JP2024118754A - Vehicle control device - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンの空燃比を閾値以上にしてエンジンを運転した場合に車両の要求出力を実現する。【解決手段】制御装置90は、エンジン20の空燃比を閾値以上としてエンジン20を運転させるにあたり、空燃比の制限のないエンジンの運転条件下で車両10の要求出力が得られるようにエンジン20の要求出力の基本値であるエンジン基本値及びMG40の要求出力の基本値である電動機基本値を算出する基本処理と、エンジン20を目標空燃比で運転したときにエンジン20が実現できる出力の最大値よりもエンジン基本値が大きい場合、エンジン20の要求出力をエンジン基本値から前記最大値以下のエンジン補正値へと減少させ、エンジン20の要求出力を減少させた分だけ、MG40の要求出力を電動機基本値から電動機補正値へと増加させる変更処理と、を実行する。【選択図】図1[Problem] To realize the required output of a vehicle when the engine is operated with the air-fuel ratio of the engine at or above a threshold value. [Solution] When operating the engine 20 with the air-fuel ratio of the engine 20 at or above a threshold value, a control device 90 executes a basic process of calculating an engine basic value, which is a basic value of the required output of the engine 20, and an electric motor basic value, which is a basic value of the required output of the MG 40, so that the required output of the vehicle 10 can be obtained under engine operating conditions without air-fuel ratio restrictions, and a modification process of reducing the required output of the engine 20 from the engine basic value to an engine correction value that is equal to or less than the maximum output that the engine 20 can achieve when the engine 20 is operated at a target air-fuel ratio, and increasing the required output of the MG 40 from the electric motor basic value to the electric motor correction value by the amount of the reduction in the required output of the engine 20. [Selected Figure] FIG.
Description
この発明は、車両の制御装置に関する。 This invention relates to a vehicle control device.
特許文献1に開示されている車両は、エンジンと、第1電動機と、トルクコンバータと、第2電動機と、駆動輪と、制御装置と、を備えている。第1電動機と、トルクコンバータと、第2電動機とは、この順番でエンジンから駆動輪へと至る動力伝達経路上に並んでいる。制御装置は、車両を走行させる上でエンジンが担うべき出力をエンジンの要求出力として算出する。そして、制御装置は、このエンジンの要求トルクを満たす動作点、すなわちエンジンのトルクと回転数との組み合わせを定める。また、制御装置は、第1電動機のトルクと第2電動機のトルクとを調整することで、第1電動機と、トルクコンバータと、第2電動機とを、全体として無段変速機として機能させる。
The vehicle disclosed in
特許文献1のような車両において、水素を燃料としたエンジンを採用することがある。水素を燃料とするエンジンでは、水素を含む混合気を気筒内で燃焼させることに起因して気筒内で水が発生する。そのため、エンジン内に過剰の水が滞留することを防ぐという観点では、気筒内での水の発生量を抑制する必要がある。そして、気筒内での水の発生量を抑制する上では、気筒内の空燃比を所定値以上に制限することが考えられる。しかし、空燃比にそうした制限を課すと、エンジンの出力が制限される。それに伴い、エンジンの要求出力を満たすことができないおそれがある。
Vehicles such as that described in
上記課題を解決するための車両の制御装置は、水素を燃料とするエンジンと、前記エンジンから駆動輪へと至る動力伝達経路上に位置している電動機と、を備え、前記エンジンの出力と前記電動機の出力との和が前記駆動輪へ伝達されるように構成された車両を制御対象とし、前記エンジンの空燃比を予め定められた閾値以上として前記エンジンを運転させるリーン燃焼制御を実行可能であり、前記リーン燃焼制御の実行中、前記エンジンの目標空燃比を前記閾値以上の値に設定する設定処理と、空燃比の制限のない予め定められた前記エンジンの運転条件下で、前記車両の要求出力が得られるように前記エンジンの要求出力の基本値であるエンジン基本値及び前記電動機の要求出力の基本値である電動機基本値を算出する基本処理と、前記エンジンを前記目標空燃比で運転したときに前記エンジンが実現できる出力の最大値よりも前記エンジン基本値が大きい場合、前記エンジンの要求出力を、前記エンジン基本値から前記最大値以下のエンジン補正値へと減少させ、且つ前記電動機の要求出力を、前記電動機基本値から前記減少させた分の絶対値と同じ値だけ増加させた電動機補正値へと変更する変更処理と、を実行する。 A vehicle control device for solving the above problem has as its control object a vehicle that is equipped with an engine that uses hydrogen as fuel and an electric motor located on a power transmission path extending from the engine to drive wheels, and is configured so that the sum of the output of the engine and the output of the electric motor is transmitted to the drive wheels, and is capable of executing lean combustion control for operating the engine with an air-fuel ratio of the engine equal to or greater than a predetermined threshold value, and during execution of the lean combustion control, includes a setting process for setting a target air-fuel ratio of the engine to a value equal to or greater than the threshold value, and a setting process for setting a target air-fuel ratio of the engine to a value equal to or greater than the threshold value under predetermined operating conditions of the engine without restrictions on the air-fuel ratio. A basic process is executed to calculate an engine basic value, which is the basic value of the required output of the engine, and an electric motor basic value, which is the basic value of the required output of the electric motor, so that the required output of the vehicle is obtained, and if the engine basic value is greater than the maximum value of the output that the engine can achieve when the engine is operated at the target air-fuel ratio, a change process is executed to reduce the required output of the engine from the engine basic value to an engine correction value that is equal to or less than the maximum value, and to change the required output of the electric motor to an electric motor correction value that is increased from the electric motor basic value by a value equal to the absolute value of the decrease.
