(57)【要約】【課題】大気圧が変化した場合でも、内燃機関の良好な燃費を迅速かつ適切に確保することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関３の制御装置１は、ＥＣＵ２を備える。ＥＣＵ２は、平地用マップ値ＴＲＱ１［ｉ］と高地用マップ値ＴＲＱ０［ｉ］とに対して、大気圧ＰＡに基づく加重平均演算を施すことにより、その大気圧ＰＡにおいて燃料消費率が最小となるような要求トルクのマップ値ＴＲＱ［ｉ］を算出し（ステップ２２，２３）、エンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧを算出し（ステップ２７，２８）、要求トルクのマップ値ＴＲＱ［ｉ］とエンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧとを用いて、要求トルクＴＲＱ及び要求回転数ＮＥＣＭＤをそれぞれ算出し（ステップ２９，３０）と、要求トルクＴＲＱを用いて、内燃機関３を制御する（ステップ２，３）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧を検出する大気圧検出手段と、
内燃機関に要求されている出力を表す要求出力パラメータを算出する要求出力パラメータ算出手段と、
前記内燃機関の回転数である機関回転数及び当該内燃機関の発生トルクを表すトルクパラメータを座標軸とする座標平面上において、前記大気圧が第１所定状態にあるときの燃料消費率が最小になるように前記機関回転数及び前記トルクパラメータの関係を規定した複数の第１動作点データと、前記大気圧が前記第１所定状態と異なる第２所定状態にあるときの前記燃料消費率が最小になるように前記機関回転数及び前記トルクパラメータの関係を規定した複数の第２動作点データとを有し、当該複数の第１動作点データ及び当該複数の第２動作点データに対して、前記検出された大気圧に基づく補間演算を施すことにより、当該検出された大気圧において前記燃料消費率が最小となるような複数の最適燃費動作点データを算出する最適燃費動作点データ算出手段と、
当該算出された最適燃費動作点データと、前記算出された要求出力パラメータとを用いて、前記トルクパラメータとして要求されている要求トルクパラメータ及び前記機関回転数として要求されている要求回転数をそれぞれ算出する要求値算出手段と、
当該算出された要求トルクパラメータを用いて、前記内燃機関を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、排ガスを還流するＥＧＲ装置を備えており、
前記第１所定状態は、平地における前記大気圧の状態に設定され、前記第２所定状態は、平地よりも高い地域における前記大気圧の状態に設定され、
前記制御手段は、前記ＥＧＲ装置による排ガスの還流量を、前記要求トルクパラメータを用いて、前記大気圧が前記第１所定状態よりも前記第２所定状態側にあるときには、当該第１所定状態にあるときよりも減少するように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第１所定状態は、平地における前記大気圧の状態に設定され、前記第２所定状態は、前記内燃機関の使用想定地域のうちの最高地における前記大気圧の状態に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、自動変速機を備えた車両の動力源であり、
前記制御手段は、前記要求回転数を用いて、前記自動変速機の動作状態を制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料消費率が最小になるように内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、ハイブリッド車両に動力源として搭載されたものである。この制御装置は、制御マップを有しており、この制御マップには、エンジン回転数とエンジントルクとの関係を定義した多数の動作点データと、これらの多数の動作点データを結んだ基準の動作線Ｑと、９個のエンジン出力にそれぞれ対応する９本の等出力線Ｐｉ（ｉ＝１〜９）が設定されている。
【０００３】
この制御装置では、エンジン運転中、燃料消費率が最小となるように、同文献の図４に示す動作点学習処理が実行される。この学習処理では、ステップＡ１１で、エンジンに要求されている出力に対応する等出力線Ｐｉ上の動作点（以下「現設定動作点」という）を参照し、ステップＡ１２で、この現設定動作点におけるエンジン回転数及びエンジントルクのデータに基づき、燃料消費率を算出し、ステップＡ１３で、この算出された燃料消費率が最小であるか否かを判定する。そして、算出された燃料消費率が最小でない場合において、エンジン出力を電気モータの出力でカバー可能なときには、再度、ステップＡ１１に進み、動作点を設定動作点から等出力線Ｐｉ上の異なる点に変更し、ステップＡ１３で、この変更した動作点に対応する燃料消費率が最小であるか否かを判定する。次いで、算出された燃料消費率が最小でないときには、ステップＡ１４で、エンジン出力を電気モータの出力でカバー可能か否かを判定し、カバー可能でないときには、そのまま本処理を終了する。
【０００４】
