JPWO2014115285A1 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の制御装置はリーン燃焼とストイキ燃焼との間で燃焼形態の切り替えが可能な内燃機関を含むハイブリッド車両に適用される。制御装置は動力伝達機構で生じる騒音が抑制されるように、内燃機関の動作点をリーン燃焼用の騒音抑制ライン（ＬｎｖＬ）又はストイキ燃焼用の騒音抑制ライン（ＬｎｖＳ）上に制限する騒音抑制制御を実行する。制御装置は、騒音抑制制御の実行中にリーン燃焼からストイキ燃焼へ切り替える場合、内燃機関の動作点をＢ点から騒音抑制ライン（ＬｎｖＬ）よりも低トルク側のＢ′点に変化させてから空燃比を変更する。制御装置は、内燃機関の動作点を空燃比の変更後のＣ′点から騒音抑制ライン（ＬｎｖＳ）上のＡ点に移行する。

Description

本発明は、リーン燃焼とストイキ燃焼とを切り替え可能な内燃機関を備えたハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。
内燃機関の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に変更する際に発生するエンジントルクの増加をモータ・ジェネレータの発電により吸収する制御装置が知られている（特許文献１）。この制御装置は、短時間に空燃比がリッチ側へ切り替わるように空気量の応答遅れを考慮して内燃機関に供給する燃料量を増量する。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
特開２００５−１６３６６７号公報 特開２００５−１２７１８５号公報 特開２００８−２０１３５１号公報
ハイブリッド車両に設けられた内燃機関及びモータ・ジェネレータの各トルクはギア群を含む動力伝達機構を経由して駆動輪に出力される。動力伝達機構に伝達されるトルクの変動を原因として、ギア群のバックラッシ間でギア同士が互いに衝突する歯打ち音等の騒音が動力伝達機構で発生する場合がある。特に、内燃機関のエンジントルクによって要求駆動トルクの大部分が賄われることによってモータ・ジェネレータのモータトルクが０Ｎｍ付近となる場合にはこのような騒音が生じやすい。また、この騒音はエンジントルクが高いほど悪化する傾向にある。そこで、実機試験などで騒音悪化領域を特定するとともに、その領域を回避する騒音抑制ラインを予め設定し、内燃機関の動作点を騒音抑制ライン上に制限する騒音抑制制御が従来から行われていた。
燃費向上のためにリーン燃焼とストイキ燃焼との間で燃焼形態を切り替える内燃機関が知られている。このような内燃機関をハイブリッド車両に適用し、空燃比を変更する過程で燃料量を増量した場合にはエンジントルクが一時的に増加する。上述した騒音抑制制御の実行中に空燃比の変更に伴ってエンジントルクが増加すると、内燃機関の動作点が騒音を悪化させる方向に変化する。エンジントルクの一時的な増加は特許文献１の制御装置のようにモータ・ジェネレータの発電により吸収できるが限界がある。そのため、騒音抑制制御の実行中に内燃機関の燃焼形態をリーン燃焼からストイキ燃焼へ切り替えた場合に内燃機関の動作点が騒音悪化領域に進入して騒音が悪化するおそれがある。
そこで、本発明は、内燃機関の燃焼形態の切り替えに伴う騒音の悪化を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、リーン燃焼とストイキ燃焼との間で運転時の燃焼形態を変更可能な内燃機関と、モータ・ジェネレータとを走行用動力源として備え、前記内燃機関のエンジントルクと前記モータ・ジェネレータのモータトルクとがギア群を含む動力伝達機構を経由して駆動輪に出力されるハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記内燃機関へ供給する燃料量及び空気量のそれぞれを変化させる空燃比変更制御を実行することにより前記内燃機関の燃焼形態を前記リーン燃焼と前記ストイキ燃焼との間で切り替える燃焼形態切替手段と、前記動力伝達機構で生じる騒音が抑制されるように、エンジン回転数及びエンジントルクで定義された前記内燃機関の動作点を、前記リーン燃焼及び前記ストイキ燃焼のそれぞれの場合に対応して設定された騒音抑制ライン上に制限する騒音抑制制御を実行する騒音抑制制御手段と、前記騒音抑制制御の実行中に前記燃焼形態切替手段が前記内燃機関の燃焼形態を前記リーン燃焼から前記ストイキ燃焼へ切り替える際に、前記燃焼形態切替手段が前記空燃比変更制御を実行する前に前記内燃機関の動作点を前記騒音抑制ラインよりも低トルク側に変化させる過渡制御手段と、を備えるものである。
