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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-07-07
(45)【発行日】2025-07-15
(54)【発明の名称】ハイブリッド車両の制御装置
(51)【国際特許分類】
   B60W 20/17 20160101AFI20250708BHJP
   B60K 6/445 20071001ALI20250708BHJP
   B60W 10/06 20060101ALI20250708BHJP
   B60W 10/08 20060101ALI20250708BHJP
   F02D 29/06 20060101ALI20250708BHJP
   F02D 17/00 20060101ALI20250708BHJP
   F02D 41/04 20060101ALI20250708BHJP
   F01N 3/023 20060101ALI20250708BHJP
   B60L 50/16 20190101ALI20250708BHJP
   B60L 15/20 20060101ALI20250708BHJP
【FI】
B60W20/17
B60K6/445 ZHV
B60W10/06 900
B60W10/08 900
F02D29/06 D
F02D17/00 B
F02D17/00 M
F02D41/04
F01N3/023 A
B60L50/16
B60L15/20 J
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2021070953
(22)【出願日】2021-04-20
(65)【公開番号】P2022165566
(43)【公開日】2022-11-01
【審査請求日】2024-01-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】杉本 仁己
【審査官】高瀬 智史
(56)【参考文献】
【文献】再公表特許第2014/087483(JP,A1)
【文献】特開2001-207886(JP,A)
【文献】特開2021-059291(JP,A)
【文献】国際公開第2019/238246(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60W 10/00 - 20/50
B60K 6/20 - 6/547
F02D 13/00 - 28/00
F02D 29/06
F02D 41/00 - 41/40
F01N 3/023
B60L 50/16
B60L 15/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関と、前記内燃機関のクランク軸にギアを介して接続された電動機と、を備えたハイブリッド車両に適用され、
前記内燃機関は、複数の気筒を備え、
前記複数の気筒のうちの一部の気筒における燃焼制御を停止する停止処理を実行し、
前記内燃機関の稼働時であって且つ前記停止処理が実行されていない場合における前記電動機のトルクの大きさの最小値よりも前記停止処理が実行されているときの前記電動機のトルクの大きさの最小値を大きくして且つ、
前記電動機のトルクが下限ガード値未満の場合、前記停止処理を禁止する禁止処理を実行し、
前記下限ガード値は、前記内燃機関の稼働時における前記電動機のトルクの最小値よりも大きい値であるハイブリッド車両の制御装置。
【請求項2】
前記停止処理が実行される場合、前記電動機のトルクを、前記内燃機関において圧縮上死点が出現する周期の整数倍の周期で周期的に変動させる変動処理を実行する請求項記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項3】
前記内燃機関は、排気系に後処理装置を備え、
前記停止処理を実行する場合、残りの気筒の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼処理を実行し、
前記停止処理と前記リッチ燃焼処理とで前記後処理装置の温度を上昇させることによって、前記後処理装置の再生処理を構成する請求項1または2記載の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】
本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば下記特許文献1には、内燃機関と走行用の電動機とがギアによって機械的に接続されたハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両の制御装置は、電動機のトルクの指令値の絶対値がゼロ付近の所定の領域に入らないように制御する。これは、電動機のトルクが小さい場合、ギア機構による異音を抑制することを狙ったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2013-189170号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発明者は、内燃機関の軸トルクがゼロではないときにおいて、排気の後処理装置の再生処理を実行することを検討した。詳しくは、再生処理として、一部の気筒のみ燃焼制御を停止し、残りの気筒の空燃比を理論空燃比よりもリッチとして、排気中に未燃燃料および酸素を供給することを検討した。その場合、内燃機関のトルク変動が大きくなることから、再生処理を実行していないときと比較して、電動機のトルクが小さい場合の上記異音が特に顕著となるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
