(57)【要約】【課題】エンジンをリーン運転することにより未燃成分の排出を抑制することができるが、エンジン暖機が不十分でリーン運転されると却って未燃成分の排出量が増大する恐れがあることを考慮して、エンジンをリーン運転することによる未燃成分排出抑制効果を最大限に高める車輌を提供する。【解決手段】エンジンの温度がエンジンをリーン運転してもエンジンの出力トルクの変動が所定の限度を越えない温度以上であるときエンジンをリーン運転する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としてエンジンを有し、該エンジンの温度が該エンジンの運転をリーン運転としても該エンジンの出力トルクの変動が所定の限度を越えない特定温度以上であるとき該エンジンをリーン運転とするようになっていることを特徴とする車輌。
【請求項２】
前記エンジンが冷温状態から暖機されるとき、該エンジンは当初ストイキ運転され、該エンジンが前記特定温度に達したとき、該エンジンがストイキ運転よりリーン運転に切り換えられるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
【請求項３】
前記エンジンの特定温度は学習により求められるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の車輌。
【請求項４】
前記エンジンの特定温度の学習は、該エンジンの暖機過程に於いてその温度が或る目標温度まで上昇したとき該エンジンをストイキ運転よりリーン運転に切り換え、それによって該エンジンの出力トルクが前記所定の限度を越えて変動した時には、前記目標温度を所定の温度差だけ高くし、該エンジンの温度が前記の高くされた目標温度まで上昇したとき該エンジンの出力トルクが尚まだ前記所定の限度を越えて変動するか否かを確かめ、該エンジンの出力トルクの変動が前記所定の限度を越えなくなるときの前記目標温度を前記特定温度とすることにより行われることを特徴とする請求項３に記載の車輌。
【請求項５】
前記エンジンの特定温度の学習は、該エンジンの暖機過程に於いてその温度が或る目標温度まで上昇したとき該エンジンをストイキ運転よりリーン運転に切り換え、それによって該エンジンの出力トルクが前記所定の限度を越えて変動した時には、該エンジンをストイキ運転に戻すと共に前記目標温度を所定の温度差だけ高くし、該エンジンの温度が前記の高くされた目標温度まで上昇したとき該エンジンをストイキ運転よりリーン運転に切り換え、該エンジンの出力トルクが尚まだ前記所定の限度を越えて変動するか否かを確かめ、該エンジンの出力トルクの変動が前記所定の限度を越えなくなるときの前記目標温度を前記特定温度とすることにより行われることを特徴とする請求項３に記載の車輌。
【請求項６】
前記エンジンの停止後所定の時間が経過するまでは前記目標温度の最終値が前記特定温度とされ、該所定時間の経過後は該特定温度より所定の温度差だけ低い温度を前記目標温度の初期値として再度前記特定温度の学習が行なわれるようになっていることを特徴とする請求項４または５に記載の車輌。
【請求項７】
車輌は前記エンジンに差動連結手段を介して電動発電機を連結したハイブリッド車であり、前記エンジンの出力トルクの変動が前記電動発電機の担持トルクの変動により検出されるようになっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車輌。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンが空燃比を理論空燃比より高くしてリーン運転される車輌に係る。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（ここでは内燃機関）は、通常、理論空燃比にて運転（ストイキ運転）されるのがその回転動力発生の点からは最も安定しているが、燃費向上のため、空燃比を理論空燃比より高くし、混合気を薄くしてエンジンを作動させるリーン運転が取り入れられてきている。下記の特許文献１には、電気自動車の発電機を駆動するエンジンをリーン運転の限界であるリーンリミットにて運転する手法として、車輌の走行距離が所定値以上で、車輌が停止しているとき、発電機出力の変動が所定の変動範囲以内に収まるか否かを検出しつつリーン度を上げていくことによりエンジンのリーン運転の極限を定めることが記載されている。
