JP4100443B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行源となる内燃機関を有するとともに、他の走行源を有するハイブリッド車両に関し、特に、アイドルオフで内燃機関で発電機を作動させて他の走行源の蓄電機構を充電する必要がある場合において、内燃機関のノッキングを回避する制御に関する。

燃料の燃焼エネルギーで作動するエンジンと、電気エネルギーで作動するモータとを車両走行時の動力源として備えているとともに、その動力源と駆動輪との間に自動変速機が設けられているハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両においては、たとえば運転状態に応じてエンジンとモータとを使い分けて走行することにより、所定の走行性能を維持しつつ燃料消費量や排出ガス量を低減できる。具体的には、エンジンのみを動力源として走行するエンジン走行モード、モータのみを動力源として走行するモータ走行モード、エンジンおよびモータの両方を動力源として走行するエンジン＋モータ走行モードなど、エンジンおよびモータの作動状態が異なる複数の運転モードを備えており、車速（または動力源回転数）およびアクセル操作量などの運転状態をパラメータとする動力源マップ等の予め定められたモード切換え条件に従って自動的に切換えられるようになっている。

このモータに電力を供給するために、このようなハイブリッド車両には蓄電機構が搭載される。蓄電機構としては、エネルギ密度、充放電効率等を理由として、一般的に二次電池（バッテリ）が搭載されることが多い。この二次電池の種類としては、高電圧のニッケル水素電池、リチウムイオン電池などが用いられる。なお、走行用のモータには、モータジェネレータが用いられ、制動時にエネルギの回生を行ない、燃料消費率の改善が図られている。なお、蓄電機構はキャパシタでも構わない。

一方、点火プラグを備えたエンジンでは、燃焼によって得られる出力を最大限効率よく得ようとするために、および、排気ガス浄化性能や燃費性能を良好とするために、点火時期制御が行なわれる。ここで、燃焼によって発生されたエネルギーを最も効率よく出力として得るには、燃焼室内部の圧力ピークが圧縮上死点よりもやや遅れたところで発生することが好ましいことが知られている。このため、圧縮上死点よりもやや遅れたところで圧力ピークが発生するように点火時期が決定されるが、点火時期が早すぎると（進角されすぎると）ノッキングが生じてしまう。

エンジンが最大トルクを発生する点火時期はＭＢＴ（Minimum spark advance for BestTorque）と呼ばれており、エンジンの種類や回転数にもよるが、ＭＢＴはノッキングが発生し始める点火時期の近傍にある。そこで、ノッキングを抑止しつつ最適な出力が得られるようにノックコントロールシステム（ＫＣＳ（Knock Control System））が搭載されている。ノックコントロールシステムは、ノッキングが発生していない場合は徐々に進角し、ノッキングが検出されたらノッキングが発生しなくなるまで徐々に遅角し、ノッキングが発生しなくなったら再度徐々に進角させることを繰り返している。

すなわち、ノッキングの有無に応じて増減する補正量に基づき点火時期を遅角補正し、これにより燃焼室の温度上昇を抑制してノッキングを抑制することが行なわれる。このように点火時期の遅角補正によって燃焼室内の温度上昇を抑制できるのは、点火時期の遅角によって燃焼室内での混合気の燃焼期間が遅角側にずれることから、混合気がその燃焼温度の高いまま排気として排出通路に送り出され、混合気の燃焼時の熱が燃焼室に伝達されにくくなるためである。なお、ノッキングが生じない限界の点火時期をノック限界点火時期という。

通常の点火時期制御では、運転状態に応じて予め定められた基本点火時期と、この基本点火時期からノック限界点火時期までの補正量となるＫＣＳ補正量とを用いて点火時期を制御している。すなわち、点火時期＝基本点火時期＋ＫＣＳ補正量（このＫＣＳ補正量は、たとえば、基本進角量＋補正進角量）として制御している。もちろん、ＫＣＳ補正量は、基本遅角量＋補正遅角量でもかまわない。

