JP2012132325A - 内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中に失火が生じるのを適切に抑制してエミッションの悪化を防止する。
【解決手段】悪路走行中以外に各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０のいずれかが所定値Ｔｒｅｆ以上のときにはその気筒をリーン気筒に特定し（Ｓ２１０〜２３０）、前回の増量係数αに所定値Δｆを加えて増量係数αを設定してリーン気筒だけを増量対象に指定し（Ｓ２５０，２９０）、悪路走行中に各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０のいずれかが所定値Ｔｒｅｆ以上のときには（Ｓ２１０，３００）、前回の増量係数αに所定値Δｆを加えて増量係数αを設定してすべての気筒を増量対象に指定し（Ｓ３２０，３６０）、増量対象の気筒に対し増量係数αを反映させた目標燃料噴射量を設定するから、路面状態に応じて必要な気筒に対して燃料噴射量を増量させることができ、走行中に失火が生じるのを適切に抑制してエミッションの悪化を防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車に関し、詳しくは、車両に搭載されて出力軸が車軸に連結された内燃機関を備える内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車に関する。

従来、この種の内燃機関装置としては、車両に搭載される内燃機関の失火をクランクシャフトのクランク角位置での回転変動に基づいて判定するものにおいて、悪路走行中には失火判定を中止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、悪路走行中に失火判定を中止することで、路面状態の影響が車輪の回転変動を介してクランクシャフトに伝わって、クランク角位置が失火とは異なる原因で回転変動することによる失火の誤判定を防止することができるとしている。

特開２００６−３４７３４０号公報

上述した内燃機関装置では、悪路走行中に失火の誤判定を防止することはできるものの、失火判定の頻度が低下して失火が生じたことを迅速に判定できない場合があるから、エミッションの悪化に繋がることがある。

本発明の内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車は、走行中に失火が生じるのを適切に抑制してエミッションの悪化を防止することを主目的とする。

本発明の内燃機関装置およびこれを搭載するハイブリッド車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の内燃機関装置は、
車両に搭載されて出力軸が車軸に連結された内燃機関を備える内燃機関装置であって、
前記内燃機関の各気筒に燃料を噴射可能な燃料噴射手段と、
前記各気筒のいずれかで回転変動が生じているとき、悪路走行中にはすべての気筒に対する燃料噴射量を増量して前記燃料噴射手段を制御し、悪路走行中以外には前記各気筒のうち回転変動が生じている気筒に対する燃料噴射量を増量して前記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の内燃機関装置では、内燃機関の各気筒のいずれかで回転変動が生じているとき、悪路走行中にはすべての気筒に対する燃料噴射量を増量して燃料噴射手段を制御し、悪路走行中以外には各気筒のうち回転変動が生じている気筒に対する燃料噴射量を増量して燃料噴射手段を制御する。これにより、路面状態の影響により各気筒毎の回転変動の検出精度が低下する悪路走行中には、すべての気筒の燃料噴射量を増量させてすべての気筒の失火を抑制することができ、各気筒の回転変動を比較的精度よく検出できる悪路走行中以外には、回転変動が生じている気筒だけの燃料噴射量を増量させて無駄な増量を抑えつつ失火を抑制することができる。このように、路面状態に応じて必要な気筒に対して燃料噴射量を増量させるから、走行中に失火が生じるのを適切に抑制してエミッションの悪化を防止することができる。

こうした本発明の内燃機関装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記各気筒のいずれかで回転変動が生じているときには、時間の経過と共に燃料噴射量を段階的に増量する手段であるものとすることもできる。こうすれば、燃料噴射量が必要以上に増量されるのを防止することができる。

また、本発明の内燃機関装置において、前記燃料噴射制御手段は、すべての気筒に対する燃料噴射量を増量させている最中に悪路走行中から悪路走行中以外に切り替わったときには回転変動が生じている気筒に対する燃料噴射量を増量するよう変更し、回転変動が生じている気筒に対する燃料噴射量を増量させている最中に悪路走行中以外から悪路走行中に切り替わったときにはすべての気筒に対する燃料噴射量を増量するよう変更する手段であるものとすることもできる。こうすれば、路面状態の変化に応じて必要な気筒に対して燃料噴射量を増量させることができる。

