JP2022020293A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の空燃比が理論空燃比とは異なる空燃比となることに起因したエミッションの悪化を抑える。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関の要求出力を算出し（Ｓ５１）、算出した要求出力が得られるように内燃機関の制御量を算出する（Ｓ５９）。ハイブリッド車両の制御装置は、第１動作ラインである燃費動作ラインに関する情報に基づき要求出力から要求される制御量が空燃比を理論空燃比とは異なる空燃比とする制御量であり（Ｓ５５：ＹＥＳ）、且つ、燃費動作ラインに関する情報に基づいて空燃比を理論空燃比とする制御量で内燃機関を制御しているときには（Ｓ５６：ＹＥＳ）、第２動作ラインであるＷＯＴ動作ラインに関する情報に基づいて制御量を算出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

特許文献１には、駆動源としての内燃機関及びモータを備えるハイブリッド車両の制御装置が開示されている。ハイブリッド車両の制御装置は、車両の要求出力に基づき、内燃機関の各種制御量を算出する。この制御装置には、内燃機関の回転数と出力トルクとの関係において、最も燃費良く内燃機関を動作させることのできる動作点を結んだ燃費動作ラインと、各回転数において出力トルクが最大となる動作点を結んだＷＯＴ動作ラインとの情報がマップとして記憶されている。特許文献１に記載のハイブリッド車両の制御装置は、算出した車両の要求出力とマップの情報とに基づいて内燃機関の目標回転数や目標トルクを設定し、これら目標値に基づいて内燃機関における吸入空気量や料噴射量などの各種制御量を算出している。

特開２０１７－１５４６１９号公報

上記各動作ラインは、燃費や出力トルク等の観点から設定されている。そのため、各動作ラインの情報に基づいて算出される制御量は、内燃機関の燃焼室内の混合気を必ずしも理論空燃比に維持し得るものでない。内燃機関の上記空燃比が理論空燃比とは異なる空燃比となるように制御された場合、内燃機関のエミッションが悪化することもある。上記特許文献１に記載のハイブリッド車両の制御装置では、こうした点については考慮されておらず、改善の余地がある。

上記課題を解決するためのハイブリッド車両の制御装置は、駆動源としての内燃機関及びモータを備えるハイブリッド車両に適用され、前記内燃機関の要求出力を算出する駆動源要求出力算出部と、前記駆動源要求出力算出部によって算出された前記要求出力が得られるように前記内燃機関の制御量を算出する制御量算出部とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記制御量は、前記内燃機関の燃焼室内における混合気の空燃比に関する制御量であり、前記制御量算出部は、前記内燃機関における回転数と出力トルクとの関係から示される動作点を複数結んだ第１動作ラインに関する情報と、前記第１動作ライン上の任意の動作点に対して低回転高トルク側であって該任意の動作点と同一の出力となる動作点を複数結んだ第２動作ラインに関する情報との何れの情報に基づいて前記制御量を算出するかを設定する動作ライン設定部を有し、前記動作ライン設定部は、前記第１動作ラインに関する情報に基づき前記要求出力から要求される制御量が前記空燃比を理論空燃比とは異なる空燃比とする制御量であり、且つ、前記第１動作ラインに関する情報に基づいて前記空燃比を理論空燃比とする制御量で前記内燃機関を制御しているときに、前記第２動作ラインに関する情報に基づいて前記制御量を算出するように設定する。

上記構成では、第１動作ラインに関する情報に基づき空燃比を理論空燃比とする制御量で内燃機関を制御している状態において、第１動作ライン上の動作点に基づき要求出力から要求される制御量が空燃比を理論空燃比とは異なる空燃比とする制御量である場合、第２動作ラインに関する情報に基づいて制御量を算出するように設定する。要求出力が得られるように制御量を算出する場合、第１動作ライン上の動作点よりも第２動作ライン上の動作点を選択した方が内燃機関は低回転高トルク側の運転状態で制御されることとなる。内燃機関が低回転状態のときには、高回転状態のときに比して摩擦損失が減少する。そのため、例えば内燃機関の要求出力が高い場合であって、第１動作ライン上の動作点に対応した制御量で制御しようとすると空燃比が理論空燃比よりもリッチ化してしまう場合、第２動作ライン上の動作点に対応した制御量を算出して内燃機関を低回転側で制御することで、要求出力を満たしつつも空燃比を理論空燃比に維持することが可能になる。

