(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
車両に搭載される内燃機関と、前記内燃機関により駆動されて発電する発電機と、前記発電機で発電した電力を貯蓄する二次電池と、前記二次電池から供給される電力で前記車両の駆動輪を駆動する電動機と、前記内燃機関から前記駆動輪に動力を伝達する伝達経路を断接するクラッチとを備え、
前記クラッチを開放し前記内燃機関で前記発電機を駆動して発電すると共に前記電動機で前記駆動輪を駆動して走行する走行モードを有するハイブリッド車両の内燃機関の制御装置において、
前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行モード中であって、前記走行状態検出手段にて検出される前記車両の走行状態が所定停車判定条件を満たすと、前記内燃機関の点火時期を遅角側に補正する点火時期補正制御を行う点火時期補正手段とを備え、
前記制御装置は、前記走行モード中且つ前記二次電池の充電率によらずに前記内燃機関により前記発電機を作動させて前記二次電池に電力を供給するチャージモード中であって、前記車両の走行状態が所定停車判定条件を満たした場合において、前記二次電池の充電率が所定値未満であるときは前記点火時期補正制御を実行し、前記二次電池の充電率が所定値以上であるときには前記点火時期補正制御を実行せずに前記内燃機関の出力を低下させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記点火時期補正手段は、前記所定停車判定条件外での前記車両の走行中における前記点火時期の遅角側への補正量に対して、前記点火時期補正制御における前記点火時期の遅角側への補正量を大きくすることを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1のハイブリッド自動車では、発電機が電動機に供給する電力に基づいて、シリーズモード中の内燃機関の出力トルクが決定されている。
しかしながら、ハイブリッド車両には、車両が停車中であっても、クラッチを切断して内燃機関を作動させ、当該内燃機関の動力で発電機を駆動し、発電機により得られた電力を蓄電池或いは車外の電気機器に供給する発電モードを備えるものがある。
【0006】
このようなハイブリッド車両において、発電機が蓄電池に供給する電力に基づいて、内燃機関の出力トルクを決定すると、発電機が蓄電池或いは車外の電気機器に供給する電力によっては、内燃機関が低回転高負荷で作動することとなる。
そして、内燃機関を低回転高負荷で作動させるとノッキングが発生する虞がある。
このようなノッキングが車両の停車時に発生すると、車両の停車時は走行音等の騒音がないことからノッキング音が運転者に聞こえ、運転者を不快にする虞があり好ましいことではない。
【0007】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両停車中の内燃機関の低回転高負荷運転時のノッキングの発生を防止することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達成するために、請求項1の内燃機関の制御装置では、車両に搭載される内燃機関と、前記内燃機関により駆動されて発電する発電機と、前記発電機で発電した電力を貯蓄する二次電池と、前記二次電池から供給される電力で前記車両の駆動輪を駆動する電動機と、前記内燃機関から前記駆動輪に動力を伝達する伝達経路を断接するクラッチとを備え、前記クラッチを開放し前記内燃機関で前記発電機を駆動して発電すると共に前記電動機で前記駆動輪を駆動して走行する走行モードを有するハイブリッド車両の内燃機関の制御装置において、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記走行モード中であって、前記走行状態検出手段にて検出される前記車両の走行状態が所定停車判定条件を満たすと、前記内燃機関の点火時期を遅角側に補正する点火時期補正制御を行う点火時期補正手段とを備え、前記制御装置は、前記走行モード中
