JP5217995B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関における異常音などの発生を抑制するための制御を行う内燃機関の制御装置に関する。

この種の技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１には、モータの発電量に基づいて、エンジン（内燃機関）のこもり音の発生を回避する動作ラインを設定し、当該動作ラインに基づいてエンジン及びモータの制御を行う技術が提案されている。

特開２００６−２７４０号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、過渡的なエンジントルク変動を考慮して動作ラインを設定していなかったため、当該動作ラインを用いた場合に燃費が悪化してしまう場合があった。これは、こもり音の発生を回避するために、燃費最適となる動作ライン（以下、「燃費最適ライン」と呼ぶ。）から、必要以上に離れた動作ラインを用いている場合があったからである。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、異常音などの発生を抑制しつつ、燃費悪化を最小限にすることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関の動作ラインに基づいて制御を行う内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関のトルク変動に基づいて、前記内燃機関における異常音が低減されるように前記動作ラインを設定する動作ライン設定手段を備え、前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関のトルク変動に基づいて、燃費最適となる動作ライン上の動作ポイントからの離間量が最小となる動作ポイントを有する前記動作ラインに設定し、前記トルク変動が大きい場合は、前記トルク変動が小さい場合に比べて、前記燃費最適となる動作ライン上の動作ポイントからの離間量を大きくする。

上記の内燃機関の制御装置は、動作ラインに基づいて内燃機関に対する制御を行うために好適に利用される。具体的には、動作ライン設定手段は、内燃機関のトルク変動（言い換えると燃焼変動）に基づいて、内燃機関における異常音が低減されるように動作ラインを設定する。これにより、内燃機関のこもり音などの異常音の発生を抑制しつつ、燃費悪化を最小限にすることが可能となる。

上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記内燃機関と第１及び第２のモータジェネレータとを具備するハイブリッド車両に適用され、前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関のトルク変動に基づいて、前記第２のモータジェネレータのトルクが０付近の所定範囲内のトルクとならないように前記動作ラインを設定する。

上記の内燃機関の制御装置は、ハイブリッド車両に適用され、動作ラインに基づいて内燃機関に対する制御を行う。具体的には、動作ライン設定手段は、内燃機関のトルク変動に基づいて、第２のモータジェネレータのトルクが０付近の所定範囲内のトルクとならないように動作ラインを設定する。これにより、第２のモータジェネレータにおける歯打ち音などの発生を抑制しつつ、燃費悪化を最小限にすることが可能となる。

上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関のトルク変動に基づいて、燃費最適となる動作ライン上の動作ポイントからの離間量が最小となる動作ポイントを有する前記動作ラインに設定する。

この態様では、動作ライン設定手段は、トルク変動の大小に応じて、燃費最適ライン上の動作ポイントからの離間量が最小となるような動作ポイントを有する動作ラインに設定する。例えば、トルク変動が大きいような場合には当該離間量が比較的大きな動作ラインに設定し、トルク変動が小さいような場合には当該離間量が比較的小さな動作ラインに設定する。これにより、燃費悪化が最小限となる動作ラインに適切に設定することが可能となる。

好適には、前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関における冷却水の温度に基づいて、前記内燃機関のトルク変動を推定する。

また好適には、前記動作ライン設定手段は、ＥＧＲ率に基づいて、前記内燃機関のトルク変動を推定する。

また好適には、前記動作ライン設定手段は、排気ガスの空燃比に基づいて、前記内燃機関のトルク変動を推定する。

また好適には、前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関のトルク変動率に基づいて、前記内燃機関のトルク変動を推定する。

また好適には、前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関における冷却水の温度、ＥＧＲ率、及び排気ガスの空燃比、並びに前記内燃機関のトルク変動率のうちの少なくともいずれかに基づいて、前記内燃機関のトルク変動を推定する。

本発明における内燃機関の制御装置は、動作ラインに基づいて内燃機関に対する制御を行うために好適に利用される。具体的には、動作ライン設定手段は、内燃機関のトルク変動（言い換えると燃焼変動）に基づいて、内燃機関における異常音が低減されるように動作ラインを設定する。これにより、内燃機関のこもり音などの異常音の発生を抑制しつつ、燃費悪化を最小限にすることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。

（装置構成）
図１は、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたシステムの構成を示す概略図である。なお、図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。

