(57)【要約】  【課題】  運転条件に応じて燃焼モードを切り換えるエンジンにおいて、走行中に発電機の発電量（発電トルク）の変動によって燃焼モードが頻繁に切り換えられてドライブフィーリングが悪くなることを防止する。  【解決手段】  筒内噴射エンジン１を制御する制御装置１１は、発電機１６の発電中に現在の燃焼モードが維持されるように発電機１６の発電量（ひいては発電トルク）を上下限のガード値にて制限する。更に、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣを算出し、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣが所定値以下に低下した場合は、燃焼モード維持の制限を解除して、発電機１６の発電を優先的に行わせてバッテリ１２の残充電量ＳＯＣを回復させる。更に、車両の消費電力が所定値以上の場合も、燃焼モード維持の制限を解除して、バッテリ１２が放電過多とならないように発電機１６の発電量を制御する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転条件に応じて燃焼モードが切り換えられる内燃機関の動力で駆動される発電機と、前記発電機で発電した電力が充電されるバッテリと、前記発電機の発電量を制御する発電制御手段とを備えた内燃機関の発電制御装置において、
前記発電制御手段は、現在の燃焼モードが維持されるように前記発電機の発電量を制御することを特徴とする内燃機関の発電制御装置。
【請求項２】
内燃機関運転中に前記発電機の発電を実行した場合の排出ガス有害成分の排出量と前記発電機の発電を停止した場合の排出ガス有害成分の排出量とを予測して両者の差分から発電による排出ガス有害成分排出量増加分を予測する排出ガス予測手段を備え、
前記発電制御手段は、現在の燃焼モードが維持されるように前記発電による有害成分排出量増加分を考慮して前記発電機の発電量を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の発電制御装置。
【請求項３】
内燃機関運転中に前記発電機の発電を実行した場合の燃料消費量と前記発電機の発電を停止した場合の燃料消費量とを予測して両者の差分から発電による燃料消費量増加分を予測する燃料消費量予測手段を備え、
前記発電制御手段は、現在の燃焼モードが維持されるように前記発電による燃料消費量増加分を考慮して前記発電機の発電量を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の発電制御装置。
【請求項４】
前記バッテリの残充電量を判定する残充電量判定手段を備え、
前記発電制御手段は、前記残充電量判定手段で判定した前記バッテリの残充電量に基づいて前記燃焼モードの維持よりも前記バッテリの充電を優先させるべきか否かを判定し、前記バッテリの充電を優先させるべきと判定したときに、前記燃焼モードの維持の制限を解除して前記発電機の発電量を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
【請求項５】
消費電力を判定する消費電力判定手段を備え、
前記発電制御手段は、前記消費電力判定手段で判定した消費電力に基づいて前記燃焼モードの維持よりも前記発電機の発電を優先させるべきか否かを判定し、前記発電機の発電を優先させるべきと判定したときに、前記燃焼モードの維持の制限を解除して前記発電機の発電量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転条件に応じて燃焼モードが切り換えられる内燃機関の発電制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料を直接筒内に噴射する筒内噴射エンジン（直噴エンジン）においては、負荷等の運転条件に応じて燃焼モードを成層燃焼と均質燃焼との間で切り換えるようにしている。また、リーンバーンエンジンでは、理論空燃比付近の混合気を燃焼させるストイキ燃焼モードと、リーン混合気を燃焼させるリーン燃焼モードとを負荷等の運転条件に応じて切り換えるようにしている。
【０００３】
