JP7548445B2 - ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、燃焼室内を成層化して空燃比を理論空燃比よりも大きい第１の空燃比に制御する成層燃焼と、燃焼室内の混合気を均一化して第１の空燃比よりも小さい第２の空燃比（例えば理論空燃比）に制御する均質燃焼と、を切り替えて使用する内燃機関が開示されている。

特許文献１の内燃機関の吸気通路には、過給器及びインタークーラを迂回するように接続された第１のバイパス通路と、スロットル弁を迂回するように設けられた第２のバイパス通路と、が接続されている。

この特許文献１においては、燃焼形態の切り替えに伴う第１の空燃比から第２の空燃比への空燃比の変更時に、トルクショックが発生しないように、第１のバイパス通路に設けられた第１のバイパス制御弁と、第２のバイパス通路に設けられた第２のバイパス制御弁と、を使用して空気量を徐々に減少させてトルクの急激な変化を抑制している。

しかしながら、特許文献１においては、第１のバイパス制御弁及び第２のバイパス制御弁による空気量の制御に応答遅れがあると、空燃比の変更時に空気量の減少が遅れてしまい内燃機関が吹け上がる虞がある。

つまり、空燃比を切り替えて燃焼形態を切り替える内燃機関においては、空燃比の切り替え時に内燃機関の吹け上がりにより運転者に違和感を与えないようにするために、更なる改善の余地がある。

特開平４－３６２２２１号公報

本発明のハイブリッド車両は、内燃機関の目標空燃比を理論空燃比とするストイキ燃焼と目標空燃比を理論空燃比よりもリーンとする希薄燃焼とを切り替えて使用可能なものであって、希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、上記内燃機関への燃料供給を停止し、この停止中に上記内燃機関の吸入空気量を減少させ、上記内燃機関の吸入空気量を減少させた状態で上記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比もしくは理論空燃比よりもリッチな空燃比として上記内燃機関を再始動する。

本発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼に切り替える際に、内燃機関の吹け上がりが抑制され、運転者の違和感を緩和することができる。

本発明が適用される車両の駆動システムの概略を模式的に示した説明図。 内燃機関のシステム構成を模式的に示した説明図。 当量比とエンジンアウトＮＯｘとの相関を示す説明図。 テールパイプから排出されるＮＯｘと当量比の相関を示す説明図。 燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャート。 燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャート。 燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャート。 燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャート。 燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャート。 燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャート。 燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャート。 燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャート。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される車両１の駆動システムの概略を模式的に示した説明図である。車両１は、駆動輪２を駆動する駆動ユニット３と、駆動輪２を駆動するための電力を発電する発電ユニット４と、を有している。

駆動ユニット３は、駆動輪２を回転駆動する第２電動機としての駆動用モータ５と、駆動用モータ５の駆動力を駆動輪２に伝達する第１ギヤトレーン６及びディファレンシャルギヤ７と、を有している。駆動用モータ５には、発電ユニット４で発電された電力等が充電されたバッテリ８から電力が供給される。

発電ユニット４は、駆動用モータ５に供給する電力を発電する第１電動機としての発電機９と、発電機９を駆動可能な内燃機関１０と、内燃機関１０の回転を発電機９に伝達する第２ギヤトレーン１１と、を有している。

車両１は、内燃機関１０を動力としては使用しないいわゆるシリーズハイブリッド車両である。車両１は、例えば、バッテリ８のバッテリ残量が少なくなると、バッテリ８を充電するために内燃機関１０を駆動して発電機９で発電する。

駆動用モータ５は、車両１の直接的な駆動源であり、例えばバッテリ８からの交流電力により駆動する。また、駆動用モータ５は、車両１の減速時に発電機として機能する。

発電機９は、内燃機関１０に発生した回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、例えばバッテリ８を充電する。また、発電機９は、内燃機関１０を駆動する電動機としての機能も有しており、内燃機関１０のモータリングが可能となっている。発電機９は、内燃機関１０のスタータモータとして機能させてもよい。なお、発電機９で発電した電力は、運転状態に応じて、例えばバッテリ８に充電するのではなく駆動用モータ５に直接供給するようにしてよい。