エンジン（内燃機関）５０は、主に、吸気通路３と、スロットルバルブ４と、燃料噴射弁５と、気筒６ａと、排気通路９と、点火プラグ１０と、ＥＧＲ通路１２と、ＥＧＲバルブ１３と、を有する。エンジン５０は、例えばガソリンエンジンなどに相当する。なお、図１においては、説明の便宜上、１つの気筒６ａのみを示しているが、実際にはエンジン５０は複数の気筒６ａを有する。また、本発明は、ガソリンエンジンへの適用に限定されず、ディーゼルエンジンにも適用することができる。

吸気通路３には外部から導入された吸気（空気）が通過し、スロットルバルブ４は吸気通路３を通過する吸気の流量を調整する。吸気通路３を通過した吸気は、燃焼室６ｂに供給される。また、燃焼室６ｂには、燃料噴射弁５によって噴射された燃料が供給される。燃焼室６ｂ内では、このように供給された吸気と燃料との混合気が、点火プラグ１０によって点火されることで燃焼される。この場合、燃焼によってピストン６ｃが往復運動し、当該往復運動がコンロッド６ｄを介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。燃焼室６ｂには排気通路９が接続されており、このような燃焼によって生じた排気は排気通路９から排出される。燃焼室６ｂには、吸気弁７と排気弁８とが設けられている。吸気弁７は、開閉することによって、吸気通路３と燃焼室６ｂとの導通／遮断を制御する。排気弁８は、開閉することによって、排気通路９と燃焼室６ｂとの導通／遮断を制御する。

排気通路９上には、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路１２が接続されている。具体的には、ＥＧＲ通路１２は、一端が排気通路９に接続されており、他端が吸気通路３に接続されており、吸気系に排気ガス（ＥＧＲガス）を還流可能に構成されている。また、ＥＧＲ通路１２上には、吸気系に還流させるＥＧＲ量を調整可能なＥＧＲバルブ１３が配設されている。ＥＧＲバルブ１３は、ＥＣＵ２０から供給される制御信号によって開度などが制御される。

更に、エンジン５０には、水温センサ１４、クランク角センサ１５、及びＡ／Ｆセンサ１６が配設されている。水温センサ１４は、エンジン５０を冷却する冷却水の温度（以下、単に「水温」と表記する。）を検出する。クランク角センサ１５は、クランク軸の回転角（クランク角）を検出する。Ａ／Ｆセンサ１６は、排気通路９中の排気ガスのＡ／Ｆ（空燃比）を検出する。これらのセンサは、検出した値に対応する検出信号をＥＣＵ２０に供給する。

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。ＥＣＵ２０は、上記した各種センサから取得された検出信号などに基づいて、エンジン５０に対する制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、主に、エンジン５０の動作ポイントを移動させるための動作ラインを設定する処理を行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、エンジン５０におけるこもり音などの異常音を低減するための動作ラインを設定する処理を行う。このように、ＥＣＵ２０は、本発明における内燃機関の制御装置に相当し、動作ライン設定手段として機能する。

（動作ラインの設定方法）
次に、第１実施形態における動作ラインの設定方法について、具体的に説明する。第１実施形態では、ＥＣＵ２０は、エンジン５０のトルク変動（言い換えると、燃焼変動）を考慮して、エンジン５０におけるこもり音などの異常音を低減するための動作ライン（以下では、「ＮＶ（Noise Vibration）ライン」と呼ぶ。）を設定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、エンジン５０のトルク変動を考慮して、燃費最適ライン上の動作ポイントからの離間量（以下、「動作ポイント回避量」と呼ぶ。）が最小となる動作ポイントを有するＮＶラインに設定する。つまり、等パワーに維持した場合において、ＮＶライン上の動作ポイントが燃費最適ライン上の動作ポイントから離れている量が最小となるように、ＮＶラインを設定する。なお、動作ポイント回避量は、エンジン回転数の差などにより規定される。

