JP6225933B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、吸気通路に燃料の噴射を行なうポート噴射弁を含むエンジンを備えたハイブリッド車両の制御に関する。

特開２０１１−２２０１９３号公報（特許文献１）には、エンジンへ高圧燃料を高圧ポンプにより供給する燃料供給システムが開示される。この燃料供給システムでは、高圧ポンプの燃料を加圧する加圧室とデリバリーパイプと接続する燃料通路にリリーフ弁が設けられている。デリバリーパイプ内の燃料の圧力に応じてリリーフ弁が開弁することによって、デリバリーパイプ側から高圧ポンプ側へ燃料が流れる。

リリーフ弁の弁部材と弁座との間に、燃料に含まれる異物等が挟まった場合、リリーフ弁の圧力保持性能が低下するため、デリバリーパイプ内の燃料を昇圧させることが困難となる可能性がある。そのため、特許文献１には、異物の除去を可能とするためのリリーフ弁の構造が提案されている。

特開２０１１−２２０１９３号公報

エンジンおよび電動機の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行するハイブリッド車両においては、一般的に、上記のような異物またはエアが噛み込む等の燃料供給装置の異常が生じた場合には、退避走行として、エンジンを停止させ、蓄電装置からの電力のみを用いて電動機を駆動するＥＶ走行モードが採用される。しかしながら、エンジンの出力を用いた発電動作が行なえないため、ハイブリッド車両の走行可能距離は蓄電装置に蓄えられた電力によって制限されてしまう。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、吸気通路に燃料の噴射を行なうポート噴射弁を含むエンジンを備えたハイブリッド車両において、燃料供給装置に異常が生じた場合における退避走行の走行性能を向上させることである。

この発明のある局面では、ハイブリッド車両は、エンジンと、蓄電装置と、蓄電装置からの電力によって車両駆動力を発生する電動機と、エンジンに燃料を供給する燃料供給装置と、エンジン、電動機および燃料供給装置を制御するための制御装置とを備える。燃料供給装置は、エンジンの吸気通路に噴射するための燃料を貯留する貯留部と、燃料を加圧して貯留部に供給するフィードポンプと、筒内に噴射するための燃料を貯留する高圧貯留部とを含む。制御装置は、エンジンへの要求パワーに従ってエンジンの出力トルクを制御するとともに、貯留部に貯留される燃料の圧力が目標燃圧になるようにフィードポンプを制御するように構成される。制御装置は、エンジンの出力トルクが、同一のエンジンへの要求パワーに従って制御された過去のエンジンの出力トルクに比べて所定の閾値以上低下した場合には、エンジンの出力トルクが、過去のエンジンの出力トルクに比べて閾値以上低下していない場合に比べて、目標燃圧を高く設定する。

上記ハイブリッド車両によれば、燃料供給装置において、貯留部に異物またはエアが噛み込むなどの異常が発生したと判断された場合には、貯留部に貯留される燃料の圧力を高めることによって、滞留した異物またはエアを除去することができる。これにより、燃料供給装置の異常に基づく退避走行として、エンジンの作動を伴なうＨＶ走行モードを採用することができるため、退避走行としてＥＶ走行モードを選択する場合に比べて、ハイブリッド車両の走行性能を向上させることができる。

この発明によれば、吸気通路に燃料の噴射を行なうポート噴射弁を含むエンジンを備えたハイブリッド車両において、燃料供給装置に異常が生じた場合における退避走行の走行性能を向上させることができる。

本発明が適用されるハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。 燃料供給に関するエンジンおよび燃料供給装置の構成を示した図である。 低圧燃料系にエア噛みが生じた場合のエンジンの出力、燃圧および空燃比の変化の一例を示した波形図である。 本実施の形態に係るハイブリッド車両により実現される、低圧燃料系にエア噛みが生じた場合のエンジンの出力、燃圧および空燃比の変化の一例を示した波形図である。 本実施の形態において実行される目標燃圧の設定処理を説明するためのフローチャートである。 ＨＶ走行時におけるハイブリッド車両の共線図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

（基本構成の説明）
図１は、本発明が適用されるハイブリッド車両１の構成を示すブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン１０と、燃料供給装置１５と、第１ＭＧ（Motor Generator）２０と、第２ＭＧ３０と、動力分割機構４０と、リダクション機構５８と、駆動輪６２と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）６０と、バッテリ（蓄電装置）７０と、制御装置１００とを備える。

このハイブリッド車両１は、シリーズ・パラレル型のハイブリッド車両であり、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方を駆動源として走行可能に構成される。

エンジン１０と第１ＭＧ２０と第２ＭＧ３０とは、動力分割機構４０を介して相互に連結されている。動力分割機構４０に連結される第２ＭＧ３０の回転軸１６には、リダクション機構５８が接続される。回転軸１６は、リダクション機構５８を介して、駆動輪６２と連結されるとともに、動力分割機構４０を介して、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。

