JP4962404B2 - 内燃機関装置および車両並びに内燃機関装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関装置および車両並びに内燃機関装置の制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と、アクチュエータにより開閉する排気供給弁を有し該排気供給弁を介して前記内燃機関の吸気系に排気を供給する排気供給手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて目標開度を設定すると共に該設定した目標開度で前記排気供給弁が開くよう前記アクチュエータを制御する排気供給制御手段と、を備える内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関装置の制御方法に関する。

従来、この種の内燃機関装置としては、排気をエンジンの吸気管路に環流させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、燃料カットした後に燃料供給を再開する燃料カットリカバー時には、シリンダ吸入ＥＧＲガス量またはシリンダ吸入ＥＧＲ率の応答を算出し、算出した応答に基づいて点火時期を算出すると共に算出した点火時期で火花点火を実行することにより、燃料カットリカバー時にエンジンにノッキングが発生するのを抑制することができるとしている。
特開２００５−４８６２３号公報

ところで、ＥＧＲの導入に伴うノッキングの発生は、燃料カットリカバー時に限られず、ＥＧＲの導入を開始する際にも生じ得る。このときに、ＥＧＲ導入時用のエンジン制御を開始するタイミングが適切に行なわれないと、エンジンの燃焼状態を悪化させ、ノッキングが発生してしまう。

本発明の内燃機関装置および車両並びに内燃機関装置の制御方法は、排気導入時用の内燃機関の制御を開始するタイミングをより適切なものとすることを主目的とする。

本発明の内燃機関装置および車両並びに内燃機関装置の制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の内燃機関装置は、
内燃機関を備える内燃機関装置であって、
アクチュエータにより開閉する排気供給弁を有し、該排気供給弁を介して前記内燃機関の吸気系に排気を供給する排気供給手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて目標開度を設定すると共に該設定した目標開度で前記排気供給弁が開くよう前記アクチュエータを制御する排気供給制御手段と、
前記吸気系に実際に供給されている排気の吸気量に対する比率としての実排気供給率を推定する実排気供給率推定手段と、
前記吸気系への排気の導入が要求されてから前記推定された実排気供給率が所定比率以上で且つ前記排気供給弁の実開度が所定開度以上となったときに実際に前記吸気系への排気の導入が開始されたと判定する排気導入判定手段と、
該排気導入判定手段により前記吸気系への排気の導入が開始されたと判定されたときに、通常時とは異なる排気導入時用の制御目標値に切り替えて前記内燃機関を運転制御する排気導入時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の内燃機関装置では、吸気系に実際に供給されている排気の吸気量に対する比率としての実排気供給率を推定し、吸気系への排気の導入が要求されてから推定された実排気供給率が所定比率以上で且つ排気供給弁の実開度が所定開度以上となったときに実際に吸気系への排気の導入が開始されたと判定し、吸気系への排気の導入が開始されたと判定されたときに、通常時とは異なる排気導入時用の制御目標値に切り替えて内燃機関を運転制御する。これにより、実際に吸気系への排気の導入が開始されたかをより正確に判定することができるから、排気導入時用の内燃機関の制御を開始するタイミングをより適切なものとすることができる。

こうした本発明の内燃機関装置において、前記排気導入時制御手段は、前記排気供給弁の目標開度に対する実開度の比率に一次遅れ処理を施して得られる補正係数をもって前記排気導入時用の点火進角量を補正した補正後点火進角量により点火時期が進角されるよう前記内燃機関を運転制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、排気の導入初期に点火時期が過進角されるのを抑制してノッキングの発生を抑止することができる。

また、本発明の内燃機関装置において、前記実排気供給率推定手段は、前記内燃機関の回転数と負荷率と前記排気供給弁の実開度とに基づいて前記実排気供給率を推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より正確に実排気供給率を推定することができる。

さらに、本発明の内燃機関装置において、発電機と、内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸の３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える動力出力装置に組み込まれるものとすることもできる。