内燃機関１０は、クランクシャフトの回転が発電機９のロータに伝達可能なものである。内燃機関１０は、空燃比を変更可能なものであって、第１の燃焼形態での燃焼であるストイキ燃焼と、第２の燃焼形態での燃焼であるリーン燃焼と、を切り替えて使用可能なものである。ストイキ燃焼は、目標空燃比を理論空燃比（ストイキ）とする燃焼である。リーン燃焼は、目標空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比とする希薄燃焼である。

図２は、内燃機関１０のシステム構成を模式的に示した説明図である。内燃機関１０の排気通路２１には、空燃比センサ２２、第１触媒２３、第２触媒２４が設けられている。

空燃比センサ２２は、第１触媒２３の上流側における排気空燃比を検出する。空燃比センサ２２は、例えば、排気空燃比に応じたほぼリニアな出力特性を有するいわゆる広域型空燃比センサである。

第１触媒２３は、例えば三元触媒等からなる排気浄化用の触媒である。第２触媒２４は、第１触媒２３の下流側に位置するＮＯｘトラップ触媒である。

第２触媒２４は、空燃比が理論空燃比よりリーンの運転時に排気中のＮＯｘを吸着し、空燃比が理論空燃比よりリッチとなる運転時にＮＯｘを脱離、還元（浄化）するものである。換言すると、第２触媒２４は、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸着し、吸着したＮＯｘを排気空燃比がリッチのときに排気中のＨＣ、ＣＯを還元剤として用いて脱離還元浄化するものである。

内燃機関１０の空燃比は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３１によって制御される。内燃機関１０におけるストイキ燃焼とリーン燃焼との切り替えは、ＥＣＵ３１よって制御される。内燃機関１０の燃焼形態は、内燃機関１０の機関回転数と内燃機関１０のトルク（例えば目標トルク）に応じて決定される。

ＥＣＵ３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータである。ＥＣＵ３１は、各種センサ類の検出信号に基づいて、内燃機関１０の点火時期、空気量としての吸入空気量等を最適に制御するとともに、内燃機関１０の空燃比を制御している。つまり、ＥＣＵ３１は、内燃機関１０の運転を制御する第１制御部及び第２制御部に相当する。

ＥＣＵ３１には、上述した空燃比センサ２２からの検出信号のほか、吸入空気量を検出するエアフローメータ３２、内燃機関１０のクランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサ３３等の各種センサ類の検出信号が入力されている。クランク角センサ３３は、内燃機関１０の機関回転数を検出可能なものである。

ＥＣＵ３１は、例えば内燃機関１０の機関回転数及び燃料噴射量をパラメータとして予めＥＣＵ３１のＲＯＭに記憶してある所定のデータ等から検索して、単位時間当たりのＮＯｘの捕集量を求め、これを積算して第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量（ＮＯｘ吸着量）を算出可能となっている。なお、第２触媒２４に捕集されるＮＯｘ量は、上記以外の公知の各種方法で算出するようにしてもよい。

ＥＣＵ３１は、通信線４０を介して車両１を統合制御するＨＣＵ（ハイブリッドコントロールユニット）４１と情報交換可能に接続されている。ＨＣＵ４１は、駆動用モータ５や発電機９の運転を制御する。また、ＨＣＵ４１には、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ３４の検出信号が入力されている。

内燃機関１０の空燃比をリーン空燃比（理論空燃比よりもリーンな空燃比）から理論空燃比に切り替える場合、スロットル弁（図示せず）は一気に閉じられる。このとき実際の空気量には応答遅れがあるため、空燃比の切り替え前後で同じトルクが得られるように燃料噴射量を一定すると、当量比は徐々に増加する。

また、希薄燃焼用の空燃比（リーン空燃比）とストイキ燃焼用の空燃比（理論空燃比）との間には、内燃機関１０から排出されるＮＯｘ濃度が高くなる中間空燃比が存在する。従って、希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える過渡時には、内燃機関１０の空燃比が上記中間空燃比となって内燃機関１０から排出されるＮＯｘ量が悪化する。

図３は、当量比とエンジンアウトＮＯｘとの相関を示す説明図である。図３に示すように、当量比が大きくなると、内燃機関１０から排出されるＮＯｘ（エンジンアウトＮＯｘ）が増加する。排気通路２１に設けられた第２触媒（ＮＯｘトラップ触媒）２４に捕集されたＮＯｘは、当量比がある程度大きくなった際に、いわゆるリッチスパイクを実施することで処理することが可能である。リッチスパイクは、空燃比を一時的に理論空燃比よりもリッチな空燃比にすることで実施される。