動力分割機構４０は、エンジン１０の駆動力を、第１ＭＧ２０と回転軸１６とに分割することができる。第１ＭＧ２０は、動力分割機構４０を介してエンジン１０のクランクシャフトを回転させることにより、エンジン１０を始動するスタータとして機能することができる。動力分割機構４０は、たとえば遊星歯車機構によって構成される。この場合において、遊星歯車機構のサンギヤＳＧには、第１ＭＧ２０の回転軸が連結され、キャリアＣＡにはエンジン１０のクランクシャフトが連結され、リングギヤＲＧには第２ＭＧ３０の回転軸１６およびリダクション機構５８を経由して駆動輪６２が連結される。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、いずれも発電機としても電動機としても作動し得る周知の同期発電電動機である。すなわち、第１ＭＧ２０は、動力分割機構４０を経由して伝達されたエンジン１０の出力を用いてバッテリ７０の充電電力を生成する「発電機構」を構成することができる。また、第２ＭＧ３０がバッテリ７０からの電力によって「電動機」として動作することによって車両駆動力を発生するための機構が実現できる。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、ＰＣＵ６０に接続され、ＰＣＵ６０は、バッテリ７０に接続される。

制御装置１００は、パワーマネジメント用電子制御ユニット（Electronic Control Unit；以下、ＰＭ−ＥＣＵという）１４０と、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）１４１と、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）１４２と、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）１４３とを含む。

ＰＭ−ＥＣＵ１４０は、エンジンＥＣＵ１４１と、モータＥＣＵ１４２と、バッテリＥＣＵ１４３とに、図示しない通信ポートを介して接続されている。ＰＭ−ＥＣＵ１４０は、エンジンＥＣＵ１４１と、モータＥＣＵ１４２と、バッテリＥＣＵ１４３と各種制御信号やデータのやり取りを行なう。

モータＥＣＵ１４２は、ＰＣＵ６０に接続され、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の駆動を制御する。バッテリＥＣＵ１４３は、バッテリ７０の充放電電流の積算値に基づいて、残容量（以下、ＳＯＣ（State of charge）という）を演算する。

エンジンＥＣＵ１４１は、エンジン１０および燃料供給装置１５に接続されている。エンジンＥＣＵ１４１は、エンジン１０の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するとともに、入力した信号に応じて燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御などの運転制御を行なう。また、エンジンＥＣＵ１４１は、燃料供給装置１５を制御して燃料をエンジン１０に供給する。

以上の構成を有するハイブリッド車両１において、エンジン１０および燃料供給装置１５の構成および制御についてより詳細に説明する。

図２は、燃料供給に関するエンジン１０および燃料供給装置１５の構成を示した図である。本実施の形態は、本発明が適用される車両を、内燃機関として筒内噴射とポート噴射とを併用するデュアル噴射タイプの内燃機関、例えば直列４シリンダのガソリンエンジンを採用するハイブリッド車両としている。

図２を参照して、エンジン１０は、吸気マニホールド３６と、吸気ポート２１と、シリンダブロックに設けられた４つのシリンダ１１とを含む。

吸入空気ＡＩＲは、シリンダ１１中の図示しないピストンが下降するときに、吸気口管から吸気マニホールド３６および吸気ポート２１を通って各シリンダ１１に流入する。

燃料供給装置１５は、低圧燃料供給機構５０と、高圧燃料供給機構８０とを含む。低圧燃料供給機構５０は、燃料圧送部５１と、低圧燃料配管５２と、低圧デリバリーパイプ５３と、低圧燃圧センサ５３ａと、ポート噴射弁５４とを含む。低圧デリバリーパイプ５３は、ポート噴射弁５４から噴射するための燃料を貯留する「貯留部」である。

高圧燃料供給機構８０は、高圧ポンプ８１と、チェック弁８２ａと、高圧燃料配管８２と、高圧デリバリーパイプ８３と、高圧燃圧センサ８３ａと、筒内噴射弁８４とを含む。高圧デリバリーパイプ８３は、筒内噴射弁８４から噴射するための燃料を貯留する「高圧貯留部」である。

筒内噴射弁８４は、噴孔部８４ａを各シリンダ１１の燃焼室内に露出する筒内噴射用インジェクタである。筒内噴射弁８４が開弁動作するとき、高圧デリバリーパイプ８３内の加圧された燃料が筒内噴射弁８４の噴孔部８４ａから燃焼室１６内に噴射される。

エンジンＥＣＵ１４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力インターフェース回路、出力インターフェース回路などを含んで構成される。エンジンＥＣＵ１４１は、図１のＰＭ−ＥＣＵからエンジン起動／停止指令を受けて、エンジン１０および燃料供給装置１５を制御する。

