JP5760858B2

JP5760858B2 - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP5760858B2
Application number: JP2011186216A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　孝; 孝鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: JP2013047486A

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

自動車等の車両に搭載される内燃機関では、その吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を調整することにより、同通路を通過して燃焼室に吸入される空気の量（吸入空気量）が調整され、ひいては内燃機関の燃焼室内での空気と燃料とからなる混合気の量も調整される。そして、このように燃焼室内の混合気の量が調整されることにより、内燃機関の出力が調整される。従って、内燃機関では、同機関に対する要求出力に応じたスロットルバルブの開度調整を通じて同機関の吸入空気量が調整され、それによって上記要求出力に対応した機関出力を得るようにしている。

また、内燃機関においては、吸気通路に設けられた上記スロットルバルブを可能な限り開き側に制御することが、同機関のポンピングロスを低減して燃費を改善するうえで好ましい。こうしたポンピングロスの低減による内燃機関の燃費改善を意図して、内燃機関の排気を吸気通路に再循環させるＥＧＲ機構を同機関に設けることが知られている。

ＥＧＲ機構は、内燃機関の吸気通路に再循環させる同機関の排気の量（ＥＧＲ量）を調整するためのＥＧＲバルブを備えている。ここで、ＥＧＲバルブを開き側に制御して内燃機関でのＥＧＲ量を多くすると、要求出力に対応した機関出力が得られる内燃機関の吸入空気量を確保するためには、スロットルバルブをより開き側に制御することが必要になる。こうしたスロットルバルブの開度制御を行うことで同バルブの開度がより開き側の値となり、内燃機関のポンピングロスが低減して同機関の燃費が改善される。

ところで、こうしたＥＧＲ機構を備えた内燃機関においては、同機関に対する要求出力が減少すると、同機関の吸入空気量及びＥＧＲ量を減少させるべくスロットルバルブ及びＥＧＲバルブが閉じ側に制御される。このとき、スロットルバルブとＥＧＲバルブとの構造上の違いから、吸入空気量の減少に対しＥＧＲ量の減少に応答遅れが生じる。そして、このようにＥＧＲ量の減少に応答遅れが生じると、ＥＧＲ量に対し内燃機関の吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して、燃焼室内での混合気の燃焼時に同燃焼室内に存在する排気の量が多くなり過ぎ、その排気が燃焼室内での混合気の燃焼に悪影響を及ぼすようになる。

こうした問題に対処するため、特許文献１に示すように、内燃機関に対する要求出力の減少に基づき同機関の吸入空気量及びＥＧＲ量を減少させる際、そのＥＧＲ量の減少の応答遅れに対応して上記吸入空気量を減少させるべくスロットルバルブを緩やかに閉じ側に変化させる徐変処理を行うことが提案されている。この徐変処理を行うことにより、ＥＧＲ量の減少に応答遅れが生じたとしても、そのときのＥＧＲ量に対し内燃機関の吸入空気量が少なくなり過ぎることは抑制され、ひいては同吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して燃焼室内での混合気の燃焼時に同燃焼室内に存在する排気の量が多くなり過ぎることも抑制される。このため、燃焼室内での混合気の燃焼時に同燃焼室内に存在する排気が上記混合気の燃焼に悪影響を及ぼすことは抑制される。

なお、上述した徐変処理を行うことにより、内燃機関の吸入空気量が要求出力に対応した機関出力を得るための値に対して過剰になり、そうした吸入空気量の過剰に起因して機関出力が過多になる。特許文献１では、上記過多状態の機関出力が車輪に伝達されることを同機関での発電機の駆動を通じて抑制する一方、上記発電機の駆動による発電を通じてバッテリの充電を行うことで無駄なエネルギ消費を抑えるようにしている。

特開２０１０−１４０４１公報（段落［００２７］〜［００２９］、［００３８］〜［００４０］）

上述した特許文献１の技術を用いることにより、内燃機関に対する要求出力の減少に基づき同機関の吸入空気量及びＥＧＲ量を減少させる際、そのＥＧＲ量の減少の応答遅れに起因して燃焼室内での混合気の燃焼に悪影響が生じることを上記徐変処理の実行を通じて抑制することができるようにはなる。更に、上記徐変処理の実行に伴い内燃機関の吸入空気量が過剰になって機関出力が過多になる際、その過多状態となった機関出力が車輪に伝達されることを内燃機関での発電機の駆動によって抑制できるようにもなる。

ただし、上記徐変処理の実行前にバッテリの充電量が既に多くなっている場合、徐変処理の実行時に内燃機関の吸入空気量の過剰に起因して過多状態となった機関出力の車輪への伝達を抑制すべく同機関での発電機の駆動を行う際、その発電機の駆動による発電を通じて充電されるバッテリの過充電をまねくおそれがある。また、上記徐変処理を実行するに当たり内燃機関に対する要求出力の減少量が大きい場合には、徐変処理の実行時に内燃機関の吸入空気量の過剰に起因して過多状態となった機関出力の車輪への伝達を抑制すべく同機関での発電機の駆動を行う際、その発電機の駆動による発電量が多くなる。このため、上記発電機による発電を通じて充電されるバッテリの過充電を招くおそれがある。