上記構成では、エンジンの空燃比を閾値以上にしてエンジンを運転した場合でも、車両の要求出力を実現できる。 With the above configuration, the vehicle's required output can be achieved even when the engine is operated with an air-fuel ratio equal to or higher than the threshold value.
以下、車両の制御装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に示すように、車両10は、エンジン20と、モータジェネレータ(以下、MG40と記す。)と、クラッチ機構30と、変速ユニット50と、ディファレンシャル71と、駆動輪11と、を備えている。
One embodiment of a vehicle control device will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a
エンジン20は、車両10の駆動源である。エンジン20は、クランク軸24を備えている。エンジン20の詳細は後述する。MG40は、車両10の駆動源である。MG40は、電動機及び発電機の双方の機能を有する。MG40は、ロータ42と一体回転する出力軸43を備えている。MG40は、電動機の一例である。クラッチ機構30は、クランク軸24とMG40の出力軸43との間に介在している。クラッチ機構30は、図示しない油圧機構からの油圧に応じて、クランク軸24と出力軸43とを接続する接続状態になったり、これらを切り離した切断状態になったりする。
The
変速ユニット50は、トルクコンバータ51と、変速機構56と、を備えている。トルクコンバータ51は、ポンプ翼車52と、タービン翼車53と、ロックアップクラッチ54と、を備えている。トルクコンバータ51は、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手である。ポンプ翼車52は、MG40の出力軸43と一体回転する。タービン翼車53は、変速機構56の入力軸57と一体回転する。ロックアップクラッチ54は、油圧機構からの油圧に応じてポンプ翼車52とタービン翼車53とを直結する。本実施形態において、ロックアップクラッチ54は、車両10の走行中は、上記の両翼車を常時直結しているものとする。変速機構56は、ギアの切り替えにより変速比が多段階に切り替わる有段式である。変速機構56は、現状で選択している変速段に応じて、当該変速機構56における入力軸57の回転運動を変速して出力軸58から出力する。なお、変速比は、出力軸58が1回転する際に入力軸57が回転する回数を示す比である。出力軸58は、ディファレンシャル71を介して左右の駆動輪11に接続している。
The
以上のように、車両10の駆動系では、エンジン20から駆動輪11へと至る動力伝達経路上にMG40が位置している。この駆動系では、クラッチ機構30が接続状態にある場合、エンジン20の出力と、MG40の出力との和が駆動輪11へ伝達される。
As described above, in the drive system of the
車両10は、バッテリ81と、インバータ82と、を備えている。バッテリ81は、インバータ82を介してMG40と電気的に接続している。バッテリ81は、MG40に電力を供給したりMG40が発電した電力を蓄えたりする。インバータ82は、直流交流の変換を行う。なお、MG40が電動機として機能する場合、MG40のトルク(以下、モータトルクと記す。)は正の値となる。MG40が発電機として機能する場合、モータトルクは負の値となる。
The
エンジン20について詳述する。エンジン20は、複数の気筒21と、複数の噴射弁22と、複数の点火プラグ23と、上記クランク軸24と、を備えている。気筒21は、燃料と吸気との混合気を燃焼させるための空間である。噴射弁22は、気筒21毎に設けられている。噴射弁22は、エンジン20の燃料として水素を噴射する。例えば、噴射弁22は、気筒21内に水素を直接噴射する。点火プラグ23は、気筒21毎に設けられている。点火プラグ23は、気筒21内の混合気に点火を行う。クランク軸24は、複数の気筒21内での混合気の燃焼によって生じた動力で回転する。
The
エンジン20は、吸気通路25と、スロットルバルブ26と、を備えている。吸気通路25は、各気筒21に吸気を導入するための通路である。吸気通路25は、各気筒21に接続している。スロットルバルブ26は、吸気通路25の途中に位置している。スロットルバルブ26は、開度調整が可能である。スロットルバルブ26の開度に応じて、吸気通路25における吸気の流量が変わる。
The
エンジン20は、排気通路27と、触媒28と、を備えている。排気通路27は、各気筒21から排気を排出するための通路である。排気通路27は、各気筒21に接続している。触媒28は、排気通路27の途中に位置している。触媒28は、排気通路27を流れる排気に含まれるNOxを浄化する。
The
車両10は、各種のセンサを備えている。各種のセンサは、クランク角センサ101、温度センサ102、エアフローメータ103、大気圧センサ104、アクセルセンサ105、車速センサ106、及びバッテリセンサ107を含んでいる。クランク角センサ101は、クランク軸24の回転角を検出する。エアフローメータ103は、吸気通路25における吸気の流量を検出する。温度センサ102は、触媒28の温度Tを検出する。これら3つのセンサ101~103は、エンジン20の一部を構成している。大気圧センサ104は、大気圧Pを検出する。アクセルセンサ105は、車両10の運転者によるアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ACを検出する。車速センサ106は、車両10の走行速度である車速Vを検出する。バッテリセンサ107は、バッテリ81の温度、電圧、及び電流といったバッテリ情報を検出する。各センサは、自身が検出した情報に応じた信号を後述の制御装置90に繰り返し出力する。
