(57)【要約】【課題】駆動力源をエンジン及びモータの間で切り替える際におけるトルク変動を抑制しながらエンジンの排気温度の低下しすぎによる触媒の排気浄化性能の悪化を防止することを目的とする。【解決手段】本発明のハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置は、触媒の活性状態を維持するために必要なエンジントルクである排温要求トルクを演算し（Ｓ７）、要求駆動トルクがモータ最大トルクより大きいときエンジンを駆動力源に設定し、要求駆動トルクがモータ最大トルクより小さいときモータを駆動力源に設定し（Ｓ５、Ｓ６、Ｓ９、Ｓ１０）、モータ最大トルクが排温要求トルクより小さくなる運転状態において、要求駆動トルクが排温要求トルクより小さくモータ最大トルクより大きいとき（Ｓ８）エンジンの燃焼室内の圧縮圧力を低下させる（Ｓ１１）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン及びモータを備え、駆動力源を前記エンジン及び前記モータのうちいずれか一方から他方へと切り替えて走行することができるハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置において、
前記エンジンの排気通路に設けられ、前記エンジンの排気を浄化する触媒と、
前記触媒の活性状態を維持するために必要なエンジントルクである排温要求トルクを演算する排温要求トルク演算手段と、
要求駆動トルクを演算する要求駆動トルク演算手段と、
前記モータの出力可能な最大トルクであるモータ最大トルクを演算するモータ最大トルク演算手段と、
前記要求駆動トルクが前記モータ最大トルクより大きいとき前記エンジンを駆動力源に設定し、前記要求駆動トルクが前記モータ最大トルクより小さいとき前記モータを駆動力源に設定するように駆動力源を切替制御する駆動力源切替制御手段と、
前記モータ最大トルクが前記排温要求トルクより小さくなる運転状態において、前記要求駆動トルクが前記排温要求トルクより小さく前記モータ最大トルクより大きいとき、前記エンジンの燃焼室内の圧縮圧力を低下させる圧縮圧力低下手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置。
【請求項２】
前記圧縮圧力低下手段は、前記エンジンの回転速度及び前記要求駆動トルクが小さいほど前記エンジンの燃焼室内の圧縮圧力をより大きく低下させ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駆動力源切替制御装置。
【請求項３】
前記圧縮圧力低下手段は、前記エンジンの排気温度及び前記触媒の温度のうち少なくとも一方に基づいて、温度が低いほど前記エンジンの燃焼室内の圧縮圧力をより大きく低下させ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駆動力源切替制御装置。
【請求項４】
前記エンジンの燃焼室に１サイクルで１回以上燃料を噴射するインジェクタをさらに備え、
前記インジェクタによる燃料噴射のうち少なくとも１サイクルに１回は、前記圧縮圧力低下手段による前記圧縮圧力の低下量が大きいほど噴射時期を進角させることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両において駆動力源をエンジン及びモータの間で切り替えるときの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動力源としてエンジンとモータとを備え、運転状態に応じて駆動力源を切り替えて走行するハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両において駆動力源をエンジンからモータへと切り替えるときに、エンジントルクがモータの最大出力トルクより大きい場合は、エンジントルクをモータの最大トルクまで低下させてから切り替えることで、駆動力源の切り替え時におけるトルク変動を抑制する。
【０００３】
