JP3694682B2 - ハイブリッド自動車の制御装置 - Google Patents
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- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン、変速装置および回転電動機を有するハイブリッド自動車に関するものであり、特に原動機として圧縮着火燃焼モードを有するエンジンを搭載した場合の車両の駆動力性能向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
均一予混合気を圧縮して自己着火させる燃焼方式を採用した内燃機関（以下、圧縮着火エンジン）が提案されている。このエンジンは超希薄領域（空燃比８０以上）の運転が可能で、火炎温度低下および均一混合気による着火燃焼を実現することから、熱効率が高く、ＮＯｘ及びスス排出量の大幅な低減が可能となる。この圧縮着火エンジンの詳細については、特開平１０−５６４１３号公報などがある。
【０００３】
一方、エンジンと回転電動機（以下、モータ）などから構成される複数の原動機を協調制御して、自動車の燃費低減および排気浄化性能を向上したハイブリッド自動車が知られている。
【０００４】
この圧縮着火エンジンとハイブリッド自動車を組み合わせて、さらに燃費低減および排気浄化性能を向上したシステムとして特開２０００−２６５９１０号公報があり、エンジン，モータおよび変速機の廃熱回収と、モータを駆動するバッテリから電気エネルギ供給によって、燃料であるガソリンを自己着火させるために、吸気管内を必要な温度まで上昇させる制御技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以下のような問題があった。即ち、上記システムでは特に低温条件での自己着火のためにはバッテリの消費電力が非常に大きくなる。よって自己着火させることで、かえってエネルギ損失が大きくなり、得策ではない。また複数の気筒を有するエンジンでは、それぞれの気筒間またはサイクル間で、温度・圧力，吸気流量，混合気分布などがばらつくことがある。これらのパラメータは、圧縮着火エンジンにおいては混合気の自己着火特性や燃焼特性に大きく影響することが知られている。
【０００６】
即ち特開２０００−２６５９１０号公報のように、廃熱回収や熱交換器などを用いてエンジンの吸気温度を上昇させ、自己着火可能な状態に設定したとしても、気筒間またはサイクル間に着火時期が異なることによるトルクばらつきが生じることが避けられず、その結果、自動車として満足な乗り心地や駆動力性能を得ることができないという問題がある。特に、車両の変速機が有段歯車式の変速機構である場合、変速切り換え時などに運転中のエンジン回転数が変動しやすいため、着火時期などが変動し、車両へのトルク変動ショックが大きくなるという問題が発生する。
【０００７】
上記のような問題点に鑑み、本発明の目的は、排気性能および熱効率に優れるが気筒間およびサイクル間のトルクばらつきの大きい圧縮着火燃焼モードを有するエンジンを搭載したハイブリッド自動車において、圧縮着火燃焼モード時，燃焼モード切り換え時，変速切り換え時などで起こるエンジントルクの変動もしくは低下によって、車両の駆動力性能が低下することを防止するハイブリッド自動車の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ピストン圧縮によって混合気を自己着火させる圧縮着火燃焼モードを有するエンジンと、エンジンの出力軸トルクを車両の動力伝達系に変速比を調整して伝達する変速機と、エンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する少なくとも１つのモータとを有するハイブリッド自動車において、エンジンの出力軸トルクを推定または検出するエンジントルク検出手段と、エンジントルク検出手段から車両の駆動力変動分を推定する駆動力変動分推定手段と、駆動力変動分推定手段により推定される駆動力変動分に基づいて、駆動力を補正する駆動力補正手段とを備えるようにしたものである。
【０００９】
以下、上記のようなハイブリッド自動車の構成において、有段歯車方式の変速機構（ＡＴ，自動ＭＴなど）を有するものについて作用的に説明する。有段歯車方式の変速機構を用いると、トルクコンバータ付きの自動変速機（以下、トルコン付きＡＴ）や無段変速機（以下、ＣＶＴ）などの変速機システムに比べて駆動フリクションが低く、重量も比較的軽いため、燃料消費削減効果が高い。しかし、変速切り換え時にエンジン出力軸と変速機入力軸間をつなぐクラッチを切る必要があることから、車両の駆動力がゼロとなる時間が存在し、車両の乗り心地および駆動力性能が悪化してしまう。このことに起因してトルクショックやエンジンの回転変動が大きくなり、エンジンが圧縮着火運転しているときには失火や燃焼変動が発生し易くなる。その結果、エンジンの排気性能，燃費削減効果も悪化する。本発明ではエンジンが圧縮着火燃焼モードで運転している時、火花点火燃焼モードを有するエンジンであれば圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の燃焼モード切り換え時、また前記変速機による変速切り換え時に、エンジントルクを推定または検出して駆動力変動分を推定し、その値に基づいて駆動力補正手段を用いて、効率よく駆動力補正制御を行うことで、前述の課題を解決することができるものである。
【００１０】
前記エンジントルク検出手段は、好ましくはエンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する少なくとも１つのモータであり、モータ電流の変動値からエンジントルクを推定または検出するものである。またエンジントルク検出手段は、別の実施形態として筒内圧センサでもよく、検出した筒内圧力値を演算することにより、エンジントルクを推定または検出するものである。
【００１１】
前記駆動力補正手段は、好ましくはエンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する少なくとも１つのモータであり、エンジントルク検出手段によって推定または検出されたエンジントルクから駆動力変動分を推定し、その値に基づいてモータの出力を制御することによって、目標とする駆動力に補正するものである。また駆動力補正手段は、別の実施形態として前記変速機の入力軸と出力軸との間のトルク伝達を行う摩擦クラッチでもよく、エンジントルク検出手段によって推定または検出されたエンジントルクから駆動力変動分を推定し、その値に基づいて摩擦クラッチを締結または開放制御することによって、目標とする駆動力に補正するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面と共に説明する。
【００１３】
図１は本発明の第一の実施例にかかるハイブリッド自動車の制御装置の構成図である。図１中の１２はエンジンである。エンジン１２の上流からエアフローセンサ６，空気量を調整するスロットル７，吸気ポート８、また気筒毎に燃料噴射弁９（以下、インジェクタ）が配置されている。スロットル７は電子制御スロットルであることが好ましく、電気式アクチュエータによってスロットルバルブを駆動するものである。インジェクタ９からは、このスロットル７の開度信号θtpやアクセル開度信号αなどから演算される目標エンジントルクに応じて所定の燃料量を噴射する。エンジン１２の始動時にはスタータ１０を駆動して運転を開始する。各気筒には、筒内圧センサ１１が設けられており、燃焼室１９内の圧力を計測する。
【００１４】
本実施例においてはこの筒内圧センサ１１およびエンジン出力軸１５上に設置されたクランク角センサ１３を用いて、コントロールユニット１内でそれらの出力値を熱力学的に演算することによって、エンジントルクを推定（検出）する。１１は筒内圧センサでなくとも、イオン電流を検出する電極など、筒内の燃焼状態を検出しエンジントルクを推定できるデバイス等でも良い。エンジン１２は摩擦クラッチ（発進クラッチ）１４を介して、変速機３７と接続されている。
【００１５】
本実施例において、変速機３７は有段歯車方式（ＭＴ）を用いている。変速機３７の入力軸２０にギア２１〜２５が設置されている。本実施例においてギア
２４は１速（発進）用、ギア２３は２速用、ギア２２は３速用、ギア２１は４速用、ギア２５はバック用であり、変速機出力軸３１には変速機入力軸２０に設置されたギア２１〜２５のギア比に対応した、ギア２６〜３０が設置されているものとする。３９は反転装置である。３２〜３４は噛み合いクラッチ（以下、ドッグクラッチ）であり、変速比設定手段５により変速比が指定されると、変速機入力軸２０もしくは変速機出力軸３１と、所定の変速比を有するギアを噛み合わせて、変速比切り換えを実行する。例えば図１では、ドッグクラッチ３２がギア
２４と噛み合っており、ドッグクラッチ３３および３４が中立位置にあることから、１速の変速比に設定されていることになる。
【００１６】
変速比を設定する手段としては、ドライバのシフトレバー（図示していない）操作によって変速を行うものが知られているが、本実施例においては、変速機
３７はドライバの意図する変速タイミングによって手動式に変速を行う方式（以下、ＭＴ）よりも寧ろ次のようなものが好ましい。即ち、変速比設定手段５を設け、車速Ｖｓ，アクセル開度α，エンジントルク，エンジン回転数などから（最適な）変速比を演算して、油圧もしくは電動アクチュエータ（図示していない）を駆動することにより、ドッグクラッチ（３２〜３４）や摩擦クラッチ１４を制御して変速を行う方式（以下、自動ＭＴ）を用いることが好ましい。複数のアクチュエータを強調して制御し得るからである。但し、ＭＴにも適用できる技術であることは明らかである。なおこの変速機３７の構成は自動ＭＴの代表例として示しており、ギア配置およびギア数（変速比），ドッグクラッチ位置および数，トルクショックを低減するアブソーバ（図示しない）の有無などが図１以外の構成となっても、本実施例の範疇であることは明白である。
【００１７】
インバータ１７内のギア２７にはギア３８を介して、モータ１６が接続されている。モータ１６には出力を調節するインバータ１７と、インバータ１７に電力を供給するバッテリ１８を設置している。本実施例では、検出されたエンジントルクから車両の駆動力変動分を推定し、その値を基に駆動力補正手段としてモータ１６の出力を調節することで、車両の駆動力性能を向上する構成となっている。すなわち本実施例でのモータ配置は、変速機３７内のギア２７に接続する形であるが、変速機出力軸３１側のその他のギア（例えばギア２６〜３０）に接続する構成や、変速機出力軸３１に直結する構成であっても構わない。
【００１８】
コントロールユニット１はエンジントルク検出手段２，駆動力変動分推定手段３，駆動力変動分補正手段４，変速比設定手段５を備えている。車速Ｖｓ，ブレーキ信号Ｓｂ，アクセル開度α，変速比（ギア位置）Ｍｐ，変速機出力軸回転数Ｎout ，空燃比Ａ／Ｆ，エンジン吸気温度Ｔin，エンジン排気温度Ｔex，エンジン冷却水温Ｔｗ，ノックセンサ信号Ｋ，エンジン回転数Ｎｅ，筒内圧センサ信号Ｐｉ，スロットル開度θtpなどの値が入力され、これらを基に２〜５の手段それぞれの制御状態を決定する。
【００１９】
図２は本発明の第一の実施例にかかるハイブリッド自動車の制御装置に適用するエンジンの構成図である。図２に示すようにシリンダブロック４１，ピストン５０およびシリンダヘッド４２によって囲まれた燃焼室１９に、吸気ポート８および排気ポート５４が連通されており、吸気弁４４ａによって吸気ポート８を、排気弁４４ｂによって排気ポート５４を、それぞれ燃焼室１９との通路開閉手段として用いている。燃焼室１９内には点火装置５５（以下、点火プラグ）および筒内圧センサ１１を配置している。
【００２０】
