(57)【要約】【課題】空燃比を切り替える際のトルクショックを十分に且つ迅速に低減する。【解決手段】ハイブリッド車両１０において、ＥＣＵ１００はトルクショック低減処理を実行する。トルクショック低減処理において、空燃比が切り替わる際、予め設定された低減トルクが出力されるようにモータジェネレータＭＧ２が制御される。係る低減用トルクによって相殺しきれずに残留するトルクショックは、モータジェネレータＭＧ１の反力トルクに基づいて、エンジン２００のトルクと、目標トルクとの差分たるトルク変化量として取得される。ＥＣＵ１００は、係るトルク変化量に基づいて吸気カム用アクチュエータ２２８を駆動し、吸気バルブ２１６の作用角を変化させることによって気筒２０１内に吸入される吸入空気の量を変化させ、エンジン２００のトルクを迅速に且つ正確に目標トルクに調整することによってトルクショックを低減する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも吸気弁における、気筒内に吸入される吸入空気に係る吸入空気量を規定する開弁特性を変化させることが可能な可変動弁手段を備えると共に、空燃比を複数の空燃比の間で切り替えることが可変な内燃機関を備える車両において前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関のトルクを特定する第１特定手段と、
前記特定されたトルクに基づいて、前記空燃比が切り替えられる際のトルクショックの度合いを特定する第２特定手段と、
前記特定された度合いに基づいて前記トルクショックが低減されるように前記可変動弁手段を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記複数の空燃比は、ストイキ燃焼に対応するストイキ空燃比及び希薄燃焼に対応するリーン空燃比を含む
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２特定手段は、前記トルクショックの度合いの少なくとも一部として前記内燃機関のトルクの、目標トルクに対する変化量を特定する
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】
前記制御手段は、前記内燃機関のトルクが前記目標トルクとなるように前記可変動弁手段を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記可変動弁手段は、前記開弁特性の少なくとも一部として前記吸気弁の作用角を変化させることが可能に構成されており、
前記制御手段は、前記作用角の変化に伴う前記吸入空気量の変化により前記トルクショックが低減されるように前記可変動弁手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記可変動弁手段は、前記吸気弁、前記吸気弁を開閉駆動する吸気カム及び該吸気カムを回動可能に固定する吸気カムシャフトのうち少なくとも一部を電気的に駆動することが可能に構成される
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内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は前記トルクを出力可能な出力軸を備え、
前記車両は更に、前記出力軸を介して出力される前記内燃機関のトルクを第１軸及び前記車両の車軸に連結された第２軸に夫々所定の比率で分配する動力分配手段、前記第１軸を介したトルクの入出力が可能な第１電動機、並びに前記第２軸を介したトルクの入出力が可能な第２電動機を備え、前記第２軸を介して前記車軸に出力される前記内燃機関のトルク及び前記第２電動機のトルクにより走行することが可能なハイブリッド車両であり、
前記第１特定手段は、前記動力分配手段を介して前記第１軸に入力される前記内燃機関のトルクの一部に対応する前記第１電動機の反力トルクに基づいて前記内燃機関のトルクを特定する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記空燃比が切り替えられる場合に、前記第２軸に対し予め前記トルクショックを低減するために設定された低減用トルクが出力されるように前記第２電動機を制御する電動機制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項７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、例えばストイキ空燃比とリーン空燃比との間で空燃比を切り替えることが可能な内燃機関を制御する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、リッチスパイク時のトルクショックを低減するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたハイブリッド車両のトルクショック軽減装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、リッチスパイク時に増加するエンジントルクを、モータの回生制動力によって緩和することによってトルクショックを軽減することが可能であるとされている。
【０００３】
尚、発電電力の変動に基づいてエンジンの運転空燃比を制御することによって、トルク変動を増加させることなくリーン限界でエンジンを運転する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８６５９１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５６５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モータによって発生される動力によって、例えばリッチスパイク時を含む空燃比の切り替わり時に生ずるトルクショックを幾らかは軽減することは可能であるが、モータから、トルクショックを運転者によって知覚されない程度に低減するための正確なトルクを出力することは現実的にみて困難である。即ち、従来の技術には、空燃比を切り替える際のトルクショックが必ずしも十分に低減され得ないという技術的な問題点がある。
【０００６】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、燃焼形態が切り替わる場合のトルクショックを十分に且つ迅速に低減することが可能な内燃機関の制御装置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】
【０００７】
上述した課題を解決するため、少なくとも吸気弁における、気筒内に吸入される吸入空気に係る吸入空気量を規定する開弁特性を変化させることが可能な可変動弁手段を備えると共に、空燃比を複数の空燃比の間で切り替えることが可変な内燃機関を備える車両において前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関のトルクを特定する第１特定手段と、前記特定されたトルクに基づいて、前記空燃比が切り替えられる際のトルクショックの度合いを特定する第２特定手段と、前記特定された度合いに基づいて前記トルクショックが低減されるように前記可変動弁手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明における「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、例えば当該複数の気筒の各々における、例えばガソリン等の燃料の燃焼に際し発生する爆発力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等を適宜介して動力として取り出すことが可能に構成された、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等の機関であって、特に、燃焼に際しての空燃比を、例えば理論空燃比、理論空燃比よりもリッチ側のリッチ空燃比或いは理論空燃比よりもリーン側のリーン空燃比といった、複数の空燃比の中で、例えば機関回転数や負荷条件といった内燃機関の機関運転条件等に応じて、或いはリッチスパイク等エミッションを低減する目的から、連続的に、段階的に或いは二値的に切り替えることが可能に構成されたものを包括する概念である。
【０００９】
