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Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE, VEHICLE MOUNTING IT, AND CONTROL METHOD OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/031356
Kind Code:
A1
Abstract:
An engine is controlled by making a switch from EGR off operation line Loff to EGR on operation line Lon and setting an execution line Lx when EGR is performed under a state where the cooling water temperature Tw of an engine is above a first temperature Tw1 (S120, S180, S190), and setting the execution operation line Lx while switching from EGR on operation line Lon to EGR off operation line Loff when the cooling water temperature Tw drops below a second temperature Tw2 lower than the first temperature Tw1 (S120, S130). Frequent switching of the execution operation line Lx can hereby be suppressed, so that unstable operational state of the engine accompanied by execution of EGR as required can be restrained.

Inventors:
HARADA TAKESHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/061960
Publication Date:
March 12, 2009
Filing Date:
July 02, 2008
Export Citation:
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Assignee:
TOYOTA MOTOR CO LTD (JP)
DENSO CORP (JP)
HARADA TAKESHI (JP)
International Classes:
F02D21/08; B60K6/445; B60K6/448; B60K6/52; B60W10/06; B60W20/00; F02D29/02; F02D45/00
Foreign References:
JPH1089157A1998-04-07
JP2002048011A2002-02-15
JP2003116203A2003-04-18
JP2007211594A2007-08-23
JP2006177247A2006-07-06
JP2005214126A2005-08-11
JP2002227692A2002-08-14
JP2004360672A2004-12-24
Other References:
See also references of EP 2187025A4
Attorney, Agent or Firm:
ITEC INTERNATIONAL PATENT FIRM (3-3 Uchisaiwai-cho 1-chome,Chiyoda-k, Tokyo 11, JP)
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Claims:
 内燃機関を備える内燃機関装置であって、
 前記内燃機関の排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給を行なう排気供給手段と、
 前記内燃機関の冷却水の温度を検出する温度検出手段と、
 前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、
 前記内燃機関の回転数とトルクとの関係としての第1の関係が実行用関係として設定されているときに前記検出された冷却水の温度が前記第1の温度以上で前記排気供給手段による排気供給が実行されたときには前記第1の関係よりトルクが小さい第2の関係を実行用関係として設定し、前記第2の関係が実行用関係として設定されているときに前記検出された冷却水の温度が前記第1の温度より低い第2の温度未満に至ったときには前記第1の関係を実行用関係として設定する実行用関係設定手段と、
 必要に応じた前記排気供給手段による排気供給を伴って前記設定された実行用関係により前記内燃機関から前記設定された目標パワーが出力されるよう該内燃機関と前記排気供給手段と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、
 前記第1の関係は、前記排気供給手段による排気供給を行なっていないときに前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとの関係であり、
 前記第2の関係は、前記排気供給手段による排気供給を行なっているときに前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとの関係である、
 内燃機関装置。
 前記制御手段は、前記検出された冷却水の温度が前記第1の温度以上となる条件を含む排気供給実行条件が成立しているときに前記排気供給が実行されるよう前記排気供給手段を制御する手段である請求項1記載の内燃機関装置。
 請求項1記載の内燃機関装置を搭載する車両であって、
 前記目標パワー設定手段は、走行に要求される要求駆動力に基づいて前記目標パワーを設定する手段である、
 車両。
 請求項4記載の車両であって、
 車軸に連結された駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
 前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
 前記電動機および前記電力動力入出力手段と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える、
 車両。
 内燃機関と、前記内燃機関の排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給を行なう排気供給手段と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
 前記内燃機関の回転数とトルクとの関係としての第1の関係が実行用関係として設定されているときに前記内燃機関の冷却水の温度が前記第1の温度以上で前記排気供給手段による排気供給が実行されたときには前記第1の関係よりトルクが小さい第2の関係を実行用関係として設定し、前記第2の関係が実行用関係として設定されているときに前記内燃
機関の冷却水の温度が前記第1の温度より低い第2の温度未満に至ったときには前記第1の関係を実行用関係として設定し、
 必要に応じた前記排気供給手段による排気供給を伴って前記設定した実行用関係により前記内燃機関から出力すべき目標パワーが該内燃機関から出力されるよう該内燃機関と前記排気供給手段とを制御する、
 ことを特徴とする内燃機関装置の制御方法。
 請求項6記載の内燃機関装置の制御方法であって、
 前記第1の関係は、前記排気供給手段による排気供給を行なっていないときに前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとの関係であり、
 前記第2の関係は、前記排気供給手段による排気供給を行なっているときに前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとの関係である、
 内燃機関装置の制御方法。
 請求項6記載の内燃機関装置の制御方法であって、
 前記内燃機関の冷却水の温度が前記第1の温度以上となる条件を含む排気供給実行条件が成立しているときに前記排気供給が実行されるよう前記排気供給手段を制御する、
 内燃機関装置の制御方法。
Description:
内燃機関装置およびこれを搭載 る車両、内燃機関装置の制御方法

