(57)【要約】【課題】  内燃機関からの排気を浄化する触媒の暖機が完了した後の暖機運転の解除をより適正に行なう。【解決手段】  エンジンが始動されて触媒の暖機が要求されたとき、触媒暖機用に点火時期を遅角させると共にスロットル開度を開けて吸入空気量を増量させた暖機運転状態でエンジンを運転し（Ｓ１４０）、触媒の暖機が完了したときには、まず、触媒暖機用に調節されたスロットル開度を固定したまま点火時期の遅角を解除（進角）し（Ｓ１９０）、点火時期の遅角の解除が完了した後にスロットル開度の固定を解除する（Ｓ２２０）。点火時期の遅角の解除によりエンジンから出力されるトルクはモータで回生する。これにより、点火時期の遅角と吸入空気量の増量とを同時に解除させようとしたときに生じる不具合例えばエンジンから予期しないトルクが出力されたりエンジンの回転数が不安定な状態となったり排気エミッションが悪化したりするのを抑制できる。【選択図】        図３
2006070820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気を浄化する浄化用触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な回転電機とを備える駆動装置であって、
前記浄化用触媒の暖機促進が要求されたとき、点火時期と吸入空気量とを通常状態とは異なる暖機促進用状態として前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御する触媒暖機実行手段と、
前記浄化用触媒の暖機促進が完了したとき、前記吸入空気量における前記暖機促進用状態を維持しながら前記点火時期における前記暖機促進用状態を解除して前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御し、前記点火時期における前記暖機促進用状態を解除させた後に前記吸入空気量における前記暖機促進用状態を解除して該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御する触媒暖機解除手段と
を備える駆動装置。
【請求項２】
前記触媒暖機実行手段は、前記暖機促進用状態として、前記点火時期を前記通常状態よりも遅角させた遅角状態とすると共に前記吸入空気量を前記通常状態よりも増量させた増量状態とするよう該内燃機関を制御する手段である請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記触媒暖機実行手段は、前記内燃機関から動力が出力されないよう該内燃機関を制御する手段である請求項２記載の駆動装置。
【請求項４】
前記触媒暖機解除手段は、前記内燃機関が所定回転数で運転されるよう前記回転電機を制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載の駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載の駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記回転電機の回転軸と駆動軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の１軸に入出力させる３軸式の動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の回転電機と
を備える駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし４いずれか記載の駆動装置であって、
前記回転電機は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、電磁的な作用により該第１の回転子と該第２の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機であり、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の回転電機を備える
駆動装置。
【請求項７】
請求項５または６記載の駆動装置であって、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、
前記触媒暖機実行手段と前記触媒暖機解除手段は、前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記回転電機と前記第２の回転電機とを制御する手段である
駆動装置。
【請求項８】
請求項５ないし７いずれか記載の駆動装置を搭載し、前記駆動軸が車軸に接続されて走行する自動車。
【請求項９】
排気を浄化する浄化用触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な回転電機とを備える駆動装置の制御方法であって、
（ａ）前記浄化用触媒の暖機促進が要求されたとき、点火時期と吸入空気量とを通常状態とは異なる暖機促進用状態として前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御し、
（ｂ）前記浄化用触媒の暖機促進が完了したとき、前記吸入空気量における前記暖機促進用状態を維持しながら前記点火時期における前記暖機促進用状態を解除して前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御し、前記点火時期における前記暖機促進用状態を解除させた後に前記吸入空気量における前記暖機促進用状態を解除して該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御する
駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法に関し、詳しくは、排気を浄化する浄化用触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な回転電機とを備える駆動装置およびこれを備え駆動軸が車軸に接続されて走行する自動車並びに駆動装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、内燃機関の排気通路に設けられた排ガス浄化用の触媒を早期に暖機させる触媒早期暖機制御を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、燃焼安定性が悪化しない範囲内で点火時期遅角補正を実施して排気温度を上昇させ、それでは足りない排気熱量を発電量増加補正（吸入空気量の増加補正）によって確保することにより、排気温度上昇効果の高い触媒早期暖機制御を行なうことができ、始動後の排気エミッションを低減できるとしている。
【特許文献１】特開２００２−１８０８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の駆動装置では、点火時期遅角補正や吸入空気量の増加補正により排気温度を上昇させて触媒を早期に暖機させることができるものの、暖機が完了して点火時期遅角補正と吸入空気量の増加補正とを解除する際の処理については言及されていない。点火時期遅角補正と吸入空気量の増加補正とを同一のタイミングで解除することを考えると、両者の間では解除の応答性が異なるから、解除のタイミングを完全に一致させることは極めて困難である。このため、点火時期遅角補正と吸入空気量の増加補正とを解除するタイミングにズレが生じ、エンジンから予期しないトルクが出力されたりエンジンの回転数が不安定となったりして内燃機関の動作が不安定な状態となる場合や、排気エミッションが悪化する場合が生じる。また、吸入空気量の増加補正の解除が点火時期遅角補正の解除に対して早くなる方向に解除のタイミングがズレると、点火時期を遅角させている状態で吸入空気量が少なくなることがあるから、燃焼状態が不安定となったり失火する場合も生じる。
【０００４】
