(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、該内燃機関を駆動させるモータジェネレータとを備えた車両の制御装置において、該制御装置は、駆動指令手段を備え、
該駆動指令手段は、前記車両の停車後であって前記内燃機関への燃料の供給が停止され、該内燃機関の回転が停止される場合には、該内燃機関内の排気ガスが掃気されるべく所定の回転数で所定の駆動時間、前記モータジェネレータによって前記内燃機関を駆動させるように駆動指令を行い、
前記駆動指令手段は、前記内燃機関の前記回転数を補正する手段及び前記内燃機関の前記駆動時間を補正する手段を備え、
前記内燃機関の回転数を補正する手段若しくは前記内燃機関の駆動時間を補正する手段は、前記内燃機関の排気浄化装置の状態検出量に基づいて前記回転数を補正する若しくは前記内燃機関の前記駆動時間を補正する
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の排気浄化装置の状態検出は、該排気浄化装置の温度を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の排気浄化装置の状態検出は、前記内燃機関の冷却水の温度を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記内燃機関の運転モードを判定する手段と、該運転モードに基づいて、前記内燃機関の始動時に前記モータジェネレータ若しくは前記内燃機関を制御する手段と、前記内燃機関への燃料の供給停止時に前記モータジェネレータを制御する手段と、前記内燃機関の排気浄化装置を制御する手段と、前記車両の走行・発電時に前記内燃機関を制御する手段とを備え、前記駆動指令手段は、前記内燃機関への燃料の供給停止時に前記モータジェネレータを制御する手段からの出力信号に応じて、前記内燃機関の駆動指令を前記モータジェネレータに与えるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の制御装置に係り、特に、車両の停車後に内燃機関が停止した場合に、触媒の出口までに残った排気ガスを浄化させる車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリン内燃機関とモータジェネレータとを複合（ハイブリッド）させた車両は、排出される二酸化炭素を半減して地球温暖化の抑制を目指すとともに、燃費を向上させるものとして実用化されている。
【０００３】
この複合されたシステムには、前記内燃機関と前記モータジェネレータとの受け持つ割合を略等分に設定して前記内燃機関の出力軸を駆動させるシステムのほか、前記内燃機関を主、前記モータジェネレータを従とし、前記内燃機関の始動時に前記モータジェネレータを駆動させて前記内燃機関の出力軸を駆動させるシステム等がある。そして、これらのシステムは、車両が停止状態に至るときには前記内燃機関への燃料の供給を停止して燃費の向上等を図っている。
【０００４】
ここで、前記複合されたシステムは、前記内燃機関の停止に伴い、該内燃機関に駆動連結されたエアコン、オルタネータ等の補機類を作動できないため、前記車両の停止中には、前記内燃機関への燃料の供給を停止する一方で前記モータジェネレータを駆動して前記内燃機関の出力軸をアイドリング回転数相当にモータリングすることも想起される。しかし、車輪の停止時間の長さによっては回生発電されて得られた電力が大量に消費されてしまうという問題があり、これを解決するために、前記車輪の停止中に前記モータリングするとともに、前記内燃機関への燃料供給を停止することなく、アイドリング時に要する燃料よりも少ない燃料を供給して前記内燃機関の出力軸を駆動させる車両の制御装置の技術が提案されている（例えば、特開平９−１５８９６１号公報、特開平９−３９６１３号公報等参照）。なお、エアコン等の補機類が内燃機関を動力源とせずにそれぞれ駆動モータを有する場合、あるいは、内燃機関を動力源とする場合でも冬期のようにコンプレッサ駆動を必要としない場合には、燃費及び排気ガス性能の向上のために前記モータリング及び内燃機関への燃料供給が停止される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記複合されたシステムでは、上述の如くイグニッションキーのスイッチがオンからオフにされるまでの間において、前記内燃機関の始動と停止とが頻繁に繰り返されるものである。
