CN101516705A - 混合动力车辆及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种混合动力车辆，设置有：发动机(11)；发电机(13)，其能够被发动机(11)驱动来发电；电动机(12)，其能够基于从发电机(13)供应的动力来运行；动力分配装置(14)，其将发动机(11)的输出传递至驱动轮(15)和发电机(13)，并将电动机(12)的输出传递至驱动轮(15)；以及主ECU(28)，其根据车辆运行状态利用动力分配装置(14)来控制发动机(11)的输出比率和电动机(12)的输出比率。当在稀薄燃烧运转模式和化学计量燃烧运转模式之间切换发动机(11)的运转模式时，主ECU(28)选择性地增大和减小电动机(12)的输出比率使得作为发动机(11)和电动机(12)的组合输出的总输出是恒定的。

Description

混合动力车辆及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种能够利用发动机和电动机作为动力源来运行的混合动力车辆，以及一种控制所述混合动力车辆的方法。

背景技术

近年来已开始使用混合动力车辆，所述混合动力车辆既设置有输出通过燃烧燃料所产生的扭矩的发动机，也设置有通过接收动力供应来输出扭矩的电动机。这些车辆能够通过将来自发动机和电动机的扭矩传递至车轮来运行，且能够通过依据运行状态驱动或停止发动机和电动机的方式以数种模式中的任意一种来驱动。例如，可以仅利用来自发动机的扭矩或者仅利用来自电动机的扭矩来驱动车轮。可替代地，可利用来自发动机以及电动机的扭矩来驱动车轮。可利用电池中储存的动力(电力)来驱动电动机。当电池的荷电状态(SOC)下降时，发动机将驱动发电机为电池充电。

在这种混合动力车辆中使用的缸内喷射式发动机中，通过在压缩行程期间将燃料喷射至燃烧室内来实现在稀空燃比情况下的分层燃烧，且通过在进气行程期间将燃料喷射至燃烧室内以形成均匀的空气-燃料混合物来实现在化学计量空燃比情况下的均质燃烧。例如，通过在活塞的进气行程期间打开进气门以便从进气口将空气吸入燃烧室内使之在压缩行程期间进行压缩，在内燃发动机的低负荷运转区域中实现分层燃烧。然后将燃料喷射至这种高压空气中且两者混合。将由此得到的空气-燃料混合物导向火花塞，空气-燃料混合物在此被点燃。同时，通过在活塞的进气行程期间打开进气门以便从进气口将空气吸入燃烧室内在内燃发动机的中高负荷运转区域中实现均质燃烧。在吸入空气时，喷射燃料以便形成分散至整个燃烧室的空气-燃料混合物。这种分散的空气-燃料混合物随后被火花塞点燃并在整个燃烧室内均匀地燃烧。

例如，日本专利申请公开No.2005-069029(JP-A-2005-069029)描述了一种这样的混合动力车辆。同样，例如，日本专利申请公开No.2000-130213(JP-A-2000-130213)描述了一种缸内喷射式发动机。

利用上述现有技术的发动机，当根据运转状态在实现稀空燃比情况下的分层燃烧的运转模式与实现化学计量空燃比情况下的均质燃烧的运转模式之间改变运转模式时，为了补偿，诸如进气量或点火正时等运转参数要根据空燃比的变化而变化，使得实际的输出扭矩不会与驾驶员要求的扭矩有差异。但是，当空燃比暂时变化时的发动机扭矩调节会中断，此时会产生可能对驱动性能造成不利影响的冲击。

JP-A-2000-130213还描述了一种用于稀薄燃烧发动机的控制设备。利用这种控制设备，即使当执行稀薄燃烧的条件满足或者不满足时，输出至节气门致动器的打开量指令值以步进方式增加或减小，(由于惯性和节气门与燃烧空间之间的距离所致)也会存在节气门致动器的时滞以及空气的响应延迟。因此，利用JP-A-2000-130213中所述的稀薄燃烧发动机的控制设备，目标空燃比、点火正时以及喷射正时中的漂移与所述时滞和空气的响应延迟是同步的。但是，当空燃比变化时的发动机扭矩的失调常常不仅是由于诸如电子节气门装置等装置的响应延迟等所引起，而且由于这些装置的长期变化和进气温度的偏差、以及由于残留气体的温差所致的燃烧速率的差异所引起。因此，发动机扭矩的这种失调不能得以适当补偿，且因此产生对驱动性能造成不利影响的冲击。

发明内容

本发明提供了一种旨在通过减少因运转模式变化时发生的扭矩波动而产生的冲击来提高驱动性能的混合动力车辆，以及控制所述混合动力车辆的方法。

本发明的第一方面涉及一种混合动力车辆，所述混合动力车辆包括：发动机；电动机；动力传递部，其将来自所述发动机的输出传递至驱动轮并将来自所述电动机的输出传递至所述驱动轮；输出控制部，其根据车辆的运行状态利用所述动力传递部来控制所述发动机的输出比率以及所述电动机的输出比率；以及运转模式切换部，其在所述发动机的空燃比为稀空燃比的稀薄燃烧运转模式和所述发动机的空燃比接近化学计量空燃比的化学计量燃烧运转模式之间切换所述发动机的运转模式。当所述运转模式切换部切换所述发动机的运转模式时，所述输出控制部选择性地增大和减小所述电动机的输出比率，使得作为所述发动机和所述电动机的组合输出的所述发动机和所述电动机的总输出是恒定的。

在所述第一方面中，所述输出控制部根据所述运转模式切换部对所述运转模式进行切换之前以及之后的运转模式来选择性地增大和减小所述电动机的输出比率以及所述电动机的输出。

在这种结构中，当所述运转模式切换部将所述运转模式从所述稀薄燃烧运转模式切换至所述化学计量燃烧运转模式时，所述输出控制部可以增大所述电动机的输出比率。

同样在前述结构中，当所述运转模式切换部将运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时，所述输出控制部可以减小所述电动机的输出比率。

同样在前述结构中，当所述运转模式切换部切换所述发动机的运转模式且所述输出控制部选择性地增大和减小所述电动机的输出时，可以相对于切换所述运转模式的时刻使所述电动机的输出开始增大或开始减小的时刻偏移预定的时长，所述预定的时长是根据所述车辆的运行状态来设定的。

在前述结构中，还可在发动机的排气通道中设置氮氧化物(NOx)储存还原催化剂，且所述运转模式切换部还可将所述运转模式选择性地切换至所述发动机的空燃比为浓空燃比的浓燃烧运转模式以及从所述浓燃烧运转模式切换。此外，当所述运转模式切换部通过将所述运转模式切换至所述浓燃烧运转模式来执行对储存于所述氮氧化物储存还原催化剂中的氮氧化物进行还原并对所述氮氧化物储存还原催化剂进行复原的燃料过量供给控制时，所述输出控制部可以增大所述电动机的输出比率。

在此结构中，还可沿废气流动方向在所述发动机的排气通道中位于所述氮氧化物储存还原催化剂的上游设置三元催化剂。当所述运转模式切换部通过将所述运转模式切换至所述浓燃烧运转模式来执行所述氮氧化物储存还原催化剂的所述燃料过量供给控制时，所述输出控制部可以相对于切换所述运转模式的时刻使所述电动机的输出增大的时刻延迟预定的时长。