一方、エンジン出力を電気モータの出力でカバー可能なときには、ステップＡ１１に戻る。すなわち、算出された燃料消費率が最小でない場合において、エンジン出力を電気モータの出力でカバー可能なときには、燃料消費率が最小となる動作点（以下「最適動作点」という）が決定されるまでの間、以上のステップＡ１１〜Ａ１４が繰り返し実行される。そして、最適動作点が決定されたときには、ステップＡ１５，１６で、メモリ内の最適動作点を、決定された値に更新し、記憶した後、この学習処理を終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９３１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の内燃機関の制御装置によれば、最適動作点が決定されるまでの間、この最適動作点を探索する処理が繰り返し実行されるように構成されているので、例えば、大気圧が変化した場合、その変化に対応する最適動作点を決定するのに時間がかかってしまうことになり、その間、内燃機関を燃料消費率が最小となるように運転できないことで、燃費が悪化するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、大気圧が変化した場合でも、内燃機関の良好な燃費を迅速かつ適切に確保することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る内燃機関３の制御装置１は、大気圧ＰＡを検出する大気圧検出手段（大気圧センサ２１）と、内燃機関３に要求されている出力を表す要求出力パラメータ（エンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧ）を算出する要求出力パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２７，２８）と、内燃機関３の回転数である機関回転数（要求回転数ＮＥＣＭＤ）及び内燃機関３の発生トルクを表すトルクパラメータ（要求トルクＴＲＱ）を座標軸とする座標平面上において、大気圧ＰＡが第１所定状態にあるときの燃料消費率が最小になるように機関回転数及びトルクパラメータの関係を規定した複数の第１動作点データ（平地用マップ値ＴＲＱ１［ｉ］）と、大気圧ＰＡが第１所定状態と異なる第２所定状態にあるときの燃料消費率が最小になるように機関回転数及びトルクパラメータの関係を規定した複数の第２動作点データ（高地用マップ値ＴＲＱ０［ｉ］）とを有し、複数の第１動作点データ及び複数の第２動作点データに対して、検出された大気圧ＰＡに基づく補間演算を施すことにより、検出された大気圧ＰＡにおいて燃料消費率が最小となるような複数の最適燃費動作点データ（要求トルクのマップ値ＴＲＱ［ｉ］）を算出する最適燃費動作点データ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２２，２３）と、算出された最適燃費動作点データと、算出された要求出力パラメータとを用いて、トルクパラメータとして要求されている要求トルクパラメータ（要求トルクＴＲＱ）及び機関回転数として要求されている要求回転数ＮＥＣＭＤをそれぞれ算出する要求値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２９，３０）と、算出された要求トルクパラメータを用いて、内燃機関３を制御する制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２，３）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の制御装置によれば、大気圧が第１所定状態にあるときの燃料消費率が最小になるように機関回転数及びトルクパラメータの関係を規定した複数の第１動作点データと、大気圧が第１所定状態と異なる第２所定状態にあるときの燃料消費率が最小になるように機関回転数及びトルクパラメータの関係を規定した複数の第２動作点データとに対して、検出された大気圧に基づく補間演算を施すことにより、検出された大気圧において燃料消費率が最小となるような複数の最適燃費動作点データが算出されるので、特許文献１のような最適動作点の探索処理を繰り返し実行する場合と比べて、複数の最適燃費動作点データを迅速に算出することができる。また、そのような最適燃費動作点データと要求出力パラメータとを用いて、トルクパラメータとして要求されている要求トルクパラメータ及び機関回転数として要求されている要求回転数がそれぞれ算出され、この要求トルクパラメータを用いて、内燃機関が制御されるので、内燃機関を、検出された大気圧に対して最小の燃料消費率となる状態で運転することができる。したがって、大気圧が第１所定状態と第２所定状態との間で変化した場合において、内燃機関の良好な燃費を迅速かつ適切に確保することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、排ガスを還流するＥＧＲ装置１３を備えており、第１所定状態は、平地における大気圧ＰＡの状態（所定の平地用値ＰＡ１）に設定され、第２所定状態は、平地よりも高い地域における大気圧ＰＡの状態（所定の高地用値ＰＡ０）に設定され、制御手段は、ＥＧＲ装置１３による排ガスの還流量を、要求トルクパラメータを用いて、大気圧が第１所定状態よりも第２所定状態側にあるときには、第１所定状態にあるときよりも減少するように制御することを特徴とする。
【００１１】
この内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲ装置による排ガスの還流量が、要求トルクパラメータを用いて、大気圧が第１所定状態よりも第２所定状態側にあるときには、第１所定状態にあるときよりも減少するように制御される。すなわち、内燃機関が平地よりも高い地域で用いられるときに、排ガスの還流量が平地よりも減少するように制御されるので、そのような地域においても、要求トルクパラメータが表すトルクを適切に確保することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関３の制御装置１において、第１所定状態は、平地における大気圧ＰＡの状態（所定の平地用値ＰＡ１）に設定され、第２所定状態は、内燃機関３の使用想定地域のうちの最高地における大気圧ＰＡの状態（所定の高地用値ＰＡ０）に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