エンジン１２において、例えば火花点火燃焼をコントロールユニット１から指示された場合（火花点火燃焼モード）には、点火プラグ５５からの火花放電して混合気を火炎伝播燃焼させる。筒内圧センサ１１は燃焼室１９内の圧力を計測して熱力学的演算によりエンジントルクを推定（検出）する。これら点火プラグ
５５および筒内圧センサ１１の配置は、燃焼室１９内の範囲で特に限定するものではない。コントロールユニット１には、エンジンの運転状態を検出するものとして、エアフローセンサ６の出力値Ｑａ，エンジン冷却水温センサ４６の出力値Ｔｗ，空燃比センサ４７の出力値Ａ／Ｆ，排気温度センサ４９の出力値Ｔex，クランク角度センサ１３からの出力値Ｎｅ（エンジン回転数）などが逐次取り込まれる。エアフローセンサ６は吸気温度を検出する機能を有するものであることが好ましく、この出力値Ｔinも同時にコントロールユニット１に取り込まれる。また吸気ポート８内にはインジェクタ９が設置されているが、燃焼室１９内に直接燃料噴射できるような筒内噴射形式の配置にしてもかまわない。
【００２１】
また図２に示すように吸気ポート８には同時に吸気圧センサ４０が設置されていてもかまわない。またエンジン１２には、吸気弁４４ａのバルブタイミングおよびバルブリフトを制御する吸気可変バルブ装置４３ａ，排気弁４４ｂのバルブタイミングおよびバルブリフトを制御する排気可変バルブ装置４３ｂを備えている。これら４３ａおよび４３ｂの装置は、スロットル７と同様に吸入空気量を調節する機能を有するが、これに加えて圧縮着火燃焼モード中の実圧縮比および内部ＥＧＲ量を調節し、また筒内噴射方式のエンジンである場合には噴射時期や噴射回数なども制御することで、筒内温度・圧力・混合気状態などを制御する。結果、混合気の自己着火時期を制御することができるものである。
【００２２】
次に図３および図４を用いて、本発明のハイブリッド自動車の制御装置における第一の実施例での制御方法として、エンジン１２が圧縮着火燃焼モードで運転している場合についての一例を説明する。
【００２３】
図３には本発明の第一の実施例において、エンジン１２が圧縮着火燃焼モードで運転（エンジントルク，エンジン回転数：一定）しているときの制御フローチャートの一例を示している。まずブロック１００１ｓにおいて、車両走行状態
（例えば車速Ｖｓ）およびドライバ意図（例えばアクセル開度α）を読み込んで、ブロック１００２ｓにおいて車両の目標駆動力を演算する。このとき演算された目標駆動力がＮtgであるとする。ブロック１００３ｓにおいて、現在の変速比，車両走行状態，ドライバ意図から目標エンジントルクを演算する。演算された目標エンジントルクをＴtgとする。次にブロック１００４ｓにおいてこのＴtgおよびその他のエンジン条件（空燃比Ａ／Ｆ，エンジン吸気温度Ｔin，エンジン排気温度Ｔex，エンジン冷却水温Ｔｗ，ノックセンサ信号Ｋ，エンジン回転数Ｎｅ,筒内圧センサ信号Ｐｉ,スロットル開度θtp）を読み込み、その値に基づいてブロック１００５ｓで燃焼モードを決定する。ブロック１００５ｓにおいて圧縮着火燃焼モードと決定されると、ブロック１００６ｓのように、Ｔtgに相当する燃料噴射パルス幅，スロットル開度，吸排気バルブタイミングおよびバルブリフト量を決定し、制御する。このときのエンジン出力軸トルクはブロック１００７ｓにおいて筒内圧センサ１１の出力値をコントロールユニット１で熱力学的に演算し、推定（検出）する。このときの推定値Ｔe1が、Ｔe1＝Ｔtgとなるように燃料噴射パルス幅，スロットル開度，吸排気バルブタイミングおよびバルブリフト量を制御する。次にブロック１００８ｓにおいて燃焼変動などによりエンジン出力軸トルクＴe1が変動したと判定すると、ブロック１００９ｓにおいてバッテリ
１８の充電量を読み込み、ブロック１０１０ｓにおいてバッテリ充電量が所定値以下であるかどうかを判定する。所定値以下である場合には、モータ１６による駆動力補正制御ができないと判断し、ブロック１０１４ｓに進んで火花点火燃焼モードに切り換える。バッテリ充電量が所定値以上である場合には、ブロック
１０１１ｓに進んで、目標駆動力Ｎtg，目標エンジントルクＴtg，エンジン出力軸トルクＴe1に基づいて、駆動力変動分を推定する。ブロック１０１２ｓにおいてブロック１０１０ｓでの推定値と変速比から駆動力補正のためのモータ１６の出力分を決定し、出力制御を行う。モータ出力分はＴtgとＴe1の差分に、噛み合っているギア比を乗じることで求められる。このとき、モータ１６の出力を加えた実駆動力と目標駆動力が一致しているかどうかについて、フィードバック制御を行い、実駆動力が車両の満足する値となるように制御する(ブロック1013s)。
【００２４】
図４には、本発明の第一の実施例における圧縮着火燃焼モード時の制御タイムチャートの一例を示す。図４の横軸は運転中の経過時間を示している。図３の記述にもあるように、図４において、演算された車両の目標駆動力がＮtg一定（線１１２），目標エンジントルクがＴtg一定（線１１４），エンジン出力軸トルクＴe1＝Ｔtg（線１１６）で圧縮着火運転している。時刻ｔ１において気筒間の着火時期ばらつきなどにより、エンジン出力軸トルクが線１１６のようにＴtg以下になると、エンジン回転数もそれに伴って低下し、さらにエンジン回転数が低下（線１１７）する。よって、時刻ｔ１においてエンジントルク検出手段２によって低下したエンジン出力軸トルクから、駆動力変動分推定手段３によって駆動力変動分を推定する。バッテリ充電量が所定値（駆動力補正に充分な値）以下でなければ、この推定値と変速比から駆動力補正のためのモータ出力分を決定し、時刻ｔ２においてインバータ１７を制御して、モータ出力による駆動力補正を行う。このときの実駆動力は図４（ｂ）の線１１３のようになり、車両の乗り心地および駆動力性能の悪化を抑えることができる。このとき時間（ｔ２−ｔ１）で微小な実駆動力変動が発生することがあるが、この時間(ｔ２−ｔ１)はエンジン出力軸トルク１１５を検出してから駆動力補正を完了するまでに要するタイムラグであり、理想的には時間（ｔ２−ｔ１）をゼロに近づけるように制御して、トルク変動がゼロに近づけることが望ましい。また上記の駆動力補正制御を行うためのエンジントルク検出手段（本実施例では筒内圧センサ１１）および駆動力補正手段（本実施例ではモータ１６）が故障した場合には、安定した圧縮着火燃焼によるエンジン運転ができない可能性があるので、圧縮着火燃焼モードを禁止すると共に、ユーザに上記内容を知らせるようにする。このように上記に示すような駆動力補正制御は、気筒毎の着火時期ばらつきやサイクル毎の燃焼変動によってエンジン出力軸トルク変動が起こる圧縮着火燃焼中において有効な方式である。
【００２５】
次に図５〜図７を用いて、本実施例におけるエンジン燃焼モードを切り換える場合の制御方法の一例について説明する。
【００２６】
図５にはエンジン回転数−エンジントルクで見たそれぞれの燃焼モードによる運転領域を、図６には本発明の第一の実施例において、エンジン１２が圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに燃焼切り換えする場合の制御フローチャートの一例を示している。着火時期制御の難しい低温始動時や熱発生が急激になる高負荷時では、圧縮着火燃焼モードによるエンジン運転が困難になることから、図５のように運転領域ごとに運転モードを切り換える必要がある。本実施例のハイブリッド自動車では高負荷領域を運転する場合、内部ＥＧＲ量の減少，筒内到達圧力の上昇により圧縮着火燃焼による運転が困難であるため、火花点火燃焼に運転モードを切り換える。また低負荷領域を運転する場合、エンジントルクが所定値以下、もしくは回転数が所定値以下である場合、安定した圧縮着火燃焼を継続することが困難であり、火花点火燃焼では吸気絞り量増大によるポンピングロスが増大することから、この領域ではモータ駆動のみによる運転を行う。
【００２７】
切り換えるポイントとしては、火花点火燃焼領域１４１と圧縮着火燃焼領域
１４３の境界は、エンジン全負荷に対して約１／２〜３／４負荷程度のところにあることが望ましく、モータ運転領域１４２との境界は、エンジン回転数では
５００rpm 程度以下ではエンジン全負荷に対して約１／２〜３／４負荷程度、エンジン回転数５００rpm 程度以上では、エンジン全負荷に対して０〜１／４負荷程度のところに設定することが望ましい。
【００２８】
ここでは、圧縮着火燃焼モードの点Ａから火花点火燃焼モードの点Ｂに運転領域が変化した場合の燃焼モード切り換えについて、その制御方法を説明する。まずエンジン１２が点Ａで圧縮着火燃焼モードによって運転しているとすると、ブロック１３３において、車両走行状態（例えば車速Ｖｓ）およびドライバ意図
（例えばアクセル開度α）を読み込んで、車両の目標駆動力Ｎtg，目標エンジントルクＴtg，エンジン出力軸トルクＴe1を演算する。次にブロック１３４において、図１中の筒内圧センサ１１およびエンジン出力軸１５上に設置されたクランク角センサ１３の出力値などから、エンジントルクおよびエンジン回転数を検出する。この検出結果に基づいて、燃焼モード切り換えを判定する(ブロック135）。目標エンジントルクおよび目標エンジン回転数が図５中の点Ｂとなり、切り換えが必要であると判断されると、ブロック１３６に進んで、ブロック１３３で演算された目標駆動力Ｎtg，目標エンジントルクＴtg，エンジン出力軸トルクＴe1に基づいて、燃焼モードが切り換えられる際に生じる駆動力変動分を推定する。ブロック１３７に進んで、ブロック１３６での推定値から駆動力補正のためのモータ１６の出力分を決定し、燃焼切り換えを行う（ブロック１３８）。このときの燃焼切り換え方法としては、好ましくはスロットル７の開度θtpが圧縮着火燃焼モード時よりも小さくなるように制御し、さらに点火プラグ５５による火花点火を行うものである。この燃焼切り換えの実行と同時にブロック１３９に進み、インバータ１７を制御しモータ１６を駆動して出力補正を行う。モータ出力分はＴtgとＴe1の差分に、噛み合っているギア比を乗じることで求められる。モータ駆動によって、燃焼モード切り換え中のトルク段差による駆動力変動が抑えられ、エンジンの回転変動による燃焼悪化を防止できることから、駆動力性能，乗り心地，排気性能を悪化させることなく、スムーズに燃焼モード切り換えを完了
（ブロック１４０）することができる。
【００２９】
図７には、本発明の第一の実施例における燃焼切り換え時の制御タイムチャートの一例を示す。図７の横軸は運転中の経過時間を示している。図７において、エンジン１２が圧縮着火燃焼モードで運転しており、変速比一定（変速切り換え指令なし、線１４５参照）で、目標駆動力がＮtg1からＮtg2に上昇し(線１４６)、この際の時刻ｔ１において、エンジントルクがＴe2、かつエンジン回転数が
Ｎe2に達するとき、図５における圧縮着火領域の（エンジン回転数−エンジントルク）範囲を超えるため、火花点火燃焼に切り換える。圧縮着火燃焼モードでは、基本的にはオープンスロットル運転であるが、火花点火燃焼への切り換え時には、可変バルブを制御して内部ＥＧＲ量をステップ的に減少１４４させる。このときノッキング防止および燃焼室１９内の空燃比ずれ防止の観点から、スロットル７の開度を制御して、燃焼室１９内の空気量を制御する。このとき、図７の線１４７および線１４９のようにエンジントルクはＴe3まで、エンジン回転数は
Ｎe3まで減少する。このときの駆動力変動分を図１中の駆動力変動分推定手段３によって推定し、この推定値と変速比から駆動力補正のためのモータ出力分を決定し、時刻ｔ１においてモータ出力制御を行って駆動力補正を行う。火花点火燃焼モードに切り換え制御が終了すると、エンジン１２において目標駆動力を満足するエンジントルクＮe4とエンジン回転数Ｔe4に制御し、モータ出力を停止する。このときの実駆動力は線１４８のようになり、車両の乗り心地および駆動力性能の悪化を極力抑えることができる。また燃焼モード切り換え中には変速機３７の変速比切り換えを禁止して、エンジン出力軸１５ならびに変速機入力軸２０での軸振動をなるべく抑えるようにする。この上記に示す駆動力補正制御は、エンジン出力軸トルク変動や回転数変動が起こる燃焼モード切り換え時において有効な制御方式である。