図３における時刻ｔ１は、内燃機関１０の空燃比がリーン空燃比から理論空燃比に向かって徐々に変更し始めるタイミングである。図３における時刻ｔ２は、空燃比を一気に変更してリッチスパイクを開始するタイミングである。リッチスパイクは、例えば当量比が所定値Ａになったタイミングで開始される。図３における時刻ｔ３は、リッチスパイクを終了するタイミングである。図３においては、時刻ｔ２～ｔ３がリッチスパイクを実施している期間である。図３においては、時刻ｔ３以降の空燃比が理論空燃比となっている。

図４は、テールパイプから排出されるＮＯｘと当量比の相関を示す説明図である。テールパイプから排出されるＮＯｘは、図４に示すように、空燃比をリーン空燃比から理論空燃比または理論空燃比よりもリッチな空燃比に一気に切り替える際の当量比の値が小さいほど、つまり空燃比が大きいほど（空燃比がリーンなほど）抑制することができる。これは、空燃比が理論空燃比に向かって徐々に変化する期間（図３の時刻ｔ１～ｔ２の区間）に内燃機関１０から排出されるＮＯｘ量を低減できるからである。

そこで、ＥＣＵ３１は、希薄燃焼からストイキ燃焼へ内燃機関１０の燃焼形態を切り替える際、内燃機関１０への燃料供給を停止し、この停止中に内燃機関１０の吸入空気量を減少させる。そして、ＥＣＵ３１は、吸入空気量を内燃機関１０への燃料供給を停止する前よりも減少させた状態で内燃機関１０の目標空燃比を理論空燃比もしくは理論空燃比よりもリッチな空燃比として内燃機関１０を再始動する。

これにより、車両１は、内燃機関１０の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼に切り替える際に、エンジンアウトＮＯｘが高い中間空燃比を使用することなく内燃機関１０の吹け上がりや急激なトルク増加が抑制され、運転者の違和感を緩和することができる。

ＥＣＵ３１は、希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、内燃機関１０の回転を停止し、内燃機関１０を再始動する際に空燃比を理論空燃比もしくは理論空燃比よりもリッチな空燃比に切り替える。

内燃機関１０は、希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際、内燃機関１０の回転が停止した状態で空燃比をストイキ燃焼用の空燃比に切り替えるため、空燃比が中間空燃比になることが回避される。そのため、車両１は、内燃機関１０の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼へ切り替える際のＮＯｘ性能の悪化を回避することができる。

また、内燃機関１０は、空燃比を一気に切り替えるのではなく、一旦内燃機関１０を停止し、再始動するため、切り替えの際の急激なトルク増加を回避することができる。

ＥＣＵ３１は、希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、内燃機関１０への燃料供給を停止する燃料カットを行い、当該燃料カット後の内燃機関１０への燃料供給を再開する燃料カットリカバーの際に空燃比を理論空燃比もしくは理論空燃比よりもリッチな空燃比に切り替えようにしてもよい。

車両１は、内燃機関１０の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼へ切り替える際に内燃機関１０の回転を一旦停止させる場合に比べて、運転者に与える違和感を抑制できる。

内燃機関１０は、第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が予め設定された所定の第１閾値以上になると希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態が切り替えられる。

第１閾値は、例えば第２触媒２４を通過してテールパイプから排出されるＮＯｘ（テールパイプＮＯｘ）が急激に悪化し始める閾値である。第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第２閾値以上になった場合には、可及的速やかに第２触媒２４のＮＯｘを処理する必要がある。

第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第１閾値未満かつ第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上の場合には、排気による空燃比切り替え要求（排気によるストイキ要求）が成立する。

ＥＣＵ３１は、この排気によるストイキ要求が成立した場合、所定の切り替え要求が発生するのを待って希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える。

第２閾値は、例えば第２触媒２４を通過してテールパイプから排出されるＮＯｘ（テールパイプＮＯｘ）が徐々に悪化し始める指標となる閾値である。第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第２閾値以上第１閾値未満の場合には、すぐに第２触媒２４のＮＯｘを処理する必要はないものの、できるだけ早急に第２触媒２４のＮＯｘを処理する必要がある。

