクによって回転駆動され得る。
駆動力伝達機構50は、ギア列51、ディファレンシャルギア52及び駆動軸(ドライブシャフト)53を含んでいる。
ギア列51は、出力ギア37とディファレンシャルギア52とを動力伝達可能に歯車機構により接続している。ディファレンシャルギア52は駆動軸53に取り付けられている。駆動軸53の両端には駆動輪54が取り付けられている。従って、出力ギア37からのトルクはギア列51、ディファレンシャルギア52、及び、駆動軸53を介して駆動輪54に伝達される。この駆動輪54に伝達されたトルクによりハイブリッド車両10は走行することができる。
第1インバータ61は、第1発電電動機MG1及びバッテリ63に電気的に接続されている。従って、第1発電電動機MG1が発電しているとき、第1発電電動機MG1が発生した電力は第1インバータ61を介してバッテリ63に供給される。逆に、第1発電電動機MG1は第1インバータ61を介してバッテリ63から供給される電力によって回転駆動させられる。
第2インバータ62は、第2発電電動機MG2及びバッテリ63に電気的に接続されている。従って、第2発電電動機MG2は第2インバータ62を介してバッテリ63から供給される電力によって回転駆動させられる。逆に、第2発電電動機MG2が発電しているとき、第2発電電動機MG2が発生した電力は第2インバータ62を介してバッテリ63に供給される。
なお、第1発電電動機MG1の発生する電力は第2発電電動機MG2に直接供給可能であり、且つ、第2発電電動機MG2の発生する電力は第1発電電動機MG1に直接供給可能である。
バッテリ63は、本例においてリチウムイオン電池である。但し、バッテリ63は放電及び充電が可能な蓄電装置であればよく、ニッケル水素電池及び他の二次電池であってもよい。
パワーマネジメントECU70(以下、「PMECU70」と表記する。)は、バッテリECU71、モータECU72及びエンジンECU73と通信により情報交換可能に接続されている。
PMECU70は、パワースイッチ81、シフトポジションセンサ82、アクセル操作量センサ83、ブレーキスイッチ84及び車速センサ85等と接続され、これらのセンサ類が発生する出力信号を入力するようになっている。
パワースイッチ81はハイブリッド車両10のシステム起動用スイッチである。PMECU70は、何れも図示しない車両キーがキースロットに挿入され且つブレーキペダルが踏み込まれているときにパワースイッチ81が操作されると、システムを起動する(Ready−On状態となる)ように構成されている。
シフトポジションセンサ82は、ハイブリッド車両10の運転席近傍に運転者により操作可能に設けられた図示しないシフトレバーによって選択されているシフトポジションを表す信号を発生するようになっている。シフトポジションは、P(パーキングポジション)、R(後進ポジション)、N(ニュートラルポジション)及びD(走行ポジション)を含む。
アクセル操作量センサ83は、運転者により操作可能に設けられた図示しないアクセルペダルの操作量(アクセル操作量AP)を表す出力信号を発生するようになっている。アクセル操作量APは加速操作量と表現することもできる。
ブレーキスイッチ84は、運転者により操作可能に設けられた図示しないブレーキペダルが操作されたときに、ブレーキペダルが操作された状態にあることを示す出力信号を発生するようになっている。
車速センサ85は、ハイブリッド車両10の車速SPDを表す出力信号を発生するようになっている。
ブレーキスイッチ84は、運転者により操作可能に設けられた図示しないブレーキペダルが操作されたときに、ブレーキペダルが操作された状態にあることを示す出力信号を発生するようになっている。
車速センサ85は、ハイブリッド車両10の車速SPDを表す出力信号を発生するようになっている。
PMECU70は、バッテリECU71により算出されるバッテリ63の残容量SOC(State Of Charge)を入力するようになっている。残容量SOCは、バッテリ63に流出入する電流の積算値等に基づいて周知の手法により算出される。
PMECU70は、モータECU72を介して、第1発電電動機MG1の回転速度(以下、「MG1回転速度Nm1」と称呼する。)を表す信号及び第2発電電動機MG2の回転速度(以下、「MG2回転速度Nm2」と称呼する。)を表す信号を入力するようになっている。
なお、MG1回転速度Nm1は、モータECU72によって「第1発電電動機MG1に設けられ且つ第1発電電動機MG1のロータの回転角度に対応する出力値を出力するレゾルバ96の出力値」に基づいて算出されている。同様に、MG2回転速度Nm2は、モータECU72によって「第2発電電動機MG2に設けられ且つ第2発電電動機MG2のロータの回転角度に対応する出力値を出力するレゾルバ97の出力値」に基づいて算出されている。
