JP2013007272A - ハイブリッドシステム - Google Patents

Abstract

【課題】機関トルクの変動周波数と動力伝達系の共振周波数との一致による振動の発生を抑制すること。
【解決手段】燃料タンク７０内で発生する蒸発燃料を捕捉するキャニスタ７３と、燃料タンク内で発生する蒸発燃料をキャニスタに導入するために燃料タンクとキャニスタとを接続する上流側蒸発燃料通路７８Ａと、キャニスタに捕捉された蒸発燃料を吸気通路に導入するためにキャニスタと吸気通路とを接続する下流側蒸発燃料通路７８Ｂと、キャニスタから吸気通路に導入される蒸発燃料の量を制御するために下流側蒸発燃料通路に配置された蒸発燃料量制御弁７９と、を有する。蒸発燃料量制御弁の開弁タイミングが動力伝達系における共振周波数を考慮して決定される。
【選択図】図２

Description

本発明はハイブリッドシステムに関する。

特許文献１に内燃機関の蒸発燃料処理装置が記載されている。この蒸発燃料処理装置は、燃料タンク内で発生する蒸発燃料（以下これを単に「蒸発燃料」という）を捕捉するキャニスタと、燃料タンク内で発生する蒸発燃料をキャニスタに導入するために燃料タンクとキャニスタとを接続する上流側蒸発燃料通路と、キャニスタに捕捉された蒸発燃料を吸気通路に導入するためにキャニスタと吸気通路とを接続する下流側蒸発燃料通路と、キャニスタから吸気通路に導入される蒸発燃料の量を制御するために下流側蒸発燃料通路に配置された蒸発燃料量制御弁と、を有する。そして、蒸発燃料量制御弁が開弁されているとキャニスタから吸気通路に蒸発燃料が導入され、蒸発燃料量制御弁が全閉にされるとキャニスタから吸気通路に蒸発燃料が導入されなくなる。

特開平８−２８３６９号公報 特開平９−２５６９１７号公報

ところで、吸気通路に導入された蒸発燃料は吸気通路内を流れる空気とともに内燃機関の燃焼室に吸入される。ここで、内燃機関が多気筒内燃機関である場合、つまり、内燃機関が複数の燃焼室を有する場合において、蒸発燃料量制御弁が開弁されるタイミングが特定の燃焼室における吸気行程にのみ同期しているが残りの燃焼室における吸気行程には同期していないときには、特定の燃焼室に吸入される蒸発燃料の量が残りの燃焼室に吸入される蒸発燃料の量よりも多くなる。つまり、吸入される蒸発燃料の量が燃焼室毎に異なる。そして、この場合、特定の燃焼室で発生するトルクが残りの燃焼室で発生するトルクよりも大きくなる。その結果、内燃機関から出力されるトルク（以下このトルクを「機関トルク」という）を全体的に見た場合、機関トルクが一定の周期でもって変動することになる。

ところで、内燃機関と電動機とを動力源とするいわゆるハイブリッドシステムにおいて、内燃機関から出力される動力を伝達するドライブシャフトや機関トルクの変動を緩和させたうえで機関トルクを下流に伝達するために設けられるトーショナルダンパなどの動力伝達系において共振が生じることが知られている。

ここで、ハイブリッドシステムの内燃機関として特許文献１に記載の内燃機関が採用されており、上述したように吸入される蒸発燃料の量が燃焼室毎に異なり、その結果、機関トルクが一定の周期でもって変動しており、その機関トルクの変動周波数が上記動力伝達系の共振周波数に一致している場合、比較的大きな振動が発生し、いわゆるドライバビリティが低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、上述したハイブリッドシステムにおいて、機関トルクの変動周波数が動力伝達系の共振周波数に一致することに起因する振動の発生を抑制することにある。

本願の発明は、内燃機関と電動機とを備えた動力装置と、該動力装置から出力される動力を伝達するための動力伝達系と、を具備するハイブリッドシステムに関する。ここで、動力伝達系とは、たとえば、内燃機関から出力される動力を伝達するドライブシャフトや機関トルクの変動を緩和させたうえで機関トルクを下流に伝達するために設けられるトーショナルダンパなどを含む系である。

そして、本発明の内燃機関は、複数の燃焼室を有するとともに、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を捕捉するキャニスタと、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を該キャニスタに導入するために燃料タンクと該キャニスタとを接続する上流側蒸発燃料通路と、前記キャニスタに捕捉された蒸発燃料を吸気通路に導入するために前記キャニスタと吸気通路とを接続する下流側蒸発燃料通路と、前記キャニスタから吸気通路に導入される蒸発燃料の量を制御するために前記下流側蒸発燃料通路に配置された蒸発燃料量制御弁と、を有する。