従って、バッテリの充電量が多くなっている場合や内燃機関に対する要求出力の減少量が大きい場合には、徐変処理の実行時に内燃機関での発電機の駆動を行うことができず、その発電機の駆動による発電を通じてのバッテリ充電もできなくなることから、車両において無駄なエネルギ消費が生じることは避けられない。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関に対する要求出力の減少に基づき同機関の吸入空気量及びＥＧＲ量を減少させる際、そのＥＧＲ量の減少の応答遅れによる燃焼室内での混合気の燃焼悪化を抑制しつつ、無駄なエネルギ消費が生じることを抑制できる車両の制御装置を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、車両に搭載された内燃機関に対する要求出力の減少に基づき、同機関のスロットルバルブ及びＥＧＲバルブを閉じ側に制御して同機関の吸入空気量及びＥＧＲ量を減少させる際、そのＥＧＲ量の減少の応答遅れに対応して上記吸入空気量を減少させるべく徐変処理が実行される。この徐変処理では、上記ＥＧＲ量の減少の応答遅れに対応して吸入空気量が減少するように、スロットルバルブの閉じ側への変化が緩やかに行われる。なお、こうした徐変処理の実行に伴い内燃機関の吸入空気量が要求出力に対応した機関出力を得るための値に対して過剰にはなるものの、同吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪への伝達は、同機関での発電機の駆動を通じて抑制される。更に、上記発電機の駆動によって発電が行われると、その発電を通じてバッテリが充電されるため、上記機関出力の過多状態による無駄なエネルギ消費が生じることは抑制される。

ただし、上記徐変処理の実行前にバッテリの充電量が既に多くなっている場合や、上記徐変処理を実行するに当たり内燃機関に対する要求出力の減少量が大きい場合には、徐変処理の実行時に次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、徐変処理の実行時に内燃機関の吸入空気量の過剰に起因して過多状態となった機関出力の車輪への伝達を抑制すべく同機関での発電機の駆動を行う際、その発電機の駆動による発電を通じて充電されるバッテリの過充電が生じるおそれがある。こうしたバッテリの過充電を抑制するため、上述した状況のもとでは徐変処理の実行時に内燃機関での発電機の駆動を行わないようにすることが考えられるが、その場合には発電機の駆動による発電を通じてのバッテリ充電が行われないため、車両において上記機関出力の過多状態による無駄なエネルギ消費が生じる。

この点、請求項１記載の発明では、内燃機関に対する要求出力が減少するとき、その要求出力の減少量が判定値以上であること、言い換えれば同減少量が大きいことに基づき、上記徐変処理に代えて、吸入空気量の減少が徐変処理による減少よりも急速に行われるようスロットルバルブを閉じ側に変化させる急変処理が実行される。また、内燃機関に対する要求出力が減少するとき、バッテリの充電量が判定レベル以上である場合、言い換えれば同充電量が多い場合にも、そのことに基づき徐変処理に代えて上記急変処理が実行される。

こうした急変処理では、上述したように吸入空気量の減少が徐変処理による減少よりも急速に行われるものの、ＥＧＲ量の減少に応答遅れが生じているときの同ＥＧＲ量に対し過度に吸入空気量が少なくなることがないようスロットルバルブを制御することが可能である。このようにスロットルバルブを制御することで、吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して燃焼室内での混合気の燃焼時に同燃焼室内に存在する排気の量が多くなり過ぎることが抑制される。これにより、燃焼室内での混合気の燃焼時に同燃焼室内に存在する排気が上記混合気の燃焼に悪影響を及ぼすことは抑制される。

また、上記急変処理では、上述したように吸入空気量の減少が徐変処理による減少よりも急速に行われるため、急変処理の実行時には内燃機関の吸入空気量が同機関に対する要求出力に対応した機関出力を得るための値に対し過剰になることは抑制される。その結果、内燃機関の吸入空気量の過剰度合いが小さく抑えられることから、同吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪への伝達を抑制すべく同機関での発電機の駆動を行ったとき、その駆動による発電量を少なく抑えることができ、ひいては上記発電機の発電を通じて充電されるバッテリの過充電を抑制することができる。この場合には、バッテリの過充電を抑制しながら同バッテリの充電を行うことができるため、その充電を行えないことによる車両での無駄なエネルギ消費、すなわち機関出力の過多状態による無駄なエネルギ消費が抑制される。

以上により、内燃機関に対する要求出力の減少に基づき同機関の吸入空気量及びＥＧＲ量を減少させる際、そのＥＧＲ量の減少の応答遅れによる燃焼室内での混合気の燃焼悪化を抑制しつつ、無駄なエネルギ消費が生じることを抑制できる。