したがって、上記構成によれば、内燃機関の空燃比が理論空燃比とは異なる空燃比となってしまうことに起因したエミッションの悪化を抑えることが可能になる。

ハイブリッド車両の概略構成を示す模式図。 内燃機関の概略構成を示す模式図。 ハイブリッド車両の制御装置における機能ブロック図。 内燃機関における回転数と出力トルクとの関係を示すグラフ。 内燃機関の制御量算出処理に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。

ハイブリッド車両の制御装置の一実施形態について、図１～図５を参照して説明する。
図１に示すように、車両１００は、駆動源として内燃機関１０及びモータ３０を備えたハイブリッド車両である。モータ３０としては、第１モータジェネレータ３１と、第２モータジェネレータ３２とが設けられている。

図２に示すように、内燃機関１０のシリンダブロック１１には、シリンダ１１Ａが形成されている。シリンダ１１Ａには、ピストン１２が収容されている。ピストン１２には、コネクティングロッド１３が連結されている。コネクティングロッド１３には、内燃機関１０の出力軸であるクランクシャフト１４が連結されている。シリンダブロック１１の上端にはシリンダヘッド１５が連結されている。シリンダ１１Ａ、ピストン１２、及びシリンダヘッド１５によって燃焼室１６が構成されている。燃焼室１６には点火プラグ１７が設けられている。燃焼室１６には、吸気通路１８及び排気通路１９が連通している。吸気通路１８には、燃料噴射弁２０及びスロットルバルブ２６が設けられている。燃料噴射弁２０には、図示しない燃料タンクから燃料が供給される。燃料噴射弁２０は供給された燃料を吸気通路１８に噴射する。スロットルバルブ２６は、吸気通路１８において燃料噴射弁２０よりも吸気の流れ方向上流側に配置されている。スロットルバルブ２６の開度を制御することで吸気通路１８から燃焼室１６に導入される吸気の流量が調節される。吸気通路１８と燃焼室１６との接続部には吸気バルブ２１が設けられている。吸気バルブ２１が開弁しているときに、吸気通路１８に噴射された燃料と該吸気通路１８を流れる吸気との混合気が燃焼室１６に導入される。燃焼室１６に導入された混合気は点火プラグ１７によって点火されて燃焼する。排気通路１９と燃焼室１６との接続部には排気バルブ２２が設けられている。燃焼室１６において混合気が燃焼することにより生成された排気は、排気バルブ２２が開弁しているときに排気通路１９に排出される。排気通路１９には、排気を浄化するための三元触媒２３が設けられている。三元触媒２３は、混合気の空燃比が理論空燃比となっているときに排気の浄化性能が最も高くなるように構成されている。

内燃機関１０には、クランクシャフト１４の回転位相であるクランク角、すなわち内燃機関１０の回転数を検出するためのクランク角センサ２４、及び、排気通路１９を流れる排気の酸素濃度に応じた検出値を出力するセンサ、すなわち燃焼室１６内の混合気の空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサ２５などが設けられている。

図１に示すように、内燃機関１０のクランクシャフト１４は、車両に搭載されている遊星ギヤ機構４０に連結されている。遊星ギヤ機構４０は、クランクシャフト１４が連結されていて、該クランクシャフト１４と共に回転するプラネタリキャリア４１、プラネタリキャリア４１の内周側に噛み合わされているサンギヤ４２、及びプラネタリキャリア４１の外周側に噛み合わされているリングギヤ４３からなる。サンギヤ４２には、第１モータジェネレータ３１の回転軸が連結されていて、該回転軸はサンギヤ４２と共に回転する。

リングギヤ４３には、カウンタドライブギヤ４４が一体回転可能に連結されている。カウンタドライブギヤ４４には、カウンタドリブンギヤ４５が噛み合わされている。カウンタドリブンギヤ４５には、リダクションギヤ４６が噛み合わされている。リダクションギヤ４６には、第２モータジェネレータ３２の回転軸が連結されていて、該回転軸はリダクションギヤ４６と共に回転する。カウンタドリブンギヤ４５には、ファイナルドライブギヤ４７が一体回転可能に連結されている。ファイナルドライブギヤ４７には、ファイナルドリブンギヤ４８が噛み合わされている。ファイナルドリブンギヤ４８には、差動機構５０が連結されている。差動機構５０には一対の車輪軸５１が連結されている。各々の車輪軸５１には車輪５２が連結されている。

