(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと発電可能な電動機を動力源として備え、前記エンジンと電動機の少なくとも一方の動力を出力軸に伝達して車両の推進力とするハイブリッド車両において、
前記電動機は前記エンジンと直結されていて該エンジンの始動用駆動源としても機能し、前記エンジンの始動時に該エンジンを構成する気筒の少なくとも一部の気筒を吸排気バルブを閉止した状態で休止する気筒休止手段を備え、電動機走行状態からエンジン走行状態に切り替える場合に、前記エンジンの始動時に休止させていた前記気筒の休止を解除し燃料供給を開始する際に、該気筒内の圧力が所定の負圧値以下になるまで該気筒への燃料供給を停止し、この燃料供給停止期間中、要求出力に応じてエンジン抵抗に基づいた出力を前記電動機で補うことを特徴とするハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンと発電可能な電動機を動力源とし少なくとも一方の動力から車両の推進力を得る、いわゆるハイブリッド車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンを駆動させる燃料の節約や、燃料の燃焼により発生する排気ガスの低減等を目的として、車両の駆動輪に連結される動力伝達機構にエンジンと発電可能な電動機（以下、モータ・ジェネレータという）とを連結し、走行時に必要に応じてモータ・ジェネレータによる駆動アシストを行うとともに、減速時に駆動輪から入力される動力を前記モータ・ジェネレータに伝達し、該モータ・ジェネレータにより回生動作を行って減速エネルギーを回生エネルギーに変換し電気エネルギーとして蓄電装置に充電するハイブリッド車両が開発されている（特開平９−４４７９号公報、特開平１１−３５０９９５号公報等）。
このハイブリッド車両には、アイドリング時（すなわち、アクセルペダルが踏み込まれていない時）にエンジンを停止し、この後アクセルペダルが踏み込まれると、前記モータ・ジェネレータあるいは始動用モータでエンジンをクランキングし始動するように制御することで、燃費向上を図ったものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のハイブリッド車両においては、エンジン始動時にモータ・ジェネレータあるいは始動用モータでエンジン回転数をエンジン始動可能な回転数まで立ち上げているが、始動時のエンジン抵抗が極めて大きく、大きな始動トルクが必要となり、モータ・ジェネレータあるいは始動用モータに大トルクが要求されることとなった。その結果、これらモータの体格が大きくなり、車両搭載が困難で、また、モータの重量増大により燃費が低下するなど、問題があった。
そこで、この発明は、モータの小型化を図り、車載性の向上、燃費向上を図ることができるハイブリッド車両を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、エンジン（例えば、後述する実施の形態におけるエンジン２）と発電可能な電動機（例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ３）を動力源として備え、前記エンジンと電動機の少なくとも一方の動力を出力軸（例えば、後述する実施の形態における出力軸１１）に伝達して車両の推進力とするハイブリッド車両（例えば、後述する実施の形態におけるハイブリッド車両１）において、前記電動機はエンジンと直結されていて該エンジンの始動用駆動源としても機能し、前記エンジンの始動時に該エンジンを構成する気筒（例えば、後述する実施の形態における気筒２ａ）の少なくとも一部の気筒を吸排気バルブを閉止した状態で休止する気筒休止手段（例えば、後述する実施の形態における気筒休止装置８）を備え、電動機走行状態からエンジン走行状態に切り替える場合に、前記エンジンの始動時に休止させていた前記気筒の休止を解除し燃料供給を開始する際に、該気筒内の圧力が所定の負圧値以下になるまで該気筒への燃料供給を停止し、この燃料供給停止期間中、要求出力に応じてエンジン抵抗に基づいた出力を前記電動機で補うことを特徴とする。
このように構成することにより、エンジン始動時に気筒の少なくとも一部が気筒休止手段によって休止されるので、気筒を休止しない場合と比較すると、エンジン始動時のポンピングロスが低減し、始動トルクを小さくすることが可能になる。
なお、エンジン始動時に気筒休止手段により気筒休止される気筒は、全気筒であってもよいし、あるいは、一部の気筒であってもよい。
【０００５】
また、電動機走行状態からエンジン走行状態に切り替える場合に、前記エンジンの始動時に休止させていた前記気筒の休止を解除し燃料供給を開始する際に、休止していた気筒の気筒内圧力が所定の負圧値以下になるまで該気筒への燃料供給を停止することにより、初爆ショックを低減することが可能になり、また、この燃料供給停止期間中、気筒休止解除によるポンピングロスの増大に応じて電動機の出力を増大させて出力低下を補うことができるので、車両の要求出力を満足させることが可能になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るハイブリッド車両の実施の形態を図１から図４の図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係るハイブリッド車両の第１の実施の形態における動力伝達系の概略構成図である。