このとき、エンジンの燃焼を均質燃焼から成層燃焼へと切り替えることでエンジントルクを極力低下させてから停止させる技術が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１１５１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、エンジンの燃焼を成層燃焼に切り替えると排気温度が低下するので触媒の温度が低下して排気の浄化性能が悪化する。
【０００５】
本発明は、駆動力源をエンジン及びモータの間で切り替える際におけるトルク変動を抑制しながらエンジンの排気温度の低下しすぎによる触媒の排気浄化性能の悪化を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置は、触媒の活性状態を維持するために必要なエンジントルクである排温要求トルクを演算する排温要求トルク演算手段と、要求駆動トルクがモータ最大トルクより大きいときエンジンを駆動力源に設定し、要求駆動トルクがモータ最大トルクより小さいときモータを駆動力源に設定するように駆動力源を切替制御する駆動力源切替制御手段と、モータ最大トルクが排温要求トルクより小さくなる運転状態において、要求駆動トルクが排温要求トルクより小さくモータ最大トルクより大きいとき、エンジンの燃焼室内の圧縮圧力を低下させる圧縮圧力低下手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、駆動力源をエンジン及びモータのうち一方から他方へと切り替えるときであって、要求駆動トルクが排温要求トルクより小さくモータ最大トルクより大きいとき、エンジンの燃焼室内の圧縮圧力を低下させるので、エンジントルクの低下による排気温度の低下を抑制することができ、触媒の排気浄化能力の悪化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は本発明におけるハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置のシステム構成概略図である。
【０００９】
車両１００は駆動力源としてエンジン１及びモータ２を備え、エンジン１の下流側に第１クラッチ３を介してモータ２が設けられ、さらにモータ２の下流側に第２クラッチ４を介してトランスミッション５が設けられる。
【００１０】
エンジン１はコントローラ６からインジェクタ７に送信される燃料噴射量信号によってトルクが制御される。エンジントルクは第１クラッチ３を介してモータ２に伝達される。
【００１１】
モータ２はバッテリ８から供給される電力によって力行し、エンジントルクから伝達されるトルク又は駆動軸９から伝達される駆動輪１０の連れ回りトルクによって回転して発電し、発電電力をバッテリ８に蓄電する。なお、バッテリ８の直流電流はインバータ１１によって交流電流に変換されてからモータ２に供給される。モータ２はコントローラ６からインバータ１１に送信される電圧信号によってトルクが制御される。
【００１２】
エンジン１及びモータ２のうち少なくとも一方から伝達されるトルクはトランスミッション５、ディファレンシャルギア１２を介して駆動輪１０へと伝達される。
【００１３】
ＡＰＳセンサ１３はアクセルペダル操作量を検出し、車速センサ１４は車速を検出し、クランク角センサ１５はクランク角に基づいてエンジン回転速度を検出し、モータ温度センサ１６はモータ２の温度を検出する。以上の検出値はそれぞれコントローラ６へ送信される。
【００１４】
コントローラ６は、バッテリ８の蓄電状態及び各センサから受信した信号に基づいてエンジン１及びモータ２のトルクを制御して駆動力源をエンジン１及びモータ２の間で切り替える。
【００１５】
ここで、図２を用いてエンジン１の構造についてさらに詳しく述べる。本実施形態のエンジン１はディーゼルエンジンであり、エアクリーナ３０を介して流入する外気をコレクタ３１を介して吸気通路３２によってシリンダ３３内の燃焼室３４に導入し、燃焼後の排気を排気通路３５によって導出する。吸気通路３２の途中には吸気量を調節可能な吸気絞り弁３６が設けられる。吸気絞り弁３６はバタフライ弁などで構成され、弁の開度を小さくすると弁の下流の圧力が低下して燃焼室内に流入する吸気量が減少する。これにより燃焼室３４の圧縮圧力が低下して排気温度が上昇する。
【００１６】
