(57)【要約】【課題】この発明は、この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、ハイブリッド車両において、内燃機関の空燃比を精度よく制御することの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。【解決手段】内燃機関とモータとを有し、前記内燃機関と前記モータとの駆動力を併用して、車両を駆動することのできるハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の吸気系壁面に付着する燃料付着量を推定する燃料付着量推定手段と、前記燃料付着量の変化量が所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段と、前記判定手段において、前記燃料付着量の変化量が所定値よりも大きいと判定された場合に、前記内燃機関の運転状態の変化を抑制する抑制手段と、前記モータの出力によって、前記車両の駆動力を補償する駆動力補償手段と、を備える。【選択図】図４
2007283846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関とモータとを有し、前記内燃機関と前記モータとの駆動力を併用して、車両を駆動することのできるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記内燃機関の吸気系壁面に付着する燃料付着量を推定する燃料付着量推定手段と、
前記燃料付着量の変化量が所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段において、前記燃料付着量の変化量が所定値よりも大きいと判定された場合に、前記内燃機関の運転状態の変化を抑制する抑制手段と、
前記モータの出力によって、前記車両の駆動力を補償する駆動力補償手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、内燃機関の空燃比を精度良く制御することのできるハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平９−１８４４３９号公報に開示されるように、ハイブリッド車両において、排気エミッション悪化を抑制する車両用制御装置が開示されている。この装置においては、より具体的には、内燃機関の始動後吸気系壁面に付着する燃料の燃料付着量が安定状態となるまで、内燃機関の運転が継続される。安定状態に達したか否かは、例えば、内燃機関の暖機状態により判断可能であり、暖機完了後は燃料の壁面付着量は安定状態となっていると判断することができる。このため、暖機が完了した後、モータ運転の実行等により内燃機関の運転が停止されるとしても、次の始動時、蒸発した蒸発分燃料量を容易に予測することが可能となり、空燃比制御を精度よく行うことが可能となる。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８４４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の吸気系壁面に付着する燃料の燃料付着量の変化は、内燃機関の暖機が完了した後においても起こりうる。すなわち、例えば、内燃機関の過渡運転時には、吸入空気量や燃料噴射量が変化することにより、その燃料付着量にも増減が生じる。このため、空燃比を必ずしも十分な精度で制御することができず、その結果、排気エミッションやドライバビリティに悪影響を及ぼす可能性があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ハイブリッド車両において、内燃機関の空燃比を精度よく制御することの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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、
内燃機関とモータとを有し、前記内燃機関と前記モータとの駆動力を併用して、車両を駆動することのできるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記内燃機関の吸気系壁面に付着する燃料付着量を推定する燃料付着量推定手段と、
