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Title:
INTERNAL COMBUSTION DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF, AND VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/150859
Kind Code:
A1
Abstract:
When no close failure (i.e., the EGR valve cannot be completely closed) is detected (flag Fa is 0), an engine is controlled by using a target fuel injection amount Qf* obtained by correcting a basic fuel injection amount Qftmp in the increase direction upon operation of the engine accompanied by recirculation of an exhaust gas in a predetermined high-load operation region (flag Fi is 1) (S220, S230, S250, S260). When a close failure is detected (flag Fa is 1), the engine is controlled by using the target fuel injection amount Qf* obtained by correcting the basic fuel injection amount Qftmp in the increase direction upon operation of the engine accompanied by recirculation of the exhaust gas in the entire operable region (S220, S250, S260).

Inventors:
AKIMOTO HIKOKAZU (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/050539
Publication Date:
December 17, 2009
Filing Date:
January 16, 2009
Export Citation:
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Assignee:
TOYOTA MOTOR CO LTD (JP)
AKIMOTO HIKOKAZU (JP)
International Classes:
F02D41/04; F01N3/24; F02D21/08; F02D41/02; F02D41/22; F02D43/00; F02D45/00; F02M25/07
Foreign References:
JP2004353580A2004-12-16
JP2001349231A2001-12-21
JP2008267261A2008-11-06
JP2001349231A2001-12-21
Other References:
See also references of EP 2284377A4
Attorney, Agent or Firm:
ITEC INTERNATIONAL PATENT FIRM (JP)
Patent business corporation Itec international patent firm (JP)
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Claims:
 内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系に再循環させる際の再循環量を調節する排気調節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手段とを有する排気ガス再循環装置と、前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有する排気浄化装置と、を備える内燃機関装置であって、
 前記排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常を検出する閉異常検出手段と、
 前記閉異常検出手段により閉異常が検出されていないときには所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御し、前記閉異常検出手段により閉異常が検出されているときには前記高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する制御手段と、
 を備える内燃機関装置。
 請求項1記載の内燃機関装置であって、
 前記駆動手段は、ステッピングモータであり、
 前記閉異常検出手段は、前記排気調節弁を全閉する指令にも拘わらず前記ステッピングモータのステップ角が前記排気調節弁の全閉に対応するステップ角ではないとき又は全閉状態にある前記排気調節弁を開成する指令の際に前記ステッピングモータのステップ角が前記排気調節弁の全閉に対応するステップ角から開成しないときに前記閉異常を検出する手段である、
 内燃機関装置。
 請求項1記載の内燃機関装置であって、
 前記所定の領域は、排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転する際に運転可能な全領域である、
 内燃機関装置。
 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系に再循環させる際の再循環量を調節する排気調節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手段とを有する排気ガス再循環装置と、前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有する排気浄化装置と、を備える車両であって、
 前記排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常を検出する閉異常検出手段と、
 前記閉異常検出手段により閉異常が検出されていないときには所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御し、前記閉異常検出手段により閉異常が検出されているときには前記高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する制御手段と、
 を備える車両。
 請求項4記載の車両であって、
 前記駆動手段は、ステッピングモータであり、
 前記閉異常検出手段は、前記排気調節弁を全閉する指令にも拘わらず前記ステッピングモータのステップ角が前記排気調節弁の全閉に対応するステップ角ではないとき又は全閉状態にある前記排気調節弁を開成する指令の際に前記ステッピングモータのステップ角が前記排気調節弁の全閉に対応するステップ角から開成しないときに前記閉異常を検出する手段である、
 車両。
 請求項4記載の車両であって、
 前記所定の領域は、排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転する際に運転可能な全領域である、
 車両。
 内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系に再循環させる際の再循環量を調節する排気調節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手段とを有する排気ガス再循環装置と、前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有する排気浄化装置と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
 前記排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常ではないときには所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御し、前記閉異常のときには前記高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する、
 ことを特徴とする内燃機関装置の制御方法。
Description:
内燃機関装置およびその制御方 並びに車両

 本発明は、内燃機関装置およびその制御 法に関し、詳しくは、内燃機関と、内燃機 の排気を吸気系に再循環させる際の再循環 を調節する排気調節弁と排気調節弁を開閉 動する駆動手段とを有する排気ガス再循環 置と、内燃機関の排気を浄化する排気浄化 媒を有する排気浄化装置と、を備える内燃 関装置およびこうした内燃機関装置の制御 法に関する。

 従来、この種の内燃機関装置としては、排 環流弁を開弁したときの吸気管内圧力と排 環流弁を閉弁したときの吸気管内圧力との 圧が小さいほど燃料供給量が大きくなるよ 補正するものが提案されている(例えば、特 許文献1参照)。この装置では、排気環流弁を 弁したときの吸気管内圧力と排気環流弁を 弁したときの吸気管内圧力との差圧小さく るほど排気管流通路や排気環流弁における まりの程度が大きくなって空燃比が大きく ると判断し、燃料供給量が大きくなるよう 正することにより窒素酸化物(NOx)の排出を 制している。

