JP2016016695A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速要求時の駆動軸トルクの一時的な低下を抑制しつつ、運転者の違和感を抑制する。【解決手段】過給器を有する内燃機関と、前記内燃機関の機関回転数と駆動輪に繋がる駆動軸との回転速度比を無段階に変化させることが可能な変速機構とを備える車両を制御する、車両の制御装置は、前記内燃機関の要求動作点が前記過給器の非過給領域から前記過給器の過給領域へ変化した場合において、前記内燃機関の動作点を前記非過給領域において前記要求動作点に対応する要求出力が満たされる中間動作点に制御する第１制御手段と、前記動作点が前記中間動作点に制御された状態において、前記機関回転数が前記中間動作点における前記機関回転数以上に維持された状態で前記動作点を前記要求動作点に制御する第２制御手段とを具備する。【選択図】図５

Description

本発明は、過給器を備えた内燃機関と、内燃機関の動作点を可変に制御可能な変速機構とを有する車両を制御する、車両の制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、エンジンの動作点が非過給領域から過給領域へと変化する場合の駆動軸トルクの低下を防止するものがある（特許文献１参照）。特許文献１に開示された装置によれば、非過給領域と過給領域との境界トルクと、当該境界トルクを出力するにあたってエネルギ効率が良好となる機関回転数とにより規定される中間動作点を経由した後に、動作点が目標動作点へ移行される。

また、実動作点が非過給領域内に位置し、最終目標動作点が過給領域内に位置する場合に、実動作点が過給領域内に移行するまで機関回転数を上昇させ、実動作点が過給領域内に入った後は機関回転数を低下させて実動作点を最終目標動作点に移行させるものもある（特許文献２参照）。

特開２０１３−１８９０６６号公報 国際公開第２０１０−１１９５１０パンフレット

特許文献１に開示された装置では、動作点が中間動作点を経由して目標動作点へ変化する際に、動作線と等出力線との関係から、機関回転数が低下する。このため、加速要求時に機関回転数が低下することとなり、運転者に違和感を与え得る。特許文献２に開示された装置においてもエンジン回転数を低下させる際に同様の違和感が生じ得る。

本発明は、係る問題点に鑑みてなされたものであり、加速要求時の駆動軸トルクの一時的な低下を抑制しつつ、運転者の違和感を抑制可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、過給器を有する内燃機関と、前記内燃機関の機関回転数と駆動輪に繋がる駆動軸との回転速度比を無段階に変化させることが可能な変速機構とを備える車両を制御する、車両の制御装置であって、前記内燃機関の要求動作点が前記過給器の非過給領域から前記過給器の過給領域へ変化した場合において、前記内燃機関の動作点を前記非過給領域において前記要求動作点に対応する要求出力が満たされる中間動作点に制御する第１制御手段と、前記動作点が前記中間動作点に制御された状態において、前記機関回転数が前記中間動作点における前記機関回転数以上に維持された状態で前記動作点を前記要求動作点に制御する第２制御手段とを具備することを特徴とする（請求項１）。

本発明に係る車両の制御装置によれば、非過給領域の動作点から過給領域の動作点への移行時に中間動作点を経由する。この中間動作点は非過給領域（即ち、自然吸気領域）の動作点であることから、中間動作点へ向けたトルク変化は過給器の過給遅れの影響を受けない。従って、過給遅れに起因する駆動軸トルクの一時的な低下が生じない。

一方、本発明に係る車両の制御装置によれば、動作点が中間動作点から目標動作点へ移行するにあたって、機関回転数が中間動作点における機関回転数で下限ガードされる。従って、目標動作点への移行過程において機関回転数が低下することはなく、加速要求中であるにもかかわらず機関回転数が低下することによる違和感が発生しない。即ち、本発明によれば、駆動軸トルクの一時的な低下を抑制しつつ運転者の違和感を抑制することができる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１のハイブリッド車両におけるエンジンの模式図である。 要求動作点決定処理のフローチャートである。 エンジン動作点平面の概念図である。 過給遅れ補償制御のフローチャートである。 過給遅れ補償制御の効果を視覚的に説明するタイミングチャートである。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、ハイブリッド車両１０は、本発明に係る「車両」の一例である。ハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、車速センサ１２、アクセルセンサ１３、ＳＯＣ（State Of Charge）センサ１４、エンジン２００、動力分割機構３００、入力軸４００、駆動軸５００、減速機構６００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）を備える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、エンジン２００及びＰＣＵ１１を統括的に制御する。

