JP4396756B2 - 動力出力装置およびこれを備える車両ならびに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

動力出力装置およびこれを備える車両ならびに動力出力装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを備える車両ならびに動力出力装置の制御方法に関する。
従来から、触媒コンバータの上流側に設けられたＨＣ吸着装置を備えた内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照）。この内燃機関のＨＣ吸着装置は、主通路と、当該主通路を開閉する切換弁と、主通路をバイパスするバイパス通路とを含み、バイパス通路には、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）を吸着するＨＣ吸着剤が配置されている。また、切換弁はダイヤフラム機構のダイヤフラムに連結されており、ダイヤフラム機構の変圧室は、負圧供給配管およびバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）を介してインテークマニホルドと接続されている。ＶＳＶがオンされると、ダイヤフラム機構の変圧室に内燃機関の運転に伴って生成される負圧が供給されてダイヤフラムが撓み、これに連動して切換弁が主通路を閉鎖するように作動するので、内燃機関の排ガスは、バイパス通路のＨＣ吸着剤を通過して触媒コンバータへと流入することになる。また、ＶＳＶがオフされると、ダイヤフラム機構の変圧室に負圧供給配管を介して大気圧が導入されるのでダイヤフラムに撓みは生じず、切換弁が全開状態となることから、内燃機関の排ガスは、ＨＣ吸着剤を通過することなく主通路を経由して触媒コンバータへと流入することになる。
特開２００１−４１０２６号公報
上記従来の内燃機関では、触媒コンバータが充分に暖機されていないときに、内燃機関の運転に伴って生成される負圧を利用して排ガスの流路を主通路からバイパス流路へと切り換えて排ガス中の未燃炭化水素をバイパス流路にて吸着しておき、触媒コンバータが充分に暖機された後に再度排ガスの流路を主通路からバイパス流路へと切り換えて吸着された未燃炭化水素を触媒コンバータにて浄化することができる。しかしながら、内燃機関が停止されている場合にはそもそも負圧を生成することはできず、内燃機関が運転されていたとしても運転状態（負荷）によっては充分な負圧を形成し得ないこともある。このため、上記従来の内燃機関では、本来排ガスの流路を主通路からバイパス流路へと切り換えるべきときに負圧の不足により排ガスの流路の切り換えを実行し得なくなり、排ガス中の炭化水素といった未燃焼成分が浄化されることなく排出されてしまうおそれがある。
そこで、本発明の動力出力装置およびこれを備える車両ならびに動力出力装置の制御方法は、内燃機関の排ガス中の未燃焼成分が外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することを主目的とする。
本発明の動力出力装置およびこれを備える車両ならびに動力出力装置の制御方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。
本発明の動力出力装置は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関を強制的に回転させるモータリングを実行可能な電動モータリング手段と、
前記電動モータリング手段に電力を供給可能な蓄電手段と、
前記内燃機関からの排ガスを排ガス浄化触媒に直接導く第１の排ガス流路と、
前記排ガス中の未燃焼成分を吸着可能な未燃焼成分吸着手段を有し、該未燃焼成分吸着手段を通過した排ガスを前記排ガス浄化触媒へと導く第２の排ガス流路と、
負圧を用いて前記内燃機関からの排ガスの流路を前記第１の排ガス流路と前記第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換手段と、
前記内燃機関の吸気系に接続され、該内燃機関の回転により生成される負圧を蓄えることができる蓄圧手段と、
前記蓄圧手段から前記流路切換手段への負圧の導入を許容・解除する負圧導入解除手段と、
前記蓄電手段の状態と前記蓄圧手段の蓄圧状態とに基づいて前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
この動力出力装置では、蓄電手段からの電力を用いて電動モータリング手段を駆動して内燃機関をモータリングすることにより、内燃機関を強制的に回転させて負圧を生成し、生成した負圧を蓄圧手段を介して流路切換手段に導入することができる。また、この動力出力装置では、内燃機関の回転により生成される負圧を吸気系に接続された蓄圧手段に蓄えておき、蓄圧手段に蓄えられた負圧を流路切換手段に導入することもできる。従って、この動力出力装置では、内燃機関からの排ガスの流路を第１の排ガス流路と未燃焼成分吸着手段を含む第２の排ガス流路との間で切り換えるのに用いられる負圧として、電動モータリング手段による内燃機関のモータリングにより発生させた負圧と蓄圧手段に蓄えられた負圧とを蓄電手段の状態や蓄圧手段の蓄圧状態に応じて使い分けることができる。これにより、負圧を良好に確保して、流路切換手段に負圧を導入し得なくなってしまうのを抑制することができるので、排ガスの流路を第１の排ガス流路と第２の排ガス流路との間でより適正に切り換えて、排ガス中の未燃焼成分が外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
この場合、前記制御手段は、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴って前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御し、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にはなく、かつ前記蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしているときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴うことなく前記蓄圧手段に蓄えられた負圧のみを用いて前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御するものであってもよい。すなわち、内燃機関の始動前に蓄電手段が電動モータリング手段による内燃機関のモータリングを可能とする状態にあれば、当該モータリングにより負圧を良好に生成して排ガスの流路を第１の排ガス流路から第２の排ガス流路へと速やかに切り換えることが可能となる。また、蓄電手段が電動モータリング手段による内燃機関のモータリングを可能とする状態にはなくても、蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしており充分な負圧が確保されていれば、蓄圧手段に蓄えられた負圧を用いて排ガスの流路を第１の排ガス流路から第２の排ガス流路へと切り換えることができる。従って、この動力出力装置では、内燃機関の始動時に生じがちな未燃焼成分をより確実に未燃焼成分吸着手段にて吸着して未燃焼成分が外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
また、前記制御手段は、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記蓄圧手段に蓄えられた圧力と大気圧とに基づいて前記電動モータリング手段によるモータリングの実行時間を設定し、該実行時間だけ前記モータリングが実行されるように前記電動モータリング手段を制御するものであってもよい。これにより、モータリングの実行時間をより適正に設定することが可能となる。
更に、前記制御手段は、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記蓄圧手段に蓄えられた圧力と大気圧と前記蓄電手段の状態とに基づいて前記モータリングの実行時間を設定するものであってもよい。このように、モータリングの実行時間の設定に際して蓄電手段の状態をも考慮すれば、蓄電状態次第では、本来要求される実行時間よりも長めにモータリングを実行し、蓄圧手段の圧力をより低下させておく（蓄圧手段により多くの負圧を蓄えておく）ことが可能となる。
