JP2013112101A - ハイブリッド車 - Google Patents

Abstract

【課題】リーンインバランス時における触媒の暖機と失火の抑制との両立を図る。
【解決手段】走行モードが電動走行優先モード（ＣＤモード）であり、エンジン始動がシステム起動から初回であると共に冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり、更に、リーンインバランス時であると共に触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ未満であるときには、触媒暖機が完了するまでエンジンの運転停止を禁止する（Ｓ１６０）。触媒暖機制御ではないエンジンの運転を継続することにより、触媒暖気が完了していないことによる若干のエミッションの悪化は生じるが、リーンインバランス時に触媒暖機制御を実行することによって生じ得る一部の気筒の失火を抑制することができ、エミッションの悪化を抑制することができる。しかも、触媒の暖機を迅速に終了させることができるから、次回以降のエンジン始動時のエミッションの悪化を抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車に関し、詳しくは、走行用の動力を出力するモータと、モータに電力を供給可能なバッテリと、排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置が排気系に取り付けられた複数気筒のエンジンと、エンジンを始動したときにエンジンの冷却水の温度が排気浄化装置における触媒の暖機が必要な暖機必要温度未満のときには触媒の暖機を促進するためにエンジンの点火時期を暖機完了後の点火時期より遅くする触媒暖機制御を実行する制御手段と、を備え、エンジンの運転を停止した状態でモータからの動力で走行する電動走行を優先して走行する第１モードと前記バッテリの蓄電量を所定範囲内に維持するよう必要に応じてエンジンを運転してエンジンからの動力とモータからの動力とを用いて走行する第２モードとのうちいずれかのモードを用いて走行するハイブリッド車に関する。

従来、この種の技術としては、エンジンと、第１モータジェネレータと、車軸に連結された駆動軸とエンジンのクランクシャフトと第１モータジェネレータの回転軸とにリングギヤとキャリアとサンギヤとがそれぞれ接続された遊星歯車機構と、駆動軸に取り付けられた第２モータジェネレータと、第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータとインバータとを介して電力のやりとりを行なうバッテリと、を備え、バッテリの電力を維持することにより消費することを優先するために原則としてエンジンの運転を停止した状態で第２モータジェネレータからの動力で走行するＣＤモードとバッテリの電力を消費するよりも維持することを優先するために必要に応じてエンジンを運転してエンジンと第２モータジェネレータとからの動力で走行するＣＳモードとのうちのいずれかのモードを用いて走行するハイブリッド車において、ＣＤモードによりエンジンを間欠制御して走行している最中に、エンジン水温が低い領域であるときにはバッテリの要求放電量を比較的小さい値に制限し、エンジン水温が高い領域であるときにはバッテリの要求放電量を制限することなく比較的大きい値とするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、ＣＤモードでエンジン水温が低い領域であるときにバッテリの要求放電量を比較的小さい値に制限することにより、エンジンからの動力を大きくしてエンジン水温の上昇を促し、ＣＤモードからＣＳモードへの切り替え時におけるエミッションの悪化を抑制している。

特開２０１１−０５１３９５号公報

電動走行が可能なハイブリッド車では、システム起動からの電動走行中にエンジンを始動した際にエンジン水温が低いときには、エンジンの排気系に取り付けられた排気浄化装置の触媒を暖機するために、エンジンの点火時期を通常より遅くする触媒暖機運転が行なわれる。触媒暖機運転中のエンジンは、点火時期が遅角されているため、エンジンの一部の気筒への燃料噴射量が他の気筒への燃料噴射量より少ないためにエンジンへの空燃比がリーン状態となるリーンインバランス時には、一部の気筒で失火が生じやすく、失火が生じたときには未燃焼の燃料が排出されてしまう。上述のハイブリッド車では、システム起動から最初のエンジン始動時でリーンインバランスが生じたときには対処できない。

