JP7347710B2 - 車両の制御方法及び車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御方法及び車両の制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、周囲の温度が定格温度よりも低温の場合、スピンドルモータの回転負荷が増大していると推定して、コイルに過電流を供給してコイルの周囲の流体軸受けスリーブを昇温してスピンドルモータの回転負荷を低減させる技術が開示されている。

しかしながら特許文献１は、流体軸受けを使用したスピンドルモータの低温環境における回転負荷の抑制を目的としているにすぎない。

低温環境下においてモータ（電動機）を始動するものにおいては、モータ（電動機）の回転負荷を増加させないこと以外にも改善の余地がある。

特開２０００－２２４８９１号公報

本発明の車両は、グリースで潤滑された転がり軸受に支持されたロータ軸を有する電動機によってキャニスタをパージするパージポンプを駆動し、上記電動機の温度が所定温度よりも低いとき当該電動機の暖機制御を実施することを特徴としている。

本発明によれば、電動機及び電動機周囲の温度が上昇し、電動機のロータ軸を支持する転がり軸受を潤滑するグリースの温度も上昇する。

これにより、転がり軸受は、グリースの粘度が低下するため、各部（例えば転動体）の摺動が円滑となり、異音の発生や製品寿命の悪化を抑制することができる。

本発明が適用された車両に搭載された内燃機関のシステム構成を模式的に示した説明図。 本発明が適用された車両に搭載された電動機の制御の流れを示すブロック図。 本発明が適用された車両に搭載された電動機を模式的に示した説明図。 車両の制御の流れを示すフローチャート。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された車両に搭載された内燃機関１のシステム構成を模式的に示した説明図である。

内燃機関１は、ピストン２の往復直線運動をクランクシャフト３の回転運動に変換して動力として取り出すいわゆるレシプロ式の内燃機関である。内燃機関１は、空燃比を変更可能に構成されている。

内燃機関１は、吸気通路４と排気通路５を有している。吸気通路４は、吸気弁６を介して燃焼室７に接続されている。排気通路５は、排気弁８を介して燃焼室７に接続されている。

内燃機関１は、燃焼室７内に燃料（例えばガソリン）を直接噴射する燃料噴射弁９を有している。燃料噴射弁９から噴射された燃料は、燃焼室７内で点火プラグ１０により点火される。

吸気通路４には、吸気中の異物を捕集するエアクリーナ１１と、吸入空気量を検出するエアフローメータ１２と、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１３からの制御信号によって開度が制御される電動の第１スロットル弁１４及び第２スロットル弁１５と、が設けられている。

エアフローメータ１２は、第２スロットル弁１５の上流側に配置されている。エアフローメータ１２は、温度センサを内蔵したものであって、吸気温度を検出可能となっている。エアクリーナ１１は、エアフローメータ１２の上流側に配置されている。

第１スロットル弁１４は、後述するコンプレッサ２２の下流側に位置し、負荷に応じて内燃機関１の吸入空気量（吸気量）を制御する。第２スロットル弁１５は、後述するコンプレッサ２２の上流側に位置し、このコンプレッサ２２の上流側における吸気圧力を制御する。

排気通路５には、マニホールド触媒１８と、マニホールド触媒１８よりも容量の大きい床下触媒１９と、が設けられている。

マニホールド触媒１８は、例えば三元触媒からなっている。三元触媒は、内燃機関１から排出された排気を浄化するものであり、空気過剰率が略「１」のとき、すなわち排気空燃比が略理論空燃比となるときに、流入する排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの三成分の浄化率が揃って高くなるものである。

床下触媒１９は、例えば三元触媒からなり、マニホールド触媒１８よりも下流側に位置している。床下触媒１９は、車両のエンジンルームから比較的離れた車両の床下等の位置に設けられている。