特開２０００−１３０２０４号公報（特許文献１）は、ハイブリッド車両においてエンジンのノッキング対策として点火時期の遅角補正による排気温度の上昇を回避するとともにノッキング制御時のエンジン出力の低下を補償する制御装置を開示する。この制御装置は、動力装置として内燃機関と回転電機とを備えたハイブリッド車両であって、内燃機関の吸気弁作動時期を運転状態に応じて可変制御する可変動弁装置と、内燃機関のノッキング発生を検出するノッキング検出装置とを備えたハイブリッド車両を制御する。この制御装置は、ノッキング発生状態に応じて可変動弁装置による吸気弁作動時期と回転電機の出力を制御する。この制御装置は、ノッキング発生時は吸気弁作動時期を基本作動時期から遅角方向に制御するとともに、この遅角制御による内燃機関の出力低下を回転電機により補償するように構成されている。

このハイブリッド車両の制御装置によると、ノッキング発生時には吸気弁作動時期（特に閉弁時期）を基本作動時期から遅角方向に制御する。これにより吸気充填率および有効圧縮比が低下するのでノッキングが解消される。ノッキング強度は点火時期または吸気弁作動時期のいずれを遅らせることによっても軽減することができる。一方、点火時期の遅角化は排気温度を上昇させるのに対して、吸気弁作動時期の遅角化はむしろ排気温度を低下させる傾向がある。したがって、吸気弁作動時期を遅らせることにより、排気温度を上昇させることなくノッキングを解消することができる。さらに、このような吸気弁作動時期の遅角化とともに、この遅角制御による内燃機関の出力低下を回転電機により補償するので、ノッキングを回避しつつ良好な運転性能を確保することができる。
特開２０００−１３０２０４号公報

ところで、上述したハイブリッド車両においては、エンジンが作動しているときであって、アクセルオフ（アイドルオン）でモータジェネレータを発電機として作動させて、蓄電機構を充電する場合がある。このような場合においては、ＫＣＳにより、上述した補正進角量を用いて、アイドル状態を安定化させるべく点火時期を進角させるように、点火時期制御が行なわれる。このため、アイドル状態であって、エンジンの回転力でモータジェネレータを作動させる微小負荷運転状態においては、ＫＣＳにより点火時期は進角側に制御されて、場合によっては、ＫＣＳフィードバック値が上限ガード値に張り付いている可能性もある。このような場合に、ハイブリッド車両の運転者がアクセルペダルを大きく踏み込むと（車両を急加速させると）、エンジンの負荷が急激に増加するが、ＫＣＳフィードバック値が低下するまでに時間がかかり（フィードバック制御による遅れ）、最終的に算出される点火時期が遅角側に制御されるまでに遅延が生じる。たとえば、ＫＣＳフィードバック値が、ＫＣＳフィードバック値の中央値以下になるまでは、最終点火時期に反映されず、それまでは連続的にノッキングが発生してしまう。