ＰＣＵ１１は、昇圧コンバータ、ＭＧ１用インバータ、ＭＧ２用インバータ（いずれも不図示）等を含む電力変換器である。ＰＣＵ１１は、バッテリと各モータジェネレータとの間の電力の入出力を制御可能に構成される。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、動ＥＣＵ１００によってその動作が制御される。

車速センサ１２は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００に適宜参照される。

アクセルセンサ１３は、ハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００に適宜参照される。

ＳＯＣセンサ１４は、バッテリのＳＯＣ（規格化された蓄電量）を検出可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたＳＯＣは、ＥＣＵ１００に適宜参照される。尚、ＳＯＣは、完全放電状態が０（％）、満充電状態が１００（％）として規格化されている。

エンジン２００は、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。エンジン２００の詳細な構成については後述する。

モータジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。

モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。

モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備えるが、無論他の構成を有していてもよい。これら各モータジェネレータは、不図示のＰＣＵ（Power Control Unit）等の制御により、不図示のバッテリとの間で電力の入出力が可能である。

動力分割機構３００は、相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えた公知の遊星歯車機構である。

動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア（不図示）と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備える。

サンギアＳ１は、エンジン２００の出力トルクであるエンジントルクＴｅに対する反力トルクを負担するための反力要素であり、モータジェネレータＭＧ１に固定されている。従って、サンギアＳ１の回転速度は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｇと等価である。

リングギアＲ１は、動力分割機構３００の出力要素であり、動力分割機構３００の動力出力軸である駆動軸５００に固定されている。尚、駆動軸５００は、デファレンシャル等を介してハイブリッド車両１０の駆動輪ＤＷに間接的に連結されている。

キャリアＣ１は、エンジン２００のクランク軸に連結される入力軸４００に、その回転軸を共有する形で連結されており、その回転速度は、エンジン２００の機関回転数Ｎｅと等価である。

動力分割機構３００は、上述した構成の下で、エンジン２００から入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１によってサンギアＳ１及びリングギアＲ１に所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することができる。動力分割機構３００は、本発明に係る「変速機構」の一例として機能する。

減速機構６００は、駆動軸５００とモータジェネレータＭＧ２との間に介装された、サンギアＳ２、リングギアＲ２、ピニオンギア（不図示）及びキャリアＣ２の各回転要素を備えた遊星歯車機構である。

減速機構６００において、サンギアＳ２は、モータジェネレータＭＧ２のロータに固定されている。また、キャリアＣ２は、ハイブリッド車両１００のシャシ等に回転不能に固定されている。リングギアＲ２は、駆動軸５００に連結されている。係る構成において、減速機構６００は、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍを、駆動軸５００に対し、各回転要素（ギア）のギア比に応じて定まる減速比に従って減速して伝達することが出来る。

次に、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

エンジン２００は、ガソリンを燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒エンジンである。エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本の気筒２０２が並列した構成を有している。燃料たるガソリンは不図示の吸気ポートに噴射され、吸入行程において、空気と混合された混合気として気筒内部に吸入される。この気筒内部において、吸入空気は、圧縮行程における不図示の着火装置の着火制御により着火し、燃焼室内で燃焼する。

この燃焼に伴う燃焼エネルギは、不図示のピストン及びコネクティングロッドを介して不図示のクランク軸を駆動することにより運動エネルギに変換される。このクランク軸の回転は、クランク軸と連結される上述した入力軸４００の回転として伝達される。

排気行程において各気筒から排出される排気は、排気マニホールド２０３に集約され、排気マニホールド２０３に接続された上流側排気管２０４ａに導かれる。

エンジン２００は、ターボ過給器２５０を備える。ターボ過給器２５０は、タービンハウジング２５１に収容されたタービン２５２と、コンプレッサハウジング２５４に収容されたコンプレッサ２５５と、これらを連結するターボ回転軸２５３とを備える。ターボ過給器２５０は、排気熱を回収してタービン２５２を回転駆動し、タービン２５２と略一体に回転するコンプレッサ２５５の流体圧縮作用を利用して吸入空気を大気圧以上に過給可能な、本発明に係る「過給器」の一例である。

上流側排気管２０４ａを流れる排気は、タービンハウジング２５１に形成された不図示の流入口を介してタービン２５２に供給される構成となっている。また、タービン２５２の駆動に利用された排気は、タービンハウジング２５１に形成された不図示の排出口を介して下流側排気管２０４ｂに排出される構成となっている。

