(57)【要約】【課題】  ハイブリッド車両において、快適性や環境性能を含めた総合的な性能を向上させる。【解決手段】  ハイブリッドシステム１０において、トルク算出部１００ｂはモータジェネレータＭＧ１のトルク反力からエンジン２００のトルクを算出する。また、燃費率算出部１００ｃは、係る算出されたエンジントルクと、燃料噴射量及びエンジン回転数とに基づいて、エンジン２００における瞬間的な燃料消費率を算出する。動作線更新部１００ｄは、この算出された燃料消費率に基づいて動作点学習処理を実行し動作線を更新する。この際、動作線更新部１００ｄは、ＮＯｘの排出量が所定値以上である動作点を、動作線の更新対象から除外し、動作線を、ＮＯｘの排出量が所定値未満となる範囲で更新する。【選択図】  図５
2006170057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御装置であって、
前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定手段と、
該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、
前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新手段と、
該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御手段と
を具備し、
前記動作線更新手段は、前記座標平面において前記内燃機関におけるＮＯｘの排出量が所定値未満となる範囲内で前記動作線の更新を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、前記内燃機関における空燃比がリーンの場合に前記ＮＯｘを吸蔵し、前記空燃比がリッチである場合に前記ＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒を更に具備し、
前記燃料消費率算出手段は、前記吸蔵されたＮＯｘの量が所定値を超えた場合に前記吸蔵されたＮＯｘを還元するために行われるリッチスパイク制御の影響を考慮して前記燃料消費率を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項３】
動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御装置であって、
前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定手段と、
該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、
前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新手段と、
該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御手段と
を具備し、
前記動作線更新手段は、前記座標平面において、前記内燃機関の排気温度及び触媒温度のうち少なくとも一方が所定の範囲内となる範囲内で前記動作線の更新を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項４】
動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御装置であって、
前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定手段と、
該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、
前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新手段と、
該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御手段と
を具備し、
前記動作線更新手段は、前記座標平面において前記内燃機関におけるトルク変動を表す指標値又は前記内燃機関における気筒内圧力変動を表す指標値が所定値未満となる範囲内で前記動作線の更新を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項５】
前記動作線更新手段は、前記ハイブリッド車両が悪路を走行中であるか否かを判別し、該悪路を走行中であると判別した場合に、前記動作線の更新を禁止する
ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関は希薄燃焼が可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項７】
動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御方法であって、
前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定工程と、
該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出工程と、
前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新工程と、
該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御工程と
を具備し、
前記動作線更新工程は、前記座標平面において前記内燃機関におけるＮＯｘの排出量が所定値未満となる範囲内で前記動作線の更新を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関制御方法。
【請求項８】
動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御方法であって、
前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定工程と、
該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出工程と、
前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新工程と、
該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御工程と
を具備し、
前記動作線更新工程は、前記座標平面において前記内燃機関における排気温度及び触媒温度のうち少なくとも一方が所定の範囲内となる範囲内で前記動作線の更新を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関制御方法。
【請求項９】
動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御方法であって、
前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定工程と、
該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出工程と、
前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新工程と、
該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御工程と
を具備し、
前記動作線更新工程は、前記座標平面において前記内燃機関におけるトルク変動を表す指標値又は前記内燃機関における気筒内圧力変動を表す指標値が所定値未満となる範囲内で前記動作線の更新を行う
ことを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源として内燃機関及びモータジェネレータを備えるハイブリッド車両において内燃機関の動作状態を制御する、ハイブリッド車両の内燃機関制御装置及び方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として、特許文献１に開示された車両の駆動力制御装置（以下、「従来の技術」と称する）がある。従来の技術によれば、ハイブリッド車において、予め設定された最適燃費線に基づいてエンジンの動作状態が制御されるため、目標となるエンジン回転数に応じて、燃料消費率が最小となるようなエンジントルクを求めることが可能であるとされている。
【０００３】
尚、ハイブリッド車において、駆動パワー要求値に対し、予め記憶されたエンジン特性マップより最適効率点となる動作点を取得し、この動作点が維持されるようにスロットル開度を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、ハイブリッド車において、消費電力と蓄電状態とに基づいて、運転領域全体でエンジンの燃料消費率が最小となるように内燃機関及び電動機の動作状態を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
更に、ディーゼルエンジンにおいて、燃料の噴射量と走行距離から瞬間的な燃料消費率を算出する技術も提案されている（例えば、特許文献４又は５参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７９３７１号公報
【特許文献２】特開平１０−９８８０３号公報
【特許文献３】特開２００２−１７１６０４号公報
【特許文献４】特開平８−３３４０５２号公報