前記燃料付着量の変化量が所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段において、前記燃料付着量の変化量が所定値よりも大きいと判定された場合に、前記内燃機関の運転状態の変化を抑制する抑制手段と、
前記モータの出力によって、前記車両の駆動力を補償する駆動力補償手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、内燃機関とモータを併用して駆動することのできるハイブリッド車両において、内燃機関の吸気系に付着した燃料付着量の変化量が推定される。ここで、内燃機関の過渡運転時は、吸入空気量や燃料噴射量が急激に変化することにより、燃料付着量の変化量が大きくなる。このため、本発明によれば、燃料付着量の変化量が所定値よりも大きい場合に、内燃機関の運転状態の変化を抑制することができる。これにより、燃料付着量の変化量を小さくすることができ、ハイブリッド車両の内燃機関の空燃比を精度よく制御することができる。
【０００８】
また、第１の発明によれば、モータの駆動力により、車両に要求される駆動力を補償することができる。内燃機関の運転状態の変化を抑制することとすると、内燃機関は車両の運転状態の変化に応じた駆動力を出力することができない。このため、本発明によれば、車両の駆動力をモータの出力を増減制御することとする。これにより、車両の運転状態の変化に応じた駆動力を常に補償すると共に、ハイブリッド車両の内燃機関の空燃比を精度よく制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動システムの構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態にかかるハイブリッド車両の駆動システムは、動力装置として内燃機関（以下、「エンジン」とも称す）１０とモータ１２とを備えている。
【００１１】
この駆動システムは、駆動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ１４を備えている。エンジン１０、モータ１２、およびジェネレータ１４は、動力分割機構１６を介して相互に連結されている。動力分割機構１６につながるモータ１２の回転軸には、減速機１８が接続されている。減速機１８は、モータ１２の回転軸と駆動輪２０につながるドライブシャフト２２とを連結している。動力分割機構１６は、エンジン１０の駆動力をジェネレータ１４側と減速機１８側とに分割するとともに、エンジン１０およびモータ１２の駆動力を減速機１８に伝達する装置である。動力分割機構１６による駆動力の配分は任意に変更することができる。駆動力の配分制御に関しては、詳細を後に説明する。
【００１２】
また、この駆動システムには、更に、インバータ２４、コンバータ２６、高圧バッテリ２８、およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０が含まれている。インバータ２４は、ジェネレータ１４、およびモータ１２に接続されるとともに、コンバータ２６を介して高圧バッテリ２８にも接続されている。ジェネレータ１４で発電された電力は、インバータ２４を介してモータ１２に供給することもできるし、インバータ２４およびコンバータ２６を介して高圧バッテリ２８に充電することもできる。また、高圧バッテリ２８に充電されている電力は、コンバータ２６、およびインバータ２４を介してモータ１２に供給することができる。インバータ２４やコンバータ２６の制御はＥＣＵ５０によって行われる。ＥＣＵ５０は、インバータ２４やコンバータ２６の他、エンジン１０、モータ１２、ジェネレータ１４、動力分割機構１６を含む駆動システム全体を総合的に制御している。
【００１３】
［ハイブリッド車両の動作］
次に、本実施の形態に示すハイブリッド車両の動作について説明する。図１に示すとおり、本実施の形態のハイブリッド車両の駆動システムは、エンジン１０とモータ１２とを動力源として備えている。このため、ＥＣＵ５０は、動力分割機構１６を制御することにより、駆動力の配分を任意に変更することができる。より具体的には、車両の発進、或いは低負荷走行等のエンジン効率が悪い運転領域においては、エンジン１０を停止させてモータ１２の駆動力のみによって駆動輪２０を回転させることができる（モータ運転モード）。一方、加速時等の高負荷の運転領域においては、エンジン効率がよいため、モータ１２を停止させてエンジン１０のみの駆動力によって駆動輪２０を回転させることができる（エンジン運転モード）。また、エンジン１０とモータ１２の双方を作動させ、双方の駆動力によって駆動輪２０を回転させることもできる（併用運転モード）。