【００３０】
次に図８および図９を用いて、本実施例における変速切り換え時の制御フローチャートの一例について説明する。
【００３１】
図８には本発明の第一の実施例において、変速機３７が変速切り換えを行う場合の制御フローチャートの一例を示している。ここでは、ローギア側からハイギア側へのアップシフトの場合を例にとって説明する。まずブロック１０１ｓにおいて、車両走行状態（例えば車速Ｖｓ）およびドライバ意図（例えばアクセル開度α）を読み込んで、ブロック１０２ｓにおいてクランク角センサ１３の出力値Ｎｅ，筒内圧センサ信号Ｐｉなどから、エンジントルクおよびエンジン回転数を推定（検出）する。その値に基づいてブロック１０３ｓで変速切り換えを行うかどうかについて判定する。切り換えを行う場合には、ブロック１０４ｓに進み、図１中の駆動力変動分推定手段３により駆動力変動分を推定する。次に、ブロック１０５ｓに進んで現在のエンジン運転が圧縮着火燃焼モードであるかを判定する。このとき、ブロック１０４ｓで推定した駆動力変動分が所定値以上である場合、エンジン回転数の変動が大きくなるため、安定した圧縮着火燃焼で運転することは困難となる。よって駆動力変動分が所定値以上で圧縮着火燃焼モードである場合には圧縮着火燃焼モードでの運転を禁止して、燃焼モードを火花点火に切り換えるか、燃料噴射を停止するように制御する（ブロック１０７ｓ）。この燃焼切り換え制御については、前述の図５〜図７に記載の制御方法にて行う。この後、モータ１６の出力分を決定し（ブロック１０７ｓ）、スロットル７を操作してエンジン回転数の吹き上がりを防止し（ブロック１０８ｓ）、ドッグクラッチ３２をギア２４（低速側）から開放して変速動作を開始する(ブロック１０９ｓ)。このときエンジン１２と変速機３７の間で噛み合いがなくなるため、変速機出力軸３１にエンジントルクが伝わらない状態となる。よってブロック１０７ｓで決定したモータ出力分に応じてモータ１６を駆動し、駆動力を補正する（ブロック１１０ｓ）。ドッグクラッチ３２をギア２３（高速側）に噛み合わせ、変速を終了する（ブロック１１１ｓ）。モータ出力はドッグクラッチ３２の噛み合いと同時に出力分を制御（減少）して、実駆動力が変動しないように制御する。
【００３２】
図９に、本発明の第一の実施例における変速切り換え中の制御タイムチャートの一例を示す。横軸は運転中の経過時間を示している。車両の目標駆動力Ｎtgとなっており、時刻ｔ１で変速を開始し時刻ｔ２において変速を終了するものとなっている。このときエンジン回転数は変速開始時刻ｔ１までにＮe0→Ｎe1に上昇する。本実施例における変速機では、変速時には図１に示す摩擦クラッチ１４を操作して、エンジン出力軸１５と変速機入力軸２０間のトルク伝達を遮断する必要があるため、時刻ｔ１において変速制御を開始すると、駆動力変動分が所定値以上である場合には、エンジン回転の吹き上がりを防止するためにスロットル７の開度を小さくする。このため燃焼室１９内の充填効率が下がり、かつエンジン回転数が大きく変動するため、圧縮着火燃焼モードでの運転は困難な条件となる。よって、変速直前の運転モードが圧縮着火燃焼モードである場合には、火花点火燃焼モードに切り換える。この燃焼モード切り換え制御については前述しているので、ここでは省略する。時刻ｔ１において、変速のために摩擦クラッチ１４を切ることにより、変速機入力軸へ入力されるエンジントルクはゼロとなるため、このときの駆動力変動分を補正するモータ出力を行って、変速時の実駆動力が変動しないように制御する。高速側のギアにドッグクラッチが噛み合うと、摩擦クラッチ１４を締結してエンジントルクを変速機に伝達する。よって、モータ出力による駆動力補正を徐々に減少して、時刻ｔ２で変速終了する。この動作中の実駆動力Ｎrlは線１２９のようになり、目標駆動力Ｎtgにほぼ一致するものとなる。このように上記に示すような変速制御は、気筒毎の着火時期ばらつきやサイクル毎の燃焼変動によってエンジン出力軸トルク変動が起こる圧縮着火燃焼モードを有するエンジンを用いた場合の変速切り換え時において有効である。
【００３３】
図１０に本実施例における車両停車時の制御フローチャートの一例を示す。まず車速Ｖｓ，アクセル開度α，ブレーキ状態を読み込み（ブロック２０１ｓ）、車両状態を検出する。次のブロック２０２ｓで、Ｖｓ＝０，α＝０，ブレーキ
ｏｎの状態、すなわち車両停止状態で目標駆動力がゼロであると判定されると、ブロック２０３ｓに進んで、バッテリ充電量を読み込む。次にブロック２０４ｓにおいて、この読み込んだバッテリ充電量が所定値以下、すなわち車両発進時以降のモータ駆動に必要な充電量に満たないと判定されると、ブロック２０６ｓに進んで、触媒４８の状態（空燃比センサ４７の出力値，温度センサ４９の出力値など）を読み込んで、バッテリ充電中のエンジン燃焼モードを選択する（ブロック２０７ｓ）。このブロック２０７ｓで読み込んだ出力値から、触媒が活性化していると判定される場合は、エンジン運転を効率の良い圧縮着火燃焼モードとし、活性化が不充分であるとされる場合は、エンジン運転を排気温度の高い火花点火燃焼モードで運転するものである。ブロック２０８に進んで、所定のドッククラッチを中立にし、車両の駆動力をゼロにしたまま、エンジントルクをモータ
１６に伝達してバッテリを充電する。必要量の充電が完了すると、ブロック205sにてエンジン運転を停止し、アイドルストップを行う。すなわち上記の方法によって、本実施例の構成のハイブリッド自動車において、排気を悪化させずに効率よくアイドルストップ、ならびにバッテリ充電を行うことができる。
【００３４】
図１１に本実施例における車両がクリープ走行時の制御フローチャートの一例を示す。まず車速Ｖｓ，アクセル開度α，ブレーキ状態を読み込み（ブロック
３０１ｓ）、車両状態を検出する。次のブロック３０２ｓで、Ｖｓ＞０，α＝０，ブレーキｏｆｆの状態、すなわち車両がクリープ状態で走行していると判定されると、ブロック３０３ｓに進んで、バッテリ充電量を読み込む。次にブロック３０４ｓにおいて、この読み込んだバッテリ充電量が所定値以下、すなわちモータ駆動によるクリープ走行に必要な充電量に満たないと判定されると、ブロック３０６ｓに進んで、触媒４８の状態（空燃比センサ４７の出力値，温度センサ
４９の出力値など）を読み込んで、エンジン燃焼モードを選択し(ブロック307s)、エンジントルクによるクリープ走行を行う。このときブロック３０７ｓで読み込んだ出力値から、触媒が活性化していると判定される場合は、エンジン運転を効率の良い圧縮着火燃焼モードとし、活性化が不充分であるとされる場合は、エンジン運転を排気温度の高い火花点火燃焼モードで運転する。ブロック３０４ｓにおいて、バッテリ充電量が所定値以上、すなわちモータ１６の駆動によるクリープ走行が可能な充電量であると判定されると、エンジン運転を停止して、モータ駆動によるクリープ走行を行う。すなわち上記の方法によって、本実施例の構成のハイブリッド自動車において、排気を悪化させずに効率よくクリープ走行を行うことができる。
【００３５】
図１２は本発明のハイブリッド自動車の制御装置における第二の実施例の構成図である。図１２の構成ではスタータ１０の代わりにモータ５６を設けている。エンジン始動時にはモータ５６を用いて始動することで、冷間時の燃焼悪化による排気悪化を防止し、エンジン暖機後にはエンジン運転中のモータ電流を演算して、エンジントルクＴｉを検出するものである。第一の実施例と比較してエンジントルク検出精度が向上するため、より駆動力性能を向上することができる。このとき、モータ１６でエンジントルクＴｉを検出して、モータ５６で駆動力補正を行う制御構成としても良い。
【００３６】
図１３は本発明のハイブリッド自動車の制御装置における第三の実施例の構成図である。図１３の構成では、変速機３７内に摩擦クラッチ(アシストクラッチ)６１，ギア５９，ギア６０を付加しているものである。この構成では、変速中は摩擦クラッチ１４を締結したままとし、ドッグクラッチ開放時に摩擦クラッチ
６１を締結することによって変速機出力軸３１へのエンジントルク中断を防止し、駆動力の落ち込みを防止するものである。この様子を図１６に示す。
【００３７】
図１６は、例えば１速から２速に変速する際のタイムチャートを表している。時刻ａまでの時間帯は１速、時刻ｂからの時間帯は２速という具合である。ＭＴに適用したと考えると、変速の際、通常左足で発進クラッチ（図１，１３での
１４に相当）を踏み込んで、シフトレバーを１速から２速へ入れ、その後左足の踏み込みを戻していくという動作が行われる。これでは発進クラッチを踏み込んでいる期間中（時刻ａ〜ｂ）は車両の駆動トルクは０となって駆動力が落ち込むこととなる（トルク１）。そこで、摩擦クラッチ１４を締結したまま、当該期間に、摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１を自動的に制御してトルク２を発生させる。
【００３８】
変速機の動作としては、第１速とドッグクラッチとの連結を解放して、摩擦クラッチ（アシストクラッチ）を締結し、この後第２速とドッグクラッチとの連結を行うものである。トルクの伝達経路としては、ドッグクラッチ３２とギヤ２４との連結によって形成された第１のトルク伝達経路（時刻ａまで）から、摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１の締結による第２のトルク伝達経路（時刻ａ〜ｂ）を介して、ドッグクラッチ３２とギヤ２３との連結によって形成された第３のトルク伝達経路（時刻ｂから）へと至るものである。以上によって、変速機出力軸３１へのトルク中断を防止し、駆動力の落ち込みを防止するものである（トルク３）。
【００３９】
この構成により、図８および図９を用いて説明した変速切り換え時の駆動力補正手段として摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１を用いることができる。
【００４０】
なお、変速とは回転数の変化のことをいうので、図１６においては時刻ａ〜ｂが変速中ということになる。この変速中に摩擦クラッチ（アシストクラッチ）
６１への油圧を適当な油圧に制御することができれば、駆動トルクの急激な変動を抑えることができる。例えば、エンジントルクがデルタ関数的に変動して摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１部分にトルク２の数倍のトルクが入力されたときであっても、摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１に作用する油圧を、トルク２を発生することができる油圧より多少高くなるように設定しておけば、摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１の出力は、最高でもトルク２より少しだけ大きいトルクしか出力することができない。押し付け油圧が足りなければ（弱ければ）、入力トルクが１００％伝わるわけではなく、押し付け油圧の強さに応じて伝達されるトルク（出力トルク）が決定されるからである。従って、斯様なエンジントルク変動があったとしても駆動トルクへの変動は摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１の部分で吸収され、常にトルク２程度の大きさの駆動トルクを伝達することとなる（ショックが殆ど発生しない）。以上のように制御すれば、変速中に燃焼モードを切り替えたことによるエンジントルクの変動を抑制し、ドライバや他の乗員に対して乗り心地の良い車両を提供することができる。
【００４１】
一方、比較的エンジントルク変動の小さい圧縮着火燃焼モード時および燃焼モード切り換え時の駆動力補正手段にはモータ１６を用いることもできる。よってモータ１６を駆動するためのバッテリ１８の充電量が少なくても、変速切り換え時の駆動力変動を抑えることが可能で、更にモータ１６の容量を小さくすることができ、低コストを図ることができる。また、モータ１６を変速機入力軸２０側のギア（２１〜２５）、もしくは入力軸２０に直接接続しても駆動力補正が可能となるため、モータ１６，エンジン１２，変速機３７などのレイアウト自由度が高くなるというメリットを有する。
