WO2015118765A1 - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

　車両制御装置（１００）は、内燃機関（２００）を第１燃焼モードから第１燃焼モードよりも空燃比が大きい第２燃焼モードに切り替える際に、内燃機関の吸気量が第１所定量にまで増加した後に空燃比を切り替えるように内燃機関を制御する第１制御手段（１０１）と、第１燃焼モードから第２燃焼モードへの切り替えに付随して吸気量が増加している所定期間中の少なくとも一部において、内燃機関の回転数の低下を抑制する抑制動作を行うように内燃機関を制御する第２制御手段（１０２）とを備える。

Description

車両制御装置

　本発明は、例えば車両を制御する車両制御装置の技術分野に関する。

　機関運転中に、空燃比の切り替えを行うことが可能な内燃機関が知られている。例えば、特許文献１には、空燃比をストイキ空燃比（つまり、理論空燃比）とリーン空燃比との間で切り替えることが可能な内燃機関が開示されている。ここで、特許文献１に開示された内燃機関は、空燃比がストイキ空燃比からリーン空燃比へと切り替えられる際には、排気性状の悪化を防止するために、内燃機関の吸気量が予め定めた値に到達するまでの間は、ストイキ空燃比で運転される。

　尚、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２及び特許文献３が更に存在する。特許文献２には、燃焼モードを無過給ストイキ燃焼モードから過給リーン燃焼モードへと切り替える際に、燃焼モードの切替制御中はストイキ空燃比が維持されたまま点火時期が遅角され、燃焼モードの切替制御後にリーン空燃比に変更されると共に点火時期が進角される技術が開示されている。特許文献３には、ストイキ空燃比での運転から希薄側空燃比（つまり、リーン空燃比）での運転への切り替え時に、内燃機関の吸気量を増大させると共に、吸気量の変化に追従して空燃比を連続的に変化させる技術が開示されている。

特開２００５－０６９０２９号公報 特開２００８－１２１５３９号公報 特開平７－２５９６０５号公報

　特許文献１に開示された内燃機関によれば、内燃機関の吸気量が予め定めた値に到達する（典型的には、増加する）までの間は、ストイキ空燃比で運転される。つまり、内燃機関の吸気量が予め定めた値に到達した後に、空燃比がストイキ空燃比からリーン空燃比に切り替えられる。

　しかしながら、車両の状態によっては、吸気量が相対的に増加しにくい（つまり、吸気量の増加速度が相対的に遅い）場合が生じ得る。例えば、内燃機関の回転数が相対的に低い場合には、内燃機関の回転数が相対的に高い場合と比較して、内燃機関のトルクが相対的に小さいがゆえに吸気量が増加しにくい。吸気量が増加しにくいと、空燃比がリーン空燃比に切り替えられるタイミングが遅れてしまう。このため、内燃機関の吸気量が予め定めた値に到達した後に空燃比がリーン空燃比に切り替えられるだけでは、ストイキ空燃比からリーン空燃比への切り替えに要する時間が相対的に長くなってしまう場合がある。

　尚、空燃比をストイキ空燃比からリーン空燃比に切り替える場合のみならず、空燃比を相対的に小さい空燃比から相対的に大きい空燃比に切り替える場合においても、同様に空燃比の切り替えに要する時間が相対的に長くなってしまう場合がある。

　本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、空燃比が相対的に小さい燃焼モードから空燃比が相対的に大きい燃焼モードへの切り替え時間を短縮することが可能な車両制御装置を提供することを課題とする。

　＜１＞
　開示の車両制御装置は、燃焼モードを切り替え可能な内燃機関を備える車両を制御する車両制御装置であって、内燃機関を第１燃焼モードから前記第１燃焼モードよりも空燃比が大きい第２燃焼モードに切り替える際に、前記内燃機関の吸気量が第１所定量まで増加した後に空燃比を切り替えるように前記内燃機関を制御する第１制御手段と、前記第１燃焼モードから前記第２燃焼モードへの切り替えに付随して前記吸気量が増加している所定期間中の少なくとも一部において、前記内燃機関の回転数の低下を抑制する抑制動作を行うように前記内燃機関を制御する第２制御手段とを備える。