また、車両１００には、第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２と電気的に接続されているバッテリ６０が搭載されている。第１モータジェネレータ３１は、内燃機関１０の始動時にサンギヤ４２を回転させることでクランクシャフト１４を回転させる。これにより、内燃機関１０の始動時にスターターとして機能する。また、内燃機関１０から遊星ギヤ機構４０を介して伝達される駆動力を利用して発電を行い、該発電した電力をバッテリ６０に充電可能に構成されている。第１モータジェネレータ３１は、発電した電力をバッテリ６０を介さずに第２モータジェネレータ３２に供給することも可能である。第１モータジェネレータ３１は、バッテリ６０から供給される電力に応じてトルクや回転速度を調節可能に構成されており、これにより内燃機関１０の回転数を制御することもできる。

第２モータジェネレータ３２は、バッテリ６０から供給される電力に応じて回転軸を回転させることでリダクションギヤ４６を回転させる。これにより、車輪５２には、内燃機関１０の駆動力に加えて第２モータジェネレータ３２の駆動力が伝達される。また、第２モータジェネレータ３２は、内燃機関１０の駆動が停止しているときに車輪５２に駆動力を伝達することで、内燃機関１０を駆動させることなく車両１００を駆動することもできる。第２モータジェネレータ３２は、車両１００の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生ブレーキ装置としても機能する。第２モータジェネレータ３２は、回生ブレーキ時に発電した電力をバッテリ６０に充電可能に構成されている。

ハイブリッド車両の制御装置１１０は、パワーマネジメントＥＣＵ６５、エンジンコントローラ７０、及びモータコントローラ８０から構成されている。
パワーマネジメントＥＣＵ６５には、内燃機関１０のクランク角センサ２４、及びＡ／Ｆセンサ２５などからの出力信号が入力される。また、パワーマネジメントＥＣＵ６５には、車両に搭載されている各種センサからの出力信号が入力される。各種センサとしては、例えば、車速Ｖｓｐを検出する車速センサ９０、及びアクセルペダルの操作量であるアクセル操作量Ａｃｃを検出するアクセルペダルセンサ９１などがある。パワーマネジメントＥＣＵ６５は、各種センサからの出力信号に基づいて車両１００の走行状況や運転者の操作状況を検出する。また、パワーマネジメントＥＣＵ６５は、バッテリ６０の充放電状況から同バッテリ６０の充電率ＳＯＣを算出する。パワーマネジメントＥＣＵ６５は、各種センサや充電率ＳＯＣに基づいて、内燃機関１０における吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期等の各種制御量を算出する。また、パワーマネジメントＥＣＵ６５は、各種センサや充電率ＳＯＣに基づいて、第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２におけるトルクや回転速度等の各種制御量を算出する。

エンジンコントローラ７０は、パワーマネジメントＥＣＵ６５によって算出された各種制御量に基づいて、内燃機関１０におけるスロットルバルブ２６の開度、燃料噴射弁２０における噴射時間、及び点火プラグ１７の点火タイミング等を制御する。

モータコントローラ８０は、パワーマネジメントＥＣＵ６５によって算出された各種制御量に基づいて、第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２に接続されている図示しないインバータ等を制御する。

図３に示すように、パワーマネジメントＥＣＵ６５は、各種制御量を算出するための制御量算出処理を実行する機能部として、車両要求出力算出部１０１、駆動源要求出力算出部１０２、ＷＯＴ判定部１０３、動作ライン設定部１０４、目標値算出部１０５、及び制御量算出部１０６を有している。

車両要求出力算出部１０１は、車速センサ９０によって検出される車速Ｖｓｐ、及びアクセルペダルセンサ９１によって検出されるアクセル操作量Ａｃｃに基づき、車両１００の要求出力Ｖｐを算出する。車両要求出力算出部１０１には、車速Ｖｓｐ及びアクセル操作量Ａｃｃと車両１００の要求出力Ｖｐとの関係を示すマップが予め実験やシミュレーションによって求められて記憶されている。

