(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーン燃焼モードと、前記リーン燃焼モードよりもリッチ側の空燃比に設定された非リーン燃焼モードとの間で運転モードを切り替え可能な内燃機関と、少なくとも一つのモータ・ジェネレータとを走行用動力源として備えたハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置において、
要求トルクに対する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の配分を変更可能なトルク制御手段と、
前記運転モードを前記リーン燃焼モードから前記非リーン燃焼モードに切り替える場合に前記内燃機関の空燃比を低下させる空燃比切替制御を実施する空燃比制御手段と、を備え、
前記運転モードを前記リーン燃焼モードから前記非リーン燃焼モードに切り替えるべき場合、前記トルク制御手段が前記要求トルクに対する前記エンジントルクの配分を低下させてから前記空燃比制御手段が前記空燃比切替制御を実施し、
前記トルク制御手段は、前記リーン燃焼モード時の第１目標空燃比、前記非リーン燃焼モード時の第２目標空燃比、前記要求トルク、及び前記モータ・ジェネレータにて回生可能な回生可能トルクに基づいて前記エンジントルクを算出することにより、前記要求トルクに対する前記エンジントルクの配分を低下させるハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
リーン燃焼モードを実施可能で、かつ前記リーン燃焼モードの実施中に空燃比を一時的にリッチ側の空燃比に変更するリッチスパイクを実施可能な内燃機関と、少なくとも一つのモータ・ジェネレータとを走行用動力源として備えたハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置において、
要求トルクに対する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の配分を変更可能なトルク制御手段と、
前記リッチスパイクを実施する場合に前記内燃機関の空燃比を低下させる空燃比切替制御を実施する空燃比制御手段と、を備え、
前記リッチスパイクを実施すべき場合、前記トルク制御手段が前記要求トルクに対する前記エンジントルクの配分を低下させてから前記空燃比制御手段が前記空燃比切替制御を実施し、
前記トルク制御手段は、前記リーン燃焼モード時の第１目標空燃比、前記リッチスパイク実施時の第２目標空燃比、前記要求トルク、及び前記モータ・ジェネレータにて回生可能な回生可能トルクに基づいて前記エンジントルクを算出することにより、前記要求トルクに対する前記エンジントルクの配分を低下させるハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記トルク制御手段が算出した前記エンジントルクよりも低トルク側に前記内燃機関の熱効率が向上する領域が存在する場合、当該エンジントルクを低い値に変更するトルク変更手段を更に備える請求項１又は２の制御装置。
【請求項４】
前記トルク制御手段は、前記内燃機関が等パワーに維持された状態で前記要求トルクに対する前記エンジントルクの配分を低下させる請求項１又は２の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空燃比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。
【背景技術】
【０００２】
目標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定したリーン燃焼モードを実施可能なリーンバーンエンジンが周知である。リーンバーンエンジンは、リーン燃焼ではエンジントルクが不足する加速時などに、リーン燃焼の目標空燃比よりもリッチ側の理論空燃比又はその付近の目標空燃比に切り替えてストイキ燃焼を実施する。また、リーンバーンエンジンには吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が搭載されているため、ＮＯｘ触媒が吸蔵した窒素酸化物の浄化のため一時的に空燃比をリッチ側に切り替えるリッチスパイクが実施される。リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードやリッチスパイクを実施する非リーン燃焼モードへ運転モードが切り替えられる場合には燃料の増量によって空燃比が低下するのでエンジントルクが増加する。【０００３】
リーンバーンエンジンを搭載したハイブリッド車両は、こうした運転モードの切り替えに伴うエンジントルクの増加をモータ・ジェネレータの回生制御によって吸収できる。しかし、モータ・ジェネレータが回生可能な回生可能トルクには限界があるため、エンジントルクの増加をモータ・ジェネレータの回生によって全て吸収できないことがある。例えば、リッチスパイク時に生じるエンジントルクの増加を点火遅角やＥＧＲの増量等のエンジンパワーを低下させる制御によってできる限り抑えつつ、それでも要求トルクを超えた余剰トルクをモータ・ジェネレータの回生によって吸収するハイブリッド車両の制御装置が知られている（特許文献１）。この制御装置は、モータ・ジェネレータによる回生制御に備えてバッテリの蓄電率を下げることやバッテリの入力制限を緩和すること等の方法でバッテリの充電能力を高めることも行われている。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が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６３６６７号公報