この内燃機関の制御装置によれば、第１所定状態が、平地における大気圧の状態に設定され、第２所定状態が、内燃機関の使用想定地域のうちの最高地における大気圧の状態に設定されているので、内燃機関を平地から最高地の間で使用する場合においても、請求項１又は２に係る発明の作用効果を得ることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、自動変速機６を備えた車両Ｖの動力源であり、制御手段は、要求回転数ＮＥＣＭＤを用いて、自動変速機６の動作状態を制御することを特徴とする。
【００１５】
この内燃機関の制御装置によれば、要求回転数を用いて、内燃機関を動力源とする車両の自動変速機の動作状態が制御されるので、内燃機関を、最小の燃料消費率を確保しながら、要求トルクパラメータが表すトルクと要求回転数が得られるように、運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置及び内燃機関を動力源とするハイブリッド車両の構成を模式的に示す図である。
【図２】吸気制御処理を示すフローチャートである。
【図３】目標値算出処理を示すフローチャートである。
【図４】要求トルクＴＲＱ及び要求回転数ＮＥＣＭＤの算出処理を示すフローチャートである。
【図５】重み係数ｋの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図６】要求トルクの平地用マップ値ＴＲＱ１［ｉ］の設定状態を示すマップである。
【図７】要求トルクの高地用マップ値ＴＲＱ０［ｉ］の設定状態を示すマップである。
【図８】算出された要求トルクのマップ値ＴＲＱ［ｉ］と要求回転数のマップ値ＮＥＣＭＤ［ｉ］との関係を示すマップである。
【図９】算出されたエンジン要求出力のマップ値ＰＷＲ＿ＥＮＧ［ｉ］と要求回転数のマップ値ＮＥＣＭＤ［ｉ］との関係を示すマップである。
【図１０】必要差圧ＤＰＣＭＤの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図１１】限界吸気量ＧＣＹＬＬＭＴの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図１２】変速制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】モータ制御処理を示すフローチャートである。
【図１４】ＰＡ＝ＰＡ１のときの（ａ）要求トルクＴＲＱと筒内ガス量ＧＣＹＬの関係、及び（ｂ）要求トルクＴＲＱと吸気圧ＰＢの関係を示す図である。
【図１５】ＰＡ＝ＰＡｍのときの（ａ）要求トルクＴＲＱと筒内ガス量ＧＣＹＬの関係、及び（ｂ）要求トルクＴＲＱと吸気圧ＰＢの関係を示す図である。
【図１６】ＰＡ＝ＰＡ０，ＰＡｍ，ＰＡ１のときの（ａ）正味平均有効圧力ＢＭＥＰと正味燃料消費率ＢＳＦＣの関係、及び（ｂ）正味平均有効圧力ＢＭＥＰとＥＧＲ率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の制御装置１を適用した内燃機関３は、ハイブリッド車両（以下「車両」という）Ｖに搭載されたものであり、このハイブリッド車両Ｖは、動力源として、内燃機関３に加えて、電気モータ４を備えている。制御装置１は、これらの内燃機関３及び電気モータ４の動作状態を制御するものであり、ＥＣＵ２を備えている。
【００１８】
この車両Ｖでは、内燃機関（以下「エンジン」という）３のクランクシャフト３ａが電気モータ４の回転軸に直結されているとともに、電気モータ４が、クラッチ５、自動変速機６及び差動ギヤ機構７などを介して、左右の前輪８，８に機械的に連結されている。クラッチ５は、電磁クラッチタイプのものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。このクラッチ５では、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって、その締結・遮断状態が制御される。
【００１９】
また、自動変速機６は、ベルトＣＶＴ方式の無段変速機で構成されており、ＥＣＵ２に電気的に接続されたＣＶＴアクチュエータ（図示せず）を備えている。この自動変速機６では、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってＣＶＴアクチュエータが駆動されることにより、その変速比が制御される。以上の構成により、クラッチ５が締結されている場合、エンジン３や電気モータ４の出力が前輪８，８に伝達される。一方、エンジン始動時には、クラッチ５を遮断した状態で、電気モータ４の出力がエンジン３側に伝達される。また、車両Ｖは、遊動輪である左右の後輪（図示せず）を備えている。
【００２０】
エンジン３は、ガソリンを燃料とする多気筒内燃機関であり、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁３ｂ及び点火プラグ３ｃ（いずれも１つのみ図示）と、スロットル弁機構１２と、ＥＧＲ装置１３などを有している。これらの燃料噴射弁３ｂ及び点火プラグ３ｃはいずれもＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２によって、エンジン３の運転状態に応じて、燃料噴射弁３ｂによる燃料の噴射量及び噴射時期と、点火プラグ３ｃによる混合気の点火時期とが制御される。