駆動源要求出力算出部１０２は、車両要求出力算出部１０１によって算出された車両１００の要求出力Ｖｐ、アクセル操作量Ａｃｃ、及びバッテリ６０の充電率ＳＯＣ等に基づいて、内燃機関１０の要求出力Ｅｐ及び第２モータジェネレータ３２の要求出力Ｍｐを算出する。なお、パワーマネジメントＥＣＵ６５は、駆動源要求出力算出部１０２によって算出した第２モータジェネレータ３２の要求出力Ｍｐに基づき、第２モータジェネレータ３２におけるトルクや回転速度の制御量を算出し、算出された制御量をモータコントローラ８０へ出力する。モータコントローラ８０では、パワーマネジメントＥＣＵ６５から出力された制御量に基づいてインバータを制御する。これにより、第２モータジェネレータ３２のトルクや回転速度が要求出力Ｍｐに合わせて制御される。

ＷＯＴ判定部１０３は、駆動源要求出力算出部１０２によって算出された内燃機関１０の要求出力Ｅｐから内燃機関１０の目標回転数ＮＥｔ及び目標トルクＴｒｑｔを算出するための動作ラインとして、ＷＯＴ動作ラインを用いるか否かをアクセル操作量Ａｃｃに基づいて判定する。

図４に示すように、パワーマネジメントＥＣＵ６５には、内燃機関１０の回転数と出力トルクとの関係を示す２つの動作ラインの情報が記憶されている。２つの動作ラインは、図４に実線で示す燃費動作ラインと、図４に一点鎖線で示すＷＯＴ動作ラインであり、これらの動作ラインは予め実験やシミュレーションによって求められてマップとして記憶されている。燃費動作ラインは、内燃機関１０の回転数と出力トルクとの関係において最も燃費良く内燃機関１０を動作させることのできる動作点を複数結んだ動作ラインである。このように、燃費動作ラインは、内燃機関１０における回転数と出力トルクとの関係から示される動作点を複数結んだ動作ラインであり、第１動作ラインに相当する。

また、ＷＯＴ動作ラインは、各回転数におい出力トルクが最大となる動作点を結んだ動作ラインである。ＷＯＴ動作ラインは、燃費動作ライン上の任意の動作点Ｐ１と同じ出力となる同一出力ラインＡ（図４の二点鎖線）上に位置する動作点Ｐ２を有している。すなわち、動作点Ｐ２は、動作点Ｐ１と同一の出力となる動作点であって、動作点Ｐ１に対して低回転高トルク側の動作点である。また、ＷＯＴ動作ラインは、燃費動作ライン上の任意の動作点Ｐ３と同じ出力となる同一出力ラインＢ上に位置する動作点Ｐ４を有している。動作点Ｐ４は、動作点Ｐ３と同一の出力となる動作点であって、動作点Ｐ３に対して低回転高トルク側の動作点である。このように、ＷＯＴ動作ラインは、燃費ライン上の任意の動作点に対して低回転高トルク側であって且つ該任意の動作点と同一の出力となる動作点を複数結んだ第２動作ラインに相当する。ＷＯＴ判定部１０３は、本実施形態では、アクセル操作量Ａｃｃが所定の閾値以上であるときにＷＯＴ要求があると判定する。

図３に示す動作ライン設定部１０４は、燃費動作ラインに関する情報とＷＯＴ動作ラインに関する情報との何れの情報に基づいて内燃機関１０の制御量を算出するかを設定する。動作ライン設定部１０４は、ＷＯＴ判定部１０３によってＷＯＴ要求があると判定されているときには、ＷＯＴ動作ラインの情報に基づいて制御量を算出するように設定する。

また、動作ライン設定部１０４は、ＷＯＴ判定部１０３によってＷＯＴ要求がないと判定されているときには、次の条件（ｉ）及び（ｉｉ）の双方を満たすときに、ＷＯＴ動作ラインの情報に基づいて制御量を算出するように設定する。

（ｉ）燃費動作ラインに関する情報に基づき内燃機関１０の要求出力Ｅｐから要求される制御量が空燃比を理論空燃比とは異なる空燃比とする制御量である。
（ｉｉ）燃費動作ラインに関する情報に基づいて空燃比を理論空燃比とする制御量で内燃機関１０を制御している。

動作ライン設定部１０４は、条件（ｉ）を満たすか否かの判断を次のように行う。すなわち、図４に二点鎖線で示す同一出力ラインにおいては、同一出力ラインＡが示す出力よりも、同一出力ラインＢが示す出力の方が大きい。そのため、内燃機関１０の要求出力Ｅｐが大きいときほど、該要求出力Ｅｐに対応する燃費動作ライン上の動作点は高回転側に移動する。燃費動作ライン上の動作点のうちで空燃比が理論空燃比となる制御量の最大値に対応する動作点Ｐ５に対応した要求出力よりも要求出力Ｅｐが大きい場合、燃費動作ラインに基づき要求出力Ｅｐから要求される制御量は、動作点Ｐ５よりも高回転側（図４の右側）の動作点（例えばＰ３）となる。そして、こうした動作点に基づいて算出される制御量で内燃機関１０を制御すると、空燃比は理論空燃比よりもリッチとなる。