また、前記電動モータリング手段は、前記内燃機関を強制的に回転させるモータリングを実行可能であると共に前記駆動軸に動力を出力可能な電動機であってもよく、前記内燃機関の運転中に前記蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしていない場合には、前記内燃機関の間欠運転が禁止されてもよい。このように、電動モータリング手段が駆動軸に動力を出力可能な電動機であれば、適宜内燃機関の運転を停止して電動機のみから駆動軸に動力を出力することができる。そして、内燃機関の運転中に蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしていない場合に内燃機関の間欠運転を禁止すれば、電動機のみから駆動軸に動力を出力して本来内燃機関を停止させるべきときに、内燃機関を例えばアイドル運転することにより負圧を生成し、生成された負圧を蓄圧手段に蓄えておくことが可能となる。
更に、本発明の動力出力装置において、前記動力出力装置に対する停止指令がなされたときに前記蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしていない場合には、前記蓄圧手段の蓄圧状態が少なくとも前記所定条件を満たすように前記内燃機関のアイドル運転が実行されるか、または前記電動モータリング手段による前記モータリングが実行されてもよい。これにより、蓄圧手段に充分な負圧を確保して、次の内燃機関の始動に際して電動モータリング手段による内燃機関のモータリングを実行し得なかったとしても、蓄圧手段に蓄えられた負圧を用いて排ガスの流路を第１の排ガス流路から第２の排ガス流路へとより確実に切り換えることが可能となる。
また、本発明の動力出力装置は、前記駆動軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記駆動軸側に出力可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段を更に備えてもよい。この場合、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記駆動軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含むものであってもよい。
本発明の車両は、上記何れかの動力出力装置と、前記駆動軸に接続された駆動輪とを備えるものである。この車両は、上述の何れかの態様の動力出力装置を備えるものであるから、本発明の動力出力装置が奏する効果と同様の効果を奏する。
本発明の動力出力装置の制御方法は、駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関を強制的に回転させるモータリングを実行可能な電動モータリング手段と、該電動モータリング手段に電力を供給可能な蓄電手段と、前記内燃機関からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒を有する第１の排ガス流路と、前記第１の排ガス流路をバイパスするように配置されると共に排ガス中の未燃焼成分を吸着可能な未燃焼成分吸着手段を有する第２の排ガス流路と、負圧を用いて前記内燃機関からの排ガスの流路を前記第１の排ガス流路と前記第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換手段と、前記内燃機関の吸気系に接続され、該内燃機関の回転により生成される負圧を蓄えることができる蓄圧手段と、前記蓄圧手段から前記流路切換手段への負圧の導入を許容・解除する負圧導入解除手段とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴って前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御し、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にはなく、かつ前記蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしているときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴うことなく前記蓄圧手段に蓄えられた負圧のみを用いて前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御することを特徴とする。
この方法によれば、負圧を良好に確保して、流路切換手段に負圧を導入し得なくなってしまうのを抑制することができるので、排ガスの流路を第１の排ガス流路と第２の排ガス流路との間でより適正に切り換えて、排ガス中の未燃焼成分が外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
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、本発明の一実施例に係る動力出力装置を備えたハイブリッド自動車２０の概略構成図であり、図２は、ハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン２２の概略構成図である。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の出力軸であるクランクシャフト２６に図示しないダンパ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に接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）４０とを備える。
エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されている。このエンジン２２では、図２からわかるように、エアクリーナ１２２により清浄された空気がスロットルバルブ１２４を介して吸気ポートに取り入れられ、吸入空気には燃料噴射弁１２６からガソリン等の燃料が噴射される。こうして得られる空気と燃料との混合気は、吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入されると共に点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させられる。そして、混合気の爆発燃焼に伴うピストン１３２の往復運動は、クランクシャフト２６の回転運動へと変換される。燃焼室からの排ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害成分を浄化する排ガス浄化装置５０を介して外部へと排出される。
このようなエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下「エンジンＥＣＵ」という）２４により制御される。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とした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や、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃ、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。そして、エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態等を検出する各種センサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力される。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、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、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、吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温度、空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ、酸素センサ１３５ｂからの酸素信号等が入力ポートを介して入力される。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を作動させるための種々の制御信号が出力される。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、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への制御信号等が出力ポートを介して出力される。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ４０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ４０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ハイブリッドＥＣＵ４０に送信する。
