JP5664621B2 - ハイブリッド車 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車に関し、詳しくは、筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有し車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、駆動軸にギヤ機構を介して接続され駆動軸に動力を出力するモータと、モータと電力をやりとりするバッテリと、走行用の要求駆動力が駆動軸に出力されるようエンジンとモータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド車に関する。
従来、この種のハイブリッド車としては、吸気通路の上流側に設けられた上流インジェクタおよび吸気通路の下流側に設けられた下流インジェクタの両方から燃料を噴射可能なエンジンを搭載したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、冷間始動時には燃焼室に近い下流インジェクタから燃料を噴射して燃料の燃焼室への到達遅れを抑制し、冷間始動後は上流インジェクタから燃料を噴射して燃料の霧化を良好に行なうことにより、冷間始動時の応答性の向上を図ることができるとしている。
特開平０６−１０８９０８号公報
ところで、筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有し車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、駆動軸にギヤ機構を介して接続され駆動軸に動力を出力するモータとが搭載されたハイブリッド車では、冷間始動時にはエンジンの燃焼状態が不安定になり、エンジンから出力されるトルクの変動でギヤ機構に歯打ち音などの異音が発生する場合がある。
本発明のハイブリッド車は、低温下でエンジンを始動する際にギヤ機構に異音が生じるのを抑制することを主目的とする。
本発明のハイブリッド車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のハイブリッド車は、
筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有し車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、前記駆動軸にギヤ機構を介して接続され前記駆動軸に動力を出力するモータと、前記モータと電力をやりとりするバッテリと、走行用の要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記エンジンと前記モータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド車であって、
前記制御手段は、冷間時に前記エンジンを始動するときには、前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を行なわず前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴って前記エンジンが始動されるよう前記エンジンを制御し、前記エンジンが始動された後に前記ギヤ機構における異音を検出したときには、前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を行なわず前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴って前記エンジンが運転されるよう前記エンジンを制御する異音検出時噴射制御を実行する手段である
ことを要旨とする。
この本発明のハイブリッド車では、冷間時にエンジンを始動するときには、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を行なわずポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴ってエンジンが始動されるようエンジンを制御する。これにより、冷間時にエンジンを始動するときに筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴ってエンジンを始動するものに比して、燃料の霧化，気化が促進されるから、始動性の向上を図ることができる。そして、エンジンが始動された後にギヤ機構における異音を検出したときには、ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を行なわず筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴ってエンジンが運転されるようエンジンを制御する異音検出時噴射制御を実行する。ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴ってエンジンを運転するとギヤ機構に異音が生じる場合、例えば、吸入空気に含まれる水分が凍ってポート用燃料噴射弁の燃料噴射口が塞いでしまいエンジンの燃焼状態が不安定とることによりエンジンから出力されるトルクが変動してギヤ機構に異音が生じた場合などに、ギヤ機構の異音の発生を抑制することができる。
こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記モータの回転数変動を検出することによって前記ギヤ機構の異音を検出する手段であるものとすることもできる。エンジンの燃焼状態が不安定となると、駆動軸にトルク変動が生じてモータの回転数に変動が生じると考えられる。したがって、モータの回転数変動を検出することによってギヤ機構の異音を検出することができる。
また、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記異音検出時噴射制御の実行が開始されてから所定時間経過したときには、前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を行なわず前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴って前記エンジンが運転されるよう前記エンジンを制御すると共に前記ギヤ機構における異音の検出を実行する手段であるものとすることもできる。筒内用燃料噴射弁からの噴射を継続すると排気に黒煙が混じる場合があるため、ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴ってエンジンを運転するとギヤ機構に異音が生じる状態が解消した場合には、ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を再開させることが望ましい。したがって、異音検出時噴射制御の実行が開始されてから所定時間経過したときには、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を行なわずポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴ってエンジンが運転されるようエンジンを制御すると共にギヤ機構における異音の検出を実行することにより、排気に黒煙が混じることを抑制すると共に、ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴ってエンジンを運転するとギヤ機構に異音が生じるか否かを確認することができる。
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記エンジンの排気を前記エンジンの吸気系に供給する排気供給を行なう排気供給装置を備えるものとすることもできる。
そして、本発明のハイブリッド車において、前記バッテリと電力のやりとりが可能で動力を入出力するジェネレータと、前記駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記ジェネレータの回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備えるものとすることもできる。
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。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される冷間始動時燃料噴射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２２０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して動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン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にデファレンシャルギヤ６２とギヤ機構６０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が接続されて遊星歯車機構として構成された３軸式の動力分配統合機構３０と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて動力分配統合機構３０のサンギヤ３１に回転子が接続されたモータＭＧ１と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して回転子が接続されたモータ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を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、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ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、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。