内燃機関１は、吸気通路４に設けられたコンプレッサ２２と排気通路５に設けられた排気タービン２３とを同軸上に備えた排気タービン式の過給機（ターボ過給機）２１を有している。コンプレッサ２２は、第１スロットル弁１４の上流側で、かつ第２スロットル弁１５よりも下流側に配置されている。排気タービン２３は、マニホールド触媒１８よりも上流側に配置されている。

吸気通路４には、リサーキュレーション通路２４が接続されている。リサーキュレーション通路２４は、その一端（上流側端）がコンプレッサ２２の上流側で吸気通路４に接続され、その他端（下流側端）がコンプレッサ２２の下流側で吸気通路４に接続されている。

リサーキュレーション通路２４には、コンプレッサ２２の下流側からコンプレッサ２２の上流側へ過給圧を解放可能な電動のリサーキュレーション弁２５が配置されている。リサーキュレーション弁２５は、ＥＣＵ１３によって開閉が制御される。なお、リサーキュレーション弁２５としては、コンプレッサ２２下流側の圧力が所定圧力以上となったときのみ開弁するようないわゆる逆止弁を用いることも可能である。

吸気通路４には、コンプレッサ２２の下流側に、コンプレッサ２２により圧縮（加圧）された吸気を冷却して充填効率を上げるインタクーラ２６が設けられている。インタクーラ２６は、リサーキュレーション通路２４の下流側端よりも下流側に位置するとともに、第１スロットル弁１４よりも上流側に位置している。

排気通路５には、排気タービン２３を迂回して排気タービン２３の上流側と下流側とを接続する排気バイパス通路２７が接続されている。排気バイパス通路２７の下流側端は、マニホールド触媒１８よりも上流側の位置で排気通路５に接続されている。排気バイパス通路２７には、排気バイパス通路２７内の排気流量を制御する電動のウエストゲート弁２８が配置されている。ウエストゲート弁２８は、排気タービン２３に導かれる排気ガスの一部を排気タービン２３の下流側にバイパスさせることが可能であり、内燃機関１の過給圧を制御可能なものである。ウエストゲート弁２８は、ＥＣＵ１３によって開閉が制御される。

また、内燃機関１は、排気通路５から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路４へ導入（還流）する排気還流（ＥＧＲ）が実施可能なものであって、排気通路５から分岐して吸気通路４に接続されたＥＧＲ通路２９を有している。ＥＧＲ通路２９は、その一端がマニホールド触媒１８と床下触媒１９との間の位置で排気通路５に接続され、その他端が第２スロットル弁１５の下流側となりコンプレッサ２２の上流側となる位置で吸気通路４に接続されている。このＥＧＲ通路２９には、ＥＧＲ通路２９内のＥＧＲガスの流量を制御する電動のＥＧＲ弁３０と、ＥＧＲガスを冷却可能なＥＧＲクーラ３１と、が設けられている。ＥＧＲ弁３０は、ＥＣＵ１３によって開閉が制御される。

なお、図１中の符号３２は、吸気通路４のコレクタ部である。吸気通路４は、内燃機関１が多気筒内燃機関であれば、コレクタ部３２よりも下流側が吸気マニホールドとして気筒毎に分岐する。

ＥＣＵ１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータである。

ＥＣＵ１３には、上述したエアフローメータ１２の検出信号のほか、内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサ３３等の各種センサ類の検出信号が入力されている。

そして、ＥＣＵ１３は、各種センサ類の検出信号に基づいて、燃料噴射弁９から噴射される燃料の噴射量や噴射時期、内燃機関１（点火プラグ１０）の点火時期、吸入空気量等を最適に制御するとともに、内燃機関１の空燃比を制御している。

また、ＥＣＵ１３は、内燃機関１の始動時の吸気温度や冷却水温度を用いて、後述する電動機４４の温度を推定可能となっている。

吸気通路４には、燃料タンク３５で発生した蒸発燃料を導入するパージ通路３６が接続されている。パージ通路３６は、その一端が第２スロットル弁１５の上流側で吸気通路４に接続され、その他端がキャニスタ３７に接続されている。