本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法は、こうした問題を解決し、点火時期と吸入空気量の調節を伴う浄化用触媒の暖機運転の解除をより適正に行なうことを目的の一つとする。また、本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法は、浄化用触媒の暖機運転を解除する際の排気エミッションの悪化を抑制することを目的の一つとする。さらに、本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法は、浄化用触媒の暖機運転を解除する際に内燃機関の動作が不安定な状態となるのを抑制することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の駆動装置は、
排気を浄化する浄化用触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な回転電機とを備える駆動装置であって、
前記浄化用触媒の暖機促進が要求されたとき、点火時期と吸入空気量とを通常状態とは異なる暖機促進用状態として前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御する触媒暖機実行手段と、
前記浄化用触媒の暖機促進が完了したとき、前記吸入空気量における前記暖機促進用状態を維持しながら前記点火時期における前記暖機促進用状態を解除して前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御し、前記点火時期における前記暖機促進用状態を解除させた後に前記吸入空気量における前記暖機促進用状態を解除して該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御する触媒暖機解除手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の駆動装置では、浄化用触媒の暖機促進が要求されたとき、点火時期と吸入空気量とを通常状態とは異なる暖機促進用状態として内燃機関が運転されるよう内燃機関と回転電機とを制御し、浄化用触媒の暖機促進が完了したとき、吸入空気量における暖機促進用状態を維持しながら点火時期における暖機促進用状態を解除して内燃機関が運転されるよう内燃機関と回転電機とを制御し、点火時期における暖機促進用状態を解除させた後に吸入空気量における暖機促進用状態を解除して内燃機関が運転されるよう内燃機関と回転電機とを制御する。したがって、点火時期における暖機促進用状態と吸入空気量における暖機促進用状態とが同時に解除されないようにするから、両者を同時に解除することによる不具合、例えば、内燃機関の動作が不安定な状態となったり排気エミッションが悪化したりするのを抑制することができる。この結果、点火時期と吸入空気量の調節を伴う浄化用触媒の暖機運転の解除をより適切に行なうことができる。
【０００８】
こうした本発明の駆動装置において、前記触媒暖機実行手段は、前記暖機促進用状態として、前記点火時期を前記通常状態よりも遅角させた遅角状態とすると共に前記吸入空気量を前記通常状態よりも増量させた増量状態とするよう該内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の駆動装置において、前記触媒暖機実行手段は、前記内燃機関から動力が出力されないよう該内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。
【０００９】
また、本発明の駆動装置において、前記触媒暖機解除手段は、前記内燃機関が所定回転数で運転されるよう前記回転電機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、吸入空気量における暖機促進用状態を維持しながら点火時期における暖機促進用状態を解除する際の内燃機関の吹き上がりを抑制することができる。
【００１０】
さらに、本発明の駆動装置において、前記内燃機関の出力軸と前記回転電機の回転軸と駆動軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の１軸に入出力させる３軸式の動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の回転電機とを備えるものとすることもできるし、前記回転電機は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と駆動軸に接続された第２の回転子とを有し電磁的な作用により該第１の回転子と該第２の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機であり、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２の回転電機を備えるものとすることもできる。さらに、これらの態様の本発明の駆動装置において、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、前記触媒暖機実行手段と前記触媒暖機解除手段は、前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記回転電機と前記第２の回転電機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、暖機運転したり暖機運転を解除したりしながらでも要求駆動力に対応することができる。
【００１１】
本発明の自動車は、
上述した各態様のいずれかの本発明の駆動装置、即ち、基本的には、排気を浄化する浄化用触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な回転電機とを備える駆動装置であって、前記浄化用触媒の暖機促進が要求されたとき、点火時期と吸入空気量とを通常状態とは異なる暖機促進用状態として前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御する触媒暖機実行手段と、前記浄化用触媒の暖機促進が完了したとき、前記吸入空気量における前記暖機促進用状態を維持しながら前記点火時期における前記暖機促進用状態を解除して前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御し、前記点火時期における前記暖機促進用状態を解除させた後に前記吸入空気量における前記暖機促進用状態を解除して該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御する触媒暖機解除手段とを備える駆動装置を搭載し、前記駆動軸が車軸に接続されて走行する
ことを要旨とする。
【００１２】
この本発明の自動車では、上述した各態様のいずれかの本発明の駆動装置を搭載するから、本発明の駆動装置が奏する効果と同様の効果、例えば、点火時期と吸入空気量の調節を伴う浄化用触媒の暖機運転の解除をより適切に行なうことができる効果などを奏することができる。
【００１３】
本発明の駆動装置の制御方法は、
排気を浄化する浄化用触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられた内燃機関と、該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な回転電機とを備える駆動装置の制御方法であって、
（ａ）前記浄化用触媒の暖機促進が要求されたとき、点火時期と吸入空気量とを通常状態とは異なる暖機促進用状態として前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御し、
（ｂ）前記浄化用触媒の暖機促進が完了したとき、前記吸入空気量における前記暖機促進用状態を維持しながら前記点火時期における前記暖機促進用状態を解除して前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御し、前記点火時期における前記暖機促進用状態を解除させた後に前記吸入空気量における前記暖機促進用状態を解除して該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記回転電機とを制御する