燃焼室３４はシリンダ３３の内壁とピストン３７の上面とによって画成される。インジェクタ７はその先端が燃焼室３４に臨んで設けられ、燃焼室３４の内部に燃料噴霧を噴射する。吸気弁３８は吸気通路３２と燃焼室３４との境界部に設けられ、エンジン１の回転と同期して回転する吸気カム３９によって開閉される。排気弁４０は燃焼室３４と排気通路３５との境界部に設けられ、エンジン１の回転と同期して回転する排気カム４１によって開閉される。また、排気通路３５を流通する排気の一部はＥＧＲ通路４２によって吸気通路３２に還流する。ＥＧＲ通路４２にはＥＧＲ通路４２を流れる排気の流量を調節するＥＧＲ弁４３が設けられる。
【００１７】
次にコントローラ６で行う制御について図３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、これらの制御は微少時間（例えば１０ｍｓ）毎に行う。
【００１８】
ステップＳ１では、車速、アクセルペダル操作量、バッテリ８の蓄電状態、モータ２の温度及びエンジン回転速度を読み込む。
【００１９】
ステップＳ２では、車速及びアクセルペダル操作量に基づいて運転者の要求駆動トルクを演算する。要求駆動トルクと車速及びアクセルペダル操作量との関係は予め実験などによってマップを求めておく。
【００２０】
ステップＳ３では、この時点におけるモータ２の最大トルクを演算する。最大トルクはバッテリ８の蓄電状態、モータ２のサイズ及びモータ２の温度に基づいて演算される。モータ２の最大トルクとバッテリ８の蓄電状態、モータ２のサイズ及びモータ２の温度との関係は予め実験などによってマップを求めておく。
【００２１】
ステップＳ４では、モータ最大トルクが要求駆動トルク以上であるか否かを判定する。要求駆動トルク以上であればステップＳ５へ進み、要求駆動トルクより小さければステップＳ７へ進む。
【００２２】
ステップＳ５では、エンジントルクをゼロに設定する。
【００２３】
ステップＳ６ではモータトルクを要求駆動トルクに設定する。なお、ステップＳ５、Ｓ６は同時に行う。
【００２４】
一方、ステップＳ４においてモータ最大トルクが要求駆動トルクより小さいと判定されると、ステップＳ７へ進んで排温要求トルクを演算する。排温要求トルクとは、触媒の活性状態を維持するために必要なエンジントルクであり、図４に示すマップに従って演算される。図４はエンジンの回転速度、要求駆動トルク及び排気温度の関係を示したマップであり、排温要求トルクはエンジンの回転速度に基づいて排気温度が下限値となるトルクに設定される。
【００２５】
図３に戻ってステップＳ８では、要求駆動トルクが排温要求トルクより大きいか否かを判定する。排温要求トルクより大きければステップＳ９へ進み、排温要求トルク以下であればステップＳ１１へ進む。
【００２６】
ステップＳ９では、エンジントルクを要求駆動トルクに設定する。
【００２７】
ステップＳ１０ではモータトルクをゼロに設定する。なお、ステップＳ９、Ｓ１０は同時に行う。
【００２８】
一方、ステップＳ８において要求駆動トルクが排温要求トルク以下であると判定されると、ステップＳ１１へ進んで吸気絞り弁３６の作動量を図５のマップに従って演算する。図５はエンジンの回転速度、要求駆動トルク及び吸気絞り弁作動量の関係を示すマップであり、吸気絞り弁作動量はエンジン回転速度及び要求駆動トルクに基づいて演算される。すなわち、エンジン回転速度及び要求駆動トルクが小さいほど排気温度が低くなるので、排気温度をより上昇させるために吸気絞り弁３６の作動量が大きくなるよう演算される。図６はエンジンの吸気行程中における吸気圧力の変化を示しており、吸気絞り弁３６の作動量が大きい、すなわち吸気絞り弁３６の開度が小さいほど吸気圧力は小さくなり、排気温度をより上昇させることができる。
【００２９】
図３に戻ってステップＳ１２では燃料噴射時期を図７のマップに従って設定する。本実施形態ではメイン噴射の前にパイロット噴射を行っており、本ステップではメイン噴射時期及びパイロット噴射時期の両方について設定する。図７は吸気絞り弁作動量及び噴射時期の関係を示すマップであり、パイロット噴射時期及びメイン噴射時期ともに吸気絞り弁作動量が大きいほどより進角に設定される。
【００３０】