【００２１】
また、スロットル弁機構１２は、スロットル弁１２ａ及びこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ１２ｂなどを備えている。スロットル弁１２ａは、吸気通路１０の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁１２ａを通過する空気の流量を変化させる。ＴＨアクチュエータ１２ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって制御されることにより、スロットル弁１２ａの開度を変化させる。それにより、吸入新気量が制御される。
【００２２】
一方、ＥＧＲ装置１３は、排気通路１１内の排ガスの一部を吸気通路１０側に還流するものであり、吸気通路１０と排気通路１１との間に延びるＥＧＲ通路１３ａと、ＥＣＵ２に電気的に接続されたＥＧＲ制御弁１３ｂなどを備えている。このＥＧＲ装置１３では、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってＥＧＲ制御弁１３ｂが駆動され、その開度が変更されることによって、ＥＧＲ通路１３ａの開口面積が変更される。それにより、吸気通路１０を介して還流される排ガス量（以下「ＥＧＲ量」という）が制御される。
【００２３】
また、エンジン３は、高圧縮比（例えば値１３）タイプのものであり、ＥＧＲ装置１３によって、低圧縮比タイプエンジンと比べて低温の排ガスを吸気通路１０に還流し、ノッキングの発生を抑制することによって、エンジン３の正味燃料消費率ＢＳＦＣが最小になるように、エンジン３の発生トルクを制御できるように構成されている。
【００２４】
一方、電気モータ４は、ブラシレスＤＣモータで構成されており、ＰＤＵ１５を介して、ＥＣＵ２及びバッテリ１６に電気的に接続されている。このＰＤＵ１５は、インバータなどを含む電気回路で構成されている。ＥＣＵ２は、ＰＤＵ１５を介して、電気モータ４とバッテリ１６との間の電力の授受を制御し、それにより、車両Ｖの加速走行中などには、電気モータ４の出力を制御するとともに、車両Ｖの減速走行中などには、電気モータ４による電力回生を制御する。
【００２５】
また、ＥＣＵ２には、クランク角センサ２０、大気圧センサ２１、アクセル開度センサ２２、４つの車輪速度センサ２３（１つのみ図示）及び電流電圧センサ２４が電気的に接続されている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータ及びＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ａの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２６】
このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒のピストンが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に１パルスが出力される。
【００２７】
また、大気圧センサ２１（大気圧検出手段）は、半導体圧力センサで構成されており、大気圧ＰＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、アクセル開度センサ２２は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２８】
一方、４つの車輪速度センサ２３はそれぞれ、左右の前輪８，８及び左右の後輪の回転速度を表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらの車輪速度センサ２３の検出信号に基づき、車速ＶＣＡＲなどを算出する。また、電流電圧センサ２４は、バッテリ１６に入出力される電流・電圧値を表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この電流電圧センサ２４の検出信号に基づき、バッテリ１６における電力の蓄積量すなわち充電レベルＳＯＣを算出する。
【００２９】
さらに、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２４の検出信号などに応じて、エンジン３及び電気モータ４の運転状態を制御する。より具体的には、後述するように、吸気制御処理、変速制御処理及び電気モータ制御処理などの各種の制御処理を実行する。
【００３０】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、要求出力パラメータ算出手段、最適燃費動作点データ算出手段、要求値算出手段及び制御手段に相当する。
【００３１】
次に、図２を参照しながら、吸気制御処理について説明する。この吸気制御処理は、以下に述べるように、ＥＧＲ装置１３及びスロットル弁機構１２を介して、ＥＧＲ量及び新気量をそれぞれ制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。なお、以下の説明において算出される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。
【００３２】
同図に示すように、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、目標値算出処理を実行する。この目標値算出処理は、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤ及び目標新気量ＧＡＩＲＣＭＤを算出するものであり、その詳細については後述する。