PMECU70は、エンジンECU73を介して、エンジン状態を表す種々の出力信号を入力するようになっている。このエンジン状態を表す出力信号には、機関回転速度Ne、スロットル弁開度TA及び機関20の冷却水温THW等が含まれている。
モータECU72は、第1インバータ61及び第2インバータ62に接続されている。モータECU72は、PMECU70からの指令(後述する「MG1指令トルクTm1*及びMG2指令トルクTm2*」)に基づいて、第1インバータ61及び第2インバータ62に指示信号を送出するようになっている。これにより、モータECU72は、第1インバータ61を用いて第1発電電動機MG1を制御し、且つ、第2インバータ62を用いて第2発電電動機MG2を制御するようになっている。
エンジンECU73は、エンジンアクチュエータである「スロットル弁アクチュエータ22a、燃料噴射弁23及び点火装置25等」と接続されていて、これらに指示信号を送出するようになっている。更に、エンジンECU73は、エアフローメータ91、スロットル弁開度センサ92、冷却水温センサ93、機関回転速度センサ94及び空燃比センサ95等と接続されていて、これらの発生する出力信号を取得するようになっている。
エアフローメータ91は、機関20に吸入される単位時間あたりの空気量を計測し、その空気量(吸入空気流量)Gaを表す信号を出力するようになっている。
スロットル弁開度センサ92は、スロットル弁22の開度(スロットル弁開度)を検出し、その検出したスロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
冷却水温センサ93は、機関20の冷却水の温度を検出し、その検出した冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
スロットル弁開度センサ92は、スロットル弁22の開度(スロットル弁開度)を検出し、その検出したスロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
冷却水温センサ93は、機関20の冷却水の温度を検出し、その検出した冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
機関回転速度センサ94は、機関20のクランクシャフト26が所定角度だけ回転する毎にパルス信号を発生するようになっている。エンジンECU73は、このパルス信号に基づいて機関回転速度Neを取得するようになっている。
空燃比センサ95は、エキゾーストマニホールド27の排気集合部であって、上流側の三元触媒29よりも上流位置に配設されている。空燃比センサ95は、所謂「限界電流式広域空燃比センサ」である。空燃比センサ95は排ガスの空燃比を検出し、その検出した排ガスの空燃比(検出空燃比)Abyfsに応じた出力値を出力するようになっている。エンジンECU73はこの出力値をルックアップテーブルに適用することにより検出空燃比Abyfsを取得するようになっている。
空燃比センサ95は、エキゾーストマニホールド27の排気集合部であって、上流側の三元触媒29よりも上流位置に配設されている。空燃比センサ95は、所謂「限界電流式広域空燃比センサ」である。空燃比センサ95は排ガスの空燃比を検出し、その検出した排ガスの空燃比(検出空燃比)Abyfsに応じた出力値を出力するようになっている。エンジンECU73はこの出力値をルックアップテーブルに適用することにより検出空燃比Abyfsを取得するようになっている。
エンジンECU73は、これらのセンサ等から取得される信号及びPMECU70からの指令に基づいて「スロットル弁アクチュエータ22a、燃料噴射弁23及び点火装置25」に指示信号を送出することにより、機関20を制御するようになっている。なお、機関20には図示しないカムポジションセンサが設けられている。エンジンECU73は、機関回転速度センサ94及びカムポジションセンサからの信号に基づいて、特定の気筒の吸気上死点を基準とした機関20のクランク角度(絶対クランク角)を取得するようになっている。
(作動:駆動力制御)
次に、ハイブリッド車両10の作動について説明する。なお、以下に述べる処理は「PMECU70のCPU及びエンジンECU73のCPU」により実行される。但し、以下においては、記載を簡素化するため、PMECU70のCPUを「PM」と表記し、且つ、エンジンECU73のCPUを「EG」と表記する。
次に、ハイブリッド車両10の作動について説明する。なお、以下に述べる処理は「PMECU70のCPU及びエンジンECU73のCPU」により実行される。但し、以下においては、記載を簡素化するため、PMECU70のCPUを「PM」と表記し、且つ、エンジンECU73のCPUを「EG」と表記する。