以上の制御をまとめて図８のタイミングチャートを参照しながら本実施形態の作用を説明する。図８は本実施形態における駆動力源切替制御装置においてエンジン１とモータ２との間で駆動力源を切り替える場合のタイミングチャートである。（ａ）は要求駆動トルク、（ｂ）はエンジントルク、（ｃ）は燃料噴射量、（ｄ）は排気温度、（ｅ）はモータトルク、（ｆ）は吸気絞り弁作動量、（ｇ）は燃焼室３４の圧縮圧力、（ｈ）はパイロット噴射時期、（ｉ）はメイン噴射時期をそれぞれ示している。
【００３１】
車両１００がエンジン１のトルクのみで走行中、要求駆動トルクが低下して、排気温度が低下する。
【００３２】
時刻ｔ１において要求駆動トルクが排温要求トルクを下回り、排気温度が排温下限値を下回ると、吸気絞り弁３６を作動させる、すなわち弁の開度を小さくして吸入空気量を低下させる。これにより燃焼室３４の圧縮圧力が低下するので排気温度は排温下限値を下回ることはない。さらにパイロット噴射時期及びメイン噴射時期をいずれも進角にする。これにより圧縮圧力の低下による着火性の悪化を防止することができる。
【００３３】
時刻ｔ２において、要求駆動トルクがモータ最大トルクを下回ると燃料噴射を停止してエンジントルクをゼロとする。同時にモータ２を力行させて要求駆動トルクをモータ２のみで発生させる。
【００３４】
以上のように本実施形態では、駆動力源をエンジン１からモータ２へと切り替えるときであって、要求駆動トルクが排温要求トルクより小さくモータ最大トルクより大きいとき、吸気絞り弁３６を作動させてエンジン１の圧縮圧力を低下させるので、エンジントルクの低下による排気温度の低下を抑制することができ、触媒の排気浄化能力の悪化を防止できる。
【００３５】
また、吸気絞り弁３６の作動量はエンジンの回転速度及びトルクに基づいてエンジンの回転速度及びトルクが低下するほど大きく設定されるので、エンジン１の運転状態によって変化する排気温度が低下するほどエンジン１の圧縮圧力を上昇させることができ、排気温度の低下を抑制して触媒の排気浄化能力の悪化を防止できる。
【００３６】
さらに、吸気絞り弁３６の作動量が大きいほどパイロット噴射時期及びメイン噴射時期をより進角に設定するので、エンジン１の圧縮圧力の低下による着火遅れ期間を確保して上死点近傍で燃焼させることにより着火性の悪化を防止できる。
【００３７】
（第２実施形態）
本実施形態ではシステム構成及び制御内容は第１実施形態と同様であり、第１実施形態の吸気絞り弁３６の代わりに吸気遮断弁５０を備える。
【００３８】
吸気遮断弁５０は図９に示すように吸気通路３２の途中に設けられ、作動することで吸気通路３２を全閉させる。吸気遮断弁５０は全閉と全開とを切り替え可能なバタフライ弁、フラップ弁、ポペット弁などで構成され、閉弁期間を調節して弁の下流側の圧力を変化させる。
【００３９】
吸気遮断弁５０は、図１０に示すように吸気弁３８の開弁期間中に作動して燃焼室３４内への吸気の流入を抑制するので、閉弁期間が長いほど燃焼室３４の圧縮圧力はより低下する。そこで、第１実施形態の吸気絞り弁と同様にエンジン回転速度及び要求駆動トルクが小さいほど閉弁期間が長くなるように作動させる。
【００４０】
本実施形態でも第１実施形態と同様に、エンジントルクの低下による排気温度の低下を抑制することができ、触媒の排気浄化能力の悪化を防止できる。なお、タイムチャートは図８と同様であり、吸気絞り弁３６の作動量が吸気遮断弁５０となり縦軸は閉弁期間となる。
【００４１】
（第３実施形態）
本実施形態ではシステム構成及び制御内容は第１実施形態と同様であり、第１実施形態の吸気絞り弁３６を備える代わりに、吸気カム３９を異なるプロフィールをもつ２種類のカムによって構成する。ここで、２種類のカムを第１カム及び第２カムとし、第２カムは第１カムより吸気弁のリフト量を小さくできるものとする。これにより、図１１に示すように吸気カム３９の切り替えによって弁の開弁期間及びリフト量を可変にすることができる。
【００４２】
第１実施形態のステップＳ１１において吸気絞り弁作動量の演算を行うときに本実施形態では第１カム及び第２カムのうちいずれかを選択する。第１実施形態の図５において吸気絞り弁作動量が比較的小さい領域で第１カムを使用し、吸気絞り弁作動量が比較的大きい領域で第２カムに切り替える。第１カム及び第２カムの間の切り替え時に対応する吸気絞り弁作動量は予め実験などによって求めておく。
【００４３】
