(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、発電手段と、電動手段と、運転者の運転意図を反映して前記内燃機関の出力を制御する機関出力主制御手段と、前記発電手段の発電量に応じて前記内燃機関の追加出力を制御する機関出力補助制御手段と、前記発電手段による発電を制御する発電制御手段とを備えた車輌にして、前記内燃機関への燃料の供給が遮断され、前記発電制御手段が前記発電手段に車輌の運動エネルギを回収する発電をさせているとき、前記機関出力補助制御手段の発電量に応じた機関追加出力制御の特性を発電量に対比して機関追加出力が相対的に小さくなるよう修正する機関出力制御修正手段を有することを特徴とする車輌。
【請求項２】
前記機関出力補助制御手段は前記内燃機関の出力をアイドル運転のために制御する手段であり、前記機関出力制御修正手段により発電量に対比して機関追加出力を相対的に小さくする修正は、車輌の走行速度に応じて、それが低いほど緩やかとされることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
【請求項３】
前記機関出力補助制御手段は前記内燃機関の出力をアイドル運転のために制御する手段であり、前記機関出力制御修正手段により発電量に対比して機関追加出力を相対的に小さくする修正は、車輌の減速度に応じて、それが大きいほど緩やかとされ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】
前記機関出力補助制御手段は前記内燃機関の出力をアイドル運転のために制御する手段であり、前記機関出力制御修正手段により発電量に対比して機関追加出力を相対的に小さくする修正は、機関冷却水温度に応じて、それが低いほど緩やかとされることを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載の車輌。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌に於ける内燃機関の出力制御に係り、特にハイブリッド車に於ける如く車輌駆動の一部を電気的に行う車輌に於ける内燃機関の出力制御に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車に於ける如く車輌駆動の一部を電気的に行う車輌に於いては、それなりの容量を備えた蓄電装置の充電が車輌の運行中に行われる。この場合、充電は、蓄電装置の充電度（State of Charge、略してSOC）に応じて、適宜内燃機関の出力を車輌駆動に要する以上に増大させて発電手段を駆動することにより行われるが、また車輌の減速時或は制動時には車輌の運動エネルギを利用して発電手段を駆動し、燃料の消費を節約することも行われている。この後者の発電は回生発電と称されているが、かかる回生発電中は一般に内燃機関への燃料の供給を遮断するする所謂フューエルカットが行われる。この点に関し、更に特開2000-287304には、回生発電時のフューエルカットの領域を拡大し、機関がアイドル回転数まで下がったとき、電動機にて機関の回転を補助することによりフューエルカット終了時の機関運転を安定させることが提案されている。
【０００３】
また、蓄電装置の充電のための内燃機関の出力増大は、多くの場合、機関アイドル運転のための出力制御手段であるアイドル回転数制御装置（Idle Speed Control、略してISC）により行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
蓄電装置を充電すべきとき、内燃機関の出力の一部を発電手段へ分配してこれを駆動し、その際発電手段の発電量に対応して内燃機関の出力を増大させる制御が行われるようになっている車輌に於いては、従来より、車輌の減速時或は制動時に車輌の運動エネルギを利用して発電手段を駆動する回生発電が行われるときにも、内燃機関の出力を制御する制御手段、特に上記のＩＳＣ、は、発電量に対応して機関出力を増大させる制御をそのまま所定通り行うになっていた。これは、内燃機関への燃料の供給が、吸気の供給量に基づいて演算され、その演算結果に基づいて燃料噴射装置により制御される近年一般の車輌に於いては、フューエルカット中は、燃料はいずれにしても供給されないので、吸気の供給量が発電量に対応して多少増大されていてもフューエルカット中の機関の空転性能は殆ど変わらず、そのためフューエルカットに対応した吸気制御は不要と考えられていたからである。