また、ターボ過給器２５０は、バイパス通路２５６とＷＧＶ（Waste Gate Valve）２５７とを備える。バイパス通路２５６は、上流側排気管２０４ａと下流側排気管２０４ｂとをタービン２５２を経由せずに繋ぐ排気通路である。即ち、バイパス通路２５６に導かれた排気は、タービン２５２の駆動に利用されることなく下流側排気管２０４ｂに排出される構成となっている。

ＷＧＶ２５７は、開度に応じてこのバイパス通路２５６の排気流量（即ち、排気バイパス量）を調整可能に構成された弁である。ＷＧＶ２５７が全閉状態（即ち、開度０％の状態）にある場合、上流側排気管２０４ａに導かれた排気は全てタービン２５２を経由して下流側排気管２０４ｂに導かれる。一方、ＷＧＶ２５７が全開状態（即ち、開度１００％の状態）にある場合、上流側排気管２０４ａに導かれた排気は全てタービン２５２を経由することなく下流側排気管２０４ｂにバイパスされる。これは、タービン２５２を経由する排気経路がバイパス通路２５６と較べて排気抵抗が大きいためである。

別言すれば、ＷＧＶ２５７が全閉状態である場合、タービン２５２は圧損となることから上流側排気管２０４ａの圧力（即ち、エンジン背圧）が大きくなり過ぎる場合がある。また、排気が全てタービン２５２に供給されることからコンプレッサ２５５による過給圧が大きくなり過ぎる場合がある。ＷＧＶ２５２は、このような場合に適宜開弁側に制御される。ＷＧＶ２５７の開度を制御するアクチュエータの動作は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。

また、エンジン２００は、その制御に関連する制御領域として、ターボ過給器２５０による過給が行われない非過給領域と、ターボ過給器２５０による過給が行われる過給領域とを有する。非過給領域においては、ＷＧＶ２５７は全開状態とされ、エンジン２００は自然吸気エンジンと同等となる。過給領域においては、ＷＧＶ２５７の開度が、目標過給圧と実過給圧との偏差に応じて制御される。例えば、偏差が大きい過給初期においてＷＧＶ２５７は全閉状態とされ、過給圧の早期の立ち上がりが促進される。一方、偏差が小さくなる過程においてＷＧＶ２５７は徐々に開弁され、実過給圧のオーバーシュートを防止しつつ実過給圧の目標過給圧への収束が図られる。尚、このような過給圧の制御には、公知の各種制御を適用可能である。

エンジン２００において、上流側吸気管２０５には、不図示のエアクリーナを介して外界から空気が吸入される。この吸入空気は、ターボ過給器２５０のコンプレッサインペラ２５５の回転により圧縮され、コンプレッサ２５５の下流側に設置された下流側吸気管２０６に供給される。

下流側吸気管２０６には、インタークーラ２０７が設置されている。インタークーラ２０７は、圧縮後の吸入空気を冷却して過給効率を向上させるための冷却装置である。

下流側吸気管２０６における、インタークーラ２０７の下流側には、スロットル弁２０８が設置されている。スロットル弁２０８は、開閉状態に応じて吸入空気を調量する弁であり、ＥＣＵ１００と電気的に接続された不図示のアクチュエータにより、その開閉状態が制御される構成となっている。

下流側吸気管２０６は、スロットル弁２０８の下流側において吸気マニホールド２０９に連結されている。吸気マニホールド２０９は、シリンダブロック２０１内に形成された、各気筒に対応する吸気ポートに接続されている。吸気マニホールド２０９に導かれた吸入空気は、この吸気ポートにおいて霧状に噴射されるガソリンと混合され、先に述べたように、各気筒における不図示の吸気弁の開弁時に気筒内に吸入される。

上流側吸気管２０５には、エアフローメータ２１０が設置されている。エアフローメータ２１０は、外界から吸入される吸入空気の量たる吸入空気量Ｇａを検出可能に構成されたセンサである。エアフローメータ２１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気量Ｇａは、ＥＣＵ１００により適宜参照される構成となっている。

上流側吸気管２０５には、大気圧センサ２１１が設置されている。大気圧センサ２１１は、上流側吸気管２０５における吸入空気の圧力、即ち、大気圧Ｐａｉｒを検出可能に構成されたセンサである。大気圧センサ２１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された大気圧Ｐａｉｒは、ＥＣＵ１００によって適宜参照される構成となっている。尚、大気圧Ｐａｉｒは、実質的にコンプレッサ２５５の入り口の圧力（即ち、コンプレッサ入口圧）と同等である。