在前述结构中，如上所述，可以将三元催化剂沿废气流动方向设置在所述发动机的排气通道中位于所述氮氧化物储存还原催化剂的上游。但是，在这种情况下，当所述运转模式切换部取消所述氮氧化物储存还原催化剂的所述燃料过量供给控制并将所述运转模式从所述浓燃烧运转模式切换至所述稀薄燃烧运转模式和化学计量燃烧运转模式中的一种时，所述输出控制部可以相对于切换所述运转模式的时刻使所述电动机的输出开始增大的时刻提前预定的时长。

在前述结构中，所述预定的时长是基于至少对废气净化效率的需求而不是驱动性能的需求给予优先来设定的。

在前述结构中，当所述运转模式切换部切换所述运转模式时，所述输出控制部可以使得所述发动机的转速在预定的时长内保持恒定并选择性地增大和减小所述电动机的输出。

在此结构中，当所述运转模式切换部将所述运转模式从所述稀薄燃烧运转模式切换至所述化学计量燃烧运转模式时，所述输出控制部可以在将所述发动机的转速保持恒定的同时增大所述电动机的输出。

在前述结构中，当所述运转模式切换部将所述运转模式从所述化学计量燃烧运转模式切换至所述稀薄燃烧运转模式时，所述输出控制部可以在将所述发动机的转速保持恒定的同时减小所述电动机的输出。

同样在前述结构中，所述输出控制部可以选择性地增大和减小所述电动机的输出以便改变所述发动机和所述电动机的总输出，进而匹配驾驶员的需求。

在前述结构中，在所述运转模式切换部切换所述运转模式之后，所述输出控制部可以根据所述发动机的输出的增大或减小来减小或增大所述电动机的输出，使得所述发动机和所述电动机的总输出保持恒定。

同样在前述结构中，当所述运转模式切换部切换所述运转模式且所述电动机的输出接近所述电动机的输出上限时，所述输出控制部在切换所述运转模式之前减小所述电动机的输出比率。

本发明的第二方面涉及一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆设置有：发动机；电动机；动力传递装置，其用于将来自所述发动机的输出传递至驱动轮并将来自所述电动机的输出传递至所述驱动轮；以及输出控制装置，其用于根据车辆的运行状态利用所述动力传递装置来控制所述发动机的输出比率以及所述电动机的输出比率，所述控制方法在所述发动机的空燃比为稀空燃比的稀薄燃烧运转模式和所述发动机的空燃比接近化学计量空燃比的化学计量燃烧运转模式之间切换所述发动机的运转模式。当切换所述发动机的运转模式时，所述控制方法选择性地增大和减小所述电动机的输出比率，使得作为所述发动机和电动机的组合输出的所述发动机和电动机的总输出是恒定的。

根据前述结构的混合动力车辆，即使所述发动机的输出波动，通过在切换所述发动机的运转模式时适当增大或减小所述电动机的输出比率，所述总输出也总是保持恒定，因此减少了由于运转模式变化时输出波动而产生的冲击，从而改善了驱动性能。

附图说明

通过参考附图的以下示例性实施例的描述，本发明的前述和另外的目的、特征和优点将变得清楚，在附图中，相同的数字用于表示相同的元件，且附图中：

图1是示意性示出应用于根据本发明第一示例性实施方式的混合动力车辆的发动机的框图；

图2是示出第一示例性实施方式中的发动机的运转模式图；

图3是示出根据第一示例性实施方式的混合动力车辆中发动机和电动机的输出比率变化的时间图；

图4是示意性示出根据第一示例性实施方式的混合动力车辆的框图；

图5是示出根据第二示例性实施方式的混合动力车辆中发动机和电动机的输出比率变化的时间图；

图6是示出根据第三示例性实施方式的混合动力车辆中发动机和电动机的输出比率变化的时间图；以及

图7是示出根据第四示例性实施方式的混合动力车辆中发动机和电动机的输出比率变化的时间图。

具体实施方式

在以下的描述和附图中，将参考附图对根据本发明的混合动力车辆的示例性实施方式进行更详细描述。但是，应当理解，本发明并不局限于这些示例性实施方式。

首先，将详细描述根据第一示例性实施方式的混合动力车辆的总体结构。如图4所示，根据第一示例性实施方式的混合动力车辆设置有发动机11和电动机(电动发电机)12作为动力源。混合动力车辆还设置有由发动机11的输出所驱动以产生电力的发电机(电动发电机)13。发动机11、电动机12以及发电机13都由动力分配装置(动力传递装置)14连接在一起。动力分配装置14将来自发动机11的输出分配在发电机13和驱动轮15之间，还将来自电动机12的输出传递至驱动轮15。动力分配装置14还用作关于经由减速齿轮16和驱动轴17传递至驱动轮15的驱动力的变速器。

电动机12是由交流电(AC)电源驱动的交流同步电动机。逆变器18将储存于电池19中的电力从直流电(DC)转换为交流电并将该交流电供应给电动机12。逆变器18还将由发电机13产生的电力从交流电转换为直流电并将该直流电储存于电池19中。基本上，发电机13的结构与上述电动机12的结构大体相同，并因此构造为交流同步电动机。在这种情况下，电动机12主要输出驱动力，而发电机13主要通过由来自发动机11的输出驱动的方式来产生电力。

同样，虽然电动机12主要产生驱动力，但是，电动机12也能用作通过利用驱动轮15的转动来产生电力(再生发电)的发电机。此时，制动(即，再生制动)应用于驱动轮15，因此能够通过这种制动与脚制动器或者发动机制动的组合对车辆进行制动。另一方面，虽然发电机13主要通过由来自发动机11的输出驱动的方式来产生电力，但是发电机13也能够用作经由逆变器18由电池19供能并用于驱动驱动轮15的电动机。

检测曲柄角的曲柄位置传感器21设置于发动机11的曲轴20上。曲柄位置传感器21连接于发动机电子控制单元(ECU)22，所述发动机ECU 22基于检测到的曲柄角确定每个气缸中的行程，即，进气行程、压缩行程、膨胀(燃烧)行程以及排气行程，以及计算发动机转速。同样，检测电动机12的驱动轴23的旋转位置和转速的转动传感器25设置于所述驱动轴23上。类似地，检测发电机13的驱动轴24的旋转位置和转速的转动传感器26设置于所述驱动轴24上。这些转动传感器25和26都连接于电动机ECU 27。转动传感器25将指示驱动轴23的旋转位置和转速的信号输出至电动机ECU 27，转动传感器26将指示驱动轴24的旋转位置和转速的信号输出至电动机ECU 27。

上述动力分配装置14由行星齿轮单元形成。即，此动力分配装置(即，行星齿轮单元)14具有恒星齿轮41、环绕此恒星齿轮41设置的多个行星齿轮42、保持这些行星齿轮42的齿轮架43、以及设置于行星齿轮42***的齿圈44。发动机11的曲轴20经由中间轴45连接于齿轮架43，使得来自发动机11的输出被输入至行星齿轮单元14的齿轮架43。而且，电动机12内容置有定子46和转子47。转子47经由驱动轴23连接于齿圈44。转子47和齿圈44经由未示出的齿轮单元连接于减速齿轮16。减速齿轮16将从电动机12输入至行星齿轮单元14的齿圈44的输出传递至驱动轴17。电动机12与驱动轴17恒定连接。