しかしながら、上述した特許文献１においては、ノッキング回避のための点火時期の遅角補正により生じる排気温度の上昇およびエンジン出力低下とを問題にしているに過ぎず、エンジンがアイドル状態で微小負荷がかかっている時にＫＣＳにより点火時期が進角側に変更されている状態で、アクセルがオンされたときに発生するノッキングの問題に言及していない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンと、蓄電機構から供給された電力により作動する回転電機とを車両の走行源とするとともに、エンジンにより回転電機が作動されて発電された電力が蓄電機構に充電されるハイブリッド車両において、アイドル状態のエンジンにより発電しているときのノックコントロール処理に起因したノッキングの発生を回避する、ハイブリッド車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、エンジンと、蓄電機構から供給された電力により作動する回転電機とを車両の走行源とするとともに、エンジンまたは駆動輪により回転電機が作動されて発電された電力が蓄電機構に充電されるハイブリッド車両を制御する。この制御装置は、エンジンにノッキングが発生しないように点火時期を制御するノックコントロール機構と、エンジンにより回転電機が作動されて発電されているか否かを判定するための判定手段と、ハイブリッド車両のアクセルペダルの状態を検出するための検出手段と、アクセルペダルが踏まれていない状態であって、かつ、エンジンにより回転電機が作動されて発電されている状態であるときには、ノックコントロール機構により点火時期が進角側に変更されることを回避するように、ノックコントロール機構を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、ハイブリッド車両に搭載された回転電機であるモータジェネレータは、エンジンにより作動されて電力を発生させる。エンジンが作動中においては、ノックコントロール機構により点火時期が制御される。たとえば、アクセルオフの状態（アクセルペダルが踏まれていない状態であってアイドルオン状態）においては、ノックコントロール機構により点火時期が進角されてアイドル状態の安定化が図られる。モータジェネレータがエンジンにより作動されていても、点火時期は進角される。この状態でアクセルオンの状態（アクセルペダルが踏まれた状態であってアイドルオフ状態）になると、ノックコントロール機構はフィードバック制御により点火時期を一定角度ずつしか遅角しない。このため、アクセルオフの状態において点火時期が過度に進角側に変更されていると（ＫＣＳフィードバック補正量が進角側の上限ガード値に張り付いていると）、アクセルオンの状態に移行してノッキングが発生しても速やかに点火時期が遅角されない。このため、アクセルオフの状態かつエンジンがモータジェネレータを作動させて発電している状態の場合には、ノックコントロール機構により点火時期が進角側に変更されることを回避する。これにより、アクセルオフの状態かつエンジンがモータジェネレータを作動させて発電している状態の場合に点火時期が過度に進角されない（ＫＣＳフィードバック補正量が過度に進角側にならない）。このため、この状態でアクセルオンの状態に移行してノッキングが発生したとしても、速やかに点火時期が遅角されるので、ノッキングを回避することができる。その結果、アイドル状態のエンジンにより発電しているときのノックコントロール処理に起因したノッキングの発生を回避する、ハイブリッド車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係るハイブリッド車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、ノックコントロール機構の動作を制限することにより、点火時期が進角側に変更されることを回避するための手段を含む。

第２の発明によると、ノックコントロール機構の動作が制限されて点火時期が過度に進角側に変更されることが回避されている。このため、アクセルオンの状態に移行してノッキングが発生したとしても、速やかに点火時期が遅角されるので、ノッキングを回避することができる。

第３の発明に係るハイブリッド車両の制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、制御手段は、アクセルペダルが踏まれた場合において点火時期を速やかに遅角させることができるように、ノックコントロール機構の動作を制限するための手段を含む。

第３の発明によると、アクセルペダルが踏まれた場合において点火時期を速やかに遅角させることができるようにノックコントロール機構の動作が制限されている。このため、アクセルオンの状態に移行してノッキングが発生したとしても、速やかに点火時期が遅角されるので、ノッキングを回避することができる。

第４の発明に係るハイブリッド車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、ノックコントロール機構における点火時期補正量を制限することにより、点火時期が進角側に変更されることを回避するための手段を含む。

第４の発明によると、ノックコントロール機構における点火時期補正量が過度に進角側に変更されることが回避されている。このため、アクセルオンの状態に移行してノッキングが発生したとしても、速やかに点火時期が遅角されるので、ノッキングを回避することができる。

第５の発明に係るハイブリッド車両の制御装置においては、第４の発明の構成に加えて、制御手段は、アクセルペダルが踏まれた場合において点火時期を速やかに遅角させることができるように、ノックコントロール機構における点火時期補正量を制限するための手段を含む。

第５の発明によると、アクセルペダルが踏まれた場合において点火時期を速やかに遅角させることができるようにノックコントロール機構における点火時期補正量が過度に進角側に変更されることが回避されている。このため、アクセルオンの状態に移行してノッキングが発生したとしても、速やかに点火時期が遅角されるので、ノッキングを回避することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵを含む、ハイブリッド車両全体の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図１に示すハイブリッド車両に限定されない。本発明は、動力源としての、たとえばガソリンエンジン等の内燃機関（以下、エンジンとして説明する）が、車両を走行させる駆動源（走行源）であって、かつ、ジェネレータの駆動源であればよい。さらに、駆動源がエンジンおよびモータジェネレータであって、モータジェネレータの動力により走行可能な車両であればよく（エンジンを停止させても停止させなくても）、走行用のバッテリを搭載した他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい（いわゆるシリーズ型やパラレル型等のハイブリッド車両に限定されない）。このバッテリは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、その種類は特に限定されるものではない。また、バッテリの代わりにキャパシタでも構わない。

