(57)【要約】【課題】エンジントルクに応じたスロットルバルブの開度を精度高く制限する。【解決手段】エンジンＥＣＵは、ＭＧ（１）トルクからエンジントルクを推定するステップ（Ｓ１００）と、走行条件を満足する場合であって（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、かつ、エンジントルクがしきい値Ｔｈ（０）よりも大きい場合（Ｓ１０４）、スロットル上限ガードを実行するステップ（Ｓ１０６）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の制御装置であって、前記車両は、エンジンと、前記エンジンの出力軸に連結するモータジェネレータとを含み、前記エンジンは、気筒と、前記気筒内の気体を排気する排気通路と、前記排気通路と気筒との間に設けられる排気バルブと、前記気筒に導入される気体の流量を調整するスロットルバルブとを含み、
前記モータジェネレータにおける前記エンジンのトルク反力に基づいてエンジントルクを推定するための推定手段と、
前記エンジントルクがしきい値よりも大きい場合に前記スロットルバルブの開度の上限値を減少させるための減少手段とを含み、
前記しきい値は、前記モータジェネレータの許容トルク、前記気筒内における圧力の最大値および前記排気バルブが閉じた場合に前記排気通路への排気の漏れが生じる排気圧力のうちの少なくともいずれか一つに基づいて設定される、車両の制御装置。
【請求項２】
前記減少手段は、前記エンジントルクが前記しきい値以下になるように前記スロットルバルブの開度の上限値を前記エンジントルクと前記しきい値との差に応じた値だけ減少させる、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記減少手段は、前記エンジントルクが前記しきい値以下になるまで前記スロットルバルブの開度の上限値を段階的に減少させる、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記推定手段は、前記車両の走行状態が予め定められた走行条件を満足する場合に、前記エンジントルクを推定する、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記しきい値は、前記エンジントルクが前記モータジェネレータの許容トルクを超えないように設定される、請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記しきい値は、前記気筒内の圧力の最大値が前記エンジンにおいて許容される値を超えないように設定される、請求項１〜５のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記しきい値は、前記排気バルブが閉じた場合に前記排気通路への排気の漏れが生じる排気圧力を生じさせないように設定される、請求項１〜６のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項８】
車両の制御方法であって、前記車両は、エンジンと、前記エンジンの出力軸に連結するモータジェネレータとを含み、前記エンジンは、気筒と、前記気筒内の気体を排気する排気通路と、前記排気通路と気筒との間に設けられる排気バルブと、前記気筒に導入される気体の流量を調整するスロットルバルブとを含み、
前記モータジェネレータにおける前記エンジンのトルク反力に基づいてエンジントルクを推定するステップと、
前記エンジントルクがしきい値よりも大きい場合に前記スロットルバルブの開度の上限値を減少させるステップとを含み、
前記しきい値は、前記モータジェネレータの許容トルク、前記気筒内における圧力の最大値および前記排気バルブが閉じた場合に前記排気通路への排気の漏れが生じる排気圧力のうちの少なくともいずれか一つに基づいて設定される、車両の制御方法。
【請求項９】
前記上限値を減少させるステップは、前記エンジントルクが前記しきい値以下になるように前記スロットルバルブの開度の上限値を前記エンジントルクと前記しきい値との差に応じた値だけ減少させる、請求項８に記載の車両の制御方法。
【請求項１０】
前記上限値を減少させるステップは、前記エンジントルクが前記しきい値以下になるまで前記スロットルバルブの開度の上限値を段階的に減少させる、請求項８または９に記載の車両の制御方法。
【請求項１１】
前記エンジントルクを推定するステップは、前記車両の走行状態が予め定められた走行条件を満足する場合に、前記エンジントルクを推定する、請求項８〜１０のいずれかに記載の車両の制御方法。
【請求項１２】
前記しきい値は、前記エンジントルクが前記モータジェネレータの許容トルクを超えないように設定される、請求項８〜１１のいずれかに記載の車両の制御方法。
【請求項１３】
前記しきい値は、前記気筒内の圧力の最大値が前記エンジンにおいて許容される値を超えないように設定される、請求項８〜１２のいずれかに記載の車両の制御方法。
【請求項１４】
前記しきい値は、前記排気バルブが閉じた場合に前記排気通路への排気の漏れが生じる排気圧力を生じさせないように設定される、請求項８〜１３のいずれかに記載の車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御に関し、特に、エンジントルクを精度高く推定し、推定されたエンジントルクとエンジントルクの制約条件とに基づいてスロットルバルブの開度を制限する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題対策の１つとして、エンジンおよびモータからの駆動力により走行するハイブリッド車両が注目されている。このようなハイブリッド車両のエンジンは、効率良く動作させるためトルクと回転数とに基づいて設定される動作線に沿って制御される。
【０００３】
このようなハイブリッド車両としては、たとえば、特開平１０−３２５３４４号公報（特許文献１）は、モータジェネレータを大型化させることなく、エンジンおよびモータジェネレータを協調制御する運転モードが選択されている場合にエンジンの吹き上がりを防止するハイブリッド駆動制御装置を開示する。このハイブリッド駆動制御装置は、燃料の燃焼によって作動するエンジンと、電動モータおよび発電機の少なくとも一方として用いられるモータジェネレータと、エンジンに連結される第１回転要素、モータジェネレータに連結される第２回転要素、および出力部材に連結される第３回転要素を有して、それらの間で機械的に力を合成、分配する３軸式動力入出力手段と、エンジンおよびモータジェネレータを協調制御して出力部材を回転駆動する協調駆動手段とを有するハイブリッド駆動制御装置において、協調駆動手段によりエンジンおよびモータジェネレータが協調制御される場合には、モータジェネレータの最大出力トルクに基づいて、エンジンの出力トルクを制限するエンジン出力トルク制限手段を有することを特徴とする。
