JP2019206961A - 車両システム - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、車両システムに関し、エンジン始動時にエンジントルクの時間増加率（トルクレート）が低いことに起因する空燃比のリッチ化を抑制できるようにする。【解決手段】車両システム１０は、吸気ポート２６ａに燃料を噴射する燃料噴射弁２２と、エンジントルクＴｅの制御のために吸入空気量を制御するスロットル弁３０とを含み、車両に搭載された内燃機関２０と、車両を制御する制御装置６０とを備える。制御装置６０は、エンジン始動時の燃料噴射開始サイクルｃｙｃ１から始まる複数サイクルを対象として、空燃比を理論空燃比よりもリッチとする燃料増量制御を実行する燃料増量制御部６４を含む。燃料増量制御部６４は、エンジントルクＴｅの時間増加率であるトルクレートに相関するトルクレート相関値が低いほど、複数サイクル中の総燃料噴射量を減少させる。【選択図】図５

Description

この発明は、車両システムに関し、より詳細には、内燃機関を搭載する車両を制御する車両システムに関する。

例えば、特許文献１には、エンジン始動時に燃料噴射量を増やす始動増量制御を行うエンジン用燃料噴射制御装置が開示されている。

特開２００３−０９７３１８号公報

車両に搭載された内燃機関は、エンジン始動後に直ちに所望のエンジントルクを発生させることを要求される場合がある。エンジントルクの制御のためにスロットル弁を用いて吸入空気量が制御される内燃機関では、エンジン始動時にエンジントルクの時間増加率（以下、「トルクレート」と称する）が低いということは、スロットル開度の時間増加率が低くなること（吸入空気量の時間増加率が低くなること）を意味する。このため、エンジントルクの増加期間中には、トルクレートが低いほど、スロットル弁の下流の吸気負圧が高くなり、かつ、吸気負圧が高くなる期間が長くなる。吸気負圧が高くなると、吸気ポートに付着している燃料の霧化が促進される。霧化した燃料は吸気とともに気筒内に流入する。したがって、トルクレートが低いほど、空燃比がより大きくリッチ化し、その結果として排気エミッション性能が低下することが懸念される。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、エンジン始動時にエンジントルクの時間増加率（トルクレート）が低いことに起因する空燃比のリッチ化を抑制できるようにした車両システムを提供することを目的とする。

本発明に係る車両システムは、内燃機関と制御装置とを備える。前記内燃機関は、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁と、エンジントルクの制御のために吸入空気量を制御するスロットル弁とを含み、車両に搭載されている。前記制御装置は、前記車両を制御する。
前記制御装置は、エンジン始動時の燃料噴射開始サイクルから始まる複数サイクルを対象として、空燃比を理論空燃比よりもリッチとする燃料増量制御を実行する燃料増量制御部を含む。
前記燃料増量制御部は、エンジントルクの時間増加率であるトルクレートに相関するトルクレート相関値が低いほど、前記複数サイクル中の総燃料噴射量を減少させる。

前記車両システムは、前記車両を駆動する電動機を含むハイブリッド車両システムであってもよい。前記制御装置は、エンジン始動時に前記トルクレートを可変とするトルクレート制御を行うトルクレート制御部を含んでいてもよい。そして、前記トルクレート相関値は、前記トルクレート制御部によって設定される前記トルクレートであってもよい。

前記燃料増量制御部は、前記トルクレート相関値が低いほど、前記複数サイクルの少なくとも１つにおける１サイクル当たりの燃料噴射量を減少させてもよい。

前記燃料増量制御部による前記複数サイクルの少なくとも１つにおける１サイクル当たりの燃料噴射量の減少は、前記空燃比を理論空燃比よりもリーンとするリーン補正を含んでいてもよい。

前記燃料増量制御部は、前記総燃料噴射量の減少のために１サイクル当たりの燃料噴射量を、前記空燃比を理論空燃比よりもリッチとする量の範囲内で制御している場合には、前記トルクレート相関値が低いほど、前記複数サイクルの数をより少なくしてもよい。

前記燃料増量制御部は、前記総燃料噴射量の減少のために１サイクル当たりの燃料噴射量を、前記空燃比を理論空燃比よりもリーンとする量の範囲内で制御している場合には、前記トルクレート相関値が低いほど、前記複数サイクルの数をより多くしてもよい。

本発明によれば、燃料増量制御部は、エンジントルクの時間増加率であるトルクレートに相関するトルクレート相関値が低いほど、エンジン始動時の燃料噴射開始サイクルから始まる複数サイクル中の総燃料噴射量を減少させる。これにより、エンジン始動時に低トルクレート相関値の下で燃料増量が実行されることに起因する空燃比のリッチ化を抑制できるようになる。

本発明の実施の形態１に係る車両システムの構成例を模式的に説明するための図である。 エンジン始動時の燃料増量制御の基本動作を説明するためのグラフである。 トルクレート制御の基本的な動作を説明するためのタイムチャートである。 エンジン始動時にトルクレート制御を実施する際の課題を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係るエンジン始動時の燃料増量制御の一例を説明するためのグラフである。 第３サイクルｃｙｃ３の増量係数Ｋ（３）とトルクレートとの関係を表した図である。 本発明の実施の形態１に係るエンジン始動時の燃料増量制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正手法の第１変形例を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態１に係る総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正手法の第２変形例を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態２において用いられる第３サイクルｃｙｃ３の増量係数Ｋ（３）とトルクレートとの関係を表した図である。 本発明の実施の形態２に係るエンジン始動時の燃料増量制御の一例を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態２に係る総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正手法の変形例を説明するためのグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．実施の形態１
まず、図１〜図９を参照して、本発明の実施の形態１及びその変形例について説明する。