【特許文献２】特開２００５−６９０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、エンジントルクの増加を抑えるために内燃機関の点火遅角を実施すると燃費悪化を招く。また、ＥＧＲの増量は応答性が悪いため、リッチスパイクに伴うトルク変動に間に合わない可能性がある。さらに、バッテリの充電能力を高めても、モータ・ジェネレータの定格トルクが小さければ回生能力が足りないため、余剰トルクを十分に吸収できない可能性がある。【０００６】
そこで、本発明は、リーン燃焼モードから非リーン燃焼モードへの切り替えに伴う車両のショック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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１のハイブリッド車両の制御装置は、リーン燃焼モードと、前記リーン燃焼モードよりもリッチ側の空燃比に設定された非リーン燃焼モードとの間で運転モードを切り替え可能な内燃機関と、少なくとも一つのモータ・ジェネレータとを走行用動力源として備えたハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置において、要求トルクに対する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の配分を変更可能なトルク制御手段と、前記運転モードを前記リーン燃焼モードから前記非リーン燃焼モードに切り替える場合に前記内燃機関の空燃比を低下させる空燃比切替制御を実施する空燃比制御手段と、を備え、前記運転モードを前記リーン燃焼モードから前記非リーン燃焼モードに切り替えるべき場合、前記トルク制御手段が前記要求トルクに対する前記エンジントルクの配分を低下させてから前記空燃比制御手段が前記空燃比切替制御を実施し、前記トルク制御手段は、前記リーン燃焼モード時の第１目標空燃比、前記非リーン燃焼モード時の第２目標空燃比、前記要求トルク、及び前記モータ・ジェネレータにて回生可能な回生可能トルクに基づいて前記エンジントルクを算出することにより、前記要求トルクに対する前記エンジントルクの配分を低下させるものである。
【０００８】
第１の制御装置によれば、要求トルクに対するエンジントルクの配分が低下した状態で運転モードがリーン燃焼モードから非リーン燃焼モードへ切り替えられる。そのため、要求トルクに対するエンジントルクの配分を低下させずに運転モードをリーン燃焼モードから非リーン燃焼モードへ切り替える場合よりもエンジントルクの増加を抑えることができる。これにより、運転モードの切り替えに伴って発生する余剰トルクをモータ・ジェネレータによって十分に吸収することができる。その結果、運転モードの切り替えに伴う車両のショックを抑えることができる。また、回生可能トルク等に基づいて算出されたエンジントルクによって要求トルクに対するエンジントルクの配分が低下するので、運転モードの切り替えに伴う余剰トルクをモータ・ジェネレータの回生によって無駄なく吸収できる。
【０００９】
本発明の第２の制御装置は、リーン燃焼モードを実施可能で、かつ前記リーン燃焼モードの実施中に空燃比を一時的にリッチ側の空燃比に変更するリッチスパイクを実施可能な内燃機関と、少なくとも一つのモータ・ジェネレータとを走行用動力源として備えたハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両の制御装置において、要求トルクに対する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の配分を変更可能なトルク制御手段と、前記リッチスパイクを実施する場合に前記内燃機関の空燃比を低下させる空燃比切替制御を実施する空燃比制御手段と、を備え、前記リッチスパイクを実施すべき場合、前記トルク制御手段が前記要求トルクに対する前記エンジントルクの配分を低下させてから前記空燃比制御手段が前記空燃比切替制御を実施し、前記トルク制御手段は、前記リーン燃焼モード時の第１目標空燃比、前記リッチスパイク実施時の第２目標空燃比、前記要求トルク、及び前記モータ・ジェネレータにて回生可能な回生可能トルクに基づいて前記エンジントルクを算出することにより、前記要求トルクに対する前記エンジントルクの配分を低下させるものである。
【００１０】
第２の制御装置によれば、要求トルクに対するエンジントルクの配分が低下した状態でリッチスパイクが実施される。そのため、要求トルクに対するエンジントルクの配分を低下させずにリッチスパイクを実施するよりもエンジントルクの増加を抑えることができる。これにより、リッチスパイクの実施に伴って発生する余剰トルクをモータ・ジェネレータによって十分に吸収することができる。その結果、リッチスパイクの実施に伴う車両のショックを抑えることができる。また、回生可能トルク等に基づいて算出されたエンジントルクによって要求トルクに対するエンジントルクの配分が低下するので、リッチスパイクの実施に伴う余剰トルクをモータ・ジェネレータの回生によって無駄なく吸収できる。
