(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合気の空燃比を変更することの可能なエンジンと、このエンジンから出力されるトルクの伝達経路に配置されたモータ・ジェネレータとを有し、前記エンジンの空燃比を理論空燃比よりも大きく設定するリーンバーン運転中に、前記エンジンの空燃比を一時的に理論空燃比よりも小さくするリッチスパイクを実行可能な駆動装置の制御装置において、
前記リッチスパイクの実行に伴うエンジントルクの増大分を、前記モータ・ジェネレータの回生トルクにより吸収することが可能であるか否かを判断する可否判断手段と、
この可否判断手段により、前記リッチスパイクの実行に伴うエンジントルクの増大分を、前記モータ・ジェネレータの回生トルクにより吸収することが可能であると判断された場合は、前記モータ・ジェネレータの回生トルクを制御することにより、前記トルク伝達経路におけるトルク変動を抑制するモータ・ジェネレータ制御手段と、
前記可否判断手段により、前記リッチスパイクの実行に伴うエンジントルクの増大分を、前記モータ・ジェネレータの回生トルクにより吸収することが不可能であると判断された場合は、前記リッチスパイクの実行に伴うエンジントルクの増大分を吸収するように、前記エンジンの出力トルクを補正する出力トルク補正手段と
を備えていることを特徴とする駆動装置の制御装置。
【請求項２】
前記エンジンまたは前記モータジェネレータの少なくとも一方から出力されるトルクが、前記トルク伝達経路を経由して車輪に伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、混合気の空燃比を変更可能なエンジンと、このエンジンから出力されたトルクの伝達経路に配置され、かつ、機械エネルギを電気エネルギに変換する回生機能、または電気エネルギを機械エネルギに変換する力行機能の少なくとも一方の機能を有する回転機とが設けられている駆動装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、エンジンを駆動させる燃料の節約と、エンジンの回転による騒音の低減と、燃料の燃焼により発生する排気ガスの低減とを目的として、エンジンおよびモータ・ジェネレータとを搭載したハイブリッド車が提案されている。このハイブリッド車においては、車両の走行状態に基づいてエンジンまたはモータ・ジェネレータを制御して、車両を走行させるように構成されている。
【０００３】
具体的には、エンジンを、その燃焼効率の良い回転領域で運転させる一方、エンジンの燃焼効率の低下する運転領域においては、エンジンを停止して、モータ・ジェネレータを電動機として機能させることにより車両を走行させることが可能である。また、車両の減速時にはモータ・ジェネレータを発電機として機能させるとともに、モータ・ジェネレータにより回収された電気エネルギをバッテリに充電することも可能である。このように、エンジンおよびモータ・ジェネレータを備えた制御装置の一例が、特開平９−２０９７９０号公報に記載されている。
【０００４】
ところで、省エネ化や環境保全のためにエンジンの燃費を向上させることが強く望まれていることは周知のとおりである。例えば、ガソリンエンジンでは、空燃比を大きくしたリーンバーン運転の可能なエンジンが開発され、また実用化されている。このリーンバーン運転は、理論空燃比より大きい空燃比の混合気をシリンダの内部に吸入して燃焼を生じさせる運転状態である。このため、エンジントルクが低下し、また燃焼が不安定になってトルク変動が比較的大きくなるなどの特性がある。したがって、通常は、車速が所定車速以上でかつスロットル開度が比較的低開度の状態で実行することとしている。
【０００５】
さらに、エンジンのシリンダから排出される排気中の空気濃度が高くなることにより、排気ガス中のＮＯx の濃度が高くなる傾向にある。このため、従来では、エンジンの排気系統中にＮＯx 吸収剤を配置し、エンジンのリーンバーン運転により生じるＮＯx を、ＮＯx 吸収剤により吸収している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エンジンのリーンバーン運転が継続されて、リーン混合気が燃焼されつづけると、ＮＯx 吸収剤によるＮＯx 吸収能力が飽和してしまい、ＮＯx 吸収剤によりＮＯx を吸収できなくなってしまう。そこで、エンジンのシリンダ内に供給される混合気を一時的にリッチ化するリッチスパイクを、所定時間おきに実行している。すると、排気ガス中の酸素濃度が低下するため、吸収剤により吸収されているＮＯx が放出されて、吸収剤のＮＯx 吸収機能が回復する。
【０００７】
しかしながら、上記公報に記載れているような駆動装置の制御装置において、エンジンのリーンバーン運転中にリッチスパイクを実行した場合は、エンジントルクに変動が生じ、ショックとして体感される可能性があった。
【０００８】
この発明は、上記事情を背景としてなされたもので、エンジンのトルクが伝達されるトルク伝達経路にモータ・ジェネレータが設けられている駆動装置において、エンジンのリーンバーン運転中にリッチスパイクを実行する場合でも、トルク伝達経路から出力されるトルクの変動を抑制することの可能な駆動装置の制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、混合気の空燃比を変更することの可能なエンジンと、このエンジンから出力されるトルクの伝達経路に配置されたモータ・ジェネレータとを有し、前記エンジンの空燃比を理論空燃比よりも大きく設定するリーンバーン運転中に、前記エンジンの空燃比を一時的に理論空燃比よりも小さくするリッチスパイクを実行可能な駆動装置の制御装置において、前記リッチスパイクの実行に伴うエンジントルクの増大分を、前記モータ・ジェネレータの回生トルクにより吸収することが可能であるか否かを判断する可否判断手段と、この可否判断手段により、前記リッチスパイクの実行に伴うエンジントルクの増大分を、前記モータ・ジェネレータの回生トルクにより吸収することが可能であると判断された場合は、前記モータ・ジェネレータの回生トルクを制御することにより、前記トルク伝達経路におけるトルク変動を抑制するモータ・ジェネレータ制御手段と、前記可否判断手段により、前記リッチスパイクの実行に伴うエンジントルクの増大分を、前記モータ・ジェネレータの回生トルクにより吸収することが不可能であると判断された場合は、前記リッチスパイクの実行に伴うエンジントルクの増大分を吸収するように、前記エンジンの出力トルクを補正する出力トルク補正手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、空燃比の変更を判定する方法には、空燃比の変更を、スイッチまたはセンサなどにより直接的に検出する方法と、空燃比の変更を、電子制御装置による演算処理に基づいて間接的に検出する方法とが含まれる。また、エンジントルクの増大分を、モータ・ジェネレータの回生トルクにより吸収することが可能であるか否かを判断する基準には、モータ・ジェネレーターの回生機能により得られた電気エネルギを充電するバッテリの充電量と、モータ・ジェネレータの構成部品である固定子のコイルの温度と、モータ・ジェネレータのフェール状態とが含まれる。
【００１１】
請求項１の発明によれば、エンジンのリーンバーン運転中に、リッチスパイク制御が実行されてエンジントルクが変動した場合でも、トルク伝達経路から出力されるトルクの変動が、モータ・ジェネレータにより抑制されてショックが軽減される。また、トルク伝達経路から出力されるトルクの変動を、モータ・ジェネレータにより吸収することができない場合には、エンジンの出力トルク自体を補正することにより、トルク伝達経路から出力されるトルクの変動が抑制される。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記エンジンまたは前記モータジェネレータの少なくとも一方から出力されるトルクが、前記トルク伝達経路を経由して車輪に伝達されるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じる他に、エンジンまたはモータジェネレータの少なくとも一方から出力されるトルクが、トルク伝達経路を経由して車輪に伝達される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を図を参照してより具体的に説明する。図２は、この発明を適用したハイブリッド車のシステム構成を示すブロック図である。第１の駆動力源であるエンジン１としては、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジン等の内燃機関が用いられる。
【００１６】
エンジン１から出力されるトルクの伝達経路には、トルクコンバータ２およびモータ・ジェネレータ３ならびに歯車変速機構４が直列に配置されている。第２の駆動力源であるモータ・ジェネレータ３は、例えば交流同期型のものが適用される。モータ・ジェネレータ３は、永久磁石（図示せず）を有する回転子（図示せず）と、コイル（図示せず）が巻き付けられた固定子（図示せず）とを備えている。そして、コイルの３相巻き線に３相交流電流を流すと回転磁界が発生し、この回転磁界を回転子の回転位置および回転速度に合わせて制御することによりトルクが発生する。発生するトルクは電流の大きさにほぼ比例し、回転数は交流電流の周波数により制御される。
【００１７】
このモータ・ジェネレータ３は、機械エネルギと電気エネルギとの間で相互に変換をおこなう機能、つまり、電動機としての機能（力行機能）と、発電機としての機能（回生機能）とを兼備している。なお、この実施例においては、エンジン１とトルクコンバータ２との間にモータ・ジェネレータ３が配置され、モータ・ジェネレータ３と歯車変速機構４との間にトルクコンバータ２が配置されている。
【００１８】
図３は、トルクコンバータ２および歯車変速機構４の構成を示すスケルトン図である。このトルクコンバータ２および歯車変速機構４を有する自動変速機の内部には、作動流体としてのオートマチック・トランスミッション・フルード（図示せず）が封入されている。このオートマチック・トランスミッション・フルードは、エンジン１によって駆動されるオイルポンプ（図示せず）により吸入および吐出されるもので、オートマチック・トランスミッション・フルードは、歯車変速機構４の摩擦係合装置を作動させる作動油としての機能と、トルクコンバータ２の作動流体としてトルクを伝達する機能と、自動変速機の内部に設けられている部品の潤滑および冷却をおこなう機能とを備えている。
【００１９】
トルクコンバータ２は、流体式トルク伝達装置の一種であり、トルク増幅機能を備えている。このトルクコンバータ２は、駆動側回転部材の回転を流体を介して従動側回転部材にトルクを伝達するものである。このトルクコンバータ２は、ポンプインペラ７に一体化させたフロントカバー８と、タービンランナ９を一体に取付けたハブ１０と、ロックアップクラッチ１１とを有している。ロックアップクラッチ１１は係合・解放可能に構成されており、ロックアップクラッチ１１が解放されている場合は、ポンプインペラ７とタービンランナ９との間で、流体によりトルクの伝達がおこなわれる。また、ロックアップクラッチ１１が係合された場合は、フロントカバー８とハブ１０とが機械的に接続される。
【００２０】
フロントカバー８はクランクシャフト１２に連結されている。また、ポンプインペラ７およびタービンランナ９の内周側には、ステータ１３が設けられている。このステータ１３は、ポンプインペラ７からタービンランナ９に伝達されるトルクを増幅するためのものである。さらに、ハブ１０には入力軸１４が接続されている。したがって、エンジン１のクランクシャフト１２からトルクが出力されると、このトルクが作動流体またはロックアップクラッチ１１を介して入力軸１４に伝達される。