The
車両10は、車両10の走行モードを選択する際に運転者が操作する操作部15を備えている。操作部15は、運転者が選択した走行モードに対応する信号を後述の制御装置90に出力する。なお、車両10の走行モードには、予め用意されているノーマルモードとスポーツモードとがある。スポーツモードは、運転者がアクセルペダルを操作した際における車両10の加速の応答性を、ノーマルモードが選択されている場合よりも高くするモードである。
The
車両10は、制御装置90を備えている。制御装置90は、CPU91と、メモリ92と、を備えている。メモリ92は、CPU91が実行するべき処理が記述された各種のプログラム、及びプログラムの実行に際して必要な各種のデータを予め記憶している。CPU91は、各種センサから受信する信号に基づいて必要なパラメータを逐次算出する。例えば、CPU91は、クランク軸24の回転角に基づいて、クランク軸24の回転数であるエンジン回転数を算出する。また、CPU91は、バッテリ情報に基づいて、バッテリ81の満充電容量に対する残容量の比率である充電率Gを算出する。CPU91は、操作部15や各種センサから受信する信号、そこから算出した情報などに基づいて、エンジン20、MG40、変速ユニット50、クラッチ機構30などを制御する。例えば、CPU91は、アクセル開度ACと車速Vとに基づいて変速機構56の変速段を切り替える。
The
CPU91は、車両10にハイブリッド走行又はバッテリ走行を行わせることができる。CPU91は、車両10にハイブリッド走行を行わせる場合、クラッチ機構30を接続状態にした上でエンジン20とMG40とを制御する。CPU91は、車両10にバッテリ走行を行わせる場合、クラッチ機構30を切断状態にした上でMG40を制御する。
The
車両10にハイブリッド走行を行わせる場合にCPU91が行う処理について詳述する。CPU91は、車両10にハイブリッド走行を行わせる場合、通常制御又はリーン燃焼制御を行う。CPU91は、エンジン20の運転状態などに応じて、これらのいずれの制御を行うかを選択する。CPU91は、例えば気筒21内での水の発生を抑制する要求があるといった特定条件が成立している場合にはリーン燃焼制御を選択し、そうでない場合には通常制御を選択する。通常制御は、空燃比λに制限を課さずにエンジン20を運転させる制御である。リーン燃焼制御は、エンジン20の空燃比λを予め定められた許容範囲λR内の値としてエンジン20を運転させる制御である。許容範囲λRの下限閾値λR1は、理論空燃比よりも大きい値、すなわち理論空燃比よりもリーン側の値である。したがって、リーン燃焼制御を行う場合、エンジン20の燃焼は、理論空燃比よりもリーン側の空燃比λでのリーン燃焼となる。下限閾値λR1は、気筒21内での水の発生量を許容値以下に抑えられる値として、例えば実験などで予め定められている。エンジン20でリーン燃焼を行う場合、エンジン20の出力は小さくなる。この点を踏まえ、許容範囲λRの上限閾値λR2は、リーン燃焼を行った場合でも、ある程度のエンジン20の出力を確保できる値として、例えば実験などで予め定められている。なお、CPU91は、燃料噴射量や吸気の流量に基づいてエンジン20に滞留している水の量を推定できる。CPU91は、そうした水の量が予め定められた基準値を超えている場合に、水の発生を抑制する要求があると判断する。
The process performed by the
CPU91は、特定条件が成立している場合、リーン燃焼制御を所定の制御周期で繰り返す。以下、リーン燃焼制御の一連の過程を説明する。図2に示すように、CPU91は、リーン燃焼制御を開始すると、先ずステップS10の処理を実行する。ステップS10において、CPU91は、車両10の駆動に要求される出力(以下、車両10の要求出力Yと記す。)を算出する。CPU91は、車速V、アクセル開度AC、及びバッテリ81の充電率Gなどに基づいて、車両10の要求出力Yを算出する。制御装置90は、アクセル開度ACが大きいほど、車両10の要求出力Yを大きな値として算出する。CPU91は、車両10の要求出力Yを算出すると、処理をステップS20に進める。なお、周知のとおり、出力は、回転数とトルクとの積を表すパラメータである。
When a specific condition is satisfied, the
ステップS20において、CPU91は、エンジン基本値E1及び電動機基本値M1を算出する。エンジン基本値E1は、エンジン20の要求出力EYの基本値である。電動機基本値M1は、MG40の要求出力MYの基本値である。CPU91は、エンジン基本値E1及び電動機基本値M1を算出するにあたり、ステップS10で算出した車両10の要求出力Yをエンジン基本値E1と電動機基本値M1とに振り分ける。ここで、エンジントルクとモータトルクとの和をシステムトルクと呼称する。また、エンジン回転数をシステム回転数と呼称する。なお、ハイブリッド走行中にあっては、エンジン回転数と、MG40の出力軸43の回転数(以下、モータ回転数と記す。)は同じである。CPU91は、例えば次のようにして車両10の要求出力Yをエンジン基本値E1と電動機基本値M1とに振り分ける。CPU91は、車両10の要求出力Yを満たすシステムトルクとシステム回転数との組み合わせのうち、現時点で選択している変速段に対応する組み合わせを基準動作点として算出する。CPU91は、基準動作点を算出する際、例えば図3に示すような第1マップを利用する。