エンジンＥＣＵ１４１は、アクセル開度や吸入空気量やエンジン回転数などに基づいて燃焼毎に必要な燃料噴射量を算出する。また、エンジンＥＣＵ１４１は、算出した燃料噴射量に基づいて、ポート噴射弁５４および筒内噴射弁８４への噴射指令信号などを適時に出力する。

エンジンＥＣＵ１４１は、エンジン１０の始動時に、ポート噴射弁５４による燃料噴射を最初に実施させる。そして、ＥＣＵ１４０は、高圧燃圧センサ８３ａにより検出される高圧デリバリーパイプ８３内の燃料圧力が予め設定された圧力値を超えたとき、筒内噴射弁８４への噴射指令信号の出力を開始する。

さらに、エンジンＥＣＵ１４１は、例えば筒内噴射弁８４からの筒内噴射を基本としながら、エンジン１０の始動暖機時や低回転高負荷時などのように筒内噴射では混合気形成が不十分となる特定の運転状態下では、ポート噴射を併用する。または、エンジンＥＣＵ１４１は、例えば筒内噴射弁８４からの筒内噴射を基本としながら、ポート噴射が有効な高回転高負荷時などにポート噴射弁５４からのポート噴射を実行する。

本実施の形態では、燃料供給装置１５は、低圧燃料供給機構５０の圧力が可変に制御可能である点が特徴的である。以下、燃料供給装置１５の低圧燃料供給機構５０についてより詳細に説明する。

燃料圧送部５１は、燃料タンク５１１と、フィードポンプ５１２と、サクションフィルタ５１３と、燃料フィルタ５１４と、リリーフ弁５１５と、これらを連結する燃料管５１６とを含む。

燃料タンク５１１は、エンジン１０で消費される燃料、例えばガソリンを貯留する。サクションフィルタ５１３は、異物の吸入を阻止する。燃料フィルタ５１４は、吐出燃料中の異物を除去する。

リリーフ弁５１５は、フィードポンプ５１２から吐出される燃料の圧力が上限圧力に達すると開弁し、燃料の圧力が上限圧力に満たない間は閉弁状態を維持する。

低圧燃料配管５２は、燃料圧送部５１から低圧デリバリーパイプ５３までを連結する。ただし、低圧燃料配管５２は、燃料パイプに限定されるものではなく、燃料通路が貫通形成される１つの部材や、互いの間に燃料通路が形成される複数の部材であってもよい。

低圧デリバリーパイプ５３は、シリンダ１１の直列配置方向の一端側で、低圧燃料配管５２に接続される。低圧デリバリーパイプ５３には、ポート噴射弁５４が連結される。低圧デリバリーパイプ５３には、内部の燃料圧力を検出する低圧燃圧センサ５３ａが装着されている。

ポート噴射弁５４は、噴孔部５４ａを各シリンダ１１に対応する吸気ポート２１内に露出するポート噴射用インジェクタである。ポート噴射弁５４が開弁動作するとき、低圧デリバリーパイプ５３内の加圧された燃料が、ポート噴射弁５４の噴孔部５４ａから吸気ポート２１内に噴射される。

フィードポンプ５１２は、エンジンＥＣＵ１４１から発信される指令信号に基づいて、駆動および停止される。

フィードポンプ５１２は、燃料タンク５１１内から燃料を汲み上げ、汲み上げた燃料を、例えば１［ＭＰａ：メガパスカル］未満の一定可変範囲内の圧力に加圧して吐出することが可能である。さらに、フィードポンプ５１２は、エンジンＥＣＵ１４１の制御により、単位時間当りの吐出量［ｍ^３／ｓｅｃ］や吐出圧［ｋＰａ：キロパスカル］を変化させることが可能である。

このようにフィードポンプ５１２を制御することは、以下の点で好ましい。まず、低圧デリバリーパイプ５３は、エンジンが高温となると内部の燃料が気化するのを防ぐため、気化しない程度に圧力をかけておく必要がある。しかし圧力を高くしすぎるとポンプの負荷が大きくエネルギロスが大きい。燃料の気化を防止するための圧力は温度によって変化するので必要な圧力を低圧デリバリーパイプ５３にかけることでエネルギロスを少なくすることができる。また、フィードポンプ５１２を適切に制御することによって、エンジンが消費した量に相当する分の燃料を送出するようにすれば、無駄に加圧するエネルギを節約することができる。したがって、一旦余分に加圧してからプレッシャレギュレータで圧力を一定にする構成よりも燃費を向上させる点で有利である。