【特許文献５】特開平８−３３４０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
内燃機関における最適燃費線は、例えば大気圧や湿度などの環境条件によって変化する。然るに、従来の技術においてはこのような変化が考慮されていない為、予め設定された最適燃費線に基づいて燃料消費率が最小となるように内燃機関を動作させても、効率が相対的に劣化し燃料が無駄に消費されることがある。
【０００８】
一方で、単に燃料消費率のみを考慮して、燃料消費率が最小となる点で内燃機関を動作させたとしても、ハイブリッド車両における、ドライバビリティ又は環境性能といった要素は必ずしも好ましいものとはならない。特に、経済性を重視する要請から希薄燃焼（リーンバーン）が行われている場合には、ＮＯｘ（窒素酸化物）が発生し易い上、ドライバビリティは通常燃焼の場合よりもセンシティブになり易い。
【０００９】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両において、快適性や環境性能を含めた総合的な性能を向上させ得るハイブリッド車両の内燃機関制御装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置は、動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御装置であって、前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定手段と、該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新手段と、該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御手段とを具備し、前記動作線更新手段は、前記座標平面において前記内燃機関におけるＮＯｘの排出量が所定値未満となる範囲内で前記動作線の更新を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明におけるモータジェネレータは、バッテリから供給される電気エネルギを機械エネルギに変換することによって、電動機として動作する機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換することによって、例えばバッテリ等に電力を供給する発電機として動作する機能とを有する。尚、モータジェネレータは予め、主として電動機（モータ）として使用されるモータジェネレータと、主として発電機（ジェネレータ）として使用されるモータジェネレータの二種類搭載されていてもよい。このような内燃機関とモータジェネレータとを具備する本発明に係るハイブリッド車両においては、モータジェネレータによって適宜内燃機関の動力をアシストすることが可能な所謂パラレル方式の制御が好適に行われる。
【００１２】
本発明における「内燃機関」とは、燃料の燃焼を動力に変換する機関を総称するが、好適にはガソリン、ディーゼル、ＬＰＧ等を燃料とするエンジンなどを指す。
【００１３】
内燃機関には予め動作線が設定されている。制御手段は、この動作線に従って内燃機関の動作状態を制御している。より具体的に、制御手段は、例えば動作線上で動作点を決定し、内燃機関を該決定された動作点によって規定される動作状態に制御している。ここで、本発明における「動作線」とは、内燃機関のトルク及び内燃機関の回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で内燃機関の動作状態を規定する線であり、予め内燃機関の出力値に対応付けられて設定された複数の動作点によって規定される、好適にはこれら複数の動作点を繋げて得られる線を表す。また、動作線を規定する個々の動作点は、好適には対応関係にある内燃機関の出力値において燃料消費率（以下、適宜「燃費率」と称する）が最小となる、即ち効率が最大となるトルクと回転数との組み合わせを表す点（燃費率最小動作点）として設定されている。
【００１４】
ここで特に、燃費率最小動作点は、例えば、大気圧、湿度、或いは内燃機関の燃料性状などに応じて若干、或いは明らかに変化する。従って、従来の技術の如く、動作線が予め設定された固定な動作線である場合、内燃機関は、燃料消費率が最小とならない動作点で使用される可能性がある。
【００１５】
そこで、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置（以下、適宜「内燃機関制御装置」と称する）によれば、以下に説明する如く動作線の更新が可能となっている。即ち、本発明に係る内燃機関制御装置によれば、その動作時には、先ずトルク特定手段により内燃機関のトルクが特定される。更に、燃料消費率算出手段により、この特定されたトルク、内燃機関の回転数及び内燃機関の燃料噴射量に基づいて内燃機関の瞬間的な燃料消費率が算出される。
【００１６】
本発明における「トルク特定手段」とは、例えば、直接的又は間接的に内燃機関のトルクを測定又は検出する態様を有していてもよいし、これら測定又は検出されたトルクを単に電気信号として数値的に取得する態様を有していてもよいし、或いは、直接的又は間接的に測定又は検出された、トルク又はトルクとの関連性を有する何らかの物理量、電気量、又は化学量からトルクを数値演算的に算出する態様を有していてもよく、最終的に内燃機関のトルクを特定可能である限りにおいてその態様は自由に決定されてよい趣旨である。尚、直接的又は間接的にトルクを測定又は検出する際には、例えば公知である接触式又は非接触式のトルクセンサが使用されてもよい。尚、ハイブリッド車両が、ハイブリッド車両に備わるモータジェネレータによって、内燃機関のトルクを所謂トルク反力と称される形で検出することが可能に構成されている場合には、トルクセンサ等を別個に設ける必要はなく極めて効率的である。
【００１７】
本発明における「燃料消費率」とは、内燃機関における単位電力量（例えば、単位はｋＷｈ）当りの燃料噴射量を表す指標値である。また、本発明における「内燃機関の効率（又は単に効率）」とは、この燃料消費率の逆数であり、単位燃料噴射量当りの電力量を表す指標値である。従って、「効率が良い」とは燃料消費率が相対的に小さいことを表す。
【００１８】
尚、内燃機関の出力（即ち、電力）は、内燃機関のトルクと回転数との積に比例する。また、「瞬間的な」とは、予め定められた条件下において、固定又は可変である所定種類の周期毎に訪れる時刻に、或いは全く任意の時刻において燃料消費率の算出が可能であることを表す趣旨である。
【００１９】
本発明に係る動作線更新手段は、このようにして得られる瞬間的な燃料消費率に基づいて動作線の更新を行うことが可能に構成されている。具体的には、動作線上において内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される燃料消費率が小さくなるように動作線が更新される。即ち、内燃機関の環境条件や、内燃機関に生じる経時的な変化などに応じて、動作線を規定する点各々を、常に燃費率の小さい（効率の大きい）点に設定することが可能となっているのである。好適には、それら点各々を、内燃機関の出力値毎に、その時点における燃費率最小動作点に設定することが可能となるのである。尚、動作点は動作線を規定するものであるから、動作点を更新することによって動作線は更新される。但し、同様に瞬間的な燃料消費率に基づいて動作線が更新され、その結果として動作点が更新されてもよい。このように、本発明に係る内燃機関制御装置は、動作線を更新可能とすることによって、内燃機関を効率良く動作させることが可能である。
【００２０】
尚、ここで述べられる「動作線の更新」とは、動作線を単に変更するのみに限らず、変更された動作線を随時記憶することも含む趣旨である。このように変更された動作線を記憶することにより、動作線を常に最適な形に維持することも容易にして可能である。また、動作線の更新を行う際の判断基準である、動作点毎の燃料消費率も適当な形態で記憶される。尚、燃料消費率を記憶することによって当然ながら内燃機関の効率も記憶される。このように動作線に関する情報を記憶することによって、本発明に係る各手段は、各動作点における燃料消費率又は効率をいつでも参照することが可能となっている。
【００２１】
また、このように動作線の変更を記憶しておく期間は何ら限定されない。例えば、ハイブリッド車両が一定期間不使用状態であれば記憶内容が消去されて、再び動作点が予め設定されていた初期値に戻ってもよい。この場合には、次回ハイブリッド車両が運転される際に、その時の状況に応じて動作線が更新されることとなる。一方、動作線はハイブリッド車両の使用環境、使用目的、又は使用頻度などに適応する形で常にアクティブに更新され続けてもよい。即ち、動作線の更新を何ら行わない場合と比較して、燃料の消費量を幾らかなりとも低減し得る（効率を改善し得る）限りにおいて、動作線の更新は一時的なものであっても永続的なものであってもよい。
【００２２】
ここで特に、内燃機関を効率良く動作させる観点から言えば、このように燃費率最小動作点によって規定される動作線上で動作点が設定されるのが好ましいが、一方で、そのような燃料消費の問題とは別に、内燃機関におけるエミッション（排出物）の問題がある。
【００２３】
