WO2019073561A1

WO2019073561A1 - ハイブリッド車両の制御方法および制御装置

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Publication number: WO2019073561A1
Application number: PCT/JP2017/036901
Authority: WO
Inventors: 守洋長嶺; 啓寺井; 剛史渡邊; 寺地　淳; 鈴木　宏之
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2019-04-18
Also published as: EP3696036A4; US11208094B2; JPWO2019073561A1; US20200398818A1; EP3696036B1; EP3696036A1; JP6852802B2; CN111278700A; CN111278700B

Abstract

ハイブリッド車両は、ストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードとに切換可能なエンジン（Ｅ）と、力行によるトルクアシストと回生によるトルク吸収とが可能なモータ・ジェネレータ（ＭＧ）と、を備える。ストイキとリーンの領域の境界として、トルク低下時の第２の境界（Ｌ２）は、トルク上昇時の第１の境界（Ｌ１）に対し低トルク側へヒシテリシスを有する。ストイキからリーンへの移行時には、吸気量増加の遅れに対し、燃料の減量とモータ・ジェネレータ（ＭＧ）によるトルクアシストとを行い、排気空燃比をステップ的に変化させる。

Description

ハイブリッド車両の制御方法および制御装置

　この発明は、駆動源として内燃機関とモータとを具備したハイブリッド車両、特に、理論空燃比を目標空燃比としたストイキ燃焼モードとリーン空燃比を目標空燃比としたリーン燃焼モードとに切換可能な内燃機関を用いたハイブリッド車両の制御方法および制御装置に関する。

　燃費低減のために、理論空燃比を目標空燃比としたストイキ燃焼モードとリーン空燃比を目標空燃比としたリーン燃焼モードとに切換可能な内燃機関が知られている。このような内燃機関においては、より広範な機関運転条件（トルクおよび機関回転速度）においてリーン燃焼モードとすることが、燃費低減の上で望ましい。

　一方、触媒装置等を用いて処理される内燃機関の排気の浄化の観点からは、目標空燃比が変化する両燃焼モードの切換時に中間的な排気空燃比が発生することは好ましくない。つまり、ストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードとの切換時に、各々の目標空燃比に沿って、排気空燃比がステップ的に変化することが好ましい。

　しかし、ストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードとでは、燃焼に必要な吸気量がそれぞれ異なることから、燃焼モードの切換に伴って例えばスロットル弁開度が変化することとなるが、仮にスロットル弁開度がステップ的に変化したとしても、実際に燃焼室に流入する吸気量の変化には遅れが伴う。従って、この応答遅れによって実際の吸気量が目標吸気量からずれる結果、中間的な排気空燃比が一時的に発生してしまう。

　この発明は、リーン燃焼モードとするリーン燃焼運転領域をより広範に確保して燃費低減を図るとともに、燃焼モード切換時の中間的な排気空燃比の発生を可及的に抑制することを目的としている。

　なお、特許文献１は、ハイブリッド車両において、ストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードとの切換時のトルクショックを、モータ出力割合を予め高くしておくことで抑制する技術を開示している。しかしながら、特許文献１の技術は、上記のような本発明の課題を解決するものではない。

特開２００８－６８８０２号公報

　この発明に係るハイブリッド車両の制御では、内燃機関のトルクおよび回転速度をパラメータとして、ストイキ燃焼モードとするストイキ燃焼運転領域とリーン燃焼モードとするリーン燃焼運転領域とが予め設定してあるが、両運転領域の高トルク側の境界として、トルク上昇時にリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換を行う第１の境界に比較して、トルク低下時にストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切換を行う第２の境界を低トルク側に設定してある。そして、ストイキ燃焼運転領域からリーン燃焼運転領域への移行時には、燃焼モード切換後、切換に伴う吸気量変化の遅れに対し目標空燃比を維持するように燃料噴射量を減量補正するとともに、要求駆動力となるように上記モータによるアシストを行う。