特開2001-349231号公報

 こうした排気ガス再循環装置を取り付け 内燃機関を備える内燃機関装置では、排気 スの再循環を伴って内燃機関を比較的高ト クの運転ポイントで運転するときには、内 機関の排気系に取り付けられた排気浄化装 の触媒が過熱するのを防止するために過熱 止用の燃料増量補正を行なうが、煤などの 物が排気環流弁に付着して排気環流弁の開 を把握することができないときには、再循 量が不足することにより予期せずに触媒が 熱する場合が生じ、エミッションが悪化し しまう。

 本発明の内燃機関装置およびその制御方 は、排気調節弁が完全に閉状態にならない 異常のときでも排気浄化装置の触媒が過熱 るのを抑制することを主目的とする。

 本発明の内燃機関装置およびその制御方 は、上述の主目的を達成するために以下の 段を採った。

 本発明の内燃機関装置は、
 内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系 再循環させる際の再循環量を調節する排気 節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手 とを有する排気ガス再循環装置と、前記内 機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有す 排気浄化装置と、を備える内燃機関装置で って、
 前記排気調節弁が完全に閉状態にならない 異常を検出する閉異常検出手段と、
 前記閉異常検出手段により閉異常が検出さ ていないときには所定回転数以上で所定ト ク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を って前記内燃機関を運転するときに前記排 浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量 た燃料噴射により前記内燃機関が運転され よう該内燃機関を制御し、前記閉異常検出 段により閉異常が検出されているときには 記高負荷運転領域より広い所定の領域で排 の再循環を伴って前記内燃機関を運転する きに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するた の燃料増量した燃料噴射により前記内燃機 が運転されるよう該内燃機関を制御する制 手段と、
 を備えることを要旨とする。

 この本発明の内燃機関装置では、排気調 弁が完全に閉状態にならない閉異常が検出 れていないときには、所定回転数以上で所 トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循 を伴って内燃機関を運転するときに排気浄 触媒の過熱を抑制するための燃料増量した 料噴射により内燃機関が運転されるよう内 機関を制御し、排気調節弁の閉異常が検出 れているときには、上述した高負荷運転領 より広い所定の領域で排気の再循環を伴っ 内燃機関を運転するときに排気浄化触媒の 熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射 より内燃機関が運転されるよう内燃機関を 御する。これにより、再循環量が不足する とになっても予期せずに触媒が過熱するの 抑制することができる。この結果、エミッ ョンの悪化を抑制することができる。

 こうした本発明の内燃機関装置において 前記駆動手段はステッピングモータであり 前記閉異常検出手段は、前記排気調節弁を 閉する指令にも拘わらず前記ステッピング ータのステップ角が前記排気調節弁の全閉 対応するステップ角ではないとき又は全閉 態にある前記排気調節弁を開成する指令の に前記ステッピングモータのステップ角が 記排気調節弁の全閉に対応するステップ角 ら開成しないときに前記閉異常を検出する 段である、ものとすることもできる。こう れば、ステッピングモータのステップ角に づいて閉異常をより的確に検出することが きる。

 また、本発明の内燃機関装置において、 記所定の領域は、排気の再循環を伴って前 内燃機関を運転する際に運転可能な全領域 あるものとすることもできる。こうすれば 予期しない触媒の過熱をより確実に抑制す ことができる。

 本発明の車両は、上述のいずれかの態様 本発明の内燃機関装置、即ち、基本的には 内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系 再循環させる際の再循環量を調節する排気 節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手 とを有する排気ガス再循環装置と、前記内 機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有す 排気浄化装置と、を備える内燃機関装置で って、前記排気調節弁が完全に閉状態にな ない閉異常を検出する閉異常検出手段と、 記閉異常検出手段により閉異常が検出され いないときには所定回転数以上で所定トル 以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴 て前記内燃機関を運転するときに前記排気 化触媒の過熱を抑制するための燃料増量し 燃料噴射により前記内燃機関が運転される う該内燃機関を制御し、前記閉異常検出手 により閉異常が検出されているときには前 高負荷運転領域より広い所定の領域で排気 再循環を伴って前記内燃機関を運転すると に前記排気浄化触媒の過熱を抑制するため 燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関 運転されるよう該内燃機関を制御する制御 段と、を備える内燃機関装置を搭載し、前 内燃機関装置からの動力を用いて走行する ことを要旨とする。

 この本発明の車両では、上述のいずれか 態様の本発明の内燃機関装置を搭載するか 本発明の内燃機関装置が奏する効果、例え 、再循環量が不足することになっても予期 ずに触媒が過熱するのを抑制することがで る効果などと同様の効果を奏することがで る。

