JP6020114B2 - Control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンと、回転軸が該エンジンの出力軸に連結されていて、該エンジンを駆動して始動させかつ該始動後のエンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する技術分野に属する。 The present invention relates to a hybrid vehicle comprising an engine, and a motor generator having a rotating shaft connected to the output shaft of the engine, driving the engine to start it, and driving the engine after starting to generate electric power. It belongs to the technical field related to control devices.
一般に、この種のハイブリッド車両においては、エンジンの始動要求があった場合には、モータジェネレータによりエンジンを回転させながら(クランキングしながら)、該エンジンにおいて燃料の噴射及び該噴射された燃料の点火を行って該エンジンを始動させる。エンジンの始動後は、エンジンによりモータジェネレータを駆動することで、モータジェネレータによる発電が行われる。上記モータジェネレータは、通常、インバータの制御によって、バッテリからの電力供給によりエンジンを駆動する状態と、エンジンによる駆動により発電して該発電電力をバッテリや走行用モータに供給する状態とに切り換えることが可能になっている。そして、モータジェネレータは、エンジンが始動したと判定された後、エンジンを駆動する状態から、発電電力をバッテリや走行用モータに供給する状態に切り換えられる。 Generally, in this type of hybrid vehicle, when there is a request to start the engine, the engine is rotated (cranked) by the motor generator, and fuel is injected into the engine and the injected fuel is ignited. To start the engine. After the engine is started, the motor generator is driven by the engine to generate power by the motor generator. The motor generator can be switched between a state in which the engine is driven by power supply from a battery and a state in which the generated power is generated by driving by the engine and the generated power is supplied to a battery or a traveling motor, usually under the control of an inverter. It is possible. Then, after it is determined that the engine has started, the motor generator is switched from a state in which the engine is driven to a state in which the generated power is supplied to the battery and the traveling motor.
この場合、エンジンが始動したか否かを判定する必要があり、例えば特許文献1では、エンジン回転数が、モータジェネレータにより駆動される回転数よりも高い設定回転数になったときに、エンジンが始動したと判定される。
In this case, it is necessary to determine whether or not the engine has started. For example, in
しかし、上記特許文献1のように、エンジン回転数のみに基づいてエンジンが始動したか否かを判定する場合、エンジンが始動したとの判定を確実にするためには、その判定の閾値を比較的高い値に設定する必要がある。この結果、エンジンが始動したとの判定が遅れ気味になり、このため、バッテリの電力を無駄に消費することになる。
However, when determining whether or not the engine has started based only on the engine speed as in
また、モータジェネレータの回転軸に作用するトルクを検出して、そのトルクが、エンジンを駆動する側からエンジンにより駆動される側に変化したときに、エンジンが始動したと判定することが考えられるが、このときのエンジン回転数は、クランキング時の回転数からは大きく上昇していない場合があり、このときにモータジェネレータによるエンジンの駆動を停止すると、エンジンが停止する可能性がある。 Further, it is conceivable to detect that the engine has been started when the torque acting on the rotating shaft of the motor generator is detected and the torque changes from the engine driving side to the engine driving side. The engine speed at this time may not be significantly increased from the engine speed at the time of cranking, and if the engine is stopped by the motor generator at this time, the engine may stop.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンが始動したことを正確に判定して、エンジン始動ためにバッテリの電力を無駄に消費することを防止しつつ、エンジンを確実に始動させようとすることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to accurately determine that the engine has started and to prevent wasteful consumption of battery power for starting the engine. However, there is an attempt to reliably start the engine.
上記の目的を達成するために、本発明の第1のハイブリッド車両の制御装置では、エンジンと、回転軸が該エンジンの出力軸に連結されていて、該エンジンを駆動して始動させかつ該始動後のエンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両の制御装置を対象として、上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、上記モータジェネレータの回転軸に作用するトルクを検出するトルク検出手段と、上記モータジェネレータ及び上記エンジンの作動を制御する制御手段と、を備え、上記制御手段は、上記エンジンの始動要求があったときに、上記モータジェネレータを駆動することによって上記エンジンを第1所定回転数で回転させながら、該エンジンにおいて燃料の噴射及び該噴射された燃料の点火を行うことで、該エンジンを始動させるよう構成されており、上記トルク検出手段による検出トルクにおいて上記モータジェネレータが上記エンジンを駆動する側を正の値としたとき、上記燃料の噴射及び点火後において、該検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値以上となった後に、上記エンジン回転数検出手段による検出回転数が、上記第1所定回転数よりも高く設定された第2所定回転数以上となったときに、上記エンジンが始動したと判定するか、又は、上記燃料の噴射及び点火後において、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率が基準トルク上昇率以上となった後に、上記検出回転数が上記第2所定回転数以上となったときに、上記エンジンが始動したと判定するエンジン始動判定手段を更に備え、更に上記制御手段は、上記エンジン始動判定手段により上記エンジンが始動したと判定されるまでは、燃焼空燃比が燃料リッチになるように上記燃料の噴射を行う一方、上記エンジンが始動したと判定された後は、燃焼空燃比が燃料リーンになるように上記燃料の噴射を行うよう構成されている、という構成とした。 In order to achieve the above object, in the first hybrid vehicle control apparatus of the present invention, the engine and the rotary shaft are connected to the output shaft of the engine, and the engine is driven to start and the start Targeting a hybrid vehicle control device including a motor generator driven by a later engine to generate electric power, an engine rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the engine, and a torque acting on the rotation shaft of the motor generator Torque detecting means for detecting, and control means for controlling the operation of the motor generator and the engine. The control means drives the motor generator by driving the motor generator when there is a request to start the engine. While the engine is rotated at the first predetermined speed, fuel is injected into the engine and the injected fuel is The engine is started by igniting the fuel, and when the motor generator drives the engine at a positive value in the torque detected by the torque detection means, the fuel injection and ignition are performed. after, and a detection torque is a negative value after the absolute value thereof is Tsu Do equal to or higher than a predetermined value, the detected rotation speed by the engine speed detecting means, is higher than the first predetermined rotational speed when the Tsu Do two or more predetermined rotational speed, or determines that the engine has started, or after the injection and ignition of the fuel, the detected torque is increasing rate of negative a and the absolute value of the reference after a torque increase rate or more, when the detected rotation speed becomes the second predetermined rotational speed or more, further comprising an engine start determining means determines that the engine has started, further The control means injects the fuel so that the combustion air-fuel ratio becomes fuel-rich until the engine start determining means determines that the engine has started, while it is determined that the engine has started. After that, the fuel is injected so that the combustion air-fuel ratio becomes fuel lean .
また、本発明の第2のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、回転軸が該エンジンの出力軸に連結されていて、該エンジンを駆動して始動させかつ該始動後のエンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、上記モータジェネレータの回転軸に作用するトルクを検出するトルク検出手段と、上記モータジェネレータ及び上記エンジンの作動を制御する制御手段と、を備え、上記制御手段は、上記エンジンの始動要求があったときに、上記モータジェネレータを駆動することによって上記エンジンを所定回転数で回転させながら、該エンジンにおいて燃料の噴射及び該噴射された燃料の点火を行うことで、該エンジンを始動させるよう構成されており、上記トルク検出手段による検出トルクにおいて上記モータジェネレータが上記エンジンを駆動する側を正の値としたとき、上記燃料の噴射及び点火後において、該検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値以上となった後に、上記エンジン回転数検出手段による検出回転数の上昇率が基準回転数上昇率以上となったときに、上記エンジンが始動したと判定するか、又は、上記燃料の噴射及び点火後において、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率が基準トルク上昇率以上となった後に、上記検出回転数の上昇率が上記基準回転数上昇率以上となったときに、上記エンジンが始動したと判定するエンジン始動判定手段を更に備え、更に上記制御手段は、上記エンジン始動判定手段により上記エンジンが始動したと判定されるまでは、燃焼空燃比が燃料リッチになるように上記燃料の噴射を行う一方、上記エンジンが始動したと判定された後は、燃焼空燃比が燃料リーンになるように上記燃料の噴射を行うよう構成されているものとする。In the second hybrid vehicle control device of the present invention, the engine and the rotating shaft are connected to the output shaft of the engine, and the engine is driven to start and driven by the engine after the start. A control device for a hybrid vehicle including a motor generator for generating electric power, the engine speed detecting means for detecting the engine speed, and the torque detecting means for detecting the torque acting on the rotating shaft of the motor generator, Control means for controlling the operation of the motor generator and the engine, and the control means rotates the engine at a predetermined rotational speed by driving the motor generator when there is a request for starting the engine. The fuel is injected into the engine and the injected fuel is ignited. When the motor generator drives the engine with a positive value in the torque detected by the torque detector, the detected torque is a negative value after the fuel injection and ignition. And after the absolute value becomes equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the engine has been started when the rate of increase in the number of revolutions detected by the engine revolution number detection means is greater than or equal to a reference rate of revolution. Alternatively, after the fuel injection and ignition, after the detected torque has a negative value and the increase rate of the absolute value becomes equal to or higher than the reference torque increase rate, the increase rate of the detected rotation speed is increased by the reference rotation speed. Engine start determining means for determining that the engine has been started when the engine start rate is exceeded, and the control means is further controlled by the engine start determining means. The fuel is injected so that the combustion air-fuel ratio becomes fuel rich until it is determined that the engine has started, and after the engine is determined to start, the combustion air-fuel ratio becomes fuel-lean. It is assumed that the fuel is injected.