【０００６】
図５は、前記内燃機関の始動及び停止が頻繁に繰り返された場合における排気ガスの流れを示すものであり、一般にスロットル１３を介して外部から導入された空気は、燃料噴射弁１７からの燃料と混合されてシリンダ１９内に入り、点火プラグ２０によって点火されて燃焼した後、触媒２３側に排出される。
【０００７】
ここで、前記内燃機関の始動と停止とが頻繁に繰り返されると、スロットル１３から触媒２３までの間に排気ガスが溜まった状態になる。つまり、前記複合されたシステムでは、吸気弁１８及び排気弁２２がともに開弁された状態にて前記内燃機関が停止されると、矢印で図示されるように、触媒２３までの間に存在する未浄化の排気ガスが、排気弁２２からシリンダ１９、吸気弁１８を通り、スロットル１３まで逆流し、溜まることが分かる。
【０００８】
この場合に、前記複合されたシステムのうち、前記内燃機関と前記モータジェネレータとの割合を略等分に設定されるシステムと前記モータジェネレータを従とするシステムとは、該モータジェネレータによって発生されるトルク量が異なり、後者のシステムでは、前者のシステムのモータジェネレータに比して約１／４〜１／３程度のトルク量しか発生しない。そして、前者のシステムでは、車輪の停止前に前記内燃機関が停止されるのに対し、後者のシステム（以下、モータジェネレータシステムとする）は、前記車輪の停止後に前記内燃機関が停止されるものである。前記車輪と前記内燃機関が断続されるときのショックを避けるためである。
【０００９】
すなわち、本発明者は、前記モータジェネレータシステムは、上述の如く前記車輪の停止後に前記内燃機関が停止されるものであることから、前記車輪の回転によるポンピングを利用することができず、前記未浄化の排気ガスを処理することができないことから、前記内燃機関への燃料の供給を停止した場合に、前記モータジェネレータに前記内燃機関の出力軸の駆動指令を与えてポンピングさせる必要があるとの新たな知見を得たものである。
【００１０】
しかし、前記従来の技術は、前記モータジェネレータの駆動に必要とされる電力消費の抑制等を図るものであり、図５に示すように、前記内燃機関の再始動時には、シリンダ１９付近の酸素不足による始動不良が生ずるとともに、触媒２３付近の酸素不足及び触媒２３の温度の低下によって前記未浄化の排気ガスがそのまま大気中に放出され、排気ガス性能が悪化するという課題を未だ残しており、内燃機関に対する停止要求による燃料供給停止後にモータジェネレータを使って前記内燃機関をポンピングさせることに対していずれも格別な配慮がなされていない。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、モータジェネレータを備えた車両の制御システムにおいて、前記内燃機関の再始動時における排気ガス性能の向上を図ることができる車両の制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明の車両の制御装置は、基本的には、内燃機関と、該内燃機関を駆動させるモータジェネレータとを備えた車両の制御装置であって、該制御装置は、前記内燃機関の駆動指令手段を備え、該駆動指令手段は、前記車両の停車後であって前記内燃機関への燃料の供給が停止された場合には、前記モータジェネレータに前記内燃機関を駆動させる駆動指令を行うことを特徴としている。
【００１３】
前述の如く構成された本発明に係る車両の制御装置は、燃料の供給の停止後もモータジェネレータによって内燃機関をポンピングして排気ガスの浄化を図るので、エンジン再始動時における浄化不十分の排気がそのまま大気中に放出されるのを防止し、排ガス性能の向上を図ることができる。
【００１４】