図３は、エンジン２２の排ガスを浄化する排ガス浄化装置５０の概略構成図である。同図に示すように、排ガス浄化装置５０は、筒状のケース５２と、ケース５２の内部に同軸に配置された筒状の仕切部材５４と、ケース５２の内壁面と仕切部材５４の外壁面とにより画成される環状の空間に配置されたＨＣ吸着部材５６と、ケース５２の下流側（図中右側）に設けられた三元触媒（排ガス浄化触媒）５８とを含む。仕切部材５４は、ケース５２よりも小径に形成されており、その内部には、エンジン２２の排ガスを三元触媒５８に直接導く第１の排ガス流路が画成される。また、ＨＣ吸着部材５６は、例えばゼオライトといった低温下で排ガス中の未燃焼成分である炭化水素（ＨＣガス）を吸着すると共に高温下で吸着したＨＣガスを脱離させるＨＣ吸着剤を保持している。そして、ケース５２と仕切部材５４とは、両者の間に配置されたＨＣ吸着部材５６を通過した排ガスを三元触媒５８へと導く第２の排ガス流路を画成する。なお、実施例において、三元触媒５８は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の酸化触媒とロジウム（Ｒｈ）等の還元触媒とセリア（ＣｅＯ2）等の助触媒等により構成されており、高温で活性化して酸化触媒の作用により排気に含まれるＣＯやＨＣを水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）に浄化し、還元触媒の作用により排気に含まれるＮＯｘを窒素(Ｎ2）や酸素（Ｏ2）等に浄化する。
上述のように構成される排ガス浄化装置５０には、仕切部材５４の開口部５４ａに取り付けられると共にアクチュエータ６０により駆動されて当該開口部５４ａを開閉する流路切換弁５９が設けられている。アクチュエータ６０により流路切換弁５９を開弁すれば、仕切部材５４の内部（第１の排ガス流路）がエンジン２２からの排ガスの主たる流路となり、エンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入された排ガスの大半がＨＣ吸着部材５６を通過することなく三元触媒５８へと直接に導かれる。また、アクチュエータ６０により流路切換弁５９を閉弁すれば、ケース５２の内壁面と仕切部材５４の外壁面とにより画成される環状の空間（第２の排ガス流路）がエンジン２２からの排ガスの主たる流路となり、エンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入された排ガスのほぼすべてがＨＣ吸着部材５６を通過した後、三元触媒５８へと導かれる。
流路切換弁５９のアクチュエータ６０は、図２および図３に示すように、アクチュエータケース６１内に収容されたダイヤフラム６２と、ダイヤフラム６２に接続された作動ロッド６３と、アクチュエータケース６１内でダイヤフラム６２を作動ロッド６３側に付勢するスプリング６４と、作動ロッド６３と流路切換弁５９とを連結するリンク機構６５とを含む。リンク機構６５は、図３に示すように、作動ロッド６３と流路切換弁５９の回転軸とを接続するリンク６５ａと、流路切換弁５９を開弁状態に位置決めするためのストッパ６５ｂとを有し、作動ロッド６３の直線運動を回転運動に変換して流路切換弁５９を開閉するように構成されている。また、アクチュエータケース６１の内部は、ダイヤフラム６２により、作動ロッド６３側の大気圧室とスプリング６４側の変圧室とに区分されている。この場合、アクチュエータケース６１内の大気圧室は、外部と連通されており、その内部の圧力は常時大気圧に保たれる。これに対して、アクチュエータケース６１内の変圧室は、バキュームスイッチングバルブ（以下「ＶＳＶ」という）６６、負圧タンク６７、逆止弁６８および負圧導入管１２５ａを介してエンジン２２の吸気管（サージタンク）１２５に接続されている。ＶＳＶ６６は、例えば電磁弁として構成されており、オフ状態にあるときには、図示しない大気開放口とアクチュエータケース６１の変圧室とを連通させ、当該変圧室内の圧力を大気圧に保つ。また、ＶＳＶ６６は、オン状態にあると、上記大気開放口とアクチュエータケース６１の変圧室との連通を解除すると共に当該変圧室を負圧タンク６７、逆止弁６８および負圧導入管１２５ａを介してエンジン２２の吸気管１２５と連通させる。
これにより、ＶＳＶ６６をオンし、負圧導入管１２５ａ等からアクチュエータケース６１の変圧室に例えばクランクシャフト２６の回転に伴って生成される負圧を導入して内圧を低下させれば、ダイヤフラム６２がスプリング６４の付勢力に抗して作動ロッド６３をアクチュエータケース６１内に引き込むように撓むことになる。実施例では、このようにＶＳＶ６６がオンされ、アクチュエータケース６１の変圧室に負圧が導入されてダイヤフラム６２が撓んだときに、流路切換弁５９が仕切部材５４の開口部５４ａを閉鎖する。また、ＶＳＶ６６をオフし、当該変圧室の内圧が大気圧に保たれるようにすれば、変圧室と大気圧室との差圧が無くなることから、スプリング６４の付勢力によりダイヤフラム６２が元の撓んでいない状態へと戻り、作動ロッド６３が変圧室に負圧を導入した場合とは逆方向に移動することになる。実施例では、このようにＶＳＶ６６がオフされ、アクチュエータケース６１の変圧室に大気圧が導入されてダイヤフラム６２の撓みが無くなったときに、流路切換弁５９が仕切部材５４の開口部５４ａを開放する。このように、実施例では、アクチュエータケース６１の変圧室内の圧力を変化させることにより、作動ロッド６３の直線運動をリンク機構６５により回転運動へと変換して流路切換弁５９を開閉させ、エンジン２２からの排ガスの主たる流路を切り換えることができる。なお、ＶＳＶ６６は、通常オフされ、エンジン２２からの排ガスの主たる流路は、基本的に仕切部材５４の内部に画成される第１の排ガス流路となる。また、負圧タンク６７は、所定の容積をもった密閉容器であり、負圧導入管１２５ａを介して負圧タンク６７内の空気を吸引して内圧を低下させることにより、当該負圧タンク６７内に負圧を蓄えることが可能となる。この負圧タンク６７には、その内部の圧力（負圧）を検出する負圧センサ６９が設けられている。そして、逆止弁６８は、負圧タンク６７から負圧導入管１２５ａへの空気の流通を許容すると共に、負圧導入管１２５ａから負圧タンク６７への空気の流通を規制する。
動力分配統合機構３０は、例えば外歯歯車のサンギヤ３０ａと、このサンギヤ３０ａと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３０ｂと、サンギヤ３０ａに噛合すると共にリングギヤ３０ｂに噛合する複数のピニオンギヤ３０ｃと、複数のピニオンギヤ３０ｃを自転かつ公転自在に保持するキャリア３０ｄとを備え、サンギヤ３０ａとリングギヤ３０ｂとキャリア３０ｄ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。この場合、動力分配統合機構３０のキャリア３０ｄにはエンジン２２のクランクシャフトが、サンギヤ３０ａにはモータＭＧ１が、リングギヤ３０ｂには回転可能な車軸としてのリングギヤ軸２７を介してモータＭＧ２がそれぞれ接続されている。動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３０ｄから入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３０ａ側とリングギヤ３０ｂ側と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３０ｄから入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３０ａ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３０ｂ側に出力する。そして、リングギヤ３０ｂに出力された動力は、リングギヤ軸２７やデファレンシャルギヤ２８を介して駆動輪としての車輪２９ａ，２９ｂに出力される。