エミッションには、例えば、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）又はＮＯｘ（窒素酸化物）などがあるが、特に、燃料の消費を可能な限り低減するという要請からリーンバーン（希薄燃焼）が可能に構成された内燃機関においては、燃料噴射の形態が、吸気管（インテークマニホールド）に噴射する形態であっても、気筒内に直接噴射する形態であっても、気筒内の総合的な空燃比（Ａ／Ｆ）が理想的（ストイキメトリ）な空燃比（概ね１５：１程度）から高空燃比側へずれることにより、通常の三元触媒によるＮＯｘ浄化が困難になることから、内燃機関から排出されるＮＯｘ量を低減する必要がある。加えて、燃料消費率を小さくし得る動作点と、ＮＯｘの排出量を低減し得る動作点とは、その分布の傾向が必ずしも一致しない。従って、希薄燃焼時においては特に、内燃機関を、ＮＯｘの排出量と燃料消費率との双方が考慮された動作点で動作させる必要が生じる。
【００２４】
そこで、本発明に係る内燃機関制御装置においては、動作線更新手段が、動作線を規定する座標平面において、内燃機関におけるＮＯｘの排出量が所定値未満となる範囲内で動作線の更新を行う。
【００２５】
本発明に係る内燃機関制御装置において、ＮＯｘの排出量は、例えば、ＮＯｘセンサなど内燃機関に備わる検出手段により検出される。尚、「ＮＯｘの排出量」とは、単に体積、容積、又は質量などに限定されるものではなく、密度或いは濃度など、最終的にＮＯｘの排出量を特定可能な物理量を広く規定する概念である。
【００２６】
動作線は、この排出量が所定値未満となる範囲内で更新されるが、ここで、排出量の所定値は、予め定められた固定値であっても、その都度決定される変数であってもよく、ハイブリッド車両の総合的な性能を向上させ得る限りにおいて、ハイブリッド車両に要求される仕様などに応じて比較的自由に決定されてよい。尚、ここで述べられる「総合的な性能」とは、燃料消費率によって左右される経済性に、更に環境に対する影響（環境性能）及び快適性（ドライバビリティ）のうち少なくとも一方を加味して得られる性能を指す。
【００２７】
動作線の更新は、最終的に動作線がＮＯｘ排出量によって規定される範囲内に収まる限りにおいてどのように行われてもよいが、好適には、係る座標平面における等出力線（一の出力が維持される場合の特性線）上で動作点を徐々に変化させ、変化させた動作点各々における燃料消費率の比較を行い、燃費率最小動作点を特定して等出力線上の動作点を更新するような一連の学習処理として行われる。この場合、これら動作点各々におけるＮＯｘ排出量を基準値と比較することによって、動作線をＮＯｘ排出量が所定値未満となる範囲内で更新することが容易にして可能となる。この場合、座標平面上で、ＮＯｘ排出量が所定値未満となる範囲（領域）は、連続的な範囲（領域）であっても、離散的な範囲（領域）であってもよい。また、この場合には、動作点は必ずしも燃費率最小動作点に更新されないが、係る範囲内で燃費率が最小となる動作点に設定することにより、経済性は担保される。更に、ＮＯｘ排出量を低減することも可能となり環境性能も担保される。従って、ハイブリッド車両の総合的な効率が向上するのである。
【００２８】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置の一の態様では、前記内燃機関は、前記内燃機関における空燃比がリーンの場合に前記ＮＯｘを吸蔵し、前記空燃比がリッチである場合に前記ＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒を更に具備し、前記燃料消費率算出手段は、前記吸蔵されたＮＯｘの量が所定値を超えた場合に前記吸蔵されたＮＯｘを還元するために行われるリッチスパイク制御の影響を考慮して前記燃料消費率を算出する。
【００２９】
例えば、リーンバーンが行われる内燃機関においては、通常の三元触媒が、空燃比がリーンである場合に有効に作用しないために、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が使用されることが多い。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、空燃比がリーンである場合にＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチである場合にＮＯｘを還元する触媒である。
【００３０】
この場合、ＮＯｘ吸蔵還元触媒により吸蔵されたＮＯｘを還元するために、適当なタイミング、例えば、一定量のＮＯｘが吸蔵されたタイミング或いは予め定められた周期で、リッチスパイク制御が実行される。ここで、本発明に係るリッチスパイク制御とは、一時的に燃料の噴射量を増量して空燃比をリッチにすることによって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒によるＮＯｘ浄化を促進するための制御を総称する概念である。このリッチスパイク制御が行われる期間においては、燃料消費率は一時的に悪化する。
【００３１】
そこで、本発明に係る燃料消費率算出手段は、予め係る悪化の影響を考慮して燃料消費率を算出する。例えば、前述した等出力線上の動作点各々においてＮＯｘの排出量は異なるから、リッチスパイク制御の周期もそれに対応して変化することになる。燃料消費率算出手段は、このＮＯｘ排出量に応じて算出された燃料消費率を補正し、真の燃料消費率を算出する。従って、燃料消費率を正確に算出することが可能となるのである。尚、係る燃費率の悪化は、例えば、予めＮＯｘ濃度などに対応付けられて、悪化率などの指標値として設定されていてもよい。
【００３２】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置は、動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御装置であって、前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定手段と、該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新手段と、該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御手段とを具備し、前記動作線更新手段は、前記座標平面において、前記内燃機関の排気温度及び触媒温度のうち少なくとも一方が所定の範囲内となる範囲内で前記動作線の更新を行うことを特徴とする。
【００３３】
内燃機関には触媒が備わっている。通常、それはＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを同時に浄化する三元触媒であるが、リーンバーンを行う内燃機関に備わる前述したＮＯｘ吸蔵還元触媒などであっても同様に、触媒温度に応じてＮＯｘの浄化率は異なってしまう。この触媒温度は、主として内燃機関の排気温度により左右される。
【００３４】
例えば、内燃機関の排出温度が高過ぎると、触媒温度も高くなって触媒の劣化が進行し易い。また、排出温度が低過ぎると触媒温度が低過ぎて触媒が効率的に作用しない。即ち、触媒温度或いは内燃機関の排気温度は適当な範囲内に収まっている必要がある。
【００３５】
本発明に係る他のハイブリッド車両の内燃機関制御装置によれば、動作線更新手段は、排気温度及び触媒温度のうち少なくとも一方が所定範囲内となる範囲で動作線の更新を行うため、触媒を効率的に動作させ、ハイブリッド車両の総合的な性能を向上させることが可能である。
【００３６】
尚、内燃機関の排気温度は、例えば、内燃機関の排気管（エキゾーストマニホールド）に備わる排気温センサなどの出力によって容易に取得することが可能である。このようにして取得された排気温度を、予め実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどによって触媒温度と関連付けておくことによって、或いはその都度触媒温度に与える影響を算出或いは推定することによって、触媒温度を所望の範囲に収めることが可能となる。また、触媒温度を直接的に計測することが可能に構成されている場合には、一層効率良く触媒を動作させることが可能となる。
【００３７】
尚、座標平面上で排気温度又は触媒温度が所定範囲内となる範囲（領域）は、連続的な範囲（領域）であっても、離散的な範囲（領域）であってもよい。
【００３８】
上述した課題を解決するため、本発明の更に他のハイブリッド車両の内燃機関制御装置は、動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御装置であって、前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定手段と、該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新手段と、該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御手段とを具備し、前記動作線更新手段は、前記座標平面において前記内燃機関におけるトルク変動を表す指標値又は前記内燃機関における気筒内圧力変動を表す指標値が所定値未満となる範囲内で前記動作線の更新を行うことを特徴とする。
【００３９】
内燃機関の動作点を、燃費率最小動作点に設定した場合、必ずしもハイブリッド車両のドライバビリティは好ましいものとはならない。特にリーンバーンを行う内燃機関においては、空燃比を高めているために燃焼は絶えず不安定となり易く、しかも、動作点の変化に対する燃焼状態の変化が生じ易い。即ち、燃焼が極めてセンシティブである。従って、内燃機関においては、トルクの変動が生じ易くなっている。このようなトルク変動は、運転者へ直接的或いは間接的に知覚されるから、ドライバビリティが劣化し易い。
【００４０】