　すなわち、ストイキ燃焼運転領域からリーン燃焼運転領域への移行時には、燃焼モードの切換に伴って目標空燃比がストイキからリーンへと変化し、目標吸気量が増大するが、実際の吸気量の変化には遅れが伴う。この吸気量変化の遅れに対し、所定のリーン空燃比である目標空燃比を維持するように燃料噴射量の減量補正を行う。これにより、中間的な排気空燃比の発生が抑制される。この燃料噴射量の減量補正により内燃機関のトルクが低くなるが、モータの力行によるアシストを行うことで、車両全体として要求駆動力を満たすことができる。

　このようにストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの移行はモータのアシストを伴うので、その移行を行うべき第２の境界を低トルク側に設定することで、過度に大きなモータトルクを要さずに中間的な排気空燃比を排した移行が可能となる。これに対し、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの移行は、例えば点火時期リタード等によりモータに依存せずに要求駆動力を満たすモード切換が可能であるから、第２の境界の位置に制限されずにより高トルク側に設定することが可能である。従って、より広範な領域でリーン燃焼モードとすることができ、内燃機関の燃費向上が図れる。

この発明に係るハイブリッド車両のシステム構成を示す構成説明図。ハイブリッド車両の複数の走行モードを示した特性図。エンジンの目標空燃比の特性を示した特性図。シーン２（矢印Ｓ２）におけるモード切換処理を示すタイムチャート。バッテリＳＯＣが低いときのシーン２におけるモード切換処理を示すタイムチャート。シーン１（矢印Ｓ１）におけるモード切換処理を示すタイムチャート。一実施例のモード切換処理の処理の流れを示すフローチャート。

　図１は、この発明に係るハイブリッド車両のシステム構成を示す構成説明図である。このハイブリッド車両は、車両駆動源として、内燃機関であるエンジンＥとモータ・ジェネレータＭＧとを備えており、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、自動変速機ＡＴ、ディファンレンシャル機構ＤＦ、等を介して左右の後輪（駆動輪）ＲＬ，ＲＲを駆動している。

　エンジンＥは、例えば筒内直接噴射式の火花点火式ガソリン機関であり、エンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、図示しないスロットル弁の開度、燃料噴射量、点火時期、等が制御される。特に、このエンジンＥは、理論空燃比（すなわち、空気過剰率λ＝１）を目標空燃比としたストイキ燃焼モードとリーン空燃比（例えば、λ＝２）を目標空燃比としたリーン燃焼モードとに切換可能な構成となっている。また、エンジンＥは、図示しない排気系に触媒を用いた排気浄化装置を備えており、例えば、各々の燃焼モードに対応して流路の切換を行うことで、各モードの下（換言すれば各々の排気空燃比の下）での適切な排気浄化を実現している。

　エンジンＥは、エンジンＥのクランクシャフトにベルト伝動機構を介して接続されたスタータ・ジェネレータＳＳＧを備えている。このスタータ・ジェネレータＳＳＧは、ＳＳＧコントローラＳＳＧＣＵによって力行および回生の双方に制御され、力行時にはエンジン始動用のスタータとして機能し、回生時にはジェネレータとして発電を行う。

　第１クラッチＣＬ１は、エンジンＥとモータ・ジェネレータＭＧとの間に介装された常時締結型の乾式クラッチであり、第１クラッチコントローラ５からの制御指令に基づいて第１クラッチ油圧ユニット６が生成する制御油圧によって、締結・開放が制御される。この第１クラッチＣＬ１は、上記制御油圧により、スリップしながらトルク伝達を行うスリップ締結が可能である。

　モータ・ジェネレータＭＧは、永久磁石型三相交流電動機であり、モータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３を介して、力行および回生の双方に制御される。バッテリ４からの電力を受けて力行動作することで車両駆動力のアシストが可能であり、また回生動作によりバッテリ４の充電が行われる。モータ・ジェネレータＭＧの永久磁石を用いたロータは、図示しないダンパを介して自動変速機ＡＴの入力軸に連結されている。

　第２クラッチＣＬ２は、モータ・ジェネレータＭＧと左右後輪ＲＬ，ＲＲとの間に位置する発進クラッチとしても機能するクラッチである。この第２クラッチＣＬ２は、実際には、自動変速機ＡＴが具備するクラッチやブレーキ等の複数の摩擦締結要素の中の１つあるいは複数の摩擦締結要素によって構成されている。第２クラッチＣＬ２は、ＡＴコントローラ７からの制御指令に基づいてＡＴ油圧コントロールユニット８が生成する制御油圧によって、スリップ締結を含み締結・開放が制御される。