同样，与上述电动机12类似，发电机13也容置有定子48和转子49。转子49经由驱动轴24和未示出的齿轮单元连接于恒星齿轮41。即，来自发动机11的输出由行星齿轮单元14划分，使得一些输出能够经由恒星齿轮41输入至发电机13的转子49，一些输出能够经由齿圈44等传递至驱动轴17。

通过控制恒星齿轮41的旋转，能够将整个行星齿轮单元14用作无级变速器，这可通过控制发电机13产生的动力量来完成。即，来自发动机11或电动机12的输出可以在此输出的速度由行星齿轮单元14改变之后输出至驱动轴17。同样，通过控制发电机13产生的动力量(或者当发电机用作电动机时所消耗的动力量)还能够控制发动机11的速度。附带地，发电机13和电动机12的转速由电动机ECU 27控制，所述电动机ECU 27用于参考转动传感器25和26的输出控制逆变器18。因此，还可以控制发动机11的转速。

上述各种控制由多个电子控制单元(ECU)执行。主ECU 28全面控制常规的通过发动机11的驱动以及在混合动力车辆情况下的通过电动机12和发电机13的驱动。即，对于驾驶员要求的输出，主ECU 28根据车辆的运行状态来设定发动机11的输出以及电动机12和发电机13的输出的分配。各种控制指令输出至发动机ECU 22和电动机ECU 27以控制发动机11、电动机12以及发电机13。

同样，发动机ECU 22和电动机ECU 27也将关于发动机11、电动机12以及发电机13的信息输出至主ECU 28。该主ECU 28还连接于控制电池19的电池ECU 29和控制制动器的制动器ECU 30。电池ECU 29监测电池19的荷电状态，并且当所述荷电状态为不足时，输出充电需求指令至主ECU 28。当接收到此充电需求指令时，主ECU 28控制发电机13发电以便为电池19充电。制动器ECU 30控制车辆的制动，并与主ECU 28一起控制通过电动机12的再生制动。

在给出上述示例性实施方式的混合动力车辆的结构的情况下，当混合动力车辆运转时，通过在发动机11与电动机12(发电机13)之间划分整个车辆所需的必要输出，在将发动机11的运转状态控制到期望运转状态的同时能够获得整个车辆所需的输出。

接下来，将详细描述上述第一示例性实施方式的混合动力车辆中的发动机11的结构。如图1所示，在根据第一示例性实施方式的混合动力车辆的发动机中，发动机11构造成使得气缸盖紧固于未示出的气缸体上。活塞配合在多个气缸孔内以便能够上下移动，曲轴以可旋转方式支撑于气缸体的下部。每个活塞都经由连杆与曲轴相连接。

燃烧室51由气缸体、气缸盖以及活塞形成。进气口52和排气口53设置成朝向彼此并开口至燃烧室51。进气门54的下端部定位在进气口52中，且排气门55的下端部定位在排气口53中。进气门54和排气门55分别沿着它们的轴线方向以可移动的方式受到支撑并沿着关闭进气口52和排气口53的方向受到迫压。而且，进气凸轮轴和排气凸轮轴以可旋转方式支撑于气缸盖上使得进气凸轮与进气门54的上端部接触，且排气凸轮与排气门55的上端部接触。

因此，当进气凸轮轴和排气凸轮轴与发动机11同步旋转时，进气凸轮和排气凸轮使得进气门54和排气门55在预定时刻上下移动。随着进气门54和排气门55上下移动，进气口52和排气口53打开和关闭，从而容许和防止进气口52与燃烧室51之间、以及排气口53与燃烧室51之间的连通。

进气口52经由进气歧管56连接至与进气管58相连的稳压罐57。空气滤清器59安装于进气管58的空气入口。具有节气门60的电子节气门装置61设置于空气滤清器59的下游。

而且，将燃料(汽油)以高压直接喷射至气缸51内的燃料喷射器62安装于气缸盖并连接于供给管63。具有预定压力的燃料可从高压燃料泵64供应至供给管63。而且，点燃空气-燃料混合物的火花塞65安装于气缸盖中位于燃烧室51上方。

同时，排气口53经由排气歧管66连接于排气管67。三元催化剂68和氮氧化物储存还原催化剂69安装于此排气管(排气通道)67中。当废气空燃比处于化学计量空燃比时，三元催化剂68通过氧化还原(氧化-还原)反应用于同时净化废气中的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)以及氮氧化物(NOx)。当废气空燃比为稀空燃比时，氮氧化物储存还原催化剂69储存废气中的氮氧化物，且当发动机在废气中的氧浓度较低的化学计量燃烧区域和浓燃烧区域内运转时，氮氧化物储存还原催化剂69释放所储存的氮氧化物，并利用燃料作为添加的还原剂来还原所释放的氮氧化物。

发动机11还设置有涡轮增压器70。此涡轮增压器70构造成使得设置于进气管58侧的压缩机71和设置于排气管67侧的涡轮72由连接轴73一体连接。中冷器74设置于进气管58中位于涡轮增压器70的压缩机71的下游以及电子节气门装置61(节气门60)的上游，所述中冷器74用于冷却已由压缩机71压缩和加热的进气。

在此示例性实施方式的混合动力车辆中，如图1和图4所示，主ECU28根据驾驶员的要求经由发动机ECU 22控制发动机11并且还经由电动机ECU 27控制电动机12和发电机13。即，检测加速器踏板角度的加速器位置传感器75连接于主ECU 28并将指示检测到的加速器压下量的信号输出至主ECU 28。主ECU 28根据此加速器压下量来设定所需输出，然后根据车辆的运转(即，运行或停止)状态来设定发动机11和电动机12之间的动力分配比率(即，确定输出的总动力中有多少应当由发动机产生以及输出的总动力中有多少应当由电动机产生的比率)以便实现最大效率。发动机ECU 22控制发动机11，且电动机ECU 27控制电动机12。

例如，在诸如当车辆从停车状态起步或者以低速或中速运行时等发动机效率低下的区域内，执行燃料切断或停止发动机11并仅利用电动机12对驱动轮15进行驱动。在正常运行期间，由动力分配装置14对来自发动机11的输出进行划分并沿着两条路径传递。即，一些动力被传输至发电机13以产生电力，然后将所述电力用于驱动电动机12，电动机12随后对驱动轮15进行驱动，同时其余动力用于直接对驱动轮15进行驱动。因此，车辆既利用发动机11又利用电动机12来运行。在突然加速期间(在高负荷期间)，除了用于正常运行的控制之外，电动机12还接收来自电池19的动力，这为电动机12提供了更多的动力以对驱动轮15进行驱动。在减速和制动期间，驱动轮15反向驱动电动机12，使得电动机12用作发电机以及再生制动器，且所回收的动力用于对电池19进行充电。当对电池19进行充电时，来自发动机11的输出经由动力分配装置14发送至发电机13以便产生电力，该电力随后被储存于电池19中。

发动机ECU 22能够控制燃料喷射器62的燃料喷射正时以及火花塞65的点火正时等。发动机ECU 22基于检测到的进气量、进气温度、节气门开启量、加速器压下量(即，所需的发动机输出)、发动机转速以及冷却剂温度等来设定燃料喷射量、喷射正时以及点火正时等。即，如图1所示，空气流量传感器76和进气温度传感器77安装于进气管58的上游侧。空气流量传感器76和进气温度传感器77将指示测量到的进气量和进气温度的信号输出至发动机ECU 22。而且，节气门位置传感器78与电子节气门装置61设置在一起。此节气门位置传感器78还将指示当前的节气门开启量的信号输出至发动机ECU 22。此外，冷却剂温度传感器79设置于气缸体中。此冷却剂温度传感器79将指示检测到的发动机冷却剂温度的信号输出至发动机ECU 22。