この制御装置によれば、騒音抑制制御の実行中において内燃機関の燃焼形態がリーン燃焼からストイキ燃焼へ切り替えられる場合、内燃機関の動作点が騒音抑制ラインよりも低トルク側に変化してから空燃比が変更される。そのため、空燃比の変更に伴うエンジントルクの増加の起点が低トルク側にシフトする。したがって、内燃機関の動作点が騒音抑制ラインを越える機会が減少するため騒音が悪化することを抑制できる。
本発明の制御装置の一態様として、前記過渡制御手段は、前記内燃機関の動作点を等パワーラインに沿って前記騒音抑制ラインよりも低トルク側に変化させてもよい。この態様によれば、内燃機関のパワーを維持しながら動作点を騒音抑制ラインよりも低トルク側に変化させることができる。
この態様において、前記リーン燃焼の場合に対応して設定された前記騒音抑制ラインよりも低トルク高回転側に位置する補助ラインが設定されており、前記過渡制御手段は、前記内燃機関の動作点を前記等パワーラインと前記補助ラインとの交点まで変化させてもよい。この場合は、例えば、空燃比の変更に伴うエンジントルクの増加によって内燃機関の動作点が騒音悪化領域に進入する可能性を見込んで補助ラインを予め設定する。これにより、空燃比の変更に伴って等パワーラインと補助ラインとの交点を起点としてエンジントルクが増加するので、内燃機関の動作点が騒音悪化領域へ進入することをより確実に回避できる。なお、等パワーラインに沿って動作点を変化させずに、内燃機関の動作点を補助ライン上まで変化させることによって騒音を抑制することも可能である。
本発明の制御装置の一態様として、前記過渡制御手段は、前記騒音抑制制御の実行中に前記燃焼形態切替手段が前記内燃機関の燃焼形態を前記ストイキ燃焼から前記リーン燃焼へ切り替える際に、前記内燃機関の動作点が前記騒音抑制ライン上に位置した状態で前記空燃比変更制御が開始されるように前記内燃機関を制御してもよい。騒音抑制制御の実行中において内燃機関の燃焼形態が空燃比変更制御によってストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替えられる場合、一時的に燃料量の減量されるためエンジントルクが低下する。この態様によれば、エンジントルクの低下の起点が騒音抑制ライン上に位置するため、内燃機関の動作点が騒音抑制ラインから騒音に対して有利な方向に離れる。したがって、リーン燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える場合のように空燃比変更制御の前にエンジントルクを低下させなくても騒音を抑制しつつ燃焼形態の切り替えを実現できる。
本発明の制御装置の一態様として、前記空燃比変更制御の実行により増加方向に変化したエンジントルクの変化を吸収するように前記モータ・ジェネレータにて発電させるモータ制御手段と、前記モータ・ジェネレータの発電によりエンジントルクの前記変動の全てを吸収できない場合に、エンジントルクが低下するように前記内燃機関の運転パラメータを変更するエンジン制御手段と、を更に備えてもよい。この態様によれば、モータ・ジェネレータの発電によってエンジントルクの変化の全てを吸収できずに余剰エネルギーが生じる場合はエンジントルクの低下によってその余剰エネルギーを減少できる。これにより、空燃比の変更に伴うショックを抑制できる。
なお、本発明の制御装置において、ストイキ燃焼とは、理論空燃比と厳密に一致する空燃比を目標とした燃焼のみならず、理論空燃比の近辺の空燃比を目標とした燃焼も含む。また、リーン燃焼とはストイキ燃焼で目標とする空燃比よりも大きな値、つまりリーン側の空燃比を目標とする燃焼である。
本発明の一形態に係る制御装置が適用された車両の全体構成を示した図。 騒音抑制制御の概要を説明する図。 騒音抑制制御の実行中にリーン燃焼からストイキ燃焼に切り替える際に本発明に係る過渡制御を実施した場合の動作点の変化と比較例を実施した場合の動作点の変化とをそれぞれ示した図。 過渡制御を実施した場合のタイムチャート。 騒音抑制制御の実行中にストイキ燃焼からリーン燃焼に切り替える際に本発明に係る過渡制御を実施した場合の動作点の変化を示した図。 制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 図６のサブルーチンの一例を示したフローチャート。 過渡制御の他の形態を示した図。 第２の形態に係る過渡制御の一例を示した図。
（第１の形態）