　自動変速機ＡＴは、例えば有段の自動変速機であり、車速ＶＳＰやアクセル開度（運転者のアクセルペダル操作量）ＡＰＯ等に基づいてＡＴコントローラ７により変速制御される。

　ハイブリッド車両は、制御系として、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、第１クラッチコントローラ５と、第１クラッチ油圧ユニット６と、ＡＴコントローラ７と、ＡＴ油圧コントロールユニット８と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０と、ＳＳＧコントローラＳＳＧＣＵと、を有する。エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、第１クラッチコントローラ５と、ＡＴコントローラ７と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０と、ＳＳＧコントローラＳＳＧＣＵと、は互いに情報交換が可能なようにＣＡＮ通信線１１を介して互いに接続されている。

　エンジンコントローラ１は、要求駆動力に基づく統合コントローラ１０からの目標エンジントルク指令に基づき、スロットル弁開度や燃料噴射量等を制御する。エンジンコントローラ１には、エンジン回転速度センサ１２からのエンジン回転速度情報、気筒判別センサ３２からの気筒判別信号、吸入空気量センサ３３からの吸気量情報、等が入力される。

　モータコントローラ２には、モータ・ジェネレータＭＧのロータ回転位置を検出するレゾルバ１３からの情報および統合コントローラ１０からの目標モータトルク指令等が入力される。モータコントローラ２は、目標モータトルク指令等に応じてモータ・ジェネレータＭＧのモータ動作点を制御する指令をインバータ３へ出力する。またモータコントローラ２は、バッテリ４の充電状態を示すＳＯＣ（ステート・オブ・チャージ）を監視している。ＳＯＣ情報は、モータ・ジェネレータＭＧの制御のために用いられるとともに、統合コントローラ１０へ供給される。

　第１クラッチコントローラ５は、第１クラッチ油圧センサ１４および第１クラッチストロークセンサ１５からのセンサ情報が入力されるとともに、統合コントローラ１０からの第１クラッチ制御指令が入力され、これらに基づいて第１クラッチ油圧ユニット６に第１クラッチＣＬ１の締結・開放制御指令を出力する。第１クラッチストロークセンサ１５による第１クラッチストロークＣ１Ｓの情報は、統合コントローラ１０へ供給される。

　ＡＴコントローラ７は、アクセルペダル開度センサ１６、車速センサ１７、第２クラッチ油圧センサ１８、セレクトレバー２７の操作位置に応じたレンジ信号を出力するインヒビタスイッチ２８、等のセンサ類からのセンサ信号が入力されるとともに、統合コントローラ１０からの制御指令が入力され、これらに基づいてＡＴ油圧コントロールユニット８に制御指令を出力する。アクセル開度ＡＰＯ、車速ＶＳＰおよびインヒビタスイッチ信号は、統合コントローラ１０へ供給される。

　ブレーキコントローラ９には、４輪の各々の車輪速を検出する車輪速センサ１９およびブレーキストロークセンサ２０からのセンサ情報が入力される。このブレーキコントローラ９は、ブレーキ踏込制動時に、統合コントローラ１０からの回生協調制御信号に基づいて、ブレーキストロークＢＳから求められる要求制動力に対する回生制動力の不足分を機械的制動力（摩擦ブレーキによる制動力）で補うように、回生協調ブレーキ制御を行う。

　統合コントローラ１０は、車両全体の消費エネルギを管理し、高い効率で車両を走行させるようにエンジンＥやモータ・ジェネレータＭＧ等の統合的な制御を行う。統合コントローラ１０には、モータ回転速度Ｎｍを検出するモータ回転速度センサ２１と、第２クラッチ出力回転速度Ｎ２outを検出する第２クラッチ出力回転速度センサ２２と、第２クラッチ伝達トルク容量ＴＣＬ２を検出する第２クラッチトルクセンサ２３と、ブレーキ油圧を検出するブレーキ油圧センサ２４と、第２クラッチＣＬ２の温度を検出する第２クラッチ温度センサ２５と、車両の前後加速度を検出するＧセンサ２６と、第１クラッチ温度センサ３０と、インバータ温度センサ３１と、の各センサの検出信号が入力されるとともに、ＣＡＮ通信線１１を介して他のコントローラ等から供給された情報が入力される。