そのため、本実施形態では、動作ライン設定部１０４は、駆動源要求出力算出部１０２によって算出された内燃機関１０の要求出力Ｅｐが動作点Ｐ５に対応する判定出力を超えているか否かに基づいて判断を行う。すなわち、要求出力Ｅｐが判定出力を超えているときには、燃費動作ラインに基づいて要求出力Ｅｐから算出される制御量として空燃比を理論空燃比とは異なる空燃比とする制御量が要求されており、上記（ｉ）の条件を満たすと判断する。

また、動作ライン設定部１０４は、条件（ｉｉ）を満たすか否かの判断を次のように行う。すなわち、前回の制御量算出処理において、動作ライン設定部１０４によって燃費動作ラインの情報に基づいて制御量を算出するように設定したときには、燃費動作ラインに関する情報に基づいて内燃機関１０を制御していると判断する。また、Ａ／Ｆセンサ２５からの検出信号に基づいて現在の運転状態における空燃比が理論空燃比となっているときには、空燃比を理論空燃比とする制御量で内燃機関１０を制御していると判断する。このように、前回の制御量算出処理において燃費動作ラインの情報に基づいて制御量を算出するように設定していて、Ａ／Ｆセンサ２５からの検出信号が理論空燃比に相当するものであるときに、燃費動作ラインに関する情報に基づいて空燃比を理論空燃比とする制御量で内燃機関１０を制御していると判断し、上記（ｉｉ）の条件を満たすと判定する。

なお、動作ライン設定部１０４では、ＷＯＴ判定部１０３によりＷＯＴ要求がないと判定されているときであって、上記条件（ｉ）及び（ｉｉ）の何れかを満たさないときに、燃費動作ラインの情報に基づいて制御量を算出するように設定する。

目標値算出部１０５は、動作ライン設定部１０４によって設定された動作ラインの情報と、要求出力Ｅｐに基づき、図４に示すマップから、目標回転数ＮＥｔと目標トルクＴｒｑｔとを算出する。例えば、動作ライン設定部１０４によって燃費動作ラインの情報に基づいて制御量を算出するように設定されているときであって、要求出力Ｅｐが同一出力ラインＡと同じ出力であるときには、動作点Ｐ１に対応する回転数を目標回転数ＮＥｔとし、動作点Ｐ１に対応する出力トルクを目標トルクＴｒｑｔとする。また、動作ライン設定部１０４によってＷＯＴ動作ラインの情報に基づいて制御量を算出するように設定されているときであって、要求出力Ｅｐが同一出力ラインＡと同じ出力であるときには、動作点Ｐ２に対応する回転数を目標回転数ＮＥｔとし、動作点Ｐ２に対応する出力トルクを目標トルクＴｒｑｔとする。

制御量算出部１０６は、目標値算出部１０５によって算出された目標回転数ＮＥｔ及び目標トルクＴｒｑｔ、並びにクランク角センサ２４によって検出された現在の内燃機関１０の回転数ＮＥｒ等に基づいて、内燃機関１０の吸入空気量Ｇｔ、燃料噴射量Ｑｔ、及び点火時期Ｔｔ等の各種制御量を算出する。算出された各種制御量の情報はエンジンコントローラ７０へ出力され、エンジンコントローラ７０がスロットルバルブ２６の開度、燃料噴射弁２０における噴射時間、及び点火プラグ１７の点火タイミング等を制御する。これにより、内燃機関１０の出力が要求出力Ｅｐに合わせて制御される。

なお、パワーマネジメントＥＣＵ６５は、算出された内燃機関１０の各種制御量等に基づいて第１モータジェネレータ３１の制御量を算出する。モータコントローラ８０では、パワーマネジメントＥＣＵ６５から出力された第１モータジェネレータ３１の制御量に基づいてインバータを制御する。こうした制御によっても内燃機関１０の回転数ＮＥｒが目標回転数ＮＥｔとなるように制御される。