第1マップには、システム回転数をX軸、システムトルクをY軸とした直交座標において、変速段毎の動作線と、複数の等出力線と、が表されている。なお、図3では、2つの動作線と、2つの等出力線とを例示している。動作線は、特定の変速段におけるシステム回転数とシステムトルクとの関係を示したものである。図3の実線で示すように、動作線は、システム回転数が高いほどシステムトルクが大きくなるという特徴をもっている。図3の一点鎖線で示すように、等出力線は反比例曲線になっている。CPU91は、第1マップを利用して、ステップS10で算出した要求出力Yに対応する等出力線と、現時点で選択している変速段に対応する動作線との交点Wを特定する。そして、CPU91は、この交点Wにおけるシステム回転数とシステムトルクとの組み合わせを基準動作点として算出する。CPU91は、基準動作点を算出すると、基準動作点のシステムトルクを、要求エンジントルクと要求MGトルクとに振り分ける。このときCPU91は、エンジン20の空燃比λを制限せずに、次のような値を要求エンジントルクに設定する。すなわち、CPU91は、基準動作点のシステム回転数においてエンジン20の燃費が最良になるエンジントルクを要求エンジントルクに設定する。そして、CPU91は、システムトルクから要求エンジントルクを減じた値を要求MGトルクに設定する。要求MGトルクが負になることもある。CPU91は、このようにして振り分けたトルク分配を、バッテリ81の充電率Gを考慮して再調整することもある。例えば、バッテリ81の充電要求に対してMG40の発電量が足りない場合がそうしたケースに相当する。トルク分配の再調整に伴い、要求エンジントルクが、基準動作点のシステム回転数において燃費が最良となる値から多少ずれることもある。以上のような処理を通じて得られる情報を基に、CPU91は、エンジン20とMG40のそれぞれについての基本動作点を設定する。すなわち、CPU91は、エンジン20の基本動作点として、要求エンジントルクと、基準動作点のシステム回転数と、の組み合わせを設定する。また、CPU91は、MG40の基本動作点として、要求MGトルクと、基準動作点のシステム回転数と、の組み合わせを設定する。
In step S20, the
CPU91は、エンジン20とMG40の各基本動作点を算出すると、エンジン基本値E1と電動機基本値M1とを算出する。すなわち、CPU91は、エンジン20の基本動作点となっているエンジン回転数とエンジントルクとの積をエンジン基本値E1とする。また、CPU91は、MG40の基本動作点となっているモータ回転数とモータトルクとの積を電動機基本値M1とする。CPU91は、エンジン基本値E1を算出すると、このエンジン基本値E1を暫定的にエンジン20の要求出力EYに設定する。また、CPU91は、電動機基本値M1を算出すると、この電動機基本値M1を暫定的にMG40の要求出力MYに設定する。この後、図2に示すように、CPU91は、処理をステップS30に進める。なお、ステップS20の処理は基本処理である。上記のとおり、この基本処理では、エンジン基本値E1及び電動機基本値M1を算出する上でのエンジン20の運転条件として、燃費が最良又はそれに近いという条件が予め定められている。そして、CPU91は、空燃比制限がなく且つエンジン20の燃費が最良になる運転条件下で車両10の要求出力Yが得られるように、エンジン基本値E1と電動機基本値M1とを算出する。「燃費が最良」とは、単位燃料量当たりのエンジン20のトルクが最大となる状態である。
When the
さて、ステップS30において、CPU91は、エンジン20の目標空燃比λSを算出する。CPU91は、目標空燃比λSを算出するにあたり、先ず空燃比基準値λBを算出する。CPU91は、上記の許容範囲λR内の値を空燃比基準値λBとして算出する。CPU91は、エンジン20における水の削減目標やエミッションなどを考慮して、空燃比基準値λBを算出する。CPU91は、空燃比基準値λBを算出すると、次の(式1)を用いてこの空燃比基準値λBを補正する。そして、CPU91は、補正後の値を目標空燃比λSとする。
Now, in step S30, the
(式1)λS=λB×α1×α2×α3×α4
CPU91は、(式1)における各係数α1~α4に次のような正の値を適用する。CPU91は、アクセル開度ACの増大速度が大きいほど第1係数α1を小さい値とする。すなわち、CPU91は、アクセル開度ACの増大速度が大きいほど目標空燃比λSを小さい値に設定する。CPU91は、スポーツモードが選択されている場合には、ノーマルモードが選択されている場合に比べて、第2係数α2を小さい値とする。すなわち、CPU91は、スポーツモードが選択されている場合には、ノーマルモードが選択されている場合に比べて、目標空燃比λSを小さい値に設定する。CPU91は、大気圧Pが低いほど第3係数α3を小さい値とする。すなわち、CPU91は、大気圧Pが低いほど目標空燃比λSを小さい値に設定する。CPU91は、触媒28の温度Tが高いほど第4係数α4を小さい値とする。すなわち、CPU91は、触媒28の温度Tが高いほど目標空燃比λSを小さい値に設定する。CPU91は、例えば触媒28の温度Tなど、各係数に係るパラメータに関して、その最新の情報を基に各係数を設定する。なお、CPU91は、(式1)を用いて算出した目標空燃比λSが上記許容範囲λRの下限閾値λR1よりも小さい場合、目標空燃比λSを、(式1)で算出した値から下限閾値λR1に置き換える。CPU91は、(式1)を用いて算出した目標空燃比λSが許容範囲λRの上限閾値λR2よりも大きい場合、目標空燃比λSを、(式1)で算出した値から上限閾値λR2に置き換える。このようにして目標空燃比λSを算出することで、CPU91は、目標空燃比λSを許容範囲λR内の値に設定する。CPU91は、目標空燃比λSを算出すると、処理をステップS40に進める。なお、ステップS30の処理は、設定処理である。