図１に示すように、車両１は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１は、内燃機関３と、２つのモータ・ジェネレータ４、５とを走行用動力源として備えている。内燃機関３は４つの気筒１０を備えた直列４気筒型の火花点火式内燃機関として構成されている。内燃機関３は、理論空燃比又はその近辺の空燃比を目標とするストイキ燃焼と、ストイキ燃焼の空燃比の目標よりもリーン側に設定された空燃比を目標とするリーン燃焼との間で燃焼形態を切り替えることができる。
内燃機関３と第１モータ・ジェネレータ４とは動力分割機構６に連結されている。第１モータ・ジェネレータ４はステータ４ａとロータ４ｂとを有する。第１モータ・ジェネレータ４は動力分割機構６にて分配された内燃機関３の動力を受けて発電する発電機として機能するとともに、交流電力にて駆動される電動機としても機能する。同様に、第２モータ・ジェネレータ５はステータ５ａとロータ５ｂとを有し、電動機及び発電機としてそれぞれ機能する。各モータ・ジェネレータ４、５はモータ用制御装置１５を介してバッテリ１６に接続される。モータ用制御装置１５は各モータ・ジェネレータ４、５が発電した電力を直流変換してバッテリ１６に蓄電するとともにバッテリ１６の電力を交流変換して各モータ・ジェネレータ４、５に供給する。第２モータ・ジェネレータ５は本発明に係るモータ・ジェネレータに相当する。
動力分割機構６はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構６は、外歯歯車のサンギアＳと、サンギアＳと同軸に配置された内歯歯車のリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転及び公転可能に保持するプラネタリキャリアＣとを有している。内燃機関３が出力するエンジントルクは動力分割機構６のプラネタリキャリアＣに伝達される。第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂは動力分割機構６のサンギアＳに連結されている。動力分割機構６からリングギアＲを介して出力されたトルクは出力ギア列２０等の出力部に伝達される。出力ギア列２０は動力分割機構６のリングギアＲと一体回転する出力ドライブギア２１と、出力ドライブギア２１に噛み合う出力ドリブンギア２２とを含む。出力ドリブンギア２２には、第２モータ・ジェネレータ５がギア２３を介して連結されている。ギア２３は第２モータ・ジェネレータ５のロータ５ｂと一体回転する。出力ドリブンギア２２から出力されたトルクは差動装置２７を介して左右の駆動輪１８に分配される。動力伝達機構６、出力ギア列２２及び差動装置２７はギア群を含む。内燃機関３及び第２モータ・ジェネレータ５の各トルクが動力伝達機構６、出力ギア列２２及び差動装置２７を経由して駆動輪１８から出力されるので、これらの装置は本発明に係る動力伝達機構に相当する。
車両１の各部の制御は電子制御装置（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は内燃機関３及び各モータ・ジェネレータ４、５等に対して各種の制御を行う。ＥＣＵ３０には車両１の各種の情報が入力される。例えば、ＥＣＵ３０には、各モータ・ジェネレータ４、５の回転数及びトルクがモータ用制御装置１５を介して入力される。また、ＥＣＵ３０には、アクセルペダル３１の踏み込み量に対応する信号を出力するアクセル開度センサ３２の出力信号、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ３３の出力信号、及び内燃機関３のエンジン回転速度（エンジン回転数）に応じた信号を出力するクランク角センサ３４の出力信号等が入力される。ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ３２の出力信号と車速センサ３３の出力信号とを参照して運転者が要求する要求駆動トルクを計算し、その要求駆動トルクに対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、内燃機関３の熱効率が低下する低負荷領域では内燃機関３の燃焼を停止して第２モータ・ジェネレータ５を駆動するＥＶモードが選択される。また、内燃機関３だけではトルクが不足する場合は、内燃機関３とともに第２モータ・ジェネレータ５を走行用駆動源とするハイブリッドモードが選択される。