【特許文献１】特開平６−２４５３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エンジンをリーン運転することにより排気中にＨＣやＣＯの如き未燃成分が排出されることを抑制し、これらの未燃成分による大気汚染を防止することができるが、リーン運転により実際に未燃成分の排出を抑制する効果を上げるためには、エンジンが或るかなりの程度以上に暖機された状態にあることが重要である。これに反して、エンジンの暖機が不十分な状態にてリーン運転が行われると、エンジンの運転が不安定で混合気の爆燃が不十分となり、却って未燃成分の排出量が増大する恐れがある。
【０００４】
本発明は、この点に鑑み、エンジンをリーン運転することによる未燃成分排出抑制効果を最大限に高める車輌を提供すること課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、駆動源としてエンジンを有し、該エンジンの温度が該エンジンの運転をリーン運転としても該エンジンの出力トルクの変動が所定の限度を越えない特定温度以上であるとき該エンジンをリーン運転とするようになっていることを特徴とする車輌を提案するものである。
【０００６】
上記の如き本発明の車輌に於いて、エンジンが冷温状態から暖機されるとき、エンジンは当初ストイキ運転され、エンジンが前記特定温度に達したとき、エンジンがストイキ運転よりリーン運転に切り換えられるようになっていてよい。
【０００７】
前記エンジンの特定温度は学習により求められるようになっていてよい。その場合、前記エンジンの特定温度の学習は、エンジンの暖機過程に於いてその温度が或る目標温度まで上昇したときエンジンをストイキ運転よりリーン運転に切り換え、それによってエンジンの出力トルクが前記所定の限度を越えて変動した時には、前記目標温度を所定の温度差だけ高くし、エンジンの温度が前記の高くされた目標温度まで上昇したときエンジンの出力トルクが尚まだ前記所定の限度を越えて変動するか否かを確かめ、エンジンの出力トルクの変動が前記所定の限度を越えなくなるときの前記目標温度を前記特定温度とすることにより行われてよく、或はまた、前記エンジンの特定温度の学習は、エンジンの暖機過程に於いてその温度が或る目標温度まで上昇したときエンジンをストイキ運転よりリーン運転に切り換え、それによってエンジンの出力トルクが前記所定の限度を越えて変動した時には、エンジンをストイキ運転に戻すと共に前記目標温度を所定の温度差だけ高くし、エンジンの温度が前記の高くされた目標温度まで上昇したときエンジンをストイキ運転よりリーン運転に切り換え、エンジンの出力トルクが尚まだ前記所定の限度を越えて変動するか否かを確かめ、エンジンの出力トルクの変動が前記所定の限度を越えなくなるときの前記目標温度を前記特定温度とすることにより行われてもよい。
【０００８】
また、エンジンの停止後所定の時間が経過するまでは前記目標温度の最終値が前記特定温度とされ、該所定時間の経過後は該特定温度より所定の温度差だけ低い温度を前記目標温度の初期値として再度前記特定温度の学習が行なわれるようになっていてよい。
【０００９】
本発明による車輌は、エンジンのみを駆動源とする通常の車輌であってもよいが、特に、エンジンに差動連結手段を介して電動発電機を連結したハイブリッド車であり、エンジンの出力トルクの変動が電動発電機の担持トルクの変動により検出されるようになっていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