　なお、統合コントローラ１０を介して機能的に一体化されたエンジンコントローラ１およびモータコントローラ２が、請求項における「コントローラ」に相当する。

　上記のハイブリッド車両は、図２に示すように、アクセル開度ＡＰＯおよび車速ＶＳＰに関連して３つの走行モードを有する。すなわち、第１クラッチＣＬ１の開放状態でモータ・ジェネレータＭＧの動力のみを動力源として走行する電気自動車走行モード（ＥＶ走行モード）と、第１クラッチＣＬ１の締結状態でエンジンＥを動力源に含みながら走行するエンジン使用走行モード（ＨＥＶ走行モード）と、第１クラッチＣＬ１の締結状態で第２クラッチＣＬ２をスリップ制御し、エンジンＥを動力源に含みながら走行するエンジン使用スリップ走行モード（ＷＳＣ走行モード）と、を有する。

　さらに上記ＨＥＶ走行モードは、エンジン走行モードと、モータアシスト走行モードと、走行発電モードと、の３つの走行モードを含む。エンジン走行モードでは、エンジンＥの動力のみで走行を行う。モータアシスト走行モードでは、エンジンＥとモータ・ジェネレータＭＧの双方の動力で走行を行う。走行発電モードでは、エンジンＥを動力源として走行するとともにモータ・ジェネレータＭＧを発電機として機能させる。減速時には、制動エネルギを回生して発電を行い、バッテリ４を充電する。

　なお、車両停止中は、エンジンＥの動力を利用してモータ・ジェネレータＭＧを発電機として作動させる発電モードを有する。また、バッテリ４のＳＯＣが低いときやアイドルストップ禁止要求がある場合には、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへ強制的に移行する。

　図３は、エンジンＥの運転条件（トルクおよび回転速度）に対する目標空燃比の特性を示した特性図である。上述したＨＥＶ走行モード例えばエンジン走行モードにおいては、統合コントローラ１０からエンジンコントローラ１が受ける指令に基づいて、目標エンジントルクを満たすように対応する運転点（トルクおよび回転速度の特定の組み合わせ）でエンジンＥが運転される。エンジンＥは、上述したように、理論空燃比（λ＝１）を目標空燃比としたストイキ燃焼モードとリーン空燃比（λ＝２）を目標空燃比としたリーン燃焼モードとに切換可能な構成であり、図３に「リーン領域」として示すリーン燃焼運転領域内に運転点があればリーン燃焼モードが選択され、「ストイキ領域」として示すストイキ燃焼運転領域内に運転点があればストイキ燃焼モードが選択される。例えば、エンジンコントローラ１が図３の特性に対応した燃焼モード切換マップを備えている。なお、ストイキ燃焼運転領域は、リーン燃焼運転領域よりも低トルク側および高トルク側の双方に存在し、ある回転速度よりも高回転側もストイキ燃焼運転領域となる。

　ここで、リーン燃焼運転領域とストイキ燃焼運転領域の高トルク側の境界としては、エンジンＥのトルク上昇時にリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換を行う第１の境界Ｌ１と、トルク低下時にストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切換を行う第２の境界Ｌ２と、があり、第２の境界Ｌ２は第１の境界Ｌ１に比較して低トルク側に設定されている。換言すれば、トルク低下時の第２の境界Ｌ２は、トルク上昇時の第１の境界Ｌ１に対し低トルク側へヒシテリシスを有する。

　従って、リーン燃焼運転領域内でリーン燃焼モードでの運転中にトルクが上昇したときには、運転点が第１の境界Ｌ１を横切ったときにストイキ燃焼モードへの切換処理が行われる（図３の矢印Ｓ１参照）。逆に高トルク側のストイキ燃焼運転領域内でストイキ燃焼モードでの運転中にトルクが低下したときには、運転点が第１の境界Ｌ１よりも低トルクとなってもストイキ燃焼モードが継続され、運転点が第２の境界Ｌ２を横切ったときにリーン燃焼モードへの切換処理が行われる（図３の矢印Ｓ２参照）。そして、第２の境界Ｌ２を横切って一旦リーン燃焼モードに切り換わった後は、仮にトルクが上昇しても、第１の境界Ｌ１を越えるまではリーン燃焼モードが維持される。