　開示の車両制御装置によれば、燃焼モードを切り替え可能な内燃機関が制御される。例えば、内燃機関は、第１燃焼モードと第２燃焼モードとを切替可能である。尚、第１燃焼モードは、第２燃焼モードよりも空燃比が小さい（つまり、空燃比がリッチ側となる）燃焼モードである。第１燃焼モードの一例として、空燃比がストイキ空燃比（言い換えれば、理論空燃比）となる状態で機関運転が行われる燃焼モードであるストイキ燃焼モードが一例としてあげられる。一方で、第２燃焼モードは、第１燃焼モードよりも空燃比が大きい（つまり、空燃比がリーン側となる）燃焼モードである。第２燃焼モードの一例として、空燃比がリーン空燃比（つまり、ストイキ空燃比よりもリーン側の空燃比）となる状態で機関運転が行われる燃焼モードであるリーン燃焼モードがあげられる。

　このような内燃機関を制御するために、車両制御装置は、少なくとも、第１制御手段と、第２制御手段とを備える。

　第１制御手段は、内燃機関を第１燃焼モードから第２燃焼モードに切り替える際に、内燃機関の吸気量が第１所定量まで増加した後に空燃比を切り替えるように内燃機関を制御する。従って、第１制御手段の制御下では、内燃機関を第１燃焼モードから第２燃焼モードに切り替える際には、内燃機関の吸気量が第１所定量まで増加していない間（典型的には、吸気量が第１所定量未満となる間）は、空燃比が切り替えられない。この場合、内燃機関の吸気量が第１所定量まで増加していない間は、空燃比は、第１燃焼モードの空燃比のまま維持されることが好ましい。その後、内燃機関の吸気量が第１所定量まで増加した後（典型的には、吸気量が第１所定量以上となった後）には、空燃比は、第２燃焼モードの空燃比に切り替えられる。

　第２制御手段は、第１燃焼モードから第２燃焼モードへの切り替えに付随して吸気量が増加している所定期間中の少なくとも一部において、抑制動作を行うように内燃機関を制御する。抑制動作は、内燃機関の回転数の低下を抑制する動作である。より具体的には、抑制動作は、第１燃焼モードから第２燃焼モードへの切り替えが開始された後の内燃機関の回転数の低下を抑制する動作である。内燃機関の回転数の低下を抑制する動作としては、例えば、内燃機関の回転数を維持する動作や、内燃機関の回転数を増加させる動作が一例としてあげられる。

　ここで、内燃機関の回転数の低下が抑制される場合には、内燃機関の回転数の低下が抑制されない場合と比較して、吸気量が増加しやすくなる（つまり、吸気量の増加速度が速くなる）。このため、内燃機関の回転数の低下が抑制される場合には、内燃機関の回転数の低下が抑制されない場合と比較して、吸気量が第１所定量にまで増加するために要する時間が短縮される。従って、内燃機関の回転数の低下が抑制される場合には、内燃機関の回転数の低下が抑制されない場合と比較して、第１燃焼モードの空燃比から第２燃焼モードの空燃比への切り替え時間（つまり、第１燃焼モードの空燃比から第２燃焼モードの空燃比への切り替えに要する時間）が短縮される。つまり、開示の車両制御装置は、第１燃焼モードから第２燃焼モードへの切り替え時間（つまり、第１燃焼モードから第２燃焼モードへの切り替えに要する時間）を短縮することができる。

　＜２＞
　開示の車両制御装置の他の態様では、前記第２制御手段は、（ｉ）前記所定期間のうち前記吸気量が前記第１所定量よりも小さい第２所定量まで増加するまでの第１期間に前記抑制動作を行うと共に、（ｉｉ）前記所定期間のうち前記吸気量が前記第２所定量まで増加した後の第２期間に前記抑制動作を行わない。

　この態様によれば、内燃機関の回転数の急激な低下が抑制される。

　具体的には、所定期間の全体に渡って抑制動作が行われると、所定期間が経過した時点で（つまり、吸気量が第１所定量にまで増加した時点で）、内燃機関の回転数が相対的に急激に低下するおそれがある。このため、この態様では、所定期間のうちの第１期間が経過した時点で内燃機関の回転数の低下が許容される。このため、所定期間が経過した後に内燃機関の回転数の低下が許容される場合と比較して、内燃機関の回転数の急激な低下が抑制される。

　＜３＞
　開示の車両制御装置の他の態様では、前記車両は、前記内燃機関と連結されている回転電機を更に備えており、前記抑制動作が行われている期間中の前記内燃機関の出力の少なくとも一部を用いて回生発電するように前記回転電機を制御する第３制御手段を更に備える。

　この態様によれば、内燃機関の回転数の低下を抑制することに起因して余剰となり得る（例えば、車両の力行に使用されない）内燃機関の出力の少なくとも一部が、回生の用途で有効に活用される。このため、内燃機関の回転数の低下を抑制することに起因した車両の燃費の悪化が好適に抑制される。