また、本発明の車両の制御装置における具体的な態様は、前記駆動指令手段は、前記内燃機関が所定の回転数及び所定の駆動時間になるように駆動指令を出力すること、又は前記駆動指令手段は、前記内燃機関の回転数を補正する手段を備えていること、若しくは前記駆動指令手段は、前記内燃機関の駆動時間を補正する手段を備えていることを特徴としている。
【００１５】
さらに、本発明の車両の制御装置における他の具体的な態様は、前記内燃機関の回転数を補正する手段若しくは前記内燃機関の駆動時間を補正する手段は、前記内燃機関の排気浄化装置の状態検出量に基づいて前記回転数若しくは前記駆動時間を補正すること、若しくは前記内燃機関の排気浄化装置の状態検出は、該排気浄化装置の温度を検出するものであること、又は前記内燃機関の排気浄化装置の状態検出は、前記内燃機関の冷却水の温度を検出するものであることを特徴としている。
【００１６】
さらに、前記制御装置は、前記内燃機関の運転モードを判定する手段と、該運転モードに基づいて、前記内燃機関の始動時に前記モータジェネレータ若しくは前記内燃機関を制御する手段と、前記内燃機関への燃料の供給停止時に前記モータジェネレータを制御する手段と、前記内燃機関の排気浄化装置を制御する手段と、前記車両の走行・発電時に前記内燃機関を制御する手段とを備え、前記駆動指令手段は、前記内燃機関への燃料の供給停止時に前記モータジェネレータを制御する手段からの出力信号に応じて、前記内燃機関の駆動指令を前記モータジェネレータに与えるものであることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明に係る車両の制御装置の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本実施形態の車両の制御装置を備えた制御システムの全体構成を示したものである。
該制御システムでは、エンジン１００とモータジェネレータ１とを動力源とし、クラッチ２、変速機３を介して車輪４に各々の動力を適宜伝達する。
【００１８】
車両の制御装置の一態様であるハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）５は、イグニッションキースイッチ６の信号によりハイブリッド車両システムの起動および停止を行い、運転者によるアクセル７、ブレーキ８の操作信号に応じて必要なトルクを車輪４に与えるべく、エンジン制御装置（ＥＣＵ）９のほか、モータジェネレータ１を制御するインバータ１０、及びクラッチ２に所定の各指令を出力する。
【００１９】
そして、バッテリ１１による電気エネルギーは、インバータ１０で交流に変換されてモータジェネレータ１に与えられ、発生した駆動力によって、ベルト１２を介してエンジン１００の始動時における出力軸２５の駆動や車輪４の駆動を行う。なお、バッテリ１１は、ＨＣＵ５等の電源である１２Ｖのバッテリとは別のもので、本実施形態では４２Ｖのものであり、車輪４の運動エネルギー或いはエンジン１００の駆動力によりモータジェネレータ１を回転させて発電し、インバータ１０で直流に変換後に充電される。
【００２０】
エンジン１００はＥＣＵ９で制御され、ＥＣＵ９は、エンジン１００の回転数と前記ＨＣＵ５のトルク指令よって求められるスロットル１３の目標開度とを、スロットル開度制御装置１４に指令して空気流量を制御する。また、ＥＣＵ９は、水温センサ１５にて検出されるエンジン冷却水温、排気側に配設された酸素濃度センサ１６の検出信号等により、燃料噴射装置１７の燃料噴射幅を制御する。燃料と空気の混合気は、吸気弁１８からシリンダ１９に吸込まれて、点火装置２０で着火される。そして、その爆発エネルギーでピストン２１を動かし、出力軸２５を介して車輪４やモータジェネレータ１を駆動させる。
【００２１】
シリンダ１９内の燃焼ガスは、排気弁２２から前記排気側に排出され、排気浄化装置の一態様である触媒２３で浄化された後に大気中へ放出される。触媒２３の適宜位置には触媒温度を検出する温度センサ２４が設けられており、この信号もＥＣＵ９に出力される。
【００２２】
図２は、前記ＨＣＵ５の制御ブロック図である。