【００１４】
以上説明したとおり、本実施の形態の駆動システムによれば、車速、スロットル開度等の走行条件に基づいて、最適な運転モードが選択される。このため、動力性能を確保すると共に、燃費の向上および排出ガスの抑制を行うことができる。
【００１５】
［燃料挙動モデル］
次に、本実施の形態にかかる内燃機関１０を作動させた場合の燃料挙動モデルについて説明する。図２は、内燃機関１０の吸気ポート４０近傍の拡大図である。内燃機関１０の吸気ポート４０には、燃料を噴射するための燃料噴射弁４２、および吸気バルブ４４が配置されている。以下、図２に示すように、燃料噴射弁４２から噴射される燃料の量を「燃料噴射量ｆｉ」、吸気ポート４０の壁面、或いは吸気バルブ４４の表面に付着する燃料の量を「燃料付着量ｆｗ」、筒内に吸入される燃料の量を「筒内流入燃料量ｆｃ」と記す。
【００１６】
図３は、本実施の形態の装置が用いる燃料挙動モデルを説明するための図である。この燃料挙動モデルは燃料噴射弁４２から噴射された後の燃料の挙動を表すモデルである。図３に示す残留率Ｐｐ、付着率Ｒｐ、および燃料量ｆｉ、ｆｗ、ｆｃは、何れも、その燃料挙動モデルにおいて用いられるパラメータである。以下、図３に基づいて残留率Ｐｐ、および付着率Ｒｐ、燃料量ｆｉ、ｆｗ、ｆｃの関係を説明する。
【００１７】
上述したように、燃料噴射量ｆｉは、燃料噴射弁４２から噴射された後、その一部が吸気ポート４０の壁面に付着し、その残部が筒内に吸入される。この際、吸気ポート４０等の内壁に付着する噴射の割合を「ポート付着率Ｒｐ」と定義すれば、図３に示すように、燃料噴射量ｆｉのうち筒内に吸入されることなくポートウェットの一部となる燃料は、「Ｒｐ×ｆｉ」で表されることなり、一方、筒内に吸入される燃料の量は「（１−Ｒｐ）×ｆｉ」で表されることとなる。
【００１８】
筒内流入燃料量ｆｃには、上記の演算式ｆｉ×（１−Ｒｐ）で表される量の燃料量の他、吸気ポート４０等の内壁に付着していた燃料のうち、筒内へ流入した燃料量が含まれる。ここで、吸気行程の実行後にポートウェットが壁面等に付着したままの状態で残る割合を「ポート残留率Ｐｐ」とすれば、図３に示すように、吸気行程の開始時に存在していたポート壁面の燃料付着量は、その吸気行程の後には「Ｐｐ×ｆｗ」で表される量に減少していることになり、一方、その吸気行程の間には、「（１−Ｒｐ）×ｆｗ」で表される量の燃料がポートウェットの存在に起因して筒内に流入したことになる。
【００１９】
したがって、第ｋサイクルにおける噴射行程の開始時における吸気ポート４０への燃料付着量がｆｗ(ｋ)であり、第ｋサイクルにおける燃料噴射量がｆｉ(ｋ)である場合、第ｋサイクルの終了後に発生している吸気ポート４０の燃料付着量（つまり、第ｋ＋１サイクルにおける燃料付着量）、ｆｗ(ｋ＋１)、および第ｋサイクルにおける筒内流入燃料量ｆｃ(ｋ)はポート付着率Ｒｐ、およびポート残留率Ｐｐを用いて次式のように表すことができる。
ｆｗ(ｋ＋１)＝Ｐｐ×ｆｗ(ｋ)＋Ｒｐ×ｆｉ(ｋ)                ・・・（１）
ｆｃ(ｋ)＝（１−Ｐｐ）×ｆｗ(ｋ)＋（１−Ｒｐ）×ｆｉ(ｋ)    ・・・（２）
【００２０】
ここで、ｋサイクル後の燃料付着量ｆｗ(ｋ＋１)の変化量（ｆｗ(ｋ＋１)−ｆｗ(ｋ)）をΔｆｗ（ｋ）とすると、筒内流入燃料量ｆｃ(ｋ)は、上記（１）および（２）式を用いて、以下のように表すことができる。
ｆｃ(ｋ)＝ｆｉ（ｋ）−Δｆｗ（ｋ）            ・・・（３）
【００２１】
ここで、ポート壁面への燃料付着量が一定、すなわち上記（３）式において、燃料付着量の変化量Δｆｗ（ｋ）が０であれば、筒内流入燃料量ｆｃ（ｋ）は燃料噴射量ｆｉ（ｋ）と等しくなる。このため、所望の燃料量が筒内へ流入することとなり、高精度な燃料噴射量制御を実現することが可能となる。
【００２２】
しかしながら、内燃機関１０が急加速等の過渡運転状態となると、吸入空気量や燃料噴射量が急激に変化することにより、その燃料の燃料付着量ｆｗにも増減が生じる。上記（３）式に示すとおり、燃料付着量の変化量Δｆｗが大きいほど、筒内に流入する燃料量に誤差が生じる。かかる場合、空燃比Ａ／Ｆを精度よく制御することができず、その結果、排気エミッションやドライバビリティに悪影響を及ぼす可能性がある。