(Formula 1) λS=λB×α1×α2×α3×α4
The
ステップS40において、CPU91は、ステップS30で算出した目標空燃比λSでエンジン20を運転したときにエンジン20が実現できる出力の最大値である最大出力EQを算出する。このステップS40の処理の前提として、図4に示す第2マップについて説明する。第2マップには、エンジン回転数をX軸、エンジントルクをY軸とした直交座標において、空燃比λ毎の運転線と、複数の等出力線と、が表されている。図4では、運転線を実線で、等出力線を一点鎖線で示している。運転線は、空燃比λを一定としてエンジン20を運転させたときのエンジン回転数とエンジントルクとの関係を示している。図4に例示する4つの空燃比λは、「理論空燃比<第1空燃比λ1<第2空燃比λ2<第3空燃比λ3<第4空燃比λ4」という関係にある。また、図4に例示する3つの等出力線は、「第1出力L1<第2出力L2<第3出力L3」という関係にある。図4に示すように、ある特定のエンジン回転数についてみると、空燃比λが大きいほど、つまり空燃比λがリーンになるほど、エンジントルクは小さくなっている。このこととの関連で、エンジン20が実現できる出力の最大値は、空燃比λが大きいほど小さくなっている。さて、ステップS40において、CPU91は、上記の最大出力EQを算出するにあたり、例えば図4に示す第2マップを利用する。すなわち、CPU91は、目標空燃比λSに対応する運転線を特定するとともに、この運転線上においてエンジン20の出力の最大値を最大出力EQとして算出する。図2に示すように、CPU91は、最大出力EQを算出すると、処理をステップS50に進める。
In step S40, the
ステップS50において、CPU91は、ステップS20で算出したエンジン基本値E1が、ステップS40で算出した最大出力EQよりも大きいか否かを判定する。CPU91は、エンジン基本値E1が最大出力EQ以下の場合(ステップS50:NO)、処理をステップS80に進める。一方、CPU91は、エンジン基本値E1が最大出力EQよりも大きい場合(ステップS50:YES)、処理をステップS60に進める。
In step S50, the
ステップS60において、CPU91は、エンジン補正値E2を算出する。具体的には、CPU91は、目標空燃比λSで実現できるエンジン20の出力のうち、エンジン20の燃費が最良になる値をエンジン補正値E2として算出する。なお、図4では図示を省略したが、例えば第2マップには、図5に二点鎖線で例示するような等燃費線も示されている。等燃費線は、燃費が最も良い点を中心にした同心円状の分布になっている。なお、図5に示す等燃費線の分布は一例であり、必ずしも実際のものとは一致しない。CPU91は、こうしたマップにおいて、例えば次のようにエンジン補正値E2を特定する。すなわち、CPU91は、図5に実線で示す目標空燃比λSに対応する運転線上において、燃費が最良になるエンジントルクとエンジン回転数との組み合わせであって、且つ規定条件を満たす組み合わせを補正動作点WBとして特定する。規定条件は、エンジントルクとエンジン回転数との積が、ステップS40で算出した最大出力EQ以下になることである。CPU91は、補正動作点WBを特定すると、補正動作点WBにおけるエンジントルクとエンジン回転数との積をエンジン補正値E2として算出する。CPU91は、エンジン補正値E2を算出すると、このエンジン補正値E2をエンジン20の要求出力EYとして設定し直す。すなわち、図4の矢印Nで例示すように、CPU91は、エンジン基本値E1からエンジン補正値E2へとエンジン20の要求出力EYを減少させる。CPU91は、基本動作点WAから補正動作点WBへと、エンジン20の要求出力EYに対応する動作点を変更することになる。図2に示すように、CPU91は、以上の処理を行うと、処理をステップS70に進める。なお、ステップS60に関して、CPU91は、バッテリ81の充電率Gに余裕がない場合、後述の電動機補正値M2が現状の充電率Gで実現可能な値になるようにエンジン補正値E2を調整する。この場合でも、CPU91は、目標空燃比λSで実現できる出力をエンジン補正値E2とする。すなわち、CPU91は、エンジン補正値E2をステップS40で算出した最大出力EQ以下の値とする。こうした調整に伴い、エンジン補正値E2が、目標空燃比λSで実現できるエンジン20の出力のうち、燃費が最良となる値から多少ずれることもある。
In step S60, the
ステップS70において、CPU91は、電動機補正値M2を算出する。具体的には、CPU91は、ステップS20で算出したエンジン基本値E1から、ステップS60で算出したエンジン補正値E2を減じた値を、差分値ΔEとして算出する。そして、CPU91は、この差分値ΔEを、ステップS20で算出した電動機基本値M1に加算する。そして、CPU91は、得られた値を電動機補正値M2とする。このように、電動機補正値M2は、差分値ΔEの分だけ電動機基本値M1に対して増加した値である。CPU91は、電動機補正値M2を算出すると、この電動機補正値M2をMG40の要求出力MYとして設定し直す。すなわち、CPU91は、電動機基本値M1から電動機補正値M2へとMG40の要求出力MYを変更する。CPU91は、MG40の要求出力MYを設定すると、この要求出力MYを満たすモータ回転数とモータトルクとの組み合わせを、MG40の補正動作点として算出する。この補正動作点のモータ回転数は、エンジン20の補正動作点のエンジン回転数と同じである。また、MG40の要求出力MYを補正動作点のモータ回転数で除した値が、補正動作点のモータトルクである。CPU91は、以上の処理を行うと、処理をステップS80に進める。なお、ステップS60及びS70の処理は、変更処理である。
In step S70, the