且つ前記二次電池の充電率によらずに前記内燃機関により前記発電機を作動させて前記二次電池に電力を供給するチャージモード中であって、前記車両の走行状態が所定停車判定条件を満たした場合において、前記二次電池の充電率が所定値未満であるときには前記点火時期補正制御を実行し、前記二次電池の充電率が所定値以上であるときには前記点火時期補正制御を実行せずに前記内燃機関の出力を低下させることを特徴とする。
【0009】
また、請求項2の内燃機関の制御装置では、請求項1において、前記点火時期補正手段は、前記所定停車判定条件外での前記車両の走行中における前記点火時期の遅角側への補正量に対して、前記点火時期補正制御における前記点火時期の遅角側への補正量を大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
請求項1の発明によれば、クラッチを開放し内燃機関で発電機を駆動して発電すると共に電動機で駆動輪を駆動して走行する走行モード中
且つ内燃機関により発電機を作動させて二次電池に電力を供給するチャージモード中であって、車両の走行状態が所定停車判定条件を満たすと、内燃機関の点火時期を遅角側に補正している。
したがって、
走行モード中且つチャージモード中、車両の停車等の所定停車判定条件を満たし
たときには、内燃機関の作動時のノッキングの発生を防止することができる。
【0011】
そして、ノッキング発生のよるノッキング音の発生を防止することで、運転者を不快にすることを防止することができる。
また、請求項2の発明によれば、所定停車判定条件外での車両の走行中における点火時期の遅角側への補正量に対して、点火時期補正制御における点火時期の遅角側への補正量を大きくしている。
【0012】
例えば、車両の走行中の点火時期の遅角側への補正量を走行音等の騒音によって聞こえ難い程度のノッキング音を発生するノッキングの発生を許容して、内燃機関の出力トルクを優先するような数値に設定し、そして、車両の停車等の所定停車判定条件を満たした時の点火時期の遅角側への補正量を車両が停車した時にノッキングが発生しないように車両の走行中の点火時期の遅角側への補正量に対して更に大きな数値に設定している。
【0013】
したがって、このように点火時期の遅角側への補正量を設定することで、所定停車判定条件外での車両の走行中には内燃機関にて十分な出力トルクを発生させ車両の運動性能を良好とし、車両の停車等の所定停車判定条件を満たす時のノッキングの発生を防止することができる。
よって、例えば、内燃機関を構成する部品の製造バラツキや内燃機関の組み立てバラツキ等により、内燃機関の状態がノッキングを発生しやすい状態であっても、点火時期の遅角側への補正量を大きくすることで車両の停車等の所定停車判定条件を満たす時にはノッキングの発生を防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置を搭載した車両の概略構成図である。以下、内燃機関の制御装置が適用された車両1の構成を説明する。
図1に示すように、本発明に係る内燃機関の制御装置が適用された車両(本発明のハイブリッド車両に相当)1は、当該車両1の走行装置として、減速機8と駆動軸9を介して駆動輪10を駆動するエンジン(内燃機関)2と、高電圧バッテリ(二次電池)3及びジェネレータ(発電機)4より高電圧回路5を介して高電圧の電力が供給され、インバータ6により作動が制御され、減速機8と駆動軸9を介して駆動輪10を駆動するモータ(電動機)7と、を備え、図示しない充電リッドに外部電源より延びる充電ケーブルを接続し、充電器にて高電圧バッテリ3を充電することができるハイブリッド自動車である。また、当該車両1は、充電リッドや車両1に備えられる電源コンセントに車両外部の電気機器等を接続することで車両外部の電気機器に電力を供給する機能を有している。
【0016】
そして、本発明に係る内燃機関の制御装置は、車両1に搭載されるエンジン2と、高電圧バッテリ3と、ジェネレータ4と、インバータ6と、クラッチ8aを内蔵した減速機8と、車速センサ(走行状態検出手段)11と、チャージボタン12と、ハイブリッドコントロールユニット(走行状態検出手段)20と、エンジンコントロールユニット(点火時期補正手段)30とで構成されている。
【0017】