ここで、本発明のハイブリッドシステムでは、前記蒸発燃料量制御弁の開弁タイミングが前記動力伝達系における共振周波数を考慮して決定される。

本発明によれば、内燃機関から出力されるトルクの変動周波数と動力伝達系における共振周波数とが一致することに起因して動力伝達系に比較的大きな振動が生じることが抑制され、ドライバビリティの低下が抑制される。すなわち、蒸発燃料量制御弁の開弁タイミングとして、蒸発燃料量制御弁の開弁タイミングと複数の燃焼室のうち特定の１つの燃焼室における吸気行程とが同期し且つその状態が継続するような開弁タイミングが設定されている場合、上記特定の１つの燃焼室に吸入される蒸発燃料の量が残りの燃焼室に吸入される蒸発燃料の量よりも多くなる。その結果、上記特定の燃焼室に吸入された燃料の量が残りの燃焼室に吸入された燃料の量よりも多くなる。このため、上記特定の燃焼室における燃料の燃焼から生じるトルクが残りの燃焼室における燃料の燃焼から生じるトルクよりも大きくなる。つまり、燃焼室間で発生するトルクが異なることになる。すると、全体として、内燃機関から出力されるトルク（以下このトルクを「機関トルク」という）の変動が生じることになる。そして、こうした機関トルクの変動の周波数と動力伝達系における共振周波数とが一致すると、動力伝達系に比較的大きな振動が生じ、ドライバビリティが低下してしまう。

しかしながら、本発明では、蒸発燃料量制御弁の開弁タイミングが動力伝達系における共振周波数を考慮して決定される。こうした考え方のもとに蒸発燃料量制御弁の開弁タイミングを決定すれば、機関トルクの変動周波数と動力伝達系における共振周波数とが一致することが抑制され、したがって、それに起因して動力伝達系に比較的大きな振動が生じることが抑制され、ひいては、ドライバビリティの低下が抑制されるのである。

第１実施形態の制御装置が適用される動力装置を備えたハイブリッド車両の構成を示した図である。 図１に示されている内燃機関の詳細を示した図である。 （Ａ）は基準スロットル弁開度を設定するために用いられるマップを示した図であり、（Ｂ）は基準燃料噴射量を設定するために用いられるマップを示した図である。 第１実施形態のパージ制御弁のデューティ制御におけるデューティサイクルの開始タイミングの制御を実行するルーチンの一例を示した図である。

以下、本発明の動力装置の制御装置の実施形態について説明する。本発明の１つの実施形態（以下「第１実施形態」）の制御装置が適用される動力装置を備えたハイブリッド車両の構成が図１に示されている。図１において、ＭＧ１およびＭＧ２は発電電動機（以下これら発電電動機をそれぞれ「第１発電電動機」および「第２発電電動機」という）、１０は内燃機関、１５はクランクシャフト（出力軸）、１６はクランクポジションセンサ、２１は入力軸、２６はトーショナルダンパ、５０は動力分配機構、７０はインバータ、７１はバッテリ、８０はアクセルペダル、８１はアクセルペダル踏込量センサ、８２はタコメータ、９０は電子制御装置をそれぞれ示している。

なお、以下の説明において「機関運転」とは「内燃機関の運転」を意味し、「機関回転数」とは「内燃機関の回転数」を意味し、「機関トルク」とは「内燃機関から出力されるトルク」を意味し、「機関運転状態」とは「内燃機関の運転状態」を意味する。

電子制御装置９０はマイクロコンピュータからなる。また、電子制御装置９０はＣＰＵ（マイクロプロセッサ）９１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）９２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）９３、バックアップＲＡＭ９４、および、インターフェース９５を有する。これらＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、バックアップＲＡＭ９４、および、インターフェース９５は双方向バスによって互いに接続されている。

図２に内燃機関１０の詳細が示されている。図２に示されている内燃機関１０は火花点火式の内燃機関（いわゆるガソリンエンジン）である。図２において、１１は燃料噴射弁、１２は燃焼室、１３はピストン、１４はコンロッド、１５はクランクシャフト、１６はクランクポジションセンサ、１７は点火栓、１８は吸気弁、１９は吸気弁駆動機構、２０は吸気弁駆動機構１９を駆動するためのアクチュエータ、２２は排気弁、２３は排気弁駆動機構、２４は排気弁駆動機構２３を駆動するためのアクチュエータをそれぞれ示している。なお、図２には、１つの燃焼室１２のみが示されているが、図１に４つのピストン１３が示されているように、第１実施形態の内燃機関は４つの燃焼室（つまり、気筒）とそれに対応する上述した構成要素をそれぞれ具備している。

また、図２において、３０は吸気通路、３１は吸気ポート、３２は吸気マニホルド、３３はサージタンク、３４は吸気管、３５はスロットル弁、３６はスロットル弁３５を駆動するためのアクチュエータ、３７はエアフローメータ、３８はエアクリーナ、４０は排気通路、４１は排気ポート、４２は排気マニホルド、４３は排気管、４４は空燃比センサをそれぞれ示している。なお、吸気通路３０は、吸気ポート３１、吸気マニホルド３２、サージタンク３３、および、吸気管３４から構成されている。一方、排気通路４０は、排気ポート４１、排気マニホルド４２、および、排気管４３から構成されている。

また、図２において、７０は燃料タンク、７１は燃料ポンプ、７２は燃料供給通路、７３はキャニスタ、７４は吸着剤、７５は燃料タンクポート、７６はパージポート、７７は大気ポート、７８Ａは上流側蒸発燃料通路、７８Ｂは下流側蒸発燃料通路、７９はパージ制御弁をそれぞれ示している。