ステップS80において、CPU91は、現時点で設定されているエンジン20の要求出力EYに基づいてエンジン20を制御する。CPU91は、ステップS60及びS70の処理をスキップしてステップS80に至った場合には、エンジン20の基本動作点でエンジン20を制御する。一方、CPU91は、ステップS60及びS70の処理を経てステップS80に至った場合には、エンジン20の補正動作点でエンジン20を制御する。いずれの場合も、CPU91は、目標空燃比λSを実現できるように燃料噴射量などを調整しつつエンジン20を制御する。CPU91は、エンジン20を制御するのと並行して、MG40の要求出力MYに基づいてMG40を制御する。CPU91は、エンジン20を基本動作点で制御する場合にはMG40をその基本動作点で制御する。CPU91は、エンジン20を補正動作点で制御する場合にはMG40をその補正動作点で制御する。CPU91は、予め定められた一定期間にわたってステップS80の処理を実行すると、リーン燃焼制御の一連の処理を一旦終了する。そして、CPU91は、ステップS10の処理を再度実行する。
In step S80, the
本実施形態は、以下のような効果を奏する。
(1)CPU91は、エンジン20の空燃比λを下限閾値λR1以上の目標空燃比λSにしてエンジン20を運転したと仮定したときにエンジン基本値E1を実現できない場合、エンジン20の要求出力EYをエンジン基本値E1からエンジン補正値E2へと減少させる。そしてその分、MG40の要求出力MYを電動機基本値M1から電動機補正値M2へと増加させる。このようにしてエンジン20の要求出力EY及びMG40の要求出力MYの双方を変更することで、リーン燃焼制御の実行中であっても車両10の要求出力Yを実現できる。
This embodiment provides the following advantages.
(1) When the
(2)エンジン20の空燃比λを下限閾値λR1以上に制限しているリーン燃焼制御では、エンジン20のトルクひいては出力が小さくなりがちである。エンジン20とMG40との双方で車両10の出力を賄うとはいえ、ユーザが加速を要求するときなどでは、エンジン20の出力を極力大きくすることが好ましい。そこで、CPU91は、アクセル開度ACの増大速度が大きい場合には目標空燃比λSを小さくする。これに伴い、アクセル開度ACの増大速度が大きい場合にはエンジン20の要求出力EYを大きな値に設定できる。そしてそれにより、車両10の加速の応答性が高くなる。したがって、上記構成では、リーン燃焼制御の実行中であっても、ユーザの要求に応じた加速を実現できる。
(2) In lean burn control, which limits the air-fuel ratio λ of the
(3)CPU91は、スポーツモードが選択されている場合、ノーマルモードが選択されている場合に比べて目標空燃比λSを小さくする。したがって、上記アクセル開度ACとの関連で説明したのと同様、スポーツモードでは、車両10の加速の応答性が高くなる。このように、上記構成では、リーン燃焼制御の実行中であっても、ユーザが選択する走行モードに応じた加速の応答性を実現できる。
(3) When the sports mode is selected, the
(4)大気圧Pが低いと、大気に含まれる酸素量が少なくなることとの関連でエンジン20の出力が小さくなる。そこで、CPU91は、大気圧Pが低い場合には目標空燃比λSを小さくする。これにより、大気圧Pが低い環境下でリーン燃焼制御を実行する場合であっても、エンジン20の要求出力EYを極力大きく設定できる。
(4) When the atmospheric pressure P is low, the amount of oxygen contained in the air is reduced, and this reduces the output of the
(5)リーン燃焼制御を行うような、ある程度リーンの度合いが大きい空燃比λの範囲では、空燃比λを小さくするとNOxの生成量が多くなる傾向にある。この点を踏まえ、CPU91は、触媒28の温度Tが高くて触媒28による排気の浄化性能が高いときに目標空燃比λSを小さく設定する。このことで、エミッションの悪化を抑えつつエンジン20の要求出力EYを極力大きく設定できる。
(5) In the range of the air-fuel ratio λ where the degree of leanness is relatively large, such as when lean burn control is performed, reducing the air-fuel ratio λ tends to increase the amount of NOx generated. In light of this, the
なお、上記実施形態は、以下のように変更することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせることができる。
・エンジン基本値E1を算出する上で仮定するエンジンの運転条件は、燃費が最良になることに限らない。例えば、車両10の加速の応答性やエミッションを考慮した運転条件を予め定めておいてもよい。車両10の走行状況などに応じて、仮定する運転条件を変更してもよい。
The above embodiment can be modified as follows: The above embodiment and the following modified examples can be combined with each other to the extent that no technical contradiction occurs.