また、本発明に係る内燃機関には、少なくとも吸気弁において気筒内に吸入される吸入空気に係る吸入空気量を規定する、例えば作用角、リフト量又は開閉タイミング等の開弁特性を変化させることが可能な可変動弁手段が備わる。ここで、本発明に係る「可変動弁手段」とは、係る開弁特性を変化させることが可能な、例えば電気的、物理的、機械的又は機構的な或いはそれらが適宜組み合わされた手段を包括する概念であり、例えば、ＶＶＴ（Variable Valve Timing：可変バルブタイミング機構）若しくはそれに準じる可変動弁機構、電磁駆動弁機構又はカムバイワイヤと称される電気式カム駆動機構、或いはそれらに各種機構に準じる装置又はシステム等を含む趣旨である。尚、本発明に係る可変動弁手段は、吸気弁における上述した開弁特性を変化させ得る限りにおいて、排気弁についても吸気弁と同様に、又は吸気弁よりも簡素に或いは精細に、その開弁特性を変化させることが可能に構成されていてもよい。
【００１０】
このような本発明に係る内燃機関における燃料の噴射量は、例えば、エアフローメータ等、外部から吸気管に導かれる空気の量を検出する手段を介して得られる空気量、スロットルバルブの開度（以下、適宜「スロットル開度」と称する）、吸気弁の開弁特性及び空燃比等に基づいて決定される。従って、空燃比が切り替えられる場合、即ち燃焼形態が切り替えられる場合には、通常、その時点における内燃機関のトルクが維持されるように或いは連続的に変化するように、即ち、トルクが不連続となることによるトルクショック（或いはトルク段差）が生じないように、例えばスロットル開度の制御等を介して吸入空気量が増加又は減少せしめられる。より具体的には、空燃比がよりリッチ側に切り替えられる場合には、吸入空気量が過多となることによって正側（即ち増加側）のトルクショックが生じないように、また空燃比がよりリーン側に切り替えられる場合には、吸入空気量が過少となることによって負側（即ち減少側）のトルクショックが生じないように、夫々吸入空気量が減少又は増加せしめられる。
【００１１】
しかしながら、スロットル開度の制御によって吸入空気量を制御する場合、実際の吸入空気量は瞬時には切り替わらないから、吸入空気量の制御目標（例えば、トルクショックを生じさせない吸入空気量）が実現されるまでには相応の時間遅延が生じる。係る時間遅延に相当する期間内では、トルクが過大或いは過小となって、トルクショックが生じ得る。
【００１２】
ここで特に、吸入空気量にこのような遅延が生じることは事前に予測され得るから、例えば、機関回転数や負荷等内燃機関の機関運転条件に応じて予め空燃比の切り替え時に生じ得るトルクショック量を推定し、空燃比の切り替え時には係る推定されたトルクショック量に基づいてトルクショックが相殺されるように、例えばゼロとなるように、フィードフォワード的にトルクショックの抑制を図ることは可能である。特に、車両に、モータ等、内燃機関以外の動力源が備わり、且つ双方の動力（トルク）を車軸に伝達可能に構成されている場合等には、係る動力源からトルクショックを相殺し得るトルク（正負いずれの値を採ってもよい）を出力することによって、理論的にはトルクショックが現実的に何ら問題の生じない程度に相殺される。
【００１３】
ところが、吸入空気量は、例えば外気温、気圧又は湿度等、内燃機関を取り巻く環境条件等によって、或いは、内燃機関同士の個体差によって、現実的には予め適合された条件から多様に変化する。従って、予め求められた適合値に基づいてフィードフォワード的にトルクショックを低減する場合、現実的にはトルクショックを何ら問題が生じない程度まで相殺することは極めて困難である。
【００１４】
そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置は、以下の如くにして空燃比が切り替わる際のトルクショックを十分に且つ迅速に低減せしめることを可能としている。即ち、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される第１特定手段によって、内燃機関のトルクが特定される。
【００１５】
ここで、本発明における「特定」とは、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する電気信号等として検出することに限定されず、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択又は推定すること、それら検出された物理的数値若しくは電気信号又は選択若しくは推定された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出すること、或いはこのように検出、選択、推定又は導出された値等を単に電気信号等として取得すること等を包括する広い概念である。
【００１６】
このような概念が担保される限りにおいて本発明に係る特定手段の態様は何ら限定されない趣旨であり、例えばトルクセンサ等公知のトルク検出手段、又はトルク検出手段として機能し得る何らかの電気的、機械的、物理的若しくは機構的な手段等を含んでもよいし、単にそれらによって検出されるトルクを取得する、或いはそれらによって検出されるトルクに基づいて算出又は導出する構成であってもよい。
【００１７】
特に、本発明に係る車両が、内燃機関の他に、モータ或いはモータジェネレータ等の動力源を備え、相互に協調して動力を出力することが可能に構成された所謂パラレル方式のハイブリッド型の車両として構成される場合等には、係るモータ或いはモータジェネレータを介して内燃機関のトルクを検出することも可能であり、この場合、係るモータ或いはモータジェネレータを制御する制御系を介して、又は係るモータ或いはモータジェネレータから直接的に、内燃機関のトルクを取得することも可能である。
【００１８】
一方、内燃機関のトルクが特定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される第２特定手段により、空燃比が切り替えられる際のトルクショックの度合いが、この特定されたトルクに基づいて特定される。
【００１９】
ここで、「トルクショックの度合い」とは、例えば目標トルクと特定されたトルクとの差分（即ち、目標トルクに対する変化量）、或いは、車両がモータやモータジェネレータ等の動力源を備える場合には、目標トルクと車両の総合的な出力トルクとの差分等、具体的又は定量的な指標であってもよし、或いは単にトルクショックが大きいか小さいかといった定性的な指標であってもよく、少なくとも空燃比の切り替え時におけるトルクショックを実践上顕在化させない程度に低減する際の判断基準となり得る指標を包括する概念である。
【００２０】
本発明に係る内燃機関の制御装置では更に、空燃比の切り替え時におけるトルクショックの度合いが特定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される制御手段により、係る特定された度合いに基づいて、例えば、正方向のトルクショックが生じている（即ち、内燃機関のトルクが過大である）場合には内燃機関のトルクを減少させ、また例えば負方向のトルクショックが生じている（即ち、内燃機関のトルクが過小である）場合には内燃機関のトルクを増加させる等、トルクショックが低減されるように可変動弁手段が制御される。即ち、このような可変動弁手段の制御とは、開弁特性の変化を通じて、内燃機関のトルクを規定する吸入空気量を増加又は減少させる制御を含む趣旨である。
【００２１】
尚、可変動弁手段の目標制御量、開弁特性の目標変化量、又は気筒内に吸入される吸入空気に係る吸入空気量の目標変化量等は、特定されたトルクショックの度合いに基づいて、トルクショックが少なくとも実践的にみて顕在化しない程度にまで低減され得るように決定される限りにおいて、どのように決定されてもよく、例えば、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、トルクショックがゼロとなるように決定されてもよい。尚、このような可変動弁手段の制御量や開弁特性又は吸入空気量の変化量等と、低減し得るトルクショックの量との対応関係は、予め然るべき記憶手段に制御用のマップ等として記憶されていてもよい。また、トルクショックが運転者に知覚され得ない程度に小さい場合には、必ずしもこのような可変動弁手段を介したトルクショックの低減がなされずともよい。
【００２２】
尚、このような可変動弁手段の制御を介した吸入空気量の制御によって低減すべきトルクショックは、必ずしも空燃比の切り替え時に吸入空気量の応答遅延によって生じ得るトルクショックそのものでなくてもよく、例えば上述したような、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて適合され且つ何らかの手段により出力されるトルクによって一定又は不定の量軽減された後に、例えば環境条件等に起因する吸入空気量のズレ量等に応じて残留するトルクショックであってもよい。
【００２３】