燃料噴射弁１１は、吸気ポート３１に隣接した吸気マニホルド３２の部分に取り付けられている。燃料噴射弁１１には、燃料供給通路７２を介して燃料ポンプ７１が接続されている。燃料ポンプ７１は、燃料噴射弁１１に燃料供給通路７２を介して高圧の燃料を供給する。また、燃料噴射弁１１は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０は、燃料噴射弁１１に燃料を噴射させるための指令信号を燃料噴射弁１１に供給する。また、燃料ポンプ７１も、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０は、燃料ポンプ７１から燃料噴射弁１１に供給される燃料の圧力が予め定められた圧力に維持されるように燃料ポンプ７１の作動を制御する制御信号を燃料ポンプ７１に供給する。なお、電子制御装置９０から燃料噴射弁１１に指令信号が供給されると、燃料噴射弁１１は、吸気ポート３１に燃料を噴射する。

点火栓１２は、その放電電極が燃焼室１２に露出するように内燃機関１０のシリンダヘッドに取り付けられている。また、点火栓１２は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０は、点火栓１２に火花を発生させるための指令信号を点火栓１２に供給する。

吸気マニホルド３２は、その一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管は、それぞれ内燃機関の燃焼室１２にそれぞれ対応して形成されている吸気ポート３１に接続されている。また、吸気マニホルド３２は、その他端でサージタンク３３の一端に接続されている。排気マニホルド４２は、その一端で複数の管に分岐しており、これら分岐した管は、それぞれ内燃機関の燃焼室１２にそれぞれ対応して形成されている排気ポート４１に接続されている。また、排気マニホルド４２は、その他端で排気管４３の一端に接続されている。

スロットル弁３５は、吸気管３４に配置されている。スロットル弁３５の開度（以下この開度を「スロットル弁開度」という）が変更されると、スロットル弁３５が配置された領域における吸気管３４内の流路面積が変わる。これによってスロットル弁３５を通過する空気の量が変わり、ひいては、燃焼室に吸入される空気の量が変わる。スロットル弁３５には、その開度（以下この開度を「スロットル弁開度」という）を変更するためのアクチュエータ（以下このアクチュエータを「スロットル弁アクチュエータ」という）３６が接続されている。スロットル弁アクチュエータ３６は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０は、スロットル弁開度を目標スロットル弁開度に制御するようにスロットル弁アクチュエータ３６を駆動するための制御信号をスロットル弁アクチュエータ３６に供給する。

内燃機関１０は燃焼室１２に吸入される空気と燃料噴射弁１１から噴射される燃料とによって混合気を形成し、この混合気を点火栓１２から発せられる火花によって燃焼させる。燃焼室１２において燃料が燃焼すると、ピストン１３およびコンロッド１４を介してクランクシャフト１５にトルクが出力される。

エアフローメータ３７は、スロットル弁３５よりも上流において吸気管３４に配置されている。また、エアフローメータ３７は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。エアフローメータ３７は、そこを通過する空気の量に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいてエアフローメータ３７を通過する空気の量、ひいては、燃焼室に吸入される空気の量を算出する。

クランクポジションセンサ１６は、内燃機関の出力軸、すなわち、クランクシャフト１５近傍に配置されている。また、クランクポジションセンサ１６は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。クランクポジションセンサ１６は、クランクシャフト１５の回転位相に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいて機関回転数（すなわち、内燃機関のクランクシャフト１５の回転数）を算出する。

空燃比センサ４４は、排気通路４０（より具体的には、排気管４３）に配置されている。また、空燃比センサ４４は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。空燃比センサ４４は、そこに到来する排気ガス中の酸素濃度に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいて燃焼室に形成される混合気の空燃比（以下この空燃比を単に「混合気の空燃比」または「空燃比」という）を算出する。

吸気弁駆動機構１９は、吸気弁１８に接続されている。また、吸気弁駆動機構１９は、吸気弁１８のリフト量を制御するように動作可能である。吸気弁１８のリフト量に応じて燃焼室１２に吸入される気体の量が変化する。吸気弁駆動機構１９には、それを駆動させるためのアクチュエータ（以下このアクチュエータを「吸気弁駆動機構アクチュエータ」という）２０が接続されている。吸気弁駆動機構アクチュエータ２０は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０は、吸気弁１８のリフト量が目標リフト量に制御されるように吸気弁駆動機構１９を動作させるための制御信号を吸気弁駆動機構アクチュエータ２０に供給する。

排気弁駆動機構２３は、排気弁２２に接続されている。また、排気弁駆動機構２３は、排気弁２２のリフト量を制御するように動作可能である。排気弁２２のリフト量に応じて燃焼室１２から排出される排気ガスの量が変化し、したがって、燃焼室１２に残留する排気ガスの量が変化し、ひいては、燃焼室１２に吸入される気体の量が変化する。排気弁駆動機構２３には、それを駆動させるためのアクチュエータ（以下このアクチュエータを「排気弁駆動機構アクチュエータ」という）２４が接続されている。排気弁駆動機構アクチュエータ２５は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０は、排気弁２２のリフト量が目標リフト量に制御されるように排気弁駆動機構２３を動作させるための制御信号を排気弁駆動機構アクチュエータ２４に供給する。