これらの燃焼モードを切り換えるエンジンにおいても、燃焼モードを切り換えない通常の吸気ポート噴射エンジンと同様に、エンジン動力で駆動する発電機（オルタネータ）を搭載して、その発電機で発電した電力を車両の各種の電気機器に供給すると共に、発電電力の余剰分をバッテリに充電するようにしている。この発電機の制御は、バッテリの充電状態を監視して、バッテリが充電不足とならないように発電機の制御電流（界磁電流）を制御して発電量を制御するようにしたものが多い（特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２０００−４５０２号公報
【特許文献２】特開２００１−７８３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、燃焼モード切り換え可能なエンジンは、負荷等の運転条件に応じて燃焼モードを切り換えるため、燃焼モードの切り換え境界付近の負荷領域で発電機の発電量を変化させると、その発電機の駆動トルク（以下「発電トルク」という）の変化分だけエンジン負荷が変化して燃焼モードが切り換えられてしまうことがある。このため、燃焼モードの切り換え境界付近の負荷領域で走行しているときに、発電トルクの変動によって燃焼モードが頻繁に切り換えられることがある。燃焼モードの切り換えは、エンジントルクの変動を伴うため、走行中に発電トルクの変動によって燃焼モードが頻繁に切り換えられると、走行中に運転者に頻繁にトルク変動を感じさせてしまい、ドライブフィーリングが悪くなるという問題が発生する。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、走行中に発電トルクの変動によって燃焼モードが頻繁に切り換えられてドライブフィーリングが悪くなることを防止できる内燃機関の発電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、運転条件に応じて燃焼モードが切り換えられる内燃機関の動力で駆動される発電機と、この発電機で発電した電力が充電されるバッテリと、前記発電機の発電量を制御する発電制御手段とを備えた内燃機関の発電制御装置において、現在の燃焼モードが維持されるように発電機の発電量（ひいては発電トルク）を制御するようにしたものである。このようにすれば、走行中に発電トルクの変動によって燃焼モードが頻繁に切り換えられることを防止できて、燃焼モードの頻繁な切り換えによるドライブフィーリングの悪化を防止できる。
【０００７】
この場合、請求項２のように、内燃機関運転中に発電機の発電を実行した場合の排出ガス有害成分の排出量と発電機の発電を停止した場合の排出ガス有害成分の排出量とを予測して両者の差分から発電による排出ガス有害成分排出量増加分を予測する排出ガス予測手段を設け、現在の燃焼モードが維持されるように前記発電による有害成分排出量増加分を考慮して前記発電機の発電量を制御するようにしても良い。このようにすれば、現在の燃焼モードが維持される範囲内で、発電による有害成分排出量増加分が少なくなる運転条件を選択して発電機の発電を行わせるという制御が可能となり、現在の燃焼モードを維持しながら、発電による有害成分排出量の増加分を少なくすることがきて、燃焼モードの維持とエミッション低減とを両立させることができる。
【０００８】
或は、請求項３のように、内燃機関運転中に前記発電機の発電を実行した場合の燃料消費量と前記発電機の発電を停止した場合の燃料消費量とを予測して両者の差分から発電による燃料消費量増加分を予測する燃料消費量予測手段を設け、現在の燃焼モードが維持されるように前記発電による燃料消費量増加分を考慮して前記発電機の発電量を制御するようにしても良い。このようにすれば、現在の燃焼モードが維持される範囲内で、発電による燃料消費量増加分が少なくなる運転条件を選択して発電機の発電を行わせるという制御が可能となり、現在の燃焼モードを維持しながら、発電による燃料消費量増加分を少なくすることがきて、燃焼モードの維持と燃費低減とを両立させることができる。
【０００９】
また、請求項４のように、残充電量判定手段で判定したバッテリの残充電量に基づいて燃焼モードの維持よりもバッテリの充電を優先させるべきか否かを判定し、バッテリの充電を優先させるべきと判定したときに、前記燃焼モードの維持の制限を解除して前記発電機の発電量を制御するようにすると良い。このようにすれば、バッテリの残充電量の余裕が少なくなってきたときには、燃焼モード維持の制限を解除して、速やかにバッテリの残充電量を適正レベルに回復させるように発電機の発電量を制御することが可能となり、バッテリが充電不足に陥る事態を未然に回避することができる。