而且，在本示例性实施方式中，发动机ECU 22用作运转模式切换部，且能够依据发动机11的运转状态在稀薄燃烧运转模式和化学计量燃烧运转模式之间切换发动机11的运转模式。稀薄燃烧运转模式通过在发动机11的压缩行程期间将燃料喷射至燃烧室51内来实现稀空燃比状态下的分层燃烧。化学计量燃烧运转模式通过在进气行程期间将燃料喷射至燃烧室51内以便形成均匀的空气-燃料混合物的方式实现化学计量空燃比状态下的均质燃烧。

即，如图2所示，发动机ECU 22设定最优曲线(图中实线所示)，发动机负荷根据发动机转速的增加而沿此曲线增加，而且发动机ECU 22还设定稀薄燃烧运转模式(由交替的长、短虚线所包围的区域)和化学计量燃烧运转模式(其余区域)。基于这种发动机运转模式映射，当发动机以稀薄燃烧运转模式运转时执行分层燃烧。在这种情况下，当进气门54在进气行程期间打开时，来自进气口52的空气被吸入燃烧室51内。被吸入的空气随后在压缩行程期间受到压缩。然后将燃料从燃料喷射器62喷射至此高压空气中，且两者混合形成空气-燃料混合物，该空气-燃料混合物被导向火花塞65点燃并燃烧。另一方面，当发动机以化学计量燃烧运转模式运转时执行均质燃烧。在这种情况下，当进气门54在进气行程期间打开时，来自进气口52的空气被吸入燃烧室51内，同时将燃料从燃料喷射器62喷射至燃烧室51内。因而，形成分散至整个燃烧室51的均匀的空气-燃料混合物。此分散的空气-燃料混合物随后被火花塞65点燃并在整个燃烧室51内均匀燃烧。

在这种发动机11中，当运转模式在稀薄燃烧运转模式和化学计量燃烧运转模式之间变化时，为了补偿，诸如进气量或点火正时等运转参数将根据空燃比的变化而改变，使得实际的发动机输出与主ECU 28设定的所需发动机输出不存在差异。但是，当空燃比变化结束时的发动机扭矩的调节被中断，所述中断不仅是由于诸如电子节气门装置61等装置的响应延迟等造成，还由于这些装置的长期变化以及进气温度的偏差所造成。所述调节还会由于因残留气体的温差等所致的燃烧速率的差异而暂时性地中断。因而，将产生对驱动性能造成不利影响的冲击。

因此，在根据第一示例性实施方式的混合动力车辆中，当切换发动机11的运转模式时，用作输出控制部的主ECU 28增大或减小电动机12的输出比率，使得作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出恒定。更具体地，当发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式时，主ECU 28增大电动机12的输出比率。而且，当发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时，主ECU28减小电动机12的输出比率。

当切换运转模式时的电动机12的控制在以下的表1中详细示出。

【表1】

运转形式	驱动性能需求	废气净化效率需求	电动机输出比率
				A	低	高	大
B	高	无	小
				C	中等	高	大
D	低	无	小
				E	高	高	大
F	中等	高	大

如图2和表1所示，当车辆从稳定运转加速时，相对于发动机转速来说，发动机11的负荷大，因此运转形式为形式A，在形式A中，运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式。另一方面，当车辆减速并回复到稳定运转时，相对于发动机转速来说，发动机11的负荷小，因此运转形式变为形式B，在形式B中，运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式。而且，当车辆从怠速状态起步并运动至稳定运转时，相对于发动机转速来说，发动机11的负荷大，因此发动机11的运转形式变为形式D，在形式D中，运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式。另一方面，当车辆在稳定运转之后停车并回复到怠速状态时，相对于发动机转速来说，发动机11的负荷减小，因此发动机11的运转形式变为形式E，在形式E中，运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式。然后，在不管发动机的转速如何发动机的负荷几乎没有变化的稳定运转期间，发动机11的运转形式变为形式C或F，在形式C或F中，运转模式保持为稀薄燃烧运转模式。

在车辆加速时的运转形式A的状态下，废气量增加，所以对废气净化效率的需求而不是驱动性能的需求给予优先。因此，主ECU 28增大电动机12的输出比率。另一方面，在车辆减速时的运转形式B的状态下，废气量减少，所以对驱动性能的需求而不是废气净化效率的需求给予优先。因此，主ECU 28减小电动机12的输出比率。另外，在车辆转换至稳定运转的运转形式D的状态下，废气中的有害成分量减少。因此，在运转形式D的状态下，驱动性能的需求和废气净化效率的需求都降低，所以主ECU28减小电动机12的输出比率。另一方面，在车辆回复到怠速状态的运转形式E的状态下，既存在驱动性能的需求又存在废气净化效率的需求，所以主ECU 28增大电动机12的输出比率。在保持稳定运转的运转形式C和F的状态下，对废气净化效率的需求而不是驱动性能的需求给予优先，因此，主ECU 28增大电动机12的输出比率。

即，在发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式的运转形式A和E的状态下，废气量以及废气中的有害成分量增加。因此，主ECU 28增大电动机12的输出比率并减小发动机11的输出比率，以便减少废气量并提高废气净化效率。另一方面，在发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式的运转形式B和D的状态下，废气量以及废气中的有害成分量减少。因此，主ECU 28减小电动机12的输出比率并增大发动机11的输出比率，以便改善驱动性能。另外，在保持稳定运转的运转形式C和F的状态下，主ECU 28增大电动机12的输出比率并减小发动机11的输出比率，以便减少废气量并提高废气净化效率。

在此，将基于图3中的时间图详细描述根据本示例性实施方式的混合动力车辆中的发动机11的运转模式进行切换时的控制。

在本示例性实施方式的混合动力车辆中的发动机11的运转模式切换控制中，如图1、图3和图4所示，当在t₁时间输出切换发动机11的运转模式的指令作为混合动力车辆的运行状态(即，驾驶员所需的输出)变化的结果时，主ECU 28在将混合动力车辆的总输出保持恒定的同时增大或减小电动机12的输出比率。在这种情况下，发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式，所以通过增大电动机12的输出比率增大电动机12的输出，同时减少发动机11的输出。

然后，当来自发动机11和电动机12的输出变化在t₂时间结束时，发动机11的运转模式在t₃时间从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式。在t₃时间，改变诸如进气量或点火正时等运转参数，以便改变空燃比。此时，空燃比变化时的发动机11的输出的调节暂时变为中断，这将引起冲击的产生。但是，因为预先增大了电动机12的输出比率并减少了发动机11的输出比率，所以减小了这种冲击。如果在运转模式(即，空燃比)变化时电动机12和发动机11的输出比率不变化，则如图3中的双点划线所示，将引起大的冲击。

然后，当在t₄时间由于混合动力车辆的运行状态变化(即，驾驶员所需的输出的变化)而输出指令以便切换发动机11的运转状态时，发动机ECU 22迅速将发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式。在t₄时间，改变诸如进气量或点火正时等运转参数，以便改变空燃比。此时，空燃比变化时的发动机11的输出的调节暂时变为中断，这将引起冲击的产生。但是，因为已经增大了电动机12的输出比率且减少了发动机11的输出比率，所以减小了这种冲击。