上流側蒸発燃料通路７８Ａは、その一端で燃料タンク７０に接続され、その他端で燃料タンクポート７５（つまり、キャニスタ７３）に接続されている。燃料タンク７０内で発生した蒸発燃料は、上流側蒸発燃料通路７８Ａを介してキャニスタ７３内に流入することができる。キャニスタ７３に流入した蒸発燃料は、吸着剤に吸着する。下流側蒸発燃料通路７８Ｂは、その一端でパージポジション７６（つまり、キャニスタ７３）に接続され、その他端でサージタンク３３（つまり、吸気通路３０）に接続されている。キャニスタ７３内の蒸発燃料は、下流側蒸発燃料通路７８Ｂを介して吸気通路３０に流入することができる。大気ポート７７は、吸着剤７４に関して燃料タンクポート７５およびパージポート７６とは反対側においてキャニスタ７３に設けられている。大気ポート７７は、大気に開放されており、キャニスタ７３の内部と大気とを連通している。

パージ制御弁７９は、下流側蒸発燃料通路７８Ｂに配置されている。パージ制御弁７９は、その開度（以下この開度を「パージ制御弁開度」という）が変更可能に構成されている。パージ制御弁開度が変更されると、パージ制御弁７９を通過する蒸発燃料の量が変化する。パージ制御弁７９は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。電子制御装置９０は、パージ制御弁開度が目標パージ制御弁開度に制御されるようにパージ制御弁７９を動作させるための制御信号をパージ制御弁７９に供給する。

動力分配装置５０は、遊星歯車装置５１を有する。遊星歯車装置５１は、サンギア５２とプラネタリギア５３とリングギア５４とを有する。プラネタリギア５３は、サンギア５２に噛合せしめられているとともに、リングギア５４に噛合せしめられている。サンギア５２は、第１発電電動機ＭＧ１のシャフト（以下このシャフトを「第１シャフト」という）６１に接続されている。したがって、第１発電電動機ＭＧ１は、サンギア５２から当該第１発電電動機ＭＧ１に入力されるトルクによって回転駆動可能であるし、サンギア５２にトルクを出力可能である。そして、第１発電電動機ＭＧ１は、それがサンギア５２から当該第１発電電動機ＭＧ１に入力されるトルクによって回転駆動されることによって発電可能である。リングギア５４は、リングギアキャリア５６を介して第２発電電動機ＭＧ２のシャフト（以下このシャフトを「第２シャフト」という）６２に接続されている。したがって、第２発電電動機ＭＧ２は、リングギア５４にトルクを出力可能であるし、リングギア５４から当該第２発電電動機ＭＧ２に入力されるトルクによって回転駆動可能である。そして、第２発電電動機ＭＧ２は、それがリングギア５４から当該第２発電電動機ＭＧ２に入力されるトルクによって回転駆動されることによって発電可能である。

プラネタリギア５３は、プラネタリギアキャリア５５を介してクランクシャフト１５に接続されている。したがって、プラネタリギア５３は、クランクシャフト１５から当該プラネタリギア５３に入力されるトルクによって回転駆動せしめられる。また、プラネタリギア５３は、サンギア５２およびリングギア５４に噛合されている。したがって、プラネタリギア５３からサンギア５２にトルクが入力されたときには、そのトルクによってサンギア５２が回転駆動されるし、プラネタリギア５３からリングギア５４にトルクが入力されたときには、そのトルクによってリングギア５４が回転駆動される。逆に、サンギア５２からプラネタリギア５３にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア５３が回転駆動されるし、リングギア５４からプラネタリギア５３にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア５３が回転駆動される。

リングギア５４は、リングギアキャリア５６を介して出力ギア５７に接続されている。したがって、出力ギア５７は、リングギア５４から当該出力ギア５７に入力されるトルクによって回転駆動されるし、リングギア５４は、出力ギア５７から当該リングギア５４に入力されるトルクによって回転駆動される。

また、第１発電電動機ＭＧ１は、レゾルバ６３を有する。レゾルバ６３は、電子制御装置９０のインターフェース９５に接続されている。レゾルバ６３は、第１発電電動機ＭＧ１の回転角度に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいて第１発電電動機の回転数（以下この回転数を「第１ＭＧ回転数」という）を算出する。一方、第２発電電動機ＭＧ２は、レゾルバ６４を有する。レゾルバ６４は、電子制御装置９０のインターフェース９５に接続されている。レゾルバ６４は、第２発電電動機の回転角度に対応する出力値を出力する。この出力値は電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいて第２発電電動機の回転数（以下この回転数を「第２ＭＧ回転数」という）を算出する。

また、第１発電電動機ＭＧ１は、インバータ７０を介してバッテリ７１に電気的に接続されている。したがって、第１発電電動機ＭＧ１が電力を発電しているときには、第１発電電動機ＭＧ１が発電した電力（以下この電力を「第１発電電力」という）は、インバータ７０を介してバッテリ７１に供給可能である。また、第１発電電動機ＭＧ１は、バッテリ７１から供給される電力によって回転駆動可能であるし、バッテリ７１から供給される電力によって当該第１発電電動機ＭＧ１に加えられる制御トルク（以下この制御トルクを「第１制御トルク」という）を制御することによってその回転数が制御可能に構成されている。