【０００４】
上述した公報に開示されたハイブリッド駆動制御装置によると、モータジェネレータを大型化したりブレーキをスリップ制御したりすることなく、エンジンの出力トルクに対して必要とされる反力トルクがモータジェネレータの最大出力トルクを超えないようにすることが可能で、エンジンの吹き上がりや過大な負荷によるモータジェネレータの耐久性の低下が防止されるようになる。
【特許文献１】特開平１０−３２５３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した公報に開示されたハイブリッド駆動制御装置においては、スロットル開度および燃料噴射量に基づいてエンジントルクを推定しているため、推定精度が低いという問題がある。これは、エンジンの個体毎にスロットル開度および燃料噴射量に基づいて発現するエンジントルクにバラツキがあるためである。エンジントルクの推定精度が低い場合、確実にエンジンの吹き上がりを抑制するために、必要以上にスロットルを制限する場合がある。そのため、エンジンのパワーを十分に発揮できない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述した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、エンジントルクに応じたスロットルバルブの開度を精度高く制限する車両の制御装置および制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る車両の制御装置においては、車両は、エンジンと、エンジンの出力軸に連結するモータジェネレータとを含む。エンジンは、気筒と、気筒内の気体を排気する排気通路と、排気通路と気筒との間に設けられる排気バルブと、気筒に導入される気体の流量を調整するスロットルバルブとを含む。この制御装置は、モータジェネレータにおけるエンジンのトルク反力に基づいてエンジントルクを推定するための推定手段と、エンジントルクがしきい値よりも大きい場合にスロットルバルブの開度の上限値を減少させるための減少手段とを含む。しきい値は、モータジェネレータの許容トルク、気筒内における圧力の最大値および排気バルブが閉じた場合に排気通路への排気の漏れが生じる排気圧力のうちの少なくともいずれか一つに基づいて設定される。第８の発明に係る車両の制御方法は、第１の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
【０００８】
第１の発明によると、モータジェネレータにおけるエンジンのトルク反力に基づいてエンジントルクを推定することにより、個体毎のバラツキを考慮する必要がない。そのため、スロットルバルブの開度および燃料噴射量に基づいて推定する場合よりもエンジントルクを精度高く推定することができる。そのため、推定されたエンジントルクが、モータジェネレータの許容トルク、気筒内の圧力の最大値および排気バルブが閉じた場合に排気通路への排気の漏れが生じる排気圧力に基づいて設定されるしきい値よりも大きい場合にスロットルバルブの開度を制限することにより、不必要にスロットルバルブの開度の制限を回避することができる。そのため、スロットルバルブの開度および燃料噴射量に基づいてエンジントルクを推定する場合よりもエンジントルクのパワーを十分に発揮することができる。したがって、エンジントルクに応じたスロットルバルブの開度を精度高く制限する車両の制御装置および制御方法を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、減少手段は、エンジントルクがしきい値以下になるようにスロットルバルブの開度の上限値をエンジントルクとしきい値との差に応じた値だけ減少させる。第９の発明に係る車両の制御方法は、第２の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
【００１０】
第２の発明によると、エンジントルクをしきい値以下になるようにスロットルバルブの開度を制限することにより、エンジントルクがモータジェネレータの許容トルクを超えることによるエンジン回転数の吹き上がり、気筒内の圧力の最大値がエンジンにおいて許容される値を超えることによる局所的な高温部分の発生および排気バルブが閉じた場合の排気通路への排気の漏れの発生を抑制することができる。
【００１１】
第３の発明に係る車両の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、減少手段は、エンジントルクがしきい値以下になるまでスロットルバルブの開度の上限値を段階的に減少させる。第１０の発明に係る車両の制御方法は、第３の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
【００１２】
第３の発明によると、エンジンエンジントルクをしきい値以下になるまでスロットル開度の上限値を段階的に減少させることにより、エンジントルクがモータジェネレータの許容トルクを超えることによるエンジン回転数の吹き上がり、気筒内の圧力の最大値がエンジンにおいて許容される値を超えることによる局所的な高温部分の発生および排気バルブが閉じた場合に排気通路への排気の漏れの発生を抑制することができる。
【００１３】
第４の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、推定手段は、車両の走行状態が予め定められた走行条件を満足する場合に、エンジントルクを推定する。第１１の発明に係る車両の制御方法は、第４の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
【００１４】
第４の発明によると、車両の走行状態が予め定められた走行条件（たとえば、車両の走行状態が定常走行状態あるいは全開走行状態であるという条件）を満足する場合に、エンジントルクを推定することにより、推定精度が高い走行状態あるいは推定誤差が特定しやすい走行状態であるときにエンジントルクの推定を行なうことができる。そのため、エンジントルクを精度高く推定することができる。
【００１５】