【００１０】
また、請求項５のように、消費電力判定手段で判定した消費電力に基づいて前記燃焼モードの維持よりも前記発電機の発電を優先させるべきか否かを判定し、前記発電機の発電を優先させるべきと判定したときに、前記燃焼モードの維持の制限を解除して前記発電機の発電量を制御するようにすると良い。このようにすれば、消費電力が多いときには、燃焼モード維持の制限を解除して、バッテリが放電過多とならないように発電機の発電量を制御することが可能となり、バッテリが充電不足に陥る事態を未然に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明を筒内噴射エンジンに適用した実施例１を図１乃至図７に基づいて説明する。まず、図１に基づいてシステム全体の構成を説明する。
筒内噴射エンジン１（内燃機関）は、燃料を直接筒内に噴射する燃料噴射弁２と、筒内の混合気に着火する点火プラグ３と、点火時期に点火プラグ３に高電圧を印加して火花放電を発生させる点火装置４と、吸気／排気ポートを開閉する吸気／排気バルブ５，６等を備えている。このエンジン１は、図２に示すように、運転条件（例えばエンジントルクとエンジン回転速度等）に応じて燃焼モードを成層燃焼と均質燃焼との間で切り換えるようにしている。成層燃焼モードでは、少量の燃料を圧縮行程で筒内に噴射して点火プラグ３の近傍に成層混合気を形成して成層燃焼させることで、燃費を向上させる。一方、均質燃焼モードでは、燃料噴射量を増量して吸気行程で筒内に噴射して均質混合気を形成して均質燃焼させることで、エンジン出力を高める。
【００１３】
このエンジン１の運転を制御する制御装置１１は、バッテリ１２からキースイッチ１３を介して電源が供給され、点火装置４と燃料噴射弁２の動作を制御すると共に、後述する方法で単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭを算出して、この単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが少ない運転条件を選択して発電機１６（オルタネータ）の発電を実行する。更に、制御装置１１は、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣを算出し、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣが所定値以下に低下した場合は、発電による有害成分排出量増加分が少し大きくなる運転条件であっても、発電機１６の発電を優先的に行わせてバッテリ１２の残充電量ＳＯＣを回復させる。
【００１４】
この場合、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣを算出する処理は、バッテリ１２の充放電電流を電流センサ１７（電流検出手段）で検出して、その検出値を積算していく。この際、バッテリ１２の充電電流をプラス値とし、バッテリ１２の放電電流をマイナス値とすることで、充放電電流積算値をバッテリ１２の残充電量ＳＯＣに応じて増減させる。これにより、充放電電流積算値をバッテリ残充電量ＳＯＣの検出データとして用いることが可能となる。尚、バッテリ残充電量ＳＯＣは、上記以外の方法で算出しても良いことは言うまでもない。
【００１５】
次に、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭの算出方法について説明する。図３は、排出ガスの代表的な有害成分であるＮＯｘの排出量とエンジン運転条件との関係を示す図である。図３に示すように、ＮＯｘの排出量は、エンジン回転速度とエンジントルクによって変化する。ＮＯｘ排出量は、エンジントルクに応じて曲線的に変化するため、エンジン回転速度が一定の場合は、エンジントルクの増加量に対して、ＮＯｘ排出量の増加量が大きい条件と小さい条件がある。例えば、発電機１６で一定量の発電を実施した場合、発電によりエンジントルクに発電機１６によるトルクが付加され、エンジンの動作点が変わる。このため、ＮＯｘ排出量は、発電量により変化する。この時、発電によるＮＯｘ増加量が少ない条件のみ選択して、発電を実施すれば、ＮＯｘ排出量を低減することが可能となる。そこで、本実施例１では、発電機１６の単位発電量当たりの有害成分排出量の増加分ＣＥＭを下記式で算出し、この有害成分排出量の増加分ＣＥＭが小さい条件を選択して発電を実施するようにしている。