図１２のタイミングチャートを参照しながら本実施形態の作用を説明する。図１２は本実施形態における駆動力源切替制御装置においてエンジン１とモータ２との間で駆動力源を切り替える場合のタイミングチャートである。（ａ）は要求駆動トルク、（ｂ）はエンジントルク、（ｃ）は燃料噴射量、（ｄ）は排気温度、（ｅ）はモータトルク、（ｆ）は吸気カムの切替、（ｇ）は燃焼室３４の圧縮圧力、（ｈ）はパイロット噴射時期、（ｉ）はメイン噴射時期をそれぞれ示している。
【００４４】
車両１００がエンジン１のトルクのみで走行中、要求駆動トルクが低下して、排気温度が低下する。
【００４５】
時刻ｔ１において要求駆動トルクが排温要求トルクを下回り、排気温度が排温下限値を下回ると、吸気カム３９を第１カムから第２カムへと切り替える。これにより、吸気カム３９の最大リフト量が小さくなって吸入できる吸気量が減少するので、燃焼室３４の圧縮圧力が低下して排気温度が排温下限値を下回ることを防止できる。さらにパイロット噴射時期及びメイン噴射時期をいずれも進角にする。これにより圧縮圧力の低下による着火性の悪化を防止することができる。
【００４６】
時刻ｔ２において、要求駆動トルクがモータ最大トルクを下回ると燃料噴射を停止してエンジントルクをゼロとする。同時にモータ２を力行させて要求駆動トルクをモータ２のみで発生させる。
【００４７】
本実施形態でも第１実施形態と同様にエンジントルクの低下による排気温度の低下を抑制することができ、触媒の排気浄化能力の悪化を防止できる。また、本実施形態では異なるプロフィールをもつ２種類のカムを切り替えることで燃焼室３４の圧縮圧力を変化させているが、３種類以上のカムを切り替えるものを用いてもよい。また、図１３に示すように吸気カム３９の位相を変化させて吸気弁３８の作動中心角を遅らせるものや、作動角を変化させて閉弁時期を遅らせるものなどを用いると、吸入行程で吸入した吸気の一部を圧縮行程において吸気側へ戻すことができ、カムの切替と同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
（第４実施形態）
本実施形態では制御内容は第１実施形態と同一であり、システム構成が異なる。図１４は本実施形態のシステム構成概略図である。本実施形態では図１４に示すように第１実施形態の構成に加えてモータ２０及びインバータ２１をさらに一つずつ備えている。
【００４９】
モータ２０はエンジン１とそれぞれのプーリ２２に掛け回されたベルト２３を介して接続され、エンジン１の駆動トルクによって回転して発電する。インバータ２１はインバータ１１と同様にバッテリ８の直流電流を交流電流に変換してからモータ２０に供給し、モータ２０の発電電流を直流に変換してバッテリ８に蓄電する。モータ２０はコントローラ６からインバータ２１に送信される電圧信号によってトルクが制御される。
【００５０】
第１実施形態におけるモータトルクは本実施形態においてはモータ２のトルクを意味するが、エンジン１のトルクを回生する際にはモータ２に限らずモータ２０によっても行うことができる。
【００５１】
本実施形態のシステム構成を用いても第１〜第３実施形態と同様にエンジントルクの低下による排気温度の低下を抑制することができ、触媒の排気浄化能力の悪化を防止できる。
【００５２】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【００５３】
例えば、第１〜第４実施形態では要求駆動トルクが低下しているときに駆動力源をエンジンからモータへと切り替える際の制御について説明したが、要求駆動トルクが増大しているときに駆動力源をモータからエンジンへと切り替える際にも適用可能であり、この場合にも同様の作用効果を得ることができる。
【００５４】
また、第１〜第３実施形態で使用した圧縮圧力を変化させる手段を適宜組み合わせて使用してもよい。
【００５５】
さらに、第１実施形態のステップＳ１１において吸気絞り弁の作動量はエンジン１の回転速度及びトルクに基づいて設定しているが、排気通路に排気温度を測定するセンサを設け、検出した排気温度に基づいて設定してもよい。また排気温度の代わりに直接触媒の温度を検出して触媒温度に基づいて吸気絞り弁作動量を設定してもよい。これにより、触媒温度が低いほどエンジン１の圧縮圧力をより大きく低下させるので、排気温度の低下をより確実に抑制して触媒の排気浄化能力の悪化をさらに防止できる。