１−１．車両システムの構成例
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両システム１０の構成例を模式的に説明するための図である。図１に示す車両システム１０は、複数の動力装置を備えたスプリット方式のハイブリッド車両のシステムである。

車両システム１０は、車輪１２を回転駆動するための動力装置の１つとして、内燃機関２０を備えている。内燃機関２０は、一例として、火花点火式の直列３気筒エンジンである。内燃機関２０は、燃料噴射弁２２と点火装置２４（点火プラグのみ図示）とを備えている。燃料噴射弁２２は、気筒毎に配置され、吸気通路２６の吸気ポート２６ａ内に燃料を噴射するポート噴射弁である。点火装置２４は、各気筒に配置された点火プラグを用いて、気筒内の混合気に点火する。なお、内燃機関２０は、燃料噴射弁２２とともに、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁を備えていてもよい。

吸気通路２６の入口付近には、吸気通路２６に取り入れられた空気の流量に応じた信号を出力するエアフローセンサ２８が設けられている。エアフローセンサ２８よりも下流側の吸気通路２６には、電子制御式のスロットル弁３０が配置されている。また、内燃機関２０の排気通路３２には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒３４が設けられている。排気浄化触媒３４には、触媒温度に応じた信号を出力する触媒温度センサ３６が取り付けられている。さらに、内燃機関２０はクランク角センサ３８を備えている。クランク角センサ３８は、クランク角に応じた信号を出力する。

車両システム１０は、動力装置の他の１つとして、発電可能な電動機である第１モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ１）４０及び第２モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ２）４２を備えている。第１モータジェネレータ４０及び第２モータジェネレータ４２は、供給された電力によりトルクを出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備える交流同期型の発電電動機である。第１モータジェネレータ４０は主に発電機として用いられ、第２モータジェネレータ４２は主に電動機として用いられる。

内燃機関２０、第１モータジェネレータ４０、及び第２モータジェネレータ４２は、動力分割機構４４及び減速機構４６を介して車輪１２と連結されている。動力分割機構４４は、例えばプラネタリギヤユニットであり、内燃機関２０から出力されるトルク（エンジントルクＴｅ）を第１モータジェネレータ４０と車輪１２とに分割する。内燃機関２０から出力されるトルク又は第２モータジェネレータ４２から出力されるトルクは、減速機構４６を介して車輪１２に伝達される。第１モータジェネレータ４０は、動力分割機構４４を介して内燃機関２０から供給されたトルクにより電力を回生発電する。また、内燃機関２０の始動のためのクランキングは、電動機として機能する第１モータジェネレータ４０を利用して行うことができる。

第１モータジェネレータ４０及び第２モータジェネレータ４２は、インバータ４８とコンバータ５０とを介してバッテリ５２と電力の授受を行う。インバータ４８は、バッテリ５２に蓄えられた電力を直流から交流に変換して第２モータジェネレータ４２に供給するとともに、第１モータジェネレータ４０によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ５２に蓄える。このため、バッテリ５２は、第１モータジェネレータ４０と第２モータジェネレータ４２のいずれかで生じた電力又は消費される電力により充放電される。

本実施形態の車両システム１０は、内燃機関２０、第１モータジェネレータ４０、及び第２モータジェネレータ４２を備える車両（パワートレーン）を制御するための制御装置６０を備えている。制御装置６０は、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリと入出力インターフェースとを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。

入出力インターフェースは、内燃機関２０及びこれを搭載するハイブリッド車両に搭載された各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関２０及びハイブリッド車両の運転を制御するための各種アクチュエータに対して操作信号を出力する。上記の各種センサは、上述したエアフローセンサ２８、触媒温度センサ３６及びクランク角センサ３８に加え、アクセルポジションセンサ６２を含む。アクセルポジションセンサ６２は、ハイブリッド車両のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）に応じた信号を出力する。制御装置６０は、クランク角センサ３８からの信号を用いてエンジン回転速度ＮＥを算出できる。

また、上記の各種アクチュエータは、上述した燃料噴射弁２２、点火装置２４、スロットル弁３０、第１モータジェネレータ４０、及び第２モータジェネレータ４２を含む。制御装置６０のメモリには、ハイブリッド車両の制御のための各種のプログラムや各種のデータ（マップを含む）が記憶されている。メモリに記憶されているプログラムがプロセッサで実行されることで、制御装置６０の様々な機能（各種エンジン制御及びモータジェネレータ制御など）が実現される。より具体的には、制御装置６０は、機能ブロックとして、後述される燃料増量制御部６４とトルクレート制御部６６とを含んで構成されている。なお、制御装置６０は、複数のＥＣＵから構成されていてもよい。

１−２．車両システムの制御
１−２−１．エンジン始動時の燃料増量制御の基本動作
燃料増量制御部６４は、エンジン始動時の燃料噴射開始サイクル（後述のｃｙｃ１）から始まる複数サイクル（例えば、図２中のｃｙｃ１〜ｃｙｃ１０）を対象として、空燃比を理論空燃比よりもリッチとする「燃料増量制御」を実行する。