【０００５】
しかし、車輌の減速あるいは制動が終了し、フューエルカットが解除され、それと同時に回生発電の負荷が解除されたとき、発電量に対応して増大されていた吸気の供給量が回生発電負荷の解除に対応して低減されるにはかなりの時間遅れがある。従来、かかる車輌に於いては、フューエルカット解除の直後に内燃機関が僅かに噴き上がる現象が見られたが、その原因は上記の吸気流量復帰の遅れにあると考えられる。
【０００６】
本発明は、この種の車輌に生ずる上記の原因による内燃機関吹き上がりに着目し、そのような内燃機関の吹き上がりが生じないようよう改良された車輌を提供すること課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するものとして、内燃機関と、発電手段と、電動手段と、運転者の運転意図を反映して前記内燃機関の出力を制御する機関出力主制御手段と、前記発電手段の発電量に応じて前記内燃機関の追加出力を制御する機関出力補助制御手段と、前記発電手段による発電を制御する発電制御手段とを備えた車輌にして、前記内燃機関への燃料の供給が遮断され、前記発電制御手段が前記発電手段に車輌の運動エネルギを回収する発電をさせているとき、前記機関出力補助制御手段の発電量に応じた機関追加出力制御の特性を発電量に対比して機関追加出力が相対的に小さくなるよう修正する機関出力制御修正手段を有することを特徴とする車輌を提供するものである。
【０００８】
前記機関出力補助制御手段が内燃機関の出力をアイドル運転のために制御する手段であるときには、前記機関出力制御修正手段により発電量に対比して機関追加出力を相対的に小さくする修正は、車輌の走行速度に応じて、それが低いほど緩やかとされてよい。
【０００９】
また、前記機関出力補助制御手段は内燃機関の出力をアイドル運転のために制御する手段であるときには、前記機関出力制御修正手段により発電量に対比して機関追加出力を相対的に小さくする修正は、車輌の減速度に応じて、それが大きいほど緩やかとされてよい。
【００１０】
また、前記機関出力補助制御手段は内燃機関の出力をアイドル運転のために制御する手段であるときには、前記機関出力制御修正手段による発電量に対比して機関追加出力を相対的に小さくする修正は、内燃機関の冷却水温度に応じて、それが低いほど緩やかとされてよい。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
上記の如く、内燃機関と、発電手段と、電動手段と、運転者の運転意図を反映して内燃機関の出力を制御する機関出力主制御手段と、発電手段の発電量に応じて内燃機関の追加出力を制御する機関出力補助制御手段と、発電手段による発電を制御する発電制御手段とを備えた車輌に於いて、内燃機関への燃料の供給が遮断され、発電制御手段が発電手段に車輌の運動エネルギを回収する発電をさせているとき、機関出力補助制御手段の発電量に応じた機関追加出力制御の特性を発電量に対比して機関追加出力が相対的に小さくなるよう修正する機関出力制御修正手段が設けられていれば、内燃機関への燃料の供給の遮断が解除され、それと同時に発電手段に対する回生発電負荷が解除されたとき、機関出力補助制御手段による発電量に応じた内燃機関の追加出力制御は、予め低減された状態にされているので、内燃機関に吹き上がりが生ずることが回避される。
【００１２】
車輌が減速或は制動走行中であって、内燃機関への燃料の供給が遮断され、発電制御手段が発電手段に車輌の運動エネルギを回収する発電をさせている状態の終局は、通常、内燃機関にとってはアイドル運転である。この場合、機関出力補助制御手段が内燃機関の出力をアイドル運転のために制御する手段であるときには、上記状態の終局に於ける内燃機関のアイドル設定は、機関出力制御修正手段により行われる発電量に対比して機関出力を相対的に小さくする修正の度合が緩やかであるほど高くなる。
【００１３】