 本発明は、内燃機関装置およびこれを搭 する車両、内燃機関装置の制御方法に関す 。

 従来、この種の内燃機関装置としては、エ ジンとエンジンの排気をその吸気系に供給 る排気供給(EGR)を行なうEGR装置とを備え、 ンジンの回転数とトルクとの関係を定める 数の動作ラインのうちの1つを実行用動作ラ ンとして設定し、設定した実行用動作ライ とエンジンに要求される要求パワーとに基 いてエンジンを制御するものが提案されて る(例えば、特許文献1参照)。この内燃機関 置では、エンジンに要求される要求パワー どに基づいて、EGRを伴わずにエンジンを運 する際の燃費優先動作ラインや、EGRを伴っ エンジンを運転する際の燃費優先動作ライ より小さいトルクを出力するための高EGR動 ライン,低EGR動作ラインなどを実行用動作ラ インに設定してエンジンを制御している。

特開2004-360672号公報

 上述の内燃機関装置や、EGRのオンオフに じてエンジンの動作ラインを切り替える内 機関装置では、EGRのオンオフが短時間で頻 に行なわれると、エンジンの吸気系への排 供給量が頻繁に変更されるため、エンジン 運転状態が不安定になる場合が生じる。ま 、この場合、EGRのオンオフに応じて動作ラ ンも頻繁に切り替えられるため、エンジン 回転数などが変更されてエンジンの運転状 が更に不安定になる場合がある。

 本発明の内燃機関装置およびこれを搭載 る車両、内燃機関装置の制御方法は、必要 応じた排気供給を伴う内燃機関の運転状態 不安定になるのを抑制することを主目的と る。

 本発明の内燃機関装置およびこれを搭載 る車両、内燃機関装置の制御方法は、上述 主目的を達成するために以下の手段を採っ 。

 本発明の内燃機関装置は、内燃機関を備え 内燃機関装置であって、前記内燃機関の排 を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給 行なう排気供給手段と、前記内燃機関の冷 水の温度を検出する温度検出手段と、前記 燃機関から出力すべき目標パワーを設定す 目標パワー設定手段と、前記内燃機関の回 数とトルクとの関係としての第1の関係が実 行用関係として設定されているときに前記検 出された冷却水の温度が前記第1の温度以上 前記排気供給手段による排気供給が実行さ たときには前記第1の関係よりトルクが小さ 第2の関係を実行用関係として設定し、前記 第2の関係が実行用関係として設定されてい ときに前記検出された冷却水の温度が前記 1の温度より低い第2の温度未満に至ったとき には前記第1の関係を実行用関係として設定 る実行用関係設定手段と、
 必要に応じた前記排気供給手段による排気 給を伴って前記設定された実行用関係によ 前記内燃機関から前記設定された目標パワ が出力されるよう該内燃機関と前記排気供
給手段とを制御する制御手段と、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、内燃機 の回転数とトルクとの関係としての第1の関 係が実行用関係として設定されているときに 内燃機関の冷却水の温度が第1の温度以上で 気供給手段による排気供給が実行されたと には第1の関係よりトルクが小さい第2の関係 を実行用関係として設定し、第2の関係が実 用関係として設定されているときに内燃機 の冷却水の温度が第1の温度より低い第2の温 度未満に至ったときには第1の関係を実行用 係として設定し、必要に応じた排気供給手 による排気供給を伴って設定された実行用 係により内燃機関から出力すべき目標パワ が内燃機関から出力されるよう内燃機関と 気供給手段とを制御する。したがって、少 くとも内燃機関の冷却水の温度が変化しな と実行用関係は変更されないから、実行用 係が頻繁に変更されるのを抑制することが きる。この結果、必要に応じた排気供給を う内燃機関の運転状態が不安定になるのを 制することができる。ここで、「第1の関係 としては、排気供給手段による排気供給を なっていないときに内燃機関を効率よく運 する回転数とトルクとの関係などが含まれ 「第2の関係」としては、排気供給手段によ る排気供給を行なっているときに内燃機関を 効率よく運転する回転数とトルクとの関係な どが含まれる。