図２は、エンジン始動時の燃料増量制御の基本動作を説明するためのグラフである。図２の縦軸は燃料噴射量Ｑ（ｉ）を、横軸は燃料噴射開始からのサイクル数をそれぞれ示している。なお、図２は、同一気筒における燃料噴射量Ｑ（ｉ）の推移を示している。また、ハイブリッド車両におけるエンジン始動は、車両システム１０の起動中に内燃機関２０が間欠的に停止した後にエンジントルクＴｅの発生が要求される度に繰り返し実行される。

燃料噴射弁２２による燃料噴射は、クランキングの開始後にエンジン回転速度ＮＥが所定の閾値にまで上昇した時に、点火装置２４による点火とともに開始される。図２に示す一例では、燃料増量制御は、燃料開始サイクル（第１サイクルｃｙｃ１）から第１０サイクルｃｙｃ１０までの１０サイクルを対象として実行されている。図２中の「ベース噴射量Ｑｂ」は、現在の吸入空気量（筒内充填空気量）の下で理論空燃比を実現するために必要な燃料量のことである。吸入空気量はサイクル間で変化し得るが、図２に示す例では、説明の便宜上、ベース噴射量Ｑｂを一定としている。燃料増量制御は、燃料性状などの各種影響を考慮して良好な始動性を確保するために、始動時の燃料噴射量Ｑをベース噴射量Ｑｂに対して増やすものである。

より詳細には、第１サイクルｃｙｃ１における燃料噴射及び点火に伴って、燃焼が開始される（初爆が行われる）。図２に示す例では、第２サイクルｃｙｃ２の燃料噴射量Ｑ（２）は第１サイクルｃｙｃ１のそれと同じである。その後の第３サイクルｃｙｃ３から第１０サイクルｃｙｃ１０では、燃料噴射量Ｑ（４）〜Ｑ（１０）は、ベース噴射量Ｑｂに近づくようにサイクル毎に徐々に減らされている。なお、その後の第１１サイクルｃｙｃ１１は、燃料増量制御の対象ではないため、本燃料増量制御による補正は行われない。このため、図２に示す例では、第１１サイクルｃｙｃ１１の燃料噴射量はベース噴射量Ｑｂと等しくなっている。図２中の白丸印は、燃料増量制御の終了後の初回のサイクル（図２の例では、ｃｙｃ１１）を示している。このことは、後述の図５、８、１１及び１２も同様である。

なお、上述の燃料増量制御について補足する。まず、燃料増量制御の対象となる複数サイクルは、上記の１０サイクルの例に限られず、他の任意の複数サイクルであってもよい。また、図２に示す例では、サイクルｃｙｃ１、ｃｙｃ２の燃料噴射量が同じとされているが、燃料増量制御中の燃料噴射量は第２サイクルｃｙｃ２から減らされ始めてもよい。逆に、燃料増量制御の初期において燃料噴射量が同じとされるサイクルは、３以上の任意のサイクルであってもよい。さらに、ベース噴射量Ｑｂに対する増量補正値は、所定の点火順序に従って順に行われる内燃機関２０の全気筒のすべての噴射中の１噴射毎に徐々に減らされてもよい。

１−２−２．トルクレート制御
内燃機関２０の軸トルク（エンジントルクＴｅ）の制御は、基本的には、要求トルクに応じた目標吸入空気量が得られるようにスロットル弁３０を用いて吸入空気量を制御することによって行われる。制御装置６０による車両システム１０の制御は、トルクレート制御部６６により行われるトルクレート制御を含む。ここでいうトルクレートとは、エンジントルクＴｅの時間増加率（ｄＴｅ／ｄｔ［Ｎｍ／ｓｅｃ］）のことである。

具体的には、トルクレート制御は、「所定の目的」を達成するために、必要に応じてトルクレートを低く制限する制御である。図３は、トルクレート制御の基本的な動作を説明するためのタイムチャートである。なお、図３において１段目のチャートは車速の時間変化を、２段目のチャートはアクセル開度の時間変化を、３段目のチャートはエンジントルクＴｅの時間変化を、４段目のチャートはモータトルクＴｍの時間変化を、それぞれ示している。モータトルクＴｍとは、第２モータジェネレータ４２から出力されるトルクのことである。

図３は、モータトルクＴｍのみを車両駆動トルクとして利用する車両走行中に、時点ｔ１において、運転者がアクセルペダルを踏み込んで車両の急加速を要求した例を示している。アクセル開度が増大側に変化すると、アクセル開度に対応した車両要求駆動トルクを実現するために、エンジントルクＴｅ及びモータトルクＴｍがそれぞれ増大側に変化する。図３中に破線で示されるエンジントルクＴｅ及びモータトルクＴｍの波形は、トルクレート制御によるトルクレート制限のない例に対応している。

一方、図３中に実線で示されるエンジントルクＴｅ及びモータトルクＴｍの波形は、トルクレート制限のある例に対応している。この例では、図３に示すように、エンジントルクＴｅが破線の例と比べて緩やかに上昇している。このように、トルクレートが下げられると、エンジントルクＴｅが加速開始後に要求トルクに到達するまでの期間（ｔ１−ｔ２）におけるエンジントルクＴｅが低くなる。そこで、本実施形態のトルクレート制御は、このようにエンジントルクＴｅが小さくなった分をモータトルクＴｍによって補完するためのモータトルクの制御を含んでいる。すなわち、図３に示す例では、エンジントルクＴｅが変化している時点ｔ１から時点ｔ２にかけての過渡運転中において、エンジントルクＴｅとモータトルクＴｍとの合算値が車両要求駆動トルクを満たすように、モータトルクＴｍが制御されている。これにより、過渡運転中のモータトルクＴｍは、破線で示す例と比較して大きな値になっている。