吸気マニホールド２０９には、インマニ圧センサ２１２が設置されている。インマニ圧センサ２１２は、吸気マニホールド２０９における吸入空気の圧力たるインマニ圧Ｐｉｍを検出可能に構成されたセンサである。インマニ圧センサ２１２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたインマニ圧２１２は、ＥＣＵ１００によって適宜参照される構成となっている。尚、インマニ圧２１２は、実質的にターボ過給器２５０の実過給圧と同等である。
＜実施形態の動作＞
次に、実施形態の動作について説明する。

＜目標動作点の設定＞
動力分割機構３００は、相互に差動関係にある３個の回転要素により構築された回転二自由度の差動機構であり、サンギアＳ１（一義的にモータジェネレータＭＧ１）、キャリアＣ１（一義的にエンジン２００）及びリングギアＲ１（一義的にモータジェネレータＭＧ２）のうち二要素の回転速度が定まった場合に、残余の一回転要素の回転速度が必然的に定まる構成となっている。例えば、便宜的にリングギアＲ１の回転速度が一定であるとした場合、ＭＧ１回転速度Ｎｇを変化させるとエンジン２００の機関回転数Ｎｅがそれに応じて変化する。即ち、動力分割機構３００では、モータジェネレータＭＧ１を回転速度制御装置として利用することによって、エンジン２００の機関回転速度Ｎｅを自由に変化させることができる。即ち、ハイブリッド車両１０では、動力分割機構３００を変速機構として利用した一種の電気的ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）機能が実現される。必然的に、ハイブリッド車両１０において、機関回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとにより規定されるエンジン２００の一動作条件としてのエンジン動作点は、エンジン２００の動作特性上実現し得る範囲で自由に制御可能となる。通常、エンジン動作点は、エンジン２００の燃料消費効率が最大となる最適燃費線に沿って制御される。最適燃費線は、エンジン要求出力Ｐｅ毎に、燃料消費効率が最大となる動作点を繋いで得られる線である。

尚、リングギアＲ１の歯数に対するサンギアＳ１の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン２００からキャリアＣ１に対しエンジントルクＴｅを作用させた場合にサンギアＳ１に作用するサンギア軸トルクＴｅｓは下記（１）式により、また駆動軸５００に現れる直達トルクＴｅｐは下記（２）式により夫々表すことができる。

Ｔｅｓ＝Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）・・・（１）
Ｔｅｐ＝Ｔｅ×１／（１＋ρ）・・・（２）
ハイブリッド車両１０では、モータジェネレータＭＧ１から、このサンギア軸トルクＴｅｓに対抗する反力トルク（即ち、負トルク）を出力することによって、駆動軸５００に直達トルクＴｅｐを作用させることができる。上述したエンジン動作点の制御においては、このモータジェネレータＭＧ１の出力トルクであるＭＧ１トルクＴｇと、ＭＧ１回転速度Ｎｇと、エンジントルクＴｅとの協調制御により、エンジン動作点が目標動作点に向けて制御される。尚、このような動作点の制御は公知である。

また、モータジェネレータＭＧ２は、例えば、駆動軸５００に要求される駆動軸要求トルクＴｄｎに対する直達トルクＴｅｐの過不足分に応じて、適宜トルクアシスト又は電力回生を行うように制御される。

ここで、図３を参照し、目標動作点の決定について説明する。ここに、図３は、目標動作点決定処理のフローチャートである。目標動作点決定処理は、ＥＣＵ１００により一定周期で繰り返し実行される、目標動作点を決定するための処理である。

図３において、要求出力Ｐｅｎが算出される（ステップＳ１０１）。要求出力Ｐｅｎは、エンジン２００に要求されるエンジン要求出力である。要求出力Ｐｅｎは、車速Ｖ、アクセル開度Ｔａ及びバッテリのＳＯＣ等に基づいて公知の手法により決定される。

要求出力Ｐｅｎが決定されると、目標動作点Ｍｎが決定される。目標動作点Ｍｎは、エンジントルクＴｅと機関回転数Ｎｅとを軸要素として表される動作点平面において、要求出力Ｐｅｎに対応する等出力線ＥＱＰｎと先述した最適燃費線との交点として決定される。実際には、これらの関係は全て数値化されてＲＯＭに制御マップとして格納されている。目標エンジントルクＴｅｎ及び目標機関回転数Ｎｅｎからなる目標動作点Ｍｎが決定されると、目標動作点決定処理は終了する。