上記第1又は第2のハイブリッド車両の制御装置の構成により、エンジンの始動要求があったときに、モータジェネレータによってエンジンが第1所定回転数(又は所定回転数)で駆動され(クランキングされ)、この駆動中に燃料の噴射及び該噴射された燃料の点火が行われる。これにより、エンジンは自立的に回転しようとし、エンジンの出力軸がモータジェネレータの回転軸を駆動しようとする。この結果、トルク検出手段による検出トルクが、燃料の噴射及び点火前のクランキング時の駆動トルクから減少するとともに、エンジン回転数が第1所定回転数(又は所定回転数)から上昇する。やがて、検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値以上になる(モータジェネレータがエンジンにより駆動されるトルクが、モータジェネレータがエンジンを駆動するトルクよりも所定値以上大きくなる)か、又は、検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率が基準トルク上昇率以上になる。この段階で、モータジェネレータによるエンジンの駆動を停止した場合、エンジンが停止することなく自立的に回転する可能性は高いが、エンジン回転数が、クランキング時の回転数から殆ど上昇していない場合があり、この場合にモータジェネレータによるエンジンの駆動を停止すると、エンジンが停止する可能性がある。そこで、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値以上となった後、又は、該検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率が基準トルク上昇率以上となった後に、エンジン回転数検出手段による検出回転数が第2所定回転数以上となったときに、エンジンが始動したと判定するようにする。或いは、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値以上となった後、又は、該検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率が基準トルク上昇率以上となった後に、上記検出回転数の上昇率が基準回転数上昇率以上となったときに、上記エンジンが始動したと判定するようにする。このようにエンジンが自立運転する可能性が高くなった以降に、エンジン回転数に基づいてエンジンが始動したか否かを判定するので、上記第2所定回転数は、上記第1所定回転数に出来る限り近い値にしたり、基準回転数上昇率を出来る限り小さくしたりしたとしても、エンジンが始動したとの判定を正確にすることができる。したがって、エンジンが始動したことを正確に判定して、エンジン始動ためにバッテリの電力を無駄に消費することを防止しつつ、エンジンを確実に始動させることができる。 With the configuration of the control device for the first or second hybrid vehicle, when the engine is requested to start, the engine is driven ( cranked) by the motor generator at the first predetermined rotation speed (or the predetermined rotation speed ). During this driving, fuel injection and ignition of the injected fuel are performed. As a result, the engine tries to rotate independently, and the output shaft of the engine tries to drive the rotation shaft of the motor generator. As a result, the torque detected by the torque detecting means decreases from the driving torque at the time of cranking before fuel injection and ignition, and the engine speed increases from the first predetermined speed (or predetermined speed) . Eventually, the detected torque is a negative value and its absolute value becomes equal to or greater than a predetermined value (the torque at which the motor generator is driven by the engine is greater than the torque by which the motor generator drives the engine), or The detected torque is a negative value, and the increase rate of the absolute value is equal to or higher than the reference torque increase rate. At this stage, if the engine is stopped by the motor generator, there is a high possibility that the engine will rotate autonomously without stopping, but the engine speed has hardly increased from the cranking speed. In this case, if the driving of the engine by the motor generator is stopped, the engine may stop. Therefore, after the detected torque is and a negative value and its absolute value is Tsu Do predetermined value or more, or, and the detection torque is a negative value the rate of increase in the absolute value becomes the reference torque rise rate than later, when the detected rotational speed by the engine rotational speed detecting means Tsu Do a second predetermined rotational speed or more, so as to determine that the engine is started. Alternatively, after the detected torque is a negative value and the absolute value thereof is equal to or greater than a predetermined value, or after the detected torque is a negative value and the increase rate of the absolute value is greater than or equal to the reference torque increase rate. When the rate of increase in the detected rotational speed becomes equal to or higher than the reference rotational speed increase rate, it is determined that the engine has been started. Since it is determined whether the engine has started based on the engine speed after the possibility that the engine can operate independently as described above, the second predetermined speed is set to the first predetermined speed. Even if the value is made as close as possible or the reference speed increase rate is made as small as possible, the determination that the engine has started can be made accurate. Therefore, it is possible to accurately determine that the engine has been started, and to reliably start the engine while preventing wasteful consumption of battery power for starting the engine.
また、エンジンが始動したと判定されるまでは、燃焼空燃比を燃料リッチにすることで、始動性を向上させることができるとともに、エンジンが始動したと判定された後は、燃焼空燃比を燃料リーンにすることで、燃費やエミッションを向上させることができる。In addition, the startability can be improved by making the combustion air-fuel ratio rich in fuel until it is determined that the engine has started, and after the determination that the engine has been started, the combustion air-fuel ratio can be increased to the fuel level. By making lean, fuel consumption and emissions can be improved.
上記第1又は第2のハイブリッド車両の制御装置において、上記エンジンには、該エンジンの気筒内に燃料を直接噴射する直噴用インジェクタと、該エンジンの吸気ポート内に燃料を噴射する予混合用インジェクタとが設けられており、上記エンジンの冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記エンジン始動判定手段により上記エンジンが始動したと判定されるまでは、上記直噴用インジェクタにより燃料の噴射を行うとともに、上記エンジンが始動したと判定された後において、上記エンジン水温検出手段による検出温度が所定温度以上であるときには、上記直噴用インジェクタによる燃料の噴射を継続する一方、上記検出温度が上記所定温度よりも低いときには、上記直噴用インジェクタによる燃料の噴射から上記予混合用インジェクタによる燃料の噴射に切り換えるよう構成されている、ことが好ましい。 In the control device for the first or second hybrid vehicle, the engine includes a direct injection injector that directly injects fuel into a cylinder of the engine and a premix that injects fuel into an intake port of the engine. An engine water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water of the engine, and the control means until the engine start determining means determines that the engine has started. After the fuel is injected by the direct injection injector and the temperature detected by the engine water temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined temperature after it is determined that the engine has started, the fuel injection by the direct injection injector is performed. On the other hand, when the detected temperature is lower than the predetermined temperature, the fuel injected by the direct injection injector From injection and is configured to switch the injection of fuel by the premixing injector, it is preferable.
すなわち、エンジン水温検出手段による検出温度が所定温度よりも低いときには、燃料が燃焼した際に生じる水蒸気が氷結して、その氷が直噴用インジェクタの噴口内に入って直噴用インジェクタからの燃料噴射に支障が生じる可能性がある。そこで、エンジンが始動したと判定された後において、上記検出温度が上記所定温度よりも低いときには、予混合用インジェクタから燃料を噴射する。一方、上記検出温度が上記所定温度以上になれば、直噴用インジェクタの噴口内の氷が溶けるとともに、燃料が燃焼した際に生じる水蒸気が氷結することもないので、空気の充填率を高めて高トルクが得られるように直噴用インジェクタから燃料を噴射する。ここで、エンジンの始動時においては、その前のエンジン停止直前に発生した水蒸気は、通常、蒸発しているので、上記エンジン水温が上記所定温度よりも低くても、直噴用インジェクタの噴口内に氷が存在する可能性は低い。そこで、エンジンの始動性を高めるべく、直噴用インジェクタから燃料を噴射する。そして、エンジンが始動したと判定された後においても、上記エンジン水温が上記所定温度よりも低い場合には、直噴用インジェクタから予混合用インジェクタに切り換えることになる。したがって、上記検出温度が上記所定温度よりも低いときには、水蒸気の氷結による直噴用インジェクタからの燃料噴射不良を防止することができるとともに、上記検出温度が上記所定温度以上であるときには、高トルクが得られる。また、エンジンの始動時には、始動性を向上させることができるとともに、高トルクが得られることで、エンジンが始動したことをより正確に判定することができるようになる。 That is, when the temperature detected by the engine water temperature detecting means is lower than the predetermined temperature, the water vapor generated when the fuel burns freezes, and the ice enters the injection port of the direct injection injector and fuel from the direct injection injector. There is a possibility that the injection may be hindered. Therefore, after it is determined that the engine has started, when the detected temperature is lower than the predetermined temperature, fuel is injected from the premixing injector. On the other hand, if the detected temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the ice in the injection hole of the direct injection injector melts and the water vapor generated when the fuel burns does not freeze, so the air filling rate is increased. The fuel is injected from the direct injection injector so as to obtain a high torque. Here, at the time of starting the engine, the water vapor generated immediately before the stop of the engine is usually evaporated, so that even if the engine water temperature is lower than the predetermined temperature, the inside of the injection port of the direct injection injector It is unlikely that ice will be present. Therefore, in order to improve the startability of the engine, fuel is injected from the direct injection injector. Even after it is determined that the engine has started, if the engine water temperature is lower than the predetermined temperature, the direct injection injector is switched to the premixing injector. Therefore, when the detected temperature is lower than the predetermined temperature, it is possible to prevent poor fuel injection from the direct injection injector due to freezing of water vapor, and when the detected temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, high torque is generated. can get. In addition, when starting the engine, startability can be improved, and high torque can be obtained, so that it is possible to more accurately determine that the engine has started.