ハイブリッド車両10は、「ユーザのアクセル操作量に応じて定まるトルクであって車両の駆動軸53に要求されるトルク(即ち、ユーザ要求トルク)」に等しいトルクを、「機関20の効率が最良となるようにしながら、機関20の出力トルク(機関出力トルク)と第2発電電動機MG2の出力トルクとを制御すること」により駆動軸53に作用させる。
このとき、ハイブリッド車両10において、機関20の出力が機関要求出力Pe*を満たし、且つ、機関20の効率が最高となる機関動作点であって、「機関出力トルクTeと機関回転速度Neとにより決まる最適機関動作点Pbt」にて機関20が運転される。なお、機関要求出力Pe*は、例えば、ユーザ要求トルクに車速SPDを乗じて得られるユーザ要求出力Pv*及びバッテリ残容量SOCに基づいて得られるバッテリ充電要求出力Pb*に基づいて取得される。
具体的に述べると、図3に示すように、ある出力をクランクシャフト26から出力させたとき機関20の運転効率(燃費)が最良となる機関動作点が各出力毎に最適機関動作点Pbtとして実験等により予め求められている。これらの最適機関動作点Pbtを、機関出力トルクTeと機関回転速度Neとによって規定されるグラフ上にプロットし、更に、これらのプロットを結ぶことによって形成されるラインが最適機関動作ラインとして求められる。このようにして求められる最適機関動作ラインが図3に実線Loptにより示されている。図3において、破線により示されている複数のラインC0〜C3のそれぞれは、同じ出力をクランクシャフト26から出力させることができる機関動作点を結んだライン(「等出力ライン」と称呼される。)である。
PMは、機関要求出力Pe*と等しい出力が得られる最適機関動作点Pbtを検索し、その検索された最適機関動作点Pbtに対応する「機関出力トルクTe及び機関回転速度Ne」を「目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度Ne*」のそれぞれとして決定する。例えば、機関要求出力Pe*がラインC2に対応する出力と等しい場合、ラインC2と実線Loptとの交点P1(最適機関動作点Pbt(=P1))に対する機関出力トルクTe1が目標機関出力トルクTe*として決定され、交点P1(最適機関動作点Pbt(=P1))に対する機関回転速度Ne1が目標機関回転速度Ne*として決定される。
PMは、最適機関動作点Pbtに対する機関出力トルク(図3の例ではTe1)を目標機関出力トルクTe*として決定し、最適機関動作点Pbtに対する機関回転速度(図3の例ではNe1)を目標機関回転速度Ne*として決定する。PMは、機関20が最適機関動作点Pbtにて運転されるように(換言すると、機関出力トルクTe及び機関回転速度Neが目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度Ne*となるように)、EGに指令信号を送出する。
これにより、EGは、スロットル弁アクチュエータ22aによりスロットル弁22の開度を変更するとともに、燃料量を設定(要求燃料量Ftを設定し)、目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度Ne*となるように、機関20を制御する。
ハイブリッド車両10において、機関20、第1発電電動機MG1及び第2発電電動機MG2は、互いに関連されながら制御される。ハイブリッド車両10は、例えば、EVモード及びHVモードの何れかのモードにて走行することができる。
EVモードは、残容量SOCがモード切替閾値よりも大きい場合等において実行される。EVモードは、電動走行を、ハイブリッド走行よりも優先させて車両10を走行させるモードである。電動走行では、機関20を運転することなく第2発電電動機MG2を駆動することにより車両10の駆動力の全部が第2発電電動機MG2から発生される(なお、この状態を「第1運転状態」ともいう。)。ハイブリッド走行では、機関20を運転するとともに第2発電電動機MG2を駆動することにより、車両10の駆動力が機関20及び第2発電電動機MG2の両方から発生される(なお、この状態を「第2運転状態」ともいう。)。
HVモードは、EVモード走行中に残容量SOCがモード切替閾値よりも小さくなった場合等において実行されるモードである。HVモードは、EVモードと比較して、前記第2運転状態を前記第1運転状態よりも優先させて車両10を走行させるモードである。これらのモードは周知であり、例えば、特開2011−57115号公報及び特開2011−57116号公報に記載されている。
また、HVモードにおける制御の基本的内容は、例えば、特開2009−126450号公報(米国公開特許番号 US2010/0241297)、及び、特開平9−308012号公報(米国出願日1997年3月10日の米国特許第6,131,680号)等に詳細に記載されている