本実施形態のハイブリッド車両システムの動作モードには以下の四種類がある。
まず、第一にエンジン始動モードである。該モードは、モータジェネレータ１のインバータ１０に対し、最大のトルク指令を与えてエンジン１００の出力軸２５を回転させ、エンジン回転数が９００ｒ／ｍｉｎに達したときにはＥＣＵ９に対する燃料噴射禁止指令を解除し、燃料噴射弁１７からシリンダ１９への燃料の供給を行ってエンジン１００を始動させるものである。なお、モータジェネレータ１の出力が従来のスタータより大きいので、燃料噴射禁止指令を解除する回転数をガソリン車の約２００ｒ／ｍｉｎよりも高くできるようにされている。
【００２３】
第二にアイドル停止モードである。該モードは、車輪４の停止状態でブレーキ８が踏まれ、アクセル７が離されてクリープの必要がなく、しかも、温度センサ２４で検出される触媒２３の温度が高く、触媒２３が活性化されているときには、燃料噴射弁１７からシリンダ１９への燃料の供給を停止し、エンジン１００を停止して燃料を消費させないものである。なお、後述するように、エンジン１００の停止後にモータリングされる出力軸２５の駆動時間は、エンジン停止指令が出力されたときの触媒２３の温度に基づいて決定する。例えば、触媒２３の温度が低いほど、エンジン１００の停止後にモータリングする時間を短く設定し、モータリングによって触媒２３の温度が下がることによる不活性化を防止する。
【００２４】
第三に触媒活性モードである。該モードは、車輪４の停止状態でブレーキ８が踏まれ、アクセル７が離されてクリープの必要がないものの、触媒２３の温度が低い場合には、前記アイドル停止モードにならないようにシリンダ１９への燃料の供給を行い、燃焼された排気ガスで触媒２３を加熱するものである。なお、前記アイドリングのほか、モータジェネレータ１からエンジン１００に負荷をかけて触媒２３の温度の更なる加熱をすることもできる。
【００２５】
第四に走行・発電モードであり、上記の３モードのいずれにも該当しない普通の運転の場合である。該モードは、車両の走行状態、あるいは、停車状態でもブレーキ８が離されており、エンジン１００を動力源として走行あるいは発電するものである。
【００２６】
そして、前記ＨＣＵ５は、キースイッチ６、アクセル７及びブレーキ８等の操作信号、モータジェネレータ１の回転数やバッテリ１１の入出力可能電力、並びにエンジン回転数や触媒２３の温度に基づいて、前記エンジン１００の運転モードを判定する運転モード判定手段５０と、該運転モード判定に基づいて、前記エンジン始動モードにてモータジェネレータ１若しくはエンジン１００を制御するエンジン始動制御手段５１と、アイドル停止モードにてモータジェネレータ１を制御するアイドル停止制御手段５２と、触媒活性モードにてエンジン１００を制御する触媒活性制御手段５３と、走行・発電モードにてエンジン１００を制御する走行発電制御手段５４とを備えるとともに、燃料噴射弁１７からシリンダ１９への燃料の供給が停止され、アイドリングが停止された場合には、前記モータジェネレータ１に出力軸２５の駆動指令を与える駆動指令手段５５とを備えている。
そして、該駆動指令手段５５において、出力軸２５の駆動指令の出力値Ｐは、以下の式（１）によって求められる。
【００２７】
【数１】
Ｐ＝ｋ×Ｔ×Ｎ          （１）
【００２８】
ここで、Ｔはモータジェネレータ１のモータ駆動時間、Ｎはモータ回転数、ｋは定数であり、モータ駆動時間又はモータ回転数は、出力軸２５の駆動時間又は回転数にそれぞれ等しいものである。すなわち、前記駆動指令手段５５は、出力軸２５の回転数Ｎと駆動時間Ｔとの積に略比例する駆動指令の出力値Ｐをモータジェネレータ１に出力し、シリンダ１９のポンピングを行っている。
【００２９】
そして、駆動指令手段５５は、上記の如く、車輪４の停止後であってシリンダ１９への燃料の供給が停止されている場合に、モータジェネレータ１に出力軸２５の適切な駆動指令を与えるべく、出力軸２５の回転数を補正する回転数補正手段５５１と、出力軸２５の駆動時間を補正する駆動時間補正手段５５２とを備えており、触媒２３の状態検出量の一つである触媒温度に基づいて前記回転数Ｎ若しくは前記駆動時間Ｔを補正し、補正後の駆動指令の出力値Ｐをインバータ１０に出力してモータジェネレータ１を駆動する。例えば、前記回転数Ｎが高い場合には前記駆動時間Ｔが短くされ、一方、前記回転数Ｎが低いときには前記駆動時間Ｔが長くされる。