　本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から更に明らかにされる。

本実施形態のハイブリッド車両の構成の一例を示すブロック図である。 エンジンの運転状態をストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替える切替動作の流れを示すフローチャートである。 本実施形態の切替動作が行われる際の車両の状態を特定するパラメータの具体例、及び、比較例の切替動作が行われる際の車両の状態を特定するパラメータの具体例を示すタイミングチャートである。 エンジンの動作点の遷移の様子を示す動作点マップである。 吸気量に比例するエンジンのトルクの応答性とエンジンの回転数との間の関係を示すグラフである。

　以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

　（１）ハイブリッド車両の構成
　はじめに、図１を参照して、本実施形態の車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態の車両１０の構成の一例を示すブロック図である。

　図１に示すように、車両１０は、車軸１１、車輪１２、「車両制御装置」の一具体例であるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１００、「内燃機関」の一具体例であるエンジン２００、「回転電機」の一具体例であるモータジェネレータＭＧ１、「回転電機」の一具体例であるモータジェネレータＭＧ２、動力分割機構３００、インバータ４００及びバッテリ５００を備える。つまり、車両１０は、いわゆるハイブリッド車両である。

　車軸１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力を車輪に伝達するための伝達軸である。

　車輪１２は、後述する車軸１１を介して伝達される動力を路面に伝達する手段である。図１は、車両１０が左右に一輪ずつの車輪１２を備える例を示しているが、実際には、車両１０は、前後左右に一輪ずつ車輪１２を備えている（つまり、合計４つの車輪１２を備えている）ことが好ましい。

　エンジン２００は、車両１０の主たる動力源として機能する。特に、本実施形態では、エンジン２００は、リーンバーンエンジン（より好ましくは、過給リーンバーンエンジン）である。従って、エンジン２００は、ＥＣＵ１００の制御の下で、ストイキ空燃比（言い換えれば、理論空燃比）での燃焼を行うストイキ燃焼モードでの運転に加えて、ストイキ空燃比よりもリーン側（言い換えれば、希薄側）のリーン空燃比での燃焼を行うリーン燃焼モードでの運転を行うことができる。つまり、エンジン２００は、ＥＣＵ１００の制御の下で、ストイキ燃焼モードでの運転とリーン燃焼モードでの運転とを適宜切り替えることができる。

　モータジェネレータＭＧ１は、主として、バッテリ５００を充電するための又はモータジェネレータＭＧ２に対して電力を供給するための発電機として機能する。更に、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２００の駆動力をアシストする電動機として機能してもよい。

　モータジェネレータＭＧ２は、主として、エンジン２００の動力をアシストする電動機として機能する。更に、モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ５００を充電するための発電機として機能する。

　動力分割機構３００は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。これら各ギアのうち、内周にあるサンギアの回転軸はモータジェネレータＭＧ１に連結されており、外周にあるリングギアの回転軸は、モータジェネレータＭＧ２に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジン２００に連結されている。エンジン２００の回転は、このプラネタリキャリアと更にピニオンギアとによってサンギア及びリングギアに伝達される。その結果、エンジン２００の動力が２系統に分割される。車両１０において、リングギアの回転軸は、車両１０における車軸１１に連結されており、この車軸１１を介して車輪１２に駆動力が伝達される。

　インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力をモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に対して供給する。更に、インバータ４００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力をバッテリ５００に対して供給する。尚、インバータ４００は、所謂ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）の一部として構成されていてもよい。

　バッテリ５００はモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を稼働するための電力の供給源として機能する、充電可能な蓄電池である。車両１０は、単一のバッテリ５００を備えていてもよいし、複数のバッテリを備えていてもよい。尚、車両１０は、バッテリ５００に加えて又は代えて、単一の又は複数のキャパシタ（例えば、電気二重層キャパシタ）を備えていてもよい。

　尚、バッテリ５００は、車両１０の外部の電源から車両１０に対して供給される電力によって充電されてもよい。つまり、車両１０は、いわゆるプラグインハイブリッド車両であってもよい。

　ＥＣＵ１００は、車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えている。

　本実施形態では特に、ＥＣＵ１００は、その内部に実現される論理的な又は物理的な処理ブロックとして、「第１制御手段」の一具体例である空燃比制御部１０１と、「第２制御手段」の一具体例である動作点制御部１０２と、「第３制御手段」の一具体例である回生制御部１０３とを備えていることが好ましい。