【００３３】
ステップ１に続くステップ２で、ＥＧＲ制御処理を実行する。具体的には、所定の制御手法により、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤに応じて、ＥＧＲ制御弁１３ｂへの制御入力信号の値を算出し、その制御入力信号をＥＧＲ制御弁１３ｂに供給する。それにより、実際のＥＧＲ量が目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤになるように、ＥＧＲ制御弁１３ｂの開度が制御される。この場合、所定の制御手法としては、例えば、マップ検索手法や、本出願人が特願２０１１−２７６３０７号で提案済みの手法が用いられる。
【００３４】
次いで、ステップ３に進み、ＴＨ制御処理を実行する。具体的には、所定の制御手法により、目標新気量ＧＡＩＲＣＭＤに応じて、ＴＨアクチュエータ１２ｂへの制御入力信号の値を算出し、その制御入力信号をＴＨアクチュエータ１２ｂに供給する。それにより、実際の新気量が目標新気量ＧＡＩＲＣＭＤになるように、スロットル弁開度ＴＨが制御される。この場合、所定の制御手法としては、例えば、マップ検索手法や、本出願人が特願２０１１−２７６３０７号で提案済みの手法が用いられる。ステップ３で、以上のようにＴＨ制御処理を実行した後、本処理を終了する。
【００３５】
次に、図３を参照しながら、上述した目標値算出処理について説明する。同図に示すように、まず、ステップ１０で、要求トルクＴＲＱ及び要求回転数ＮＥＣＭＤの算出処理を実行する。この算出処理は、具体的には、図４に示すように実行される。すなわち、まず、ステップ２０で、大気圧の今回値と前回更新値との偏差の絶対値｜ＰＡ−ＰＡｚ｜を、大気圧偏差ＤＰＡとして設定する。
【００３６】
次いで、ステップ２１に進み、大気圧偏差ＤＰＡが所定値ＤＲＥＦより大きいか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、前回の制御タイミングと今回の制御タイミングとの間において、大気圧ＰＡが変動しなかったと判定して、後述するステップ２６に進む。
【００３７】
一方、ステップ２１の判別結果がＹＥＳのときには、前回の制御タイミングと今回の制御タイミングとの間において、大気圧ＰＡが変動したと判定して、ステップ２２に進み、大気圧の今回値ＰＡを前回更新値ＰＡｚとして設定する。次に、ステップ２３に進み、大気圧ＰＡに応じて、図５に示すマップを検索することにより、重み係数ｋを算出する。同図において、ＰＡ１は、平地における大気圧ＰＡを示す所定の平地用値（例えば７６０ｍｍＨｇ）である。同図に示すように、このマップでは、重み係数ｋは、大気圧ＰＡが高いほど、より大きい値に設定されているとともに、ＰＡ＝ＰＡ１のときには、値１に設定されている。重み係数ｋがこのように設定されている理由については後述する。
【００３８】
次いで、ステップ２４に進み、下式（１）により、要求トルクのマップ値ＴＲＱ［ｉ］を算出する。この要求トルクのマップ値ＴＲＱ［ｉ］は、運転者によってエンジン３に要求されているトルクであって、燃料消費率が最小となるトルク（最適動作点データ）に相当する。
ＴＲＱ［ｉ］＝ｋ・ＴＲＱ１［ｉ］＋（１−ｋ）・ＴＲＱ０［ｉ］        ……（１）
【００３９】
上式（１）の［］内の値ｉは、ｉ＝１〜ｎ（ｎは２以上の整数）と設定される値であり、したがって、要求トルクのマップ値ＴＲＱ［ｉ］は、要求トルクの平地用マップ値ＴＲＱ１［ｉ］及び要求トルクの高地用マップ値ＴＲＱ０［ｉ］に対して、加重平均演算（すなわち補間演算）を施したｎ個の値として算出される。また、上式（１）を参照すると明らかなように、重み係数ｋが値１に近いほど、すなわち大気圧ＰＡが所定の平地用値ＰＡ１に近いほど、要求トルクの平地用マップ値ＴＲＱ１［ｉ］の重みをより大きくでき、かつ要求トルクの高地用マップ値ＴＲＱ０［ｉ］の重みをより小さくできることになる。そのため、重み係数ｋは前述した図５に示すように設定されている。
【００４０】
また、要求トルクの平地用マップ値ＴＲＱ１［ｉ］は、図６のマップに示すように、要求回転数のマップ値ＮＥＣＭＤ［ｉ］に対して設定されている。このマップでは、平地用マップ値ＴＲＱ１［ｉ］は、大気圧ＰＡが所定の平地用値ＰＡ１と等しいときにエンジン３の燃料消費率が最小となる、要求回転数のマップ値ＮＥＣＭＤ［ｉ］との組み合わせデータ（第１動作点データ）として設定されている。なお、図６中の１点鎖線で示すデータは、エンジン３が発生可能な最大トルクを表している。
【００４１】
さらに、上式（１）の要求トルクの高地用マップ値ＴＲＱ０［ｉ］は、図７のマップに示すように、要求回転数のマップ値ＮＥＣＭＤ［ｉ］に対して設定されている。このマップでは、高地用マップ値ＴＲＱ０［ｉ］は、大気圧ＰＡが所定の高地用値ＰＡ０と等しいときにエンジン３の燃料消費率が最小となる、要求回転数のマップ値ＮＥＣＭＤ［ｉ］との組み合わせデータ（第２動作点データ）として設定されている。なお、この所定の高地用値ＰＡ０は、車両Ｖの使用想定地域のうちの最高地における大気圧ＰＡの値に設定されている。また、図７中の１点鎖線で示すデータは、エンジン３が発生可能な最大トルクを表している。さらに、本実施形態では、所定の平地用値ＰＡ１及び所定の高地用値ＰＡ０がそれぞれ、第１及び第２所定状態にあるときの大気圧ＰＡに相当する。
【００４２】
以上のように、ステップ２４では、上式（１）の加重平均演算によって、ｎ個の要求トルクのマップ値ＴＲＱ［ｉ］がｎ個の要求回転数のマップ値ＮＥＣＭＤ［ｉ］に関連付けて算出され、ＲＡＭ内に記憶される。それにより、ＲＡＭ内には、図８に示すマップが作成される。
【００４３】