【００２１】
これとは逆に、入力軸１４のトルクを、作動流体またはロックアップクラッチ１１を介してエンジン１に伝達することも可能である。このように、入力軸１４のトルクをエンジン１に伝達する状態としては、車輪の回転をエンジン１に伝達してエンジンブレーキ力を作用させる場合が例示される。
【００２２】
前記歯車変速機構４は、副変速部１５および主変速部１６から構成されている。副変速部１５は、オーバドライブ用の遊星歯車機構１７を備えており、遊星歯車機構１７のキャリヤ１８に対して入力軸１４が連結されている。この遊星歯車機構１７を構成するキャリヤ１８とサンギヤ１９との間には、多板クラッチＣ0 と一方向クラッチＦ0 とが設けられている。この一方向クラッチＦ0 は、サンギヤ１９がキャリヤ１８に対して相対的に正回転、つまり、入力軸１４の回転方向に回転した場合に係合するようになっている。そして、副変速部１５の出力要素であるリングギヤ２０が、主変速部１６の入力要素である中間軸２１に接続されている。また、サンギヤ１９の回転を選択的に止める多板ブレーキＢ0 が設けられている。
【００２３】
したがって、副変速部１５は、多板クラッチＣ0 もしくは一方向クラッチＦ0 が係合した状態で遊星歯車機構１７の全体が一体となって回転する。このため、中間軸２１が入力軸１４と同速度で回転し、低速段となる。また、ブレーキＢ0 を係合させてサンギヤ１９の回転を止めた状態では、リングギヤ２０が入力軸１４に対して増速されて正回転し、高速段となる。
【００２４】
他方、主変速部１６は、三組の遊星歯車機構２２，２３，２４を備えており、三組の遊星歯車機構２２，２３，２４を構成する回転要素が、以下のように連結されている。すなわち、第１遊星歯車機構２２のサンギヤ２５と、第２遊星歯車機構２３のサンギヤ２６とが互いに一体的に連結されている。また、第１遊星歯車機構２２のリングギヤ２７と、第２遊星歯車機構２３のキャリヤ２９と、第３遊星歯車機構２４のキャリヤ３１とが連結されている。さらに、キャリヤ３１に出力軸３２が連結されている。そして、出力軸３２がトルク伝達装置（図示せず）を介して車輪３２Ａに接続されている。さらにまた、第２遊星歯車機構２３のリングギヤ３３が、第３遊星歯車機構２４のサンギヤ３４に連結されている。
【００２５】
この主変速部１６の歯車列においては、後進側の１つの変速段と、前進側の４つの変速段とを設定することができる。このような変速段を設定するための摩擦係合装置、つまりクラッチおよびブレーキが、以下のように設けられている。先ずクラッチについて述べると、リングギヤ３３およびサンギヤ３４と、中間軸２１との間に第１クラッチＣ1 が設けられている。また、互いに連結されたサンギヤ２５およびサンギヤ２６と、中間軸２１との間に第２クラッチＣ2 が設けられている。
【００２６】
つぎにブレーキについて述べると、第１ブレーキＢ1 はバンドブレーキであって、第１遊星歯車機構２２のサンギヤ２５、および第２遊星歯車機構２３のサンギヤ２６の回転を止めるように配置されている。またこれらのサンギヤ２５，２６とケーシング３５との間には、第１一方向クラッチＦ1 と、多板ブレーキである第２ブレーキＢ2 とが直列に配列されている。第１一方向クラッチＦ1 はサンギヤ２５，２６が逆回転、つまり入力軸１４の回転方向とは反対方向に回転しようとする際に係合するようになっている。
【００２７】
第１遊星歯車機構２２のキャリヤ３７とケーシング３５との間に、多板ブレーキである第３ブレーキＢ3 が設けられている。そして第３遊星歯車機構２４はリングギヤ３８を備えており、リングギヤ３８の回転を止めるブレーキとして、多板ブレーキである第４ブレーキＢ4 と、第２一方向クラッチＦ2 とが設けられている。第４ブレーキＢ4 および第２一方向クラッチＦ2 は、ケーシング３５とリングギヤ３８との間に相互に並列に配置されている。なお、この第２一方向クラッチＦ2 はリングギヤ３８が逆回転しようとする際に係合するように構成されている。さらに、歯車変速機構４の入力回転数を検出する入力回転数センサ（タービン回転数センサ）４Ａと、歯車変速機構４の出力軸３２の回転数を検出する出力回転数センサ（車速センサ）４Ｂとが設けられている。
【００２８】
上記のように構成された歯車変速機構４においては、各クラッチやブレーキなどの摩擦係合装置を、図４の動作図表に示すように係合・解放することにより、前進５段・後進１段の変速段を設定することができる。なお、図４において○印は摩擦係合装置が係合することを示し、◎印は、エンジンブレーキ時に摩擦係合装置が係合することを示し、△印は摩擦係合装置が係合・解放のいずれでもよいこと、言い換えれば、摩擦係合装置が係合されてもトルクの伝達には無関係であることを示し、空欄は摩擦係合装置が解放されることを示している。
【００２９】
また、この実施例では、シフトレバー４Ｃのマニュアル操作により、図５に示すようなシフトレバーポジションを設定することが可能である。すなわち、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポジション、４ポジション、３ポジション、２ポジション、Ｌ（ロー）ポジションの各ポジションを設定可能になっている。
【００３０】
また、図２に示された油圧制御装置３９により、歯車変速機構４における変速段の設定または切り換え制御、ロックアップクラッチ１１の係合・解放やスリップ制御、油圧回路のライン圧の制御、摩擦係合装置の係合圧の制御などがおこなわれる。この油圧制御装置３９は電気的に制御されるもので、歯車変速機構４の変速を実行するための第１ないし第３のシフトソレノイドバルブＳ1 ，〜Ｓ3 と、エンジンブレーキ状態を制御するための第４ソレノイドバルブＳ4 とを備えている。
【００３１】
