特開 2024-124597 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024124597

(43)【公開日】2024-09-13

(54)【発明の名称】内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 29/06 20060101AFI20240906BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20240906BHJP

   F01P 5/12 20060101ALI20240906BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20240906BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20240906BHJP

   B60W 20/00 20160101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

F02D29/06 D

F02D41/04 ZHV

F01P5/12

B60K6/46

B60W10/06 900

B60W20/00 900

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023032376

(22)【出願日】2023-03-03

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 新型ミニバン事前取材会 令和４年１１月１４日

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】出口 昭浩

(72)【発明者】

【氏名】大塚 秀隆

(72)【発明者】

【氏名】木村 碩志

【テーマコード（参考）】

3D202

3G093

3G301

【Ｆターム（参考）】

3D202AA07

3D202BB08

3D202CC48

3D202DD10

3D202DD18

3D202DD20

3D202DD22

3D202DD45

3G093AA01

3G093AA16

3G093DA01

3G093DA05

3G093DB19

3G093DB28

3G093EA02

3G093EA03

3G093EB08

3G301JA32

3G301PE08

3G301PF12

(57)【要約】

【課題】内燃機関の冷却水温度の上昇を抑制する。
【解決手段】内燃機関１０は、冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１以上となると、機関回転数が規制回転数Ｒ１となるように低下させる。内燃機関１０は、機関回転数が規制回転数Ｒ１の状態で冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１以上となると、トルク規制によりトルクの上限値であるトルク規制値を所定量Ｔｈ低下させる。内燃機関１０は、機関回転数が規制回転数Ｒ１の状態で冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１から所定温度ｔｈ高くなると、トルク規制によりトルク規制値をさらに所定量Ｔｈ低下させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電用に車両に搭載された内燃機関の制御方法であって、
内燃機関の冷却水温度が高温になると、内燃機関の冷却水温度を低下させるために内燃機関の機関回転数を低下させ、その後に内燃機関のトルクを低下させることを特徴とする内燃機関の制御方法。

【請求項2】

内燃機関の冷却水温度が予め設定された第１所定温度以上の高温になると、内燃機関の冷却水温度を低下させるために内燃機関の機関回転数を低下させる所定の回転数規制を実施し、上記回転数規制を実施しても内燃機関の冷却水温度が上記第１所定温度を超える高温になると、所定のトルク規制により内燃機関のトルクを低下させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項3】

上記回転数規制を実施しても内燃機関の冷却水温度が上記第１所定温度を超える場合には、車両に搭載されたバッテリのＳＯＣが予め設定された所定値以下であっても、上記トルク規制により内燃機関のトルクを低下させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項4】

上記回転数規制を実施しても内燃機関の冷却水温度が上記第１所定温度を超える場合には、車両に搭載されたバッテリに強制的に充電を行う強制充電を実施中であっても、上記トルク規制により内燃機関のトルクを低下させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項5】

上記トルク規制は、内燃機関の冷却水の温度が高くなるほど内燃機関のトルクの上限値を低下させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項6】

内燃機関のトルクの上限値は、内燃機関の冷却水の温度上昇に伴い予め設定された所定の低下量で低下させることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項7】

上記トルク規制により内燃機関のトルクを低下させる際には、単位時間当たりのトルクの変化量が一定となるよう低下させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項8】

上記トルク規制は、内燃機関の冷却水温度が上記第１所定温度よりも低い予め設定された第２所定温度以下になるまで継続することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項9】

上記回転数規制は、車両のイグニッションスイッチがオフとなるまで継続することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項10】

内燃機関の冷却水が当該内燃機関によって駆動される機械式ウォータポンプによって冷却系統内を循環していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項11】

発電用に車両に搭載された内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の冷却水温度が高温になると、内燃機関の冷却水温度を低下させるために内燃機関の機関回転数を低下させ、その後に内燃機関のトルクを低下させる制御部を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は発電用に車両に搭載された内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、オーバーヒートによる内燃機関の損傷を自動的に防止するために、内燃機関の機関回転数を抑制する技術が開示されている。

【0003】

内燃機関を走行時の駆動源する車両の場合、機関回転数とトルクは、変速機のギア比で一義的に決まるため、機関回転数を制限してもギア比に応じた車速で走行が行われる。

【0004】

一方、内燃機関の動力が全て発電に使用されるシリーズハイブリッド車両においては、車両の駆動輪と内燃機関とが機械的に切り離されているため、内燃機関の動作点が一義的に決まらない。そのため、内燃機関の冷却水温度が高いときに、内燃機関の機関回転数を抑制してもトルク上昇でリカバリーできることから、機関回転数とトルクの両方を規制する場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－３６０６１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、シリーズハイブリッド車両において内燃機関の冷却水温度が高い場合には、機関回転数及びトルクの両方を同時に規制して低下させると、発電量が著しく低下して車両の運転性に悪影響を及ぼす虞がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の内燃機関は、内燃機関の冷却水温度が高温になると、内燃機関の冷却水温度を低下させるために内燃機関の機関回転数を低下させ、その後に内燃機関のトルクを低下させることを特徴としている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、内燃機関は、回転数規制を実施しても冷却水の温度が低下しない場合、トルク規制を実施することで、運転性を損なうことなく水温上昇を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明が適用される車両の駆動システムの概略を模式的に示した説明図。