上記の「所定の目的」の一例としては、排気エミッション性能の低下抑制とエンジントルクＴｅの応答性の向上との両立を図ることが相当する。具体的には、トルクレートが高いときには、吸入空気量の時間変化率も高くなり、その結果、空燃比の変動が生じ易くなったり、排気ガス流量が増加したりする。また、排気浄化触媒３４の浄化性能は、触媒温度が低いと低くなる。このため、触媒温度が低い状況下で高いトルクレートでエンジントルクＴｅが増加すると、空燃比の変動及び排気ガス流量の増加に起因して排気エミッション性能が低下してしまう。一方、エンジントルクＴｅの応答性を高める観点からは、トルクレートは排気エミッション性能の低下を抑制できる限りにおいて極力高くすることが望ましい。

そこで、本実施形態のトルクレート制御では、トルクレートは触媒温度に応じた値に設定される。具体的には、トルクレートは、例えば、触媒温度が高いほど大きくなるように設定される。このような設定によれば、排気浄化触媒３４の浄化性能が上がるにつれてトルクレートを高めることが可能となる。これにより、排気エミッション性能の低下抑制とエンジントルクＴｅの応答性の向上とを好適に両立させられる。また、本実施形態のトルクレート制御によれば、上述のように、車両要求駆動トルクに対して不足するトルクをモータトルクＴｍの増大によって補完することができる。これにより、排気浄化触媒３４の浄化性能が低い状態であっても、排気エミッション性能の低下を抑制しつつ車両が出力するトルクを車両要求駆動トルクに近づけることが可能となる。

なお、トルクレートは、触媒温度に代え、例えば、バッテリ５２の温度に応じて異なるように設定されてもよい。具体的には、ここで、モータトルクＴｍは、その特性上、エンジントルクＴｅよりもトルク応答性が良いことが知られている。このため、車両の加速性能の観点からは、エンジントルクＴｅを制限してモータトルクＴｍの利用度合いを高めることが好ましい。しかしながら、その一方で、バッテリ５２は、例えば０℃以下となるような低温環境下において出力性能が低下することも知られている。このため、このような低温環境下においてモータトルクＴｍの利用度合いを高めると、車両要求駆動トルクを高応答に発揮できないおそれがある。そこで、トルクレートは、例えば、バッテリ５２の温度が低いほど高くなるように設定されてもよい。このような設定によれば、バッテリ５２の出力性能が低下している状況では、エンジントルクＴｅの応答性を高めることができる。このため、上記状況においても、車両のトルク応答性の低下を抑制することが可能となる。また、低温環境下においても車両の加速応答性の低下を抑制できるようにすることは、トルクレート制御の「所定の目的」の他の例に相当する。

１−２−３．エンジン始動時にトルクレート制御を実施する際の課題
ハイブリッド車両では、図３に例示されるように、モータトルクＴｍのみを車両駆動トルクとして利用する車両走行中に、車両加速要求を受けてエンジン始動がなされることがある。本実施形態は、このようなエンジン始動時にトルクレート制御を行うこととしている。その結果、エンジン始動時の触媒温度に応じて、エンジン始動時のトルクレートが異なるものとなる。したがって、トルクレート制御は、燃料増量制御が実行されるエンジン始動時に、トルクレートを可変とするために実行されることになる。エンジン始動時におけるトルクレート制御の実施には、次のような課題がある。

図４は、エンジン始動時にトルクレート制御を実施する際の課題を説明するためのタイムチャートである。なお、図４において１段目のチャートは車速の時間変化を、２段目のチャートは排気ガス中のＴＨＣ（Total Hydro Carbon）濃度（より詳細には、排気浄化触媒３４の下流位置におけるＴＨＣ濃度）の時間変化を、それぞれ示している。また、３段目のチャートは空燃比（より詳細には、排気浄化触媒３４の上流の排気通路３２に配置される空燃比センサ（図示省略）を用いて取得された値）の時間変化を、４段目のチャートはエンジントルクＴｅの時間変化を、それぞれ示している。

図４中の時点ｔ３は、モータトルクＴｍのみを車両駆動トルクとして利用する車両走行中に、車両の急加速要求を受けて内燃機関２０が始動した時点に相当する。図４中に破線で示すエンジントルクＴｅ及び空燃比の波形は、トルクレート制御によるトルクレート制限を伴わない例に対応している。この例では、内燃機関２０は、始動後に直ちにアクセル開度に応じたエンジントルクＴｅを発生させるように制御されている。

一方、図４中に実線で示すエンジントルクＴｅ及び空燃比の波形は、トルクレート制限を伴う例に対応している。この例では、内燃機関２０は、触媒温度に応じた値に制限されたトルクレートでエンジントルクＴｅを発生させるように制御されている。トルクレートが低いということは、スロットル開度の時間増加率が低くなること（吸入空気量の時間増加率が低くなること）を意味する。このため、エンジントルクＴｅの増加期間中には、トルクレートが低いほど、スロットル弁３０の下流の吸気負圧が高くなり、かつ、吸気負圧が高くなる期間が長くなる。吸気負圧が高くなると、吸気ポート２６ａに付着している燃料の霧化が促進される。霧化した燃料は吸気とともに気筒内に流入する。したがって、トルクレートが低いほど、空燃比がより大きくリッチ化する。