1.内燃機関と、前記内燃機関のクランク軸にギアを介して接続された電動機と、を備えたハイブリッド車両に適用され、前記内燃機関は、複数の気筒を備え、前記複数の気筒のうちの一部の気筒における燃焼制御を停止する停止処理を実行し、前記内燃機関の稼働時であって且つ前記停止処理が実行されていない場合における前記電動機のトルクの大きさの最小値よりも前記停止処理が実行されているときの前記電動機のトルクの大きさの最小値を大きくしたハイブリッド車両の制御装置である。
【0006】
上記構成において停止処理が実行される場合、一部の気筒の圧縮上死点が出現する周期で内燃機関のトルクが大きく落ち込むトルク変動が生じる。そのため、電動機のトルクの大きさが小さい場合には、ギア部分に顕著な異音が生じやすい。そこで上記構成では、内燃機関の稼働時であって且つ停止処理が実行されている場合、実行されていないときと比較して、電動機のトルクの大きさの最小値を大きくした。そのため、最小値を大きくしない場合と比較してギア同士が強く噛み合わせられることから、停止処理が実行されているときであっても、異音が生じることを抑制できる。
【0007】
2.前記電動機に対するトルクの指令値の絶対値を下限ガード値以上に制限する制限処理を実行し、前記制限処理は、前記停止処理が実行される場合、前記停止処理が実行されない場合よりも前記下限ガード値を大きい値に設定する処理を含む上記1記載のハイブリッド車両の制御装置である。
【0008】
上記構成では、制限処理における下限ガード値を停止処理が実行されているときに実行されていないときよりも大きくする。これにより、内燃機関の稼働時であって且つ停止処理が実行されている場合、実行されていないときと比較して、電動機のトルクの大きさの最小値を大きくすることができる。
【0009】
3.前記電動機のトルクが下限ガード値未満の場合、前記停止処理を禁止する禁止処理を実行し、前記下限ガード値は、前記内燃機関の稼働時における前記電動機のトルクの最小値よりも大きい値である上記1記載のハイブリッド車両の制御装置である。
【0010】
上記構成では、電動機のトルクが下限ガード値未満の場合に停止処理を禁止し、下限ガード値を、内燃機関の稼働時における前記電動機のトルクの最小値よりも大きい値とした。これにより、内燃機関の稼働時であって且つ停止処理が実行されている場合、実行されていないときと比較して、電動機のトルクの大きさの最小値を大きくすることができる。
【0011】
4.前記停止処理が実行される場合、前記内燃機関のトルクを、前記内燃機関において圧縮上死点が出現する周期の整数倍の周期で周期的に変動させる変動処理を実行する上記1~3のいずれか1つに記載のハイブリッド車両の制御装置である。
【0012】
停止処理がなされていない場合であっても、内燃機関のトルクは、圧縮上死点が出現する周期で変動する。また、停止処理によって、内燃機関のトルクは、一部の気筒の圧縮上死点が出現する周期で変動する。そのため、内燃機関のトルクの変動は、圧縮上死点が出現する周期の整数倍となる傾向がある。そのため、上記構成では、電動機のトルクを、同整数倍の周期で変動するトルクとすることにより、停止処理に起因したトルク変動を好適に減衰させることができる。したがって、上記構成では、車両の振動を好適に抑制できる。
【0013】
5.前記内燃機関は、排気系に後処理装置を備え、前記停止処理を実行する場合、残りの気筒の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼処理を実行し、前記停止処理と前記リッチ燃焼処理とで前記後処理装置の温度を上昇させることによって、前記後処理装置の再生処理を構成する上記1~4のいずれか1つに記載のハイブリッド車両の制御装置である。
【0014】
上記構成では、残りの気筒の混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチのため、理論空燃比の場合と比較して、トルク変動がより大きくなる。しかも、再生処理は、比較的長い時間継続されることから、電動機のトルクの大きさが小さい場合には、長期にわたって異音が生じるおそれがある。そのため、上記電動機のトルクの大きさの最小値の設定が特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】第1の実施形態にかかるハイブリッド車両の構成を示す図。
図2】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理を例示するブロック図。
図3】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。
図4】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。
図5】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。
図6】同実施形態の作用を示すタイムチャート。
図7】第2の実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
<第1の実施形態>
以下、第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、内燃機関10は、4つの気筒#1~#4を備える。内燃機関10の吸気通路12には、スロットルバルブ14が設けられている。吸気通路12の下流部分である吸気ポート12aには、吸気ポート12aに燃料を噴射するポート噴射弁16が設けられている。吸気通路12に吸入された空気やポート噴射弁16から噴射された燃料は、吸気バルブ18の開弁に伴って、燃焼室20に流入する。燃焼室20には、筒内噴射弁22から燃料が噴射される。また、燃焼室20内の空気と燃料との混合気は、点火プラグ24の火花放電に伴って燃焼に供される。そのときに生成される燃焼エネルギは、クランク軸26の回転エネルギに変換される。
