JP2009279992A - 動力出力装置及びこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パージ制御を適時実行しながら簡易な制御で良好な燃費を確保する。
【解決手段】ハイブリッド用電子制御ユニットは、エンジン２２の目標運転ポイントを設定するにあたり、パージ制御が必要なときにはパージ優先動作ライン上の運転ポイントを採用し、パージ制御が不要なときには燃費最適動作ライン上の運転ポイントが採用する（ステップＳ１２０〜Ｓ１４０）。このため、瞬間的な燃費が最小となる運転ポイントを探索する場合と異なり、パージ制御を適時実行しながら簡易な制御で目標運転ポイントを設定することができる。また、パージ制御が必要なときに設定されるパージ優先動作ライン上の運転ポイントは、内燃機関のポンピングロスなどの影響により燃費が最適な状態とはいえないが、パージ制御が不要なときには燃費最適動作ライン上の運転ポイントが採用されるため、全体としては良好な燃費を確保することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、動力出力装置及びこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法に関する。

従来、動力出力装置としては、エンジンと、エンジンへ供給する燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンク内の蒸発燃料を捕捉し該捕捉した蒸発燃料をエンジンの吸気管へ放出可能なキャニスタと、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、エンジンの出力軸と駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するプラネタリギヤと、プラネタリギヤの回転軸からの動力で発電可能な発電機と、を備えたものが知られている。こうした動力出力装置では、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタに捕捉させ、このキャニスタに捕捉された蒸発燃料を外気と共に吸気管の負圧を利用して吸気管に放出する、いわゆるパージ制御が実行される。

特許文献１の動力出力装置では、パージ制御中でない場合には、等動力ライン上の複数の運転ポイントでエンジンを運転した際に瞬間的な燃料消費率（燃費）が最小となる運転ポイントを探索し、その探索した運転ポイントを採用する。また、パージ制御中の場合には、パージガス量を考慮した上で燃費が最小となる運転ポイントを探索し、その探索した運転ポイントがパージ不可能領域、つまりスロットルバルブの開度が大きすぎて吸気管の負圧が不足しパージを行うことができない領域に入っているときには、パージ可能領域内で燃費が最小となる運転ポイントを採用する。こうすることにより、エンジンを効率良く動作させることができる。
特開２００６−１７００５８号公報（図５及び図６）

しかしながら、特許文献１の動力出力装置では、パージ制御の実行の有無にかかわらずエンジンを効率良く動作させることができるものの、運転ポイントを設定するごとに燃費が最小となる運転ポイントを探索するため、制御が複雑になりコンピュータに大きな負荷がかかるという問題があった。

本発明の動力出力装置及びこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、パージ制御を適時実行しながら簡易な制御で良好な燃費を確保することを主目的とする。

本発明の動力出力装置及びこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
内燃機関と、
前記内燃機関へ供給する燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンク内の蒸発燃料を捕捉し該捕捉した蒸発燃料を前記内燃機関の吸気管へ放出可能な蒸発燃料捕捉手段と、
駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記回転軸を介して入力される動力で発電可能な発電機と、
前記内燃機関の回転数とトルクとを表す運転ポイントを設定するのに用いられる動作ラインとして、前記内燃機関を最適な燃費で運転可能な燃費最適動作ライン及び該燃費最適動作ライン上の任意の運転ポイントに対し同じ動力を出力可能で回転数が大きくトルクが小さくなるように設定されたパージ優先動作ラインを記憶する動作ライン記憶手段と、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記蒸発燃料捕捉手段によって捕捉された蒸発燃料を前記吸気管の負圧を利用して該吸気管へ放出するパージ制御の要否を判定し、前記パージ制御が必要なときには前記内燃機関の目標運転ポイントを前記パージ優先動作ライン上の運転ポイントに設定し、前記パージ制御が不要なときには前記内燃機関の目標運転ポイントを前記燃費最適動作ライン上の運転ポイントに設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された要求動力と前記内燃機関の目標運転ポイントとに基づいて前記内燃機関、前記電動機及び前記発電機を制御すると共に前記パージ制御が必要なときには前記パージ制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この動力出力装置では、駆動軸に要求される要求動力を設定する。また、蒸発燃料捕捉手段によって捕捉された蒸発燃料を吸気管の負圧を利用して該吸気管へ放出するパージ制御の要否を判定し、パージ制御が必要なときには内燃機関の目標運転ポイントをパージ優先動作ライン上の運転ポイントに設定し、パージ制御が不要なときには内燃機関の目標運転ポイントを燃費最適動作ライン上の運転ポイントに設定する。そして、設定された要求動力と内燃機関の目標運転ポイントとに基づいて内燃機関、電動機及び発電機を制御すると共にパージ制御が必要なときにはパージ制御を実行する。つまり、内燃機関の目標運転ポイントを設定するにあたり、パージ制御が必要なときにはパージ優先動作ライン上の運転ポイントを採用し、パージ制御が不要なときには燃費最適動作ライン上の運転ポイントを採用するため、瞬間的な燃費が最小となる運転ポイントを探索する場合と異なり、パージ制御を適時実行しながら簡易な制御で目標運転ポイントを設定することができる。また、パージ制御が必要なときに設定されるパージ優先動作ライン上の運転ポイントは、内燃機関のポンピングロスなどの影響により燃費が最適な状態とはいえないが、パージ制御が不要なときには燃費最適動作ライン上の運転ポイントが採用されるため、全体としては良好な燃費を確保することができる。したがって、パージ制御を適時実行しながら簡易な制御で良好な燃費を確保することができる。

なお、燃費最適動作ラインは、吸気管の負圧を確保する必要がないため、吸気管圧力の制約を受けることなく、真に燃費が最適となる動作ラインとすることができる。また、燃費（燃料消費率の略）とは、内燃機関が一定の仕事をするのに消費する燃料量を示す値であり、自動車用語に限定されない。

