JP2011220120A - 自動車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】浄化触媒の暖機要求に応じた触媒暖機制御と車室の暖房要求に応じた内燃機関の自立運転とをより適正に且つ効率よく行なう。
【解決手段】触媒暖機が要求されたときに暖房要求があるときには、触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるまでは第１点火時期ｔｆ１によるエンジンの均質燃焼によって比較的緩やかに触媒暖機を行ない（Ｓ１３０）、触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になってからは冷却水温Ｔｗが暖房必要温度Ｔｗｒｅｆ以上になるまでエンジンの自立運転を行なう（Ｓ２１０）。また、触媒暖機が要求されたときに暖房要求がないときには、触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるまで第１点火時期ｔｆ１よりも遅い第２点火時期ｔｆ２によるエンジンの成層燃焼によって比較的速やかに触媒暖機を行なう（Ｓ１４０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車およびその制御方法に関し、詳しくは、筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有し走行用の動力を出力可能な内燃機関を備える自動車およびその制御方法に関する。

従来、この種の自動車が備える内燃機関としては、筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタを有し、排気系に三元触媒コンバータが取り付けられた内燃機関であって、触媒暖機時には成層燃焼を行ない、触媒暖機時以外のときには均質燃焼を行なうよう制御されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この内燃機関では、均質燃焼に比して、良好な燃焼状態を維持可能な範囲で点火時期の遅角量を大きくすることができる成層燃焼を行なうことによって、触媒の暖機を促進している。

特開２００６−２９１８７７号公報

しかしながら、上述した内燃機関の制御が行なわれる自動車では、触媒暖機の要求に加え、乗員のスイッチ操作などにより、内燃機関の冷却水からの熱を用いて車室を暖房する暖房装置をオンする要求があるときには、排気系の触媒が必要以上に暖められることになり、いわゆる排気損失が大きくなる場合があった。冷間時のイグニッションオン直後などに、触媒暖機の要求に加えて車室の暖房も要求されているときには、まず、内燃機関の成層燃焼により比較的急速に触媒暖機が行なわれることになるため、触媒暖機が完了したときに内燃機関の冷却水は車室の暖房に必要な程度にまで暖まっておらず、その後、内燃機関の自立運転を行なうなどにより冷却水を暖める必要が生じる。したがって、触媒暖機が早期に完了しても、内燃機関の運転はしばらく継続され、排気系の触媒は暖機完了時から更に温度上昇することになり、結果的に、内燃機関における燃焼エネルギの一部が触媒の温度上昇に無駄に用いられることになってしまう。

本発明の自動車およびその制御方法は、浄化触媒の暖機要求に応じた触媒暖機制御と車室の暖房要求に応じた内燃機関の自立運転とをより適正に且つ効率よく行なうことを主目的とする。

本発明の自動車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有し走行用の動力を出力可能な内燃機関を備える自動車であって、
前記内燃機関の排気系に取り付けられて排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置と、
前記内燃機関を冷却するための冷却液からの熱を用いて車室を暖房する暖房装置と、
前記浄化触媒の暖機が要求されたときに前記車室の暖房が要求されているときには、前記浄化触媒の温度が該浄化触媒の暖機を完了する温度として予め設定された所定触媒温度以上になるまでは前記内燃機関の圧縮上死点よりも遅い第１の点火タイミングによる前記内燃機関の爆発燃焼によって前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御する第１の触媒暖機制御を実行すると共に、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になってからは前記内燃機関の冷却液の温度が前記車室の暖房に必要な温度として予め設定された所定冷却液温度以上になるまで前記第１の点火タイミングに比して早い又は等しい所定の点火タイミングによる前記内燃機関の自立運転が行なわれるよう前記内燃機関を制御する自立運転制御を実行し、前記浄化触媒の暖機が要求されたときに前記車室の暖房が要求されていないときには、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になるまで前記第１の点火タイミングよりも遅い第２の点火タイミングによる前記内燃機関の爆発燃焼によって前記第１の触媒暖機制御よりも速やかに前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御する第２の触媒暖機制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車では、浄化触媒の暖機が要求されたときに車室の暖房が要求されているときには、浄化触媒の温度が浄化触媒の暖機を完了する温度として予め設定された所定触媒温度以上になるまでは内燃機関の圧縮上死点よりも遅い第１の点火タイミングによる内燃機関の爆発燃焼によって浄化触媒が暖機されるよう内燃機関を制御する第１の触媒暖機制御を実行すると共に、浄化触媒の温度が所定触媒温度以上になってからは内燃機関の冷却液の温度が車室の暖房に必要な温度として予め設定された所定冷却液温度以上になるまで第１の点火タイミングに比して早い又は等しい所定の点火タイミングによる内燃機関の自立運転が行なわれるよう内燃機関を制御する自立運転制御を実行する。したがって、第１の触媒暖機制御よりも速やかに浄化触媒の暖機を行なう第２の触媒暖機制御を実行するものに比して、内燃機関の冷却液の温度がより高い状態で浄化触媒の温度が所定触媒温度以上になって触媒暖機を完了するから、触媒暖機の完了から内燃機関の冷却液の温度が所定冷却液温度以上になるまで行なわれる内燃機関の自立運転の時間を短くすることができ、車室の暖房に必要な内燃機関の自立運転を行なうことにより浄化触媒の温度が所定触媒温度を超えて高くなる程度を抑えることができる。また、浄化触媒の暖機が要求されたときに車室の暖房が要求されていないときには、浄化触媒の温度が所定触媒温度以上になるまで第１の点火タイミングよりも遅い第２の点火タイミングによる内燃機関の爆発燃焼によって第１の触媒暖機制御よりも速やかに浄化触媒が暖機されるよう内燃機関を制御する第２の触媒暖機制御を実行する。したがって、第１の触媒暖機制御を実行するものに比して、内燃機関の冷却液の温度がより低い状態で浄化触媒の温度が所定触媒温度以上になって触媒暖機を完了するから、触媒暖機を開始してから完了するまでに内燃機関の冷却液の温度が高くなる程度を抑えることができる。これらの結果、浄化触媒の暖機要求に応じた触媒暖機制御と車室の暖房要求に応じた内燃機関の自立運転とをより適正に且つ効率よく行なうことができる。ここで、「所定の点火タイミング」としては、内燃機関の自立運転を効率よく行なう予め定められた点火タイミングなどを用いることができる。