（エンジン異常時の退避走行）
このような構成のエンジン１０および燃料供給装置１５において、デリバリーパイプ（低圧デリバリーパイプ５３または高圧デリバリーパイプ８３）内に空気が滞留する（いわゆるエア噛み）、あるいは、フィードポンプ５１２から吐出される燃料の圧力に応じて開閉するリリーフ弁５１５や噴射弁（ポート噴射弁５４または筒内噴射弁８４）に異物が噛み込むなどの異常が生じた場合を考える。このような場合には、エンジン１０の燃料噴射制御を適切に実行することが困難となる虞がある。なお、このような燃料系におけるエアや異物の噛み込みは、たとえば、車両工場またはディーラなどにおいて、燃料供給装置１５に対する作業が行なわれた後に起こり得る。

燃料系の異常は、たとえば、一対（複数）のバンクを持つＶ型レシプロエンジンにおいて、一対のバンク間にデリバリーパイプが一体化して設けられる構成において発生することがある。デリバリーパイプは、一方のバンク側のパイプに燃料導入口および燃圧センサが設けられており、当該燃料導入口から他方のバンク側のパイプに向けて燃料が導入されるように構成されている。そのため、燃料導入口からエアが混入すると、燃料とともにエアが他方のバンク側のパイプに送られて滞留することで、他方のバング側でエア噛みが生じる場合がある。このような場合には、燃圧センサの周囲には燃料が存在するため、燃圧センサの検出値には異常が現れないものの、他方のバンクでは噴射弁を開弁させても燃料が適当に噴射されないという状況が起こり得る。

このように燃圧センサから離れた位置でエア噛みが生じている場合には、燃圧センサの検出値からは故障を検出することが困難であるため、燃焼に必要な燃料噴射量が供給されず、結果的にエンジンの出力低下を招いてしまう可能性がある。

図３は、燃料系にエア噛みが生じた場合のエンジン１０の出力（エンジン回転数およびエンジントルク）、燃圧および空燃比の変化の一例を示した波形図である。なお、燃圧について、実線は低圧デリバリーパイプ５３の目標圧（目標燃圧）Ｐ０を示し、破線は低圧燃圧センサ５３ａの検出値（実燃圧）Ｐ１を示している。

図３を参照して、時刻ｔ１よりも前において、エンジンＥＣＵ１４１はエンジン１０を停止させている。このとき、低圧デリバリーパイプ５３の目標燃圧Ｐ０は０［ｋＰａ］に設定される。なお、時刻ｔ１よりも前は、目標燃圧Ｐ０は０［ｋＰａ］に設定されるが、エンジン１０が停止するとポート噴射弁５４からの噴射が発生せず、低圧デリバリーパイプ５３の燃圧を下げることができないので、実燃圧Ｐ１は目標燃圧Ｐ０には追従しない。さらに、低圧デリバリーパイプ５３において密閉状態となった燃料がエンジン１０からの熱によって膨張することにより、燃圧が上昇する場合もある。

時刻ｔ１においてＰＭ−ＥＣＵ１４０からエンジン起動指令が出力されると、それに応じてエンジンＥＣＵ１４１は、エンジン１０の運転を開始するとともに、目標燃圧Ｐ０を以下の順で変化させる。

まず、時刻ｔ１〜ｔ２において、目標燃圧Ｐ０をＰＨ（たとえば、６４４［ｋＰａ］）に設定する。続いて、時刻ｔ２以降において、目標燃圧Ｐ０よりも低いＰＬ（たとえば、４００［ｋＰａ］）に設定する。ＰＨは、以下に述べるように、低圧燃圧センサ５３ａのスタック検出のために、通常使用する燃圧ＰＬよりも高く設定された診断用の燃圧を示す。

エンジンＥＣＵ１４１は、図３の波形のように、エンジン始動後、通常時よりも高圧に燃圧を昇圧させてから燃圧を降圧させたときに、低圧燃圧センサ５３ａの検出値のスタック検出を行なう。スタック検出は、低圧燃圧センサ５３ａの検出値が固定値となっていないことを確認する故障検出であり、低圧燃圧センサ５３ａの検出値が変化することを確認するためには、少なくとも低圧燃圧センサ５３ａの検出値を２点の圧力で確認する必要がある。したがって、エンジンＥＣＵ１４１は、目標燃圧Ｐ０をＰＨに設定したときの検出値Ａと、目標燃圧Ｐ０をＰＬに設定したときの検出値Ｂとを用いて、スタック故障発生の有無を診断する。具体的には、検出値ＡがＰＨ近傍の値を示し、かつ、検出値ＢがＰＬ近傍の値を示していれば、低圧燃圧センサ５３ａが正常であると判断する。一方、検出値ＡおよびＢが同じ値を示していれば、低圧燃圧センサ５３ａにスタック故障が発生していると判断する。

なお、ＰＨは、上述した燃圧センサのスタック検出を行なうための診断用の燃圧に相当する以外に、エンジン１０の高温再始動時に設定される目標燃圧に相当する。燃料を高圧とするのは、エンジンが高温になることで内部の燃料が気化することを防ぐためである。