【００３０】
図３は、前記ＨＣＵ５の動作フローチャートであり、本処理は１０ｍｓ毎に実行される。
ステップ１０１では、キースイッチ６およびアクセル７、ブレーキ８の操作信号を入力する。ステップ１０２では、トルク指令や燃料噴射禁止指令等のデータをＥＣＵ９やインバータ１０に対して送信し、インバータ１０からはモータジェネレータ１の回転数やバッテリ１１の入出力可能電力を受信し、ＥＣＵ９からはエンジン回転数や触媒２３の温度を受信してステップ１０３に進む。
【００３１】
ステップ１０３では、運転モード判定手段５０にて前記操作信号、前記入出力可能電力、回転数、触媒温度に基づいて、前述の四つのシステム動作モードから適切な動作モードを選択する。
すなわち、ステップ１０４では、前記第一のエンジン始動モードであるか否かを判定し、エンジン始動モードである場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１０５に進み、エンジン始動制御手段５１にて前記エンジン始動モードの処理をして一連の動作を終了する。
【００３２】
ステップ１０４にてエンジン始動モードでないときにはステップ１０６に進み、前記第二のアイドル停止モードであるか否かを判定し、アイドル停止モードである場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１０７に進み、アイドル停止制御手段５２及び駆動指令手段５５にて前記アイドル停止モードの処理をして一連の動作を終了する。つまり、アイドル停止制御手段５２からシリンダ１９への燃料供給の停止が駆動指令手段５５に出力され、車輪４が停止してエンジン１００に対して燃料カットが指令されたときには、出力軸２５の駆動指令の出力値Ｐを算出し、インバータ１０を介してモータジェネレータ１に出力してエンジン１００を所定の期間分のポンピングを行う。
【００３３】
ステップ１０６にてアイドル停止モードでないときにはステップ１０８に進み、前記第三の触媒活性モードであるか否かを判定し、触媒活性モードである場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１０９に進み、触媒活性制御手段５３にて前記触媒活性モードの処理をして一連の動作を終了する。
【００３４】
また、ステップ１０８にて触媒活性モードでないときにはステップ１１０に進み、前記第四の走行・発電モードの処理を走行・発電制御手段５４にて行う。つまり、ステップ１１０では、アクセル７の開度およびエンジン回転数から目標トルクＴＯを決め、ステップ１１１では、バッテリ１１の出力可能電力からモータジェネレータ１の目標駆動トルクＴＭＯを求め、目標トルクＴＯに対する目標駆動トルクＴＭＯの不足分をエンジンの目標駆動トルクＴＥＯとしてＥＣＵ９に出力し、一連の動作を終了する。
そして、エンジン１００は、ＨＣＵ５から与えられる指令に基づいてＥＣＵ９が出す指令によって制御される。
【００３５】
図４は、前記ＥＣＵ９の動作フローチャートであり、本処理も１０ｍｓ毎に実行される。
ステップ２０１では、水温センサ１５と排気管に設けた酸素濃度センサ１６と触媒温度センサ２４の各信号を入力する。ステップ２０２では、ＨＣＵ５とのデータ通信で受信したエンジントルク指令や燃料噴射禁止指令等のデータを取込み、エンジン回転数等の送信データを設定する。ステップ２０３では、検出したエンジン回転数と与えられた目標駆動トルクＴＥＯから空気流量を制御するスロットル１３の目標開度を求めてスロットル制御装置１４に出力する。ステップ２０４では、燃料の目標噴射パルス幅を演算する。このとき、燃料噴射禁止指令が出ている場合は目標噴射パルス幅を０にする。なお、目標噴射パルス幅に従った燃料噴射装置１７の制御は、別の割込み処理で行う。そして、ステップ２０５では、吸気弁１８及び排気弁２２の開閉タイミングの演算・制御を行って動作を終了する。