なお、上記急変処理におけるスロットルバルブの制御では、請求項２記載の発明のように、スロットルバルブを一時的に開き側に変化させ、その後に閉じ側に急変させるようにすることが好ましい。この場合、上記スロットルバルブの制御における同バルブの一時的な開き側への変化により、内燃機関の吸入空気量が少なくなり過ぎることが抑制される。更に、内燃機関の吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して、燃焼室内での混合気の燃焼時に同燃焼室内に存在する排気の量が多くなり過ぎることも抑制される。その結果、燃焼室内での混合気の燃焼時に同燃焼室内に存在する排気が上記混合気の燃焼に悪影響を及ぼすことが抑制される。また、上記スロットルバルブの制御では、同バルブの急速な閉じ側への変化により、内燃機関の吸入空気量が同機関に対する要求出力に対応した機関出力を得るための値に対し過剰になることは抑制される。その結果、内燃機関の吸入空気量の過剰度合いが小さく抑えられることから、同吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪への伝達を抑制すべく同機関での発電機の駆動を行ったとき、その駆動による発電量を少なく抑えることができる。このため、バッテリの過充電を抑制しながら同バッテリの充電を行うことができ、その充電を行えない場合における車両での機関出力の過多による無駄なエネルギ消費が抑制される。

請求項３記載の発明によれば、徐変処理の実行に伴い内燃機関の吸入空気量が要求出力に対応した機関出力を得るための値に対して過剰になる際、同吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪への伝達が同機関での発電機の駆動を通じて抑制される。このとき、バッテリの充電量が判定レベル未満である状況下であれば、上記発電機の発電量が多くなるよう同発電機が制御される。これにより、内燃機関での発電機の駆動を行う際の駆動抵抗が大きくなることから、上記機関出力の過多状態に伴う機関回転速度の急上昇を効果的に抑制することができ、ひいては機関回転速度の急上昇による車両のドライバビリティ低下を抑制することができる。また、バッテリの充電量が判定レベル未満である状況のもと、上記のように発電機の発電量が多くされることから、バッテリの充電を効果的に行うこともできる。

本実施形態の制御装置が適用されるハイブリッド車両の構成を示す概略図。同車両に搭載される内燃機関の構造を示す略図。上記制御装置の電気的構成を示すブロック図。（ａ）〜（ｆ）は、徐変処理と急変処理とでの機関回転速度、ＥＧＲ率、機関出力、スロットル開度、ＥＧＲバルブ開度、及び空気負荷率の推移の違いを示すタイムチャート。ハイブリッド車両の減速時におけるスロットルバルブの制御手順を示すフローチャート。ハイブリッド車両の減速時における第１モータジェネレータでの発電の制御手順を示すフローチャート。

以下、本発明を内燃機関とモータとを原動機として搭載するハイブリッド車両の制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示すハイブリッド車両において、内燃機関１から出力された動力は、遊星歯車等からなる動力分割ギヤ機構２により、同車両の駆動軸３に対しカウンタギヤ１２及びファイナルギヤ１３を介して伝達される動力と、第１モータジェネレータ４に伝達される動力とに分割される。また、ハイブリッド車両の駆動軸３には、第２モータジェネレータ５から出力される動力が、遊星歯車等からなるリダクションギヤ機構１４、上記カウンタギヤ１２、及び上記ファイナルギヤ１３を介して伝達される。そして、駆動軸３への動力の伝達により同駆動軸３に繋がる車輪１１が回転すると、ハイブリッド車両が走行するようになる。

上記第１モータジェネレータ４は、主に発電機として機能するが、内燃機関１の始動時などハイブリッド車両の運転状態によってはモータとしても機能する。また、上記第２モータジェネレータ５は、主にモータとして機能するが、ハイブリッド車両の減速時など同車両の運転状態によっては発電機としても機能する。そして、ハイブリッド車両には、バッテリ６と第１及び第２モータジェネレータ４，５との間での電力の入出力を制御するインバータ７が設けられている。このインバータ７は、例えば、主に発電機として機能する第１モータジェネレータ４での発電により得られる電力をバッテリ６に供給して同バッテリ６の充電を行うとともに、主にモータとして機能する第２モータジェネレータ５に対しバッテリ６からの電力供給を行う。

次に、内燃機関１の詳細な構造について図２を参照して説明する。
図２に示される内燃機関１においては、その燃焼室２２に吸気通路２３及び排気通路２８が接続されている。そして、内燃機関１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２９が設けられた吸気通路２３を介して燃焼室２２に空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁２４から吸気通路２３内に燃料が噴射供給されることにより、燃焼室２２内に空気と燃料とからなる混合気が充填される。この混合気に対し点火プラグ２５による点火が行われると、同混合気が燃焼してピストン２６が往復移動し、内燃機関１の出力軸であるクランクシャフト２７が回転する。こうしたクランクシャフト２７の回転は、図１に示す上述した動力分割ギヤ機構２等を介して車輪１１に伝達される。一方、燃焼室２２内での燃焼後の混合気は、排気として同燃焼室２２から排気通路２８に送り出される。