【００４２】
図１４は本発明のハイブリッド自動車の制御装置における第四の実施例の構成図である。図１４の構成では、図１の構成から筒内圧センサ１１をなくし、モータ１６およびクランク角度センサ１３の出力値からエンジントルクＴｉを推定する構成である。すなわちモータ１６はエンジントルク推定手段と駆動力補正手段の役割を有するものであり、低コスト化を図ることができる。
【００４３】
図１５には、本発明の第四の実施例における圧縮着火燃焼モード時の制御タイムチャートの一例を示す。図１５の横軸は運転中の経過時間を示している。演算された車両の目標駆動力がＮtg一定(線１５２)，目標エンジントルクがＴtg一定（線１５４），エンジン出力軸トルクＴe1＝Ｔtg（線１５６）で圧縮着火運転している。時刻ｔ１において気筒間の着火時期ばらつきなどにより、エンジン出力軸トルクが線１５６のようにＴtg以下になると、エンジン回転数もそれに伴って低下し、結果として実駆動力が低下する。よって、時刻ｔ１においてエンジントルク検出手段２（ここではモータ１６）に用いて、低下したエンジン出力軸トルクを検出し、駆動力変動分推定手段３によって駆動力変動分を推定する。バッテリ充電量が所定値以下でなければ、この推定値と変速比から駆動力補正のためのモータ出力分を決定し、時刻ｔ２においてモータ１６を出力側に働かせるようにインバータ１７を制御して駆動力補正を行う。このときの実駆動力は図１５(ｂ)の線１５３のようになり、車両の乗り心地および駆動力性能の悪化を抑えることができる。このとき時間（ｔ２−ｔ１）で微小な実駆動力変動が発生することがあるが、この時間（ｔ２−ｔ１）はエンジン出力軸トルク１５６を検出してから駆動力補正を完了するまでに要するタイムラグであり、理想的には時間（ｔ２−ｔ１）をゼロに近づけるように制御して、トルク変動をゼロに近づけることが望ましい。また上記の駆動力補正制御を行うためのモータ１６が故障した場合には、安定した圧縮着火燃焼によるエンジン運転ができない可能性があるので、圧縮着火燃焼モードを禁止すると共に、ユーザに上記内容を知らせるようにする。このように上記に示すような駆動力補正制御は、気筒毎の着火時期ばらつきやサイクル毎の燃焼変動によってエンジン出力軸トルク変動が起こる圧縮着火燃焼中において、非常に有効であると同時に、図１に構成と比較して筒内圧センサ１１をなくすことができるため、システム簡素化を図ることができる。
【００４４】
以上の実施例によれば、本発明によれば、排気性能および熱効率に優れるが気筒間およびサイクル間のトルクばらつきの大きい圧縮着火燃焼モードを有するエンジンと、トルク伝達効率に優れるが変速切り換え時のショックの大きい有段歯車式の変速機を搭載したハイブリッド自動車において、圧縮着火燃焼モード時，燃焼モード切り換え時，変速切り換え時などで起こるエンジントルクの変動もしくは低下によって、車両の駆動力性能が低下することを防止するハイブリッド自動車の制御装置を提供することができる。なお、上記のすべての実施例の構成が第一の実施例の構成における制御方式を適用、もしくは応用できることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
圧縮着火燃焼モード時，燃焼モード切り換え時，変速切り換え時に最適な駆動力制御を行い、車両の乗り心地に優れる車両走行を実現できる。また、駆動力性能に優れる車両走行を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例におけるハイブリッド自動車の制御装置の構成図。
【図２】本発明の第一の実施例におけるハイブリッド自動車の制御装置に適用するエンジンの構成図。
【図３】本発明の第一の実施例において、エンジンが圧縮着火燃焼モードで運転しているときの制御フローチャートの一例。
【図４】本発明の第一の実施例における圧縮着火燃焼モード時の制御タイムチャートの一例。
【図５】エンジン回転数−エンジントルクで見た各燃焼モードによる運転領域。
【図６】本発明の第一の実施例において、エンジンが圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに燃焼切り換えする場合の制御フローチャートの一例。
【図７】本発明の第一の実施例における燃焼切り換え時の制御タイムチャートの一例。
【図８】本発明の第一の実施例における変速切り換えを行う場合の制御フローチャートの一例。
【図９】本発明の第一の実施例における変速切り換え中の制御タイムチャートの一例。
【図１０】本発明の第一の実施例における車両停車時の制御フローチャートの一例。
【図１１】本発明の第一の実施例における車両がクリープ走行時の制御フローチャートの一例。
【図１２】本発明の第二の実施例におけるハイブリッド自動車の制御装置の構成図。
【図１３】本発明の第三の実施例におけるハイブリッド自動車の制御装置の構成図。
【図１４】本発明の第四の実施例におけるハイブリッド自動車の制御装置の構成図。
【図１５】本発明の第四の実施例における圧縮着火燃焼モード時の制御タイムチャートの一例。
【図１６】変速する際のタイムチャートの一例。
【符号の説明】
１…コントロールユニット、６…エアフローセンサ、７…スロットル、８…吸気ポート、９…インジェクタ、１０…スタータ、１２…エンジン、１５…エンジン出力軸、１６…モータ、１７…インバータ、１８…バッテリ、１９…燃焼室、２０…変速機入力軸、３１…変速機出力軸、３５…減速ギア、３６…車輪、３７…変速機。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン、変速装置および回転電動機を有するハイブリッド自動車に関するものであり、特に原動機として圧縮着火燃焼モードを有するエンジンを搭載した場合の車両の駆動力性能向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
均一予混合気を圧縮して自己着火させる燃焼方式を採用した内燃機関（以下、圧縮着火エンジン）が提案されている。このエンジンは超希薄領域（空燃比８０以上）の運転が可能で、火炎温度低下および均一混合気による着火燃焼を実現することから、熱効率が高く、ＮＯｘ及びスス排出量の大幅な低減が可能となる。この圧縮着火エンジンの詳細については、特開平１０−５６４１３号公報などがある。
【０００３】
一方、エンジンと回転電動機（以下、モータ）などから構成される複数の原動機を協調制御して、自動車の燃費低減および排気浄化性能を向上したハイブリッド自動車が知られている。
【０００４】
この圧縮着火エンジンとハイブリッド自動車を組み合わせて、さらに燃費低減および排気浄化性能を向上したシステムとして特開２０００−２６５９１０号公報があり、エンジン，モータおよび変速機の廃熱回収と、モータを駆動するバッテリから電気エネルギ供給によって、燃料であるガソリンを自己着火させるために、吸気管内を必要な温度まで上昇させる制御技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以下のような問題があった。即ち、上記システムでは特に低温条件での自己着火のためにはバッテリの消費電力が非常に大きくなる。よって自己着火させることで、かえってエネルギ損失が大きくなり、得策ではない。また複数の気筒を有するエンジンでは、それぞれの気筒間またはサイクル間で、温度・圧力，吸気流量，混合気分布などがばらつくことがある。これらのパラメータは、圧縮着火エンジンにおいては混合気の自己着火特性や燃焼特性に大きく影響することが知られている。
【０００６】
即ち特開２０００−２６５９１０号公報のように、廃熱回収や熱交換器などを用いてエンジンの吸気温度を上昇させ、自己着火可能な状態に設定したとしても、気筒間またはサイクル間に着火時期が異なることによるトルクばらつきが生じることが避けられず、その結果、自動車として満足な乗り心地や駆動力性能を得ることができないという問題がある。特に、車両の変速機が有段歯車式の変速機構である場合、変速切り換え時などに運転中のエンジン回転数が変動しやすいため、着火時期などが変動し、車両へのトルク変動ショックが大きくなるという問題が発生する。
【０００７】
上記のような問題点に鑑み、本発明の目的は、排気性能および熱効率に優れるが気筒間およびサイクル間のトルクばらつきの大きい圧縮着火燃焼モードを有するエンジンを搭載したハイブリッド自動車において、圧縮着火燃焼モード時，燃焼モード切り換え時，変速切り換え時などで起こるエンジントルクの変動もしくは低下によって、車両の駆動力性能が低下することを防止するハイブリッド自動車の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ピストン圧縮によって混合気を自己着火させる圧縮着火燃焼モードを有するエンジンと、エンジンの出力軸トルクを車両の動力伝達系に変速比を調整して伝達する変速機と、エンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する少なくとも１つのモータとを有するハイブリッド自動車において、エンジンの出力軸トルクを推定または検出するエンジントルク検出手段と、エンジントルク検出手段から車両の駆動力変動分を推定する駆動力変動分推定手段と、駆動力変動分推定手段により推定される駆動力変動分に基づいて、駆動力を補正する駆動力補正手段とを備えるようにしたものである。
【０００９】
以下、上記のようなハイブリッド自動車の構成において、有段歯車方式の変速機構（ＡＴ，自動ＭＴなど）を有するものについて作用的に説明する。有段歯車方式の変速機構を用いると、トルクコンバータ付きの自動変速機（以下、トルコン付きＡＴ）や無段変速機（以下、ＣＶＴ）などの変速機システムに比べて駆動フリクションが低く、重量も比較的軽いため、燃料消費削減効果が高い。しかし、変速切り換え時にエンジン出力軸と変速機入力軸間をつなぐクラッチを切る必要があることから、車両の駆動力がゼロとなる時間が存在し、車両の乗り心地および駆動力性能が悪化してしまう。このことに起因してトルクショックやエンジンの回転変動が大きくなり、エンジンが圧縮着火運転しているときには失火や燃焼変動が発生し易くなる。その結果、エンジンの排気性能，燃費削減効果も悪化する。本発明ではエンジンが圧縮着火燃焼モードで運転している時、火花点火燃焼モードを有するエンジンであれば圧縮着火燃焼と火花点火燃焼の燃焼モード切り換え時、また前記変速機による変速切り換え時に、エンジントルクを推定または検出して駆動力変動分を推定し、その値に基づいて駆動力補正手段を用いて、効率よく駆動力補正制御を行うことで、前述の課題を解決することができるものである。
【００１０】
前記エンジントルク検出手段は、好ましくはエンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する少なくとも１つのモータであり、モータ電流の変動値からエンジントルクを推定または検出するものである。またエンジントルク検出手段は、別の実施形態として筒内圧センサでもよく、検出した筒内圧力値を演算することにより、エンジントルクを推定または検出するものである。
【００１１】
前記駆動力補正手段は、好ましくはエンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する少なくとも１つのモータであり、エンジントルク検出手段によって推定または検出されたエンジントルクから駆動力変動分を推定し、その値に基づいてモータの出力を制御することによって、目標とする駆動力に補正するものである。また駆動力補正手段は、別の実施形態として前記変速機の入力軸と出力軸との間のトルク伝達を行う摩擦クラッチでもよく、エンジントルク検出手段によって推定または検出されたエンジントルクから駆動力変動分を推定し、その値に基づいて摩擦クラッチを締結または開放制御することによって、目標とする駆動力に補正するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面と共に説明する。