【図2】内燃機関の動作点を変更する場合の動かし方の一例を模式的に示した説明図。

【図3】本発明に係る内燃機関の動作の一例を示すタイミングチャート。

【図4】本発明に係る内燃機関の動作の一例を示すタイミングチャート。

【図5】本発明に係る内燃機関の制御の流れを示すフローチャート。

【図6】本発明に係る内燃機関の制御の流れを示すフローチャート。

【図7】本発明に係る内燃機関の制御の流れを示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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、本発明が適用される車両１の駆動システムの概略を模式的に示した説明図である。車両１は、駆動輪２を駆動する駆動ユニット３と、駆動輪２を駆動するための電力を発電する発電ユニット４と、を有している。

【0011】

駆動ユニット３は、駆動輪２を回転駆動する第２電動機としての駆動用モータ５と、駆動用モータ５の駆動力を駆動輪２に伝達する第１ギヤトレーン６及びディファレンシャルギヤ７と、を有している。駆動用モータ５には、発電ユニット４で発電された電力等が充電されたバッテリ８から電力が供給される。

【0012】

発電ユニット４は、駆動用モータ５に供給する電力を発電する第１電動機としての発電機９と、発電機９を駆動可能な内燃機関１０と、内燃機関１０の回転を発電機９に伝達する第２ギヤトレーン１１と、を有している。

【0013】

車両１は、内燃機関１０を動力としては使用しないいわゆるシリーズハイブリッド車両である。車両１は、例えば、バッテリ８のバッテリ残量が少なくなると、バッテリ８を充電するために内燃機関１０を駆動して発電機９で発電する。

【0014】

駆動用モータ５は、車両１の直接的な駆動源であり、例えばバッテリ８からの交流電力により駆動する。また、駆動用モータ５は、車両１の減速時に発電機として機能する。

【0015】

発電機９は、内燃機関１０に発生した回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、例えばバッテリ８を充電する。また、発電機９は、内燃機関１０を駆動する電動機としての機能も有しており、内燃機関１０のモータリングが可能となっている。発電機９は、内燃機関１０のスタータモータとして機能させてもよい。なお、発電機９で発電した電力は、バッテリ８に充電するのではなく、例えば運転状態に応じて駆動用モータ５に直接供給するようにしてよい。

【0016】

内燃機関１０は、冷却水により冷却される水冷式であって、冷却水が循環可能な図示せぬ冷却系統（冷却回路）を有している。冷却水は、例えば、内燃機関１０によって駆動される図示せぬ機械式ウォータポンプによって冷却系統内を循環する。なお、上記冷却系統内の冷却水は、電動のウォータポンプにより循環させてもよい。

【0017】

内燃機関１０は、発電専用に用いられるものであり、基本的には燃費が最良となるα線（最適燃費線）上の動作点で運転される。ここで動作点は、内燃機関１０の機関回転数とトルクによって規定される。また、内燃機関１０は、バッテリ８のＳＯＣが低下して予め設定された所定値Ｃｍ以下になった場合には、バッテリ８のＳＯＣが増加するように、α線（最適燃費線）上の動作点よりも大きい（高い）出力が得られる強制充電用の動作点で運転される。ここで動作点は、内燃機関１０の機関回転数とトルクによって規定される。内燃機関１０の出力は、機関回転数とトルクの積に比例した値となる。

【0018】

内燃機関１０は、制御部としてのコントロールユニット１３によって制御される。コントロールユニット１３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。コントロールユニット１３は、バッテリ８の充電容量に対する充電残量の比率であるＳＯＣ（State Of Charge）を検出可能となっている。

【0019】

コントロールユニット１３には、内燃機関１０のクランクシャフト（図示せず）のクランク角を検出するクランク角センサ１４、内燃機関１０の冷却水温度（水温）を検出する水温センサ１５等の各種センサ類の検出信号が入力されている。

【0020】

クランク角センサ１４は、内燃機関１０の機関回転数を検出可能なものである。

【0021】

水温センサ１５は、内燃機関１０を冷却する冷却水が循環する冷却回路（冷却系統）に取り付けられている。

【0022】

内燃機関１０は、冷却水が高温となった場合、運転条件(動作点)を変更することで、冷却水温度を低下させる。

【0023】

内燃機関１０は、冷却水の温度が高温になった場合、オーバーヒートを抑制するためには、冷却水の温度を低下させる必要がある。内燃機関１０は、機関回転数やトルクを低下させることで冷却水の温度を低下させることが可能である。

【0024】

図２は、内燃機関１０の動作点を変更する場合の動かし方の一例を模式的に示した説明図である。

【0025】

図２中の特性線Ｌ１は、内燃機関１０のＷＯＴ（最大トルク）線を示している。図２中の特性線Ｌ２は、内燃機関１０の燃費が最良となるα線（最適燃費線）を示している。図２中の特性線Ｌ３は、動作点Ａと同じ出力が得られる等出力線を示している。