本発明の動力出力装置において、前記目標運転ポイント設定手段は、前記内燃機関の始動後に初めてパージ実行条件が成立したときからパージ完了条件が成立するまでは前記パージ制御が必要と判定し、前記パージ完了条件が成立した時点で前記パージ制御が不要と判定してもよい。こうすれば、内燃機関の停止中に蒸発燃料捕捉手段に捕捉された蒸発燃料は内燃機関の始動後に初めてパージ実行条件が成立してからパージ完了条件が成立するまでの間に実行されるパージ制御により吸気管へ放出されるため、蒸発燃料捕捉手段の蒸発燃料を捕捉する能力が回復する。なお、パージ実行条件は、例えば内燃機関の暖機が終了したときや内燃機関の空燃比フィードバック補正と空燃比学習補正が完了したときとしてもよい。

このように内燃機関の始動後に初めてパージ実行条件が成立してからパージ完了条件が成立するまではパージ制御が必要と判定し該パージ完了条件が成立した時点でパージ制御が不要と判定する本発明の動力出力装置において、前記蒸発燃料捕捉手段は、前記燃料タンクと常時連通しており、前記目標運転ポイント設定手段は、前記パージ完了条件が成立した後、前記内燃機関の運転が継続されて前記車両の走行距離及び走行時間の少なくとも一方が要パージ領域に達するという再パージ実行条件が成立したときから再パージ完了条件が成立するまでは前記パージ制御が必要と判定し、前記再パージ完了条件が成立した時点で前記パージ制御が不要と判定してもよい。こうすれば、パージ完了条件が成立したあとに蒸発燃料捕捉手段に捕捉された蒸発燃料は再パージ実行条件が成立したときから再パージ完了条件が成立するまでのパージ制御により吸気管へ放出されるため、蒸発燃料捕捉手段の蒸発燃料を捕捉する能力が回復する。このとき、前記目標運転ポイント設定手段は、前記燃料タンクの温度が高いほど前記要パージ領域の下限が低くなるように変更してもよい。燃料タンクの温度が高いほど燃料タンク内の蒸発燃料が増えるため、要パージ領域の下限を低くして再パージ実行条件を成立しやすくするのが好ましい。なお、燃料タンクの温度とは、燃料タンクの温度そのもののほか、燃料タンクの温度とみなすことのできる物理量（例えば外気温やエンジンの冷却水温など）も含む意である。

ここで、要パージ領域とは、例えば、車両の走行距離の場合には、内燃機関を運転し続けた状態で車両を走行したときの距離と蒸発燃料捕捉手段で捕捉される蒸発燃料量との関係を予め実験などにより求め、その蒸発燃料量が飽和量（又は飽和量未満の所定量）になるときの走行距離以上としてもよい。また、車両の走行時間の場合には、内燃機関を運転し続けた状態で車両を走行したときの時間と蒸発燃料捕捉手段で捕捉される蒸発燃料量との関係を予め実験などにより求め、その蒸発燃料量が飽和量（又は飽和量未満の所定量）になるときの走行時間以上としてもよい。

本発明の動力出力装置において、前記蒸発燃料捕捉手段は、給油時のみ前記燃料タンクとの連通が許容され給油時以外は前記燃料タンクとの連通が遮断される手段であり、前記目標運転ポイント設定手段は、前記内燃機関の給油直後且つ始動後に初めてパージ実行条件が成立したときからパージ完了条件が成立するまでは前記パージ制御が必要と判定し、前記パージ完了条件が成立した時点で前記パージ制御が不要と判定してもよい。こうすれば、パージ制御が必要となる期間は限定的になり、内燃機関を燃費最適動作ライン上の運転ポイントで運転する機会が増えるため、より良好な燃費を確保することができる。

内燃機関の始動後に初めてパージ実行条件が成立してからパージ完了条件が成立するまではパージ制御が必要と判定し該パージ完了条件が成立した時点でパージ制御が不要と判定する本発明の動力出力装置において、前記パージ完了条件は、前記パージ制御により前記蒸発燃料捕捉手段から前記吸気管へ放出した積算パージガス量が所定の多量領域に達したときとしてもよい。あるいは、パージ完了条件は、前記パージ制御により前記蒸発燃料捕捉手段から前記吸気管へ現在のパージガスの燃料濃度が所定の少量領域に達したときとしてもよい。なお、再パージ完了条件についても、これらと同様の条件としてもよい。

本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。この車両では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、パージ制御を適時実行しながら簡易な制御で良好な燃費を確保することができるという効果を奏することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関へ供給する燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内の蒸発燃料を捕捉し該捕捉した蒸発燃料を前記内燃機関の吸気管へ放出可能な蒸発燃料捕捉手段と、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸を介して入力される動力で発電可能な発電機と、前記内燃機関の回転数とトルクとを表す運転ポイントを設定するのに用いられる動作ラインとして、前記内燃機関を最適な燃費で運転可能な燃費最適動作ライン及び該燃費最適動作ライン上の任意の運転ポイントに対し同じ動力を出力可能で回転数が大きくトルクが小さくなるように設定されたパージ優先動作ラインを記憶する動作ライン記憶手段と、を備える動力出力装置のコンピュータ・ソフトウェアによる制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求動力を設定するステップと、
（ｂ）前記蒸発燃料捕捉手段によって捕捉された蒸発燃料を前記吸気管の負圧を利用して該吸気管へ放出するパージ制御の要否を判定し、前記パージ制御が必要なときには前記内燃機関の目標運転ポイントを前記パージ優先動作ライン上の運転ポイントに設定し、前記パージ制御が不要なときには前記内燃機関の目標運転ポイントを前記燃費最適動作ライン上の運転ポイントに設定するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ａ）及び（ｂ）でそれぞれ設定した要求動力と前記内燃機関の目標運転ポイントとに基づいて前記内燃機関、前記電動機及び前記発電機を制御すると共に前記パージ制御が必要なときには前記パージ制御を実行するステップと、
を含むことを要旨とする。