＜過給遅れ補償制御の概要＞
次に、図４を参照し、エンジン２００におけるターボ過給器２５０の過給遅れに起因する問題点と、それを解消する本実施形態に係る過給遅れ補償制御の概要について説明する。ここに、図４は、エンジン動作点平面の概念図である。

図４において、動作点平面は、縦軸にエンジントルクＴｅ、横軸に機関回転数Ｎｅを夫々表してなる平面である。動作点平面上の一座標点は、先述したエンジン動作点に対応している。動作点平面において、先述した最適燃費線が実線で表されている。また、エンジン２００がターボ過給器２５０による過給を伴わずに出力することのできるトルクの最大値としての非過給最大トルクは図示Ｔｅ２であるとする。ターボ過給器２５０は、目標動作点Ｍｎに対応する要求トルクＴｅｎが非過給最大トルクＴｅ２以下である場合には、ＷＧＶ２５７が全開状態とされることによって非過給状態となる。即ち、エンジントルクＴｅがＴｅ２以下の領域は非過給領域であり、Ｔｅ２より大きい領域は過給領域である。

図４において、ある時点のエンジン動作点が、機関回転数Ｎｅ０、エンジントルクＴｅ０（Ｔｅ０＜Ｔｅ２）により規定される、非過給領域の図示動作点Ｍ０であるとする。ここで、運転者によるアクセル操作によって要求出力ＰｅｎがＰｅ１に上昇したとする。この場合、エンジン２００の目標動作点Ｍｎは、要求出力Ｐｅ１に対応する等出力線ＥＱＰ１と最適燃費線との交点である図示動作点Ｍ１となる。尚、動作点とエンジントルクＴｅ及び機関回転数Ｎｅとの関係を、これ以降適宜、「動作点（Ｔｅ，Ｎｅ）」のように表現することとする。即ち、この場合、目標動作点は、動作点Ｍ１（Ｔｅ１，Ｎｅ１）である。

この目標動作点である動作点Ｍ１（Ｔｅ１，Ｎｅ１）は、Ｔｅ１＞Ｔｅ２となることから、非過給状態では出力することのできない過給領域の動作点である。従って、動作点Ｍ０（Ｔｅ０，Ｎｅ０）から動作点Ｍ１（Ｔｅ１，Ｎｅ１）への動作点遷移過程においては、ターボ過給器２５０の過給動作が必要となる。

一方、この動作点遷移の過程で、エンジン動作点を動作点Ｍ０（Ｔｅ０，Ｎｅ０）から動作点Ｍ１（Ｔｅ１，Ｎｅ１）まで最適燃費線に沿って動かすと、ターボ過給器２５０の過給遅れによって、駆動軸トルクＴｄが一時的に低下する。これは以下の理由による。

即ち、排気駆動型のターボ過給器２５０は、タービン２５２によりコンプレッサ２５５を駆動するため、タービン２５２の回転数が十分に上昇するまでの暫時の期間については過給圧が上昇しない。このため、エンジントルクＴｅは、過給初期においてその上昇が緩慢となる。その結果、機関回転数Ｎｅが目標回転数から乖離する。一方、ハイブリッド車両の制御においては、このように機関回転数Ｎｅが目標回転数から乖離すると、機関回転数Ｎｅの上昇を促すべくサンギア軸トルクＴｅｓに対する反力トルクとなるＭＧ１トルクＴｇが減少補正される（即ち、ゼロに近付けることを意味する）。その結果、反力トルクが低下した分だけ、上述した直達トルクＴｅｄも低下してしまうのである。

そこで、このような事態を防止するため、本実施形態に係るハイブリッド車両１０は、エンジン動作点の制御に関連する動作線として、上記最適燃費線に加えて非過給動作線を有しており、双方の動作線を用いて過給遅れに起因する駆動軸トルクＴｄの低下が抑制される構成となっている。尚、非過給動作線は、ターボ過給器２５０を非過給状態に維持したままで使用することのできる動作線であり、事前に実験的な適合を経て決定されている。非過給動作線は、目標動作点Ｍｎが非過給領域から過給領域へと変化する過渡期において使用される動作線である。図４において、非過給動作線は太い破線で描かれている。