本発明の車両は、上述した各態様のいずれかの本発明の内燃機関装置、即ち、基本的には、内燃機関を備える内燃機関装置であって、アクチュエータにより開閉する排気供給弁を有し、該排気供給弁を介して前記内燃機関の吸気系に排気を供給する排気供給手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて目標開度を設定すると共に該設定した目標開度で前記排気供給弁が開くよう前記アクチュエータを制御する排気供給制御手段と、前記吸気系に実際に供給されている排気の吸気量に対する比率としての実排気供給率を推定する実排気供給率推定手段と、前記吸気系への排気の導入が要求されてから前記推定された実排気供給率が所定比率以上で且つ前記排気供給弁の実開度が所定開度以上となったときに実際に前記吸気系への排気の導入が開始されたと判定する排気導入判定手段と、該排気導入判定手段により前記吸気系への排気の導入が開始されたと判定されたときに、通常時とは異なる排気導入時用の制御目標値に切り替えて前記内燃機関を運転制御する排気導入時制御手段と、を備える内燃機関装置を搭載することを要旨とする。

この本発明の車両では、上述した各態様のいずれかの本発明の内燃機関装置を搭載するから、本発明の内燃機関装置が奏する効果と同様の効果、例えば、排気導入時用の内燃機関の制御を開始するタイミングをより適切なものとすることができる効果や排気の導入初期に点火時期が過進角されるのを抑制してノッキングの発生を抑止することができる効果などを奏することができる。

本発明の内燃機関装置の制御方法は、
内燃機関と、アクチュエータにより開閉する排気供給弁を有し該排気供給弁を介して前記内燃機関の吸気系に排気を供給する排気供給手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて目標開度を設定すると共に該設定した目標開度で前記排気供給弁が開くよう前記アクチュエータを制御する排気供給制御手段と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
（ａ）前記吸気系に実際に供給されている排気の吸気量に対する比率としての実排気供給率を推定し、
（ｂ）前記吸気系への排気の導入が要求されてから前記推定された実排気供給率が所定比率以上で且つ前記排気供給弁の実開度が所定開度以上となったときに実際に前記吸気系への排気の導入が開始されたと判定し、
（ｃ）該ステップ（ｂ）により前記吸気系への排気の導入が開始されたと判定されたときに、通常時とは異なる排気導入時用の制御目標値に切り替えて前記内燃機関を運転制御する
ことを要旨とする。

この本発明の内燃機関装置の制御方法によれば、吸気系に実際に供給されている排気の吸気量に対する比率としての実排気供給率を推定し、吸気系への排気の導入が要求されてから推定された実排気供給率が所定比率以上で且つ排気供給弁の実開度が所定開度以上となったときに実際に吸気系への排気の導入が開始されたと判定し、吸気系への排気の導入が開始されたと判定されたときに、通常時とは異なる排気導入時用の制御目標値に切り替えて内燃機関を運転制御する。これにより、実際に吸気系への排気の導入が開始されたかをより正確に判定することができるから、排気導入時用の内燃機関の制御を開始するタイミングをより適切なものとすることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である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、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。この浄化装置１３４の後段には、排気を吸気側に供給するＥＧＲ管１５２が取り付けられており、エンジン２２は、不燃焼ガスとしての排気を吸気側に供給して空気と排気とガソリンの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。このエンジン２２の吸気側に供給する排気の量はステッピングモータ１５３により駆動されるＥＧＲバルブ１５４により調整される。以下、エンジン２２の排気を吸気側に供給することをＥＧＲという。