上記制御手段は、上記直噴用インジェクタによる燃料の噴射から上記予混合用インジェクタによる燃料の噴射に切り換える際に、上記両インジェクタにより燃料を噴射するオーバーラップ期間を経て切り換えるよう構成されている、ことが好ましい。 The control means is configured to switch through an overlap period in which fuel is injected by both injectors when switching from fuel injection by the direct injection injector to fuel injection by the premixing injector. Is preferred.
このことで、直噴用インジェクタによる燃料の噴射から、オーバーラップ期間を経ないで、予混合用インジェクタによる燃料の噴射に急激に切り換える場合に比べて、出力トルクの急激な変化を防止して、切換時のショックを低減することができる。 This prevents a sudden change in output torque compared to the case where the fuel injection by the direct injection injector is rapidly switched to the fuel injection by the premixing injector without passing through the overlap period. Shock at the time of switching can be reduced.
上記第1又は第2のハイブリッド車両の制御装置において、上記エンジンの冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記エンジン始動判定手段により上記エンジンが始動したと判定された後において、該エンジンによる駆動により上記モータジェネレータを発電させるとともに、上記エンジン水温検出手段による検出温度が、予め決められた基準温度よりも低いときには、上記検出温度が上記基準温度以上であるときに比べて、上記モータジェネレータによる発電量を少なくするよう構成されている、ことが好ましい。 The control device for the first or second hybrid vehicle further includes engine water temperature detecting means for detecting a temperature of the cooling water for the engine, and the control means determines that the engine has been started by the engine start determining means. After that, when the motor generator is caused to generate electric power by driving by the engine and the detected temperature by the engine water temperature detecting means is lower than a predetermined reference temperature, the detected temperature is equal to or higher than the reference temperature. Compared to the above, it is preferable that the power generation amount by the motor generator is reduced.
すなわち、エンジン水温検出手段による検出温度が基準温度よりも低いときには、上記検出温度が上記基準温度以上であるときに比べて、エンジンの出力軸やモータジェネレータの回転軸の回転抵抗が大きくなるので、モータジェネレータによる発電量を少なくすることで、エンジンの負荷を軽減して、燃費やエミッションの悪化を防止することができる。 That is, when the detected temperature by the engine water temperature detecting means is lower than the reference temperature, the rotational resistance of the output shaft of the engine and the rotating shaft of the motor generator becomes larger than when the detected temperature is equal to or higher than the reference temperature. By reducing the amount of power generated by the motor generator, it is possible to reduce the load on the engine and prevent deterioration of fuel consumption and emissions.
上記第1のハイブリッド車両の制御装置において、上記エンジンの冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記エンジン水温検出手段による検出温度に応じて、上記第1及び第2所定回転数を変更するよう構成されており、上記エンジン水温検出手段による検出温度が低いほど、上記第1及び第2所定回転数が高くなる、ことが好ましい。 The control device for the first hybrid vehicle further includes engine water temperature detecting means for detecting a temperature of the cooling water for the engine, wherein the control means is configured to detect the first and the second in accordance with the temperature detected by the engine water temperature detecting means. It is configured to change the second predetermined rotational speed, and it is preferable that the first and second predetermined rotational speeds become higher as the detected temperature by the engine water temperature detecting means is lower.
このことにより、エンジン水温検出手段による検出温度が低いほど、第1所定回転数(燃料の噴射及び点火前のクランキング時の回転数)及び第2所定回転数を高くすることで、上記検出温度が低くても、エンジンの始動性を向上させることができるとともに、上記検出温度によらずに、エンジンが始動したことを正確に判定することができるようになる。 Accordingly, the lower the temperature detected by the engine water temperature detecting means, the higher the first predetermined rotational speed (the rotational speed at the time of fuel injection and cranking before ignition) and the second predetermined rotational speed, thereby increasing the detected temperature. Even if the engine speed is low, the engine startability can be improved, and it can be accurately determined that the engine has started regardless of the detected temperature.
上記第2のハイブリッド車両の制御装置において、上記エンジンの冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記エンジン水温検出手段による検出温度に応じて、上記所定回転数を変更するよう構成されており、上記エンジン水温検出手段による検出温度が低いほど、上記所定回転数が高くなる、ことが好ましい。The control device for the second hybrid vehicle further includes an engine water temperature detecting means for detecting a temperature of the cooling water for the engine, and the control means is configured to detect the predetermined number of revolutions according to a temperature detected by the engine water temperature detecting means. It is preferable that the predetermined number of revolutions increases as the temperature detected by the engine water temperature detecting means decreases.
このことで、エンジン水温検出手段による検出温度が低いほど、所定回転数(燃料の噴射及び点火前のクランキング時の回転数)を高くすることで、上記検出温度が低くても、エンジンの始動性を向上させることができる。Accordingly, the lower the temperature detected by the engine water temperature detecting means, the higher the predetermined engine speed (the engine speed at the time of fuel injection and cranking before ignition), so that the engine can be started even if the detected temperature is low. Can be improved.
上記第1又は第2のハイブリッド車両の制御装置において、上記制御手段は、上記モータジェネレータによる上記エンジンの駆動開始から所定時間経過するまでの間、上記燃料の噴射及び点火を行わないで、該エンジンの気筒内に残存する燃料を掃気させるよう構成されている、ことが好ましい。 In the control device for the first or second hybrid vehicle, the control means does not inject and ignite the fuel until a predetermined time elapses after the motor generator starts driving the engine. It is preferable that the fuel remaining in the cylinder be scavenged.
すなわち、始動時には、通常、燃焼空燃比を燃料リッチにすることから、気筒内に、前回のエンジン停止前に噴射した燃料が残っていると、燃料リッチになりすぎるために、燃料噴射前に、燃料を掃気させることが好ましい。そこで、燃料の噴射及び点火前のクランキングを利用して燃料を掃気させるようにすれば、始動時間が長くなることもなく、燃料の掃気を容易に行うことができる。 That is, at the time of start-up, since the combustion air-fuel ratio is normally made fuel rich, if the fuel injected before the last engine stop remains in the cylinder, the fuel becomes too rich. It is preferable to scavenge the fuel. Therefore, if the fuel is scavenged by using fuel injection and cranking before ignition, the fuel can be easily scavenged without increasing the start-up time.