次に、図５のフローチャートを参照して、ハイブリッド車両の制御装置１１０が実行する内燃機関１０の制御量算出処理に係る一連の流れについて説明する。図５に示す処理は、所定周期で繰り返し実行される。

図５に示すように、ハイブリッド車両の制御装置１１０がこの一連の処理を始めると、まず車速Ｖｓｐ及びアクセル操作量Ａｃｃを取得する（ステップＳ５０）。その後、ステップＳ５１の処理に移行して、取得した情報に基づいて車両の要求出力Ｖｐを算出する。車両の要求出力Ｖｐを算出すると、バッテリ６０の充電率ＳＯＣ等を考慮して、内燃機関１０の要求出力Ｅｐ及び第２モータジェネレータ３２の要求出力Ｍｐを算出する。ハイブリッド車両の制御装置１１０は、内燃機関１０の要求出力Ｅｐを算出すると、次のようにして内燃機関１０における各種制御量を算出する。すなわち、ステップＳ５３の処理に移行して、ＷＯＴ要求があるか否かを判定する。アクセル操作量Ａｃｃが所定の閾値以上であるときには、ＷＯＴ要求があると判定される（ステップＳ５３：ＹＥＳ）。この場合、車両１００の要求出力Ｖｐが大きいことから、ハイブリッド車両の制御装置１１０は、燃費動作ラインではなく、ＷＯＴ動作ラインに関する情報に基づいて制御量を算出するように設定する（ステップＳ５４）。

一方で、ステップＳ５３の処理において、アクセル操作量Ａｃｃが所定の閾値未満であり、ＷＯＴ要求がないと判定した場合（ステップＳ５３：ＮＯ）、ハイブリッド車両の制御装置１１０は、次に上記条件（ｉ）及び（ｉｉ）を満たすか否かを判定する。すなわち、ステップＳ５５において、燃費動作ラインに関する情報に基づき内燃機関１０の要求出力Ｅｐから要求される制御量が空燃比を理論空燃比とは異なる空燃比とする制御量であるか否かを判定する（条件（ｉ））。内燃機関１０の要求出力Ｅｐが上記判定出力を超えているときにはステップＳ５５の処理において肯定判定される（ステップＳ５５：ＹＥＳ）。この場合、次にステップＳ５６の処理において、燃費動作ラインに関する情報に基づいて空燃比を理論空燃比とする制御量で内燃機関１０を制御しているか否かを判定する（条件（ｉｉ））。前回の制御量算出処理において燃費動作ラインの情報に基づいて制御量を算出するように設定していて、Ａ／Ｆセンサ２５からの現在の検出信号が理論空燃比に相当するものであるときには、ステップＳ５６の処理において肯定判定となる（ステップＳ５６：ＹＥＳ）。この場合には、上記条件（ｉ）及び（ｉｉ）の双方を満たすことから、ハイブリッド車両の制御装置１１０は、ＷＯＴ要求はないものの、ＷＯＴ動作ラインに関する情報に基づいて制御量を算出するように設定する（ステップＳ５７）。

他方、内燃機関１０の要求出力Ｅｐが上記判定出力以下であるときには、ステップＳ５５の処理において否定判定となる（ステップＳ５５：ＮＯ）。また、前回の制御量算出処理においてＷＯＴ動作ラインの情報に基づいて制御量を算出するように設定している場合や、Ａ／Ｆセンサ２５からの現在の検出信号が理論空燃比に相当するものではないときには、ステップＳ５６の処理において否定判定となる（ステップＳ５６：ＮＯ）。このようにステップＳ５５及びステップＳ５６の処理の何れかにおいて否定判定となった場合、すなわち、ＷＯＴ要求がないと判定されているときであって上記条件（ｉ）及び（ｉｉ）の何れかを満たさないときには、ハイブリッド車両の制御装置１１０は、燃費動作ラインに関する情報に基づいて制御量を算出するように設定する（ステップＳ５８）。

ステップＳ５３からステップＳ５８の処理によって内燃機関１０の制御量を算出するために用いられる動作ラインを燃費動作ラインとするかＷＯＴ動作ラインとするのかを設定すると、ハイブリッド車両の制御装置１１０は次に、ステップＳ５９の処理に移行する。ステップＳ５９の処理では、設定された動作ラインの情報と要求出力Ｅｐに基づき、目標回転数ＮＥｔ及び目標トルクＴｒｑｔを算出する。そして、算出した目標回転数ＮＥｔ及び目標トルクＴｒｑｔ等に基づいて、内燃機関１０の吸入空気量Ｇｔ、燃料噴射量Ｑｔ、点火時期Ｔｔ等を算出する。このように、ハイブリッド車両の制御装置１１０は、燃費動作ライン及びＷＯＴ動作ラインのうち設定された動作ラインに関する情報と要求出力Ｅｐに基づき内燃機関１０の各種制御量を算出する。