図４には、上記要因によってエンジン始動直後の空燃比がトルクレート制御の有無によって異なる点が表されている（丸で囲んだ部位参照）。具体的には、トルクレート制限を伴う例（実線）では、エンジン始動直後の空燃比が、トルクレート制限を伴わない例（破線）と比べて、大きくリッチ化し、かつ、リッチ化が生じる期間が長くなる。その結果、エンジン始動直後の空燃比のリッチ化に伴うＴＨＣ濃度の増加の仕方が、トルクレート制御の有無に応じたリッチ化の大きさ及び期間の相違に起因して異なるものとなる。具体的には、図４中に矢印を付して示すように、トルクレート制限を伴う例（実線）では、トルクレート制限を伴わない例（破線）と比べて、ＴＨＣ濃度（ＴＨＣ排出量）が多くなる。

１−２−４．エンジン始動時の燃料増量制御の特徴
上述の課題に鑑み、本実施形態では、エンジン始動時の燃料増量制御が次のように実行される。すなわち、燃料増量制御部６４は、トルクレートに相関するトルクレート相関値が低いほど、燃料増量制御の対象となる上記複数サイクル（例えば、１０サイクル）中の総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬを減少させるように構成されている。なお、本実施形態では、トルクレート相関値の一例として、トルクレート自体が利用される。

図５は、本発明の実施の形態１に係るエンジン始動時の燃料増量制御の一例を説明するためのグラフである。図５に示す例では、燃料増量制御の対象となるサイクル（ｃｙｃ１〜ｃｙｃ１０）のうちのサイクルｃｙｃ１、ｃｙｃ２の燃料噴射量Ｑ（ｉ）は、トルクレートの大きさによらずに一定である。そして、この例では、図５に示すように、サイクルｃｙｃ３〜ｃｙｃ１０の燃料噴射量Ｑ（ｉ）のそれぞれは、トルクレートが低いほど少なくなるように設定されている。このような設定例によれば、トルクレートが低いほど、燃料増量制御の対象サイクル中の総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬを減少させることができる。

サイクルｃｙｃ１〜ｃｙｃ１０の燃料噴射量Ｑ（ｉ）の算出は、例えば、次の手法によって行うことができる。すなわち、サイクルｃｙｃ１〜ｃｙｃ１０の燃料噴射量Ｑ（ｉ）は、以下の（１）式に示すように、ベース噴射量Ｑｂと、１と増量係数Ｋ（ｉ）との和（１＋Ｋ（ｉ））との積によって表される。増量係数Ｋ（ｉ）は、０よりも大きい値である。添え字ｉは、燃料増量制御の対象となるサイクルを示す番号と対応している。
Ｑ（ｉ）＝Ｑｂ×（１＋Ｋ（ｉ）） ・・・（１）

サイクルｃｙｃ１、ｃｙｃ２の増量係数Ｋ（１）、Ｋ（２）は、事前に適合された値であり、一例として同じ大きさである。図６は、第３サイクルｃｙｃ３の増量係数Ｋ（３）とトルクレートとの関係を表した図である。図６に示すように、第３サイクルｃｙｃ３の増量係数Ｋ（３）は、トルクレートが低いほど小さくなるように設定されている。なお、増量係数Ｋ（３）とトルクレートとの関係は、トルクレートが低いほど増量係数Ｋ（３）を小さくするものである限り、図６に示すような曲線に限られず、例えば、他の任意の曲率を有する曲線又は直線によって表されてもよい。

サイクルｃｙｃ４〜ｃｙｃ１０の増量係数Ｋ（４）〜Ｋ（１０）は、以下の（２）式に示すように、増量係数の前回値Ｋ（ｉ−１）と減衰係数Ｂとの積によって表される。減衰係数Ｂは、０より大きく１より小さい値であって、図５に示す一例では固定値である。
Ｋ（ｉ）＝Ｋ（ｉ−１）×Ｂ ・・・（２）

付け加えると、図６に示す設定例では、増量係数Ｋ（３）の最小値はゼロである。したがって、上記（２）式の関係によれば、サイクルｃｙｃ４〜ｃｙｃ１０の増量係数Ｋ（４）〜Ｋ（１０）は何れもゼロとなる。このため、トルクレートが小さいために増量係数Ｋ（３）となる場合には、サイクルｃｙｃ３〜ｃｙｃ１０では燃料増量が行われなくなり、燃料噴射量Ｑ（３）〜Ｑ（１０）はベース噴射量Ｑｂと等しくなる。

１−２−５．エンジン始動時の燃料増量制御に関する制御装置の処理
図７は、本発明の実施の形態１に係るエンジン始動時の燃料増量制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。モータトルクＴｍのみを車両駆動トルクとして利用する車両走行中に、制御装置６０は、エンジン始動要求を伴うエンジントルク要求があるか否かを判定している。この判定は、例えば、アクセルポジションセンサ６２により検出されるアクセル開度に応じて算出した車両要求駆動トルクに基づいて行うことができる。本ルーチンは、エンジン始動要求を伴うエンジントルク要求があると判定したときに起動される。本ルーチンの処理は、燃料増量制御の対象サイクル（ｃｙｃ１〜ｃｙｃ１０）の燃料噴射量Ｑ（ｉ）を決定するために繰り返し実行される。