 こうした本発明の内燃機関装置において 前記制御手段は、前記検出された冷却水の 度が前記第1の温度以上となる条件を含む排 気供給実行条件が成立しているときに前記排 気供給が実行されるよう前記排気供給手段を 制御する手段であるものとすることもできる 。こうすれば、排気供給実行条件の成立によ って実行用関係として第1の関係よりトルク 小さい第2の関係が設定されるから、排気供 を伴う内燃機関の運転状態をより適正なも にすることができる。

 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該内燃 関の吸気系に供給する排気供給を行なう排 供給手段と、前記内燃機関の冷却水の温度 検出する温度検出手段と、前記内燃機関か 出力すべき目標パワーを設定する目標パワ 設定手段と、前記内燃機関の回転数とトル との関係としての第1の関係が実行用関係と して設定されているときに前記検出された冷 却水の温度が前記第1の温度以上で前記排気 給手段による排気供給が実行されたときに 前記第1の関係よりトルクが小さい第2の関係 を実行用関係として設定し、前記第2の関係 実行用関係として設定されているときに前 検出された冷却水の温度が前記第1の温度よ 低い第2の温度未満に至ったときには前記第 1の関係を実行用関係として設定する実行用 係設定手段と、必要に応じた前記排気供給 段による排気供給を伴って前記設定された 行用関係により前記内燃機関から前記設定 れた目標パワーが出力されるよう該内燃機 と前記排気供給手段とを制御する制御手段 、を備える内燃機関装置を搭載する車両で って、前記目標パワー設定手段は、走行に 求される要求駆動力に基づいて前記目標パ ーを設定する手段であ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 ば、内燃機関の運転状態が不安定になるの 抑制することができる効果や、排気供給を う内燃機関の運転状態をより適正なものに ることができる効果などのうち少なくとも 部と同様の効果を奏することができる。

 また、本発明の車両において、車軸に連 された駆動軸に動力を出力可能な電動機と 前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸と 独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に 続され、電力と動力の入出力を伴って前記 動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な 力動力入出力手段と、前記電動機および前 電力動力入出力手段と電力のやり取りが可 な蓄電手段と、を備えるものとすることも きる。

 本発明の内燃機関装置の制御方法は、内 機関と、前記内燃機関の排気を該内燃機関 吸気系に供給する排気供給を行なう排気供 手段と、を備える内燃機関装置の制御方法 あって、前記内燃機関の回転数とトルクと 関係としての第1の関係が実行用関係として 設定されているときに前記内燃機関の冷却水 の温度が前記第1の温度以上で前記排気供給 段による排気供給が実行されたときには前 第1の関係よりトルクが小さい第2の関係を実 行用関係として設定し、前記第2の関係が実 用関係として設定されているときに前記内 機関の冷却水の温度が前記第1の温度より低 第2の温度未満に至ったときには前記第1の 係を実行用関係として設定し、必要に応じ 前記排気供給手段による排気供給を伴って 記設定した実行用関係により前記内燃機関 ら出力すべき目標パワーが該内燃機関から 力されるよう該内燃機関と前記排気供給手 とを制御する、ことを特徴とする。

 この本発明の内燃機関装置の制御方法で 、内燃機関の回転数とトルクとの関係とし の第1の関係が実行用関係として設定されて いるときに内燃機関の冷却水の温度が第1の 度以上で排気供給手段による排気供給が実 されたときには第1の関係よりトルクが小さ 第2の関係を実行用関係として設定し、第2 関係が実行用関係として設定されていると に内燃機関の冷却水の温度が第1の温度より い第2の温度未満に至ったときには第1の関 を実行用関係として設定し、必要に応じた 気供給手段による排気供給を伴って設定し 実行用関係により内燃機関から出力すべき 標パワーが内燃機関から出力されるよう内 機関と排気供給手段とを制御する。したが て、少なくとも内燃機関の冷却水の温度が 化しないと実行用関係は変更されないから 実行用関係が頻繁に変更されるのを抑制す ことができる。この結果、必要に応じた排 供給を伴う内燃機関の運転状態が不安定に るのを抑制することができる。ここで、「 1の関係」としては、排気供給手段による排 供給を行なっていないときに内燃機関を効 よく運転する回転数とトルクとの関係など 含まれ、「第2の関係」としては、排気供給 手段による排気供給を行なっているときに内 燃機関を効率よく運転する回転数とトルクと の関係などが含まれる。