【0017】
燃焼室20において燃焼に供された混合気は、排気バルブ28の開弁に伴って、排気として排気通路30に排出される。排気通路30には、酸素吸蔵能力を有した三元触媒32と、ガソリンパティキュレートフィルタ(GPF34)とが設けられている。なお、GPF34は、PMを捕集するフィルタに三元触媒が担持されたものである。
【0018】
クランク軸26は、ダンパ27を介して、動力分割装置を構成する遊星歯車機構50のキャリアCに機械的に連結されている。遊星歯車機構50のサンギアSには、第1モータジェネレータ52の回転軸52aが機械的に連結されている。また、遊星歯車機構50のリングギアRには、第2モータジェネレータ54の回転軸54aと駆動輪60とが機械的に連結されている。第1モータジェネレータ52の端子には、第1インバータ56によって交流電圧が印加される。また、第2モータジェネレータ54の端子には、第2インバータ58によって交流電圧が印加される。
【0019】
制御装置70は、内燃機関10を制御対象とし、その制御量としてのトルクや排気成分比率等を制御するために、スロットルバルブ14、ポート噴射弁16、筒内噴射弁22、および点火プラグ24等の内燃機関10の操作部を操作する。また、制御装置70は、第1モータジェネレータ52を制御対象とし、その制御量であるトルクを制御すべく、第1インバータ56を操作する。また、制御装置70は、第2モータジェネレータ54を制御対象とし、その制御量であるトルクを制御すべく第2インバータ58を操作する。図1には、スロットルバルブ14、ポート噴射弁16、筒内噴射弁22、点火プラグ24、第1インバータ56および第2インバータ58のそれぞれの操作信号MS1~MS6を記載している。制御装置70は、内燃機関10の制御量を制御するために、エアフローメータ80によって検出される吸入空気量Ga、およびクランク角センサ82の出力信号Scrを参照する。また制御装置70は、水温センサ86によって検出される水温THW、および排気圧センサ88によって検出されるGPF34に流入する排気の圧力Pexを参照する。また、制御装置70は、第1モータジェネレータ52の制御量を制御するために、第1モータジェネレータ52の回転角を検知する第1回転角センサ90の出力信号Sm1を参照する。また、制御装置70は、第2モータジェネレータ54の制御量を制御するために、第2モータジェネレータ54の回転角を検知する第2回転角センサ92の出力信号Sm2を参照する。また、制御装置70は、リングギアRの回転角を検知する出力側回転角センサ94の出力信号Spと、アクセルセンサ96によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量であるアクセル操作量ACCPと、を参照する。
【0020】
制御装置70は、CPU72、ROM74、および周辺回路76を備えており、それらが通信線78によって通信可能とされている。ここで、周辺回路76は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路、電源回路、およびリセット回路等を含む。制御装置70は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72が実行することにより制御量を制御する。
【0021】
以下では、制御装置70が実行する処理のうち、ベースとなる処理、GPF34の再生処理、再生処理に伴う振動抑制処理、および出力配分処理の詳細の順に説明する。
(ベースとなる処理)
図2に、制御装置70が実行する処理の一部を示す。図2に示す処理は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72が実行することにより実現される。
【0022】
ベース噴射量設定処理M10は、充填効率ηに基づき、ベース噴射量Qbを算出する処理である。ベース噴射量Qbは、燃焼室20内の混合気の空燃比を目標空燃比とするための噴射量である。目標空燃比は、理論空燃比である。ちなみに、充填効率ηは、機関回転速度NEおよび吸入空気量Gaに基づきCPU72によって算出される。また、機関回転速度NEは、出力信号Scrに基づきCPU72によって算出される。
【0023】
噴射弁操作処理M12は、ベース噴射量Qbを入力とし、ポート噴射弁16および筒内噴射弁22を操作する処理である。
駆動トルク設定処理M20は、アクセル操作量ACCPと、リングギアRの回転速度である出力側回転速度Npとに基づき、駆動輪60に対する要求トルクである、要求駆動トルクTrq*を算出する処理である。ここで、出力側回転速度Npは、CPU72により、出力信号Spに基づき算出される。
【0024】
要求出力設定処理M22は、要求駆動トルクTrq*と、出力側回転速度Npと、第1モータジェネレータ52に対する要求発電量Pg*とに基づき、要求出力Pd*を算出する処理である。要求出力Pd*は、内燃機関10、第1モータジェネレータ52および第2モータジェネレータ54の出力の合計量に対する要求量である。
【0025】
出力配分処理M24は、要求出力Pd*を、機関要求出力Pe*、第1要求出力Pmg1*および第2要求出力Pmg2*に割り振る処理である。なお、機関要求出力Pe*は、内燃機関10に対する要求出力である。また、第1要求出力Pmg1*は、第1モータジェネレータ52に対する要求出力である。また、第2要求出力Pmg2*は、第2モータジェネレータ54に対する要求出力である。