【0026】

例えば、動作点Ａから動作点Ａよりも低回転低トルクとなる動作点Ｂに内燃機関１０の動作点を変更する場合を考える。

【0027】

動作点Ａは、機関回転数が所定回転数Ｒａ、トルクが所定トルクＴａとなる動作点である。動作点Ｂは、機関回転数が所定回転数Ｒｂ、トルクが所定トルクＴｂとなる動作点である。動作点Ｂの機関回転数である所定回転数Ｒｂは、動作点Ａの機関回転数である所定回転数Ｒａよりも小さいものである。動作点Ｂのトルクである所定トルクＴｂは、動作点Ａのトルクである所定トルクＴａよりも小さいものである。

【0028】

動作点Ａから動作点Ｂに変更する際にトルクよりも先に機関回転数を低下させた場合、内燃機関１０の動作点は、図２中に実線矢印で示すように、Ａ→Ｃ→Ｂと移動することになる。動作点Ｃは、機関回転数が所定回転数Ｒｂ、トルクが所定トルクＴａとなる動作点である。

【0029】

一方、動作点Ａから動作点Ｂに変更する際に機関回転数よりも先にトルクを低下させた場合、内燃機関１０の動作点は、図２中に破線矢印で示すように、Ａ→Ｄ→Ｂと移動することになる。動作点Ｄは、機関回転数が所定回転数Ｒａ、トルクが所定トルクＴｂとなる動作点である。

【0030】

ここで、動作点Ｃにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量は、動作点Ｄにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量よりも少なくなる。つまり、内燃機関１０から冷却水への放熱量は、トルクよりも機関回転数に対する感度が大きくなっている。

【0031】

動作点Ｂにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量は、動作点Ｂが動作点Ａよりも回転数及びトルクが低下していることから、動作点Ａにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量よりも少なくなる。

【0032】

なお、動作点Ｃ、Ｄにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量は、動作点Ａにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量よりも少なく、動作点Ｂにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量よりも多くなっている。

【0033】

また、動作点Ａでの内燃機関１０の出力を維持して動作点を変更する場合、変更先の動作点は等出線上の動作点となり、機関回転数を低下させるとトルクは増加し、トルクを低下させると機関回転数が増加することになる。例えば、動作点Ａから動作点Ａと等出力が得られる動作点Ｅ、動作点Ｆへ動作点を変更する場合を考える。

【0034】

動作点Ｅは、動作点Ａよりも機関回転数が低いものの、トルクが高い動作点である。動作点Ｅは、機関回転数が所定回転数Ｒｂ、トルクが所定トルクＴｅとなる動作点であり、動作点Ｅのトルクである所定トルクＴｅは、動作点Ａのトルクである所定トルクＴａよりも大きいものである。

【0035】

動作点Ｅにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量は、機関回転数の低下による冷却水への放熱量の低下分が、トルクの増加による冷却水への放熱量の増加分によってほぼ相殺されることになり、動作点Ａにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量と略同じとなる。

【0036】

動作点Ｆは、動作点Ａよりもトルクが低いものの、機関回転数が高い動作点である。動作点Ｆは、機関回転数が所定回転数Ｒｆ、トルクが所定トルクＴｂとなる動作点であり、動作点Ｆの機関回転数である所定回転数Ｒｆは、動作点Ａの機関回転数である所定回転数Ｒａよりも大きいものである。

【0037】

動作点Ｆにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量は、トルクの低下による冷却水への放熱量の低下分が、機関回転数の増加による冷却水への放熱量の増加分によってほぼ相殺されることになり、動作点Ａにおける内燃機関１０から冷却水への放熱量と略同じとなる。

【0038】

そこで、本実施例の内燃機関１０は、例えばα線上の所定の動作点Ｈで運転中に冷却水温度（ＥＮＧ水温）が予め設定された所定の第１所定温度Ｔｅ１以上の高温になると、図２の三点鎖線で示す矢印のように、機関回転数を低下させ、その後にトルクを低下させる。

【0039】

詳述すると、内燃機関１０は、運転中に冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１以上の高温になると、冷却水温度を低下させるために機関回転数を所定の低回転数である規制回転数Ｒ１まで低下させる。つまり、制御部としてのコントロールユニット１３は、内燃機関１０の運転中に内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１以上なると、内燃機関１０の冷却水温度を低下させるために機関回転数を規制回転数Ｒ１まで低下させる回転数規制を実施する。

【0040】

さらに、内燃機関１０は、回転数規制を実施しても冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１を超える高温になると、所定のトルク規制によりトルクを低下させる。つまり、コントロールユニット１３は、回転数規制を実施しても内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１を超える高温になる場合、トルク規制により内燃機関１０のトルクを低下させる。換言すると、コントロールユニット１３は、内燃機関１０の冷却水温度が高温になると、内燃機関１０の冷却水温度を低下させるために内燃機関１０の機関回転数を低下させる回転数規制を実施し、回転数規制を実施しても内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１を超える高温になると、トルク規制により内燃機関１０のトルクを低下させる。