切り替え要求とは、空燃比をリーンもしくはストイキとする要求であり、例えば希薄燃焼中に車両１のブレーキ負圧を確保する必要がある場合には空燃比をストイキとする要求が発生する。

車両１は、第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量がリーン空燃比を継続しても第２触媒２４の性能悪化が大きくない範囲（第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第２閾値以上第１閾値未満の場合）であれば、切り替え要件が発生するのを待つことで、燃焼形態の切り替えに伴って内燃機関１０の回転が停止する回数を抑制することができ、燃費改善も見込める。

ＥＣＵ３１は、第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第２閾値以上第１閾値未満のときに所定の内燃機関停止条件が成立して内燃機関１０を停止した場合には、所定の内燃機関始動条件が成立するのを待って内燃機関１０を再始動するようにしてもよい。所定の内燃機関停止条件は、例えばバッテリ８のＳＯＣが所定の上限閾値以上になった場合や、走行中にアクセルペダルがオフとなった場合等である。所定の内燃機関始動条件は、例えばバッテリ８のＳＯＣが所定の下限閾値以下になった場合や、走行中にアクセルペダルがオフ状態からオン状態になった場合等である。

これによって、車両１は、内燃機関１０の回転が停止する回数を抑制することができる。

ＥＣＵ３１は、内燃機関１０の要求トルクが予め設定された所定値よりも大きい場合、内燃機関１０の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼へ切り替える際に吸入空気量の減少を待たずに一気に空燃比を切り替えるようにしてもよい。

車両１は、内燃機関１０の要求トルクが大きい場合、急激なトルク変動が生じても実際には大きく感じない状況のため、運転者に大きなトルク変動を感じさせることなく、瞬時に必要な大出力を確保することができる。

ＥＣＵ３１は、希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、内燃機関１０の回転が停止中もしくは内燃機関１０の燃料カット中に内燃機関１０の吸入空気量を制御するスロットル弁の開度を目標の空燃比に応じた開度へ変更する。

車両１は、内燃機関１０の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼へ切り替える際に内燃機関１０の回転停止中もしくは内燃機関１０の燃料カット中にスロットル弁の開度変更を行うため、希薄燃焼からストイキ燃焼へ切り替えた際のトルク変動を通常の内燃機関１０の再始動または通常の燃料カットリカバーの際のトルク変動の範囲に収めることができる。

ＥＣＵ３１は、希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、内燃機関１０の回転が停止中からの内燃機関１０の再始動時に内燃機関１０の吸入空気量を制御するスロットル弁の開度を目標の空燃比に応じた開度よりも小さい開度に変更し、その後当該開度を所定時間維持した後、スロットル弁の開度を目標の空燃比に応じた開度へ向けて段階的に変更する。

車両１は、内燃機関１０の再始動時に、スロットル弁の開度を絞ることで、第２触媒２４の再生時の空気量を低下させることで、第２触媒２４の再生時の排気性能を向上させることができる。

ＥＣＵ３１は、ストイキ燃焼から希薄燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、内燃機関１０への燃料供給を停止し、この停止中に内燃機関１０の吸入空気量を減少させ、内燃機関１０の吸入空気量を内燃機関１０への燃料供給を停止する前よりも減少させた状態で内燃機関１０の目標空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比として内燃機関１０を再始動してもよい。

ＥＣＵ３１は、ストイキ燃焼から希薄燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、内燃機関１０の回転を停止し、内燃機関１０を再始動する際に空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替えてもよい。

ＥＣＵ３１は、ストイキ燃焼から希薄燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、内燃機関１０への燃料供給を停止する燃料カットを行い、当該燃料カット後の内燃機関１０への燃料供給を再開する燃料カットリカバーの際に空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替えてもよい。

図５は、内燃機関１０を一旦停止させて希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。図５は、第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第１閾値に達することなく希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える場合を示している。

図５の時刻ｔ０は、第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第２閾値に達したタイミングである。これにより、図５の時刻ｔ０のタイミングにおいて、排気によるストイキ要求が発生する。ただし、図５の時刻ｔ０のタイミングでは、内燃機関１０の停止や燃焼形態の切り替えはしない。