さらに、油圧制御装置３９は、油圧回路のライン圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLTと、歯車変速機構４の変速過渡時におけるアキュームレータ背圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLNと、ロックアップクラッチ１１や所定の摩擦係合装置に作用する油圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLUとを備えている。このように、歯車変速機構４および油圧制御装置３９により、いわゆる有段式の自動変速機が構成されている。
【００３２】
図６は、モータ・ジェネレータ３の制御系統を示すブロック図である。モータ・ジェネレータ３の回転子はクランクシャフト１２に接続されている。また、モータ・ジェネレータ３は、インバータ４０を介してバッテリ４１に接続されている。インバータ４０は、直流電流と交流電流との変換を行う電力変換装置である。そして、エンジン１から入力されるトルク、または車輪３２Ａから歯車変速機構４およびトルクコンバータ２を介して入力されるトルクにより発電をおこない、その電気エネルギをインバータ４０を介してバッテリ４１に充電することが可能である。また、バッテリ４１から供給される電流によりモータ・ジェネレータ３を電動機として機能させ、モータ・ジェネレータ３から出力されたトルクを、エンジン１または歯車変速機構４に伝達することも可能である。
【００３３】
さらにまた、インバータ４０およびバッテリ４１にはコントローラ４２が接続されている。なお、バッテリ４１には補機４１Ａが接続されており、バッテリ４１から供給される電流により補機４１Ａが作動するように構成されている。補機４１Ａとしては、エアコンプレッサ、照明装置、デフォッガ等が例示される。このコントローラ４２は、バッテリ４１からモータ・ジェネレータ３に供給される電流値と、モータ・ジェネレータ３により発電される電流値とを検出する機能を備えている。また、コントローラ４２は、モータ・ジェネレータ３の回転数を制御する機能と、バッテリ４１の充電量（ＳＯＣ：state of charge）を検出および制御する機能とを備えている。
【００３４】
図７は、図２および図６に示されたシステムの制御回路を示すブロック図である。電子制御装置（ＥＣＵ）５８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）ならびに入力・出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。
【００３５】
そして、アクセルペダル１Ａの踏み込み量（アクセル開度）がアクセル開度センサ６８により検出され、その検出信号が電子制御装置５８に入力されている。また、エンジン１の吸気ダクトには、アクチュエータ７５により駆動される電子スロットルバルブ１Ｂが設けられており、この電子スロットルバルブ１Ｂの開度は、電子制御装置５８の制御信号に基づいて電気的に制御される。
【００３６】
また、電子制御装置５８には、エンジン１の吸入空気量を検出するエアフロメータ７１の信号、エンジン１の吸入空気温度を検出する吸入空気温度センサ７６の信号、エンジン回転数センサ５９の信号、エンジン水温センサ６０の信号、イグニッションスイッチ６１の信号、バッテリ４１の充電量を表す信号、モータ・ジェネレータ３のコイルの温度を検出する温度センサ４２Ａの信号、およびモータ・ジェネレータ３の電流値、あるいはモータ・ジェネレータ３のフェール状態を検出するコントローラ４２の信号、エアコンスイッチ６２の信号、車速センサ４Ｂの信号、オートマチック・トランスミッション・フルードの温度を検出する油温センサ６３の信号、シフトレバー４Ｃの操作位置を検出するシフトポジションセンサ６４の信号、エンジン１の排気系統に設けられた排気浄化触媒の温度を検出する排気温センサ６７の信号等が入力されている。この排気浄化触媒には、後述するＮＯx 吸収剤および三元触媒が含まれる。
【００３７】
また、電子制御装置５８には、運転者の停車意図を検出するパーキングブレーキスイッチ６５の信号、運転者の減速意図または制動意図を検出するフットブレーキスイッチ６６の信号、エンジン１の電子スロットルバルブ１Ｂの開度を示すスロットル開度センサ６９の信号、タービン回転数センサ４Ａの信号、モータ・ジェネレータ３の回転数センサ（レゾルバ）７０の信号等が入力されている。そして、電子制御装置５８においては、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、予めＲＯＭに記憶されているプログラムにしたがって入力信号を処理し、種々のエンジン制御を実行する。例えば、燃料噴射量制御のために燃料噴射弁７３を制御し、点火時期制御のためにイグナイタ７２を制御し、アイドルスピード制御のためにバイパス弁（図示せず）を制御し、トラクション制御を含む全てのスロットル制御を、アクチュエータ７５により制御する。
【００３８】
さらに、電子制御装置５８からは、コントローラ４２を介してモータ・ジェネレータ３を制御する信号、油圧制御装置３９を制御する信号、エンジン１の作動状態を示すインジケータ７４への表示信号などが出力されている。
【００３９】
このようにして、電子制御装置５８に入力される各種の信号に基づいて、エンジン１の動作およびモータ・ジェネレータ３の動作ならびに歯車変速機構４の動作が制御される。より具体的には、エンジン１の始動・停止、エンジン回転数、エンジントルクの制御は、シフトポジションセンサ６４の信号、イグニッションスイッチ６１の信号、アクセル開度センサ６８の信号、バッテリ４１の充電状態を示す信号、自動変速機の変速比、油温センサ６３の信号などに基づいておこなわれる。
【００４０】