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明の駆動装置の制御方法によれば、浄化用触媒の暖機促進が要求されたとき、点火時期と吸入空気量とを通常状態とは異なる暖機促進用状態として内燃機関が運転されるよう内燃機関と回転電機とを制御し、浄化用触媒の暖機促進が完了したとき、吸入空気量における暖機促進用状態を維持しながら点火時期における暖機促進用状態を解除して内燃機関が運転されるよう内燃機関と回転電機とを制御し、点火時期における暖機促進用状態を解除させた後に吸入空気量における暖機促進用状態を解除して内燃機関が運転されるよう内燃機関と回転電機とを制御する。したがって、点火時期における暖機促進用状態と吸入空気量における暖機促進用状態とが同時に解除されないようにするから、両者を同時に解除することによる不具合、例えば、内燃機関の動作が不安定な状態となったり排気エミッションが悪化したりするのを抑制することができる。この結果、点火時期と吸入空気量の調節を伴う浄化用触媒の暖機運転の解除をより適切に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態としての駆動装置を搭載した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、エンジン２２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に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置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７０とを備える。
【００１７】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されており、図２に示すように、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燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射することにより空気とガソリンとを混合し、これを吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、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。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触媒１３４ａを内蔵する浄化装置１３４を介して外気へ排出される。
【００１８】
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により制御されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する種々の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ている。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の開度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Ｓ，エンジン２２の負荷としての吸入空気量を検出するためのバキュームセンサ１４８からの吸入空気量などが入力ポートを介して入力されている。また、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が図示しない出力ポート介して出力されている。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の開度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、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。
【００１９】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４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。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側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３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１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３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２０】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。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などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２１】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。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，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４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，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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、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の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２２】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０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と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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，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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。
【００２３】
こうして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８３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を計算し、この要求トルク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。
【００２４】