本発明のハイブリッド車は、システム起動から最初のエンジン始動時でリーンインバランスが生じているときでもエミッションの悪化を抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車は、
走行用の動力を出力するモータと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置が排気系に取り付けられた複数気筒のエンジンと、前記エンジンを始動したときに前記エンジンの冷却水の温度が前記排気浄化装置における触媒の暖機が必要な暖機必要温度未満のときには前記触媒の暖機を促進するために前記エンジンの点火時期を暖機完了後の点火時期より遅くする触媒暖機制御を実行する制御手段と、を備え、前記エンジンの運転を停止した状態で前記モータからの動力で走行する電動走行を優先して走行する第１モードと前記バッテリの蓄電量を所定蓄電量範囲内に維持するよう必要に応じて前記エンジンを運転して前記エンジンからの動力と前記モータからの動力とを用いて走行する第２モードとのうちいずれかのモードを用いて走行するハイブリッド車において、
前記制御手段は、システム起動から前記第１モードを用いて走行している最中に前記エンジンを始動した際に、前記エンジンの冷却水の温度が前記暖機必要温度未満であると共に前記エンジンの一部の気筒への燃料噴射量が他の気筒への燃料噴射量より少ないために前記エンジンへの空燃比がリーン状態となるリーンインバランス時である特定リーンインバランス状態のときには、前記エンジンの運転停止を禁止するか前記第２モードに切り替えるかのいずれかを実行する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド車では、システム起動からエンジンの運転を停止した状態でモータからの動力で走行する電動走行を優先して走行する第１モードを用いて走行している最中にエンジンを始動した際に、エンジンの冷却水の温度が排気浄化装置における触媒の暖機が必要な暖機必要温度未満であると共にエンジンの一部の気筒への燃料噴射量が他の気筒への燃料噴射量より少ないために前記エンジンへの空燃比がリーン状態となるリーンインバランス時である特定リーンインバランス状態のときには、エンジンの運転停止を禁止するかバッテリの蓄電量を所定蓄電量範囲内に維持するよう必要に応じてエンジンを運転してエンジンからの動力とモータからの動力とを用いて走行する第２モードに切り替えるかのいずれかを実行する。即ち、特定リーンインバランス状態のときには、エンジンの運転停止を禁止するか、第２モードに切り替えるのいずれかを実行するのである。特定リーンインバランス状態のときにエンジンの運転停止を禁止し、エンジンの運転を継続するものとすれば、触媒暖気が完了していないことによる若干のエミッションの悪化は生じるが、触媒の暖機を迅速に終了させて次回以降にエンジンを始動したときのエミッションの悪化を抑制することができる。この結果、全体としてエミッションの悪化を抑制することができる。エンジンの運転停止を禁止したときのエンジンの運転としては、触媒暖機制御を行なわない運転であればよく、例えば、エンジンをアイドリング運転するものや、エンジンから一定のパワーが出力されるようエンジンを一定運転するものや、走行に要求されるパワーに応じてエンジンを運転するものなどが含まれる。一方、特定リーンインバランス状態のときに第２モードに切り替えるものとすれば、エンジンからの動力を用いて走行する必要から触媒暖機制御を行なわないから、触媒暖気が完了していないことによる若干のエミッションの悪化は生じるが、特定リーンバランス状態での触媒暖機制御による一部の気筒の失火によるエミッションの悪化を抑制することができ、全体としてエミッションの悪化を抑制することができる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記特定リーンインバランス状態のときでも前記触媒の推定温度が触媒の暖機が完了している温度よりは低いが前記触媒の機能がある程度は見込める温度として予め定められた所定推定温度以上のときには前記エンジンの運転停止の禁止も前記第２モードへの切り替えも実行しない手段である、ものとすることもできる。これは、触媒の温度が所定推定温度以上のときには、触媒の機能がある程度は見込めるため、特定リーンインバランス状態で触媒暖機制御を行なうことにより一部の気筒が失火した場合でも、未燃焼の燃料をある程度は浄化でき、エミッションの悪化を抑制することができることに基づく。この場合、所定推定温度は、前記バッテリの蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合が小さいほど低くなる傾向に予め定められてなるものとすることもできる。バッテリの蓄電割合が小さいほど所定推定温度を低くするのは、バッテリの蓄電割合が小さいほどエンジンの運転停止の禁止や第２モードへの切り替えを行なわないようにして、特定リーンインバランス状態で触媒暖機制御を行ない、第２モードに移行したときのエミッションの悪化を抑制するためである。

本発明のハイブリッド車において、前記暖機必要温度は、前記バッテリの蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合が小さいほど低くなる傾向に予め定められてなる、ものとすることもできる。バッテリの蓄電割合が小さいほど暖気必要温度を低くするのは、バッテリの蓄電割合が小さいほどエンジンの運転停止の禁止や第２モードへの切り替えを行なわないようにして、特定リーンインバランス状態で触媒暖機制御を行ない、第２モードに移行したときのエミッションの悪化を抑制するためである。