本発明に係る更に他のハイブリッド車両の内燃機関制御装置によれば、動作線更新手段が、内燃機関のトルク変動を表す指標値又は気筒内圧力変動を表す指標値が所定値未満となる範囲で動作線の更新を行うため、ドライバビリティの悪化を招かない範囲で、内燃機関を効率良く動作させることが可能となる。即ち、ハイブリッド車両の総合的な性能が向上する。
【００４１】
ここで、「内燃機関のトルク変動を表す指標値」とは、一定或いは可変である適当な期間内において、内燃機関のトルク変動の規模を規定する指標値であり、係るトルク変動の規模を表すことが可能な限りにおいて、どのような指標値であってもよい。例えば、一定期間内で適当な周期毎に取得されるトルクの最大値及び最小値の差分であってもよいし、一定期間内のトルクの平均値に対する最大値及び最小値の偏差であってもよい。
【００４２】
尚、この際、内燃機関のトルクが、既に述べたようにモータジェネレータのトルク反力として検出されるように構成されている場合には、極めて効率良く係る指標値を特定することが可能となる。
【００４３】
一方、「内燃機関の気筒内圧力変動を表す指標値」とは、上述のトルク変動と同様に、気筒内の圧力変動の規模を規定する指標値であり、係る気筒内圧力変動の規模を表すことが可能な限りにおいて、どのような指標値であってもよい。尚、気筒内圧力は、例えば、内燃機関の気筒内の適当な場所に設置された圧力センサなどからの出力によって、容易に特定することが可能である。
【００４４】
尚、座標平面上で、トルク変動又は圧力変動の指標値が所定値未満となる範囲（領域）は、連続的な範囲（領域）であっても、離散的な範囲（領域）であってもよい。
【００４５】
本発明に係る更に他のハイブリッド車両の一の態様では、前記動作線更新手段は、前記ハイブリッド車両が悪路を走行中であるか否かを判別し、該悪路を走行中であると判別した場合に、前記動作線の更新を禁止する。
【００４６】
ハイブリッド車両が悪路を走行している場合、タイヤなどの駆動系から内燃機関へ伝達される物理的なショックなどにより、内燃機関のトルク変動又は気筒内圧力変動は生じ易い。このような場合には、これらトルク変動又は気筒内圧力変動を正確に特定することが難しい。このような不正確な値に基づいて動作線の更新を行っては、ハイブリッド車両の総合的な性能が担保され難い。
【００４７】
この態様によれば、動作線更新手段が、悪路を走行中であるか否かを判別すると共に、悪路を走行中であると判別した場合に動作線の更新を禁止するため、動作線を常に正確な判断基準に基づいて更新することが可能となり、ハイブリッド車両の総合的な性能を効率良く向上させることが可能となる。
【００４８】
尚、ここで述べられる「悪路」であるか否かの判別は、悪路を走行中であるか否かを判別可能である限りにおいてどのようにおこなわれてもよい。例えば、ハイブリッド車両に適当な振動計が設置されてもいてもよい。係る振動計によって表される振動の状態が、係る振動計の値と対応付けられた判断基準値を超えたか否かによって、ハイブリッド車両が悪路を走行中であるか否かが判断されてもよい。
【００４９】
上記した本発明に係る各種ハイブリッド車両の内燃機関制御装置の他の態様では、前記内燃機関は希薄燃焼が可能に構成されている。
【００５０】
この態様では特に、内燃機関が所謂「リーンバーン」が可能な内燃機関として構成されている。リーンバーンが行われる場合には、とりわけ三元触媒によるＮＯｘの浄化が困難なため、本発明に係る内燃機関制御装置の各種態様が極めて有効に作用する。尚、ここで述べられる「希薄燃焼が可能」とは、常時或いは限定された条件において、燃料を理論的な空燃比（概ね１５程度）よりも大きい空燃比において燃焼させることが可能であることを広く規定する概念である。
【００５１】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御方法は、動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御方法であって、前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定工程と、該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出工程と、前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新工程と、該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御工程とを具備し、前記動作線更新工程は、前記座標平面において前記内燃機関におけるＮＯｘの排出量が所定値未満となる範囲内で前記動作線の更新を行うことを特徴とする。
【００５２】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御方法によれば、その動作時には、上述した本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置における動作を実現する各工程により、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置と同様の効果を得ることが可能である。
【００５３】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御方法は、動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御方法であって、前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定工程と、該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出工程と、前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新工程と、該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御工程とを具備し、前記動作線更新工程は、前記座標平面において前記内燃機関における排気温度及び触媒温度のうち少なくとも一方が所定の範囲内となる範囲内で前記動作線の更新を行うことを特徴とする。
【００５４】
本発明に係る他のハイブリッド車両の内燃機関制御方法によれば、その動作時には、上述した本発明に係る他のハイブリッド車両の内燃機関制御装置における動作を実現する各工程により、本発明に係る他のハイブリッド車両の内燃機関制御装置と同様の効果を得ることが可能である。
【００５５】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御方法は、動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御方法であって、前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定工程と、該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出工程と、前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で設定される動作線上において前記内燃機関の出力値に対応する点に対し算出される前記燃料消費率が小さくなるように前記動作線の更新を行う動作線更新工程と、該更新が行われた動作線に従って前記内燃機関の動作状態を制御する制御工程とを具備し、前記動作線更新工程は、前記座標平面において前記内燃機関におけるトルク変動を表す指標値又は前記内燃機関における気筒内圧力変動を表す指標値が所定値未満となる範囲内で前記動作線の更新を行うことを特徴とする。
【００５６】
本発明に係る更に他のハイブリッド車両の内燃機関制御方法によれば、その動作時には、上述した本発明に係る更に他のハイブリッド車両の内燃機関制御装置における動作を実現する各工程により、本発明に係る更に他のハイブリッド車両の内燃機関制御装置と同様の効果を得ることが可能である。
【００５７】
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により明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、図面を参照して本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜１：第１実施形態＞
＜１−１：実施形態の構成＞
＜１−１−１：ハイブリッドシステムの構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッドシステム１０のブロック図である。
【００５９】
図１において、ハイブリッドシステム１０は、制御装置１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構３００、インバータ４００、バッテリ５００、及び車速センサ６００を備え、ハイブリッド車両２０を制御するシステムである。
【００６０】
制御装置１００は、動作状態制御部１００ａ、トルク算出部１００ｂ、燃費率算出部１００ｃ、動作線更新部１００ｄ、記憶部１００ｅを備えると共に、ハイブリッドシステム１０の動作全体を制御する、例えばＥＣＵ（Engine Controlling Unit）等の制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の内燃機関制御装置」の一例として機能する。
【００６１】