こうした本発明の自動車において、前記制御手段は、前記第１の触媒暖機制御として前記第１の点火タイミングによる前記内燃機関の均質燃焼によって前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御し、前記第２の触媒暖機制御として前記第２の点火タイミングによる前記内燃機関の成層燃焼によって前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、浄化触媒の暖機をより確実に行なうことができる。

また、本発明の自動車において、前記制御手段は、前記第１の触媒暖機制御を実行して前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になった以降に前記内燃機関の冷却液の温度が前記所定冷却液温度以上になったときに前記内燃機関の停止を許可し、前記第２の触媒暖機制御を実行して前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になったときに前記内燃機関の停止を許可する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の燃料消費を抑制することができる。この場合、燃費の優先を指示する燃費優先指示スイッチを備え、前記燃費優先指示スイッチにより燃費の優先が指示されている状態で前記浄化触媒の暖機が要求されたときには、前記車室の暖房が要求されているか否かにかかわらず、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になるまで前記第２の触媒暖機制御を実行すると共に前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になったときに前記内燃機関の停止を許可する手段である、ものとすることができる。こうすれば、車室の暖房要求に応じた内燃機関の自立運転が行なわれないから、スイッチ操作に応じて内燃機関の燃料消費を抑制することができる。

さらに、本発明の自動車において、前記制御手段は、前記浄化触媒の暖機が要求されたときに前記車室の暖房が要求されていないときでも前記車室内の気温または外気温が前記車室の暖房が要求されると想定される予め設定された所定気温以下のときには、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になるまでは前記第１の触媒暖機制御を実行すると共に、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になってからは前記内燃機関の冷却液の温度が前記所定冷却液温度以上になるまで前記自立運転制御を実行する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、触媒暖機の最中に車室の暖房が要求された場合などにおける触媒暖機制御と内燃機関の自立運転とを効率よく行なうことができる。

あるいは、本発明の自動車において、前記内燃機関は、吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁を有する、ものとすることもできる。

また、本発明の自動車において、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える、ものとすることもできる。この場合、 前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、前記電動機は、前記駆動軸に接続されてなる、ものとすることもできる。

本発明の自動車の制御方法は、
筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有し走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関の排気系に取り付けられて排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置と、前記内燃機関を冷却するための冷却液からの熱を用いて車室を暖房する暖房装置と、を備える自動車の制御方法であって、
前記浄化触媒の暖機が要求されたときに前記車室の暖房が要求されているときには、前記浄化触媒の温度が該浄化触媒の暖機を完了する温度として予め設定された所定触媒温度以上になるまでは前記内燃機関の圧縮上死点よりも遅い第１の点火タイミングによる前記内燃機関の爆発燃焼によって前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御する第１の触媒暖機制御を実行すると共に、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になってからは前記内燃機関の冷却液の温度が前記車室の暖房に必要な温度として予め設定された所定冷却液温度以上になるまで前記第１の点火タイミングに比して早い又は等しい所定の点火タイミングによる前記内燃機関の自立運転が行なわれるよう前記内燃機関を制御する自立運転制御を実行し、前記浄化触媒の暖機が要求されたときに前記車室の暖房が要求されていないときには、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になるまで前記第１の点火タイミングよりも遅い第２の点火タイミングによる前記内燃機関の爆発燃焼によって前記第１の触媒暖機制御よりも速やかに前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御する第２の触媒暖機制御を実行する、
ことを特徴とする。

この本発明の自動車の制御方法では、浄化触媒の暖機が要求されたときに車室の暖房が要求されているときには、浄化触媒の温度が浄化触媒の暖機を完了する温度として予め設定された所定触媒温度以上になるまでは内燃機関の圧縮上死点よりも遅い第１の点火タイミングによる内燃機関の爆発燃焼によって浄化触媒が暖機されるよう内燃機関を制御する第１の触媒暖機制御を実行すると共に、浄化触媒の温度が所定触媒温度以上になってからは内燃機関の冷却液の温度が車室の暖房に必要な温度として予め設定された所定冷却液温度以上になるまで第１の点火タイミングに比して早い又は等しい所定の点火タイミングによる内燃機関の自立運転が行なわれるよう内燃機関を制御する自立運転制御を実行する。したがって、第１の触媒暖機制御よりも速やかに浄化触媒の暖機を行なう第２の触媒暖機制御を実行するものに比して、内燃機関の冷却液の温度がより高い状態で浄化触媒の温度が所定触媒温度以上になって触媒暖機を完了するから、触媒暖機の完了から内燃機関の冷却液の温度が所定冷却液温度以上になるまで行なわれる内燃機関の自立運転の時間を短くすることができ、車室の暖房に必要な内燃機関の自立運転を行なうことにより浄化触媒の温度が所定触媒温度を超えて高くなる程度を抑えることができる。また、浄化触媒の暖機が要求されたときに車室の暖房が要求されていないときには、浄化触媒の温度が所定触媒温度以上になるまで第１の点火タイミングよりも遅い第２の点火タイミングによる内燃機関の爆発燃焼によって第１の触媒暖機制御よりも速やかに浄化触媒が暖機されるよう内燃機関を制御する第２の触媒暖機制御を実行する。したがって、第１の触媒暖機制御を実行するものに比して、内燃機関の冷却液の温度がより低い状態で浄化触媒の温度が所定触媒温度以上になって触媒暖機を完了するから、触媒暖機を開始してから完了するまでに内燃機関の冷却液の温度が高くなる程度を抑えることができる。これらの結果、浄化触媒の暖機要求に応じた触媒暖機制御と車室の暖房要求に応じた内燃機関の自立運転とをより適正に且つ効率よく行なうことができる。ここで、「所定の点火タイミング」としては、内燃機関の自立運転を効率よく行なう予め定められた点火タイミングなどを用いることができる。