本発明のハイブリッド車において、発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸の３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備え、前記モータは前記駆動軸に接続されてなる、ものとすることもできる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される停止禁止設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるモード切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 閾値設定用マップの一例を示す説明図である。 閾値設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という。）４４と、システムメインリレー５５とインバータ４１，４２とを介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりする例えば定格電圧が２００Ｖのリチウムイオン二次電池として構成された高電圧バッテリ５０と、高電圧バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という。）５２と、各ＥＣＵや補機５９などが接続された電力ライン（以下、「低電圧系電力ライン」という。）５４ｂに接続された例えば定格電圧が１２Ｖの鉛蓄電池として構成された低電圧バッテリ５８と、インバータ４１，４２と高電圧バッテリ５０とを接続する電力ライン（以下、「高電圧系電力ライン」という。）５４ａからの電力を降圧して低電圧系電力ライン５４ｂに供給するＤＣ／ＤＣコンバータ５７と、家庭用電源などの外部電源に接続されて高電圧バッテリ５０を充電可能な充電器６０と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な複数気筒の内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）を有する浄化装置１３４を介して外気へ排出される。エンジンＥＣＵ２４は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

モータＥＵＣ４０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流Ｉｖ，Ｉｗなどが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、高電圧バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、高電圧バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからのバッテリ電圧Ｖｂ，高電圧バッテリ５０の出力端子に接続された高電圧系電力ライン５４ａに取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，高電圧バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じて高電圧バッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、高電圧バッテリ５０を管理するために電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電量の全容量（蓄電容量）に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂとに基づいて高電圧バッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。

充電器６０は、リレー６２を介して高電圧系電力ライン５４ａに接続されており、電源プラグ６８を介して供給される外部電源からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ６６と、ＡＣ／ＤＣコンバータ６６からの直流電力の電圧を変換して高電圧系電力ライン５４ａ側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６４と、を備える。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、パワースイッチ８０からのプッシュ信号やシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，電源プラグ６８の外部電源への接続を検出する接続検出センサ６９からの接続検知信号などが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、システムメインリレー５５やリレー６２への駆動信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ６４やＡＣ／ＤＣコンバータ６６へのスイッチング制御信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ５７やＤＣ／ＤＣコンバータ６４へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

実施例のハイブリッド自動車２０では、自宅や予め設定された充電ポイントで車両をシステム停止した後に電源プラグ６８が外部電源に接続されてその接続が接続検出センサ６９によって検出されると、システムメインリレー５５とリレー６２とをオンとし、充電器６０を制御して外部電源からの電力により高電圧バッテリ５０を充電する。そして、高電圧バッテリ５０の充電後にシステム起動したときには、高電圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣがエンジン２２の始動を行なうことができる程度に設定された閾値Ｓｈｖ（例えば、２０％や３０％など）に至るまで基本的にエンジン２２を停止した状態でモータＭＧ２からの動力だけで走行する電動走行を優先して走行する電動走行優先モード（ＣＤモード）によって走行し、高電圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖに至った以降は高電圧バッテリ５０の充放電を伴うが基本的にはエンジン２２から動力を用いて走行するハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モード（ＣＳモード）によって走行する。

電動走行優先モード（ＣＤモード）では、アクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊とこの要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数Ｎｒを乗じて得られる走行用パワーＰｄｒｖとを設定し、走行用パワーＰｄｒｖが高電圧バッテリ５０から出力してもよい許容最大電力としての出力制限Ｗｏｕｔ以下のときには、エンジン２２の運転を停止した状態でモータＭＧ２から走行用パワーＰｄｒｖを出力して駆動軸３２に要求トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ２を制御して、電動走行により走行する。走行用パワーＰｄｒｖが出力制限Ｗｏｕｔを超えると、エンジン２２を始動してエンジン２２を効率よく運転するために予め定めた動作ライン上にエンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖが出力されると共に駆動軸３２に要求トルクＴｒ＊が出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御して、ハイブリッド走行により走行する。システム起動後に始めてエンジン２２を始動したときに、水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗがエンジン２２の排気系に取り付けられた浄化装置１３４の触媒の暖機が必要である温度として予め定められた暖機必要温度としての閾値Ｔｗｒｅｆ（例えば、６０℃や６５℃など）未満のときには、触媒の暖機を促進するための触媒暖機制御によりエンジン２２が運転される。触媒暖機制御としては、例えば、エンジン２２を予め定めたアイドリング回転数やこれより若干高い回転数で点火時期を触媒暖機が完了している通常運転時に比して遅く（遅角）して運転したりする。この場合、エンジン２２からトルクを出力しないものとしたり、若干のトルクの出力を行なうものとしたりすることもできる。点火時期を通常運転時に比して遅角するのは、点火時期を遅角することにより燃焼を緩慢なものとし、燃焼のエネルギのうち熱エネルギとして排気系に排出されるエネルギを大きくすることにより、浄化装置１３４の触媒の暖機を促進することに基づく。エンジン２２が始動された後に走行用パワーＰｄｒｖが高電圧バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以下になると、再びエンジン２２の運転が停止されてモータＭＧ２から走行用パワーＰｄｒｖを出力して走行する電動走行に戻る。