動作状態制御部１００ａは、エンジン２００、モータジェネレータMＧ１及びモータジェネレータMＧ２各々の動作状態を制御することが可能に構成された、本発明に係る「制御手段」の一例である。
【００６２】
トルク算出部１００ｂは、エンジン２００のトルクを算出することが可能に構成された、本発明に係る「トルク特定手段」の一例である。
【００６３】
燃費率算出部１００ｃは、エンジン２００の燃料消費率を算出することが可能に構成された、本発明に係る「燃料消費率算出手段」の一例である。
【００６４】
動作線更新部１００ｄは、記憶部１００ｅに格納される制御プログラムに従って、本発明に係る「動作線の更新」の一例たる動作点学習処理を実行することが可能に構成された、本発明に係る「動作線更新手段」の一例である。尚、動作点学習処理については後述する。
【００６５】
記憶部１００ｅは、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成された不揮発性記憶領域と、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成された揮発性記憶領域を有する記憶媒体である。記憶部１００ｅにおいて、不揮発性領域には、予め定められた各種制御プログラムや、後述する制御マップなどが格納されている。また、揮発性領域には、後述する動作点学習処理が行われた際の学習結果が適宜記憶される。
【００６６】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両２０の主たる動力源として機能する。尚、エンジン２００の詳細な構成については後述する。
【００６７】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「モータジェネレータ」の一例であり、バッテリ５００を充電するための発電機として、或いはエンジン２００の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。
【００６８】
モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「モータジェネレータ」の他の一例であり、エンジン２００の出力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成されている。
【００６９】
尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。
【００７０】
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に連結されており、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、エンジン２００の動力が２系統に分割されるように構成されている。ハイブリッド車両２０において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド車両２０における伝達機構２１に連結されており、この伝達機構２１を介して車輪２２に駆動力が伝達される。
【００７１】
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てモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、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てバッテリ５００に供給することが可能に構成されている。
【００７２】
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を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。バッテリ５００には、バッテリ５００の残容量を検出するＳＯＣセンサ５１０が設置されており、制御装置１００と電気的に接続されている。
【００７３】
車速センサ６００は、ハイブリッド車両２０の速度を検出するセンサであり、制御装置１００と電気的に接続されている。
【００７４】
＜１−１−２：エンジンの詳細構成＞
次に、図２を参照して、エンジン２００の詳細な構成をその基本的な動作と共に説明する。ここに、図２は、エンジン２００の半断面システム系統図である。
【００７５】
図２において、エンジン２００は、シリンダ２０１内において点火プラグ２０２により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。尚、エンジン２００は、ストイキメトリな空燃比（概ね１５：１程度）である通常燃焼の他に、リーンな空燃比（例えば２０：１程度）である希薄燃焼（リーンバーン）が可能に構成されたエンジンである。以下に、エンジン２００の要部構成を説明する。
【００７６】
シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０６を通過し、インジェクタ２０７から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。インジェクタ２０７には、燃料（ガソリン）が燃料タンク２２３からフィルタ２２４を介して供給されており、インジェクタ２０７は、この供給される燃料を、制御装置１００の制御に従って吸気管２０６内に噴射することが可能に構成されている。尚、燃料タンク２２３には、燃料残量を検出するための燃料センサ２２５が設置されている。
【００７７】
シリンダ２０１内部と吸気管２０６とは、吸気バルブ２０８の開閉によって連通状態が制御されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり吸気バルブ２０８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２０９を通過して排気管２１０を介して排気される。
【００７８】
吸気管２０６上には、クリーナ２１１が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される。クリーナ２１１の下流側（シリンダ側）には、エアフローメータ２１２が配設されている。エアフローメータ２１２は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接測定することが可能に構成されている。吸気管２０６には更に、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ２１３が設置されている。
【００７９】
吸気管２０６におけるエアフローメータ２１２の下流側には、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１４が配設されている。このスロットルバルブ２１４には、スロットルポジションセンサ２１５が電気的に接続されており、その開度が検出可能に構成されている。更に、スロットルバルブ２１４の周囲には、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２１６、及びスロットルバルブ２１４を駆動するスロットルバルブモータ２１７も配設されている。
【００８０】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２１８が設置されている。クランクポジションセンサ２１８は、クランクシャフト２０５の位置を検出することが可能に構成されたセンサであり、制御部１００は、クランクポジションセンサ２１８の出力信号に基づいてピストン２０３の位置及びエンジン２００の回転数などを取得することが可能に構成されている。このピストン２０３の位置は、前述した点火プラグ２０２における点火時期の制御などに使用される。点火プラグ２０２における点火時期は、例えば、ピストン２０３の位置に対応付けられて予め設定される基本値に対し遅角又は進角制御される。
【００８１】
また、シリンダ２０１を収容するシリンダブロックには、エンジン２００のノック強度を測定することが可能なノックセンサ２１９が配設されており、係るシリンダブロック内のウォータージャケット内には、エンジン２００の冷却水温度を検出するための水温センサ２２０が配設されている。
【００８２】
排気管２１０には、三元触媒２２２が設置されている。三元触媒２２２は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。排気管２１０における三元触媒２２２の上流側には、空燃比センサ２２１が配設されている。空燃比センサ２２１は、排気管２１０から排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。
【００８３】
空燃比センサ２２１の近傍には、排気温センサ２２７が設置されており、エンジン２００の排気温度を検出することが可能に構成されている。排気温センサ２２７は、制御部１００と電気的に接続されている。また、三元触媒２２２の下流側には、ＮＯｘセンサ２２８が設置されている。ＮＯｘセンサ２２８は、排気管２１０に排出されるＮＯｘの排出量を検出するセンサであり、制御部１００と電気的に接続されている。更に、ＮＯｘセンサ２２８の下流側には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２９が設置されており、エンジン２００の希薄燃焼時（即ち、空燃比が高い場合）においてＮＯｘを吸蔵し、後述するリッチスパイク制御実行時など、空燃比が低くなった場合に、吸蔵したＮＯｘを還元することが可能に構成されている。
【００８４】
＜１−２：実施形態の動作＞