ハイブリッド車両の制御装置１１０は、こうして各種制御量を算出すると、内燃機関１０の制御量算出処理に係る一連の処理を終了する。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

（１）例えば、図４に示すように、現在の運転状態が燃費動作ライン上の動作点Ｐ１に対応した運転状態であるときには、燃費動作ラインに関する情報に基づいて空燃比を理論空燃比とする制御量で内燃機関１０を制御しているときに該当する。そして、このような運転状態において、要求出力Ｅｐから要求される制御量が燃費動作ライン上の動作点Ｐ３に対応する制御量である場合、そのまま動作点Ｐ３に対応した制御量で制御すると、内燃機関１０の空燃比が理論空燃比とは異なる空燃比、すなわち理論空燃比よりもリッチな空燃比となるように制御されることとなる。

本実施形態では、こうした場合にＷＯＴ動作ラインに関する情報に基づいて制御量を算出するように設定する。これにより、燃費動作ライン上の動作点Ｐ３ではなく、ＷＯＴ動作ライン上の動作点Ｐ４に基づいて制御量が算出されるようになる。このように制御量を算出するための動作ラインを変更することで、内燃機関１０における要求出力Ｅｐが得られるように内燃機関１０を制御する際に、動作点Ｐ３に対応した制御量で制御する場合に比して低回転状態となり、摩擦損失を減少させることができる。こうしたことから、内燃機関１０の要求出力Ｅｐが高い場合であって、燃費動作ラインでは対応する動作点（例えばＰ３）が図４の破線よりも右側の領域（リッチ領域）となるときであっても、ＷＯＴ動作ラインでは対応する動作点（例えばＰ４）が図４の破線よりも左側の領域（理論空燃比領域）となるようにすることができる。したがって、本実施形態によれば、要求出力Ｅｐを満たしつつも内燃機関１０の空燃比を理論空燃比に維持することが可能になる。その結果、内燃機関１０の空燃比が理論空燃比とは異なる空燃比となってしまうことに起因したエミッションの悪化を抑えることが可能になる。

なお、動作点が変化する過程における内燃機関１０の制御としては、次のように制御量を算出する。すなわち、動作点Ｐ１に対応した制御量から動作点Ｐ４に対応する制御量へと移行する際には、まず、動作点Ｐ１に対応した制御量から動作点Ｐ２に対応した制御量へ変化させることで、内燃機関１０の出力を一定に保つ。その後、要求出力Ｅｐに対応した動作点Ｐ４となるように、ＷＯＴ動作ライン上を推移するように制御量を変化させる。こうした構成によれば、内燃機関１０の空燃比を理論空燃比に維持したまま要求出力Ｅｐに合わせた制御を実現することが可能になり、エミッションの悪化を一層抑えることが可能になる。

また、燃費動作ライン上の動作点Ｐ３とＷＯＴ動作ライン上の動作点Ｐ４とは同一の出力となるものの、動作点Ｐ４に対応した制御量で制御する場合には摩擦損失が減少することから燃料噴射量Ｑｔを低減できる。したがって、燃費向上にも貢献できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・燃費動作ラインに関する情報に基づき内燃機関１０の要求出力Ｅｐから要求される制御量が空燃比を理論空燃比とは異なる空燃比とする制御量であるか否かの判断は、上記実施形態の方法に限らない。例えば、算出した要求出力Ｅｐと燃費動作ラインとに基づいて目標回転数ＮＥｔ及び目標トルクＴｒｑｔを算出し、これら目標値から制御量としての吸入空気量Ｇｔ及び燃料噴射量Ｑｔを仮算出する。そして仮算出した吸入空気量Ｇｔ及び燃料噴射量Ｑｔに基づいて要求出力Ｅｐから要求される制御量が空燃比を理論空燃比とは異なる空燃比とする制御量であるか否かを判定することも可能である。