モータＭＧ１，ＭＧ２は、電動機として機能すると共に発電機としても機能することができる周知の同期発電電動機として構成されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ３２，３４を介してバッテリ３６と電力をやり取りし、モータ用電子制御ユニット（以下「モータＥＣＵ」という）３５により駆動制御される。モータＥＣＵ３５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図示しない回転位置検出センサからの信号や、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等が入力される。また、モータＥＣＵ３５からは、インバータ３２，３４へのスイッチング制御信号が出力される。更に、モータＥＣＵ３５は、ハイブリッドＥＣＵ４０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ４０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ＥＣＵ４０に送信する。
バッテリ３６は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）３７によって管理されている。バッテリＥＣＵ３７には、バッテリ３６を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ３６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３６の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサからの充放電電流、バッテリ３６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等が入力されている。バッテリＥＣＵ３７は、必要に応じてバッテリ３６の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ４０等に出力する。更に、バッテリＥＣＵ３７は、バッテリ３６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を算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ３６の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３６の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ３６の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ３６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ることにより設定可能である。
ハイブリッドＥＣＵ４０は、ＣＰＵ４０ａを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ４０ｂや、データを一時的に記憶するＲＡＭ４０ｃ、計時指令に応じて計時処理を実行するタイマ４０ｄ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。このハイブリッドＥＣＵ４０には、シフトレバー４１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ４２からのシフトポジションや、アクセルペダル４３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４４からのアクセル開度、ブレーキペダル４５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４６からのブレーキ開度、車速センサ４７からの車速、大気圧センサ４８からの大気圧Ｐａｔｍ、負圧センサ６９からの負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋ等が入力ポートを介して入力される。また、ハイブリッドＥＣＵ４０からは、ＶＳＶ６６への駆動信号が出力ポートを介して出力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ４０は、上述のようにエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ３５等と各種制御信号やデータのやりとりを行なう。
上述のように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４３の踏み込み量に対応したアクセル開度と車速とに基づいて駆動軸に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに基づく要求動力が駆動軸としてのリングギヤ軸２７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の運転制御モードとしては、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２７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３６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３６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２７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から要求動力に見合う動力をリングギヤ軸２７に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、トルク変換運転モードや充放電運転モードのもとで所定条件が成立した場合、エンジン２２を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。実施例では、例えばエンジン２２の冷却水温が第１の所定温度（例えば、５５℃〜６５℃）以上であり、バッテリ３６の残容量（ＳＯＣ）が管理領域内にあり、かつアクセルペダル４３の踏み込み量に応じて設定される車両要求パワーが第１の所定値（例えば、２ｋＷ〜１０ｋＷ）未満になるとエンジン２２の自動停止条件が成立し、エンジン２２が自動停止されてトルク変換運転モードまたは充放電運転モードからモータ運転モードへと移行する。また、モータ運転モードのもとでエンジン２２の冷却水温が第１の所定温度よりも小さな第２の所定温度（例えば、４５〜５５℃）未満であるときや、アクセルペダル４３の踏み込みに応じて設定される車両要求パワーが第１の所定値より大きな第２の所定値（例えば、４〜１５ｋＷ）以上となったとき，バッテリ３６の残容量（ＳＯＣ）が管理領域を下回ったときにエンジン２２の自動始動条件が成立し、停止されているエンジン２２が再始動される。
そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、車両の走行を開始すべく図示しないスタートスイッチ（イグニッションスイッチ）がオンされたときに、エンジン２２の冷却水温が例えば上記第２の所定温度未満である場合、エンジン２２が始動されて暖機運転が実行される。そして、このような暖機運転（エンジン２２の冷間始動）が実行される場合には、流路切換弁５９により排ガス浄化装置５０の仕切部材５４の開口部５４ａが閉鎖されてケース５２の内壁面と仕切部材５４の外壁面とにより画成される環状の空間（第２の排ガス流路）がエンジン２２からの排ガスの主たる流路となるように、エンジン２２の始動に先立って上述のＶＳＶ６６がオンされる。これにより、エンジン２２が始動されると、燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入される排ガスはＨＣ吸着部材５６を通過した後に三元触媒５８に送られることになり、エンジン始動時（特に冷間始動時）に生じがちな未燃焼成分としてのＨＣがＨＣ吸着部材５６により吸着される。これにより、三元触媒５８が充分に活性化されていなくても、ＨＣが外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
次に、実施例のハイブリッド自動車２０において、エンジン２２の始動に先立って流路切換弁５９により排ガスの主たる流路を切り換える手順について具体的に説明する。図４は、実施例のハイブリッドＥＣＵ４０により実行されるエンジン始動前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、運転者によりハイブリッド自動車２０のスタートスイッチがオンされたときに水温センサ１４２により検出される冷却水温が上記第２の所定温度未満である場合にハイブリッドＥＣＵ４０により実行される。