車両１がハイブリッドモードで定常運転している場合、ＥＣＵ３０は内燃機関３の熱効率ができるだけ高く維持されるように内燃機関３の動作点を移動させる。車両１に対する要求駆動トルクを内燃機関３のエンジントルクだけでは賄えない場合、要求駆動トルクの不足分は第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクで補われる。要求駆動トルクの大部分を内燃機関３のエンジントルクで賄える場合は、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクは０Ｎｍ付近の小さな値となる。このような場合は、第２モータ・ジェネレータ５に連結されたギア２３と出力ドリブンギア２２との互いの押し付け力が弱くなる。そのため、内燃機関３のエンジン回転数の変動やエンジントルクの変動が出力ドリブンギア２２に伝達される結果、バックラッシ間でギア２３と出力ドリブンギア２２とが互いに衝突して歯打ち音等の騒音が動力伝達機構で発生する。
ＥＣＵ３０は動力伝達機構で生じるこのような騒音を抑制する騒音抑制制御を実施する。図２に示したように、エンジン回転数とエンジントルクとによって許容限度を超えたレベルの騒音が発生する騒音悪化領域Ａｒを定義し、かつその騒音悪化領域Ａｒを回避する騒音抑制ラインＬｎｖを設定する。そして、ＥＣＵ３０は、内燃機関３の熱効率に基づいて設定された燃費ラインＬａ上を移動する内燃機関３の動作点Ｘが騒音悪化領域Ａｒに進入しないように内燃機関３の動作点Ｘを一点鎖線で示した騒音抑制ラインＬｎｖ上に制限する。騒音悪化領域Ａｒ及び騒音抑制ラインＬｎｖは予め実機試験などでそれぞれ特定され、それらの情報はＥＣＵ３０に記憶されている。内燃機関３の燃焼形態によって騒音発生条件が異なるので、騒音悪化領域Ａｒ及び騒音抑制ラインＬｎｖは内燃機関３の燃焼形態毎に設定される。また燃費ラインＬａも燃焼形態毎に設定される。図３に示すように、リーン燃焼に対応する騒音抑制ラインＬｎｖＬはストイキ燃焼に対応する騒音抑制ラインＬｎｖＳよりも低トルク高回転側に設定される。リーン燃焼の場合は騒音抑制ラインＬｎｖＬよりも高トルク低回転側にハッチングで示した騒音悪化領域ＡｒＬが位置する。ストイキ燃焼の場合は騒音抑制ラインＬｎｖＳよりも高トルク低回転側にハッチングで示した騒音悪化領域ＡｒＳが位置する。リーン燃焼の騒音悪化領域ＡｒＬはストイキ燃焼の騒音悪化領域ＡｒＳよりも広く、騒音悪化領域ＡｒＬの一部が騒音悪化領域ＡｒＳと重なる。
内燃機関３の燃焼形態を切り替えるために実施される空燃比変更制御は、ＥＣＵ３０が要求駆動トルクやその他の要求に応じて実施する。リーン燃焼からストイキ燃焼への切り替えは空気量の応答遅れを考慮して内燃機関３に供給する燃料量の一時的な増量によって短時間に実施される。そのため、燃料量の増量に伴ってエンジントルクも一時的に増加する。図３に示したように、騒音抑制制御の実行中に内燃機関３の燃焼形態をリーン燃焼からストイキ燃焼に切り替えて動作点をＢ点からＡ点に変更する場合、Ｂ点で空燃比を変更するとエンジントルクの増加によって破線の矢印で示したようにＣ点に移ってからＡ点に至る。Ｃ点はストイキ燃焼の騒音悪化領域ＡｒＳ内にあるので騒音が発生する。本形態は、実線の矢印で示すように、Ｂ点から低トルク側のＢ′点に変化させてから空燃比を変更する。空燃比の変更によってエンジントルクが増加してＣ′点に至っても、エンジントルクの増加の起点がＢ点よりも低トルク側のＢ′点であるので、Ｃ′点が騒音悪化領域ＡｒＳ内に進入することが回避される。したがって、空燃比の変更に伴う騒音を抑制できる。
内燃機関３の動作点がＢ点からＡ点に至るまでの各種パラメータの時間的な変化は図４のタイムチャートの通りである。時刻ｔ１において、内燃機関３は騒音抑制制御の実行中であるから、動作点は騒音抑制ラインＬｎｖＬ上のＢ点にある。時刻ｔ２において、リーン燃焼からストイキ燃焼への切り替え要求があるとＥＣＵ３０はエンジントルクを低下させる。これにより、内燃機関３の動作点はＢ点からＢ′点に変化する。図３に示したようにＢ′点は等パワーラインＬｐよりも低トルク側に外れている。したがって、エンジントルクの低下をモータトルクで補って駆動トルクを維持するため、時刻ｔ２では、エンジントルクの低下と同時にモータトルクを増加させる。その後、時刻ｔ３でＥＣＵ３０は空燃比変更制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は内燃機関３に供給する燃料量を増量しかつ空気量を減量する。これにより、エンジントルクが一時的に増加して内燃機関３の動作点がＢ′点からＣ′点に変化する。このエンジントルクの増加を相殺して駆動トルクを維持するため、時刻ｔ３ではモータトルクを減少させる。なお、増加後のエンジントルクが駆動トルクを越える場合は、モータトルクを負の値とすることによって、つまり第２モータ・ジェネレータ５が発電することによってエンジントルクの変化を吸収する。時刻ｔ３で増加したエンジントルクは空気量を減少させることにより徐々に減少する。空気量の調整によって内燃機関３の動作点は時刻ｔ４で等パワーラインＬｐ上のＡ点に至る。