エンジン2は、多気筒のガソリンエンジンである。そして、エンジン2は、エンジン2の燃焼室におけるノッキングを検出する図示しないノックセンサを備えている。また、エンジン2の出力軸は、変速比が固定されている減速機8に接続されている。エンジン2は、ハイブリッドコントロールユニット20よりエンジンコントロールユニット30へ供給される要求出力値等の制御信号に基づき、エンジンコントロールユニット20によって作動が制御され動力を発生するものである。そして、エンジン2で発生した動力は、減速機8を介してジェネレータ4と、減速機8に内蔵されるクラッチ8aを介して駆動輪10を駆動する駆動軸9とに伝達される。
【0018】
高電圧バッテリ3は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成されるものである。また、高電圧バッテリ3は、電池セルを監視するセルモニタリングユニットを備える複数の電池セルを一つのモジュールとし更に複数のモジュールで構成される電池モジュールと、セルモニタリングユニットの出力信号に基づき電池モジュールの温度及び充電率(State Of Charge、以下、SOC)等を監視するバッテリモニタリングユニットとで構成されている。
【0019】
ジェネレータ4は、エンジン2より出力される動力により駆動されて発電し、インバータ6を介して高電圧バッテリ3とモータ7とに電力を供給するものである。また、ジェネレータ4の作動は、インバータ6により制御される。
インバータ6は、図示しないモータコントロールユニットとジェネレータコントロールユニットを有し、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づきジェネレータ4の発電量及びモータ7の出力を制御するものである。
【0020】
モータ7は、ジェネレータ4にて発電された電力或いは高電圧バッテリ3に蓄電された電力によって駆動される。そして、モータ7は、減速機8と駆動軸9を介して、駆動輪10を駆動するものである。
減速機8は、クラッチ8aを内蔵している。そして、クラッチ8aは、エンジン2と駆動軸9との間に介装され、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づき、駆動軸9へのエンジン2の動力の伝達を断接するものである。
【0021】
車速センサ11は、車両1の車速(本発明の車両の走行状態に相当)を検出するものである。そして、車速センサ11は、車速信号をハイブリッドコントロールユニット20に供給する。
チャージボタン12は、車室内に配設されている。そして、車両1の乗員等が当該チャージボタン12を押してONとすることで当該チャージボタン12を再度押して解除してOFFとするまで、高電圧バッテリ3のSOCによらずに任意にジェネレータ4を作動させて発電するチャージモードを行うことが可能となる。なお、チャージボタン12は、チャージモードの作動の有無の切り換えができればスイッチ等であっても良い。
【0022】
ハイブリッドコントロールユニット20は、車両1の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)及びタイマ等を含んで構成される。
ハイブリッドコントロールユニット20の入力側には、高電圧バッテリ3のバッテリモニタリングユニット、インバータ6のモータコントロールユニットとジェネレータコントロールユニット、車速センサ11、チャージボタン12、図示しないアクセルポジションセンサ等のセンサ及びエンジンコントロールユニット30が接続されており、これらの機器からの検出情報が入力される。
【0023】
一方、ハイブリッドコントロールユニット20の出力側には、インバータ6のモータコントロールユニットとジェネレータコントロールユニット、減速機8及びエンジンコントロールユニット30が接続されている。なお、ハイブリッドコントロールユニット20とエンジンコントロールユニット30は、それぞれのコントロールユニットが相互接続され、高速で制御情報の転送を可能とするコントローラー・エリア・ネットワークで接続されている。
【0024】
