(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動源とするシリーズ運転モードと前記モータ及び内燃機関の両方を駆動源とするパラレル運転モードとを切り換え可能であるとともに、前記内燃機関の運転状態に基づいて該内燃機関の燃焼方式を自己着火燃焼及び火花点火燃焼のいずれか一方に切り換えるハイブリッド車の制御装置において、
前記パラレル運転モード時には、前記火花点火燃焼から前記自己着火燃焼への切り換えを規制する燃焼制御手段を備えたことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【請求項２】
前記燃焼制御手段は、前記パラレル運転モードから前記シリーズ運転モードへの切り換え時において、前記シリーズ運転モードに切り換わってから所定時間経過するまで、または前記内燃機関の回転速度の変化が所定値以下となる状態が所定時間経過するまでは、前記火花点火燃焼から前記自己着火燃焼への切り換えを規制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の制御装置。
【請求項３】
前記ハイブリッド車の加速要求時に、前記内燃機関の燃焼方式を前記火花点火燃焼にする加速制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項４】
前記加速制御手段は、前記加速要求があったときは、前記モータの駆動力を増加させるとともに、前記加速要求が所定時間経過するまでは前記燃焼方式を前記火花点火燃焼にすることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項５】
前記モータに電力を供給するバッテリの充電深度が所定値以下であるか否かを検出する充電深度検出手段を更に備え、
前記加速制御手段は、前記充電深度検出手段により前記充電深度が所定値以下であることが検出された場合には、前記燃焼方式を強制的に前記火花点火燃焼に規制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の制御装置。
【請求項６】
前記燃焼制御手段は、前記シリーズ運転モード時に、前記内燃機関の回転速度の変化が所定値以下である状態が所定時間経過する場合には、前記燃焼方式を前記自己着火燃焼にすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッド車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリーズ・パラレル式ハイブリッド車に関し、特に燃焼方式を火花点火燃焼と自己着火燃焼とで切り換え可能な内燃機関を備えたハイブリッド車の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車の駆動方式として、シリーズ運転モード及びパラレル運転モードが知られている。シリーズ運転モードはモータを駆動源とする一方、パラレル運転モードはモータ及び内燃機関の両方を駆動源とする。そして、このシリーズ運転モードとパラレル運転モードとを切り換えて実行可能なシリーズ・パラレル式ハイブリッド車も開発されている。
【０００３】
一方、ガソリンエンジンにおいて、ディーゼルエンジンのように筒内で混合気を高圧縮して自己着火させる自己着火燃焼が可能なＨＣＣＩ（予混合圧縮自己着火）エンジンが知られている。このＨＣＣＩエンジンでは、燃料がガソリンであることからノッキングし易いので、軽油を用いるディーゼルエンジンよりは圧縮比が低く設定されている。したがって、低負荷域では圧縮比が低く自己着火が困難となる虞があることから、自己着火燃焼だけでなく通常のガソリンエンジンのように点火プラグにより筒内の混合気に点火する火花点火燃焼も実行可能とし、低負荷域では火花点火燃焼に切り換える技術が開発されている（特許文献１）。
【特許文献１】特許第３７１６８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなＨＣＣＩエンジンでは、火花点火燃焼から自己着火燃焼への切り換え時において、過渡運転状態である場合には自己着火燃焼が不安定となる虞がある。特に、上記のようなシリーズ・パラレル式ハイブリッド車に駆動源としてこのＨＣＣＩエンジンが採用された場合、シリーズ運転モードとパラレル運転モードとの切換時には、回転速度が大きく変動して自己着火燃焼が不安定化する虞がある。