この動力出力装置の制御方法では、内燃機関の目標運転ポイントを設定するにあたり、パージ制御が必要なときにはパージ優先動作ライン上の運転ポイントが採用され、パージ制御が不要なときには燃費最適動作ライン上の運転ポイントが採用されるため、瞬間的な燃費が最小となる運転ポイントを探索する必要がない。このため、パージ制御を適時実行しながら簡易な制御で目標運転ポイントを設定することができる。また、パージ制御が必要なときに設定されるパージ優先動作ライン上の運転ポイントは、内燃機関のポンピングロスなどの影響により燃費が最適な状態とはいえないが、パージ制御が不要なときには燃費最適動作ライン上の運転ポイントが採用されるため、全体としては良好な燃費を確保することができる。したがって、パージ制御を適時実行しながら簡易な制御で良好な燃費を確保することができる。なお、上述したいずれかの本発明の動力出力装置の機能を、本発明の動力出力装置の制御方法のステップとして実現するようにしてもよい。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロール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、図２に示すように、吸気通路１２０と排気通路１７０に接続されている。吸気通路１２０には、空気を清浄化するためのエアクリーナ１２２と、エアクリーナ１２２を通過してきた空気の流量を調整するためのスロットルバルブ１２４と、エンジン２２の吸気バルブ１２８の近傍の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁１２６とが取り付けられている。本実施例では、吸気通路１２０のうちスロットルバルブ１２４の下流側を吸気管１２０ａと称することとする。この吸気管１２０ａは、キャニスタ１６０にパージ通路１６２を介して接続されている。キャニスタ１６０は、燃料噴射弁１２６へ燃料を供給する燃料タンク１６８内で発生した蒸発燃料をベーパ通路１６３を介して活性炭などの吸着材により吸着し、エンジン２２の運転中に吸気管１２０ａが負圧になると、大気導入口１６４から内部に外気が流入し、吸着材から脱離した燃料と外気とが一緒になったパージガスがパージ通路１６２を介して吸気管１２０ａへ放出（パージ）される。パージ通路１６２には、パージ制御弁としてのパージＶＳＶ（バキューム・スイッチング・バルブ）１６６が設けられており、このパージＶＳＶ１６６の開閉をデューティ制御することにより吸気管１２０ａへ放出されるパージガス流量が調整可能となっている。一方、排気通路１７０には、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三元触媒を内蔵した浄化装置１７２と、浄化装置１７２の上流側にて排気の空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する空燃比センサ１７４とが取り付けられている。こうしたエンジン２２は、エアクリーナ１２２を通過してきた空気とパージ通路１６２を通過してきたパージガスと燃料噴射弁１２６から噴射された燃料との混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入し、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。なお、パージＶＳＶ１６６の閉鎖中は、エアクリーナ１２２を通過してきた空気と燃料噴射弁１２６から噴射された燃料との混合気が燃焼室へ吸入される。エンジン２２からの排気は、排気バルブ１２９を介して排気通路１７０に放出され、浄化装置１７２を通過することにより浄化されたあと外部へ放出される。

エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａ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、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポート及び通信ポートとを備える。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、例えばクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのエンジン回転数やエンジン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、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブ１２９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の開度を検出するスロットルバルブポジションセンサ１４５からのスロットル開度、吸気通路１２０に取り付けられた熱線式のエアフロメータ１４６からの吸入空気量、同じく吸気通路１２０に取り付けられた温度センサ１４７からの吸気温、吸気管１２０ａに取り付けられたシリコンダイヤフラム式の吸気管圧力センサ１４８からの吸気管圧力、吸気管１２０ａに取り付けられた吸気酸素センサ１４９からの吸気酸素信号，空燃比センサ１７４からの空燃比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の開度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、パージＶＳＶ１６６への駆動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。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０及びデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１及びモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線及び負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、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からの信号や図示しない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。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ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。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

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及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、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，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は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル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としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１及びモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モード、要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１及びモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御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、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、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や車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（放電を正、充電を負とする），パージ制御の実行の有無を表すパージ実行フラグＦｐの値など制御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、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。ここで、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定することができる。図４に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図５にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。さらに、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。パージ実行フラグＦｐの値はエンジンＥＣＵ２４から通信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、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求動力（要求パワー）Ｐｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図６に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求動力Ｐｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとに基づいて計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。

続いて、パージ実行フラグＦｐの値を調べる（ステップＳ１２０）。ここで、パージ実行フラグＦｐは、エンジン２２でパージ制御、すなわちキャニスタ１６０に捕捉された蒸発燃料を吸気管負圧を利用して大気導入口１６４から流入する外気と共に吸気管１２０ａへ放出するための制御を実行するか否かを表すフラグであり、値０のときにはパージ制御が実行されないことを表し、値１のときにはパージ制御が実行されることを表す。このパージ実行フラグＦｐは、後述するようにエンジンＥＣＵ２４により設定される。パージ実行フラグＦｐが値０のときには、パージ制御が実行されないため、吸気管負圧の絶対値を大きくしてパージガス流量を確保する必要がないことから、動作ラインとして燃費最適動作ラインを選択する（ステップＳ１３０）。一方、パージ実行フラグＦｐが値１のときには、パージ制御が実行されるため、吸気管負圧の絶対値を大きくしてパージガス流量を確保することが好ましいことから、動作ラインとしてパージ優先動作ラインを選択する（ステップＳ１４０）。ここで、燃費最適動作ラインは、図７に示すように、等動力ライン（動力が一定のライン）のうち燃費が最適な運転ポイントを各動力ごとにプロットして得られるラインである。この燃費最適ラインは、吸気管負圧がゼロでも構わないため、吸気管負圧による制約を受けることなく真に燃費が最適となるように設定される。これに対して、パージ優先動作ラインは、等動力ラインのうち燃費が最適な運転ポイントよりも回転数が高くトルクが低い運転ポイントを選び、こうした運転ポイントを各動力ごとにプロットして得られるラインである。要求動力Ｐｅ＊が同じ場合、パージ優先動作ライン上の運転ポイントでエンジン２２を運転すると、燃費最低動作ライン上の運転ポイントと比べて燃費は劣るが回転数が高くトルクが低いことから、スロットルバルブ１２４の開度が小さくなり、吸気管負圧の絶対値が大きくなるため、パージガス流量が増加する。こうした２つの動作ラインは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＲＯＭ７４に記憶されている。