【００１３】
本発明の第１又は第２の制御装置の一態様においては、前記トルク制御手段が算出した前記エンジントルクよりも低トルク側に前記内燃機関の熱効率が向上する領域が存在する場合、当該エンジントルクよりも低い値に変更するトルク変更手段を更に備えてもよい。これによれば、内燃機関の燃費悪化を抑えつつ運転モードの切り替え又はリッチスパイクの実施に伴う余剰トルクを確実に吸収できる。
【００１４】
本発明の第１又は第２の制御装置の一態様において、前記トルク制御手段は、前記内燃機関が等パワーに維持された状態で前記要求トルクに対する前記エンジントルクの配分を低下させてもよい。この態様によれば、要求トルクに対するエンジントルクの配分を低下させる前後で内燃機関のパワーを維持できるため内燃機関のパワーの過不足を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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。
【図２】内燃機関の動作点の移動を示した説明図。
【図３】制御内容を示した説明図。
【図４】第１の形態に係る制御を実施した場合のタイムチャート。
【図５】第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図６】第２の形態に係る制御を実施した場合のタイムチャート。
【図７】第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図８】第３の形態の制御内容を示した説明図。
【図９】第３の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（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とを走行用の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気筒型の内燃機関である。内燃機関３はいわゆるリーンバーンエンジンとして構成されていて、リーン燃焼モードとストイキ燃焼モードとの間で運転モードを切り替えることができる。リーン燃焼モードは、理論空燃比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を実施する運転モードである。ストイキ燃焼モードは、リーン燃焼モードの空燃比よりもリッチ側の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を実施する運転モードである。ストイキ燃焼モードはリーン燃焼モードの空燃比よりもリッチ側の空燃比を目標空燃比とするものであるから本発明に係る非リーン燃焼モードに相当する。
【００１７】
内燃機関３の各気筒１０には吸気通路１１と排気通路１２とがそれぞれ接続されている。吸気通路１１には、空気濾過用のエアクリーナ１３及び空気流量を調整可能なスロットルバルブ１４がそれぞれ設けられている。排気通路１２には、内燃機関３の空燃比（Ａ／Ｆ）に対応した信号を出力するＡ／Ｆセンサ１５が設けられている。また、排気通路１２には、排気中の有害成分を浄化するＮＯｘ触媒１６が設けられている。ＮＯｘ触媒１６は周知の吸蔵還元型のＮＯｘ触媒である。ＮＯｘ触媒１６の温度を検出するため、ＮＯｘ触媒１６には温度センサ１８が設けられている。
【００１８】
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に接続されている。動力分割機構６の出力は出力ギア２０に伝達される。出力ギア２０と第２モータ・ジェネレータ５とは互いに連結されていて一体回転する。出力ギア２０から出力した動力は減速装置２１及び差動装置２２を介して駆動輪２３に伝達される。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にて分割された内燃機関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２５を介してバッテリ２６に接続される。モータ用制御装置２５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２６に蓄電するとともにバッテリ２６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。
【００１９】
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おり、サンギアＳと、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な状態で保持するプラネタリキャリアＣとを有している。サンギアＳは第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ａに連結され、リングギアＲは出力ギア２０に連結され、プラネタリキャリアＣは内燃機関３のクランク軸７に連結される。なお、クランク軸７とプラネタリキャリアＣとの間にはダンパ８が介在し、そのダンパ８は内燃機関３のトルク変動を吸収する。