このように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、空燃比が切り替えられる際のトルクショックが、第２特定手段により特定されるトルクショックの度合いに基づいて、可変動弁手段の制御を介した開弁特性の制御により低減される。この際、予め適合等によって事前に推定されたトルクショックに基づいてフィードフォワード的にトルクショックが抑制されるのとは異なり、第２特定手段は、第１特定手段によってリアルタイムに特定される内燃機関のトルクに基づいてトルクショックの度合いを特定するため、内燃機関を取り巻く環境条件の多様な変化に影響されることなく、効率的且つ効果的にトルクショックが低減される。
【００２４】
更には、吸気弁の開弁特性は、例えばスロットル開度等とは異なり、吸入空気量の多寡に直接的且つ顕著に影響する要素であるから、可変動弁手段を介した制御により、吸入空気量は、迅速且つ正確に制御され得る。従って、例えば運転者に知覚され得る程度に大きいトルクショックが発生したサイクルの次サイクルにおいて吸気のタイミングを迎えた気筒については、係る吸入空気量の補正を反映させることも可能であり、最終的にトルクショックの発生を極めて短い時間に抑制することが可能となる。即ち、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、空燃比の切り替え時に発生し得るトルクショックを、十分に且つ迅速に低減することが可能となるのである。
【００２５】
本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記複数の空燃比は、ストイキ燃焼に対応するストイキ空燃比及び希薄燃焼に対応するリーン空燃比を含む。
【００２６】
ここで、「ストイキ燃焼」とは、理論空燃比又は理論空燃比を含む或いは含まない理論空燃比近傍の空燃比における燃焼を包括する概念であり、ストイキ空燃比とは即ち、理論空燃比又は理論空燃比近傍の空燃比を包括する概念である。一方、「希薄燃焼」とは、空燃比が理論空燃比又は理論空燃比近傍の空燃比よりも高い状態で実行される燃焼を包括する概念であり、リーン空燃比とは即ち、理論空燃比よりも高い又は理論空燃比近傍の空燃比よりも高い空燃比を包括する概念である。但し、一般的に、理論空燃比よりもリーン側の領域であって且つ理論空燃比に比較的近い空燃比の領域においては、ＮＯｘ排出量の増加等エミッションが悪化し易く使用に供されない場合があり、リーン空燃比とは、好適には例えば２０以上の比較的高い空燃比を指す。
【００２７】
従って、ストイキ空燃比からリーン空燃比へ、或いはリーン空燃比からストイキ空燃比へ、夫々空燃比が切り替わる場合には、トルクを維持するための或いは連続的に変化させるための吸入空気量は、比較的大きく変化し易く、必然的に空燃比の切り替え時に生じ得るトルクショックの度合いは大きいものとなり易い。従って、この態様においては本発明に係る効果が顕著である。
【００２８】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記第２特定手段は、前記トルクショックの度合いの少なくとも一部として前記内燃機関のトルクの、目標トルクに対する変化量を特定する。
【００２９】
この態様によれば、第２特定手段が目標トルクに対する変化量（以下、適宜「トルク変化量」と称する）として定量的にトルクショックの度合いを特定するため、トルクショックが効率的且つ効果的に低減され易く好適である。また、この場合、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、トルク変化量に対し開弁特性の変化量の制御目標値を一対一、多対一或いは一対多に対応付けることが可能となり、トルクショック低減のためのプロセスが比較的簡略化され得る。
【００３０】
尚、「目標トルク」とは、空燃比の切り替え時においてトルクショックを少なくとも運転者にドライバビリティの悪化として知覚されない程度に抑え得る内燃機関のトルクを包括する概念であり、例えば、空燃比が切り替えられる直前の内燃機関のトルク、或いは、要求負荷が連続的に変化している過渡的な期間であれば、空燃比が切り替えられる直前のトルクよりも若干大きい又は小さいトルク等を指し、空燃比が切り替わる際の機関運転条件に応じてその都度個別具体的に決定されてもよい。
【００３１】
尚、この態様では、前記制御手段は、前記内燃機関のトルクが前記目標トルクとなるように前記可変動弁手段を制御してもよい。
【００３２】
この場合、トルクショックがゼロとなるので、実践上極めて有益である。
【００３３】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記可変動弁手段は、前記開弁特性の少なくとも一部として前記吸気弁の作用角を変化させることが可能に構成されており、前記制御手段は、前記作用角の変化に伴う前記吸入空気量の変化により前記トルクショックが低減されるように前記可変動弁手段を制御する。
【００３４】
この態様によれば、可変動弁手段は、吸気弁の作用角を変化させることが可能に構成される。吸入空気量を規定する開弁特性のうち、作用角は吸入空気量に顕著に影響し得る要素であり、トルクショックを広い範囲で迅速に低減することを可能とし得るため好適である。尚、「作用角」とは、無論開弁時期と閉弁時期とによって規定される、吸気弁が開弁している期間を指すから、作用角を変化させることにより必然的に開弁時期及び閉弁時期の少なくとも一方は変化せしめられる。
【００３５】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記可変動弁手段は、前記吸気弁、前記吸気弁を開閉駆動する吸気カム及び該吸気カムを回動可能に固定する吸気カムシャフトのうち少なくとも一部を電気的に駆動することが可能に構成される。
【００３６】
この態様によれば、可変動弁手段は、例えばモータや電動アクチュエータ等を含む電気的な駆動機構により吸気弁、吸気カム或いは吸気カムシャフト等を駆動することが可能に構成される。従って、例えば油圧等然るべき液体の液圧によってこれらを駆動する場合と比較して開弁特性をより俊敏に且つ正確に変化させることが可能となり、例えば運転者にトルクショックがドライバビリティの悪化として知覚される以前にトルクショックを低減することが、或いはドライバビリティの悪化として知覚される期間を極めて短い期間に抑制することが可能となり、実践的にみて非常に有利である。
【００３７】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関は前記トルクを出力可能な出力軸を備え、前記車両は更に、前記出力軸を介して出力される前記内燃機関のトルクを第１軸及び前記車両の車軸に連結された第２軸に夫々所定の比率で分配する動力分配手段、前記第１軸を介したトルクの入出力が可能な第１電動機、並びに前記第２軸を介したトルクの入出力が可能な第２電動機を備え、前記第２軸を介して前記車軸に出力される前記内燃機関のトルク及び前記第２電動機のトルクにより走行することが可能なハイブリッド車両であり、前記第１特定手段は、前記動力分配手段を介して前記第１軸に入力される前記内燃機関のトルクの一部に対応する前記第１電動機の反力トルクに基づいて前記内燃機関のトルクを特定する。
【００３８】
この態様によれば、車両は、内燃機関の他に、例えばモータ又はモータジェネレータ等として構成される第１電動機及びモータ又はモータジェネレータ等として構成される第２電動機を備えたハイブリッド車両として構成され、内燃機関、第１電動機及び第２電動機各々におけるトルクが、内燃機関に備わる例えばクランクシャフト等の出力軸、第１電動機の回転軸として機能し得る、例えばサンギア軸等の第１軸、車軸と連結され第２電動機の回転軸として機能し得る例えばリングギア軸等の第２軸、並びに例えばサンギア、リングギア、ピニオンギア及びプラネタリキャリア等を含むプラネタリギアユニット等として構成される動力分配手段を適宜介して、相互に入出力される。
【００３９】
このようなハイブリッド車両の構成によれば、内燃機関のトルクは、動力分配手段を介して所定の比率で、即ちその一部が第１電動機に伝達される。従って、第１電動機は、この内燃機関のトルクの一部に対応する反力トルクの形で、常に内燃機関のトルクを検出することが可能である。即ち、このようなハイブリッド車両によれば、第１電動機を言わばトルクセンサとして機能させることが可能となる。
【００４０】
この態様によれば、第１特定手段は、この第１電動機の反力トルクに基づいて内燃機関のトルクを特定するため、例えば空燃比の切り替え時において内燃機関のトルクに変動が生じた場合には、例えばその変動量をリアルタイムに且つ正確に特定し、上述したトルクショック低減のための制御に供することが可能となる。従って、実践的に見て極めて有益な効果が提供される。
【００４１】