本ルーチンの実行開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ４０のＣＰＵ４０ａは、バッテリＥＣＵ３７からのバッテリ３６の残容量ＳＯＣや出力制限Ｗｏｕｔ、大気圧センサ４８からの圧力Ｐａｔｍ、負圧センサ６９からの圧力Ｐｔｋといった制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。次いで、バッテリ３６の残容量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、残容量ＳＯＣが閾値ＳＯＣｒｅｆ以上であれば、更にバッテリ３６の出力制限Ｗｏｕｔが所定の閾値Ｗｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。なお、閾値ＳＯＣｒｅｆや閾値Ｗｒｅｆの値は、バッテリ３６の性能やハイブリッド自動車２０の使用環境、モータＭＧ２の特性等を考慮した実験・解析を経て定められる。出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上である場合には、バッテリ３６がモータＭＧ２によりエンジン２２のクランクシャフト２６を強制的に回転させるモータリングの実行を可能とする状態にあると判断され、この場合には、モータＭＧ２の駆動時間（モータリングの実行時間）ｔｍｏを設定する（ステップＳ１３０）。すなわち、実施例では、バッテリ３６から充分な電力を出力し得る状態にある場合、モータＭＧ２によりエンジン２２をモータリングして吸気管１２５内に負圧を形成すると共にモータリングにより生成された負圧をアクチュエータ６０の変圧室に導入することにより流路切換弁５９を閉鎖し、エンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入された排ガスのほぼすべてがＨＣ吸着部材５６を通過した後、三元触媒５８へと導かれるようにする。このため、ステップＳ１３０では、できるだけ速やかに流路切換弁５９を開状態から閉状態へと移行させると共にモータリングに伴うモータＭＧ２の電力消費が必要最小限となるようにモータＭＧ２の駆動時間ｔｍｏすなわちモータリングの実行時間を設定するのである。実施例では、大気圧Ｐａｔｍと負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋと駆動時間ｔｍｏとの関係が予め定められて駆動時間設定用マップとしてＲＯＭ４０ｂに記憶されており、駆動時間ｔｍｏとしては、ステップＳ１００にて入力された大気圧Ｐａｔｍおよび圧力Ｐｔｋに対応したものが当該マップから導出・設定される。また、実施例の駆動時間設定用マップは、例えばエンジン２２のアイドル時と同程度の一定回転数でモータリングを実行するものとして、基本的に、大気圧Ｐａｔｍから負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋを減じた値である圧力差が大きいほど駆動時間ｔｍｏを短くするものとして作成される。
こうして駆動時間ｔｍｏを設定したならば、ＶＳＶ６６をオンした上で（ステップＳ１４０）、モータＭＧ２の駆動指令をモータＥＣＵ３５に送信すると共にタイマ４０ｄをオンする（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０では、モータＭＧ２の駆動指令として、例えばモータリングによりエンジン２２をアイドル時と同程度の回転数で回転させるためのトルク指令がモータＥＣＵ３５に送信され、モータＭＧ２の駆動指令を受け取ったモータＥＣＵ３５は、当該駆動指令に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ３４のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。そして、タイマ４０ｄによる計時時間とステップＳ１３０にて設定された駆動時間ｔｍｏとを比較して、モータリングの開始から駆動時間ｔｍｏが経過したか否かを判定し（ステップＳ１６０）、モータリングの開始から駆動時間ｔｍｏが経過した時点でモータＭＧ２の停止指令をモータＥＣＵ３５に送信すると共にタイマ４０ｄをオフする（ステップＳ１７０）。これにより、流路切換弁５９により仕切部材５４の開口部５４ａが閉鎖されることになり、エンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入される排ガスをＨＣ吸着部材５６を介して三元触媒５８へと送り込むことが可能となるので、エンジン始動フラグをオンして（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了させる。こうしてエンジン始動フラグがオンされると、その後、ハイブリッドＥＣＵ４０により図示しないエンジン始動時駆動制御ルーチンが実行される。かかるエンジン始動時駆動制御ルーチンは、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングしながらエンジン２２を始動させると共に、エンジン２２のクランキングに伴ってリングギヤ軸２７に作用するトルクをキャンセルしつつ必要に応じて要求トルクに基づくトルクがリングギヤ軸２７に出力されるようにモータＭＧ２を駆動制御する処理である。このようにエンジン２２が始動されると、所定条件が成立するまでエンジン２２の暖機運転が実行され、暖機運転により三元触媒５８が充分に活性化されたとみなされる時点でＶＳＶ６６がオフされる。これにより、エンジン２２の始動から暖機運転の実行中に燃焼室から排出される未燃焼成分としてのＨＣはＨＣ吸着部材５６により吸着・保持される。また、ＶＳＶ６６がオフされると、燃焼室からの排ガスの大半は仕切部材５４の内部（第１の排ガス流路）を介して三元触媒５８へと導かれることになるが、排ガスの一部は、ＨＣ吸着部材５６側（第２の排ガス流路）にも導かれ、ＨＣ吸着部材５６の温度も次第に上昇する。そして、この温度上昇に伴って吸着されていたＨＣがＨＣ吸着部材５６から脱離して三元触媒５８へと導かれ、活性化した三元触媒５８にて浄化処理されることになる。
一方、ステップＳ１１０またはＳ１２０にて否定判断がなされた場合、すなわちバッテリ３６がモータＭＧ２によりエンジン２２のクランクシャフト２６を強制的に回転させるモータリングの実行を可能とする状態にはないと判断された場合には、大気圧Ｐａｔｍから負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋを減じた値である圧力差が予め定められた閾値ΔＰ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１９０）。なお、閾値ΔＰ１は、アクチュエータ６０（ダイヤフラム６２）の特性や流路切換弁５９の動作特性等を考慮して定められる。ステップＳ１９０にて当該圧力差が閾値ΔＰ１以上であると判断された場合には、負圧タンク６７内の空気の圧力Ｐｔｋが大気圧に比べて充分小さく、ＶＳＶ６６をオンして負圧タンク６７とアクチュエータ６０の変圧室とを連通すれば、大気圧Ｐａｔｍとの圧力差によりダイヤフラム６２を撓ませて流路切換弁５９を開状態から閉状態へと移行させることが可能である。このため、ステップＳ１９０にて肯定判断がなされた場合には、ＶＳＶ６６をオンすると共に（ステップＳ２００）、タイマ４０ｄをオンし（ステップＳ２１０）、タイマ４０ｄによる計時時間と予め定められた待機時間ｔｒｅｆとを比較して、ＶＳＶ６６をオンして負圧タンク６７からアクチュエータ６０の変圧室に負圧を導入してから当該待機時間ｔｒｅｆが経過したか否かを判定する（ステップＳ２２０）。なお、待機時間ｔｒｅｆも、アクチュエータ６０（ダイヤフラム６２）の特性や流路切換弁５９の動作特性等を考慮して定められる。そして、ＶＳＶ６６をオンしてから待機時間ｔｒｅｆが経過した時点でタイマ４０ｄをオフし（ステップＳ２３０）、エンジン始動フラグをオンして（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了させる。このように、バッテリ３６がモータＭＧ２によるモータリングの実行を可能とする状態にはない場合であっても、負圧タンク６７内に充分な負圧が蓄えられていれば、負圧タンク６７からアクチュエータ６０の変圧室に負圧を導入して流路切換弁５９により仕切部材５４の開口部５４ａを閉鎖し、それによりエンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入される排ガスをＨＣ吸着部材５６を介して三元触媒５８へと送り込むことが可能となる。