ここで、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３において、デリバリーパイプにエア噛みが生じた場合を想定する。このような場合には、燃焼に必要な燃料噴射量を確保できなくなるため、気筒内の空燃比Ａ／Ｆは、図中に点線で示されるように、理論空燃比（１４．７程度）よりも大きくなる（リーンとなる）。エンジンＥＣＵ１４１は、通常、空燃比Ａ／Ｆを目標空燃比に近付けるように燃料噴射量を増減する空燃比フィードバック制御を実行する。したがって、図３に示されるように、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比よりもリーンとなった場合には、エンジンＥＣＵ１４１は燃料噴射量を増量させる。しかしながら、デリバリーパイプ内に滞留するエアによって燃料噴射量の増量が妨げられるため、時刻ｔ３以降、空燃比Ａ／Ｆはリーン化する。その結果、図中に点線で示されるように、燃焼不良によってエンジン１０の出力トルクＴｅが低下してしまう。

このような状態における退避走行としては、一般的に、エンジン１０および第１ＭＧ２０を停止させ、バッテリ７０からの電力のみを用いて第２ＭＧ３０を駆動するＥＶ走行モードが採用される。ＥＶ走行モードでは、ＰＣＵ６０によってバッテリ７０の電圧を昇圧して第２ＭＧ３０を駆動することができるため、運転者の要求トルクを実現しながら走行することが可能である。しかしながら、エンジン１０および第１ＭＧ２０を用いた発電動作が行なえないため、ハイブリッド車両１の走行可能距離はバッテリ７０に蓄えられた電力によって制限される。

そこで、本実施の形態では、燃料供給装置１５において燃料噴射制御を適切に実行できないような異常が発生した場合には、通常使用時の燃圧よりも高圧となるように燃圧を昇圧させる。燃料の圧力を高めることで滞留しているエアや異物を押し出す応力が生じるため、これらを除去することが可能となる。

図４は、本実施の形態に係るハイブリッド車両１により実現される、燃料系にエア噛みが生じた場合のエンジン１０の出力、燃圧および空燃比の変化の一例を示した波形図である。図４においても、図３と同様の時刻ｔ３において、低圧デリバリーパイプ５３にエア噛みが生じた場合を想定している。

図４を参照して、時刻ｔ３以降、空燃比Ａ／Ｆはリーン化するため、燃焼不良によりエンジン１０の出力トルクＴｅが低下している。エンジンＥＣＵ１４１は、後述する方法によって、エンジン１０の出力トルクＴｅが低下したことを検出すると、低圧デリバリーパイプ５３の目標燃圧Ｐ０を、通常時の目標燃圧よりも高いＰＨ（たとえば、６４４［ｋＰａ］）に変更する。

これにより、低圧燃圧センサ５３ａの検出値（実燃圧）Ｐ１は目標燃圧Ｐ０に追従するように上昇する。昇圧された燃料によってデリバリーパイプ内のエアが除去された場合には、空燃比フィードバック制御が適切に実行されて燃料噴射量が増量される。したがって、リーン化されていた空燃比Ａ／Ｆは、時刻ｔ４以降、目標空燃比（たとえば理論空燃比）に近付いていく。この結果、燃焼不良が解消されるため、エンジン１０の出力トルクＴｅは目標トルクに向かって大きくなる。

以上のように、目標燃圧を高めることによってエンジン１０の出力トルクＴｅの低下が抑制されるため、ハイブリッド車両１は、退避走行として、エンジン１０の運転を伴なうＨＶ走行モードを採用することが可能となる。この結果、退避走行にＥＶ走行モードを採用する場合と比較して、ハイブリッド車両１の走行可能距離を延ばすことができる。また、エンジン１０および第２ＭＧ３０とを協調させて走行駆動力を高めることができるため、退避走行時の走行性能を向上させることができる。

なお、目標燃圧を高めることによってもエンジン１０の出力トルクＴｅの低下が解消されない場合には、エンジンＥＣＵ１４１は、エアまたは異物の除去が困難であるか、もしくは、エア噛み以外の故障が生じていると判断する。この場合、退避走行としてＥＶ走行モードを採用する。

図５は、本実施の形態において実行される目標燃圧の設定処理を説明するためのフローチャートである。図５に示すフローチャートは、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに、メインルーチンから呼び出されて実行される。

図５を参照して、エンジンＥＣＵ１４１は、ステップＳ０１により、エンジン１０が運転中であるか否かを判定する。エンジン１０が運転中でない場合（Ｓ０１のＮＯ判定時）には、処理がステップＳ０７に進められる。その結果、図４の時刻ｔ１よりも前において、低圧デリバリーパイプ５３の目標燃圧が０［ｋＰａ］に設定される。

