(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンおよびモータからなるパワートレインと、前記エンジンの排気系に設けられ、加熱のための設備により昇温可能な加熱触媒とを備えるハイブリッド車両において、
前記加熱触媒の温度が所定温度以下のとき前記加熱のための設備により前記加熱触媒を昇温させるとともに前記エンジンの出力が生じない程度に燃料を噴射または燃料噴射停止状態として前記モータによりエンジンを回転させ、その後、前記加熱触媒が暖機されてから前記エンジンにトルクを発生させるべく燃料を噴射して前記エンジンを作動させる制御手段を具備したことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記パワートレインは前記加熱触媒の温度が所定温度以下のとき前記モータのみにより駆動トルクを発生させ、
前記制御手段は、運転者の要求トルクが所定トルクを超えると前記加熱触媒が暖機される前であっても前記エンジンにトルクを発生させるべく前記エンジンを作動させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は運転者により前記パワートレインに対する始動操作が行われたとき、前記エンジンの出力が発生しない程度に燃料を噴射または燃料噴射停止状態として前記モータにより前記エンジンを回転させることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記排気系内にて前記加熱触媒に流れる排気流量を低減させる排気流量低減手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンおよびモータからなるパワートレインを備えたハイブリッド車両に係わり、特にその排気系に加熱触媒を備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の制御装置に関する従来技術は、例えば実登第２５４８０６５号公報および特開平８−３３８２３５号公報等に記載されている。これら従来技術は、加熱触媒が低温である状態で車両を始動する場合、エンジンを停止状態として加熱触媒を昇温させ、この後、加熱触媒が充分に昇温されるとエンジンを起動させるものとしている。
【０００３】
上述した従来技術によれば、予め触媒の浄化性能が活性化された状態でエンジンが起動されるため、排ガスを効率よく浄化できるものと考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の構成では運転者が始動操作を行ったときにもエンジンが回転されないため、運転者に違和感を覚えさせる場合がある。具体的には、運転者は自己が行った始動操作に対してエンジンが反応しないことから、再度の始動操作を試みたり、あるいは車両故障等のトラブルが生じたものと誤認したりする可能性がある。
【０００５】
さらに、上述の従来技術では常に加熱触媒が昇温されてからエンジンの始動を開始するため、例えば触媒の低温時に運転者が加速要求を試みた場合、エンジントルクの立ち上がりが遅れてトルク不足になったり、モータ負荷が急激に過大となったりすることもある。
そこで本発明は、排ガスの悪化を招くことなく運転者に始動を確実に認識させるとともに、モータ負荷の軽減をも図ることができるハイブリッド車両の制御装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のハイブリッド車両の制御装置（請求項１）は制御手段を備え、この制御手段は、加熱触媒の温度が所定温度以下のとき加熱のための設備により加熱触媒を昇温させるとともにエンジンの出力が生じない程度に燃料を噴射または燃料噴射停止状態とし、その後、加熱触媒が暖機されてからエンジンにトルクを発生させるべく燃料を噴射してエンジンを作動させることで上記の課題を解決している。
【０００７】
本発明の制御装置によれば、加熱のための設備により加熱触媒を昇温させながらエンジンを回転させることができるため、運転者に違和感を覚えさせることがないし、このときエンジンの出力が生じない程度に燃料を噴射または燃料噴射停止状態とするため、排ガスが悪化することはない。さらに、予めエンジンが回転状態にあるためスムーズにエンジンを起動することができ、速やかにトルクの立ち上がりを確保することができる。また、加熱触媒が暖機されるとエンジン出力が発揮されるので、排ガスを効率的に浄化しながら充分な駆動トルクを確保することができる。