以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によると、エンジンが始動したことを正確に判定して、エンジン始動のためにバッテリの電力を無駄に消費することを防止しつつ、エンジンを確実に始動させることができる。また、エンジンが始動したと判定されるまでは、燃焼空燃比を燃料リッチにすることで、始動性を向上させることができるとともに、エンジンが始動したと判定された後は、燃焼空燃比を燃料リーンにすることで、燃費やエミッションを向上させることができる。 As described above, according to the hybrid vehicle control device of the present invention, it is possible to accurately determine that the engine has been started , and to prevent wasteful consumption of battery power for starting the engine, while It can be started reliably. In addition, the startability can be improved by making the combustion air-fuel ratio rich in fuel until it is determined that the engine has started, and after the determination that the engine has been started, the combustion air-fuel ratio can be increased to the fuel level. By making lean, fuel consumption and emissions can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る制御装置が搭載されたハイブリッド車両1(以下、単に車両1という)を示す。この車両1は、所謂シリーズ式のハイブリッド車両であって、エンジン10と、回転軸が該エンジン10の出力軸(後述のエキセントリックシャフト13)に連結されていて、エンジン10を駆動して始動させかつ該始動後のエンジン10により駆動されて発電するモータジェネレータ20と、このモータジェネレータ20によって発電された電力が蓄電(充電)される高電圧・大容量のバッテリ30と、エンジン10に駆動されることによるモータジェネレータ20の発電電力及びバッテリ30の蓄電電力(放電電力)の少なくとも一方の電力で駆動される走行用モータ40とを備えている。
FIG. 1 shows a hybrid vehicle 1 (hereinafter simply referred to as a vehicle 1) equipped with a control device according to an embodiment of the present invention. This
モータジェネレータ20、バッテリ30及び走行用モータ40の間には、インバータ50が設けられている。このインバータ50を介して、モータジェネレータ20の発電電力が、バッテリ30及び/又は走行用モータ40に供給されるとともに、バッテリ30からの放電電力が、モータジェネレータ20及び/又は走行用モータ40に供給される。
An
走行用モータ40は、モータジェネレータ20の発電電力及びバッテリ30からの放電電力の少なくとも一方が供給されることにより駆動される。この走行用モータ40の駆動力が、デファレンシャル装置60を介して、駆動輪としての左右の前輪61に伝達され、これにより、車両1が走行する。尚、走行用モータ40は、車両1の減速時には、ジェネレータとして作動して、その発電した電力がバッテリ30に充電される。また、バッテリ30は、車両1の外部の電源による外部充電が可能である。
The traveling
エンジン10は、モータジェネレータ20による発電用にのみ使用される。エンジン10は、本実施形態では、水素タンク70に貯留されている水素ガスが、燃料として供給される水素エンジンである。
図2に示すように、エンジン10は、ツインロータ式(2気筒)のロータリピストンエンジンであって、2つの繭状のロータハウジング11内(気筒内)に形成されるロータ収容室11aに、概略三角形状のロータ12がそれぞれ収容されて構成されている。2つのロータハウジング11は、3つのサイドハウジング(図示せず)の間に挟み込むようにして該サイドハウジングと一体化されてなり、各ロータハウジング11とその両側のサイドハウジングとで各ロータ収容室11aが形成される。尚、図2では、2つのロータハウジング11(2つの気筒)を展開した状態で図示しており、2つのロータハウジング11内の中央部にそれぞれ描いているエキセントリックシャフト13は、同じものである。
As shown in FIG. 2, the
上記各ロータ12は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがロータハウジング11のトロコイド内周面に摺接しており、このことで、各ロータ12により各ロータ収容室11a(各気筒内)に3つの作動室(燃焼室に相当)が画成される。そして、各ロータ12は、該ロータ12の3つのアペックスシールが各々ロータハウジング11のトロコイド内周面に当接した状態でエキセントリックシャフト13の周りを自転しながら、該エキセントリックシャフト13の軸心の周りに公転するようになっている。ロータ12が1回転する間に、該ロータ12の各頂部間にそれぞれ形成された作動室が周方向に移動しながら、吸気、圧縮、膨張(燃焼)及び排気の各行程を行い、これにより発生する回転力がロータ12を介して出力軸としてのエキセントリックシャフト13から出力される。
Each of the rotors 12 has apex seals (not shown) at the apexes of the triangles, and the apex seals are in sliding contact with the inner surface of the trochoid of the
上記各ロータ収容室11aには、吸気行程にある作動室に連通するように吸気通路14が連通しているとともに、排気行程にある作動室に連通するように排気通路15が連通している。吸気通路14は、上流側では1つであるが、下流側では、2つの分岐路に分岐してそれぞれ上記各ロータ収容室11aに連通している。吸気通路14の上記分岐部よりも上流側には、ステッピングモータ等のスロットル弁アクチュエータ90により駆動されて吸気通路14の断面積(弁開度)を調節するスロットル弁16が配設されている。吸気通路14の上記分岐部よりも下流側の各分岐路には、上記水素タンク70から供給された水素を吸気通路14内に噴射する予混合用インジェクタ17が配設されている。この予混合用インジェクタ17により噴射された水素は空気と混合された状態(予混合状態)で、吸気行程にある作動室に供給される。
Each
上記排気通路15は、上流側では、各ロータ収容室11にそれぞれ連通するように2つ設けられているが、下流側では、1つに合流されている。この排気通路15の該合流部よりも下流側には、排気ガスを浄化するための排気ガス浄化触媒80が配設されている。この排気ガス浄化触媒80は、本実施形態では、NOx吸蔵還元触媒とされている。尚、図2において吸気通路14及び排気通路15に図示した矢印は、吸気及び排気の流れを示している。
Two
上記各ロータハウジング11(各気筒)には、上記水素タンク70から供給された水素をロータ収容室11内(気筒内)に直接噴射する直噴用インジェクタ18と、上記予混合用インジェクタ17又は直噴用インジェクタ18より噴射された水素の点火を行う点火プラグ19とが設けられている。
In each rotor housing 11 (each cylinder), a
予混合用インジェクタ17は、後述のエンジン水温センサ106により検出されたエンジン冷却水の温度(エンジン水温)が所定温度よりも低いときに作動する。一方、直噴用インジェクタ18は、上記エンジン水温が上記所定温度以上であるときに作動する。これは、上記エンジン水温が上記所定温度よりも低いときには、水素が燃焼した際に生じる水蒸気が氷結してロータハウジング11のトロコイド内周面に付着し、その付着した氷がロータ12のアペックスシールによって直噴用インジェクタ18の噴口内に掻き込まれて直噴用インジェクタ18からの燃料噴射に支障が生じるからである。上記エンジン水温が上記所定温度以上になれば、直噴用インジェクタ18の噴口内の氷が溶けるとともに、水素が燃焼した際に生じる水蒸気が氷結することもないので、空気の充填率を高めて高トルクが得られるように直噴用インジェクタ18から水素を噴射する。
The
ここで、エンジン10の始動時においては、その前のエンジン停止直前のエンジン水温が、通常は、上記所定温度以上であり、そのエンジン停止直前に発生した水蒸気は蒸発しているので、始動時における上記エンジン水温が上記所定温度よりも低くても、直噴用インジェクタ18の噴口内に氷が存在する可能性は低い。そこで、エンジン10の始動性を高めるべく、直噴用インジェクタ18から水素を噴射する。そして、エンジン10の始動後においても、上記エンジン水温が上記所定温度よりも低い場合には、直噴用インジェクタ18から予混合用インジェクタ17に切り換えることになる。
Here, when the
尚、本実施形態では、予混合用インジェクタ17は各分岐路において1つしか設けられていないが、直噴用インジェクタ18は、各ロータハウジング11において、エキセントリックシャフト13の軸方向(図2の紙面に垂直な方向)に2つ並んで配設されている(図2では、1つしか見えていない)。
In the present embodiment, only one
車両1には、バッテリ30に出入りする電流及びバッテリ30の電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ101と、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ102と、車両1の車速を検出する車速センサ103と、エキセントリックシャフト13に設けられ、エキセントリックシャフト13の回転角度位置を検出する回転角センサ104(エンジン10の回転数を検出するエンジン回転数センサ(エンジン回転数検出手段)を兼ねる)と、エンジン10の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ105と、ロータハウジング11の内部に形成されたウォータジャケット(図示せず)に臨んで該ウォータジャケット内を流れる冷却水の温度(エンジン水温)を検出するエンジン水温センサ106と、水素タンク70内の圧力(つまり水素タンク70内の水素残量)を検出するタンク圧力センサ107と、エンジン10の作動制御や、インバータ50の作動制御(つまりモータジェネレータ20及び走行用モータ40の作動制御)等を行うコントロールユニット100(制御手段)とが設けられている。
The