車輌が駆動源としてエンジンを有し、エンジンの温度がエンジンの運転をリーン運転としてもエンジンの出力トルクの変動が所定の限度を越えない特定温度以上であるときエンジンをリーン運転とするようになっていれば、エンジンがリーン運転されるのは、エンジンがリーン運転されても安定して作動し、リーン運転により実際に未燃成分の排出を抑制する効果を上げることができるような暖機状態にあるときに限られ、不用意にエンジンが暖機不十分な状態にてリーン運転され、エンジンの運転が不安定で混合気の爆燃が不十分となり、却って未燃成分の排出量が増大するような事態は確実に回避される。
【００１１】
エンジンが暖機不十分の状態でリーン運転される可能性があるのは、エンジンが冷温状態から始動されたときである。そこで、上記の如き本発明の車輌に於いて、エンジンが冷温状態から暖機されるとき、エンジンは当初ストイキ運転され、エンジンが前記特定温度に達したとき、エンジンがストイキ運転よりリーン運転に切り換えられるようになっていれば、エンジンが冷温状態から始動され、暖機不十分の状態にてリーン運転されることが確実に回避される。
【００１２】
前記エンジンの特定温度が学習により求められるようになっていれば、同一の設計になるエンジンであっても、車輌が運転される地域の気候や季節の違いによりエンジンの暖機度とリーン運転許容条件との間に差が生じることに対し、各車輌の運転地域の気候条件および季節に合わせてエンジンの暖機度とリーン運転許容条件とを最適に整合させることができる。
【００１３】
前記エンジンの特定温度の学習が、エンジンの暖機過程に於いてその温度が或る目標温度まで上昇したときエンジンをストイキ運転よりリーン運転に切り換え、それによってエンジンの出力トルクが所定の限度を越えて変動した時には、目標温度を所定の温度差だけ高くし、エンジンの温度が前記の高くされた目標温度まで上昇したときエンジンの出力トルクが尚まだ所定の限度を越えて変動するか否かを確かめ、エンジンの出力トルクの変動が所定の限度を越えなくなるときの目標温度を前記特定温度とすることにより行われれば、前記目標温度の初期値およびそれを段階的に高めて行く温度差を適当に設定することにより、エンジンの温度が次第に上昇するエンジンの暖機過程を利用し、エンジンを特定温度以下にて試しリーン運転する時間を短く抑えて特定温度を適当な精度にて求めることができる。
【００１４】
また前記エンジンの特定温度の学習が、エンジンの暖機過程に於いてその温度が或る目標温度まで上昇したときエンジンをストイキ運転よりリーン運転に切り換え、それによってエンジンの出力トルクが所定の限度を越えて変動した時には、エンジンをストイキ運転に戻すと共に目標温度を所定の温度差だけ高くし、エンジンの温度が前記の高くされた目標温度まで上昇したときエンジンをストイキ運転よりリーン運転に切り換え、エンジンの出力トルクが尚まだ所定の限度を越えて変動するか否かを確かめ、エンジンの出力トルクの変動が所定の限度を越えなくなるときの目標温度を前記特定温度とすることにより行われれば、前記目標温度の初期値およびそれを段階的に高めて行く温度差を適当に設定することにより、エンジンの温度が次第に上昇するエンジンの暖機過程を利用し、エンジンを特定温度以下にて試しリーン運転する時間をより一層短く抑えて特定温度を適当な精度にて求めることができる。
【００１５】
またエンジンの停止後所定の時間が経過するまでは前記目標温度の最終値が前記特定温度とされ、該所定時間の経過後は該特定温度より所定の温度差だけ低い温度を前記目標温度の初期値として再度前記特定温度の学習が行なわれるようになっていれば、気候や季節の移り変わりによりエンジンの暖機度とリーン運転許容条件との間の最適関係が変化しても、それに遅れなく追従するよう、適時、エンジンの温度が次第に上昇するエンジンの暖機過程を利用して、前記特定温度を再学習により修正することができる。
【００１６】