【００２０】
車両１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に対して各種の制御を行う。以下、本発明に関連してＥＣＵ３０が行う主要な制御について説明する。ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ３１の出力信号と車速センサ３２の出力信号とを参照して運転者が要求する要求トルクを計算し、その要求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。
【００２１】
ハイブリッドモードが選択された場合、要求トルクは内燃機関３のエンジントルクと、第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクとの合算により出力される。すなわち、エンジントルクをＴｅ、モータトルクをＴｍとした場合、要求トルクＴｑは、Ｔｑ＝Ｔｅ＋Ｔｍで定義される。要求トルクＴｑに対するエンジントルクＴｅとモータトルクＴｍとの配分は、エンジン回転数とエンジントルクとで定義された内燃機関３の動作点の変化とともに変化する。特別な条件が成立しない限り、図２に示すように、内燃機関３の動作点はあらかじめ設定された通常ラインＬａ上を移動するようにＥＣＵ３０にて制御される。この通常ラインＬａは内燃機関３の燃費が最適となり、かつ騒音が低減できるようにあらかじめシミュレーションや実機を用いた試験によって定められている。
【００２２】
リーン燃焼モード及びストイキ燃焼モードをそれぞれ実施するため、ＥＣＵ３０はＡ／Ｆセンサ１５の出力値を参照して空燃比を計測し、計測した空燃比と現在の運転モードの目標空燃比との偏差が低下するようにフィードバック制御を行う。リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切り替えは吸入空気量の応答遅れを考慮して燃料噴射量の一時的な増量によって短時間に実施される。吸入空気量の応答遅れが生じている期間には、燃料増量によってリーン燃焼モードの第１目標空燃比λ１から、ストイキ燃焼モードの目標空燃比λ２に切り替えられる。そのため、燃料噴射量は空燃比の切り替え前後でλ１／λ２倍となるから、エンジントルクも空燃比の切り替え前後でλ１／λ２倍となる。例えば、λ１＝２２．１、λ２＝１４．７の場合、空燃比の切り替え前後でエンジントルクは約１．５倍となる。こうした運転モードの切り替えに伴うエンジントルクの増加により、出力ギア２０から出力されるトルクが要求トルクを超えると車両１にショックが発生する。
【００２３】
本形態はリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへ切り替える際にＥＣＵ３０が実施する制御に特徴がある。まず、本制御の理解のため比較例について説明する。図２に示した動作点Ａで運転モードをリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへ切り替えると上述したようにエンジントルクが増加する。図３の比較例の場合、要求トルクＴｑに対するモータトルクＴｍＡ及びエンジントルクＴｅＡの配分は図示の通りである。この状態から運転モードの切り替えによりエンジントルクＴｅＡがエンジントルクＴｅＡ′に増加した場合、余剰トルクを低減するため第２モータ・ジェネレータ５で回生制御が行われる。回生制御の実施により、エンジントルクＴｅＡ′の一部は回生トルクＴｍＡ′にて打ち消される。つまり、エンジントルクＴｅＡ′の一部が第２モータ・ジェネレータ５の回生制御にて吸収される。第２モータ・ジェネレータ５の回生トルクＴｍＡ′には限界がある。その限界を回生可能トルクＴｌｉｍとした場合、その回生可能トルクＴｌｉｍは、バッテリ２６の蓄電率の上限、バッテリ２６の入力制限、及び第２モータ・ジェネレータ５の最小トルク等の諸条件によって決まり、これらの諸条件の状態によって変化する。図３の比較例の場合は、回生トルクＴｍＡ′と回生可能トルクＴｌｉｍとが一致する最大の回生トルクで回生制御を行っても、要求トルクＴｑを超えた部分の全てを打ち消すことができない。そのため、余剰トルクＴｓが生じて車両１にショックが発生する。
【００２４】
これに対して、本制御は、運転モードをリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへ切り替えるべき場合に、図２に示したように内燃機関３の動作点をＡから低トルク側のＢに等パワーラインＬｐに沿って変化させて、要求トルクＴｑに対するエンジントルクＴｅの配分を低下させてから空燃比の切り替えを実施する。これにより、図３に示すように、エンジントルクＴｅＢがエンジントルクＴｅＢ′に増加するが比較例よりも増加を抑えることができる。したがって、増加後のエンジントルクＴｅＢ′のうち要求トルクＴｑを超えた部分の全てを第２モータ・ジェネレータ５の回生制御により吸収することができる。そのため、比較例のような余剰トルクＴｓが生じないため車両１のショックを抑制できる。
【００２５】
図３に示したように、余剰トルクＴｓを発生させないためには、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切り替え前後で次の式１が成立すればよい。
【００２６】