このようにステップＳ１３０又はステップＳ１４０で動作ラインを選択したあと、選択した動作ラインに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる目標運転ポイントを設定する（ステップＳ１５０）。燃費最適動作ラインが選択された場合、燃費最適動作ラインを用いて目標運転ポイントを設定することになるが、このときの目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、図７における燃費最適動作ラインと今回の要求動力Ｐｅ＊の等動力ラインとの交点である回転数とトルクに設定される。また、パワー優先動作ラインが選択された場合、パワー優先動作ラインを用いて目標運転ポイントを設定することになるが、このときの目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、図７におけるパワー優先動作ラインと今回の要求動力Ｐｅ＊の等動力ラインとの交点である回転数とトルクに設定される。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１６０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図８に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …(1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*−Nm1)dt …(2)

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）及び式（４）により計算する（ステップＳ１７０）。続いて、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算する（ステップＳ１８０）。そして、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘにより仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１９０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図８の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(5)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したあと、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火時期制御、バルブタイミング変更制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

次に、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４によるエンジン２２の運転制御、特にパージ制御の実行の有無を考慮した燃料噴射量の設定について説明する。図９は、エンジンＥＣＵ２４により実行される燃料噴射量設定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が始動してから停止するまでの間、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎に繰り返し実行される。このフローチャートに登場する初回パージフラグＦｉとパージ実行フラグＦｐは、ＲＡＭ２４ｃに記憶されるものであり、エンジン２２の停止時や始動時にゼロにリセットされる。初回パージフラグＦｉは、初回パージ制御が既に完了しているか否かを表すフラグであり、値０のときには初回パージ制御が未だ完了していないことを表し、値１のときには初回パージ制御が既に完了していることを表す。また、初回パージ制御は、エンジン２２の始動後に初めてパージ実行条件が成立したときに開始され、初回パージ制御の実行中に吸気管１２０ａに放出されるパージガスの積算量（積算パージガス量）Ａが閾値Ａｒｅｆ１に達したときに完了する。パージ実行フラグＦｐについては既に説明したとおりである。

燃料噴射量設定ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エアフロメータ１４６からの吸入空気量Ｇやクランクポジションセンサ１４０からのエンジン回転数Ｎｅ、吸気管圧力センサ１４８からの吸気管圧力ＰＭ、空燃比センサ１７４からの空燃比Ｖａｆ、吸気酸素センサ１４９からの出力値などのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ３００）。こうして各種のデータを入力すると、パージ実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３１０）。ここで、パージ実行条件とは、パージ制御の実行を許容する条件であり、本実施例ではエンジン２２の暖機が終了し且つ空燃比フィードバック補正や空燃比学習補正などが終了したときにパージ実行条件が成立したと判定する。このパージ実行条件は、通常、エンジン始動直後は成立していないが、エンジン始動後暫くすると成立する。

ステップＳ３１０でパージ実行条件が成立していないときには、エアフロメータ１４６からの吸入空気量Ｇと目標空燃比（例えば理論空燃比）とに基づいて燃料噴射量ＴＡＵを設定し（ステップＳ５１０）、本ルーチンを終了する。ここで、エアフロメータ１４６からの吸入空気量Ｇは単位時間あたりの空気質量である。このため、吸入空気量Ｇをエンジン回転数Ｎｅで除すことによりエンジン１回転の間に吸気管１２０ａに吸入される新気の吸入空気量Ｇａ（＝Ｇ／Ｎｅ）を求め、この吸入空気量Ｇａを目標空燃比ＡＦ＊で除した値に燃料噴射弁１２６のサイズやエンジン２２の気筒数などにより定まる定数Ｋを乗じることにより基本噴射量Ｔｐを求め、この基本噴射量Ｔｐを燃料噴射量ＴＡＵに設定する。なお、基本噴射量Ｔｐの算出式を式（６）に示す。
Tp=K・(G/Ne)/AF* …(6)

一方、ステップＳ３１０でパージ実行条件が成立していたときには、通常の燃料噴射量ＴＡＵｎを求める（ステップＳ３２０）。ここでは、基本噴射量Ｔｐに空燃比フィードバック補正及び空燃比学習補正を施すことにより燃料噴射弁１２６から噴射すべき通常の燃料噴射量ＴＡＵｎを求める。空燃比フィードバック補正は、空燃比センサ１７４からの空燃比Ｖａｆが目標空燃比になるよう燃料噴射量をフィードバック補正する空燃比フィードバック補正係数Ｆａｆを求め、この空燃比フィードバック補正係数Ｆａｆを基本噴射量Ｔｐに乗ずることにより行なわれる。空燃比学習補正は、空燃比フィードバック補正係数Ｆａｆの中央値がリーン側又はリッチ側に偏った場合にその中央値が理論空燃比となるように補正する学習補正係数Ｆｌを求め、この学習補正係数Ｆｌを基本噴射量Ｔｐに乗ずることにより行われる。なお、空燃比フィードバック補正及び空燃比学習補正後の通常の燃料噴射量ＴＡＵｎの算出式を式（７）にそれぞれ示す。
TAUn=Faf・Fl・Tp …(7)

続いて、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、初回パージフラグＦｉが値０か値１かを判定することにより初回パージ制御が既に完了しているか否かを判定する（ステップＳ３３０）。初回パージフラグＦｉが値０のときつまり初回パージ制御が未だ完了していないときには、パージ実行フラグＦｐが値０か値１かを判定する（ステップＳ３４０）。そして、パージ実行フラグＦｐが値０のときつまり初回パージ制御の実行中でないときには、パージ実行フラグＦｐに値１をセットする（ステップＳ３５０）。そして、ステップＳ３５０の後又はステップＳ３４０でパージ実行フラグＦｐが値１つまり初回パージ制御の実行中のときには、初回パージ制御での積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ１以上になったか否かを判定する（ステップＳ３６０）。ここで、積算パージガス量Ａとは、初回パージ制御を実行している期間中にキャニスタ１６０から脱離した蒸発燃料と大気導入口１６４から導入された外気とを含むパージガスが吸気管１２０ａに放出された量をいう。閾値Ａｒｅｆ１は、本実施例では、キャニスタ１６０に飽和状態で吸着した蒸発燃料をすべて吸気管１２０ａへ放出するのに必要なパージガス量を実験などにより求めた値とした。なお、積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ１以上になったときが本発明のパージ完了条件が成立したときに相当する。