車輌の走行速度が低くければ、機関回転が車輪の側から助けられる度合が低下することから、機関のアイドル運転を安定して確保するには、車輌の走行速度が低いほど、アイドル回転数を高めることが望まれる。従って、機関出力制御修正手段により発電量に対比して機関出力を相対的に小さくする修正が行われるとき、その相対的機関出力低減度が、車輌の走行速度に応じて、走行車速が低いほど緩やかとされれば、かかる制御により内燃機関にエンストが生ずることが確実に回避される。
【００１４】
同様に、車輌が減速または制動されるとき、減速度が大きいほど減速または制動の終局に於いてエンストが生ずる可能性は高くなるので、機関出力補助制御手段が内燃機関の出力をアイドル運転のために制御する手段であるときには、機関出力制御修正手段により発電量に対比して機関出力を相対的に小さくする修正が、車輌の減速度に応じて、それが大きいほど緩やかとされれば、かかる制御によりエンストが生ずることが確実に回避される。
【００１５】
同様に、車輌が減速または制動されるとき、機関の暖機度、即ち機関冷却水の温度が低いほど、減速または制動の終局に於いてエンストが生ずる可能性は高くなるので、機関出力補助制御手段が内燃機関の出力をアイドル運転のために制御する手段であるときには、機関出力制御修正手段により発電量に対比して機関出力を相対的に小さくする修正が、機関冷却水温度に応じて、それが低いほど緩やかとされれば、かかる制御によりエンストが生ずることが確実に回避される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
添付の図１および図２は、ハイブリット車の駆動構造の２つの例を示す概略図である。これらの図に於いて、１および１０１はそれぞれ内燃機関であり、２および１０２はそれぞれ一対の駆動輪である。
【００１７】
図１の駆動構造に於いては、内燃機関のクランク軸（図示せず）は、変速機３、電動発電機（モータ・ジェネレータ）４、差動歯車装置５を経て一対の駆動輪２と連結されている。尚、途中の軸部材は自明のため説明を省略する。電動発電機４は交流仕様のものであり、交流と直流の間の変換を行うインバータ６を介して蓄電装置７と電気的に接続されている。
【００１８】
図２の駆動構造に於いては、内燃機関のクランク軸（図示せず）は、遊星歯車機構よりなる動力分配装置１０３を介して、発電機１０４と、主として電動機として作動するが発電機としても作動する電動装置（ここでは一応電動機と称する）１０５に連結されている。動力分配装置１０３は、遊星歯車機構のキャリアにて内燃機関のクランク軸と連結され、サンギヤにて発電機１０４と連結され、リングギヤにて電動機１０５と連結されたものであり、更に電動機１０５との連結部にてそこに設けられた歯車１０６とそれに噛み合う差動歯車装置１０７を介して一対の駆動輪１０２と連結されている。ここでも途中の軸部材は自明のため説明を省略する。発電機１０４および電動機１０５も交流仕様のものであり、インバータ１０８を介して蓄電装置１０９と電気的に接続されている。
【００１９】
図１の駆動構造に於いては、内燃機１と変速装置３と電動発電機４の作動は車輌運転制御装置８により制御される。車輌運転制御装置８は、マイクロコンピュータを備え、そこに組み込まれた制御プログラムと車輌の運行状態に関する種々の情報に基づいて制御計算を行い、それに基づいて内燃機関をはじめとする車輌の種々の作動装置を制御するものであり、その基本的構成は既に周知のものである。本発明に関する限りでは、車輌運転制御装置８には、アクセルペダルより機関出力に関する運転者の意思を示す信号、ブレーキペダルより車輌の制動に関する運転者の意思を示す信号、機関回転数センサより機関回転数に関する信号、車速センサより車速を示す信号、加速度センサより車輌の加速度（負の値の場合には減速度）を示す信号、冷却水温センサより内燃機関冷却水の温度を示す信号、蓄電装置７より蓄電装置の充電状態を示す信号が供給されている。車輌運転制御装置８は、これらの信号に基づいて制御演算を行い、吸気絞り装置９および燃料噴射装置１０を操作して機関出力を制御し、変速機３の変速段を切り換え、また車輌が所定値以上の車速にあって減速または制動中であるとき、フューエルカットを行うと同時に、発電電動機の発電負荷を増大させ、車輌の運動エネルギを電気エネルギとして回収する回生発電を行なわせ、発電された電力を蓄電装置に充電する制御作動を行う。