また、図２の内燃機関１には、同機関１の燃費改善等を図るべく、排気通路２８内の排気の一部を吸気通路２３に再循環（ＥＧＲ）させるＥＧＲ機構が設けられている。このＥＧＲ機構は、排気通路２８と吸気通路２３におけるスロットルバルブ２９の下流側の部分とを繋ぐように設けられたＥＧＲ通路１８と、そのＥＧＲ通路１８のガス流通面積を可変とすべく開度調整されて同通路１８を介して排気通路２８から吸気通路２３に戻される排気の量（ＥＧＲ量）を調整するＥＧＲバルブ１７とを備えている。そして、ＥＧＲ機構により内燃機関１の排気の一部を吸気通路２３に還流させることで、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に上記排気が存在するようになる。

ＥＧＲの実行により、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に排気が存在するようになると、スロットルバルブ２９の開度一定の条件のもとでは、内燃機関１の１サイクル当たりにおける燃焼室２２内への吸入空気量が減少する。このため、ＥＧＲの実行時には、内燃機関１の出力をＥＧＲの非実行時と同等に保つべくスロットルバルブ２９がＥＧＲの非実行時よりも開き側に調整され、その分だけ内燃機関１のポンピングロスが低減することから、同機関１の燃費改善が図られるようになる。

次に、ハイブリッド車両の制御装置の電気的構成について図３を参照して説明する。
ハイブリッド車両の制御装置は、同車両に搭載された各種機器の制御を行う電子制御装置１５を備えている。この電子制御装置１５には、上記制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等が設けられている。

電子制御装置１５の入力ポートには、以下に示す各種センサが接続されている。
・ハイブリッド車両の車速を検出する車速センサ１０。
・スロットルバルブ２９の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ３０。

・同車両の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダルの操作量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ３１。
・吸気通路２３を通じて燃焼室２２に吸入される空気の量を検出するエアフローメータ３２。

・クランクシャフト２７の回転に対応する信号を出力し、機関回転速度の算出等に用いられるクランクポジションセンサ３４。
また、電子制御装置１５の出力ポートには、第１モータジェネレータ４の駆動回路、第２モータジェネレータ５の駆動回路、インバータ７の駆動回路、ＥＧＲバルブ１７の駆動回路、燃料噴射弁２４の駆動回路、点火プラグ２５の駆動回路、及びスロットルバルブ２９の駆動回路等が接続されている。

電子制御装置１５は、車速及びアクセル操作量といった運転状態に基づきハイブリッド車両で要求される走行パワーを求め、その求められた走行パワーが得られるよう内燃機関１や第２モータジェネレータ５を制御する。なお、内燃機関１を制御するに当たり、電子制御装置１５は、上記要求される走行パワーに基づいて同機関１に対する要求出力を求めるとともに、上記各種センサから入力した検出信号に基づき機関回転速度や機関負荷といったエンジン運転状態を把握する。電子制御装置１５は、機関負荷や機関回転速度といった機関運転状態、及び、内燃機関１に対する要求出力に応じて、同機関１の制御に関係する上記出力ポートに接続された各種駆動回路に対し指令信号を出力する。こうして内燃機関１の各種制御、すなわち内燃機関１のＥＧＲ制御、燃料噴射制御、点火時期制御、及びスロットル開度制御等が電子制御装置１５を通じて実施される。

内燃機関１が駆動された状態でのハイブリッド車両の減速時など、同機関１に対する要求出力が減少すると、それに対応して機関出力を減少させるべく、スロットルバルブ２９及びＥＧＲバルブ１７が閉じ側に制御される。このようにスロットルバルブ２９及びＥＧＲバルブ１７が閉じ側に制御されることで、内燃機関１において吸気通路２３を通過して燃焼室２２に吸入される空気の量（吸入空気量）、及び、排気通路２８から吸気通路２３に戻される排気の量（ＥＧＲ量）が減少される。そして、内燃機関１の吸入空気量が減少されると、それに合わせて燃料噴射弁２４からの燃料噴射量も減少され、ひいては内燃機関１の燃焼室２２内での空気と燃料とからなる混合気の量が減少される。このように燃焼室２２内の混合気の量を減少させることにより、内燃機関１に対する上記要求出力の減少に合わせて機関出力を減少させることが可能になる。

ところで、内燃機関１の要求出力の減少に応じてスロットルバルブ２９及びＥＧＲバルブ１７を閉じ側に制御する際、それらスロットルバルブ２９とＥＧＲバルブ１７との構造上の違いから、吸入空気量の減少に対しＥＧＲ量の減少に応答遅れが生じる。そして、このようにＥＧＲ量の減少に応答遅れが生じると、ＥＧＲ量に対し内燃機関１の吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気の量が多くなり過ぎ、その排気が燃焼室２２内での混合気の燃焼に悪影響を及ぼすようになる。