本発明のハイブリッド車は、浄化用の触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられ該触媒の暖機を実行するときには暖機を実行しないときよりも点火時期を遅角させて運転されるよう内燃機関を制御する本発明の内燃機関装置、即ち、基本的には、車両に搭載されて出力軸が車軸に連結された内燃機関を備える内燃機関装置であって、前記内燃機関の各気筒に燃料を噴射可能な燃料噴射手段と、前記各気筒のいずれかで回転変動が生じているとき、悪路走行中にはすべての気筒に対する燃料噴射量を増量して前記燃料噴射手段を制御し、悪路走行中以外には前記各気筒のうち回転変動が生じている気筒に対する燃料噴射量を増量して前記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、を備える内燃機関装置と、前記車軸に連結された駆動軸に走行用の動力を出力可能な電動機と、を備えるハイブリッド車であって、前記燃料噴射制御手段は、前記触媒の暖機が実行されているときに燃料噴射量を増量する手段であることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置を搭載するから、本発明の内燃機関装置が奏する効果、例えば、走行中に失火が生じるのを適切に抑制してエミッションの悪化を防止することができる効果を奏することができる。また、このようなハイブリッド車においては、内燃機関の点火時期を遅角させて触媒暖機を実行しながら電動機からの動力により走行が可能であり、そのような走行がなされる場合には、点火遅角により燃焼が不安定となって失火する可能性が高まると共に走行中の路面の影響を受けて各気筒の回転変動の検出精度が低下することがあるから、本発明を適用する意義が高いものとなる。

本発明の実施例であ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の構成の概略を示す構成図である。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行されるエンジン制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 増量係数αの設定処理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。

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内燃機関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にダンパ２８を介して複数のピニオンギヤ３３を連結したキャリア３４が接続されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂにギヤ機構６０とデファレンシャルギヤ６２とを介して連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリングギヤ３２が接続された動力分配統合機構３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が動力分配統合機構３０のサンギヤ３１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減速ギヤ３５を介して回転子がリングギヤ軸３２ａ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）４０と、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と、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、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２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。

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、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４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。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装置（三元触媒）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のクランク角ＣＡ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，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からの吸入空気量Ｑａ，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に取り付けられた触媒温度センサ１３４ａからの触媒温度，空燃比センサ１３５ａからの空燃比，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。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を演算する。また、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡに基づいてクランクシャフト２６が３０度回転する毎に回転に要した時間としての３０度回転所要時間Ｔ３０を演算し、演算した３０度回転所要時間Ｔ３０のうち燃焼行程の気筒における所定角（例えば、圧縮上死点から３０度や６０度など）に対応するものをその気筒の３０度所要回転時間として、各気筒毎にＲＡＭ２４ｃに上書きして保存する。以下の説明では、この各気筒毎の３０度所要回転時間をまとめて３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）（４気筒であるため、ｉ＝１〜４）という。なお、３０度回転所要時間は、その逆数をとるとクランクシャフト２６が３０度回転する毎のエンジン２２の回転数となるから、３０度回転数の変化の程度、即ち回転変動を時間の単位を用いて表したものとなる。

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。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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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。また、バッテリＥＣＵ５２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バッテリ５０から放電可能な蓄電量の全容量に対する割合としての蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池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を演算したりする。

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，各車輪（駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪）に取り付けられた車輪速センサ８９ａ〜ｄからの車輪速Ｖｗａ〜Ｖｗｄ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、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。また、エンジン２２の触媒を暖機するときの運転制御として、エンジン２２を触媒暖機用に運転させながらモータＭＧ２から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触媒暖機モードがある。

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、特にエンジンＥＣＵ２４によるエンジン２２の運転制御について説明する。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるエンジン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、エンジン２２が運転されているときに所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