図５の時刻ｔ１は、空燃比を排気以外でストイキとする切り替え要求が発生したタイミングである。排気によるストイキ要求が発生した状態において排気以外で空燃比をストイキとする切り替え要求が発生した場合には、上述した内燃機関停止条件が成立していなくても、内燃機関１０を停止し、内燃機関１０の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼に切り替える。図５の例では、時刻ｔ１のタイミングで燃焼形態の切り替えのために、内燃機関１０を停止するとともに、スロットル弁をストイキ燃焼用のスロットル開度よりも小さくなるよう閉弁する。例えば、図５の時刻ｔ１のタイミングで、内燃機関１０を停止せず、空気量に応じて空燃比をリーン空燃比から理論空燃比（ストイキ）に向けて変化させ始めると、上述した中間空燃比を使うことになり、内燃機関１０から排出されるＮＯｘ（エンジンアウトＮＯｘ）が増加することになる（図５中の太破線を参照）。

図５の時刻ｔ２は、内燃機関１０の回転が停止（機関回転数が「０」）し、スロットル開度がストイキ燃焼用のスロットル開度よりも小さい開度となって所定時間経過したタイミングである。図５の時刻ｔ２では、回転が停止した内燃機関１０を再始動するとともに、スロットル開度をストイキ燃焼用のスロットル開度に向けて開弁する動作を開始する。スロットル開度は、図５の時刻ｔ２以降、ストイキ燃焼用のスロットル開度となるよう段階的に大きくしている。

内燃機関１０は、再始動時は低負荷で始動し、始動後に負荷を必要負荷まで増加させ急激なトルク増加を防止するとともに、ＮＯｘ処理時の空気量を減らしてＮＯｘ転化率の向上を図っている。また、図５の時刻ｔ２では、内燃機関１０の再始動と同時にリッチスパイクを開始している。

図５の時刻ｔ３は、リッチスパイクが終了するタイミングである。第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量は、リッチスパイクの終了後に「０」にリセットする。

図６は、内燃機関１０を一旦停止させて希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。図６は、第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第１閾値に達したことで希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える場合を示している。

図６の時刻ｔ０は、第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第２閾値に達したタイミングである。これにより、図６の時刻ｔ０のタイミングにおいて、排気によるストイキ要求が発生する。ただし、図６の時刻ｔ０のタイミングでは、内燃機関１０の停止や燃焼形態の切り替えはしない。

図６の時刻ｔ１は、第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第１閾値に達したタイミングである。第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第１閾値を超えた場合には、上述した排気以外での切り替え要求や内燃機関停止条件が成立していなくても、内燃機関１０を停止し、内燃機関１０の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼に切り替える。図６の例では、時刻ｔ１のタイミングで燃焼形態の切り替えのために、内燃機関１０を停止するとともに、スロットル弁をストイキ燃焼用のスロットル開度よりも小さくなるよう閉弁する。

図６の時刻ｔ２は、内燃機関１０の回転が停止（機関回転数が「０」）し、スロットル開度がストイキ燃焼用のスロットル開度よりも小さい開度となって所定時間経過したタイミングである。図６の時刻ｔ２では、回転が停止した内燃機関１０を再始動するとともに、スロットル開度をストイキ燃焼用のスロットル開度に向けて開弁する動作を開始する。スロットル開度は、時刻ｔ２以降、ストイキ燃焼用のスロットル開度となるよう段階的に大きくしている。

内燃機関１０は、再始動時は低負荷で始動し、始動後に負荷を必要負荷まで増加させ急激なトルク増加を防止するとともに、ＮＯｘ処理時の空気量を減らしてＮＯｘ転化率の向上を図っている。また、図６の時刻ｔ２では、内燃機関１０の再始動と同時にリッチスパイクを開始している。

図６の時刻ｔ３は、リッチスパイクが終了するタイミングである。第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量は、リッチスパイクの終了後に「０」にリセットする。

図７は、内燃機関１０を一旦停止させて希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。図７は、排気によるストイキ要求が発生している状況で上述した内燃機関停止条件が成立した場合を示している。

図７の時刻ｔ０は、第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量が第２閾値に達したタイミングである。これにより、図７の時刻ｔ０のタイミングにおいて、排気によるストイキ要求が発生する。ただし、図７の時刻ｔ０のタイミングでは、内燃機関１０の停止や燃焼形態の切り替えはしない。