図７に示すルーチンでは、まず、制御装置６０は、トルクレートを算出する（ステップＳ１００）。トルクレートは、図３を参照して既述したように、一例として触媒温度に応じた値として算出される。なお、制御装置６０は、図示省略するルーチンの処理によって上述したトルクレート制御を実行し、最新のトルクレートに従うようにエンジントルクＴｅ及びモータトルクＴｍを制御している。

次に、制御装置６０は、吸入空気量（筒内充填空気量）を算出する（ステップＳ１０２）。この吸入空気量は、例えば、エアフローセンサ２８により検出される吸入空気流量と、クランク角センサ３８を用いて算出されるエンジン回転速度ＮＥとを含む所定のパラメータを公知の吸気系の物理モデルに入力することにより算出可能である。

次に、制御装置６０は、ベース噴射量Ｑｂを算出する（ステップＳ１０４）。ベース噴射量Ｑｂは、ステップＳ１０２において算出された吸入空気量を理論空燃比で除することにより算出できる。

次に、制御装置６０は、現在のサイクルｃｙｃ（ｉ）に対応する増量係数Ｋ（ｉ）を算出する（ステップＳ１０６）。既述したように、サイクルｃｙｃ１、２の増量係数Ｋ（１）、Ｋ（２）は、事前に適合された値である。制御装置６０は、図６に示すように第３サイクルｃｙｃ３の増量係数Ｋ（３）とトルクレートとの関係を定めたマップ（図示省略）を記憶している。増量係数Ｋ（３）は、そのようなマップを参照して、トルクレートに応じた値として算出される。サイクルｃｙｃ４〜１０の増量係数Ｋ（４）〜Ｋ（１０）は、所定の減衰係数Ｂを用いて、上記（２）式の関係に従って算出される。

次に、制御装置６０は、現在のサイクルｃｙｃ（ｉ）に対応する燃料噴射量Ｑ（ｉ）を算出する（ステップＳ１０８）。燃料噴射量Ｑ（ｉ）は、ベース噴射量Ｑｂと増量係数Ｋ（ｉ）とを用いて、上記（１）式の関係に従って算出される。

１−３．効果
以上説明したように、本実施形態におけるエンジン始動時の燃料増量制御によれば、トルクレートが低いほど、燃料増量制御の対象サイクル中の総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬが減らされる。これにより、エンジン始動時に低トルクレートの下で燃料増量が実行されることに起因する空燃比のリッチ化が抑制される。このため、低トルクレートの下でエンジン始動が実行される場合に、排気エミッション性能の低下（より詳細には、ＴＨＣ排出量の増加）を抑制することができる。より詳細には、図５、６に示す例によれば、サイクルｃｙｃ３〜ｃｙｃ１０の燃料噴射量Ｑ（ｉ）がトルクレートの低下に応じて減量されるので、空燃比のリッチ化の程度（リッチ深さ）を抑制できる。

付け加えると、本実施形態は、エンジン始動時にトルクレート制御によってトルクレートを積極的に制限する例に対応している。このため、上述の燃料増量制御によれば、空燃比の上記リッチ化に起因するＴＨＣ排出量の増加を抑制しつつエンジン始動時にトルクレート制御を実行できるようになるともいえる。付け加えると、触媒温度に応じたトルクレートを利用するトルクレート制御の例では、空燃比のリッチ化に起因するＴＨＣ排出量の増加を抑制しつつ、このトルクレート制御における本来的な目的である空燃比の変動及び排気ガス流量の増加の抑制による排気エミッション性能の低下抑制を実現できるようになる。

１−４．総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正手法の変形例
図８は、本発明の実施の形態１に係る総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正手法の第１変形例を説明するためのグラフである。上述した実施の形態１においては、総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正のために、図５に示すように、トルクレートが低いほど、サイクルｃｙｃ３〜ｃｙｃ１０の燃料噴射量Ｑ（ｉ）のそれぞれがより大きく減らされる。これに対し、この第１変形例では、図８に示すように、第３サイクルｃｙｃ３以降の対象サイクルｃｙｃ（ｉ）の燃料噴射量Ｑ（ｉ）のそれぞれが、トルクレートが低いほどより大きく減らされるだけでなく、トルクレートが低いほど燃料増量制御の対象サイクル数がより多く減らされる。このような第１変形例に従う総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正によれば、空燃比のリッチ化の程度（リッチ深さ）の抑制に加え、空燃比のリッチ化の期間を短く抑制できる。制御装置６０は、例えば、図８に示すような関係、すなわち、トルクレート及びサイクル数と燃料噴射量Ｑ（ｉ）との関係を定めたマップを利用することで、第１変形例に係る総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正を行うことができる。

図９は、本発明の実施の形態１に係る総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正手法の第２変形例を説明するためのグラフである。この第２変形例では、図９に示すように、第３サイクルｃｙｃ３以降の対象サイクルｃｙｃ（ｉ）の燃料噴射量Ｑ（ｉ）はトルクレートに応じて変更されないが、トルクレートが低いほど燃料増量制御の対象サイクル数がより多く減らされる。このような第２変形例に従う総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正によれば、空燃比のリッチ化の期間を短く抑制できる。第１変形例と同様に、制御装置６０は、例えば、図９に示すような関係を定めたマップを利用することで、第２変形例に係る総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正を行うことができる。