車輌がエンジンに差動連結手段を介して電動発電機を連結したハイブリッド車であり、エンジンの出力トルクの変動が電動発電機の担持トルクの変動により検出されるようになっていれば、そのような特定のハイブリッド駆動構造を有効に利用してエンジンの出力トルクの変動を確実に把握し、エンジンの暖機度とリーン運転許容条件との間の関係を高精度にて最適制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明による車輌を、エンジンに差動連結手段を介して電動発電機が連結されたハイブリット車とした一例に於いて、その駆動構造について解図的に示す概略図である。但し、本発明の要旨はその作動に関するソフトウエア的事項であり、以下に説明される電子式制御装置内に制御プログラムとして組み込まれているので、図１に表れている構造自体は公知の構造である。
【００１８】
図に於いて、１０はエンジンであり、図では４気筒エンジンとして示されている。各気筒からの排気は、排気マニホールド１２により集められ、排気導管１４を経て三元触媒コンバータ１６へ導入され、ここで三元触媒によりＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを相互反応させて浄化した後、この例では更にＮＯx還元触媒コンバータ１８へ導入され、ここで特にリーン運転に対処した残留ＮＯxの還元浄化を施されて大気へ放出されるようになっている。吸気はエアクリーナ２０を経て取り入れられ、途中に吸気絞り弁２２を含む吸気管２４より吸気マニホールド２６を経て各気筒へ供給されるようになっている。
【００１９】
エンジン１０の出力軸２８は差動連結手段として作動する遊星歯車装置３０のキャリア３２に連結されている。遊星歯車装置３０のサンギヤ３４には第一の電動発電機（モータ／ジェネレータ）３６のロータ３８が接続されている。遊星歯車装置３０のリングギヤ４０には第二の電動発電機４２のロータ４４が接続されている。第一の電動発電機３６のステータ４６と第二の電動発電機４２のステータ４８とはインバータ５０を経てバッテリ５２と電気的に接続されている。
【００２０】
遊星歯車装置３０のリングギヤ４０には出力ギヤ５４が同心に連結されており、出力ギヤ５４には出力ピニオン５６が噛み合わされている。出力ピニオン５６には車輪駆動軸５８が連結されており、車輪駆動軸５８は差動歯車装置６０および一対の車軸６２を経て一対の車輪６４を駆動するようになっている。
【００２１】
６６はマイクロコンピュータを備えた電子式制御装置である。電子式制御装置６６は、エンジン冷却水温センサ６８よりエンジンの冷却水温度を示す信号、排気温センサ７０より排気の温度を示す信号、エンジン回転数センサ７２よりエンジン回転数を示す信号、車速センサ７４より車速を示す信号、バッテリ５２よりその充電状態を示す信号、図には示されていないアクセルペダルよりその開度を示す信号、その他の車輌運転制御に必要な情報を含む信号を供給され、そのマイクロコンピュータに組み込まれた制御プログラムに従って所定の制御演算を行い、その演算結果に基づいて吸気絞り弁２２の開度を制御すると共にエンジンの各気筒への燃料の供給および点火時期を制御し、更にインバータ５０を介して第一の電動発電機３６および第二の電動発電機４２の作動を制御するようになっている。
【００２２】
図２は、電子式制御装置６６により行われる車輌運転制御のうち、特に本発明に係る制御が行われる態様を一つの実施の形態について示すフローチャートである。このフローチャートに示す制御は、車輌の運転スイッチが閉じられ、車輌の運転が開始されると、車輌の運転中、数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返し実行されるものである。
【００２３】
制御が開始されると、ステップ１０に於いて、エンジンが運転されているか否かが判断される。図１に示したようなハイブリッド車の場合には、車輌が運転されていてもエンジンは運転されていない状態がある。エンジンが運転されており、答がイエスであれば、制御はステップ２０へ進む。尚、エンジンが冷温始動されたとき、エンジン温度が上記特定温度に達するまでのエンジン運転は、この例ではストイキ運転とされる。
【００２４】