【００１６】
ＣＥＭ(g/skW) ＝（発電時有害成分排出量−非発電時有害成分排出量）／発電量
ここで、発電時有害成分排出量(g/s) は、エンジン運転中に発電機１６の発電を実行した場合の排出ガス有害成分の排出量であり、非発電時有害成分排出量(g/s) は、発電機１６の発電を停止した場合の排出ガス有害成分の排出量である。
【００１７】
ところで、図２に示す燃焼モードの切り換え境界付近の領域で発電機１６の発電量を変化させると、その発電機１６の駆動トルク（以下「発電トルク」という）の変化分だけエンジントルクが変化して燃焼モードが切り換えられてしまうことがある。このため、燃焼モードの切り換え境界付近の領域で走行しているときに、発電トルクの変動によって燃焼モードが頻繁に切り換えられる可能性がある。燃焼モードの切り換えは、エンジントルクの変動を伴うため、走行中に発電トルクの変動によって燃焼モードが頻繁に切り換えられると、走行中に運転者に頻繁にトルク変動を感じさせてしまい、ドライブフィーリングが悪くなるという問題が発生する。
【００１８】
この問題を解消するために、制御装置１１は、発電機１６の発電中に現在の燃焼モードが維持されるように発電機１６の発電量（ひいては発電トルク）を上下限のガード値にて制限する。更に、制御装置１１は、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣを算出し、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣが所定値以下に低下した場合は、燃焼モード維持の制限を解除して、発電機１６の発電を優先的に行わせてバッテリ１２の残充電量ＳＯＣを回復させる。更に、車両の消費電力が所定値以上の場合も、燃焼モード維持の制限を解除して、バッテリ１２が放電過多とならないように発電機１６の発電量を制御する。
【００１９】
以上説明した本実施例１の発電制御は、制御装置１１によって図４乃至図６の発電制御ルーチン及び図７の燃焼モード維持解除フラグ切り換えルーチンによって実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
【００２０】
［発電制御ルーチン］
図４乃至図６の発電制御ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう発電制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、現在の運転条件（例えばエンジン回転速度、吸入空気量、要求発電量等）を読み込む。ここで、要求発電量は、現在のバッテリ残充電量ＳＯＣと目標残充電量との偏差に基づいて算出される。
【００２１】
この後、ステップ１０２に進み、現在の運転条件から現在のエンジントルクを算出した後、ステップ１０３に進み、要求発電量をトルクに換算し（つまり要求発電量分の発電を行うのに必要なトルクを算出し）、これを要求発電量トルクとして制御装置１１のＲＡＭに記憶する。
【００２２】
そして、次のステップ１０４で、発電機１６が発電中であるか否かを判定し、発電中であれば、ステップ１０５に進み、発電中フラグを発電中を意味する「１」にセットし、次のステップ１０６で、現在の燃焼モードを維持するのに必要な発電トルク下限ガード値と発電量下限ガード値をそれぞれ設定する。この際、現在の燃焼モードが成層燃焼モードであれば、発電しなくなっても（つまり発電トルクが０になっても）、燃焼モードが変化しないため、発電トルク下限ガード値と発電量下限ガード値は、それぞれ０に設定される。      
【００２３】
この後、ステップ１０７に進み、現在の発電量をトルクに換算して、これを現在の発電量トルクとして制御装置１１のＲＡＭに記憶する。この後、ステップ１０８に進み、燃焼モード維持解除フラグが「１」にセットされているか否かを判定し、燃焼モード維持解除フラグが「１」にセットされていれば、燃焼モード維持の制限が解除されていると判断して、ステップ１０９に進み、上記ステップ１０７で算出した現在発電量トルクをそのまま“発電トルク”にセットする。
【００２４】
これに対して、燃焼モード維持解除フラグが「０」にセットされている場合は、燃焼モード維持の制限が働いていると判断して、ステップ１１０に進み、上記ステップステップ１０７で算出した現在発電量トルクから発電トルク下限ガード値を減算した値を“発電トルク”にセットする。これにより、現在の燃焼モードを維持する。