Ｔｑ＝ＴｅＢ＋ＴｍＢ＝ＴｅＢ′＋ＴｍＢ′      ……１
【００２７】
上述したように、第１目標空燃比λ１のリーン燃焼モードから第２目標空燃比λ２のストイキ燃焼モードへ切り替えると、エンジントルクはλ１／λ２倍となる。したがって、運転モードの切り替え前後のエンジントルクには式２が成立する。
【００２８】
ＴｅＢ′＝λ１／λ２＊ＴｅＢ                ……２
【００２９】
回生トルクＴｍＢ′は回生可能トルクＴｌｉｍと等しく式３が成立する。
【００３０】
ＴｍＢ′＝Ｔｌｉｍ                          ……３
【００３１】
これらの式２及び式３を式１に代入して、ＴｅＢについて整理すると式４が得られる。
【００３２】
ＴｅＢ＝λ２／λ１＊（Ｔｑ−Ｔｌｉｍ）      ……４
【００３３】
したがって、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへ運転モードを切り替えるべき場合に、まず、（１）式４に基づいてエンジントルクＴｅＢを算出し、そのエンジントルクＴｅＢの動作点まで内燃機関３の動作点を移動させることによって要求トルクに対するエンジントルクの配分を低下させ、その後、（２）空燃比を低下させる空燃比切替制御を実施する。これにより、エンジントルクの増加を第２モータ・ジェネレータ５の回生制御により完全に吸収することができる。つまり、運転モードの切り替えに伴う余剰トルクの発生を回避できる。
【００３４】
本制御を実施した場合の車両１の各パラメータの時間的変化は次の通りである。図４に示したように、リーン燃焼モードで内燃機関３が運転された状態で、時刻ｔ１１で運転者によってアクセルペダル２８が所定の踏み込み速度を超え、かつ所定の踏み込み量を超えて踏み込まれた場合、出力トルクが不足する等の理由で内燃機関３の運転モードをリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへ切り替えるべき場合と判断する。このように判断した場合には要求トルクに対するエンジントルクの配分を低下させるためのエンジントルクを上述した式４に基づいて計算する。そして、内燃機関３の動作点を、時刻ｔ１１における動作点から等パワーラインＬｐ（図２）に沿って、すなわちエンジンパワーを維持しながら式４に基づいて計算したエンジントルクの動作点まで移動させる。内燃機関３の動作点を等パワーラインＬｐに沿って移動するため、時刻ｔ１１からエンジン回転数は高回転側に、エンジントルクは低トルク側にそれぞれ変化する。こうした動作点の変化とともに吸気量及び燃料噴射量はそれぞれ低下する。一方、モータトルクは、要求トルクに対するエンジントルクの配分の低下とバランスするように増加する。モータトルクの増加によって電力消費量が増えるため、バッテリの入出力（バッテリパワー）が出力制限Ｗｏｕｔの範囲内において増加する。
【００３５】
時刻ｔ１２で、内燃機関３が式４に基づいて算出したエンジントルクの動作点に達すると、直ちに燃料噴射量を増量させて空燃比を低下させる空燃比切替制御を実施する。これにより、エンジントルクが増加するが、エンジントルクのうち要求トルクを超えた部分については第２モータ・ジェネレータ５の回生制御によって吸収され、入力制限Ｗｉｎの範囲内でバッテリ２６に充電される。これにより、余剰トルクの発生が回避されるため、時刻ｔ１３において車両１のショックを抑制しつつリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切り替えが完了する。
【００３６】
次に、図５を参照しながら、上述した制御を実現するためにＥＣＵ３０が実施する制御ルーチンの一例を説明する。図５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。
【００３７】
ステップＳ１において、ＥＣＵ３０は運転モードがリーン燃焼モードか否かを判定する。リーン燃焼モードの場合はステップＳ２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。ステップＳ２において、ＥＣＵ３０はアクセル開度センサ３１の信号を参照して、アクセルペダル２８の操作状態を取得する。ＥＣＵ３０は、アクセルペダル２８の操作状態としてアクセルペダル２８の踏み込み速度及び踏み込み量をそれぞれ取得する。
【００３８】
ステップＳ３において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２で取得したアクセルペダル２８の踏み込み量（アクセル開度）と車速センサ３２から得た車速とに基づいて要求トルクＴｑを算出する。要求トルクＴｑは予め準備されてＥＣＵ３０に保持された算出マップに基づいて計算される。ステップＳ４において、ＥＣＵ３０はエンジントルクＴｅを算出する。エンジントルクＴｅは上述した通常ラインＬａ（図２）とエンジン回転数とに基づいて算出される。ステップＳ５において、ＥＣＵ３０は、要求トルクＴｑ及びエンジントルクＴｅに基づいてモータトルクＴｍを算出する。これにより、要求トルクＴｑに対するエンジントルクＴｅとモータトルクＴｍとの配分が決定する。
【００３９】