また、上述した図５及び図８に示す例では、サイクルｃｙｃ３〜ｃｙｃ１０の燃料噴射量Ｑ（ｉ）のそれぞれが、トルクレートが低いほど少なくなるように設定されている。しかしながら、トルクレート（トルクレート相関値）が低いほど１サイクル当たりの燃料噴射量を減少させるサイクルは、上記の例以外であって、サイクルｃｙｃ１〜ｃｙｃ１０中の任意の１以上のサイクルであってもよい。

２．実施の形態２
次に、図１０〜図１２を参照して、本発明の実施の形態２及びその変形例について説明する。以下の説明では、実施の形態２に係る車両システムのハードウェア構成の一例として、図１に示す構成が用いられているものとする。

２−１．エンジン始動時の燃料増量制御の特徴
上述した実施の形態１に係る燃料増量制御では、トルクレートに基づく総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正は、ベース噴射量Ｑｂを下回らない範囲内で実行される。これに対し、本実施形態に係る燃料増量制御では、トルクレートが極めて低い場合には、ベース噴射量Ｑｂよりも少なくなるように燃料噴射量Ｑ（ｉ）が補正される。

図１０は、本発明の実施の形態２において用いられる第３サイクルｃｙｃ３の増量係数Ｋ（３）とトルクレートとの関係を表した図である。図１０に示すように、本実施形態では、トルクレートが極めて低い場合には、増量係数Ｋ（３）は負の値をとることがある。すなわち、本実施形態では、増量係数Ｋ（３）は、負の領域を含めて、トルクレートが低いほど小さくなるように設定されている。

図１１は、本発明の実施の形態２に係るエンジン始動時の燃料増量制御の一例を説明するためのグラフである。図１１に示す例における各サイクルｃｙｃ（ｉ）の燃料噴射量Ｑ（ｉ）の算出方法は、図６に示す増量係数Ｋ（３）の設定例に代えて図１０に示す増量係数Ｋ（３）の設定例を用いる点を除き、図５に示す例のそれと同じである。

図１１に示す例では、増量係数Ｋ（３）が負となる場合には、第３サイクルｃｙｃ３の燃料噴射量Ｑ（３）はベース噴射量Ｑｂよりも少ない値となり、燃料噴射量Ｑ（３）は、トルクレートが低いほどより少なくなる。また、この例では、第４サイクルｃｙｃ４以降のサイクルｃｙｃ（ｉ）では、燃料噴射量Ｑ（ｉ）は、サイクルの経過とともに徐々にベース噴射量Ｑｂに近づいていく。このような総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正手法によれば、増量係数Ｋ（３）が負となるトルクレート範囲を含めて、トルクレートが低いほど、総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬをより大きく減らすことができる。付け加えると、このような減量補正手法の利用により、燃料増量制御部６４によるサイクルｃｙｃ３〜ｃｙｃ１０についての１サイクル当たりの燃料噴射量の減少は、空燃比（筒内空燃比）を理論空燃比よりもリーンとするリーン補正を含んでいる。

上述した本実施形態に係る燃料増量制御は、図１０に示すような第３サイクルｃｙｃ３の増量係数Ｋ（３）とトルクレートとの関係を定めたマップ（図示省略）を制御装置６０に記憶させておくことにより、上述の図７に示すルーチンと同様のルーチンによって実現することができる。

２−２．効果
以上説明したように、本実施形態の燃料増量制御によれば、トルクレートが極めて低い場合には、ベース噴射量Ｑｂよりも少ない量とするための補正（すなわち、理論空燃比よりもリーンな空燃比を得るためのリーン補正）が実行される。これにより、トルクレートが極めて低いために大きなリッチ化が生じ得る状況下においても、空燃比のリッチ化を適切に抑制できるようになる。

２−３．総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正手法の変形例
図１２は、本発明の実施の形態２に係る総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正手法の変形例を説明するためのグラフである。この変形例では、上述の図１１に示す例と同様に、増量係数Ｋ（３）が負となるトルクレート範囲を含めて、第３サイクルｃｙｃ３以降のサイクルｃｙｃ（ｉ）の燃料噴射量Ｑ（ｉ）のそれぞれが、トルクレートが低いほどより大きく減らされる。

さらに、この変形例では、ベース噴射量Ｑｂよりも多い量とするための補正（理論空燃比よりもリッチな空燃比を得るためのリッチ補正）を行うトルクレート範囲では（換言すると、総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減少のために１サイクル当たりの燃料噴射量を、空燃比（筒内空燃比）を理論空燃比よりもリッチとする量の範囲内で制御している場合には）、トルクレートが低いほどリッチ補正（燃料増量）を行うサイクル数がより多く減らされる（図８に示す第１変形例と同様）。

一方、リーン補正を行うトルクレート範囲では（換言すると、総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減少のために１サイクル当たりの燃料噴射量を、空燃比（筒内空燃比）を理論空燃比よりもリーンとする量の範囲内で制御している場合には）、図１２に示すように、トルクレートが低いほどリーン補正（燃料減量）を行うサイクル数がより多く増やされる。