このため、内燃機関１に対する要求出力の減少に基づき同機関１の吸入空気量及びＥＧＲ量を減少させる際、そのＥＧＲ量の減少の応答遅れに対応して上記吸入空気量を減少させるべくスロットルバルブ２９を緩やかに閉じ側に変化させる徐変処理が行われる。この徐変処理を行うことにより、ＥＧＲ量の減少に応答遅れが生じたとしても、そのときのＥＧＲ量に対し内燃機関１の吸入空気量が少なくなり過ぎることは抑制され、ひいては同吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気の量が多くなり過ぎることも抑制される。このため、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気が上記混合気の燃焼に悪影響を及ぼすことは抑制される。

ここで、上記徐変処理の詳細について、図４のタイムチャートを参照して説明する。
内燃機関１の要求出力の減少に応じてスロットルバルブ２９及びＥＧＲバルブ１７を閉じ側に制御する際には、上記要求出力の減少に伴いＥＧＲバルブ１７が閉じ側に制御されることにより、ＥＧＲバルブ１７の開度が例えば図４（ｅ）のタイミングＴ１以降の実線で示すように減少される。その際、徐変処理を通じて、内燃機関１におけるＥＧＲ量の減少の応答遅れに対応して同機関１の吸入空気量が減少するようスロットルバルブ２９が緩やかに閉じ側に変化される。このときには、例えば図４（ｄ）に実線で示すようにスロットル開度が徐々に減少側に制御される。こうした徐変処理の実行により、内燃機関１の空気負荷率が図４（ｆ）に実線で示すように変化するとともに、同機関１のＥＧＲ率が図４（ｂ）に実線で示すように変化する。なお、上記空気負荷率とは、内燃機関１の１サイクル当たりに燃焼室２２内に吸入される空気の量に対応したパラメータであり、内燃機関１の全負荷状態のときの上記空気の量を基準とした現在の同空気の量の割合を示している。また、上記ＥＧＲ率は、内燃機関１の燃焼室２２に吸入されるガス全体に対するＥＧＲにより燃焼室２２に吸入される排気の割合を示している。

上記徐変処理の実行を通じて空気負荷率及びＥＧＲ率が図４（ｆ）及び（ｂ）に実線で示すように変化した場合、ＥＧＲ量の減少に応答遅れが生じたときに同ＥＧＲ量に対し内燃機関１の吸入空気量が少なくなり過ぎることは抑制される。これにより、吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気の量が多くなり過ぎることも抑制される。従って、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気が上記混合気の燃焼に悪影響を及ぼすことは抑制される。ただし、上記徐変処理を行うことにより、内燃機関１の吸入空気量が要求出力に対応した機関出力を得るための値に対して過剰になる。このときの機関出力及び機関回転速度の推移をそれぞれ図４（ｃ）及び（ａ）に実線で示す。内燃機関１の上記出力過多が生じたとき、その過多状態となる機関出力の車輪１１への伝達を抑制するため、第１モータジェネレータ４を発電機として機能させつつ、その第１モータジェネレータ４を内燃機関１によって駆動することが行われる。これにより、上記吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪１１への伝達を抑制することができる。また、上記第１モータジェネレータ４の発電機としての駆動による発電を通じてバッテリ６の充電が行われるため、ハイブリッド車両において上記機関出力の過多状態による無駄なエネルギ消費を抑制することができる。

しかし、上記徐変処理の実行前にバッテリ６の充電量が既に多くなっている場合や、上記徐変処理を実行するに当たり内燃機関１に対する要求出力の減少量が大きい場合には、徐変処理の実行時に次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、徐変処理の実行時に内燃機関１の吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪１１への伝達を抑制すべく同機関１での第１モータジェネレータ４の駆動を行う際、その第１モータジェネレータ４の駆動による発電を通じて充電されるバッテリ６の過充電が生じるおそれがある。この過充電を抑制するため、上述した状況のもとでは徐変処理の実行時に内燃機関１での第１モータジェネレータ４の駆動を行わないようにすることが考えられるが、その場合には第１モータジェネレータ４の駆動による発電を通じてのバッテリ６の充電が行われないため、車両において機関出力の過多状態による無駄なエネルギ消費が生じる。

こうした問題に対処するため、本実施形態では、内燃機関１に対する要求出力が減少するとき、その要求出力の減少量が判定値以上であること、もしくはバッテリ６の充電量が判定レベル以上であることに基づき、上記徐変処理に代えて、次のような急変処理が実行される。この急変処理では、内燃機関１の吸入空気量の減少が上記徐変処理による減少よりも急速に行われるようスロットルバルブ２９が閉じ側に変化される。こうした急変処理では、上述したように吸入空気量の減少が徐変処理による減少よりも急速に行われるものの、ＥＧＲ量の減少に応答遅れが生じているときの同ＥＧＲ量に対し過度に吸入空気量が少なくなることがないようスロットルバルブ２９を制御することが可能である。このようにスロットルバルブ２９を制御することで、吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気の量が多くなり過ぎることが抑制される。これにより、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気が上記混合気の燃焼に悪影響を及ぼすことは抑制される。