　換言すれば、トルク低下方向についての第２の境界Ｌ２で定まるリーン燃焼運転領域に比較して、トルク上昇方向については、第１の境界Ｌ１が高トルク側に設定されていることでリーン燃焼運転領域が実質的に広くなっている。

　ここで、第１の境界Ｌ１は、トルク上昇に伴い燃料噴射量を増やしていったときに目標空燃比をリーン（例えばλ＝２）としたリーン燃焼が成立し得る限界のトルクに沿って設定されている。また、第２の境界Ｌ２は、後述するように、モード切換処理の際に駆動力のアシストを行うモータ・ジェネレータＭＧの性能限界に沿って設定されている。

　図４のタイムチャートは、図３の矢印Ｓ２で示した領域移行時（シーン２）の燃焼モード切換処理を示している。このシーン２は、例えば、図４の（ａ）欄に示すように、車速が増加するように比較的大きなアクセル開度で運転している状態から時刻ｔ１において車速を一定とすべくアクセル開度がステップ的に減少した状況に相当する。時刻ｔ１において、図３の矢印Ｓ２で示すように運転点が変化し、第２の境界Ｌ２を横切ることとなる。

　このような運転点の移行に伴い、（ｃ）欄に示すように、燃焼モードがそれまでのストイキ燃焼モード（λ＝１）からリーン燃焼モード（λ＝２）に切り換えられ、目標空燃比が「λ＝２」相当となる。この目標空燃比の変更により必要な吸気量（新気量）が増大するので、目標吸気量がステップ的に変化し、スロットル弁の開度が速やかに増加する。しかし、（ｂ）欄に示すように、実際に筒内に流入する吸気量の変化には遅れがあり、例えば時刻ｔ２において「λ＝２」に対応する目標吸気量に達する。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、「λ＝２」に対応する目標吸気量に対して実際の吸気量が不足する。

　このような吸気量の不足に対応して、（ｄ）欄に示すように、燃料噴射量の減量補正を行う。詳しくは、（ｂ）欄に示す吸気量変化の遅れに対し目標空燃比（λ＝２）を維持するように燃料噴射量を減量補正する。これにより、触媒装置による浄化の対象となる排気の排気空燃比は、時刻ｔ１において「λ＝１」相当から「λ＝２」相当へとステップ的に変化し、中間的な排気空燃比の発生が抑制される。なお、厳密にはストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードとで同トルクに対し必要な燃料量が僅かに異なるが、ここでは、排気浄化の観点から排気空燃比が「λ＝２」相当の一定値となるように減量補正を行う。吸気量は時刻ｔ１から時刻ｔ２へ向かって徐々に目標吸気量に近付くので、燃料噴射量の減量補正は徐々に縮小する。

　上記のような燃料噴射量の減量補正の結果、エンジンＥが実際に発生するトルクは、（ｅ）欄に示すように、目標エンジントルクよりも少なくなる。これに対し、（ｆ）欄に示すように、統合コントローラ１０からモータコントローラ２へ与えられる指令に基づき、エンジンＥの駆動力とモータ・ジェネレータＭＧの駆動力の総和が車両全体の要求駆動力を満たすように、モータ・ジェネレータＭＧによるアシストを行う。従って、排気空燃比がモード切換時に中間的な値となることを抑制しつつ要求駆動力に沿った運転が可能である。

　次に、図５のタイムチャートは、同じく図３の矢印Ｓ２で示した領域移行時（シーン２）において、バッテリ４の充電状態が所定レベル以下であるとき（例えばＳＯＣが所定値以下のとき）の燃焼モード切換処理を示している。