このハイブリッド車両１では、エンジン２と発電可能な電動機（以下、モータ・ジェネレータという）３がクラッチ４を介して直列に連結可能にされており、エンジン２とモータ・ジェネレータ３の少なくとも一方の動力が、プーリー・ベルト式無断変速機（ＣＶＴ）等の変速機５を介して出力軸１１に伝達され、さらに出力軸１１からデファレンシャルギア６を介して車両の駆動輪Ｗ，Ｗに伝達されるように構成されている。
【０００７】
エンジン２は例えば４気筒等の多気筒エンジンであり、各気筒２ａに所定のタイミングで燃料を噴射する燃料噴射装置７と、各気筒２ａの吸排気バルブを全閉に保持して気筒２ａを休止させる気筒休止装置（気筒休止手段）８とを備えている。気筒休止装置８において吸排気バルブの全閉を保持する機構に特に限定はなく、油圧制御によりバルブ作動を休止させるものであってもよいし、吸排気バルブを電磁バルブで構成することも可能である。
また、エンジン２には、各気筒２ａ内の圧力を検出する圧力センサ９と、クランクシャフトの回転数（エンジン回転数ということもある）を検出する回転数センサ１０が付設されている。
【０００８】
このように構成されたハイブリッド車両１では、クラッチ４を係合してエンジン２の動力だけで走行したり、エンジン２の動力にモータ・ジェネレータ３の動力を加えて両方の動力で走行（いわゆるモータアシスト走行）したり、クラッチ４を開放してモータ・ジェネレータ３の動力だけで走行したり、車両１の減速時にモータ・ジェネレータ３により回生動作を行って減速エネルギーを回生エネルギーに変換し電気エネルギーとして蓄電装置（図示せず）に充電したりすることができるようになっている。
【０００９】
また、このハイブリッド車両１では、モータ・ジェネレータ３はエンジン始動用モータとしても機能し、エンジン２の始動時にはクラッチ４を係合してモータ・ジェネレータ３によってエンジン２をクランキングする。
その際に、このハイブリッド車両１では、始動トルクを低減するためにエンジン始動初期に全ての気筒２ａを休止させてポンピングロスを低減する。そして、エンジン回転数がエンジン始動可能な回転数（以下、エンジン始動回転数という）に達したら全気筒２ａの気筒休止を解除する。但し、各気筒２ａ内の負圧が所定値に達するまでは燃料供給を停止し、これによって初爆ショックを低減する。そして、この燃料供給停止期間中、気筒休止解除により発生するポンピングロスで出力低下を招かないように、ポンピングロスに相当する分だけモータ・ジェネレータ３の出力を増大させる。
【００１０】
このエンジン２の始動動作を、図２のタイミングチャートを参照して詳述する。
図２に示すタイミングチャートは、モータ・ジェネレータ３の動力のみで走行（すなわち、モータ走行）している状態から、エンジン２の動力のみで走行するエンジン走行に切り替える場合のものであり、時間ｔ０より以前はモータ走行状態を示している。
モータ走行状態では、クラッチ４は開放されており、気筒休止装置８は全気筒２ａの吸排気バルブを閉ざし、燃料噴射装置７は全気筒２ａに対して燃料供給を停止（燃料カット）している。また、モータ・ジェネレータ３は車両の要求出力に応じた出力を出している。
【００１１】
そして、時間ｔ０においてモータ走行からエンジン走行への切り替え指令が出されると、気筒休止装置８による全気筒２ａの気筒休止、および、燃料噴射装置７による燃料供給停止を継続しつつ、クラッチ４を係合させるとともに、エンジン回転数をエンジン始動回転数まで持ち上げられるように、エンジンフリクションとイナーシャを算出し、この分だけモータ・ジェネレータ３の出力を増大するようにモータ・ジェネレータ３の出力制御を実行する。これにより、モータ・ジェネレータ３は、車両１の要求出力を満足させつつエンジン２のクランキングを開始する。この時、エンジン２の全気筒２ａは気筒休止装置８により吸排気バルブを全閉状態に維持されているのでエンジン２においてポンピングロスが発生せず、ポンピングロスがない分だけ従来よりも始動トルクを低く抑えることができる。
図２において、実線で示すモータ出力線は本実施の形態の場合であり、破線で示すモータ出力線は従来の場合である。従来は、特に最初の圧縮行程での乗り越しトルクが大きく、一度に大きなトルクが必要であったが、この実施の形態のようにエンジン始動時に気筒休止を行うと、エンジン２をクランキングするのに小さいトルクで間に合うこととなる。
【００１２】
このエンジン２のクランキング後、エンジン回転数が徐々に高まっていく。そして、時間ｔ１においてエンジン回転数がエンジン始動回転数に達し、それ以降、定速回転に制御すると、エンジン２のイナーシャがなくなるので、その分だけモータ・ジェネレータ３の出力を低下させるようにモータ・ジェネレータ３の出力制御を実行する。