 本発明の内燃機関装置の制御方法は、
 内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系 再循環させる際の再循環量を調節する排気 節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手 とを有する排気ガス再循環装置と、前記内 機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有す 排気浄化装置と、を備える内燃機関装置の 御方法であって、
 前記排気調節弁が完全に閉状態にならない 異常ではないときには所定回転数以上で所 トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循 を伴って前記内燃機関を運転するときに前 排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料 量した燃料噴射により前記内燃機関が運転 れるよう該内燃機関を制御し、前記閉異常 ときには前記高負荷運転領域より広い所定 領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関 運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を 制するための燃料増量した燃料噴射により 記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を 御する、
 ことを特徴とする。

 この内燃機関装置の制御方法では、排気 節弁が完全に閉状態にならない閉異常が検 されていないときには、所定回転数以上で 定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再 環を伴って内燃機関を運転するときに排気 化触媒の過熱を抑制するための燃料増量し 燃料噴射により内燃機関が運転されるよう 燃機関を制御し、排気調節弁の閉異常が検 されているときには、上述した高負荷運転 域より広い所定の領域で排気の再循環を伴 て内燃機関を運転するときに排気浄化触媒 過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴 により内燃機関が運転されるよう内燃機関 制御する。これにより、再循環量が不足す ことになっても予期せずに触媒が過熱する を抑制することができる。この結果、エミ ションの悪化を抑制することができる。

本発明の一実施例であるハイブリッド 動車20の構成の概略を示す構成図である。 エンジン22の構成の概略を示す構成図 ある。 実施例のエンジンECU24により実行され EGRバルブ開成時制御ルーチンの一例を示す ローチャートである。 実施例のエンジンECU24により実行され EGR実行時エンジン制御ルーチンの一例を示 フローチャートである。 浄化触媒134aが過熱するおそれのある高 負荷運転領域の一例を示す説明図である。 実施例のエンジンECU24により実行され EGRバルブ閉成時制御ルーチンの一例を示す ローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車120の構成 概略を示す構成図である。

 次に、本発明を実施するための最良の形 を実施例を用いて説明する。図1は、本発明 の一実施例である内燃機関装置を搭載したハ イブリッド自動車20の構成の概略を示す構成 である。実施例のハイブリッド自動車20は 図示するように、エンジン22と、エンジン22 出力軸としてのクランクシャフト26にダン 28を介して接続された3軸式の動力分配統合 構30と、動力分配統合機構30に接続された発 可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に 続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35 接続されたモータMG2と、車両全体をコント ールするハイブリッド用電子制御ユニット7 0とを備える。

 エンジン22は、例えばガソリンまたは軽 などの炭化水素系の燃料により動力を出力 能な内燃機関として構成されており、図2に すように、エアクリーナ122により清浄され 空気をスロットルバルブ124を介して吸入す と共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射し 吸入された空気とガソリンとを混合し、こ 混合気を吸気バルブ128を介して燃焼室に吸 し、点火プラグ130による電気火花によって 発燃焼させて、そのエネルギにより押し下 られるピストン132の往復運動をクランクシ フト26の回転運動に変換する。エンジン22か らの排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒 素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化触媒( 三元触媒)134aを有する浄化装置134を介して外 へ排出される共にEGR(Exhaust Gas Recirculation) ステム160を介して吸気側に供給される。EGR ステム160は、浄化装置134の後段に接続され 排気を吸気側のサージタンクに供給するた のEGR管162と、EGR管162に配置されステッピン モータ163により駆動されるEGRバルブ164とを え、EGRバルブ164の開度の調整により、不燃 ガスとしての排気を供給量を調整して吸気 に供給する。エンジン22は、こうして空気と 排気とガソリンとの混合気を燃焼室に吸引す ることができるようになっている。