　この場合には、時刻ｔ１において実際の燃焼モード切換に先行して目標吸気量をリーン空燃比（λ＝２）に対応するように変化させる。これに対応してスロットル弁の開度が増加するが、前述した例と同様に、実際の吸気量は遅れを伴って変化し、時刻ｔ２において目標吸気量に達する（（ｂ）欄参照）。

　（ｃ）欄に示すように、実際の燃焼モードの切換は、時刻ｔ１では行わない。時刻ｔ２において吸気量が目標吸気量に達したら、燃焼モードをストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへ切り換える。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、「λ＝１」相当の吸気量に対して実際の吸気量が過剰となる。

　このような過剰な吸気量に対し、この例では、（ｄ）欄に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、理論空燃比（λ＝１）をそのまま目標空燃比として維持するように、燃料噴射量を増量補正する。吸気量は徐々に目標吸気量に近付くので、増量補正量は徐々に減少する。そして、時刻ｔ２において吸気量が目標吸気量に達したら、増量補正を終了し、リーン空燃比（λ＝２）に対応した燃料噴射量とする。

　従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、排気空燃比は「λ＝１」相当に維持され、時刻ｔ２において「λ＝２」相当の排気空燃比にステップ的に変化する。従って、中間的な排気空燃比の発生が抑制される。

　一方、上記の増量補正に伴い、（ｅ）欄に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、エンジンＥの駆動力が要求に対し過剰となる。この過剰なエンジンＥの駆動力に対しては、（ｆ）欄に示すように、エンジンＥの駆動力とモータ・ジェネレータＭＧの駆動力の総和が車両全体の要求駆動力に沿うように、モータ・ジェネレータＭＧによる回生（つまり動力吸収）を行う。

　次に、図６のタイムチャートは、図３の矢印Ｓ１で示した領域移行時（シーン１）の燃焼モード切換処理を示している。このシーン１は、例えば、図６の（ａ）欄に示すように、車速を一定に維持するように比較的小さなアクセル開度で運転している状態から時刻ｔ１において車両を加速すべくアクセル開度がステップ的に増加した状況に相当する。時刻ｔ１において、図３の矢印Ｓ１で示すように運転点が変化し、第１の境界Ｌ１を横切ることとなる。

　このような運転点の移行に伴い、（ｃ）欄に示すように、燃焼モードがそれまでのリーン燃焼モード（λ＝２）からストイキ燃焼モード（λ＝１）に切り換えられ、目標空燃比が「λ＝１」相当となる。この目標空燃比の変更により必要な吸気量（新気量）が減少するので、目標吸気量がステップ的に変化し、スロットル弁の開度が速やかに減少する。しかし、（ｂ）欄に示すように、実際に筒内に流入する吸気量の変化には遅れがあり、例えば時刻ｔ２において「λ＝１」に対応する目標吸気量に達する。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、「λ＝１」相当の目標吸気量に対して実際の吸気量が過剰となる。

　このような過剰な吸気量に対応して、（ｄ）欄に示すように、燃料噴射量の増量補正を行う。詳しくは、（ｂ）欄に示す吸気量変化の遅れに対し目標空燃比（λ＝１）を維持するように燃料噴射量を増量補正する。これにより、触媒装置による浄化の対象となる排気の排気空燃比は、時刻ｔ１において「λ＝２」相当から「λ＝１」相当へとステップ的に変化し、中間的な排気空燃比の発生が抑制される。なお、厳密にはリーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとで同トルクに対し必要な燃料量が僅かに異なるが、ここでは、排気浄化の観点から排気空燃比が「λ＝１」相当の一定値となるように増量補正を行う。吸気量は時刻ｔ１から時刻ｔ２へ向かって徐々に目標吸気量に近付くので、燃料噴射量の増量補正は徐々に縮小する。

　上記のような燃料噴射量の増量補正の結果、エンジンＥが発生するトルクは、（ｅ）欄に破線で示すように、目標エンジントルクよりも一時的に大となり得る。これに対し、（ｇ）欄に示すように、トルク抑制のために点火時期リタードが実行される。つまり、点火時期がＭＢＴ点よりも遅角側に補正される。この点火時期リタードにより、実際にエンジンＥが発生するトルクは、（ｅ）欄に実線で示すように、目標エンジントルクに沿ったものとなる。従って、排気空燃比がモード切換時に中間的な値となることを抑制しつつ要求駆動力に沿った運転が可能である。