【００２３】
そこで、本実施の形態では、ハイブリッド車両の特徴を活かし、内燃機関１０の過渡運転を抑制することとする。すなわち、上述したとおり、本実施の形態のハイブリッド車両は、エンジン１０とモータ１２との双方の駆動力によって、車両を駆動制御する併用運転モードを備えている。このため、壁面付着変化量Δｆｗが所定値以上となる過渡運転時には、上記併用運転モードにおいて、エンジン１０の駆動力の変化を抑制し、過渡増量分の駆動力はモータ１２の駆動力によって駆動制御することとする。これにより、エンジン１０の燃料付着量の変化を抑制することができ、高精度な空燃比制御を実現することが可能となる。
【００２４】
［実施の形態における具体的処理］
図４は、上述した機能を実現するために、本実施の形態においてハイブリッド車両のＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。図４に示すルーチンは内燃機関１０が１サイクル動作する毎に実行されるルーチンであり、ここではｋサイクルのルーチンを示す。このルーチンでは、先ず、内燃機関１０の運転条件および運転状態が取得される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、機関回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、アクセル開度ＡＡ、車速Ｖ、吸入空気量Ｇａ、負荷率ＫＬ、バルブタイミングＶＴ、バルブリフト量ＶＬ、吸気管圧力ＰＭ、冷却水温ＴＨＷ等、内燃機関１０の運転状態を示す物理量が、計測により、或いは公知の演算により求められる。
【００２５】
次に、図４に示すルーチンでは、ハイブリッド車両の運転モードが併用運転モードか否かが判断される（ステップ１０２）。上述したとおり、ハイブリッド車両は、運転条件に基づいて、最適な運転モードが選択される。ここでは、具体的には、内燃機関１０とモータ１２との双方の駆動力を利用する併用運転を実行しているか否かが判断される。
【００２６】
上記ステップ１０２において、併用運転モードではない、すなわちモータ運転モード或いはエンジン運転モードにて運転中であると判断された場合には、本実施の形態の処理を実行することができないと判断することができる。このため、現状の運転モードが継続して選択され、本ルーチンは終了する（ステップ１０４）。
【００２７】
一方、上記ステップ１０２において、併用運転モードにて運転中であると判断された場合には、内燃機関１０の燃料付着量の変化量Δｆｗが算出される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、先ず、ポート内制御パラメータであるポート残留率Ｐｐ、およびポート付着率Ｒｐが特定される。上述したとおり、ポート残留率Ｐｐ、およびポート付着率Ｒｐは、内燃機関１０の運転状態（ＫＬ、ＮＥ、ＴＡ、ＶＴ、ＴＨＷ等）により特定される。ＥＣＵ５０はＲｐおよびＰｐとこれら状態量との関係を規定したマップを記憶している。ここでは、そのマップに従って、上記ステップ１００にて取得された各種状態量に対応するＲｐおよびＰｐが特定される。
【００２８】
次に、特定されたポート残留率Ｐｐ、およびポート付着率Ｒｐが上記（１）式の演算に代入されて、燃料付着量ｆｗ(ｋ＋１)が算出される。そして、前回のルーチンにおいて算出された燃料付着量ｆｗ(ｋ)との差を算出することで、Δｆｗ（ｋ）が特定される。
【００２９】
図４に示すルーチンでは、次に、上記ステップ１０６において算出された燃料付着量の変化量Δｆｗが所定値αより大きいか否かが判断される（ステップ１０８）。上述したとおり、燃料付着量の変化量Δｆｗが大きいほど、筒内に流入する燃料量ｆｃの誤差が大きくなる。このため、所定値αは、内燃機関１０の空燃比Ａ／Ｆを精度よく制御する上で許容し得る最大のΔｆｗ値に設定される。具体的には、所定値αは、内燃機関１０の運転状態（ＫＬ、ＮＥ、ＴＡ、ＶＴ、ＴＨＷ等）により特定される。ＥＣＵ５０は所定値αとこれら状態量との関係を規定したマップを記憶している。ここでは、そのマップに従って、上記ステップ１００にて取得された各種状態量に対応する所定値αが特定される。