 こうした本発明の内燃機関装置の制御方 において、前記内燃機関の冷却水の温度が 記第1の温度以上となる条件を含む排気供給 実行条件が成立しているときに前記排気供給 が実行されるよう前記排気供給手段を制御す るものとすることもできる。こうすれば、排 気供給実行条件の成立によって実行用関係と して第1の関係よりトルクが小さい第2の関係 設定されるから、排気供給を伴う内燃機関 運転状態をより適正なものにすることがで る。

本発明の一実施例である内燃機関装置 搭載するハイブリッド自動車20の構成の概 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。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニ ト70により実行される駆動制御ルーチンの 例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す 明図である。 EGRオフ用動作ラインLoffおよびEGRオン用 動作ラインLonの一例とEGRオフ用動作ラインLof fを実行用動作ラインとして用いて目標回転 Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を示す 明図である。 エンジン22からパワーを出力している 態で走行しているときの動力分配統合機構30 の回転要素における回転数とトルクとの力学 的な関係を示す共線図の一例を示す説明図で 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。 変形例のハイブリッド自動車220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 の一実施例としての内燃機関装置を搭載する ハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構 図である。実施例のハイブリッド自動車20 、図示するように、エンジン22と、エンジン 22の出力軸としてのクランクシャフト26にダ パ28を介して接続された3軸式の動力分配統 機構30と、動力分配統合機構30に接続された 電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30 接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32a 取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ 35に接続されたモータMG2と、車両全体をコン ロールするハイブリッド用電子制御ユニッ 70とを備える。ここで、実施例の内燃機関 置としては、主としてエンジン22とこのエン ジン22を運転制御するエンジン用電子制御ユ ット24とハイブリッド用電子制御ユニット70 とが該当する。

 エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油 どの炭化水素系の燃料により動力を出力可 な内燃機関として構成されており、図2に示 ように、エアクリーナ122により清浄された 気をスロットルバルブ124を介して吸入する 共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射して 入された空気とガソリンとを混合し、この 合気を吸気バルブ128を介して燃料室に吸入 、点火プラグ130による電気火花によって爆 燃焼させて、そのエネルギにより押し下げ れるピストン132の往復運動をクランクシャ 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装置(三 元触媒)134を介して外気
へ排出される。この浄化装置134の後段には、 排気を吸気側に供給するEGR管152が取り付けら れており、エンジン22は、不燃焼ガスとして 排気を吸気側に供給して空気と排気とガソ ンの混合気を燃焼室に吸引することができ 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、クランク ャフト26の回転位置を検出するクランクポ ションセンサ140からのクランクポジション 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,燃焼室へ吸排気を行 なう吸気バルブ128や排気バルブを開閉するカ ムシャフトの回転位置を検出するカムポジシ ョンセンサ144からのカムポジション,スロッ ルバルブ124のポジションを検出するスロッ ルバルブポジションセンサ146からのスロッ ル開度,吸気管に取り付けられたエアフロー ータ148からの吸入空気量Qa,同じく吸気管に り付けられた温度センサ149からの吸気温,空 燃比センサ135aからの空燃比,酸素センサ135bか らの酸素信号,EGR管152内のEGRガスの温度を検 する温度センサ156からのEGRガス温度などが 力ポートを介して入力されている。また、 ンジンECU24からは、エンジン22を駆動するた の種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁126 の駆動信号や、スロットルバルブ124のポジ ョンを調節するスロットルモータ136への駆 信号、イグナイタと一体化されたイグニッ ョンコイル138への制御信号、吸気バルブ128 開閉タイミングを変更可能な可変バルブタ ミング機構150への制御信号,吸気側に供給す る排気の供給量を調節するEGRバルブ154への駆 動信号などが出力ポートを介して出力されて いる。また、エンジンECU24は、ハイブリッド 電子制御ユニット70と通信しており、ハイ 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を運転制御すると共に必要 応じてエンジン22の運転状態に関するデー 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からのクランクポジシ ョンに基づいてクランクシャフト26の回転数 即ちエンジン22の回転数Neも演算している。