然后，在t₅时间，在将混合动力车辆的总输出保持恒定的同时增大或减小电动机12的输出比率。在此，因为发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式，所以通过减小电动机12的输出比率减少电动机12的输出，同时增大发动机11的输出比率。然后，发动机11和电动机12的输出的这种变化在t₆时间结束。

如上所述，根据第一示例性实施方式的这种混合动力车辆设置有：发动机11；发电机13，其能够利用至少一些来自发动机11的输出产生动力；电动机12，其能够基于从发电机13供给的动力来运行；动力分配装置14，其将来自发动机11的输出传递至驱动轮15和发电机13，还将来自电动机12的输出传递至驱动轮15；以及，主ECU 28，其根据运行状态利用动力分配装置14控制发动机11的输出比率和电动机12的输出比率。发动机ECU 22能够在发动机11的空燃比为稀空燃比的稀薄燃烧运转模式与空燃比接近化学计量空燃比的化学计量燃烧运转模式之间切换发动机11的运转模式。当切换发动机11的运转模式时，主ECU 28增大或减小电动机12的输出，使得作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出是恒定的。

因此，当切换发动机11的运转模式时，即使发动机11的输出波动，通过增大电动机12的输出比率就能够减小由该波动造成的冲击，因此能够改善驱动性能。另外，在切换发动机11的运转模式时，通过增大电动机12的输出比率，能够减少废气量，从而提高废气净化效率。

此外，当发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式时，主ECU 28增大电动机12的输出比率。相反，当发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时，主ECU 28减小电动机12的输出比率。

当发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式时，废气量以及废气中的有害成分量增加。因此，增大电动机12的输出比率并减小发动机11的输出比率，以便能够减少废气量并能够提高废气净化效率。另一方面，当发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时，废气量以及废气中的有害成分量减少。因此，减小电动机12的输出比率并增大发动机11的输出比率，以便能够改善驱动性能。

另外，当废气空燃比为稀空燃比时，氮氧化物储存还原催化剂69储存废气中的氮氧化物，且在废气中的氧浓度较低的化学计量燃烧范围和浓燃烧范围内，氮氧化物储存还原催化剂69释放所储存的氮氧化物，并利用燃料作为添加的还原剂来还原所释放的氮氧化物。但是，当释放所储存的氮氧化物并利用燃料对其进行还原时，废气净化效率较好，同时废气量较少。因此，当执行用于氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，通过增大电动机12的输出比率并减小发动机11的输出比率，能够减少废气量并能够提高废气净化效率。

图5是示出根据第二示例性实施方式的混合动力车辆中发动机和电动机的输出比率变化的时间图。此第二示例性实施方式中的混合动力车辆的整体结构与上述第一示例性实施方式中的混合动力车辆的整体结构大体相同。因此，将同样参考图1和图4来描述第二示例性实施方式，且功能与第一示例性实施方式中一样的构件将用相同的参考数字来表示，并将省略这些构件的多余描述。

在根据第二示例性实施方式的混合动力车辆中，如图1和图4所示，主ECU 28经由发动机ECU 22来控制发动机11，并且还经由电动机ECU27控制电动机12和发电机13。即，主ECU 28根据加速器压下量和车辆的运行状态来设定发动机11和电动机12之间的动力分配比率(即，确定输出的总动力中有多少应当由发动机产生以及输出的总动力中有多少应当由电动机产生的比率)以便实现最大效率。发动机ECU 22控制发动机11，且电动机ECU 27控制电动机12。另外，在本示例性实施方式中，发动机ECU 22能够根据发动机11的运转状态，在实现稀空燃比情况下的分层燃烧的稀薄燃烧运转模式与实现化学计量空燃比情况下的均质燃烧的化学计量燃烧运转模式之间切换发动机11的运转模式。

在根据第二示例性实施方式的混合动力车辆中，当切换发动机11的运转模式时，用作输出控制部的主ECU 28增大或减小电动机12的输出比率，使得作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出恒定。更具体地，当发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式时，主ECU 28在首先减小电动机12的输出比率之后，增大或减小电动机12的输出比率，以便对发动机11中产生的冲击进行调节。另外，当发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时，主ECU 28在首先增大或减小电动机12的输出之后，增大电动机12的输出比率，以便对发动机11中产生的冲击进行调节。

即，如图1、图4和图5所示，在本示例性实施方式的混合动力车辆的发动机11的运转模式切换控制中，当在t₁时间输出切换发动机11的运转模式的指令作为混合动力车辆的运行状态变化的结果时，主ECU 28在将混合动力车辆的总输出保持恒定的同时增大或减小电动机12的输出比率。在这种情况下，发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式，所以通过减小电动机12的输出比率减少电动机12的输出，同时增大发动机11的输出。

然后，当来自发动机11和电动机12的输出变化在t₂时间结束时，发动机11的运转模式在t₃时间从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式。在t₃时间，改变诸如进气量或点火正时等运转参数，以便改变空燃比。此时，空燃比变化时的发动机11的输出的调节暂时变为中断，这将引起冲击的产生。但是，通过增大或减小电动机12的输出以便对冲击进行调节，消除了这种冲击，所以使得总输出中的冲击得以最小化或消除。在这种情况下，当稀薄燃烧运转模式中的电动机12的输出接近其上限值时，电动机12不能为伴随发动机11的输出调节产生的冲击增大或减小足够的输出，所以，要预先减小电动机12的输出比率。

然后，当在t₄时间由于混合动力车辆的运行状态变化而输出指令以便切换发动机11的运转模式时，发动机ECU 22迅速将发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式。在t₄时间，改变诸如进气量或点火正时等运转参数，以便改变空燃比。此时，空燃比变化时的发动机11的输出的调节暂时变为中断，这将引起冲击的产生。但是，通过增大或减小电动机12的输出以便对冲击进行调节，消除了这种冲击，所以使得总输出中的冲击得以最小化或消除。

然后，在t₅时间，在将混合动力车辆的总输出保持恒定的同时增大或减小电动机12的输出比率。在此，因为发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式，所以通过增大电动机12的输出比率增大电动机12的输出，同时减小发动机11的输出。然后，发动机11和电动机12的输出的这种变化在t₆时间结束。

如上所述，在根据第二示例性实施方式的这种混合动力车辆中，当切换发动机11的运转模式时，主ECU 28增大或减小电动机12的输出，使得作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出恒定。更具体地，当切换发动机11的运转模式时，增大或减小电动机12的输出，以便对发动机11中产生的冲击进行调节。

因此，当切换发动机11的运转模式时，增大或减小电动机12的输出以便对此时发动机11中产生的冲击进行调节，因此冲击得以消除。因而，总输出中的冲击得以最小化或消除，所以能够改善驱动性能。

同样在此时，当稀薄燃烧运转模式中的电动机12的输出接近上限值时，不能为因发动机11的输出调节而产生的冲击增大或减小足够大的输出。因此，通过预先减小电动机12的输出比率，能够根据切换发动机11的运转模式时产生的发动机11的冲击的大小来增大或减小电动机12的最适宜的输出。因而，能够适当地最小化或消除冲击。