【００２０】
同様に、図２の駆動構造に於いては、内燃機１０１、変速装置１０３、発電機１０４、電動機１０５の作動が車輌運転制御装置１１０により制御される。車輌運転制御装置１１０も図１の車輌運転制御装置８と同様に、マイクロコンピュータを備え、そこに組み込まれた制御プログラムと車輌の運行状態に関する種々の情報に基づいて制御演算を行うものであり、アクセルペダル、ブレーキペダル、機関回転数センサ、車速センサ、加速度センサ、冷却水温センサ、蓄電装置１０９より信号が供給され、これらの信号に基づいて、吸気絞り装置１１１および燃料噴射装置１１２を操作して機関出力を制御し、車輌が減速または制動中であるとき、フューエルカットを行うと同時に、発電手段の発電負荷を増大させ、車輌の運動エネルギを電気エネルギとして回収する回生発電を行なわせ、それを蓄電装置に充電する制御作動を行う。尚、図２の駆動構造に於いては、蓄電装置１０９の蓄電状態(ＳＯＣ)に基づいてこれを充電する発電手段としては専ら発電機１０４が作動され、車輌の減速あるいは制動時に車輌の運動エネルギを電気エネルギとして回収する発電手段としては、専ら電動機１０５が発電モードにて作動される。また車輌の通常運転時には、遊星歯車機構よりなる動力分配装置１０３と発電機１０４とが、内燃機関より車輪へ伝達される動力のトルクと回転数の間の調整を行ない、変速機の機能を果たす。
【００２１】
図３は、図１または図２に示されたようなハイブリッド車の駆動構造が、それぞれの車輌運転制御装置８または１１０により、車輌の減速あるいは制動走行時に、本発明に従って制御される態様を示すグラフである。
【００２２】
今、車輌が一定車速Ｖ1で、フューエルカットは行わず、電流値Ｉ1なる一定電流値の発電を行い、それに対応して発電用に消費する動力分を補うべくアイドル運転制御装置(ＩＳＣ)がＱ1なる量の追加の機関出力を発生するよう内燃機関を補助制御しており、機関が一定回転数Ｎ1にて回転している状態にて走行しているとし、かかる状態から始まって、時点ｔ1にて車輌の減速が始まり、フューエルカットが開始され、車輌の運動エネルギを電気エネルギとして回収する回生発電が開始されたとする。これには、例えば、車輌がある所定値以上の車速にて走行しているとき、アクセルペダルの踏み込みが突然解除され、或は更にこれに加えてブレーキペダルが踏まれたような状態が該当する。
【００２３】
フューエルカット（Ｆ／Ｃ）信号の発信により内燃機関への燃料の供給は遮断され、発電機６の発電能力の増大または電動機１０５の発電モードへの切り替えにより、発電電流は図示の如く一旦急増し、その後、車速および機関回転数の低下と共に図示の如く次第に低下する。このとき、従来のＩＳＣによる発電用機関出力補正制御によれば、発電量が増加することによりＩＳＣ補正は図中破線にて示されている如く発電電流値の増大に対応して吸気量を増大させるように行われるが、本発明によれば、破線のようなＩＳＣ補正に代えて、実線による如く、発電電流値に対比して吸気補正量を小さくするような修正が行われる。尚、このとき、制御としてはＩＳＣ補正は０とされてもよいが、実際には、減速あるいは制動中は、吸気制御弁が閉じられることにより吸気管負圧が増大するので、ＩＳＣによる吸気補正量は図３の実線に示す如く暫時一旦Ｑ1より増大する。
【００２４】
こうして、フューエルカット中、ＩＳＣ補正が図中破線にて示されている如き従来の増大補正より図中実線にて示されている如く抑制されることにより、時点ｔ2にて車速がＶ2迄低下し、フューエルカットが中止され、発電電動機６の回生用発電負荷が解除され或は電動機１０５の発電モードによる作動が解除されたとき、機関回転数について破線にて示す如く従来生じていた吹き上がりは回避される。尚、図示の実施例では、時点ｔ1迄行なわれていた電流値Ｉ1の発電は時点ｔ1にて停止され、またそれに対するＩＳＣ補正も同時点にて停止され、ＩＳＣ補正はアイドル運転のみを維持する補正量Ｑ0となる。その後、時点ｔ3にて車輌が停止し、機関はアイドル運転状態に維持され、更にその後、時点ｔ4にて再び車輌駆動運転に入る。このとき車輌発進のために蓄電装置の電流が消費されるときには、発電電流値としては負の値となる。