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。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される触媒暖機要求時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 暖房要求があるときのエンジン２２の運転状態と触媒床温Ｔｃと冷却水温Ｔｗとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。 暖房要求があるときの触媒床温Ｔｃと冷却水温Ｔｗとが時間変化する際の両者の関係の一例を説明する説明図である。 暖房要求がないときのエンジン２２の運転状態と触媒床温Ｔｃと冷却水温Ｔｗとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。 暖房要求がないときの触媒床温Ｔｃと冷却水温Ｔｗとが時間変化する際の両者の関係の一例を説明する説明図である。 暖房要求の有無と触媒暖機の形態との組み合わせに対応するハイブリッド自動車２０における燃費の良否を概念的に説明する説明図である。 変形例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される触媒暖機要求時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 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。 変形例の自動車３２０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、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン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３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８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）と、リチウムイオン電池などの二次電池として構成されたバッテリ５０と、車室の暖房を行なう暖房装置６０と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０と通信して車両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。また、エンジン２２には、外気との熱交換を行なうラジエータ２８ａや、ラジエータ２８ａにより冷却されたロングライフクーラント（ＬＬＣ）としての冷却水を圧送するウォータポンプ２８ｂにより構成された冷却システム２８が設けられており、ウォータポンプ２８ｂにより圧送された冷却水をエンジン２２に循環させることによってエンジン２２を冷却している。暖房装置６０は、冷却システム２８の冷却水からの熱を用いて空気を暖めるヒータコア６２や、車室内外から空気を吸入してヒータコア６２を通じて車室内に向けて空気の送風を行なうブロワ６４により構成されており、ヒータコア６２により暖められた空気の送風によって車室の暖房を行なっている。なお、モータＥＣＵ４０は、図示しない回転位置検出センサからの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２なども演算している。

図２は、エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。エンジン２２は、図示するように、筒内に直接ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料を噴射する筒内用燃料噴射バルブ１２５と、吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射バルブ１２６とを備える内燃機関として構成されている。エンジン２２は、こうした二種類の燃料噴射バルブを備えることにより、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ポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料を噴射して吸入された空気と燃料とを混合し、こ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頂面にキャビティを有するピストン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ポート噴射駆動モードと、同様にして空気を燃焼室に吸入し、吸気行程の途中あるいは圧縮行程に至ってから筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させてクランクシャフト２６の回転運動を得る筒内噴射駆動モードと、空気を燃焼室に吸入する際にポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料噴射すると共に吸気行程や圧縮行程で筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料噴射してクランクシャフト２６の回転運動を得る共用噴射駆動モードとのいずれかの駆動モードにより運転制御される。これらの駆動モードは、エンジン２２の運転状態やエンジン２２に要求される運転状態などに基づいて切り替えられる。なお、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浄化触媒（三元触媒）１３４ａ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、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およ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，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８のインテークカムシャフト１２９や排気バルブを開閉するエキゾースト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て吸入空気の質量流量を検出するエアフローメータ１４８からの吸入空気量，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，浄化装置１３４の浄化触媒１３４ａの温度を検出する温度センサ１３４ｂからの触媒床温Ｔｃ，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、筒内用燃料噴射バルブ１２５への駆動信号や、ポート用燃料噴射バルブ１２６への駆動信号、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ＶＴを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。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。

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、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，車両前部に取り付けられて車外の空気の温度を検出する外気温センサ８９からの外気温Ｔｏｕｔ，暖房装置６０のオンオフを指示する暖房スイッチ９０からの暖房スイッチ信号ＨＳＷ，燃費の優先を指示するエコスイッチ９２からのエコスイッチ信号ＥＳＷ，バッテリ５０を管理するための種々の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、暖房装置６０のブロワ６４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、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、暖房スイッチ信号ＨＳＷがオンのときには、車室内に取り付けられた図示しない温度センサにより検出された車室内の気温や温度センサ８９からの外気温Ｔｏｕｔに基づいてブロワ６４を駆動する。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、バッテリ５０を管理するために図示しない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）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と図示しない温度センサにより検出されたバッテリ５０の温度とに基づいてバッテリ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も演算している。

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３２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駆動軸３２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プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや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プラネタリギヤ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駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ１およびモータ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駆動軸３２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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３２に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであるから、以下、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。

また、実施例のエンジン２２は、イグニッションオンされた直後など、温度センサ１３４ｂからの触媒床温Ｔｃが浄化触媒１３４ａが活性化して機能する所定温度Ｔｃｓｅｔ未満のときには、浄化触媒１３４ａを暖機する要求がなされたとものとして触媒暖機運転を開始する。エンジン２２の触媒暖機運転は、実施例では、ポート用燃料噴射バルブ１２６による吸気行程の燃料噴射と筒内用燃料噴射バルブ１２５による圧縮行程の燃料噴射とにより燃焼室内に均質な混合気を形成し、圧縮上死点よりも遅い第１点火時期ｔｆ１（例えば、ＡＴＤＣ５°や６°など）の点火による均質燃焼によって燃焼エネルギの多くを浄化装置１３４に供給して浄化触媒１３４ａを暖機する第１触媒暖機モードと、ポート用燃料噴射バルブ１２６による吸気行程の燃料噴射により燃焼室内の混合気の均質化をはかると共に筒内用燃料噴射バルブ１２５による圧縮行程の燃料噴射により点火プラグ１３０周辺の混合気を成層化し、第１点火時期ｔｆ１よりも更に遅い第２点火時期ｔｆ２（例えば、ＡＴＤＣ１５°や１６°など）の点火による成層燃焼によって燃焼エネルギのより多くを浄化装置１３４に供給して浄化触媒１３４ａを第１触媒暖機モードに比して急速に暖機する第２触媒暖機モードとのいずれかのモードによって行なわれる。なお、こうした２つのモードによりエンジン２２の触媒暖機運転を行なうのは、成層燃焼は均質燃焼に比して失火を生じさせることなく点火時期を遅くできることに基づく。

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、特に浄化触媒１３４ａを暖機する際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により実行される触媒暖機要求時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、イグニッションオン直後の停車中などに温度センサ１３４ｂからの触媒床温Ｔｃが前述の所定温度Ｔｃｓｅｔ未満のときに浄化触媒１３４ａを暖機する要求がなされたとものとして実行される。