また、上記急変処理では、上述したように吸入空気量の減少が徐変処理による減少よりも急速に行われるため、急変処理の実行時には内燃機関１の吸入空気量が同機関１に対する要求出力に対応した機関出力を得るための値に対し過剰になることは抑制される。その結果、内燃機関１の吸入空気量の過剰度合いが小さく抑えられることから、同吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪１１への伝達を抑制すべく同機関１での第１モータジェネレータ４の駆動を行ったとき、その駆動による発電量を少なく抑えることができる。その結果、上記第１モータジェネレータ４の駆動に伴う発電を通じて充電されるバッテリ６の過充電を抑制することができる。この場合には、バッテリ６の過充電を抑制しながら同バッテリ６の充電を行うことができるため、その充電を行えないことによるハイブリッド車両での無駄なエネルギ消費、すなわち機関出力の過多状態による無駄なエネルギ消費が生じることは抑制される。

ここで、上記急変処理の詳細について、図４のタイムチャートを参照して説明する。
内燃機関１の要求出力の減少に応じてＥＧＲバルブ１７の開度が図４（ｅ）のタイミングＴ１以降の実線で示すように減少される際に上記急変処理が行われると、同処理でのスロットルバルブ２９の制御が行われる。具体的には、スロットルバルブ２９を一時的に開き側に変化させ、その後に閉じ側に急変させるように同バルブ２９が制御される。こうしたスロットルバルブ２９の制御により、スロットル開度が図４（ｄ）に破線で示すように変化する。

この場合、上記スロットルバルブ２９の制御における同バルブ２９の一時的な開き側への変化により、内燃機関１の吸入空気量が少なくなり過ぎることが抑制される。更に、内燃機関１の吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気の量が多くなり過ぎることも抑制される。その結果、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気が上記混合気の燃焼に悪影響を及ぼすことが抑制される。ちなみに、上記スロットルバルブ２９の制御が行われるとき、内燃機関１における空気負荷率及びＥＧＲ率はそれぞれ例えば図４（ｆ）及び（ｂ）に破線で示すように変化する。

また、上記スロットルバルブ２９の制御では、同バルブ２９の急速な閉じ側への変化により、内燃機関１の吸入空気量が同機関１に対する要求出力に対応した機関出力を得るための値に対し過剰になることは抑制される。その結果、内燃機関１の吸入空気量の過剰度合いが小さく抑えられることから、同吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪１１への伝達を抑制すべく同機関１での第１モータジェネレータ４の駆動を行ったとき、その駆動による発電量を少なく抑えることができる。このため、バッテリ６の過充電を抑制しながら同バッテリ６の充電を行うことができ、その充電を行えない場合における車両での無駄なエネルギ消費が抑制される。ちなみに、このときの機関出力及び機関回転速度はそれぞれ例えば図４（ｃ）及び（ａ）に破線で示すように変化する。

次に、ハイブリッド車両の減速時など内燃機関１に対する要求出力が減少するときに行われるスロットルバルブ２９の制御について、減速時スロットルバルブ制御ルーチンを示す図５のフローチャートを参照して説明する。この減速時スロットルバルブ制御ルーチンは、電子制御装置１５を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まず、内燃機関１の駆動により走行しているハイブリッド車両が減速中であるか否かの判断（Ｓ１０１）、言い換えれば内燃機関１に対する要求出力が減少しているか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、内燃機関１に対する要求出力の減少量が判定値以上であるか否かの判断（Ｓ１０２）、バッテリ６の充電量が判定レベル以上であるか否かの判断（Ｓ１０３）が行われる。なお、上記判定値及び上記判定レベルとしては、Ｓ１０２及びＳ１０３の判断を通じて、徐変処理の実行に伴いバッテリ６の過充電が生じるおそれのある状況であることを的確に判定できるよう予め実験等によって設定されたものが採用される。

そして、Ｓ１０２とＳ１０３とで共に否定判定であれば、すなわち徐変処理の実行に伴いバッテリ６の過充電が生じるおそれのない状況であれば、その徐変処理によるスロットルバルブ２９の制御が実行開始される（Ｓ１０４）。この徐変処理によるスロットルバルブ２９の制御を通じて、スロットル開度が例えば図４（ｄ）に実線で示す態様で変化する。一方、図５のＳ１０２とＳ１０３とのいずれかで肯定判定がなされると、言い換えれば徐変処理の実行に伴いバッテリ６の過充電が生じるおそれのある状況である旨判断されると、急変処理によるスロットルバルブ２９の制御が実行開始される（Ｓ１０５）。この急変処理によるスロットルバルブ２９の制御を通じて、スロットル開度が例えば図４（ｄ）に破線で示す態様で変化する。