【００２５】
ＩＳＣ補正は、蓄電装置の充電状態に基づいて行われる発電の場合には、図４に破線にて示されている如く、発電電流値の増大に応じて増大するよう行われる。図中Ｑ0の値は発電電流値が０の場合の基本ＩＳＣ補正量であり、これは発電を行わない状態にてアイドル運転を維持するときのＩＳＣによる吸気供給量である。これに対し、本発明によるフューエルカットにての減速あるいは制動中のＩＳＣ補正に対する修正は、一つの実施例として、図中実線にて示す如く、ＩＳＣ補正を発電電流値に拘らずＱ0の値に一定に維持するものであってよい。但し、上述の如く、実際には、減速あるいは制動中は、吸気制御弁が閉じられることにより吸気管負圧が増大するので、ＩＳＣによる吸気補正量は図３の実線に示す如く暫時増大する。
【００２６】
しかし、フューエルカット減速あるいは制動中のＩＳＣ補正が、上記のＱ0の如き値に維持されるように修正されると、フューエルカット減速あるいは制動が終了したとき、従来のようにＩＳＣ補正が増大されていないので、場合によっては機関の回転が不安定になり、エンストが起こる恐れがある。この場合の機関回転が不安定になる度合は、車輌の走行速度が低いほど、機関回転が車輪の側から助けられる度合が低下することから、増大する。そこで、フューエルカット減速あるいは制動中に於けるＩＳＣ補正の修正値Ｑとして、例えば図５に示されている如く、走行速度の低下に応じて増大する係数αを用い、ＱをαＱ0の如く修正してよい。
【００２７】
更にまた、フューエルカット減速あるいは制動中のＩＳＣ補正が低減修正されることにより、フューエルカット減速あるいは制動が終了したとき、機関の回転が不安定になり、エンストが起こる恐れは、車輌の減速度が大きいほど増大する。そこで、フューエルカット減速あるいは制動中に於けるＩＳＣ補正の修正値Ｑとして、例えば図６に示されている如く、減速度の増大に応じて増大する係数βを用い、ＱをβＱ0またはαβＱ0の如く修正してよい。
【００２８】
更にまた、フューエルカット減速あるいは制動中のＩＳＣ補正が低減修正されることにより、フューエルカット減速あるいは制動が終了したとき、機関の回転が不安定になり、エンストが起こる恐れは、機関の暖機度が低いときほど増大する。そこで、フューエルカット減速あるいは制動中に於けるＩＳＣ補正の修正された値Ｑとして、例えば図７に示されている如く、機関冷却水温度の低下に応じて増大する係数γを用い、ＱをγＱ0またはαγＱ0、βγＱ0或はαβγＱ0の如く修正してよい。
【００２９】
以上に於いては本発明をいくつかの実施例について詳細に説明したが、これらの実施例について本発明の範囲内にて種々の修正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】
【図１】ハイブリット車の駆動構造の一つの例を示す概略図。
【図２】ハイブリット車の駆動構造の他の一つの例を示す概略図。
【図３】図１または２に示されたようなハイブリッド車の駆動構造が、車輌運転制御装置により、車輌の減速あるいは制動走行時に、本発明に従って制御される態様を示すグラフ。
【図４】発電電流値に対するＩＳＣ補正の値の一例を示すマップ。
【図５】ＩＳＣ補正の値を車輌の走行速度に対して修正する修正係数の一例を示すマップ。
【図６】ＩＳＣ補正の値を車輌の減速度に対して修正する修正係数の一例を示すマップ。
【図７】ＩＳＣ補正の値を車輌の機関冷却水温度に対して修正する修正係数の一例を示すマップ。
【符号の説明】
１，１０１…内燃機関
２，１０２…車輪
３…変速機
４…電動発電機
５，１０７…差動歯車装置
６，１０８…インバータ
７，１０９…蓄電装置
８，１１０…車輌運転制御装置
９，１１１…吸気絞り装置
１０，１１２…燃料噴射装置
１０３…動力分配装置
１０４…発電機
１０５…電動機
１０６…歯車
【図１】
0003770202.tif 000002
【図２】
0003770202.tif 000003
【図３】
0003770202.tif 000004
【図４】
0003770202.tif 000005
【図５】
0003770202.tif 000006
【図６】
0003770202.tif 000007
【図７】
0003770202.tif 000008