JP4816584B2

JP4816584B2 - 制振制御装置

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Publication number: JP4816584B2
Application number: JP2007189783A
Authority: JP
Inventors: 晃司三輪
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2027-07-20
Also published as: JP2009024638A

Description

本発明は、例えばエンジン等の内燃機関のトルク変動を抑制するための制振制御装置の技術分野に関する。

エンジン等の内燃機関の技術分野においては、内燃機関のトルク変動（つまり、トルク振動）を抑制するために、このトルク変動に対して逆位相のトルクを電動機等から出力することにより、その振動を相殺するないしは抑制する技術（以下、このような技術を“制振制御”と称する）が知られている。例えば特許文献１に開示された技術によれば、内燃機関の出力軸に対して電動機から直接トルクを出力することができない内燃機関（例えば、内燃機関の出力軸に対して、遊星歯車機構を介して発電機と電動機とが接続されたタイプの内燃機関）について、トルク変動を相殺するないしは抑制することができる。

特開２００６−６７６５５号公報

このような技術では、トルク変動は、内燃機関の回転数とクランク角とに基づいて一意に算出されている。つまり、内燃機関の回転数が同一であれば、トルク変動も同一であるとみなして、トルク変動が算出されている。しかしながら、内燃機関の回転数、トルク及び出力が同一であっても、内燃機関の動作線の相違によって（例えば、出力ライン上で動作しているのか、或いは燃費ライン上で動作しているのか等に応じて）、内燃機関の運転条件は異なってくる。このため、内燃機関の回転数が同一であったとしても、トルク変動が異なるものになる状態が想定される。このため、上述した回転数とクランク角とに基づいてトルク変動を算出する技術では、トルク変動を好適に相殺するないしは抑制することができないという技術的な問題点を含んでいる。

他方で、上記問題点を解決するために、実際に発生しているトルク変動を測定し、該測定されたトルク変動をフィードバック制御により行うことで、トルク変動を相殺するないしは抑制する技術も考えられる。しかしながら、あくまで実際に発生しているトルク変動を測定した後にフィードバック制御を行う必要があるため、トルク変動を好適に或いは完全に相殺するないしは抑制することができないという技術的な問題点を含んでいる。

本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えば内燃機関のトルク変動をより好適に抑制することを可能とならしめる制振制御装置を提供することを課題とする。

本発明の制振制御装置は、上記課題を解決するために、内燃機関の燃焼室内における燃焼に起因して発生する第１トルク変動及び前記燃焼室内における空気圧縮に起因して発生する第２トルク変動の少なくとも一方を予測する予測手段と、前記予測手段により予測される前記第１トルク変動及び前記第２トルク変動の少なくとも一方が相殺される又は抑制されるように、前記内燃機関に対して制振制御を行なう制御手段とを備える。

本発明の制振制御装置によれば、上述した回転数とクランク角とに基づいて算出されるトルク変動（言い換えれば、内燃機関のハード要因に起因するトルク変動であって、後述の第３トルク変動）とは別に、燃焼に起因して発生する第１トルク変動及び空気圧縮に起因して発生する第２トルク変動の少なくとも一方が予測される。その結果、予測された第１トルク変動及び第２トルク変動の少なくとも一方が相殺される又は抑制されるように制振制御が行われる。

ここで、燃焼に起因して発生する第１トルク変動及び空気圧縮に起因して発生する第２トルク変動は、内燃機関の運転条件に応じて変化するトルク変動であるため、内燃機関の動作線の相違によって内燃機関の運転条件が異なったものになったとしても、該異なる運転条件に応じて変化するトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができる。これにより、上述した回転数とクランク角とに基づいて算出されるトルク変動を相殺する又は抑制する技術と比較して、内燃機関に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。

加えて、第１トルク変動及び第２トルク変動の少なくとも一方を予め予測しているため、いわゆるフィードフォワード制御により制振制御を行うことができる。このため、上述した実際に測定されるトルク変動をフィードバック制御により相殺する又は抑制する技術と比較して、内燃機関に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。