そして、ハイブリッドコントロールユニット20は、高電圧バッテリ3のバッテリモニタリングユニット、インバータ6のモータコントロールユニットとジェネレータコントロールユニット、車速センサ11、アクセルポジションセンサ等のセンサの検出情報及びチャージボタン12の操作状況に基づき、減速機8、エンジンコントロールユニット30、モータコントロールユニット及びジェネレータコントロールユニットに要求出力や車速情報等の制御信号を送信してハイブリッド制御モードの切り換え、エンジン2とモータ7の出力、ジェネレータ4での発電量を制御するものである。
【0025】
詳しくは、ハイブリッド制御モードは、電気自動車モード(以下、EVモード)とシリーズモードとパラレルモードとチャージモードとからなる。そして、ハイブリッドコントロールユニット20は、高電圧バッテリ3のSOCが十分であり、車速及び負荷が低いような場合には、ハイブリッド制御モードを電気自動車モード(以下、EVモード)とする。また、ハイブリッドコントロールユニット20は、EVモードを行うには高電圧バッテリ3のSOCが十分でない場合や加速時などで高電力を必要とする場合には、ハイブリッド制御モードをシリーズモードとする。そして、ハイブリッドコントロールユニット20は、エンジン2の効率がよい、即ちエンジン2の燃費のよい高速領域で走行する場合には、ハイブリッド制御モードをパラレルモードとする。また、ハイブリッドコントロールユニット20は、車両1の乗員等によりチャージボタン12が押されONとされると当該チャージボタン12が再度押され解除されてOFFとされるまでチャージモードとする。また、ハイブリッドコントロールユニット20は、シリーズモード及びパラレルモードでは、ジェネレータ4での発電量、車速及び負荷に応じたエンジン2の出力トルクとなるようにエンジンコントロールユニット30に要求出力信号を送信する。
【0026】
EVモードは、エンジン2の作動を停止し、減速機8のクラッチ8aを切断し、高電圧バッテリ3に蓄電された電力によってモータ7を駆動し、当該モータ7の動力のみで駆動輪10を駆動して車両1を走行させる、即ちエンジン2を作動させない後述するシリーズモードである。
シリーズモード(本発明の走行モードに相当)は、減速機8のクラッチ8aを切断し、エンジン2の作動を制御して、高電圧バッテリ3のSOCが所定値未満とならないように、エンジン2より出力された動力にてジェネレータ4を駆動する。そして、ジェネレータ4にて発電した電力にて高電圧バッテリ3を充電しつつ、ジェネレータ4にて発電した電力と高電圧バッテリ3に蓄電された電力とによってモータ7を駆動し、当該モータ7の動力にて駆動輪10を駆動して車両1を走行させる。即ちシリーズモードは、エンジン2の動力では、車両1を走行させないモードである。
【0027】
パラレルモードは、エンジン2の作動を制御して、エンジン2にてジェネレータ4を駆動する。そして、ジェネレータ4にて発電した電力と高電圧バッテリ3に蓄電された電力とによってモータ7を駆動し、当該モータ7の動力で駆動輪10を駆動する。更にパラレルモードは、減速機8のクラッチ8aを接続し、エンジン2の作動を制御して、減速機8を介してエンジン2の動力で駆動輪10を駆動して車両1を走行させる。即ちパラレルモードは、モータ7とエンジン2の動力にて車両1を走行させる走行モードである。
【0028】
チャージモードは、車両1の乗員等によりチャージボタン12が押されONされると当該チャージボタン12を再度押して解除されOFFされるまで、高電圧バッテリ3のSOCによらずにジェネレータ4を作動させて発電し、高電圧バッテリ3や車外の電気機器に電力を供給するモードである。なお、本チャージモードは、ハイブリッド制御モードがEVモード或いはシリーズモードである場合に実行される。なお、EVモード時にチャージモードとなるとハイブリッド制御モードは、エンジン2が作動を開始するため、シリーズモードとなる。
【0029】
エンジンコントロールユニット30は、エンジン2の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)及びタイマ等を含んで構成される。
エンジンコントロールユニット30の入力側には、エンジン2に備えられる電子制御スロットルバルブ等の複数の電子制御機器と、エンジン2に備えられるノックセンサやクランク角センサ等の複数のセンサと、ハイブリッドコントロールユニット20とが接続されており、これらの機器やセンサからの検出情報が入力される。