ステップＳ６において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の運転モードをリーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへ切り替えるべきか否かをモード切替条件の成否に基づいて判定する。モード切替条件は、ステップＳ２で取得したアクセルペダル２８の操作状態に基づいて設定されている。具体的にはアクセルペダル２８の踏み込み速度が所定値を超え、かつ踏み込み量が所定値を超えた場合にモード切替条件が成立する。モード切替条件が成立した場合は運転モードを切り替えるべき場合であると判断する。モード切替条件が成立した場合はステップＳ７に進む。モード切替条件が成立していない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
【００４０】
ステップＳ７において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の動作点を低トルク側に移動させる。内燃機関３は動力分割機構６を介して第１モータ・ジェネレータ４と連結されていて互いに差動回転可能であるため、ＥＣＵ３０は第１モータ・ジェネレータ４のトルク制御を行うことによって内燃機関３の動作点を移動させる。ＥＣＵ３０は、バッテリ２６の蓄電率等の上述した諸条件から回生可能トルクＴｌｉｍを計算し、上述した式４に基づいてエンジントルクを計算する。そして、ＥＣＵ３０は、算出したエンジントルクに至るまで内燃機関３の動作点を等パワーラインＬｐ（図２参照）に沿って移動させる。これにより、要求トルクに対するエンジントルクの配分が低下する。内燃機関３の動作点の移動と並行して、ＥＣＵ３０は要求トルクに対するエンジントルクの配分の低下とバランスするように第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクを増加させる。ＥＣＵ３０は、このステップＳ７を実行することにより本発明に係るトルク制御手段として機能する。
【００４１】
ステップＳ８において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の燃料噴射量を増量させて空燃比を低下させる空燃比切替制御を実施する。ＥＣＵ３０はステップＳ８を実行することにより本発明に係る空燃比制御手段として機能する。ステップＳ９において、ＥＣＵ３０は空燃比切替制御により増加して要求トルクを超えたエンジントルクを吸収するため、第２モータ・ジェネレータ５の回生制御を実施する。この回生制御は回生可能トルクＴｌｉｍを限度とした回生トルクにて実施される。
【００４２】
図５の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実施することにより、上述したように余剰トルクの発生が回避されるため車両１のショックを抑制することができる。ステップＳ７においては、内燃機関３の動作点を等パワーラインＬｐに沿って移動させているので動作点の移動中にエンジンパワーを維持できる。そのため、動作点の移動中に内燃機関３のパワーの過不足を回避できる。
【００４３】
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図６及び図７を参照しながら説明する。第２の形態はＥＣＵ３０が実施する制御を除き第１の形態と同一である。車両１の物理的構成については図１が参照される。本形態においては、リーン燃焼モードの実施中にＮＯｘ触媒１６に吸蔵された窒素酸化物を浄化するためのリッチスパイクに合わせて、ＥＣＵ３０が第１の形態と同様に要求トルクに対するエンジントルクの配分を低下させるものである。
【００４４】
例えば、図６に示したように、リーン燃焼モードで内燃機関３が運転された状態で、時刻ｔ２１でＮＯｘ触媒１６のＮＯｘ吸蔵量がリッチスパイクを実施すべき所定値Ｓｔに達した場合、ＥＣＵ３０はリッチスパイクを実施すべきと判断する。リッチスパイクは、リーン燃焼モードの実施中に空燃比を一時的にリッチ側の空燃比に変更するものであるから、リッチスパイクは非リーン燃焼モードに相当する。したがって、ＮＯｘ吸蔵量がリッチスパイクを実施すべき所定値Ｓｔに達した場合は、内燃機関３の運転モードをリーン燃焼モードから非リーン燃焼モードへ切り替えるべき場合に相当する。上記の所定値Ｓｔは、ＮＯｘ触媒１６の吸蔵限界値Ｓｍよりもある程度の余裕が設けられた小さい値に設定されている。
【００４５】
ＥＣＵ３０は、リッチスパイクを実施すべきと判断した場合には要求トルクに対するエンジントルクの配分を低下させるためのエンジントルクを上述した式４に基づいて計算する。なお、ここでは、式４においてストイキ燃焼モードの目標空燃比λ２の代りにリッチスパイク時の目標空燃比λ３（但し、λ２＞λ３である。）を使用する。そして、内燃機関３の動作点を時刻ｔ２１における動作点から等パワーラインＬｐ（図２）に沿って式４に基づいて計算したエンジントルクの動作点まで移動させる。内燃機関３の動作点が等パワーラインＬｐに沿って移動するため、時刻ｔ２１からエンジン回転数は高回転側に、エンジントルクは低トルク側にそれぞれ変化する。こうした動作点の変化とともに吸気量及び燃料噴射量はそれぞれ低下する。一方、モータトルクは、要求トルクに対するエンジントルクの配分の低下とバランスするように増加する。モータトルクの増加によって電力消費量が増えるため、バッテリの入出力（バッテリパワー）が出力制限Ｗｏｕｔの範囲内において増加する。