ステップＳ３６０で積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ１未満のときには、キャニスタ１６０をパージする必要があるとみなし、パージ制御を実行する（ステップＳ３７０）。具体的には、エンジン２２の運転状態に応じてパージＶＳＶ１６６のデューティ比Ｄを設定し、そのデューティ比ＤでパージＶＳＶ１６６を駆動制御する。例えば、パージ制御を実行することにより空燃比フィードバック補正係数Ｆａｆと空燃比学習補正係数Ｆｌが共にリッチ限界近くに達した場合には、パージＶＳＶ１６６のデューティ比Ｄを減少補正することで空燃比のオーバーリッチを防止する。また、空燃比フィードバック補正係数Ｆａｆがリーン側に回復した場合には、デューティ比Ｄを増大補正することでキャニスタ１６０に吸着された蒸発燃料を適切に放出する。つまり、パージＶＳＶ１６６のデューティ比Ｄを空燃比フィードバック補正や空燃比学習補正に基づいて調整することにより、空燃比のリッチ化を防止しながら空燃比フィードバック制御を実行できるようにしている。

続いて、吸気管圧力センサ１４８からの吸気管圧力ＰＭから基準大気圧Ｐｒｅｆを引いた差分である吸気管負圧ＮＰを求め、この吸気管負圧ＮＰとパージＶＳＶ１６６のデューティ比Ｄとに基づき、パージガス流量（単位時間あたりのパージガス量（質量））ｇを求める（ステップＳ３８０）。なお、基準大気圧Ｐｒｅｆは、エンジン２２が停止しているときの吸気管圧力センサ１４８からの吸気管圧力ＰＭ（＝大気圧）としてもよいし、別途吸気管１２０ａの外部の圧力を測定可能な大気圧センサを設けておきその大気圧センサからの圧力値としてもよい。そして、パージガス流量ｇに次回このルーチンを実行するまでのインターバル時間を乗じた値を前回の積算パージガス量Ａに加算することにより、積算パージガス量Ａを更新する（ステップＳ３９０）。それと共に、吸気管圧力センサ１４８からの吸気管圧力ＰＭと吸気酸素センサ１４９からの出力値とに基づき吸気管１２０ａの内部に存在するガス（以下、吸気管内ガスという）の燃料濃度Ｃｆ（重量％）を求める（ステップＳ４００）。

本実施例では、吸気管負圧ＮＰとパージＶＳＶ１６６のデューティ比Ｄとパージガス流量ｇとの関係が予めマップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶されているものとする。一般に吸気管負圧ＮＰの絶対値が大きいほど、パージＶＳＶ１６６を挟んで吸気管１２０ａ側とキャニスタ１６０側との圧力差が大きくなるため、パージガス流量ｇが増加する傾向となる。また、パージＶＳＶ１６６のデューティ比Ｄが高いほど、パージＶＳＶ１６６の開度が大きくなるため、パージガス流量ｇが増加する傾向となる。こうしたことから、吸気管負圧ＮＰとパージＶＳＶ１６６のデューティ比Ｄとパージガス流量ｇとの関係を予め実験などにより求めそれをマップにしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、ステップＳ３８０において、吸気管負圧ＮＰとパージＶＳＶ１６６のデューティ比Ｄとをこのマップに照らしてパージガス流量ｇを読み出すようにしている。また、吸気管圧力センサ１４８からの吸気管圧力ＰＭと吸気酸素センサ１４９からの出力値との関係は、図１０に示すように、吸気管内ガスの燃料濃度Ｃｆがゼロのときに最も傾きの大きな直線として表され、吸気管内ガスの燃料濃度Ｃｆが高くなるにつれて傾きが小さな直線となる。この関係もＲＯＭ２４ｂに記憶されている。吸気酸素センサ１４９は、そのセンサ素子の表面上に存在する酸素分子の数に応じた値を出力する。また、センサ素子の表面上に存在する酸素分子の数は、吸気管圧力ＰＭに応じて増減する。このため、吸気酸素センサ１４９の出力特性は、吸気管圧力ＰＭに対して依存性を有している。そして、吸気管内ガスにガソリンなどの燃料が含まれていると、センサ素子の表面上で燃料と酸素とが反応するため、センサ素子の表面上に存在する酸素分子の数が減少する。その結果、図１０に示すように、吸気管内ガスの燃料濃度Ｃｆが高いほど吸気酸素センサ１４９からの出力値は小さくなる傾向を示す。したがって、吸気管圧力センサ１４８からの吸気管圧力ＰＭと吸気酸素センサ１４９からの出力値とに基づいて図１０から吸気管内ガスの燃料濃度Ｃｆを求めることができる。

こうしてパージガス流量ｇ及び燃料濃度Ｃｆを求めたあと、エンジン１回転あたりに吸気管１２０ａにパージされるパージ燃料量ｔａｕ及びパージ空気量ｇａを求める（ステップＳ４１０）。パージガスは、キャニスタ１６０に吸着されていた蒸発燃料と大気導入口１６４から導入された空気とからなる。このため、パージ燃料量ｔａｕは式（８）で表され、パージ空気量ｇａは式（９）で表される。そして、ステップＳ３２０で算出した通常の燃料噴射量ＴＡＵｎと吸入空気量Ｇａとパージ空気量ｇａとパージ燃料量ｔａｕを用いて、式（１０）から燃料噴射弁１２６から噴射すべき燃料噴射量ＴＡＵを設定する（ステップＳ４２０）。すなわち、実際のエンジン１回転あたりの吸入空気量は吸入空気量Ｇａとパージ空気量ｇａとの和になるから、その和に見合った燃料噴射量を求め、そこから既に吸気管１２０ａに存在しているパージ燃料量ｔａｕを差し引いた値を燃料噴射量ＴＡＵに設定するのである。こうして燃料噴射量ＴＡＵを設定したあと、本ルーチンを終了する。
tau=(g/Ne)・Cf/100 …(8)
ga=g/Ne-tau …(9)
TAU=[TAUn・(Ga+ga)/Ga]-tau …(10)