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃焼方式を自己着火燃焼及び火花点火燃焼に切り換え可能な内燃機関を備えたシリーズ・パラレル式ハイブリッド車において、自己着火燃焼における失火を防止し、内燃機関の運転の安定化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、モータを駆動源とするシリーズ運転モードとモータ及び内燃機関の両方を駆動源とするパラレル運転モードとを切り換え可能であるとともに、内燃機関の運転状態に基づいて該内燃機関の燃焼方式を自己着火燃焼及び火花点火燃焼のいずれか一方に切り換えるハイブリッド車の制御装置において、パラレル運転モード時には、火花点火燃焼から自己着火燃焼への切り換えを規制する燃焼制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１において、燃焼制御手段は、パラレル運転モードからシリーズ運転モードへの切り換え時において、シリーズ運転モードに切り換わってから所定時間経過するまで、または内燃機関の回転速度の変化が所定値以下となる状態が所定時間経過するまでは、火花点火燃焼から自己着火燃焼への切り換えを規制することを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または２において、ハイブリッド車の加速要求時に、内燃機関の燃焼方式を火花点火燃焼にする加速制御手段を更に備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４の発明は、請求項３において、加速制御手段は、加速要求があったときは、モータの駆動力を増加させるとともに、加速要求が所定時間経過するまでは燃焼方式を火花点火燃焼にすることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項４において、モータに電力を供給するバッテリの充電深度が所定値以下であるか否かを検出する充電深度検出手段を更に備え、加速制御手段は、充電深度検出手段により充電深度が所定値以下であることが検出された場合には、燃焼方式を強制的に火花点火燃焼に規制することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかにおいて、燃焼制御手段は、シリーズ運転モード時に、内燃機関の回転速度の変化が所定以下である状態が所定時間経過する場合には、燃焼方式を自己着火燃焼にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１のハイブリッド車の制御装置によれば、シリーズ運転モード時と比較して内燃機関の回転速度及び負荷が変動し易いパラレル運転モード時においては、自己着火燃焼が規制されるので、過渡運転状態での自己着火燃焼における失火を未然に防ぐことができ、内燃機関の運転の安定化を図ることができる。
本発明の請求項２のハイブリッド車の制御装置によれば、パラレル運転モードからシリーズ運転モードへの切換時において一時的に内燃機関が過渡運転状態となっても、自己着火燃焼が規制されるので、パラレル運転モードからシリーズ運転モードへの切換時における失火を未然に防ぐことができる。
【００１１】
本発明の請求項３のハイブリッド車の制御装置によれば、加速時に火花点火燃焼とすることで、内燃機関の回転速度が変動しても安定した加速を図ることができる。
本発明の請求項４のハイブリッド車の制御装置によれば、加速要求があったときはモータの駆動力が増加するとともに、加速要求が所定時間経過するまでは燃焼方式を火花点火燃焼にするので、加速開始時における内燃機関の失火を未然に防止するとともに、モータの作動により加速性能を確保することができる。
【００１２】
本発明の請求項５のハイブリッド車の制御装置によれば、バッテリの充電深度が所定値以下の場合には、加速要求の開始直後から火花点火燃焼となるので、回転速度の増加が可能となる。したがって、充電深度の低下によりモータの作動が不十分であっても加速性能の低下を防止することができる。
本発明の請求項６のハイブリッド車の制御装置によれば、シリーズ運転モード時には、可能な限り自己着火燃焼となるので、内燃機関の高効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本実施形態のハイブリッド車の駆動系の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のハイブリッド車両は、走行用の駆動源として、エンジン１及びモータ／ジェネレータ（Ｍ/Ｇ、本発明のモータに該当する）２を備えたシリーズ・パラレル式ハイブリッド車として構成されている。エンジン１の出力軸にはクラッチ３を介してモータ／ジェネレータ２の回転軸が接続され、この回転軸にはクラッチ４を介してベルト式無段変速機（ＣＶＴ）５も接続されている。ＣＶＴ５は図示しないディファレンシャルギア、ドライブシャフトを介して車両の駆動輪に接続されている。
【００１４】
モータ／ジェネレータ２にはインバータ６を介して走行用バッテリ７が電気的に接続されている。更に、エンジン１の出力軸にはベルト８を介してモータ／ジェネレータ９が接続されており、このモータ／ジェネレータ９もインバータ６を介して走行用バッテリ７に電気的に接続されている。
本車両では、モータ／ジェネレータ２、９とともにクラッチ３の作動制御を行うことにより、駆動方式としてシリーズ運転モードとパラレル運転モードとのいずれかに切り換え可能となっている。シリーズ運転モードでは、クラッチ３を断作動させ、モータ／ジェネレータ２の駆動力により駆動輪を駆動させる。この場合、モータ／ジェネレータ９は、エンジン１の駆動力により発電する発電機として機能する。一方、パラレル運転モードでは、クラッチ３を接続して、モータ／ジェネレータ２の駆動力とエンジン１の駆動力との両方によって駆動輪を駆動させる。