エンジン制御ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エンジン２２の回転数Ｎｅやエンジン２２から出力すべき目標パワーＰｅ＊，エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ，補正係数ｋ，増量係数αなど制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４０からの信号に基づいて演算されてＲＡＭ２４ｃに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。また、目標パワーＰｅ＊は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されたものを通信により入力するものとした。ここで、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、トルク変換運転モードや充放電運転モードでは、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Ｔｒ＊を設定すると共に設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（例えば、車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて得られる要求動力とバッテリ５０が要求する充放電要求パワーとロスとの和としてエンジン２２から出力すべき目標パワーＰｅ＊を設定し、触媒暖機モードでは、予め定められた比較的小さな触媒暖機用のパワーを目標パワーＰｅ＊に設定する。また、補正係数ｋは、吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温や空燃比センサ１３５ａからの空燃比，酸素センサ１３５ｂからの酸素濃度などに基づいて適切な空燃比の混合気とするために燃料噴射量に各種補正を反映させるための係数として図示しない設定処理により設定されたものを入力するものとした。さらに、増量係数αは、指定された増量対象の気筒に対して燃料噴射量の増量を反映させるための係数であり、後述する図４の増量係数αの設定処理で設定されたものを入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した目標パワーＰｅ＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて目標吸入空気量Ｑａ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、目標吸入空気量Ｑａ＊は、実施例では、目標パワーＰｅ＊とエンジン２２の回転数Ｎｅと目標吸入空気量Ｑａ＊との関係を予め求めて図示しない目標吸入空気量設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、目標パワーＰｅ＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとが与えられると記憶したマップから対応する目標吸入空気量Ｑａを導出して設定するものとした。目標吸入空気量Ｑａ＊を設定すると、設定した目標吸入空気量Ｑａ＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいてスロットルバルブ１２４の目標スロットル開度ＴＨ＊を設定する（ステップＳ１２０）。ここで、スロットルバルブ１２４の目標スロットル開度ＴＨ＊は、実施例では、目標吸入空気量Ｑａ＊とエンジン２２の回転数Ｎｅと目標スロットル開度ＴＨ＊との関係を予め求めて図示しない目標スロットル開度設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、目標吸入空気量Ｑａ＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとが与えられるとマップから対応する目標スロットル開度ＴＨ＊を導出して設定するものとした。

続いて、入力した吸入空気量Ｑａに対して理論空燃比になる燃料噴射量としての基本燃料噴射量Ｑｆｂを設定して（ステップＳ１３０）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａとに基づいて目標点火時期Ｔｆ＊の基本値としての基本点火時期Ｔｆｂを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、基本点火時期Ｔｆｂは、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａと基本点火時期Ｔｆｂとの関係を予め求めて図示しない基本点火時期設定用マップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、エンジン２２の回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａとが与えられると記憶したマップから対応する基本点火時期Ｔｆｂを導出して設定するものとした。

こうして目標スロットル開度ＴＨ＊や基本燃料噴射量Ｑｆｂ，基本点火時期Ｔｆｂを設定すると、触媒暖機中であるか否かを判定する（ステップＳ１４５）。ここで、触媒暖機中であるか否かは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により触媒暖機モードで運転制御されているか否かに基づいて判定するものとした。ここで、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ２４から触媒暖機要求が入力されたときに触媒暖機モードで運転制御する。この触媒暖機要求は、エンジンＥＣＵ２４により実行される図示しない触媒暖機要求設定ルーチンにより設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。なお、触媒暖機要求設定ルーチンでは、例えば、触媒温度センサ１３４ａにより検出される浄化装置１３４の触媒温度を入力し、入力した触媒温度を触媒が活性化する温度範囲の下限近傍の温度として設定された閾値と比較し、触媒温度が閾値未満のときに触媒暖機要求をハイブリッド用電子制御ユニット７０に送信する処理を行ない、触媒温度が閾値以上のときには触媒暖機要求がなされていれば要求を解除する処理を行なう。

触媒暖機中ではないときには、値１に入力した補正係数ｋを加えた値を基本燃料噴射量Ｑｆｂに乗じることにより目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定し（ステップＳ１５０）、基本点火時期Ｔｆｂを目標点火時期Ｔｆ＊に設定する（ステップＳ１６０）。そして、設定した目標点火時期Ｔｆ＊に基づいて対象気筒の点火が行なわれるようイグニッションコイル１３８を駆動する点火制御や設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊に基づいて対象気筒の燃料噴射弁１２６を制御する燃料噴射制御，設定した目標スロットル開度ＴＨ＊に基づいてスロットルモータ１３６を駆動する吸入空気量制御などの制御を実行して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。

一方、触媒暖機中のときには、値１に入力した補正係数ｋと増量係数αとを加えた値を基本燃料噴射量Ｑｆｂに乗じることにより増量対象の気筒に対する目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定すると共に値１に入力した補正係数ｋを加えた値を基本燃料噴射量Ｑｆｂに乗じることにより増量対象に指定されていない非増量対象の気筒に対する目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定する（ステップＳ１７０）。また、基本点火時期Ｔｆｂを所定時間ΔＴだけ遅角させて目標点火時期Ｔｆ＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定した目標点火時期Ｔｆ＊に基づく点火制御や設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊に基づく燃料噴射量の増量を伴った燃料噴射制御，設定した目標スロットル開度ＴＨ＊に基づく吸入空気量制御などの制御を実行して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。なお、目標点火時期Ｔｆ＊を所定時間ΔＴだけ遅角させるのは、いわゆる後燃えを増やして排気温度を上昇させて触媒暖機を促進させるためである。

次に、増量係数αの設定処理について説明する。図４は、増量係数αの設定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、触媒暖機中に、各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）（ｉ＝１〜４）が４気筒分ＲＡＭ２４ｃに書き込まれたタイミング毎（例えば数百ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

増量係数αの設定処理が実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、ＲＡＭ２４ｃに書き込まれた各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）（ｉ＝１〜４）を読み込むことによりそれぞれ入力して（ステップＳ２００）、悪路走行中であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ここで、悪路走行中であるか否かは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される図示しない悪路走行判定処理ルーチンの判定結果に基づいて判定するものとした。この悪路走行判定処理ルーチンでは、例えば、各車輪に取り付けられた車輪速センサ８９ａ〜ｄからの車輪速Ｖｗａ〜Ｖｗｄをそれぞれ入力し、入力した車輪速Ｖｗａ〜Ｖｗｄの時間変化（加速度）をそれぞれ閾値と比較して、いずれかの車輪速の変化が閾値以上であれば悪路走行中と判定し車輪速の変化がいずれも閾値未満であれば悪路以外即ち通常の道路を走行中と判定することなどにより行なわれるものとした。なお、このような判定は、悪路を走行中には、凹凸などの路面状態の影響により各車輪の回転変動が大きくなることに基づいている。

ステップＳ２１０で悪路走行中以外と判定したときには、入力した各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）が閾値Ｔｒｅｆ以上であるか否かをそれぞれ判定する（ステップＳ２２０）。ここで、燃料噴射弁１２６の噴射口に付着物が付着するなどの原因により燃料噴射弁１２６からの燃料噴射量が減少すると、空燃比が理論空燃比よりも大きなリーン状態となり、爆発燃焼力が通常よりも低下することになる。また、上述したように、触媒暖機中には基本点火時期Ｔｆｂを遅角させた目標点火時期Ｔｆ＊に基づく点火制御が行なわれるため、燃焼が不安定な状態となりやすく、リーン状態となった気筒（以下、リーン気筒という）においては、リーン状態による爆発燃焼力の低下と相まって３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）が通常よりも大幅に長くなることがある。閾値Ｔｒｅｆとしては、そのような触媒暖機中にリーン状態となった気筒の３０度所要回転時間Ｔ３０を実験などにより予め求めて、それよりも若干短い時間が設定されるものとした。このため、各気筒の３０度所要時間Ｔ３０（ｉ）を閾値Ｔｒｅｆと比較するステップＳ２２０の処理は、リーン気筒の有無を判定する処理となる。ステップＳ２２０で各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）のうちいずれかが閾値Ｔｒｅｆ以上であるときには、３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）が閾値Ｔｒｅｆ以上の気筒をリーン気筒に特定する（ステップＳ２３０）。

こうしてリーン気筒を特定すると、増量係数αが上限値αｌｉｍ未満であるか否かを判定し（ステップＳ２４０）、増量係数αが上限値αｌｉｍ未満のときには、前回設定した増量係数αに所定割合Δｆを加えることにより増量係数αを設定する（ステップＳ２５０）。ここで、所定割合Δｆは、上述した燃料噴射制御ルーチンにおいて、基本燃料噴射量Ｑｆｂに対して数％の割合の増量が反映されるよう、例えば値０．０１や値０．０２などに設定されているものとした。また、増量係数αは、初期値は値０であり、上限値αｌｉｍは基本燃料噴射量Ｑｆｂに対する増量の割合の上限が３０％程度になるよう、例えば値０．３などに設定されているものとした。これらのステップＳ２４０，Ｓ２５０の処理により、増量係数αが上限値αｌｉｍ未満のときには、所定割合Δｆずつ増加させた増量係数αが設定されることになり、本処理は例えば数百ｍｓｅｃ毎に実行されるものとしたから、増量係数αは時間の経過と共に所定割合Δｆずつ段階的に増加されていくものとなる。なお、増量係数αが初期値（値０）のときには所定割合Δｆが増量係数αにそのまま設定される。