＜１−２−１：ハイブリッドシステムの基本動作＞
図１のハイブリッドシステム１０においては、主として発電機として機能するモータジェネレータＭＧ１と、主として電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２と、エンジン２００とのそれぞれの駆動力配分が動作状態制御部１００ａ及び動力分割機構３００により制御されてハイブリッド車両２０の走行状態が制御される。以下に、幾つかの状況に応じたハイブリッドシステム１０の動作について説明する。
【００８５】
＜１−２−１−１：始動時＞
例えば、ハイブリッド車両２０の始動時においては、バッテリ５００の電気エネルギを用いて駆動されるモータジェネレータＭＧ１が電動機として機能する。この動力によって、エンジン２００がクランキングされエンジン２００が始動する。
【００８６】
＜１−２−１−２：発進時＞
発進時には、バッテリ５００の蓄電状態に応じて２種類の態様を採り得る。バッテリ５００の蓄電状態は、ＳＯＣセンサ５１０の出力信号に基づいて動作状態制御部１００ａによって把握されている。例えば、通常の（即ち、ＳＯＣが良好な）発進時においては、モータジェネレータＭＧ１によってバッテリ５００を充電する必要は生じないため、エンジン２００は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド車両２０は、モータジェネレータＭＧ２による駆動力により発進する。一方、蓄電状態が良好ではない（即ち、ＳＯＣが低下している）場合、エンジン２００の動力によりモータジェネレータＭＧ１が発電機として機能し、バッテリ５００が充電される。
【００８７】
＜１−２−１−３：軽負荷走行時＞
例えば、低速走行や緩やかな坂を下っている場合には、比較的エンジン２００の効率が悪い為、エンジン２００は停止され、ハイブリッド車両２０は、モータジェネレータＭＧ２による駆動力のみで走行する。尚、この際、ＳＯＣが低下していれば、エンジン２００はモータジェネレータＭＧ１を駆動するために始動し、モータジェネレータＭＧ１によりバッテリ５００の充電が行われる。
【００８８】
＜１−２−１−４：通常走行時＞
エンジン２００の効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド車両２０は主としてエンジン２００の動力によって走行する。この際、エンジン２００の動力は、動力分割機構３００によって２系統に分割され、一方は、伝達機構２１を介して車輪２２に伝達され、他方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動して発電を行う。更に、この発電された電力により、モータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２によりエンジン２００の動力がアシストされる。尚、この際、ＳＯＣが低下している場合には、エンジン２００の出力を上昇させて、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力の一部がバッテリ５００へ充電される。
【００８９】
＜１−２−１−５：制動時＞
減速が行われる際には、車輪２２から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ２を回転させ、発電機として動作させる。これにより、車輪２２の運動エネルギが電気エネルギに変換され、バッテリ５００が充電される、所謂「回生」が行われる。
【００９０】
＜１−２−２：実施形態におけるエンジンの基本制御動作＞
次に、エンジン２００の基本的な制御動作について説明する。
【００９１】
動作状態制御部１００ａは、エンジン２００に要求される出力であるエンジン要求出力を一定の周期で繰り返し演算している。動作状態制御部１００ａは、スロットルポジションセンサ２１５及び車速センサ６００の出力信号に基づいてアクセル開度と車速とを取得し、アクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（要求駆動力）を求める。また、動作状態制御部１００ａはＳＯＣセンサ５１０の出力信号に基づいて要求発電量を求める。そして、要求発電量と各種の補機類（Ａ／Ｃやパワーステアリングなど）の要求量とを参照して要求駆動力を補正することにより、エンジン要求出力を求める。なお、エンジン要求出力の演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更してよい。
【００９２】
＜１−２−３：動作点学習処理＞
＜１−２−３−１：動作線及び動作点＞
次に、図３を参照して、本発明の動作点学習処理に係る動作線及び動作点について説明する。ここに、図３は、制御マップ３０の模式図である。
【００９３】
図３において、制御マップ３０は、縦軸（即ち、本発明に係る「第１軸」の一例）にエンジン２００のトルクＴｅ、横軸（即ち、本発明に係る「第２軸」の一例）にエンジン２００の回転数Ｎｅを表してなる座標平面であり、本発明に係る「座標平面」の一例である。制御マップ３０は、予め制御装置１００の記憶部１００ｅにおける不揮発性領域に格納されている。
【００９４】
制御マップ３０上には、様々なパラメータに対するエンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの関係を表すことが可能である。このうち、等出力線Ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）はエンジン２００の出力値を一定とした場合の、エンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの関係線である。尚、本実施形態中においては、等出力線Ｐｉに対応するエンジン２００の出力を適宜「出力Ｐｉ」と称することとする。また、図３においては、説明の簡略化のため、等出力線は９本しか描かれていないが、実際にはより細かく設定することが可能である。
【００９５】
動作状態制御部１００ａは、エンジン２００を動作させる際、エンジン２００が、その都度求められる要求出力値に対応する等出力線上で予め設定されている動作点によって表されるエンジントルクＴｅ及びエンジン回転数Ｎｅの組み合わせとなるように動作状態を決定する。動作線は、これら動作点を繋げたものとして規定される。
【００９６】
図３において、動作線Ｑは、初期値として設定された動作線であり、等出力線Ｐｉに対応する動作点Ｑｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）によって規定されている。夫々の等出力線上において、動作点Ｑｉは、予め燃料消費率（以下、適宜「燃費率」と称する）が最小となる（即ち、最も効率が高い）点に設定されており、例えば、工場出荷時などにおいて、標準的な環境条件で最適化されている。
【００９７】
しかしながら、ハイブリッド車両２０の使用条件は、画一的なものとなり得ないから、このように予め設定された動作点でエンジン２００を動作させる場合には、エンジン２００の燃費率は必ずしも最小とはならない。これは、制御マップ３０上で燃費率が等しい領域を表した等燃費率線Ｓの分布が、エンジン２００の環境条件や制御条件に応じて変化してしまうことによる。等燃費率線Ｓの分布が変化した結果、例えば、夫々の等出力線Ｐｉにおいて、燃費率最小動作点は、動作点Ｒｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）へと変化する。その結果、エンジン２００を効率良く動作させ得る動作線は動作線Ｒへと変化する。
【００９８】
このような、燃費率が最小となる動作点が諸条件に応じて変化してしまう事態に対応するために、本実施形態に係るハイブリッドシステム１０においては、動作線更新部１００ｄによって動作点学習処理が行われる。この動作点学習処理により、ハイブリッドシステム１０は、常に効率良くエンジン２００を動作させることが可能となっている。
【００９９】
＜１−２−３−２：動作点学習処理の概要＞
本実施形態に係る動作点学習処理は、以下（１）〜（３）の工程を備える。
【０１００】
（１）等出力線Ｐｉ上でエンジン２００の動作点を変化させる工程。
【０１０１】
（２）変化させた動作点各々における燃費率を算出する工程。
【０１０２】
（３）最も燃費率が小さい動作点（燃費率最小動作点）を確定して当該等出力線Ｐｉ上の動作点として再設定（即ち、更新）する工程。
【０１０３】
本実施形態において、動作状態制御部１００ａは、制御マップ３０を記憶部１００ｅの不揮発性領域から揮発性領域へとコピーし、このコピーされた制御マップ３０を使用してエンジン２００の制御を行っている。動作点学習処理は、この揮発性領域上で適宜制御マップ３０を書き換える処理である。上記（１）〜（３）の工程が行われることにより、一の等出力線Ｐｉ上においてエンジン２００を動作させる際の動作点が、燃費率最小動作点に更新される。従って、エンジン２００は比較的効率の良い状態を、或いは最も効率の良い状態を維持し続けることが可能となる。尚、本実施形態においては、一旦動作点学習処理が行われれば、エンジン２００においてバッテリ５００がリセットされるまで動作点の更新結果は保存される。但し、動作点学習処理の効力が及ぶ時間範囲は上述のものに限定されない。例えば、運転者の要求に応じて、或いはエンジン２００が停止する毎に、動作線はリセットされ初期状態（記憶部１００ｅの不揮発性領域に格納される制御マップ３０によって規定される状態）に復帰してもよい。
【０１０４】
＜１−２−３−３：動作点学習処理の詳細＞
