(57)【要約】【課題】内燃機関の気筒内に付着する異物の付着量が許容量を超えているか否かをより適正に判定する。【解決手段】停車状態でエンジンを負荷運転してバッテリを充電しているときに、検出されたノッキングの強度に基づいて点火時期を遅くする補正量（−Ａｇｋｎ）からその吸気温による影響（−Ｅｅａ）を減じて判定値Ｊｄｅｐを算出し（Ｓ１１０）、判定値Ｊｄｅｐが閾値Ｊｒｅｆより大きいときにエンジンの気筒内に付着したデポジットの付着量が許容量を超えていると判定する（Ｓ１２０，Ｓ１３０）。【選択図】図２
2010221751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火時期の調整が可能な内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、アクセル操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求トルクと該駆動軸に出力すべき要求パワーとを設定し、該設定した要求パワーから前記バッテリを充放電すべき目標充放電パワーを減じて前記内燃機関の目標パワーを設定すると共に前記内燃機関の排気量に対する該内燃機関の気筒内に吸入される空気量の割合としての負荷率と前記内燃機関の回転数とに基づく基本点火時期に前記内燃機関で発生するノッキングの強度が許容範囲内となるようにノック補正を施して前記内燃機関の目標点火時期を設定し、前記設定した目標点火時期による点火を伴って前記内燃機関から前記設定した目標パワーが出力されると共に前記設定した要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
停車中に前記内燃機関を負荷運転して前記バッテリを充電しているときに、前記ノック補正により前記内燃機関の点火時期を遅くする補正量から該内燃機関に吸入される空気の温度の影響により前記内燃機関の点火時期を遅くする温度影響量を減じた判定値が所定値より大きいときに前記内燃機関の気筒内に付着する異物の付着量が許容量を超えていると判定する気筒内異物判定手段、
を備えることを特徴とするハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車としては、エンジンでノッキングが発生するのを抑制するための点火時期の補正値やエンジンから出力されるトルクが最大となるクランク角に基づいてエンジンの気筒内に付着した異物（デポジット）が許容量を超えているか否かを判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、気筒内のデポジットが許容量を超えていると判断したときにはデポジットの除去を行なうことにより、エンジンの異常燃焼などのデポジットによる不都合を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７３４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の自動車では、エンジンの運転状態によってはデポジットの量を適正に判定することができない場合がある。気筒内のデポジットが多くなると燃料がデポジットに吸着されたりエンジンの圧縮率が上昇したりしてエンジンでノッキングが生じやすくなるが、ノッキングの生じやすさはエンジンの運転状態や吸気温によっても異なるため、ノッキングを抑制するための点火時期の補正値はエンジンの運転状態や吸気温の影響を受けて変化する。また、トルクが最大となるクランク角度も点火時期などの影響を受けて変化する。したがって、点火時期の補正値やトルクが最大となるクランク角に基づいて気筒内のデポジットの付着量を判定しても、エンジンの運転状態や吸気温の影響によってデポジットの付着量を誤判定する場合がある。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、内燃機関の気筒内に付着する異物の付着量が許容量を超えているか否かをより適正に判定することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
点火時期の調整が可能な内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、アクセル操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求トルクと該駆動軸に出力すべき要求パワーとを設定し、該設定した要求パワーから前記バッテリを充放電すべき目標充放電パワーを減じて前記内燃機関の目標パワーを設定すると共に前記内燃機関の排気量に対する該内燃機関の気筒内に吸入される空気量の割合としての負荷率と前記内燃機関の回転数とに基づく基本点火時期に前記内燃機関で発生するノッキングの強度が許容範囲内となるようにノック補正を施して前記内燃機関の目標点火時期を設定し、前記設定した目標点火時期による点火を伴って前記内燃機関から前記設定した目標パワーが出力されると共に前記設定した要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
停車中に前記内燃機関を負荷運転して前記バッテリを充電しているときに、前記ノック補正により前記内燃機関の点火時期を遅くする補正量から該内燃機関に吸入される空気の温度の影響により前記内燃機関の点火時期を遅くする温度影響量を減じた判定値が所定値より大きいときに前記内燃機関の気筒内に付着する異物の付着量が許容量を超えていると判定する気筒内異物判定手段、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、停車中に内燃機関を負荷運転してバッテリを充電しているときに、内燃機関から発生するノッキングの強度が許容範囲内となるようにするためのノック補正により内燃機関の点火時期を遅くする補正量から内燃機関に吸入される空気の温度の影響により内燃機関の点火時期を遅くする温度影響量を減じた判定値が所定値より大きいときに内燃機関の気筒内に付着する異物の付着量が許容量を超えていると判定する。