触媒暖機要求時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、外気温センサ８９からの外気温Ｔｏｕｔや暖房スイッチ９０からの暖房スイッチ信号ＨＳＷなど制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、入力した暖房スイッチ信号ＨＳＷと外気温Ｔｏｕｔとを調べる処理を実行する（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）。暖房スイッチ信号ＨＳＷがオンのときには、車室の暖房が要求されていると判断し、また、暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフのときでも、外気温Ｔｏｕｔが暖房要求がなされると想定される程度に低い気温として予め実験などにより定められた所定気温Ｔｏｒｅｆ（例えば、１０℃や１２℃など）以下のときには、車室の暖房が要求される可能性が高いと判断し、前述の第１触媒暖機モードによるエンジン２２の触媒暖機運転の開始を指示する指示信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１３０）。この指示信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、第１触媒暖機モードで圧縮上死点よりも遅い第１点火時期ｔｆ１の点火による均質燃焼によって比較的緩やかに浄化触媒１３４ａが暖機されるよう吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を開始する。なお、暖房要求があるときに第１触媒暖機モードで比較的緩やかに触媒暖機を行なう理由については、後述する。

続いて、浄化装置１３４の触媒床温Ｔｃを入力し（ステップＳ１５０）、入力した触媒床温Ｔｃと前述の所定温度Ｔｃｓｅｔより高い触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆとを比較し（ステップＳ１６０）、触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ未満のときには、ステップＳ１５０の処理に戻り、触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるのを待つ。ここで、触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆは、実施例では、浄化触媒１３４ａが活性化して十分に機能する温度としてエンジン２２や浄化装置１３４の特性に基づいて予め実験などにより定められた温度（例えば、４００℃や４２０℃など）を用いるものとした。

触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になったときには、エンジン２２の触媒暖機運転を完了すると判断し、外気温センサ８９からの外気温Ｔｏｕｔやエンジン２２の冷却水温Ｔｗ，暖房スイッチ９０からの暖房スイッチ信号ＨＳＷなどの各種データを入力し（ステップＳ１７０）、暖房スイッチ信号ＨＳＷと外気温Ｔｏｕｔとを調べる（ステップＳ１８０，Ｓ１９０）。暖房スイッチ信号ＨＳＷがオンのときには車室の暖房が要求されていると判断し、また、暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフのときでも外気温Ｔｏｕｔが前述の所定気温Ｔｏｒｅｆ以下のときには、車室の暖房が要求される可能性が高いと判断し、エンジン２２の冷却水温Ｔｗと車室の暖房に必要な暖房必要水温Ｔｗｒｅｆとを比較する（ステップＳ２００）。ここで、エンジン２２の冷却水温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。また、暖房必要水温Ｔｗｒｅｆは、実施例では、車室を十分に暖房するのに必要な水温としてエンジン２２や暖房装置６０の特性に基づいて予め実験などにより定められた水温（例えば、６０℃や６５℃など）を用いるものとした。なお、ステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理において車室の暖房が要求されている又は要求される可能性が高いと判断されたときを考えると、この判断に応じて十数秒や数十秒などに亘って第１触媒暖機モードでエンジン２２の触媒暖機運転を行なった後のステップＳ１８０，Ｓ１９０の処理においても、基本的には同様の判断（車室の暖房が必要との判断）がなされると考えられる。

エンジン２２の冷却水温Ｔｗが暖房必要温度Ｔｗｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の自立運転を指示する指示信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２１０）。この指示信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の触媒暖機運転が行なわれているときには触媒暖機運転を停止し、エンジン２２が所定回転数Ｎｅｓｅｔ（例えば、１２００ｒｐｍや１３００ｒｐｍなど）で且つ所定点火時期ｔｆｓｅｔで自立運転されるよう吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。こうした制御により、エンジン２２の冷却水を暖房要求に応じて暖めることができる。所定点火時期ｔｆｓｅｔは、実施例では、エンジン２２を所定回転数Ｎｅｓｅｔで効率よく自立運転することができるようエンジン２２の特性に基づいて前述の第１点火時期ｔｆ１よりも早いタイミングとして予め実験などにより定められた点火時期を用いるものとした。

続いて、ステップＳ１７０の処理に戻り、各種データを入力すると共に（ステップＳ１７０）、暖房スイッチ信号ＨＳＷがオンのときや暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフでも外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆ以下のときには、エンジン２２の冷却水温Ｔｗが暖房必要温度Ｔｗｒｅｆ以上になるまでエンジン２２の自立運転を継続し（ステップＳ１７０〜Ｓ２１０）、冷却水温Ｔｗが暖房必要温度Ｔｗｒｅｆ以上になったときには、エンジン２２の運転停止を許可する信号をエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ２２０）、触媒暖機要求時制御ルーチンを終了する。この信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の自立運転などの運転が行なわれているときにはその運転を停止する。なお、こうして触媒暖機要求時制御ルーチンを実行している最中や触媒暖機要求時制御ルーチンを終了した後に、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖが大きくなり現在選択されているモータ運転モードからエンジン運転モードに切り替えるときには、即ちハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される図示しない駆動制御ルーチンによってエンジン２２の負荷運転が要求されたときには、エンジンＥＣＵ２４は、要求に応じてエンジン２２の負荷運転が行なわれるようエンジン２２における各種制御が行なわれる。

ステップＳ１８０，Ｓ１９０で暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフであり外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆより高いときには、車室の暖房は必要ないと判断し、エンジン２２の運転停止を許可する信号をエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ２２０）、触媒暖機要求時制御ルーチンを終了する。

ステップＳ１１０，Ｓ１２０で暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフであり外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆより高いときには、車室の暖房は必要ないと判断し、前述の第２触媒暖機モードによるエンジン２２の触媒暖機運転の開始を指示する指示信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１４０）。この指示信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、第２触媒暖機モードとして第１点火時期ｔｆ１よりも遅い第２点火時期ｔｆ２の点火による成層燃焼によって比較的速やかに浄化触媒１３４ａが暖機されるよう吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を開始する。暖房要求がないときに第２触媒暖機モードで比較的速やかに触媒暖機を行なう理由については、後述する。