次に、上記徐変処理によるスロットルバルブ２９の制御が行われる際の第１モータジェネレータ４での発電について、減速時発電ルーチンを示す図６のフローチャートを参照して説明する。この減速時発電ルーチンは、電子制御装置１５を通じて、所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まず、徐変処理の実行中であるか否かが判断され（Ｓ２０１）、ここで肯定判定であればバッテリ６の充電量が上記判定レベル未満であるか否かが判断される（Ｓ２０２）。そして、バッテリ６の充電量が上記判定レベル以上である場合には、内燃機関１によって駆動される第１モータジェネレータ４の発電量が通常値に維持される（Ｓ２０３）。一方、バッテリ６の充電量が上記判定レベル未満である場合には、内燃機関１によって駆動される第１モータジェネレータ４の発電量が上記通常値よりも多くされる（Ｓ２０４）。

ここで、内燃機関１によって第１モータジェネレータ４が発電機として駆動される際には、その第１モータジェネレータ４の発電量が多くなるほど内燃機関１の駆動抵抗が大きくなる関係から機関回転速度が低くなる傾向がある。そして、徐変処理の実行時における内燃機関１の上記吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪１１への伝達を抑制すべく同機関１での第１モータジェネレータ４の駆動を行うときには、機関回転速度がそれも低い値となる目標回転速度に近づくよう、第１モータジェネレータ４の発電量の指令値が求められる。より詳しくは、機関回転速度と上記目標回転速度との偏差に対し所定のフィードバックゲインを乗算し、それによって得られた値に基づき上記指令値が求められる。こうして求められた指令値に基づき内燃機関１によって駆動される第１モータジェネレータ４での発電量を調整することで、その第１モータジェネレータ４を駆動する際の内燃機関１の駆動抵抗によって機関回転速度が目標回転速度に制御される。

ちなみに、このように機関回転速度を目標回転速度に制御する際、第１モータジェネレータ４の発電量の指令値を求めるために用いられる上記フィードバックゲインを大きくするほど、その指令値に基づき調整される第１モータジェネレータ４での発電量が多くなる。このフィードバックゲインと第１モータジェネレータ４での発電量との関係を利用して、Ｓ２０３の処理においては、上記フィードバックゲインが通常時の値とされることにより第１モータジェネレータ４の発電量が上記通常値とされる。一方、Ｓ２０４の処理においては、上記フィードバックゲインが通常時の値よりも大きくされることにより第１モータジェネレータ４の発電量が上記通常値よりも多くされる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１に対する要求出力が減少するとき、その要求出力の減少量が判定値以上であるとき、もしくはバッテリ６の充電量が判定レベル以上であるときには、徐変処理に代えて急変処理が実行される。この急変処理では、内燃機関１の吸入空気量の減少が上記徐変処理による減少よりも急速に行われるようスロットルバルブ２９が閉じ側に変化される。こうした急変処理では、上述したように吸入空気量の減少が徐変処理による減少よりも急速に行われるものの、ＥＧＲ量の減少に応答遅れが生じているときの同ＥＧＲ量に対し過度に吸入空気量が少なくなることがないようスロットルバルブ２９を制御することが可能である。

このようにスロットルバルブ２９を制御することで、吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気の量が多くなり過ぎ、その排気が上記混合気の燃焼に悪影響を及ぼすことは抑制される。また、上記スロットルバルブ２９を制御により、内燃機関１の吸入空気量が同機関１に対する要求出力に対応した機関出力を得るための値に対し過剰になることは抑制され、ひいては同吸入空気量の過剰度合いが小さく抑えられる。これにより、上記吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪１１への伝達を抑制すべく同機関１での第１モータジェネレータ４の駆動を行ったときの発電量が少なく抑えられ、その発電を通じて充電されるバッテリ６の過充電が抑制される。この場合、バッテリ６の過充電を抑制しながら同バッテリ６の充電を行うことができるため、その充電を行えないことによるハイブリッド車両での無駄なエネルギ消費、すなわち機関出力の過多状態による無駄なエネルギ消費が生じることは抑制される。

以上により、内燃機関１に対する要求出力の減少に基づき同機関１の吸入空気量及びＥＧＲ量を減少させる際、そのＥＧＲ量の減少の応答遅れによる燃焼室２２内での混合気の燃焼悪化を抑制しつつ、無駄なエネルギ消費が生じることを抑制できる。

（２）上記急変処理におけるスロットルバルブ２９の制御として、具体的には同バルブ２９を一時的に開き側に変化させ、その後に閉じ側に急変させるように同バルブ２９を制御することが行われる。この場合、上記スロットルバルブ２９の制御における同バルブ２９の一時的な開き側への変化により、内燃機関１の吸入空気量が少なくなり過ぎることが抑制される。更に、内燃機関１の吸入空気量が少なくなり過ぎることに起因して、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気の量が多くなり過ぎることも抑制される。その結果、燃焼室２２内での混合気の燃焼時に同燃焼室２２内に存在する排気が上記混合気の燃焼に悪影響を及ぼすことが抑制される。また、上記スロットルバルブ２９の制御では、同バルブ２９の急速な閉じ側への変化により、内燃機関１の吸入空気量が同機関１に対する要求出力に対応した機関出力を得るための値に対し過剰になることは抑制される。その結果、内燃機関１の吸入空気量の過剰度合いが小さく抑えられることから、同吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪１１への伝達を抑制すべく同機関１での第１モータジェネレータ４の駆動を行ったとき、その駆動による発電量を少なく抑えることができる。この場合、バッテリ６の過充電を抑制しながら同バッテリ６の充電を行うことができ、その充電を行えないことによるハイブリッド車両での無駄なエネルギ消費が抑制される。