尚、この態様では、前記空燃比が切り替えられる場合に、前記第２軸に対し予め前記トルクショックを低減するために設定された低減用トルクが出力されるように前記第２電動機を制御する電動機制御手段を更に具備してもよい。
【００４２】
この場合、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される電動機制御手段が備わり、トルクショックを低減するための低減用トルクが第２軸に対し出力されるように第２電動機を制御する。
【００４３】
従って、吸気弁の開弁特性を例えば何ら変化させることなく、例えば予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等による適合等を経て設定された低減用トルクによって、一定量のトルクショックを迅速に低減することができると共に、低減用トルクによって相殺しきれない、例えば環境条件等によって適合時と相違するトルクショックについては、開弁特性を通じた吸入空気量制御によるトルク制御によって高精度に低減することが可能となるため、実践的にみて極めて有益である。
【００４４】
尚、「低減用トルクが出力されるように」とは、このような低減用トルクが出力される以前に第２軸に出力されている、車両の動力としてのトルクに上乗せする形で出力される正のトルクに限らず、係る車両の動力としてのトルクを減じる形で出力される言わば負のトルクであってもよい。即ち、低減用トルクとは、車両の動力として出力されるトルクの一部であってもよい。
【００４５】
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から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００４７】
＜１：実施形態の構成＞
＜１−１：ハイブリッド車両の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０のブロック図である。
【００４８】
図１において、ハイブリッド車両１０は、車軸１１、車輪１２、ＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と称する）、動力分割機構３００、インバータ４００、バッテリ５００、ＳＯＣセンサ６００及び車速センサ７００を備えた、本発明に係る「車両」の一例である。
【００４９】
車軸１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力を車輪に伝達するための軸であり、本発明に係る「車軸」の一例である
車輪１２は、車軸１１を介して伝達される動力を路面に伝達する手段であり、図１においては左右一輪ずつが示されるが、実際には、前後左右に一輪ずつ備わりハイブリッド車両１０全体で計４個備わっている。
【００５０】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するトルクショック軽減処理を実行することが可能に構成されている。
【００５１】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０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。
【００５２】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１電動機」の一例であり、バッテリ５００を充電するための或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として、更にはエンジン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。
【００５３】
モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「第２電動機」の一例であり、エンジン２００の動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。
【００５４】
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。
【００５５】
動力分割機構３００は、エンジン２００の出力をＭＧ１及び車軸１１へ分配することが可能に構成された遊星歯車機構であり、本発明に係る「動力分配手段」の一例である。
【００５６】
ここで、図２を参照して、動力分割機構３００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、動力分割機構３００とその周辺部の関係を示す模式図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５７】
図２において、動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギア３０３と、サンギア３０３の外周に同心円状に設けられたリングギア３０１と、サンギア３０３とリングギア３０１との間に配置されてサンギア３０３の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア３０５と、後述するクランクシャフト２０５（即ち、本発明に係る「出力軸」の一例）の端部に結合され、各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリア３０６とを備える。
【００５８】
また、サンギア３０３は、サンギア軸３０４（即ち、本発明に係る「第１軸」の一例）を介してＭＧ１のロータ（符合は省略）に結合され、リングギア３０１は、リングギア軸３０２（即ち、本発明に係る「第２軸」の一例）を介してＭＧ２の不図示のロータに結合されている。リングギア軸３０２は、車軸１１と連結されており、ＭＧ２が発する動力は、リングギア軸３０２を介して車軸１１へと伝達され、同様に車軸１１を介して伝達される車輪１２からの回転力は、リングギア軸３０２を介してＭＧ２に入力される。
【００５９】
係る構成の下、動力分割機構３００は、エンジン２００が発するトルクを、プラネタリキャリア３０６とピニオンギア３０５とによってサンギア３０３及びリングギア３０１に伝達し、エンジン２００のトルクを２系統に分割することが可能である。
【００６０】
図１に戻り、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。
【００６１】
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を力行するための電力に係る電力供給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。
【００６２】
ＳＯＣセンサ６００は、バッテリ５００の残容量を検出することが可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ６００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＳＯＣセンサ６００によって検出されたバッテリ５００のＳＯＣは、常にＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。
【００６３】
車速センサ７００は、ハイブリッド車両１０の車速を検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速は、ＥＣＵ１００によって常に把握される構成となっている。
【００６４】
＜１−２：エンジンの詳細構成＞
次に、図３を参照して、エンジン２００の構成を、その基本動作と共に説明する。ここに、図３は、エンジン２００の模式図である。
【００６５】
エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド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。このクランクシャフト２０５の近傍には、クランクシャフト２０５の回転状態を表すクランク角を検出するためのクランクポジションセンサ２０６が設置されている。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランク角に基づいてピストン２０３の位置を把握し、点火装置２０２による点火時期等を制御することが可能に構成されている。また、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランク角を時間処理することによって、エンジン２００の機関回転数Ｎｅを算出することが可能に構成されている。また、本実施形態において、エンジン２００は、理論空燃比におけるストイキ燃焼の他に、理論空燃比よりも大きくリーン側に設定された（概ね２０以上の）リーン空燃比における希薄燃焼が可能に構成されたリーンバーンエンジンである。