次に、ステップ２５で、下式（２）により、エンジン要求出力のマップ値ＰＷＲ＿ＥＮＧ［ｉ］を算出する。
ＰＷＲ＿ＥＮＧ［ｉ］＝（ＴＲＱ［ｉ］・ＮＥＣＭＤ［ｉ］・2π）／（60・1000）
……（２）
【００４４】
このエンジン要求出力のマップ値ＰＷＲ＿ＥＮＧ［ｉ］は、要求トルクのマップ値ＴＲＱ［ｉ］を出力換算したものである。以上のように、ステップ２５では、上式（２）によって、ｎ個のエンジン要求出力のマップ値ＰＷＲ＿ＥＮＧ［ｉ］がｎ個の要求回転数のマップ値ＮＥＣＭＤ［ｉ］に関連付けて算出され、ＲＡＭ内に記憶される。それにより、ＲＡＭ内には、図９に示すマップが作成される。
【００４５】
ステップ２１又は２５に続くステップ２６で、アクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、パワートレーン要求出力ＰＷＲ＿ＰＴを算出する。このパワートレーン要求出力ＰＷＲ＿ＰＴは、運転者によって車両Ｖ全体に要求されている出力に相当する。
【００４６】
次いで、ステップ２７に進み、アシスト運転モードフラグＦ＿ＡＳＳＴが「１」であるか否かを判別する。このアシスト運転モードフラグＦ＿ＡＳＳＴは、後述するモータ制御処理において、充電レベルＳＯＣ及び車速ＶＣＡＲなどに基づき、アシスト運転モードの実行条件が成立しているときには「１」に、それ以外のときには「０」に設定される。なお、このアシスト運転モードは、エンジン３及び電気モータ４の双方の出力によって車両Ｖを駆動する運転モードである。
【００４７】
ステップ２７の判別結果がＮＯのときには、エンジン出力のみによって車両Ｖを駆動すべきであると判定して、ステップ２８に進み、エンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧを、パワートレーン要求出力ＰＷＲ＿ＰＴを伝達効率ηで除算した値（ＰＷＲ＿ＰＴ／η）に設定する。このエンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧは、エンジン３のクランクシャフト端での出力であり、伝達効率ηは、図示しない算出処理において、エンジン回転数ＮＥ、エンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧ及び自動変速機６の作動油の温度などに基づいて算出される。なお、本実施形態では、エンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧが要求出力パラメータに相当する。
【００４８】
一方、ステップ２７の判別結果がＹＥＳのときには、エンジン３及び電気モータ４の双方の出力によって車両Ｖを駆動すべきであると判定して、ステップ２９に進み、エンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧを、パワートレーン要求出力とモータ要求出力との差分（ＰＷＲ＿ＰＴ−ＰＷＲ＿ＭＯＴ）を伝達効率ηで除算した値｛（ＰＷＲ＿ＰＴ−ＰＷＲ＿ＭＯＴ）／η｝に設定する。このモータ要求出力ＰＷＲ＿ＭＯＴは、後述するモータ制御処理において算出される。
【００４９】
以上のステップ２８又は２９に続くステップ３０で、ステップ２８又は２９で算出したエンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧに応じて、前述した図９のマップを検索することにより、要求回転数ＮＥＣＭＤを算出する。なお、この場合、図９の縦軸と横軸を入れ換えたマップを用いて、要求回転数ＮＥＣＭＤを算出してもよい。
【００５０】
次いで、ステップ３１に進み、要求トルクＴＲＱを、エンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧを要求回転数ＮＥＣＭＤで除算した値（ＰＷＲ＿ＥＮＧ／ＮＥＣＭＤ）に設定した後、本処理を終了する。
【００５１】
図３に戻り、ステップ１０で、以上のように要求トルクＴＲＱ及び要求回転数ＮＥＣＭＤの算出処理を実行した後、ステップ１１に進み、要求トルクＴＲＱ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標新気量ＧＡＩＲＣＭＤを算出する。
【００５２】
次いで、ステップ１２に進み、要求トルクＴＲＱ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤを算出する。
【００５３】
次に、ステップ１３で、大気圧ＰＡに応じて、図１０に示すマップを検索することにより、必要差圧ＤＰＣＭＤを算出する。この必要差圧ＤＰＣＭＤは、ＥＧＲ装置１３によるＥＧＲ量を適切に確保できるような、ＥＧＲ制御弁１３ｂの上流側と下流側の差圧の目標値である。このマップでは、必要差圧ＤＰＣＭＤは、大気圧ＰＡが前述した所定の平地用値ＰＡ１のときに、所定値ＤＰ１に設定されているとともに、大気圧ＰＡが低いほど、より大きい値に設定されている。これは、より高地あるほど、ＥＧＲ制御弁１３ｂの下流側圧力の変化に対するＥＧＲ量の変化度合いがより大きくなることに起因して、ＥＧＲ量を適切に確保するために、より大きな差圧が必要になることによる。
【００５４】
ステップ１３に続くステップ１４で、限界吸気圧ＰＢＣＭＤを、大気圧ＰＡから必要差圧ＤＰＣＭＤを減算した値（ＰＡ−ＤＰＣＭＤ）に設定する。その後、ステップ１５に進み、限界吸気圧ＰＢＣＭＤに応じて、図１１に示すマップを検索することにより、限界吸気量ＧＣＹＬＬＭＴを算出する。
【００５５】
次に、ステップ１６で、限界ＥＧＲ量ＧＥＧＲＬＭＴを、限界吸気量ＧＣＹＬＬＭＴから目標新気量ＧＡＩＲＣＭＤを減算した値（ＧＣＹＬＬＭＴ−ＧＡＩＲＣＭＤ）に設定する。次いで、ステップ１７に進み、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤが限界ＥＧＲ量ＧＥＧＲＬＭＴよりも大きいか否かを判別する。