また、第２発電電動機ＭＧ２は、インバータ７０を介してバッテリ７１に電気的に接続されている。したがって、第２発電電動機ＭＧ２は、バッテリ７１から供給される電力によって回転駆動可能であるし、バッテリ７１から供給される電力によって当該第２発電電動機ＭＧ２に加えられる制御トルク（以下この制御トルクを「第２制御トルク」という）を制御することによってその回転数が制御可能である。また、第２発電電動機ＭＧ２が電力を発電しているときには、第２発電電動機ＭＧ２が発電した電力（以下この電力を「第２発電電力」という）はインバータ７０を介してバッテリ７１に供給可能である。なお、第１発電電力は、第２発電電動機ＭＧ２に直接供給可能でもあるし、第２発電電力は、第１発電電動機に直接供給可能でもある。

また、バッテリ７１は、電子制御装置９０のインターフェース９５に接続されている。そして、バッテリ蓄電量（すなわち、バッテリ７１に蓄電されている電力量）に関する情報が電子制御装置９０のインターフェース９５に入力される。また、インバータ７０も、電子制御装置９０のインターフェース９５に接続されている。そして、インターフェース９５を介して電子制御装置９０から送られる指令によって、インバータ７０から第２発電電動機ＭＧ２に供給される電力量および第１発電電動機ＭＧ１に供給される電力量が制御される。

また、出力ギア５７は、ギア列６５を介してディファレンシャルギア６６に接続されている。ディファレンシャルギア６６は、ドライブシャフト６７に取り付けられている。ドライブシャフト６７の両端には、駆動輪６８が取り付けられている。したがって、出力ギア５７からのトルクは、ギア列６５、ディファレンシャルギア６６、および、ドライブシャフト６７を介して駆動輪６８に伝達される。

アクセルペダル踏込量センサ８１は、アクセルペダル８０に接続されている。また、アクセルペダル踏込量センサ８１は、電子制御装置９０のインターフェース９５に電気的に接続されている。アクセルペダル踏込量センサ８１は、アクセルペダル８０の踏込量に対応する出力値を出力する。この出力値は、電子制御装置９０に入力される。電子制御装置９０は、この出力値に基づいてアクセルペダル８０の踏込量、ひいては、動力装置に要求されている出力を算出する。なお、第１実施形態の動力装置は、概して、内燃機関１０と第１発電電動機ＭＧ１と第２発電電動機ＭＧ２とから構成されている。

次に、第１実施形態の制御装置による機関トルク、第１制御トルク、および、第２制御トルクの制御の一例について説明する。なお、以下の説明において「機関トルク」とは「内燃機関のクランクシャフトから出力されるトルク」であり、「機関動作点」とは「機関トルクと機関回転数とによって規定される内燃機関の動作点または内燃機関の動作状態」であり、「要求出力」とは「内燃機関のクランクシャフトから出力される出力として要求される出力」であり、「アクセル踏込量」とは「アクセルペダルの踏込量」であり、「車速」とは「ハイブリッド車両の走行速度」であり、「燃料噴射量」とは「燃料噴射弁から噴射される燃料の量」である。

第１実施形態では、要求出力をクランクシャフトから出力させたときに燃費が最も高くなる機関動作点が要求出力毎に最適機関動作点として実験等によって予め求められる。そして、これら最適機関動作点を機関トルクと機関回転数とによって規定されるグラフ上にプロットしてこれら最適機関動作点を結ぶことによって形成されるラインが最適機関動作ラインとして求められる。斯くして求められた最適機関動作ラインに関するデータが電子制御装置９０に記憶されている。

そして、機関運転中、アクセル踏込量と車速とに基づいて要求出力が算出される。そして、この算出された要求出力を内燃機関から出力させることができる最適機関動作ライン上の機関動作点が選択される。そして、この選択された機関動作点を規定する機関トルクおよび機関回転数がそれぞれ目標機関トルクおよび目標機関回転数に設定される。そして、この設定された目標機関トルクおよび目標機関回転数が達成されるように燃料噴射量、吸入空気量（すなわち、燃焼室に吸入される空気の量）、および、機関回転数が制御される。

ところで、第２ＭＧ回転数が一定である場合、第１ＭＧ回転数が変化すれば機関回転数も変化する。別の言い方をすれば、第１ＭＧ回転数を制御することによって機関回転数を制御することができる。そして、第１ＭＧ回転数を「ＮＭＧ１」で表し、第２ＭＧ回転数を「ＮＭＧ２」で表し、機関回転数を「ＮＥ」で表し、リングギアの歯数に対するサンギアの歯数の比（すなわち、サンギアの歯数／リングギアの歯数であり、以下この比を「プラネタリギア比」ともいう）を「ρ」で表したとき、第１ＭＧ回転数と機関回転数との間には次式１の関係がある。

ＮＭＧ１＝（ＮＥ−ＮＭＧ２）／ρ＋ＮＥ …（１）

したがって、目標第１ＭＧ回転数を「ＴＮＭＧ１」で表し、目標機関回転数を「ＴＮＥ」で表したとき、目標第１ＭＧ回転数と目標機関回転数との間には次式２の関係があることになる。

ＴＮＭＧ１＝（ＴＮＥ−ＮＭＧ２）／ρ＋ＴＮＥ …（２）

そこで、第１実施形態では、要求出力に応じて選択される機関動作点に従って設定される目標機関回転数ＴＮＥと現在の第２ＭＧ回転数ＮＭＧ２とを利用して上式２から目標第１ＭＧ回転数ＴＮＭＧ１が算出される。そして、斯くして算出された目標第１ＭＧ回転数ＴＮＭＧ１に対する現在の第１ＭＧ回転数ＮＭＧ１の偏差（＝ＴＮＭＧ１−ＮＭＧ１）が算出される。そして、この算出された偏差が零になるように第１制御トルクが制御される。