ハイブリッド車両は、エンジン１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０とを含む。なお、以下においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータジェネレータ１４０Ａ（またはＭＧ（２）１４０Ａ）と、モータジェネレータ１４０Ｂ（またはＭＧ（１）１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータジェネレータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、モータジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。このモータジェネレータがジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータがジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギが電気エネルギに変換されて、車両が減速される。

ハイブリッド車両は、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達したりする減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との２経路に分配する動力分割機構（たとえば、後述する遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態（たとえば、ＳＯＣ（State Of Charge））を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ＿ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ３２０等を含む。

本実施の形態において、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間には昇圧コンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に電力を供給するときには、昇圧コンバータ２４２で電力を昇圧する。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成としているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に、リングギヤ（Ｒ）によってモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）および出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）で電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の状態について予め定められた条件が成立すると、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、モータジェネレータ１４０のモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうようにモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０を制御する。たとえば、予め定められた条件とは、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが予め定められた値以上であるという条件等である。このようにすると、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合に、モータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうことができる。この結果、走行用バッテリ２２０のＳＯＣを低下させることができる。

なお、走行用バッテリ２２０のＳＯＣを低下した後においては、車両停止時に走行用バッテリ２２０を充電することができる。このとき、エンジン１２０がアイドル状態であって、微小な負荷（車両走行に比較して微小）としてモータジェネレータ１４０がジェネレータとして作動している。

また、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）を駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）を駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）に供給してモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）の出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）による発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。

また、走行用バッテリ２２０の目標ＳＯＣはいつ回生が行なわれてもエネルギーが回収できるように、通常は６０％程度に設定される。また、ＳＯＣの上限値と下限値とは、走行用バッテリ２２０のバッテリの劣化を抑制するために、たとえば、制御上限値を８０％とし、制御下限値を３０％として設定され、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ＭＧ＿ＥＣＵ３００を介してＳＯＣが上限値および下限値を越えないようにモータジェネレータ１４０による発電や回生、モータ出力を制御している。なお、ここで挙げた値は、一例であって特に限定される値ではない。

図２を参照して、動力分割機構２００についてさらに説明する。動力分割機構２００は、サンギヤ（Ｓ）２０２と（以下、単にサンギヤ２０２と記載する）、ピニオンギヤ２０４と、キャリア（Ｃ）２０６（以下、単にキャリア２０６と記載する）と、リングギヤ（Ｒ）２０８（以下、単にリングギヤ２０８と記載する）とを含む遊星歯車から構成される。

ピニオンギヤ２０４は、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０８と係合する。キャリア２０６は、ピニオンギヤ２０４が自転可能であるように支持する。サンギヤ２０２はＭＧ（１）１４０Ｂの回転軸に連結される。キャリア２０６はエンジン１２０のクランクシャフトに連結される。リングギヤ２０８はＭＧ（２）１４０Ａの回転軸および減速機１８０に連結される。

エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａが、遊星歯車からなる動力分割機構２００を介して連結されることで、エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａの回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

図３に、図１に示す４つのシリンダの中の１つのシリンダを示す。エンジン１２０は、シリンダブロック１２とシリンダブロック１２の上部に連結されるシリンダヘッド１４とを備えるシリンダ１０と、シリンダ１０内を往復動するピストン２０とを有して構成される。このピストン２０は、エンジン１２０の出力軸であるクランクシャフト２２にコンロッド２４およびクランクアーム２６を連結され、そのコンロッド２４によりピストン２０の往復運動がクランクシャフト２２の回転に置換えられるようになっている。そして、シリンダ１０内においては、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１４の内壁とピストンの頂面とによって混合気を燃焼するための燃焼室３０が区画形成されている。