図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ制御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、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。ＥＧＲ制御ルーチンでは、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、エンジン２２の回転数Ｎｅや負荷率ｋｌなどの制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとに基づいてステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊を設定すると共に（ステップＳ１１０）、設定した目標ステップ数Ｎｓ＊でステッピングモータ１５３を駆動制御して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。目標ステップ数Ｎｓ＊の設定は、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌと目標ステップ数Ｎｓ＊との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとが与えられるとマップから対応する目標ステップ数Ｎｓ＊を導出することにより行なうものとした。このマップの一例を図４に示す。目標ステップ数Ｎｓ＊は、図示するように、負荷率ｋｌと回転数Ｎｅとが図中の排気導入領域内にないときには値０（ＥＧＲオフ）となり、排気導入領域内にあるときには負荷率ｋｌと回転数Ｎｅとが高負荷高回転数に向かうほど高くなるよう設定されるものとした。ＥＧＲバルブ１５４は、ステッピングモータ１５３により駆動されるステップ数が大きいほど大きな開度をもって開くが、ステッピングモータ１５３は単位時間で作動するステップ数が限られており、目標ステップ数Ｎｓ＊が設定されても、実際には目標ステップ数Ｎｓ＊に向けて所定ステップ数ずつステッピングモータ１５３が駆動されることになる。したがって、ステッピングモータ１５３の実際のステップ数が目標ステップ数Ｎｓ＊に到達するまでにはある程度の時間を要する。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号，ＥＧＲバルブ１５４の開度を調節するステッピングモータ１５３への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ステッピングモータ１５３への駆動信号として出力したパルス数（ステップ数）を記憶しており、これにより、ステッピングモータ１５３の実ステップ数Ｎｓを把握するものとした。ＥＧＲバルブ１５３は実ステップ数Ｎｓに応じて開閉するから、実ステップ数Ｎｓを把握することによりＥＧＲバルブ１５４の開度を知ることができる。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、最大吸入空気量に対するエアフローメータ信号に基づく吸入空気量の割合としての負荷率ｋｌを演算している。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３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８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５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８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、ＥＧＲの導入を開始する際の動作について説明する。図５は、実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ導入開始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、図３のＥＧＲ制御ルーチンで目標ステップ数Ｎｓ＊が値０から値０でない値に設定されてＥＧＲの導入が要求されたときに実行される。

ＥＧＲ導入開始判定ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅや負荷率ｋｌ，実ステップ数Ｎｓなどの必要なデータを入力し（ステップＳ２００）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌと実ステップ数Ｎｓとに基づいて実排気供給率ＥＧＲを推定する（ステップＳ２１０）。ここで、実排気供給率ＥＧＲは、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌと実ステップ数Ｎｓと実排気供給率ＥＧＲとの関係を予め実験などにより求めてマップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、回転数Ｎｅと負荷率ｋｌと実ステップ数Ｎｓとが与えられるとマップから対応する実排気供給率ＥＧＲを導出するものとした。

続いて、推定した実排気供給率ＥＧＲが所定比率Ｅｒｅｆ以上か否か（ステップＳ２２０）、実ステップ数Ｎｓが所定ステップ数Ｎｒｅｆ以上か否か（ステップＳ２３０）をそれぞれ判定する。ここで、所定比率Ｅｒｅｆと所定ステップ数Ｎｒｅｆは、ＥＧＲの導入が開始されたか否かを判定するための閾値であり、ＥＧＲバルブ１５４の遊びを考慮して実験的に求めたものを用いるものとした。このように、実排気供給率ＥＧＲと実ステップ数Ｎｓとを用いることにより、ＥＧＲの導入が開始されるタイミングを正確に判定することができる。実排気供給率ＥＧＲが所定比率Ｅｒｅｆ未満であったり実ステップ数Ｎｓが所定ステップ数Ｎｒｅｆ未満のときにはＥＧＲの導入が開始されていないと判断して、ステップＳ２００に戻る。一方、実排気供給率ＥＧＲが所定比率Ｅｒｅｆ以上で且つ実ステップ数Ｎｓが所定ステップ数Ｎｒｅｆ以上のときには、ＥＧＲの導入が開始されたと判断して、ＥＧＲ導入開始判定フラグＦｅｇｒを値１に設定して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。