（３）徐変処理の実行に伴い内燃機関１の吸入空気量が要求出力に対応した機関出力を得るための値に対して過剰になる際、同吸入空気量の過剰に起因して過多状態となる機関出力の車輪１１への伝達が同機関１での第１モータジェネレータ４の駆動を通じて抑制される。このとき、バッテリ６の充電量が判定レベル未満である状況下であれば、第１モータジェネレータ４での発電量が多くなるよう同第１モータジェネレータ４が制御される。これにより、内燃機関１での第１モータジェネレータ４の駆動を行う際の駆動抵抗が大きくなることから、上記機関出力の過多状態に伴う機関回転速度の急上昇を効果的に抑制することができ、ひいては機関回転速度の急上昇によるハイブリッド車両のドライバビリティ低下を抑制することができる。また、バッテリ６の充電量が判定レベル未満である状況のもと、上記のように第１モータジェネレータ４の発電量が多くされることから、バッテリ６の充電を効果的に行うこともできる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・図５の減速時スロットルバルブ制御ルーチンにおけるＳ１０２を削除してＳ１０３で肯定であるときのみ急変処理を実行開始したり、Ｓ１０３を削除してＳ１０２で肯定であるときのみ急変処理を実行したりしてもよい。

・徐変処理の実行中であってバッテリ６の充電量が判定レベル未満であるとき、必ずしも第１モータジェネレータ４の発電量を多くする必要はない。
・急変処理におけるスロットルバルブ２９の制御としては、同バルブ２９を一時的に開き側に変化させた後に閉じ側に急変させるという制御に限らず、内燃機関１における吸入空気量の減少が徐変処理による減少よりも急速に行われる他の制御を採用することも可能である。この場合の急変処理においては、内燃機関１における吸入空気量の減少が徐変処理の行われない状況下での吸入空気量の減少よりも緩やかになるよう、スロットルバルブ２９を制御することが好ましい。

・内燃機関１の駆動のみによって走行する車両に本発明を適用してもよい。

１…内燃機関、２…動力分割ギヤ機構、３…駆動軸、４…第１モータジェネレータ、５…第２モータジェネレータ、６…バッテリ、７…インバータ、１０…車速センサ、１１…車輪、１２…カウンタギヤ、１３…ファイナルギヤ、１４…リダクションギヤ機構、１５…電子制御装置（発電制御手段）、１７…ＥＧＲバルブ、１８…ＥＧＲ通路、２２…燃焼室、２３…吸気通路、２４…燃料噴射弁、２５…点火プラグ、２６…ピストン、２７…クランクシャフト、２８…排気通路、２９…スロットルバルブ、３０…スロットルポジションセンサ、３１…アクセルポジションセンサ、３２…エアフローメータ、３４…クランクポジションセンサ。

Claims

車両に搭載された内燃機関に対する要求出力の減少に基づき、同機関のスロットルバルブ及びＥＧＲバルブを閉じ側に制御して同機関の吸入空気量及びＥＧＲ量を減少させる際、そのＥＧＲ量の減少の応答遅れに対応して前記吸入空気量を減少させるべく前記スロットルバルブを緩やかに閉じ側に変化させる徐変処理を実行し、同徐変処理の実行に伴って前記吸入空気量が過剰になるときに内燃機関での発電機の駆動を通じて上記吸入空気量の過剰に起因して過多状態になる機関出力の車輪への伝達を抑制する一方、前記発電機の駆動による発電を通じてバッテリの充電を行う車両の制御装置において、
内燃機関に対する要求出力が減少するとき、その要求出力の減少量が判定値以上であること、もしくは前記バッテリの充電量が判定レベル以上であることに基づき、前記徐変処理に代えて、前記吸入空気量の減少が前記徐変処理による減少よりも急速に行われるよう前記スロットルバルブを閉じ側に変化させる急変処理を実行する
ことを特徴とする車両の制御装置。
前記急変処理は、前記スロットルバルブを一時的に開き側に変化させ、その後に閉じ側に急変させるものである
請求項１の車両の制御装置。
請求項１記載の車両の制御装置において、
前記バッテリの充電量が前記判定レベル未満である状況下で前記徐変処理が行われるとき、前記充電量が前記判定レベル以上であるときよりも前記発電機での発電量が多くなるよう同発電機を制御する発電制御手段を備える
ことを特徴とする車両の制御装置。