更に、ハイブリッド車両10は、機関20の運転を間欠的に停止する間欠運転を行う。例えば、ハイブリッド車両10は、機関要求出力Pe*が機関停止閾値よりも小さく、機関20を効率良く運転できない場合、機関20の運転を停止する。更に、ハイブリッド車両10は、機関20の運転停止中に機関要求出力Pe*が機関始動閾値よりも大きくなり、機関20を効率良く運転できる場合、機関20の運転を開始する。
上記説明したように駆動力制御が実行されるハイブリッド車両10においては、機関20の間欠運転が行われること等により、機関20が運転されない頻度が高い。
<作動の概要>
EGは、燃料噴射弁23を制御し、パーシャルリフト噴射に関する燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出を行うための燃料噴射(以下、「アクティブ噴射」と称呼される。)を実行する。EGは、アクティブ燃料噴射として、例えば、1回のパーシャルリフト噴射(学習用燃料噴射(学習用のパーシャルリフト噴射))と、1回のフルリフト噴射とに分割して機関20(気筒の燃焼室CC)に噴射するアクティブ噴射(吸気行程2回噴射)を実行する。
EGは、燃料噴射弁23を制御し、パーシャルリフト噴射に関する燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出を行うための燃料噴射(以下、「アクティブ噴射」と称呼される。)を実行する。EGは、アクティブ燃料噴射として、例えば、1回のパーシャルリフト噴射(学習用燃料噴射(学習用のパーシャルリフト噴射))と、1回のフルリフト噴射とに分割して機関20(気筒の燃焼室CC)に噴射するアクティブ噴射(吸気行程2回噴射)を実行する。
上述した通り、ハイブリッド車両10においては、間欠運転が行われること等により、機関20が運転されない頻度が高い。従って、ハイブリッド車両10においては、アクティブ噴射を行う機会(燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出を行う機会)が減少する可能性がある。そこで、PMは、単位時間当たりの燃料の噴射回数を増大するために、次のように機関20の運転を制御する。
PMは、後述のアクティブ噴射の実行条件(「アクティブ噴射実行条件」と称呼される。)が成立した場合、機関20に要求される機関要求出力Pe*に対応する等出力ライン(図3の例において、ラインC2)上において、最適機関動作点Pbt(図3の例において、P1)よりも、機関回転速度Neが大きい側にずらした動作点Pg(Pg=Pg1)で、機関20が作動するように制御する。なお、動作点Pgは、「学習用動作点Pg」とも称呼される。
具体的に述べると、PMは、学習用動作点Pg(=Pg1)に対する機関出力トルクTe2を目標機関出力トルクTe*として決定し、学習用動作点Pg(=Pg1)に対する機関回転速度Ne2(Ne2>Ne1)を目標機関回転速度Ne*として決定する。PMは、機関20が学習用動作点Pg(=Pg1)にて運転されるように(換言すると、機関出力トルクTe及び機関回転速度Neが目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度Ne*となるように)、EGに指令信号を送出する。
これにより、EGは、スロットル弁アクチュエータ22aによりスロットル弁22の開度を変更するとともに、燃料量を設定(要求燃料量Ftを設定し)、目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度Ne*となるように、機関20を制御する。
EGは、1気筒当たりの要求燃料量分の燃料を、1回のパーシャルリフト噴射(学習用燃料噴射)と、1回のフルリフト噴射とに分割して噴射するアクティブ噴射(例えば、吸気行程2回噴射)を燃料噴射弁23に実行させる。
(燃料噴射弁の噴射特性学習及び異常検出)
EGは、燃料噴射弁23(弁体(ニードル弁))の閉弁動作によって発生する誘導起電力に基づき、燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出(「OBD(On-board diagnstics)検出」とも呼ぶ。)を実行する。
EGは、燃料噴射弁23(弁体(ニードル弁))の閉弁動作によって発生する誘導起電力に基づき、燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出(「OBD(On-board diagnstics)検出」とも呼ぶ。)を実行する。