キャニスタ３７は、密閉容器内に活性炭などの吸着剤を充填したもので、上述したパージ通路３６と、燃料タンク３５内で発生した蒸発燃料を導入する蒸発燃料導入通路３８と、外部の空気を導入可能な新気導入通路３９と、が接続されている。新気導入通路３９は、例えば、大気開放されている。

パージ通路３６には、パージ通路３６内を負圧にして蒸発燃料を吸引するパージポンプ４１と、パージポンプ４１の下流側（吸気通路４側）に位置するパージ制御弁４２とが設けられている。パージポンプ４１は、電動機４４を駆動源としている。パージ制御弁４２は、ＥＣＵ１３からの指令により開弁する。吸気通路４に導入される蒸発燃料量は、パージ制御弁４２の開閉により制御される。

蒸発燃料は、パージ制御弁４２が開弁しているとき吸気通路４に導入され、内燃機関１のシリンダ内で燃焼処理される。

ここで、パージポンプ４１を駆動する電動機４４は、図２、図３に示すように、ＥＣＵ１３からの指令により制御される。

図２は、本発明が適用された車両に搭載された電動機４４の制御の流れを示すブロック図である。図３は、本発明が適用された車両に搭載された電動機４４を模式的に示した説明図である。

図２に示すように、電動機４４は、ＥＣＵ１３からの指令を受けたドライバ４５によって制御される。ドライバ４５は、ＥＣＵ１３からの指令に基づいて電動機４４の回転を制御する。ＥＣＵ１３は、エアフローメータ１２で検出された吸気温度や水温センサ３３で検出された冷却水温度等に基づいてドライバ４５に電動機４４の制御指令を出力する。つまり、ＥＣＵ１３及びドライバ４５は、電動機４４を制御する制御部に相当する。

図３に示すように、電動機４４は、ロータ４７と、ロータ４７の外周側に位置するステータ４８、ロータ４７を回転可能に支持する一対の転がり軸受４９と、から大略構成されている。電動機４４は高回転で使用されるため、ロータ４７の軸受に転がり軸受４９が用いられている。

ロータ４７は、パージポンプ４１の入力軸（図示せず）に接続されたロータ軸４７ａと、ロータ軸４７ａに同心に取り付けられた円筒状のロータコア４７ｂと、を有している。ロータコア４７ｂは、永久磁石を用いて形成され、ロータ軸４７ａに固定されている。

ステータ４８は、ティース（図示せず）に導電性の巻線（導線）を巻回してなる複数のコイル５０によって構成される。

一対の転がり軸受４９は、ロータコア４７ｂを挟み込むように配置され、ロータ軸４７ａを回転可能に支持している。

コイル５０への通電は、上述したドライバ４５によって制御される。ドライバ４５は、例えば電動機４４の複数のコイル５０が順番に励磁するように電動機４４に供給される電流を制御することで電動機４４のロータ４７を回転させ、電動機４４の回転を制御する。また、ドライバ４５は、電動機４４の複数のコイル５０のうち少なくとも一つに大電流を短時間（例えば数秒）流すことで電動機４４のロータ４７を回転させずに大電流を流したコイル５０を昇温させる制御が可能となっている。

転がり軸受４９は、グリースによって潤滑されるものであって、例えば玉軸受やローラ軸受からなっている。転がり軸受４９を潤滑するグリースには、例えば増ちょう剤にウレア成分を含んだウレアグリースが用いられている。

電動機４４は、パージポンプ４１を通常運転する際、予め設定された通常電流値（所定値）の電流が供給されて高速回転する。低温環境下においては、転がり軸受４９を潤滑するグリースの粘度は高くなる。転がり軸受４９は、グリースの粘度が高くなると摺動性が低下し、異音の発生や製品寿命の悪化を招く虞がある。