エンジン２２は、図２に示すように、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１２５，１２６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からガソリン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。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）を有する浄化装置１３４を介して外気へ排出されると共にＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム１６０を介して吸気側に供給される。ＥＧＲシステム１６０は、浄化装置１３４の後段に接続されて排気を吸気側のサージタンクに供給するためのＥＧＲ管１６２と、ＥＧＲ管１６２に配置されステッピングモータ１６３により駆動されるＥＧＲバルブ１６４とを備え、ＥＧＲバルブ１６４の開度の調節により、不燃焼ガスとしての排気を供給量を調節して吸気側に供給する。エンジン２２は、こうして空気と排気とガソリンとの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。以下、エンジン２２の排気を吸気側に供給することをＥＧＲという。
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、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θｃｒ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Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフト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からのカム角，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からのスロットル開度ＴＨ，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Ｔａ，浄化装置１３４の三元触媒の温度を検出する温度センサ１３４ａからの触媒温度θｃ，排気系に取り付けられた空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２，シリンダブロックに取り付けられてノッキングの発生に伴って生じる振動を検出するノックセンサ１５９からのノック信号Ｋｓ，ＥＧＲバルブ１６４の開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサ１６５からのＥＧＲバルブ開度ＥＶなどが入力ポートを介して入力されている。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，ＥＧＲバルブ１６４の開度を調整するステッピングモータ１６３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。また、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０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、クランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ１４０からの信号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を演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて体積効率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算したり、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒに対するカムポジションセンサ１４４からの吸気バルブ１２８のインテークカムシャフトのカム角θｃｉの角度（θｃｉ−θｃｒ）に基づいて吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴを演算したり、ノックセンサ１５９からのノック信号Ｋｓの大きさや波形に基づいてノッキングの発生レベルを示すノック強度Ｋｒを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量ＱａとＥＧＲバルブ開度センサ１６５からのＥＧＲバルブ開度ＥＶとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいてＥＧＲ量Ｖｅとエンジン２２の吸入空気量Ｑａとの和に対するＥＧＲ量Ｖｅの比率としてのＥＧＲ率Ｒｅを演算したりしている。
モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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からの回転位置θｍ１，θｍ２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ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算したりしている。
バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン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Ｉｂ，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ＨＶＥＣＵ７０に送信する。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Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂ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を演算したりしている。なお、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の蓄電割合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することができる。
ＨＶＥＣＵ７０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やデータを一時的に記憶するＲＡＭ７６，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０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やシフトレバー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。ＨＶＥＣＵ７０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では、運転者によるアクセルペダル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Ｔｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊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と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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
エンジン運転モードにおいて、エンジン２２を負荷運転する際には、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、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比で除して得られる回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｒ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｒ＊からバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定し、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときに動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。
そして、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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてＥＧＲ率Ｒｅの目標値としての目標ＥＧＲ率Ｒｅ＊を設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅと体積効率ＫＬとに基づいてエンジン２２を効率よく運転するためのエンジン２２の燃料噴射量のうち筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射量とポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射量との分担比率（割合）を示す吹き分け率Ｒｐを設定し、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目標運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における吸入空気量制御や吹き分け率Ｒｐを用いた燃料噴射制御，点火制御，開閉タイミング制御などの制御を行なうと共にＥＧＲバルブ１６４の開度がＥＧＲ率Ｒｅを目標ＥＧＲ率Ｒｅ＊とする開度となるようステッピングモータ１６３の駆動制御を行なう。
また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。こうした制御により、吹き分け率Ｒｐに応じた燃料噴射とＥＧＲとを伴ってエンジン２２を効率よく運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行ない走行することができる。