【００６６】
以下、エンジン２００の更なる詳細な構成を、その動作と共に説明する。尚、本実施形態において、エンジン２００は、直列４気筒エンジンであり、本来、図３において、紙面と垂直な方向に第１気筒、第２気筒、第３気筒及び第４気筒からなる複数の気筒が直列に配置されているが、紙面及び説明の煩雑化を防ぐ目的から、ここでは、一の気筒についてのみ説明することとする。
【００６７】
図３において、外部から吸入された空気は、吸気管２０７を通過する過程においてエアクリーナ２０８により不純物が濾過される。エアクリーナ２０８の後段には、ホットワイヤ式のエアフローメータ２０９が設置されており、吸入空気の質量流量を直接検出することが可能に構成されている。このエアフローメータ２０９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気量は、ＥＣＵ１００によって常に把握される構成となっている。
【００６８】
吸気管２０７におけるエアフローメータ２０９の下流側には、気筒２０１内部へ吸入される吸入空気に係る吸入空気量を調節するためのスロットルバルブ２１０が配設されている。スロットルバルブ２１０の開度たるスロットル開度は、スロットルポジションセンサ２１１によって検出され、スロットルポジションセンサ２１１と電気的に接続されたＥＣＵ１００によって絶えず把握される構成となっている。また、スロットル開度は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２１３によって可変に制御される構成となっている。
【００６９】
一方、運転者による不図示のアクセルペダルの踏み込み量は、アクセルポジションセンサ２１２によって検出され、アクセルポジションセンサ２１２と電気的に接続されたＥＣＵ１００により絶えず把握される構成となっている。ＥＣＵ１００は、通常、係るアクセルポジションセンサ２１２によって検出されたアクセルペダルの踏み込み量に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２１３の駆動制御を介してスロットルバルブ２１０を制御している。但し、スロットルバルブ２１０は、スロットルバルブモータ２１３によって駆動される電子制御式のスロットルバルブであり、スロットル開度は、最終的にはＥＣＵ１００の制御により、運転者の意思（即ち、アクセルペダルの踏み込み量）とは無関係に可変に制御され得る。
【００７０】
インジェクタ２１５は、吸気管２０７から連なる吸気ポート２１４に燃料を噴射することが可能に構成された電子制御式の燃料噴射装置である。燃料は、燃料タンク２２３に貯留されており、低圧ポンプ２２４の作用によりデリバリパイプ２２５を介してインジェクタ２１５に圧送供給されている。インジェクタ２１５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によって制御される通電時間に応じた量の燃料を吸気ポート２１４内に噴射することが可能に構成される。インジェクタ２１５から噴射された燃料は、吸気ポート２１４において吸入空気と混合され、前述した混合気となる。
【００７１】
尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図３に例示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、低圧ポンプ２２４によって圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。
【００７２】
気筒２０１内部と吸気ポート２１４とは、吸気バルブ２１６の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気たる排気は、吸気バルブ２１６の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１７を通過し、排気ポート２１８に排出される構成となっている。排気ポート２１８は排気管２１９に連通しており、排気ポート２１８を通過した排気は、排気管２１９及び排気管２１９に設置された三元触媒２２１等を介してハイブリッド車両１０の車外へ排出される。
【００７３】
尚、三元触媒２２１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に構成された触媒である。また、三元触媒２２１の下流には更にリーンＮＯｘ触媒（不図示）が設けられており、希薄燃焼時において排気中のＮＯｘを吸蔵し、係る吸蔵したＮＯｘを更に還元浄化することが可能に構成されている。
【００７４】
一方、排気管２１９には、エンジン２００における燃料の燃焼に際した空燃比を検出することが可能な空燃比センサ２２０が設置されており、検出された空燃比は、空燃比センサ２２０と電気的に接続されたＥＣＵ１００によって絶えず把握される構成となっている。また、気筒２０１を収容するシリンダブロックにおけるウォータージャケット内には、エンジン２００の冷却水温を検出するための水温センサ２２２が配設されている。水温センサ２２２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたエンジン２００の冷却水温は、絶えずＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。
【００７５】
吸気バルブ２１６において吸入空気量を規定する開弁特性のうち、リフト量と作用角は、基本的にクランクシャフ２０５に連動して回転する吸気カムシャフト２２６に回転可能に設けられた断面視楕円形状を有する吸気カム２２７のカムプロフィールによって決定される。但し、本実施形態では特に、吸気カム２２７と吸気カムシャフト２２６との相対的な回転位相が、吸気カム２２７に連結された吸気カム用アクチュエータ２２８によって自由に変更可能である。吸気カム用アクチュエータ２２８は、図示せぬ電源ユニットを電力源とする電動アクチュエータであり、吸気カム２２７に対し、吸気カム２２７を吸気カムシャフト２２６に対し相対的に進角、遅角又は固定するための駆動力を付与することが可能に構成される。このため、エンジン２００では、吸気カム２２７のカムプロフィールに何ら制約を受けることなく、吸気バルブ２１６のリフト量、作用角、開弁時期及び閉弁時期が連続的に変化せしめられる。また、吸気カム用アクチュエータ２２８はＥＣＵ１００と電気的に接続されており、吸気バルブ２１６におけるリフト量、作用角、開弁時期及び閉弁時期を含む開弁特性は、吸気カム用アクチュエータ２２８を介してＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、吸気バルブ２１６の開弁特性を制御するためのこのような駆動機構は、所謂カムバイワイヤと称される電気的なカム駆動機構の一例となっている。
【００７６】
排気バルブ２１７の開弁特性のうち、リフト量と作用角は、基本的にクランクシャフト２０５に連動して回転する排気カムシャフト２２９に回転可能に設けられた断面視楕円形状を有する排気カム２３０のカムプロフィールによって決定される。但し、本実施形態では特に、排気カム２３０と排気カムシャフト２２９との相対的な回転位相が、排気カム２３０に連結された排気カム用アクチュエータ２３１によって自由に変更可能である。排気カム用アクチュエータ２３１は、図示せぬ電源ユニットを電力源とする電動アクチュエータであり、排気カム２３０に対し、排気カム２３０を排気カムシャフト２２９に対し相対的に進角、遅角又は固定するための駆動力を付与することが可能に構成される。このため、エンジン２００では、排気カム２３０のカムプロフィールに何ら制約を受けることなく、排気バルブ２１７のリフト量、作用角、開弁時期及び閉弁時期が連続的に変化せしめられる。また、排気カム用アクチュエータ２３１はＥＣＵ１００と電気的に接続されており、排気バルブ２１７におけるリフト量、作用角、開弁時期及び閉弁時期を含む開弁特性は、排気カム用アクチュエータ２３１を介してＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、排気バルブ２１７の開弁特性を制御するためのこのような駆動機構は、所謂カムバイワイヤと称される電気的なカム駆動機構の一例となっている。
【００７７】
尚、吸気バルブ２１６及び排気バルブ２１７の開弁特性を制御するための機構は、上述したものに限定されない。例えば、吸気バルブ２１６（以下、特に断りのない限り、排気バルブ２１７についても同様に適用可能であるとする）をソレノイド等の電磁石による電磁力によって開閉させる、所謂電磁駆動弁のような機構が採用されてもよい。この場合、例えばソレノイドの電磁力を可変に制御することによって、開弁時期、閉弁時期、リフト量、作用角及び開閉速度等、開閉特性を自由に且つ高速に制御することが可能である。