停車中に内燃機関を負荷運転してバッテリを充電するときには、アクセル操作に基づく駆動軸に出力すべき要求パワーは値０のため、内燃機関の運転状態は比較的一定となり、ノック補正への内燃機関の運転状態による影響を比較的小さくすることができる。したがって、停車中に内燃機関を負荷運転してバッテリを充電しているときに、ノック補正による点火時期の補正量から内燃機関に吸入される空気の温度の影響による温度影響量を減じた判定値を所定値と比較することにより、内燃機関の気筒内に付着する異物の付着量が許容量を超えているか否かをより適正に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】ハイブリッド用電子制御ユニット５０によって実行される気筒内デポジット判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料として点火時期の調整が可能なエンジン３２と、エンジン３２に吸入される空気の温度を検出する吸気温センサ３２ａからの吸気温などの種々の検出値や制御値を入力してエンジン３２を制御するエンジン用電子制御ユニット３６と、エンジン３２のクランクシャフト３４にキャリアが接続されると共に駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３８と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３８のサンギヤに接続されたモータ４１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸２２に接続されたモータ４２と、モータ４１，４２を駆動するためのインバータ４３，４４と、インバータ４３，４４の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータ４１，４２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット４６と、インバータ４３，４４を介してモータ４１，４２と電力をやりとりするバッテリ４８と、シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションやアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキポジション，車速センサ５８からの車速を入力すると共にエンジン用電子制御ユニット３６やモータ用電子制御ユニット４６と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット５０と、を備える。ここで、シフトポジションとしては、前進走行用のドライブポジション、後進走行用のリバースポジション、中立のニュートラルポジション、駐車時に用いる駐車ポジションなどがある。なお、エンジン用電子制御ニット３６は、エンジン３２のクランクシャフト３４に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサにより検出されたクランクポジションに基づいてエンジン３２の回転数を演算したり、吸気管に取り付けられた図示しないエアフローメータからの吸入空気量とエンジン３２の回転数とに基づいて負荷率（エンジン３２の１サイクルあたりの行程容積（排気量）に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）を演算したり、エンジン３２のシリンダブロックに取り付けられた図示しないノックセンサからのノック信号の大きさや波形に基づいてノッキングの発生レベルを示すノック強度を演算したりしている。
【００１２】
実施例のハイブリッド自動車２０は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット５０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット５０では、まず、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速とに応じて走行のために駆動軸２２に要求される要求トルクを設定し、要求トルクに駆動軸２２の回転数（例えば、モータ４２の回転数や車速に換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される要求パワーを計算する。続いて、バッテリ４８の残容量（ＳＯＣ）が所定量（例えば、５０％や６０％など）より小さいときには残容量（ＳＯＣ）が小さいほど小さい（充電用の電力として大きい）充電用の負の目標充放電電力を要求パワーから減じてエンジン３２の目標パワーを設定し、バッテリ４８の残容量（ＳＯＣ）が所定量以上のときには残容量（ＳＯＣ）が大きいほど大きい放電用の正の目標充放電電力を要求パワーから減じてエンジン３２の目標パワーを設定する。次に、目標パワーを効率よくエンジン３２から出力することができるエンジン３２の回転数とトルクとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン３２の目標回転数と目標トルクとを設定し、エンジン３２の回転数が目標回転数となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータ４１から出力すべきトルクとしてのトルク指令を設定する。また、要求トルクからモータ４１をトルク指令で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを減じて得られるトルクをモータ４２のトルク指令として設定する。そして、設定したエンジン３２の目標回転数と目標トルクとをエンジン用電子制御ユニット３６に送信すると共にモータ４１，４２のそれぞれのトルク指令をモータ用電子制御ユニット４６に送信する。目標回転数と目標トルクとを受信したエンジン用電子制御ユニット３６は、目標回転数と目標トルクとによってエンジン３２が運転されるようエンジン３２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータ４１，４２のそれぞれのトルク指令を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２がトルク指令で駆動されるようインバータ４３，４４のスイッチング素子をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０は、こうした制御により、バッテリ４８を目標充放電電力で充放電しながらアクセル開度に応じた要求トルクを駆動軸２２に出力して走行することができる。なお、バッテリ４８の残容量（ＳＯＣ）は、バッテリ４８の出力端子に取り付けられた図示しないセンサにより検出されたバッテリ４８に充放電される電流の積算値に基づいてハイブリッド用電子制御ユニット５０により演算されるものとした。