ところで、機関トルクを「ＴＱＥ」で表し、リングギア（すなわち、駆動輪）に入力される機関トルク（以下この機関トルクを「リングギア入力機関トルク」という）を「ＴＱＥｒ」で表し、リングギアの歯数に対するサンギアの歯数の比（すなわち、サンギアの歯数／リングギアの歯数）を「ρ」で表したとき、リングギア入力機関トルクと機関トルクとの間には次式３の関係がある。

ＴＱＥｒ＝１／（１＋ρ）×ＴＱＥ …（３）

すなわち、リングギア入力機関トルクＴＱＥｒは、機関トルクＴＱＥの一部である。したがって、リングギア入力機関トルクＴＱＥｒは、要求駆動トルク（すなわち、駆動輪６８に入力されるべきトルク）よりも小さい。そこで、第１実施形態では、要求駆動トルクとリングギア入力機関トルクＴＱＥｒとの差に相当するトルクが第２発電電動機からリングギアに入力されるように第２制御トルクが制御される。斯くして、要求駆動トルクに等しいトルクがリングギアに入力されることになる。

なお、上記説明は、第１発電電動機が発電機として機能し、第２発電電動機が電電動機として機能している場合の説明である。しかしながら、ハイブリッド車両に要求される条件によっては、第１発電電動機が電動機として機能したり、第２発電電動機が発電機として機能したり、第１発電電動機が発電機としても電動機としても機能しなかったり、第２発電電動機が発電機としても電動機としても機能しなかったりすることもある。また、第１実施形態では、内燃機関が運転されている。しかしながら、ハイブリッド車両に要求される条件によっては内燃機関が運転されないこともある。

次に、第１実施形態のスロットル弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「要求トルク」とは「内燃機関から出力されるトルクとして要求されるトルク」を意味する。

第１実施形態では、機関運転状態（具体的には、アクセルペダル踏込量から把握される要求トルクとその時々の機関回転数）に応じて最適なスロットル弁開度が実験等によって予め求められる。そして、これら求められたスロットル弁開度が図２（Ａ）に示されているように要求トルクＴＱｒと機関回転数ＮＥとの関数のマップの形で基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々のアクセルペダル踏込量から把握される要求トルクＴＱｒとその時々の機関回転数ＮＥとに対応する基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが図２（Ａ）のマップから取得され、この取得された基準スロットル弁開度がそのまま目標スロットル弁開度に設定される。そして、斯くして設定された目標スロットル弁開度が達成されるように電子制御装置からスロットル弁アクチュエータに制御信号が供給される。なお、図２（Ａ）のマップでは、要求トルクＴＱｒが大きいほど基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが大きく、また、機関回転数ＮＥが大きいほど基準スロットル弁開度Ｄｔｈｂが大きい。

次に、第１実施形態の燃料噴射弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「燃料噴射量」とは「燃料噴射弁から噴射される燃料の量」を意味する。

第１実施形態では、アクセルペダル踏込量から把握される要求トルクに応じて最適な燃料噴射量が実験等によって予め求められる。そして、これら求められた燃料噴射量が図２（Ｂ）に示されているように要求トルクＴＱｒの関数のマップの形で基準燃料噴射量Ｑｂとして電子制御装置に記憶されている。そして、機関運転中、その時々のアクセルペダル踏込量から把握される要求トルクＴＱｒに対応する基準燃料噴射量Ｑｂが図２（Ｂ）のマップから取得される。そして、次式４に示されているように、この取得された基準燃料噴射量Ｑｂに補正係数（この補正係数の詳細は後述する）Ｋを乗算して得られる値が目標燃料噴射量Ｑｔに設定される。

Ｑｔ＝Ｑｂ×Ｋ …（４）

次に、第１実施形態の補正係数について説明する。なお、以下の説明において「目標空燃比」は「混合気の空燃比として目標とすべき空燃比」を意味する。

第１実施形態では、目標空燃比が設定されている。ここで、空燃比センサによって検出される空燃比（以下この空燃比を「検出空燃比」という）は、実際に燃焼室に形成された混合気の空燃比を表している。そこで、第１実施形態では、目標空燃比に対する検出空燃比の偏差に基づいて検出空燃比が目標空燃比に一致するように現在の目標燃料噴射量を補正するための補正値が算出される。この補正値が上式４において用いられる補正係数Ｋである。補正係数は、検出空燃比が目標空燃比よりも大きいとき（つまり、混合気の空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比であるとき）には、燃料噴射量が増大されるように目標燃料噴射量を補正する値として算出され、検出空燃比が目標空燃比よりも小さいとき（つまり、混合気の空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比であるとき）には、燃料噴射量が減少されるように目標燃料噴射量を補正する値として算出される。

なお、以上説明したように算出される補正係数を用いた目標燃料噴射量の制御は、空燃比制御であるとも言える。

次に、第１実施形態のパージ制御弁の制御について説明する。なお、以下の説明において「目標パージ制御弁開度」とは「パージ制御弁開度として目標とすべき開度」を意味する。