【００７８】
＜２：実施形態の動作＞
＜２−１：ハイブリッド車両１０の基本動作＞
図１のハイブリッド車両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、主として電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２、及びエンジン２００の夫々の動力配分がＥＣＵ１００及び動力分割機構３００により制御され、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車両１０の動作について説明する。
【００７９】
＜２−１−１：始動時＞
例えば、ハイブリッド車両１０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。
【００８０】
＜２−１−２：発進時＞
発進時には、ＳＯＣセンサ６００の出力信号に基づいたバッテリ５００の蓄電状態に応じて２種類の態様を採り得る。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１０は、モータジェネレータＭＧ２の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。
【００８１】
＜２−１−３：軽負荷走行時＞
例えば、低速走行時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、インジェクタ２１５を介した燃料の噴射が停止されることによりエンジン２００が停止され、ハイブリッド車両１０は、モータジェネレータＭＧ２による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。
【００８２】
＜２−１−４：通常走行時＞
エンジン２００の効率（例えば、燃焼効率等）が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド車両１０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（トルク）は、動力分割機構３００によって２系統に分割され、一方は、車軸１１を介して車輪１２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。
【００８３】
＜２−１−５：制動時＞
減速が行われる際には、車輪１２から車軸１１を介して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１２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。
【００８４】
＜２−２：エンジン２００の基本制御＞
次に、エンジン２００の基本的な制御動作について説明する。ＥＣＵ１００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。この際、ＥＣＵ１００は、アクセルポジションセンサ２１２によって検出されるアクセル開度及び車速センサ７００によって検出される車速に基づいて、予めＲＯＭに格納されたマップから現時点におけるアクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（車軸１１に出力されるべきトルク）を算出する。
【００８５】
更に、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサ６００の出力信号に基づいて要求発電量を求め、要求発電量と各種の補機類（エアコンやパワーステアリング等）の要求量とを参照して出力軸トルクを補正することによって、エンジン要求出力を算出する。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されてよい。
【００８６】
＜２−３：空燃比制御＞
エンジン２００は、上述したようにストイキ空燃比におけるストイキ燃焼と、リーン空燃比における希薄燃焼との間で燃焼形態を切り替えることが可能に構成されている。ＥＣＵ１００は、エンジン２００とモータジェネレータＭＧ２とを相互に協調して動力源として使用する際に（例えば、上述した通常走行時等）、基本的に燃焼形態を希薄燃焼に制御している。
【００８７】
一方、希薄燃焼はストイキ燃焼と比較して、出力可能なトルクの限界が低いから、例えば高回転高負荷走行時等には、必然的にストイキ燃焼に燃焼形態を切り替える必要が生じる。また、既に述べたように、エンジン２００にはリーンＮＯｘ触媒が備わっており、希薄燃焼中に吸蔵されたＮＯｘは、一定又は不定のタイミングで訪れるリッチスパイク実行タイミングにおいて燃焼せしめられる。このリッチスパイク実行タイミングには、空燃比は必然的にリッチ側に切り替えられる。このように、本実施形態において、エンジン２００における空燃比は、ＥＣＵ１００の制御により、エンジン２００における、例えば前述した要求出力や機関回転数等の運転条件に基づいて、或いはエミッション等の要件に基づいて適宜切り替えられるようになっている。
【００８８】
＜２−４：トルクショック低減処理＞
空燃比は、上述したように、エンジン２００における機関運転条件等に応じて適宜切り替えられる。この際、空燃比の切り替え自体は、燃料の噴射量を基本的にエアフローメータ２０９によって検出される空気量、スロットル開度及び吸気バルブ２１６の開弁特性に応じて算出される気筒２０１毎の吸入空気量に対し変化させればよいから、比較的速やかに実現される。一方、空燃比の切り替え前後でトルクを維持するためには、或いはトルクを連続的に変化させるためには、空燃比の切り替え前後で吸入空気量を変化させる必要が生じる。従って基本的に、ストイキ空燃比からリーン空燃比への切り替え時には吸入空気量が増加するように、またリーン空燃比からストイキ空燃比への切り替え時には吸入空気量が減少するように、夫々スロットル開度が制御される。この際の、スロットル開度の目標値（或いは、目標変位）は、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、エンジン２００の機関運転条件に応じて適合され、ＲＯＭにマップとして格納されている。
【００８９】
ところが、スロットル開度の変化に伴う実際の吸入空気量の応答には時間遅延が伴うから、例えば、ストイキ空燃比からリーン空燃比への切り替え時には過渡的に吸入空気量は過少となり易く、またリーン空燃比からストイキ空燃比への切り替え時には過渡的に吸入空気量が過多となり易い。従って、いずれの場合であっても、空燃比の切り替え前後において、トルクが不連続となってトルクショックが発生し、運転者にドライバビリティの悪化として知覚され易い。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ１００が、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従ってトルクショック低減処理を実行することにより、このようなトルクショックが十分に且つ迅速に低減されている。
【００９０】
ここで、図４を参照して、トルクショック低減処理の詳細について説明する。ここに、図４は、トルクショック低減処理のフローチャートである。
【００９１】
図４において、ＥＣＵ１００は、空燃比の切り替えタイミングであるか否かを判別する（ステップＡ１０）。空燃比の切り替えタイミングではない場合（ステップＡ１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００はステップＡ１０を繰り返し実行して実質的に処理を待機する。一方、空燃比の切り替えタイミングである場合（ステップＡ１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ２から、空燃比の切り替え時における、上述した吸入空気量の応答遅延に起因するトルクショックを低減するための低減用トルク（即ち、本発明に係る「低減用トルク」の一例）が出力されるように、モータジェネレータＭＧ２を制御する（ステップＡ１１）。
【００９２】
ここで、モータジェネレータＭＧ２から出力される低減用トルクは、予め吸入空気量の応答遅延に応じて生じるトルクショックが理論的にはゼロとなるように、即ち、空燃比の切り替え前後においてトルクが維持されるように（この場合、空燃比切り替え前後におけるエンジン２００のトルクは、本発明に係る「目標トルク」の一例である）、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて適合された値としてＲＯＭにマップとして格納されている。尚、モータジェネレータＭＧ２からは、要求出力等に応じて適宜車軸１１に動力としてのトルクが出力されているから、低減用トルクは、この動力としてのトルクを増加させる（即ち、正の低減用トルクとして）或いは減少させる（即ち、負の低減用トルクとして）形で出力される。