コントロールユニット100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスと、を備えている。コントロールユニット100には、バッテリ電流・電圧センサ101、アクセル開度センサ102、車速センサ103、回転角センサ104、空燃比センサ105、エンジン水温センサ106、タンク圧力センサ107等からの各種信号が入力されるようになっている。
The
そして、コントロールユニット100は、上記入力信号に基づいて、スロットル弁アクチュエータ90、予混合用インジェクタ17、直噴用インジェクタ18、点火プラグ19に対して制御信号を出力してエンジン10を制御するとともに、インバータ50に対して制御信号を出力してモータジェネレータ20及び走行用モータ40を制御する。
The
コントロールユニット100は、インバータ50を制御することにより、モータジェネレータ20の作動状態を、バッテリ30からの電力供給によりエンジン10を駆動する駆動状態と、エンジン10による駆動により発電して該発電電力をバッテリ30や走行用モータ40に供給する発電状態とに切り換えることが可能になっている。そして、コントロールユニット100は、エンジン10の始動時には、モータジェネレータ20の作動状態を上記駆動状態としてエンジン10を始動し、エンジン10の始動後(後述のエンジン始動判定部100aにより始動したと判定された後)には、上記発電状態に切り換える。コントロールユニット100には、後述の如くエンジン10が始動したか否かを判定するエンジン始動判定部100a(エンジン始動判定手段)が設けられている。
The
インバータ50は、モータジェネレータ20に流れる電流(駆動電流又は発電電流)及びモータジェネレータ20にかかる電圧の情報をコントロールユニット100に送信する。コントロールユニット100は、これら電流及び電圧に基づいて、モータジェネレータ20の回転軸に作用するトルクを検出する。このことで、インバータ50及びコントロールユニット100は、モータジェネレータ20の回転軸に作用するトルクを検出するトルク検出手段を構成することになる。上記検出トルクは、モータジェネレータ20がエンジン10を駆動する側を正の値とし、エンジン10によってモータジェネレータ20が駆動される側を負の値とする(図3参照)。
The
また、コントロールユニット100は、インバータ50を制御することにより、走行用モータ40の駆動を、バッテリ30からの放電電力のみでもって行う態様と、モータジェネレータ20からの発電電力のみでもって行う態様と、バッテリ30及びモータジェネレータ20の両方からの電力でもって行う態様とに切換え可能に構成されている。そして、コントロールユニット100は、バッテリ電流・電圧センサ101により検出された、バッテリ30に出入りする電流及びバッテリ30の電圧に基づいて、バッテリ30の残存容量(SOC)を検出し、この検出されたバッテリ30の残存容量と、タンク圧力センサ107による水素タンク70内の水素残量とに基づいて、走行用モータ40の駆動を、バッテリ30からの放電電力のみでもって行う態様か、又は、モータジェネレータ20からの発電電力のみでもって行う態様にする。上記バッテリ30の残存容量及び水素残量によっては、走行用モータ40の駆動を、バッテリ30からの放電電力のみでもって行う態様、及び、モータジェネレータ20からの発電電力のみでもって行う態様のいずれの態様にしてもよい場合があり、この場合に、車両1の乗員が操作するスイッチによる選択により、いずれの態様にするかを決定してもよい。
In addition, the
上記いずれの態様でもよい場合でかつ走行用モータ40の駆動が、バッテリ30からの放電電力のみでもって行う態様にあるとき(エンジン10が停止しているとき)において、コントロールユニット100は、アクセル開度センサ102や車速センサ103等からの入力情報に基づき、乗員の加速要求レベルが所定閾値よりも高くなったか否かを判定し、乗員の加速要求レベルが該所定閾値よりも高くなったと判定したときには、走行用モータ40の駆動を、バッテリ30及びモータジェネレータ20の両方からの電力でもって行う態様に切り換える。その後、乗員の加速要求レベルが上記所定閾値よりも高い状態から該所定閾値以下になったときには、バッテリ30からの放電電力のみでもって行う態様に戻す。
In any of the above embodiments, and when the driving
走行用モータ40の駆動を、バッテリ30からの放電電力のみでもって行う態様から、モータジェネレータ20からの発電電力のみでもって行う態様、又は、バッテリ30及びモータジェネレータ20の両方からの電力でもって行う態様に切り換える際には、エンジン10の始動要求(モータジェネレータ20による発電要求)があることになる。また、その逆の切り換え時には、エンジン10の停止要求があることになり、エンジン10が停止することになる。
The driving
コントロールユニット100は、エンジン10の停止中に、エンジン10の始動要求があったときには、モータジェネレータ20を第1所定回転数で駆動することによってエンジン10を回転させながら(クランキングしながら)、該エンジン10において燃料(水素)の噴射及び該噴射された燃料の点火を行うことで、該エンジン10を始動させる。本実施形態では、エンジン回転数とモータジェネレータ20の回転数とは同じであるとする。上記燃料の噴射及び点火前のクランキング時に、エンジン10は、モータジェネレータ20によって駆動されて上記第1所定回転数(図3のN1)で回転することになる。本実施形態では、上記第1所定回転数N1は、後述の如く、エンジン水温センサ106による検出温度が低いほど高く設定されるので、このことを含めて、例えば600rpm〜1000rpmに設定される。
When there is a request to start the
そして、コントロールユニット100は、エンジン10の駆動開始から所定時間経過するまでの間、上記燃料の噴射及び点火を行わないで、該エンジン10のロータ収容室11a内(気筒内)に残存する燃料を掃気させる。これは、エンジン10の始動時には、燃焼空燃比を燃料リッチにすることから、ロータ収容室11a内に、前回のエンジン停止前に噴射した燃料が残っていると、燃料リッチになりすぎるからである。上記掃気の際、コントロールユニット100は、スロットル弁16を全開にして、多量の空気をロータ収容室11a内に導入することで、燃料を素早くかつスムーズに掃気させるようにする。上記所定時間は、上記第1所定回転数N1で、ロータ収容室11a内の燃料掃気をほぼ完了できるような時間(数秒程度)とすればよい。
Then, the
図3に示すように、燃料の噴射及び点火前のクランキング時(上記掃気時)において、上記検出トルク(モータジェネレータ20の回転軸に作用するトルク)がT1(正の値)となっている。そして、エンジン10のクランキングを行いながら、上記所定時間経過後の燃料の噴射タイミングとなった時点で、燃料を噴射するとともに、点火のタイミングとなった時点で燃料の点火を行う。尚、燃料の噴射及び点火のタイミングは、回転角センサ104により検出されたエキセントリックシャフト13の回転角度位置によって決定する。
As shown in FIG. 3, at the time of cranking before fuel injection and ignition (at the time of scavenging), the detected torque (torque acting on the rotating shaft of the motor generator 20) is T1 (positive value). . Then, while cranking the
図3の時刻t1から燃料の噴射及び点火が開始され、これにより、エンジン10は自立的に回転しようとし、エンジン10の出力軸がモータジェネレータ20の回転軸を駆動しようとする。この結果、上記検出トルクが、燃料の噴射及び点火前のクランキング時の駆動トルクT1から減少するとともに、エンジン回転数が第1所定回転数N1から上昇する。
Fuel injection and ignition are started from time t1 in FIG. 3, whereby the
上記燃料の噴射及び点火により、やがて、上記検出トルクが正の値から0を超えて負の値になる。つまり、モータジェネレータ20がエンジン10により駆動されるトルクが、モータジェネレータ20がエンジン10を駆動するトルクよりも大きくなる。そして、図3の時刻t2で、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値T2以上になる(モータジェネレータ20がエンジン10により駆動されるトルクが、モータジェネレータ20がエンジン10を駆動するトルクよりも所定値T2以上大きくなる)。この段階で、モータジェネレータ20によるエンジン10の駆動を停止した場合、エンジン10が停止することなく自立的に回転する可能性は高いが、エンジン回転数が、クランキング時の回転数N1から殆ど上昇していない場合がある(図3では、そのようになっている)。この場合にモータジェネレータ20によるエンジン10の駆動を停止すると、エンジン10が停止する可能性がある。そこで、エンジン始動判定部100aは、上記燃料の噴射及び点火後において、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値T2以上となった後に、回転角センサ104による検出回転数が第2所定回転数N2以上となったとき(図3の時刻t3)に、エンジン10が始動したと判定する。
Due to the fuel injection and ignition, the detected torque eventually becomes zero from a positive value to a negative value. That is, the torque at which
上記第2所定回転数N2は、エンジン回転数の変動を考慮した上で上記第1所定回転数N1よりも確実に大きくなる回転数であって第1所定回転数N1に出来る限り近い値である。例えば、第2所定回転数N2は、第1所定回転数N1よりも100〜150rpm大きくする。このようにしても、エンジン10が自立運転する可能性が高くなった以降に、エンジン回転数に基づいてエンジン10が始動したか否かを判定するので、エンジン10が始動したとの判定を正確にすることができる。
The second predetermined rotational speed N2 is a rotational speed that is surely larger than the first predetermined rotational speed N1 in consideration of fluctuations in the engine rotational speed, and is as close as possible to the first predetermined rotational speed N1. . For example, the second predetermined rotation speed N2 is set to be 100 to 150 rpm larger than the first predetermined rotation speed N1. Even in this case, since it is determined whether or not the