第１実施形態では、機関運転状態に応じて目標パージ制御弁開度が設定される。そして、目標パージ制御弁開度が達成されるように電子制御装置からパージ制御弁に制御信号が供給され、これによって、パージ制御弁が制御される。なお、パージ制御弁は、デューティ制御によって制御される。

ところで、上述したように、パージ制御弁はデューティ制御によって制御される。ここで、デューティ制御では、デューティ比が「１」ではない限り、１つのデューティサイクルの開始時点でパージ制御弁を開弁させるための制御信号が電子制御装置から供給され、これによってパージ制御弁開度が大きくなる。そして、当該デューティサイクルの途中の時点で電子制御装置からパージ制御弁への制御信号の供給が停止され、パージ制御弁の開度が小さくなる。つまり、１つのデューティサイクル中にパージ制御弁開度が大きくなったり小さくなったりするのである。すなわち、１つのデューティサイクル中にパージ制御弁開度が変化する。そして、デューティサイクル自体が非常に長い期間に設定されている場合、１デューティサイクル中のパージ制御弁開度の変化に伴って下流側蒸発燃料通路を介してキャニスタから吸気通路に導入される蒸発燃料の量が大きく変動することになるし、デューティサイクルが比較的短い期間に設定されていたとしても、１デューティサイクル中のパージ制御弁開度の変化に伴って下流側蒸発燃料通路を介してキャニスタから吸気通路に導入される蒸発燃料の量が少なからず変動する。

ここで、パージ制御弁開度が大きくなるタイミングと４つの燃焼室のうちの特定の１つの燃焼室における吸気行程とが同期し且つその状態が継続するようなデューティサイクルが設定されている場合、上記特定の１つの燃焼室に吸入される蒸発燃料の量が残りの燃焼室に吸入される蒸発燃料の量よりも多くなる。そして、各燃焼室に吸入される燃料の量は同じである。つまり、この場合、上記特定の燃焼室に吸入された燃料の量が残りの燃焼室に吸入された燃料の量よりも多くなる。このため、上記特定の燃焼室における燃料の燃焼から生じるトルクが残りの燃焼室における燃料の燃焼から生じるトルクよりも大きくなる。つまり、燃焼室間で発生するトルクが異なることになる。すると、全体として、機関トルクに変動が生じることになる。

もちろん、各燃焼室に形成される混合気の空燃比を個別に検出することができ、且つ、各燃焼室に吸入される燃料の量を個別制御することができれば、上述した空燃比制御の考え方を利用して燃料噴射量を制御することによって各燃焼室に吸入される燃料の量を等しくすることができる。しかしながら、これは相応のコストを要することになるし、少なくとも、第１実施形態の内燃機関は、各燃焼室に形成される混合気の空燃比を個別に検出することができるようにも、各燃焼室に吸入される燃料の量を個別制御することができるようにも構成されていない。

ところで、ハイブリッド車両において、内燃機関から出力される動力を伝達する系（たとえば、ドライブシャフトやトーショナルダンパであり、以下この系を「動力伝達系」という）に共振が発生することが知られている。ここで、上述した機関トルクの変動周波数と動力伝達系の共振周波数とが一致すると、動力伝達系に比較的大きな振動が生じ、ドライバビリティが低下してしまう。

そこで、第１実施形態では、特定の燃焼室における燃料の燃焼によって発生するトルクだけが残りの燃焼室における燃料の燃焼によって発生するトルクよりも大きくなること（以下このことを「発生トルク誤差」という）に起因して機関トルクに変動が生じた場合に、機関トルクの変動周波数と動力伝達系の共振周波数とが一致する機関回転数が実験等によって予め求められる。そして、この機関回転数が判定機関回転数として電子制御装置に記憶される。また、発生トルク誤差に起因して発生する機関トルクの変動幅として、様々な要件を考慮した結果、許容可能である機関トルクの変動幅が実験等によって予め求められる。そして、この機関トルクの変動幅が許容トルク変動幅として電子制御装置に記憶される。

そして、機関運転中、機関回転数が判定機関回転数にあり且つ機関トルクの変動幅が許容トルク変動幅よりも大きいときには、パージ制御弁のデューティ制御におけるデューティサイクルの開始タイミング（つまり、パージ制御弁開度を大きくするタイミング）を現在のタイミングから所定のクランク角度（つまり、クランクシャフトの位相角）だけ早められ、或いは、遅らせられる。

これによれば、機関トルクの変動周波数と動力伝達系の共振周波数とが一致しなくなるので、動力伝達系に比較的大きな振動が生じることが抑制され、ドライバビリティの低下が抑制される。

なお、上述した実施形態の機関トルクの変動幅を把握する方法としては、様々な方法が考えられ、たとえば、機関回転数の変動幅から機関トルクの変動幅を把握する方法を採用することができる。

あるいは、機関トルクの変動幅を把握する方法として、次式５に示されているように、入力軸２１の慣性モーメントＩｉｎ、入力軸２１の角速度ωｉｎ、プラネタリギア比ρ、第１発電電動機ＭＧ１の慣性モーメントＩｍｇ、第１発電電動機ＭＧ１の角速度ωｍｇ、および、第１発電電動機Ｍ１のトルク（あるいは、トルク指令値）ＴＱｍｇに基づいて、各燃焼室における膨張行程中に瞬時に発生する機関トルク（以下この機関トルクを「瞬時機関トルク」という）ＴＱｔを算出し、これら算出された瞬時機関トルクを合算する（すなわち、積算する）ことによって各燃焼室における膨張行程での機関トルクを算出し、これら算出された機関トルクから機関トルクの変動幅を把握する方法も採用することできる。