【００１５】
車両の減速時には、シリーズ運転モード及びパラレル運転モードのいずれにおいても、モータ／ジェネレータ２が発電機として機能して、回生電力がインバータ６を介して走行用バッテリ７に充電される。
なお、モータ／ジェネレータ９はエンジン１のスタータモータとしての機能も兼ね備えている。
【００１６】
エンジン１は、ガソリンを燃料とする筒内噴射型内燃機関であって、燃焼方式として点火プラグによる火花点火燃焼の他に、自己着火燃焼可能な所謂ＨＣＣＩエンジンである。自己着火燃焼は、吸排気弁の開閉時期、ＥＧＲ量、点火時期等の制御により筒内で混合気を高圧縮させることで自己着火させるものであって、高効率化が図れるとともに排気性能を向上させることができる。
【００１７】
ＥＣＵ１０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）及びタイマカウンタ等を含んで構成され、スロットルセンサ１１等の各種センサ類や走行用バッテリ７の充電深度を検出する充電深度検出回路１２が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。タイマカウンタは、スロットル操作による加速要求開始からの経過時間、及びシリーズ運転開始からの経過時間を計測する機能を有する。一方、ＥＣＵ１０の出力側には、図示しない点火プラグ、燃料噴射弁、ＥＧＲ弁、可変バルブタイミング機構の駆動用アクチュエータ等の各種出力デバイスが接続されている。ＥＣＵ１０は、各種センサ類からの検出情報に基づいて、吸排気バルブの開閉時期、ＥＧＲ量、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等を例えばマップから読み出すことで演算して、各種出力デバイスを制御する。
【００１８】
図２は、燃焼モードの判別用マップである。
ＥＣＵ１０は、負荷として例えば燃料噴射量を入力するとともに、エンジン回転速度を入力し、図２に示すように、燃焼方式として、高負荷低回転時には自己着火燃焼モード、低負荷または高回転時には火花点火燃焼モードを選択する。そして、この選択した燃焼方式（モード）が実現するように、上記吸排気バルブの開閉時期、ＥＧＲ量、燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期等を調整する。
【００１９】
ＥＣＵ１０は、更に、インバータ６を介してモータ／ジェネレータ２、９を作動制御するとともにクラッチ３の作動制御を行うことにより、駆動方式をシリーズ運転モードとパラレル運転モードとのいずれかに切り換える。
本発明のハイブリッド車の制御装置は、燃焼モード、即ち自己着火燃焼モードと火花点火燃焼モードとの切り換え制御を、上記のように単に回転速度と負荷とに基づいて行うだけでなく、シリーズ及びパラレルといったこれらの駆動モードとも関連づけて制御するものである。
【００２０】
図３は、燃焼モードの切り換え判定要領を示すフローチャートである。
本ルーチンは、前述の図２に示す燃焼モード判別用マップを用いた判別により自己着火燃焼と判定された場合に繰り返し実行される。
ステップＳ１０では、充電深度回路１２から走行用バッテリ７の充電深度（ＳＯＣ）を入力し、これが所定値より低いか否かを判別する。ＳＯＣが所定値以上である場合は、ステップＳ２０に進む。所定値は、モータ／ジェネレータ２による駆動力が十分に確保できる下限値に設定すればよい。
【００２１】
ステップＳ２０では、駆動モードがシリーズ運転モードに設定されているか否かを判別し、シリーズ運転モードである場合は、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、パラレル運転モードへの切り換え条件が満足されたか否かを判別する。この切り換え条件としては、例えばシリーズ運転モードにおけるモータ駆動だけでは駆動力が不足するか否かを判定すればよい。パラレル運転モードへの切り換え条件が満足された場合は、ステップＳ４０に進む。
【００２２】
ステップＳ４０では、加速要求があるか否かを判別する。加速要求の判別方法としては、例えばスロットルセンサ１１から入力したアクセル開度から判別すればよい。加速要求がある場合は、ステップＳ５０に進む。
ステップＳ５０では、モータ／ジェネレータ２の出力を増加する。そして、ステップＳ６０に進む。
【００２３】
ステップＳ６０では、タイマカウンタによる計測に基づき、加速要求開始から所定時間経過しているか否かを判別する。所定時間経過していない場合は、ステップＳ７０に進む。
ステップＳ７０では、火花点火燃焼モードを選択し、これを実行すべく吸排気バルブの開閉時期等のパラメータを制御する。そして、本ルーチンをリターンする。
【００２４】
ステップＳ３０においてパラレル運転モードへの切り換え条件が満足されていないと判定された場合は、ステップＳ８０に進む。