更に、運転条件に応じて変化するトルク変動そのものを直接的に予測することが困難であることを鑑みて、本発明では、運転条件に応じて変化するトルク変動の要因を２つの要因（つまり、燃焼及び空気圧縮）に切り分けて、運転条件に応じて変化するトルク変動を第１トルク変動及び第２トルク変動として予測している。これにより、運転条件に応じて変化するトルク変動（つまり、第１トルク変動及び第２トルク変動）をより好適に且つ精度良く予測することができる。その結果、内燃機関に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。

本発明の制振制御装置の一の態様は、前記予測手段は、点火時期、空気過剰率及び空燃比の少なくとも一つに基づいて、前記第１トルク変動を予測する。

この態様によれば、第１トルク変動を好適に且つ精度良く予測することができる。

上述の如く点火時期、空気過剰率及び空燃比の少なくとも一つに基づいて、第１トルク変動を予測する制振制御装置の態様では、前記予測手段は、前記点火時期、前記空気過剰率及び前記空燃比の少なくとも一つと前記第１トルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて、前記第１トルク変動を予測するように構成してもよい。

このように構成すれば、第１トルク変動を比較的容易に予測することができる。

本発明の制振制御装置の他の態様は、前記予測手段は、吸気管圧力及び吸気弁閉じタイミングの少なくとも一つに基づいて、前記第２トルク変動を予測する。

この態様によれば、第２トルク変動を好適に且つ精度良く予測することができる。

上述の如く吸気管圧力及び吸気弁閉じタイミングの少なくとも一つに基づいて、第２トルク変動を予測する制振制御装置の態様では、前記予測手段は、前記吸気管圧力及び前記吸気弁閉じタイミングの少なくとも一つと前記第２トルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて、前記第２トルク変動を予測するように構成してもよい。

このように構成すれば、第２トルク変動を比較的容易に予測することができる。

本発明の制振制御装置の他の態様は、前記予測手段は、前記内燃機関が備えるピストンの往復慣性力及びフリクションの少なくとも一方に起因して発生する第３トルク変動を予測し、前記制御手段は、前記第１トルク変動及び前記第２トルク変動の少なくとも一方と前記第３トルク変動との夫々を合算して得られる総合トルク変動が相殺される又は抑制されるように、前記内燃機関に対して制振制御を行なう。

この態様によれば、運転条件に応じて変化する第１トルク変動及び第２トルク変動に加えて、運転条件に応じて変化しない第３トルク変動（言い換えれば、内燃機関のハード要因に起因するトルク変動であって、上述した回転数とクランク角とに基づいて算出されるトルク変動）をも考慮した、内燃機関全体としての総合トルク変動を相殺する又は抑制することができる。これにより、内燃機関に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。

上述の如く第３トルク変動を予測する制振制御装置の態様では、前記予測手段は、前記内燃機関の回転数に基づいて、前記第３トルク変動を予測するように構成してもよい。

このように構成すれば、第３トルク変動を好適に且つ精度良く予測することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされよう。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

（１）基本構成
はじめに、図１を参照して、本発明の制御装置が適用されたハイブリッド車両に係る実施形態の構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態のハイブリッド車両の構成を概念的に示すブロック図である。

図１において、ハイブリッド車両１０は、伝達機構１１、車輪１２、ＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と称する）、動力分割機構３００、インバータ４００、バッテリ５００及びＳＯＣセンサ５１０を備える。

伝達機構１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力を車輪に伝達するための伝達軸（言い換えれば、車軸）である。

車輪１２は、伝達機構１１を介して伝達される動力を路面に伝達する手段であり、図１においては左右一輪ずつが示されるが、実際には、前後左右に一輪ずつ備わりハイブリッド車両１０全体で計４個備わっている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「制振制御装置」の一例である。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する。尚、エンジン２００の詳細な構成については後述する。

モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ５００を充電するための或いは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、更にはエンジン２００の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。

モータジェネレータＭＧ２は、エンジン２００の動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成されている。

尚、これらモータジェネレータＭＧ１及び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。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。

動力分割機構３００は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。これら各ギアのうち、内周にあるサンギアの回転軸はモータジェネレータＭＧ１に連結されており、外周にあるリングギアの回転軸は、モータジェネレータＭＧ２に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジン２００（より具体的には、エンジン２００の駆動軸）に連結されており、エンジン２００の回転は、このプラネタリキャリアと更にピニオンギアとによって、サンギア及びリングギアに伝達され、エンジン２００の動力が２系統に分割されるように構成されている。ハイブリッド車両１０において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド車両１０における伝達機構１１に連結されており、この伝達機構１１を介して車輪１２に駆動力が伝達される。

インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２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５００に供給することが可能に構成されている。尚、インバータ４００は、所謂ＰＣＵ（Power Control Unit）の一部として構成されていてもよい。

バッテリ５００はモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。

ＳＯＣセンサ５１０は、バッテリ５００の充電状態を表すバッテリ残量を検出することが可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ５１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＳＯＣセンサ５１０によって検出されたバッテリ５００のＳＯＣ値は、常にＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。

次に、図２を参照して、エンジン２００の要部構成について、その動作の一部を交えて説明する。ここに、図２は、エンジン２００の模式図である。尚、図２において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランク角に基づいて、点火装置２０２の点火時期等を制御することが可能に構成されている。

以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。

気筒２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１３において、インジェクタ２１４から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、燃料タンク２１５に貯留されており、低圧ポンプ２１７の作用により、デリバリパイプ２１６を介してインジェクタ２１４に圧送供給されている。インジェクタ２１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、この供給される燃料を、ＥＣＵ１００の制御に従って吸気ポート２１３に噴射することが可能に構成されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。

気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１８の開閉によって連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１９の開弁時に排気ポート２２０を介して排気管２２１に導かれる。

吸気管２０７上には、クリーナ２０８が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される構成となっている。また、クリーナ２０８の下流側（シリンダ側）には更に、エアフローメータ２０９が配設されている。エアフローメータ２０９は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接検出することが可能に構成されている。尚、エアフローメータ２０９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気の質量流量は、ＥＣＵ１００によって絶えず把握される構成となっている。

吸気管２０７におけるエアフローメータ２０９の下流側には、気筒２０１内部へ吸入される空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１０が配設されている。このスロットルバルブ２１０には、スロットルポジションセンサ２１２が電気的に接続されており、その開度であるスロットル角を検出することが可能に構成されている。

スロットバルブモータ２１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、スロットルバルブ２１０を駆動することが可能に構成されたモータである。ＥＣＵ１００は、前述したアクセルポジションセンサ８００によって検出されるアクセル開度に基づいてスロットルバルブモータ２１１の駆動状態を制御することが可能に構成されており、これによりスロットルバルブ２１０の開閉状態（即ち、スロットル角）が制御される構成となっている。

尚、スロットルバルブ２１０は、上述したように一種の電子制御式スロットルバルブであり、スロットル開度は、ＥＣＵ１００により運転者の意思（即ち、アクセル開度）とは無関係に制御され得る。

排気管２２１には、三元触媒２２３が設置されている。三元触媒２２３は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。また、排気管２２１における三元触媒２２３の上流側には、空燃比センサ２２２が配設されている。空燃比センサ２２２は、排気ポート２２０を介して排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。空燃比センサ２２２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比は、絶えずＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。

また、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するための冷却水の温度を検出するための温度センサ２２４が配設されている。温度センサ２２４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温は、ＥＣＵ１００によって絶えず把握される構成となっている。