　空燃比制御部１０１は、エンジン２００の空燃比を制御する。動作点制御部１０２は、エンジン２００の要求出力に応じてエンジン２００の実動作点（つまり、現在の又は実際の動作点）を制御する。回生制御部１０３は、モータジェネレータＭＧ２による回生を制御する。尚、空燃比制御部１０１、動作点制御部１０２及び回生制御部１０３の動作の詳細については、図２等を参照しながら後に詳述する。

　尚、図１では、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２並びにエンジン２００の双方を備える車両１０（いわゆる、ハイブリッド車両）が例示されている。しかしながら、車両１０は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２（更には、インバータ４００及びバッテリ５００）を備えていなくてもよい。この場合、車両１０は、動力分割機構３００に代えて、無段変速機（例えば、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ））を備えていてもよい。

　（２）車両１０の動作
　以下、上述した構成を有する車両１０の動作について説明を進める。

　（２－１）基本動作
　車両１０が走行する際には、主として発電機として機能するモータジェネレータＭＧ１、主として電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２、及び、エンジン２００の夫々の動力配分がＥＣＵ１００及び動力分割機構３００により制御されることで、車両１０の走行状態が制御される。

　このとき、エンジン２００の運転状態に着目すると、エンジン２００は、動作点制御部１０２の制御下で、エンジン２００の実動作点が燃費最適線（つまり、エンジン２００の回転数及びエンジン２００のトルクから定まるマップ上で定義される燃費最適線）上を遷移するように運転される。

　また、エンジン２００に要求される動作点である要求動作点がリーン領域からストイキ領域へと切り替わる際には、更に、空燃比制御部１０１の制御下で、空燃比がリーン空燃比からストイキ空燃比へと切り替えられる。その結果、エンジン２００の運転状態（運転モード）が、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへと切り替えられる。尚、ストイキ領域とは、エンジン２００がストイキ燃焼モードで運転するべき動作点領域を意味する。同様に、リーン領域とは、エンジン２００がリーン燃焼モードで運転するべき動作点領域を意味する。

　一方で、本実施形態では特に、エンジン２００の要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと切り替わる際には、エンジン２００は、以下に説明する切替動作に従って運転される。つまり、エンジン２００の要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと切り替わる際には、エンジン２００の運転状態は、以下に説明する切替動作に従って、ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替えられる。以下、エンジン２００の運転状態をストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替える切替動作について更に説明を進める。

　（２－２）ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切替動作
　図２を参照しながら、エンジン２００の運転状態をストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替える切替動作について説明する。図２は、エンジン２００の運転状態をストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替える切替動作の流れを示すフローチャートである。

　図２に示すように、まず、動作点制御部１０２は、エンジン２００の要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと移動するか否かを判定する（ステップＳ１１）。つまり、動作点制御部１０２は、エンジン２００の現在の又は実際の動作点である実動作点がストイキ領域に位置する状況で、新たな要求動作点がリーン領域に位置することになるか否かを判定する（ステップＳ１１）。

　尚、要求動作点は、車両１０の車速やドライバのアクセル操作（つまり、アクセル開度）等に応じて定まるエンジン要求出力によって決まる。従って、要求動作点は、車速やアクセル操作が変わる都度、変わり得る。従って、動作点制御部１０２は、新たな要求動作点が算出される都度、要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移するか否かを判定することが好ましい。

　ステップＳ１１の判定の結果、エンジン２００の要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと移動しないと判定される場合には（ステップＳ１１：Ｎｏ）、エンジン２００の運転状態がストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替えられなくてもよい。従って、この場合は、上述の基本動作で説明したように、動作点制御部１０２は、エンジン２００の実動作点が燃費最適線上を遷移する（つまり、トレースする）ようにエンジン２００の運転状態を制御する（ステップＳ１７）。

　他方で、ステップＳ１１の判定の結果、エンジン２００の要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定される場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の運転状態をリーン燃焼モードに切り替えるために、スロットルバルブの開度を増加させる。その結果、エンジン２００の吸気量が増加する（ステップＳ１２）。

　このとき、本実施形態では、動作点制御部１０２は、エンジン２００の回転数の低下を抑制するように、エンジン２００の運転状態を制御する（ステップＳ１２）。つまり、本実施形態では、エンジン２００の回転数の低下が抑制されたまま、エンジン２００の吸気量が増加する。このとき、動作点制御部１０２は、エンジン２００の実動作点が燃費最適線上を遷移するようにエンジン２００の運転状態を制御しなくてもよい。言い換えれば、動作点制御部１０２は、エンジン２００の実動作点が燃費最適線とは異なる場所に位置するようにエンジン２００の運転状態を制御してもよい。