高速回転する電動機４４の転がり軸受４９の軸受寿命を向上させるためには、ウレアグリースが有効である。しかし、ウレアグリースは、増ちょう剤からなるミセル粒子（いわゆるダマ）を生成しやすい。ミセル粒子は、低温環境下で粘度が高くなり、転がり軸受４９の転動体（図示せず）の摺動性を悪化させ、異音を発生させる虞がある。

そこで、内燃機関１の始動時に電動機４４の温度が予め設定された所定温度よりも低い場合には、電動機４４の温度を上昇させるように、電動機４４の暖機制御を所定時間実施する。

電動機４４の温度が低い場合は、転がり軸受４９を潤滑するグリースの温度も低いと想定される。転がり軸受４９を潤滑するグリースの温度は、電動機４４の温度が高くなれば上昇する。

内燃機関１の始動時の電動機４４の温度は、内燃機関１の始動時の吸気温度や冷却水温度を用いてＥＣＵ１３で推定可能となっている。

電動機４４の暖機制御は、電動機４４が回転しないように電動機４４に上記通常電流値よりも大きい電流を流す通電動作と、極低回転で電動機４４を回転させる回転動作と、を交互に繰り返し実施する制御である。

上記通電動作は、電動機４４の複数あるコイル５０の内の少なくとも一つに上記通常電流値よりも大きい電流を短時間（例えば数秒）流すことで当該コイル５０を発熱させる。上記通電動作は、発電したコイル５０の周囲の温度を昇温させ、ひいては転がり軸受４９を潤滑するグリースの温度を昇温させて粘度を低下させる。

上記回転動作における極低回転とは、パージポンプ４１を通常運転する際の電動機４４の回転数よりも低く、グリースの粘度が高くても異音が発生しない回転数である。電動機４４は、上記回転動作によりロータ軸４７ａが例えば一回転する。なお、電動機４４は、上記回転動作によりロータ軸４７ａが例えば１回転以上してもよい。上記回転動作は、異音の発生を抑制しつつグリース内のミセル粒子をせん断分解する。

電動機４４の暖気制御を実施することで、電動機４４及び電動機４４周囲の温度が上昇し、ロータ軸４７ａを支持する転がり軸受４９を潤滑するグリースの温度も上昇する。

これにより、転がり軸受４９は、グリースの粘度が低下するため、各部（例えば転動体）の摺動が円滑となり、異音の発生を抑制し、製品寿命を向上させることができる。

また、グリースをウレアグリースにした場合には、電動機４４を極低回転で回転させることで、増ちょう剤のミセル粒子がせん断分解され、結果的に低温環境で電動機４４を作動させた際の異音発生を抑制することができる。つまり、転がり軸受４９は、ウレアグリースを使用しても製品寿命（軸受寿命）の向上と静粛性能の向上を両立することができる。

電動機４４の暖機制御は、内燃機関１の始動時における電動機４４の温度に応じて設定される所定時間の間連続して実施される。つまり、電動機４４の電動制御は、電動機４４の温度が低いほど長く実施する。

これによって、電動機４４の暖気制御は、電動機４４の温度に応じて効率良く実施することができる。

電動機４４の暖機制御の実施中は、パージ制御弁４２が閉じられている。電動機４４の暖気制御の実施中は、パージポンプ４１は通常運転しておらず、パージ制御弁４２を開いたときに吸気通路４に導入される蒸発燃料量が不安定で内燃機関１の空燃比制御が困難となる。