【0026】
機関トルク設定処理M26は、機関要求出力Pe*に基づき、内燃機関10に対する要求トルクである、機関要求トルクTe*を算出する処理である。スロットル開口度指令値設定処理M28は、機関要求トルクTe*に基づき、スロットルバルブ14の開口度の指令値である、開口度指令値TA*を設定する処理である。スロットル操作処理M30は、スロットルバルブ14の開口度を開口度指令値TA*に制御すべく、スロットルバルブ14に操作信号MS1を出力する処理である。
【0027】
MG操作処理M32は、第1要求出力Pmg1*に基づき、第1モータジェネレータ52のトルクを制御すべく、第1インバータ56に操作信号MS5を出力する処理である。また、MG操作処理M32は、第2要求出力Pmg2*に基づき、第2モータジェネレータ54のトルクを制御すべく、第2インバータ58に操作信号MS6を出力する処理である。
【0028】
(GPF34の再生処理)
図3に、再生処理の手順を示す。図3に示す処理は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「S」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。
【0029】
図3に示す一連の処理において、CPU72は、まず、機関回転速度NE、充填効率ηおよび水温THWを取得する(S10)。次にCPU72は、機関回転速度NE、充填効率ηおよび水温THWに基づき、堆積量DPMの更新量ΔDPMを算出する(S12)。ここで、堆積量DPMは、GPF34に捕集されているPMの量である。詳しくは、CPU72は、機関回転速度NE、充填効率ηおよび水温THWに基づき排気通路30に排出される排気中のPMの量を算出する。また、CPU72は、機関回転速度NEおよび充填効率ηに基づきGPF34の温度を算出する。そしてCPU72は、排気中のPMの量やGPF34の温度に基づき更新量ΔDPMを算出する。なお、後述のS22の処理の実行時には、増量係数Kに基づき、GPF34の温度および更新量ΔDPMを算出すればよい。
【0030】
次にCPU72は、堆積量DPMを、更新量ΔDPMに応じて更新する(S14)。次に、CPU72は、フラグFが「1」であるか否かを判定する(S16)。フラグFは、「1」である場合に、GPF34のPMを燃焼除去するための昇温処理を実行している旨を示し、「0」である場合にそうではないことを示す。CPU72は、「0」であると判定する場合(S16:NO)、堆積量DPMが再生実行値DPMH以上であることと、後述のS22の処理が中断されている期間であることとの論理和が真であるか否かを判定する(S18)。再生実行値DPMHは、GPF34が捕集したPM量が多くなっており、PMを除去することが望まれる値に設定されている。
【0031】
CPU72は、論理和が真であると判定する場合(S18:YES)、昇温処理の実行条件である、下記条件(ア)および条件(イ)の論理積が真である旨の条件が成立するか否かを判定する(S20)。
【0032】
条件(ア):機関要求トルクTe*が所定値Teth以上である旨の条件。所定値Tethは、駆動輪60を加速させる側のトルクをクランク軸26によって駆動輪60に付与する値の下限値に基づき設定されている。これは、内燃機関10が負荷運転をしている旨の条件である。
【0033】
条件(イ):機関回転速度NEが所定速度NEth以上である旨の条件。
CPU72は、論理積が真であると判定する場合(S20:YES)、昇温処理を実行し、フラグFに「1」を代入する(S22)。本実施形態にかかる昇温処理として、CPU72は、気筒#1のポート噴射弁16および筒内噴射弁22からの燃料の噴射を停止し、気筒#2,#3,#4の燃焼室20内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとする。この処理は、第1に三元触媒32の温度を上昇させるための処理である。すなわち、排気通路30に酸素と未燃燃料とを排出することによって、三元触媒32において未燃燃料を酸化させて三元触媒32の温度を上昇させる。第2に、GPF34の温度を上昇させ、高温となったGPF34に酸素を供給してGPF34が捕集したPMを酸化除去するための処理である。すなわち、三元触媒32の温度が高温となると、高温の排気がGPF34に流入することによってGPF34の温度が上昇する。そして、高温となったGPF34に酸素が流入することによって、GPF34が捕集したPMが酸化除去される。
【0034】
詳しくは、CPU72は、気筒#1のポート噴射弁16および筒内噴射弁22に対する要求噴射量Qdに「0」を代入する。一方、CPU72は、気筒#2,#3,#4の要求噴射量Qdに、ベース噴射量Qbに増量係数Kを乗算した値を代入する。
【0035】
CPU72は、増量係数Kを、それら気筒#2,#3,#4から排気通路30に排出される排気中の未燃燃料が、気筒#1から排出される酸素と過不足なく反応する量以下となるように設定する。詳しくは、CPU72は、GPF34の再生処理の初期には、三元触媒32の温度を早期に上昇させるべく、気筒#2,#3,#4内の混合気の空燃比を、上記過不足なく反応する量に極力近い値とする。
【0036】
一方、CPU72は、フラグFが「1」であると判定する場合(S16:YES)、堆積量DPMが停止用下限ガード値DPML以下であるか否かを判定する(S24)。停止用下限ガード値DPMLは、GPF34に捕集されているPMの量が十分に小さくなり、再生処理を停止させてもよい値に設定されている。CPU72は、停止用下限ガード値DPMLよりも大きいと判定する場合(S24:NO)、S20の処理に移行する。