第５の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、しきい値は、エンジントルクがモータジェネレータの許容トルクを超えないように設定される。第１２の発明に係る車両の制御方法は、第５の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
【００１６】
第５の発明によると、エンジントルクがモータジェネレータの許容トルクを超えないようにしきい値を設定することにより、エンジン回転数の吹き上がりを防止することができる。
【００１７】
第６の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、しきい値は、気筒内の圧力の最大値がエンジンにおいて許容される値を超えないように設定される。第１３の発明に係る車両の制御方法は、第６の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
【００１８】
第６の発明によると、気筒内の圧力の最大値がエンジンにおいて許容される値を超えないようにエンジントルクのしきい値を設定することにより、部品の製造バラツキおよび使用条件のバラツキ等の種々のバラツキが有していても気筒内の圧力の最大値がエンジンにおいて許容される値を超えることを回避することができるため、エンジンの耐久性の悪化を抑制することができる。
【００１９】
第７の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、しきい値は、排気バルブが閉じた場合に排気通路への排気の漏れが生じる排気圧力を生じさせないように設定される。第１４の発明に係る車両の制御方法は、第７の発明に係る車両の制御装置と同様の構成を有する。
【００２０】
第７の発明によると、排気バルブが閉じた場合に排気通路への排気の漏れが生じる排気圧力を生じさせないようにエンジントルクのしきい値を設定することにより、排気漏れを抑制して、局所的な高温部分の発生を抑制することができる。そのため、エンジンの耐久性の悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置が搭載されるハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。
【００２３】
ハイブリッド車両は、駆動源としての内燃機関（以下、エンジンという）１２０と、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ）１４０を含む。なお、図１においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、ジェネレータ１４０Ａとモータ１４０Ｂと表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、ジェネレータ１４０Ａがモータとして機能したり、モータ１４０Ｂがジェネレータとして機能したりする。
【００２４】
エンジン１２０の吸気通路１２２には、吸入空気のほこりを捕捉するエアクリーナ１２２Ａ、エアクリーナ１２２Ａを通ってエンジン１２０に吸入される空気量を検出するエアフローメータ１２２Ｂ、エンジン１２０に吸入される空気量を調整するためのスロットルバルブ１２２Ｅを有する電子スロットル１２２Ｃが設けられている。電子スロットル１２２Ｃにはスロットルポジションセンサ１２２Ｄが設けられている。エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８０には、エアフローメータ１２２Ｂにより検出された吸入空気量や、スロットルポジションセンサ１２２Ｄにより検出されたスロットルバルブ１２２Ｅの開度（以下、スロットル開度ともいう）等が入力される。
【００２５】
また、エンジン１２０の排気通路１２４には、三元触媒コンバータ１２４Ｂと、三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排出ガスにおける空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する空燃比センサ１２４Ａと、消音器１２４Ｃとが設けられている。
【００２６】
エンジン１２０は、吸気通路１２２および排気通路１２４に接続される複数の気筒１２６が設けられる。吸気通路１２２と気筒１２６との間には、吸気バルブ１２８が設けられる。吸気バルブ１２８は、エンジン１２０の出力軸の回転に連動して作動する。具体的には、吸気バルブ１２８は、エンジン１２０の吸気行程で開き、他の行程（圧縮行程、膨張行程および排気行程）においては、閉じるように作動する。
【００２７】
排気通路１２４と気筒１２６との間には、排気バルブ１３０が設けられる。排気バルブ１３０は、エンジン１２０の出力軸の回転に連動して作動する。具体的には、排気バルブ１３０は、エンジン１２０の排気行程で開き、他の行程（吸気行程、圧縮行程および膨張行程）においては、閉じるように作動する。
【００２８】
エンジン１２０の出力軸には、クランクポジションセンサ３８０が設けられており、エンジンＥＣＵ２８０には、クランクポジションセンサ３８０から出力軸の回転数を示す信号が入力される。
【００２９】
モータ１４０Ｂの出力軸には、回転数センサ３８２が設けられており、ＭＧ＿ＥＣＵ３００には、モータ１４０Ｂの回転数（ＭＧ（２）回転数）を示す信号が入力される。ＭＧ＿ＥＣＵ３００に送信されたＭＧ（２）回転数を示す信号は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０を経由してエンジンＥＣＵ２８０に送信される。
【００３０】
ハイブリッド車両は、減速機１８０と動力分割機構２００とをさらに含む。減速機１８０は、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に伝達する。動力分割機構２００は、たとえば、遊星歯車機構であって、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０（すなわち、モータ１４０Ｂ）とジェネレータ１４０Ａとの２経路に分配する。遊星歯車機構は、サンギヤとリングギヤとキャリアとピニオンギヤとを含む。たとえば、遊星歯車機構のサンギヤは、ジェネレータ１４０Ａに接続し、キャリアは、エンジンに接続され、リングギヤは、モータ１４０Ｂに接続されるものとする。なお、リングギヤとモータ１４０Ｂとの間に変速機構が設けられるようにしてもよい。