图6是示出根据第三示例性实施方式的混合动力车辆中发动机和电动机的输出比率变化的时间图。此第三示例性实施方式中的混合动力车辆的整体结构与上述第一示例性实施方式中的混合动力车辆的整体结构大体相同。因此，将同样参考图1和图4来描述第三示例性实施方式，且功能与第一示例性实施方式中一样的构件将用相同的参考数字来表示，并将省略这些构件的多余描述。

在根据第三示例性实施方式的混合动力车辆中，如图1和图4所示，主ECU 28经由发动机ECU 22控制发动机11，并且还经由电动机ECU 27控制电动机12和发电机13。即，主ECU 28根据加速器压下量和车辆的运行状态来设定发动机11和电动机12之间的动力分配比率(即，确定输出的总动力中有多少应当由发动机产生以及输出的总动力中有多少应当由电动机产生的比率)以便实现最大效率。发动机ECU 22控制发动机11，且电动机ECU 27控制电动机12。另外，在本示例性实施方式的发动机11中，发动机ECU 22能够根据发动机11的运转状态，在实现稀空燃比情况下的分层燃烧的稀薄燃烧运转模式、实现化学计量空燃比情况下的均质燃烧的化学计量燃烧运转模式、以及实现浓空燃比情况下的均质燃烧的浓燃烧运转模式之间切换发动机11的运转模式。通过切换至此稀薄燃烧运转模式，能够执行对储存于氮氧化物储存还原催化剂69中的氮氧化物进行还原并因此复原氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制。

在根据第三示例性实施方式的混合动力车辆中，当切换发动机11的运转模式时，用作输出控制部的主ECU 28增大或减小电动机12的输出比率，使得作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出恒定。更具体地，当发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式或浓燃烧运转模式时，主ECU 28增大电动机12的输出比率。另外，当发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式或浓燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时，主ECU 28减小电动机12的输出比率。

此时，利用根据第三示例性实施方式的混合动力车辆，当通过切换发动机11的运转模式来执行对储存于氮氧化物储存还原催化剂69中的氮氧化物进行还原并因此复原氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，主ECU 28相对于切换所述运转模式的时刻使电动机12的输出开始增大的时刻延迟预先设定的预定时长。即，主ECU 28在切换运转模式之后的预定时长增大电动机12的输出。所述预定时长是预先设定的。另一方面，当通过切换发动机11的运转模式来取消燃料过量供给控制时，主ECU 28相对于切换所述运转模式的时刻使电动机12的输出开始增大的时刻提前预先设定的预定时长。即，主ECU 28在切换运转模式之前的预定时长增大电动机12的输出。所述预定时长是预先设定的。

当切换运转模式时的电动机12的控制详情在以下的表2中示出。运转形式A至F与参照图2所述的第一示例性实施方式中描述的相同。

【表2】

运转形式	驱动性能需求	废气净化效率需求	电动机输出比率	输出比率变化的时刻
					A	低	高	大	延迟
B	高	无	小	提前
					C	中等	高	大	提前
D	低	无	小	提前
					E	高	高	大	延迟
F	中等	高	大	延迟

如图2和表2所示，当在发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式或浓燃烧运转模式的运转形式A和E中执行燃料过量供给控制时，废气中的还原剂(一氧化碳和碳氢化合物)被储存于三元催化剂68中的氧所氧化。因而，用于复原氮氧化物储存还原催化剂69的足量浓废气可能并不能够在早期到达氮氧化物储存还原催化剂69，因而，氮氧化物可能并不能够在早期得以适当还原。因此，将电动机12的输出开始增大的时刻(以下也称作“增大时刻”)延迟预定时长，这将延迟废气量的减少，使得储存于三元催化剂68中的氧在早期得以消耗。因而，提高了氮氧化物储存还原催化剂69的氮氧化物净化效率。

另一方面，当在发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式或浓燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式的运转形式B和D中取消燃料过量供给控制时，三元催化剂68在早期储存氧，由此复原其废气净化功能。因此，将电动机12的输出开始减小的时刻提前预定时长，所以废气量较早增加并在早期将氧储存于三元催化剂68中。因而，提高了三元催化剂68和氮氧化物储存还原催化剂69的废气净化效率。

当在发动机11以低转速稳定运转的运转形式C的状态下执行氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，废气量小，所以将电动机12的输出开始增大的时刻提前预定时长。当在发动机11以高转速稳定运转的运转形式F的状态下执行氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，废气量大，所以将电动机12的输出开始增大的时刻延迟预定时长。

即，在本示例性实施方式的混合动力车辆的发动机11的运转模式切换控制中，如图1、图4和图6所示，当在t₁时间输出切换发动机11的运转模式的指令以便执行氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，通过将空燃比从稀变浓，将发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至浓燃烧运转模式(或者化学计量燃烧运转模式)。在t₁时间，改变诸如进气量或点火正时等运转参数以便改变空燃比。同样，在将混合动力车辆的总输出保持恒定的同时，通过增大电动机12的输出比率来增大电动机12的输出，同时减小发动机11的输出。

然后，当在t₂时间结束发动机11和电动机12的输出变化时，当空燃比变化时的发动机11的输出调节暂时变为中断，这将引起冲击的产生。但是，因为主ECU 28增大了电动机12的输出比率并减小了发动机11的输出比率，所以减小了这种冲击的大小。另外，当空燃比在t₁时间从稀变浓时，储存于三元催化剂68中的氧被废气中的还原剂(一氧化碳和碳氢化合物)所还原，直至三元催化剂68在t₃时间耗尽所有其储存的氧。因而，还原剂到达氮氧化物储存还原催化剂69并对氮氧化物进行还原。即，在发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至浓燃烧运转模式之后，通过增大电动机12的输出比率能够适当复原氮氧化物储存还原催化剂69。

然后，当在t₄时间输出切换发动机11的运转模式的指令以便取消氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，发动机11的运转模式从浓燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式。在t₄时间，改变诸如进气量或点火正时等运转参数以便改变空燃比。另外，在将混合动力车辆的总输出保持恒定的同时，通过减小电动机12的输出比率来减小电动机12的输出，同时增大发动机11的输出。

然后，当在t₅时间结束发动机11和电动机12的输出变化时，当空燃比变化时的发动机11的输出调节暂时变为中断，这将引起冲击的产生。但是，因为发动机11的输出比率仍然较低，所以减小了这种冲击的大小。另外，当空燃比在t₄时间从浓变稀时，氧开始储存于三元催化剂68中。在t₅时间，三元催化剂68变为氧饱和且氧开始由氮氧化物储存还原催化剂69储存。随后在t₆时间，氮氧化物储存还原催化剂69也变为氧饱和。即，当发动机11的运转模式从浓燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时，通过预先减小电动机12的输出比率能够适当恢复三元催化剂68和氮氧化物储存还原催化剂69的废气净化功能。

以这种方式，利用根据第三示例性实施方式的混合动力车辆，当切换发动机11的运转模式以便执行或取消氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，主ECU 28增大或减小电动机12的输出，使得作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出变为恒定。

因此，当切换发动机11的运转模式时，即使发动机11的输出波动，通过增大电动机12的输出比率就能够减小由该波动造成的冲击，因此能够改善驱动性能。另外，在切换发动机11的运转模式时增大电动机12的输出比率将减少废气量，这能够提高废气净化效率。此外，在执行氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时增大电动机12的输出比率将减少从发动机11排出的废气量，这能够提高废气净化效率。