【0030】
一方、エンジンコントロールユニット30の出力側には、エンジン2に備えられる電子制御スロットルバルブや排気再循環バルブや燃料噴射弁や点火プラグ等の複数の電子制御機器と、ハイブリッドコントロールユニット20が接続されている。
そして、エンジンコントロールユニット30は、ハイブリッドコントロールユニット20から送信されるエンジン出力の要求信号に基づいて、排ガス成分が規定値以下となるように排気再循環バルブの開度等を制御しつつ、ハイブリッドコントロールユニット20が要求するエンジン出力となるように上記複数の電子制御機器の作動を制御し燃料噴射量や吸入空気量等を制御する。また、エンジンコントロールユニット30は、エンジン2が作動中であって、車両1が走行中である時にノックセンサにて、ノッキングの発生が検出されると、点火時期を一旦大きく遅角(例えば2〜3°)させ、その後、ノックセンサにてノッキングが検出されない点火時期となるまで点火時期を進角させる第1点火時期補正制御を実施する。なお、第1点火時期補正制御時の点火時期の遅角側への補正量は、実験或いは解析等で予め決定され、マップ化されてエンジンコントロールユニット30に記憶されている。また、エンジンコントロールユニット30は、ハイブリッド制御モードがシリーズモード、且つチャージモードであって、エンジン2が作動中である場合に、車速センサ11にて検出される車速(本発明の車両の走行状態に相当)が所定値未満(本発明の所定停車判定条件に相当)となると、上記第1点火時期補正制御によらずに、第1点火時期補正制御による点火時期の遅角側への補正に対して、点火時期の遅角側への補正量が大きな第2点火時期補正制御(本発明の点火時期補正制御に相当)を実施する。なお、第2点火時期補正制御時の点火時期の遅角側への補正量は、実験或いは解析等で第1点火時期補正制御での補正量に対して、大きな補正量(例えば7〜8°)に予め決定され、マップ化されてエンジンコントロールユニット30に記憶されている。
【0031】
以下、このように構成された本発明に係るハイブリッドコントロールユニット20及びエンジンコントロールユニット30にて実施される停車時ノッキング防止制御について説明する。
図2は、ハイブリッドコントロールユニット20及びエンジンコントロールユニット30が実施する停車時ノッキング防止制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【0032】
図2に示すように、ステップS10では、ハイブリッド制御モードがシリーズモードであるか、否かを判別する。判別結果が真(Yes)でハイブリッド制御モードがシリーズモードであれば、ステップS12に進む。また、判別結果が偽(No)でハイブリッド制御モードがシリーズモードでなければ、本ルーチンをリターンする。
ステップS12では、チャージモードであるか、否か判別する。詳しくは、車両1の乗員等によりチャージボタン12が押されONされて高電圧バッテリ3のSOCによらずにジェネレータ4を作動させて発電するチャージモードであるか、否かを判別する。判別結果が真(Yes)で車両1の乗員等によりチャージボタン12が押されONされて高電圧バッテリ3のSOCによらずにジェネレータ4を作動させて発電するチャージモードとなっていれば、ステップS14に進む。また、判別結果が偽(No)で車両1の乗員等によりチャージボタン12が押されONされておらずチャージモードとなっていなければ、本ルーチンを抜ける。
【0033】
ステップS14では、車速が所定値未満(本発明の所定停車判定条件に相当)であるか、否かを判別する。判別結果が真(Yes)で車速が所定値未満であれば、ステップS16に進む。また、判別結果が偽(No)で車速が所定値未満でなければ、本ルーチンをリターンする。なお、所定車速は、車両1の停車と判定することが可能な数値に設定される。
【0034】
ステップS16では、高電圧バッテリ3のSOCが所定値未満であるか、否かを判別する。判別結果が真(Yes)で高電圧バッテリ3のSOCが所定値未満であれば、ステップS18に進む。また、判別結果が偽(No)で高電圧バッテリ3のSOCが所定値未満でなければ、ステップS20に進む。