図4に示すように、燃料噴射弁23では、噴射パルスがオン(ON)からオフ(OFF)に設定(変更)された後、誘導起電力によってインジェクタ−(マイナス)端子電圧が変化する。
燃料噴射弁23が閉弁する時には、弁体の変化速度が比較的大きく変化することにより、インジェクタ−(マイナス)端子電圧の変化特性が変わって、電圧変曲点が現れる。従って、インジェクタ−(マイナス)端子電圧の電圧変曲点が現れるタイミングにより、閉弁タイミングを検出することが可能になる。
燃料噴射弁23の弁体のリフト量がフルリフト位置に到達しないパーシャルリフト状態において、この閉弁タイミング(例えば、所定のタイミングから閉弁タイミングまでの間の時間)と燃料噴射弁23の噴射量との間に相関関係がある。このような相関関係を利用して、パーシャルリフト噴射の噴射パルスを補正する。
例えば、EGは、アクティブ噴射を、噴射特性学習に必要な所定回数分、燃料噴射弁23に実行させることにより、所定の基準タイミングtb(例えば、パーシャルリフト時の噴射パルスの通電をオフした時点等)からインジェクタ−(マイナス)端子電圧の変曲点が現れる時点th(燃料噴射弁23(ニードル弁)の閉弁時点)までの間の時間Tm(変曲点時間Tm)を、所定回数分取得する。そして、その変曲点時間Tmの平均値(平均変曲点時間Tmv)を学習値として取得する。そして、学習値に基づいて、パーシャルリフト噴射の噴射パルスを補正する処理を各気筒毎に行う。
更に、EGは、燃料噴射弁23がパーシャルリフト噴射を行ったときに取得した変曲点時間Tmが所定の範囲外か否かを判定することにより、燃料噴射弁23の異常検出を実行する。例えば、EGは、変曲点時間Tmが所定の範囲外であることを、所定回数以上検出した場合、燃料噴射弁23の異常と判定する。なお、この場合、EGは、噴射パルスの補正を禁止する。
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、機関要求出力Pe*に対応する等出力ライン上において、最適機関動作点Pbtから機関回転速度Neが増大する側にずらした学習用動作点Pgで機関20を運転する。これにより、機関回転速度Neを増大できるので、アクティブ噴射を行うときの単位時間当たりの噴射回数を増加できる。従って、本発明の実施形態は、燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出に必要なパラメータを早期に取得できるので、早期に噴射特性学習及び異常検出を完了することができる。
<具体的作動>
PGは、所定時間が経過する毎に図5にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。
PGは、所定時間が経過する毎に図5にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。
従って、所定のタイミングになると、PGは、図5のステップ500から処理を開始してステップ505に進み、機関20(内燃機関)が運転中であるか否かを判定する。
機関20が運転中ではない場合、PGはステップ505にて「No」と判定してステップ595に進み、本ルーチンを一旦終了する。
これに対して、機関20が運転中である場合、PGはステップ505にて「Yes」と判定してステップ510に進み、噴射特性学習及び異常検出完了フラグXf(以下、単に「フラグXf」と称呼される。)の値が「0」に設定されているか否かを判定する。
フラグXfは、その値が「1」の場合、燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出(異常判定)が完了したことを表している。フラグXfは、その値が「0」の場合、燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出(異常判定)が完了していないことを表す。なお、フラグXfの値は、別途実行される図示しないイニシャルルーチンにおいて「0」に設定される。
フラグXfの値が「1」に設定されている場合、PGはステップ510にて「No」と判定してステップ595に進み、本ルーチンを一旦終了する。これに対して、フラグXfの値が「0」に設定されている場合、PGはステップ510にて「Yes」と判定してステップ515に進み、アクティブ噴射実行条件が成立するか否かを判定する。
アクティブ噴射実行条件は、以下に述べる条件1乃至条件2が全て成立する場合に成立する。
条件1:冷却水温THWが所定の閾値水温Tth以上である。
条件2:負荷率が所定値以上である。
負荷率(KL)は、例えば、空気充填率あり、着目する気筒が一回の吸気行程において吸入する空気量をMc[g]、空気密度をρ[g/L])、機関20の排気量をLv[L]、機関20の気筒数を「4」であるとしたとき、次式により算出される。