こうして増量係数αを設定すると、増量係数αに値が設定されていることを示す設定済みフラグＦに値１を設定して（ステップＳ２６０）、増量係数αによる増量を反映させる気筒としての増量対象にリーン気筒だけを指定して（ステップＳ２９０）、本処理を終了する。また、ステップＳ２４０で増量係数αが上限値αｌｉｍ以上のときには、前回に本処理で設定した増量係数αをそのまま増量係数αに設定して（ステップＳ２８０）、増量対象にリーン気筒だけを指定して（ステップＳ２９０）、本処理を終了する。これにより、上述した燃料噴射制御ルーチンにおいて、増量係数αを反映させた目標燃料噴射量Ｑｆ＊に基づく燃料噴射がリーン気筒だけに行なわれることになる。ここで、悪路走行中以外には、クランクシャフト２６の回転変動に路面状態が影響を与えることが少ないから、３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）の検出精度が維持されてリーン気筒を誤判定する可能性は低い。したがって、悪路走行中以外には、リーン気筒だけを増量対象とすることで、燃料噴射量の無駄な増量を防止しつつリーン気筒の失火を抑制することができるから、エミッションの悪化を防止することができる。

一方、ステップＳ２２０で各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）がいずれも閾値Ｔｒｅｆ以上ではないと判定したときには、設定済みフラグＦが値１であるか否かを判定し（ステップＳ２７０）、設定済みフラグＦが値１ではないときには、そのまま本処理を終了する。設定済みフラグＦが値１のときには、前回設定した増量係数αをそのまま増量係数αに設定し（ステップＳ２８０）、リーン気筒だけを増量対象に指定して（ステップＳ２９０）、本処理を終了する。ここで、設定済みフラグＦが値１のときには増量係数αによる燃料噴射量の増量が反映されており、その結果、リーン気筒のリーン状態が解消されてすべての気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）が閾値Ｔｒｅｆ未満になったと考えることができる。このため、前回設定した増量係数α以上に燃料噴射量を増量させる必要はないと判断することができ、前回設定した増量係数αをそのまま保持するのである。ここで、上述したように増量係数αは時間の経過と共に所定割合Δｆずつ段階的に増加されていくものであり、各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）がいずれも閾値Ｔｒｅｆ以上ではないと判定したときにその値が保持されるものであるため、燃料噴射量が必要以上に増量されるのを防止することができる。なお、ステップＳ２２０で各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）がいずれも閾値Ｔｒｅｆ以上ではないと判定している場合、リーン気筒を特定するステップＳ２３０の処理は行なわれないが、この場合のステップＳ２９０では、前回増量対象に指定されたリーン気筒をそのまま増量対象に指定するものとした。

次に、ステップＳ２１０で悪路走行中と判定したときには、入力した各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）が閾値Ｔｒｅｆ以上であるか否かをそれぞれ判定し（ステップＳ３００）、３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）が閾値Ｔｒｅｆ以上となる気筒があるときには、その気筒をリーン気筒に特定することなく、増量係数αが上限値αｌｉｍ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。そして、悪路走行中以外と同様に、増量係数αが上限値αｌｉｍ未満のときに前回設定した増量係数αに所定割合Δｆを加えることにより増量係数αを設定して設定済みフラグＦに値１を設定し（Ｓ３２０，Ｓ３３０）、増量係数αが上限値αｌｉｍ以上のときには前回に本処理で設定した増量係数αをそのまま増量係数αに設定する（ステップＳ３５０）。そして、増量対象にエンジン２２のすべての気筒（ここでは４気筒）を指定して（ステップＳ３６０）、本処理を終了する。これにより、上述した燃料噴射制御ルーチンにおいて、増量係数αを反映させた目標燃料噴射量Ｑｆ＊に基づく燃料噴射がすべての気筒に対して行なわれることになる。ここで、悪路走行中には、クランクシャフト２６の回転変動に対して路面状態が大きな影響を与えることがあるから、３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）の検出精度が低下することがある。このため、リーン気筒の判定精度も低下してリーン気筒を誤判定する場合がある。したがって、悪路走行中にはすべての気筒に対して一律に燃料噴射量を増量させることで、リーン気筒を誤判定していたとしても、いずれかの気筒に失火が生じるのを抑制するのである。なお、すべての気筒に一律に増量させると、燃焼が安定している気筒も増量されてＨＣの発生が増加する場合もある。ただし、燃焼が安定している気筒におけるＨＣの増加よりも、リーン気筒が失火することによるＨＣの増加の方が大きなものとなるため、すべての気筒に対して一律に燃料噴射量を増量させたとしても、失火を抑制することができれば、全体としてエミッションの悪化を防止することができる。