【0041】

これによって、内燃機関１０の冷却水の温度を過給的速やかに低下させることができる。内燃機関１０は、冷却水の温度上昇が抑制され、冷却系統内の圧力が過大となることを抑制することができる。また、内燃機関１０は、機関回転数を低下させても冷却水の温度が低下しない場合、トルクを低下させることで運転性を損なうことなく冷却水の温度上昇を抑制することができる。

【0042】

なお、内燃機関１０の機関回転数を低下させる際には、α線上に沿って機関回転数を低下させれば、回転数を低下させる際の燃費の悪化を抑制できる。例えば、図２において、内燃機関１０が動作点Ｈで運転中に冷却水の温度が第１所定温度Ｔｅ１以上になった場合には、規制回転数Ｒ１が所定回転数Ｒｂであれば、動作点Ｈからα線に沿って動作点Ｃへ動作点を移動させて機関回転数を低下させてもよい。

【0043】

内燃機関１０は、回転数規制を実施しても冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１を超える高温になる場合、バッテリ８のＳＯＣが予め設定された所定値Ｃｍ以下であっても、トルク規制によりトルクを低下させる。換言すると、内燃機関１０は、回転数規制を実施しても冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１を超える高温になる場合、最適燃費点より高出力となる動作点でバッテリ８に強制的に充電を行う強制充電を実施中であっても、トルク規制によりトルクを低下させる。

【0044】

つまり、コントロールユニット１３は、回転数規制を実施しても内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１を超える高温になる場合、バッテリ８のＳＯＣが予め設定された所定値Ｃｍ以下であっても、トルク規制により内燃機関１０のトルクを低下させる。換言すると、コントロールユニット１３は、回転数規制を実施しても内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１を超える高温になる場合、最適燃費点よりも高出力となる内燃機関１０の動作点でバッテリ８に強制的に充電を行う強制充電を実施中であっても、トルク規制によりトルクを低下させる。詳述すると、強制充電用のトルクがトルク規制により設定される所定のトルク規制値よりも大きい場合、強制充電用トルクがトルク規制値に置き換えられる。

【0045】

バッテリ８への強制充電は、例えば、バッテリ８のＳＯＣが所定値Ｃｍ以下の場合に実施される。バッテリ８への強制充電を実施する際の内燃機関１０の動作点は、例えば最適燃費線（α線）から外れた位置にある高出力の動作点に設定される。

【0046】

内燃機関１０のトルク規制は、内燃機関１０冷却水温度が高くなるほど内燃機関１０のトルクの上限値を低下させる。つまり、コントロールユニット１３は、トルク規制により内燃機関１０の冷却水温度が高くなるほど内燃機関１０のトルクの上限値を低下させる。

【0047】

詳述すると、内燃機関１０のトルクの上限値は、内燃機関１０の冷却水の温度上昇に伴い予め設定された所定（一定）の低下量で低下させる。つまり、コントロールユニット１３は、トルク規制により内燃機関１０のトルクの上限値を内燃機関１０の冷却水の温度上昇に伴い予め設定された所定（一定）の低下量で低下させる。

【0048】

これによって、内燃機関１０の冷却水の温度は、冷却系統の熱容量が大きく、急激に変化しない。そのため、内燃機関１０は、急激なトルク変動を抑制することができる。つまり、内燃機関１０が搭載された車両１の運転者は、トルク変動による違和感を覚えにくくなる。

【0049】

内燃機関１０のトルクの上限値は、トルク規制により、例えば、内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１から所定温度ｔｈ（例えば０．１℃）上昇する毎に、予め設定された所定量Ｔｈ（例えば１Ｎｍ）減少させる。内燃機関１０のトルクの上限値は、トルク規制により、例えば、第１所定温度Ｔｅ１よりも高い所定の第３所定温度Ｔｅ３になるまで、所定温度ｔｈ（例えば０．１℃）上昇する毎に、予め設定された所定量Ｔｈ（例えば１Ｎｍ）減少させてもよい。なお、内燃機関１０のトルクの上限値は、トルク規制により、例えば第１所定温度Ｔｅ１から温度上昇が続くかぎり、所定温度ｔｈ（例えば０．１℃）上昇する毎に、予め設定された所定量Ｔｈ（例えば１Ｎｍ）減少させてもよい。

【0050】

内燃機関１０は、トルク規制によりトルクを低下させる際に、単位時間当たりのトルクの変化量が一定となるよう低下させてもよい。つまり、コントロールユニット１３は、トルク規制により内燃機関１０のトルクを低下させる際、単位時間当たりのトルクの変化量が一定となるよう低下させてもよい。

【0051】

これによって、内燃機関１０は、急激なトルク変動を抑制することができる。つまり、内燃機関１０が搭載された車両１の運転者は、トルク変動による違和感を覚えにくくなる。

【0052】

内燃機関１０のトルク規制は、内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１よりも低い予め設定された第２所定温度Ｔｅ２以下になるまで継続する。つまり、コントロールユニット１３は、内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１よりも低い予め設定された第２所定温度Ｔｅ２以下になるまでトルク規制を継続する。