ステップ２０に於いては、エンジンの暖機度を示すエンジン温度Ｔempw（エンジン冷却水温センサ６８により検出されたエンジン冷却水温度であってよい）に関する上記の特定温度Ｔempwcが０であるか否かが判断される。制御が最初に開始された当初、即ち、特定温度Ｔempwcが以下に説明される要領にて学習により求められる前には、Ｔempwcは０とされており、最初のみ答はイエスであり、制御はステップを３０へ進み、Ｔempwcが予め設定された初期値Ｔempwcoとされる。Ｔempwcoは上記の特定温度としては低過ぎるが、あまり低過ぎることのない適当な値とされてよい。次いで、制御はステップ４０へ進み、タイマがリセットされる。このタイマは、車輌の運転或いは停止に拘わらず常にバッテリより直接電流を供給され、ある所定時間を計測するようになっているものであり、所定時間を計測し終わればオフとなるものである。所定時間については、後程ステップ１３０に関連して説明する。ステップ４０にてタイマがリセットされると、タイマは上記の所定時間の計測を開始するようになっている。
【００２５】
次いで、ステップ５０に於いて、エンジン温度ＴempwがＴempwcより大きいか否かが判断される。エンジンが冷温状態より始動されたときには、暫くはステップ５０の答はノーであり、これより制御はそのままリターンへ進み、そのままでエンジンの暖機運転が続けられる。エンジンの暖機が進み、エンジン温度が上記の初期値Ｔempwcを越えると、ステップ５０の答はイエスとなり、それより制御はステップ６０へ進む。
【００２６】
ステップ６０に於いては、リーン運転を指示するフラグＦleanが１にセットされる。これより電子式制御装置６６によるエンジン運転制御により、エンジン運転はストイキ運転より所定のリーン空燃比によるリーン運転に切り換えられる。
【００２７】
次いで、ステップ７０に於いて、特定温度の学習が終了したか否かを示すフラグＦstudyが１であるか否かが判断される。Ｆstudyは制御の最初の開始時に０にリセットされ、その後は以下に説明されるステップ１１０に於いて１にセットされるか、或いはステップ１５０に於いて０にリセットされるものである。従って、制御がまだ一度もステップ１１０に至っていないか、或いは一度ステップ１１０に至っていても、その後制御がステップ１５０を通ってステップ７０に至ったときには、ステップ７０の答はノーであり、制御はステップ８０へ進む。
【００２８】
ステップ８０に於いては、エンジントルクの変動値ΔＴorqが検出される。このエンジントルク変動値ΔＴorqは、車輌が図１に示す如くエンジン１０に遊星歯車装置３０の如き差動連結手段を介して電動発電機３６を連結したハイブリッド車であるときには、電動発電機３６の担持トルクの変動により検出されてよい。そして、ステップ９０に於いて、検出されたエンジントルク変動値ΔＴorqが所定の限界値ΔＴorqcより大きいか否かが判断される。限界値ΔＴorqcは、エンジントルク変動値ΔＴorqがこれ以上であるようなエンジンの運転状態ではリーン運転は適さないと判断される基準となるエンジントルク変動の限界値である。答がイエスであれば、制御はステップ１００へ進み、特定温度の目標値Ｔempwcを或る所定の温度差ΔＴempw1だけ高くすることが行なわれる。その場合には、このフローチャートを巡る次回以後の制御に於いては、ステップ５０に於ける答は暫くノーとなる筈であり、その後しばらく制御はステップ５０よりそのままリターンし、そのままの制御状態を保ってエンジンの暖機が更に進むのが待たれる。
【００２９】
これに対し、ステップ９０の答がノーであれば、これはエンジンの暖機状態がエンジンをリーン運転してもそのトルク変動が所定の限界値を越えない程度まで進んだことを意味するので、制御はステップ１１０へ進み、フラグＦstudyが１とされる。これ以降、そのままエンジンの運転が続けられるときには、エンジンはリーン運転が許容される暖機状態を保つので、このフローチャートを巡る次回以降の制御はステップ７０よりイエスへ進み、そのままの制御状態を保ってエンジンのリーン運転が続けられる。その間、Ｔempwcの最終値が特定温度として保持される。このＴempwcの最終値は、ステップ５０〜１００の演算の繰り返しにより、エンジン温度とエンジントルク変動値の対比を通して、エンジントルク変動値が所定値以下に収まるエンジン温度の下限値として学習された上記の特定温度である。