そして、時間ｔ２において、気筒休止装置８による全気筒２ａの気筒休止を解除し、全気筒２ａの吸排気バルブを通常の開閉タイミングで開閉動作させる。ただし、気筒休止を解除するだけで、燃料噴射装置７による燃料供給停止は継続する。この気筒休止解除によりエンジン２にポンピングロスが発生するので、時間ｔ２以降は、圧力センサ９で検出される気筒２ａ内の負圧と回転数センサ１０で検出されるエンジン回転数に基づいて、気筒休止解除により発生するポンピングロスを算出し、このポンピングロスに相当する出力分だけモータ・ジェネレータ３の出力を増加制御することにより、車両１の要求出力を満足させるようにする。すなわち、車両１の要求出力に応じてエンジン抵抗に基づいた出力をモータ・ジェネレータ３で補うようにする。
【００１３】
気筒休止解除により、時間ｔ２以後は気筒２ａ内に負圧が発生し、その負圧が徐々に増大していく。そして、圧力センサ９で検出される気筒２ａ内の負圧が所定値に達した時（図２において時間ｔ３）に、燃料カットを解除して燃料噴射装置７により各気筒２ａへの燃料供給を開始し、図示しない点火手段により点火して、エンジン２を燃焼始動する。
気筒２ａ内に負圧が発生する前に燃料を噴射し点火すると過大なエンジン出力が発生し、クラッチ４を係合した状態でこれが行われると駆動輪Ｗに過大な動力が伝達されて運転性が低下してしまうが、本実施の形態のように、気筒２ａ内に所定の負圧が発生するまでは燃料カットを継続し、所定の負圧値になるのを待ってから燃料を噴射し点火すると、初爆ショックを低減することができ、運転性を向上させることができる。
【００１４】
さらに、時間ｔ３以降、エンジン初爆検出機構あるいはオブザーバ等の初爆推定手段（いずれも図示せず）により初爆ショックと逆トルクをモータ・ジェネレータ３で発生させてショックを抑制するようにモータ出力制御を実行する。
そして、エンジン完爆（エンジン２が自力で回転を維持できる状態）の後（時間ｔ４以後）、モータ・ジェネレータ３の出力をゼロにして、エンジン走行への切り替えを終了する。
【００１５】
この第１の実施の形態においては、エンジン２の始動時に全気筒２ａを気筒休止しているので、気筒を休止しない場合よりもエンジン始動時のポンピングロスを大幅に低減することができ、始動トルクを十分に小さくすることができる。したがって、エンジン始動用モータを兼用しているモータ・ジェネレータ３の体格を小さくすることができて車載性が向上するとともに、モータ・ジェネレータ３の重量を低減することができて燃費が向上する。
【００１６】
また、エンジン始動時の気筒休止を解除する際に、気筒２ａ内の圧力が所定の負圧値以下になるまで燃料供給を停止しているので初爆ショックを低減することができ、さらに、この燃料供給停止期間中は、気筒休止解除によるポンピングロスの増大に応じてモータ・ジェネレータ３の出力を増大させて出力低下を補っているので、車両１の要求出力を満足させることができ、乗り心地および運転性が向上する。
なお、前述した実施の形態では、エンジン始動時に全気筒を休止させたが、これに限るものではなく、一部の気筒だけを休止するようにしても本発明は成立する。
【００１７】
また、この発明は図１に示す構成のハイブリッド車両１への適用に限られるものではなく、図３あるいは図４に示すような種々の構成のいわゆるパラレル型のハイブリッド車両１に適用可能である。
図３に示すハイブリッド車両１は、走行用および回生用のモータ・ジェネレータ３とは別に、エンジン始動専用の始動用モータ１２を備えている。このハイブリッド車両１に本発明を適用した場合には、始動用モータ１２の体格および重量を小さくすることができる。
図４に示すハイブリッド車両１は、エンジン２とモータ・ジェネレータ３を直結させたタイプのものである。このハイブリッド車両１に本発明を適用した場合には、第１の実施の形態と同様に、モータ・ジェネレータ３の体格および重量を小さくすることができる。
なお、図３および図４においては、第１の実施の形態と同一態様部分に同一符号を付している。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１に記載した発明によれば、電動機走行状態からエンジン走行状態に切り替えるときのエンジン始動時に気筒の少なくとも一部が気筒休止手段によって休止されて、始動トルクを小さくすることができるので、エンジン始動に使用される電動機の体格を小さくすることができて車載性が向上するとともに、この電動機の重量を低減することができて燃費が向上するという優れた効果が奏される。
また、初爆ショックを低減することができるとともに、要求出力を満足させることができるので、乗り心地および運転性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るハイブリッド車両の第１の実施の形態におけるの動力伝達系の概略構成図である。
【図２】前記第１の実施の形態におけるハイブリッド車両のエンジン始動時のタイミングチャートである。
【図３】ハイブリッド車両の第２の実施の形態におけるの動力伝達系の概略構成図である。
【図４】ハイブリッド車両の第３の実施の形態におけるの動力伝達系の概略構成図である。
【符号の説明】
１  ハイブリッド車両
２  エンジン
２ａ  気筒
３  モータ・ジェネレータ（発電可能な電動機）
８  気筒休止装置（気筒休止手段）
１１  出力軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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