【0053】

これによって、内燃機関１０は、オーバーヒートによる悪影響を回避することができる。

【0054】

内燃機関１０の回転数規制は、車両１のイグニッションスイッチがオフとなるまで継続する。つまり、コントロールユニット１３は、車両１のイグニッションスイッチがオフとなるまで回転数規制を継続する。

【0055】

これによって、内燃機関１０は、回転数規制を解除することによる車両１の車速変動を回避することができる。つまり、内燃機関１０が搭載された車両１の運転者は、車速変動による違和感を覚えにくくなる。

【0056】

内燃機関１０の冷却水は、内燃機関１０によって駆動される機械式ウォータポンプによって冷却系統内を循環している。機械式ウォータポンプは、機関回転数の低下に伴い、ポンプ回転数が低下する。そのため、機械式ウォータポンプは、機関回転数の低下に伴い吐出圧が低下する。これによって、内燃機関１０は、機関回転数の低下に伴い冷却系統内の圧力を低下させることができる。

【0057】

図３は、上述した実施例における内燃機関１０の動作の一例を示すタイミングチャートである。

【0058】

図３の時刻ｔ１以前、内燃機関１０は、α線上の所定の動作点で運転している。図３の時刻ｔ１以前の内燃機関１０は、機関回転数が初期回転数Ｒ０、トルクが初期トルクＴ０１となる規制前初期動作点で運転されている。初期トルクＴ０１は、基準トルクＴｗｏｔよりも小さい値となる。

【0059】

基準トルクＴｗｏｔは、ＷＯＴ線上にあるスロットル弁が全開状態のトルクであり、機関回転数が初期回転数Ｒ０の場合には、ＷＯＴ線上で機関回転数が初期回転数Ｒ０のときのトルクとなる。

【0060】

図３の時刻ｔ１は、内燃機関１０の冷却水温度が第２所定温度Ｔｅ２以上となるタイミングである。図３の時刻ｔ１において、内燃機関１０のトルク規制が許可され、トルクの上限値であるトルク規制値が基準トルクＴｗｏｔに設定される。トルク規制は、内燃機関１０のトルクの上限値を設定するものである。つまり、図３の時刻ｔ１以前は、トルク規制が解除されている（不許可）状態である。なお、図３の時刻ｔ１において設定されるトルク規制値は、基準トルクＴｗｏｔよりも小さい値に設定してもよい。つまり、トルク規制が許可された際に設定されるトルク規制値は、ＷＯＴ線よりも低出力側の値でもよい。

【0061】

図３の時刻ｔ２は、内燃機関１０の冷却水温度が上昇し、第１所定温度Ｔｅ１以上となるタイミングである。図３の時刻ｔ２において、内燃機関１０の回転数規制が開始され、機関回転数が規制回転数Ｒ１に設定される。内燃機関１０のトルクは、図３の時刻ｔ２において、α線上で機関回転数が規制回転数Ｒ１となる回転数規制トルクＴ０２に設定される。

【0062】

図３の例では、時刻ｔ２のタイミングで今回の走行開始後初めて冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１に到達している。

【0063】

内燃機関１０の冷却水温度は、機関回転数を規制回転数Ｒ１に低下させることで、時刻ｔ２以降いったん第１所定温度Ｔｅ１以下に低下している。

【0064】

図３の時刻ｔ３は、バッテリ８のＳＯＣが所定値Ｃｍ以下になるタイミングである。内燃機関１０は、時刻ｔ３のタイミングからバッテリ８のＳＯＣを上昇させるために、動作点を強制充電用の高出力の動作点に切り替える。時刻ｔ３のタイミングにおいては、機関回転数が規制回転数Ｒ１に規制されているので、強制充電用の動作点として、機関回転数が規制回転数Ｒ１、トルクが基準トルクＴｗｏｔとなる動作点を強制充電用の動作点としている。

【0065】

内燃機関１０の冷却水温度は、内燃機関１０のトルクが基準トルクＴｗｏｔに上昇するため、時刻ｔ３以降上昇し始める。

【0066】

図３の時刻ｔ４は、内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１を超えるタイミングである。トルク規制は、時刻ｔ４のタイミングで、トルク規制値を基準トルクＴｗｏｔから所定量Ｔｈ（例えば１Ｎｍ）低下させた第１所定トルクＴ１に向けて低下させる。つまり、トルク規制は、トルク規制値を時刻ｔ４のタイミングから単位時間当たりの低下量を一定（例えば１Ｎｍ／秒）として低下させる。そのため、内燃機関１０のトルクは、強制充電中ではあるが、時刻ｔ４のタイミングから第１所定トルクＴ１に向けて低下する。トルク規制値を基準トルクＴｗｏｔから第１所定トルクＴ１に低下させる際には、ステップ的に（一気に）低下させてもよい。