【００３０】
エンジンの運転が停止されると、ステップ１０の答はノーとなるので、制御はステップ１２０へ進み、フラグＦleanが０とされる。
【００３１】
その後、エンジンの運転が再開されると、ステップ１０の答はイエスに転ずるので、制御は再びステップ２０へ進むようになる。Ｔempwcの値は上記の通り前回のエンジン運転に於いて特定温度として学習されたＴempwcの最終値に保持されているので、ステップ２０の答はノーであり、制御はステップ１３０へ進む。
【００３２】
ステップ１３０に於いては、先のステップ４０に於いてリセットされたタイマがタイムアウトしているか否かが判断される。これは、エンジンの運転が停止されてよりエンジンの運転が再開されるまでの間にどの程度の時間が経過しているかを見るものである。エンジンの停止期間が気候や季節の移り変わりの影響を受けない程度の短期間である場合には、前回のエンジン運転時に学習された特定温度Ｔempwcをそのまま特定温度として用いてステップ５０に於けるエンジン暖機状態の判断が行われてよいが、エンジンの停止期間がそれ以上に及ぶときには、特定温度は再度その時の気候や季節に合わせて学習し直されるのが好ましい。そこで、ステップ１３０の答がノーであるときには、制御はそのままステップ４０へ進み、保存されている特定温度Ｔempwcをそのまま用いて制御を行うが、ステップ１３０の答がイエスであるときには、制御はステップ１４０へ進み、保存されている特定温度Ｔempwcをある適当な温度差ΔＴempw2だけ下げてその初期値として使用し、その時の気候や季節に合わせて最適の特定温度を学習し直すことが行われる。この場合には、ステップ１５０に於いてフラグＦstudyが０にリセットされる。
【００３３】
図３は、図２に示す制御にステップ９５が追加された他の一つの実施の形態を示す図１と同様のフローチャートである。この実施の形態に於いては、ステップ９０の答がイエスのとき、制御はステップ９５へ進み、ここでフラグＦleanを０に戻し、ステップ６０にて指示したリーン運転を一旦解除することが行われる。この様にステップ９０の答がイエスあるとき、即ち、エンジン温度が現在の特定温度目標値Ｔempwcではまだリーン運転には適さないときには、エンジン運転をストイキ運転に戻すようにすることにより、エンジン温度が適正な特定温度に達する前にそれを検出するために止むを得ず行なう試しリーン運転の時間を短く抑えることができる。
【００３４】
以上に於いては本発明を一つの実施の形態とその一部の修正例について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による車輌の一例をその駆動構造について解図的に示す概略図。
【図２】本発明の車輌に於いて行われる車輌運転制御を一つの実施の形態について示すフローチャート。
【図３】図２に示すフローチャートの一部を修正した実施の形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３６】
１０…エンジン、１２…排気マニホールド、１４…排気導管、１６…三元触媒コンバータ、１８…ＮＯx還元触媒コンバータ、２０…エアクリーナ、２２…吸気絞り弁、２４…吸気管、２６…吸気マニホールド、２８…エンジン出力軸、３０…遊星歯車装置、３２…キャリア、３４…サンギヤ、３６…第一の電動発電機、３８…ロータ、４０…リングギヤ、４２…第二の電動発電機、４４…ロータ、４６，４８…ステータ、５０…インバータ、５２…バッテリ、５４…出力ギヤ、５６…出力ピニオン、５８…車輪駆動軸、６０…差動歯車装置、６２…車軸、６４…車輪、６６…電子式制御装置、６８…エンジン冷却水温センサ、７０…排気温センサ、７２…エンジン回転数センサ、７４…車速センサ
【図１】
2006090265.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006090265.tif 000005