ところで、上記エンジン１は、混合気の空燃比を変更することが可能に構成されている。具体的には、空燃比を理論空燃比（ストイキ）より大きくしたリーンバーン運転が可能であり、かつリーンバーン運転中にＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出させるために、空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイクを実行するよう構成されている。そこでこのエンジン１について説明すると、図８は吸排気系統を模式的に示しており、ピストン１３０の頂部側に形成された燃焼室１３１には、点火プラグ１３２が配置されている。またこの燃焼室１３１には、吸気弁１３３を有する吸気ポート１３４と、排気弁１３５を有する排気ポート１３６とが連通されている。
【００４１】
その吸気ポート１３４は、対応するマニホールド１３７を介してサージタンク１３８に連結され、その各マニホールド１３７には、吸気ポート１３４内に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁７３が取り付けられている。またサージタンク１３８は、吸気ダクト１４０およびエアフローメータ７１を介してエアクリーナ１４１に連結され、吸気ダクト１４０内に電子スロットルバルブ１Ｂが配置されている。
【００４２】
一方、排気ポート１３６には、排気マニホールド１４２および排気管１４３を介してケーシング１４５が接続されている。このケーシング１４５にはＮＯx 吸収剤１４４が内蔵されている。さらにケーシング１４５は、排気管１４６を介して触媒コンバータ１４７に連結されている。なお、この触媒コンバータ１４７は、三元触媒１４８を内蔵している。
【００４３】
エンジン１を制御する電子制御装置５８は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス１４９によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１５０、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１５１、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）１５２、入力ポート１５３および出力ポート１５４を備えている。エアフローメータ７１は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧がＡＤ変換器１５５を介して入力ポート１５３に入力されるようになっている。また入力ポート１５３にはエンジン回転数を表す出力パルスを発生するエンジン回転数センサ５９が接続されている。一方、出力ポート１５４は対応する駆動回路１５６，１５７を介してそれぞれ点火プラグ１３２および燃料噴射弁７３に接続されている。
【００４４】
上記のようにエンジン１は、燃料噴射弁７３から燃料が供給されるよう構成されており、その燃料噴射時間ＴＡＵは、
ＴＡＵ＝ＴＰ×Ｋt
の式に基づいて算出される。ここでＴＰは基本燃料噴射時間を表し、またＫt は補正係数を表している。基本燃料噴射時間ＴＰはエンジン１のシリンダに供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴射時間である。
【００４５】
この基本燃料噴射時間ＴＰは予め実験により求められ、１回転あたりの吸入空気量Ｑ／Ｎ（Ｑは吸入空気量、Ｎはエンジン回転数）で表されるエンジン負荷およびエンジン回転数Ｎの関数として図９に示すようなマップの形で予めＲＯＭ１５２内に記憶されている。補正係数Ｋt はエンジン１内に供給される混合気の空燃比を制御するための係数であって、Ｋt ＝１．０であれば、シリンダ内に供給される混合気は理論空燃比となる。これに対してＫt ＜１．０となれば、シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比より大きくなり、エンジン１はリーンバーン運転されることになる。さらにＫt ＞１．０になれば、シリンダ内に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも小さくなり、いわゆるリッチ状態となる。
【００４６】
図８に示すエンジン１においては、通常、例えばＫt ＝０．７もしくは０．６程度に維持されており、したがってリーンバーン運転が行われる。図１０は、燃焼室１３１から排出される排気ガス中の代表的な成分の濃度を概略的に示している。この図１０から知られるように、燃焼室１３１から排出される未燃焼のＨＣ、ＣＯの濃度は、燃焼室１３１に供給される混合気の空燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室１３１から排出される排気ガス中の酸素Ｏ2 の濃度は燃焼室１３１内に供給される混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
【００４７】
一方、前記ＮＯx 吸収剤１４４は、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮa 、リチウムＬi 、セシウムＣs のようなアルカリ金属、バリウムＢa 、カルシウムＣa のようなアルカリ土類、ランタンＬa 、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐt のような貴金属とが担持されている。
【００４８】
吸気ダクト１４０およびＮＯx 吸収剤１４４の上流の排気管路内に供給された空気と燃料との比を「ＮＯx 吸収剤１４４への流入排気ガスの空燃比」とすると、このＮＯx 吸収剤１４４は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯx 吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると、吸収したＮＯx を放出するＮＯx の吸収放出作用を行う。
【００４９】
なお、ＮＯx 吸収剤１４４の上流の排気管路内に燃料あるいは空気が供給されない場合には、流入排気ガスの空燃比が燃焼室１３１内に供給される混合気の空燃比に一致し、したがってこの場合には、ＮＯx 吸収剤１４４は燃焼室１３１内に供給される混合気の空燃比がリーンの時にＮＯx を吸収し、燃焼室１３１内に供給される混合気中の酸素濃度が低下すると、吸収したＮＯx を放出することになる。