【0037】
一方、CPU72は、停止用下限ガード値DPML以下となる場合(S24:YES)と、S20の処理において否定判定する場合と、には、S22の処理を停止または中断し、フラグFに「0」を代入する(S26)。ここで、S24の処理において肯定判定される場合には、S22の処理が完了したとして停止され、S20の処理において否定判定された場合には、S22の処理が未だ完了していない段階で中断される。
【0038】
なお、CPU72は、S22,S26の処理を完了する場合や、S18の処理において否定判定する場合には、図3に示す一連の処理を一旦終了する。
(再生処理に伴う振動抑制処理)
図4に、MG操作処理M32の詳細な手順を示す。図4に示す処理は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。
【0039】
図4に示す一連の処理において、CPU72は、まず、機関回転速度NE、第1回転速度Nmg1、第2回転速度Nmg2、機関要求トルクTe*、第1要求出力Pmg1*、および第2要求出力Pmg2*を取得する(S30)。第1回転速度Nmg1は、第1モータジェネレータ52の回転軸52aの回転速度である。第1回転速度Nmg1は、CPU72により、出力信号Sm1に基づき算出される。第2回転速度Nmg2は、第2モータジェネレータ54の回転軸54aの回転速度である。第2回転速度Nmg2は、CPU72により、出力信号Sm2に基づき算出される。
【0040】
次にCPU72は、第1要求出力Pmg1*を第1回転速度Nmg1で除算した値を、第1要求トルクベース値Tmg1b*に代入する(S32)。また、CPU72は、第2要求出力Pmg2*を第2回転速度Nmg2で除算した値を、第2要求トルクベース値Tmg2b*に代入する(S34)。
【0041】
次に、CPU72は、フラグFが「1」であるか否かを判定する(S36)。CPU72は、フラグFが「1」であると判定する場合(S36:YES)、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第1回転速度Nmg1を入力とし、第1振幅A1および第1位相φ1を算出する(S38)。それらの変数は、第1要求トルクベース値Tmg1b*に重畳する第1重畳トルクΔTmg1*を定める。第1重畳トルクΔTmg1*は、第1振幅A1を有する正弦波のトルクである。なお、正弦波の位相が、第1位相φ1である。以下に、第1重畳トルクΔTmg1*を示す。
【0042】
ΔTmg1*=A1・sin(2・θe+φ1)
ここで、クランク角θeを用いた。クランク角θeは、CPU72により、出力信号Scrに基づき算出される。上記の式によれば、第1重畳トルクΔTmg1*は、180°CAの周期を有する。換言すれば、内燃機関10において圧縮上死点が出現する周期の「1」倍の周期を有する。
【0043】
CPU72は、第1要求トルクベース値Tmg1b*に第1重畳トルクΔTmg1*を加算した値を、第1要求トルクTmg1*に代入する(S40)。そして、CPU72は、第1モータジェネレータ52のトルクを第1要求トルクTmg1*に制御すべく、第1インバータ56に操作信号MS5を出力する(S42)。
【0044】
また、CPU72は、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第2回転速度Nmg2を入力として、第2振幅A2および第2位相φ2を算出する(S44)。それらの変数は、第2要求トルクベース値Tmg2b*に重畳する第2重畳トルクΔTmg2*を定める。第2重畳トルクΔTmg2*は、第2振幅A2を有する正弦波のトルクである。なお、正弦波の位相が、第2位相φ2である。以下に、第2重畳トルクΔTmg2*を示す。
【0045】
ΔTmg2*=A2・sin(2・θe+φ2)
上記の式によれば、第2重畳トルクΔTmg2*は、180°CAの周期を有する。換言すれば、内燃機関10において圧縮上死点が出現する周期と同一の周期を有する。
【0046】
CPU72は、第2要求トルクベース値Tmg2b*に第2重畳トルクΔTmg2*を加算した値を、第2要求トルクTmg2*に代入する(S46)。そして、CPU72は、第2モータジェネレータ54のトルクを第2要求トルクTmg2*に制御すべく、第2インバータ58に操作信号MS6を出力する(S48)。
【0047】
一方、CPU72は、フラグFが「0」であると判定する場合(S36:NO)、第1要求トルクTmg1*に第1要求トルクベース値Tmg1b*を代入する(S50)。そして、CPU72は、第1モータジェネレータ52のトルクを第1要求トルクTmg1*に制御すべく、第1インバータ56に操作信号MS5を出力する(S52)。また、CPU72は、第2要求トルクTmg2*に第2要求トルクベース値Tmg2b*を代入する(S54)。そして、CPU72は、第2モータジェネレータ54のトルクを第2要求トルクTmg2*に制御すべく、第2インバータ58に操作信号MS6を出力する(S56)。
【0048】
なお、CPU72は、S48,S56の処理を完了する場合、図4に示す一連の処理を一旦終了する。
(出力配分処理の詳細)
図5に、出力配分処理M24の手順を示す。図5に示す処理は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。
【0049】