ハイブリッド走行優先モード（ＣＳモード）では、高電圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが予め定めた制御範囲（例えば、３５％〜４５％や４０％〜６０％など）内となるように高電圧バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を設定すると共に走行用パワーＰｄｒｖから充放電要求パワーＰｂ＊を減じて車両要求パワーＰ＊を設定し、車両要求パワーＰ＊がエンジン２２を比較的効率よく運転することができる最低パワーとして予め定められた運転用閾値以上のときには、エンジン２２から車両要求パワーＰ＊が出力されると共に駆動軸３２に要求トルクＴｒ＊が出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御して、ハイブリッド走行により走行する。このとき、高電圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが制御範囲内のときには、充放電要求パワーＰｂ＊には値０が設定されるため、高電圧バッテリ５０の充放電が行なわれることなくエンジン２２から車両要求パワーＰ＊として走行用パワーＰｄｒｖが出力されることになり、高電圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが制御範囲を超えているときには、充放電要求パワーＰｂ＊には放電用の正の値が設定されるため、高電圧バッテリ５０の放電を伴ってエンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖより小さい車両要求パワーＰ＊が出力されることになり、高電圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが制御範囲を下回っているときには、充放電要求パワーＰｂ＊には充電用の負の値が設定されるため、高電圧バッテリ５０の充電を伴ってエンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖより大きい車両要求パワーＰ＊が出力されることになる。車両要求パワーＰ＊が運転用閾値未満になると、エンジン２２を比較的効率よく運転できないため、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２から走行用パワーＰｄｒｖを出力して走行する電動走行に移行する。電動走行している最中に運転者がアクセルペダル８３を踏み込んで走行用パワーＰｄｒｖが大きくなることによって車両要求パワーＰ＊が運転用閾値以上になると、エンジン２２が始動されてエンジン２２から車両要求パワーＰ＊を出力して走行するハイブリッド走行に移行する。電動走行している最中に運転者がアクセルペダル８３を踏み込まなくても、電動走行を継続していると高電圧バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが小さくなるから、絶対値が比較的大きな充電用の負の値の充放電要求パワーＰｂ＊が設定され、車両要求パワーＰ＊が運転用閾値以上となってハイブリッド走行に移行する。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、電動走行優先モード（ＣＤモード）で走行している最中にエンジン２２を始動したときの動作について説明する。図３は、エンジン２２を始動したときに電動走行優先モード（ＣＤモード）でのエンジン２２の運転停止を禁止する設定を行なうために電子制御ユニット７０により実行される停止禁止設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２が始動された直後に実行される。