【0067】

図３の時刻ｔ５は、内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１から所定温度ｔｈ（例えば０．１℃）高くなったタイミングである。トルク規制は、時刻ｔ５のタイミングで、トルク規制値を第１所定トルクＴ１から所定量Ｔｈ（例えば１Ｎｍ）低下させた第２所定トルクＴ２に向けて低下させる。つまり、トルク規制は、トルク規制値を時刻ｔ５のタイミングから単位時間当たりの低下量を一定（例えば１Ｎｍ／秒）として低下させる。そのため、内燃機関１０のトルクは、強制充電中ではあるが、時刻ｔ５のタイミングから第２所定トルクＴ２に向けて低下する。トルク規制値を第１所定トルクＴ１から第２所定トルクＴ２に低下させる際には、ステップ的に（一気に）低下させてもよい。なお、図３においては、時刻ｔ５のタイミングで、トルク規制値が第１所定トルクＴ１となっている。

【0068】

ここで、トルク規制は、冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１よりも上昇すると、第１所定温度Ｔｅ１よりも高い所定の第３所定温度Ｔｅ３になるまで、段階的にトルク規制値を低下させる。詳述すると、トルク規制は、冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１から所定温度ｔｈ上昇する毎にトルク規制値を所定量Ｔｈ低下させ、第３所定温度Ｔｅ３になった際に設定されるトルク規制値（例えば最小所定トルクＴｍｉｎ）を最大トルク規制（トルク規制量の上限であり、トルク規制値の下限値）としてる。

【0069】

図３の時刻ｔ６は、内燃機関１０の冷却水温度が第２所定温度Ｔｅ２から所定温度ｔｈ（例えば０．１℃）高くなったタイミングである。トルク規制は、時刻ｔ６のタイミングで、トルク規制値を第２所定トルクＴ２から所定量Ｔｈ（例えば１Ｎｍ）低下させた第３所定トルクＴ３に向けて低下させる。つまり、トルク規制は、トルク規制値を時刻ｔ６のタイミングから単位時間当たりの低下量を一定（例えば１Ｎｍ／秒）として低下させる。そのため、内燃機関１０のトルクは、強制充電中ではあるが、時刻ｔ６のタイミングから第３所定トルクＴ３に向けて低下する。トルク規制値を第２所定トルクＴ２から第３所定トルクＴ３に低下させる際には、ステップ的に（一気に）低下させてもよい。なお、図３においては、時刻ｔ６のタイミングで、トルク規制値が第２所定トルクＴ２となっている。

【0070】

図３の時刻ｔ７は、内燃機関１０のトルクが第３所定トルクＴ３になったタイミングである。冷却水温度は、時刻ｔ７のタイミングで低下に転じている。

【0071】

図３の時刻ｔ８は、バッテリ８のＳＯＣが所定値Ｃｍよりも小さい所定値Ｃｎ以下になるタイミングである。内燃機関１０は、内燃機関１０の冷却水温度の上昇に伴い、回転数規制とトルク規制により低出力の動作点となる。そのため、バッテリ８のＳＯＣは、時刻ｔ５のタイミングから減少し始める。そこで車両1は、時刻ｔ８のタイミングからバッテリ８のＳＯＣが所定値Ｃｎ未満にならないように、車速を低下させ、バッテリ８の電力消費量を抑制する。バッテリ８のＳＯＣが低下しないように車速を低下させる際には、例えば所定の低下率で車速を低下させる。

【0072】

図４は、上述した実施例における内燃機関１０の動作の一例を示すタイミングチャートである。

【0073】

図４の時刻ｔ１以前、内燃機関１０は、機関回転数が初期回転数Ｒ０、トルクが基準トルクＴｗｏｔとなる強制充電用の動作点で運転されている。

【0074】

図４の時刻ｔ１は、内燃機関１０の冷却水温度が第２所定温度Ｔｅ２以上となるタイミングである。図４の時刻ｔ１において、内燃機関１０のトルク規制が許可され、トルクの上限値であるトルク規制値が基準トルクＴｗｏｔに設定される。図４の時刻ｔ１以前は、トルク規制が解除されている（不許可）状態である。

【0075】

図４の時刻ｔ２は、内燃機関１０の冷却水温度が上昇し、第１所定温度Ｔｅ１を超えるタイミングである。図４の時刻ｔ２において、内燃機関１０の回転数規制が開始され、内燃機関１０は、強制充電中ではあるが、機関回転数を規制回転数Ｒ１に低下させる。図４においては、回転数規制により内燃機関１０の冷却水温度が低下しないため、回転数規制の実施後、直ちにトルク規制値を基準トルクＴｗｏｔから所定量Ｔｈ（例えば１Ｎｍ）低下させた第１所定トルクＴ１に向けて低下させる。つまり、トルク規制は、トルク規制値を時刻ｔ２のタイミングから単位時間当たりの低下量を一定（例えば１Ｎｍ／秒）として低下させる。そのため、内燃機関１０のトルクは、強制充電中ではあるが、時刻ｔ２のタイミングから第１所定トルクＴ１に向けて低下する。トルク規制値を基準トルクＴｗｏｔから第１所定トルクＴ１に低下させる際には、ステップ的に（一気に）低下させてもよい。