なお、ステップＳ１９０にて否定判断がなされた場合には、大気圧Ｐａｔｍと負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋとの圧力差が小さく、当該圧力差によりダイヤフラム６２を撓ませて流路切換弁５９を開状態から閉状態へと移行させることが困難となることから、直ちにエンジン始動フラグがオンされ（ステップＳ１８０）、本ルーチンが終了することになる。従って、ステップＳ１９０にて否定判断がなされた場合、排ガス浄化装置５０の仕切部材５４の開口部５４ａを閉鎖し、エンジン２２の燃焼室から排ガス浄化装置５０に導入される排ガスをＨＣ吸着部材５６を介して三元触媒５８へと送り込むことができず、ＨＣが充分に浄化されることなく外部に排出されてしまうおそれがある。このため、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ３６がモータＭＧ２によるモータリングの実行を可能とする状態にはない場合であっても、できるだけ負圧タンク６７に蓄えられた負圧を用いて流路切換弁５９を作動させることが可能となるように、ハイブリッドＥＣＵ４０により図５に示す負圧生成要否判定ルーチンが実行される。
図５の負圧生成要否判定ルーチンは、運転者によりハイブリッド自動車２０のスタートスイッチがオンされてからオフされるまでの間、所定時間おきに繰り返し実行されるものである。負圧生成要否判定ルーチンの実行開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ４０のＣＰＵ４０ａは、負圧センサ６９からの圧力Ｐｔｋを入力する（ステップＳ３００）。次いで、入力した圧力Ｐｔｋが予め定められた閾値Ｐｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。そして、圧力Ｐｔｋが閾値Ｐｒｅｆ未満であれば、エンジン２２の間欠運転が禁止される場合にオンされる間欠運転禁止フラグをオフすると共に（ステップＳ３２０）、運転者によりスタートスイッチがオフされた後にエンジン２２の運転（アイドル運転）を所定時間だけ続行して負圧タンク６７内に負圧を蓄えるべき場合にオンされる停止時負圧生成フラグをオフする（ステップＳ３３０）。また、圧力Ｐｔｋが閾値Ｐｒｅｆ以上であれば、上記間欠運転禁止フラグをオンすると共に（ステップＳ３４０）、上記停止時負圧生成フラグをオンする（ステップＳ３５０）。
このように、負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋの値に応じて間欠運転禁止フラグをオンし（ステップＳ３４０）、エンジン２２の間欠運転を禁止することにより、エンジン２２の自動停止条件が成立してもエンジン２２が停止されることなく、例えばアイドル運転されることになる。これにより、自動停止条件の成立後におけるエンジン２２の運転（アイドル運転）により負圧タンク６７内の空気を吸引して内圧を低下させ、それにより負圧タンク６７内に充分な負圧を蓄えておくことが可能となる。また、負圧タンク６７に蓄えられている圧力Ｐｔｋの値に応じて停止時負圧生成フラグをオンしておき（ステップＳ３５０）、運転者によりスタートスイッチがオフされた後であってもエンジン２２の運転（アイドル運転）を所定時間だけ続行するようにすれば、スタートスイッチがオフされた後におけるエンジン２２の運転（アイドル運転）により負圧タンク６７内の空気を吸引して内圧を低下させ、それにより負圧タンク６７内に充分な負圧を蓄えておくことが可能となる。
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ３６からの電力を用いてモータＭＧ２を駆動してエンジン２２をモータリングすることにより、エンジン２２を強制的に回転させて負圧を生成し、生成した負圧を負圧タンク６７を介してアクチュエータ６０の変圧室に導入することができる。また、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転により生成される負圧を吸気管１２５に接続された負圧タンク６７に蓄えておき、負圧タンク６７に蓄えられた負圧をアクチュエータ６０の変圧室に導入することもできる。従って、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの排ガスの流路を仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路とＨＣ吸着部材５６を含む第２の排ガス流路との間で切り換えるのに用いられる負圧として、モータＭＧ２によるエンジン２２のモータリングにより発生させた負圧と負圧タンク６７に蓄えられた負圧とをバッテリ３６の状態（残容量ＳＯＣや出力制限Ｗｏｕｔ）や負圧タンク６７の蓄圧状態（圧力Ｐｔｋの値）に応じて使い分けることができる。これにより、負圧を良好に確保して、アクチュエータ６０の変圧室に負圧を導入し得なくなってしまうのを抑制することができるので、排ガスの流路を仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路とＨＣ吸着部材５６を含む第２の排ガス流路との間でより適正に切り換えて、排ガス中のＨＣが外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
すなわち、実施例のエンジン始動前制御ルーチンを実行することにより、エンジン２２の始動前にバッテリ３６がモータＭＧ２によるエンジン２２のモータリングを可能とする状態にあれば、当該モータリングにより負圧を良好に生成して排ガスの流路を仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路からＨＣ吸着部材５６を含む第２の排ガス流路へと速やかに切り換えることが可能となる。また、バッテリ３６がモータＭＧ２によるエンジン２２のモータリングを可能とする状態にはなくても、負圧タンク６７の蓄圧状態が所定条件を満たしており充分な負圧が確保されていれば（ステップＳ１９０）、負圧タンク６７に蓄えられた負圧を用いて排ガスの流路を仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路からＨＣ吸着部材５６を含む第２の排ガス流路へと切り換えることができる。従って、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の始動時（特に冷間始動時）に生じがちな未燃焼成分としてのＨＣをより確実にＨＣ吸着部材５６にて吸着してＨＣが外部へと排出されてしまうことをより確実に抑制することが可能となる。
更に、エンジン２２の始動前にバッテリ３６がモータＭＧ２によるモータリングを可能とする状態にあるときには、負圧タンク６７に蓄えられた圧力Ｐｔｋと大気圧Ｐａｔｍとに基づいてモータＭＧ２の駆動時間ｔｍｏを設定すれば（ステップＳ１３０）、モータリングの実行時間をより適正に設定することが可能となる。ただし、図４のステップＳ１３０における駆動時間ｔｍｏ（モータリングの実行時間）の設定に際し、圧力Ｐｔｋと大気圧Ｐａｔｍとに加えて、例えば残容量ＳＯＣ等のバッテリ３６の状態をも考慮してもよい。すなわち、バッテリ３６の蓄電状態次第では、本来要求される駆動時間ｔｍｏよりも長めにモータリングを実行し、負圧タンク６７の圧力をより低下させておく（負圧タンク６７により多くの負圧を蓄えておく）ことが可能となる。このように、圧力Ｐｔｋと大気圧Ｐａｔｍとに加えて、例えば残容量ＳＯＣを考慮して駆動時間ｔｍｏを設定する場合、駆動時間設定用マップは、大気圧Ｐａｔｍ、圧力Ｐｔｋおよび残容量ＳＯＣと駆動時間ｔｍｏとの関係を規定すると共に、基本的に、残容量ＳＯＣが多いほど駆動時間ｔｍｏを長くするものとして作成されればよい。