一方、ステップＳ０１において、エンジン１０が運転中である場合（Ｓ０１のＹＥＳ判定時）には、エンジンＥＣＵ１４１は、エンジン１０の出力トルクＴｅが低下しているかどうかを判定する。これにより、エンジンＥＣＵ１４１は、燃料系にエア噛み、または異物の噛み込みが発生しているかどうかを判断する。

本実施の形態に係るハイブリッド車両１では、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は動力分割機構４０を介して相互に連結されているため、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の各回転数は、図６に示すように、共線図において直線で結ばれる関係となる。そこで、エンジンＥＣＵ１４１は、この関係を用いることにより、第１ＭＧ２０のトルク指令Ｔｍ１＊に基づいて、エンジン１０の出力トルクＴｅが低下しているかどうかを判定する。

図５の縦線Ｙ１は、サンギヤＳＧの回転数、すなわち第１ＭＧ２０（ＭＧ１）の回転数Ｎｍ１を示す。縦線Ｙ２は、キャリアＣＡの回転数、すなわちエンジン１０の回転数Ｎｅを示す。縦線Ｙ３は、リングギヤＲＧの回転数、すなわち第２ＭＧ３０（ＭＧ２）の回転数Ｎｍ２を示す。なお、縦線Ｙ１〜Ｙ３の間隔は、動力分割機構４０のギヤ比ρに応じて定められている。

エンジン作動を伴なう走行は、実線で示した共線図に従う。リングギヤＲＧ上の２つの太線矢印は、第１ＭＧ２０の出力トルクＴｍ１に従うエンジン直達トルク（−Ｔｍ１／ρ）と、第２ＭＧ３０の出力トルクＴｍ２とを示す。エンジン直達トルクは、第１ＭＧ２０でエンジン１０からの反力を受け持ちながら、エンジン１０の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊で動作させたときに、リングギヤＲＧに出力されるトルクに相当する。

エンジン１０には、ハイブリッド車両１の走行に必要なパワー（走行パワーＰｒ＊）と、バッテリ７０の充放電要求パワーＰｃｈｇとの和で示される出力パワー（以下、エンジン要求パワーＰｅとも称す）が要求される（Ｐｅ＝Ｐｒ＊−Ｐｃｈｇ）。エンジン要求パワーＰｅが所定の閾値よりも高い場合には、エンジン２の運転を伴なうＨＶ走行が選択される。

なお、走行パワーＰｒ＊は、ハイブリッド車両１の走行に必要な走行駆動力（トルク）と、駆動軸の回転数との積に基づいて算出することができる。たとえば、走行駆動力（トルク）は、運転者によるアクセルペダルの操作量と、車速とに基づいて算出することができる。充放電要求パワーＰｃｈｇは、バッテリ７０のＳＯＣ制御のための、バッテリ７０の充放電電力を示す。充放電要求パワーＰｃｈｇは、バッテリ７０の放電を促す場合にはＰｃｈｇ＞０に設定され、バッテリ７０の充電を促す場合にはＰｃｈｇ＜０に設定されるものとする。

エンジン要求パワーＰｅと、エンジン１０を効率良く動作させるエンジン回転数およびエンジントルクとの関係を示す動作線（たとえば、燃費最適動作線）とに基づいて、エンジン１０の目標動作点（目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊）が設定される。エンジン１０の目標回転数Ｎｅ＊および第２ＭＧの回転数Ｎｍ２が決まると、動力分割機構４０の回転要素における力学的な関係を表す式（１）に従って、第１ＭＧ２０の目標回転数Ｎｍ１＊が一義的に決まる。

Ｎｍ１＊＝Ｎｅ＊・（１＋ρ）／ρ−Ｎｍ２／ρ …（１）
そして、第１ＭＧ２０の回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊とするために第１ＭＧ２０が出力すべきトルクを示すトルク指令Ｔｍ１＊が、式（２）に従って算出される。

Ｔｍ１＊＝−ρ・Ｐｅ／（（１＋ρ）・Ｎｅ＊）＋ｋ１・（Ｎｍ１＊−Ｎｍ１）＋ｋ２・∫（Ｎｍ１＊−Ｎｍ１）ｄｔ …（２）
上記式（２）は、第１ＭＧ２０の回転数Ｎｍ１を目標回転数Ｎｍ１＊に一致させるため、すなわち、エンジン１０の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に一致させるための回転数フィードバック制御の関係式である。上記式（２）において、右辺第１項はフィードフォワード項であり、右辺第２項はフィードバックの比例項であり、右辺第３項はフィードバックの積分項である。

右辺第１項は、エンジン１０から出力され、サンギヤＳＧに作用するトルクを受け止めるためのトルクである。右辺第２項のｋ１（＞０）は比例項のゲインであり、右辺第３項のｋ２（＞０）は積分項のゲインである。