尚、上述したエンジン２００の動作条件の少なくとも一部は、後に詳述する制振制御のために、ＥＣＵ１００により計測されている。具体的には、点火装置２０２における点火時期（点火タイミング）ＳＡ、空燃比Ａ／Ｆ、吸気管２０７に設置された不図示の圧力センサの出力である吸気管圧力Ｐｍ、及び吸気バルブ２１８が閉じられるタイミングである吸気バルブ閉じタイミングＩＶＣは、ＥＣＵ１００により計測されている。また、ＥＣＵ１００は、クランクシャフト２０５の回転位置に基づいてエンジン２００の回転数Ｎｍを算出することが可能に構成されている。

（２）ハイブリッド車両１０の基本動作
図１のハイブリッド車両１０においては、主として発電機として機能するモータジェネレータＭＧ１、主として電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２、及びエンジン２００の夫々の動力配分がＥＣＵ１００及び動力分割機構３００により制御され、走行状態が制御される。以下に、幾つかの状況に応じたハイブリッド車両１０の動作について説明する。

（２−１）始動時
例えば、ハイブリッド車両１０の始動時においては、バッテリ５００の電気エネルギを用いてモータジェネレータＭＧ２が電動機として駆動される。このモータジェネレータＭＧ２の動力によってエンジン２００がクランキングされエンジン２００が始動する。

（２−２）発進時
発進時には、ＳＯＣセンサ５１０の出力信号に基づいたバッテリ５００の蓄電状態に応じて２種類の態様を採り得る。例えば、通常の（即ち、ＳＯＣが良好な）発進時においては、モータジェネレータＭＧ１によってバッテリ５００を充電する必要は生じないため、エンジン２００は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド車両１０は、モータジェネレータＭＧ２の動力により発進する。一方、蓄電状態が良好ではない（即ち、ＳＯＣが低下している）場合、エンジン２００の動力によりモータジェネレータＭＧ１が発電機として機能し、バッテリ５００が充電される。

（２−３）軽負荷走行時
例えば、低速走行時や緩やかな坂を下っている場合には、比較的エンジン２００の効率が悪い為、インジェクタ２１４を介した燃料の噴射が停止されることによりエンジン２００が停止され、ハイブリッド車両１０は、モータジェネレータＭＧ２による動力のみで走行する。尚、この際、ＳＯＣが低下していれば、エンジン２００はモータジェネレータＭＧ１を駆動するために始動し、モータジェネレータＭＧ１によりバッテリ５００の充電が行われる。

（２−４）通常走行時
エンジン２００の燃費或いは燃焼効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド車両１０は主としてエンジン２００の動力によって走行する。この際、エンジン２００の動力は、動力分割機構３００によって２系統に分割され、一方は、直達軸、主動力軸及び伝達機構１１を介して車輪１２に伝達され、他方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動して発電に供される。更に、この発電された電力により、モータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２によりエンジン２００の動力がアシストされる。尚、この際、ＳＯＣが低下している場合には、エンジン２００の出力を上昇させて、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力の一部がバッテリ５００へ充電される。

（２−５）制動時
減速が行われる際には、車輪１２から伝達機構１１を介して伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ２を回転させ、発電機として動作させる。これにより、車輪１２の運動エネルギが電気エネルギに変換され、バッテリ５００が充電される、所謂「回生」が行われる。

（３）エンジン２００の基本制御
次に、エンジン２００の基本的な制御動作について説明する。ＥＣＵ１００は、エンジン２００に要求される出力であるエンジン要求出力を、一定の周期で繰り返し演算している。この際、ＥＣＵ１００は、不図示のアクセルポジションセンサによって検出されるアクセル開度及び不図示の車速センサによって検出される車速に基づいて、予めＲＯＭに格納されたマップから現時点におけるアクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（伝達機構１１に出力されるべきトルク）を算出する。

更に、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサ５１０の出力信号に基づいて要求発電量を求め、要求発電量と各種の補機類（エアコンやパワーステアリング等）の要求量とを参照して出力軸トルクを補正することによって、エンジン要求出力を算出する。なお、エンジン要求出力の演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更されてよい。