【００５０】
前述したように、図８に示すエンジン１では、通常、シリンダ内に供給される混合気はリーン（例えばＫt ＝０．７）に維持されており、このとき発生するＮＯx は、ＮＯx 吸収剤１４４に吸収される。ところがリーン混合気が燃焼されつづけると、ＮＯx 吸収剤１４４によるＮＯx 吸収能力が飽和してしまい、しばらくしてＮＯx 吸収剤１４４によりＮＯx を吸収できなくなってしまう。そこでこの実施例では、リーン混合気が継続して燃焼されたときには図１１に示すようにシリンダ内に供給される混合気を一時的にリッチ（Ｋt ＝ＫＫ）に制御し、それによってＮＯx 吸収剤１４４に吸収されたＮＯx をＮＯx 吸収剤１４４から放出させる。すなわちリッチスパイクを実行する。
【００５１】
つぎに、電子制御装置５８による歯車変速機構４および油圧制御装置３９ならびにロックアップクラッチ１１の制御内容を具体的に説明する。電子制御装置５８には、歯車変速機構４の変速比を制御する変速線図（変速マップ）が記憶されている。この変速線図には、車両の走行状態、例えばアクセル開度と車速とをパラメータとして、所定の変速段から他の変速段に変速（アップシフトまたはダウンシフト）するための変速点が設定されている。
【００５２】
そして、この変速線図に基づいて変速判断がおこなわれ、この変速判断が成立した場合は、電子制御装置５８から制御信号が出力され、この制御信号が油圧制御装置３９に入力される。その結果、所定のソレノイドバルブが動作し、所定の摩擦係合装置の係合・解放がおこなわれて変速が実行される。そして、変速を実行する摩擦係合装置の係合・解放のタイミング、および摩擦係合装置に作用する油圧が、エンジントルクに基づいて制御される。
【００５３】
さらに、ロックアップクラッチ１１の動作は、通常は、アクセル開度、車速、変速比（変速段）等の条件に基づいて制御される。このため、電子制御装置５８には、アクセル開度および車速をパラメータとして、ロックアップクラッチ１１を係合またはスリップあるいは解放する領域を設定したロックアップクラッチ制御マップが記憶されている。
【００５４】
上記ハイブリッド車の制御内容を簡単に説明する。イグニッションスイッチ６１がスタート位置に操作されると、モータ・ジェネレータ３のトルクがエンジン１に伝達され、かつ、燃料噴射弁７３による燃料噴射制御がおこなわれ、エンジン１が始動する。そして、エンジン水温が所定値になり、かつ、バッテリ４１の充電が不要な場合は、所定時間後にエンジン１が自動的に停止される。
【００５５】
そして、アクセルペダル１Ａが踏み込まれると、モータ・ジェネレータ３のトルクがトルクコンバータ２を介して歯車変速機構４に伝達されるとともに、このトルクが車輪３２Ａに伝達されて車両が発進する。車両の発進時および低速走行時のように、エンジン効率が低下する領域においては、燃料噴射弁７３による燃料噴射をおこなわず、モータ・ジェネレータ３の出力のみにより車両が走行する。また通常走行時には、自動的にエンジン１が始動され、エンジン出力により車両が走行する。高負荷走行時には、エンジン１の出力およびモータ・ジェネレータ３の出力により車両が走行する。
【００５６】
車両の走行に必要なパワーは、アクセル開度および車速に基づいて演算される。そして、予め電子制御装置５８に記憶されている最適燃費線に基づいてエンジン回転数が演算される。さらに、電子スロットルバルブ１Ｂの開度制御をおこなうとともに、歯車変速機構４の変速比に基づいてモータ・ジェネレータ３の回転数を求め、エンジン回転数を制御する。これと同時に、必要な駆動力に対して、モータ・ジェネレータ３が分担するトルクが演算される。
【００５７】
車両の減速時または制動時には、車輪３２Ａから入力されたトルクが歯車変速機構４をおよびトルクコンバータ２を介してモータ・ジェネレータ３に伝達される。すると、このトルクによりモータ・ジェネレータ３が発電機として機能し、回収した電気エネルギをバッテリ４１に充電する。また、バッテリ４１は、充電量が所定の範囲になるように制御されており、充電量が少なくなった場合は、エンジン出力を増大させ、その一部をモータ・ジェネレータ３に伝達して発電させる。なお、車両の停車時には自動的にエンジン１が停止される。
【００５８】
ここで、この実施例の構成と、この発明との対応関係を説明する。すなわち、クランクシャフト１２と入力軸１４と出力軸３２とがこの発明のトルク伝達経路に相当する。
【００５９】
つぎに、この発明の制御例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。まず、電子制御装置５８により各種の入力信号が処理される（ステップ１）。そして、エンジン１がリーンバーン運転中であるか否かが判断される（ステップ２）。このステップ２の判断基準としては、エンジン１の基本燃料噴射時間ＴＰに対する補正係数Ｋt が用いられる。そして、Ｋt ≧１．０のときには、理論空燃比またはリッチ空燃比でエンジン１が運転されていることになり、ステップ２で否定判断される。ステップ２で否定判断された場合は、エンジントルクが変動する可能性が少ないため、リターンされる。
【００６０】
これに対して、Ｋt ＜１．０のときにはステップ２で肯定判断され、リッチスパイクをおこなう必要性があるか否かが判断される（ステップ３）。具体的には、現在のエンジン回転数ＮＥにΣＮＥを加算してΣＮＥが求められる。このΣＮＥはエンジン回転数ＮＥの累積値を示している。そして、累積回転数ΣＮＥと一定値ＳＮＥとが比較される。この一定値ＳＮＥはＮＯx 吸収剤１４４にそのＮＯx 吸収能力の例えば５０％のＮＯx 量が吸収されていると推定される累積回転数を示している。
【００６１】