このようにＮＶラインを設定する理由は、以下の通りである。通常、エンジン５０の動作ラインは燃費最適ラインに設定されるが、エンジン５０のこもり音などを抑制するために、エンジン５０自体の強制力を低下させるＮＶラインが用いられる。例えば、こもり音を適切に抑制するため、低回転で高負荷である領域を避けてＮＶラインが設定される。このようなＮＶラインの設定方法として、エンジン５０のこもり音などを確実に抑制するために、トルク変動のばらつきが最大となるような動作ポイントにてＮＶラインを設定する方法（つまりばらつき最大で燃焼変動を見積もってＮＶラインを設定する方法）がある。当該方法でＮＶラインを設定した場合には、トルク変動があまり発生しないような状況でも、燃費最適ラインから必要以上に離間させた位置にＮＶラインを設定してしまい、燃費が悪化してしまう場合がある。つまり、燃費が最良とならない場合がある。例えば、トルク変動のばらつきは、エンジン５０の暖機過程などで過渡的に発生する。

したがって、第１実施形態では、エンジン５０のトルク変動を考慮して、ＮＶラインを設定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、トルク変動が小さいような状況では動作ポイント回避量が小さいＮＶラインに設定し、トルク変動が大きいような状況では動作ポイント回避量が大きいＮＶラインに設定する。このようにＮＶラインを設定することにより、エンジン５０のこもり音などの異常音の発生を抑制しつつ、燃費悪化を最小限にすることが可能となる。

図２は、第１実施形態におけるＮＶラインの設定方法の基本概念を説明するための図である。図２は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジントルクを示している。実線Ａ１は、燃費最適ラインの一例を示しており、破線Ａ２、Ａ３は、ＮＶラインの一例を示している。この場合、ＮＶラインＡ２よりもＮＶラインＡ３のほうが燃費最適ラインＡ１から離れている。更に、図２では、動作ポイントＢ１、Ｂ２、Ｂ３を一例として示しており、これらは、それぞれ燃費最適ラインＡ１、ＮＶラインＡ２、ＮＶラインＡ３上に位置していると共に、等パワーラインＡ５上に位置している。つまり、動作ポイントＢ１、Ｂ２、Ｂ３に設定された場合には、エンジン５０から、概ね同一のパワーが出力されることとなる。

第１実施形態では、エンジン５０のトルク変動に応じて、使用するＮＶラインを切り替える。具体的には、ＥＣＵ２０は、トルク変動が比較的小さいような場合（例えば水温が高い場合（暖機後など））にはＮＶラインＡ２に設定する。この場合には、例えば動作ポイントＢ２でエンジン５０が動作される。動作ポイントＢ２は、燃費最適ラインＡ１及び等パワーラインＡ５上の動作ポイントＢ１よりも、エンジン回転数が少し高いことがわかる。これに対して、ＥＣＵ２０は、トルク変動が比較的大きいような場合（例えば水温が低い場合（暖機前など））にはＮＶラインＡ３に設定する。この場合には、例えば動作ポイントＢ３でエンジン５０が動作される。動作ポイントＢ３は、燃費最適ラインＡ１及び等パワーラインＡ５上の動作ポイントＢ１よりも、エンジン回転数がかなり高いことがわかる。

ここで、第１実施形態におけるＮＶラインの設定方法をより詳細に説明する。第１実施形態では、ＥＣＵ２０は、エンジン５０におけるトルク変動の発生要因に基づいて（つまりトルク変動の大きさに起因する要素に基づいて）トルク変動を推定して、動作ポイント回避量が最小限となるＮＶラインを設定する。言い換えると、ＥＣＵ２０は、トルク変動が実際に発生してからではなく、トルク変動が発生する前に、このような発生要因に基づいてトルク変動の発生を推測して、ＮＶラインを設定する。トルク変動の発生要因としては、冷却水における水温や、吸入空気量とＥＧＲガスとの比率を示すＥＧＲ率や、排気ガスにおけるＡ／Ｆや、エンジン５０のトルク変動率などが挙げられる。例えば、水温やＥＧＲ率やＡ／Ｆやトルク変動率などに基づいてＮＶラインを規定したマップを予め作成しておき、ＥＣＵ２０は、このようなマップを参照することで、現在の水温やＥＧＲ率やＡ／Ｆやトルク変動率などに対応するＮＶラインを決定する。

図３は、水温に基づいてＮＶラインを設定する方法を説明するための図である。具体的には、図３は、水温に基づいて規定されたＮＶラインのマップの一例を示している。横方向にエンジン５０のパワー（要求パワー）を示し、縦方向に水温を示しており、これらの水温及びパワーに対して、設定すべきエンジン回転数が対応付けられている。これより、水温が低くなるほど、設定すべきエンジン回転数が高くなる傾向が見て取れる。これは、水温が低くなるほどトルク変動が大きくなる（燃焼変動が大きくなる）傾向にあるからである。