また、実施例のモータＭＧ２は、駆動軸としてのリングギヤ軸２７に動力を出力可能なものであるから、ハイブリッド自動車２０では、適宜エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２のみからリングギヤ軸２７に動力を出力することができる。従って、エンジン２２の運転中に負圧タンク６７の蓄圧状態が所定条件を満たしていない場合にエンジン２２の間欠運転を禁止すれば（図５のステップＳ３１０，Ｓ３４０）、モータＭＧ２のみからリングギヤ軸２７に動力を出力して本来エンジン２２を停止させるべきときに、エンジン２２を例えばアイドル運転することにより負圧を生成し、生成された負圧を負圧タンク６７に蓄えておくことが可能となる。更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者によりスタートスイッチがオフされたときに負圧タンク６７の蓄圧状態が所定条件を満たしていない場合には、停止時負圧生成フラグがオンされていることになるから（図５のステップＳ３５０）、スタートスイッチがオフされた後であってもエンジン２２の運転（アイドル運転）が所定時間だけ続行され、それにより負圧タンク６７に充分な負圧を確保することができる。従って、次のエンジン２２の始動に際してモータＭＧ２によるエンジン２２のモータリングを実行し得なかったとしても、負圧タンク６７に蓄えられた負圧を用いて排ガスの流路を仕切部材５４により画成される第１の排ガス流路からＨＣ吸着部材５６を含む第２の排ガス流路へとより確実に切り換えることが可能となる。ただし、バッテリ３６の状態次第では、スタートスイッチがオフされた後にエンジン２２の運転（アイドル運転）を続行する代わりに、エンジン２２を停止した上でモータＭＧ２によるエンジン２２のモータリングを実行し、それにより負圧タンク６７に充分な負圧を確保するようにしてもよい。
なお、上記実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸２７に接続された車軸に出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図６に示す変形例としてのハイブリッド自動車１２０のように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸２７に接続された車軸（車輪２９ａ，２９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図６における車輪２９ｃ，２９ｄに接続された車軸）に出力するものに適用されてもよい。また、上記実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して車輪２９ａ，２９ｂに接続される車軸としてのリングギヤ軸２７に出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図７に示す変形例としてのハイブリッド自動車２２０のように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と車輪２９ａ，２９ｂに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を車軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えたものに適用されてもよい。
ここで、上記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しておく。すなわち、上記実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、エンジン２２を強制的に回転させるモータリングを実行可能なモータＭＧ２が「電動モータリング手段」に相当し、モータＭＧ２に電力を供給可能なバッテリ３６が「蓄電手段」に相当し、エンジン２２からの排ガスを三元触媒５８に直接導くように仕切部材５４により画成される流路が「第１の排ガス流路」に相当し、ケース５２と仕切部材５４とにより画成されると共にＨＣ吸着部材５６が配置される空間が「第２の排ガス流路」に相当し、負圧を用いてエンジン２２の排ガスの流路を第１の排ガス流路と第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換弁５９およびアクチュエータ６０が「流路切換手段」に相当し、エンジン２２の吸気管１２５に接続され、エンジン２２の回転により生成される負圧を蓄えることができる負圧タンク６７が「蓄圧手段」に相当し、負圧タンク６７からアクチュエータ６０への負圧の導入を許容・解除するＶＳＶ６６が「負圧導入解除手段」に相当し、図４のエンジン始動前制御ルーチンを実行してバッテリ３６の状態と負圧タンク６７の蓄圧状態とに基づいてモータＭＧ２とＶＳＶ６６とを制御するハイブリッドＥＣＵ４０とモータＥＣＵ３５との組み合わせが「制御手段」に相当する。また、エンジン２２のクランクシャフト２６と車軸としてのリングギヤ軸２７とに接続される動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ１が「発電用電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。
なお、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動モータリング手段」や「電動機」、「発電用電動機」は、モータＭＧ１，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ３６のような二次電池に限られず、電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「第１の排ガス流路」は、内燃機関からの排ガスの大半を排ガス浄化触媒に直接導くものであればよく、仕切部材５４を用いた構成以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「第２の排ガス流路」は、ＨＣ吸着部材５６のような未燃焼成分吸着手段を有し、当該未燃焼成分吸着手段を通過した排ガスを排ガス浄化触媒へと導くものであれば、ケース５２と仕切部材５４とを用いた構成以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「流路切換手段」は、負圧を用いて内燃機関からの排ガスの流路を第１の排ガス流路と第２の排ガス流路との間で切り換え可能なものであれば、流路切換弁５９およびアクチュエータ６０以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄圧手段」は、内燃機関の回転により生成される負圧を蓄えることができるものであれば、負圧タンク６７以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「負圧導入解除手段」は、蓄圧手段から流路切換手段への負圧の導入を許容・解除するものであれば、ＶＳＶ６６以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、蓄電手段の状態と蓄圧手段の蓄圧状態とに基づいて電動モータリング手段と負圧導入解除手段とを制御するものであれば、ハイブリッドＥＣＵ４０とモータＥＣＵ３５との組み合わせに限られるものではなく、単一の電子制御ユニットのような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電力動力入出力手段」は、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０との組み合わせに限られず、内燃機関の機関軸と車軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って機関軸と車軸とに動力を入出力する対ロータ電動機２３０のような他の如何なる形式のものであっても構わない。
何れにしても、これら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。すなわち、実施例はあくまで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ず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
本発明は、動力出力装置や車両の製造産業等において利用可能である。
本発明の一実施例に係る動力出力装置を備えたハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 ハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン２２の概略構成図である。 エンジン２２の排ガスを浄化する排ガス浄化装置５０の概略構成図である。 実施例のハイブリッドＥＣＵ４０により実行されるエンジン始動前制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のハイブリッドＥＣＵ４０により実行される負圧生成要否判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例に係るハイブリッド自動車１２０の概略構成図である。 変形例に係るハイブリッド自動車２２０の概略構成図である。
符号の説明