　ここでいう「エンジン２００の回転数の低下の抑制」は、エンジン２００の要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定された後の期間中の少なくとも一部における回転数の低下の抑制を意味する。例えば、「エンジン２００の回転数の低下」は、要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定された時点の回転数からの低下の抑制を意味していてもよい。

　動作点制御部１０２は、エンジン２００の回転数の低下を抑制するために、エンジン２００の回転数を維持してもよい。例えば、動作点制御部１０２は、エンジン２００の回転数を、要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定された時点の回転数のまま維持してもよい。

　動作点制御部１０２は、エンジン２００の回転数の低下を抑制するために、エンジン２００の回転数を維持することに加えて又は代えて、エンジン２００の回転数を増加させてもよい。つまり、動作点制御部１０２は、エンジン２００の回転数を、要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定された時点の回転数よりも高い回転数にまで増加させてもよい。

　尚、回転数の低下を抑制するために回転数を増加させる場合には、動作点制御部１０２は、要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定された時点の回転数を下回らない限りは、回転数を増加させることに加えて、回転数を減少させてもよい。或いは、動作点制御部１０２は、要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定された時点の回転数を下回らない限りは、回転数を増加させた後に回転数を減少させる動作を適宜繰り返してもよい。その結果、回転数の低下を抑制することに起因した回転数の際限ない又は過度な増加が防止される。

　ところで、エンジン２００の回転数の低下が抑制される場合には、エンジン２００の実際の出力であるエンジン実出力がエンジン要求出力よりも大きくなる可能性がある。この場合には、回生制御部１０３は、エンジン実出力のうちの余剰出力（つまり、エンジン実出力－エンジン要求出力）を用いてモータジェネレータＭＧ２が回生する（つまり、回生発電する）ように、モータジェネレータＭＧ２を制御してもよい。

　但し、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を備える車両１０に代えて、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を備えない車両１０が用いられてもよいことは上述したとおりである。モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を備えない車両１０では、エンジン実出力がエンジン要求出力よりも大きくなる場合には、エンジン２００の点火角度を調整する（例えば、通常時よりも遅角させる）ことで、エンジン実出力のうちの余剰出力が相殺されてもよい。

　尚、ステップＳ１２が行われる時点では、空燃比制御部１０１は、空燃比をリーン空燃比に切り替えなくてもよい。つまり、空燃比制御部１０１は、空燃比をストイキ空燃比のまま維持してもよい。例えば、空燃比制御部１０１は、エンジン２００の吸気量の増加量に合わせて燃料噴射量を調整する（例えば、増加させる）ように燃料噴射装置を制御することで、空燃比をストイキ空燃比のまま維持してもよい。

　その後、動作点制御部１０２は、エンジン２００の吸気量が暫定目標量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、暫定目標所定量とは、エンジン２００がリーン燃焼モードで運転する場合の吸気量の目標値である最終目標量よりも小さい値である。例えば、暫定目標量は、最終目標量に対して所定の係数を掛け合わせることで得られる値であってもよい。所定の係数は、０より大きく且つ１より小さいことが好ましい。このような係数として、例えば、０．９が一例としてあげられる。もちろん、０．９以外の値が所定の係数として採用されてもよい。尚、最終目標量及び暫定目標量は、夫々、「第１所定量」及び「第２所定量」の一具体例である。

　ステップＳ１３の判定の結果、エンジン２００の吸気量が暫定目標量以上でないと判定される場合には（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ１２の動作が繰り返される。つまり、エンジン２００の回転数の低下が抑制されたまま、エンジン２００の吸気量が更に増加する。

　他方で、ステップＳ１３の判定の結果、エンジン２００の吸気量が暫定目標量以上であると判定される場合には（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、動作点制御部１０２は、エンジン２００の回転数の低下を抑制する動作を終了した上で、エンジン２００の実動作点が燃費最適線上に位置することになるように、エンジン２００の運転状態を制御する（ステップＳ１４）。その結果、エンジン２００の回転数は、エンジン２００の実動作点が燃費最適線上に位置することになるまで低下していく。

　その後、空燃比制御部１０１は、エンジン２００の吸気量が最終目標量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。尚、上述したように、最終目標量は、エンジン２００がリーン燃焼モードで運転する場合の吸気量の目標値である。

　ステップＳ１５の判定の結果、エンジン２００の吸気量が最終目標量以上でないと判定される場合には（ステップＳ１５：Ｎｏ）、ステップＳ１４の動作が繰り返される。つまり、動作点制御部１０２は、エンジン２００の実動作点が燃費最適線上に位置することになるように、エンジン２００の運転状態を制御し続ける。