KL={Mc/(ρ×Lv/4)}×100(%)
条件1:冷却水温THWが所定の閾値水温Tth以上である。
条件2:負荷率が所定値以上である。
負荷率(KL)は、例えば、空気充填率あり、着目する気筒が一回の吸気行程において吸入する空気量をMc[g]、空気密度をρ[g/L])、機関20の排気量をLv[L]、機関20の気筒数を「4」であるとしたとき、次式により算出される。
KL={Mc/(ρ×Lv/4)}×100(%)
アクティブ噴射実行条件が成立しない場合、PGはステップ515にて「No」と判定してステップ595に進み、本ルーチンを一旦終了する。
これに対してアクティブ噴射実行条件が成立する場合、PGはステップ515にて「Yes」と判定して、以下に述べるステップ520乃至ステップ530の処理を順に行った後、ステップ535に進む。
ステップ520:PGは上述した学習用動作点Pgを決定する。即ちPGは、機関20(内燃機関)に要求される機関要求出力Pe*に対応する等出力ライン上において、最適機関動作点Pbtよりも、機関回転速度Neが大きい側にずらした動作点(学習用動作点Pg)を決定する。
ステップ525:PGは、機関20が学習用動作点Pgにて運転されるように(換言すると、学習用動作点Pgに対応する機関出力トルクTe及び機関回転速度Neが目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度Ne*となるように)、EGに指令信号を送出する。これにより、EGは、学習用動作点Pgに対応する機関出力トルクTeを目標機関出力トルクTe*として決定し、学習用動作点Pgに対応する機関回転速度Neを目標機関回転速度Ne*として決定する。
ステップ525:PGは、機関20が学習用動作点Pgにて運転されるように(換言すると、学習用動作点Pgに対応する機関出力トルクTe及び機関回転速度Neが目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度Ne*となるように)、EGに指令信号を送出する。これにより、EGは、学習用動作点Pgに対応する機関出力トルクTeを目標機関出力トルクTe*として決定し、学習用動作点Pgに対応する機関回転速度Neを目標機関回転速度Ne*として決定する。
そして、EGは、スロットル弁アクチュエータ22aによりスロットル弁22の開度を変更するとともに、燃料量を設定(要求燃料量Ftを設定し)、目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度Ne*となるように、機関20を制御する。
更に、EGは、燃料噴射弁23を制御し、1気筒当たりの要求燃料量分の燃料を、1回のパーシャルリフト噴射(学習用燃料噴射)と、1回のフルリフト噴射とに分割して噴射するアクティブ噴射(吸気行程2回噴射)を実行する。そして、EGは、上述した噴射特性学習及び噴射弁異常検出を実行する。
PGは、ステップ530に進むと、燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出(異常判定)が完了しているか否かを判定する。燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出(異常判定)が完了していない場合、PGはステップ530にて「No」と判定してステップ595に進み、本ルーチンを一旦終了する。
これに対して、燃料噴射弁23の噴射特性学習及び異常検出(異常判定)が完了している場合、PGはステップ530にて「Yes」と判定してステップ535に進み、フラグXfの値を「1」に設定した後ステップ595に進み、本ルーチンを一旦終了する。
<変形例>
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づく各種の変形例を採用し得る。例えば、上述の実施形態において、機関20は、デュアル噴射式の内燃機関であってもよい。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づく各種の変形例を採用し得る。例えば、上述の実施形態において、機関20は、デュアル噴射式の内燃機関であってもよい。
また、上述の実施形態において、図5に示したステップ520に代えて、次に述べる処理が実行されるようにしてもよい。PGは、通常の機関要求出力より機関出力を増大させた増大機関要求出力(嵩上げされた機関要求出力)を、機関要求出力Pe*として決定して、その最適機関動作点Pbtを決定する。例えば、通常の機関要求出力に対応する等出力ラインがラインC2であり、増大機関要求出力に対応する等出力ラインがラインC1であるとする(図3を参照。)。この場合、PGはラインC1と実線Loptの交点P2を最適機関動作点Pbtとして決定する。即ち、PGは、通常の機関要求出力を嵩上げして、最適機関動作点Pbtを、機関回転速度Neが増大する側にずらす。