以上説明した燃焼形態の切り替えとは反対に、騒音抑制制御の実行中にストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替える場合、ＥＣＵ３０は空燃比変更制御の実行前に内燃機関３の動作点を変更しない。ストイキ燃焼からリーン燃焼への切り替えは空気量の応答遅れを考慮して内燃機関３に供給する燃料量の一時的な減量によって短時間に実施される。そのため、燃料量の減量に伴ってエンジントルクも一時的に減少する。したがって、エンジントルクは騒音に対して有利な方向に変化する。例えば、図５に示すように、騒音抑制制御の実行中に内燃機関３の燃焼形態をリーン燃焼からストイキ燃焼に切り替えて動作点をＡ点からＢ点に変更する場合、図３及び図４のような動作点の変更を行わずに騒音抑制ラインＬｎｖＳ上のＡ点で空燃比を変更する。これにより、エンジントルクが一時的に低下して動作点がＡ点からＤ点に変化する。しかし、Ｄ点はリーン燃焼用の騒音抑制ラインＬｎｖＬの外側、すなわち低トルク高回転側に位置し、騒音悪化領域ＡｒＬから外れる。このため騒音は発生しない。なお、ＥＣＵ３０はストイキ燃焼からリーン燃焼への切り替えに伴うエンジントルクの低下を補うため、空燃比の変更と同期してモータトルクを増加させる。
図６及び図７はＥＣＵ３０が実行する制御ルーチンの一例を示している。図７の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１において、ＥＣＵ３０は上述した各種のセンサ等を参照して車両１の車両情報を取得する。ＥＣＵ３０が取得する車両情報を例示すると、車両１のアクセル開度、車速、内燃機関３のエンジン回転数、並びに各モータ・ジェネレータ４、５の回転数及びトルクがある。ステップＳ２において、ＥＣＵ３０はアクセル開度及び車速に基づいて要求駆動トルクＴｐを算出する。要求駆動トルクＴｐは予め設定したマップに基づいて算出される。ステップＳ３において、ＥＣＵ３０は算出した要求駆動トルクＴｐやその他の車両情報に基づいて内燃機関３の燃焼形態をリーン燃焼又はストイキ燃焼のいずれか一方に決定する。燃焼形態が決定した場合は、燃焼形態に対応して予め準備された燃費ラインや騒音抑制ラインに関する情報をＥＣＵ３０が読み出す。
ステップＳ４において、ＥＣＵ３０はステップＳ２で算出した要求駆動トルクＴｐに対応する等パワーラインと、燃費ライン又は騒音抑制ラインとの交点を求めることによって、制御目標となる内燃機関３の動作点、すなわちエンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅを算出する。騒音抑制ラインと等パワーラインとの交点を制御目標となる内燃機関３の動作点として算出した場合、内燃機関３の動作点は騒音抑制ライン上に制限される。つまり騒音抑制制御が実施される。
ステップＳ５において、ＥＣＵ３０は燃焼形態の切り替え要求があるか否かを判定する。この切り替え要求は主にシステム効率の観点から発生する。ＥＣＵ３０は要求駆動トルクに対するシステム効率を、燃焼形態を維持する場合と切り替える場合とでそれぞれ計算し、燃焼形態を切り替えるほうが燃焼形態を維持するよりもシステム効率が高い場合に切り替え要求を発生させる。システム効率以外の要因で切り替え要求が発生する場合もあり得る。燃焼形態の切り替え要求がある場合はステップＳ６に進み、切り替え要求がない場合はステップＳ７に進む。
図７はステップＳ６の処理内容を示している。ステップＳ６１において、ＥＣＵ３０は騒音抑制制御の実行中であるか否かを判定する。騒音抑制制御が実行中であるか否かは現在の内燃機関３の動作点がリーン燃焼用の騒音抑制ラインＬｎｖＬ又はストイキ燃焼用の騒音抑制ラインＬｎｖＳのいずれかに制限されているか否かを基準として判定される。騒音抑制制御の実行中である場合はステップＳ６２に進む。騒音抑制制御の実行中でない場合はステップＳ６４に進む。
ステップＳ６２において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の燃焼形態がリーン燃焼か否かを判定する。この判定は図６のステップＳ３の処理結果に基づいて実施される。燃焼形態がリーン燃焼の場合はステップＳ６３に進む。燃焼形態がリーン燃焼でない場合、つまりストイキ燃焼の場合はステップＳ６３をスキップしてステップＳ６４に進む。