【０００８】
ハイブリッド車両のパワートレインは、加熱触媒の温度が所定温度以下のときモータのみにより駆動トルクを発生させ、上述した制御手段は、運転者の要求トルクが所定トルクを超えると加熱触媒が暖機される前であってもエンジンにトルクを発生させるべくエンジンを作動させる態様が好ましい（請求項２）。
この場合、運転者のトルク要求に応じて適宜エンジントルクの発生が可能であるため、モータ負荷を軽減し、トルク不足を防止することができる。
【０００９】
より実用的には、上述の制御手段は運転者によりパワートレインに対する始動操作が行われたとき、エンジンの出力が発生しない程度に燃料を噴射または燃料噴射停止状態とすることができる（請求項３）。この場合、特に運転者が始動操作を行った場合、エンジンの始動を確実に認識することができる。
また本発明のハイブリッド車両の制御装置（請求項４）は、排気系内にて加熱触媒に流れる排気流量を低減させる排気流量低減手段をさらに備えることができる。この場合、排気流により加熱触媒の昇温作用が妨げられることがなく、より効率的な昇温効果が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態としては、例えば図１に示される走行システムの構成を備えたハイブリッド車両の制御装置を挙げることができる。
図１のハイブリッド車両は、パワートレインとしてエンジン１およびモータ２を搭載しており、モータ２にはインバータ４を介してバッテリ６が接続されている。バッテリ６はモータ２に給電して駆動力を発生させる一方、モータ２が発電機として働くときはその発電した電力を充電することができる。
【００１１】
このハイブリッド車両はパラレル式のパワートレインを採用しており、エンジン１のクランク軸８とモータ２の出力軸１０とがともにトランスミッション１２に接続されて一体的に回転できる構造を有している。なお、クランク軸８とモータ２との間にはクラッチ１４が介挿されており、このクラッチ１４の切断によりエンジン１のアイドル運転が可能である。またトランスミッション１２とデファレンシャル１６との間には発進クラッチ１８が介挿されており、この発進クラッチ１８はハイブリッド車両の発進および停止時に断接される。トランスミッション１２の形式には特に限定がなく、例えば各種の自動変速機（４速オートマチックや無段変速機等）を用いることができる。
【００１２】
エンジン１は吸気マニホールド２０および排気マニホールド２２を備えており、これら吸排気マニホールド２０，２２間はＥＧＲ通路２４により接続されていおり、ＥＧＲ通路２４と吸気マニホールド２０との間にはＥＧＲ弁２８が介挿されている。ＥＧＲ通路２４は排気マニホールド２２から吸気マニホールド２０へ排ガスの一部を還流させることができ、その還流量はＥＧＲ弁２８の開閉動作により調節可能である。
【００１３】
また、エンジン１は吸排気弁の動弁系に可変動弁機構２９を備えており、これら可変動弁機構２９は吸排気弁のバルブタイミングまたはバルブリフト量を変更することができる。
エンジン１の排気通路３０には直列に２つの触媒３２，３４が設けられており、このうち前段は電気加熱触媒（以下、「ＥＨＣ」と表記する。）３２である。ＥＨＣ３２は例えば、加熱手段としての電気ヒータ３６により加熱されて昇温可能である。なお、ＥＨＣ３２の具体的な形式については特に制約がなく、加熱のための設備には図示の電気ヒータ３６以外のものを適用することもできる。
【００１４】
バッテリ６から電気ヒータ３６への給電経路３７にはリレー３８が介挿されており、リレー３８はバッテリ６から電気ヒータ３６への通電を断接する。
図１のハイブリッド車両は、走行システムを総合的に制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と表記する。）４０を装備しており、エンジン１およびモータ２の作動やトランスミッション１２の変速操作、電気ヒータ３６の発熱等はいずれもＥＣＵ４０により制御することができる。
【００１５】
具体的には、エンジン１は電動スロットルバルブやエアフローメータ（いずれも図示していない）、また、燃料供給手段としての燃料噴射弁４２等を用いて出力を電子制御する装備を有している。ＥＣＵ４０は電動スロットルバルブの開度を調節するとともに、エアフローメータからのセンサ信号を受け取ってエンジン１の吸入空気量を検出し、所望の空燃比を得るように燃料噴射弁４２を駆動させる。