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジンＥＣＵ、２４ａ，４０ａ ＣＰＵ、２４ｂ，４０ｂ ＲＯＭ、２４ｃ，４０ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２７ リングギヤ軸、２８ デファレンシャルギヤ、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ 車輪、３０ 動力分配統合機構、３０ａ サンギヤ、３０ｂ リングギヤ、３０ｃ ピニオンギヤ、３０ｄ キャリア、３２，３４ インバータ、３５ モータＥＣＵ、３６ バッテリ、３７ バッテリＥＣＵ、４０ ハイブリッドＥＣＵ、４０ｄ タイマ、４１ シフトレバー、４２ シフトポジションセンサ、４３ アクセルペダル、４４ アクセルペダルポジションセンサ、４５ ブレーキペダル、４６ ブレーキペダルポジションセンサ、４７ 車速センサ、４８ 大気圧センサ、５０ 排ガス浄化装置、５２ ケース、５４ 仕切部材、５４ａ 開口部、５６ ＨＣ吸着部材、５８ 三元触媒、５９ 流路切換弁、６０ アクチュエータ、６１ アクチュエータケース、６２ ダイヤフラム、６３ 作動ロッド、６４ スプリング、６５ リンク機構、６５ａ リンク、６５ｂ ストッパ、６６ バキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）、６７ 負圧タンク、６８ 逆止弁、６９ 負圧センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２５ 吸気管、１２５ａ 負圧導入管、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、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、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (9)

  1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
    前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
    前記内燃機関を強制的に回転させるモータリングを実行可能な電動モータリング手段と、
    前記電動モータリング手段に電力を供給可能な蓄電手段と、
    前記内燃機関からの排ガスを排ガス浄化触媒に直接導く第１の排ガス流路と、
    前記排ガス中の未燃焼成分を吸着可能な未燃焼成分吸着手段を有し、該未燃焼成分吸着手段を通過した排ガスを前記排ガス浄化触媒へと導く第２の排ガス流路と、
    負圧を用いて前記内燃機関からの排ガスの流路を前記第１の排ガス流路と前記第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換手段と、
    前記内燃機関の吸気系に接続され、該内燃機関の回転により生成される負圧を蓄えることができる蓄圧手段と、
    前記蓄圧手段から前記流路切換手段への負圧の導入を許容・解除する負圧導入解除手段と、
    前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴って前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御し、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にはなく、かつ前記蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしているときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴うことなく前記蓄圧手段に蓄えられた負圧のみを用いて前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御する制御手段と、
    を備える動力出力装置。
  2. 請求項１に記載の動力出力装置において、
    前記制御手段は、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記蓄圧手段に蓄えられた圧力と大気圧とに基づいて前記電動モータリング手段によるモータリングの実行時間を設定し、該実行時間だけ前記モータリングが実行されるように前記電動モータリング手段を制御する動力出力装置。
  3. 請求項２に記載の動力出力装置において、
    前記制御手段は、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記蓄圧手段に蓄えられた圧力と大気圧と前記蓄電手段の状態とに基づいて前記モータリングの実行時間を設定する動力出力装置。
  4. 請求項１から３の何れか一項に記載の動力出力装置において、
    前記電動モータリング手段は、前記内燃機関を強制的に回転させるモータリングを実行可能であると共に前記駆動軸に動力を出力可能な電動機であり、
    前記内燃機関の運転中に前記蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしていない場合には、前記内燃機関の間欠運転が禁止される動力出力装置。
  5. 請求項４に記載の動力出力装置において、
    前記動力出力装置に対する停止指令がなされたときに前記蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしていない場合には、前記蓄圧手段の蓄圧状態が少なくとも前記所定条件を満たすように前記内燃機関のアイドル運転が実行されるか、または前記電動モータリング手段による前記モータリングが実行される動力出力装置。
  6. 請求項４または５に記載の動力出力装置において、
    前記駆動軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記駆動軸側に出力可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段を更に備える動力出力装置。
  7. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記駆動軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含む請求項６に記載の動力出力装置。
  8. 請求項１から７の何れか一項に記載の動力出力装置と、前記駆動軸に接続された駆動輪とを備える車両。
  9. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関を強制的に回転させるモータリングを実行可能な電動モータリング手段と、該電動モータリング手段に電力を供給可能な蓄電手段と、前記内燃機関からの排ガスを排ガス浄化触媒に直接導く第１の排ガス流路と、前記排ガス中の未燃焼成分を吸着可能な未燃焼成分吸着手段を有し、該未燃焼成分吸着手段を通過した排ガスを前記排ガス浄化触媒へと導く第２の排ガス流路と、負圧を用いて前記内燃機関からの排ガスの流路を前記第１の排ガス流路と前記第２の排ガス流路との間で切り換え可能な流路切換手段と、前記内燃機関の吸気系に接続され、該内燃機関の回転により生成される負圧を蓄えることができる蓄圧手段と、前記蓄圧手段から前記流路切換手段への負圧の導入を許容・解除する負圧導入解除手段とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
    前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にあるときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴って前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御し、前記内燃機関の始動前に前記蓄電手段が前記電動モータリング手段による前記モータリングを可能とする状態にはなく、かつ前記蓄圧手段の蓄圧状態が所定条件を満たしているときには、前記電動モータリング手段によるモータリングを伴うことなく前記蓄圧手段に蓄えられた負圧のみを用いて前記排ガスの流路が前記第１の排ガス流路から前記第２の排ガス流路へと切り換えられるように前記電動モータリング手段と前記負圧導入解除手段とを制御する動力出力装置の制御方法。

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