コントロールユニット100のメモリには、エンジン水温と第1所定回転数N1及び第2所定回転数N2との関係を示すマップが記憶されている。そして、コントロールユニット100は、エンジン水温センサ106による検出温度と上記マップとに基づいて、第1所定回転数N1及び第2所定回転数N2を変更するようになっている。詳しくは、上記検出温度が低いほど、第1所定回転数N1及び第2所定回転数N2を高くする。すなわち、エンジン水温が低いと、エンジン10の始動性が低下するので、第1所定回転数N1を高くしてエンジン10の始動性を向上させる。また、第2所定回転数N2は、少なくとも第1所定回転数N1を高くした分だけ高くするとともに、モータジェネレータ20によるエンジン10の駆動を停止してもエンジン10が自立的に回転する回転数とする。こうすることで、上記検出温度によらずに、エンジン10が始動したことを正確に判定することができるようになる。
The memory of the
エンジン始動判定部100aによりエンジン10が始動したと判定されたときには、コントロールユニット100は、インバータ50の制御により、モータジェネレータ20の作動状態を上記駆動状態から上記発電状態に切り換える。これにより、バッテリ30からモータジェネレータ20への電力供給(エンジン10の駆動)が停止されて、モータジェネレータ20による発電電力がバッテリ30や走行用モータ40に供給される。このようにしても、エンジン10は自立的に回転して、エンジン回転数が第2所定回転数N2よりも高い回転数にまで上昇する。
When the engine
コントロールユニット100は、エンジン始動判定部100aによりエンジン10が始動したと判定されるまでは、燃焼空燃比が燃料リッチになるように上記燃料の噴射を行う一方、エンジン10が始動したと判定された後は、燃焼空燃比が燃料リーンになるように上記燃料の噴射を行うようになっている。エンジン10が始動したと判定されるまで燃焼空燃比を燃料リッチにする(エンジン回転数が第2所定回転数N2よりも高い回転数にまで上昇する燃料量にする)ことで、始動性が向上し、エンジン回転数が第2所定回転数N2に達した以降は、燃料リーンに切り換えても、勢い良く上昇する(吹き上がる)。
Until the engine
エンジン始動判定部100aによりエンジン10が始動したと判定された後、コントロールユニット100は、エンジン10を制御して、エンジン回転数が、予め設定された設定回転数になるまで上昇させ、エンジン回転数が上記設定回転数に達すると、エンジン10を上記設定回転数で運転する。上記設定回転数は、モータジェネレータ20により発電させるべき発電量(乗員の加速要求レベル等から設定される目標発電量)に応じて変化するが、第2所定回転数N2よりも高い値に設定されている。このため、エンジン10が始動したと判定された後も、エンジン回転数は、上記吹き上がりに続けて上記設定回転数にまで上昇し続ける。また、上記検出トルクの絶対値が、モータジェネレータ20による発電量に応じたトルクまで上昇する。
After the engine
コントロールユニット100は、エンジン水温センサ106による検出温度(エンジン水温)が、予め決められた基準温度よりも低いときには、上記検出温度が上記基準温度以上であるときに比べて、モータジェネレータ20による発電量を少なくするようにする。上記基準温度は、エンジン水温が上記基準温度よりも低くなると、エンジン10の出力軸やモータジェネレータ20の回転軸の回転抵抗が非常に大きくなるような温度である。本実施形態では、上記基準温度は、直噴用インジェクタ18と予混合用インジェクタ17との使い分けを行うための閾値である上記所定温度と同じ値(例えば0℃付近)に設定されている。このように上記回転抵抗が非常に大きくなるような温度では、モータジェネレータ20による発電量を少なくすることで、エンジン10の負荷を軽減して、燃費やエミッションの悪化を防止するようにする。尚、上記検出温度が上記基準温度よりも低いときには、上記検出温度が上記基準温度以上であるときに比べて、空気過剰率λを小さくするが、発電量を少なくすることで、空気過剰率λがそれ程小さくならずに済む。
When the temperature detected by the engine water temperature sensor 106 (engine water temperature) is lower than a predetermined reference temperature, the
上記したように、コントロールユニット100は、エンジン始動判定部100aによりエンジン10が始動したと判定されるまでは、直噴用インジェクタ18により燃料の噴射を行うとともに、エンジン10が始動したと判定された後において、エンジン水温センサ106による検出温度が上記所定温度以上であるときには、直噴用インジェクタ18による燃料の噴射を継続する一方、上記検出温度が上記所定温度よりも低いときには、直噴用インジェクタ18による燃料の噴射から予混合用インジェクタ17による燃料の噴射に切り換える。尚、本実施形態では、エンジン10が始動したと判定されるまでの燃料の噴射は、各気筒の2つの直噴用インジェクタ18のうちの1つで行い、エンジン10が始動したと判定された後、上記検出温度が上記所定温度以上であるときには、2つの直噴用インジェクタ18で燃料の噴射を行う。エンジン10が始動したと判定されるまでの燃料の噴射も、2つの直噴用インジェクタ18で行うようにしてもよい。
As described above, until the engine
また、コントロールユニット100は、直噴用インジェクタ18による燃料の噴射から予混合用インジェクタ17による燃料の噴射に切り換える際に、両インジェクタ17,18により燃料を噴射するオーバーラップ期間を経て切り換えるように構成されている。例えば図4に示すように、時刻t3(図3参照)で、エンジン10が始動したと判定されると、各気筒の所定サイクル分のオーバーラップ期間を経て直噴用インジェクタ18による燃料の噴射から予混合用インジェクタ17による燃料の噴射に切り換える。図4では、直噴用インジェクタ18及び予混合用インジェクタ17に印加するパルスを示しており、このパルス幅が大きいほど燃料の噴射量が多くなる。オーバーラップ期間における直噴用インジェクタ18による燃料の噴射量と予混合用インジェクタ17による燃料の噴射量との合計が、目標噴射量(エンジン10が始動したと判定された後の目標噴射量)となるように、目標噴射量が直噴用インジェクタ18と予混合用インジェクタ17とに振り分けられる。この振り分けの割合は、図4の例では、オーバーラップ期間の間、一定であるが、オーバーラップ期間の進行に連れて、直噴用インジェクタ18への振り分け量が少なくなりかつ予混合用インジェクタ17への振り分け量が多くなるようにしてもよい。
Further, the
上記のように、コントロールユニット100は、上記検出温度が上記所定温度よりも低いときには、直噴用インジェクタ18による燃料の噴射から予混合用インジェクタ17による燃料の噴射に切り換えるが、エンジン10を運転し続けていると、やがて、上記検出温度が上記所定温度以上になる。このときは、コントロールユニット100は、予混合用インジェクタ17による燃料の噴射から直噴用インジェクタ18による燃料の噴射に切り換えることになる。この切り換えの際も、直噴用インジェクタ18による燃料の噴射から予混合用インジェクタ17による燃料の噴射に切り換える際と同様に、両インジェクタ17,18により燃料を噴射するオーバーラップ期間を経て切り換える。
As described above, when the detected temperature is lower than the predetermined temperature, the
上記コントロールユニット100によるエンジン10の始動に関する処理動作について、図5及び図6のフローチャートに基づいて説明する。この処理動作は、エンジン10の停止中に、エンジン10の始動要求(モータジェネレータ20による発電要求)があったときにスタートする。
Processing operations relating to the start of the
最初のステップS1で、モータジェネレータ20を駆動することによってエンジン10を第1所定回転数N1で回転させる(クランキングする)。このクランキング時に、燃料の噴射及び点火を行わないで、スロットル弁16を全開にした状態で、エンジン10のロータ収容室11a内(気筒内)に残存する燃料を掃気させる。
In the first step S1, the
次のステップS2で、エンジン10の上記クランキングを継続しながら、燃料の噴射及び点火を行う(燃料の噴射及び点火を行うときのクランキングを着火クランキングという)。この着火クランキング時の燃料の噴射は、直噴用インジェクタ18により行う。その噴射量は、燃焼空燃比が燃料リッチになるような量である。
In the next step S2, fuel injection and ignition are performed while continuing the cranking of the engine 10 (the cranking when fuel injection and ignition is performed is called ignition cranking). The fuel is injected during the ignition cranking by the
次のステップS3では、エンジン始動判定部100aが、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値T2以上になったか否かを判定する(尚、フローチャートでは、検出トルクが負の値であるという要件は省略している)。このステップS3の判定がNOであるときには、ステップS4に進む一方、ステップS3の判定がYESであるときには、ステップS9に進む。
In the next step S3, the engine
上記ステップS4では、上記クランキングの開始から計測を開始するタイマーの計測時間が、予め設定された基準時間ta(例えば、10秒乃至十数秒)よりも大きいか否かを判定する。このステップS4の判定がNOであるときには、上記ステップS2に戻る一方、ステップS4の判定がYESであるときには、ステップS5に進む。 In step S4, it is determined whether or not the measurement time of the timer that starts measurement from the start of the cranking is longer than a preset reference time ta (for example, 10 seconds to 10 and several seconds). When the determination in step S4 is NO, the process returns to step S2. On the other hand, when the determination in step S4 is YES, the process proceeds to step S5.