（４）エンジン２００の制振制御の第１動作例
続いて、図３から図５を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両１０に特有の制御である、エンジン２００の制振制御（つまり、トルク変動の抑制制御）の第１動作例について説明する。ここに、図３は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０におけるエンジン２００の制振制御の第１動作例の流れを概念的に示すフローチャートであり、図４は、燃焼に起因して発生するトルク変動、往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動、及びエンジン２００全体としてのトルク変動を示すグラフであり、図５は、エンジンの回転数及びトルクが同一条件である場合において、エンジン２００における燃焼状態（具体的には、点火時期ＳＡ）が相違する場合のトルクを示すグラフである。

図３に示すように、初めに、ＥＣＵ１００の動作により、ハイブリッド車両１０が備える各種センサ等の出力に基づいて、現在の運転状態を示すパラメータが取得される（ステップＳ１０１）。具体的には、上述した点火時期ＳＡ、空燃比Ａ／Ｆ、吸気管圧力Ｐｍ、吸気バルブ閉じタイミングＩＶＣ、及び回転数Ｎｍが、ＥＣＵ１００により取得される。

その後、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ１０１において取得された現在の運転状態を示すパラメータのうち点火時期ＳＡ及び空燃比Ａ／Ｆに基づいて、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動が予測される（ステップＳ１０２）。この予測動作は、点火時期ＳＡ及び空燃比Ａ／Ｆとエンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて行われる。

続いて、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ１０１において取得された現在の運転状態を示すパラメータのうち回転数Ｎｍに基づいて、エンジン２００におけるピストン２０３の往復慣性力及びフリクション（摩擦）に起因して発生するトルク変動が予測される（ステップＳ１０３）。つまり、ハードとしてのエンジン２００に起因するトルク変動が予測される。この予測動作は、回転数Ｎｍとエンジン２００におけるピストン２０３の往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて行われる。

尚、往復慣性力及びフリクション（摩擦）に起因して発生するトルク変動は、燃焼に起因して発生するトルク変動とは違い、エンジン２００の運転条件（具体的には、回転数Ｎｍ）に応じて変化することはない。従って、回転数Ｎｍを用いることで、往復慣性力及びフリクション（摩擦）に起因して発生するトルク変動を好適に予測することができる。

その後、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ１０２において予測されたトルク変動及びステップＳ１０３において予測されたトルク変動を考慮した制振ゲインが算出される（ステップＳ１０４）。尚、制振ゲインとは、制振制御を行うためのトルクを加えるモータジェネレータＭＧ２を制御するためのパラメータである。言い換えれば、制振ゲインとは、実質的には、トルク変動を相殺する又は抑制することができるトルクをモータジェネレータＭＧ２からエンジン２００（具体的には、エンジン２００の駆動軸）に対して加えるために、モータジェネレータＭＧ２に対して入力される制御パラメータである。

その後、ＥＣＵ１００の制御の下に、ステップＳ１０４において算出された制振ゲインに基づいて、制振制御が行われる（ステップＳ１０５）。つまり、ステップＳ１０２において予測されたトルク変動に、ステップＳ１０３において予測されたトルク変動が加味されたエンジン２００全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制するためのトルク（具体的には、エンジン２００全体としてのトルク変動と逆位相のトルク）が、モータジェネレータＭＧ２からエンジン２００（具体的には、エンジン２００の駆動軸）に対して加えられる。

具体的には、図４の上部に示すエンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動に、図４の中部に示すエンジン２００におけるピストン２０３の往復慣性力及びフリクション（摩擦）に起因して発生するトルク変動を加味された、図４の下部に示すエンジン２００全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制するためのトルク（具体的には、図４の下部に示すトルク変動と逆位相のトルク）が、モータジェネレータＭＧ２からエンジン２００に対して加えられる。