図７の時刻ｔ１は、上述した排気以外での内燃機関停止条件が成立したタイミングである。排気によるストイキ要求が発生している状況で内燃機関停止条件が成立した場合には、上述した排気以外での切り替え要件が発生していなくても、内燃機関１０を停止し、内燃機関１０の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼に切り替える。図７の例では、時刻ｔ１のタイミングで燃焼形態の切り替えのために、内燃機関１０を停止するとともに、スロットル弁をストイキ燃焼用のスロットル開度よりも小さくなるよう閉弁する。

図７の時刻ｔ２は、上述した内燃機関始動条件が成立したタイミングである。排気によるストイキ要求が発生した状態で内燃機関停止条件が成立して内燃機関１０を停止した場合には、内燃機関１０の回転が停止（機関回転数が「０」）し、スロットル弁が閉弁した状態が所定時間継続したタイミングではなく、上述した内燃機関始動条件が成立したタイミングで内燃機関１０を再始動する。図７の時刻ｔ２では、回転が停止した内燃機関１０を再始動するとともに、スロットル開度をストイキ燃焼用のスロットル開度に向けて開弁する動作を開始する。スロットル開度は、時刻ｔ２以降、ストイキ燃焼用のスロットル開度となるよう段階的に大きくしている。

内燃機関１０は、再始動時は低負荷で始動し、始動後に負荷を必要負荷まで増加させ急激なトルク増加を防止するとともに、ＮＯｘ処理時の空気量を減らしてＮＯｘ転化率の向上を図っている。また、図７の時刻ｔ２では、内燃機関１０の再始動と同時にリッチスパイクを開始している。

図７の時刻ｔ３は、リッチスパイクが終了するタイミングである。第２触媒２４に捕集されたＮＯｘ量は、リッチスパイクの終了後に「０」にリセットする。

図８は、内燃機関１０への燃料供給を停止して希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。

図８の時刻ｔ１は、燃焼切り替え要求（排気によるストイキ要求または切り替え要求）が発生したタイミングである。すなわち、図８の時刻ｔ１は、排気によるストイキ要求または切り替え要求により空燃比をリーンからストイキにする要求が発生したタイミングである。

図８の時刻ｔ１では、燃料カットを開始するとともに、スロットル弁の開度をストイキ燃焼用のスロットル開度に切り替える。内燃機関１０は、燃料カット中にストイキ燃焼用のスロットル開度に切り替えるため、燃焼形態の切り替え時に第２触媒２４を通過してテールパイプから排出されるＮＯｘ（テールパイプＮＯｘ）や、ガスボリュームの増大を抑制できる。また、図８の例では、時刻ｔ１～時刻ｔ２の間、発電機９を駆動して内燃機関１０の機関回転数が低下しないようにしている。図８の時刻ｔ２は、吸入空気量がストイキ燃焼用の目標値に達したタイミングである。図８の時刻ｔ２では、燃料カットを解除（終了）すると同時にリッチスパイクを開始している。図８の時刻ｔ３は、リッチスパイクが終了するタイミングである。

図９は、内燃機関１０への燃料供給を停止して希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。図９は、燃料カット中にスロットル開度をストイキ燃焼用のスロットル開度よりも小さくなるよう閉弁した場合を示している。

図９の時刻ｔ１は、燃焼切り替え要求（排気によるストイキ要求または切り替え要求）が発生したタイミングである。すなわち、図９の時刻ｔ１は、排気によるストイキ要求または切り替え要求により空燃比をリーンからストイキにする要求が発生したタイミングである。図９の時刻ｔ１では、燃料カットを開始するとともに、スロットル弁の開度をストイキ燃焼用のスロットル開度よりも小さくなるよう切り替える。内燃機関１０は、燃料カット中にスロットル開度に切り替えるため、燃焼形態の切り替え時に第２触媒２４を通過してテールパイプから排出されるＮＯｘ（テールパイプＮＯｘ）や、ガスボリュームの増大を抑制できる。また、図９の例では、時刻ｔ１～時刻ｔ２の間、発電機９を駆動して内燃機関１０の機関回転数が低下しないようにしている。