上記の比較結果が、ΣＮＥ≦ＳＮＥの場合はＮＯx 吸収剤１４４の吸収能力に未だ余裕があるため、ステップ３で否定判断されてリターンされる。また、上記比較結果が、ΣＮＥ＞ＳＮＥのとき、すなわちＮＯx 吸収剤１４４にそのＮＯx 吸収能力の５０％のＮＯx 量が吸収されていると推定されたときは、リッチスパイクが必要であると判断され、リッチスパイクの開始タイミング（開始時期）、および開始から終了までの継続時間が演算される（ステップ４）。
【００６２】
ついで、ステップ４の演算結果に基づくリッチスパイク制御が実施され（ステップ５）、モータ・ジェネレータ３の機能を制御することが可能であるか否かが判断される（ステップ６）。たとえば、バッテリ４１の充電量が所定の範囲にある場合は、モータ・ジェネレータ３を、発電機または電動機のいずれとしても機能させていない状態から、モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させることにより、リッチスパイクに伴うエンジントルクの上昇を、トルク伝達経路において吸収もしくはなますことが可能である。
【００６３】
そこで、バッテリ４１の充電量が所定の範囲にある場合は、ステップ６で肯定判断され、ステップ７に進む。なお、ステップ６においては、他の判断基準、例えばモータ・ジェネレータ３の固定子のコイルの温度、またはモータ・ジェネレータ３のフェール状態などに基づいて、モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させることが可能か否かを判断することも可能である。
【００６４】
そして、ステップ７においては、モータ・ジェネレータ３によるトルク補正量が演算される（ステップ７）。具体的には、リッチスパイクにともなうエンジントルクの増大分に対応する回生トルクの発生タイミング（発生時期）と、回生トルクの継続時間、回生トルクの値とが演算される。具体的には、モータ・ジェネレータ３の回生トルクの発生タイミングが、リッチスパイクのタイミングに同期するように設定され、モータ・ジェネレータ３の回生トルクの継続時間が、リッチスパイクの継続時間に対応して設定され、モータ・ジェネレータ３の回生トルクが、リッチスパイクによるエンジントルクの増大分を吸収する値に設定される。ついで、モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させることにより、エンジントルクの一部をモータ・ジェネレータ３に入力し、回収された電気エネルギがバッテリ４１に充電される（ステップ８）。このステップ８の制御により、入力軸１４に伝達されるトルクの変動が抑制される。
【００６５】
その後、ステップ４で演算されたリッチスパイクの継続時間が終了したか否かが判断され（ステップ９）、ステップ９で否定判断された場合はステップ６にもどる。また、ステップ９で肯定判断された場合は、モータ・ジェネレータ３によるトルク補正制御を終了し（ステップ１０）、リターンされる。
【００６６】
一方、ステップ６で否定判断された場合は、モータ・ジェネレータ３の機能により、トルク伝達経路から出力されるトルクの変動を吸収することが困難である。そこで、イグナイタ７２により点火時期の遅角制御をおこない、エンジン１から出力されるトルク自体の変動を抑制するための制御量が演算される（ステップ１１）。そして、ステップ８に進み、ステップ１１で演算された制御量に基づいて、エンジン１から出力されるトルクの変動を抑制する制御がおこなわれる。なお、ステップ１１を経由してステップ１０に進んだ場合は、このステップ１０において点火時期遅角制御を終了し、リターンされる。
【００６７】
ここで、図１のフローチャートに示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明する。ステップ６，ないし１０がこの発明のモータ・ジェネレータ制御手段に相当する。また、ステップ６がこの発明の可否判断手段に相当し、ステップ１１が出力トルク補正手段に相当する。
【００６８】
図１２は、図１のステップ２，〜１０を実行した場合におけるシステムの状態変化を示すタイムチャートである。まず、リーンバーン運転中においては、モータ・ジェネレータ３のトルクが零に制御されている。つまり、モータ・ジェネレータ３が、電動機または発電機のいずれの機能をも発揮しない状態に制御されている。また、エンジントルクはほぼ一定に制御されている。
【００６９】
そして、時間ｔ１においてリッチスパイクの実施判断が成立すると、その後の時間ｔ２においてリッチスパイク信号がオフからオンに切り換わって空燃比が小さくなり、リーン状態からリッチ状態に変更される。すると、空燃比の変更にともなうエンジントルクの増大に対応して、モータ・ジェネレータ３が発電機として機能し、負のトルク、つまり回生トルクが発生する。そして、時間ｔ３から時間ｔ４までの間は、空燃比がリッチ状態に制御されてエンジントルクがほぼ一定に制御されている。これに対応して、モータ・ジェネレータ３の回生トルクもほぼ一定に維持されている。
【００７０】
そして、時間ｔ４以降は空燃比を小さくする制御がおこなわれ、エンジントルクが減少する。このエンジントルクの減少に対応して、モータ・ジェネレータ３の回生トルクを零に近づける方向に制御される。そして、時間ｔ５においてリッチスパイクが終了して空燃比がリーン状態に制御され、エンジントルクが時間ｔ１以前の状態と同様にしてほぼ一定に制御される。これと同期して、モータ・ジェネレータ３のトルクが零の状態に制御される。
【００７１】
以上のように、エンジン１のリーンバーン運転中に、リッチスパイク制御がおこなわれてエンジントルクが一時的に増大し、その後、リーン状態に復帰してエンジントルクが低下している。そして、この実施例においては、これらの空燃比の変更にともなうトルク伝達経路のトルクの変動が、モータ・ジェネレータ３の回生機能により吸収もしくは相殺される。特に、モータ・ジェネレータ３は、電流値の制御により、トルク制御量を大きく設定でき、かつ、応答性が良好であるという特性を備えている。このため、入力軸１４に伝達されるトルク、ひいては出力軸３２から出力されるトルクの変動が抑制され、ショックが軽減される。したがって、車両の乗り心地が向上する。