続いて、浄化装置１３４の触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるのを待ち（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）、各種データを入力すると共に（ステップＳ１７０）、暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフであり外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆより高いときには、車室の暖房は必要ないと判断し、エンジン２２の運転停止を許可する信号をエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ２２０）、触媒暖機要求時制御ルーチンを終了する。第２触媒暖機モードによってエンジン２２の触媒暖機運転が行なわれているときを考えると、この信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の触媒暖機運転を停止する。なお、ステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理において車室の暖房は必要ないと判断したときを考えると、乗員の操作により暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフからオンになる場合はあるが、この場合は外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆ未満で主に生じる場合であると考えられる。このため、ステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理における車室の暖房は必要ないとの判断に応じて第２触媒暖機モードでエンジン２２の触媒暖機運転を行なった後のステップＳ１８０，Ｓ１９０の処理においても、基本的には同様の判断（車室の暖房は必要ないとの判断）がなされると考えられる。

ステップＳ１８０，Ｓ１９０で暖房スイッチ信号ＨＳＷがオンのときや暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフでも外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆ以下のときには、エンジン２２の冷却水温Ｔｗが暖房必要温度Ｔｗｒｅｆ以上になるまでエンジン２２の自立運転を継続して（ステップＳ１７０〜Ｓ２１０）、エンジン２２の運転停止を許可する信号をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ２２０）、触媒暖機要求時制御ルーチンを終了する。

図４に、触媒暖機の要求に加えて暖房要求があるときのエンジン２２の運転状態と触媒床温Ｔｃと冷却水温Ｔｗとの時間変化の様子の一例を示し、図５に、同じく暖房要求があるときの触媒床温Ｔｃと冷却水温Ｔｗとが時間変化する際の両者の関係の一例を示す。また、図６に、触媒暖機の要求はあるが暖房要求がないときのエンジン２２の運転状態と触媒床温Ｔｃと冷却水温Ｔｗとの時間変化の様子の一例を示し、図７に、同じく暖房要求がないときの触媒床温Ｔｃと冷却水温Ｔｗとが時間変化する際の両者の関係の一例を示す。図４および図５中、実線は、第１触媒暖機モードで均質燃焼によってエンジン２２の触媒暖機運転を行なったときの実施例の様子を示し、一点鎖線は、第２触媒暖機モードで成層燃焼によってエンジン２２の触媒暖機運転を行なったときの比較例の様子を示す。また、図６および図７中、実線は、第２触媒暖機モードで成層燃焼によってエンジン２２の触媒暖機運転を行なったときの実施例の様子を示し、一点鎖線は、第１触媒暖機モードで均質燃焼によってエンジン２２の触媒暖機運転を行なったときの比較例の様子を示す。図４および図６では、エンジン２２の冷却水温Ｔｗは、均質燃焼と成層燃焼とにおいて、共にエンジン２２の運転を継続すると上昇を継続することから、こうして上昇を継続する傾向を分かりやすく示すため、同じ傾向に上昇するものとして実線でのみ図示した。また、図４および図６では、触媒床温Ｔｃや冷却水温Ｔｗは、エンジン２２の運転停止後に若干上昇したり低下したりするが、その程度はエンジン２２の運転時の変化程度に比して十分に小さいため、エンジン２２の運転停止後は略一定であるものとして図示した。

まず、暖房要求があるときについて考える。図４および図５に示すように、比較例では、第２点火時期ｔｆ２の成層燃焼によって比較的速やかに触媒暖機運転を行なうと、時刻ｔ１１で触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になったときに冷却水温Ｔｗは第１水温Ｔｗ１になる。これに対し、実施例では、第１点火時期ｔｆ１の均質燃焼によって比較的緩やかに触媒暖機運転を行なうと、時刻ｔ１２で触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になったときに冷却水温Ｔｗは第１水温Ｔｗ１よりも高い第２水温Ｔｗ２になる。その後、暖房要求に応じてエンジン２２の自立運転を行なうと、時刻ｔ１３で冷却水温Ｔｗが暖房必要温度Ｔｗｒｅｆ以上になったときに、比較例のように成層燃焼を行なった場合には触媒床温Ｔｃは触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆを超えて第２温度Ｔｃ２になるのに対し、実施例のように均質燃焼を行なった場合には触媒床温Ｔｃは触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆは超えても第２温度Ｔｃ２よりも低い第１温度Ｔｃ１にしかならない。したがって、触媒暖機の要求に加えて暖房要求があるときには、実施例のように均質燃焼による触媒暖機運転を行なうことにより、成層燃焼による触媒暖機運転を行なうものに比して、暖房要求に応じた自立運転の時間を短くすることができる。この結果、いわゆる排気損失を抑制することができ、エンジン２２の燃料消費を抑制することができる。

次に、暖房要求がないときについて考える。図６および図７に示すように、比較例では、第１点火時期ｔｆ１の均質燃焼によって比較的緩やかに触媒暖機運転を行なうと、時刻ｔ２２で触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になったときに冷却水温Ｔｗは第４水温Ｔｗ４になる。これに対し、実施例では、第２点火時期ｔｆ２の成層燃焼によって比較的速やか触媒暖機運転を行なうと、時刻ｔ２１で触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になったときに冷却水温Ｔｗは第４水温Ｔｗ４よりも低い第３水温Ｔｗ３にしかならない。したがって、触媒暖機の要求はあるが暖房要求がないときには、実施例のように成層燃焼による触媒暖機運転を行なうことにより、均質燃焼による触媒暖機運転を行なうものに比して、いわゆる冷却損失を抑制することができ、エンジン２２の燃料消費を抑制することができる。