過給遅れ補償制御においては、ターボ過給器２５０による過給を開始すると共に、エンジン動作点を、非過給領域の動作点（図４では動作点Ｍ０）から過給領域の目標動作点Ｍｎ（図４では動作点Ｍ１）に遷移させる過程において、エンジン動作点を、要求出力Ｐｅｎ（図４ではＰｅ１）に対応する等出力線（図４ではＥＱＰ１）と非過給動作線とが交わる中間動作点Ｍｉに移行させる。

図４において、中間動作点Ｍｉは、非過給動作線と等出力線ＥＱＰ１との交点であり、図示動作点Ｍ２（Ｔｅ２，Ｎｅ２）である。次に、エンジン動作点が中間動作点Ｍｉに維持された状態で、過給遅れを経て過給圧が上昇し始めると、エンジン動作点が目標動作点へ移行される。

ここで、図４において目標動作点Ｍｎは動作点Ｍ１（Ｔｅ１，Ｎｅ１）であり、中間動作点Ｍｉは動作点Ｍ２（Ｔｅ２，Ｎｅ２）であるから、中間動作点Ｍｉから目標動作点Ｍｎへの動作点遷移過程においては、エンジントルクＴｅの上昇に伴って必ず機関回転数Ｎｅが低下する。このような加速要求時の機関回転数Ｎｅの低下は、運転者にとって違和感となる。そこで、本実施形態に係る過給遅れ補償制御では、このような運転者の違和感が防止される仕組みとなっている。

具体的には、過給遅れ補償制御において、中間動作点Ｍｉからエンジン動作点を変化させるにあたっては、機関回転数Ｎｅが中間動作点Ｍｉにおける機関回転数Ｎｅにより下限ガードされる。図４を参照すれば、機関回転数ＮｅはＮｅ２により下限ガードされる。その結果、図４では、エンジン動作点が、中間動作点Ｍ２（Ｔｅ２，Ｎｅ２）から、動作点Ｍ１（Ｔｅ１，Ｎｅ１）ではなく、例えば、動作点Ｍ３（Ｔｅ１’，Ｎｅ２）に変化する。エンジン動作点が動作点Ｍ３（Ｔｅ１’，Ｎｅ２）に移行した後は、要求出力Ｐｅの変化に伴って、最終的な目標動作点（例えば、図示動作点Ｍ４とする）に向けて、エンジン動作点が最適燃費線上を移動する。従って、本実施形態に係る過給遅れ補償制御によれば、加速要求時にもかかわらず機関回転数Ｎｅが低下するといった事態が防止され、運転者の違和感を抑制することができる。

ところで、動作点Ｍ３（Ｔｅ１’，Ｎｅ２）は、要求出力Ｐｅｎ＝Ｐｅ２（Ｐｅ２＞Ｐｅ１）に対応する動作点であり、当初の目標動作点である動作点Ｍ１（Ｔｅ１，Ｎｅ１）よりも高出力側の動作点である。しかしながら、非過給領域から過給領域への動作点遷移時においては、暫時の期間について要求出力Ｐｅｎは上昇する。即ち、最終的な要求出力Ｐｅｎは、アクセル踏み込み時の要求出力（ここでは、Ｐｅ１）よりも大きくなる。即ち、中間動作点Ｍ２（Ｔｅ２，Ｎｅ２）から、例えば動作点Ｍ３（Ｔｅ１’，Ｎｅ２）へとエンジン動作点を変化させたとしても、時々刻々と変化する過渡期の要求出力Ｐｅｎを考慮すれば、要求出力Ｐｅｎとエンジン出力Ｐｅとの収支が崩れることはない。

また、本実施形態に係るハイブリッド車両１０においては特に、駆動軸要求トルクＴｄｎに対する直達トルクＴｅｄの過不足分をモータジェネレータＭＧ２により調整することができる。従って、この場合、エンジン動作点が例えば動作点Ｍ３（Ｔｅ１’，Ｎｅ２）に制御されることによってエンジン出力Ｐｅが要求出力Ｐｅｎに対して余剰となったとしても、この余剰分をモータジェネレータＭＧ２における電力回生に利用することによって、より正確に出力収支を調整することも可能である
＜過給遅れ補償制御の詳細＞
次に、図５を参照し、過給遅れ補償制御の詳細について説明する。ここに、図５は、過給遅れ補償制御のフローチャートである。尚、過給遅れ補償制御は、上述した目標動作点決定処理と並行して周期的に実行される処理である。