 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、いずれも発電 として駆動することができると共に電動機 して駆動できる周知の同期発電電動機とし 構成されており、インバータ41,42を介して 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イ 54は、各インバータ41,42が共用する正極母線 よび負極母線として構成されており、モー 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 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 ものとすれば、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 ユニット(以下、モータECUという)40により駆 制御されている。モータECU40には、モータMG 1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例え モータ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 い電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 チング制御信号が出力されている。モータEC U40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と 信しており、ハイブリッド用電子制御ユニ ト70からの制御信号によってモータMG1,MG2を 動制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 ECU40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 ている。

 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)も演算 している。

 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。

 こうして構成された実施例のハイブリッド 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軸32 aに出力すべき要求トルクを計算し、この要 トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32 a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 モータMG1とモータMG2の運転制御としては、 求動力に見合う動力がエンジン22から出力 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動 分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とに ってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出 されるようモータMG1およびモータMG2を駆動 御するトルク変換運転モードや要求動力と 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エ 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
動力の全部またはその一部が動力分配統合機 構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変 を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力 れるようモータMG1およびモータMG2を駆動制 する充放電運転モード、エンジン22の運転 停止してモータMG2からの要求動力に見合う 力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制 するモータ運転モードなどがある。

 次に、こうして構成された実施例の内燃 関装置を搭載するハイブリッド自動車20の 作、特にエンジン22を運転して走行する際の 動作について説明する。図3はハイブリッド 電子制御ユニット70により実行される駆動制 御ルーチンの一例を示すフローチャートであ る。このルーチンは、所定時間毎(例えば数ms ec毎)に繰り返し実行される。

 駆動制御ルーチンが実行されると、ハイ リッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず 、アクセルペダルポジションセンサ84からの クセル開度Accや車速センサ88からの車速V,エ ンジン22の冷却水温Tw,EGR実行フラグF,モータMG 1,MG2の回転数Nm1,Nm2など制御に必要なデータを 入力する処理を実行する(ステップS100)。ここ で、冷却水温Twは、水温センサ142により検出 れたものをエンジンECU24から通信により入 するものとした。また、EGR実行フラグFは、 ンジン22の排気を吸気側に供給する排気供 (EGR)が行なわれていないときには値0が設定 れ、EGRが行なわれているときには値1が設定 れるフラグであり、エンジンECU24により設 されたものを通信により入力するものとし 。なお、実施例では、エンジン22の冷却水温 Twが暖機完了を示す第1温度Tw1(例えば、65℃や 70℃など)以上であってエンジン22の回転数Ne 吸入空気量QaとがEGRを実行可能な所定領域内 にあるEGR実行条件が成立しているときに、EGR 実行フラグFに値1が設定され、エンジンECU24 よりEGRが実行されるものとした。さらに、 ータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出セ ンサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転 子の回転位置に基づいて演算されたものをモ ータECU40から通信により入力するものとした

 こうしてデータを入力すると、入力した クセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要 求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結さ た駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力す き要求トルクTr*とエンジン22に要求される要 求パワーPe*とを設定する(ステップS110)。要求 トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと 車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて 求トルク設定用マップとしてROM74に記憶して おき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられ と記憶したマップから対応する要求トルクTr *を導出して設定するものとした。図4に要求 ルク設定用マップの一例を示す。要求パワ Pe*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ 32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要 求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和 して計算することができる。なお、リング ヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗 ること(Nr=k・V)によって求めたり、モータMG2 の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割るこ (Nr=Nm2/Gr)によって求めることができる。