図5に示す一連の処理において、CPU72は、まず要求出力Pd*を取得する(S60)。そしてCPU72は、機関要求出力ベース値Peb*と、第1要求出力Pmg1*と、第2要求出力Pmg2*と、を算出する(S62)。ここで、機関要求出力ベース値Peb*は、以下の式(c1)を満たす。
【0050】
Peb*+Pmg1*+Pmg2*=Pd* …(c1)
次にCPU72は、フラグFが「0」であるか否かを判定する(S64)。CPU72は、フラグFが「0」であると判定する場合(S64:YES)、機関要求出力ベース値Peb*を、機関要求出力Pe*に代入する(S66)。また、CPU72は、第2モータジェネレータ54のトルクの下限ガード値Tminに基準値Tmin0を代入する(S68)。
【0051】
ここで、基準値Tmin0は、内燃機関10の通常の稼働時において遊星歯車機構50を含むギアの噛み合わせ等の隙間である、機械的ガタ部において異音が生じることを抑制するうえで適切な値に設定されている。これは、第2モータジェネレータ54のトルクが過度に小さい場合には、ガタ部に異音が生じるおそれがあることに鑑みたものである。すなわち、クランク軸26のトルク変動は、ダンパ27によって減衰しきれない成分が存在しうる。そしてその成分が遊星歯車機構50に入力されたとしても、第2モータジェネレータ54のトルクの大きさが大きい場合には、ギアが互いに押し付けあって係合していることから、異音は生じにくい。これに対し、第2モータジェネレータ54のトルクの大きさが小さい場合には、ギアを押し付けあう力が弱いことから、上記変動成分によってギアの歯打ち音等の異音が生じるおそれがある。
【0052】
一方、CPU72は、フラグFが「1」であると判定する場合(S64:NO)、内燃機関10の出力の低下率Rdpを算出する(S70)。本実施形態の場合、気筒#1~#4のうちの気筒#1に限って燃焼制御を停止することから、低下率Rdpは、「1/4」となる。そして、CPU72は、機関要求出力ベース値Peb*を、「1-Rdp」で除算した値を機関要求出力Pe*に代入する(S72)。これにより、スロットル開口度指令値設定処理M28により算出される開口度指令値TA*が、再生処理時において内燃機関10の出力を機関要求出力ベース値Peb*とするうえで適切な値となる。
【0053】
また、CPU72は、基準値Tmin0に、再生時増加量ΔFと、第2振幅A2とを加算した値を、下限ガード値Tminに代入する(S74)。これにより、第2モータジェネレータ54のトルクの最小値は、基準値Tmin0よりも再生時増加量ΔFだけ大きい値以上とされる。ここで、再生時増加量ΔFを用いているのは、再生処理時には、気筒#1において燃焼制御を停止することから、クランク軸26のトルク変動が、再生処理を行っていないときよりも大きくなるためである。
【0054】
CPU72は、S68,S74の処理を完了する場合、第2要求出力Pmg2*を第2回転速度Nmg2で除算した値の絶対値が下限ガード値Tminよりも小さいか否かを判定する(S76)。そして、CPU72は、下限ガード値Tminよりも小さいと判定する場合(S76:YES)、第2要求出力Pmg2*の大きさを、下限ガード値Tminと第2回転速度Nmg2との積にまで引き上げる(S78)。そして、CPU72は、機関要求出力Pe*と第1要求出力Pmg1*とを再算出する(S80)。すなわち、CPU72は、S78の処理によって再設定された第2要求出力Pmg2*を用いて、上記の式(c1)が成立するように、機関要求出力ベース値Peb*および第1要求出力Pmg1*を算出する。なお、機関要求出力ベース値Peb*と機関要求出力Pe*との関係は、S72の処理によって定められる関係である。
【0055】
なお、CPU72は、S80の処理を完了する場合と、S76の処理において否定判定する場合と、には、図5に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
【0056】
図6に、本実施形態にかかる下限ガード値Tminの設定を例示する。
図6に示すように、時刻t1以前には、再生処理が実行されていないことから、下限ガード値Tminが基準値Tmin0に設定されている。一方、時刻t1以降、再生処理が実行されることから、下限ガード値Tminが基準値Tmin0よりも「A2+ΔF」だけ大きい値に設定されている。そのため、第2重畳トルクΔTmg2*が第2振幅A2で変動する際の最小値となるときであっても、図6において2点鎖線にて示す第2モータジェネレータ54のトルクは、基準値Tmin0よりも再生時増加量ΔF以上大きい値に制限される。そのため、再生処理によってクランク軸26のトルク変動が大きくなる場合であっても、ガタ部の異音を十分抑制できる。
【0057】
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用および効果が得られる。
(1)第1重畳トルクΔTmg1*および第2重畳トルクΔTmg2*を、圧縮上死点の出現周期の「1」倍で変動させた。再生処理がなされていない場合であっても、内燃機関10のトルクは、圧縮上死点が出現する周期で変動する。また、再生処理によって、内燃機関10のトルクは、気筒#1の圧縮上死点が出現する周期で変動する。そのため、内燃機関10のトルクの変動は、圧縮上死点が出現する周期の整数倍となる傾向がある。そのため、第1重畳トルクΔTmg1*および第2重畳トルクΔTmg2*を、圧縮上死点の出現周期の「1」倍で変動させることにより、再生処理に起因したトルク変動を好適に減衰させることができる。したがって、車両VCの振動を好適に抑制できる。
【0058】