一方、ステップＳ３００で各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）がいずれも閾値Ｔｒｅｆ以上ではないと判定したときには、悪路走行中以外と同様に、設定済みフラグＦが値１でないときには（ステップＳ３４０）、そのまま本処理を終了し、設定済みフラグＦが値１のときには（ステップＳ３４０）、前回設定した増量係数αをそのまま増量係数αに設定しすべての気筒を増量対象に指定して本処理を終了する（ステップＳ３５０，Ｓ３６０）。これにより、すべての気筒に対して燃料噴射量を増量させるときにも、燃料噴射量が必要以上に増量されるのを防止することができる。

ここで、実施例では、悪路走行中に増量対象にすべての気筒を指定しても、次回に本処理が実行されたときに悪路走行中以外であれば、リーン気筒だけを増量対象として増量が行なわれることになる。また、悪路走行中以外に増量対象にリーン気筒を指定しても、次回に本処理が実行されたときに悪路走行中であれば、すべての気筒を対象として増量が行なわれることになる。このため、路面状態が変動する場合であっても、路面状態の変化に応じて必要な気筒に対して燃料噴射量を増量させることができる。なお、増量係数αと設定済みフラグＦとは、触媒暖機が完了したときに図示しない処理により値０にリセットされる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、悪路走行中以外に３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）が閾値Ｔｒｅｆ以上となる気筒があるときには、その気筒をリーン気筒と特定し特定したリーン気筒だけを増量対象に指定して、燃料噴射量を増量させた目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定して燃料噴射制御を行ない、悪路走行中に３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）が閾値Ｔｒｅｆ以上となる気筒があるときには、すべての気筒を増量対象に指定し、燃料噴射量を増量させた目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定して燃料噴射制御を行なうから、路面状態に応じて必要な気筒に対して燃料噴射量を増量させることができ、走行中に失火が生じるのを適切に抑制してエミッションの悪化を防止することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、増量係数αが上限値αｌｉｍとなるまでは所定割合Δｆずつ段階的に大きくした値を増量係数αに設定するものとしたが、これに限られず、増量係数αを一度に上限値αｌｉｍまで設定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、増量係数αを設定する度に悪路走行中であるか否かを判定して増量対象の気筒の指定が変更されるものとしたが、これに限られず、増量対象としてすべての気筒あるいはリーン気筒のいずれかを一旦指定した以降はその指定を保持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、図４の増量係数αの設定処理を触媒暖機中に実行するものとしたが、これに限られず、例えば目標点火時期Ｔｆ＊が大きな遅角量をもって設定される場合など触媒暖機中以外においても実行するものとしてもよい。この場合、図３の燃料噴射制御ルーチンにおいて、ステップＳ１４５，Ｓ１５０，Ｓ１６０の処理を省略して、触媒暖機中に限らず増量係数αに基づいて燃料噴射量を増量させた目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定して燃料噴射制御を行なうものなどとすればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、クランクシャフト２６が３０度回転するのに要する時間としての３０度所要時間Ｔ３０（ｉ）を用いてリーン気筒を特定するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、３０度回転するのに要する時間に代えて１０度や２０度などの角度を回転するのに要する時間を用いてリーン気筒を特定するものとしてもよいし、回転するのに要する時間に代えてクランクシャフト２６の回転数や回転数の変動を用いてリーン気筒を特定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、悪路走行中か否かの判定に車輪速の変化を用いるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、車速Ｖの変化や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転速度の変化などを用いるものとしてもよいし、車両と路面との距離を計測しその計測値の変動を用いるものなどとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、４気筒のエンジン２２として構成されているものとして説明したが、６気筒や８気筒など複数気筒のエンジンとして構成されていてればよい。