ＥＣＵ２０は、図３に示すようなマップを参照することで、現在の水温及びエンジン５０のパワーに対応するＮＶラインを決定する。より具体的には、ＥＣＵ２０は、設定すべき動作ポイント（即ち、エンジン回転数）を決定する。これにより、水温が低いほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定され、水温が高いほど動作ポイント回避量が小さな動作ポイントが決定されることとなる。

次に、水温の代わりにＥＧＲ率に基づいて、ＮＶラインを設定する方法を説明する。この場合には、例えばＥＧＲ率に基づいて規定されたＮＶラインのマップを用いて、ＮＶラインが設定される。具体的には、当該マップにおいては、ＥＧＲ率及びエンジン５０のパワーに対して、設定すべきエンジン回転数が対応付けられている。詳しくは、当該マップは、ＥＧＲ率が高くなるほど、設定すべきエンジン回転数が高くなるような傾向を有している。これは、ＥＧＲ率が高くなるほどトルク変動が大きくなる傾向にあるからである。ＥＣＵ２０は、このようなマップを参照することで、現在のＥＧＲ率及びエンジン５０のパワーに対応するＮＶラインを決定する。これにより、ＥＧＲ率が高いほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定され、ＥＧＲ率が低いほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定されることとなる。

次に、水温及びＥＧＲ率の代わりにＡ／Ｆに基づいて、ＮＶラインを設定する方法を説明する。この場合には、例えばＡ／Ｆに基づいて規定されたＮＶラインのマップを用いて、ＮＶラインが設定される。具体的には、当該マップにおいては、Ａ／Ｆ及びエンジン５０のパワーに対して、設定すべきエンジン回転数が対応付けられている。詳しくは、当該マップは、Ａ／Ｆがリーンになるほど、設定すべきエンジン回転数が高くなるような傾向を有している。これは、Ａ／Ｆがリーンになるほどトルク変動が大きくなる傾向にあるからである。ＥＣＵ２０は、このようなマップを参照することで、現在のＡ／Ｆ率及びエンジン５０のパワーに対応するＮＶラインを決定する。これにより、Ａ／Ｆがリーンになるほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定され、Ａ／Ｆがリッチになるほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定されることとなる。

次に、水温及びＥＧＲ率並びにＡ／Ｆの代わりにエンジン５０のトルク変動率に基づいて、ＮＶラインを設定する方法を説明する。この場合には、例えばトルク変動率に基づいて規定されたＮＶラインのマップを用いて、ＮＶラインが設定される。具体的には、当該マップにおいては、トルク変動率及びエンジン５０のパワーに対して、設定すべきエンジン回転数が対応付けられている。詳しくは、当該マップは、トルク変動率が大きくなるほど、設定すべきエンジン回転数が高くなるような傾向を有している。これは、トルク変動率が大きくなるほどトルク変動が大きくなる傾向にあるからである。ＥＣＵ２０は、このようなマップを参照することで、現在のトルク変動率及びエンジン５０のパワーに対応するＮＶラインを決定する。これにより、トルク変動率が大きいほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定され、トルク変動率が小さいほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定されることとなる。なお、上記したトルク変動率は、クランク角加速度変化（クランク角センサ１５で検出されるクランク角を２階微分した値）から推測することができる。

以上説明した第１実施形態によれば、ＮＶラインを適切に設定することができるため、エンジン５０のこもり音などの異常音の発生を抑制しつつ、燃費悪化を最小限にすることが可能となる。

なお、上記では、水温、ＥＧＲ率、Ａ／Ｆ、及びトルク変動率のうちのいずれか１つのみに基づいてＮＶラインを設定する方法を示したが、これらのうちの少なくともいずれか１つ以上に基づいてＮＶラインを設定することも可能である。更に、水温、ＥＧＲ率、Ａ／Ｆ、及びトルク変動率がトルク変動へ与える寄与度に応じて、ＮＶラインの設定に用いる要素を切り替えることも可能である。例えば、水温がかなり低く、ＥＧＲ率がそれほど高くないような状況においては、ＥＧＲ率を用いずに、水温のみに基づいてＮＶラインを設定することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。前述した第１実施形態では、エンジン５０における異常音を低減するためのＮＶラインを設定していた。これに対して、第２実施形態では、このようなＮＶラインの代わりに、ハイブリッド車両における第２のモータジェネレータのトルクが０付近の所定範囲内のトルクになることを回避するための動作ライン（以下、「ＭＧ２トルク０回避動作ライン」と呼ぶ。）を設定する。