　このように、シーン２のような第２の境界Ｌ２におけるストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切換はモータ・ジェネレータＭＧのアシスト（あるいは回生）を伴うので、第２の境界Ｌ２は、モータ・ジェネレータＭＧの性能限界（換言すれば最大出力）に沿って設定されている。従って、比較的低トルク側に第２の境界Ｌ２が位置する。なお、燃焼モード切換時に多少のトルク段差を許容するのであれば、モータ・ジェネレータＭＧの最大出力に対応する特性よりも僅かに高トルク側に第２の境界Ｌ２を設定することも可能である。

　第２の境界Ｌ２の設定に対し、モータ・ジェネレータＭＧのアシストを必要としないリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換となる第１の境界Ｌ１は、より高トルク側に設定されている。つまり、燃費の点で有利なリーン燃焼運転領域がより広く確保されている。

　図７は、エンジンコントローラ１およびモータコントローラ２によって実行される燃焼モード切換の制御の流れを示したフローチャートである。ステップ１では、現在の燃焼モードがリーン燃焼モードであるか否か、換言すれば、直前のエンジンＥの運転点がリーン燃焼運転領域内であるか否かを判定する。

　ステップ１でＹＥＳつまりリーン燃焼モードであれば、ステップ２へ進み、運転点がストイキ燃焼運転領域に移行したか否かを判定する。ステップ２でＮＯであれば、リーン燃焼モードを継続する。ステップ２でＹＥＳつまり運転点がリーン燃焼運転領域から第１の境界Ｌ１を横切ってストイキ燃焼運転領域に移行（図３の矢印Ｓ１参照）したら、ステップ２からステップ３へ進み、図６に示したリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへのモード切換処理を実行する。すなわち、前述したように、燃焼モードを直ちにストイキ燃焼モードに切り換えるとともに、燃料噴射量の増量補正ならびに点火時期リタードを行い、排気空燃比を「λ＝１」相当にステップ的に変化させる。

　ステップ４では、吸気量が目標吸気量に達したか否かを判定し、目標吸気量に達したら、ステップ５へ進んで、ストイキ燃焼モードによる通常制御に移行する。

　ステップ１でＮＯつまりストイキ燃焼モードであれば、ステップ１からステップ６へ進み、運転点がリーン燃焼運転領域に移行したか否かを判定する。ステップ６でＮＯであれば、ストイキ燃焼モードを継続する。ステップ６でＹＥＳつまり運転点がストイキ燃焼運転領域から第２の境界Ｌ２を横切ってリーン燃焼運転領域に移行（図３の矢印Ｓ２参照）したら、ステップ６からステップ７へ進み、バッテリ４のＳＯＣが所定値よりも大であるか否かを判定する。バッテリ４のＳＯＣが所定値よりも大であれば、ステップ７からステップ８へ進み、図４に示したストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへのモード切換処理を実行する。すなわち、前述したように、燃焼モードを直ちにリーン燃焼モードに切り換えるとともに、燃料噴射量の減量補正ならびにモータ・ジェネレータＭＧの力行によるトルクアシストを行い、排気空燃比を「λ＝２」相当にステップ的に変化させる。

　ステップ９では、吸気量が目標吸気量に達したか否かを判定し、目標吸気量に達したら、ステップ１０へ進んで、リーン燃焼モードによる通常制御に移行する。

　ステップ７においてＳＯＣが所定値以下であった場合には、ステップ７からステップ１１へ進み、図５に示したストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへのモード切換処理を実行する。すなわち、前述したように、目標吸気量を直ちに変更するとともに、燃料噴射量の増量補正ならびにモータ・ジェネレータＭＧの回生によるトルク吸収を行い、「λ＝１」相当のストイキ燃焼モードを継続する。そして、ステップ１２において吸気量が目標吸気量に達したか否かを判定し、目標吸気量に達したら、ステップ１０へ進んで、リーン燃焼モードによる通常制御に移行する。つまり、この場合は、前述したように、目標吸気量に達した時点で、実際の燃焼モードがリーン燃焼モードへ切り換わる。