以上のように、本発明の実施形態は、上記の構成としたことによって次の機能を奏するものである。
【００３６】
すなわち、本実施形態のＨＣＵ５は、アイドル停止モードにてモータジェネレータ１を制御するアイドル停止制御手段５２と、該アイドル停止制御手段５２からの燃料噴射弁１７からシリンダ１９への燃料の供給の停止が出力されると、前記モータジェネレータ１に出力軸２５の駆動指令を与える駆動指令手段５５とを備え、該駆動指令手段５５は、シリンダ１９への燃料供給停止後にもモータジェネレータ１によって回転数制御、モータリングによるエンジン１００のポンピングがなされ、酸素を含む空気及び排気ガスをシリンダ１９内等から活性されている触媒２３に向けて送ることができるので、エンジン１００の停止時におけるスロットル１３から触媒２３に至るまでの排気ガスを掃気して再始動時における酸素不足を解消でき、始動性の向上を図ることができる。しかも、駆動指令手段５５は、触媒２３の温度に基づいて回転数補正手段５５１若しくは駆動時間補正手段５５２を介して出力軸２５の駆動指令の出力値Ｐを算出しているので、触媒２３の状態に応じて適切なモータリングを行うことができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態について詳説したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【００３８】
例えば、駆動指令手段５５では、排気浄化装置の状態検出量を触媒２３の温度に基づいて出力軸２５の駆動指令の出力値Ｐを設定しているが、水温センサ１５が検出するエンジン１００の冷却水温に基づいて、駆動指令の出力値Ｐを設定しても良く、前記と同様の効果を得ることができる。例えば、冷却水温が低いほど、モータジェネレータ１を駆動してエンジン１００をモータリングする時間を短くする補正を行うこと等がある。
【００３９】
また、本実施形態のＨＣＵ５は、車輪４が停止してからエンジン１００を停止させているが、車輪４の停止直前にもエンジンを停止できる、つまり、走行中でもエンジンを停止できる場合には、車輪側からの回転によってシリンダをポンピングできるので、燃料カット後のエンジン回転数の時間積分値に比例する補正値を、モータジェネレータによるモータリング時間から引き、モータリング時間を短くしてから駆動指令の出力値を設定しても良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の車両の制御装置は、車輪の停止後にエンジンが停止されるエンジンとモータジェネレータとの複合システムにおいて、酸素を含む空気と排気ガスとをモータジェネレータによるポンピングによって暖まっている触媒に送って浄化されるので、エンジン再始動時における排ガス性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の車両の制御装置を備えた制御システムの全体構成図。
【図２】図１の車両の制御装置の制御ブロック図。
【図３】図１の車両の制御装置の動作フローチャート。
【図４】図１の内燃機関の制御装置の動作フローチャート。
【図５】内燃機関の始動及び停止が頻繁に繰り返された場合における排気ガスの流れを示す図。
【符号の説明】
１  モータジェネレータ
４  車輪
５  車両の制御装置（ＨＣＵ）
２３  排気浄化装置（触媒）
２５  出力軸
５０  運転モードを判定する手段
５１  内燃機関の始動時に制御する手段
５２  燃料の供給停止時に制御する手段
５３  排気浄化装置を制御する手段
５４  通常走行時に制御する手段
５５  内燃機関の駆動指令手段
５５１  内燃機関の回転数を補正する手段
５５２  内燃機関の駆動時間を補正する手段
１００  内燃機関
【図１】
0003576969.tif 000002
【図２】
0003576969.tif 000003
【図３】
0003576969.tif 000004
【図４】
0003576969.tif 000005
【図５】
0003576969.tif 000006