【００５６】
この判別結果がＮＯで、ＧＥＧＲＣＭＤ≦ＧＥＧＲＬＭＴのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ１７の判別結果がＹＥＳのときには、算出された目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤ分のＥＧＲ量を確保できない状態にあると判定して、ステップ１８に進み、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤを限界ＥＧＲ量ＧＥＧＲＬＭＴに設定した後、本処理を終了する。
【００５７】
次に、図１２を参照しながら、変速制御処理について説明する。この変速制御処理は、以下に述べるように、自動変速機６の変速動作を制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。同図に示すように、まず、ステップ４０で、前述した要求回転数ＮＥＣＭＤ及び車速ＶＣＡＲなどに応じて、所定の制御手法（例えばマップ検索手法）により、目標変速比を決定する。
【００５８】
次いで、ステップ４１に進み、目標変速比に対応する制御入力信号をＣＶＴアクチュエータに供給し、自動変速機６を実際の変速比が目標変速比になるように制御する。その後、本処理を終了する。
【００５９】
次に、図１３を参照しながら、モータ制御処理について説明する。このモータ制御処理は、以下に述べるように、電気モータ４の動作を制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。同図に示すように、まず、ステップ５０で、車速ＶＣＡＲ、車両Ｖの加速度、アクセル開度ＡＰ及び充電レベルＳＯＣなどに応じて、所定の制御手法により、電気モータ４の運転モードを決定する。この場合、運転モードは、前述したアシスト運転モード、及び電気モータ４による電力回生を実行する回生運転モードなどのいずれかに決定される。
【００６０】
次いで、ステップ５１に進み、決定された運転モードに応じて、前述したモータ要求出力ＰＷＲ＿ＭＯＴを算出する。なお、このモータ要求出力ＰＷＲ＿ＭＯＴは、回生運転モードのときには負値になる。
【００６１】
ステップ５１に続くステップ５２で、モータ要求出力ＰＷＲ＿ＭＯＴが得られるように、電気モータ４の動作を制御した後、本処理を終了する。
【００６２】
次に、図１４〜図１６を参照しながら、本実施形態において、前述した算出手法により、要求トルクＴＲＱ及び要求回転数ＮＥＣＭＤを算出した理由及びその原理について説明する。まず、図１４（ａ），（ｂ）は、車両Ｖが平地を走行中で、ＰＡ＝ＰＡ１の条件下における筒内ガス量ＧＣＹＬと要求トルクＴＲＱの関係と、吸気圧ＰＢと要求トルクＴＲＱの関係をそれぞれ表している。この場合、筒内ガス量ＧＣＹＬは、エンジン３の気筒内におけるＥＧＲ量と新気量を合わせた総ガス量であり、図１４（ａ）において、ハッチングで示す領域がＥＧＲ量を、格子で示す領域が新気量をそれぞれ表している。また、吸気圧ＰＢは、スロットル弁１２ａよりも下流側の吸気通路１０の圧力を表している。さらに、値ＴＲＱ＿Ｗ１は、ＰＡ＝ＰＡ１の条件下において、スロットル弁１２ａが全開状態のときの要求トルクＴＲＱである。
【００６３】
また、図１５（ａ），（ｂ）は、車両Ｖが高地を走行中で、ＰＡ＝ＰＡｍの条件下における筒内ガス量ＧＣＹＬと要求トルクＴＲＱの関係と、吸気圧ＰＢと要求トルクＴＲＱの関係をそれぞれ表している。同図１５において、値ＰＡｍは、ＰＡ０＜ＰＡｍ＜ＰＡ１が成立するような大気圧ＰＡの所定値であり、値ＴＲＱ＿Ｗｍは、ＰＡ＝ＰＡｍの条件下において、スロットル弁１２ａが全開状態のときの要求トルクＴＲＱの値である。両図１４，１５を比較すると明らかなように、車両Ｖが高地を走行中の場合、大気圧ＰＡが平地よりも低くなり、還流ガスを気筒内に適切に導入できる限界吸気圧ＰＢＣＭＤが低下するのに起因して、最大ＥＧＲ量を導入可能な要求トルクＴＲＱの値が低下することになる。
【００６４】
その結果、ＰＡ＝ＰＡ０，ＰＡｍ，ＰＡ１の条件下における、正味燃料消費率ＢＳＦＣと正味平均有効圧力ＢＭＥＰの関係、及びＥＧＲ率と正味平均有効圧力ＢＭＥＰの関係はそれぞれ、図１６（ａ），（ｂ）に示すものとなる。この図１６（ａ）に示すように、ＰＡ＝ＰＡ１の条件下では、正味平均有効圧力ＢＭＥＰが所定値ＢＭＥＰ１のときに、正味燃料消費率ＢＳＦＣがその最小値ＢＳＦＣ１となるものの、ＰＡ＝ＰＡｍの条件下では、ＢＭＥＰ＝ＢＭＥＰ１のときの正味燃料消費率ＢＳＦＣの値ＢＳＦＣｍは、その最小値よりも大きい値となってしまう。
【００６５】
すなわち、ＰＡ＞ＰＡ１の条件下において、前述した図６のマップを用いてエンジン３を制御した場合、要求トルクＴＲＱが燃料消費率ＢＳＦＣがその最小値となる値からずれてしまい、燃費が悪化してしまうことになる。これを回避し、良好な燃費を確保するために、本実施形態の場合、前述したように、大気圧ＰＡに基づいて重み係数ｋを算出し、この重み係数ｋを用いた加重平均演算を、図６と図７における要求トルクＴＲＱのマップデータに対して施すことによって、図８に示すような要求トルクＴＲＱのマップデータを作成し、図８の要求トルクＴＲＱのマップデータをエンジン要求出力に変換した図９のマップを用いて、要求トルクＴＲＱ及び要求回転数ＮＥＣＭＤが算出される。
【００６６】