ステップＳ６３において、ＥＣＵ３０はエンジントルクが低下するように内燃機関３の動作点を変更する。すなわち、ＥＣＵ３０は、図３に示したように、リーン燃焼用の騒音抑制ラインＬｎｖＬよりも低トルク側に内燃機関３の動作点を変化させる。その変更量は内燃機関３の運転状態に応じて設定される。内燃機関３の動作点が騒音抑制ラインＬｎｖＬよりも内側、つまり低回転高トルク側に変化しない限度で、エンジン回転数及びエンジントルクの両方を変化させることもできるし、図３に示したようにエンジン回転数を一定としながらエンジントルクだけを低下させてもよい。ステップ６３では、図４にも示したように、こうしたエンジントルクの低下を補って駆動トルクを一定に維持するため、ＥＣＵ３０はエンジントルクの低下と同期するように第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクを増加させる。エンジン回転数及びエンジントルクの両方を変化させる場合は、図８に示したように、動作点Ｂを等パワーラインＬｐに沿って騒音抑制ラインＬｎｖＬよりも高回転低トルク側の動作点Ｂ″に変化させることも可能である。図８のように動作点を変化させた場合は、内燃機関３のパワーを維持しながら動作点を騒音抑制ラインＬｎｖＬよりも低トルク側に変化させることができる。したがって、図８の場合はエンジントルクを低下させた場合でも内燃機関３のパワーが維持されるので、上述したモータトルクの増加による補助を減じ又はなくすことができる。
ステップＳ６４において、ＥＣＵ３０は空燃比変更制御を実行して燃焼形態を切り替える。ＥＣＵ３０はリーン燃焼からストイキ燃焼へ切り替える場合、内燃機関３に供給する燃料量を増量しかつ空気量を減量する。また、ＥＣＵ３０はストイキ燃焼からリーン燃焼へ切り替える場合、内燃機関３に供給する燃料量を減量しかつ空気量を増量する。こうした空燃比制御の実行により空燃比は短時間に切り替わる。
燃料量の増量又は減量に伴って、エンジントルクは目標から逸脱するように変化する。そこで、ＥＣＵ３０は、ステップＳ６５においてエンジントルクが変化する過渡時のエンジントルクＴｅ′を算出する。そして、エンジントルクの変化を抑えるためのモータトルクをステップＳ６６〜Ｓ６８で計算する。まず、ステップＳ６６において、ＥＣＵ３０はモータトルクベース値Ｔｍｂを過渡時のエンジントルクＴｅ′及び要求駆動トルクＴｐに基づいて計算する。すなわち、モータトルクベース値Ｔｍｂは、Ｔｍｂ＝Ｔｐ−Ｔｅ′にて計算される。次に、ステップＳ６７において、ＥＣＵ３０はモータトルクの上限値Ｔｍｍａｘ及び下限値Ｔｍｍｉｎをそれぞれ算出する。上限値Ｔｍｍａｘ及び下限値Ｔｍｍｉｎは、バッテリ１６の入出力制限にそれぞれ対応する。すなわち、バッテリ１６の出力制限を超えて第２モータ・ジェネレータ５を駆動できないから、モータトルクの上限値Ｔｍｍａｘはバッテリ１６の出力制限に基づいて計算される。また、バッテリ１６の入力制限を超えて第２モータ・ジェネレータ５に発電させることができないから、モータトルクの下限値Ｔｍｍｉｎはバッテリ１６の入力制限に基づいて計算される。バッテリ１６の入出力制限は定格に基づいて設定される。次に、ステップＳ６８でモータトルクのガード処理を行う。すなわち、ステップＳ６６で算出したモータトルクベース値Ｔｍｂと上限値Ｔｍｍａｘ及び下限値Ｔｍｍｉｎのそれぞれとを比較し、モータトルクＴｍがこれらの限界値を超えないように以下の処理を行う。
Ｔｍｂ≦Ｔｍｍｉｎのとき、Ｔｍ ← Ｔｍｍｉｎ
Ｔｍｂ≧Ｔｍｍａｘのとき、Ｔｍ ← Ｔｍｍａｘ
ステップＳ６９において、ＥＣＵ３０はモータトルクＴｍが上限値Ｔｍｍａｘ又は下限値Ｔｍｍｉｎにて制限されたか否かを判定する。モータトルクＴｍが制限された場合、すなわちモータトルクベース値ＴｍｂをモータトルクＴｍとして使うことができない場合はステップＳ７０に進む。モータトルクＴｍが制限された場合は、内燃機関３の空燃比変更制御に伴うエンジントルクの変化の全てを第２モータ・ジェネレータ５の制御によって吸収できないため余剰エネルギーが発生する。そこで、ステップＳ７０において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の運転パラメータとしての点火時期を変更してエンジントルクを補正する。続くステップＳ７１において、ＥＣＵ３０は制限されたモータトルクＴｍをモータ制御装置１５に指令することによって第２モータ・ジェネレータ５をエンジントルクの補正と同期するように制御する。そして、ステップＳ６５に戻り、ステップＳ６５からステップＳ７１までの処理をモータトルクに制限が掛らなくなるまで繰り返す。