【００１３】
エンジン３２の点火制御では、エンジン用電子制御ユニット３６は、エンジン３２の回転数と負荷率とに基づいて基本点火時期を設定すると共にノッキングの発生レベルを示すノック強度に基づいてノック補正量Ａｇｋｎを設定し、基本点火時期にノック補正量Ａｇｋｎを加えて目標点火時期を設定して対象気筒の点火が目標点火時期で行なわれるよう図示しない点火プラグを駆動する。基本点火時期は、エンジン３２の回転数が大きいほど早い傾向に且つ負荷率が大きいほど遅い傾向に設定される。これは、エンジン３２の回転数が大きいほど点火プラグから電気火花を飛ばした後に実際に爆発燃焼が生じるまでのタイムラグの影響が大きくなり、負荷率が大きいほどノッキングが生じやすくなることに基づく。また、ノック補正量Ａｇｋｎは、ノック強度がノッキングが生じていると判定される閾値以上のときにはノッキングの抑制のために前回に比して点火時期が遅くなるよう設定され、ノック強度が閾値未満のときにはエンジン３２の燃焼効率の向上のために前回に比して点火時期が若干早くなるよう設定される。このように目標点火時期を設定することにより、ノッキングを抑制しつつ燃焼効率のよい点火時期によってエンジン３２を運転することができる。ここで、実施例では、基本点火時期やノック補正量Ａｇｋｎ，目標点火時期には、計算の便宜上、点火時期に対応した数値として点火時期が早いほど大きい値が設定されるものとする。なお、エンジン３２の吸入空気量制御や燃料噴射量制御については、本発明の中核をなさないため、その詳細については省略する。
【００１４】
また、実施例のハイブリッド自動車２０は、シフトポジションが駐車ポジションかドライブポジションの状態で車両が停止しているときにバッテリ４８の残容量（ＳＯＣ）が低いとき（例えば、４０％未満など）には、バッテリ４８を充電するためにエンジン３２を負荷運転する。この場合、予め定められた負荷運転用の所定回転数（例えば、アイドル運転用の所定回転数やこれより若干高い回転数など）をエンジン３２の目標回転数に設定すると共にバッテリ４８を充電するための予め定められた所定トルクを目標トルクに設定してエンジン３２を運転制御する。そして、エンジン３２の回転数が目標回転数となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータ４１から出力すべきトルクとしてのトルク指令を設定すると共にモータ４１をトルク指令で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクをキャンセルするトルクをモータ４２のトルク指令として設定してモータ４１，４２を駆動制御する。
【００１５】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０におけるエンジン３２の気筒内に付着する異物（デポジット）の付着量を判定する処理について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット５０によって実行される気筒内デポジット判定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、車両が停止している状態でバッテリ４８を充電するためにエンジン３２を負荷運転するときに実行される。気筒内デポジット判定ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット５０は、まず、エンジン３２の運転状態が安定しているか否かを判定し（ステップＳ１００）、エンジン３２の運転状態が安定していないときにはそのまま待機する。ここで、エンジン３２の運転状態が安定しているか否かは、例えば、バッテリ４８を充電するためのエンジン３２の運転が開始されてから予め定めた所定時間（例えば、数秒など）が経過した場合にエンジン３２の運転状態が安定しているものと判断することができる。そして、エンジン３２の運転状態が安定したときには、エンジン用電子制御ユニット３６によって設定されたノック補正量Ａｇｋｎと吸気温センサ３２ａからの吸気温に基づく吸気温影響量Ｅｅａとに基づいて次式（１）により判定値Ｊｄｅｐを算出する（ステップＳ１１０）。吸気温影響量Ｅｅａは、ノック補正量Ａｇｋｎへの吸気温による影響量として吸気温が高いほど小さい（点火時期としては遅い）値に設定される。これは、吸気温が高いほどノッキングが生じやすくなることに基づく。このため、判定値Ｊｄｅｐは、エンジン３２で生じるノッキングを抑制するために点火時期を遅くする補正量（−Ａｇｋｎ）からその吸気温による影響分（−Ｅｅａ）を減じた値に相当し、エンジン３２でノッキングが生じやすいほど大きい値となる。エンジン３２でのノッキングの生じやすさは、エンジン３２の運転ポイントやその過渡状況，吸気温などによって変化するが、いまは、停車状態で充電のために一定の運転ポイントでエンジン３２が運転されているときを考えているから、エンジン３２の運転状態による影響は無視できる。したがって、式（１）により算出された判定値Ｊｄｅｐは、現在のエンジン３２の経年変化などの状態に応じたノッキングの生じやすさを示す指標となる。なお、判定値Ｊｄｅｐを計算するのに吸気温の影響を考慮するのは、停車状態ではエンジン３２を冷却するのに必要な走行風がエンジン３２に導入されず、エンジン３２や吸入空気の温度が上昇しやすくなることを理由とする。