【００１３】
図１は本発明の第一の実施例にかかるハイブリッド自動車の制御装置の構成図である。図１中の１２はエンジンである。エンジン１２の上流からエアフローセンサ６，空気量を調整するスロットル７，吸気ポート８、また気筒毎に燃料噴射弁９（以下、インジェクタ）が配置されている。スロットル７は電子制御スロットルであることが好ましく、電気式アクチュエータによってスロットルバルブを駆動するものである。インジェクタ９からは、このスロットル７の開度信号θtpやアクセル開度信号αなどから演算される目標エンジントルクに応じて所定の燃料量を噴射する。エンジン１２の始動時にはスタータ１０を駆動して運転を開始する。各気筒には、筒内圧センサ１１が設けられており、燃焼室１９内の圧力を計測する。
【００１４】
本実施例においてはこの筒内圧センサ１１およびエンジン出力軸１５上に設置されたクランク角センサ１３を用いて、コントロールユニット１内でそれらの出力値を熱力学的に演算することによって、エンジントルクを推定（検出）する。１１は筒内圧センサでなくとも、イオン電流を検出する電極など、筒内の燃焼状態を検出しエンジントルクを推定できるデバイス等でも良い。エンジン１２は摩擦クラッチ（発進クラッチ）１４を介して、変速機３７と接続されている。
【００１５】
本実施例において、変速機３７は有段歯車方式（ＭＴ）を用いている。変速機３７の入力軸２０にギア２１〜２５が設置されている。本実施例においてギア
２４は１速（発進）用、ギア２３は２速用、ギア２２は３速用、ギア２１は４速用、ギア２５はバック用であり、変速機出力軸３１には変速機入力軸２０に設置されたギア２１〜２５のギア比に対応した、ギア２６〜３０が設置されているものとする。３９は反転装置である。３２〜３４は噛み合いクラッチ（以下、ドッグクラッチ）であり、変速比設定手段５により変速比が指定されると、変速機入力軸２０もしくは変速機出力軸３１と、所定の変速比を有するギアを噛み合わせて、変速比切り換えを実行する。例えば図１では、ドッグクラッチ３２がギア
２４と噛み合っており、ドッグクラッチ３３および３４が中立位置にあることから、１速の変速比に設定されていることになる。
【００１６】
変速比を設定する手段としては、ドライバのシフトレバー（図示していない）操作によって変速を行うものが知られているが、本実施例においては、変速機
３７はドライバの意図する変速タイミングによって手動式に変速を行う方式（以下、ＭＴ）よりも寧ろ次のようなものが好ましい。即ち、変速比設定手段５を設け、車速Ｖｓ，アクセル開度α，エンジントルク，エンジン回転数などから（最適な）変速比を演算して、油圧もしくは電動アクチュエータ（図示していない）を駆動することにより、ドッグクラッチ（３２〜３４）や摩擦クラッチ１４を制御して変速を行う方式（以下、自動ＭＴ）を用いることが好ましい。複数のアクチュエータを強調して制御し得るからである。但し、ＭＴにも適用できる技術であることは明らかである。なおこの変速機３７の構成は自動ＭＴの代表例として示しており、ギア配置およびギア数（変速比），ドッグクラッチ位置および数，トルクショックを低減するアブソーバ（図示しない）の有無などが図１以外の構成となっても、本実施例の範疇であることは明白である。
【００１７】
インバータ１７内のギア２７にはギア３８を介して、モータ１６が接続されている。モータ１６には出力を調節するインバータ１７と、インバータ１７に電力を供給するバッテリ１８を設置している。本実施例では、検出されたエンジントルクから車両の駆動力変動分を推定し、その値を基に駆動力補正手段としてモータ１６の出力を調節することで、車両の駆動力性能を向上する構成となっている。すなわち本実施例でのモータ配置は、変速機３７内のギア２７に接続する形であるが、変速機出力軸３１側のその他のギア（例えばギア２６〜３０）に接続する構成や、変速機出力軸３１に直結する構成であっても構わない。
【００１８】
コントロールユニット１はエンジントルク検出手段２，駆動力変動分推定手段３，駆動力変動分補正手段４，変速比設定手段５を備えている。車速Ｖｓ，ブレーキ信号Ｓｂ，アクセル開度α，変速比（ギア位置）Ｍｐ，変速機出力軸回転数Ｎout ，空燃比Ａ／Ｆ，エンジン吸気温度Ｔin，エンジン排気温度Ｔex，エンジン冷却水温Ｔｗ，ノックセンサ信号Ｋ，エンジン回転数Ｎｅ，筒内圧センサ信号Ｐｉ，スロットル開度θtpなどの値が入力され、これらを基に２〜５の手段それぞれの制御状態を決定する。
【００１９】
図２は本発明の第一の実施例にかかるハイブリッド自動車の制御装置に適用するエンジンの構成図である。図２に示すようにシリンダブロック４１，ピストン５０およびシリンダヘッド４２によって囲まれた燃焼室１９に、吸気ポート８および排気ポート５４が連通されており、吸気弁４４ａによって吸気ポート８を、排気弁４４ｂによって排気ポート５４を、それぞれ燃焼室１９との通路開閉手段として用いている。燃焼室１９内には点火装置５５（以下、点火プラグ）および筒内圧センサ１１を配置している。
【００２０】
エンジン１２において、例えば火花点火燃焼をコントロールユニット１から指示された場合（火花点火燃焼モード）には、点火プラグ５５からの火花放電して混合気を火炎伝播燃焼させる。筒内圧センサ１１は燃焼室１９内の圧力を計測して熱力学的演算によりエンジントルクを推定（検出）する。これら点火プラグ
５５および筒内圧センサ１１の配置は、燃焼室１９内の範囲で特に限定するものではない。コントロールユニット１には、エンジンの運転状態を検出するものとして、エアフローセンサ６の出力値Ｑａ，エンジン冷却水温センサ４６の出力値Ｔｗ，空燃比センサ４７の出力値Ａ／Ｆ，排気温度センサ４９の出力値Ｔex，クランク角度センサ１３からの出力値Ｎｅ（エンジン回転数）などが逐次取り込まれる。エアフローセンサ６は吸気温度を検出する機能を有するものであることが好ましく、この出力値Ｔinも同時にコントロールユニット１に取り込まれる。また吸気ポート８内にはインジェクタ９が設置されているが、燃焼室１９内に直接燃料噴射できるような筒内噴射形式の配置にしてもかまわない。
【００２１】
また図２に示すように吸気ポート８には同時に吸気圧センサ４０が設置されていてもかまわない。またエンジン１２には、吸気弁４４ａのバルブタイミングおよびバルブリフトを制御する吸気可変バルブ装置４３ａ，排気弁４４ｂのバルブタイミングおよびバルブリフトを制御する排気可変バルブ装置４３ｂを備えている。これら４３ａおよび４３ｂの装置は、スロットル７と同様に吸入空気量を調節する機能を有するが、これに加えて圧縮着火燃焼モード中の実圧縮比および内部ＥＧＲ量を調節し、また筒内噴射方式のエンジンである場合には噴射時期や噴射回数なども制御することで、筒内温度・圧力・混合気状態などを制御する。結果、混合気の自己着火時期を制御することができるものである。
【００２２】
次に図３および図４を用いて、本発明のハイブリッド自動車の制御装置における第一の実施例での制御方法として、エンジン１２が圧縮着火燃焼モードで運転している場合についての一例を説明する。
【００２３】
図３には本発明の第一の実施例において、エンジン１２が圧縮着火燃焼モードで運転（エンジントルク，エンジン回転数：一定）しているときの制御フローチャートの一例を示している。まずブロック１００１ｓにおいて、車両走行状態
（例えば車速Ｖｓ）およびドライバ意図（例えばアクセル開度α）を読み込んで、ブロック１００２ｓにおいて車両の目標駆動力を演算する。このとき演算された目標駆動力がＮtgであるとする。ブロック１００３ｓにおいて、現在の変速比，車両走行状態，ドライバ意図から目標エンジントルクを演算する。演算された目標エンジントルクをＴtgとする。次にブロック１００４ｓにおいてこのＴtgおよびその他のエンジン条件（空燃比Ａ／Ｆ，エンジン吸気温度Ｔin，エンジン排気温度Ｔex，エンジン冷却水温Ｔｗ，ノックセンサ信号Ｋ，エンジン回転数Ｎｅ,筒内圧センサ信号Ｐｉ,スロットル開度θtp）を読み込み、その値に基づいてブロック１００５ｓで燃焼モードを決定する。ブロック１００５ｓにおいて圧縮着火燃焼モードと決定されると、ブロック１００６ｓのように、Ｔtgに相当する燃料噴射パルス幅，スロットル開度，吸排気バルブタイミングおよびバルブリフト量を決定し、制御する。このときのエンジン出力軸トルクはブロック１００７ｓにおいて筒内圧センサ１１の出力値をコントロールユニット１で熱力学的に演算し、推定（検出）する。このときの推定値Ｔe1が、Ｔe1＝Ｔtgとなるように燃料噴射パルス幅，スロットル開度，吸排気バルブタイミングおよびバルブリフト量を制御する。次にブロック１００８ｓにおいて燃焼変動などによりエンジン出力軸トルクＴe1が変動したと判定すると、ブロック１００９ｓにおいてバッテリ
１８の充電量を読み込み、ブロック１０１０ｓにおいてバッテリ充電量が所定値以下であるかどうかを判定する。所定値以下である場合には、モータ１６による駆動力補正制御ができないと判断し、ブロック１０１４ｓに進んで火花点火燃焼モードに切り換える。バッテリ充電量が所定値以上である場合には、ブロック
１０１１ｓに進んで、目標駆動力Ｎtg，目標エンジントルクＴtg，エンジン出力軸トルクＴe1に基づいて、駆動力変動分を推定する。ブロック１０１２ｓにおいてブロック１０１０ｓでの推定値と変速比から駆動力補正のためのモータ１６の出力分を決定し、出力制御を行う。モータ出力分はＴtgとＴe1の差分に、噛み合っているギア比を乗じることで求められる。このとき、モータ１６の出力を加えた実駆動力と目標駆動力が一致しているかどうかについて、フィードバック制御を行い、実駆動力が車両の満足する値となるように制御する(ブロック1013s)。
【００２４】
図４には、本発明の第一の実施例における圧縮着火燃焼モード時の制御タイムチャートの一例を示す。図４の横軸は運転中の経過時間を示している。図３の記述にもあるように、図４において、演算された車両の目標駆動力がＮtg一定（線１１２），目標エンジントルクがＴtg一定（線１１４），エンジン出力軸トルクＴe1＝Ｔtg（線１１６）で圧縮着火運転している。時刻ｔ１において気筒間の着火時期ばらつきなどにより、エンジン出力軸トルクが線１１６のようにＴtg以下になると、エンジン回転数もそれに伴って低下し、さらにエンジン回転数が低下（線１１７）する。よって、時刻ｔ１においてエンジントルク検出手段２によって低下したエンジン出力軸トルクから、駆動力変動分推定手段３によって駆動力変動分を推定する。バッテリ充電量が所定値（駆動力補正に充分な値）以下でなければ、この推定値と変速比から駆動力補正のためのモータ出力分を決定し、時刻ｔ２においてインバータ１７を制御して、モータ出力による駆動力補正を行う。このときの実駆動力は図４（ｂ）の線１１３のようになり、車両の乗り心地および駆動力性能の悪化を抑えることができる。このとき時間（ｔ２−ｔ１）で微小な実駆動力変動が発生することがあるが、この時間(ｔ２−ｔ１)はエンジン出力軸トルク１１５を検出してから駆動力補正を完了するまでに要するタイムラグであり、理想的には時間（ｔ２−ｔ１）をゼロに近づけるように制御して、トルク変動がゼロに近づけることが望ましい。また上記の駆動力補正制御を行うためのエンジントルク検出手段（本実施例では筒内圧センサ１１）および駆動力補正手段（本実施例ではモータ１６）が故障した場合には、安定した圧縮着火燃焼によるエンジン運転ができない可能性があるので、圧縮着火燃焼モードを禁止すると共に、ユーザに上記内容を知らせるようにする。このように上記に示すような駆動力補正制御は、気筒毎の着火時期ばらつきやサイクル毎の燃焼変動によってエンジン出力軸トルク変動が起こる圧縮着火燃焼中において有効な方式である。
【００２５】
次に図５〜図７を用いて、本実施例におけるエンジン燃焼モードを切り換える場合の制御方法の一例について説明する。