図８に、暖房要求の有無と触媒暖機の形態との組み合わせに対応するハイブリッド自動車２０における燃費の良否を概念的に示す。この図では、触媒暖機の要求に加えて暖房要求があるときには、均質燃焼を行なうことにより成層燃焼に比して燃費はよくなることを示す。また、触媒暖機の要求はあるが暖房要求がないときには、暖房要求があるときに比してエンジン２２の負荷運転が要求されるまでの自立運転がないために燃費がよくなると共に、成層燃焼を行なうことにより均質燃焼に比して燃費はよくなることを示す。実施例のハイブリッド自動車２０では、こうして暖房要求の有無に応じて触媒暖機運転を行なう２つのモードを切り替えるから、触媒暖機の要求に応じたエンジン２２の触媒暖機運転と車室の暖房要求に応じたエンジン２２の自立運転とをより適正に且つ効率よく行なうことができるのである。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、触媒暖機が要求されたときに暖房要求があるときには、触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるまではエンジン２２の圧縮上死点よりも遅い第１点火時期ｔｆ１によるエンジン２２の均質燃焼によって第１触媒暖機モードで触媒暖機を行ない、触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になってからは冷却水温Ｔｗが暖房必要温度Ｔｗｒｅｆ以上になるまで所定点火時期ｔｆｓｅｔによるエンジン２２の自立運転を行なってエンジン２２の運転停止を許可するから、成層燃焼による触媒暖機運転を行なうものに比して、エンジン２２の燃料消費を抑制することができる。また、触媒暖機が要求されたときに暖房要求がないときには、触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるまで第１点火時期ｔｆ１よりも遅い第２点火時期ｔｆ２によるエンジン２２の成層燃焼によって第１触媒暖機モードに比して速やかに第２触媒暖機モードで触媒暖機を行なってエンジン２２の運転停止を許可するから、均質燃焼による触媒暖機運転を行なうものに比してエンジン２２の燃料消費を抑制することができ、また、触媒暖機を中断して負荷運転を開始する場合を考えると負荷運転開始までの触媒暖機を速やかに即ち効率よく行なうことができる。これらの結果、触媒暖機の要求に応じたエンジン２２の触媒暖機運転と車室の暖房要求に応じたエンジン２２の自立運転とをより適正に且つ効率よく行なうことができる。しかも、暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフのときでも外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆ以下のときには、暖房要求がなされる可能性が高いと判断して、第１触媒暖機モードで均質燃焼による触媒暖機運転を行なうから、例えば触媒暖機運転の最中に暖房スイッチ９０がオンされた場合などに対処することができ、触媒暖機要求に応じたエンジン２２の触媒暖機運転と暖房要求に応じたエンジン２２の自立運転とを効率よく行なうことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、触媒暖機が要求されたときに暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフでも外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆ以下のときには第１触媒暖機モードでエンジン２２の均質燃焼による触媒暖機運転を行なうものとしたが、触媒暖機が要求されたときに暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフのときには、外気温Ｔｏｕｔに拘わらず、第２触媒暖機モードでエンジン２２の成層燃焼による触媒暖機運転を行なうものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、触媒暖機が要求され暖房スイッチ信号ＨＳＷがオフのときにおいて、外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆ以下のときには第１触媒暖機モードでエンジン２２の触媒暖機運転を行ない、外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆより高いときには第２触媒暖機モードでエンジン２２の触媒暖機運転を行なうものとしたが、外気温Ｔｏｕｔに代えて車室内に取り付けられた図示しない温度センサにより検出された車室内の気温と所定気温Ｔｏｒｅｆとを比較し、車室内の気温が所定気温Ｔｏｒｅｆ以下のときには第１触媒暖機モードでエンジン２２の触媒暖機運転を行ない、車室内の気温が所定気温Ｔｏｒｅｆより高いときには第２触媒暖機モードでエンジン２２の触媒暖機運転を行なうものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、触媒暖機が要求されたときに暖房スイッチ信号ＨＳＷと外気温Ｔｏｕｔとに応じて第１触媒暖機モードと第２触媒暖機モードのいずれかを選択してエンジン２２の触媒暖機運転を行なうものとしたが、燃費の優先を指示するエコスイッチ９２からのエコスイッチ信号ＥＳＷを用いて、触媒暖機が要求されたときにエコスイッチ信号ＥＳＷがオンのときには、暖房スイッチ信号ＨＳＷと外気温Ｔｏｕｔに拘わらず、第２触媒暖機モードを選択してエンジン２２の触媒暖機運転を行なってエンジン２２の運転停止を許可するものとしてもよい。この場合、図３の触媒暖機要求時制御ルーチンに代えて、図９の触媒暖機要求時制御ルーチンを実行すればよい。図９のルーチンでは、図３のルーチンのステップＳ１００，Ｓ１７０の処理に代えてステップＳ３００，Ｓ３２０の処理を行なう点と、ステップＳ３１０，Ｓ３３０の処理を追加して行なう点とを除いて、図３のルーチンと同一である。したがって、同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。図９のルーチンでは、外気温Ｔｏｕｔや暖房スイッチ信号ＨＳＷに加えてエコスイッチ信号ＥＳＷを入力し（ステップＳ３００）、エコスイッチ信号ＥＳＷがオフのときには、暖房スイッチ信号ＨＳＷと外気温Ｔｏｕｔとに応じて第１触媒暖機運転モードまたは第２触媒暖機運転モードによって触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるまでエンジン２２の触媒暖機運転を行なう（ステップＳ１１０〜Ｓ１６０）。エコスイッチ信号ＥＳＷがオンのときには、暖房スイッチ信号ＨＳＷと外気温Ｔｏｕｔに拘わらず、第２触媒暖機モードによって触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるまでエンジン２２の触媒暖機運転を行なう（ステップＳ１４０〜Ｓ１６０）。そして、触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になったときには、外気温Ｔｏｕｔや冷却水温Ｔｗ，暖房スイッチ信号ＨＳＷに加えてエコスイッチ信号ＥＳＷを入力し（ステップＳ３３０）、エコスイッチ信号ＥＳＷがオフのときには、暖房スイッチ信号ＨＳＷと外気温Ｔｏｕｔと冷却水温Ｔｗとに応じてエンジン２２の自立運転を行なってエンジン２２の運転停止を許可し（ステップＳ１８０〜Ｓ２２０）、本ルーチンを終了する。一方、エコスイッチ信号ＥＳＷがオンのときには、そのままエンジン２２の運転停止を許可し（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。こうした制御により、触媒暖機が要求されたときにエコスイッチ信号ＥＳＷがオンのときには、比較的速やかに触媒暖機が完了すると共にエンジン２２の自立運転が行なわれないから、実施例に比して、エンジン２２の燃料消費を更に抑制することができる。なお、触媒暖機が要求されエコスイッチ信号ＥＳＷがオンのときに、暖房スイッチ信号ＨＳＷがオンの場合や外気温Ｔｏｕｔが所定気温Ｔｏｒｅｆ以下の場合でもエンジン２２の自立運転は行なわれないことになるが、走行時のエンジン２２の負荷運転によってエンジン２２の冷却水は暖めることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の自立運転を行なうときの所定点火時期ｔｆｓｅｔは、エンジン２２を所定回転数Ｎｅｓｅｔで効率よく自立運転することができるよう第１点火時期ｔｆ１よりも早いタイミングとして予め定められた点火時期を用いるものとしたが、エンジン２２を所定回転数Ｎｅｓｅｔで自立運転することができる点火時期であれば、第１点火時期ｔｆ１と等しいタイミングを用い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は、筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とを備えるものとしたが、筒内用燃料噴射バルブ１２５のみを備えるものとしてもよい。この場合、均質燃焼による第１触媒暖機モードと成層燃焼による第２触媒暖機モードとに代えて、例えば、吸気行程と圧縮行程との燃料噴射により成層混合気がややリッチな弱成層燃焼によって所定の点火時期で浄化触媒を暖機するモードと、圧縮行程の燃料噴射により成層混合気が弱成層燃焼よりも更にリッチな強成層燃焼によって所定の点火時期よりも遅い点火時期で浄化触媒を暖機するモードと、を用いて浄化触媒が暖機されるようエンジンを制御するなどとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、浄化触媒１３４ａの触媒床温Ｔｃは、温度センサ１３４ｂにより検出されたものを用いるものとしたが、これに代えて、イグニッションオン後の吸入空気量の積算値やエンジン２２の冷却水温Ｔｗにより推定された浄化触媒１３４ａの温度を用い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、モータＭＧ２の動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図１０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３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１０における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に接続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、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３９ａ，３９ｂ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１１の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸に変速機２３０を介してモータＭＧ２を取り付け、モータＭＧ２の回転軸にクラッチ２２９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ＭＧ２の回転軸と変速機２３０とを介して駆動軸に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を変速機２３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２からの動力とモータＭＧ２からの動力とを用いて走行するハイブリッド自動車２０に適用するものとしたが、図１２の変形例の自動車３２０に例示するように、駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸に変速機３３０を介してエンジン２２を取り付け、エンジン２２からの動力のみを用いて走行する自動車に適用するものとしてもよい。この場合、触媒暖機要求や暖房要求に応じてエンジン２２の触媒暖機運転や冷却水温Ｔｗが暖房必要温度Ｔｗｒｅｆ以上になるまでの自立運転を行なった後には、エンジン２２の運転停止の許可に応じて走行を開始するまでエンジン２２の運転を停止することもできる。