【００１６】
Jdep=-Agkn+Eea   (1)
【００１７】
こうして判定値Ｊｄｅｐを算出すると、算出した判定値Ｊｄｅｐを閾値Ｊｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｊｒｅｆは、エンジン３２の気筒内に付着したデポジットが許容量を超えているか否かを判定するために用いられ、エンジン３２の特性などに基づいて予め実験などにより定められた値を用いることができる。判定値Ｊｄｅｐが閾値Ｊｒｅｆ以下のときには、エンジン３２の気筒内に付着したデポジットの付着量は許容量を超えていないと判断してそのまま本ルーチンを終了し、一方、判定値Ｊｄｅｐが閾値Ｊｒｅｆより大きいときにはエンジン３２の気筒内に付着したデポジットの付着量は許容量を超えていると判断してドライバーへの図示しない警告灯を点灯して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。一般的に、エンジン３２の気筒内にデポジットが付着すると、燃料がデポジットに吸着されたり圧縮行程における圧縮率が向上したりしてエンジン３２でノッキングが生じやすくなる。このため、閾値Ｊｒｅｆは、エンジン３２に付着しているデポジットが許容範囲内のときの判定値Ｊｄｅｐの上限値近傍の値として定めるものとすればよい。いま、エンジン３２の気筒内にデポジットが付着していないときを考えると、現在のエンジン３２の経年変化などの状態に応じたノッキングの生じやすさを示す指標である判定値Ｊｄｅｐは小さな値となる。一方、エンジン３２の使用に伴ってエンジン３２の気筒内にデポジットが付着していくと、付着したデポジットに燃料が吸着されたりエンジン３２の圧縮率が上昇し、気筒内にデポジットが付着していないときに比してエンジン３２でノッキングが生じやすくなり判定値Ｊｄｅｐは徐々に大きくなる。そして、判定値Ｊｄｅｐが閾値Ｊｒｅｆより大きくなったときには、エンジン３２の気筒内に付着しているデポジットが許容量を超えいていると判断してドライバーに図示しない警告灯を点灯することになる。実施例のハイブリッド自動車２０では、こうした制御により、より適正にエンジン３２の気筒内に付着したデポジットの付着量を判定することができる。
【００１８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、停車状態でエンジン３２を負荷運転してバッテリ４８を充填しているときに、エンジン３２から発生するノッキングの強度が許容範囲内となるようにするためにエンジン３２の点火時期を遅くする補正量（−Ａｇｋｎ）からその吸気温による影響（−Ｅｅａ）を減じて判定値Ｊｄｅｐを算出すると共に算出した判定値Ｊｄｅｐが閾値Ｊｒｅｆより大きいときにエンジン３２の気筒内に付着しているデポジットが許容量を超えていると判定するから、エンジン３２の気筒内に付着してるデポジットの付着量が許容量を超えているか否かをより適正に判定することができる。
【００１９】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、点火時期の調整が可能なエンジン３２が「内燃機関」に相当し、モータ４１が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ３８が「遊星歯車機構」に相当し、モータ４２が「電動機」に相当し、バッテリ４８が「バッテリ」に相当し、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速とに応じて走行のために駆動軸２２に要求される要求トルクと要求パワーとを計算すると共にバッテリ４８の目標充放電電力を要求パワーから減じてエンジン３２の目標パワーを設定し、目標パワーが効率よくエンジン３２から出力されて駆動軸２２に要求トルクが出力されるようエンジン３２の目標回転数および目標トルク，モータ４１，４２のトルク指令を設定してエンジン用電子制御ユニット３６やモータ用電子制御ユニット４６に送信するハイブリッド用電子制御ユニット５０と、エンジン３２の回転数と負荷率とに基づいて設定された基本点火時期にエンジン３２のノッキング強度が許容範囲内となるよう設定されたノック補正量Ａｇｋｎを加えてエンジン３２の目標点火時期を設定し目標回転数と目標トルクとによりエンジン３２が運転されるようエンジン３２を制御するエンジン用電子制御ユニット３６と、トルク指令によりモータ４１，４２を制御するモータ用電子制御ユニット４６とが「制御手段」に相当し、停車状態でバッテリ４８の充電のためにエンジン３２が負荷運転されているときに、ノック補正量Ａｇｋｎと吸気温影響量Ｅｅａとに基づいて判定値Ｊｄｅｐを算出すると共に算出したＪｄｅｐが閾値Ｊｒｅｆより大きいときにエンジン３２の気筒内に付着したデポジットの付着量が許容量を超えていると判定するハイブリッド用電子制御ユニット５０が「気筒内異物判定手段」に相当する。
【００２０】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２１】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２３】
２０  ハイブリッド自動車、２２  駆動軸、２４  デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ  駆動輪、３２  エンジン、３２ａ  吸気温センサ、３４  クランクシャフト、３６  エンジン用電子制御ユニット、３８  プラネタリギヤ、４１，４２  モータ、４３，４４  インバータ、４６  モータ用電子制御ユニット、４８  バッテリ、５０  ハイブリッド用電子制御ユニット、５２  シフトポジションセンサ、５４  アクセルペダルポジションセンサ、５６  ブレーキペダルポジションセンサ、５８  車速センサ。
【図１】
2010221751.tif 000003
【図２】
2010221751.tif 000004