另外，当发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至浓燃烧运转模式以便执行氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，主ECU28将电动机12的输出比率开始增大的时刻延迟。另一方面，当发动机11的运转模式从浓燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式以便取消氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，主ECU 28将电动机12的输出比率开始减小的时刻提前。

相应地，当执行氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，通过在将发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至浓燃烧运转模式之后增大电动机12的输出比率，能够适当复原氮氧化物储存还原催化剂。另一方面，当取消氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时，通过在将发动机11的运转模式从浓燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式之前减小电动机12的输出比率，能够适当复原三元催化剂68和氮氧化物储存还原催化剂69的废气净化功能。

附带地，在此第三示例性实施方式中，即使在执行或取消氮氧化物储存还原催化剂69的燃料过量供给控制时将电动机12的输出比率开始增大或减小的时刻延迟或提前，所述时刻仍然与切换发动机11的运转模式的时刻几乎同时。但是，当车辆的运行状态是废气净化效率优先而不是驱动性能优先时，可以相对于切换发动机11的运转模式的时刻使电动机12的输出比率开始增大或减小的时刻延迟或提前更多。

图7是示出根据第四示例性实施方式的混合动力车辆中发动机和电动机的输出比率变化的时间图。此第四示例性实施方式的混合动力车辆的整体结构与上述第一示例性实施方式的混合动力车辆的整体结构大体相同。因此，将同样参考图1和图4来描述第四示例性实施方式，且功能与第一示例性实施方式中一样的构件将用相同的参考数字来表示，并将省略这些构件的多余描述。

在根据第四示例性实施方式的混合动力车辆中，如图1和图4所示，主ECU 28经由发动机ECU 22控制发动机11，并且还经由电动机ECU 27控制电动机12和发电机13。即，主ECU 28根据加速器压下量和车辆的运行状态来设定发动机11和电动机12之间的动力分配比率(即，确定输出的总动力中有多少应当由发动机产生以及输出的总动力中有多少应当由电动机产生的比率)以便实现最大效率。发动机ECU 22控制发动机11，且电动机ECU 27控制电动机12。同样，在本示例性实施方式的发动机11中，发动机ECU 22能够根据发动机的运转状态，在实现稀空燃比状态下的分层燃烧的稀薄燃烧运转模式、实现化学计量空燃比状态下的均质燃烧的化学计量燃烧运转模式、以及实现浓空燃比状态下的均质燃烧的浓燃烧运转模式之间切换发动机11的运转模式。

在根据第四示例性实施方式的混合动力车辆中，当在车辆的过渡运转期间切换发动机11的运转模式时，主ECU 28增大或减小电动机12的输出比率，使得作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出相对于驾驶员所需输出(即，加速器压下量)是恒定的。更具体地，当发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式(或浓燃烧运转模式)时，主ECU 28在首先使发动机11的转速恒定之后增大电动机12的输出比率。另外，当发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式(或浓燃烧运转模式)切换至稀薄燃烧运转模式时，主ECU 28在首先使发动机11的转速恒定之后减小电动机12的输出比率。

即，如图1、图4和图7所示，在本示例性实施方式的混合动力车辆的发动机11的运转模式切换控制中，当驾驶员压下加速器踏板，同时发动机11处于稀薄燃烧运转模式时，节气门开启量随着加速器压下量的增加而增大，这会增加吸入发动机11的空气量。因而，发动机转速增加进而增大了发动机的输出。当在t₁时间将发动机11的运转模式切换至化学计量燃烧运转模式时，通过减少节气门的开启量来减少进气量，这是通过改变诸如点火正时等运转参数以便改变空燃比来完成的。此时，发动机ECU 22通过从稀薄燃烧运转模式映射切换至化学计量燃烧运转模式映射获得了估算的发动机输出。每个这些运转模式映射都包含预先准备的估算的发动机输出。然后，发动机ECU 22控制发动机转速使得所述估算的发动机输出接近目标发动机输出。但是，空燃比变化时的发动机11的输出的调节暂时变为中断，这易于引起冲击的产生。

因此，在t₁时间，当发动机11的运转模式切换至化学计量燃烧运转模式时，主ECU 28通过增大电动机12的输出比率进而增大电动机12的输出来平稳改变作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出，以便与驾驶员所需的输出(即，加速器压下量)相匹配，同时发动机ECU 22将节气门开启量保持恒定以便在预先设定的预定时长内维持恒定的发动机转速。

然后，在t₂时间，当发动机ECU 22能够从化学计量燃烧运转模式映射准确获得估算的发动机输出时，发动机ECU 22基于此估算的发动机输出来控制发动机转速，同时主ECU 28通过减小电动机12的输出比率进而减小电动机12的输出来平稳改变作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出，以便与驾驶员所需的输出(即，加速器压下量)相匹配。然后，在t₃时间，主ECU 28将电动机12的输出保持恒定并根据驾驶员所需输出通过增大发动机转速来增大发动机输出。因而，减小了当发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式时所产生的冲击。

然后，当驾驶员释放加速器踏板时，节气门开启量随着加速器压下量的减少而减小，这会减小进气量。因而，发动机转速下降，所以发动机输出减小。然后，当在t₄时间将发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时，通过改变诸如点火正时等运转参数以便改变空燃比的方式，增大节气门开启量以便增大进气量。此时，主ECU 28通过减小电动机12的输出比率进而减小电动机12的输出来平稳改变作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出，以便与驾驶员所需的输出(即，加速器压下量)相匹配，同时发动机ECU 22将节气门开启量保持恒定以便在发动机11的运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时的t₄时间处在预定时长内保持恒定的发动机转速。所述预定时长是预先设定的。

然后，在t₅时间，当发动机ECU 22能够从化学计量燃烧运转模式映射准确获得估算的发动机输出时，发动机ECU 22基于此估算的发动机输出来控制发动机转速，同时主ECU 28通过增大电动机12的输出比率进而增大电动机12的输出来平稳改变作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出，以便与驾驶员所需的输出(即，加速器压下量)相匹配。然后，在t₆时间，主ECU 28将电动机12的输出保持恒定并根据驾驶员所需输出通过减小发动机转速来减小发动机输出。因而，减小了在将发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时所产生的冲击。

以这种方式，利用根据第四示例性实施方式的混合动力车辆，当在车辆的过渡运转期间切换发动机11的运转模式时，在发动机ECU 22将发动机11的转速保持恒定的同时，主ECU 28通过增大电动机12的输出比率使作为发动机11和电动机12的组合输出的总输出与驾驶员所需的输出相匹配。

因此，通过使发动机11的输出恒定并减小或增大电动机12的输出，当切换发动机11的运转模式时，抑制了发动机11的输出的波动，从而改善了驱动性能。另外，通过在切换发动机11的运转模式时增大电动机12的输出比率，减小了废气量，从而使得废气净化效率得以提高。

另外，主ECU 28在发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式时增大电动机12的输出比率，并在发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时减小电动机12的输出比率。

相应地，当发动机11的运转模式从稀薄燃烧运转模式切换至化学计量燃烧运转模式时，废气量以及废气中的有害成分量增加。因此增大电动机12的输出比率并减小发动机11的输出比率，所以减少了废气量，进而使得废气净化效率得以提高。另一方面，当发动机11的运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时，废气量以及废气中的有害成分量减少。因此减小电动机12的输出比率并增大发动机11的输出比率，所以能够改善驱动性能。