(2)再生処理において、気筒#1の燃焼制御を停止する停止処理を実行するとともに、残りの気筒の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼処理を実行した。残りの気筒の混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチのため、理論空燃比の場合と比較して、トルク変動がより大きくなる。しかも、再生処理は、比較的長い時間継続されることから、第2モータジェネレータ54のトルクの大きさが小さい場合には、長期にわたって異音が生じるおそれがある。そのため、第2モータジェネレータ54のトルクの大きさの最小値を、S74の処理によって定まる下限ガード値Tmin以上とすることが特に有効である。
【0059】
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【0060】
上記第1の実施形態では、第2要求トルクTmg2*の大きさを下限ガード値Tmin以上に制限した。これに対し、本実施形態では、第2要求トルクTmg2*が小さくなる場合、再生処理を禁止する。
【0061】
図7に、本実施形態にかかる再生処理の手順を示す。図7に示す処理は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図7において、図3に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付与してその説明を省略する。
【0062】
図7に示す一連の処理において、CPU72は、S18の処理において肯定判定する場合、上記条件(ア)および条件(イ)と、下記の条件(ウ)との論理積が真であるか否かを判定する(S20a)。
【0063】
条件(ウ):第2要求出力Pmg2*を第2回転速度Nmg2で除算した値の絶対値が、基準値Tmin0に再生時増加量ΔFを加算した値以上である旨の条件である。ここで、再生時増加量ΔFは、第1の実施形態における再生時増加量ΔFに、第2振幅A2の最大値を加算した値とする。
【0064】
すなわち、本実施形態では、再生処理の実行条件に条件(ウ)を含める。これにより、再生処理時の第2モータジェネレータ54のトルクの最小値は、「Tmin0+ΔF-A2」以上に制限される。これは、再生処理が実行されていないときの最小値よりも大きい値となっている。
【0065】
なお、CPU72は、S20aの処理において肯定判定する場合にはS22の処理に移行する一方、否定判定する場合には、S26の処理に移行する。
<対応関係>
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1]電動機は、第2モータジェネレータ54に対応する。停止処理は、S22の処理に対応する。[2]制限処理は、S64~S78の処理に対応する。[3]禁止処理は、S20aの処理に対応する。[4]変動処理は、S38~S48の処理に対応する。[5]後処理装置は、三元触媒32およびGPF34に対応する。
【0066】
<その他の実施形態>
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0067】
「制限処理について」
・制限処理としては、再生処理の実行時に、下限ガード値Tminを、基準値Tmin0に、再生時増加量ΔFと、第2振幅A2とを加算した値とする処理に限らない。換言すれば、周期的に変動する第2モータジェネレータ54のトルクの極小値を、基準値Tmin0に再生時増加量ΔFを加算した値以上に制限する処理に限らない。たとえば、周期的に変動する第2モータジェネレータ54のトルクの平均値を、基準値Tmin0に再生時増加量ΔFを加算した値以上に制限する処理であってもよい。これは、たとえば、S74の処理において、基準値Tmin0に再生時増加量ΔFを加算した値を、下限ガード値Tminに代入することによって実現できる。なお、この際、再生時増加量ΔFを、第2振幅A2の取りうる最大値よりも大きい値に設定してもよい。
【0068】
図5の処理においては、「Pmg2*/Nmg2」が下限ガード値Tminより小さい場合に、第2要求出力Pmg2*を変更したが、下限ガード値Tminとの大小の比較対象としては、これに限らない。たとえば、第2回転速度Nmg2の指令値があるのであれば、第2要求出力Pmg2*をその指令値にて除算した値を、比較対象としてもよい。
【0069】
「禁止処理について」
図7の処理においては、「Pmg2*/Nmg2」が下限ガード値Tmin未満の場合に、再生処理を禁止したが、下限ガード値Tminとの大小の比較対象としては、これに限らない。たとえば、第2回転速度Nmg2の指令値があるのであれば、第2要求出力Pmg2*をその指令値にて除算した値を、比較対象としてもよい。要は、第2モータジェネレータ54のトルクを示す変数が下限ガード値未満の場合に再生処理を禁止すればよい。
【0070】
・再生処理を禁止するか否かの判定に用いる下限ガード値Tminを定める再生時増加量ΔFとしては、第2振幅A2の取りうる最大値よりも大きい値に限らない。その場合であっても、再生処理時における第2モータジェネレータ54のトルクの平均値の最小値を再生処理がなされていないときよりも大きくすることができる。
【0071】
「燃焼制御の停止による出力低下の補償について」
・上記実施形態では、気筒#1の燃焼制御の停止に伴う出力低下を、残りの気筒#2~#4の燃焼エネルギ量を増量させることによって補償したが、これに限らない。たとえば、第1モータジェネレータ52および第2モータジェネレータ54の2つのうちの少なくとも1つの出力の増量によって補償してもよい。またたとえば、S72の処理を基本としつつも、S76の処理において肯定判定される場合に限って、上述の出力低下を第2モータジェネレータ54の出力増加によって補償してもよい。これにより、S76の処理において否定判定されるようにすることが可能となる。