ステップS18では、点火時期を遅角補正する。詳しくは、予め設定されたマップに基づいて、第1点火時期補正制御による点火時期の遅角側への補正に対して、大きな補正量(例えば7〜8°)で点火時期を遅角側へ補正する。そして、本ルーチンをリターンする。
【0035】
また、ステップS20では、要求出力を低下させる。詳しくは、エンジンコントロールユニット30への要求出力を所定値低下、即ちエンジン2の出力トルクを低下させる。そして、本ルーチンをリターンする。
このように、本発明に係る内燃機関の制御装置では、ハイブリッド制御モードがシリーズモードで、チャージモードが選択され、車速が所定値未満で、且つ高電圧バッテリ3のSOCが所定値未満であると、予め設定されたマップに基づいて、第1点火時期補正制御による点火時期の遅角側への補正に対して、大きな補正量(例えば7〜8°)で点火時期を遅角側へ補正している。また、高電圧バッテリ3のSOCが所定値以上であれば、エンジンコントロールユニット30への要求出力を所定値低下させ、エンジン2の出力トルクを低下させている。
【0036】
したがって、シリーズモード中のチャージモード実行時に、車両1の車速が、車両1が停車と判定可能な所定値以下である時に、予め設定されたマップに基づいて、第1点火時期補正制御による点火時期の遅角側への補正に対して、大きな補正量(例えば7〜8°)でエンジン2の点火時期を遅角側へ補正しているので、シリーズモード中のチャージモード実行時であって、車両1の停車時のノッキングの発生を防止することができる。
【0037】
そして、ノッキング発生のよるノッキング音の発生を防止することで、運転者を不快にすることを防止することができる。
また、車両1の車速が、車両1が停車と判定可能な所定値以下である時の点火時期の遅角側への補正量を第1点火時期補正制御での補正量に対して、大きな補正量(例えば7〜8°)としている。
【0038】
例えば、車両1の走行中の点火時期の遅角側への補正量を走行音等の騒音によって聞こえ難い程度のノッキング音を発生するノッキングの発生を許容して、エンジン2の出力トルクを優先するような数値に設定し、そして、車両1が停車と判定可能な所定値以下である時の点火時期の遅角側への補正量を車両1が停車した時にノッキングが発生しないように車両1の走行中の点火時期の遅角側への補正量に対して更に大きな数値に設定する。
【0039】
したがって、このように点火時期の遅角側への補正量を設定することで、車両走行中にはエンジン2にて十分な出力トルクを発生させ車両1の運動性能を良好とし、車両停車時のノッキングの発生を防止することができる。
よって、例えば、エンジン2を構成する部品の製造バラツキやエンジン2の組み立てバラツキ等により、エンジン2の状態がノッキングを発生しやすい状態であっても、点火時期の遅角側への補正量を大きくすることで車両停車時のノッキングの発生を防止することができる。
【0040】
また、高電圧バッテリ3のSOCが所定値以上である場合には、エンジンコントロールユニット30への要求出力を所定値低下させ、エンジン2の出力トルクを低下させており、ノッキングの発生を点火時期の遅角補正でなく出力トルクの調整で行っているので、点火時期の遅角補正による燃費の悪化を防止することができる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は実施形態に限定されるものではない。
【0041】
例えば、本実施形態は、高電圧バッテリ3のSOCが所定値以上である場合には、エンジンコントロールユニット30への要求出力を所定値低下させるようにしているが、これに限定されるものではなく、高電圧バッテリ3のSOCに基づいて、エンジンコントロールユニット30への要求出力を汎化させるようにしてもよいことは言うまでもない。
また、上記ノッキング防止制御では、チャージモードであるか、否か、即ちチャージボタン12が押されているか、否かを判別するようにしているが、これに限定されるものではなく、シリーズモード中であって、車両停車中のエンジン2の作動中は、チャージモードと同様にエンジン2によって発電機を駆動しているとして、チャージモードの判別を省略してもよい。