上記ステップS5では、エンジン10の出力トルクが上昇せずにエンジン10が停止したと判定し、次のステップS6で、エンジン10が停止したとの判定を2回以上行ったか否かを判定する。
In step S5, it is determined that the
上記ステップS6の判定がNOであるときには、ステップS7に進んで、上記タイマーをリセットし、しかる後に上記ステップS1に戻る。一方、上記ステップS6の判定がYESであるときには、ステップS8に進んで、車両1のインストルメントパネルにおいて車両1の乗員(ドライバ)が視認可能に設けられた表示パネル等に、エンジン10が故障している旨の警報表示を行い、しかる後に本処理動作を終了する。
When the determination in step S6 is NO, the process proceeds to step S7, the timer is reset, and then the process returns to step S1. On the other hand, when the determination in step S6 is YES, the process proceeds to step S8, and the
上記ステップS3の判定がYESであるときに進むステップS9では、上記着火クランキングを継続し、次のステップS10で、エンジン始動判定部100aが、回転角センサ104による検出回転数が第2所定回転数N2以上となったか否かを判定する。
In step S9 that proceeds when the determination in step S3 is YES, the ignition cranking is continued, and in the next step S10, the engine
上記ステップS10の判定がNOであるときには、ステップS11に進んで、上記タイマーの計測時間が、上記基準時間taよりも大きいか否かを判定する。このステップS11の判定がNOであるときには、上記ステップS9に戻る一方、ステップS11の判定がYESであるときには、上記ステップS5に戻る。すなわち、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値T2以上になったとしても、上記基準時間ta内に上記検出回転数が第2所定回転数N2以上にならない場合には、エンジン回転数が低下してエンジン10が停止したと判定する。
When the determination in step S10 is NO, the process proceeds to step S11, and it is determined whether or not the measurement time of the timer is longer than the reference time ta. When the determination at step S11 is NO, the process returns to step S9. When the determination at step S11 is YES, the process returns to step S5. That is, even if the detected torque is a negative value and the absolute value thereof is equal to or greater than the predetermined value T2, if the detected rotational speed does not exceed the second predetermined rotational speed N2 within the reference time ta, the engine It is determined that the
上記ステップS10の判定がYESであるときには、ステップS12に進んで、エンジン始動判定部100aが、エンジン10が始動したと判定する。
When the determination in step S10 is YES, the process proceeds to step S12, and the engine
次のステップS13では、エンジン水温センサ106による検出温度が、所定温度Te1よりも低いか否かを判定する。このステップS13の判定がYESであるときには、ステップS14に進む一方、ステップS13の判定がNOであるときには、ステップS18に進む。
In the next step S13, it is determined whether or not the temperature detected by the engine
上記ステップS14では、直噴用インジェクタ18による燃料の噴射から、上記オーバーラップ期間を経て予混合用インジェクタ17による燃料の噴射に切り換える。エンジン10が始動したと判定された後の燃料噴射量は、燃焼空燃比が燃料リーンになるような量である。そして、次のステップS15で、モータジェネレータ20を上記発電状態とする。このときの発電量は、後述のステップS18での発電量よりも少ない。
In step S14, the fuel injection by the
次のステップS16では、再び、エンジン水温センサ106による検出温度が、所定温度Te1よりも低いか否かを判定する。このステップS16の判定がYESであるときには、上記ステップS15に戻る一方、ステップS16の判定がNOであるときには、ステップS17に進んで、予混合用インジェクタ17による燃料の噴射から直噴用インジェクタ18による燃料の噴射に切り換える。この切り換えの際も、両インジェクタ17,18により燃料を噴射するオーバーラップ期間を経て切り換える。
In the next step S16, it is determined again whether or not the temperature detected by the engine
上記ステップS17の後、又は、ステップS13の判定がNOであるときには、ステップS18に進んで、モータジェネレータ20を上記発電状態とし、しかる後に本処理動作を終了する。
After step S17 or when the determination in step S13 is NO, the process proceeds to step S18 to set the
したがって、本実施形態では、エンジン始動判定部100aが、燃料の噴射及び点火後において、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値T2以上となった後に、回転角センサ104による検出回転数が第2所定回転数N2以上となったときに、エンジン10が始動したと判定するようにしたので、エンジン10が始動したことを正確に判定して、エンジン10の始動ためにバッテリ30の電力を無駄に消費することなく、エンジン10を確実に始動させることができる。
Therefore, in the present embodiment, after the fuel injection and ignition, the engine
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be substituted without departing from the spirit of the claims.
例えば、上記実施形態では、燃料の噴射及び点火後において、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値T2以上となった後に、回転角センサ104による検出回転数が第2所定回転数N2以上となったときに、エンジン10が始動したと判定するようにしたが、燃料の噴射及び点火後において、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率(単位時間当たりの上昇量)が基準トルク上昇率以上となった後に、回転角センサ104による検出回転数が第2所定回転数N2以上となったときに、エンジン10が始動したと判定するようにしてもよい。上記検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率が基準トルク上昇率以上となったときには、エンジン10がモータジェネレータ20を勢い良く駆動し始めており、このときにモータジェネレータ20によるエンジン10の駆動を停止した場合、エンジン10が停止することなく自立的に回転する可能性は高いが、このときも、エンジン回転数が、クランキング時の回転数N1からは殆ど上昇していない場合があり、エンジン10の駆動を停止すると、エンジン10が停止する可能性があるので、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率が基準トルク上昇率以上となった後に、エンジン回転数の判定を行う。
For example, in the above embodiment, after the fuel injection and ignition, after the detected torque is a negative value and the absolute value thereof is equal to or greater than the predetermined value T2, the rotation speed detected by the
或いは、燃料の噴射及び点火後において、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値T2以上となった後(又は、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率が基準トルク上昇率以上となった後)に、上記検出回転数の上昇率が基準回転数上昇率以上となったときに、エンジン10が始動したと判定するようにしてもよい。このように上記検出回転数の上昇率が基準回転数上昇率以上となれば、エンジン回転数が勢い良く上昇し始めて、エンジン1が自立的に回転しようとしていることを示しており、エンジンが始動したと判定することができる。
Alternatively, after fuel injection and ignition, after the detected torque is a negative value and the absolute value thereof is equal to or greater than a predetermined value T2 (or the detected torque is a negative value and the rate of increase of the absolute value is It may be determined that the
また、上記実施形態では、エンジン10を、水素を燃料とするロータリピストンエンジンとしたが、往復動型エンジンであってもよく、水素以外の燃料(例えばガソリン)用いるエンジンであってもよい。
In the above embodiment, the
さらに、上記実施形態では、車両1が、シリーズ式のハイブリッド車両としたが、エンジンと、該エンジンを駆動して始動させかつ該始動後のエンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータとを備えていれば、どのような形式のハイブリッド車両であっても、本発明を適用することができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The above-described embodiments are merely examples, and the scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, and all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、エンジンと、回転軸が該エンジンの出力軸に連結されていて、該エンジンを駆動して始動させかつ該始動後のエンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に有用である。 The present invention relates to a hybrid vehicle comprising an engine, and a motor generator having a rotating shaft connected to the output shaft of the engine, driving the engine to start it, and driving the engine after starting to generate electric power. Useful for control devices.