図５において、目標動作点Ｍｎが非過給領域の動作点であるか否かが判定される（ステップＳ２０１）。非過給領域の動作点である場合には（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、エンジントルクＴｅの目標値である目標エンジントルクＴｅｔｇに目標動作点Ｍｎに対応するエンジントルクＴｅｎが設定され、機関回転数Ｎｅの目標値である目標機関回転数Ｎｅｔｇに目標動作点Ｍｎに対応する機関回転数Ｎｅｎが設定される（ステップＳ２１１）。ステップＳ２１１を経ると、過給遅れ補償制御は終了する。

目標動作点Ｍｎが過給領域の動作点である場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、既にエンジン動作点が最適燃費線上で設定されているか否か、即ち、過給領域における動作点制御に切り替わっているか否かが判定される（ステップＳ２０２）。最適燃費線への移行が完了している場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ２１１に移行される。

最適燃費線への移行が完了していない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、更に中間動作点Ｍｉからの移行中でないか否かが判定される（ステップＳ２０３）。尚、過給が開始されていない場合には、ＷＧＶ２５７が全閉状態とされ、ターボ過給器２５０による過給が開始される。中間動作点Ｍｉからの移行中でない場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、既に述べたように、非過給動作線と要求出力Ｐｅｎとに基づいて中間動作点Ｍｉ（Ｔｅｉ，Ｎｅｉ）が決定される（ステップＳ２０４）。中間動作点Ｍｉ（Ｔｅｉ，Ｎｅｉ）が決定されると、目標エンジントルクＴｅｔｇにＴｅｉが、目標機関回転数ＮｅｔｇにＮｅｉが夫々設定され（ステップＳ２０５）、中間動作点Ｍｉへ向けた非過給動作線上での動作点変化が開始される。

中間動作点Ｍｉへ向けた動作点変化が開始されると、インマニ圧Ｐｉｍ（即ち、実質的に過給圧と等価である）が取得され（ステップＳ２０６）、インマニ圧Ｐｉｍが大気圧Ｐａｉｒよりも大きいか否かが判定される（ステップＳ２０７）。インマニ圧Ｐｉｍが大気圧Ｐａｉｒ以下である場合（ステップｓ２０７：ＮＯ）、即ち、過給遅れにより過給圧が未だ上昇していない場合、処理はステップＳ２０６に戻される。

一方、インマニ圧Ｐｉｍが大気圧Ｐａｉｒよりも大きくなった場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、即ち、過給が開始された場合、その時点の最新の目標動作点Ｍｎに対応する機関回転数Ｎｅｎが、中間動作点Ｍｉにおける機関回転数Ｎｅｉ（即ち、下限ガード値）未満であるか否かが判定される（ステップＳ２０８）。ここで、目標動作点Ｍｎは、過給遅れ補償制御と並行する目標動作点決定処理により周期的に決定されており、加速要求が生じた過渡期間においては、過給遅れ補償制御の開始初期における目標動作点Ｍｎと必ずしも一致しない。

最新の目標動作点Ｍｎに対応する機関回転数Ｎｅｎが機関回転数Ｎｅｉ未満である場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、即ち、目標動作点Ｍｎへの移行に機関回転数Ｎｅの低下が伴う場合には、機関回転数ＮｅがＮｅｉにより下限ガードされ、エンジン動作点が制御され（ステップＳ２０９）、過給遅れ補償制御は終了する。但し、この場合、周期的に訪れるステップＳ２０１が「ＮＯ」、ステップＳ２０２が「ＮＯ」、ステップＳ２０３が「ＮＯ」となるため、実質的にはステップＳ２０８及びＳ２０９が繰り返される。

尚、ステップＳ２０９における、機関回転数Ｎｅの下限ガード処理を伴う動作点制御においては、暫定的な目標エンジントルクＴｅｔｇｔｍｐが、下記（３）式により設定される。

Ｔｅｔｇｔｍｐ＝Ｐｅｎ／Ｎｅｉ…（３）
上記（３）式に示されるように、本実施形態では、エンジントルクＴｅが要求出力Ｐｅｎと機関回転数Ｎｅの下限ガード値Ｎｅｉとにより求められるため、エンジン動作点は、常に最新の要求出力Ｐｅｎを満たす動作点となる。

ステップＳ２０８において、機関回転数Ｎｅｎが機関回転数Ｎｅｉ以上となった場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）、中間動作点はクリアされ（ステップＳ２１０）、処理はステップＳ２１１に移行される。過給遅れ補償制御は以上のように実行される。