次に、ＥＧＲの導入が開始されたときのエンジン２２の制御について説明する。図６は、実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ導入時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このＥＧＲ導入時制御ルーチンでは、エンジンＥＣＵ２４は、まず、ＥＧＲ導入開始判定フラグＦｅｇｒが値１となるまで待つ（ステップＳ３００）。この間、エンジン２２は通常時制御により運転制御される。通常時制御としては、基本的には、エンジン２２から出力すべき目標トルクＴｅ＊に対応するスロットル開度となるようスロットルモータ１３６を制御（吸入空気量調節制御）すると共にエアフローメータ１４８からの吸入空気量に対して理論空燃比となる燃料が噴射されるよう燃料噴射弁１２６を制御（燃料噴射制御）し、燃料消費率が良好となる点火時期で点火されるようイグニッションコイル１３８を制御（点火制御）することにより行なわれる。ステップＳ３００でＥＧＲ導入開始判定フラグＦｅｇｒが値１となったときには、通常時制御からＥＧＲ導入時制御に切り替えられて吸入空気量調節制御や燃焼噴射制御，点火制御がそれぞれ行なわれる。ＥＧＲ導入時制御における点火制御としては、エンジン２２の回転数Ｎｅや負荷率ｋｌ，目標ステップ数Ｎｓ＊，実ステップ数Ｎｓなどのデータを入力し（ステップＳ３１０）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌと実ステップ数Ｎｓとに基づいて点火プラグ１３０の点火時期に対する進角量としての点火進角量Δθｉｇｎを設定する（ステップＳ３２０）。点火進角量Δθｉｇｎは、実施例では、回転数Ｎｅと負荷率ｋｌと実ステップ数Ｎｓと点火進角量Δθｉｇｎとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、回転数Ｎｅと負荷率ｋｌと実ステップ数Ｎｓとが与えられるとマップから対応する点火進角量Δθｉｇｎを導出するものとした。そして、入力した実ステップ数Ｎｓを目標ステップ数Ｎｓ＊で除することによりステップ比率Ｄｓを計算し（ステップＳ３３０）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて時定数τを設定し（ステップＳ３４０）、設定した時定数τをもってステップ比率Ｄｓに一次遅れ処理を施したものを補正係数ｋとして計算し（ステップＳ３５０）、ステップＳ３２０で設定した点火進角量Δθｉｇｎに計算した補正係数ｋを乗じたものを新たな点火進角量Δθｉｇｎに設定し（ステップＳ３６０）、設定した点火進角量Δθｉｇｎだけ点火時期を進角して（ステップＳ３７０）、本ルーチンを終了する。このように、ステップＳ３２０で設定されるＥＧＲ用の点火進角量Δθｉｇｎに対して補正係数ｋを用いて補正することにより、ＥＧＲ導入初期において点火時期の過進角を防止してエンジン２２にノッキングが発生するのを抑制しているのである。

図７は、ＥＧＲ導入開始時における目標ステップ数Ｎｓ＊と実ステップ数Ｎｓと点火時期の時間変化の様子を示す説明図である。ＥＧＲの導入が開始される際には、目標ステップ数Ｎｓ＊の上昇に対して実ステップ数Ｎｓの上昇に遅れが生じると共にＥＧＲバルブ１５４が開いてから実際に吸気側に排気が供給されるまでにも遅れが生じる。実施例では、ＥＧＲ導入開始判定フラグＦｅｇｒが値１となったときに、目標ステップ数Ｎｓ＊に対する実ステップ数Ｎｓの比率に一次遅れ処理を施して得られる補正係数ｋをもって補正した点火進角量Δθｉｇｎをもって点火時期を徐々に進角させるから（図中実線）、補正係数ｋで補正せずに点火時期を進角するものに比して（図中破線）、進角が適正に行なわれ、過進角によるノッキングは発生しない。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとステッピングモータ１５３の実ステップ数Ｎｓとに基づいてエンジン２２の吸気側に実際に供給されている排気の比率としての実排気供給率ＥＧＲを設定し、実排気供給率ＥＧＲが所定比率Ｅｒｅｆ以上で且つ実ステップ数Ｎｓが所定ステップ数Ｎｒｅｆ以上のときにＥＧＲの導入が開始されたと判定するから、より適切なタイミングで通常時制御からＥＧＲ導入時制御に切り替えることができる。この結果、ＥＧＲ導入初期におけるエンジン２２の運転を安定させることができる。しかも、ＥＧＲ導入初期におけるＥＧＲ導入時用の点火進角量Δθｉｇｎを、目標ステップ数Ｎｓ＊に対する実ステップ数の比率（ステップ比率Ｄｓ）に対して一次遅れ処理を施して得られる補正係数ｋをもって補正するから、より適切なタイミングで点火時期を進角させることができ、ＥＧＲ導入初期における点火時期の過進角を抑制してエンジン２２のノッキングの発生を防止することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、目標ステップ数Ｎｓ＊に対する実ステップ数Ｎｓの比率（ステップ比率Ｄｓ）を一次遅れ処理を施して補正係数ｋを設定すると共に設定した補正係数ｋを用いてＥＧＲ導入時用の点火進角量Δθｉｇｎを補正するものとしたが、こうした補正を行なわないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、内燃機関を備えるものであれば、エンジンと、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）とを備える通常の自動車に適用するものとしてもよいし、自動車以外の内燃機関装置の形態としても構わない。また、内燃機関装置の制御方法の形態としてもよい。