　以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例ではリーン燃焼モードの空燃比を「λ＝２」相当とした例を説明したが、この発明は、これに限らず、適当なリーン空燃比を用いることができる。また、上記実施例では、バッテリ４のＳＯＣが低いときに図５に示したモータ・ジェネレータＭＧの回生を利用したモード切換処理を実行するが、バッテリ４のＳＯＣ以外にモータ・ジェネレータＭＧによるトルクアシストが困難な条件のときに図５の態様のモード切換処理を実行するようにしてもよい。また、バッテリ４のＳＯＣが低いときに、ストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切換を行わないようにすることも可能である。

　さらに、この発明は、走行用の大型のモータ・ジェネレータＭＧを具備せずにスタータ・ジェネレータＳＳＧによってトルクアシストを行ういわゆるマイルドハイブリッド形式のハイブリッド車両にも適用が可能である。

Claims

　理論空燃比を目標空燃比としたストイキ燃焼モードとリーン空燃比を目標空燃比としたリーン燃焼モードとに切換可能な内燃機関と、力行による上記内燃機関の動力のアシストが可能なモータと、を備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
　内燃機関のトルクおよび回転速度をパラメータとして、上記ストイキ燃焼モードとするストイキ燃焼運転領域と上記リーン燃焼モードとするリーン燃焼運転領域とを予め設定するとともに、
　両運転領域の高トルク側の境界として、トルク上昇時にリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換を行う第１の境界に比較して、トルク低下時にストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切換を行う第２の境界を低トルク側に設定し、
　上記ストイキ燃焼運転領域からリーン燃焼運転領域への移行時には、燃焼モード切換後、切換に伴う吸気量変化の遅れに対し目標空燃比を維持するように燃料噴射量を減量補正するとともに、要求駆動力となるように上記モータによるアシストを行う、ハイブリッド車両の制御方法。
　上記第２の境界を、上記モータの最大出力に関連して設定する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
　上記モータとして、力行による上記内燃機関の動力のアシストと回生による上記内燃機関の動力の吸収とが可能なモータを用い、
　上記ストイキ燃焼運転領域からリーン燃焼運転領域への移行時に、特定の条件下では、
　燃焼モード切換に先行して目標吸気量をリーン空燃比に対応するように切り換えた後、吸気量変化の遅れの間、理論空燃比を目標空燃比として維持するように燃料噴射量を増量補正するとともに、要求駆動力となるように上記モータの回生を行う、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御方法。
　上記の特定の条件の１つは、上記モータの電源となるバッテリの充電状態が所定のレベル以下である、ことである請求項３に記載のハイブリッド車両の制御方法。
　リーン燃焼運転領域からストイキ燃焼運転領域への移行時には、燃焼モード切換後、切換に伴う吸気量変化の遅れに対し目標空燃比を維持するように燃料噴射量を増量補正するとともに、点火時期リタードによるトルクの抑制を行う、請求項１～４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。
　理論空燃比を目標空燃比としたストイキ燃焼モードとリーン空燃比を目標空燃比としたリーン燃焼モードとに切換可能な内燃機関と、
　力行による上記内燃機関の動力のアシストが可能なモータと、
　上記内燃機関および上記モータを制御するコントローラと、
　を備え、
　上記コントローラは、
　内燃機関のトルクおよび回転速度をパラメータとして、上記ストイキ燃焼モードとするストイキ燃焼運転領域と上記リーン燃焼モードとするリーン燃焼運転領域とが予め設定された燃焼モード切換マップを有し、
　この燃焼モード切換マップにおける両運転領域の高トルク側の境界は、トルク上昇時にリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切換を行う第１の境界と、この第１の境界よりも低トルク側に設定されかつトルク低下時にストイキ燃焼モードからリーン燃焼モードへの切換を行う第２の境界と、を有し、
　さらに上記コントローラは、上記ストイキ燃焼運転領域からリーン燃焼運転領域への移行時に、燃焼モード切換後、切換に伴う吸気量変化の遅れに対し目標空燃比を維持するように燃料噴射量を減量補正するとともに、要求駆動力となるように上記モータによるアシストを行う、
　ハイブリッド車両の制御装置。