【００４６】
時刻ｔ２２で、内燃機関３が式４に基づいて算出したエンジントルクの動作点に達すると、直ちに空燃比切替制御としてのリッチスパイクを実施する。これにより、エンジントルクが増加するが、増加したエンジントルクのうち要求トルクを超えた部分については第２モータ・ジェネレータ５の回生制御によって吸収され、入力制限Ｗｉｎの範囲内でバッテリ２６に充電される。時刻ｔ２３で、空燃比をリーン燃焼モードの空燃比に戻すために燃料噴射量を減量する。燃料噴射量の減量に伴うエンジントルクの低下は第２モータ・ジェネレータのモータトルクの増加によって補われる。時刻ｔ２４において、内燃機関３の運転モードがリーン燃焼モードに戻りリッチスパイクが完了する。
【００４７】
次に、図７を参照しながら、上述した制御を実現するためにＥＣＵ３０が実施する制御ルーチンの一例を説明する。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Ｓ１１〜ステップＳ１５は第１の形態の制御ルーチン（図５）のステップＳ１〜ステップＳ５と同じである。すなわち、ステップＳ１１において、ＥＣＵ３０は運転モードがリーン燃焼モードか否かを判定する。リーン燃焼モードの場合はステップＳ１２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。ステップＳ１２において、ＥＣＵ３０はアクセル開度センサ３１の信号を参照して、アクセルペダル２８の操作状態を取得する。ステップＳ１３において、ＥＣＵ３０は、アクセル開度及び車速に基づいて要求トルクＴｑを算出する。ステップＳ１４において、ＥＣＵ３０はエンジントルクＴｅを算出する。ステップＳ１５において、ＥＣＵ３０は、要求トルクＴｑ及びエンジントルクＴｅに基づいてモータトルクＴｍを算出する。これにより、要求トルクＴｑに対するエンジントルクＴｅとモータトルクＴｍとの配分が決定する。
【００４８】
ステップＳ１６において、ＥＣＵ３０は温度センサ１８の信号を参照してＮＯｘ触媒１６の温度を取得する。ステップＳ１７において、ＥＣＵ３０はＮＯｘ触媒１６のＮＯｘ吸蔵量Ｓを推定する。ＮＯｘ吸蔵量Ｓの推定は周知ないし公知の方法で実現可能である。例えば、ＥＣＵ３０はリッチスパイクの実施後リーン燃焼モードを実施した期間内の排気の総流量を計算し、その総流量とステップＳ１６で取得したＮＯｘ触媒１６の温度とに基づいてＮＯｘ吸蔵量を推定する。
【００４９】
ステップＳ１８において、ＥＣＵ３０はＮＯｘ吸蔵量Ｓが上述したリッチスパイクを実施すべき所定値Ｓｔに達しているか否か、つまりＮＯｘ吸蔵量Ｓが所定値Ｓｔ以上か否かを判定する。ＮＯｘ吸蔵量Ｓが所定値Ｓｔに達している場合はステップＳ１９に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
【００５０】
ステップＳ１９において、ＥＣＵ３０は第１モータ・ジェネレータ４のトルク制御を行うことによって内燃機関３の動作点を移動させる。ＥＣＵ３０は、バッテリ２６の蓄電率等の上述した諸条件から回生可能トルクＴｌｉｍを計算し上述した式４に基づいてエンジントルクを計算する。そして、算出したエンジントルクに至るまで内燃機関３の動作点を等パワーラインＬｐ（図２参照）に沿って移動させる。これにより、要求トルクに対するエンジントルクの配分が低下する。内燃機関３の動作点の移動と並行して、ＥＣＵ３０は要求トルクに対するエンジントルクの配分の低下とバランスするように第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクを増加させる。ＥＣＵ３０は、このステップＳ１９を実行することにより本発明に係るトルク制御手段として機能する。
【００５１】
ステップＳ２０において、ＥＣＵ３０は空燃比切替制御としてのリッチスパイクを実施する。ＥＣＵ３０はステップＳ２０を実行することにより本発明に係る空燃比制御手段として機能する。ステップＳ２１において、ＥＣＵ３０はリッチスパイクにより増加して要求トルクを超えたエンジントルクを吸収するため、第２モータ・ジェネレータ５の回生制御を実施する。この回生制御は回生可能トルクＴｌｉｍを限度とした回生トルクにて実施される。
【００５２】
図７の制御ルーチンをＥＣＵ３０が実施することにより、上述したようにリッチスパイクに伴う余剰トルクの発生が回避されるため車両１のショックを抑制することができる。ステップＳ１９においては、内燃機関３の動作点を等パワーラインＬｐに沿って移動させているので動作点の移動中にエンジンパワーを維持できる。そのため、動作点の移動中に内燃機関３のパワーの過不足を回避できる。なお、第２の形態の制御は、第１の形態の制御と一緒に実施することも可能である。この場合には、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへの切り替え時及びリッチスパイク時のそれぞれで車両１のショックを抑制できる。
【００５３】
（第３の形態）