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、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、浄化装置１３４が「浄化装置」に相当し、暖房装置６０が「暖房装置」に相当し、触媒暖機が要求されたときに暖房要求があるときには触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるまで第１点火時期ｔｆ１の均質燃焼によって第１触媒暖機モードでエンジン２２の触媒暖機運転を行なうと共に冷却水温Ｔｗが暖房必要温度Ｔｗｒｅｆ以上になるまでエンジン２２の自立運転を行なうよう指示信号を送信し、触媒暖機が要求されたときに暖房要求がないときには触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるまで第２点火時期ｔｆ２の成層燃焼によって第２触媒暖機モードでエンジン２２の触媒暖機運転を行なうよう指示信号を送信する図３の触媒暖機要求時制御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、指示信号に基づいてエンジン２２の運転制御を行なうエンジンＥＣＵ２４とが「制御手段」に相当する。また、エコスイッチ９２が「燃費優先指示スイッチ」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「遊星歯車機構」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、筒内用燃料噴射バルブ１２５とポート用燃料噴射バルブ１２６とを有し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、ポート用燃料噴射バルブ１２６を有しないものなど、筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有し走行用の動力を出力可能な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。「浄化装置」としては、浄化触媒１３４ａを有する浄化装置１３４に限定されるものではなく、内燃機関の排気系に取り付けられて排気を浄化する浄化触媒を有するものであれば如何なるものとしても構わない。「暖房装置」としては、ヒータコア６２やブロワ６４を有する暖房装置６０に限定されるものではなく、暖房と冷房とにより車室の空調を行なう空調装置など、内燃機関を冷却するための冷却液からの熱を用いて車室を暖房するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とを組み合わせたものに限定されるものでなく、単一の電子制御ユニットとしてもよい。また、「制御手段」としては、触媒暖機が要求されたときに暖房要求があるときには触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるまで第１点火時期ｔｆ１の均質燃焼によって第１触媒暖機モードでエンジン２２の触媒暖機運転を行なうと共に冷却水温Ｔｗが暖房必要温度Ｔｗｒｅｆ以上になるまでエンジン２２の自立運転を行ない、触媒暖機が要求されたときに暖房要求がないときには触媒床温Ｔｃが触媒暖機完了温度Ｔｃｒｅｆ以上になるまで第２点火時期ｔｆ２の成層燃焼によって第２触媒暖機モードでエンジン２２の触媒暖機運転を行なうものに限定されるものではなく、浄化触媒の暖機が要求されたときに車室の暖房が要求されているときには、浄化触媒の温度が浄化触媒の暖機を完了する温度として予め設定された所定触媒温度以上になるまでは内燃機関の圧縮上死点よりも遅い第１の点火タイミングによる内燃機関の爆発燃焼によって浄化触媒が暖機されるよう内燃機関を制御する第１の触媒暖機制御を実行すると共に、浄化触媒の温度が所定触媒温度以上になってからは内燃機関の冷却液の温度が車室の暖房に必要な温度として予め設定された所定冷却液温度以上になるまで第１の点火タイミングに比して早い又は等しい所定の点火タイミングによる内燃機関の自立運転が行なわれるよう内燃機関を制御する自立運転制御を実行し、浄化触媒の暖機が要求されたときに車室の暖房が要求されていないときには、浄化触媒の温度が所定触媒温度以上になるまで第１の点火タイミングよりも遅い第２の点火タイミングによる内燃機関の爆発燃焼によって第１の触媒暖機制御よりも速やかに浄化触媒が暖機されるよう内燃機関を制御する第２の触媒暖機制御を実行するものであれば如何なるものとしてもよい。また、「燃費優先指示スイッチ」としては、エコスイッチ９２に限定されるものではなく、燃費の優先を指示するスイッチであれば如何なるものとしても構わない。「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ＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、走行用の動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、電動機と電力のやりとりが可能なものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「遊星歯車機構」としては、シングルピニオン式の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式など、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続されたものであれば如何なるタイプの遊星歯車機構としても構わない。