シリンダヘッド１４には、この燃焼室３０に突出する態様で混合気に点火を行なう点火プラグ４０が配設されている。さらに燃焼室３０には、吸気通路６０および排気通路７０がそれぞれ吸気弁８０および排気弁９０を介して連通されている。吸気通路６０には吸気通路６０と燃焼室３０との連通部分である吸気ポート６２または／および吸気通路６０に燃料を噴射供給する吸気通路噴射用インジェクタ５０が取付けられている。

さらに、エンジン１２０には、アクセルセンサ１００、クランクセンサ１０２、ノックセンサ１０４および車速センサ１０６が設けられている。

アクセルセンサ１００は、図示しないアクセルペダルの近傍に設けられ、その開度（踏み込み量）を検出するセンサであり、この検出された値はエンジンＥＣＵ２８０で適宜にＡ／Ｄ変換された後、エンジンＥＣＵ２８０に取込まれる。なお、アクセルセンサ１００の代わりに、アクセルペダルが踏まれていないアイドル状態であることを、オン状態で示すアイドルスイッチであってもよい。

クランクセンサ１０２は、エンジン１２０のクランクシャフト２２に装着されたロータと、その近傍に配設されてロータの外周に設けられた突起の通過を検出する電磁ピックアップとを備えて構成されるものである。クランクシャフト２２の回転位相（クランク角）、およびエンジン１２０の回転速度を検出するためのセンサである。このクランクセンサ１０２の出力は、エンジンＥＣＵ２８０で適宜に波形が成型された後、クランクシャフト２２の回転速度に応じたパルス信号（ＮＥパルス）として、エンジンＥＣＵ２８０に取込まれる。

車速センサ１０６は、自動変速機の出力軸回転数ＮＯＵＴを検出する。エンジンＥＣＵ２８０は、この出力軸回転数ＮＯＵＴに最終ギヤ比を乗算することにより車速を算出することができる。なお、車速センサ１０６は、直接的に車速を検出するものであっても構わない。

また、吸気通路６０には、上流から順に、エアクリーナ（図示しない）と、エアーフローメータ（図示しない）と、スロットルバルブ６６が設けられている。スロットルバルブ６６は、スロットルモータ６４と、スロットルポジションセンサ６８とが設けられている。

エアクリーナから吸気された空気は、吸気通路６０を通り、エンジン１２０に流通する。吸気通路６０の途中には、スロットルバルブ６６が設けられる。スロットルバルブ６６は、スロットルモータ６４が作動することにより開閉される。このとき、スロットルバルブ６６の開度は、スロットルポジションセンサ６８により検出することが可能となる。エアクリーナとスロットルバルブ６６との間における吸気通路６０には、エアーフローメータが設けられており、吸入された空気量を検出する。エアーフローメータには、吸入された空気量Ｑを表わす吸気量信号をエンジンＥＣＵ２８０に送信する。また、エアーフローメータには温度センサが設けられており、吸入された空気の温度ＴＡを表わす吸気温度信号をエンジンＥＣＵ２８０に送信する。

ノックセンサ１０４は、エンジン１２０のシリンダブロック１２に設けられている。このノックセンサ１０４は、エンジン１２０で発生するノッキングを含む振動を検出するセンサである。このノックセンサ１０４の出力は、その振動の大きさに応じたノック信号としてエンジンＥＣＵ２８０に取込まれる。

エンジンＥＣＵ２８０は、マイクロコンピュータとして機能するＣＰＵ（Central Processing Unit)を始め、Ａ／Ｄ変換器や波形成型回路、さらには各種データや演算結果を一時的に記憶しておくメモリや各種アクチュエータ等を駆動するためのドライバ（駆動回路）を備えている。そして、各センサからの検出信号などから把握される機関運転状態に基づき、点火プラグ４０の点火時期や吸気通路噴射用インジェクタ５０からの燃料噴射についての制御を実行する。

エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０でのノッキングの発生を回避するノックコントロールシステム（ＫＣＳ）として動作する。ここで、ノックコントロールシステムによるノッキング回避について詳しく説明する。

エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０におけるノッキングが発生し得る期間、すなわち各気筒の圧縮上死点付近（圧縮行程）でありかつ点火時期終了後の期間をノック判定期間（ゲート）とし、そのノック判定期間中におけるシリンダブロック１２の振動に対応したノックセンサ１０４からの検出信号からノッキング特有の振動を見分ける。より詳しくは、ノック判定期間中、ノックセンサ１０４からの出力ピーク値が判定基準値を超えた回数を数え、その回数が所定値以上になったとき、ノッキング特有の振動が発生している旨判断する。そして、この判断に基づき、ノッキングを検出することとなる。

上記のようにして、ノッキングが検出されると、エンジンＥＣＵ２８０は、点火時期を遅角補正して（基本点火時期にＫＣＳ補正量を加算して点火時期を遅角するように補正して）ノッキングの回避を図る。具体的には、点火時期の遅角量をノッキング検出毎に増加させ、ノッキングが検出されないときにはこの遅角量を減少させることにより点火時期を進角側に制御する。もちろん、ノッキングが検出されないときには、点火時期を、基本点火時期＋ＫＣＳ補正量（このＫＣＳ補正量は、基本進角量＋補正進角量）として、この進角量を増加させることにより点火時期を進角側に制御することと同じである。

こうした点火時期の制御により、点火時期がノッキング限界へと調整され、ノッキングを回避しつつエンジン１２０の出力は可能な限り高められる。なお、点火時期の遅角量については、高い頻度でのノッキング発生時などに点火時期が過度に遅角されないよう、予め設定されたガード値で遅角量が上限ガードされることとなる。同様に、点火時期が過度に進角されないよう、予め設定されたガード値で進角量も上限ガードされることとなる。

本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０が作動しているときであって、アクセルオフ（アイドルオン）でモータジェネレータ１４０を発電機として作動させて、走行用バッテリ２２０を充電している場合であっても、ＫＣＳにより、点火時期を制御している。このような場合には、上述した補正進角量を用いて、アイドル状態を安定化させるべく点火時期を進角させるように、点火時期が制御される。このため、アイドル状態であって、エンジン１２０の回転力でモータジェネレータ１４０を作動させる微小負荷運転状態においては、ＫＣＳにより点火時期は進角側に制御されて、場合によっては、ＫＣＳフィードバック値（または点火時期自体）が上限ガード値に張り付いている可能性がある。

このような場合に、ハイブリッド車両の運転者がアクセルペダルを大きく踏み込むと（車両を急加速させると）、エンジンの負荷が急激に増加するが、ＫＣＳフィードバック値が低下するまでに時間がかかり（フィードバック制御による遅れ）、最終的に算出される点火時期が遅角側に制御されるまでに遅延が生じる。このため、エンジンＥＣＵ２８０は、このようなアイドル時であって微小負荷であることを検出すると、強制的に、過度に進角側に変更されたＫＣＳフィードバック値を、たとえばＫＣＳフィードバック値の中央値以下に変更してしまう。

図４を参照して、エンジンＥＣＵ２８０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ＫＣＳフィードバック制御実行条件が成立しているか否かを判断する。この判断は、エンジンＥＣＵ２８０に入力された信号およびその信号を用いて処理した結果に基づいて行なわれる。ＫＣＳフィードバック制御実行条件が成立していると判断されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、アクセルペダルの開度を検出する。このとき、エンジンＥＣＵ２８０は、アクセルセンサ１００から入力された信号に基づいて、アクセルペダルの開度を検出する。なお、アクセルペダルが踏まれていない状態（アクセルペダル開度が０の状態）を示すアイドルスイッチの状態（アクセルペダルが踏まれていない状態でアイドルスイッチがオンであって、以下、このような状態をアイドルオンの状態と記載する場合がある）を検出するようにしてもよい。