（装置構成）
図４は、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたハイブリッド車両１００の構成を示す概略図である。なお、図４では、破線矢印は信号の入出力を示している。

ハイブリッド車両１００は、主に、エンジン５０と、車軸７２と、駆動輪７３と、第１のモータジェネレータＭＧ１と、第２のモータジェネレータＭＧ２と、動力分割機構７４と、インバータ７５と、バッテリ７６と、ＥＣＵ２１と、を備える。

車軸７２は、エンジン５０及び第２のモータジェネレータＭＧ２の動力を車輪７３に伝達する動力伝達系の一部である。車輪７３は、ハイブリッド車両１００の車輪であり、説明の簡略化のため、図４では特に左右前輪のみが表示されている。エンジン５０は、図１に示したものと基本構成は同一であり、ハイブリッド車両１００の主たる推進力を出力する動力源として機能する。エンジン５０は、ＥＣＵ２１によって種々の制御が行われる。

第１のモータジェネレータＭＧ１は、主としてバッテリ７６を充電するための発電機、或いは第２のモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として機能するように構成されており、エンジン５０の出力により発電を行う。第１のモータジェネレータＭＧ１は、例えば制動時（減速時）などにおいて回生ブレーキとして機能して、回生運動を行うことで電力を発生する。また、第２のモータジェネレータＭＧ２は、主としてエンジン５０の出力をアシスト（補助）する電動機として機能するように構成されている。これらの第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。動力分割機構７４は、プラネタリギヤ（遊星歯車機構）に相当し、エンジン５０の出力を第１のモータジェネレータＭＧ１及び車軸７２へ分配することが可能に構成されている。

インバータ７５は、バッテリ７６と、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ７５は、バッテリ７６から取り出した直流電力を交流電力に変換して、或いは第１のモータジェネレータＭＧ１によって発電された交流電力をそれぞれ第２のモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、第１のモータジェネレータＭＧ１によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ７６に供給することが可能に構成されている。

バッテリ７６は、第１のモータジェネレータＭＧ１及び／又は第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するための電源として機能することが可能に構成されると共に、これらが発電した電力を充電可能に構成された蓄電池である。

ＥＣＵ２１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを備え、ハイブリッド車両１００内の各構成要素に対して種々の制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ２１は、主に、エンジン５０の動作ポイントを移動させるための動作ラインを設定する処理を行う。具体的には、ＥＣＵ２１は、ＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する処理を行う。このように、ＥＣＵ２１は、本発明における内燃機関の制御装置に相当し、動作ライン設定手段として機能する。

（動作ライン設定方法）
次に、第２実施形態における動作ラインの設定方法について、具体的に説明する。第２実施形態では、ＥＣＵ２１は、エンジン５０のトルク変動を考慮して、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクが０付近の所定範囲内のトルクとなることを回避するための動作ライン（ＭＧ２トルク０回避動作ライン）を設定する。言い換えると、ＥＣＵ２１は、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクの伝達系における歯打ち音（ギヤのガタ打ち音）などを低減するための動作ラインを設定する。具体的には、ＥＣＵ２１は、エンジン５０のトルク変動を考慮して、燃費最適ライン上の動作ポイントからの離間量（この量についても、以下では「動作ポイント回避量」と呼ぶ。）が最小となる動作ポイントを有するＭＧ２トルク０回避動作ラインに設定する。つまり、等パワーに維持した場合において、ＭＧ２トルク０回避動作ライン上の動作ポイントが燃費最適ライン上の動作ポイントから離れている量が最小となるように、ＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する。なお、上記した「第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクが０付近の所定範囲」とは、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクの伝達系（Ｔ／Ｍなど）において歯打ち音などが発生するような、第２のモータジェネレータＭＧ２におけるトルクが０付近の領域に相当する。このような領域は、実験や演算などにより求められる。

このようにＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する理由は、以下の通りである。第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクが０付近になった場合、第２のモータジェネレータのトルクの伝達系において歯打ち音（所謂、ガラ音）などが発生する場合がある。一般的には、このような歯打ち音の発生を抑制するために、第２のモータジェネレータＭＧ２のトルクが０付近にならないように、エンジン５０の動作ラインをＭＧ２トルク０回避動作ラインに設定することが行われる。こうすることで、エンジン５０自体の強制力を低下させ、回転変動を低下させている。このようなＭＧ２トルク０回避動作ラインの設定方法として、第２のモータジェネレータＭＧ２における歯打ち音を確実に抑制するために、トルク変動のばらつきが最大となるような動作ポイントにて動作ラインを設定する方法（つまりばらつき最大で燃焼変動を見積もって動作ラインを設定する方法）がある。当該方法でＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定した場合には、トルク変動があまり発生しないような状況でも、燃費最適ラインから必要以上に離間させた位置にＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定してしまい、燃費が悪化してしまう場合がある。つまり、燃費が最良とならない場合がある。例えば、トルク変動のばらつきは、エンジン５０の暖機過程などで過渡的に発生する。

したがって、第２実施形態では、エンジン５０のトルク変動を考慮して、ＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する。具体的には、ＥＣＵ２１は、トルク変動が小さいような状況では動作ポイント回避量が小さいＭＧ２トルク０回避動作ラインに設定し、トルク変動が大きいような状況では動作ポイント回避量が大きいＭＧ２トルク０回避動作ラインに設定する。このようにＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定することにより、第２のモータジェネレータＭＧ２における歯打ち音などの発生を抑制しつつ、燃費悪化を最小限にすることが可能となる。

図５は、第２実施形態におけるＭＧ２トルク０回避動作ラインの設定方法の基本概念を説明するための図である。図５は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジントルクを示している。実線Ｄ１は、燃費最適ラインの一例を示しており、破線Ｄ２、Ｄ３は、ＭＧ２トルク０回避動作ラインの一例を示している。この場合、ＭＧ２トルク０回避動作ラインＤ２よりもＭＧ２トルク０回避動作ラインＤ３のほうが燃費最適ラインＤ１から離れている。更に、図５では、動作ポイントＥ１、Ｅ２、Ｅ３を一例として示しており、これらは、それぞれ燃費最適ラインＤ１、ＭＧ２トルク０回避動作ラインＤ２、ＭＧ２トルク０回避動作ラインＤ３上に位置していると共に、等パワーラインＤ５上に位置している。つまり、動作ポイントＥ１、Ｅ２、Ｅ３に設定された場合には、エンジン５０から、概ね同一のパワーが出力されることとなる。

第２実施形態では、エンジン５０のトルク変動に応じて、使用するＭＧ２トルク０回避動作ラインを切り替える。具体的には、ＥＣＵ２１は、トルク変動が比較的小さいような場合（例えば水温が高い場合（暖機後など））にはＭＧ２トルク０回避動作ラインＤ２に設定する。この場合には、例えば動作ポイントＥ２でエンジン５０が動作される。動作ポイントＥ２は、燃費最適ラインＤ１及び等パワーラインＤ５上の動作ポイントＥ１よりも、エンジン回転数が少し高いことがわかる。これに対して、ＥＣＵ２１は、トルク変動が比較的大きいような場合（例えば水温が低い場合（暖機前など））にはＭＧ２トルク０回避動作ラインＤ３に設定する。この場合には、例えば動作ポイントＥ３でエンジン５０が動作される。動作ポイントＥ３は、燃費最適ラインＤ１及び等パワーラインＤ５上の動作ポイントＥ１よりも、エンジン回転数がかなり高いことがわかる。

ここで、第２実施形態におけるＭＧ２トルク０回避動作ラインの設定方法をより詳細に説明する。第２実施形態では、ＥＣＵ２１は、エンジン５０におけるトルク変動の発生要因に基づいて（つまりトルク変動の大きさに起因する要素に基づいて）トルク変動を推定して、動作ポイント回避量が最小限となるＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する。言い換えると、ＥＣＵ２１は、トルク変動が実際に発生してからではなく、トルク変動が発生する前に、このような発生要因に基づいてトルク変動の発生を推測して、ＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する。トルク変動の発生要因としては、冷却水における水温や、吸入空気量とＥＧＲガスとの比率を示すＥＧＲ率や、排気ガスにおけるＡ／Ｆや、エンジン５０のトルク変動率などが挙げられる。例えば、水温やＥＧＲ率やＡ／Ｆやトルク変動率などに基づいてＭＧ２トルク０回避動作ラインを規定したマップを予め作成しておき、ＥＣＵ２１は、このようなマップを参照することで、現在の水温やＥＧＲ率やＡ／Ｆやトルク変動率などに対応するＭＧ２トルク０回避動作ラインを決定する。