 エンジン22は、エンジン用電子制御ユニ ト(以下、エンジンECUという)24により制御さ ている。エンジンECU24は、CPU24aを中心とす マイクロプロセッサとして構成されており CPU24aの他に処理プログラムを記憶するROM24b 、データを一時的に記憶するRAM24cと、図示 ない入出力ポートおよび通信ポートとを備 る。エンジンECU24には、エンジン22の状態を 出する種々のセンサからの信号、例えば、 ランクシャフト26の回転位置を検出するク ンクポジションセンサ140からのクランクポ ションやエンジン22の冷却水の温度を検出す る水温センサ142からの冷却水温Tw,燃焼室内に 取り付けられた図示しない圧力センサからの 筒内圧力,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バル 128や排気バルブを開閉するカムシャフトの 転位置を検出するカムポジションセンサ144 らのカムポジション,スロットルバルブ124の ジションを検出するスロットルバルブポジ ョンセンサ146からのスロットルポジション, 吸気管に取り付けられて吸入空気の質量流量 を検出するエアフローメータ148からの吸入空 気量Qa,同じく吸気管に取り付けられた温度セ ンサ149からの吸気温,吸気管内の圧力を検出 る吸気圧センサ158からの吸気圧,空燃比セン 135aからの空燃比,酸素センサ135bからの酸素 号,浄化触媒134aの温度を検出する温度セン 134bからの触媒温度,ステッピングモータ163の ステップ角を検出するステップ角センサ163a らのステップ角θなどが入力ポートを介して 入力されている。また、エンジンECU24からは エンジン22を駆動するための種々の制御信 、例えば、燃料噴射弁126への駆動信号や、 ロットルバルブ124のポジションを調節する ロットルモータ136への駆動信号、イグナイ と一体化されたイグニッションコイル138へ 制御信号、吸気バルブ128の開閉タイミング 変更可能な可変バルブタイミング機構150へ 制御信号,EGRバルブ164の開度を調整するステ ピングモータ163への駆動信号などが出力ポ トを介して出力されている。エンジンECU24 、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信 しており、ハイブリッド用電子制御ユニット 70からの制御信号によりエンジン22を運転制 すると共に必要に応じてエンジン22の運転状 態に関するデータを出力する。なお、エンジ ンECU24は、クランクポジションセンサ140から クランクポジションに基づいてクランクシ フト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Ne 演算している。

 動力分配統合機構30は、外歯歯車のサン ヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置さ た内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に 噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数 ピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を 自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34 を回転要素として差動作用を行なう遊星歯 機構として構成されている。動力分配統合 構30は、キャリア34にはエンジン22のクラン シャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、 リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減 ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG 1が発電機として機能するときにはキャリア34 から入力されるエンジン22からの動力をサン ヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じ て分配し、モータMG1が電動機として機能する ときにはキャリア34から入力されるエンジン2 2からの動力とサンギヤ31から入力されるモー タMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に 力する。リングギヤ32に出力された動力は リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファ レンシャルギヤ62を介して、最終的には車両 駆動輪63a,63bに出力される。

 モータMG1およびモータMG2は、いずれも発 機として駆動することができると共に電動 として駆動できる周知の同期発電電動機と て構成されており、インバータ41,42を介し バッテリ50と電力のやりとりを行なう。イン バータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ラ ン54は、各インバータ41,42が共用する正極母 および負極母線として構成されており、モ タMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他の モータで消費することができるようになって いる。したがって、バッテリ50は、モータMG1, MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力 により充放電されることになる。なお、モー タMG1,MG2により電力収支のバランスをとるも とすれば、バッテリ50は充放電されない。モ ータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユ ット(以下、モータECUという)40により駆動制 されている。モータECU40には、モータMG1,MG2 駆動制御するために必要な信号、例えばモ タMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転 位置検出センサ43,44からの信号や図示しない 流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印 加される相電流などが入力されており、モー タECU40からは、インバータ41,42へのスイッチ グ制御信号が出力されている。モータECU40は 、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信 ており、ハイブリッド用電子制御ユニット7 0からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動 御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運 転状態に関するデータをハイブリッド用電子 制御ユニット70に出力する。なお、モータECU4 0は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基 づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算して る。

 バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニ ト(以下、バッテリECUという)52によって管理 れている。バッテリECU52には、バッテリ50を 管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ 50の端子間に設置された図示しない電圧セン からの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に 続された電力ライン54に取り付けられた図 しない電流センサからの充放電電流,バッテ 50に取り付けられた温度センサ51からの電池 温度Tbなどが入力されており、必要に応じて ッテリ50の状態に関するデータを通信によ ハイブリッド用電子制御ユニット70に出力す る。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管 するために電流センサにより検出された充 電電流の積算値に基づいて残容量SOCを演算 たり、演算した残容量SOCと電池温度Tbとに基 づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許 電力である入出力制限Win,Woutを演算してい 。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、 池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本 値を設定し、バッテリ50の残容量SOCに基づい 出力制限用補正係数と入力制限用補正係数 を設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基 値に補正係数を乗じることにより設定する とができる。

 ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CP U72を中心とするマイクロプロセッサとして構 成されており、CPU72の他に処理プログラムを 憶するROM74と、データを一時的に記憶するRA M76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポ ートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユ ニット70には、イグニッションスイッチ80か のイグニッション信号,シフトレバー81の操 位置を検出するシフトポジションセンサ82か らのシフトポジションSP,アクセルペダル83の み込み量を検出するアクセルペダルポジシ ンセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキ ダル85の踏み込み量を検出するブレーキペ ルポジションセンサ86からのブレーキペダル ポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが 入力ポートを介して入力されている。ハイブ リッド用電子制御ユニット70は、前述したよ に、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52 と通信ポートを介して接続されており、エン ジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制 信号やデータのやりとりを行なっている。 お、実施例のハイブリッド自動車20では、シ フトポジションセンサ82により検出するシフ ポジションSPとしては、駐車ポジション(Pポ ジション)や中立ポジション(Nポジション),ド イブポジション(Dポジション),リバースポジ ション(Rポジション)などがある。