【００２５】
以上のようにして、ステップ１０９又は１１０で“発電トルク”を算出した後、ステップ１１１に進み、上記ステップ１０２で算出した現在のエンジントルクから“発電トルク”を差し引いて非発電時トルクを求める。この非発電時トルクは、発電機１６の発電を停止した場合のエンジントルクに相当する。
【００２６】
一方、上記ステップ１０４で、発電中でないと判定されれば、図５のステップ１１２に進み、発電中フラグを発電停止中を意味する「０」にセットし、次のステップ１１３で、現在の燃焼モードを維持するのに必要な発電トルク上限ガード値と発電量上限ガード値をそれぞれ設定する。この後、ステップ１１４に進み、現在のエンジントルクをそのまま非発電時トルクとする。
【００２７】
この後、ステップ１１５に進み、燃焼モード維持解除フラグが「１」にセットされているか否かを判定し、燃焼モード維持解除フラグが「１」にセットされていれば、燃焼モード維持の制限が解除されていると判断して、ステップ１１８に進み、上記ステップ１０３で算出した要求発電量トルクをそのまま“発電トルク”にセットする。
【００２８】
これに対して、燃焼モード維持解除フラグが「０」にセットされている場合は、燃焼モード維持の制限が働いていると判断して、ステップ１１６に進み、上記ステップ１０３で算出した要求発電量トルクが発電トルク上限ガード値以上であるか否かを判定し、要求発電量トルクが発電トルク上限ガード値以上であれば、ステップ１１７に進み、現在の燃焼モードを維持するために、“発電トルク”を発電トルク上限ガード値にセットする（“発電トルク”を発電トルク上限ガード値でガード処理する）。上記ステップ１１６で、要求発電量トルクが発電トルク上限ガード値よりも小さいと判定されれば、要求発電量通りの発電を行っても、燃焼モードが切り換えられないと判断して、ステップ１１８に進み、要求発電量トルクをそのまま“発電トルク”にセットする。
【００２９】
この後、図４のステップ１２０に進み、上記ステップ１０２で算出した現在のエンジントルクに上記ステップ１０９、１１０、１１７、１１８のいずれかで算出した“発電トルク”を加算して発電時トルクを求める。この発電時トルクは、発電機１６の発電を実行した場合のエンジントルクに相当する。
【００３０】
この後、ステップ１２１に進み、現在のエンジン回転速度と非発電時トルクに応じた非発電時有害成分排出量(g/s) を図３と同様の有害成分排出量算出マップにより算出する。この非発電時有害成分排出量は、発電機１６の発電を停止した場合の排出ガス有害成分の排出量に相当する。有害成分排出量の算出マップは、定常運転条件における有害成分の排出量を予め計測し、設定しておく。
【００３１】
この後、ステップ１２２に進み、現在のエンジン回転速度と発電時トルクに応じた発電時有害成分排出量(g/s) を図３と同様の有害成分排出量算出マップにより算出する。この発電時有害成分排出量は、発電機１６の発電を実行した場合の排出ガス有害成分の排出量に相当する。
【００３２】
この後、ステップ１２３に進み、発電時有害成分排出量(g/s) と非発電時有害成分排出量(g/s) との差分を現在の発電量(kW)で割り算して、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭ(g/skW) を求める。
ＣＥＭ(g/skW) ＝（発電時有害成分排出量−非発電時有害成分排出量）／発電量
以上説明したステップ１２１〜１２３の処理は、特許請求の範囲でいう排出ガス予測手段としての役割を果たす。
【００３３】
この後、図６のステップ１２４に進み、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭを所定値と比較して、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値以下であれば、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが少ない領域（発電に適した領域）と判断して、ステップ１２５に進み、発電中であるか否かを判定して、発電中であれば、ステップ１２７に進み、要求発電量を発電指令値にセットする。これにより、発電機１６の界磁コイルに発電指令値に応じた制御電流が流されて、要求発電量に応じた電力が発電される。
【００３４】