また、ＨＶＥＣＵ７０は、要求パワーＰｅ＊をエンジン２２を始動するための始動用閾値Ｐｓｔａｒｔやエンジン２２の運転を停止するための停止用閾値Ｐｓｔｏｐと比較し、エンジン２２の運転を停止しているときに要求パワーＰｅ＊が始動用閾値Ｐｓｔａｒｔを超えたときにはエンジン２２を始動し、エンジン２２を運転しているときに要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐを下回ったときにはエンジン２２の運転を停止する。エンジン２２を始動するときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させるための始動時のトルクマップとエンジン２２の始動開始からの経過時間ｔとに基づいてエンジン２２をクランキングするためのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時間にエンジン２２を安定して回転数Ｎｒｅｆ以上でクランキングすることができるトルクをトルク指令Ｔｍ１＊に設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆに至ったらレート処理を用いてトルク指令Ｔｍ１＊を値０とすると共にエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始するようエンジンＥＣＵ２４に運転開始指令を送信する。運転開始指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の燃料噴射制御と点火制御とを開始する。
このとき、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで割ったものを加えて更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令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を計算すると共に、設定した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。このように、エンジン２２のクランキングの最中も要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２の駆動制御が行なわれる。
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、気温が低い冷間時においてエンジン２２を始動する際のエンジン２２の燃料噴射制御について説明する。図３は、実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される冷間始動時燃料噴射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の運転を停止しているときに要求パワーＰｅ＊が始動用閾値Ｐｓｔａｒｔを超えてエンジン２２を始動する際に、モータＭＧ１によりエンジン２２がクランキングされてエンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｅｆに至って、ＨＶＥＣＵ７０から送信された運転開始指令をエンジンＥＣＵ２４が受信したときに実行される。
本ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料を噴射せずにポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料が噴射されるようエンジン２２を制御する（ステップＳ１００）。ここで、ポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料を噴射するのは、一般に、ポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料を噴射したほうが、筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料を噴射する場合に比して、燃料の霧化・気化を促進させてエンジン２２の始動性を向上させることができるからである。
ポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料が噴射されると、続いて、ＨＶＥＣＵ７０からモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を入力して、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいて動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。歯打音が発生しているか否かの判定は、動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が生じる際のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変動を予め実験や解析などで定めておき、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変動がこうした歯打音が生じる際のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変動となっているか否かを調べることによって行なうものとした。こうした判定を行なうのは、冷間時には、ポート用燃料噴射バルブ１２６の燃料噴射口の一部が氷の付着などにより塞がれて、必要な燃料噴射量が噴射されず、特定の気筒が失火したり、失火に近い希薄燃焼状態になり、気筒間にトルク変動が生じてエンジン２２から出力されるトルクが変動する場合がある。こうしたエンジン２２から出力されるトルクが変動すると、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変動したり動力分配統合機構３０やギヤ機構６０に歯打音が発生する場合があるからである。
動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が発生していない場合には（ステップＳ１００）、ポート用燃料噴射バルブ１２６の燃料噴射口から良好に燃料を噴射することが可能であると判断して、本ルーチンを終了し、上述したエンジン運転モードを実行する。これにより、エンジン２２を始動した後に速やかにエンジン運転モードにより走行することができる。
動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が発生しているときには（ステップＳ１００）、ポート用燃料噴射バルブ１２６の燃料噴射口の一部が氷の付着などにより塞っていると判断して、ポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料を噴射せずに筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料が噴射されるようエンジン２２を制御し（ステップＳ１２０）、筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料を噴射して所定時間Ｔｒｅｆが経過したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、所定時間Ｔｒｅｆは、筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料を噴射してエンジン２２を運転したときにポート用燃料噴射バルブ１２６に付着した氷がＥＧＲやエンジン２２の冷却水などにより溶ける時間として予め定められた時間を用いるものとした。つまり、ステップＳ１３０の処理は、ポート用燃料噴射バルブ１２６に付着した氷が溶けているか否かを判定する処理となっている。このように、所定時間Ｔｒｅｆの間、筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料が噴射されるようエンジン２２を制御することにより、ポート用燃料噴射バルブ１２６に付着した氷等の融解を促進して動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が発生を抑制することができる。
筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料の噴射を開始して所定時間Ｔｒｅｆが経過したら（ステップＳ１３０）、筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料の噴射を停止してポート用燃料噴射バルブ１２６のみからの燃料噴射を伴ってエンジン２２が運転されるようエンジン２２を制御する（ステップＳ１４０）。筒内用燃料噴射バルブ１２５のみからの燃料噴射によるエンジン２２の運転を継続すると、黒煙が混じった排気が排出される場合がある。こうした黒煙が混じった排気の排出を抑制するため、所定時間Ｔｒｅｆが経過したときには、ポート用燃料噴射バルブ１２６のみからの燃料噴射を再開するのである。こうした処理により、黒煙が混じった排気の排出を抑制することができる。
ポート用燃料噴射バルブ１２６のみからの燃料噴射を再開したら、ステップＳ１１０の処理に戻り、ステップＳ１１０の処理で動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が発生していないと判定されるまで、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０の処理を繰り返す。これにより、ポート用燃料噴射バルブ１２６の燃料噴射口に付着した氷等の融解を促進させると共に黒煙が混じった排気の排出を抑制することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、冷間時にエンジン２２を始動するときに筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料を噴射せずにポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料の噴射を伴ってエンジン２２の運転を開始し、ポート用燃料噴射バルブ１２６のみから燃料の噴射を伴ってエンジン２２を運転すると動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が発生するときには、所定時間Ｔｒｅｆの間、ポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料を噴射せずに筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射を伴ってエンジン２２を運転することにより、動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が発生を抑制することができる。