実施例では、駆動軸３２に動力分配統合機構３０を介して接続されたエンジン２２およびモータＭＧ１と、駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２とを備えるハイブリッド自動車２０に搭載される内燃機関装置としたが、図５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５における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するハイブリッド自動車に搭載されるものとしてもよい。また、ハイブリッド自動車や自動車以外の車両に搭載される内燃機関装置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、燃料噴射弁１２６が「燃料噴射手段」に相当し、悪路走行中以外に各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）のいずれかが所定値Ｔｒｅｆ以上のときにはその気筒をリーン気筒に特定し前回設定した増量係数αに所定値Δｆを加えて増量係数αを設定してリーン気筒だけを増量対象に指定したり悪路走行中に各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）のいずれかが所定値Ｔｒｅｆ以上のときには前回設定した増量係数αに所定値Δｆを加えて増量係数αを設定してすべての気筒を増量対象に指定したりする図４の増量係数αの設定処理や吸入空気量Ｑａに基づいて基本燃料噴射量Ｑｆｂを設定し触媒暖機中には増量対象に指定された気筒に対して値１に補正係数ｋと増量係数αと加えた値を基本燃料噴射量Ｑｆｂに乗じて目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定し非増量対象の気筒に対して値１に補正係数ｋを加えた値を基本燃料噴射量Ｑｆｂに乗じて目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定し設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊に基づく燃料噴射制御を行なう図３のエンジン制御ルーチンのステップＳ１３０，Ｓ１７０，Ｓ１９０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「燃料噴射制御手段」に相当する。また、ハイブリッド車としては、モータＭＧ２が「電動機」に相当する。

ここで、「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、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「燃料噴射制御手段」としては、悪路走行中以外に各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）のいずれかが所定値Ｔｒｅｆ以上のときにはその気筒をリーン気筒に特定し前回設定した増量係数αに所定値Δｆを加えて増量係数αを設定してリーン気筒だけを増量対象に指定したり悪路走行中に各気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０（ｉ）のいずれかが所定値Ｔｒｅｆ以上のときには前回設定した増量係数αに所定値Δｆを加えて増量係数αを設定してすべての気筒を増量対象に指定したりするものや吸入空気量Ｑａに基づいて基本燃料噴射量Ｑｆｂを設定し触媒暖機中には増量対象に指定された気筒に対して値１に補正係数ｋと増量係数αと加えた値を基本燃料噴射量Ｑｆｂに乗じて目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定し非増量対象の気筒に対して値１に補正係数ｋを加えた値を基本燃料噴射量Ｑｆｂに乗じて目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定し設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊に基づく燃料噴射制御を行なうものに限定されるものではなく、各気筒のいずれかで回転変動が生じているとき、悪路走行中にはすべての気筒に対する燃料噴射量を増量して燃料噴射手段を制御し、悪路走行中以外には各気筒のうち回転変動が生じている気筒に対する燃料噴射量を増量して燃料噴射手段を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。また、ハイブリッド車において、「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、車軸に連結された駆動軸に走行用の動力を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。

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、内燃機関装置や車両の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０ 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 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、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、８９ａ〜８９ｄ 車輪速センサ、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、１３４ａ 触媒温度センサ、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (4)

1. 車両に搭載されて出力軸が車軸に連結された内燃機関を備える内燃機関装置であって、
   前記内燃機関の各気筒に燃料を噴射可能な燃料噴射手段と、
   前記各気筒のいずれかで回転変動が生じているとき、悪路走行中にはすべての気筒に対する燃料噴射量を増量して前記燃料噴射手段を制御し、悪路走行中以外には前記各気筒のうち回転変動が生じている気筒に対する燃料噴射量を増量して前記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、
   を備える内燃機関装置。
2. 前記燃料噴射制御手段は、前記各気筒のいずれかで回転変動が生じているときには、時間の経過と共に燃料噴射量を段階的に増量する手段である請求項１記載の内燃機関装置。
3. 前記燃料噴射制御手段は、すべての気筒に対する燃料噴射量を増量させている最中に悪路走行中から悪路走行中以外に切り替わったときには回転変動が生じている気筒に対する燃料噴射量を増量するよう変更し、回転変動が生じている気筒に対する燃料噴射量を増量させている最中に悪路走行中以外から悪路走行中に切り替わったときにはすべての気筒に対する燃料噴射量を増量するよう変更する手段である請求項１または２記載の内燃機関装置。
4. 浄化用の触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられ該触媒の暖機を実行するときには暖機を実行しないときよりも点火時期を遅角させて運転されるよう内燃機関を制御する請求項１ないし３いずれか１項に記載の内燃機関装置と、前記車軸に連結された駆動軸に走行用の動力を出力可能な電動機と、を備えるハイブリッド車であって、
   前記燃料噴射制御手段は、前記触媒の暖機が実行されているときに燃料噴射量を増量する手段である
   ハイブリッド車。

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