一方、ステップＳ３６０で積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ１以上になったとき、キャニスタ１６０に吸着していた蒸発燃料はすべて吸気管１２０ａに放出されたとみなし、初回パージ制御を完了するためにパージ実行フラグＦｐ及び積算パージガス量Ａを値０にリセットすると共に初回パージフラグＦｉに値１をセットし（ステップＳ４３０）、その後パージＶＳＶ１６６のデューティ比ＤをゼロとすることによりパージＶＳＶ１６６を閉鎖し（ステップＳ４９０）、燃料噴射量ＴＡＵに通常の空燃比制御による燃料噴射量ＴＡＵｎを設定し（ステップＳ５００）、本ルーチンを終了する。

このようにして初回パージ制御が完了すると、その後の燃料噴射設定ルーチンでは、ステップＳ３３０で初回パージフラグＦｉが値１であると判定されるため、ステップＳ４４０に進み、パージ実行フラグＦｐが値０か値１かを判定する（ステップＳ４４０）。そして、パージ実行フラグＦｐが値０のときには、再パージ制御が必要か否かを判定する（ステップＳ４５０）。ここで、エンジン２２の運転が継続している状態で走行距離が所定距離以上になるか走行時間が所定時間以上になったときに、再パージ制御が必要であると判定し、それ以外のときには再パージ制御が必要でないと判定する。本実施例では、燃料タンク１６８とキャニスタ１６０とは常に開状態のベーパ通路１６３を介して接続されているため、エンジン２２の運転が継続している状態であっても燃料タンク１６８内の蒸発燃料が徐々にキャニスタ１６０に流入し、キャニスタ１６０に蒸発燃料が吸着する。ここで、所定距離と所定時間は、キャニスタ１６０に飽和量（又は飽和量未満の所定量）の蒸発燃料が吸着するのに要する走行距離と走行時間としてもよい。これらは、予め実験などにより求めることができる。そして、再パージ制御が必要なときには、パージ実行フラグＦｐを値１にセットし（ステップＳ４６０）、再パージ制御を実行してからの積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ２以上か否かを判定する（ステップＳ４７０）。閾値Ａｒｅｆ２は、閾値Ａｒｅｆ１と同様に設定することができる。そして、積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ２未満のときには、ステップＳ３７０〜Ｓ４２０の処理すなわちパージ制御とパージガスを考慮した燃料噴射量ＴＡＵの設定を行ない、本ルーチンを終了する。再パージ制御を開始したあとの燃料噴射量設定ルーチンでは、ステップＳ４４０でパージ実行フラグＦｐが値１であると判定されるため、ステップＳ４７０に進んで積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ２以上か否かを判定する。再パージ制御を開始してから暫くはステップＳ４７０で否定判定されるが、このルーチンを繰り返すうちにステップＳ４７０で肯定判定される。ステップＳ４７０で肯定判定されると、つまり積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ２以上になると、パージ制御を完了するためにパージ実行フラグＦｐ及び積算パージガス量Ａを値０にリセットすると共に走行距離及び走行時間をリセットし（ステップＳ４８０）、上述したステップＳ４９０及びステップＳ５００の処理すなわちパージＶＳＶの閉鎖と燃料噴射量ＴＡＵへの通常の燃料噴射量ＴＡＵｎの設定とを行ない、本ルーチンを終了する。なお、積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ２以上になったときが本発明の再パージ完了条件が成立したときに相当する。こうした再パージ制御は、エンジン２２の運転継続中での走行距離が所定距離以上になるか走行時間が所定時間以上になるたびに実行される。

以上詳述した本実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の目標運転ポイントを設定するにあたり、パージ制御が必要なときにはパージ優先動作ライン上の運転ポイントが採用され、パージ制御が不要なときには燃費最適動作ライン上の運転ポイントが採用されるため、瞬間的な燃費が最小となる運転ポイントを探索する場合と異なり、パージ制御を適時実行しながら簡易な制御で目標運転ポイントを設定することができる。また、パージ制御が必要なときに設定されるパージ優先動作ライン上の運転ポイントは、エンジン２２のポンピングロスなどの影響により燃費が最適な状態とはいえないが、パージ制御が不要なときには燃費最適動作ライン上の運転ポイントが採用されるため、全体としては良好な燃費を確保することができる。したがって、パージ制御を適時実行しながら簡易な制御で良好な燃費を確保することができる。また、初回パージ完了条件が成立したあとにキャニスタ１６０に捕捉された蒸発燃料は再パージ制御により吸気管１２０ａへ放出されるため、キャニスタ１６０の蒸発燃料を捕捉する能力が回復する。

上述した実施例では、ステップＳ４５０でエンジン２２の運転が継続している状態で走行距離が所定距離以上になるか走行時間が所定時間以上になったときに再パージ制御が必要であると判定したが、このときの所定距離や所定時間（つまり要パージ領域の下限）を燃料タンク１６８の温度が高いほど小さな値になるようにしてもよい。燃料タンク１６８の温度が高いほど燃料タンク１６８内の蒸発燃料が増えるため、所定距離や所定時間を低くして再パージしやすくすることが好ましいからである。なお、燃料タンク１６８の温度は、燃料タンク１６８に取り付けた図示しない温度センサからの温度としてもよいし、外気温やエンジン２２の水温センサ１４２からの温度から推定してもよい。

上述した実施例では、ステップＳ３６０で使用する閾値Ａｒｅｆ１は、キャニスタ１６０に飽和状態で吸着した蒸発燃料をすべて吸気管１２０ａへ放出するのに必要なパージガス量を実験などにより求めた値としたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、エンジン２２の始動時にキャニスタ１６０に吸着していた蒸発燃料量（初期吸着燃料量）を推定し、推定した初期吸着燃料量が多いほど大きな値になるように設定してもよい。この場合、キャニスタ１６０に吸着した燃料量とその燃料量の燃料をすべて吸気管１２０ａへ放出するのに必要なパージガス量との関係を予め実験などにより求め、推定した初期吸着燃料量に対応するパージガス量をその関係から導出することにより閾値Ａｒｅｆ１を設定する。なお、初期吸着燃料量は、例えばパージ開始時における空燃比の変動を利用して求めることができる。