・燃費動作ラインに関する情報に基づいて空燃比を理論空燃比とする制御量で内燃機関１０を制御しているか否かの判断は、上記実施形態の方法に限らない。例えば、燃費動作ラインに関する情報に基づいて内燃機関１０を制御しているか否かの判断は、前回の制御量算出処理において取得したアクセル操作量Ａｃｃが上記所定の閾値以上であるか否かに基づいて判断することもできる。この構成では、前回取得したアクセル操作量Ａｃｃが閾値未満であるときに燃費動作ラインに関する情報に基づいて内燃機関１０を制御していると判断すればよい。また、例えば、空燃比を理論空燃比とする制御量で内燃機関１０を制御しているか否かの判断は、前回の制御量算出処理によって算出した吸入空気量Ｇｔ及び燃料噴射量Ｑｔを記憶しておき、これら記憶した情報に基づいて判断することも可能である。こうした構成では、Ａ／Ｆセンサ２５を省略することもできる。

・内燃機関１０における回転数と出力トルクとの関係から示される動作点を複数結んだ動作ラインとして燃費動作ラインとＷＯＴ動作ラインとを備える構成を例に説明したが、これら動作ラインに代えてまたは加えて他の動作ラインの情報を備えることも可能である。こうした構成であっても、第１動作ラインと第２動作ラインに相当する動作ラインにおいて、本実施形態と同様の制御を適用することで、上記（１）と同様の作用及び効果を得ることが可能である。

・ハイブリッド車両に設けられる内燃機関として、吸気通路１８に燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関１０を例示したが、燃焼室１６内に燃料を噴射する筒内噴射式の内燃機関であっても上記実施形態と同様の構成を採用することは可能である。なお、内燃機関は、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンに限らず、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであってもよい。

１０…内燃機関
１１…シリンダブロック
１１Ａ…シリンダ
１２…ピストン
１３…コネクティングロッド
１４…クランクシャフト
１５…シリンダヘッド
１６…燃焼室
１７…点火プラグ
１８…吸気通路
１９…排気通路
２０…燃料噴射弁
２１…吸気バルブ
２２…排気バルブ
２３…三元触媒
２４…クランク角センサ
２５…Ａ／Ｆセンサ
２６…スロットルバルブ
３０…モータ
３１…第１モータジェネレータ
３２…第２モータジェネレータ
４０…遊星ギヤ機構
４１…プラネタリキャリア
４２…サンギヤ
４３…リングギヤ
４４…カウンタドライブギヤ
４５…カウンタドリブンギヤ
４６…リダクションギヤ
４７…ファイナルドライブギヤ
４８…ファイナルドリブンギヤ
５０…差動機構
５１…車輪軸
５２…車輪
６０…バッテリ
６５…パワーマネジメントＥＣＵ
７０…エンジンコントローラ
８０…モータコントローラ
９０…車速センサ
９１…アクセルペダルセンサ
１００…車両
１０１…車両要求出力算出部
１０２…駆動源要求出力算出部
１０３…ＷＯＴ判定部
１０４…動作ライン設定部
１０５…目標値算出部
１０６…制御量算出部
１１０…ハイブリッド車両の制御装置

Claims (1)

1. 駆動源としての内燃機関及びモータを備えるハイブリッド車両に適用され、
   前記内燃機関の要求出力を算出する駆動源要求出力算出部と、
   前記駆動源要求出力算出部によって算出された前記要求出力が得られるように前記内燃機関の制御量を算出する制御量算出部とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記制御量は、前記内燃機関の燃焼室内における混合気の空燃比に関する制御量であり、
   前記制御量算出部は、
   前記内燃機関における回転数と出力トルクとの関係から示される動作点を複数結んだ第１動作ラインに関する情報と、前記第１動作ライン上の任意の動作点に対して低回転高トルク側であって該任意の動作点と同一の出力となる動作点を複数結んだ第２動作ラインに関する情報との何れの情報に基づいて前記制御量を算出するかを設定する動作ライン設定部を有し、
   前記動作ライン設定部は、
   前記第１動作ラインに関する情報に基づき前記要求出力から要求される制御量が前記空燃比を理論空燃比とは異なる空燃比とする制御量であり、
   且つ、前記第１動作ラインに関する情報に基づいて前記空燃比を理論空燃比とする制御量で前記内燃機関を制御しているときに、
   前記第２動作ラインに関する情報に基づいて前記制御量を算出するように設定するハイブリッド車両の制御装置。

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