【００３１】
また、ハイブリッド車両は、走行用バッテリ２２０と、インバータ２４０とをさらに含む。走行用バッテリ２２０は、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。なお、走行用バッテリ代えてキャパシタ等を蓄電装置として用いてもよい。インバータ２４０は、走行用バッテリ２２０の直流とジェネレータ１４０Ａおよびモータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行なう。
【００３２】
さらに、ハイブリッド車両は、バッテリ制御ユニット（以下バッテリＥＣＵという）２６０と、エンジンＥＣＵ２８０と、ＭＧ＿ＥＣＵ３００と、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０とをさらに含む。
【００３３】
バッテリＥＣＵ２６０は、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御する。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の動作状態を制御する。ＭＧ＿ＥＣＵ３００は、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。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、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。
【００３４】
本実施の形態においては、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間にはコンバータ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、ジェネレータ１４０Ａやモータ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やモータ１４０Ｂに電力を供給するときには、コンバータ２４２で電力を昇圧する。このコンバータ２４２には平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ２４２が昇圧動作を行なう際には、この平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。
【００３５】
なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、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、エンジンＥＣＵ２８０と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）。
【００３６】
運転席にはアクセルペダル（図示せず）が設けられており、アクセルポジションセンサ（図示せず）は、アクセルペダルの踏込み量を検出する。アクセルポジションセンサは、アクセルペダルの踏込み量を示す信号をＨＶ＿ＥＣＵ３２０に出力する。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、踏込み量に対応する要求駆動力に応じて、ジェネレータ１４０Ａ、モータ１４０ＢおよびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０の出力あるいはジェネレータ１４０Ａおよび／またはモータ１４０Ｂ発電量を制御する。
【００３７】
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１４０Ａとの両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ａ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。
【００３８】
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、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は、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ｂのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、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、他方でジェネレータ１４０Ａを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ１４０Ｂ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１４０Ｂに供給してモータ１４０Ｂ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。
【００３９】
一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータ１４０Ｂ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の出力を増加してジェネレータ１４０Ａ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。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動力を増加する制御を行なう場合もある。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。
【００４０】
さらに、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、車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態によっては、燃費を向上させるために、エンジン１２０を停止させる。そして、その後も車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態を検出して、エンジン１２０を再始動させる。このように、このエンジン１２０は間欠運転され、従来の車両（エンジンしか搭載していない車両）においては、イグニッションスイッチがＳＴＡＲＴ位置にまで回されてエンジンが始動すると、イグニッションスイッチがＯＮ位置からＡＣＣ位置またはＯＦＦ位置にされるまでエンジンが停止しない点で異なる。