【００２６】
図５にはエンジン回転数−エンジントルクで見たそれぞれの燃焼モードによる運転領域を、図６には本発明の第一の実施例において、エンジン１２が圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに燃焼切り換えする場合の制御フローチャートの一例を示している。着火時期制御の難しい低温始動時や熱発生が急激になる高負荷時では、圧縮着火燃焼モードによるエンジン運転が困難になることから、図５のように運転領域ごとに運転モードを切り換える必要がある。本実施例のハイブリッド自動車では高負荷領域を運転する場合、内部ＥＧＲ量の減少，筒内到達圧力の上昇により圧縮着火燃焼による運転が困難であるため、火花点火燃焼に運転モードを切り換える。また低負荷領域を運転する場合、エンジントルクが所定値以下、もしくは回転数が所定値以下である場合、安定した圧縮着火燃焼を継続することが困難であり、火花点火燃焼では吸気絞り量増大によるポンピングロスが増大することから、この領域ではモータ駆動のみによる運転を行う。
【００２７】
切り換えるポイントとしては、火花点火燃焼領域１４１と圧縮着火燃焼領域
１４３の境界は、エンジン全負荷に対して約１／２〜３／４負荷程度のところにあることが望ましく、モータ運転領域１４２との境界は、エンジン回転数では
５００rpm 程度以下ではエンジン全負荷に対して約１／２〜３／４負荷程度、エンジン回転数５００rpm 程度以上では、エンジン全負荷に対して０〜１／４負荷程度のところに設定することが望ましい。
【００２８】
ここでは、圧縮着火燃焼モードの点Ａから火花点火燃焼モードの点Ｂに運転領域が変化した場合の燃焼モード切り換えについて、その制御方法を説明する。まずエンジン１２が点Ａで圧縮着火燃焼モードによって運転しているとすると、ブロック１３３において、車両走行状態（例えば車速Ｖｓ）およびドライバ意図
（例えばアクセル開度α）を読み込んで、車両の目標駆動力Ｎtg，目標エンジントルクＴtg，エンジン出力軸トルクＴe1を演算する。次にブロック１３４において、図１中の筒内圧センサ１１およびエンジン出力軸１５上に設置されたクランク角センサ１３の出力値などから、エンジントルクおよびエンジン回転数を検出する。この検出結果に基づいて、燃焼モード切り換えを判定する(ブロック135）。目標エンジントルクおよび目標エンジン回転数が図５中の点Ｂとなり、切り換えが必要であると判断されると、ブロック１３６に進んで、ブロック１３３で演算された目標駆動力Ｎtg，目標エンジントルクＴtg，エンジン出力軸トルクＴe1に基づいて、燃焼モードが切り換えられる際に生じる駆動力変動分を推定する。ブロック１３７に進んで、ブロック１３６での推定値から駆動力補正のためのモータ１６の出力分を決定し、燃焼切り換えを行う（ブロック１３８）。このときの燃焼切り換え方法としては、好ましくはスロットル７の開度θtpが圧縮着火燃焼モード時よりも小さくなるように制御し、さらに点火プラグ５５による火花点火を行うものである。この燃焼切り換えの実行と同時にブロック１３９に進み、インバータ１７を制御しモータ１６を駆動して出力補正を行う。モータ出力分はＴtgとＴe1の差分に、噛み合っているギア比を乗じることで求められる。モータ駆動によって、燃焼モード切り換え中のトルク段差による駆動力変動が抑えられ、エンジンの回転変動による燃焼悪化を防止できることから、駆動力性能，乗り心地，排気性能を悪化させることなく、スムーズに燃焼モード切り換えを完了
（ブロック１４０）することができる。
【００２９】
図７には、本発明の第一の実施例における燃焼切り換え時の制御タイムチャートの一例を示す。図７の横軸は運転中の経過時間を示している。図７において、エンジン１２が圧縮着火燃焼モードで運転しており、変速比一定（変速切り換え指令なし、線１４５参照）で、目標駆動力がＮtg1からＮtg2に上昇し(線１４６)、この際の時刻ｔ１において、エンジントルクがＴe2、かつエンジン回転数が
Ｎe2に達するとき、図５における圧縮着火領域の（エンジン回転数−エンジントルク）範囲を超えるため、火花点火燃焼に切り換える。圧縮着火燃焼モードでは、基本的にはオープンスロットル運転であるが、火花点火燃焼への切り換え時には、可変バルブを制御して内部ＥＧＲ量をステップ的に減少１４４させる。このときノッキング防止および燃焼室１９内の空燃比ずれ防止の観点から、スロットル７の開度を制御して、燃焼室１９内の空気量を制御する。このとき、図７の線１４７および線１４９のようにエンジントルクはＴe3まで、エンジン回転数は
Ｎe3まで減少する。このときの駆動力変動分を図１中の駆動力変動分推定手段３によって推定し、この推定値と変速比から駆動力補正のためのモータ出力分を決定し、時刻ｔ１においてモータ出力制御を行って駆動力補正を行う。火花点火燃焼モードに切り換え制御が終了すると、エンジン１２において目標駆動力を満足するエンジントルクＮe4とエンジン回転数Ｔe4に制御し、モータ出力を停止する。このときの実駆動力は線１４８のようになり、車両の乗り心地および駆動力性能の悪化を極力抑えることができる。また燃焼モード切り換え中には変速機３７の変速比切り換えを禁止して、エンジン出力軸１５ならびに変速機入力軸２０での軸振動をなるべく抑えるようにする。この上記に示す駆動力補正制御は、エンジン出力軸トルク変動や回転数変動が起こる燃焼モード切り換え時において有効な制御方式である。
【００３０】
次に図８および図９を用いて、本実施例における変速切り換え時の制御フローチャートの一例について説明する。
【００３１】
図８には本発明の第一の実施例において、変速機３７が変速切り換えを行う場合の制御フローチャートの一例を示している。ここでは、ローギア側からハイギア側へのアップシフトの場合を例にとって説明する。まずブロック１０１ｓにおいて、車両走行状態（例えば車速Ｖｓ）およびドライバ意図（例えばアクセル開度α）を読み込んで、ブロック１０２ｓにおいてクランク角センサ１３の出力値Ｎｅ，筒内圧センサ信号Ｐｉなどから、エンジントルクおよびエンジン回転数を推定（検出）する。その値に基づいてブロック１０３ｓで変速切り換えを行うかどうかについて判定する。切り換えを行う場合には、ブロック１０４ｓに進み、図１中の駆動力変動分推定手段３により駆動力変動分を推定する。次に、ブロック１０５ｓに進んで現在のエンジン運転が圧縮着火燃焼モードであるかを判定する。このとき、ブロック１０４ｓで推定した駆動力変動分が所定値以上である場合、エンジン回転数の変動が大きくなるため、安定した圧縮着火燃焼で運転することは困難となる。よって駆動力変動分が所定値以上で圧縮着火燃焼モードである場合には圧縮着火燃焼モードでの運転を禁止して、燃焼モードを火花点火に切り換えるか、燃料噴射を停止するように制御する（ブロック１０７ｓ）。この燃焼切り換え制御については、前述の図５〜図７に記載の制御方法にて行う。この後、モータ１６の出力分を決定し（ブロック１０７ｓ）、スロットル７を操作してエンジン回転数の吹き上がりを防止し（ブロック１０８ｓ）、ドッグクラッチ３２をギア２４（低速側）から開放して変速動作を開始する(ブロック１０９ｓ)。このときエンジン１２と変速機３７の間で噛み合いがなくなるため、変速機出力軸３１にエンジントルクが伝わらない状態となる。よってブロック１０７ｓで決定したモータ出力分に応じてモータ１６を駆動し、駆動力を補正する（ブロック１１０ｓ）。ドッグクラッチ３２をギア２３（高速側）に噛み合わせ、変速を終了する（ブロック１１１ｓ）。モータ出力はドッグクラッチ３２の噛み合いと同時に出力分を制御（減少）して、実駆動力が変動しないように制御する。
【００３２】
図９に、本発明の第一の実施例における変速切り換え中の制御タイムチャートの一例を示す。横軸は運転中の経過時間を示している。車両の目標駆動力Ｎtgとなっており、時刻ｔ１で変速を開始し時刻ｔ２において変速を終了するものとなっている。このときエンジン回転数は変速開始時刻ｔ１までにＮe0→Ｎe1に上昇する。本実施例における変速機では、変速時には図１に示す摩擦クラッチ１４を操作して、エンジン出力軸１５と変速機入力軸２０間のトルク伝達を遮断する必要があるため、時刻ｔ１において変速制御を開始すると、駆動力変動分が所定値以上である場合には、エンジン回転の吹き上がりを防止するためにスロットル７の開度を小さくする。このため燃焼室１９内の充填効率が下がり、かつエンジン回転数が大きく変動するため、圧縮着火燃焼モードでの運転は困難な条件となる。よって、変速直前の運転モードが圧縮着火燃焼モードである場合には、火花点火燃焼モードに切り換える。この燃焼モード切り換え制御については前述しているので、ここでは省略する。時刻ｔ１において、変速のために摩擦クラッチ１４を切ることにより、変速機入力軸へ入力されるエンジントルクはゼロとなるため、このときの駆動力変動分を補正するモータ出力を行って、変速時の実駆動力が変動しないように制御する。高速側のギアにドッグクラッチが噛み合うと、摩擦クラッチ１４を締結してエンジントルクを変速機に伝達する。よって、モータ出力による駆動力補正を徐々に減少して、時刻ｔ２で変速終了する。この動作中の実駆動力Ｎrlは線１２９のようになり、目標駆動力Ｎtgにほぼ一致するものとなる。このように上記に示すような変速制御は、気筒毎の着火時期ばらつきやサイクル毎の燃焼変動によってエンジン出力軸トルク変動が起こる圧縮着火燃焼モードを有するエンジンを用いた場合の変速切り換え時において有効である。
【００３３】
図１０に本実施例における車両停車時の制御フローチャートの一例を示す。まず車速Ｖｓ，アクセル開度α，ブレーキ状態を読み込み（ブロック２０１ｓ）、車両状態を検出する。次のブロック２０２ｓで、Ｖｓ＝０，α＝０，ブレーキ
ｏｎの状態、すなわち車両停止状態で目標駆動力がゼロであると判定されると、ブロック２０３ｓに進んで、バッテリ充電量を読み込む。次にブロック２０４ｓにおいて、この読み込んだバッテリ充電量が所定値以下、すなわち車両発進時以降のモータ駆動に必要な充電量に満たないと判定されると、ブロック２０６ｓに進んで、触媒４８の状態（空燃比センサ４７の出力値，温度センサ４９の出力値など）を読み込んで、バッテリ充電中のエンジン燃焼モードを選択する（ブロック２０７ｓ）。このブロック２０７ｓで読み込んだ出力値から、触媒が活性化していると判定される場合は、エンジン運転を効率の良い圧縮着火燃焼モードとし、活性化が不充分であるとされる場合は、エンジン運転を排気温度の高い火花点火燃焼モードで運転するものである。ブロック２０８に進んで、所定のドッククラッチを中立にし、車両の駆動力をゼロにしたまま、エンジントルクをモータ
１６に伝達してバッテリを充電する。必要量の充電が完了すると、ブロック205sにてエンジン運転を停止し、アイドルストップを行う。すなわち上記の方法によって、本実施例の構成のハイブリッド自動車において、排気を悪化させずに効率よくアイドルストップ、ならびにバッテリ充電を行うことができる。
【００３４】
図１１に本実施例における車両がクリープ走行時の制御フローチャートの一例を示す。まず車速Ｖｓ，アクセル開度α，ブレーキ状態を読み込み（ブロック
３０１ｓ）、車両状態を検出する。次のブロック３０２ｓで、Ｖｓ＞０，α＝０，ブレーキｏｆｆの状態、すなわち車両がクリープ状態で走行していると判定されると、ブロック３０３ｓに進んで、バッテリ充電量を読み込む。次にブロック３０４ｓにおいて、この読み込んだバッテリ充電量が所定値以下、すなわちモータ駆動によるクリープ走行に必要な充電量に満たないと判定されると、ブロック３０６ｓに進んで、触媒４８の状態（空燃比センサ４７の出力値，温度センサ
４９の出力値など）を読み込んで、エンジン燃焼モードを選択し(ブロック307s)、エンジントルクによるクリープ走行を行う。このときブロック３０７ｓで読み込んだ出力値から、触媒が活性化していると判定される場合は、エンジン運転を効率の良い圧縮着火燃焼モードとし、活性化が不充分であるとされる場合は、エンジン運転を排気温度の高い火花点火燃焼モードで運転する。ブロック３０４ｓにおいて、バッテリ充電量が所定値以上、すなわちモータ１６の駆動によるクリープ走行が可能な充電量であると判定されると、エンジン運転を停止して、モータ駆動によるクリープ走行を行う。すなわち上記の方法によって、本実施例の構成のハイブリッド自動車において、排気を悪化させずに効率よくクリープ走行を行うことができる。