図６は、水温に基づいてＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する方法を説明するための図である。具体的には、図６は、水温に基づいて規定されたＭＧ２トルク０回避動作ラインのマップの一例を示している。横方向にエンジン５０のパワー（要求パワー）を示し、縦方向に水温を示しており、これらの水温及びパワーに対して、設定すべきエンジン回転数が対応付けられている。これより、水温が低くなるほど、設定すべきエンジン回転数が高くなる傾向が見て取れる。これは、水温が低くなるほどトルク変動が大きくなる（燃焼変動が大きくなる）傾向にあるからである。

ＥＣＵ２１は、図６に示すようなマップを参照することで、現在の水温及びエンジン５０のパワーに対応するＭＧ２トルク０回避動作ラインを決定する。より具体的には、ＥＣＵ２１は、設定すべき動作ポイント（即ち、エンジン回転数）を決定する。これにより、水温が低いほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定され、水温が高いほど動作ポイント回避量が小さな動作ポイントが決定されることとなる。

次に、水温の代わりにＥＧＲ率に基づいて、ＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する方法を説明する。この場合には、例えばＥＧＲ率に基づいて規定されたＭＧ２トルク０回避動作ラインのマップを用いて、ＭＧ２トルク０回避動作ラインが設定される。具体的には、当該マップにおいては、ＥＧＲ率及びエンジン５０のパワーに対して、設定すべきエンジン回転数が対応付けられている。詳しくは、当該マップは、ＥＧＲ率が高くなるほど、設定すべきエンジン回転数が高くなるような傾向を有している。これは、ＥＧＲ率が高くなるほどトルク変動が大きくなる傾向にあるからである。ＥＣＵ２１は、このようなマップを参照することで、現在のＥＧＲ率及びエンジン５０のパワーに対応するＭＧ２トルク０回避動作ラインを決定する。これにより、ＥＧＲ率が高いほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定され、ＥＧＲ率が低いほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定されることとなる。

次に、水温及びＥＧＲ率の代わりにＡ／Ｆに基づいて、ＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する方法を説明する。この場合には、例えばＡ／Ｆに基づいて規定されたＭＧ２トルク０回避動作ラインのマップを用いて、ＭＧ２トルク０回避動作ラインが設定される。具体的には、当該マップにおいては、Ａ／Ｆ及びエンジン５０のパワーに対して、設定すべきエンジン回転数が対応付けられている。詳しくは、当該マップは、Ａ／Ｆがリーンになるほど、設定すべきエンジン回転数が高くなるような傾向を有している。これは、Ａ／Ｆがリーンになるほどトルク変動が大きくなる傾向にあるからである。ＥＣＵ２１は、このようなマップを参照することで、現在のＡ／Ｆ率及びエンジン５０のパワーに対応するＭＧ２トルク０回避動作ラインを決定する。これにより、Ａ／Ｆがリーンになるほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定され、Ａ／Ｆがリッチになるほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定されることとなる。

次に、水温及びＥＧＲ率並びにＡ／Ｆの代わりにエンジン５０のトルク変動率に基づいて、ＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する方法を説明する。この場合には、例えばトルク変動率に基づいて規定されたＭＧ２トルク０回避動作ラインのマップを用いて、ＭＧ２トルク０回避動作ラインが設定される。具体的には、当該マップにおいては、トルク変動率及びエンジン５０のパワーに対して、設定すべきエンジン回転数が対応付けられている。詳しくは、当該マップは、トルク変動率が大きくなるほど、設定すべきエンジン回転数が高くなるような傾向を有している。これは、トルク変動率が大きくなるほどトルク変動が大きくなる傾向にあるからである。ＥＣＵ２１は、このようなマップを参照することで、現在のトルク変動率及びエンジン５０のパワーに対応するＭＧ２トルク０回避動作ラインを決定する。これにより、トルク変動率が大きいほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定され、トルク変動率が小さいほど動作ポイント回避量が大きな動作ポイントが決定されることとなる。なお、上記したトルク変動率は、クランク角加速度変化（クランク角センサ１５で検出されるクランク角を２階微分した値）から推測することができる。