ここで、図５に示すように、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動は、エンジン２００の運転条件に応じて変化する。例えば、エンジン２００の回転数Ｎｍ、トルク及び出力が同一である条件の下で点火時期ＳＡを変化させれば、図３に示すように、トルクのピーク値や該ピーク値をとるタイミング（言い換えれば、位相）が変化している。このため、仮に、上述した背景技術のように回転数Ｎｍとクランク角とに基づいて算出されるトルク変動を相殺する又は抑制するのみでは、エンジン２００の運転条件に応じて変化するトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができないため、エンジン２００全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制することができない。しかるに、本実施形態では、このように運転条件に応じて変化するトルク変動を予測しているため、エンジン２００の運転条件（例えば、上述の点火時期ＳＡや空燃比Ａ／Ｆ等）が異なったものになったとしても、該異なる運転条件に応じて変化するトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができる。これにより、上述の背景技術における回転数Ｎｍとクランク角とに基づいて算出されるトルク変動（言い換えれば、ステップＳ１０３において予測されるトルク変動）のみを相殺する又は抑制する技術と比較して、エンジン２００に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。

加えて、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動を予め予測しているため、いわゆるフィードフォワード制御により制振制御を行うことができる。このため、上述した実際に測定されるトルク変動をフィードバック制御により相殺する又は抑制する技術と比較して、エンジン２００に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。

更には、エンジン２００のトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができるため、エンジン２００のトルクが不必要に又は意図せず変動してしまう不都合を好適に防ぐことができる。これにより、ハイブリッドシステムの効率が最適となるように（例えば、充放電収支を合わせるように）ハイブリッド車両１０を制御することができる。

尚、運転条件に応じて変動するトルク変動を相殺する又は抑制するという観点からは、上述したエンジン２００におけるピストン２０３の往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動は必ずしも予測しなくともよい。但し、エンジン２００全体としてのトルク変動をより好適に相殺する又は抑制するという観点からは、上述したように、エンジン２００におけるピストン２０３の往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動を予測することが好ましい。

また、上述の説明では、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動とエンジン２００におけるピストン２０３の往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動とを別々に予測している。しかしながら、点火時期ＳＡ、空燃比Ａ／Ｆ及び回転数Ｎｍとエンジン２００全体としてのトルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて、エンジン２００における燃焼並びにエンジン２００におけるピストン２０３の往復慣性力及びフリクションの夫々を考慮したエンジン２００全体としてのトルク変動を直接的に予測してもよい。

また、上述の説明では、点火時期ＳＡと空燃比Ａ／Ｆとの双方を用いて、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測している。しかしながら、点火時期ＳＡ及び空燃比Ａ／Ｆいずれか一つを用いても、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測してもよい。この場合、点火時期ＳＡ及び空燃比Ａ／Ｆのいずれか一つとエンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いることが好ましい。更に、点火時期ＳＡと空燃比Ａ／Ｆとの双方を用いて、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測する場合であっても、点火時期ＳＡと空燃比Ａ／Ｆとの加算値や乗算値やその他の演算値を用いて、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測してもよい。

また、上述の説明では、空燃比Ａ／Ｆを用いて、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測している。しかしながら、空燃比Ａ／Ｆに代えて、空気過剰率λを用いてエンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動を予測してもよい。

また、上述の説明では、ハイブリッド車両１０における制振制御について説明したが、ハイブリッド車両１０以外の車両（例えば、エンジン２００のみを備える通常の車両）に対しても、上述した制振制御を適用してもよい。この場合であっても、上述した各種効果を相応に享受することができることは言うまでもない。

また、上述の説明では、制振制御を行うために、モータジェネレータＭＧ２からエンジン２００に対してトルクを加える構成を例として用いた。しかしながら、他の構成（例えば、制振制御に用いられる既存の各種構成）を用いてもよいことは言うまでもない。