【0072】
「変動処理について」
図4においては、第1振幅A1および第1位相φ1を、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第1回転速度Nmg1に応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば、再生処理を実行する機関回転速度NEを狭い範囲に制限するのであれば、機関要求トルクTe*および第1回転速度Nmg1のみに応じて可変設定してもよい。また、そのときの第1回転速度Nmg1についても狭い範囲に制限されている場合には、機関要求トルクTe*のみに応じて可変設定してもよい。
【0073】
また、第1振幅A1および第1位相φ1を、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第1回転速度Nmg1のうちのいくつかのみに応じて可変設定するものに限らない。たとえば、機関要求出力Pe*と機関回転速度NEと第1回転速度Nmg1とに応じて可変設定してもよい。ここで、機関要求出力Pe*と機関回転速度NEとの2つの変数の組によって、機関要求トルクTe*を表現できる。そのため、機関要求出力Pe*と機関回転速度NEとを入力として、第1振幅A1を定める場合において、機関要求トルクTe*が大きい場合に小さい場合よりも第1振幅A1を大きい値に設定することもできる。
【0074】
図4においては、第2振幅A2および第2位相φ2を、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第2回転速度Nmg2に応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば、再生処理を実行する機関回転速度NEを狭い範囲に制限するのであれば、機関要求トルクTe*および第2回転速度Nmg2のみに応じて可変設定してもよい。また、そのときの第2回転速度Nmg2についても狭い範囲に制限されている場合には、機関要求トルクTe*のみに応じて可変設定してもよい。
【0075】
また、第2振幅A2および第2位相φ2を、機関回転速度NE、機関要求トルクTe*および第2回転速度Nmg2のうちのいくつかのみに応じて可変設定するものに限らない。たとえば、機関要求出力Pe*と機関回転速度NEと第2回転速度Nmg2とに応じて可変設定してもよい。ここで、機関要求出力Pe*と機関回転速度NEとの2つの変数の組によって、機関要求トルクTe*を表現できる。そのため、機関要求出力Pe*と機関回転速度NEとを入力として、第2振幅A2を定める場合において、機関要求トルクTe*が大きい場合に小さい場合よりも第2振幅A2を大きい値に設定することもできる。
【0076】
「停止処理について」
・停止処理としては、再生処理に限らない。たとえば、内燃機関10の出力を調整するために一部の気筒における燃料の供給を停止する処理であってもよい。またたとえば、1部の気筒において異常が生じた場合に、その気筒における燃焼制御を停止する処理であってもよい。またたとえば、三元触媒32の酸素吸蔵量が規定値以下となる場合に、三元触媒32に酸素を供給すべく一部の気筒のみ燃焼制御を停止し、残りの気筒における混合気の空燃比を理論空燃比とする制御を実行する処理であってもよい。
【0077】
「堆積量の推定について」
・堆積量DPMの推定処理としては、図3において例示したものに限らない。たとえば、GPF34の上流側と下流側との圧力の差と吸入空気量Gaとに基づき堆積量DPMを推定してもよい。具体的には、圧力の差が大きい場合に小さい場合よりも堆積量DPMを大きい値に推定し、圧力の差が同一であっても、吸入空気量Gaが小さい場合に大きい場合よりも堆積量DPMを大きい値に推定すればよい。ここで、GPF34の下流側の圧力を一定値とみなす場合、差圧に代えて上記圧力Pexを用いることができる。
【0078】
「後処理装置について」
・GPF34としては、排気通路30のうちの三元触媒32の下流に設けられるものに限らない。また、後処理装置がGPF34を備えること自体必須ではない。GPF34としては、三元触媒が担持されたフィルタに限らない。たとえば、上流に三元触媒を備える場合には、フィルタのみであってもよい。
【0079】
「制御装置について」
・制御装置としては、CPU72とROM74とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理するたとえばASIC等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。
【0080】
「ギアについて」
・ギアとしては、遊星歯車機構50のギアに限らない。
「電動機について」
・ハイブリッド車両が備える電動機としては、第1モータジェネレータ52および第2モータジェネレータ54に限らない。換言すれば、ハイブリッド車両としては、シリーズ・パラレルハイブリッド車両に限らない。たとえば、パラレルハイブリッド車両であってもよい。
【符号の説明】
【0081】
10…内燃機関
12…吸気通路
16…ポート噴射弁
18…吸気バルブ
20…燃焼室
22…筒内噴射弁
24…点火プラグ
26…クランク軸
27…ダンパ
28…排気バルブ
30…排気通路
32…三元触媒
34…GPF
50…遊星歯車機構
52…第1モータジェネレータ
54…第2モータジェネレータ
56…第1インバータ
58…第2インバータ
70…制御装置
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7