【００９３】
ここで、理想的には、このような予め適合された低減用トルクによってトルクショックは十分に相殺されるが、現実的には、吸入空気量の応答遅延に係る特性は、その時点におけるエンジン２００の環境条件、例えば外気温、湿度或いは気圧等によって、或いは適合に使用されたエンジンと実機であるエンジン２００との固体差等によって多様に変化するため、最終的な吸入空気量は適合時のものと一致しない。従って、モータジェネレータＭＧ２から出力される低減用トルクによってもトルクショックは十分に相殺しきれず、一定又は不定量の、且つ無視し得ない程度に大きいトルクショックが残留し易い。
【００９４】
そこで、モータジェネレータＭＧ２に係る低減用トルクによってトルクショックを一定量低減せしめた後、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１を介してエンジン２００のトルク変化量を取得する（ステップＡ１２）。尚、ここで言うトルク変化量とは、モータジェネレータＭＧ２から出力される低減用トルクによってトルクショックがゼロとなるような（即ち、適合時の条件に合致した）トルクである目標トルクに対するエンジン２００のトルクの差分を指す。
【００９５】
モータジェネレータＭＧ１には、動力分割機構３００を介して常にエンジン２００のトルクの一部が伝達されている。従って、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１を介して係る伝達されるトルクに応じた反力トルクを取得し、係る取得された反力トルクに基づいて、常にエンジン２００の出力トルクを算出することが可能である。
【００９６】
ステップＡ１２に係る処理において、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の出力トルクを算出し、目標トルクとの差分であるトルク変化量を取得する。尚、この際、ＥＣＵ１００は、エンジン２００に４本備わる気筒２０１各々について出力トルクを算出し、トルク変化量を取得する。
【００９７】
トルク変化量を取得すると、ＥＣＵ１００は、トルクショックの有無を判別する（ステップＡ１３）。トルクショックの有無は、モータジェネレータＭＧ１の反力トルクに基づいて取得されたトルク変化量を、予め設定された基準値と比較することにより判別される。係る基準値は、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、実践的に見てドライバビリティの悪化として顕在化しない程度の値に設定されている。従って、トルク変化量が係る基準値よりも大きい場合には、トルクショックが有ると判別される。尚、このような基準値との比較が省かれ、トルク変化量がゼロでない場合にはトルクショックが有ると判別されてもよい。
【００９８】
トルクショックが無い場合（ステップＡ１３：ＮＯ）、即ち、トルク変化量が無視し得る程度に小さい場合、或いはトルク変化量がゼロである場合には、ＥＣＵ１００は、処理をステップＡ１０に戻し、一連の処理を繰り返す。即ち、実質的にはこの時点で一の空燃比切り替え時におけるトルクショック低減処理が終了する。
【００９９】
一方、トルクショックが有る場合（ステップＡ１３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、吸気カム用アクチュエータ２２８によって吸気カム２２７を駆動することにより、吸気バルブ２１６の作用角を変化させ、気筒２０１内に流入する吸入空気に係る吸入空気量を、トルク変化量に応じて減少又は増加させ、エンジン２００のトルクを、目標トルクに調整する。
【０１００】
この際、トルク変化量と実現すべき作用角の変化量の基準値（或いは、吸気カム用アクチュエータ２２８の制御量の基準値）とは、相互に対応付けられ、マップとしてＲＯＭに格納されている。但し、既に述べたように、吸入空気量は適合時の状態とは異なるから、作用角又は制御量が係る基準値に制御された後、ＥＣＵ１００は、モータジェネレータＭＧ１の反力トルクに基づいたトルク変化量の監視を継続し、係るトルク変化量をフィードバックすることによって、吸気バルブ２１６の作用角を最終的にトルクショックがゼロとなるまで或いは無視し得る程度に小さい値となるまで低減される作用角に制御する。
【０１０１】
このように吸気バルブ２１６の作用角を変化させることによってトルクショックが低減されると、処理はステップＡ１０に戻され、一連の処理が繰り返される。即ち、この時点で実質的に一の空燃比切り替え時におけるトルクショック低減処理が終了する。
【０１０２】
ここで、図５を参照して、このようなトルクショック低減処理の効果について説明する。ここに、図５は、トルクショック低減処理が行われる過程におけるハイブリッド車両１０における各運転条件の模式図である。尚、図５は、空燃比がリーン空燃比からストイキ空燃比に切り替えられる場合に対応した図となっている。
【０１０３】
図５において、横軸は共通で時刻であり、縦軸の系列には上段から順に、トルク変化量、吸気バルブ作用角、ハイブリッド車両１０の出力トルク（以下、適宜「総合トルク」と称する）、モータジェネレータＭＧ２の出力トルク、スロットル開度、吸入空気量及び空燃比が表されている。
【０１０４】
図５において、ハイブリッド車両１０の出力トルクは、爆発行程にある気筒に対応付けられて表されている。エンジン２００では、４本の気筒、即ち第１気筒（図示＃１）、第２気筒（図示＃２）、第３気筒（図示＃３）及び第４気筒（図示＃４）が、夫々＃１→＃３→＃４→＃２→＃１・・・の順に爆発行程を迎える構成となっている。総合トルクが、Ｔｒ０の状態から徐々に高負荷側へ推移していき（即ち、階段状に増加していき）、図示時刻Ｔ１において、空燃比を切り替えるべき負荷状態に到達したとする。この場合、時刻Ｔ１において、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の空燃比をリーン空燃比ＬＮからストイキ空燃比ＳＴ（ＳＴ＜ＬＮ）に切り替える。
【０１０５】
空燃比がリッチ側に切り替えられたことに伴い、総合トルクを図示目標値（二点鎖線）に維持するためには（即ち、トルクショックをゼロとするには）吸入空気量が過多となるから、空燃比が切り替えられた時刻Ｔ１において、ＥＣＵ１００は、スロットル開度を図示Ｔｈｒ１からＴｈｒ０（Ｔｈｒ０＜Ｔｈｒ１）に制御し、吸入空気量を減少せしめる。
【０１０６】
但し、吸入空気量には既に述べたように応答遅延が生じるため、吸入空気量は、スロットル開度Ｔｈｒ１に対応する吸入空気量Ｇ２から瞬時には変化することなく徐々に減少する。
【０１０７】
一方、時刻Ｔ１においては、第２気筒が爆発行程を迎えているが、時刻Ｔ１における第２気筒の出力トルクは無論従前の空燃比ＬＮに基づいたものであるから、時刻Ｔ１においてトルクショックは生じない。同様に、時刻Ｔ１において圧縮行程を迎え、時刻Ｔ２において爆発行程を迎える第１気筒の出力トルクも、従前の空燃比ＬＮに基づいたものであるからトルクショックは生じない。
【０１０８】
他方、時刻Ｔ１においては、第３気筒が吸気行程を迎えている。従って、時刻Ｔ１において吸気行程が開始された第３気筒が爆発行程を迎える時刻Ｔ３においては、吸入空気量過多に起因するトルクショックが発生する。一方、予め時刻Ｔ３における第３気筒の爆発においてトルクショックが生じることは予測可能であるから、ＥＣＵ１００は、時刻Ｔ３において、モータジェネレータＭＧ２を介して予め設定された低減用トルクを出力せしめ、トルクショックを低減する。但し、モータジェネレータＭＧ２は既に動力としてトルクＴｍ１を出力しており、低減用トルクを出力することによって相対的にトルクは減少し、モータジェネレータＭＧ２のトルクは、図示トルクＴｍ０となる。
【０１０９】
然るに、上述したように多様な条件によって吸入空気量は適合時の条件と異なるから、トルクショックは完全には相殺されることなく残留し、時刻Ｔ３において、モータジェネレータＭＧ１の反力トルクに基づいて取得されるトルク変化量は、図示ΔＴｒとなる。即ち、時刻Ｔ３において、ＥＣＵ１００は、トルクショックが生じていると判別する。尚、総合トルクの目標値とは、即ち、エンジン２００のトルクが目標トルクに維持されている場合の（トルクショックがゼロである場合の）総合トルクである。
【０１１０】
ＥＣＵ１００は、このように正のトルクショックが有る場合、吸気バルブ２１６の作用角が小さくなるように吸気カム用アクチュエータ２２８を制御する。但し、時刻Ｔ３において吸気行程を迎えている第２気筒については、係る作用角制御は適用されず、時刻Ｔ４において、第２気筒の次気筒である第１気筒から、補正された作用角に基づいた吸気行程が開始される。