 こうして構成された実施例のハイブリッ 自動車20は、運転者によるアクセルペダル83 の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車 速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ 32aに出力すべき要求トルクを計算し、この 求トルクに対応する要求動力がリングギヤ 32aに出力されるように、エンジン22とモータ MG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン 22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては 要求動力に見合う動力がエンジン22から出 されるようにエンジン22を運転制御すると共 にエンジン22から出力される動力のすべてが 力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2と よってトルク変換されてリングギヤ軸32aに 力されるようモータMG1およびモータMG2を駆 制御するトルク変換運転モードや要求動力 バッテリ50の充放電に必要な電力との和に見 合う動力がエンジン22から出力されるように ンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の 充放電を伴ってエンジン22から出力される動 の全部またはその一部が動力分配統合機構3 0とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換 伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力さ るようモータMG1およびモータMG2を駆動制御 る充放電運転モード、エンジン22の運転を停 止してモータMG2からの要求動力に見合う動力 をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御す るモータ運転モードなどがある。なお、トル ク変換運転モードと充放電運転モードは、い ずれもエンジン22の運転を伴って要求動力が ングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22 モータMG1,MG2とを制御するモードであり、実 的な制御における差異はないため、以下、 者を合わせてエンジン負荷運転モードとい 。

 次に、こうして構成された実施例のハイ リッド自動車20に搭載された内燃機関装置 動作について説明する。ここで、実施例の 燃機関装置としては、主としてエンジン22と 浄化装置134とEGRシステム160とエンジンECU24と 相当する。図3は、エンジンECU24により実行 れるEGRバルブ開成時ルーチンの一例を示す ローチャートである。このルーチンは、ハ ブリッド用電子制御ユニット70によりEGRバ ブ164を全閉状態から開成するよう指示され ときに実行される。

 EGRバルブ開成時ルーチンが実行されると エンジンECU24のCPU24aは、ステップ角センサ16 3aからステッピングモータ163のステップ角θ 入力し(ステップS100)、入力したステッピン モータ163のステップ角θがEGRバルブ164の全閉 に対応する所定角θ0であるか否かを調べる( テップS110)。煤などの異物がEGRバルブ164に付 着すると、EGRバルブ164が完全に閉状態になら ない閉異常となることがある。ステップS110 処理は、ステップ角θが所定角θ0ではないと きにこうした閉異常を検出する処理である。 ステッピングモータ163のステップ角θが所定 θ0であるときには(EGRバルブ164が全閉状態で あるときには)、閉異常が検出されていない きに値0が設定され閉異常が検出されたとき 値1が設定される閉異常検出フラグFaに値0を 設定し(ステップS120)、ステッピングモータ163 のステップ角(EGRバルブ164の開度)が所望の値 なるよう(例えば、吸入空気量Qaやエンジン2 2の回転数Neなどに基づいて定められる値とな るよう)ステッピングモータ163を駆動制御し( テップS140)、EGRバルブ開成時ルーチンを終 する。一方、ステップS110にて、ステッピン モータ163のステップ角θが所定角θ0ではな ときには(EGRバルブ164が全閉状態ではないと には)、閉異常検出フラグFaに値1を設定し( テップS130)、ステッピングモータ163のステッ プ角(EGRバルブ164の開度)が所望の値となるよ ステッピングモータ163を駆動制御し(ステッ プS140)、EGRバルブ開成時ルーチンを終了する

 続いて、EGR実行時におけるエンジン22の 御について説明する。図4は、エンジンECU24 より実行されるEGR実行時エンジン制御ルー ンの一例を示すフローチャートである。こ ルーチンは、EGR実行条件が成立していると に所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実 される。EGR実行条件としては、実施例では 水温センサ142からの冷却水温Twが暖機完了を 示す所定温度(例えば、65℃や70℃など)以上で あり、且つ、エンジン22の回転数Neと吸入空 量QaとがEGRの実行が要求される所定領域内( えば、回転数Neが閾値未満かつ吸入空気量Qa 閾値未満となる燃費の向上を図る目的でEGR 実行が要求される領域内や、回転数Neが閾 以上または吸入空気量Qaが閾値以上となる触 媒134aの過熱を抑制する目的でEGRの実行が要 される領域内など)にあるときに成立するも とした。