【００４１】
以上のような構成を有する車両において、たとえば、スロットル開度および燃料噴射量に基づいてエンジントルクを推定するようにすると推定精度が低い場合がある。これは、エンジンの個体毎にスロットル開度および燃料噴射量に基づいて発現するエンジントルクにバラツキがあるためである。
【００４２】
ジェネレータ１４０Ａの許容トルクを上回るようにエンジントルクが増加する場合には、エンジントルクとジェネレータ１４０Ａとのトルクの釣り合いが崩れて、エンジン回転数が吹き上がる場合がある。図２の共線図に示すように、ジェネレータ１４０Ａ、モータ１４０Ｂおよびエンジン１２０の回転数は、トルクが釣り合った状態において図２の実線の関係を維持する。ここで、エンジントルクがジェネレータ１４０Ａの許容トルクを上回って増加すると、エンジン回転数の上昇をジェネレータ１４０Ａにより抑制することができないため、図２の破線に示すようにエンジン回転数が吹き上がることとなる。
【００４３】
また、気筒１２６内における圧力の最大値（以下、Ｐｍａｘと記載する）をエンジン１２０においての許容される値（以下、許容値と記載する）を超えるようにエンジントルクが増加する場合には、エンジン１２０の耐久性が悪化する場合がある。
【００４４】
さらに、排気バルブ１３０が閉じた場合に排気通路１２４への排気の漏れが生じる排気圧力になるようにエンジントルクが増加する場合には、局所的な高温部分が発生するため、エンジン１２０の耐久性が悪化する場合がある。
【００４５】
したがって、エンジントルクの推定精度が低い場合においては、エンジン回転数の吹き上がりまたは耐久性の悪化を確実に抑制するために、必要以上にスロットルを制限する必要があり、エンジンのパワーを十分に発揮できない可能性がある。
【００４６】
そこで、本発明は、エンジンＥＣＵ２８０が、ジェネレータ１４０Ａにおけるエンジン１２０のトルク反力に基づいてエンジントルクを推定し、推定されたエンジントルクがしきい値よりも高い場合にスロットル開度の上限値を減少させる点に特徴を有する。しきい値は、ジェネレータ１４０Ａの許容トルク、気筒１２６内における圧力の最大値および排気バルブ１３０が閉じた場合に排気通路１２４への排気の漏れが生じる排気圧力のうちの少なくともいずれか一つに基づいて設定される値である。なお、エンジントルクの推定は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０において行なわれてもよいし、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０が推定されたエンジントルクに基づいてスロットル開度の上限値を算出し、エンジンＥＣＵ２８０が算出された上限値に基づいてスロットル開度を制限するように電子スロットル１２２Ｃを制御するようにしてもよい。
【００４７】
図３に、本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵ２８０の機能ブロック図を示す。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジントルク推定部５００と、走行条件判定部と、しきい値判定部５０４と、上限ガード実行部５０６とを含む。
【００４８】
エンジントルク推定部５００は、ジェネレータ１４０Ａにおけるエンジン１２０のトルク反力に基づいてエンジントルクを推定する。具体的には、エンジントルク推定部５００は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０から受信するジェネレータ１４０Ａの電流値（ＭＧ（１）電流値）によりジェネレータ１４０Ａにおいて生ずるトルク（以下、ＭＧ（１）トルクと記載する）を算出する。なお、エンジントルク推定部５００は、ジェネレータ１４０Ａの回転数と実験等により取得された回転数の変化に対するトルクの変化を示すマップとに基づいてＭＧ（１）トルクを算出するようにしてもよい。
【００４９】
エンジントルク推定部５００は、ＭＧ（１）トルクに基づいてエンジントルクを算出する。ジェネレータ１４０Ａ、モータ１４０Ｂおよびエンジン１２０の回転数は、トルクが釣り合っている場合においては、図４の実線の状態が維持される。ジェネレータ１４０Ａが発生するトルク（ＭＧ（１）トルク）と、モータ１４０Ｂが発生するトルク（ＭＧ（２）トルク）と、エンジントルクと、路面からの反力トルクは、車両が定常走行している場合などにおいて釣り合う。このとき、エンジントルクとＭＧ（１）トルクとは、プラネタリギヤ比（サンギヤ歯数／リングギヤ歯数）をρとすると、エンジントルク＝（１＋ρ）／ρ×ＭＧ（１）トルクの関係となる。したがって、エンジントルクのトルク反力であるＭＧ（１）トルクを算出することにより上記した関係を用いてエンジントルクを精度高く推定することができる。
【００５０】
走行条件判定部５０２は、車両の走行状態が予め定められた走行条件を満足するか否かを判定する。予め定められた走行条件は、エンジントルクについて予め定められた度合以上の推定精度が得られる走行条件であれば特に限定されるものではないが、たとえば、車両が定常走行状態（すなわち、車両の速度またはモータ１４０Ｂの回転数が略一定の状態あるいは車両の速度または回転数の変化量が予め定められた値以下の状態）であるという条件であってもよいし、アクセルの踏み込み量を最大にした場合など推定誤差が特定可能な走行状態であるという条件であってもよい。なお、走行条件判定部５０２は、たとえば、車両の走行状態が予め定められた走行条件を満足する場合に、走行条件判定フラグをオンするようにしてもよい。
【００５１】
しきい値判定部５０４は、推定されたエンジントルクがしきい値よりも大きいか否かを判定する。ここで、しきい値は、上述したとおり、ジェネレータ１４０Ａの許容トルク、Ｐｍａｘおよび排気バルブ１３０が閉じた場合に排気通路１２４への排気の漏れが生じる排気圧力のうちの少なくともいずれか一つに基づいて設定される。
【００５２】
本実施の形態において、しきい値は、ジェネレータ１４０Ａの許容トルク、Ｐｍａｘおよび排気バルブ１３０が閉じた場合に排気通路１２４への排気の漏れが生じる排気圧力に基づいて実験等の適合により設定されるとして説明するが、エンジンの要求性能あるいは仕様に応じて、ジェネレータ１４０Ａの許容トルク、Ｐｍａｘおよび排気バルブ１３０が閉じた場合に排気通路１２４への排気の漏れが生じる排気圧力のうちの少なくともいずれか一つを選択して、選択された条件を満足するしきい値を実験等により適合するようにしてもよい。