また、上記ステップ１２５で発電中でないと判定されれば、ステップ１２６に進み、燃焼モード維持解除フラグが「１」にセットされているか否かを判定し、燃焼モード維持解除フラグが「１」にセットされていれば、燃焼モード維持の制限が解除されていると判断して、ステップ１２７に進み、要求発電量を発電指令値にセットする。これにより、要求発電量通りの発電を行って、バッテリ１２が充電不足に陥る事態を未然に回避する。
【００３５】
これに対して、燃焼モード維持解除フラグが「０」にセットされていれば、燃焼モード維持の制限が働いていると判断して、ステップ１２８に進み、発電指令値を発電量上限ガード値にセットする（つまり発電指令値を発電量上限ガード値でガード処理する）。これにより、現在の燃焼モードを維持しながら、発電量上限ガード値に相当する電力を発電する。
【００３６】
一方、上記ステップ１２４で、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値以上と判定されれば、ステップ１２９に進み、発電中であるか否かを判定して、発電中であれば、ステップ１３０に進み、燃焼モード維持解除フラグが「１」にセットされているか否かを判定し、燃焼モード維持解除フラグが「１」にセットされていれば、燃焼モード維持の制限が解除されていると判断して、ステップ１３１に進み、要求発電量を０にセットして、発電を停止させる。これにより、有害成分排出量の増加を抑制する。また、上記ステップ１３０で、発電中でないと判定されれば、ステップ１３１に進み、発電指令値を０にセットして、発電停止状態を継続する。
【００３７】
これに対して、燃焼モード維持解除フラグが「０」にセットされていれば、燃焼モード維持の制限が働いていると判断して、ステップ１３２に進み、発電指令値を発電量下限ガード値にセットする（つまり発電指令値を発電量下限ガード値でガード処理する）。これにより、現在の燃焼モードを維持しながら、発電量下限ガード値に相当する電力を発電する。
【００３８】
［燃焼モード維持解除フラグ切り換えルーチン］
図７の燃焼モード維持解除フラグ切り換えルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、上記発電制御ルーチンと共に特許請求の範囲でいう発電制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、図示しない消費電力算出ルーチン（消費電力判定手段）で算出した現在の車両の消費電力を読み込み、次のステップ２０２で、この消費電力が所定値未満であるか否かを判定し、消費電力が所定値以上であれば、ステップ２０６に進み、燃焼モード維持解除フラグを「１」にセットする。これにより、消費電力が所定値以上になったときに、燃焼モード維持の制限が解除される。
【００３９】
これに対して、上記ステップ２０２で、消費電力が所定値未満と判定されれば、ステップ２０３に進み、図示しないバッテリＳＯＣ算出ルーチン（残充電量判定手段）で算出した現在のＳＯＣ（残充電量）を読み込み、次のステップ２０４で、現在のＳＯＣが目標ＳＯＣとの差が所定値以下の所定範囲内であるか否かを判定する。その結果、現在のＳＯＣが所定範囲内と判定されれば、現在のＳＯＣに余裕があると判断して、ステップ２０５に進み、燃焼モード維持解除フラグを燃焼モード維持を意味する「０」にセットし、現在のＳＯＣが所定範囲外と判定されれば、ステップ２０６に進み、燃焼モード維持解除フラグを「１」にセットする。これにより、現在のＳＯＣが所定範囲外となったときに、燃焼モード維持の制限が解除される。
【００４０】
以上説明した本実施例１では、発電機１６の発電中に現在の燃焼モードが維持されるように発電機１６の発電量（ひいては発電トルク）を上下限のガード値にて制限するようにしたので、走行中に発電トルクの変動によって燃焼モードが頻繁に切り換えられることを防止できて、燃焼モードの頻繁な切り換えによるドライブフィーリングの悪化を防止できる。
【００４１】
しかも、本実施例１では、発電時有害成分排出量と非発電時有害成分排出量との差分を現在の発電量で割り算して単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭを求め、現在の燃焼モードが維持される範囲内で、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値以下となる運転条件を選択して発電機１６の発電を実行するようにしたので、現在の燃焼モードを維持しながら、発電による有害成分排出量の増加分を少なくすることがきて、燃焼モードの維持とエミッション低減とを両立させることができる。