ステップＳ８０では、タイマカウンタによる計測に基づき、シリーズ運転開始から所定時間経過しているか否かを判別する。所定時間経過している場合は、ステップＳ９０に進む。この所定時間は、自己着火燃焼が良好に可能となる程度にまでエンジン回転速度の変化が収まる時間に設定すればよい。
【００２５】
ステップＳ９０では、自己着火燃焼モードを選択し、これを実行すべく吸排気バルブの開閉時期等のパラメータを制御する。そして、本ルーチンをリターンする。
一方、ステップＳ１０において走行用バッテリ７の充電深度が所定値以下であると判定された場合、ステップＳ２０においてシリーズ運転モードでない、即ちパラレル運転モードであると判定された場合、またはステップＳ８０においてシリーズ運転開始から所定時間経過していないと判定された場合は、ステップＳ７０に進む。
【００２６】
ステップＳ４０において加速要求なしと判定された場合、またはステップＳ６０において加速要求開始から所定時間経過していると判定された場合は、ステップＳ９０に進む。
本実施形態では、以上のように制御することで、パラレル運転モード時には、強制的に火花点火燃焼モードが選択される。即ち、火花点火燃焼モードから自己着火燃焼モードへの切り換えは、シリーズ運転モード時に限られる。シリーズ運転モード時ではパラレル運転モードと比較して回転速度や負荷が一定しているので、このような場合でのみ自己着火燃焼を許容することで、過渡運転状態で自己着火燃焼を行うことによる失火を未然に防ぐことができ、エンジン１の運転の安定化を図ることができる。
【００２７】
また、シリーズ運転モード開始後所定時間経過するまでは、自己着火燃焼モードへの切り換えが禁止されるので、シリーズ運転開始直後のエンジンが過渡運転状態であるときを避けて自己着火燃焼モードに切り換えられ、自己着火燃焼運転が不安定となることを防止できる。
加速要求があった場合、即ち高出力の要求があった場合には回転速度の変化を伴うが、本実施形態では火花点火燃焼モードが選択されるので、不安定な自己着火燃焼運転を未然に防止することができる。
【００２８】
更に、この加速要求の初期時には、モータ／ジェネレータ２の出力増加が直ちに行われ、その後所定時間経過後に、即ち回転速度の変化が少なくなってきてから、自己着火燃焼が選択される。このようにして、加速開始時において自己着火燃焼による失火を未然に防ぐことができるとともに、モータ／ジェネレータ２の作動により加速性能を確保することができる。
【００２９】
また、加速時に走行用バッテリ７の充電深度が浅い場合には、強制的に火花点火燃焼モードに規制される。このようにバッテリ７の充電深度が浅い場合には、モータ／ジェネレータ２による加速が不十分となり、エンジン１の出力を増加させなければならず、このような状態で自己着火燃焼運転が行われると、燃焼の不安定化を招く虞がある。本実施形態では、火花点火燃焼モードにすることでエンジン１の回転速度の増加を可能とし、加速性能の低下を防止することができる。
【００３０】
シリーズ運転モード時では、回転速度の変化が大きくなるような状態を除き、自己着火燃焼モードが選択されるので、自己着火燃焼モードの適用機会が確保され、高効率化を図ることができる。
なお、本実施形態では、図３に示すフローチャートのステップＳ８０において、シリーズ運転モード開始から所定時間経過しているか否かを判別するが、本発明はこれに限定するものではなく、自己着火燃焼が可能となる程度にエンジン回転速度が安定している状態であるか否かを判別できるような条件にすればよい。具体的には、例えばエンジン回転速度を入力してその変動が所定範囲内に収まっている状態が所定時間継続したか否かを判別し、所定時間継続した場合に、エンジン回転速度が安定している状態であると判定すればよい。また、シリーズ運転モード開始から所定時間経過したか否かという判別と、上記のエンジン回転速度の変動が所定範囲内に収まっている状態が所定時間継続したか否かといった判別の両方を行い、これらをいずれも満たしている場合、またはいずれかが満たしている場合にはステップＳ９０に進み自己着火燃焼モードとしてもよい。
【００３１】
また、フローチャートのステップＳ６０において、加速要求開始から所定時間経過しているか否かを判別するが、本発明はこれに限定するものではなく、ステップＳ８０と同様に自己着火燃焼が可能となる程度にエンジン回転速度が安定している状態であるか否かを判別できるような条件にすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッド車の駆動系の概略構成図である。
【図２】燃焼モード判別用のマップである。
【図３】燃焼モードの切り換え判定要領を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１  エンジン
２、９  モータ／ジェネレータ
３  クラッチ
７  走行用バッテリ
１０  ＥＣＵ
１１  スロットルセンサ
１２  充電深度検出回路
【図１】
0005105064.tif 000002
【図２】
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【図３】
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