【００１６】
またＥＣＵ４０は、インバータ４の制御によりバッテリ６とモータ２との間で電力の送受方向を切り換える機能を有しており、上述のようにバッテリ６からモータ２に給電するときはモータ２の型式に合わせて供給電圧、電流、周波数等を可変してモータ２の出力を制御する。逆にバッテリ６を充電するときはモータ２を発電機として働かせる。
【００１７】
ＥＣＵ４０には、走行システムの運転状態を表す各種の情報が収集されるものとなっている。このため走行システムには、運転状態検出手段として各種のセンサ類が組み込まれており、センサ類には例えば、アクセルポジションセンサや車速センサ等（いずれも図示されていない）が装備されている。アクセルポジションセンサはアクセルペダルの踏み込み量に応じたセンサ信号を出力し、ＥＣＵ４０はそのセンサ信号によりアクセル開度を検出することができる。また車速センサは車輪Ｗの回転速度に同期したパルスを出力し、ＥＣＵ４０はそのパルス信号から車速を検出することができる。
【００１８】
さらに、ＥＣＵ４０は走行システムの状態検出手段として設けられたセンサ類から各種の情報を収集することができる。例えば、バッテリ６には充電センサ４４が取り付けられており、この充電センサ４４はバッテリ６の充電残量に応じたセンサ信号を出力する。ＥＣＵ４０はそのセンサ信号からバッテリ６の充電率を求めることができる。
【００１９】
また、上述のＥＨＣ３２には温度検出手段として温度センサ４６が取り付けられており、ＥＣＵ４０は温度センサ４６からのセンサ信号によりＥＨＣ３２の温度を検出することができる。
本実施形態ではさらに、ＥＣＵ４０が制御手段としての機能を有しており、以下にＥＣＵ４０の制御機能について具体的な実施例を挙げて説明する。
【００２０】
図２は、ハイブリッド車両の走行制御に関してＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンの一例を示している。
ＥＣＵ４０は先ず、走行システムの始動後所定時間Ｔ1内にあるか否かを判断する（ステップＳ１）。この判断は、例えば運転者が起動スイッチを操作してからの経過時間をカウントすることで行うことができる。なお所定時間Ｔ1は、例えば走行システムが起動してから定常状態に移行するまでの所要時間を基準として設定することができる。
【００２１】
走行システムの始動後、所定時間Ｔ1内にあれば（ステップＳ１＝Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０は次にＥＨＣ３２が加熱作動中であるか否かを判断する（ステップＳ２）。最初にＥＨＣ３２は非加熱状態であるため（ステップＳ２＝Ｎｏ）、ＥＣＵ４０は続いてＥＨＣ３２の温度が所定温度Ｔｃ以下であるか否かを判断する（ステップＳ３）。この所定温度Ｔｃは、例えばＥＨＣ３２の排ガス浄化機能が活性化する温度条件に基づいて設定することができ、通常は「ライトオフ温度」と称する温度を基準とすることが好ましい。
【００２２】
例えば、エンジン１の冷態始動時にはＥＨＣ３２が比較的低温の条件にあるため、この場合、ＥＨＣ３２の温度は所定温度Ｔｃ以下となる（ステップＳ３＝Ｙｅｓ）。
次にＥＣＵ４０はバッテリ６の充電率（ＳＯＣ）を検出し、その値が所定値Ｃ1を超えているか否かを判断する（ステップＳ４）。この所定値Ｃ1は、例えば電気ヒータ３６によりＥＨＣ３２を昇温するのに充分な充電残量を示す基準値として設定されている。
【００２３】
充電率が所定値Ｃ1を超えるレベルにあれば（ステップＳ４＝Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０は電気ヒータ３６に通電し、ＥＨＣ３２を加熱する（ステップＳ５）。
図３は、制御ルーチンの実行に伴う走行システムの各種状態の変化を示している。例えば、エンジン１の冷態から運転者が起動スイッチ（キースイッチ）を操作した場合、ＥＨＣ３２の温度が所定温度Ｔｃ以下であるため、ＥＣＵ４０は上述のステップＳ１〜Ｓ５を実行する。このため、ある時刻ｔ1から電気ヒータ３６が通電状態となり、ＥＨＣ３２の温度が次第に上昇する。
【００２４】