【0076】

図４の例では、時刻ｔ２のタイミングで回転数規制に引き続きトルク規制にトルク規制値の低下を行っても内燃機関１０の冷却水温度は低下せずに上昇を続けている。

【0077】

図４の時刻ｔ３は、バッテリ８のＳＯＣが所定値Ｃｍよりも小さい所定値Ｃｎ以下になるタイミングである。そこで車両1は、時刻ｔ３のタイミングからバッテリ８のＳＯＣが所定値Ｃｎ未満にならないように、車速を低下させ、バッテリ８の電力消費量を抑制する。
バッテリ８のＳＯＣが低下しないように車速を低下させる際には、例えば所定の低下率で車速を低下させる。

【0078】

図４の時刻ｔ４は、内燃機関１０の冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１から所定温度ｔｈ（例えば０．１℃）高くなったタイミングである。トルク規制は、時刻ｔ４のタイミングで、トルク規制値を第１所定トルクＴ１から所定量Ｔｈ（例えば１Ｎｍ）低下させた第２所定トルクＴ２に向けて低下させる。つまり、トルク規制は、トルク規制値を時刻ｔ４のタイミングから単位時間当たりの低下量を一定（例えば１Ｎｍ／秒）として低下させる。そのため、内燃機関１０のトルクは、強制充電中ではあるが、時刻ｔ４のタイミングから第２所定トルクＴ２に向けて単位時間当たりの低下量を一定（例えば１Ｎｍ／秒）として低下する。トルク規制値を第１所定トルクＴ１から第２所定トルクＴ２に低下させる際には、ステップ的に（一気に）低下させてもよい。なお、図４においては、時刻ｔ４のタイミングで、トルク規制値が第１所定トルクＴ１となっている。

【0079】

なお、車両1は、時刻ｔ４のタイミングからトルク規制値の変化（低下）をも考慮して車速を低下させている。つまり、車両１の車速は、図４の時刻ｔ３～ｔ４間と、図４の時刻ｔ４以降とでは、低下率が異なっている。バッテリ８のＳＯＣが低下しないように車速を低下させる際には、常に一定の低下率で車速を低下させるようにしてもよい。

【0080】

図４の時刻ｔ５は、内燃機関１０のトルクが第２所定トルクＴ２になったタイミングである。冷却水温度は、時刻ｔ５のタイミングで低下に転じている。トルク規制値、内燃機関１０のトルク、及び車両１の車速は、時刻ｔ５以降一定となっている。

【0081】

図５～図７は、上述した実施例における内燃機関１０の制御の流れを示すフローチャートである。

【0082】

ステップＳ１では、回転数規制が実施済であるか否かを判定する。ステップＳ１において回転数規制が既に実施済の場合は、ステップＳ２へ進む。ステップＳ１において回転数規制が実施されていない場合は、ステップＳ３へ進む。

【0083】

ステップＳ２では、現在実施中の回転数規制を維持する。

【0084】

ステップＳ３では、トルク規制が許可済であるか否かを判定する。ステップＳ３においてトルク規制が既に許可済の場合は、ステップＳ４へ進む。ステップＳ３においてトルク規制が許可されていない場合は、ステップＳ５へ進む。

【0085】

ステップＳ４では、現在実施中のトルク規制を維持する。

【0086】

ステップＳ５では、内燃機関１０の動作点がα線上にあるか否かに基づいて、内燃機関１０のトルクを決定する。詳述すると、ステップＳ５では、バッテリ８のＳＯＣの状態と内燃機関１０の現在のトルクとに応じて、内燃機関１０のトルクをα線上のトルクとするか、強制充電用のトルクとするかを決定する。具体的には、ステップＳ５において、例えば、内燃機関１０のトルクがα線上のトルクであり、バッテリ８のＳＯＣが所定値Ｃｍよりも大きい場合には、ステップＳ６に進む。ステップＳ５において、例えば、内燃機関１０のトルクがα線上のトルクであり、バッテリ８のＳＯＣが所定値Ｃｍ以下の場合には、ステップＳ７に進む。ステップＳ５において、例えば、内燃機関１０のトルクがα線上のトルクではなく、バッテリ８のＳＯＣが所定値Ｃｍよりも大きい所定値Ｃｐ以下の場合には、ステップＳ７に進む。

【0087】

ステップＳ６では、内燃機関１０のトルクをα線上のトルクに設定する。ステップＳ６を経験するとステップＳ８へ進む。

【0088】

ステップＳ７では、内燃機関１０のトルクを強制発電用のトルクに設定する。ステップＳ７を経験するとステップＳ２０へ進む。

【0089】

ステップＳ８では、冷却水温度が第２所定温度Ｔｅ２以上か否かを判定する。ステップＳ８において冷却水温度が第２所定温度Ｔｅ２以上の場合は、ステップＳ９に進む。ステップＳ８において冷却水温度が第２所定温度Ｔｅ２未満の場合は、ステップＳ１０へ進む。