The engine operating conditions assumed for calculating the engine basic value E1 are not limited to those that provide the best fuel economy. For example, operating conditions that take into account the acceleration response and emissions of the
・エンジン基本値E1及び電動機基本値M1の算出手法は、上記実施形態の例に限らない。空燃比の制限のないエンジン20の運転条件下で車両10の要求出力Yが得られるようにエンジン基本値E1及び電動機基本値M1を算出できるものであればよい。
- The method of calculating the engine basic value E1 and the electric motor basic value M1 is not limited to the example of the above embodiment. It is sufficient if the engine basic value E1 and the electric motor basic value M1 can be calculated so that the required output Y of the
・エンジン補正値E2を算出する上で、燃費が最良にすることは必須ではない。他の要件を考慮してエンジン補正値E2を算出してもよい。エンジン補正値E2は、エンジン20を目標空燃比λSで運転したときにエンジン20が実現できる出力の最大値である最大出力EQ以下の値であればよい。
- Optimizing fuel efficiency is not essential when calculating the engine correction value E2. The engine correction value E2 may be calculated taking other factors into consideration. The engine correction value E2 may be a value equal to or less than the maximum output EQ, which is the maximum value of the output that the
・エンジン補正値E2及び電動機補正値M2の算出手法は、上記実施形態の例に限らない。最大出力EQ以下の値としてエンジン補正値E2を算出するとともに、エンジン基本値E1からエンジン補正値E2へと減少させた分の絶対値と同じ値だけ電動機基本値M1から増加させた電動機補正値M2を算出できればよい。 - The method of calculating the engine correction value E2 and the motor correction value M2 is not limited to the example of the above embodiment. It is sufficient to calculate the engine correction value E2 as a value equal to or less than the maximum output EQ, and to calculate the motor correction value M2 by increasing the motor base value M1 by the same value as the absolute value of the reduction from the engine base value E1 to the engine correction value E2.
・第1係数α1の定め方は、上記実施形態の例に限らない。アクセル開度ACの増大速度が第1速度の場合、アクセル開度ACの増大速度が第1速度よりも小さい第2速度の場合に比べて、目標空燃比λSを小さい値に設定できるように第1係数α1が定めてあれば、上記(2)の効果を享受できる。 - The method of determining the first coefficient α1 is not limited to the example of the above embodiment. If the first coefficient α1 is determined so that the target air-fuel ratio λS can be set to a smaller value when the rate of increase of the accelerator opening AC is a first speed, compared to when the rate of increase of the accelerator opening AC is a second speed that is smaller than the first speed, the effect of (2) above can be achieved.
・第3係数α3の定め方は、上記実施形態の例に限らない。大気圧Pが第1気圧の場合、大気圧Pが第1気圧よりも高い第2気圧である場合に比べて、目標空燃比λSを小さい値に設定できるように第3係数α3が定めてあれば、上記(4)の効果を享受できる。 - The method of determining the third coefficient α3 is not limited to the example of the above embodiment. When the atmospheric pressure P is a first pressure, the effect of (4) above can be obtained if the third coefficient α3 is determined so that the target air-fuel ratio λS can be set to a smaller value compared to when the atmospheric pressure P is a second pressure higher than the first pressure.