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、エンジン２２が始動されて浄化装置１３４が内蔵する触媒１３４ａの暖機する際の動作と暖機が完了したときにこれを解除する際の動作について説明する。図３は、実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動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、浄化装置１３４が内蔵する触媒１３４ａの暖機が要求されたとき例えばイグニッションスイッチ８０のオンによりシステムが起動されてエンジン２２が始動されたときから所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２５】
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、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や車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２などのデータを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２は、図示しない触媒暖機判定ルーチンにより設定されてＲＡＭ７６の所定領域に書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。ここで、触媒暖機判定ルーチンでは、例えば、システムが起動されてエンジン２２が始動されたときに初期化処理により触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２に値０を設定し、その後、図示しない温度センサにより検出された浄化装置１３４に内蔵する触媒１３４ａの温度が暖機の完了を示す所定温度以上となったときに触媒暖機フラグＦ１に値１を設定し、暖機の完了後に後述するステップＳ１９０の処理における暖機運転に伴う点火時期の遅角の解除が完了したとみなせる所定時間が経過したときに触媒暖機フラグＦ２に値１を設定する処理を行なう。したがって、触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２の値により、浄化装置１３４に内蔵された触媒１３４ａの暖機の状態を知ることができる。即ち、触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２が共に値０のときには暖機が完了していない状態を示し、触媒暖機フラグＦ１が値１で触媒暖機フラグＦ２が値０のときには暖機は完了しているが暖機運転に伴う点火時期の遅角の解除は完了していない状態を示し、触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２とが共に値１のときには点火時期の遅角の解除が完了した状態を示す。
【００２６】
こうしてデータが入力されると、入力されたアクセル開度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に要求される要求トルクＴｒ＊と車両全体に要求される要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられるとマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出することにより設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図４に示す。要求パワーＰ＊は、設定された要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものを設定するものとした。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることにより計算したり、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることにより計算したりすることができる。
【００２７】
次に、触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２の値を調べる（ステップＳ１２０）、触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２が共に値０のときには、浄化装置１３４が内蔵する触媒１３４ａの暖機は完了していないと判断し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に触媒暖機用の回転数として予め定められた所定回転数Ｎｓｅｔ（例えば、１０００ｒｐｍなど）を設定すると共に目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ１３０）、点火時期を通常の運転時よりも遅角させると共にスロットル開度Ｓを開けて吸入空気量を増量させた暖機運転状態でエンジン２２が運転されるようエンジンＥＣＵ２４に指示する（ステップＳ１４０）。点火時期とエンジントルクＴｅとの関係を図５に示す。ステップＳ１４０の処理では、点火時期を通常時（図中Ｔ０参照）よりも遅角させると（図中Ｔ１参照）、エンジントルクＴｅが小さくなるから、これを補うと共にエンジン２２からトルク（動力）が出力されないように吸入空気量を増量させるようスロットル開度Ｓを調節する。これにより、点火時期を通常時よりも遅角させた状態でエンジン２２を運転するから、いわゆる後燃えを増やして排気の温度を上昇させることができ、浄化装置１３４が内蔵する触媒１３４ａの暖機を促進することができる。
【００２８】
暖機運転を指示すると、モータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ１５０）、ステップＳ１１０で設定した要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ったものをモータＭＧ２から出力すべきトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ１６０）。
【００２９】
こうして目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とが設定されると、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。これにより、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、点火時期を遅角させると共に吸入空気量を増量させた暖機運転状態で目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるよう吸入空気量調節制御（スロットルモータ１３６の制御）や点火制御（イグニッションコイル１３８の制御），燃料噴射制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に見合うトルクが出力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。
【００３０】
ステップＳ１２０で触媒暖機フラグＦ１が値１で触媒暖機フラグＦ２が値０と判定されると、浄化装置１３４が内蔵する触媒１３４ａの暖機が完了したと判断し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に前述した所定回転数Ｎｓｅｔを設定すると共に目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ１８０）、ステップＳ１４０で触媒暖機用に調節されたスロットル開度Ｓを固定したまま同じくステップＳ１４０で触媒暖機用に調節された点火時期の遅角を解除するようエンジンＥＣＵ２４に指示する（ステップＳ１９０）。即ち、暖機運転を解除するときには、まず、吸入空気量が変化しないようにして点火時期の遅角だけを解除するのである。点火時期の遅角と吸入空気量の増量とを同時に解除することを考えると、両者の解除の応答性が異なることから、そのタイミングにズレが生じやすい。また、図５から解るように、点火時期が遅角されているときには、点火時期の変更に対してエンジントルクＴｅが比較的大きく変化する傾向にある。このため、エンジン２２から予期しないトルクが出力されたり、エンジン２２の回転数が不安定となったり、排気エミッションが悪化したりする場合が生じる。また、吸入空気量の増加の解除が点火時期の遅角の解除に対してタイミングが早くなると、点火時期を遅角させている状態で吸入空気量が少なくなるから、燃焼状態が不安定となったり失火する場合も生じる。暖機運転を解除するときにはまずスロットル開度Ｓを固定したまま点火時期の遅角だけを解除するのは、こうした不具合の発生を抑制するためである。