【００４２】
更に、本実施例１では、バッテリ１２のＳＯＣ（残充電量）や車両の消費電力に基づいてバッテリ１２のＳＯＣ低下が懸念される領域では、燃焼モード維持の制限を解除して、発電機１６の発電を優先的に行わせてバッテリ残充電量ＳＯＣを維持・回復させるようにしたので、バッテリ１２が充電不足に陥る事態を未然に回避することができる。
【実施例２】
【００４３】
上記実施例１では、単位発電量当たりの有害成分排出量増加分ＣＥＭが所定値以下となる運転条件を選択して発電機１６の発電を実行するようにしたが、単位発電量当たりの燃料消費量増加分ＣＦＣが所定値以下となる運転条件を選択して発電機１６の発電を実行するようにしても良い。以下、これを具体化した本発明の実施例２を図８乃至図１０に基づいて説明する。
【００４４】
図８は、単位時間当たりの燃料消費量である燃料消費率とエンジン運転条件との関係を示す図である。図８に示すように、燃料消費率は、エンジン回転速度とエンジントルクによって変化する。燃料消費率は、エンジントルクに応じて曲線的に変化するため、エンジン回転速度が一定の場合は、エンジントルクの増加量に対して、燃料消費率の増加量が大きい条件と小さい条件がある。例えば、発電機１６で一定量の発電を実施した場合、発電によりエンジントルクに発電機１６によるトルクが付加され、エンジンの動作点が変わる。このため、燃料消費率は、発電量により変化する。この時、燃料消費率が少ない条件のみ選択して、発電を実施すれば、燃料消費率を低減することが可能となる。
【００４５】
そこで、本実施例２では、発電制御のパラメータとして、単位発電量当たりの燃料消費率増加分（以下「電費」という）を用いる。この電費は、次のようにして算出される。まず、エンジン運転中（走行中）に、発電機１６の発電を実行した場合の燃料消費率（発電時燃料消費率）と発電機１６の発電を停止した場合の燃料消費率（非発電時燃料消費率）との差分から発電による燃料消費率増加分を求め、この発電による燃料消費率増加分を発電機１６の発電量で割り算して電費（単位発電量当たりの燃料消費量増加分）を求める。
電費(g/skW) ＝（発電時燃料消費率−非発電時燃料消費率）／発電量
【００４６】
本実施例２においても、前記実施例１と同じく、発電機１６の発電中に現在の燃焼モードが維持されるように発電機１６の発電量（ひいては発電トルク）を上下限のガード値にて制限する。この場合、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣが所定値以下に低下した場合は、燃焼モード維持の制限を解除して、発電機１６の発電を優先的に行わせてバッテリ１２の残充電量ＳＯＣを回復させる。更に、車両の消費電力が所定値以上の場合も、燃焼モード維持の制限を解除して、バッテリ１２が放電過多とならないように発電機１６の発電量を制御する。
【００４７】
以上説明した本実施例２の発電制御は、制御装置１１によって図９、図１０及び図５の発電制御ルーチンによって実行される。本実施例２においても、図７の燃焼モード維持解除フラグ切り換えルーチンが実行される。
【００４８】
図９、図１０の発電制御ルーチンは、ステップ１２１ａ〜１２４ａの処理が前記実施例１と異なるのみであり、その他のステップの処理は、前記実施例１と同じである。
本ルーチンが起動されると、ステップ１０１〜１２０の処理により、前記実施例１と同じ方法で非発電時トルクと発電時トルクを算出した後、ステップ１２１ａに進み、現在のエンジン回転速度と非発電時トルクに応じた非発電時燃料消費率(g/s) を図８と同様の燃料消費率算出マップにより算出する。この非発電時燃料消費率は、発電機１６の発電を停止した場合の燃料消費率に相当する。燃料消費率の算出マップは、定常運転条件における燃料消費率を予め計測し、設定しておく。
【００４９】
この後、ステップ１２２ａに進み、現在のエンジン回転速度と発電時トルクに応じた発電時燃料消費率(g/s) を図８と同様の燃料消費率算出マップにより算出する。この発電時燃料消費率は、発電機１６の発電を実行した場合の燃料消費率に相当する。
【００５０】
この後、ステップ１２３ａに進み、発電時燃料消費率(g/s) と非発電時燃料消費率(g/s) との差分を現在の発電量(kW)で割り算して、単位発電量当たりの燃料消費率である電費ＣＦＣ(g/skW) を求める。