・第4係数α4の定め方は、上記実施形態の例に限らない。触媒28の温度Tが第1温度の場合、当該温度Tが第1温度よりも小さい第2温度である場合に比べて、目標空燃比λSを小さい値に設定できるように第4係数α4が定めてあれば、上記(5)の効果を享受できる。
The method of determining the fourth coefficient α4 is not limited to the example of the above embodiment. If the fourth coefficient α4 is determined so that the target air-fuel ratio λS can be set to a smaller value when the temperature T of the
・目標空燃比λSの算出方法は、上記実施形態の例に限らない。アクセル開度AC、大気圧P、触媒の温度T、及び車両10の走行モードのうちの一部のパラメータのみに基づいて目標空燃比λSを算出してもよい。例えば、空燃比基準値λBと第1係数α1との積、空燃比基準値λBと第2係数α2との積、空燃比基準値λBと第3係数α3との積、及び空燃比基準値λBと第4係数α4との積の中から1つを選択し、選択した値を目標空燃比λSとして算出してもよい。アクセル開度AC、大気圧P、触媒の温度T、及び車両10の走行モードのいずれとも関係なく目標空燃比λSを設定してもよい。目標空燃比λSは、許容範囲λR内の値に設定してあればよい。
- The method of calculating the target air-fuel ratio λS is not limited to the example of the above embodiment. The target air-fuel ratio λS may be calculated based on only some of the parameters of the accelerator opening AC, atmospheric pressure P, catalyst temperature T, and the driving mode of the
・下限閾値λR1の定め方は、上記実施形態の例に限らない。下限閾値λR1は、エンジン20での水の発生量を抑えるなど、実現したい要求に合わせて適宜定めてよい。
・上限閾値λR2の定め方は、上記実施形態の例に限らない。さらにいうと、上限閾値λR2を設定することは必須ではない。上限閾値λR2を廃止することに伴ってエンジン20の要求出力EYが相当に小さくなったとしても、バッテリ81の充電率Gが十分な状況下であれば、MG40の出力によって車両10の要求出力Yを実現できる。
The method of determining the lower limit threshold λR1 is not limited to the example in the above embodiment. The lower limit threshold λR1 may be appropriately determined according to a requirement to be realized, such as suppressing the amount of water generated by the
The method of determining the upper threshold λR2 is not limited to the example of the embodiment described above. Furthermore, it is not essential to set the upper threshold λR2. Even if the required output EY of the
・車両10の全体構成は、上記実施形態の例に限らない。変速ユニット50において無段変速機を採用してもよい。エンジン20は、水素を燃料としたものであればよい。
The overall configuration of the
10…車両 11…駆動輪 20…エンジン 40…MG 90…制御装置
10...
Claims (5)
前記エンジンの空燃比を予め定められた閾値以上として前記エンジンを運転させるリーン燃焼制御を実行可能であり、
前記リーン燃焼制御の実行中、
前記エンジンの目標空燃比を前記閾値以上の値に設定する設定処理と、
空燃比の制限のない予め定められた前記エンジンの運転条件下で、前記車両の要求出力が得られるように前記エンジンの要求出力の基本値であるエンジン基本値及び前記電動機の要求出力の基本値である電動機基本値を算出する基本処理と、
前記エンジンを前記目標空燃比で運転したときに前記エンジンが実現できる出力の最大値よりも前記エンジン基本値が大きい場合、前記エンジンの要求出力を、前記エンジン基本値から前記最大値以下のエンジン補正値へと減少させ、且つ前記電動機の要求出力を、前記電動機基本値から前記減少させた分の絶対値と同じ値だけ増加させた電動機補正値へと変更する変更処理と、を実行する
車両の制御装置。 A vehicle to be controlled includes an engine that uses hydrogen as fuel, and an electric motor that is located on a power transmission path from the engine to drive wheels, and the sum of the output of the engine and the output of the electric motor is transmitted to the drive wheels,
A lean burn control is executed to operate the engine with an air-fuel ratio equal to or higher than a predetermined threshold value,
During execution of the lean combustion control,
A setting process for setting a target air-fuel ratio of the engine to a value equal to or greater than the threshold value;
A basic process of calculating an engine basic value, which is a basic value of a required output of the engine, and an electric motor basic value, which is a basic value of a required output of the electric motor, so that a required output of the vehicle is obtained under predetermined operating conditions of the engine without any restriction on an air-fuel ratio;
and when the engine basic value is greater than a maximum value of the output that the engine can achieve when the engine is operated at the target air-fuel ratio, a change process is executed to reduce the required output of the engine from the engine basic value to an engine correction value that is equal to or less than the maximum value, and to change the required output of the motor to a motor correction value that is increased from the motor basic value by an amount equal to the absolute value of the decrease.
請求項1に記載の車両の制御装置。 2. The vehicle control device according to claim 1, wherein in the setting process, when the rate of increase in the accelerator opening is a first speed, the target air-fuel ratio is set to a smaller value than when the rate of increase in the accelerator opening is a second speed that is smaller than the first speed.
前記設定処理では、前記スポーツモードが選択されている場合には、前記ノーマルモードが選択されている場合に比べて、前記目標空燃比を小さい値に設定する
請求項1に記載の車両の制御装置。 a normal mode and a sports mode that increases the acceleration responsiveness of the vehicle compared to when the normal mode is selected, are prepared as driving modes of the vehicle;
2. The vehicle control device according to claim 1, wherein in the setting process, when the sports mode is selected, the target air-fuel ratio is set to a smaller value than when the normal mode is selected.
請求項1に記載の車両の制御装置。 The vehicle control device according to claim 1 , wherein in the setting process, when the atmospheric pressure is a first pressure, the target air-fuel ratio is set to a smaller value than when the atmospheric pressure is a second pressure higher than the first pressure.
前記設定処理では、前記触媒の温度が第1温度の場合、当該温度が前記第1温度よりも小さい第2温度である場合に比べて、前記目標空燃比を小さい値に設定する
請求項1に記載の車両の制御装置。 The engine includes a catalyst that purifies exhaust gas flowing through an exhaust passage,
The control device for a vehicle according to claim 1 , wherein in the setting process, when the temperature of the catalyst is a first temperature, the target air-fuel ratio is set to a smaller value than when the temperature is a second temperature that is lower than the first temperature.
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