ここで、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、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、ＥＧＲ管１５２とＥＧＲバルブ１５４とステッピングモータ１５３とが「排気供給手段」に相当し、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとに基づいてステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊を設定すると共に設定した目標ステップ数Ｎｓ＊でステッピングモータ１５３を駆動制御する図３のＥＧＲ制御ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４が「排気供給制御手段」に相当し、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとステッピングモータ１５３の実ステップ数Ｎｓとに基づいて実排気供給率ＥＧＲを推定する図５のＥＧＲ導入開始判定ルーチンのステップＳ２００，Ｓ２１０を実行するエンジンＥＣＵ２４が「実排気供給率推定手段」に相当し、ＥＧＲの導入が要求されてから実排気供給率ＥＧＲが所定比率Ｅｒｅｆ以上で且つステッピングモータ１５３の実ステップ数Ｎｓが所定ステップ数Ｎｒｅｆ以上となったときにＥＧＲの導入が開始されたと判定する図５のＥＧＲ導入開始判定ルーチンのステップＳ２２０〜Ｓ２４０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「排気導入判定手段」に相当し、ＥＧＲの導入が開始されたと判定されたとき、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌと実ステップ数Ｎｓとに基づいてＥＧＲ導入時用の点火進角量Δθｉｇｎを設定し、目標ステップ数Ｎｓ＊に対する実ステップ数Ｎｓの比率としてのステップ比率Ｄｓを設定し、設定したステップ比率Ｄｓに一次遅れ処理を施して補正係数ｋを設定すると共に設定した補正係数ｋで点火進角量Δθｉｇｎを補正して点火時期を進角するようエンジン２２を制御する図６のＥＧＲ導入時制御ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４が「排気導入時制御手段」に相当する。また、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「排気供給手段」としては、ＥＧＲ管１５２とＥＧＲバルブ１５４とステッピングモータ１５３とにより構成するものとしたが、アクチュエータにより開閉する排気供給弁を有し該排気供給弁を介して内燃機関の吸気系に排気を供給するものであれば如何なるものであっても構わない。「排気供給制御手段」としては、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとに基づいてステッピングモータ１５３の目標ステップ数Ｎｓ＊を設定すると共に設定した目標ステップ数Ｎｓ＊でステッピングモータ１５３を駆動制御するものに限定されるものではなく、内燃機関の運転状態に基づいて目標開度を設定すると共に設定した目標開度で排気供給弁が開くようアクチュエータを制御するものであれば如何なるものであっても構わない。「排気供給率推定手段」としては、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌとステッピングモータ１５３の実ステップ数Ｎｓとに基づいて実排気供給率ＥＧＲを推定するものに限定されるものではなく、吸気系に実際に供給されている排気の吸気量に対する比率としての実排気供給率を推定するものであれば如何なるものとしても構わない。「排気導入判定手段」としては、実排気供給率ＥＧＲが所定比率Ｅｒｅｆ以上で且つステッピングモータ１５３の実ステップ数Ｎｓが所定ステップ数Ｎｒｅｆ以上のときにＥＧＲの導入が開始されたと判定するものに限定されるものではなく、実排気供給率が所定比率以上で且つ排気供給弁の実開度が所定開度以上となったときに実際に吸気系への排気の導入が開始されたと判定するものであれば如何なるものとしても構わない。「排気導入時制御手段」としては、ＥＧＲの導入が開始されたと判定されたとき、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ｋｌと実ステップ数Ｎｓとに基づいてＥＧＲ導入時用の点火進角量Δθｉｇｎを設定し、目標ステップ数Ｎｓ＊に対する実ステップ数Ｎｓの比率としてのステップ比率Ｄｓを設定し、設定したステップ比率Ｄｓに一次遅れ処理を施して補正係数ｋを設定すると共に設定した補正係数ｋで点火進角量Δθｉｇｎを補正して点火時期を進角するようエンジン２２を制御するものに限定されるものではなく、排気導入判定手段により吸気系への排気の導入が開始されたと判定されたときに、通常時とは異なる排気導入時用の制御目標値に切り替えて内燃機関を運転制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。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最良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。