　他方で、ステップＳ１５の判定の結果、エンジン２００の吸気量が最終目標量以上であると判定される場合には（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、空燃比制御部１０１は、空燃比をストイキ空燃比からリーン空燃比に切り替える（ステップＳ１６）。例えば、空燃比制御部１０１は、空燃比がリーン空燃比となるように燃料噴射量を調整する（例えば、減少させる）ように燃料噴射装置を制御することで、空燃比をリーン空燃比に切り替えてもよい。その結果、エンジン２００の運転状態が、ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替えられる。

　ここで、図３から図５を参照しながら、本実施形態の切替動作が行われる際の車両１０の状態の具体例について説明する。以下では、吸気量を増加させる際にエンジン２００の回転数の低下を抑制する本実施形態の切替動作が行われる場合の車両１０の状態の具体例について、吸気量を増加させる際にエンジン２００の回転数の低下を抑制しない（つまり、エンジン２００の動作点を燃費最適線上に位置させ続ける）比較例の切替動作が行われる場合の車両１０の状態の具体例と対比させながら説明する。図３は、本実施形態の切替動作が行われる場合の車両１０の状態を特定するパラメータの具体例（図３（ａ））、及び、比較例の切替動作が行われる場合の車両１０の状態を特定するパラメータの具体例（図３（ｂ））を示すタイミングチャートである。図４は、エンジン２００の動作点を示す動作点マップである。図５は、吸気量に比例するエンジン２００のトルクの応答性とエンジン２００の回転数との間の関係を示すグラフである。

　図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本実施形態の切替動作及び比較例の切替動作双方において、時刻ｔ１において、エンジン２００の要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定されるものとする。尚、図３（ａ）及び図３（ｂ）の１段目のタイミングチャートに示すように、ここでは、要求動作点のストイキ領域からリーン領域への遷移のトリガは、ドライバによるアクセルペダルを戻す操作（つまり、アクセル開度の減少）である例が開示されている。

　その結果、図３（ａ）及び図３（ｂ）の夫々の４段目のタイミングチャートに示すように、時刻ｔ１からスロットルバルブの開度が増加していく。その結果、図３（ａ）及び図３（ｂ）の夫々の３段目のタイミングチャートに示すように、時刻ｔ１からエンジン２００の吸気量が増加していく。

　ここで、比較例では、図４（ｂ）に示すように、エンジン２００の実動作点が燃費最適線上を遷移する。その結果、比較例では、図３（ｂ）の２段目のタイミングチャートに示すように、時刻ｔ１からエンジン２００の回転数が低下していく。その後、吸気量が最終目標量に到達する時刻ｔ４において、空燃比がストイキ空燃比からリーン空燃比に切り替えられる。

　一方で、本実施形態では、図３（ａ）の２段目のタイミングチャートに示すように、時刻ｔ１から吸気量が暫定目標量に到達する時刻ｔ２までの間の期間は、エンジン２００の回転数の低下が抑制される。エンジン２００の回転数の低下が抑制されるため、図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の期間は、エンジン２００の実動作点は燃費最適線上を遷移しない。その後、時刻ｔ２から吸気量が最終目標量に到達する時刻ｔ３までの間の期間は、エンジン２００の回転数が低下していく。このとき、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の期間は、エンジン２００の実動作点は、燃費最適線に向かって遷移していく。その後、吸気量が最終目標量に到達する時刻ｔ３において、空燃比がストイキ空燃比からリーン空燃比に切り替えられる。

　この場合、比較例では、エンジン２００の要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定されてから実際に空燃比がリーン空燃比に切り替えられるまでに要する時間（切替所要時間）は、時刻ｔ４－時刻ｔ１である。一方で、本実施形態では、切替所要時間は、時刻ｔ３－時刻ｔ１である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本実施形態の切替所要時間は、比較例の切替所要時間よりも短くなる。以下、本実施形態の切替所要時間は、比較例の切替所要時間よりも短くなる理由について説明する。