停止禁止設定処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、エンジン２２の冷却水の温度である冷却水温Ｔｗや、触媒予測床温Ｔｃａｔ，リーンインバランスフラグＦｌｉｖなどのエンジン２２の運転停止を禁止するか否かを設定するのに必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、冷却水温Ｔｗは、水温センサ１４２により検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。触媒予測床温Ｔｃａｔは、図示しないルーチンにより冷却水温Ｔｗやエンジン２２を運転しているときのエンジン２２の負荷，エンジン２２の運転を停止してからの経過時間などに基づいて浄化装置１３４内の触媒の温度を予測してエンジンＥＣＵ２４の図示しないＲＡＭの所定領域に記憶されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。リーンインバランスフラグＦｌｉｖは、エンジン２２の一部の気筒への燃料噴射量が他の気筒への燃料噴射量より少ないためにエンジン２２への空燃比がリーンとなる状態（リーンインバランス）のときに値１が設定され、リーンインバランスが解除されたときに値０が設定されるフラグである。リーンインバランスの判定は、エンジン２２の回転数Ｎｅの変動（回転変動あるいは回転角速度の変化量）の変動量が予め定めた閾値以上のときにリーンインバランスが生じていると判定し、変動量が閾値未満のときにリーンインバランスは生じていないと判定することができる。実施例では、このリーンインバランスの判定を行ない、リーンインバランスが生じていると判定したときにはＲＡＭ７６の所定領域にリーンインバランスフラグＦｌｉｖの値として値１をセットし、リーンインバランスが生じていないと判定したときにはＲＡＭ７６の所定領域にリーンインバランスフラグＦｌｉｖの値として値０をセットし、このＲＡＭ７６の所定領域からリーンインバランスフラグＦｌｉｖの値を読み出すことにより入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、走行モードが電動走行優先モード（ＣＤモード）であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、ハイブリッド走行優先モード（ＣＳモード）であるときには電動走行優先モード（ＣＤモード）によるエンジン２２の運転停止を禁止する設定は不要であるため、本ルーチンを終了する。次に、エンジン２２の始動がシステム起動から初回であるか否かを判定し（ステップＳ１２０）、エンジン２２の始動がシステム起動から初回ではないときには、触媒暖機制御を実行する必要がないと判断して本ルーチンを終了し、エンジン２２の始動がシステム起動から初回であるときには、冷却水温Ｔｗを触媒暖機制御の実行が必要であると判定するための閾値Ｔｗｒｅｆと比較し（ステップＳ１３０）、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ以上のときには、触媒暖機制御を実行する必要がないと判断して本ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｔｗｒｅｆは、上述したように暖機必要温度であり、例えば、６０℃や６５℃などを用いることができる。

エンジン２２の始動がシステム起動から初回であり、且つ、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満のときには、リーンインバランスフラグＦｌｉｖを調べ（ステップＳ１４０）、リーンインバランスフラグＦｌｉｖが値０のとき、即ち、リーンインバランスではないときには、リーンインバランスによる失火は生じないと判断して、本ルーチンを終了する。一方、リーンインバランスフラグＦｌｉｖが値１のときには、触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ未満であるか否かを判定し（ステップＳ１５０）、触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ未満のときには、触媒暖機が完了するまでエンジン２２の運転停止を禁止する設定を行なって（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。エンジン２２の運転停止を禁止する設定が行なわれると、この設定がエンジンＥＣＵ２４に送信され、エンジンＥＣＵ２４により触媒暖機が完了するまでエンジン２２の運転が継続される。この場合のエンジンの運転としては、触媒暖機制御による運転でなければよいから、例えば、エンジン２２をアイドリング回転数（例えば、６００ｒｐｍや８００ｒｐｍなど）でアイドリング運転するものとしたり、エンジン２２を一定回転数（例えば、１０００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなど）で若干のトルクを出力することによりエンジン２２から一定のパワーを出力するようエンジン２２を運転するものとしたり、走行用パワーＰｄｒｖをエンジン２２から出力するようエンジン２２を運転するものとしたりすることができる。実施例では、エンジン２２をアイドリング運転するものとした。このように、エンジン２２の運転停止を禁止して触媒暖機が完了するまで触媒暖機制御によらないエンジン２２の運転を継続することにより、触媒暖気が完了していないことによる若干のエミッションの悪化は生じるが、リーンインバランス時に触媒暖機制御を実行することによって生じ得る失火を抑制することができ、触媒の暖機を迅速に終了させて次回以降にエンジン２２を始動したときのエミッションの悪化を抑制することができる。この結果、全体としてエミッションの悪化を抑制することができる。なお、触媒暖機の完了は、触媒予測床温Ｔｃａｔが触媒が十分に活性化していると考えられる温度範囲の下限値として予め設定された閾値（例えば、５５０℃や６００℃，６５０℃など）を超えたときに判断することができる。