【００３０】
上記ステップ１０８において燃料付着量の変化量Δｆｗ（ｋ）が所定値α以下と判断された場合には、Δｆｗ（ｋ）が空燃比制御を行う上で許容範囲内にあると判断できる。かかる場合、内燃機関１０に要求されている駆動力を出力することとしても空燃比を精度よく制御することが可能である。このため、上述したステップ１０４において、併用運転モードにおける通常の運転が実行され、本ルーチンは終了する。
【００３１】
一方、上記ステップ１０８において燃料付着量の変化量Δｆｗ（ｋ）が所定値αより大きいと判断された場合には、内燃機関１０が所望の燃料量を筒内に供給することができない過渡運転中であると判断することができる。かかる場合、内燃機関１０の運転状態を空燃比Ａ／Ｆを精度よく制御しうる状態にするために、モータメイン運転が実行される（ステップ１１０）。ここでは、具体的には、燃料付着量の変化を抑制するために、内燃機関１０の運転状態（ＴＡ、ＶＴ等）の変化が抑制される。そして、要求される駆動力の過渡増量分を補うために、モータ１２の駆動力が増量制御される。
【００３２】
以上説明したとおり、ハイブリッド車両が併用運転モードである場合において、燃料の壁面付着量変化が大きい場合には、内燃機関１０の空燃比を精度よく制御することができないと判断することができる。そして、内燃機関１０の駆動力の変化を抑制し、モータ１２の駆動力をメインとして車両を駆動制御することができる。これにより、要求された駆動力を出力すると共に、内燃機関の空燃比を精度よく制御することができる。
【００３３】
ところで、上述した実施の形態においては、ポート噴射型の内燃機関において、吸気ポート４０の壁面に付着した燃料の量の変化量Δｆｗを推定し、所望の燃料量が筒内に供給されているかを推定することとしているが、燃料付着量の算出手法はこれに限られない。すなわち、吸気バルブの表面に付着した燃料量や、筒内壁面に付着した燃料量等を公知の演算に則って更に詳細に推定することとしてもよい。
【００３４】
また、上述した実施の形態においては、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関において、ポート壁面等に付着した燃料付着量を推定することとしているが、燃料噴射弁はこれに限られない。すなわち、内燃機関の筒内に直接噴射する筒内燃料噴射弁を備える内燃機関、或いは吸気ポートと筒内との双方に燃料噴射弁を備える内燃機関において、燃料付着量を公知の演算に則って燃料付着量を推定することとしてもよい。
【００３５】
尚、上述した実施の形態においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「燃料付着量推定手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「判定手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「抑制手段」および「駆動力補償手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１のハイブリッド車両の駆動システム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１の内燃機関のポート近傍を拡大して表した図である。
【図３】本発明の実施の形態１の燃料挙動モデルを説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１０  内燃機関（エンジン）
１２  モータ
１４  ジェネレータ
１６  動力分割機構
１８  減速機
２０  駆動輪
２２  ドライブシャフト
２４  インバータ
２６  コンバータ
２８  バッテリ
４０  吸気ポート
４２  燃料噴射弁
４４  吸気バルブ
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
ｆｉ  燃料噴射量
ｆｗ  燃料付着量
ｆｃ  筒内流入燃料量
Ｒｐ  ポート付着率
Ｐｐ  ポート残留率
Δｆｗ  燃料付着量変化量
【図１】
2007283846.tif 000003
【図２】
2007283846.tif 000004
【図３】
2007283846.tif 000005
【図４】
2007283846.tif 000006