＜過給遅れ補償制御の効果＞
次に、図６を参照し、過給遅れ補償制御の効果について、視覚的に説明する。ここに、図６は、過給遅れ補償制御の効果を視覚的に説明するタイミングチャートである。尚、同図は便宜的に図４と対応しており、図４と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図６において、上段から順に、要求出力Ｐｅｎ、エンジントルクＴｅ、機関回転数Ｎｅ、ＭＧ１トルクＴｇ及び駆動軸トルクＴｄの各時間推移が例示される。

図６において、時刻ｔ１にアクセル操作が発生し（図示マーカ▽参照）、加速要求が生じたとする。この加速要求に応じて、過給遅れ補償制御によりエンジントルクＴｅは上昇し、時刻ｔ２において非過給最大トルクＴｅ２に達する。機関回転数Ｎｅは、時刻ｔ３において、中間動作点Ｍ２に対応するＮｅ２に達する。また、時刻ｔ２から時刻ｔ３に至る過給遅れ期間を経て、時刻ｔ３以降、過給圧は上昇し始める。

一方、時刻ｔ３以降における過給圧の上昇と共に、エンジントルクＴｅが中間動作点Ｍ２に対応するエンジントルクＴｅ２から上昇し始める。この際、機関回転数Ｎｅは、図示実線に示す通り、中間動作点Ｍ２に対応する機関回転数Ｎｅ２で下限ガードされる。時刻ｔ４において要求動作点Ｍｎに対応する機関回転数ＮｅｎがＮｅ２以上になると、エンジン動作点は最適燃費線上に移動する。要求出力Ｐｅｎが収束した時刻ｔ４から機関回転数の上昇に要する時間分遅れた時刻ｔ５において機関回転数Ｎｅが収束すると、加速要求に関する過渡期間が終了する。

ここで、図示破線に示されるように、時刻ｔ３を開始時点として機関回転数Ｎｅが一時的に低下させてしまうと、要求出力Ｐｅｎの上昇に対して機関回転数Ｎｅが低下することとなり、運転者に違和感を与えることになる。これに対し過給遅れ補償制御によれば、時刻ｔ３から時刻ｔ４に至る機関回転数Ｎｅの下限ガード処理によって、加速期間における機関回転数Ｎｅの低下が防止される。従って、運転者の違和感を抑制することができる。

また、この下限ガード処理が行われる期間においては、目標機関回転数Ｎｅｔｇは中間動作点Ｍｉの機関回転数Ｎｅｉであり、過給遅れに起因する、目標機関回転数と実際の機関回転数との乖離は生じない。このため、サンギア軸トルクＴｅｓの反力トルクとなるＭＧ１トルクＴｇの絶対値を低下させる必要はなく、エンジントルクＴｅの駆動軸直達成分である直達トルクＴｅｄが低下することがない。従って、加速期間において駆動軸トルクＴｄが減少することによるドライバビリティもまた好適に防止される。即ち、本実施形態に係る過給遅れ補償制御によれば、加速要求時の駆動軸トルクの一時的な低下を抑制しつつ、運転者の違和感を抑制することができるのである。

尚、本発明に係る「車両」は、本実施形態においてハイブリッド車両１０として例示された如きハイブリッド車両に限定されない。例えば、本発明に係る「車両」とは、動力源として過給エンジンのみを有し、機関回転数Ｎｅと駆動軸（例えば、プロペラシャフト）との間に、これらの回転速度比を無段階に変更可能な、所謂ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：無段変速装置）を備えた車両であってもよい。動力分割機構３００の差動作用を利用した本実施形態に係る所謂電気的ＣＶＴではなく、この種の機械的な変速装置においても、エンジン動作点を自由に変化させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２５０…ターボ過給器、ＷＧＶ…２５７、ＭＧ１、ＭＧ２…モータジェネレータ。

Claims (1)

1. 過給器を有する内燃機関と、前記内燃機関の機関回転数と駆動輪に繋がる駆動軸との回転速度比を無段階に変化させることが可能な変速機構とを備える車両を制御する、車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の要求動作点が前記過給器の非過給領域から前記過給器の過給領域へ変化した場合において、前記内燃機関の動作点を前記非過給領域において前記要求動作点に対応する要求出力が満たされる中間動作点に制御する第１制御手段と、
   前記動作点が前記中間動作点に制御された状態において、前記機関回転数が前記中間動作点における前記機関回転数以上に維持された状態で前記動作点を前記要求動作点に制御する第２制御手段と
   を具備することを特徴とする車両の制御装置。

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