エンジン２の作動を伴なうＨＶ走行時には、第１ＭＧ２０のトルク指令Ｔｍ１＊は、負のトルク（図中下向き矢印のトルクであって、エンジン１０の回転数Ｎｅを押さえ込む方向のトルク）となる。エンジン１０に対して第１ＭＧ２０が負トルク（Ｔｍ１＜０）を出力することによって、発電が行なわれる。

再び図４に戻って、エンジンＥＣＵ１４１は、ステップＳ０２において、エンジン要求パワーＰｅからエンジン１０の目標回転数Ｎｅ＊が設定されると、第１ＭＧ２０の目標回転数Ｎｍ１＊を算出する。そして、第１ＭＧ２０の目標回転数Ｎｍ１＊および回転数Ｎｍ１に基づいて、上記の回転数フィードバック制御の関係式である式（２）を用いて、第１ＭＧ２０のトルク指令Ｔｍ１＊を算出する。

次に、エンジンＥＣＵ１４１は、ステップＳ０３により、同一のエンジン要求パワーＰｅに対して過去に算出された第１ＭＧ２０のトルク指令Ｔｍ１＊＿ｐａｓｔを取得する。この過去のトルク指令Ｔｍ１＊＿ｐａｓｔは、制御装置１００のメモリ領域に記憶されている制御内容の履歴から読み出すことで取得可能である。

なお、ステップＳ０３においては、複数のデータを統計処理することによって、過去のトルク指令Ｔｍ１＊を取得するようにしてもよい。たとえば、エンジンＥＣＵ１４１は、同一のエンジン要求パワーＰｅが設定された過去の制御周期を複数抽出し、その抽出した複数の制御周期のそれぞれに対応して設定された複数のトルク指令Ｔｍ１＊＿ｐａｓｔの平均値を算出する。複数のデータの統計処理には、平均値を算出する処理の他、複数のトルク指令Ｔｍ１＊＿ｐａｔの中央値を算出する処理や、複数のトルク指令Ｔｍ１＊＿ｐａｓｔの最頻値を算出する処理などを行ってもよい。

次に、エンジンＥＣＵ１４１は、ステップＳ０４により、ステップＳ０２で算出された、現在の制御周期におけるトルク指令Ｔｍ１＊と、ステップＳ０３で取得された、同一のエンジン要求パワーＰｅに対する過去のトルク指令Ｔｍ１＊＿ｐａｓｔとを比較する。

上述のように、第１ＭＧ２０のトルク指令Ｔｍ１＊は、エンジン１０の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に一致させるための回転数フィードバック制御に基づいて設定される。そのため、エンジン１０の目標トルクＴｅ＊に対して出力トルクＴｅが低下することによってエンジン１０の回転数Ｎｅが低下した場合には、目標回転数Ｎｅ＊に対する回転数Ｎｅの偏差が大きくなるため、上記式（２）の右辺第２および第３項のフィードバック項が大きくり、結果的に、トルク指令Ｔｍ１＊の絶対値｜Ｔｍ１＊｜が小さくなる。すなわち、エンジン１０の出力トルクＴｅが低下することによってトルク指令Ｔｍ１＊も低下する。

したがって、エンジンＥＣＵ１４１は、現在のトルク指令Ｔｍ１＊と、同一のエンジン要求パワーＰｅに対する過去のトルク指令Ｔｍ１＊＿ｐａｓｔとを比較することで、実質的に、現在のエンジントルクＴｅと、同一のエンジン要求パワーＰｅに対応する過去のエンジントルクＴｅとを比較する。これにより、エンジン１０の出力トルクＴｅが低下しているかどうかを判定する。たとえば、Ｔｍ１＊とＴｍ１＊＿ｐａｓｔとの差分（＝Ｔｍ１＊−Ｔｍ１＊＿ｐａｓｔ）が所定の閾値α以上である場合（Ｓ０４のＹＥＳ判定時）には、エンジンＥＣＵ１４１は、エンジン１０の出力トルクＴｅが低下していると判定する。所定の閾値αは、たとえば、トルク指令Ｔｍ１＊の大きさの２０％程度に設定される。

エンジン１０の出力トルクＴｅが低下していると判定された場合（Ｓ０４のＹＥＳ判定時）には、エンジンＥＣＵ１４１は、燃料系にエア噛み等の故障が生じていると判断する。したがって、ステップＳ０５に進み、低圧デリバリーパイプ５３の目標燃圧を、通常使用する燃圧よりも高く設定されたＰＨ（たとえば、６４４［ｋＰａ］）に設定する。これにより、昇圧された燃料によって燃料系に滞留するエアまたは異物が除去されると、燃焼に必要な燃焼噴射量を確保できるため、エンジン１０の出力トルクの低下が解消される。したがって、ハイブリッド車両１は、ＨＶ走行モードによる退避走行が実行可能となる。