ＣＦＣ(g/kWs) ＝（発電時燃料消費率−非発電時燃料消費率）／発電量
以上説明したステップ１２１ａ〜１２３ａの処理は、特許請求の範囲でいう燃料消費量予測手段としての役割を果たす。
【００５１】
この後、図１０のステップ１２４ａに進み、電費ＣＦＣを所定値と比較して、電費ＣＦＣが所定値以下であれば、電費ＣＦＣが少ない発電に適した領域と判断して、ステップ１２５に進み、発電中であるか否かを判定して、発電中であれば、ステップ１２７に進み、要求発電量を発電指令値にセットする。これに対して、発電中でない場合は、燃焼モード維持解除フラグが「１」のときに、要求発電量を発電指令値にセットし、燃焼モード維持解除フラグが「０」のときに、発電指令値を発電量上限ガード値にセットして、現在の燃焼モードを維持できる範囲で発電する（ステップ１２０〜１２８）。
【００５２】
一方、上記ステップ１２４ａで、電費ＣＦＣが所定値以上と判定されれば、ステップ１２９に進み、発電中であるか否かを判定して、発電中でなければ、発電指令値を０にセットする。これに対して、発電中である場合は、燃焼モード維持解除フラグが「１」のときに、要求発電量を０にセットして、発電を停止させて燃費の悪化を抑制し、燃焼モード維持解除フラグが「０」のときに、発電指令値を発電量下限ガード値にセットして、現在の燃焼モードを維持できる範囲で発電する（ステップ１３０〜１３２）。
【００５３】
以上説明した本実施例２においても、発電機１６の発電中に現在の燃焼モードが維持されるように発電機１６の発電量（ひいては発電トルク）を上下限のガード値にて制限するようにしたので、走行中に発電トルクの変動によって燃焼モードが頻繁に切り換えられることを防止できて、燃焼モードの頻繁な切り換えによるドライブフィーリングの悪化を防止できる。
【００５４】
しかも、本実施例２では、単位発電量当たりの燃料消費率である電費ＣＦＣを算出して、現在の燃焼モードが維持される範囲内で、電費ＣＦＣが所定値以下となる運転条件を選択して発電機１６の発電を実行するようにしたので、現在の燃焼モードを維持しながら、電費ＣＦＣを少なくすることがきて、燃焼モードの維持と燃費低減とを両立させることができる。
【００５５】
尚、本発明の適用範囲は、筒内噴射エンジンに限定されず、例えば、理論空燃比付近の混合気を燃焼させるストイキ燃焼モードと、リーン混合気を燃焼させるリーン燃焼モードとを運転条件に応じて切り換えるリーンバーンエンジン等、燃焼モードを切り換え可能なエンジンに本発明を適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例１のシステム構成を説明するブロック図である。
【図２】燃焼モードの切り換えマップを説明する図である。
【図３】ＮＯｘの排出量とエンジン運転条件との関係を示す図である。
【図４】実施例１の発電制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その１）。
【図５】実施例１の発電制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その２）。
【図６】実施例１の発電制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その３）。
【図７】実施例１の燃焼モード維持解除フラグ切り換えルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】燃料消費率とエンジン運転条件との関係を示す図である。
【図９】実施例２の発電制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その１）。
【図１０】実施例２の発電制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである（その２）。
【符号の説明】
【００５７】
１…筒内噴射エンジン（内燃機関）、１１…制御装置（発電制御手段，排出ガス予測手段，燃料消費量予測手段）、１２…バッテリ、１３…キースイッチ、１６…発電機、１７…電流センサ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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