その結果、ステップ525にてPGは、機関20が最適機関動作点Pbt(=P2)にて運転されるように、EGに指令信号を送出する。これにより、EGは、最適機関動作点Pbt(=P2)に対する機関出力トルクTe3を目標機関出力トルクTe*として決定し、最適機関動作点Pbt(=P2)に対する機関回転速度Ne3(Ne3>Ne1)を目標機関回転速度Ne*として決定する。
そして、EGは、スロットル弁アクチュエータ22aによりスロットル弁22の開度を変更するとともに、燃料量を設定(要求燃料量Ftを設定し)、目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度とNe*なるように、機関20を制御する。なお、この場合において、更に、PGは、等出力ライン上において、最適機関動作点Pbt(=P2)を機関回転速度Neが増大する側(例えば、学習用動作点Pg(=Pg2))にずらし、そのずらした学習用動作点Pg2で機関20が運転されるようにしてもよい。
更に、上述の実施形態及び変形例において、アクティブ噴射実行条件が成立した場合に、機関20の間欠運転(機関間欠運転)が禁止されるように、機関20が制御されてもよい。なお、上述の実施形態において、アクティブ噴射実行条件が成立した場合に、学習用動作点Pgにて機関20が運転されることに代えて、機関20の間欠運転が禁止されるようにしてもよい。
10…ハイブリッド車両、20…機関、22…スロットル弁、22a…スロットル弁アクチュエータ、23…燃料噴射弁、26…クランクシャフト、30…動力分配機構、31…遊星歯車装置、50…駆動力伝達機構、53…駆動軸、70…パワーマネジメントECU、73…エンジンECU
Claims (1)
- 内燃機関及び同内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁と電動機とを備えたハイブリッド車両であって、
前記ハイブリッド車両は、
車両の駆動軸と前記内燃機関とをトルク伝達可能に連結するとともに同駆動軸と前記電動機とをトルク伝達可能に連結する動力伝達機構と、
ユーザのアクセル操作量に応じて定まる前記駆動軸に要求されるトルクであるユーザ要求トルクに等しいトルクを、前記内燃機関の運転による内燃機関の出力トルクと前記電動機の出力トルクとを制御することにより同駆動軸に作用させるように制御し、所定の機関運転停止条件が成立した場合、前記内燃機関の運転を停止し且つ所定の機関始動条件が成立した場合、同内燃機関を始動させる機関間欠運転を実行し、
前記内燃機関の運転を実行するとき、前記内燃機関の出力トルクと前記内燃機関の機関回転速度とによって規定される前記内燃機関の動作点であって、前記内燃機関に要求される機関出力である要求機関出力に対応する前記動作点を結ぶ等出力ライン上から前記内燃機関の効率性に基づいて特定される前記動作点である最適機関動作点で前記内燃機関を運転するように制御する駆動力制御部と、
パーシャルリフト噴射を所定の噴射タイミングで前記燃料噴射弁に実行させ、前記パーシャルリフト噴射時の前記燃料噴射弁の噴射特性学習及び異常検出を行うために必要な学習用のパーシャルリフト噴射を含むアクティブ燃料噴射を、前記燃料噴射弁に実行させるように制御する燃料噴射弁制御部と、
を備え、
前記駆動力制御部は、
前記アクティブ燃料噴射が実行される場合、
前記等出力ライン上において、前記最適機関動作点を前記最適機関動作点に対応する前記機関回転速度より機関回転速度が増大する側にずらした学習用動作点で、前記内燃機関を運転すること、
嵩上げされた要求機関出力を、前記要求機関出力として、前記内燃機関を運転すること、及び、
前記機関間欠運転を禁止すること、
のうちの少なくとも一つを実行するように構成された、
ハイブリッド車両。
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JP2022048660A (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-28 | 株式会社デンソー | 噴射制御装置 |
-
2019
- 2019-02-26 JP JP2019032555A patent/JP2020132109A/ja active Pending
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JP7444004B2 (ja) | 2020-09-15 | 2024-03-06 | 株式会社デンソー | 噴射制御装置 |
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