ステップＳ１５０で触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ以上であると判定されると、エンジン２２の運転停止を禁止する設定を行なうことなく、本ルーチンを終了する。触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ以上のときにエンジン２２の運転停止を禁止しないのは、触媒は十分に活性化していないもののある程度機能することから、触媒暖機制御を実行することによって失火が生じても、エミッションの悪化はある程度に抑制されると考えられることに基づく。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、走行モードが電動走行優先モード（ＣＤモード）であり、エンジン２２の始動がシステム起動から初回であると共に冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり、更に、リーンインバランスが生じていると共に触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ未満であるときには、触媒暖機が完了するまでエンジン２２の運転停止を禁止して、触媒暖機制御ではないエンジン２２の運転を継続することにより、触媒暖気が完了していないことによる若干のエミッションの悪化は生じるが、リーンインバランス時に触媒暖機制御を実行することによって生じ得る一部の気筒の失火を抑制することができる。この結果、エミッションの悪化を抑制することができる。しかも、触媒の暖機を迅速に終了させることができるから、次回以降にエンジン２２を始動したときのエミッションの悪化を抑制することができる。これらの結果、全体としてエミッションの悪化を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、走行モードが電動走行優先モード（ＣＤモード）であり、エンジン２２の始動がシステム起動から初回であると共に冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり、更に、リーンインバランスが生じていると共に触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ未満であるときに、触媒暖機が完了するまでエンジン２２の運転停止を禁止するものとしたが、触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ未満であるか否かに拘わらずに、エンジン２２の始動がシステム起動から初回であると共に冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり、更に、リーンインバランスが生じているときに触媒暖機が完了するまでエンジン２２の運転停止を禁止するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、走行モードが電動走行優先モード（ＣＤモード）であっても、エンジン２２の始動がシステム起動から初回ではないときには、エンジン２２の冷却水温Ｔｗや触媒予測床温Ｔｃａｔに拘わらずに、触媒暖機制御を実行しないものとしたが、走行モードが電動走行優先モード（ＣＤモード）であり、エンジン２２の始動がシステム起動から初回ではないときでもエンジン２２の冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満のときには、触媒暖機制御を実行するものとしてもよい。この態様では、実施例と同様に、リーンインバランスが生じているときには、触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ未満のときに触媒暖機が完了するまでエンジン２２の運転停止を禁止するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、走行モードが電動走行優先モード（ＣＤモード）であり、エンジン２２の始動がシステム起動から初回であると共に冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり、更に、リーンインバランスが生じていると共に触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ未満のときには、触媒暖機が完了するまでエンジン２２の運転停止を禁止するものとしたが、エンジン２２の運転停止の禁止に代えて走行モードをハイブリッド走行優先モード（ＣＳモード）に変更するものとしてもよい。この場合のフローチャートの一例を図４に示す。図４のモード切替処理ルーチンでは、走行モードが電動走行優先モード（ＣＤモード）であり（ステップＳ２１０）、エンジン２２の始動がシステム起動から初回であると共に（ステップＳ２２０）、冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり（ステップＳ２３０）、更に、リーンインバランスが生じていると共に（ステップＳ２４０）、触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ未満のときには（ステップＳ２５０）、走行モードをハイブリッド走行優先モードに切り替えて（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。ハイブリッド走行優先モードでは、基本的には、走行用パワーＰｄｒｖから充放電要求パワーＰｂ＊を減じて得られる車両要求パワーＰ＊をエンジン２２から出力して走行するから、触媒暖機制御を行なわないようにすることができる。この結果、リーンインバランス時に触媒暖機制御を実行することによって生じ得る一部の気筒の失火を抑制することができ、失火が生じることによるエミッションの悪化を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０やその変形例では、走行モードが電動走行優先モード（ＣＤモード）であると共にエンジン２２の始動がシステム起動から初回であるときに、触媒暖機が必要であるか否かについては、冷却水温Ｔｗが予め定められた閾値Ｔｗｒｅｆ未満であるか否かによって判定するものとしたが、閾値Ｔｗｒｅｆはバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣによって定まるものとしてもかまわない。例えば、図５に例示する閾値設定用マップに示すように、蓄電割合ＳＯＣが所定値（例えば、４０％）より大きいときには蓄電割合ＳＯＣが大きいほど大きくなる値を閾値Ｔｗｒｅｆとして用い、蓄電割合ＳＯＣが所定値未満の範囲では一定の値を閾値Ｔｗｒｅｆとして用いるものとしてもよい。このように、蓄電割合ＳＯＣが大きいほど閾値Ｔｗｒｅｆを大きくするのは、蓄電割合ＳＯＣが大きいほど触媒暖機が必要であると判断される頻度は高くなるが、蓄電割合ＳＯＣが大きいため、エンジン２２を触媒暖機しても走行用パワーＰｄｒｖの多くをバッテリ５０からの放電で賄うことができることに基づく。