（５）エンジン２００の制振制御の第２動作例
続いて、図６及び図７を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両１０における制振制御の第２動作例について説明する。ここに、図６は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０におけるエンジン２００の制振制御の第２動作例の流れを概念的に示すフローチャートであり、図７は、エンジンの回転数及びトルクが同一条件である場合において、エンジン２００における空気圧縮状態（具体的には、吸気バルブ閉じタイミングＩＶＣ）が相違する場合のトルクを示すグラフである。

尚、図３を用いて説明した動作と同一の動作については、同一のステップ番号を付して、その詳細な説明については省略する。

図６に示すように、初めに、ＥＣＵ１００の動作により、ハイブリッド車両１０が備える各種センサ等の出力に基づいて、現在の運転状態を示すパラメータが取得される（ステップＳ１０１）。

その後、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ１０１において取得された現在の運転状態を示すパラメータのうち吸気バルブ閉じタイミングＩＶＣに基づいて、実圧縮比εが予測される（ステップＳ２０１）。

その後、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ１０１において取得された現在の運転状態を示すパラメータのうち吸気管圧力Ｐｍ及びステップＳ２０１において予測された実圧縮比εに基づいて、エンジン２００における空気圧縮に起因して発生するトルク変動が予測される（ステップＳ２０２）。この予測動作は、吸気管圧力Ｐｍ及び実圧縮比εとエンジン２００における空気圧縮に起因して発生するトルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて行われる。

続いて、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ１０１において取得された現在の運転状態を示すパラメータのうち、回転数Ｎｍに基づいて、エンジン２００におけるピストン２０３の往復慣性力及びフリクション（摩擦）に起因して発生するトルク変動が予測される（ステップＳ１０３）。

その後、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ２０２において予測されたトルク変動及びステップＳ１０３において予測されたトルク変動を考慮した制振ゲインが算出される（ステップＳ１０４）。

その後、ＥＣＵ１００の制御の下に、ステップＳ１０４において算出された制振ゲインに基づいて、制振制御が行われる（ステップＳ１０５）。つまり、ステップＳ２０２において予測されたトルク変動に、ステップＳ１０３において予測されたトルク変動が加味されたエンジン２００全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制するためのトルク（具体的には、エンジン２００全体としてのトルク変動と逆位相のトルク）が、モータジェネレータＭＧ２からエンジン２００（具体的には、エンジン２００の駆動軸）に対して加えられる。

ここで、図７に示すように、エンジン２００における空気圧縮に起因して発生するトルク変動は、エンジン２００の運転条件に応じて変化する。例えば、エンジン２００の回転数Ｎｍ、トルク及び出力が同一である条件の下で吸気バルブ閉じタイミングＩＶＣを変化させれば、図７に示すように、トルクのピーク値や該ピーク値をとるタイミング（言い換えれば、位相）が変化している。このため、仮に、上述した背景技術のように回転数Ｎｍとクランク角とに基づいて算出されるトルク変動を相殺する又は抑制するのみでは、エンジン２００の運転条件に応じて変化するトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができないため、エンジン２００全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制することができない。しかるに、本実施形態では、このように運転条件に応じて変化するトルク変動を予測しているため、エンジン２００の運転条件（例えば、上述の吸気バルブ閉じタイミングＩＶＣ等）が異なったものになったとしても、該異なる運転条件に応じて変化するトルク変動を好適に相殺する又は抑制することができる。これにより、上述の背景技術における回転数Ｎｍとクランク角とに基づいて算出されるトルク変動（言い換えれば、ステップＳ１０３において予測されるトルク変動）のみを相殺する又は抑制する技術と比較して、エンジン２００に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。

加えて、エンジン２００における空気圧縮に起因して発生するトルク変動を予め予測しているため、いわゆるフィードフォワード制御により制振制御を行うことができる。このため、上述した実際に測定されるトルク変動をフィードバック制御により相殺する又は抑制する技術と比較して、エンジン２００に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。