 EGR実行時エンジン制御ルーチンが実行さ ると、エンジンECU24のCPU24aは、まず、エア ローメータ148からの吸入空気量Qa,閉異常検 フラグFa,燃料増量判定フラグFiを入力する処 理を実行する(ステップS200)。ここで、閉異常 検出フラグFaは、図3のEGRバルブ開成時ルーチ ンにより、EGRバルブ164が完全に閉状態になら ない閉異常が検出されていないときには値0 設定され、閉異常が検出されているときに 値1が設定されてRAM24cの所定アドレスに書き まれたものを読み込んで入力するものとし 。また、燃料増量フラグFiは、エンジンECU24 のCPU24aにより、浄化触媒134aが過熱するおそ のある所定の高負荷運転領域にてエンジン22 が運転されていないときに値0が設定され、 化触媒134aが過熱するおそれのある所定の高 荷運転領域にてエンジン22が運転されてい ときに値1が設定されてRAM24aの所定アドレス 書き込まれたものを読み込むことにより入 するものとした。図5は、浄化触媒134aが過 するおそれのある高負荷運転領域の一例を す説明図である。実施例では、図中斜線部 回転数Neが閾値Neref以上で出力トルクTeが閾 Teref以上となる領域でエンジン22を運転する きに、浄化触媒134aが過熱するおそれがある と判断し、燃料増量フラグFiに値1を設定する ものとした。

 こうしてデータを入力すると、入力した 入空気量Qaに対して目標空燃比(例えば、理 空燃比など)となる基本燃料噴射量Qftmpを設 する(ステップS210)。次いで、閉異常検出フ グFaが値0であるか否かを調べ(ステップS220) 閉異常検出フラグFaが値0であるとき、すな ちEGRバルブ164が完全に閉状態にならない閉 常が検出されていないときには、さらに燃 増量フラグFiが値0であるか否かを調べる(ス テップS230)。そして、燃料増量フラグFiが値0 あるときには基本燃料噴射量Qftmpを目標燃 噴射量Qf*に設定し(ステップS240)、燃料増量 ラグFiが値1であるときには基本燃料噴射量Qf tmpと値1よりも大きい補正係数Kとの積(Qftmp・K )を目標燃料噴射量Qf*に設定し(ステップS250) 設定した目標燃料噴射量Qf*を用いてエンジ 22を制御し(ステップS260)、EGR実行時エンジン 制御ルーチンを終了する。なお、エンジン22 制御としては、目標燃料噴射量Qf*を用いた 料噴射制御や、吸入空気量制御,点火制御, 気バルブ128の開閉タイミング制御などを行 う。燃料増量フラグFiが値1であるとき即ち ンジン22が所定の高負荷運転領域で運転して いるときには浄化触媒134aの過熱が生じやす が、基本燃料噴射量Qftmpを増加方向に補正し た目標燃料噴射量Qf*を用いてエンジン22を制 することにより、空気と排気とガソリンと 混合気中のガソリンの比率を増加させて混 気の燃焼温度を低下させ、ひいては浄化触 134aの過熱を抑制できる。

 一方、ステップS220で燃料増量フラグFaが 1であるときには、基本燃料噴射量Qftmpと前 の補正係数Kとの積(Qftmp・K)を目標燃料噴射 Qf*に設定し(ステップS250)、設定した目標燃 噴射量Qf*を用いてエンジン22を制御し(ステ プS260)、EGR実行時エンジン制御ルーチンを 了する。このように、閉異常検出フラグFaが 値1であるとき、すなわちEGRバルブ164が完全 閉状態にならない閉異常が検出されている きには、排気ガスの再循環を伴ってエンジ 22を運転する際に運転可能な全領域で基本燃 料噴射量Qftmpを増加方向に補正した目標燃料 射量Qf*を用いてエンジン22を制御するから 空気と排気とガソリンとの混合気中のガソ ンの比率を増加させて混合気の燃焼温度を 下させ、ひいては浄化触媒134aの過熱を抑制 きる。したがって、煤などの異物がEGRバル 164に付着することによって排気ガスの再循 量が不足することになっても、予期せずに 化触媒134aが過熱するのを抑制することがで きる。この結果、エミッションの悪化を抑制 することができる。

 以上説明した実施例のハイブリッド自動 20によれば、EGRバルブ164が完全に閉状態に らない閉異常が検出されていないときには 所定の高負荷運転領域で排気ガスの再循環 伴ってエンジン22を運転するときに基本燃料 噴射量Qftmpを増加方向に補正した目標燃料噴 量Qf*を用いてエンジン22を制御し、EGRバル 164が完全に閉状態にならない閉異常が検出 れているときには、排気ガスの再循環を伴 てエンジン22を運転する際に運転可能な全領 域で排気ガスの再循環を伴ってエンジン22を 転するときに基本燃料噴射量Qftmpを増加方 に補正した目標燃料噴射量Qf*を用いてエン ン22を制御するから、煤などの異物がEGRバル ブ164に付着することによって排気ガスの再循 環量が不足することになっても、予期せずに 浄化触媒134aが過熱するのを抑制することが きる。この結果、エミッションの悪化を抑 することができる。