【００５６】
さらに、第１〜第４実施形態ではディーゼルエンジンを用いて説明したが、ガソリンエンジンに適用しても同様の作用効果を得ることができる。この場合、スロットルバルブの開度を制御することで吸気量を低下させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態におけるハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置を示すシステム構成概略図である。
【図２】第１実施形態におけるハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置のエンジンの構成図である。
【図３】第１実施形態におけるハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置の制御を示すフローチャートである。
【図４】エンジン回転速度、要求駆動トルク及び排気温度の関係を示すマップである。
【図５】エンジン回転速度、要求駆動トルク及び吸気絞り弁作動量の関係を示すマップである。
【図６】吸気絞り弁の作動による吸気圧力の変化を示すタイムチャートである。
【図７】吸気絞り弁作動量と燃料噴射時期との関係を示すマップである。
【図８】第１実施形態におけるハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置の作動を示すタイムチャートである。
【図９】第２実施形態におけるハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置のエンジンの構成図である。
【図１０】吸排気弁のリフト量と吸気遮断弁の閉弁時期との関係を示すテーブルである。
【図１１】カム切替による吸気弁のリフト量の変化を示すテーブルである。
【図１２】第３実施形態におけるハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置の作動を示すタイムチャートである。
【図１３】カムの位相を変化させた場合の吸気弁の作動時期の変化を示すテーブルである。
【図１４】第４実施形態におけるハイブリッド車両の駆動力源切替制御装置を示すシステム構成概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  エンジン
２  モータ
３  第１クラッチ
４  第２クラッチ
５  トランスミッション
６  コントローラ
７  インジェクタ
８  バッテリ
９  駆動軸
１０  駆動輪
１１  インバータ
１２  ディファレンシャルギア
１３  ＡＰＳセンサ
１４  車速センサ
１５  クランク角センサ
１６  モータ温度センサ
２０  モータ
２１  インバータ
２２  プーリ
２３  ベルト
３０  エアクリーナ
３１  コレクタ
３２  吸気通路
３３  シリンダ
３４  燃焼室
３５  排気通路
３６  吸気絞り弁
３７  ピストン
３８  吸気弁
３９  吸気カム
４０  排気弁
４１  排気カム
４２  ＥＧＲ通路
４３  ＥＧＲ弁
５０  吸気遮断弁
１００  車両
２００  車両
【図１】
2007112279.tif 000003
【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７】
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【図８】
2007112279.tif 000009
【図９】
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【図１１】
2007112279.tif 000011
【図１２】
2007112279.tif 000012
【図１３】
2007112279.tif 000013
【図１４】
2007112279.tif 000014
【図６】
2007112279.tif 000015
【図１０】
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