【0090】

ステップＳ９では、トルク規制を許可する。ステップＳ９を経験するとステップＳ１１へ進む。

【0091】

ステップＳ１０では、トルク規制を解除もしくはトルク規制をないものとする。ステップＳ１０を経験すると今回のルーチンを終了する。

【0092】

ステップＳ１１では、トルク規制値を基準トルクＴｗｏｔにする。なお、ステップＳ１１において、トルク規制値の値を基準トルクＴｗｏｔよりも小さい値としてもよい。

【0093】

ステップＳ１２では、冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１以上であるか否かを判定する。

【0094】

ステップＳ１２において冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１以上の場合は、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１２において冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１未満の場合は、今回のルーチンを終了する。

【0095】

ステップＳ１３では、回転数規制を開始する。ステップＳ１３において、既に回転数規制が実施されている場合は、回転数規制は維持される。

【0096】

ステップＳ１４では、冷却水温度が第３所定温度Ｔｅ３以上であるか否かを判定する。ステップＳ１４において冷却水温度が第３所定温度Ｔｅ３以上の場合は、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１４において冷却水温度が第３所定温度Ｔｅ３未満の場合は、ステップＳ１６へ進む。

【0097】

ステップＳ１５では、冷却水温度が第３所定温度Ｔｅ３で最大トルク規制となるようトルク規制を行う。つまり、冷却水温度が第３所定温度Ｔｅ３以上では、トルク規制値は一定となる。

【0098】

ステップＳ１６では、冷却水の温度上昇に伴いトルクを低下させる。ステップＳ１６では、トルクを低下させる際は、一定の変化速度で低下させてもよい。

【0099】

ステップＳ１７では、トルク規制値がα線上のトルクよりも大きいか否かを判定する。すなわちステップＳ１７では、冷却水の温度上昇に伴い小さい値に設定されるトルク規制値が機関回転数を同一とした場合に、α線上のトルクよりも大きいか否かを判定する。

【0100】

ステップＳ１７においてトルク規制値がα線上のトルクよりも大きい場合はステップＳ１８へ進む。ステップＳ１７においてトルク規制値がα線上のトルク以下の場合はステップＳ１９へ進む。

【0101】

ステップＳ１８では、内燃機関１０のトルクをα線上のトルクにする。ステップＳ１９では、内燃機関１０のトルクをトルク規制値にする。

【0102】

ステップＳ２０において冷却水温度が第２所定温度Ｔｅ２以上の場合は、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２０において冷却水温度が第２所定温度Ｔｅ２未満の場合は、ステップＳ１０へ進む。

【0103】

ステップ２１では、トルク規制を許可する。

【0104】

ステップＳ２２では、トルク規制値を基準トルクＴｗｏｔにする。なお、ステップＳ２２において、トルク規制値の値を基準トルクＴｗｏｔよりも小さい値としてもよい。

【0105】

ステップＳ２３において冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１以上の場合は、ステップＳ２４に進む。ステップＳ１２において冷却水温度が第１所定温度Ｔｅ１未満の場合は、今回のルーチンを終了する。

【0106】

ステップＳ２４では、回転数規制を開始する。ステップＳ２４において、既に回転数規制が実施されている場合は、回転数規制は維持される。

【0107】

ステップＳ２５では、冷却水温度が第３所定温度Ｔｅ３以上であるか否かを判定する。ステップＳ２５において冷却水温度が第３所定温度Ｔｅ３以上の場合は、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２５において冷却水温度が第３所定温度Ｔｅ３未満の場合は、ステップＳ２７へ進む。

【0108】

ステップＳ２６では、冷却水温度が第３所定温度Ｔｅ３で最大トルク規制となるようトルク規制を行う。つまり、冷却水温度が第３所定温度Ｔｅ３以上では、トルク規制値は一定となる。

【0109】

ステップＳ２７では、冷却水の温度上昇に伴いトルクを低下させる。ステップＳ２７では、トルクを低下させる際は、一定の変化速度で低下させてもよい。

【0110】

ステップＳ２８では、トルク規制値が強制充電用のトルクよりも大きいか否かを判定する。すなわちステップＳ２８では、冷却水の温度上昇に伴い小さい値に設定されるトルク規制値が機関回転数を同一とした場合に、強制充電用のトルクよりも大きいか否かを判定する。

【0111】

ステップＳ２８においてトルク規制値が強制充電用のトルクよりも大きい場合はステップＳ２９へ進む。ステップＳ２８においてトルク規制値が強制充電用のトルク以下の場合はステップＳ３０へ進む。

【0112】

ステップＳ２９では、内燃機関１０のトルクを強制充電用のトルクにする。ステップＳ３０では、内燃機関１０のトルクをトルク規制値にする。

【0113】

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。

【0114】

上述した実施例は、内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置に関するものである。

【符号の説明】

【0115】

１…車両
２…駆動輪
３…駆動ユニット
４…発電ユニット
５…駆動用モータ
６…第１ギヤトレーン
７…ディファレンシャルギヤ
８…バッテリ
９…発電機
１０…内燃機関
１１…第２ギヤトレーン
１３…コントロールユニット
１４…クランク角センサ
１５…水温センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】