次に、図４を参照して、本実施形態に係る動作点学習処理の詳細について説明する。ここに図４は、動作点学習処理のフローチャートである。
【０１０５】
図４において、例えばハイブリッド車両２０の通常走行中に、動作線更新部１００ｄは、エンジン２００の動作点を現在の等出力線Ｐｉ上で比較対象の一となる動作点に設定する（ステップＡ１１）。これに応じて、エンジン２００の制御状態は、動作状態制御部１００ａにより、この設定された動作点によって規定される動作状態に制御される。ここで、「比較対象の一となる動作点」とは、動作点学習処理を行うための燃費率の比較対象となる動作点のうちの一つを指す。動作点学習処理が開始されて最初に訪れるステップＡ１１においては、その時点で等出力線Ｐｉ上で動作点として設定されている動作点（即ち、前回の動作点学習処理による更新値又は初期値Ｑｉ）が動作点として設定される。
【０１０６】
次に、燃費率算出部１００ｃが、設定された動作点におけるエンジン２００の燃費率を算出する（ステップＡ１２）。燃費率は、エンジン２００の単位電力量当りの燃料噴射量である。従って、インジェクタ２０７の燃料噴射量を、エンジン２００の出力値（ｋＷ）から算出される電力量（ｋＷｈ）で除算したものと等価である。
【０１０７】
燃料噴射量は、動作状態制御部１００ａが、エンジン２００の回転数及び負荷率から記憶部１００ｅの不揮発性領域に格納される基本噴射量マップに基づいて決定する基本噴射量に対して更に様々な補正を行った結果として得られる。燃費率算出部１００ｃは、この燃料噴射量を動作状態制御部１００ａから取得する。
【０１０８】
一方、トルク算出部１００ｂは、モータジェネレータＭＧ１を介して検出されるエンジン２００のトルク反力からエンジン２００のトルクを算出する。燃費率算出部１００ｃは、この算出されたトルクを取得すると共に、クランクポジションセンサ２１８の出力値に基づいて算出されるエンジン２００の回転数を動作状態制御部１００ａから取得して、これらの値からエンジン２００の出力を算出する。
【０１０９】
燃費率算出部１００ｃは、このエンジン２００における燃料噴射量とエンジン２００の出力とに基づいて、現在設定されている動作点における燃費率を算出する。
【０１１０】
一の動作点について燃費率が算出されると、動作線更新部１００ｄは、燃費率最小動作点が確定したか否かを判別する（ステップＡ１３）。
【０１１１】
この判別は、予め実験的、経験的、或いはシミュレーションなどにより与えられてなる判断基準に基づいてなされる。例えば、等出力線上で一定の方向に動作点を動かした際に、燃費率が徐々に小さくなり、ある動作点を境に徐々に大きくなっている場合には、図３における等燃費率線Ｓの形状から言っても、係る動作点を燃費率最小動作点と考えてよい。
【０１１２】
従って、ステップＡ１３に係る判別は、明確に何らかの閾値と比較して大小関係を判別すると言うよりも、燃費率の算出値の前後関係から判断されるべきものであり、一の動作点学習処理毎に態様は異なるものである。但し、動作点学習処理の開始後最初に訪れるステップＡ１３に係る処理では、比較対象は存在しないので、条件分岐は「ＮＯ」となる。
【０１１３】
燃費率最小動作点が確定しない場合には（ステップＡ１３：ＮＯ）、動作線更新部１００ｄは、処理をステップＡ１１に戻し、燃費率最小動作点が確定するまでステップＡ１１からステップＡ１３に係る処理を繰り返す。
【０１１４】
この際、ステップＡ１１において設定される動作点は、例えば、等出力線上における離散的な、即ち、適当に距離の離れた動作点であってもよいし、連続的な、即ち極めて近接した動作点であってもよい。これら動作点をどのように変化させるかについては、例えば予め実験的、経験的、或いはシミュレーションなどによりその手法が与えられていてもよいし、その都度、動作線更新部１００ｄが動作点学習処理の進捗に鑑みて決定してもよい。
【０１１５】
このような過程を繰り返した結果、燃費率最小動作点が確定されると（ステップＡ１３：ＹＥＳ）、動作線更新部１００ｄは動作点を更新する（ステップＡ１４）。この際、揮発性領域にコピーされた制御マップ３０において、この動作点学習処理が行われた等出力線上における動作点が書き換わり、動作線がそれに応じて変化する。動作点及び動作線が更新されると動作点学習処理は終了する。
【０１１６】
このように、ハイブリッドシステム１０においては、動作線更新部１００ｄが動作点学習処理を行うことによって、ハイブリッド車両２０が走行中であってもエンジン２００の動作点を燃費率が最小となる点に設定することが可能であり、エンジン２００を効率良く動作させることが容易にして可能となっているのである。
【０１１７】
＜１−２−４：希薄燃焼時の動作点学習処理＞
一方、エンジン２００が希薄燃焼を行う際、上述した動作点学習処理によって更新された燃費率最小動作点でエンジン２００を動作させると、例えば、環境性能やドライバビリティなどの燃費率以外の性能に影響が及ぶことがある。例えば、希薄燃焼時にはＮＯｘがストイキメトリな燃焼時よりも多く排出される。ＮＯｘの排出量は少ない程良いが、燃費率最小動作点がそのままＮＯｘの排出量の最も少ない点になるとは限らない。
【０１１８】
従って、エンジン２００は、これらの要素を共に考慮した動作点で運転されるべきであり、即ち、必要な動作線は通常燃焼時とは異なったものとなる。このような問題点に対処するために、本実施形態においては、以下に説明する希薄燃焼時の動作点学習処理が行われる。
【０１１９】
ここで、図５を参照して、希薄燃焼時の動作点学習処理について説明する。ここに、図５は、希薄燃焼時の動作点学習処理のフローチャートである。尚、同図において、図４と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略することとする。
【０１２０】
図５において、ステップＡ１１に係る処理によって、動作点が設定されると、動作線更新部１００ｄは、設定された動作点におけるＮＯｘ排出量を取得し、所定値未満であるか否かを判別する（ステップＢ１１）。ここで、動作線更新部１００ｄは、ＮＯｘセンサ２２８の出力値を一定のクロックタイミング毎に絶えず監視しており、このＮＯｘセンサ２２８の出力値に基づいてＮＯｘ排出量を取得する。尚、ステップＢ１１に係る所定値は、予め記憶部１００ｅの不揮発性領域に記憶された、基準となる固定値であり、動作線更新部１００ｄは、この不揮発性領域から係る所定値を取得する。
【０１２１】
ＮＯｘ排出量が所定値以上であった場合（ステップＢ１１：ＮＯ）、動作線更新部１００ｄは、現在設定されている動作点を動作線更新の対象から除外し、処理を再びステップＡ１１に戻して、新たな動作点を設定する。ＮＯｘ排出量が所定値未満であった場合（ステップＢ１１：ＹＥＳ）、動作点更新部１００ｄは更に、リッチスパイク制御による燃費悪化率を算出する（ステップＢ１２）。
【０１２２】
希薄燃焼時において、排出されたＮＯｘは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２９に一時的に吸蔵される。この吸蔵されたＮＯｘを浄化するために、動作状態制御部１００ａは、所定のタイミング毎に一時的に燃料噴射量を増量し、空燃比を下げる（即ち、リッチにする）処理、所謂リッチスパイク制御を行っている。リッチスパイク制御時には、一時的に燃料の噴射量が増えるため、エンジン２００の燃費率は悪化する。
【０１２３】
一方、リッチスパイク制御を行う所定のタイミングは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２９におけるＮＯｘ吸蔵量及びエンジン２００におけるＮＯｘ排出量に依存しているから、設定される動作点によって、燃費率の悪化の度合いは異なる。燃費悪化率とは、この悪化の度合いの指標値であり、動作点更新部１００ｄによって、設定される動作点毎に、リッチスパイク制御の周期及び燃料増加量などに基づいて決定される。
【０１２４】
燃費悪化率が算出されると、動作点更新部１００ｄは、燃費率を算出し（ステップＡ１２）、燃費率が最小であるか否かを判別する（ステップＢ１３）。このステップＢ１３に係る処理は、本来図４のステップＡ１３と同等の処理であるが、予めＮＯｘ排出量によるフィルタリングを行っているために、ステップＢ１３において燃費率が最小であると判別される動作点は、必ずしも燃費率最小動作点とはならない。従って、ステップＢ１３においては、言わば限定的な燃費率最小動作点が確定したか否かが判別される。限定的な燃費率最小動作点が確定しない場合には（ステップＢ１３：ＮＯ）、処理は再びステップＡ１１に戻り、ステップＢ１３に至るまでの処理が繰り返される。限定的な燃費率最小動作点が確定すると（ステップＢ１３：ＹＥＳ）、ステップＡ１４によって動作点が更新され、動作線が更新される。ここで、動作点（動作線）が更新されると、動作線更新部１００ｄは、更新結果を記憶し（ステップＢ１４）、希薄燃焼時の動作点学習処理が終了する。尚、ステップＢ１４においては、制御マップ３０上において、係る動作線が希薄燃焼時の動作線として記憶される。このように、本実施形態に係るハイブリッドシステム１０によれば、希薄燃焼時には、燃料消費率を小さく、且つＮＯｘの排出量を低減し得る点に更新され、動作線が更新されるため、ハイブリッド車両２０の総合的な性能を向上させることが可能である。尚、本実施形態においては、希薄燃焼時のみ、ＮＯｘ排出量を考慮した動作線更新が行われているが、動作線更新部１００ｄは、通常燃焼時においてＮＯｘ排出量を考慮した動作線更新を行ってもよい。通常燃焼であっても、希薄燃焼であっても、本発明に係る効果は変わらず担保されるものである。