ここでＥＣＵ４０は制御ルーチンの次処理に進み、充電率が所定値Ｃ2を超えているか否かを判断する（ステップＳ６）。この所定値Ｃ2は、例えばパワートレインからの出力をモータ２だけで賄うのに充分な充電残量を示す基準値として設定されている。なお、充電率ベースでみれば、この所定値Ｃ2の方が上述の所定値Ｃ1よりも高い値となる（Ｃ1＜Ｃ2）。
【００２５】
充電率が所定値Ｃ2を超えていれば（ステップＳ６＝Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０は次に運転者の要求トルクＴｒがモータ２の最大トルクＴmaxより小さいか否かを判断する（ステップＳ７）。なお最大トルクＴmaxは、モータ２だけでパワートレインから出力可能なトルクの最大値を示す。
通常の始動時であれば運転者はアクセルペダルを踏み込んでおらず、走行トルクを要求していないと考えられるため、要求トルクＴｒは最大トルクＴmaxを下回る（ステップＳ７＝Ｙｅｓ）。この場合、ＥＣＵ４０は燃料噴射弁４２からの燃料噴射を停止し（ステップＳ８）、モータ２を要求トルクＴｒにて作動させる（ステップＳ９）。なお、このとき要求トルクＴｒは例えばエンジン１のアイドリングトルク程度に設定されている。また、モータ２の作動とともにクラッチ１４が接続されてエンジン１がアイドリング回転速度で回転する（図３参照）。
【００２６】
前述のステップＳ２でＥＨＣ３２が加熱作動中と判定される場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１４でＥＨＣ３２が加熱開始後所定時間Ｔ2（Ｔ2＜Ｔ1）内であるか否かが判定され、所定時間Ｔ2内である場合、ＥＣＵ４０は前述のステップＳ４以降を繰り返す。またステップＳ１４の判定が否定される場合は（Ｎｏ）、ＥＨＣ３２の加熱開始後所定時間Ｔ2を経過していることからＥＨＣ３２は充分に暖機されているものと判断される。この場合、ＥＣＵ４０はエンジン１にトルクを発生させるべくステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、ＥＣＵ４０は燃料供給量を制御してエンジン１を作動させるとともにモータ２の作動をも制御して運転者の要求トルクＴｒをパワートレインから出力させる通常制御を実行する。この結果、図３中、ｔ2の時点から燃料噴射が開始され、エンジン１がトルクＴｅを発生することになる。これにより、エンジントルクＴｅとモータトルクＴｍとを合算した要求トルクＴｒ（＝Ｔｅ＋Ｔｍ）に相当する駆動トルクがパワートレインから出力される（図３参照）。またこのとき、燃料噴射開始時点（時刻ｔ2）で既にエンジン回転速度が立ち上がっているため、エンジン１から速やかにトルクを発生させることができる。
【００２７】
この後、引き続きＥＨＣ３２は加熱状態に維持されるが、始動後所定時間Ｔ1を経過した時点でＥＣＵ４０はステップＳ１からステップＳ１２に進み、電気ヒータ３６への通電を停止してＥＨＣ３２の加熱を終了する（図３中、ｔ3時点）。
なお、始動時のＥＨＣ３２の温度が所定温度Ｔｃより高かった場合（ステップＳ３＝Ｎｏ）や充電率ＳＯＣが所定値Ｃ1以下であった場合（ステップＳ４＝Ｎｏ）も、ＥＣＵ４０は電気ヒータ３６への通電を停止し、ＥＨＣ３２を非加熱状態とする（ステップＳ１２）とともに、ＥＣＵ４０はエンジン１およびモータ２を通常運転状態として制御する（ステップＳ１３）。また、充電率ＳＯＣが所定値Ｃ2以下の場合（ステップＳ６＝Ｎｏ）は、直接ステップＳ１３に進んでモータ２およびエンジン１を通常運転状態とする。
【００２８】
一方、ステップＳ７以降の処理にあっては、運転者がアクセルペダルを踏み込んで、走行トルクを要求した場合にあっても、その要求トルクＴｒが最大トルクＴmaxを下回っている場合（ステップＳ７＝Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０はエンジン１の燃料供給を行わず（ステップＳ８）、引き続き要求トルクＴｒにてモータ２を作動させる（ステップＳ９）。
【００２９】
これに対し、運転者の要求トルクＴｒが最大トルクＴmax以上である場合（ステップＳ７＝Ｎｏ）、ＥＣＵ４０はモータ２に最大トルクＴmaxを発生させるとともに（ステップＳ１０）、要求トルクＴｒと最大トルクＴmaxとの差分をエンジントルクＴｅとし、その差分のトルク（Ｔｅ＝Ｔｒ−Ｔmax）を発生させるべくエンジン１の作動を制御する（ステップＳ１１）。このため、運転者の要求トルクＴｒがモータ最大トルクＴmaxを超える場合は、ＥＨＣ３２が暖機される前（ｔ2時点より前）であってもエンジン１にトルクを発生させることとなる。