一方、Ｔｍ１＊とＴｍ１＊＿ｐａｓｔとの差分が所定の閾値αよりも小さい場合（Ｓ０４のＮＯ判定時）には、エンジンＥＣＵ１４１は、燃料系にエア噛み等の故障が生じていないと判断する。したがって、エンジンＥＣＵ１４１は、ステップＳ０６により、低圧デリバリーパイプ５３の目標燃圧を、通常使用する燃圧ＰＬ（たとえば、４００［ｋＰａ］）に設定する。

なお、ステップＳ０５による燃料の昇圧によってエアまたは異物が除去されることでエンジン１０の出力トルクＴｅが増加した結果、Ｔｍ１＊とＴｍ１＊＿ｐａｓｔとの差分が所定の閾値αよりも小さくなると（Ｓ０４のＮＯ判定時）、ステップＳ０６によって目標燃圧はＰＨからＰＬに変更される。

これに対して、ステップＳ０５による燃料の昇圧によっても、Ｔｍ１＊とＴｍ１＊＿ｐａｓｔとの差分が所定の閾値α以上となる状態が所定時間以上継続している場合には、エンジンＥＣＵ１４１はエンジン１０を停止させる。したがって、ＥＶ走行モードによる退避走行が実行される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、エンジンの出力トルクが、同一のエンジン要求パワーＰｅに対する過去のエンジントルクに対して所定の閾値以上低下している場合には、エンジンの出力トルクが過去のエンジントルクに対して閾値以上低下していない場合よりも、低圧デリバリーパイプ５３の目標燃圧を高く設定する。これにより、昇圧された燃料によって燃料系からエアや異物を除去できるため、燃料噴射量を確保できずに気筒内の空燃比がリーン化することを防止することができる。この結果、エンジンの出力トルクの低下が抑制されるため、退避走行として、エンジンの作動を伴なうＨＶ走行モードを採用することが可能となる。よって、退避走行におけるハイブリッド車両の走行性能を向上させることができる。

なお、図１で示したハイブリッド車両１は、シリーズ・パラレル型のハイブリッド車両であり、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方を駆動源として走行可能に構成されるものであったが、他の方式のハイブリッド車両であっても本発明を適用可能である。

また、図２では、筒内噴射弁とポート噴射弁とを有するエンジンを例示したが、本発明は、筒内噴射弁が無くポート噴射弁のみを有するエンジンに適用することも可能である。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ハイブリッド車両、１０ エンジン、１１ シリンダ、１５ 燃料供給装置、１６ 回転軸、２０，３０ モータジェネレータ、２１ 吸気ポート、３６ 吸気マニホールド、４０ 動力分割機構、５０ 低圧燃料供給機構、５１ 燃料圧送部、５２，５２ａ 低圧燃料配管、５３ 低圧デリバリーパイプ、５３ａ 低圧燃圧センサ、５４ ポート噴射弁、５４ａ，８４ａ 噴孔部、５８ リダクション機構、６２ 駆動輪、７０ バッテリ、８０ 高圧燃料供給機構、８１ 高圧ポンプ、８２ 高圧燃料配管、８２ａ チェック弁、８３ａ 高圧デリバリーパイプ、８４ 筒内噴射弁、１００ 制御装置、１４０ ＰＭ−ＥＣＵ、１４１ エンジンＥＣＵ、１４２ モータＥＣＵ、１４３ バッテリＥＣＵ、５１１ 燃料タンク、５１２ フィードポンプ、５１３ サクションフィルタ、５１４ 燃料フィルタ、５１５ リリーフ弁、５１６ 燃料配管。

Claims (1)

1. エンジンと、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置からの電力によって車両駆動力を発生する電動機と、
   前記エンジンに燃料を供給する燃料供給装置と、
   前記エンジン、前記電動機および前記燃料供給装置を制御するための制御装置とを備え、
   前記燃料供給装置は、
   前記エンジンの吸気通路に噴射するための燃料を貯留する貯留部と、
   燃料を加圧して前記貯留部に供給するフィードポンプと、
   筒内に噴射するための燃料を貯留する高圧貯留部とを含み、
   前記制御装置は、前記エンジンへの要求パワーに従って前記エンジンの出力トルクを制御するとともに、前記貯留部に貯留される燃料の圧力が目標燃圧になるように前記フィードポンプを制御するように構成され、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの出力トルクが、同一の前記要求パワーに従って制御された過去の前記エンジンの出力トルクに比べて所定の閾値以上低下した場合には、前記エンジンの出力トルクが、前記過去のエンジンの出力トルクに比べて前記閾値以上低下していない場合よりも、前記目標燃圧を高く設定する、ハイブリッド車両。

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