如上所述，根据本发明的混合动力车辆旨在通过减小运转模式变化时因扭矩波动而产生的冲击来改善驱动性能。本发明在应用于设置有发动机的混合动力车辆时是有效的，不管此发动机的构造如何。

尽管已经参考本发明的示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于所述示例性实施方式或结构。相反，本发明试图覆盖各种改型和等同方案。另外，尽管以各种示例性组合及构造示出了示例性实施方式的各种元件，但是包括更多、更少元件或者仅包括一个元件的其它组合及构造也落在本发明的精神和范围内。

Claims (17)

1.一种混合动力车辆，其特征在于包括：

发动机；

电动机；

动力传递部，其将来自所述发动机的输出传递至驱动轮，并将来自所述电动机的输出传递至所述驱动轮；

输出控制部，其根据车辆的运行状态利用所述动力传递部来控制所述发动机的输出比率以及所述电动机的输出比率；以及

运转模式切换部，其在所述发动机的空燃比为稀空燃比的稀薄燃烧运转模式和所述发动机的空燃比接近化学计量空燃比的化学计量燃烧运转模式之间切换所述发动机的运转模式，

其中，当所述运转模式切换部切换所述发动机的运转模式时，所述输出控制部选择性地增大和减小所述电动机的输出比率，使得作为所述发动机和所述电动机的组合输出的所述发动机和所述电动机的总输出是恒定的。

2.如权利要求1所述的混合动力车辆，其中，所述输出控制部根据所述运转模式切换部对所述运转模式进行切换之前以及之后的运转模式来选择性地增大和减小所述电动机的输出比率以及所述电动机的输出。

3.如权利要求2所述的混合动力车辆，其中，当所述运转模式切换部将所述运转模式从所述稀薄燃烧运转模式切换至所述化学计量燃烧运转模式时，所述输出控制部增大所述电动机的输出比率。

4.如权利要求2所述的混合动力车辆，其中，当所述运转模式切换部将运转模式从化学计量燃烧运转模式切换至稀薄燃烧运转模式时，所述输出控制部减小所述电动机的输出比率。

5.如权利要求1至4中任一项所述的混合动力车辆，其中，当所述运转模式切换部切换所述发动机的运转模式且所述输出控制部选择性地增大和减小所述电动机的输出时，相对于切换所述发动机的运转模式的时刻使所述电动机的输出开始增大或开始减小的时刻偏移预定的时长，所述预定的时长是根据所述车辆的运行状态来设定的。

6.如权利要求5所述的混合动力车辆，进一步包括：

氮氧化物储存还原催化剂，其设置于发动机的排气通道中，

其中，所述运转模式切换部还将所述运转模式选择性地切换至所述发动机的空燃比为浓空燃比的浓燃烧运转模式以及从所述浓燃烧运转模式切换，并且

当所述运转模式切换部通过将所述运转模式切换至所述浓燃烧运转模式来执行对储存于所述氮氧化物储存还原催化剂中的氮氧化物进行还原并对所述氮氧化物储存还原催化剂进行复原的燃料过量供给控制时，所述输出控制部增大所述电动机的输出比率。

7.如权利要求6所述的混合动力车辆，进一步包括：

三元催化剂，其沿着废气流动方向设置在所述发动机的排气通道中位于所述氮氧化物储存还原催化剂的上游，

其中，当所述运转模式切换部通过将所述运转模式切换至所述浓燃烧运转模式来执行所述氮氧化物储存还原催化剂的所述燃料过量供给控制时，所述输出控制部相对于切换所述运转模式的时刻使所述电动机的输出增大的时刻延迟预定的时长。

8.如权利要求6所述的混合动力车辆，进一步包括：

三元催化剂，其沿着废气流动方向设置在所述发动机的排气通道中位于所述氮氧化物储存还原催化剂的上游，

其中，当所述运转模式切换部取消所述氮氧化物储存还原催化剂的所述燃料过量供给控制并将所述运转模式从所述浓燃烧运转模式切换至所述稀薄燃烧运转模式和化学计量燃烧运转模式中的一种时，所述输出控制部相对于切换所述运转模式的时刻使所述电动机的输出开始增大的时刻提前预定的时长。

9.如权利要求5至8中任一项所述的混合动力车辆，其中，所述预定的时长是基于至少对废气净化效率的需求而不是驱动性能的需求给予优先来设定的。

10.如权利要求1至9中任一项所述的混合动力车辆，其中，当所述运转模式切换部切换所述运转模式时，所述输出控制部使得所述发动机的转速在预定的时长内保持恒定并选择性地增大和减小所述电动机的输出。

11.如权利要求10所述的混合动力车辆，其中，当所述运转模式切换部将所述运转模式从所述稀薄燃烧运转模式切换至所述化学计量燃烧运转模式时，所述输出控制部在将所述发动机的转速保持恒定的同时增大所述电动机的输出。

12.如权利要求10所述的混合动力车辆，其中，当所述运转模式切换部将所述运转模式从所述化学计量燃烧运转模式切换至所述稀薄燃烧运转模式时，所述输出控制部在将所述发动机的转速保持恒定的同时减小所述电动机的输出。

13.如权利要求10所述的混合动力车辆，其中，所述输出控制部选择性地增大和减小所述电动机的输出以便改变所述发动机和所述电动机的总输出，进而匹配驾驶员的需求。

14.如权利要求2所述的混合动力车辆，其中，在所述运转模式切换部切换所述运转模式之后，所述输出控制部根据所述发动机的输出的增大或减小来减小或增大所述电动机的输出，使得所述发动机和所述电动机的总输出保持恒定。

15.如权利要求14所述的混合动力车辆，其中，当所述运转模式切换部切换所述运转模式且所述电动机的输出接近所述电动机的输出上限时，所述输出控制部在切换所述运转模式之前减小所述电动机的输出比率。

16.一种混合动力车辆，设置有：发动机；电动机；动力传递装置，其用于将来自所述发动机的输出传递至驱动轮并将来自所述电动机的输出传递至所述驱动轮；以及输出控制装置，其用于根据车辆的运行状态利用所述动力传递装置来控制所述发动机的输出比率以及所述电动机的输出比率，所述混合动力车辆的特征在于包括：

运转模式切换装置，其用于在所述发动机的空燃比为稀空燃比的稀薄燃烧运转模式和所述发动机的空燃比接近化学计量空燃比的化学计量燃烧运转模式之间切换所述发动机的运转模式，

其中，当所述运转模式切换装置切换所述发动机的运转模式时，所述输出控制装置选择性地增大和减小所述电动机的输出比率，使得作为所述发动机和所述电动机的组合输出的所述发动机和所述电动机的总输出是恒定的。

17.一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆设置有：发动机；电动机；动力传递装置，其用于将来自所述发动机的输出传递至驱动轮并将来自所述电动机的输出传递至所述驱动轮；以及输出控制装置，其用于根据所述车辆的运行状态利用所述动力传递装置来控制所述发动机的输出比率以及所述电动机的输出比率，所述控制方法在所述发动机的空燃比为稀空燃比的稀薄燃烧运转模式和所述发动机的空燃比接近化学计量空燃比的化学计量燃烧运转模式之间切换所述发动机的运转模式，所述控制方法的特征在于包括：

当切换所述发动机的所述运转模式时，选择性地增大和减小所述电动机的输出比率，使得作为所述发动机和所述电动机的组合输出的所述发动机和所述电动机的总输出是恒定的。

Images