以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、図４のステップ２３で、ＰＡ＝ＰＡ１のときの燃料消費率が最小になるように、要求回転数ＮＥＣＭＤ［ｉ］と要求トルクＴＲＱ１［ｉ］の関係を規定したｎ個のマップデータと、ＰＡ＝ＰＡ０のときの燃料消費率が最小になるように、要求回転数ＮＥＣＭＤ［ｉ］と要求トルクＴＲＱ０［ｉ］の関係を規定したｎ個のマップデータとに対して、検出された大気圧ＰＡに基づく加重平均演算を施すことにより、検出された大気圧ＰＡにおいて燃料消費率が最小となるような、ｎ個のマップ値ＴＲＱ［ｉ］が算出される。したがって、特許文献１のような最適動作点の探索処理を繰り返し実行する場合と比べて、ｎ個のマップ値ＴＲＱ［ｉ］を迅速に算出することができる。
【００６７】
また、ステップ２４で、マップ値ＴＲＱ［ｉ］をエンジン要求出力に変換することにより、エンジン要求出力のマップ値ＰＷＲ＿ＥＮＧ［ｉ］を算出し、図９に示すマップを作成するとともに、このマップを検索することによって、パワートレーン要求出力ＰＷＲ＿ＰＴを算出し、このパワートレーン要求出力ＰＷＲ＿ＰＴを用いて、要求トルクＴＲＱ及び要求回転数ＮＥＣＭＤが算出される。そして、この要求トルクＴＲＱを用いてエンジン３が制御され、要求回転数ＮＥＣＭＤを用いて自動変速機６が制御されるので、エンジン３を、検出された大気圧ＰＡに対して最小の燃料消費率となる状態で運転することができる。したがって、大気圧ＰＡが所定の平地用値ＰＡ１と所定の高地用値ＰＡ０との間で変化した場合において、エンジン３の良好な燃費を迅速かつ適切に確保することができる。
【００６８】
さらに、ステップ１２で、上記のように算出した要求トルクＴＲＱに応じて、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤが算出されるので、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＣＭＤは、大気圧ＰＡがＰＡ＜ＰＡ１のときには、ＰＡ＝ＰＡ１のときよりも小さい値になる。その結果、車両Ｖが平地よりも高い地域を走行中のときには、ＥＧＲ量は平地よりも減少するように制御されるので、そのような地域においても、要求トルクパラメータが表すトルクを適切に確保することができ、良好な燃費を確保することができる。
【００６９】
これに加えて、ステップ２６で、アシスト運転モードフラグＦ＿ＡＳＳＴ＝１のときには、エンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧが、パワートレーン要求出力とモータ要求出力との差分（ＰＷＲ＿ＰＴ−ＰＷＲ＿ＭＯＴ）を伝達効率ηで除算した値｛（ＰＷＲ＿ＰＴ−ＰＷＲ＿ＭＯＴ）／η｝に設定される。すなわち、電気モータ４でアシストされる分、エンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧをより小さい値に設定できるので、要求トルクＴＲＱ及び要求回転数ＮＥＣＭＤをより小さい値に設定できる。その結果、燃費をさらに向上させることができる。
【００７０】
なお、実施形態は、要求出力パラメータとして、エンジン要求出力ＰＷＲ＿ＥＮＧを用いた例であるが、本発明の要求出力パラメータはこれに限らず、内燃機関に要求されている出力を表すものであればよい。例えば、要求出力パラメータとして、内燃機関の仕事率を用いてもよい。
【００７１】
また、実施形態は、トルクパラメータとして、要求トルクＴＲＱを用いた例であるが、本発明のトルクパラメータはこれに限らず、内燃機関の発生トルクを表すものであればよい。例えば、エンジン出力をエンジン回転数ＮＥで除算した値を用いてもよい。
【００７２】
また、実施形態は、本発明の制御装置をハイブリッド車両用の内燃機関に適用した例であるが、本発明の制御装置はこれに限らず、内燃機関のみを動力源とする車両用の内燃機関や、他の産業機器用の内燃機関にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１  制御装置
２  ＥＣＵ（要求出力パラメータ算出手段、最適燃費動作点データ算出手段、要求値        算出手段、制御手段）
３  内燃機関
６  自動変速機
２１  大気圧センサ（大気圧検出手段）
Ｖ  ハイブリッド車両
ＰＡ  大気圧
ＰＡ１  所定の平地用値（第１所定状態にあるときの大気圧）
ＰＡ０  所定の高地用値（第２所定状態にあるときの大気圧）
ＰＷＲ＿ＥＮＧ  エンジン要求出力（要求出力パラメータ）
ＮＥＣＭＤ  要求回転数（機関回転数）
ＴＲＱ  要求トルク（トルクパラメータ、要求トルクパラメータ）
ＴＲＱ［ｉ］  要求トルクのマップ値（最適燃費動作点データ）
ＴＲＱ１［ｉ］  平地用マップ値（第１動作点データ）
ＴＲＱ０［ｉ］  高地用マップ値（第２動作点データ）
【図１】
2014047663.tif 000003
【図２】
2014047663.tif 000004
【図３】
2014047663.tif 000005
【図４】
2014047663.tif 000006
【図５】
2014047663.tif 000007
【図６】
2014047663.tif 000008
【図７】
2014047663.tif 000009
【図８】
2014047663.tif 000010
【図９】
2014047663.tif 000011
【図１０】
2014047663.tif 000012
【図１１】
2014047663.tif 000013
【図１２】
2014047663.tif 000014
【図１３】
2014047663.tif 000015
【図１４】
2014047663.tif 000016
【図１５】
2014047663.tif 000017
【図１６】
2014047663.tif 000018