図９の時刻ｔ２は、スロットル開度がストイキ燃焼用のスロットル開度よりも小さい目標開度に到達してから所定時間経過したタイミングである。図９の時刻ｔ２では、燃料カットを解除（終了）すると同時にリッチスパイクを開始している。また、図９の時刻ｔ２では、スロットル開度をストイキ燃焼用のスロットル開度に向けて開弁する動作を開始する。スロットル開度は、図９の時刻ｔ２以降、ストイキ燃焼用のスロットル開度となるよう徐々に大きくしている。図９の時刻ｔ３は、リッチスパイクが終了するタイミングである。

図１０は、内燃機関１０の要求トルクが所定値よりも大きいとき（大きなトルク要求が発生した状況のとき）に希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。

図１０の時刻ｔ１は、燃焼切り替え要求（排気によるストイキ要求または切り替え要求）が発生したタイミングである。すなわち、図９の時刻ｔ１は、排気によるストイキ要求または切り替え要求により空燃比をリーンからストイキにする要求が発生したタイミングである。図１０の時刻ｔ１では、内燃機関１０の要求トルクが所定値よりも大きいので、スロットル弁の開度をストイキ燃焼用のスロットル開度に切り替えるとともに、空燃比を一気に切り替えてリッチスパイクを開始している。図１０中に太破線で示すように、図１０の時刻ｔ１のタイミングからエンジン負荷を徐々に上昇させればトルクショックを抑制できるが、急加速等で内燃機関１０の要求トルクが所定値よりも大きい状況では、トルクショックがあっても運転者に大きな違和感を与えることはないので、時刻ｔ１のタイミングで、希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を一気に切り替える。図１０の時刻ｔ２は、リッチスパイクが終了するタイミングである。

図１１は、内燃機関１０を一旦停止させてストイキ燃焼から希薄燃焼へ燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。

図１１の時刻ｔ１は、空燃比をストイキからリーンにする燃焼切り替え要求（例えば切り替え要求）が発生したタイミングである。ただし、図１１の時刻ｔ１のタイミングでは、内燃機関１０の停止や燃焼形態の切り替えはしない。

図１１の時刻ｔ２は、上述した内燃機関停止条件が成立したタイミングである。
ストイキ燃焼からリーン燃焼へ内燃機関１０の燃焼形態を切り替える要求が発生した場合には、この要求の発生後所定の一定時間の間は、内燃機関停止条件の成立を待って燃焼形態を切り替える。つまり、この要求の発生後所定の一定時間の間に内燃機関停止条件が成立しない場合は、この要求の発生後所定の一定時間経過後に内燃機関１０を停止する。図１１の例では、時刻ｔ２のタイミングで燃焼形態の切り替えのために、内燃機関１０を停止するとともに、スロットル弁をストイキ燃焼用のスロットル開度よりも小さくなるよう閉弁する。

図１１の時刻ｔ３、内燃機関１０の機関回転数が「０」となったタイミングである。空燃比は、図１１の時刻ｔ３のタイミングでリーン空燃比よりも大きい空燃比に切り替える。

図１１の時刻ｔ４は、上述した内燃機関始動条件が成立したタイミングである。図１１の時刻ｔ４では、回転が停止した内燃機関１０を再始動するとともに、スロットル開度をリーン燃焼用のスロットル開度に向けて開弁する動作を開始する。スロットル開度は、時刻ｔ４以降、リーン燃焼用のスロットル開度となるよう段階的に大きくしている。

図１２は、内燃機関１０への燃料供給を停止してストイキ燃焼から希薄燃焼へ燃焼形態を切り替える際の各種パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。

図１２の時刻ｔ１は、空燃比をストイキからリーンにする燃焼切り替え要求（例えば切り替え要求）が発生したタイミングである。図１２の時刻ｔ１では、燃料カットを開始するとともに、スロットル弁の開度をリーン燃焼用のスロットル開度に切り替える。また、図１２の例では、時刻ｔ１～時刻ｔ２の間、発電機９を駆動して内燃機関１０の機関回転数が低下しないようにしている。

図１２の時刻ｔ２は、吸入空気量がリーン燃焼用の目標値に達したタイミングである。図１２の時刻ｔ２では、燃料カットを解除（終了）する。

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本発明が適用されるハイブリッド車両は、シリーズハイブリッド以外のハイブリッド車両に対しても適用可能である。

上述した実施例は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

Claims (12)