 実施例のハイブリッド自動車20では、EGR ルブ164が完全に閉状態にならない閉異常が 出されているときには、排気の再循環を伴 てエンジン22を運転する際に運転可能な全領 域で排気ガスの再循環を伴ってエンジン22を 転するときに基本燃料噴射量Qftmpを増加方 に補正した目標燃料噴射量Qf*を用いてエン ン22を制御するものとしたが、前述した所定 の高負荷運転領域より広い領域で排気ガスの 再循環を伴ってエンジン22を運転するときに 本燃料噴射量Qftmpを増加方向に補正した目 燃料噴射量Qf*を用いてエンジン22を制御する ものであればよい。

 実施例のハイブリッド自動車20では、EGR ルブ164を開成するようステッピングモータ16 3を駆動制御する前に、ステッピングモータ16 3のステップ角θがEGRバルブ164の全閉に対応す る所定角θ0であるか否かを調べることにより EGRバルブ164が完全に閉状態にならない閉異常 を検出するものとしたが、EGRバルブ164を閉成 するようステッピングモータ163を駆動制御す るときに、ステッピングモータ163のステップ 角θがEGRバルブ164の全閉に対応する所定角θ0 あるか否かを調べることにより閉異常を検 するものとしてもよい。図6は、この場合に 実行されるEGRバルブ閉成時ルーチンの一例を 示すフローチャートである。EGRバルブ閉成時 ルーチンが実行されると、ステッピングモー タ163のステップ角が所定角θ0となるよう(EGR ルブ164が全閉状態となるよう)ステッピング ータ163を駆動制御する(ステップS300)。続い 、ステップ角センサ163aからステッピングモ ータ163のステップ角θを入力し(ステップS310) 入力したステッピングモータ163のステップ θがEGRバルブ164の全閉に対応する所定角θ0 あるか否かを調べ(ステップS320)、ステッピ グモータ163のステップ角θが所定角θ0である ときには、閉異常検出フラグFaに値0を設定し (ステップS330)、ステッピングモータ163のステ ップ角θが所定角θ0でないときには、閉異常 出フラグFaに値1を設定し(ステップS340)、EGR ルブ閉成時ルーチンを終了する。この場合 次回にEGRバルブ164を開成してから実施例と 様に図4のEGR実行時エンジン制御ルーチンを 実行することにより、実施例と同様の効果を 奏することができる。

 実施例のハイブリッド自動車20では、ス ップ角センサ163aから入力したステッピング ータ163のステップ角θがEGRバルブ164の全閉 対応する所定角θ0であるか否かを調べるこ によりEGRバルブ164が完全に閉状態にならな 閉異常を検出するものとしたが、EGRバルブ16 4が完全に閉状態であるか否かを判定できる のであれば、ステッピングモータ163のステ プ角θ以外の如何なる物理量(例えば、EGRバ ブ164の開度など)に基づいて閉異常を検出す ものとしてもよい。

 実施例のハイブリッド自動車20では、モ タMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリン グギヤ軸32aに出力するものとしたが、図7の 形例のハイブリッド自動車120に例示するよ に、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接 された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸) は異なる車軸(図7における車輪64a,64bに接続 れた車軸)に出力するものとしてもよい。

 上述した実施例では、エンジンからの動 とモータからの動力とを用いて走行するハ ブリッド自動車を用いて説明したが、ハイ リッド自動車に限られず、エンジンのみを 動源とする自動車であってもよい。

 また、主としてエンジン22とEGRシステム16 0とエンジンECU24とを備える内燃機関装置を備 えるものであれば、実施例と同様の制御を行 なうことができるから、自動車や車両、船舶 、航空機などの移動体などに搭載される内燃 機関装置の形態や、建設設備などの移動しな いものに組み込まれる内燃機関装置の形態と してもよい。また、こうした内燃機関装置の 制御方法の形態としてもよい。