【００３５】
図１２は本発明のハイブリッド自動車の制御装置における第二の実施例の構成図である。図１２の構成ではスタータ１０の代わりにモータ５６を設けている。エンジン始動時にはモータ５６を用いて始動することで、冷間時の燃焼悪化による排気悪化を防止し、エンジン暖機後にはエンジン運転中のモータ電流を演算して、エンジントルクＴｉを検出するものである。第一の実施例と比較してエンジントルク検出精度が向上するため、より駆動力性能を向上することができる。このとき、モータ１６でエンジントルクＴｉを検出して、モータ５６で駆動力補正を行う制御構成としても良い。
【００３６】
図１３は本発明のハイブリッド自動車の制御装置における第三の実施例の構成図である。図１３の構成では、変速機３７内に摩擦クラッチ(アシストクラッチ)６１，ギア５９，ギア６０を付加しているものである。この構成では、変速中は摩擦クラッチ１４を締結したままとし、ドッグクラッチ開放時に摩擦クラッチ
６１を締結することによって変速機出力軸３１へのエンジントルク中断を防止し、駆動力の落ち込みを防止するものである。この様子を図１６に示す。
【００３７】
図１６は、例えば１速から２速に変速する際のタイムチャートを表している。時刻ａまでの時間帯は１速、時刻ｂからの時間帯は２速という具合である。ＭＴに適用したと考えると、変速の際、通常左足で発進クラッチ（図１，１３での
１４に相当）を踏み込んで、シフトレバーを１速から２速へ入れ、その後左足の踏み込みを戻していくという動作が行われる。これでは発進クラッチを踏み込んでいる期間中（時刻ａ〜ｂ）は車両の駆動トルクは０となって駆動力が落ち込むこととなる（トルク１）。そこで、摩擦クラッチ１４を締結したまま、当該期間に、摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１を自動的に制御してトルク２を発生させる。
【００３８】
変速機の動作としては、第１速とドッグクラッチとの連結を解放して、摩擦クラッチ（アシストクラッチ）を締結し、この後第２速とドッグクラッチとの連結を行うものである。トルクの伝達経路としては、ドッグクラッチ３２とギヤ２４との連結によって形成された第１のトルク伝達経路（時刻ａまで）から、摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１の締結による第２のトルク伝達経路（時刻ａ〜ｂ）を介して、ドッグクラッチ３２とギヤ２３との連結によって形成された第３のトルク伝達経路（時刻ｂから）へと至るものである。以上によって、変速機出力軸３１へのトルク中断を防止し、駆動力の落ち込みを防止するものである（トルク３）。
【００３９】
この構成により、図８および図９を用いて説明した変速切り換え時の駆動力補正手段として摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１を用いることができる。
【００４０】
なお、変速とは回転数の変化のことをいうので、図１６においては時刻ａ〜ｂが変速中ということになる。この変速中に摩擦クラッチ（アシストクラッチ）
６１への油圧を適当な油圧に制御することができれば、駆動トルクの急激な変動を抑えることができる。例えば、エンジントルクがデルタ関数的に変動して摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１部分にトルク２の数倍のトルクが入力されたときであっても、摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１に作用する油圧を、トルク２を発生することができる油圧より多少高くなるように設定しておけば、摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１の出力は、最高でもトルク２より少しだけ大きいトルクしか出力することができない。押し付け油圧が足りなければ（弱ければ）、入力トルクが１００％伝わるわけではなく、押し付け油圧の強さに応じて伝達されるトルク（出力トルク）が決定されるからである。従って、斯様なエンジントルク変動があったとしても駆動トルクへの変動は摩擦クラッチ（アシストクラッチ）６１の部分で吸収され、常にトルク２程度の大きさの駆動トルクを伝達することとなる（ショックが殆ど発生しない）。以上のように制御すれば、変速中に燃焼モードを切り替えたことによるエンジントルクの変動を抑制し、ドライバや他の乗員に対して乗り心地の良い車両を提供することができる。
【００４１】
一方、比較的エンジントルク変動の小さい圧縮着火燃焼モード時および燃焼モード切り換え時の駆動力補正手段にはモータ１６を用いることもできる。よってモータ１６を駆動するためのバッテリ１８の充電量が少なくても、変速切り換え時の駆動力変動を抑えることが可能で、更にモータ１６の容量を小さくすることができ、低コストを図ることができる。また、モータ１６を変速機入力軸２０側のギア（２１〜２５）、もしくは入力軸２０に直接接続しても駆動力補正が可能となるため、モータ１６，エンジン１２，変速機３７などのレイアウト自由度が高くなるというメリットを有する。
【００４２】
図１４は本発明のハイブリッド自動車の制御装置における第四の実施例の構成図である。図１４の構成では、図１の構成から筒内圧センサ１１をなくし、モータ１６およびクランク角度センサ１３の出力値からエンジントルクＴｉを推定する構成である。すなわちモータ１６はエンジントルク推定手段と駆動力補正手段の役割を有するものであり、低コスト化を図ることができる。
【００４３】
図１５には、本発明の第四の実施例における圧縮着火燃焼モード時の制御タイムチャートの一例を示す。図１５の横軸は運転中の経過時間を示している。演算された車両の目標駆動力がＮtg一定(線１５２)，目標エンジントルクがＴtg一定（線１５４），エンジン出力軸トルクＴe1＝Ｔtg（線１５６）で圧縮着火運転している。時刻ｔ１において気筒間の着火時期ばらつきなどにより、エンジン出力軸トルクが線１５６のようにＴtg以下になると、エンジン回転数もそれに伴って低下し、結果として実駆動力が低下する。よって、時刻ｔ１においてエンジントルク検出手段２（ここではモータ１６）に用いて、低下したエンジン出力軸トルクを検出し、駆動力変動分推定手段３によって駆動力変動分を推定する。バッテリ充電量が所定値以下でなければ、この推定値と変速比から駆動力補正のためのモータ出力分を決定し、時刻ｔ２においてモータ１６を出力側に働かせるようにインバータ１７を制御して駆動力補正を行う。このときの実駆動力は図１５(ｂ)の線１５３のようになり、車両の乗り心地および駆動力性能の悪化を抑えることができる。このとき時間（ｔ２−ｔ１）で微小な実駆動力変動が発生することがあるが、この時間（ｔ２−ｔ１）はエンジン出力軸トルク１５６を検出してから駆動力補正を完了するまでに要するタイムラグであり、理想的には時間（ｔ２−ｔ１）をゼロに近づけるように制御して、トルク変動をゼロに近づけることが望ましい。また上記の駆動力補正制御を行うためのモータ１６が故障した場合には、安定した圧縮着火燃焼によるエンジン運転ができない可能性があるので、圧縮着火燃焼モードを禁止すると共に、ユーザに上記内容を知らせるようにする。このように上記に示すような駆動力補正制御は、気筒毎の着火時期ばらつきやサイクル毎の燃焼変動によってエンジン出力軸トルク変動が起こる圧縮着火燃焼中において、非常に有効であると同時に、図１に構成と比較して筒内圧センサ１１をなくすことができるため、システム簡素化を図ることができる。
【００４４】
以上の実施例によれば、本発明によれば、排気性能および熱効率に優れるが気筒間およびサイクル間のトルクばらつきの大きい圧縮着火燃焼モードを有するエンジンと、トルク伝達効率に優れるが変速切り換え時のショックの大きい有段歯車式の変速機を搭載したハイブリッド自動車において、圧縮着火燃焼モード時，燃焼モード切り換え時，変速切り換え時などで起こるエンジントルクの変動もしくは低下によって、車両の駆動力性能が低下することを防止するハイブリッド自動車の制御装置を提供することができる。なお、上記のすべての実施例の構成が第一の実施例の構成における制御方式を適用、もしくは応用できることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
圧縮着火燃焼モード時，燃焼モード切り換え時，変速切り換え時に最適な駆動力制御を行い、車両の乗り心地に優れる車両走行を実現できる。また、駆動力性能に優れる車両走行を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例におけるハイブリッド自動車の制御装置の構成図。
【図２】本発明の第一の実施例におけるハイブリッド自動車の制御装置に適用するエンジンの構成図。
【図３】本発明の第一の実施例において、エンジンが圧縮着火燃焼モードで運転しているときの制御フローチャートの一例。
【図４】本発明の第一の実施例における圧縮着火燃焼モード時の制御タイムチャートの一例。
【図５】エンジン回転数−エンジントルクで見た各燃焼モードによる運転領域。
【図６】本発明の第一の実施例において、エンジンが圧縮着火燃焼モードから火花点火燃焼モードに燃焼切り換えする場合の制御フローチャートの一例。
【図７】本発明の第一の実施例における燃焼切り換え時の制御タイムチャートの一例。
【図８】本発明の第一の実施例における変速切り換えを行う場合の制御フローチャートの一例。
【図９】本発明の第一の実施例における変速切り換え中の制御タイムチャートの一例。
【図１０】本発明の第一の実施例における車両停車時の制御フローチャートの一例。
【図１１】本発明の第一の実施例における車両がクリープ走行時の制御フローチャートの一例。
【図１２】本発明の第二の実施例におけるハイブリッド自動車の制御装置の構成図。
【図１３】本発明の第三の実施例におけるハイブリッド自動車の制御装置の構成図。
【図１４】本発明の第四の実施例におけるハイブリッド自動車の制御装置の構成図。
【図１５】本発明の第四の実施例における圧縮着火燃焼モード時の制御タイムチャートの一例。
【図１６】変速する際のタイムチャートの一例。
【符号の説明】
１…コントロールユニット、６…エアフローセンサ、７…スロットル、８…吸気ポート、９…インジェクタ、１０…スタータ、１２…エンジン、１５…エンジン出力軸、１６…モータ、１７…インバータ、１８…バッテリ、１９…燃焼室、２０…変速機入力軸、３１…変速機出力軸、３５…減速ギア、３６…車輪、３７…変速機。
Claims (23)
- ピストン圧縮によって混合気を自己着火させる圧縮着火燃焼モードを有するエンジンと、前記エンジンの出力軸トルクを車両の動力伝達系に変速比を調整して伝達する変速機と、前記エンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する少なくとも１つの回転電動機とを有するハイブリッド自動車の制御装置において、