　図５に示すように、エンジン２００の回転数が相対的に高い場合には、エンジン２００の回転数が相対的に低い場合と比較して、エンジン２００のトルクの応答性能（例えば、応答速度）が向上する。エンジン２００のトルクが吸気量に比例することを考慮すれば、エンジン２００の回転数が相対的に高い場合には、エンジン２００の回転数が相対的に低い場合と比較して、吸気量の増加速度が速くなる（つまり、吸気量が増加しやすくなる）。従って、図３（ａ）及び図３（ｂ）の夫々の３段目のタイミングチャートに示すように、エンジン２００の回転数の低下が抑制されている本実施形態では、エンジン２００の回転数の低下が抑制されない比較例と比較して、吸気量の増加速度が速くなる。吸気量が最終目標量にまで増加した時点で空燃比がリーン空燃比に切り替えられることを考慮すれば、吸気量の増加速度は、実質的には、エンジン２００の要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定されてから実際に空燃比がリーン空燃比に切り替えられるまでに要する切替所要時間に反比例する。つまり、吸気量の増加速度が大きくなればなるほど、切替所要時間が短くなる。このため、エンジン２００の回転数の低下が抑制されるがゆえに吸気量の増加速度が相対的に速くなる本実施形態の切替所要時間は、エンジン２００の回転数の低下が抑制されないがゆえに吸気量の増加速度が相対的に遅くなる比較例の切替所要時間よりも短くなる。

　このように、本実施形態の車両１では、エンジン２００の要求動作点がストイキ領域からリーン領域へと遷移すると判定されてから実際に空燃比がリーン空燃比に切り替えられるまでに要する切替所要時間が好適に短縮される。つまり、エンジン２００の運転状態をストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替えるまでに要する切替所要時間が好適に短縮される。

　このような切替所要時間の短縮という効果は、エンジン２００が過給リーンバーンエンジンである場合に特に有用である。というのも、エンジン２００の回転数が低下している場合には、過給機が備えるタービンの回転数も低下しているがゆえに、吸気量の増加が促進されにくい。しかるに、本実施形態では、エンジン２００の回転数の低下が抑制されるがゆえに、過給機が備えるタービンの回転数の低下もまた抑制され、結果として、吸気量の増加が促進されやすい。このため、切替所要時間が好適に短縮される。

　加えて、本実施形態では、エンジン２００の回転数を抑制する動作は、吸気量が最終目標量よりも小さい暫定目標量に増加するまでの間しか行われない。つまり、本実施形態では、エンジン２００の回転数を抑制する動作は、吸気量が暫定目標量以上となり且つ最終目標量未満となる間は行われない。仮に、吸気量が暫定目標量以上となり且つ最終目標量未満となる間もエンジン２００の回転数を抑制する動作が行われるとすると、吸気量が最終目標量以上となった時点で、エンジン２００の回転数が急激に低下するおそれがある。しかるに、本実施形態では、吸気量が暫定目標量以上となった時点でエンジン２００の回転数の低下が許容される。このため、吸気量が最終目標量以上となった時点でエンジン２００の回転数の低下が許容される場合と比較して、エンジン２００の回転数の急激な低下が抑制される。

　尚、最終目標量に対して所定の係数を掛け合わせることで得られる値が暫定目標量となる場合には、所定の係数が小さくなるほど、エンジン２００の回転数の低下が許容され始めるタイミングが早くなる。エンジン２００の回転数の低下が許容され始めるタイミングが早いほど、エンジン２００の回転数の急激な低下がより好適に抑制されるものの、吸気量が相対的に増加しにくくなる。一方で、所定の係数が大きくなるほど、エンジン２００の回転数の低下が許容され始めるタイミングが遅くなる。エンジン２００の回転数の低下が許容され始めるタイミングが遅いほど、吸気量が相対的に増加しやすくなるものの、エンジン２００の回転数の急激な低下が抑制されにくくなる。このため、吸気量の増加のしやすさとエンジン２００の回転数の急激な低下の抑制度合いとのバランスを考慮した上で、適切な所定の係数（或いは、暫定目標量）が設定されることが好ましい。

　但し、吸気量を増加させやすくするという点から言えば、動作点制御部１０２は、吸気量が暫定目標量以上となり且つ最終目標量以下となる期間においても、エンジン２００の回転数の低下を抑制するようにエンジン２００の運転状態を制御してもよい。この場合、吸気量が最終目標量以上となった時点で、動作点制御部１０２は、エンジン２００の回転数の低下を抑制する動作を終了した上で、エンジン２００の実動作点が燃費最適線上に位置することになるように、エンジン２００の運転状態を制御してもよい。

　加えて、本実施形態では、エンジン２００の回転数の低下の抑制に起因してエンジン実出力がエンジン要求出力よりも大きくなる場合には、モータジェネレータＭＧ２は、エンジン実出力のうちの余剰出力を用いて回生することができる。つまり、エンジン２００の回転数の低下を抑制することに起因して余剰となる（例えば、車両１０の力行に使用されない）エンジン実出力の少なくとも一部が有効に活用される。このため、エンジン２００の回転数の低下を抑制することに起因した車両１０の燃費の悪化が好適に抑制される。