【００５３】
ジェネレータ１４０Ａの許容トルクは、ジェネレータの種類、体格、使用条件および各種バラツキなどに応じて設計的および／または実験的に設定される。しきい値は、エンジントルクがジェネレータ１４０Ａの許容トルクを超えないように設定される。
【００５４】
また、しきい値は、Ｐｍａｘが許容値を超えないように設定される。なお、Ｐｍａｘは、設計的および／または実験的に設定される。Ｐｍａｘは、たとえば、吸入空気量が多いほど高くなる。また、点火時期がＭＢＴ（Minimum  Advance  for  Best  Torque）になるまであるいはノッキングが発生するまで進角するほどＰｍａｘが高くなる。高出力または低燃費を実現するエンジンほど、Ｐｍａｘと許容値との差は小さくなる傾向がある。
【００５５】
しきい値は、設定されたＰｍａｘに基づいて一義的に決定される。ただし、Ｐｍａｘは、エンジン回転数によって変動する場合があるため、好ましくは、エンジントルクおよび／またはエンジン回転数の変化に対応するＰｍａｘの変化を予め実験等により測定しておき、測定結果に基づくＰｍａｘが許容値を超えないようにしきい値を設定することが望ましい。あるいは、エンジントルクおよび／またはエンジン回転数の変化によりしきい値をマップ等を用いて変化させるようにしてもよい。
【００５６】
さらに、しきい値は、排気バルブ１３０が閉じた場合に排気通路１２４への排気の漏れが生じる排気圧力を生じさせないように設定される。排気バルブ１３０が閉じた場合の排気通路１２４への排気の漏れは、吸入空気量が高く、かつ、排気の圧力が高い場合に生じ、バルブとバルブシートのわずかな隙間から燃焼室の燃焼ガスが噴出して排気の漏れが生じると、局所的に高温部分が発生する場合がある。このような問題は、高性能を実現するエンジンにおいて、フリクションロスの抑制のため排気バルブを閉じ側に付勢力を与えるスプリングの張力を低減する場合に生じる。
【００５７】
このような排気の漏れは、吸入空気量が高い場合すなわちエンジントルクが高い場合に生じるため、スロットル開度の上限値を制限することにより、吸入空気量の低下させて（すなわち、エンジントルクを低下させて）、排気の圧力を低下させることができる。
【００５８】
なお、しきい値の設定方法としては、本実施の形態においては、ジェネレータ１４０Ａの許容トルク、Ｐｍａｘおよび排気バルブ１３０が閉じた場合に排気通路１２４への排気の漏れが生じる排気圧力のうちのいずれかの条件を満たす一つのしきい値を設定するようにしてもよいし、あるいは、２つの以上のしきい値を設定するようにしてもよい。
【００５９】
たとえば、エンジントルクがジェネレータ１４０Ａの許容トルクを短時間だけ超えた場合でも、エンジン回転数の吹き上がりは生じる。また、排気バルブ１３０が閉じた場合の排気通路１２４への排気の漏れについてもエンジントルクが排気漏れが生じさせるエンジントルクを短時間だけ超えた場合でも、排気の漏れは生じる。したがって、少なくともエンジントルクがジェネレータ１４０Ａの許容トルクを超えず、かつ、排気の漏れが生じる排気圧力にならないように１つのしきい値（１）が設定される。
【００６０】
そして、Ｐｍａｘが許容値を超えないようにする場合には、短時間の観点で考慮する許容値と長時間の観点で考慮する許容値とが異なるため、しきい値（１）とは、別にしきい値（２）を設定する。
【００６１】
しきい値判定部５０４は、推定されたエンジントルクがしきい値（１）およびしきい値（２）のうちの少なくともいずれか一方よりも大きいか否かを判定する。このように制約条件によってしきい値を複数設定することにより、スロットルバルブの開度の上限を適切に制限することができる。
【００６２】
なお、しきい値判定部５０４は、たとえば、走行条件判定フラグがオンである場合に上述した判定を実行し、推定されたエンジントルクがしきい値よりも大きい場合に、しきい値判定フラグをオンするようにしてもよい。
【００６３】
上限ガード実行部５０６は、推定されたエンジントルクがしきい値よりも大きい場合に、スロットル開度の上限値を減少させた上で、スロットル開度を制御する。
【００６４】
具体的には、上限ガード実行部５０６は、推定されたエンジントルクとしきい値との差に応じた値だけスロットル開度の上限値を減少させる。あるいは、上限ガード実行部５０６は、エンジントルクとしきい値との差に関わらず予め定められた値だけ上限値を減少させるようにしてもよい。
【００６５】
または、上限ガード実行部５０６は、推定されたエンジントルクがしきい値以下になるまで段階的に上限値を減少させるようにしてもよい。たとえば、段階毎に減少させる程度を予め定めておく。上限ガード実行部５０６は、推定されたエンジントルクがしきい値よりも大きい場合に、段階に応じた減少の程度で上限値を減少させる。上限ガード実行部５０６は、上限値を減少させてから予め定められた時間が経過した後に、推定されたエンジントルクがしきい値よりも大きい場合に、次の段階に応じた減少の程度で上限値を減少させる。上限ガード実行部５０６は、推定されたエンジントルクがしきい値以下になった場合に、上限値の減少を停止する。
【００６６】
本実施の形態において、エンジントルク推定部５００と、走行条件判定部５０２と、しきい値判定部５０４と、上限ガード実行部５０６とは、いずれもエンジンＥＣＵ２８０のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
【００６７】
図５を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジン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。
【００６８】
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、ＭＧ（１）トルクに基づいてエンジントルクを推定する。Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、車両の走行状態が予め定められた走行条件を満足するか否かを判定する。なお、予め定められた走行条件を満足するか否かの判定は、エンジントルクの推定（Ｓ１００）よりも前に行なうようにしてもよい。車両の走行状態が予め定められた走行条件を満足すると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００６９】
Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ２８０は、推定されたエンジントルクがしきい値よりも大きいか否かを判定する。推定されたエンジントルクがしきい値よりも大きいと（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、この処理は終了する。Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ２８０は、スロットル上限ガードを実行する。
【００７０】
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車両の制御装置であるエンジンＥＣＵ２８０の動作について図６および図７を用いて説明する。なお、図６および図７において示されるエンジントルクの変化は一例であって、このような変化に限定されるものではない。
【００７１】
＜推定されたエンジントルクとしきい値との差に応じた上限ガード値を設定する場合＞
たとえば、上限ガード値がＡ（０）である場合であって、かつ、エンジントルクがＴｅ（０）である場合を想定する。ここで、Ａ（０）は、スロットル開度の上限が制限されていない場合に設定される値である。
【００７２】
時間Ｔ（０）にて、ＭＧ（１）トルクに基づいてエンジントルクＴｅ（０）が推定される（Ｓ１００）。ＭＧ（２）回転数の変化量が予め定められた変化量以下となり、車両の走行状態が予め定められた走行条件を満足すると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、エンジントルクＴｅ（０）がしきい値Ｔｈ（０）よりも大きいか否かが判定される（Ｓ１０４）。
【００７３】
エンジントルクＴｅ（０）は、しきい値Ｔｈ（０）よりも大きいため（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、スロットル上限ガードが実行される（Ｓ１０６）。すなわち、エンジンＥＣＵ２８０は、スロットルバルブ１２２Ｅの開度の上限を制限する。
【００７４】
このとき、スロットルバルブ１２２Ｅの上限ガード値としては、エンジントルクＴｅ（０）としきい値Ｔｈ（０）との差に応じた値Ａ（１）が設定される。
【００７５】
また、本実施の形態において、上限ガード値Ａ（０）からＡ（１）まで予め定められた時間変化量で変化するとして説明するが、特にこのような変化の態様に限定されるものではない。たとえば、エンジントルクＴｅ（０）がしきい値Ｔｈ（０）よりも大きい時点で上限ガード値をＡ（０）からＡ（１）に変更するようにしてもよい。
【００７６】
スロットル上限ガード値をＡ（０）からＡ（１）に減少することにより、スロットルバルブ１２２Ｅの開度が制限されると、エンジン１２０において生じるエンジントルクが減少する。そのため、時間Ｔ（１）にて、エンジントルクがしきい値Ｔｈ（０）よりも小さいＴｅ（２）となる。
【００７７】
＜上限ガード値を段階的に減少させる場合＞
たとえば、上限ガード値がＡ’（０）である場合であって、かつ、エンジントルクがＴｅ’（０）である場合を想定する。ここで、Ａ’（０）は、スロットル開度の上限が制限されていない場合に設定される値である。
【００７８】
時間Ｔ’（０）にて、ＭＧ（１）トルクに基づいてエンジントルクＴｅ’（０）が推定される（Ｓ１００）。ＭＧ（２）回転数の変化量が予め定められた変化量以下となり、車両の走行状態が予め定められた走行条件を満足すると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、エンジントルクＴｅ’（０）がしきい値Ｔｈ（０）よりも大きいか否かが判定される（Ｓ１０４）。
【００７９】
エンジントルクＴｅ’（０）は、しきい値Ｔｈ（０）よりも大きいため（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、スロットル上限ガードが実行される（Ｓ１０６）。すなわち、エンジンＥＣＵ２８０は、スロットルバルブ１２２Ｅの開度の上限を制限する。
【００８０】
このとき、スロットルバルブ１２２Ｅの上限ガード値は、段階的に減少する。具体的には、エンジンＥＣＵ２８０は、推定されたエンジントルクがしきい値Ｔｈ（０）よりも大きい場合、上限ガード値を段階に応じた予め定められた値だけ減少させてＡ’（１）とする。
【００８１】
エンジンＥＣＵ２８０は、上限ガード値を予め定められた値だけ減少させた時点から予め定められた時間が経過するまで（すなわち、時間Ｔ’（１）から予め定められた時間経過後の時間Ｔ’（２）まで）、Ａ’（１）を上限ガード値としてスロットルバルブ１２２Ｅの開度を制御する。このとき、スロットルバルブ１２２Ｅの上限が制限されることにより、エンジントルクは、Ｔｅ’（０）からＴｅ’（１）に変化する。
【００８２】
時間Ｔ’（２）にて、推定されたエンジントルクＴｅ’（１）がしきい値Ｔｈ（０）よりも大きい場合、再度上限ガード値を予め定められた値だけ減少させてＡ’（２）とする。そして、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジントルクがしきい値Ｔｈ（０）以下になるまで上限ガード値の減少を繰返す。スロットルバルブ１２２Ｅの上限の制限の度合が大きくなることにより、時間Ｔ’（３）にて、エンジントルクは、Ｔｅ’（１）からＴｈ（０）よりも低いＴｅ’（２）に変化する。
【００８３】
以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、モータジェネレータにおけるエンジンのトルク反力に基づいてエンジントルクを推定することにより、個体毎のバラツキを考慮する必要がない。そのため、スロットルバルブの開度および燃料噴射量に基づいて推定する場合よりもエンジントルクを精度高く推定することができる。そのため、モータジェネレータの許容トルク、気筒内の圧力の最大値および排気バルブが閉じた場合に排気通路への排気の漏れが生じる排気圧力に基づいて設定されるしきい値よりも推定されたエンジントルクが大きい場合にスロットルバルブの開度を制限することにより、不必要にスロットルバルブの開度の制限を回避することができる。そのため、スロットルバルブの開度および燃料噴射量に基づいてエンジントルクを推定する場合よりもエンジントルクのパワーを十分に発揮することができる。したがって、エンジントルクに応じたスロットルバルブの開度を精度高く制限する車両の制御装置および制御方法を提供することができる。