以上、本発明を実施するための最良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。

本発明は、自動車産業などに利用可能である。

本発明の一実施例である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。 エンジン２２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用電子制御ユニット７０により実行されるＥＧＲ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 目標ステップ数設定用マップの一例を示す説明図である。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ導入開始判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ導入開始時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ＥＧＲ導入開始時における目標ステップ数Ｎｓ＊と実ステップ数Ｎｓと点火時期の時間変化の様子を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ パワーモードスイッチ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 内燃機関を備える内燃機関装置であって、
   アクチュエータにより開閉する排気供給弁を有し、該排気供給弁を介して前記内燃機関の吸気系に排気を供給する排気供給手段と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて目標開度を設定すると共に該設定した目標開度で前記排気供給弁が開くよう前記アクチュエータを制御する排気供給制御手段と、
   前記吸気系に実際に供給されている排気の吸気量に対する比率としての実排気供給率を前記内燃機関の回転数と負荷率と前記排気供給弁の実開度とに基づいて推定する実排気供給率推定手段と、
   前記吸気系への排気の導入が要求されてから前記推定された実排気供給率が所定比率以上で且つ前記排気供給弁の実開度が所定開度以上となったときに実際に前記吸気系への排気の導入が開始されたと判定する排気導入判定手段と、
   該排気導入判定手段により前記吸気系への排気の導入が開始されたと判定されたときに、通常時とは異なる排気導入時用の制御目標値に切り替えて前記内燃機関を運転制御する排気導入時制御手段と、
   を備える内燃機関装置。
2. 前記排気導入時制御手段は、前記排気供給弁の目標開度に対する実開度の比率に一次遅れ処理を施して得られる補正係数をもって前記排気導入時用の点火進角量を補正した補正後点火進角量により点火時期が進角されるよう前記内燃機関を運転制御する手段である請求項１記載の内燃機関装置。
3. 発電機と、内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸の３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える動力出力装置に組み込まれる請求項１または２記載の内燃機関装置。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載の内燃機関装置を搭載する車両。
5. 内燃機関と、アクチュエータにより開閉する排気供給弁を有し該排気供給弁を介して前記内燃機関の吸気系に排気を供給する排気供給手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて目標開度を設定すると共に該設定した目標開度で前記排気供給弁が開くよう前記アクチュエータを制御する排気供給制御手段と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
   （ａ）前記吸気系に実際に供給されている排気の吸気量に対する比率としての実排気供給率を前記内燃機関の回転数と負荷率と前記排気供給弁の実開度とに基づいて推定し、
   （ｂ）前記吸気系への排気の導入が要求されてから前記推定された実排気供給率が所定比率以上で且つ前記排気供給弁の実開度が所定開度以上となったときに実際に前記吸気系への排気の導入が開始されたと判定し、
   （ｃ）該ステップ（ｂ）により前記吸気系への排気の導入が開始されたと判定されたときに、通常時とは異なる排気導入時用の制御目標値に切り替えて前記内燃機関を運転制御する
   内燃機関装置の制御方法。
   

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