次に、図８及び図９を参照しながら本発明の第３の形態を説明する。第３の形態の制御は上述した第１又は第２の形態の制御と組み合わせて実施されるものである。第１又は第２の形態は、図５のステップＳ７又は図７のステップＳ１９において、上記式４に基づいてエンジントルクを計算し、そのエンジントルクの動作点まで内燃機関３の動作点を移動させるものである。第３の形態は、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへ切り替えるべき場合又はリッチスパイクを実施すべき場合に、上記式４に基づいて計算したエンジントルクの動作点Ｂよりも低トルク側に熱効率が向上する領域が存在する場合、等パワーでかつ熱効率が最大の動作点Ｃまで内燃機関３の動作点を移動させるものである。
【００５４】
図９の制御ルーチンは、図５のステップＳ７又は図７のステップＳ１９に組み込まれ、図５又は図９の制御ルーチンのサブルーチンとして実施される。これによりＥＣＵ３０は本発明に係るトルク変更手段として機能する。
【００５５】
図９に示すように、ステップＳ３１において、ＥＣＵ３０は上述した式４に基づいてエンジントルクを算出する。ステップＳ３２において、ＥＣＵ３０は内燃機関３の動作点と熱効率とが対応付けられた熱効率マップを読み出す。ステップＳ３３において、ＥＣＵ３０はステップＳ３２で読み出した熱効率マップを参照し、ステップＳ３１で算出したエンジントルクの動作点よりも低トルク側に内燃機関３の熱効率が向上する領域が存在するか否かを判定する。領域が存在する場合はステップＳ３４に進み、そうでない場合はステップＳ３４をスキップしてステップＳ３５に進む。
【００５６】
ステップＳ３４において、ＥＣＵ３０はエンジントルクを低トルク側に変更する。この形態においては、ステップＳ３１で算出したエンジントルクの動作点と等パワーでかつ高熱効率の低トルク側の動作点のうち最大の熱効率の動作点のエンジントルクに変更する。つまり、このような最大の熱効率を与える動作点が存在する場合には、ステップＳ３１で算出したエンジントルクを小さい値に変更する。
【００５７】
ステップＳ３５において、ＥＣＵ３０は第１モータ・ジェネレータ４のトルク制御を行うことによって内燃機関３の動作点を移動させる。すなわち、ステップＳ３１で算出したエンジントルク又はステップＳ３４で変更した変更後のエンジントルクに至るまで内燃機関３の動作点を等パワーラインＬｐ（図２参照）に沿って移動させる。これにより、要求トルクに対するエンジントルクの配分が低下する。内燃機関３の動作点の移動と並行して、ＥＣＵ３０は要求トルクに対するエンジントルクの配分の低下とバランスするように第２モータ・ジェネレータ５のモータトルクを増加させる。
【００５８】
図９の制御ルーチンによれば、式４に基づいて算出したエンジントルクよりも内燃機関３の熱効率が向上する場合にエンジントルクを小さい値に変更しているので、内燃機関３の燃費悪化を抑えつつ運転モードの切り替えに伴う余剰トルクを確実に吸収できる。
【００５９】
本発明は上記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。上記各形態は、リーン燃焼モードからストイキ燃焼モードへ切り替えるべき場合又はリッチスパイクを実施すべき場合、つまり運転モードをリーン燃焼モードから非リーン燃焼モードへ切り替えるべき場合に、エンジントルクを等パワーに維持した状態で低トルク側に変化させているが、本発明はエンジントルクを低トルク側に変化させる際に等パワーに維持することは必須ではない。例えば、運転モードをリーン燃焼モードから非リーン燃焼モードへ切り替えるべき場合に、エンジン回転数を一定としてエンジントルクを低トルク側に変化させる形態で本発明を実施することもできる。この形態でも、空燃比切替制御の実施に伴うエンジントルクの増加を抑えることができるため、車両のショックを抑制できる。
【００６０】
また、上記各形態は、上記式４に基づいてエンジントルクを算出して要求トルクに対するエンジントルクの配分を低下させることにより、エンジントルクが要求トルクを超えた超過量と回生可能トルクとが一致する（図３参照）。これにより、無駄なく余剰トルクの発生を回避できる。しかし、車両のショックを抑制できる限り、要求トルクに対するエンジントルクの配分の低下率は適宜設定してよい。例えば、要求トルクに対するエンジントルクの配分を一定の低下率で低下させる形態で本発明を実施することもできる。この形態であっても、エンジントルクの超過量が回生可能トルクよりも小さければ余剰トルクの発生を完全に回避できる。また、その超過量が回生可能トルクよりも大きくて余剰トルクが発生する場合でも、エンジントルクの配分を低下させない場合よりも余剰トルクを低減できるので車両のショックを抑制できる。
【００６１】
上記各形態は、第１モータ・ジェネレータと第２モータ・ジェネレータとを備えたハイブリッド車両に適用された制御装置であるが、例えば、エンジントルクが伝達される出力ギアや出力軸等の出力部材に対して一つのモータ・ジェネレータが連結された形態のハイブリッドに対して本発明の制御装置を適用することも可能である。
【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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【図８】
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【図９】
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