 続いて、入力したエンジン22の冷却水温Twと 上述の第1温度Tw1およびこの第1温度より低い 2温度Tw2(例えば、50℃や55℃,60℃など)とを比 較し(ステップS120)、冷却水温Twが第2温度Tw2未 満のときには、EGRオフ用動作ラインLoffをエ ジン22の実行用動作ラインLxに設定し(ステッ プS130)、設定した実行用ラインLxとエンジン22 の要求パワーPe*とに基づいてエンジン22を運 すべき運転ポイントとしての目標回転数Ne* 目標トルクTe*とを設定する(ステップS140)。 こで、EGRオフ用動作ラインLoffは、EGRが実行 されていな
いときにエンジン22を効率よく動作させる動 ラインである。図5に、EGRオフ用動作ライン Loffの一例とEGRオフ用動作ラインLoffを実行用 作ラインLxとして用いて目標回転数Ne*と目 トルクTe*とを設定する様子を示す。図示す ように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、 作ラインと目標パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲 との交点により求めることができる。また 図5には、EGRが実行されているときにエンジ ン22を効率よく動作させる動作ラインであるE GRオン用動作ラインLonも、比較のために示し ある。図示するように、EGRオン用動作ライ LonがEGRオフ用動作ラインLoffよりトルクが小 さくなるよう定められているのは、熱容量の 大きい二酸化炭素を多く含む排気が吸気側に 供給されると燃焼温度が低下して出力トルク が低下する傾向にあるためである。なお、エ ンジン22の冷却水温Twを第1温度Tw1と比較する は、EGR実行条件が成立していない状態を、 ず冷却水温Twにより判断するためであるが 第2温度Tw2と比較する理由については、後述 る。

 次に、設定した目標回転数Ne*とリングギ 軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30 ギヤ比ρとを用いて次式(1)によりモータMG1 目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目 回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて式 (2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算し( テップS150)、要求トルクTr*とトルク指令Tm1* 動力分配統合機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35 ギヤ比Grとを用いてモータMG2のトルク指令Tm 2*を式(3)により計算する(ステップS160)。ここ 、式(1)は、動力分配統合機構30の回転要素 対する力学的な関係式である。動力分配統 機構30の回転要素における回転数とトルクと の力学的な関係を示す共線図を図6に示す。 中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサ ギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の 転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸 はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比G rで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。な 、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から 力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用 るトルクと、モータMG2から出力されるトル Tm2が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作 用するトルクとを示す。式(1)および式(3)は、 この共線図を用いれば容易に導くことができ る。また、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1 *で回転させるためのフィードバック制御に ける関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k 1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k 2」は積分項のゲインである。

 Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
 Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
 Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr  (3)

 こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目 トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を 設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目 トルクTe*についてはエンジンECU24に、モー MG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータE CU40にそれぞれ送信し(ステップS170)、駆動制 ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標 ルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジ ン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによっ 示される運転ポイントで運転されるように ンジン22における吸入空気量制御や燃料噴 制御,点火制御などの制御を行なう。また、 ルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、 ルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共に ルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようイ ンバータ41,42のスイッチング素子のスイッチ グ制御を行なう。こうした制御により、EGR 実行を伴わずにエンジン22を効率よく運転 て駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求ト クTr*を出力して走行することができる。

 ステップS120でエンジン22の冷却水温Twが 1温度Tw1以上のときには、入力したEGR実行フ グFの値を調べ(ステップS180)、EGR実行フラグ Fが値1のときには、上述のEGRオン用動作ライ Lonを実行用動作ラインLxに設定し(ステップS 190)、設定した実行用動作ラインLxを用いてス テップS140からステップS170までの処理を実行 て、駆動制御ルーチンを終了する。こうし 制御により、EGRの実行を伴ってエンジン22 効率よく運転し駆動軸としてのリングギヤ 32aに要求トルクTr*を出力して走行すること できる。

 ステップS120でエンジン22の冷却水温Twが 1温度Tw1未満かつ第2温度Tw2以上のときや、ス テップS120で冷却水温Twが第1温度Tw1以上であ てもステップS180でEGR実行フラグFが値0のと には、前回このルーチンを実行したときま に設定した実行用動作ラインLxを用いてステ ップS140からステップS170までの処理を実行し 駆動制御ルーチンを終了する。