1. 発電した電力をバッテリに供給可能な第１電動機と、上記バッテリからの電力または上記第１電動機で発電した電力により駆動輪を駆動する第２電動機と、上記第１電動機を駆動する内燃機関と、を有し、
   上記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比とするストイキ燃焼と目標空燃比を理論空燃比よりもリーンとする希薄燃焼とを切り替えて使用可能なハイブリッド車両の制御方法において、
   希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、上記内燃機関への燃料供給を停止し、この停止中に上記内燃機関の吸入空気量を減少させ、上記内燃機関の吸入空気量を減少させた状態で上記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比もしくは理論空燃比よりもリッチな空燃比として上記内燃機関を再始動し、上記内燃機関の要求トルクが所定値よりも大きい場合、上記内燃機関の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼へ切り替える際に吸入空気量の減少を待たずに一気に空燃比を切り替えるハイブリッド車両の制御方法。
2. 希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、上記内燃機関の回転を停止し、上記内燃機関を再始動する際に空燃比を理論空燃比もしくは理論空燃比よりもリッチな空燃比に切り替える請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
3. 希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、上記内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットを行い、上記内燃機関への燃料供給を再開する燃料カットリカバーの際に空燃比を理論空燃比もしくは理論空燃比よりもリッチな空燃比に切り替える請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
4. 排気中のＮＯｘを捕集するＮＯｘトラップ触媒を有し、
   上記ＮＯｘトラップ触媒に捕集されたＮＯｘ量が予め設定された所定の第１閾値以上になると希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態が切り替えられ、
   上記ＮＯｘトラップ触媒に捕集されたＮＯｘ量が上記第１閾値未満かつ上記第１閾値よりも小さい所定の第２閾値以上の場合には、所定の切り替え要求が成立するのを待って希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える請求項２に記載のハイブリッド車両の制御方法。
5. 上記ＮＯｘトラップ触媒に捕集されたＮＯｘ量が上記第１閾値未満かつ上記第２閾値以上のときに所定の内燃機関停止条件が成立して上記内燃機関を停止させた場合には、所定の内燃機関始動条件が成立するのを待って上記内燃機関を再始動する請求項４に記載の車両の制御方法。
6. （削除）
7. 希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、上記内燃機関の回転が停止中もしくは上記内燃機関の燃料カット中に上記内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁の開度を目標の空燃比に応じた開度へ変更する請求項２～５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。
8. 希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、上記内燃機関の回転が停止中からの当該内燃機関の再始動時もしくは上記内燃機関の燃料カットリカバー時に上記内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁の開度を目標の空燃比に応じた開度よりも小さい開度に変更し、その後スロットル弁の開度を目標の空燃比に応じた開度へ変更する請求項２～５、７のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。
9. ストイキ燃焼から希薄燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、上記内燃機関への燃料供給を停止し、その後に目標空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比として上記内燃機関を再始動する請求項１～５、７、８のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。
10. ストイキ燃焼から希薄燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、上記内燃機関の回転を停止し、上記内燃機関を再始動する際に空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替える請求項９に記載のハイブリッド車両の制御方法。
11. ストイキ燃焼から希薄燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、上記内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットを行い、上記内燃機関への燃料供給を再開する燃料カットリカバーの際に空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替える請求項９に記載のハイブリッド車両の制御方法。
12. 発電した電力をバッテリに供給可能な第１電動機と、
    上記バッテリからの電力または上記第１電動機で発電した電力により駆動輪を駆動する第２電動機と、
    上記第１電動機を駆動する内燃機関と、
    上記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比とするストイキ燃焼と目標空燃比を理論空燃比よりもリーンとする希薄燃焼とを切り替えて使用可能とする第１制御部と、
    希薄燃焼からストイキ燃焼へ燃焼形態を切り替える際には、上記内燃機関への燃料供給を停止し、この停止中に上記内燃機関の吸入空気量を減少させ、上記内燃機関の吸入空気量を減少させた状態で上記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比もしくは理論空燃比よりもリッチな空燃比として上記内燃機関を再始動し、上記内燃機関の要求トルクが所定値よりも大きい場合、上記内燃機関の燃焼形態を希薄燃焼からストイキ燃焼へ切り替える際に吸入空気量の減少を待たずに一気に空燃比を切り替える第２制御部と、を有するハイブリッド車両の制御装置。

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