制御装置６０は、例えば、図１２に示すような関係、すなわち、トルクレート及びサイクル数と燃料噴射量Ｑ（ｉ）との関係を定めたマップを利用することで、この変形例に係る総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正を行うことができる。

また、ここでは図示を省略するが、リーン補正を行うトルクレート範囲では、リーン補正（燃料減量）を行うサイクルｃｙｃ（ｉ）の燃料噴射量Ｑ（ｉ）はトルクレートに応じて変更せずに、リーン補正を行うサイクル数のみが、トルクレートが低いほどより多く増やされてもよい。

３．他の実施の形態
３−１．他のハイブリッド方式の例
上述した実施の形態１及び２においては、内燃機関２０と第１モータジェネレータ４０及び第２モータジェネレータ４２からのトルクを自由に合成或いは分割することが可能なスプリット方式のハイブリッド車両を例に挙げた。しかしながら、本発明に係る車両システムに採用可能なハイブリッド方式は、スプリット方式に限られない。すなわち、他のハイブリッド方式は、例えば、内燃機関及びモータジェネレータの双方を車輪の駆動に用いるいわゆるパラレル方式であってもよい。また、他のハイブリッド方式は、例えば、内燃機関を発電のみに使用し、モータジェネレータを車輪の駆動と回生に用いるいわゆるシリーズ方式であってもよい。

３−２．トルクレート制御を伴わない例
本発明に係る車両システムの対象は、ハイブリッド車両に限られない。すなわち、本車両システムの対象は、車輪を駆動するための動力装置として内燃機関のみを搭載した車両であってもよい。そして、この車両を対象とする例では、トルクレートに基づく総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬの減量補正は、トルクレート制御を伴わずに実行されてもよい。すなわち、この例で用いられる「トルクレート相関値」は、実施の形態１及び２において説明したようなトルクレート制御により設定されるトルクレート自体に限られない。具体的には、この例のトルクレート相関値は、例えば、エンジン始動時におけるアクセル開度の時間増加率、スロットル開度の時間増加率、吸入空気量の時間増加率、又はスロットル弁の下流の吸気圧の時間増加率であってもよい。

例えば、動力装置として内燃機関のみを搭載した車両がＳ＆Ｓ（Stop & Start）制御を実行可能に構成されている場合には、Ｓ＆Ｓ制御によるエンジン停止中にアクセルペダルが踏み込まれると、エンジン始動要求を伴うエンジントルク要求が出されることがある。そして、この際のアクセルペダルの踏まれ方に応じて、エンジン始動時に要求されるエンジントルクＴｅは異なるものとなる。このため、車両システムの燃料増量制御部は、エンジン始動後の燃料増量制御の実行中に、例えば、上記のアクセル開度などの時間増加率をトルクレート相関値として算出し、算出したトルクレート相関値が低いほど、複数サイクル中の総燃料噴射量Ｑ_ＴＴＬを減少させてもよい。

以上説明した各実施の形態に記載の例及び他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。

１０ 車両システム
１２ 車輪
２０ 内燃機関
２２ 燃料噴射弁
２４ 点火装置
２６ａ 吸気ポート
２８ エアフローセンサ
３０ スロットル弁
３８ クランク角センサ
４０ 第１モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ１）
４２ 第２モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ２）
４４ 動力分割機構
６０ 制御装置
６２ アクセルポジションセンサ
６４ 燃料増量制御部
６６ トルクレート制御部

Claims (6)

1. 吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁と、エンジントルクの制御のために吸入空気量を制御するスロットル弁とを含み、車両に搭載された内燃機関と、
   前記車両を制御する制御装置と、
   を備える車両システムであって、
   前記制御装置は、エンジン始動時の燃料噴射開始サイクルから始まる複数サイクルを対象として、空燃比を理論空燃比よりもリッチとする燃料増量制御を実行する燃料増量制御部を含み、
   前記燃料増量制御部は、エンジントルクの時間増加率であるトルクレートに相関するトルクレート相関値が低いほど、前記複数サイクル中の総燃料噴射量を減少させる
   ことを特徴とする車両システム。
2. 前記車両システムは、前記車両を駆動する電動機を含むハイブリッド車両システムであって、
   前記制御装置は、エンジン始動時に前記トルクレートを可変とするトルクレート制御を行うトルクレート制御部を含み、
   前記トルクレート相関値は、前記トルクレート制御部によって設定される前記トルクレートである
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両システム。
3. 前記燃料増量制御部は、前記トルクレート相関値が低いほど、前記複数サイクルの少なくとも１つにおける１サイクル当たりの燃料噴射量を減少させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両システム。
4. 前記燃料増量制御部による前記複数サイクルの少なくとも１つにおける１サイクル当たりの燃料噴射量の減少は、前記空燃比を理論空燃比よりもリーンとするリーン補正を含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両システム。
5. 前記燃料増量制御部は、前記総燃料噴射量の減少のために１サイクル当たりの燃料噴射量を、前記空燃比を理論空燃比よりもリッチとする量の範囲内で制御している場合には、前記トルクレート相関値が低いほど、前記複数サイクルの数をより少なくする
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の車両システム。
6. 前記燃料増量制御部は、前記総燃料噴射量の減少のために１サイクル当たりの燃料噴射量を、前記空燃比を理論空燃比よりもリーンとする量の範囲内で制御している場合には、前記トルクレート相関値が低いほど、前記複数サイクルの数をより多くする
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の車両システム。

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