例えば、燃焼形態の切り替えに伴って内燃機関３のエンジントルクが増加方向に変化したが、モータトルクＴｍが制限されてその変化の全てを第２モータ・ジェネレータ５の発電によって吸収できない場合、ＥＣＵ３０はエンジントルクが低下するように内燃機関３の点火時期を変更する。すなわち、ＥＣＵ３０は内燃機関３の現在の運転状態を考慮して点火時期を遅角又は進角する。なお、内燃機関３が筒内直接噴射型の内燃機関である場合、運転パラメータとしての燃料噴射時期を変更することによってエンジントルクを低下させることもできる。このようなエンジントルクの低下制御を行うことによって余剰エネルギーが減少するため、空燃比の変更に伴うショックを抑制できる。
一方、モータトルクＴｍが制限されない場合、すなわちモータトルクベース値ＴｍｂをモータトルクＴｍとして使うことができる場合はステップＳ７２に進み、ＥＣＵ３０はモータトルクＴｍをモータ制御装置１５に指令することによって第２モータ・ジェネレータ５を制御する。ステップＳ７３において、ＥＣＵ３０は、空燃比の変更に伴うエンジントルクの変化を第２モータ・ジェネレータ５の発電にて吸収する制御を終了する条件として設定された制御終了条件が成立したか否かを判定する。例えば、エンジントルクの時間変化率が所定値未満になったことを当該制御終了条件として設定される。制御終了条件が成立しない場合、ＥＣＵ３０はステップＳ６５に処理を戻し、制御終了条件が成立するまでステップＳ６５からステップＳ７２までの処理を繰り返す。制御終了条件が成立した場合、ＥＣＵ３０はステップＳ７４において内燃機関３の動作点を目標の動作点（Ｎｅ、Ｔｅ）に移行させる。そして、図６のステップＳ６に戻り、今回の制御ルーチンを終了する。
図６に示したように、燃焼形態の切り替え要求がない場合、ＥＣＵ３０はステップＳ７においてモータトルクＴｍを算出する。この処理は図７のステップＳ６５からステップＳ６８までの処理と同じである。ステップＳ８において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の動作点を目標の動作点（Ｎｅ、Ｔｅ）に移行させる。そして、ステップＳ９において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の動作点の移行と同調するようにモータトルクＴｍをモータ制御装置１５に指令することによって第２モータ・ジェネレータ５を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
以上説明した図６及び図７の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実行することにより、騒音抑制制御の実行中に燃焼形態が切り替えられた場合において動力伝達機構で生じる騒音が抑制される。ＥＣＵ３０は、図７のステップＳ６４を実行することにより本発明に係る燃焼形態切替手段として、図６のステップＳ４を実行することにより本発明に係る騒音抑制制御手段として、図７の制御ルーチン特にステップＳ６３を実行することにより本発明に係る過渡制御手段として、図７のステップＳ６５からステップＳ７２までの制御を実行することにより、本発明に係るモータ制御手段として、図７のステップＳ７１を実行することにより、本発明に係るエンジン制御手段として、それぞれ機能する。
（第２の形態）
次に、図９を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。第２の形態は上述したリーン燃焼用の騒音抑制ラインＬｎｖＬよりも低トルク高回転側に位置する補助ラインＬｎｖＡが設定され、その補助ラインＬｎｖＡを上述した過渡制御で利用するものである。その他の事項は第１の形態と共通するので説明を省略する。補助ラインＬｎｖＡは、空燃比の変更に伴うエンジントルクの増加によって内燃機関３の動作点がストイキ燃焼の騒音悪化領域ＡｒＳに進入する可能性を見込んで予め設定されている。換言すれば、燃焼形態の変更によりエンジントルクが補助ラインＬｎｖＡ上をから増加しても騒音悪化領域ＡｒＳに進入しないように補助ラインＬｎｖＡが予め設定されている。