尚、図３を用いて説明した動作と、図６を用いて説明した動作とを組み合わせてもよい。つまり、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動と、エンジン２００における空気圧縮に起因して発生するトルク変動と、エンジン２００におけるピストン２０３の往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動との夫々を加味したエンジン２００全体としてのトルク変動を相殺する又は抑制するような制振制御を行ってもよい。

尚、運転条件に応じて変化するトルク変動そのものを直接的に予測することが困難であることを鑑みて、本実施形態では、運転条件に応じて変化するトルク変動の要因を２つの要因（つまり、燃焼及び空気圧縮）に切り分けて、運転条件に応じて変化する２種類のトルク変動を別々に予測している。これにより、運転条件に応じて変化するトルク変動（つまり、エンジン２００における燃焼に起因して発生するトルク変動及びエンジン２００における空気圧縮に起因して発生するトルク変動）をより好適に且つ精度良く予測することができる。その結果、エンジン２００に発生するトルク変動をより好適に相殺する又は抑制することができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う制振制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本実施形態のハイブリッド車両の構成を概念的に示すブロック図である。エンジンの模式図である。本実施形態に係るハイブリッド車両におけるエンジンの制振制御の第１動作例の流れを概念的に示すフローチャートである。燃焼に起因して発生するトルク変動、往復慣性力及びフリクションに起因して発生するトルク変動、及びエンジン全体としてのトルク変動を示すグラフである。エンジンの回転数及びトルクが同一条件である場合において、エンジンにおける燃焼状態（具体的には、点火時期）が相違する場合のトルクを示すグラフである。本実施形態に係るハイブリッド車両における制振制御の第２動作例の流れを概念的に示すフローチャートである。エンジンの回転数及びトルクが同一条件である場合において、エンジンにおける空気圧縮状態（具体的には、吸気バルブ閉じタイミング）が相違する場合のトルクを示すグラフである。

符号の説明

１０ハイブリッド車両
１００ＥＣＵ
２００エンジン
３００動力分割機構
４００インバータ
５００バッテリ
ＭＧ１、ＭＧ２モータジェネレータ

Claims

内燃機関の燃焼室内における燃焼に起因して発生する第１トルク変動及び前記燃焼室内における空気圧縮に起因して発生する第２トルク変動の双方を予測する予測手段と、
前記予測手段により予測される前記第１トルク変動及び前記第２トルク変動が相殺される又は抑制されるように、前記内燃機関に対して制振制御を行なう制御手段と
を備えることを特徴とする制振制御装置。
前記予測手段は、点火時期、空気過剰率及び空燃比の少なくとも一つに基づいて、前記第１トルク変動を予測することを特徴とする請求項１に記載の制振制御装置。
前記予測手段は、前記点火時期、前記空気過剰率及び前記空燃比の少なくとも一つと前記第１トルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて、前記第１トルク変動を予測することを特徴とする請求項２に記載の制振制御装置。
前記予測手段は、吸気管圧力及び吸気弁閉じタイミングの少なくとも一つに基づいて、前記第２トルク変動を予測することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の制振制御装置。
前記予測手段は、前記吸気管圧力及び前記吸気弁閉じタイミングの少なくとも一つと前記第２トルク変動との対応付けを示すマップ又は数式を用いて、前記第２トルク変動を予測することを特徴とする請求項４に記載の制振制御装置。
前記予測手段は、前記内燃機関が備えるピストンの往復慣性力及びフリクションの少なくとも一方に起因して発生する第３トルク変動を予測し、
前記制御手段は、前記第１トルク変動及び前記第２トルク変動と前記第３トルク変動との夫々を合算して得られる総合トルク変動が相殺される又は抑制されるように、前記内燃機関に対して制振制御を行なうことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の制振制御装置。
前記予測手段は、前記内燃機関の回転数に基づいて、前記第３トルク変動を予測することを特徴とする請求項６に記載の制振制御装置。