これによって、内燃機関１は、電動機４４の暖機制御の実施中も精度良く空燃比制御を実施できる。

図４は、上述した実施例における車両の制御の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１では、内燃機関１が始動したか否かを判定する。内燃機関１の始動時には、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、吸気温度、冷却水の温度を検出する。ステップＳ３では、吸気温度及び冷却水温度を用いて算出した電動機４４の温度が所定温度以上あるか否かを判定する。電動機４４の温度が所定温度未満である場合には、ステップＳ４へ進む。電動機４４の温度が所定温度以上である場合には、ステップＳ６へ進む。ステップＳ４では、パージ制御弁４２を閉弁する。つまり、パージ制御弁４２の通常制御を禁止する。ステップＳ５では、電動機４４の暖機制御を所定時間の間連続して実施する。ステップＳ６では、パージ制御弁４２及びパージポンプ４１（電動機４４）を通常制御する。パージ制御弁４２は、所定のパージ条件が成立するとパージ制御弁４２を開弁する通常制御を実施する。パージポンプ４１は、内燃機関１の運転中で電動機４４の暖機制御が実施されていない場合に、電動機４４に上記通常電流値の電流を通電して駆動する通常制御が実施される。パージ制御弁４２は、通常制御中、例えば内燃機関１の吸入空気量の増加に応じて吸気通路４に導入される蒸発燃料ガスが増加するよう制御される。

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えばＥＣＵ１３は、内燃機関１始動時の吸気温度や冷却水温度を用いて、内燃機関１の始動時に転がり軸受４９を潤滑するグリースの温度を推定するようにしてもよい。そして、内燃機関１の始動時に転がり軸受４９を潤滑するグリースの温度が所定温度以下の場合に、電動機４４の暖機制御を実施するようにしてもよい。

電動機４４の暖機制御は、内燃機関１の始動時ではなく、例えば転がり軸受４９を潤滑するグリースの温度が所定温度よりも低い場合に実施するようにしてもよい。この場合には、例えば電動機４４の温度または転がり軸受４９を潤滑するグリースの温度を検出する温度センサを別途設け、転がり軸受４９を潤滑するグリースの温度を内燃機関１の始動時以外にも検知（推定）できるようにすればよい。

電動機４４の暖機制御は、内燃機関１の始動時の温度によらず、内燃機関１の始動時に所定時間の間連続して実施するようにしてもよい。つまり、内燃機関１の始動時に電動機４４の暖機制御を実施する場合、暖機制御の実施時間は、内燃機関１の始動時の電動機４４の温度によらず一定としてもよい。

電動機４４の暖機制御は、例えば上記通電動作と上記回転動作とを同時に実施することを間隔を空けて所定時間の間繰り返し行うようにしてもよい。すなわち、上記通電動作において、電動機４４は、上記通常電流値よりも大きい電流を流した際に回転してもよい。但し、この場合の回転は、グリースの粘度が高くても異音が発生しない回転数での回転となる。

Claims (5)

1. グリースで潤滑された転がり軸受に支持されたロータ軸を有する電動機によってキャニスタをパージするパージポンプを駆動する車両の制御方法において、
   上記電動機の温度が所定温度よりも低いとき、上記電動機が回転しないように上記電動機に上記パージポンプを駆動する際に流す電流よりも大電流を流す通電動作と、極低回転で上記電動機を回転させる回転動作と、を交互に繰り返す上記電動機の暖機制御を実施する車両の制御方法。
2. （削除）
3. 上記電動機の暖機制御は、上記電動機の温度に応じて設定される所定時間の間実施する請求項１に記載の車両の制御方法。
4. 上記キャニスタ内の蒸発燃料は、パージ制御弁を備えたパージ通路を介して車両に搭載される内燃機関の吸気通路に導入され、
   上記電動機の暖機制御の実施中は、上記パージ制御弁を閉じる請求項１または３に記載の車両の制御方法。
5. キャニスタをパージするパージポンプと、
   上記パージポンプを駆動する電動機と、
   上記電動機を制御する制御部と、を備え、
   上記電動機は、グリースで潤滑された転がり軸受に支持されるロータ軸を有し、
   上記制御部は、上記電動機の温度が所定温度よりも低いとき、上記電動機が回転しないように上記電動機に上記パージポンプを駆動する際に流す電流よりも大電流を流す通電動作と、極低回転で上記電動機を回転させる回転動作と、を交互に繰り返す上記電動機の暖機制御を実施する車両の制御装置。

Images