前記エンジンの出力軸トルクを推定または検出するエンジントルク検出手段と、前記エンジントルク検出手段から車両の駆動力変動分を推定する駆動力変動分推定手段と、前記駆動力変動分推定手段により推定される駆動力変動分に基づいて、駆動力を補正する駆動力補正手段と、バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、前記エンジンの排気を浄化する触媒と、前記触媒の状態を検出する触媒状態検出手段とを備え、車両停止状態で目標駆動力がゼロである場合、前記バッテリ充電量検出手段の検出結果と、前記触媒状態検出手段の検出結果に応じて、前記エンジンの燃焼モードを決定して、前記回転電動機を介して前記エンジンの出力軸トルクの全てもしくは一部をバッテリ充電に用いるバッテリ充電制御を行い、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されるバッテリ充電量が所定値以下で、前記触媒状態検出手段によって検出される触媒状態が活性状態である場合、前記エンジンの燃焼モードを圧縮着火燃焼モードとして、前記バッテリの充電制御を行うこと、を特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。 - ピストン圧縮によって混合気を自己着火させる圧縮着火燃焼モードと点火装置を用いた火花点火燃焼モードとを切り換えて運転するエンジンと、前記エンジンの出力軸トルクを車両の動力伝達系に変速比を調整して伝達する変速機と、前記エンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する少なくとも１つの回転電動機とを有するハイブリッド自動車の制御装置において、
前記エンジンの出力軸トルクを推定または検出するエンジントルク検出手段と、前記エンジントルク検出手段から車両の駆動力変動分を推定する駆動力変動分推定手段と、前記駆動力変動分推定手段により推定される駆動力変動分に基づいて、駆動力を補正する駆動力補正手段と、バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、前記エンジンの排気を浄化する触媒と、前記触媒の状態を検出する触媒状態検出手段とを備え、車両停止状態で目標駆動力がゼロである場合、前記バッテリ充電量検出手段の検出結果と、前記触媒状態検出手段の検出結果に応じて、前記エンジンの燃焼モードを決定して、前記回転電動機を介して前記エンジンの出力軸トルクの全てもしくは一部をバッテリ充電に用いるバッテリ充電制御を行い、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されるバッテリ充電量が所定値以下で、前記触媒状態検出手段によって検出される触媒状態が活性状態である場合、前記エンジンの燃焼モードを圧縮着火燃焼モードとして、前記バッテリの充電制御を行うこと、を特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。 - ピストン圧縮によって混合気を自己着火させる圧縮着火燃焼モードを有するエンジンと、前記エンジンの出力軸トルクを車両の動力伝達系に変速比を調整して伝達する変速機と、前記エンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する少なくとも１つの回転電動機とを有するハイブリッド自動車の制御装置において、
前記変速機は有段歯車式の変速機構を有しており、前記エンジンの出力軸トルクを推定または検出するエンジントルク検出手段と、前記エンジントルク検出手段から車両の駆動力変動分を推定する駆動力変動分推定手段と、前記駆動力変動分推定手段により推定される駆動力変動分に基づいて、駆動力を補正する駆動力補正手段と、バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、前記エンジンの排気を浄化する触媒と、前記触媒の状態を検出する触媒状態検出手段とを備え、車両停止状態で目標駆動力がゼロである場合、前記バッテリ充電量検出手段の検出結果と、前記触媒状態検出手段の検出結果に応じて、前記エンジンの燃焼モードを決定して、前記回転電動機を介して前記エンジンの出力軸トルクの全てもしくは一部をバッテリ充電に用いるバッテリ充電制御を行い、前記バッテリ 充電量検出手段によって検出されるバッテリ充電量が所定値以下で、前記触媒状態検出手段によって検出される触媒状態が活性状態である場合、前記エンジンの燃焼モードを圧縮着火燃焼モードとして、前記バッテリの充電制御を行うこと、を特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。 - ピストン圧縮によって混合気を自己着火させる圧縮着火燃焼モードと点火装置を用いた火花点火燃焼モードとを切り換えて運転するエンジンと、前記エンジンの出力軸トルクを車両の動力伝達系に変速比を調整して伝達する変速機と、前記エンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する少なくとも１つの回転電動機とを有するハイブリッド自動車の制御装置において、
前記変速機は有段歯車式の変速機構を有しており、前記エンジンの出力軸トルクを推定または検出するエンジントルク検出手段と、前記エンジントルク検出手段から車両の駆動力変動分を推定する駆動力変動分推定手段と、前記駆動力変動分推定手段により推定される駆動力変動分に基づいて、駆動力を補正する駆動力補正手段と、バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、前記エンジンの排気を浄化する触媒と、前記触媒の状態を検出する触媒状態検出手段とを備え、車両停止状態で目標駆動力がゼロである場合、前記バッテリ充電量検出手段の検出結果と、前記触媒状態検出手段の検出結果に応じて、前記エンジンの燃焼モードを決定して、前記回転電動機を介して前記エンジンの出力軸トルクの全てもしくは一部をバッテリ充電に用いるバッテリ充電制御を行い、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されるバッテリ充電量が所定値以下で、前記触媒状態検出手段によって検出される触媒状態が活性状態である場合、前記エンジンの燃焼モードを圧縮着火燃焼モードとして、前記バッテリの充電制御を行うこと、を特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。 - 前記エンジントルク検出手段は、前記エンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する回転電動機であること、を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記エンジントルク検出手段は、前記エンジンの燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサであること、を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記駆動力補正手段は、前記エンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する回転電動機であること、を特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記駆動力補正手段は、前記エンジンの出力軸に直接またはギアを介して接続する回転電動機であり、該回転電動機の出力制御により前記駆動力補正制御を行うこと、を特徴とする請求項７に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記駆動力補正手段は、前記変速機の入力軸と出力軸との間のトルク伝達を行う摩擦クラッチであること、を特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記エンジンの運転モードが圧縮着火燃焼モード時に、前記駆動力補正手段による駆動力補正制御を行うこと、を特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記変速機を用いた変速切り換え時に、前記駆動力補正手段による駆動力補正制御を行うこと、を特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記エンジンの燃焼モード切り換え時に、前記駆動力補正手段による駆動力補正制御を行うこと、を特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記エンジンの燃焼モード切り換え時には、前記変速機を用いた変速切り換えを禁止すること、を特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記変速機による変速切り換え時において、前記駆動力変動分推定手段によって推定される変速中の駆動力変動分が所定値以上である場合には、変速中の前記エンジンへの燃料噴射を禁止すること、を特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記エンジンの変速切り換え時において、前記駆動力変動分推定手段によって推定される変速中の駆動力変動分が所定値以上である場合には、変速中の燃焼モードを火花点火燃焼とすること、を特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記エンジントルク検出手段および前記駆動力補正手段のうち、少なくともどちらか一方が故障した場合には、前記エンジンの圧縮着火燃焼モードを禁止すること、を特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記バッテリ充電量検出手段によって検出されるバッテリ充電量が所定値以下で、前記触媒状態検出手段によって検出される触媒状態が不活性状態である場合、前記エンジンの燃焼モードを火花点火燃焼モードとして、前記バッテリの充電制御を行うこと、を特徴とする請求項１〜１６の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記バッテリ充電量検出手段によって検出されるバッテリ充電量が所定値以上で、前記触媒状態検出手段によって検出される触媒状態が活性状態である場合、前記エンジンの運転を禁止して、アイドルストップを行うこと、を特徴とする請求項１〜１７の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 車両がクリープ走行状態である場合、前記バッテリ充電量検出手段の検出結果に応じて駆動力を発生する手段を決定し、前記触媒状態検出手段の検出結果に応じて、前記エンジンの燃焼モードを決定すること、を特徴とする請求項１〜１８の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記バッテリ充電量検出手段によって検出されるバッテリ充電量が所定値以上である場合、前記回転電動機の駆動による車両走行を行うこと、を特徴とする請求項１９に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記バッテリ充電量検出手段によって検出されるバッテリ充電量が所定値以上で、前記触媒状態検出手段によって検出される触媒状態が不活性状態である場合、前記エンジンの燃焼モードを火花点火燃焼モードとし、前記回転電動機と協調して車両走行を行うこと、を特徴とする請求項１９または２０に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記バッテリ充電量検出手段によって検出されるバッテリ充電量が所定値以下で、前記触媒状態検出手段によって検出される触媒状態が活性状態である場合、前記エンジンの燃焼モードを圧縮着火燃焼モードとして車両走行を行うこと、を特徴とする請求項１９〜２１の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
- 前記バッテリ充電量検出手段によって検出されるバッテリ充電量が所定値以下で、前記触媒状態検出手段によって検出される触媒状態が不活性状態である場合、前記エンジンの燃焼モードを火花点火燃焼モードとして車両走行を行うこと、を特徴とする請求項１９〜２２の何れかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
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