上述した実施例では、ステップＳ３６０で積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ１に達したときにパージ完了条件が成立したとしたが、キャニスタ１６０から吸気管１２０ａへの現在のパージガスの燃料濃度Ｃｆが所定の少量領域（例えばゼロ）に達したときにパージ完了条件が成立したとしてもよい。

上述した実施例では、燃料タンク１６８とキャニスタ１６０とを繋ぐベーパ通路１６３を常に開放した状態としたが、図１１に示すように非通電時に閉となり通電時に開となる封鎖弁１６５をベーパ通路１６３に設け、ハイブリッド自動車２０の駐車中に燃料タンク１６８の図示しないリッドが開いたときに封鎖弁１６５へ通電することでベーパ通路１６３を開放し、燃料タンク１６８への給油作業が終了したあとリッドが閉じたときに封鎖弁１６５への通電を遮断することでベーパ通路１６３を封鎖してもよい。この封鎖弁１６５は、エンジンＥＣＵ２４により制御される。この場合、燃料タンク１６８への給油中は、燃料タンク１６８内の蒸発燃料がベーパ通路１６３を通ってキャニスタ１６０に放出されるため、良好な給油性が確保される。また、キャニスタ１６０に放出された蒸発燃料は、キャニスタ１６０に吸着されるため、大気に放出されることはない。こうした構成を備えたハイブリッド自動車２０の燃料噴射量設定ルーチンのフローチャートを図１２に示す。図１２では、図９と比べてステップＳ３４０でパージ実行フラグＦｐが値０だったときに、給油直後か否かを判定し（ステップＳ３４２）、給油直後だったときにはパージ実行フラグＦｐに値１をセットし（ステップＳ３５０）、ステップＳ３６０で積算パージガス量Ａが閾値Ａｒｅｆ１以上になるまでステップＳ３７０〜Ｓ４２０の処理すなわちパージ制御とパージガスを考慮した燃料噴射量ＴＡＵの設定を行なう。一方、給油直後でなかったときにはステップＳ４９０及びステップＳ５００の処理すなわちパージＶＳＶ１６６の閉鎖と燃料噴射量ＴＡＵへの通常の燃料噴射量ＴＡＵｎの設定とを行ない、本ルーチンを終了する。この場合には、給油中以外は封鎖弁１６５を閉じているため、エンジン２２を運転し続けた状態で走行したとしても燃料タンク１６８からキャニスタ１６０に蒸発燃料が放出されない。したがって、図９の再パージ制御に関する処理（ステップＳ４４０〜Ｓ４８０）は実行されない。このように図１１の構成及び図１２のフローチャートを採用することにより、パージ制御が必要となる期間は上述した実施例に比べて限定的になり、エンジン２２を燃費最適動作ライン上の運転ポイントで運転する機会が増えるため、より良好な燃費を確保することができる。

上述した実施例では、吸気管圧力ＰＭと吸気酸素センサ１４９からの出力値とに基づいて吸気管内ガスの燃料濃度Ｃｆを求めるようにしたが、吸気酸素センサ１４９からの出力値を用いずに燃料濃度Ｃｆを求めても構わない。例えば、燃料噴射弁１２６から通常の燃料噴射量ＴＡＵｎを噴射したあとの空燃比センサ１７４からの空燃比Ｖａｆを用いて燃料濃度Ｃｆを求めてもよい。具体的には、式（１１）のように、実際に噴射した燃料噴射量ＴＡＵｎとパージ燃料量ｔａｕ（式（８）参照）との和で新規の吸入空気量Ｇａとパージ空気量ｇａ（式（９）参照）との和を除した値が空燃比Ｖａｆとなるように燃料濃度Ｃｆを求めてもよい。こうすれば、吸気酸素センサ１４９を吸気管１２０ａに取り付ける必要がなくなる。
Vaf=(Ga+ga)/(TAUn+tau) …(11)

上述した実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１３の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１３における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

上述した実施例では、エンジン２２や動力分配統合機構３０，モータＭＧ１，モータＭＧ２，ハイブリッド用電子制御ユニット７０などからなる動力出力装置をハイブリッド自動車に搭載するものとして説明したが、こうした動力出力装置を自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載するものとしてもよい。また、こうした動力出力装置を建設設備などの移動体以外の設備などに組み込むものとしてもよい。さらに、動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。

ここで、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、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、燃料タンク１６８が「燃料タンク」に相当し、キャニスタ１６０が「蒸発燃料捕捉手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、３軸式の動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＲＯＭ７４が「動作ライン記憶手段」に相当し、図３のステップＳ１１０〜Ｓ１５０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２が「要求動力設定手段」及び「目標運転ポイント設定手段」に相当し、ハイブリッド用電子制御ユニット７０やエンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０が「制御手段」に相当する。「内燃機関」としては、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する内燃機関に限定されるものではなく、蒸発した燃料がそのまま大気へ放出されるのを防止する必要のあるものであれば如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「蒸発燃料捕捉手段」としては、キャニスタ１６０に限定されるものではなく、内燃機関への燃料を貯留する燃料タンク内の蒸発燃料を捕捉するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」及び「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１及びモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「動作ライン記憶手段」としては、動作ラインを記憶可能な媒体であれば如何なるものでも構わない。「要求動力設定手段」及び「目標運転ポイント設定手段」としては、一つのＣＰＵが要求動力や目標運転ポイントを設定してもよいが、複数のＣＰＵが処理を分担するようにしても構わない。「制御手段」も、一つのＣＰＵが内燃機関、電動機及び発電機のすべてを制御すると共にパージ制御も実行するようにしてもよいし、複数のＣＰＵが適宜処理を分担するようにしても構わない。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最良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最良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、動力出力装置や車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例である動力出力装置を搭載する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の構成の一例を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の燃費最適動作ラインとパージ優先動作ラインの一例を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を説明する説明図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行される燃料噴射量設定ルーチンのフローチャートである。 吸気管圧力ＰＭと吸気酸素センサ１４９の出力値との関係を示す説明図である。 変形例のキャニスタ１６０及びその周辺部材を示す構成図である。 変形例の燃料噴射量設定ルーチンのフローチャートである。 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。