＜２：第２実施形態＞
第１実施形態においては、ＮＯｘ排出量を考慮して動作線の更新を行うことにより、環境性能を向上させ、ハイブリッド車両２０の総合的な性能を向上させたが、このようなハイブリッド車両２０の総合的な性能は、他の方法によっても向上させることができる。
【０１２５】
ここで、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る希薄燃焼時の動作点学習処理について説明する。ここに、図６は、本発明の第２実施形態に係る希薄燃焼時の動作点学習処理のフローチャートである。尚、同図において、図５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略することとする。
【０１２６】
図６において、ステップＡ１１に係る処理によって動作点が設定されると、動作点更新部１００ｄは、エンジン２００の排気温度が所定の範囲内であるか否かを判別する（ステップＣ１１）。この際、動作線更新部１００ｄは、排気温センサ２２７の出力値から、エンジン２００の排気温度を取得する。
【０１２７】
エンジン２００の排気温度は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２９の触媒温度に影響する。例えば、排気温度が高過ぎる場合には、触媒温度が高くなって触媒劣化が進行する。また、排気温度が低過ぎる場合には、触媒温度が低くなって触媒活性が低下し、ＮＯｘの浄化率が劣化する。本実施形態において、排気温度は触媒温度に対応付けられており、係る所定の範囲は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２９における浄化率を適当な範囲に収め得る範囲、即ち、触媒の劣化及び浄化率の低下が、全く生じない範囲或いは実質上無視し得る程度にしか生じない範囲として規定されている。尚、係る所定の範囲を規定する基準値は、予め記憶部１００ｅの不揮発性領域に記憶されている。
【０１２８】
エンジン２００の排気温度が所定の範囲外であった場合（ステップＣ１１：ＮＯ）、動作点更新部１００ｄは、現在設定されている動作点を動作線更新の対象から除外し、処理を再びステップＡ１１に戻して新たな動作点を設定する。
【０１２９】
排気温度が所定の範囲内であった場合（ステップＣ１１：ＹＥＳ）、動作線更新部１００ｄは燃料消費率を算出し、以下、既に説明したように動作点及び動作線の更新を行う。この場合、ステップＢ１３においては、排気温度が所定の範囲内となる動作点の中で最も燃料消費率が小さい点が動作点として確定され、動作点が更新されることになる。最終的に、更新結果が記憶されると（ステップＢ１４）、第２実施形態に係る希薄燃焼時の動作点学習処理が終了する。
【０１３０】
このように、第２実施形態に係る希薄燃焼時の動作点更新処理によれば、エンジン２００の排気温度、即ち触媒温度を所定範囲に維持しつつ、エンジン２００を効率良く動作させることが可能となるため、ハイブリッド車両２０の総合的な効率が向上する。
＜３：第３実施形態＞
第１及び第２実施形態においては、ハイブリッド車両２０の環境性能を向上させることによって、総合的な性能を向上させているが、更に他の方法によっても、ハイブリッド車両の総合的な性能は向上させ得る。
【０１３１】
ここで、図７を参照して、本発明の第３実施形態に係る希薄燃焼時の動作点学習処理について説明する。ここに、図７は、本発明の第３実施形態に係る希薄燃焼時の動作点学習処理のフローチャートである。尚、同図において、図６と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略することとする。
【０１３２】
図７において、本発明の第３実施形態に係る希薄燃焼時の動作点学習処理は、図６において、ステップＣ１１をステップＤ１１に置換した処理である。
【０１３３】
動作線更新部１００ｄは、ステップＤ１１において、ハイブリッド車両２０のトルク変動を表す指標値が所定値未満であるか否かを判別する。
【０１３４】
ハイブリッド車両２０において、希薄燃焼時は、燃焼が不安定になり易く、ストイキメトリな燃焼時よりもドライバビリティがセンシティブである。従って、燃費率最小動作点でエンジン２００を動作させると、運転者に対し知覚可能な違和感を与え、不快感が生じることがある。燃焼が不安定である場合、エンジン２００のトルクは不安定となるから、エンジン２００のトルクの時間経過を監視することによって、燃焼が不安定な状態であるか否かを判別することが可能となる。
【０１３５】
係る処理において、エンジン２００のトルク変動を表す指標値とは、エンジン２００のトルクに基づいてどのように定量化された指標値であってもよいが、例えば、設定されている動作点でエンジン２００が動作している期間のうち一部の期間において、モータジェネレータＭＧ１がトルク反力として検出するエンジン２００のトルク値を一時的にバッファに記憶し、その期間における最大値及び最小値を特定すると共に、その期間における平均値とそれらとの偏差を数値化することによって算出されてもよい。
【０１３６】
エンジン２００のトルク変動を表す指標値が所定値以上であった場合には（ステップＤ１１：ＮＯ）、現在設定されている動作点は動作線の更新対象から除外され、新たな動作点が設定される（ステップＡ１１）と共に、所定値未満であった場合には（ステップＤ１１：ＹＥＳ）、燃料消費率が算出される（ステップＡ１２）。このように、第３実施形態によれば、エンジン２００のトルク変動を所定の範囲に収め得る動作点の中から、燃費率が最小となる動作点が確定され、動作点及び動作線が更新される。従って、常に、ハイブリッド車両２０のドライバビリティを好適に維持した上でエンジン２００を効率良く動作させることが可能となって、ハイブリッド車両２０の総合的な性能が向上する。
【０１３７】
尚、本実施形態においては、必ずしもエンジン２００のトルク変動に基づいて、動作点学習処理が行われなくてもよい。例えば、エンジン２００のシリンダ２０１内部の圧力（気筒内圧力）が検出可能に構成されている場合には、係る圧力に基づいてステップＤ１１に係る判別処理が行われてよい。例えば、エンジン２００の燃焼状態が不安定である場合、シリンダ内の圧力変動は大きくなる。このような圧力変動を表す指標値を取得可能である場合には、トルク変動よりもダイレクトに燃焼状態を特定することが可能となり、一層正確に動作点及び動作線が更新される。
【０１３８】
一方、トルク変動或いは気筒内圧力変動を検出する際に、ハイブリッド車両２０が悪路を走行している場合には、タイヤなどの駆動系から振動などの不確定要素が伝達され易く、特にトルク変動は正確に特定しづらくなる。従って、ハイブリッド車両２０が悪路を走行している場合には、動作点学習処理の実行を中止してもよい。尚、この場合、ハイブリッド車両が悪路を走行しているか否かの判別は、例えば、ハイブリッド車両に振動計測手段が搭載されていれば、計測される振動に基づいてなされてもよいし、例えば、カーナビゲーションシステムにおけるＧＰＳ信号などに基づいて、現在地が悪路であることが推定可能であるならば、そのような推定に基づいてなされてもよい。
【０１３９】
尚、上述した第１乃至第３実施形態に係る処理は、一の動作点学習処理内で行われてもよい。即ち、動作点は、ＮＯｘ排出量、排気温度（触媒温度）及びトルク変動の全ての条件をクリアした動作点の中から選択されてもよい。
【０１４０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或い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ハイブリッド車両の内燃機関制御装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッドシステムのブロック図である。
【図２】図１のハイブリッドシステムにおけるエンジンの半断面システム系統図である。
【図３】図１のハイブリッドシステムにおける制御マップの模式図である。
【図４】図１のハイブリッドシステムにおける動作点学習処理のフローチャートである。
【図５】図２のエンジンが希薄燃焼している場合における動作点学習処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係り、図２のエンジンが希薄燃焼している場合における動作点学習処理の他のフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態に係り、図２のエンジンが希薄燃焼している場合における動作点学習処理の他のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４２】
１０…ハイブリッドシステム、１１…ハイブリッドシステム、２０…ハイブリッド車両、２１…伝達機構、２２…車輪、３０…制御マップ、３１…制御マップ、１００…制御装置、２００…エンジン、２２７…排気温センサ、２２８…ＮＯｘセンサ、２２９…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、３００…動力分割機構、４００…インバータ、５００…バッテリ、５１０…ＳＯＣセンサ、６００…車速センサ。
【図１】
2006170057.tif 000003
【図２】
2006170057.tif 000004
【図３】
2006170057.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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