【００３０】
上述のように、冷態始動時において運転者が起動スイッチを操作した場合にあっては、エンジン１が出力を発生しない状態でモータ２により回転されるため、運転者は走行システムの起動を実際に確認することができる。したがって、走行システムの異常や故障といった無用な誤解が生じるのを効果的に防止することができる。
【００３１】
また、運転者のトルク要求に応じてエンジン１を速やかに起動させることができるため加速応答性に優れ、ハイブリッド車両のドライバビリティを大きく向上することができる。
なお、通常は燃料噴射の開始時点で既にＥＨＣ３２が活性温度にまで昇温されているため、排ガスが充分に浄化されてＴＨＣの排出量が抑制される（図３参照）。
【００３２】
さらに運転者の要求トルクＴｒに応じて適宜、エンジン１の出力を制御しているので、パワートレインから出力される駆動トルクが不足することはなく、ドライバビリティを悪化させることはない。
なお、上述した制御ルーチンには記載されていないが、ＥＣＵ４０は制御ルーチンの実行に合わせて以下の排気流量低減制御を実行することができる。
【００３３】
例えば、モータ２によりエンジン１を回転させるとき（ステップＳ８〜Ｓ９）、ＥＣＵ４０はＥＧＲ弁２８を開弁させて排気の一部を還流させる制御を行うことができる。これにより相対的に排気流量が低減するため、低温の排気によってＥＨＣ３２の昇温作用が妨げられることはない。
あるいは、ＥＣＵ４０は可変動弁機構２９の作動を制御して、例えば吸気弁の閉タイミングを圧縮行程にまで遅角させる。これによりデコンプ作用が働き、相対的に排気流量が低減される。
【００３４】
なお、上述した各排気流量低減制御を実行することにより、非制御時に比較して４０％程度の排気流量を低減することが可能である。このためＥＨＣ３２の昇温効果を促進することができ、より早期にＥＨＣ３２の活性化が可能となる。
上述の制御ルーチンは好ましい一例であり、具体的な処理の内容やステップ等は適宜変形が可能である。例えば、ステップＳ８では燃料噴射を停止するものとしているが、このときエンジン１の出力発生に寄与しない程度に少量の燃料を噴射するように制御してもよい。この場合でも、ＥＣＵ４０によりエンジン１の出力が生じない運転領域でエンジン１への燃料供給量を制御する実施態様が達成される。また、加熱手段作動後の加熱触媒の暖機判定を行うためのパラメータとして、上記実施態様では加熱開始からの経過時間を用いたが、これに代えてＥＨＣ３２の温度を用いるようにしてもよい。
【００３５】
その他、一実施形態のハイブリッド車両の構成は好ましい一例であり、各種の構成要素は適宜変形や置換が可能であることはいうまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のハイブリッド車両の制御装置（請求項１）は、運転者にエンジンの始動を確実に認識させ、車両のユーザビリティを大きく向上することができる。
また、運転者のトルク要求に応じてエンジンを作動させることから（請求項２）、パワートレインから充分な駆動トルクを発生することができ、良好なドライバビリティを提供することができる。
【００３７】
特に運転者による始動操作時にエンジンが回転されることから（請求項３）、運転者に違和感を覚えさせることがなく、ハイブリッド車両に対する信頼性を大きく向上することができる。
また、加熱触媒の昇温作用を促進することができることから（請求項４）、エンジンを早期に始動してトルクを確保するとともに、排ガスを効率的に浄化可能とする合理的な制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のハイブリッド車両の構成を概略的に示した図である。
【図２】制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】制御ルーチンの実行に伴う各種状態の変化を示した図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  モータ
３２  加熱触媒
４０  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
0003705361.tif 000002
【図２】
0003705361.tif 000003
【図３】
0003705361.tif 000004