　尚、上述の説明では、エンジン２００の運転状態として、ストイキ燃焼モード及びリーン燃焼モードが採用されている。しかしながら、エンジン２００の運転状態として、ストイキ燃焼モード及びリーン燃焼モードに代えて、第１燃焼モード及び第１燃焼モードよりも空燃比が大きい（つまり、空燃比がリーン側又は希薄側となる）第２燃焼モードが採用されてもよい。この場合、エンジン２００の運転状態を第１燃焼モードから第２燃焼モードへと切り替える際に、上述した「エンジン２００の運転状態をストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替える切替動作」に準じた動作（但し、ストイキ燃焼モード及びリーン燃焼モードを、夫々、第１燃焼モード及び第２燃焼モードに読み替える）が行われる。

　具体的には、例えば、ストイキ燃焼モード及びリーン燃焼モードに代えて、リッチ燃焼モード（つまり、空燃比がストイキ空燃比よりもリッチ側のリッチ空燃比となる運転モード）及びリーン燃焼モードが採用されてもよい。この場合、エンジン２００の運転状態をリッチ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替える際に、上述した「エンジン２００の運転状態をストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替える切替動作」に準じた動作（但し、ストイキ燃焼モードを、リッチ燃焼モードに読み替える）が行われる。

　或いは、例えば、ストイキ燃焼モード及びリーン燃焼モードに代えて、リッチ燃焼モード及びストイキ燃焼モードが採用されてもよい。この場合、エンジン２００の運転状態をリッチ燃焼モードからストイキ燃焼モードへと切り替える際に、上述した「エンジン２００の運転状態をストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替える切替動作」に準じた動作（但し、ストイキ燃焼モード及びリーン燃焼モードを、夫々、リッチ燃焼モード及びストイキ燃焼モードに読み替える）が行われる。

　また、上述した説明では、車両１０は、いわゆるスプリット（動力分割）方式のハイブリッドシステム（例えば、ＴＨＳ：Ｔｏｙｏｔａ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｓｙｓｔｅｍ）を採用している。つまり、上述の説明では、車両１０が、エンジン２００の動力、主として発電機として機能するモータジェネレータＭＧ１の動力及び主として電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２の動力が動力分割機構３１０によって適宜分割されるハイブリッドシステムを採用している。しかしながら、車両１０は、動力分割機構３１０に加えて又は代えて無段変速機（例えば、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ））を用いるシリーズ方式又はパラレル方式のハイブリッドシステムを採用してもよい。このような無段変速機を用いるシリーズ方式又はパラレル方式のハイブリッドシステムにおいても、上述した「エンジン２００の運転状態をストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへと切り替える切替動作」が適用されてもよい。

　尚、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

　１０　車両
　１００　ＥＣＵ
　１０１　空燃比制御部
　１０２　動作点制御部
　１０３　回生制御部
　２００　エンジン
　３００　動力分割機構
　４００　インバータ
　５００　バッテリ
　ＭＧ１、ＭＧ２　モータジェネレータ

Claims (3)

1. 　燃焼モードを切り替え可能な内燃機関を備える車両を制御する車両制御装置であって、
   　内燃機関を第１燃焼モードから前記第１燃焼モードよりも空燃比が大きい第２燃焼モードに切り替える際に、前記内燃機関の吸気量が第１所定量まで増加した後に空燃比を切り替えるように前記内燃機関を制御する第１制御手段と、
   　前記第１燃焼モードから前記第２燃焼モードへの切り替えに付随して前記吸気量が増加している所定期間中の少なくとも一部において、前記内燃機関の回転数の低下を抑制する抑制動作を行うように前記内燃機関を制御する第２制御手段と
   　を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 　前記第２制御手段は、（ｉ）前記所定期間のうち前記吸気量が前記第１所定量よりも小さい第２所定量にまで増加するまでの第１期間に前記抑制動作を行うと共に、（ｉｉ）前記所定期間のうち前記吸気量が前記第２所定量まで増加した後の第２期間に前記抑制動作を行わない
   　ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 　前記車両は、前記内燃機関と連結されている回転電機を更に備えており、
   　前記抑制動作が行われている期間中の前記内燃機関の出力の少なくとも一部を用いて回生発電するように前記回転電機を制御する第３制御手段を更に備える
   　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。

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