以上説明した第２実施形態によれば、ＭＧ２トルク０回避動作ラインを適切に設定することができるため、第２のモータジェネレータＭＧ２における歯打ち音などの発生を抑制しつつ、燃費悪化を最小限にすることが可能となる。

なお、上記では、水温、ＥＧＲ率、Ａ／Ｆ、及びトルク変動率のうちのいずれか１つのみに基づいてＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する方法を示したが、これらのうちの少なくともいずれか１つ以上に基づいてＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定することも可能である。更に、水温、ＥＧＲ率、Ａ／Ｆ、及びトルク変動率がトルク変動へ与える寄与度に応じて、ＭＧ２トルク０回避動作ラインの設定に用いる要素を切り替えることも可能である。例えば、水温がかなり低く、ＥＧＲ率がそれほど高くないような状況においては、ＥＧＲ率を用いずに、水温のみに基づいてＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定することができる。

［変形例］
なお、第１実施形態で示したＮＶライン及び第２実施形態で示したＭＧ２トルク０回避動作ラインのいずれか一方のみに基づいて、エンジン５０の制御を行うことに限定はされない。ハイブリッド車両などにおいては、ＮＶライン及びＭＧ２トルク０回避動作ラインの両方に基づいてエンジン５０の制御を行うことができる。この場合、車両の運転状態などに応じて、使用するＮＶライン及びＭＧ２トルク０回避動作ラインを切り替えて制御を行うことができる。例えば、車速が大きい場合には走行音が大きくなるため、エンジン５０のこもり音が気にならなくなる傾向にあるので、ＭＧ２トルク０回避動作ラインを優先して用いることができる。なお、ＮＶライン及びＭＧ２トルク０回避動作ラインの両方を用いる場合には、前述した第１実施形態及び第２実施形態で示したような方法にて、動作ラインを設定することができる。

第１実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたシステムの概略構成を示す。 ＮＶラインの設定方法の基本概念を説明するための図である。 水温に基づいてＮＶラインを設定する方法を説明するための図である。 第２実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたハイブリッド車両の概略構成を示す。 ＭＧ２トルク０回避動作ラインの設定方法の基本概念を説明するための図である。 水温に基づいてＭＧ２トルク０回避動作ラインを設定する方法を説明するための図である。

符号の説明

３ 吸気通路
６ａ 気筒
９ 排気通路
１２ ＥＧＲ通路
１４ 水温センサ
１５ クランク角センサ
１６ Ａ／Ｆセンサ
２０、２１ ＥＣＵ
５０ エンジン
７４ 動力分割機構
１００ ハイブリッド車両
ＭＧ１ 第１のモータジェネレータ
ＭＧ２ 第２のモータジェネレータ

Claims (7)

1. 内燃機関の動作ラインに基づいて制御を行う内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関のトルク変動に基づいて、前記内燃機関における異常音が低減されるように前記動作ラインを設定する動作ライン設定手段を備え、
   前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関のトルク変動に基づいて、燃費最適となる動作ライン上の動作ポイントからの離間量が最小となる動作ポイントを有する前記動作ラインに設定し、
   前記トルク変動が大きい場合は、前記トルク変動が小さい場合に比べて、前記燃費最適となる動作ライン上の動作ポイントからの離間量を大きくすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関と第１及び第２のモータジェネレータとを具備するハイブリッド車両に適用され、
   前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関のトルク変動に基づいて、前記第２のモータジェネレータのトルクが０付近の所定範囲内のトルクとならないように前記動作ラインを設定する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関における冷却水の温度に基づいて、前記内燃機関のトルク変動を推定する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記動作ライン設定手段は、ＥＧＲ率に基づいて、前記内燃機関のトルク変動を推定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記動作ライン設定手段は、排気ガスの空燃比に基づいて、前記内燃機関のトルク変動を推定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関のトルク変動率に基づいて、前記内燃機関のトルク変動を推定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関における冷却水の温度、ＥＧＲ率、及び排気ガスの空燃比、並びに前記内燃機関のトルク変動率のうちの少なくともいずれかに基づいて、前記内燃機関のトルク変動を推定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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