 いま、EGRの実行を伴ってエンジン22を運 中に、下り坂などでアクセルペダル83が踏み 戻された状態で走行を継続する場合を考える 。まず、EGRが実行されている最中は、EGRオン 用動作ラインLonが実行用動作ラインLxに設定 れており、アクセル踏み戻しにより要求ト クTr*と要求パワーPe*が小さくなった状態で ンジン22が運転されると、冷却水温Twが第1 度Tw1を下回ってEGRの実行が停止されること なる。このとき、冷却水温Twは第2温度Tw2を 回ってはおらず、EGRオン用動作ラインLonが 行用動作ラインLxとしてそのまま保持される ため、EGRの実行停止によりエンジン22の吸入 気量Qaと排気供給量とのバランスが急変し も、実行用動作ラインLxの切り替えによる回 転数低下やトルク急増などは生じない。その 後、冷却水温Twが第2温度Tw2を下回ると、実行 用動作ラインLxはEGRオン用動作ラインLonからE GRオフ用動作ラインLoffに切り替えられる。こ のように、EGRの実行が停止されてもEGRオン用 動作ラインLonをしばらく保持するため、実行 用動作ラインLxを設定するのに冷却水温Twに るヒステリシスを設けるのである。これに り、EGRの実行が停止されてエンジン22の運転 状態が急変するのと同時に、更に動作ライン が変更されてエンジン22の運転状態が不安定 なるのを抑制することができる。したがっ 、第2温度Tw2は、EGRオン用動作ラインLonをEGR オフ用動作ラインLoffに切り替える際に頻繁 動作ラインの変更が行なわれない程度に第1 度Tw1より低い温度としてエンジン22の特性 実験などにより予め定めたものを用いるこ ができる。

 以上説明した実施例の内燃機関装置を搭 するハイブリッド自動車20によれば、エン ン22の冷却水温Twが第1温度Tw1以上でEGRが実行 されたときにEGRオフ用動作ラインLoffからEGR ン用動作ラインLonに切り替えて実行用ライ Lxを設定し、冷却水温Twが第1温度Tw1より低い 第2温度Tw2未満に至ったときにEGRオン用動作 インLonからEGRオフ用動作ラインLoffに実行用 作ラインLxを切り替えて設定するから、実 用動作ラインLxが頻繁に切り替えられるのを 抑制することができる。この結果、必要に応 じたEGRの実行を伴うエンジン22の運転状態が 安定になるのを抑制することができる。ま 、EGR実行条件の成立によってEGRオフ用動作 インLoffよりトルクが小さいEGRオン用動作ラ インLonを実行用関係Lxとして設定するから、E GRの実行を伴うエンジン22の運転状態をより 正なものにすることができる。

 実施例の内燃機関装置を搭載するハイブ ッド自動車20では、EGR実行条件が成立して るときには値1が設定されるEGR実行フラグFを 用いるものとしたが、排気供給量や排気供給 率が閾値以上などのEGRの実行を判定するEGR判 定条件が成立しているときには値1が設定さ るEGR判定フラグを用いるものとしてもよい

 実施例の内燃機関装置を搭載するハイブ ッド自動車20では、EGR実行条件として、エ ジン22の冷却水温Twが第1温度Tw1以上となる条 件が含まれるものとしたが、エンジン22の冷 水温Twが第1温度Tw1以上となる条件が含まれ いものとしてもよい。

 実施例の内燃機関装置を搭載するハイブ ッド自動車20では、EGRが実行されていない きにエンジン22を効率よく動作させるEGRオフ 用動作ラインLoffとEGRが実行されているとき エンジン22を効率よく動作させるEGRオン用動 作ラインLonとを切り替えて実行用動作ライン Lxとして用いるものとしたが、エンジン22を 率よく動作させるか否かにかかわらず、EGR フ用動作ラインLoffに代わる第1の動作ライン とEGRオン用動作ラインに代わる第1の動作ラ ンよりトルクが小さい第2の動作ラインとを り替えて実行用動作ラインLxとして用いる 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)に接続するものとしてもよい。

 実施例のハイブリッド自動車20では、エ ジン22の動力を動力分配統合機構30を介して 動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリン グギヤ軸32aに出力するものとしたが、図8の 形例のハイブリッド自動車220に例示するよ に、エンジン22のクランクシャフト26に接続 れたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力 を出力する駆動軸に接続されたアウターロー タ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆 軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変 する対ロータ電動機230を備えるものとして よい。