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、モータジェネレータ１４０への発電指令状態を検出する。モータジェネレータ１４０へ発電指令が出力されていると、エンジン１２０が発電負荷状態（発電負荷運転中の状態であって、以下、このような状態を発電指令オンの状態と記載する場合がある）であることを検出できる。このとき、エンジンＥＣＵ２８０は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０を経由してＭＧ＿ＥＣＵ３００から入力されたインバータ２４０や昇圧コンバータ２４２への指令信号を受信して、これらの指令信号に基づいて、モータジェネレータ１４０への発電指令状態を検出する。なお、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０やＭＧ＿ＥＣＵ３００から、モータジェネレータ１４０への発電指令状態を示す信号を受信しても構わない。

Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、検出されたアクセル開度が０であるか否か、すなわち、アイドルオンの状態であるか否かを判断する。アクセル開度が０であってアイドルオンの状態であると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ５００へ移される。もしそうでないと（Ｓ４００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、負荷運転中であるか否か、すなわち、発電指令オンの状態であるか否かを判断する。負荷運転中であって発電指令オンの状態であると（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ６００へ移される。もしそうでないと（Ｓ５００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ６００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジンＥＣＵ２８０で演算しているＫＣＳフィードバック補正量ｅａｋｃｓ（ここでは進角量となり、上限ガード値まで張り付いていることもある）を検出する。なお、ＫＣＳの制御プログラムは、この図４で示されるフローチャートのプログラムと並行して実行されているものとする。

Ｓ７００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ＫＣＳフィードバック補正量ｅａｋｃｓがしきい値よりも大きいか否かを判断する。このしきい値は、たとえば、ＫＣＳフィードバック値の中央値（すなわち、進角側の上限ガード値の半分）に設定される。なお、このしきい値は、点火時期が進角側の上限ガード値と遅角側の上限ガード値との中央値になるときのＫＣＳフィードバック補正量や、点火時期が基本点火時期になるときのＫＣＳフィードバック補正量であってもよい。ＫＣＳフィードバック補正量ｅａｋｃｓがしきい値よりも大きいと（Ｓ７００にてＹＥＳ）、処理はＳ８００へ移される。もしそうでないと（Ｓ８００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ８００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ＫＣＳフィードバック補正量ｅａｋｃｓに、予め設定しておいた定数ＡＫＣＳＩを代入する。この定数ＡＫＣＳＩは、少なくともしきい値以下である。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ２８０により制御されるエンジン１２０を搭載したハイブリッド車両において、エンジン１２０がアイドル状態でモータジェネレータ１４０を作動させて発電中に、エンジン１２０がアイドル状態でなくなった（車両が発進した）場合に、ノッキングを回避する動作を説明する。

エンジン１２０が作動している場合においては、通常の状態であれば、ノッキングを検出するとノッキングが発生しなくなるまで一定角度ずつ点火時期を遅角させて、ノッキングを検出しなくなるとノッキングが発生するまで一定角度ずつ点火時期を進角させるＫＣＳフィードバック制御の実行条件が成立しており（Ｓ１００）、ＫＣＳによりエンジン１２０でノッキングが発生することが回避される。

アクセルペダル開度が検出され（Ｓ２００）、モータジェネレータ１４０への発電指令状態が検出される。アクセルオフのアイドルオン状態であって発電負荷運転中の発電指令がオン状態であるときには（Ｓ４００にてＹＥＳかつＳ５００にてＹＥＳ）、エンジン１２０でモータジェネレータ１４０を作動させて発電しているので、エンジン１２０の負荷は存在するがその負荷量は微小な状態である。すなわち、エンジン１２０の負荷はモータジェネレータ１４０のみであって微小な負荷でありエンジン１２０の回転数も低く、アイドル状態の安定化のためにエンジン１２０の点火時期は進角されることになる。したがって、ＫＣＳフィードバック補正量ｅａｋｃｓは、進角側の上限ガード近傍であると想定される。

ＫＣＳフィードバック補正量ｅａｋｃｓが検出され（Ｓ６００）、ＫＣＳフィードバック補正量ｅａｋｃｓが進角側の上限ガード値近傍の値であってしきい値より大きいので（Ｓ７００にてＹＥＳ）、進角側の上限ガード値から十分に小さくした定数ＡＫＣＳＩがＫＣＳフィードバック補正量ｅａｋｃｓに代入される。