ＴＱｔ＝Ｉｉｎ×ωｉｎ＋（１＋ρ）／ρ×（Ｉｍｇ×ωｍｇ−ＴＱｍｇ） …（５）

あるいは、燃焼室内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサが各燃焼室に対応して設けられている場合には、機関トルクの変動幅を把握する方法として、燃焼圧センサによって検出される各燃焼室内の燃焼圧から機関トルクの変動幅を把握する方法も採用することができる。

また、第１実施形態では、機関回転数が判定機関回転数にあり且つ機関トルクの変動幅が許容トルク変動幅よりも大きいときに、パージ制御弁のデューティ制御におけるデューティサイクルの開始タイミングが現在のタイミングから変更される。しかしながら、機関回転数がほぼ判定機関回転数にあり且つ機関トルクの変動幅が許容トルク変動幅よりも大きいときに、パージ制御弁のデューティ制御におけるデューティサイクルの開始タイミングを現在のタイミングから変更するようにしてもよい。

また、第１実施形態は、４つの燃焼室を備えた内燃機関（いわゆる、４気筒の内燃機関）を具備するハイブリッドシステムに本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、複数の燃焼室（たとえば、３つの燃焼室や６つの燃焼室）を備えた内燃機関、すなわち、いわゆる多気筒の内燃機関（たとえば、３気筒の内燃機関や６気筒の内燃機関）を具備するハイブリッドシステムにも適用可能である。

次に、第１実施形態のパージ制御弁のデューティ制御におけるデューティサイクルの開始タイミングの制御を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図４に示されている。なお、このルーチンは所定時間が経過する毎に実行されるルーチンである。

図４のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１０１において、機関回転数ＮＥが取得される。次いで、ステップ１０２において、ステップ１０１で取得された機関回転数ＮＥが判定機関回転数ＮＥｔｈに一致している（ＮＥ＝ＮＥｔｈ）か否かが判別される。ここで、ＮＥ＝ＮＥｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０３に進む。一方、ＮＥ＝ＮＥｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。つまり、この場合、パージ制御弁のデューティ制御におけるデューティサイクルの開始タイミングの変更は行われない。

ステップ１０２でＮＥ＝ＮＥｔｈであると判別され、ルーチンがステップ１０３に進むと、４つの燃焼室における燃料の燃焼によって発生したトルクＴＱ１、ＴＱ２、ＴＱ３、ＴＱ４が取得される。次いで、ステップ１０４において、ステップ１０３で取得されたトルクＴＱ１、ＴＱ２、ＴＱ３、ＴＱ４に基づいて機関トルクの変動幅ΔＴＱが算出される。次いで、ステップ１０５において、ステップ１０４で算出された機関トルクの変動幅ΔＴＱが許容トルク変動幅ΔＴＱｔｈよりも大きい（ΔＴＱ＞ΔＴＱｔｈ）か否かが判別される。ここで、ΔＴＱ＞ΔＴＱｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０６に進む。一方、ΔＴＱ＞ΔＴＱｔｈではないと判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。つまり、この場合、パージ制御弁のデューティ制御におけるデューティサイクルの開始タイミングの変更は行われない。

ステップ１０５においてΔＴＱ＞ΔＴＱｔｈであると判別され、ルーチンがステップ１０６に進むと、現在のパージ制御弁のデューティ制御におけるデューティサイクルの開始タイミングＴｄｐに所定のクランク角Ｋｔｄを加算して得られる値が新たな開始タイミングＴｄｎに設定され、ルーチンが終了する。つまり、パージ制御弁のデューティ制御におけるデューティサイクルの開始タイミングが所定のクランク角だけ変更される。

ＭＧ１…第１発電電動機、ＭＧ２…第２発電電動機、１０…内燃機関、１２…燃焼室、３０…吸気通路、７０…燃料タンク、７３…キャニスタ、７８Ａ…上流側蒸発燃料通路、７８Ｂ…下流側蒸発燃料通路、７９…パージ制御弁

Claims (1)

1. 内燃機関と電動機とを備えた動力装置と、該動力装置から出力される動力を伝達するための動力伝達系と、を具備するハイブリッドシステムにおいて、前記内燃機関が複数の燃焼室を有するとともに、燃料タンク内で発生する蒸発燃料を捕捉するキャニスタ７３と、燃料タンク内で発生する蒸発燃料をキャニスタに導入するために燃料タンクとキャニスタとを接続する上流側蒸発燃料通路７８Ａと、キャニスタに捕捉された蒸発燃料を吸気通路３９に導入するために前記キャニスタと吸気通路とを接続する下流側蒸発燃料通路と、前記キャニスタから吸気通路に導入される蒸発燃料の量を制御するために前記下流側蒸発燃料通路に配置された蒸発燃料量制御弁と、を有し、前記蒸発燃料量制御弁の開弁タイミングが前記動力伝達系における共振周波数を考慮して決定されるハイブリッドシステム。

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