 実施例では、ハイブリッド自動車に搭載 れた内燃機関装置として説明したが、エン ンからの動力のみを駆動輪に伝達して走行 る自動車や自動車以外の列車などの車両に 載された内燃機関装置の形態としたり、車 に搭載されていない内燃機関装置の形態と たり、内燃機関装置の制御方法の形態とし もよい。

 ここで、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 について説明する。実施例では、エンジン2 2が「内燃機関」に相当し、EGR管152やEGRバル 154が「排気供給手段」に相当し、冷却水温Tw を検出する水温センサ142が「温度検出手段」 に相当し、エンジン22の要求パワーPe*を設定 る図3の駆動制御ルーチンのステップS110の 理を実行するハイブリッド用電子制御ユニ ト70が「目標パワー設定手段」に相当し、冷 却水温TwとEGR実行フラグFとにより実行用動作 ラインLxを設定する図3の駆動制御ルーチンの ステップS120,S130,S180,S190の処理を実行するハ ブリッド用電子制御ユニット70が「実行用関 係設定手段」に相当し、要求パワーPe*と実行 用動作ラインLxとに基づく目標回転数Ne*と目 トルクTe*とを設定し送信する図3の駆動制御 ルーチンのステップS140,S170の処理を実行する ハイブリッド用電子制御ユニット70とEGR実行 ラグFが値1のときにはEGRを実行し受信した 標回転数Ne*と目標トルクTe*とでエンジン22を 制御するエンジンECU24とが「制御手段」に相 する。また、モータMG2が「電動機」に相当 、動力分配統合機構30とモータMG1とが「電 動力入出力手段」に相当し、バッテリ50が「 蓄電手段」に相当し、対ロータ電動機230も「 電力動力入出力手段」に相当する。ここで、 「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油 などの炭化水素系の燃料により動力を出力す る内燃機関に限定されるもので
はなく、水素エンジンなど如何なるタイプの 内燃機関であっても構わない。「排気供給手 段」としては、EGR管152やEGRバルブ154に限定さ れるものではなく、前記内燃機関の排気を該 内燃機関の吸気系に供給する排気供給を行な うものであれば如何なるものとしても構わな い。「実行用関係設定手段」としては、冷却 水温TwとEGR実行フラグFとにより実行用動作ラ インLxを設定するハイブリッド用電子制御ユ ット70に限定されるものではなく、前記内 機関の回転数とトルクとの関係としての第1 関係が実行用関係として設定されていると に前記検出された冷却水の温度が前記第1の 温度以上で前記排気供給手段による排気供給 が実行されたときには前記第1の関係よりト クが小さい第2の関係を実行用関係として設 し、前記第2の関係が実行用関係として設定 されているときに前記検出された冷却水の温 度が前記第1の温度より低い第2の温度未満に ったときには前記第1の関係を実行用関係と して設定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、ハイ ブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU2 4との組み合わせに限定されるものではなく 一の電子制御ユニットにより構成されるな としてもよい。また、「制御手段」として 、EGR実行フラグFが値1のときにはEGRを実行し 要求パワーPe*と実行用動作ラインLxとに基づ 目標回転数Ne*と目標トルクTe*とでエンジン2 2を制御するものに限定されるものではなく 必要に応じた前記排気供給手段による排気 給を伴って前記設定された実行用関係によ 前記内燃機関から前記設定された目標パワ が出力されるよう該内燃機関と前記排気供 手段とを制御するものであれば如何なるも としても構わない。また、「電動機」とし は、同期発電電動機として構成されたモー MG2に限定されるものではなく、誘導電動機 ど、駆動軸に動力を入出力可能なものであ ば如何なるタイプの電動機であっても構わ い。「電力動力入出力手段」としては、動 分配統合機構30とモータMG1とを組み合わせた ものや対ロータ電動機230に限定されるされる ものではなく、車軸に連結された駆動軸に接 続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能 に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と 動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力 軸とに動力を入出力可能なものであれば如何 なるものとしても構わない。「蓄電手段」と しては、二次電池としてのバッテリ50に限定 れるものではなく、キャパシタなど、電力 力入出力手段とや電動機と電力のやりとり 可能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、本発明を実施するための最良の形 について実施例を用いて説明したが、本発 はこうした実施例に何等限定されるもので なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に いて、種々なる形態で実施し得ることは勿 である。

 本発明は、内燃機関装置の製造産業など 利用可能である。