【０１１１】
従って、時刻Ｔ２において吸気行程を迎えた第４気筒及び時刻Ｔ３において吸気行程を迎えた第２気筒については、無視し得ないトルクショックが残留したまま、夫々時刻Ｔ４及び時刻Ｔ５において爆発行程を迎えることになる。このように、本実施形態において、トルクショックは、時刻Ｔ３から時刻Ｔ６までの期間について、僅か３気筒分についてのみ残留する。時刻Ｔ６では、時刻Ｔ４において吸気バルブ２１６の作用角制御に基づいて吸気行程が行われた第１気筒が爆発行程を迎え、トルク変化量がゼロとなってトルクショックが完全に相殺される。時刻Ｔ６以降については、同様にトルクショックが完全に相殺された状態が維持され、総合トルクは目標値に維持される。
【０１１２】
ここで、吸入空気量をみると、時刻Ｔ４において作用角制御がなされることによって、その低下量が大きくなり、時刻Ｔ７において、Ｇ０まで減少する。然るに、何ら作用角制御がなされない場合（本発明の比較例であり、図示一点鎖線参照）、環境条件による吸入空気量のズレによって、時刻Ｔ７において到達する吸入空気量はＧ１（Ｇ１＞Ｇ０）となり、トルクショックの生じない吸入空気量（即ち、Ｇ０）までは減少しない。従って、何ら作用角制御がなされない場合の総合トルク（図示一点鎖線参照）は、時刻Ｔ３において生じたトルクショック（即ち、図示Ｔｒ２−Ｔｒ１に相当するトルクショック）が残留することになり、ドライバビリティの悪化として運転者に知覚されることになる。
【０１１３】
次に、図６を参照して、トルクショック低減処理の効果について更に説明する。ここに、図６は、トルクショック低減処理が行われる過程におけるハイブリッド車両１０における各運転条件の模式図である。尚、図６は、空燃比がストイキ空燃比からリーン空燃比に切り替えられる場合に対応した図となっており、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適宜省略することとする。
【０１１４】
図６において、総合トルクが、Ｔｒ５の状態から徐々に低負荷側へ推移していき（即ち、階段状に減少していき）、図示時刻Ｔ８において、空燃比を切り替えるべき負荷状態に到達したとする。この場合、時刻Ｔ８において、ＥＣＵ１００は、空燃比をストイキ空燃比ＳＴからリーン空燃比ＬＮに切り替える。
【０１１５】
空燃比がリーン側に切り替えられたことに伴い、総合トルクを図示目標値（二点鎖線）に維持するためには（即ち、トルクショックをゼロとするには）吸入空気量が過少となるから、空燃比が切り替えられた時刻Ｔ８において、ＥＣＵ１００は、スロットル開度を図示Ｔｈｒ２からＴｈｒ３（Ｔｈｒ３＞Ｔｈｒ２）に制御し、吸入空気量を増加せしめる。
【０１１６】
但し、吸入空気量には応答遅延が生じるため、吸入空気量は、スロットル開度Ｔｈｒ２に対応する吸入空気量Ｇ３から瞬時には変化することなく徐々に増加する。
【０１１７】
一方、時刻Ｔ８においては、第２気筒が爆発行程を迎えているが、時刻Ｔ８における第２気筒の出力トルクは無論従前の空燃比ＳＴに基づいたものであるから、時刻Ｔ８においてトルクショックは生じない。同様に、時刻Ｔ８において圧縮行程を迎え、時刻Ｔ９において爆発行程を迎える第１気筒の出力トルクも、従前の空燃比ＳＴに基づいたものであるからトルクショックは生じない。
【０１１８】
他方、時刻Ｔ８においては、第３気筒が吸気行程を迎えている。従って、時刻Ｔ８において吸気行程が開始された第３気筒が爆発行程を迎える時刻Ｔ１０においては、吸入空気量過少に起因するトルクショックが発生する。一方、予め時刻Ｔ１０における第３気筒の爆発においてトルクショックが生じることは予測可能であるから、ＥＣＵ１００は、時刻Ｔ１０において、モータジェネレータＭＧ２を介して予め設定された低減用トルクを出力せしめ、トルクショックを低減する。但し、モータジェネレータＭＧ２は既に動力としてトルクＴｍ２を出力しており、低減用トルクを出力することによって更にトルクは増加し、モータジェネレータＭＧ２のトルクは、図示トルクＴｍ３となる。
【０１１９】
然るに、上述したように多様な条件によって吸入空気量は適合時の条件と異なるから、トルクショックは完全には相殺されることなく残留し、時刻Ｔ１０において、モータジェネレータＭＧ１の反力トルクに基づいて取得されるトルク変化量は、図示―ΔＴｒとなる。即ち、時刻Ｔ１０において、ＥＣＵ１００は、トルクショックが有ると判別する。
【０１２０】
ＥＣＵ１００は、このように負のトルクショックが有る場合、吸気バルブ２１６の作用角が大きくなるように吸気カム用アクチュエータ２２８を制御する。但し、時刻Ｔ１０において吸気行程を迎えている第２気筒については、係る作用角制御は適用されず、時刻Ｔ１１において、第２気筒の次気筒である第１気筒から、補正された作用角に基づいた吸気行程が開始される。
【０１２１】
従って、時刻Ｔ９において吸気行程を迎えた第４気筒及び時刻Ｔ１０において吸気行程を迎えた第２気筒については、無視し得ないトルクショックが残留したまま、夫々時刻Ｔ１１及び時刻Ｔ１２において爆発行程を迎えることになる。このように、本実施形態において、トルクショックは、時刻Ｔ１０から時刻Ｔ１３までの期間について、僅か３気筒分についてのみ残留する。時刻Ｔ１３では、時刻Ｔ１１において吸気バルブ２１６の作用角制御に基づいて吸気行程が行われた第１気筒が爆発行程を迎え、トルク変化量がゼロとなってトルクショックが完全に相殺される。時刻Ｔ１３以降については、同様にトルクショックが完全に相殺された状態が維持され、総合トルクは目標値に維持される。
【０１２２】
ここで、吸入空気量をみると、時刻Ｔ１１において作用角制御がなされることによって、その増加量が大きくなり、時刻Ｔ１４において、Ｇ５まで増加する。然るに、何ら作用角制御がなされない場合（本発明の比較例であり、図示一点鎖線参照）、環境条件による吸入空気量のズレによって、時刻Ｔ１４において到達する吸入空気量はＧ４（Ｇ４＜Ｇ５）となり、トルクショックの生じない吸入空気量（即ち、Ｇ５）まで増加しない。従って、何ら作用角制御がなされない場合の出力トルク（図示一点鎖線参照）は、時刻Ｔ１０において生じたトルクショック（即ち、図示Ｔｒ３−Ｔｒ４に相当するトルクショック）が残留することになり、ドライバビリティの悪化として運転者に知覚されることになる。
【０１２３】
このように、本実施形態に係るトルクショック低減処理によれば、モータジェネレータＭＧ１の反力トルクに基づいて、トルクショックの度合いを、トルク変化量としてリアルタイムに取得することが可能であり、係る取得されたトルク変化量に従って、吸気バルブ２１６の作用角を制御することによって、トルクショックを十分に低減することが可能となる。この際、吸気バルブ２１６の作用角は、所謂カムバイワイヤ機構として機能する吸気カム用アクチュエータ２２８によって、例えば油圧よりも顕著に速い速度で変化せしめられるため、トルクショックをエンジン２００の全気筒が爆発行程を迎える以前に十分に低減し、総合トルクを速やかに目標トルクに維持することが可能となる。即ち、本実施形態によれば、空燃比の切り替え時におけるトルクショックを十分に且つ迅速に低減することが可能となるのである。
【０１２４】
本発明は、上述した実施例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内燃機関の制御装置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】
【０１２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両のブロック図である。
【図２】図１のハイブリッド車両における動力分割機構とその周辺部の関係を示す模式図である。
【図３】図１のハイブリッド車両におけるエンジンの模式図である。
【図４】ＥＣＵが実行するトルクショック低減処理のフローチャートである。
【図５】トルクショック低減処理が行われる過程におけるハイブリッド車両の各運転条件の推移を表す模式図である。
【図６】トルクショック低減処理が行われる過程におけるハイブリッド車両の各運転条件の推移を表す他の模式図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０１…気筒、２０３…ピストン、２０５…クランクシャフト、２２７…吸気カム、２２８…吸気カム用アクチュエータ、３００…動力分割機構、３０１…リングギア、３０３…サンギア、３０６…プラネタリキャリア、５００…バッテリ、６００…ＳＯＣセンサ、７００…車速センサ。
【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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