そして、所定時間Ｔｒｅｆ経過後は、ポート用燃料噴射バルブ１２６からの燃料噴射を再開することにより、黒煙が混じった排気の排出を抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、ポート用燃料噴射バルブ１２６から筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射に切替えた後、ポート用燃料噴射バルブ１２６のみからの燃料噴射を再開したら、ステップＳ１１０の処理に戻り、ステップＳ１１０の処理で動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が発生していないと判定されるまで、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０の処理を繰り返すものとしたが、ポート用燃料噴射バルブ１２６から筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射に切替えた後、ポート用燃料噴射バルブ１２６に付着した氷が融解するのに充分な時間筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射を継続して、ステップＳ１１０の処理に戻ることなく、本ルーチンを終了させ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ＥＧＲシステム１６０が設けられているものとしたが、ＥＧＲシステム１６０が設けられていないものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すると共にモータＭＧ２からの動力を減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、駆動軸に動力を出力するエンジンと駆動軸にギヤ機構を介して動力を出力するモータとを備えるタイプのハイブリッド自動車であればよいから、図４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６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に減速ギヤや変速機などのギヤ機構２３５を介してモータＭＧを取り付けて、エンジン２２からの動力を駆動軸に出力すると共にモータＭＧからの動力をギヤ機構２３５を介して駆動軸に出力する構成としてもよい。
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、列車など自動車以外の車両の形態としても構わない。
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「エンジン」に相当し、モータＭＧ２が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、冷間時にエンジン２２を始動するときに筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料を噴射せずにポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料の噴射を伴ってエンジン２２の運転を開始し、ポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料の噴射を伴ってエンジン２２を運転すると動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が発生するときには、所定時間Ｔｒｅｆの間、ポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料を噴射せずに筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射を伴ってエンジン２２を運転すると共に要求トルクＴｒ＊で走行するようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０とを組み合わせものが「制御手段」に相当する。
ここで、「エンジン」としては、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン２２に限定されるものではなく、筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有し車軸に連結された駆動軸に動力を出力するものであれば、如何なるものとしても構わない。「モータ」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、駆動軸にギヤ機構を介して接続され駆動軸に動力を出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「バッテリ」としては、リチウムイオン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、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、モータと電力をやりとり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、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、冷間時にエンジン２２を始動するときに筒内用燃料噴射バルブ１２５から燃料を噴射せずにポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料の噴射を伴ってエンジン２２の運転を開始し、ポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料の噴射を伴ってエンジン２２の運転すると動力分配統合機構３０やギヤ機構６０から歯打音が発生するときには、所定時間Ｔｒｅｆの間、ポート用燃料噴射バルブ１２６から燃料を噴射せずに筒内用燃料噴射バルブ１２５からの燃料噴射を伴ってエンジン２２を運転すると共に要求トルクＴｒ＊で走行するようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、走行用の要求駆動力が駆動軸に出力されるようエンジンとモータとを制御し、冷間時にエンジンを始動するときには、筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を行なわずポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴ってエンジンが始動されるようエンジンを制御し、エンジンが始動された後に前記ギヤ機構の異音を検出したときには、ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を行なわず筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴ってエンジンが運転されるようエンジンを制御する異音検出時噴射制御を実行する手段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、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。
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）、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、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、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、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 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、１５９ ノックセンサ、１６０ ＥＧＲシステム、１６２ ＥＧＲ管、１６３ ステッピングモータ、１６４ ＥＧＲバルブ、２３５ ギヤ機構、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (4)

  1. 筒内に燃料を噴射する筒内用燃料噴射弁と吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁とを有し車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、前記駆動軸にギヤ機構を介して接続され前記駆動軸に動力を出力するモータと、前記モータと電力をやりとりするバッテリと、走行用の要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記エンジンと前記モータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド車であって、
    前記制御手段は、冷間時に前記エンジンを始動するときには、前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を行なわず前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴って前記エンジンが始動されるよう前記エンジンを制御し、前記エンジンが始動された後に前記ギヤ機構の異音を検出したときには、前記ポート用燃料噴射弁からの燃料噴射を行なわず前記筒内用燃料噴射弁からの燃料噴射を伴って前記エンジンが運転されるよう前記エンジンを制御する異音検出時噴射制御を実行し、前記ポート用燃料噴射弁に付着した氷が融解するのに充分な時間に亘って前記異音検出時噴射制御を継続する手段である、
    ハイブリッド車。
  2. 請求項１記載のハイブリッド車であって、
    前記制御手段は、前記モータの回転数変動を検出することによって前記ギヤ機構の異音を検出する手段である
    ハイブリッド車。
  3. 請求項１または２記載のハイブリッド車であって、
    前記エンジンの排気を前記エンジンの吸気系に供給する排気供給を行なう排気供給装置
    を備えるハイブリッド車。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車であって、
    前記バッテリと電力のやりとりが可能で動力を入出力するジェネレータと、
    前記駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記ジェネレータの回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、
    を備えるハイブリッド車。
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