例えば、図９に示すように、騒音抑制制御の実行中に内燃機関３の燃焼形態をリーン燃焼からストイキ燃焼に切り替えて動作点をＢ点からＡ点に変更する場合、ＥＣＵ３０は矢印で示すように内燃機関３の動作点を、Ｂ点から等パワーラインＬｐと補助ラインＬｎｖＡとの交点である、騒音抑制ラインＬｎｖＬよりも低トルク側のＢ″点まで変化させてから空燃比を変更する。上述したように、補助ラインＬｎｖＡ上をエンジントルクの増加の起点とする限り内燃機関３の動作点はストイキ燃焼の騒音悪化領域ＡｒＳに進入しない。そのため、エンジントルクの増加後のＣ″点が騒音悪化領域ＡｒＳに進入することが回避される。したがって、空燃比の変更に伴う騒音を抑制できる。しかも、第２の形態は図８の形態と同様に等パワーラインＬｐに沿って内燃機関３の動作点が低トルク側に変更されるので、内燃機関３のパワーを維持できる。したがって、モータトルクの増加による補助を減じ又はなくすことができる。なお、第２の形態の変形例として、空燃比変更制御の実行前に、内燃機関３の動作点を、破線の矢印で示すように等パワーラインＬＰに沿わせずに騒音抑制ラインＬｎｖＬよりも低トルク側でかつ補助ラインＬｎｖＡ上のＸ点に変化させることも可能である。この場合も、ストイキ燃焼の騒音悪化領域ＡｒＳ内に空燃比の変更によって内燃機関３の動作点が進入することを回避できるため騒音を抑制できる。
本発明は上記の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記の各形態は２つのモータ・ジェネレータを備え、一方のモータ・ジェネレータと内燃機関とが動力分割機構に連結されたタイプのハイブリッド車両に本発明を適用したものであるが、本発明の適用対象はこのタイプのハイブリッド車両に限定されない。例えば、内燃機関のエンジントルクが出力される出力部に対して一つのモータ・ジェネレータのモータトルクが伝達される形態のハイブリッド車両に対しても本発明を適用することができる。

Claims (6)

  1. リーン燃焼とストイキ燃焼との間で運転時の燃焼形態を変更可能な内燃機関と、モータ・ジェネレータとを走行用動力源として備え、前記内燃機関のエンジントルクと前記モータ・ジェネレータのモータトルクとがギア群を含む動力伝達機構を経由して駆動輪に出力されるハイブリッド車両に適用される制御装置において、
    前記内燃機関へ供給する燃料量及び空気量のそれぞれを変化させる空燃比変更制御を実行することにより前記内燃機関の燃焼形態を前記リーン燃焼と前記ストイキ燃焼との間で切り替える燃焼形態切替手段と、
    前記動力伝達機構で生じる騒音が抑制されるように、エンジン回転数及びエンジントルクで定義された前記内燃機関の動作点を、前記リーン燃焼及び前記ストイキ燃焼のそれぞれの場合に対応して設定された騒音抑制ライン上に制限する騒音抑制制御を実行する騒音抑制制御手段と、
    前記騒音抑制制御の実行中に前記燃焼形態切替手段が前記内燃機関の燃焼形態を前記リーン燃焼から前記ストイキ燃焼へ切り替える際に、前記燃焼形態切替手段が前記空燃比変更制御を実行する前に前記内燃機関の動作点を前記騒音抑制ラインよりも低トルク側に変化させる過渡制御手段と、
    を備えるハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前記過渡制御手段は、前記内燃機関の動作点を等パワーラインに沿って前記騒音抑制ラインよりも低トルク側に変化させる請求項１の制御装置。
  3. 前記リーン燃焼の場合に対応して設定された前記騒音抑制ラインよりも低トルク高回転側に位置する補助ラインが設定されており、
    前記過渡制御手段は、前記内燃機関の動作点を前記等パワーラインと前記補助ラインとの交点まで変化させる請求項２の制御装置。
  4. 前記リーン燃焼の場合に対応して設定された前記騒音抑制ラインよりも低トルク高回転側に位置する補助ラインが設定されており、
    前記過渡制御手段は、前記内燃機関の動作点を前記補助ライン上まで変化させる請求項１の制御装置。
  5. 前記過渡制御手段は、前記騒音抑制制御の実行中に前記燃焼形態切替手段が前記内燃機関の燃焼形態を前記ストイキ燃焼から前記リーン燃焼へ切り替える際に、前記内燃機関の動作点が前記騒音抑制ライン上に位置した状態で前記空燃比変更制御が開始されるように前記内燃機関を制御する請求項１〜４のいずれか一項の制御装置。
  6. 前記空燃比変更制御の実行により増加方向に変化したエンジントルクの変化を吸収するように前記モータ・ジェネレータにて発電させるモータ制御手段と、
    前記モータ・ジェネレータの発電によりエンジントルクの前記変化の全てを吸収できない場合に、エンジントルクが低下するように前記内燃機関の運転パラメータを変更するエンジン制御手段と、
    を更に備える請求項１〜４のいずれか一項の制御装置。
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