 実施例の主要な要素と発明の開示の欄に 載した発明の主要な要素との対応関係につ て説明する。実施例では、エンジン22が「 燃機関」に相当し、EGRシステム160が「排気 ス再循環装置」に相当し、浄化装置134が「 気浄化装置」に相当し、全閉状態にあるEGR ルブ164を開成する指令の際にステッピング ータ163のステップ角θがEGRバルブ164の全閉に 対応する所定角θ0から開成しないときに閉異 常を検出する図3のEGRバルブ開成時ルーチン ステップS110~S130の処理を実行するエンジンEC U24が「閉異常検出手段」に相当し、閉異常検 出フラグFaが値0であるときには(EGRバルブ164 完全に閉状態にならない閉異常が検出され いないときには)、燃料増量判定フラグFiが 0であるとき(浄化触媒134aが過熱するおそれ ある所定の高負荷運転領域にてエンジン22が 運転されていないとき)に排気ガスの再循環 伴ってエンジン22を運転するときに基本燃料 噴射量Qftmpを目標燃料噴射量Qf*に設定し、燃 増量判定フラグFiが値1であるとき(浄化触媒 134aが過熱するおそれのある所定の高負荷運 領域にてエンジン22が運転されているとき) 排気ガスの再循環を伴ってエンジン22を運転 するときに基本燃料噴射量Qftmpと補正係数Kと の積(Qftmp・K)を目標燃料噴射量Qf*に設定し、 異常検出フラグFaが値1であるときには(閉異 常が検出されているときには)、排気ガスの 循環を伴ってエンジン22を運転する際に運転 可能な全領域で排気ガスの再循環を伴ってエ ンジン22を運転するときに基本燃料噴射量Qftm pと補正係数Kとの積を目標燃料噴射量Qf*に設 し、設定した目標燃料噴射量Qf*を用いてエ ジン22を制御する図4のEGR実行時エンジン制 ルーチンを実行するエンジンECU24が「制御 段」に相当する。

 ここで、「内燃機関」としては、ガソリ または軽油などの炭化水素系の燃料により 力を出力する内燃機関に限定されるもので なく、水素エンジンなど如何なるタイプの 燃機関であっても構わない。「排気ガス再 環装置」としては、EGRシステム160に限定さ るものではなく、内燃機関の排気を吸気系 再循環させる際の再循環量を調節する排気 節弁と排気調節弁を開閉駆動する駆動手段 を有するものであれば如何なるものとして 構わない。「排気浄化装置」としては、浄 装置134に限定されるものではなく、内燃機 からの排気を浄化する排気浄化触媒を有す ものであれば如何なるものとしても構わな 。「閉異常検出手段」としては、全閉状態 あるEGRバルブ164を開成する際にステッピン モータ163のステップ角θがEGRバルブ164の全 に対応する所定角θ0から開成しないときに 異常を検出するものに限定されるものでは く、ステッピングモータ163のステップ角が 定角θ0となるようステッピングモータ163を 動制御したときにステッピングモータ163の テップ角θが所定角θ0ではないときに閉異常 を検出するものなど、排気調節弁が完全に閉 状態にならない閉異常を検出するものであれ ば如何なるものとしても構わない。「制御手 段」としては、EGRバルブ164が完全に閉状態に ならない閉異常が検出されていないときには 、浄化触媒134aが過熱するおそれのある所定 高負荷運転領域にてエンジン22が運転されて いないときに排気ガスの再循環を伴ってエン ジン22を運転するときに基本燃料噴射量Qftmp 目標燃料噴射量Qf*に設定し、浄化触媒134aが 熱するおそれのある所定の高負荷運転領域 てエンジン22が運転されているときに排気 スの再循環を伴ってエンジン22を運転すると きに基本燃料噴射量Qftmpと補正係数Kとの積(Qf tmp・K)を目標燃料噴射量Qf*に設定し、EGRバル 164が完全に閉状態にならない閉異常が検出 れているときには、排気ガスの再循環を伴 てエンジン22を運転する際に運転可能な全 域で排気ガスの再循環を伴ってエンジン22を 運転するときに基本燃料噴射量Qftmpと補正係 Kとの積を目標燃料噴射量Qf*に設定し、設定 した目標燃料噴射量Qf*を用いてエンジン22を 御するエンジンECU24に限定されるものでは く、閉異常検出手段により閉異常が検出さ ていないときには所定回転数以上で所定ト ク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を って内燃機関を運転するときに排気浄化触 の過熱を抑制するための燃料増量した燃料 射により内燃機関が運転されるよう内燃機 を制御し、閉異常検出手段により閉異常が 出されているときには高負荷運転領域より い所定の領域で排気の再循環を伴って内燃 関を運転するときに排気浄化触媒の過熱を 制するための燃料増量した燃料噴射により 燃機関が運転されるよう内燃機関を制御す ものであれば如何なるものとしても構わな 。

 なお、実施例の主要な要素と発明の開示 欄に記載した発明の主要な要素との対応関 は、実施例が発明の開示の欄に記載した発 を実施するための最良の形態を具体的に説 するための一例であることから、発明の開 の欄に記載した発明の要素を限定するもの はない。即ち、発明の開示の欄に記載した 明についての解釈はその欄の記載に基づい 行なわれるべきものであり、実施例は発明 開示の欄に記載した発明の具体的な一例に ぎないものである。

 以上、本発明の実施の形態について実施 を用いて説明したが、本発明はこうした実 例に何等限定されるものではなく、本発明 要旨を逸脱しない範囲内において、種々な 形態で実施し得ることは勿論である。

 本発明は、内燃機関装置や車両の製造産 などに利用可能である。




 
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