実施例のハイブリッド自動車２０やその変形例では、走行モードが電動走行優先モード（ＣＤモード）であり、エンジン２２の始動がシステム起動から初回であると共に冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ未満であり、更に、リーンインバランスが生じているときには、エンジン２２の運転停止を禁止するか否か或いはハイブリッド走行優先モード（ＣＳモード）に切り替えるか否かを触媒予測床温Ｔｃａｔが閾値Ｔｃｒｅｆ未満であるか否かによって判定するものとしたが、閾値Ｔｃｒｅｆはバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣによって定まるものとしてもかまわない。例えば、図６に例示する閾値設定用マップに示すように、蓄電割合ＳＯＣが所定値（例えば、４０％）より大きいときには蓄電割合ＳＯＣが大きいほど大きくなる値を閾値Ｔｃｒｅｆとして用い、蓄電割合ＳＯＣが所定値未満の範囲では一定の値を閾値Ｔｃｒｅｆとして用いるものとしてもよい。このように、蓄電割合ＳＯＣが大きいほど閾値Ｔｃｒｅｆを大きくするのは、蓄電割合ＳＯＣが大きいほどエンジンの運転停止の禁止やハイブリッド走行優先モード（ＣＳモード）への切り替えの頻度を高くすることにより、触媒暖機制御を実行することなく、エミッションの悪化を抑制しつつ、迅速に触媒暖機を完了することができることに基づく。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３２に出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３８ａ，３８ｂに動力を出力する駆動軸３２に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸３２に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３２に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３２に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸３２に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。あるいは、図１０の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機４３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３２に出力すると共にモータＭＧからの動力を駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸とは異なる車軸（図１０における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。即ち、電動走行することができるタイプのハイブリッド車であれば如何なるタイプのハイブリッド自動車としてもよいのである。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータＭＧ２が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、エンジン２２が「エンジン」に相当し、図３の停止禁止設定処理ルーチンや図４のモード切替処理ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＵＣ４０とが「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０，３２０，４２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３２ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、３９ａ，３９ｂ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ 高電圧バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧系電力ライン、５４ｂ 低電圧系電力ライン、５５ システムメインリレー、５７ ＤＣ／ＤＣコンバータ、５８ 低電圧バッテリ、６０ 充電器、６２ リレー、６４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、６６ ＡＣ／ＤＣコンバータ、６８ 電源プラグ、６９ 接続検出センサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ パワースイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ２３２、２３４ アウターロータ、３３０，４３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (2)

1. 走行用の動力を出力するモータと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置が排気系に取り付けられた複数気筒のエンジンと、前記エンジンを始動したときに前記エンジンの冷却水の温度が前記排気浄化装置における触媒の暖機が必要な暖機必要温度未満のときには前記触媒の暖機を促進するために前記エンジンの点火時期を暖機完了後の点火時期より遅くする触媒暖機制御を実行する制御手段と、を備え、前記エンジンの運転を停止した状態で前記モータからの動力で走行する電動走行を優先して走行する第１モードと前記バッテリの蓄電量を所定蓄電量範囲内に維持するよう必要に応じて前記エンジンを運転して前記エンジンからの動力と前記モータからの動力とを用いて走行する第２モードとのうちいずれかのモードを用いて走行するハイブリッド車において、
   前記制御手段は、システム起動から前記第１モードを用いて走行している最中に前記エンジンを始動した際に、前記エンジンの冷却水の温度が前記暖機必要温度未満であると共に前記エンジンの一部の気筒への燃料噴射量が他の気筒への燃料噴射量より少ないために前記エンジンへの空燃比がリーン状態となるリーンインバランス時である特定リーンインバランス状態のときには、前記エンジンの運転停止を禁止するか前記第２モードに切り替えるかのいずれかを実行する手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド車。
2. 請求項１記載のハイブリッド車であって、
   前記制御手段は、前記特定リーンインバランス状態のときでも前記触媒の推定温度が触媒の暖機が完了している温度よりは低いが前記触媒の機能がある程度は見込める温度として予め定められた所定推定温度以上のときには前記エンジンの運転停止の禁止も前記第２モードへの切り替えも実行しない手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド車。

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