1 ハイブリッド車両
10 エンジン
17 予混合用インジェクタ
18 直噴用インジェクタ
20 モータジェネレータ
50 インバータ(トルク検出手段)
100 コントロールユニット(制御手段)(トルク検出手段)
100a エンジン始動判定部(エンジン始動判定手段)
104 回転角センサ(エンジン回転数検出手段)
106 エンジン水温センサ(エンジン水温検出手段)
DESCRIPTION OF
100 Control unit (control means) (torque detection means)
100a Engine start determination unit (engine start determination means)
104 Rotation angle sensor (engine speed detection means)
106 Engine water temperature sensor (engine water temperature detection means)
Claims (8)
上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
上記モータジェネレータの回転軸に作用するトルクを検出するトルク検出手段と、
上記モータジェネレータ及び上記エンジンの作動を制御する制御手段と、を備え、
上記制御手段は、上記エンジンの始動要求があったときに、上記モータジェネレータを駆動することによって上記エンジンを第1所定回転数で回転させながら、該エンジンにおいて燃料の噴射及び該噴射された燃料の点火を行うことで、該エンジンを始動させるよう構成されており、
上記トルク検出手段による検出トルクにおいて上記モータジェネレータが上記エンジンを駆動する側を正の値としたとき、上記燃料の噴射及び点火後において、該検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値以上となった後に、上記エンジン回転数検出手段による検出回転数が、上記第1所定回転数よりも高く設定された第2所定回転数以上となったときに、上記エンジンが始動したと判定するか、又は、上記燃料の噴射及び点火後において、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率が基準トルク上昇率以上となった後に、上記検出回転数が上記第2所定回転数以上となったときに、上記エンジンが始動したと判定するエンジン始動判定手段を更に備え、
更に上記制御手段は、上記エンジン始動判定手段により上記エンジンが始動したと判定されるまでは、燃焼空燃比が燃料リッチになるように上記燃料の噴射を行う一方、上記エンジンが始動したと判定された後は、燃焼空燃比が燃料リーンになるように上記燃料の噴射を行うよう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。 A control apparatus for a hybrid vehicle, comprising: an engine; and a motor generator that has a rotating shaft coupled to an output shaft of the engine, drives the engine to start, and is driven by the engine after starting to generate electric power. And
Engine speed detecting means for detecting the engine speed;
Torque detecting means for detecting torque acting on the rotating shaft of the motor generator;
Control means for controlling the operation of the motor generator and the engine,
When the engine is requested to start, the control means drives the motor generator to rotate the engine at a first predetermined rotational speed, while injecting fuel in the engine and injecting the injected fuel. It is configured to start the engine by igniting,
In the torque detected by the torque detector, when the motor generator drives the engine to a positive value, the detected torque is a negative value and its absolute value is a predetermined value after the fuel injection and ignition. after the Tsu Do or more, and the detected rotation speed by the engine speed detecting means, when the the Tsu Do a second or more predetermined rotational speed is set higher than the first predetermined rotational speed, the engine has started Or after the fuel injection and ignition, after the detected torque is a negative value and the rate of increase of the absolute value is equal to or greater than the reference torque rate of increase, the detected rotational speed is the second predetermined value. The engine further comprises an engine start determining means for determining that the engine has started when the engine speed becomes equal to or higher than the rotational speed ,
Further, the control means injects the fuel so that the combustion air-fuel ratio becomes fuel rich until the engine start determining means determines that the engine has started, while it determines that the engine has started. After that, the control apparatus for a hybrid vehicle is configured to inject the fuel so that the combustion air-fuel ratio becomes lean .
上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、Engine speed detecting means for detecting the engine speed;
上記モータジェネレータの回転軸に作用するトルクを検出するトルク検出手段と、Torque detecting means for detecting torque acting on the rotating shaft of the motor generator;
上記モータジェネレータ及び上記エンジンの作動を制御する制御手段と、を備え、Control means for controlling the operation of the motor generator and the engine,
上記制御手段は、上記エンジンの始動要求があったときに、上記モータジェネレータを駆動することによって上記エンジンを所定回転数で回転させながら、該エンジンにおいて燃料の噴射及び該噴射された燃料の点火を行うことで、該エンジンを始動させるよう構成されており、When there is a request to start the engine, the control means drives the motor generator to rotate the engine at a predetermined rotational speed, and injects fuel and ignites the injected fuel in the engine. And is configured to start the engine by
上記トルク検出手段による検出トルクにおいて上記モータジェネレータが上記エンジンを駆動する側を正の値としたとき、上記燃料の噴射及び点火後において、該検出トルクが負の値でかつその絶対値が所定値以上となった後に、上記エンジン回転数検出手段による検出回転数の上昇率が基準回転数上昇率以上となったときに、上記エンジンが始動したと判定するか、又は、上記燃料の噴射及び点火後において、上記検出トルクが負の値でかつその絶対値の上昇率が基準トルク上昇率以上となった後に、上記検出回転数の上昇率が上記基準回転数上昇率以上となったときに、上記エンジンが始動したと判定するエンジン始動判定手段を更に備え、In the torque detected by the torque detector, when the motor generator drives the engine to a positive value, the detected torque is a negative value and its absolute value is a predetermined value after the fuel injection and ignition. After the above, when the rate of increase of the detected rotational speed by the engine rotational speed detection means becomes equal to or higher than the reference rotational speed increase rate, it is determined that the engine has started, or the fuel injection and ignition Later, after the detected torque is a negative value and the rate of increase of the absolute value is equal to or greater than the reference torque rate of increase, the rate of increase of the detected rotational speed is equal to or greater than the reference rate of rotation. An engine start determining means for determining that the engine has started;
更に上記制御手段は、上記エンジン始動判定手段により上記エンジンが始動したと判定されるまでは、燃焼空燃比が燃料リッチになるように上記燃料の噴射を行う一方、上記エンジンが始動したと判定された後は、燃焼空燃比が燃料リーンになるように上記燃料の噴射を行うよう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。Further, the control means injects the fuel so that the combustion air-fuel ratio becomes fuel rich until the engine start determining means determines that the engine has started, while it determines that the engine has started. After that, the control apparatus for a hybrid vehicle is configured to inject the fuel so that the combustion air-fuel ratio becomes lean.
上記エンジンには、該エンジンの気筒内に燃料を直接噴射する直噴用インジェクタと、該エンジンの吸気ポート内に燃料を噴射する予混合用インジェクタとが設けられており、
上記エンジンの冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記エンジン始動判定手段により上記エンジンが始動したと判定されるまでは、上記直噴用インジェクタにより燃料の噴射を行うとともに、上記エンジンが始動したと判定された後において、上記エンジン水温検出手段による検出温度が所定温度以上であるときには、上記直噴用インジェクタによる燃料の噴射を継続する一方、上記検出温度が上記所定温度よりも低いときには、上記直噴用インジェクタによる燃料の噴射から上記予混合用インジェクタによる燃料の噴射に切り換えるよう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 control apparatus of the hybrid vehicle according to claim 1 or 2 ,
The engine is provided with a direct injection injector that directly injects fuel into a cylinder of the engine, and a premixing injector that injects fuel into an intake port of the engine,
An engine water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water of the engine;
The control means injects fuel by the direct injection injector until the engine start determining means determines that the engine has started, and after determining that the engine has started, When the temperature detected by the water temperature detecting means is equal to or higher than the predetermined temperature, the fuel injection by the direct injection injector is continued. On the other hand, when the detected temperature is lower than the predetermined temperature, the fuel injection from the direct injection injector is started. A control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the control apparatus is configured to switch to fuel injection by the premixing injector.
上記制御手段は、上記直噴用インジェクタによる燃料の噴射から上記予混合用インジェクタによる燃料の噴射に切り換える際に、上記両インジェクタにより燃料を噴射するオーバーラップ期間を経て切り換えるよう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 3 ,
The control means is configured to switch through an overlap period in which the fuel is injected by both injectors when switching from the fuel injection by the direct injection injector to the fuel injection by the premixing injector. A hybrid vehicle control device.
上記エンジンの冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記エンジン始動判定手段により上記エンジンが始動したと判定された後において、該エンジンによる駆動により上記モータジェネレータを発電させるとともに、上記エンジン水温検出手段による検出温度が、予め決められた基準温度よりも低いときには、上記検出温度が上記基準温度以上であるときに比べて、上記モータジェネレータによる発電量を少なくするよう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 control apparatus of the hybrid vehicle according to claim 1 or 2 ,
An engine water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water of the engine;
After the engine start determination means determines that the engine has started, the control means causes the motor generator to generate electric power by driving the engine, and the temperature detected by the engine water temperature detection means is predetermined. A control apparatus for a hybrid vehicle, characterized in that when the temperature is lower than a reference temperature, the amount of power generated by the motor generator is reduced compared to when the detected temperature is equal to or higher than the reference temperature.
上記エンジンの冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記エンジン水温検出手段による検出温度に応じて、上記第1及び第2所定回転数を変更するよう構成されており、
上記エンジン水温検出手段による検出温度が低いほど、上記第1及び第2所定回転数が高くな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,
An engine water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water of the engine;
The control means is configured to change the first and second predetermined rotational speeds according to a temperature detected by the engine water temperature detection means.
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the first and second predetermined rotational speeds increase as the temperature detected by the engine water temperature detecting means decreases.
上記エンジンの冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段を更に備え、An engine water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water of the engine;
上記制御手段は、上記エンジン水温検出手段による検出温度に応じて、上記所定回転数を変更するよう構成されており、The control means is configured to change the predetermined rotation speed in accordance with a temperature detected by the engine water temperature detection means.
上記エンジン水温検出手段による検出温度が低いほど、上記所定回転数が高くなる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, wherein the predetermined number of revolutions increases as the temperature detected by the engine water temperature detecting means decreases.
上記制御手段は、上記モータジェネレータによる上記エンジンの駆動開始から所定時間経過するまでの間、上記燃料の噴射及び点火を行わないで、該エンジンの気筒内に残存する燃料を掃気させるよう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。 An apparatus as claimed in any one of claims 1-7,
The control means is configured to scavenge the fuel remaining in the cylinder of the engine without performing the fuel injection and ignition until a predetermined time has elapsed since the start of driving of the engine by the motor generator. A hybrid vehicle control device.
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