【００７２】
そして、この実施例においては、モータ・ジェネレータ３の機能を制御することが不可能な場合には、点火時期遅角制御によりエンジントルクの変動を抑制することができる。したがって、モータ・ジェネレータ３の機能の制御の可否に関わりなく出力軸３２から出力されるトルクの変動を抑制することが可能であり、トルク変動抑制機能を発揮することのできる環境を拡大することができる。
【００７３】
また、この実施例において、空燃比の変更にはリーンとストイキとリッチとの間における相互の変更が含まれる。そして、空燃比の変更にともないエンジントルクが減少する場合には、モータ・ジェネレータ３を電動機として機能させる。すると、モータ・ジェネレータ３から出力されるトルクがクランクシャフト１２に伝達されてエンジントルクの減少が補われ、トルク伝達経路から出力されるトルクの変動を抑制することができる。この実施例において、空燃比の変更にともないエンジン１から出力されるトルクを補正する他の方法としては、電子スロットルバルブ１Ｂの制御が例示される。
【００７４】
また、この実施例において、バッテリ４１の充電量が不足していた場合は、モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させてエンジントルクの減少を吸収することが不可能であり、この場合もモータ・ジェネレータ３を機能させることが不可能な場合に該当する。
【００７５】
さらに、モータ・ジェネレータ３が既に電動機または発電機として機能している状態において、空燃比の変更によりエンジントルクが増大または減少することが検出された場合は、モータ・ジェネレータ３の電動機としての機能または発電機としての機能を増大させることにより、このエンジントルクの増大または減少を吸収し、トルク伝達経路から出力されるトルクの変動を抑制することも可能である。
【００７６】
なお、この発明は、モータ・ジェネレータと歯車変速機構との間にトルクコンバータが設けられていない車両にも適用可能である。この発明は、車速およびアクセル開度に基づいて、自動的に変速比が制御される自動変速機が搭載された車両の他、運転者の手動操作により変速比が制御される手動変速機が搭載された車両にも適用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、エンジンのリーンバーン運転中に、リッチスパイクが一時的に実行されてエンジントルクが増大する場合でも、トルク伝達経路から出力されるトルクの変動が、モーター・ジェネレータにより抑制されてショックが軽減される。したがって車両の乗り心地が向上する。また、トルク伝達経路から出力されるトルクの変動を、モータ・ジェネレータにより制御することができない場合には、エンジンの出力トルク自体を補正することにより、トルク伝達経路から出力されるトルクの変動を抑制することができる。したがって、モータ・ジェネレータの機能に関わりなくトルク伝達経路から出力されるトルクの変動を抑制することができ、トルク変動抑制機能を発揮することのできる環境を拡大することができる。
【００７８】
請求項２の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られる他、エンジンまたは前記モータジェネレータの少なくとも一方から出力されるトルクが、トルク伝達経路を経由して車輪に伝達される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明にかかる駆動装置の制御装置の制御例を示すフローチャートである。
【図２】  この発明が適用されたハイブリッド車のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】  図２に示された歯車変速機構およびトルクコンバータの構成を示すスケルトン図である。
【図４】  図３に示された歯車変速機構で各変速段を設定するための摩擦係合装置の作動状態を示す図表である。
【図５】  図２に示された歯車変速機構を手動操作するシフトレバーのシフトポジションを示す説明図である。
【図６】  図２に示されたモータ・ジェネレータと、他のハード構成との関係を示すブロック図である。
【図７】  この発明が適用されたハイブリッド車の制御系統を示すブロック図である。
【図８】  この発明で対象とするエンジンの吸排気系統および空燃比の制御系統を模式的に示す図である。
【図９】  基本燃料噴射時間のマップを示す図である。
【図１０】  エンジンから排出される排気ガス中の未燃焼ＨＣ、ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
【図１１】  リッチスパイク時の空燃比を説明するための図である。
【図１２】  図１のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【符号の説明】
１…エンジン、  ３…モータ・ジェネレータ、  ４…歯車変速機構、  １２…クランクシャフト、  １４…入力軸、  ３２…出力軸、  ５８…電子制御装置。
【図１】
0003750370.tif 000002
【図２】
0003750370.tif 000003
【図３】
0003750370.tif 000004
【図４】
0003750370.tif 000005
【図５】
0003750370.tif 000006
【図６】
0003750370.tif 000007
【図７】
0003750370.tif 000008
【図８】
0003750370.tif 000009
【図９】
0003750370.tif 000010
【図１０】
0003750370.tif 000011
【図１１】
0003750370.tif 000012
【図１２】
0003750370.tif 000013