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、自動車の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０ 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）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ 冷却システム、２８ａ ラジエータ、２８ｂ ウォータポンプ、３０ プラネタリギヤ、３２ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、３９ｃ，３９ｄ 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、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６０ 暖房装置、６２ ヒータコア、６４ ブロワ、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、８９ 外気温センサ、９０ 暖房スイッチ、９２ エコスイッチ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２５ 筒内用燃料噴射バルブ、１２６ ポート用燃料噴射バルブ、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３４ａ 浄化触媒、１３４ｂ 温度センサ、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、２２９ クラッチ、２３０，３３０ 変速機、３２０ 自動車、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (9)

1. 筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有し走行用の動力を出力可能な内燃機関を備える自動車であって、
   前記内燃機関の排気系に取り付けられて排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置と、
   前記内燃機関を冷却するための冷却液からの熱を用いて車室を暖房する暖房装置と、
   前記浄化触媒の暖機が要求されたときに前記車室の暖房が要求されているときには、前記浄化触媒の温度が該浄化触媒の暖機を完了する温度として予め設定された所定触媒温度以上になるまでは前記内燃機関の圧縮上死点よりも遅い第１の点火タイミングによる前記内燃機関の爆発燃焼によって前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御する第１の触媒暖機制御を実行すると共に、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になってからは前記内燃機関の冷却液の温度が前記車室の暖房に必要な温度として予め設定された所定冷却液温度以上になるまで前記第１の点火タイミングに比して早い又は等しい所定の点火タイミングによる前記内燃機関の自立運転が行なわれるよう前記内燃機関を制御する自立運転制御を実行し、前記浄化触媒の暖機が要求されたときに前記車室の暖房が要求されていないときには、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になるまで前記第１の点火タイミングよりも遅い第２の点火タイミングによる前記内燃機関の爆発燃焼によって前記第１の触媒暖機制御よりも速やかに前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御する第２の触媒暖機制御を実行する制御手段と、
   を備える自動車。
2. 請求項１記載の自動車であって、
   前記制御手段は、前記第１の触媒暖機制御として前記第１の点火タイミングによる前記内燃機関の均質燃焼によって前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御し、前記第２の触媒暖機制御として前記第２の点火タイミングによる前記内燃機関の成層燃焼によって前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御する手段である、
   自動車。
3. 請求項１または２記載の自動車であって、
   前記制御手段は、前記第１の触媒暖機制御を実行して前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になった以降に前記内燃機関の冷却液の温度が前記所定冷却液温度以上になったときに前記内燃機関の停止を許可し、前記第２の触媒暖機制御を実行して前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になったときに前記内燃機関の停止を許可する手段である、
   自動車。
4. 請求項３記載の自動車であって、
   燃費の優先を指示する燃費優先指示スイッチを備え、
   前記燃費優先指示スイッチにより燃費の優先が指示されている状態で前記浄化触媒の暖機が要求されたときには、前記車室の暖房が要求されているか否かにかかわらず、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になるまで前記第２の触媒暖機制御を実行すると共に前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になったときに前記内燃機関の停止を許可する手段である、
   自動車。
5. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
   前記制御手段は、前記浄化触媒の暖機が要求されたときに前記車室の暖房が要求されていないときでも前記車室内の気温または外気温が前記車室の暖房が要求されると想定される予め設定された所定気温以下のときには、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になるまでは前記第１の触媒暖機制御を実行すると共に、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になってからは前記内燃機関の冷却液の温度が前記所定冷却液温度以上になるまで前記自立運転制御を実行する手段である、
   自動車。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
   前記内燃機関は、吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁を有する、
   自動車。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
   動力を入出力可能な電動機と、
   前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   を備える自動車。
8. 請求項７記載の自動車であって、
   前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で走行用の動力を入出力可能な発電機と、
   車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、
   前記電動機は、前記駆動軸に接続されてなる、
   自動車。
9. 筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁を有し走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関の排気系に取り付けられて排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置と、前記内燃機関を冷却するための冷却液からの熱を用いて車室を暖房する暖房装置と、を備える自動車の制御方法であって、
   前記浄化触媒の暖機が要求されたときに前記車室の暖房が要求されているときには、前記浄化触媒の温度が該浄化触媒の暖機を完了する温度として予め設定された所定触媒温度以上になるまでは前記内燃機関の圧縮上死点よりも遅い第１の点火タイミングによる前記内燃機関の爆発燃焼によって前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御する第１の触媒暖機制御を実行すると共に、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になってからは前記内燃機関の冷却液の温度が前記車室の暖房に必要な温度として予め設定された所定冷却液温度以上になるまで前記第１の点火タイミングに比して早い又は等しい所定の点火タイミングによる前記内燃機関の自立運転が行なわれるよう前記内燃機関を制御する自立運転制御を実行し、前記浄化触媒の暖機が要求されたときに前記車室の暖房が要求されていないときには、前記浄化触媒の温度が前記所定触媒温度以上になるまで前記第１の点火タイミングよりも遅い第２の点火タイミングによる前記内燃機関の爆発燃焼によって前記第１の触媒暖機制御よりも速やかに前記浄化触媒が暖機されるよう前記内燃機関を制御する第２の触媒暖機制御を実行する、
   ことを特徴とする自動車の制御方法。

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