【００８４】
また、エンジントルクをしきい値Ｔｈ（０）以下になるようにスロットルバルブの開度を制限することにより、エンジントルクがモータジェネレータの許容トルクを超えることによるエンジン回転数の吹き上がり、気筒内の圧力の最大値がエンジンにおいて許容される値を超えることによる局所的な高温部分の発生および排気バルブが閉じた場合の排気通路への排気の漏れの発生を抑制することができる。
【００８５】
さらに、エンジントルクをしきい値Ｔｈ（０）以下になるまでスロットル開度の上限値を段階的に減少させることにより、エンジントルクがジェネレータの許容トルクを超えることによるエンジン回転数の吹き上がり、気筒内の圧力の最大値がエンジンにおいて許容される値を超えることによる局所的な高温の発生および排気バルブが閉じた場合に排気通路への排気の漏れの発生を抑制することができる。
【００８６】
そして、エンジントルクがモータジェネレータの許容トルクを超えないようにしきい値を設定することにより、エンジン回転数の吹き上がりを防止することができる。
【００８７】
さらに、気筒内の圧力の最大値（Ｐｍａｘ）がエンジンにおいて許容される値を超えないようにエンジントルクのしきい値を設定することにより、部品の製造バラツキおよび使用条件のバラツキ等の種々のバラツキが有していても気筒内の圧力の最大値がエンジンにおいて許容される値を超えることを回避することができるため、エンジンの耐久性の悪化を抑制することができる。
【００８８】
排気バルブが閉じた場合に排気通路への排気の漏れが生じる排気圧力を生じさせないようにエンジントルクのしきい値を設定することにより、排気の漏れを抑制して、局所的な高温の発生を抑制することができる。そのため、エンジンの耐久性の悪化を抑制することができる。
【００８９】
本実施の形態において、ジェネレータの許容トルク、Ｐｍａｘおよび閉じた排気バルブにおいて排気漏れが生じるときの排気圧力の程度に基づいてエンジントルクのしきい値を設定して、推定されたエンジントルクが設定されたしきい値を超えた場合に、スロットルバルブの開度の上限を制限するとして説明したが、エンジントルクに代えてまたは加えてエンジンパワーについてのしきい値を設定するようにしてもよい。すなわち、推定されたエンジンパワーがしきい値よりも大きいとスロットルバルブの開度の上限を制限するようにしてもよい。エンジンパワーは、推定されたエンジントルクと現在のエンジン回転数との積により推定される。
【００９０】
特に、Ｐｍａｘおよび排気バルブが閉じたときの排気圧力等については、回転数の影響を受ける。したがって、推定されたエンジントルクがジェネレータの許容トルクに基づいて設定されたしきい値よりも大きいか、あるいは、推定されたエンジンパワーがＰｍａｘおよび排気バルブが閉じたときの排気圧力に基づいて設定されるエンジンパワーのしきい値よりも大きいと、スロットルバルブの開度の上限を制限するようにしてもよい。このようにすると、より精度高くスロットルバルブの開度の上限を制限することができるため、不必要にスロットルバルブの開度の上限を制限されることはない。
【００９１】
さらに、本実施の形態においては、車両の走行状態が、定常走行状態あるいは全開走行状態等であるなどの走行条件を満足する場合に、エンジントルクを推定するものとして説明したが、たとえば、推定されたエンジントルクおよびエンジン回転数から算出されるエンジンパワーが予め定められた値（たとえば、排気バルブが閉じた場合に排気漏れが生じない上限値）よりも大きい場合に、車両の走行状態が予め定められた走行条件を満足するとするようにしてもよい。
【００９２】
さらに、本実施の形態においては、上限ガード実行時にエンジントルクがしきい値Ｔｈ
（０）よりも小さくなるように上限ガード値を設定するようにしたが、エンジンパワーがしきい値よりも小さくなるように上限ガード値を設定するようにしてもよい。
【００９３】
さらに、本実施の形態においては、予め定められた走行条件を満足する場合に、推定されたトルクがしきい値よりも大きいか否かを判定するとしたが、たとえば、少なくとも推定されたトルクがしきい値よりも大きい場合に上限ガードを実行し、予め定められた走行条件を満足しない場合には、スロットル開度の上限が制限されていない場合に設定される値を選択するようにしてもよい。
【００９４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施の形態におけるハイブリッド車両の構成を示す制御ブロック図である。
【図２】動力分割機構の共線図（その１）である。
【図３】本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵの機能ブロック図である。
【図４】動力分割機構の共線図（その２）である。
【図５】本実施の形態に係る車両の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。
【図６】本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵの動作を示すタイミングチャート（その１）である。
【図７】本実施の形態に係る車両の制御装置であるエンジンＥＣＵの動作を示すタイミングチャート（その２）である。
【符号の説明】
【００９６】
１２０  エンジン、１２２  吸気通路、１２２Ａ  エアクリーナ、１２２Ｂ  エアフローメータ、１２２Ｃ  電子スロットル、１２２Ｄ  スロットルポジションセンサ、１２２Ｅ  スロットルバルブ、１２４  排気通路、１２４Ａ  空燃比センサ、１２４Ｂ  三元触媒コンバータ、１２４Ｃ  触媒温度センサ、１２４Ｄ  消音器、１２４Ｅ  酸素センサ、１２６  気筒、１２８  吸気バルブ、１３０  排気バルブ、１４０  モータジェネレータ、１４０Ａ  ジェネレータ、１４０Ｂ  モータ、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  コンバータ、２６０  バッテリＥＣＵ、２８０  エンジンＥＣＵ、３００  ＭＧ＿ＥＣＵ、３２０  ＨＶ＿ＥＣＵ、３８０  クランクポジションセンサ、５００  エンジントルク推定部、５０２  走行条件判定部、５０４  しきい値判定部、５０６  上限ガード実行部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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