符号の説明

２０，２２０ 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、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、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 バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、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、１２０ 吸気通路、１２０ａ 吸気管、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、１２９ 排気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、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、１４４ カムポジションセンサ、１４５ スロットルバルブポジションセンサ、１４６ エアフロメータ、１４７ 温度センサ、１４８ 吸気管圧力センサ、１４９ 吸気酸素センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１６０ キャニスタ、１６２ パージ通路、１６３ ベーパ通路、１６４ 大気導入口、１６５ 封鎖弁、１６６ パージＶＳＶ、１６８ 燃料タンク、１７０ 排気通路、１７２ 浄化装置、１７４ 空燃比センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (9)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関へ供給する燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンク内の蒸発燃料を捕捉し該捕捉した蒸発燃料を前記内燃機関の吸気管へ放出可能な蒸発燃料捕捉手段と、
   駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
   前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
   前記回転軸を介して入力される動力で発電可能な発電機と、
   前記内燃機関の回転数とトルクとを表す運転ポイントを設定するのに用いられる動作ラインとして、前記内燃機関を最適な燃費で運転可能な燃費最適動作ライン及び該燃費最適動作ライン上の任意の運転ポイントに対し同じ動力を出力可能で回転数が大きくトルクが小さくなるように設定されたパージ優先動作ラインを記憶する動作ライン記憶手段と、
   前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
   前記蒸発燃料捕捉手段によって捕捉された蒸発燃料を前記吸気管の負圧を利用して該吸気管へ放出するパージ制御の要否を判定し、前記パージ制御が必要なときには前記内燃機関の目標運転ポイントを前記パージ優先動作ライン上の運転ポイントに設定し、前記パージ制御が不要なときには前記内燃機関の目標運転ポイントを前記燃費最適動作ライン上の運転ポイントに設定する目標運転ポイント設定手段と、
   前記設定された要求動力と前記内燃機関の目標運転ポイントとに基づいて前記内燃機関、前記電動機及び前記発電機を制御すると共に前記パージ制御が必要なときには前記パージ制御を実行する制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記目標運転ポイント設定手段は、前記内燃機関の始動後に初めてパージ実行条件が成立したときからパージ完了条件が成立するまでは前記パージ制御が必要と判定し、前記パージ完了条件が成立した時点で前記パージ制御が不要と判定する、
   請求項１に記載の動力出力装置。
3. 車両に搭載された請求項２に記載の動力出力装置であって、
   前記蒸発燃料捕捉手段は、前記燃料タンクと常時連通しており、
   前記目標運転ポイント設定手段は、前記パージ完了条件が成立した後、前記内燃機関の運転が継続されて前記車両の走行距離及び走行時間の少なくとも一方が要パージ領域に達するという再パージ実行条件が成立したときから再パージ完了条件が成立するまでは前記パージ制御が必要と判定し、前記再パージ完了条件が成立した時点で前記パージ制御が不要と判定する、
   動力出力装置。
4. 前記目標運転ポイント設定手段は、前記燃料タンクの温度が高いほど前記要パージ領域の下限が低くなるように変更する、
   請求項３に記載の動力出力装置。
5. 前記蒸発燃料捕捉手段は、給油時のみ前記燃料タンクとの連通が許容され給油時以外は前記燃料タンクとの連通が遮断される手段であり、
   前記目標運転ポイント設定手段は、前記内燃機関の給油直後且つ始動後に初めてパージ実行条件が成立したときからパージ完了条件が成立するまでは前記パージ制御が必要と判定し、前記パージ完了条件が成立した時点で前記パージ制御が不要と判定する、
   請求項１に記載の動力出力装置。
6. 前記パージ完了条件は、前記パージ制御により前記蒸発燃料捕捉手段から前記吸気管へ放出した積算パージガス量が所定の多量領域に達したときである、
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の動力出力装置。
7. 前記パージ完了条件は、前記パージ制御により前記蒸発燃料捕捉手段から前記吸気管へ放出される現在のパージガスの燃料濃度が所定の少量領域に達したときである、
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の動力出力装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる車両。
9. 内燃機関と、前記内燃機関へ供給する燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンク内の蒸発燃料を捕捉し該捕捉した蒸発燃料を前記内燃機関の吸気管へ放出可能な蒸発燃料捕捉手段と、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸を介して入力される動力で発電可能な発電機と、前記内燃機関の回転数とトルクとを表す運転ポイントを設定するのに用いられる動作ラインとして、前記内燃機関を最適な燃費で運転可能な燃費最適動作ライン及び該燃費最適動作ライン上の任意の運転ポイントに対し同じ動力を出力可能で回転数が大きくトルクが小さくなるように設定されたパージ優先動作ラインを記憶する動作ライン記憶手段と、を備える動力出力装置のコンピュータ・ソフトウェアによる制御方法であって、
   （ａ）前記駆動軸に要求される要求動力を設定するステップと、
   （ｂ）前記蒸発燃料捕捉手段によって捕捉された蒸発燃料を前記吸気管の負圧を利用して該吸気管へ放出するパージ制御の要否を判定し、前記パージ制御が必要なときには前記内燃機関の目標運転ポイントを前記パージ優先動作ライン上の運転ポイントに設定し、前記パージ制御が不要なときには前記内燃機関の目標運転ポイントを前記燃費最適動作ライン上の運転ポイントに設定するステップと、
   （ｃ）前記ステップ（ａ）及び（ｂ）でそれぞれ設定した要求動力と前記内燃機関の目標運転ポイントとに基づいて前記内燃機関、前記電動機及び前記発電機を制御すると共に前記パージ制御が必要なときには前記パージ制御を実行するステップと、
   を含む動力出力装置の制御方法。

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