このため、この後に、このハイブリッド車両の運転者によりアクセルペダルが踏み込まれてアイドルオフの状態になった場合であっても、ＫＣＳフィードバック補正量はさほど進角側の値ではない。そのため、ノッキングを検出すると、速やかに最終的な点火時期が遅角されて、ノッキングを回避できる。

以上のようにして、エンジンとエンジンで作動されてジェネレータとを搭載したハイブリッド車両において、エンジンがアイドル状態であってＫＣＳにより点火時期が進角される状況下において、エンジンに走行負荷が発生しても、ＫＣＳフィードバック補正量の進角側補正量を制限しているので、最終的な点火時期を早期に遅角させることができノッキングの発生を回避できる。

なお、上述した実施の形態においては、Ｓ４００にてＹＥＳかつＳ５００にてＹＥＳの場合にＫＣＳフィードバック補正量ｅａｋｃｓに定数値ＡＫＣＳＩを代入してＫＣＳフィードバック補正量が進角側の値になること（進角側の上限ガード値に張り付くこと）を回避した。しかしながら、本発明はこのような処理に限定されない。たとえば、Ｓ４００にてＹＥＳかつＳ５００にてＹＥＳの場合には、点火時期を進角側へ制御すること自体を中止するようにしてもよいし、ＫＣＳフィードバック補正量の進角側中央値を越えて点火時期を進角側へ制御することを禁止するようにしてもよい。すなわち、本発明は、Ｓ４００にてＹＥＳかつＳ５００にてＹＥＳの場合におけるＫＣＳによる点火時期の進角側への補正を制限する処理についての全ての態様を含むものである。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置を含む、ハイブリッド車両の制御ブロック図である。 図１の動力分割機構を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵにより制御されるエンジンの構成を示す図である。 本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ シリンダ、１２ シリンダブロック、１４ シリンダヘッド、２０ ピストン、２２ クランクシャフト、２４ コンロッド、２６ クランクアーム、３０ 燃焼室、４０ 点火プラグ、５０ 吸気通路噴射用インジェクタ、６０ 吸気通路、６２ 吸気ポート、６４ スロットルモータ、７０ 排気通路、８０ 吸気弁、９０ 排気弁、１００ アクセルセンサ、１０２ クランクセンサ、１０４ ノックセンサ、１０６ 車速センサ、１２０ エンジン、１４０ モータジェネレータ、１６０ 駆動輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２２０ 走行用バッテリ、２４０ インバータ、２４２ 昇圧コンバータ、２６０ バッテリＥＣＵ、２８０ エンジンＥＣＵ、３００ ＭＧ＿ＥＣＵ、３２０ ＨＶ＿ＥＣＵ。

Claims (5)

1. エンジンと、蓄電機構から供給された電力により作動する回転電機とを車両の走行源とするとともに、前記エンジンまたは駆動輪により前記回転電機が作動されて発電された電力が前記蓄電機構に充電されるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記エンジンにノッキングが発生しないように点火時期を制御するノックコントロール機構と、
   前記エンジンにより前記回転電機が作動されて発電されているか否かを判定するための判定手段と、
   前記ハイブリッド車両のアクセルペダルの状態を検出するための検出手段と、
   前記アクセルペダルが踏まれていない状態であって、かつ、前記エンジンにより前記回転電機が作動されて発電されている状態であるときには、前記ノックコントロール機構により点火時期が進角側に変更されることを回避するように、前記ノックコントロール機構を制御するための制御手段とを含む、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記ノックコントロール機構の動作を制限することにより、前記点火時期が進角側に変更されることを回避するための手段を含む、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記アクセルペダルが踏まれた場合において前記点火時期を速やかに遅角させることができるように、前記ノックコントロール機構の動作を制限するための手段を含む、請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記ノックコントロール機構における点火時期補正量を制限することにより、前記点火時期が進角側に変更されることを回避するための手段を含む、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記制御手段は、前記アクセルペダルが踏まれた場合において前記点火時期を速やかに遅角させることができるように、前記ノックコントロール機構における点火時期補正量を制限するための手段を含む、請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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