【００３１】
そして、設定した目標回転数Ｎｅ＊とステップＳ１００で入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤ３１の歯数/リングギヤ３２の歯数）と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとに基づいて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に設定した目標回転数Ｎｍ１＊とステップＳ１００で入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいてモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２００）。動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。なお、図中におけるＲ軸上の２つの上向きの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。式（１）は、図６の共線図における各軸の回転数の関係から容易に導き出すことができる。式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊すなわちエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中の右辺第２項の「ＫＰ」は比例項におけるゲインを示し、右辺第３項の「ＫＩ」は積分項におけるゲインを示す。ここで、ステップＳ１８０では、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊に値０を設定したから、図６中の「Ｔｅ＊」も値０となるが、前述の図５から解るように、スロットル開度Ｓを固定したまま点火時期の遅角を解除（進角）させると、エンジン２２からトルクが出力されるから、このトルクをモータＭＧ１（モータＭＧ２も含む）で回生することにより点火時期の遅角解除に伴うエンジン２２の吹き上がりを抑制している。
【００３２】
Nm1*＝(Ne*・(1+ρ)−Nm2/Gr)/ρ                               …（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋KP(Nm1*−Nm1)＋KI∫(Nm1*−Nm1)dt     …（２）
【００３３】
モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊とステップＳ１１０で設定した要求トルクＴｒ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとに基づいてモータＭＧ２から出力すべきトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２１０）、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。ここで、式（３）は、図６の共線図におけるＲ軸上のトルクの釣り合いの関係から導き出すことができる。なお、各設定値に基づくエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御については前述した。
【００３４】
Tm2*＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr                               …（３）
【００３５】
ステップＳ１２０で触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２が共に値１であると判定されると、ステップＳ１９０による点火時期の遅角の解除が完了したと判断し、スロットル開度Ｓの固定解除をエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ２２０）、エンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊にステップＳ１１０で設定した要求パワーＰ＊を設定し（ステップＳ２３０）、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ２４０）。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、実施例では、エンジン要求パワーＰｅ＊を出力可能な運転ポイントのうちエンジン２２が最も効率よく運転できる回転数とトルクを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定するものとした。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定すると、前述した式（１）および式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に（ステップＳ２００）、前述した式（３）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２１０）、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。これにより、浄化装置１３４が内蔵する触媒１３４ａの暖機運転が完全に解除され、触媒１３４ａで排気の浄化を行ないながらエンジン２２が運転されると共にモータＭＧ１，ＭＧ２が運転されることになる。
【００３６】
図７に、触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２とスロットル開度Ｓと点火時期とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化の様子を示す説明図を示す。図示するように、時刻ｔ１に浄化装置１３４が内蔵する触媒１３４ａの暖機が完了して触媒暖機フラグＦ１に値１が設定されたとき、触媒暖機用に調節されているスロットル開度Ｓを固定したまま触媒暖機用に調節されている点火時期の遅角を解除（進角）させていく。したがって、スロットル開度Ｓと点火時期の遅角とを同時に解除しようとしたときに解除のタイミングにズレが生じてエンジン２２の動作が不安定な状態となったり排気エミッションが悪化したりする等の不具合は生じない。このとき、スロットル開度Ｓを固定して点火時期のみを進角させることによりエンジン２２から出力されるトルクはモータＭＧ１（モータＭＧ２も含む）により回生される。時刻ｔ２に点火時期の遅角の解除が完了すると、スロットル開度Ｓの固定が解除され、暖機運転が完了する。
【００３７】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、浄化装置１３４が内蔵する触媒１３４ａの暖機が要求されたとき、点火時期を通常時よりも遅角させると共にスロットル開度Ｓを開けて吸入空気量を増量させた暖機運転状態でエンジン２２を運転し、暖機が完了したときに、まず、スロットル開度Ｓを固定したまま点火時期の遅角を解除し、点火時期の遅角が解除された後にスロットル開度Ｓの固定を解除するから、暖機運転を解除する際に点火時期と吸入空気量とが同時に変化するのを抑制することができる。この結果、点火時期と吸入空気量とが同時に変化することによる不具合、例えば、エンジン２２から予期しないトルクが出力されたり、エンジン２２の回転数が不安定な状態となったり、排気エミッションが悪化したり、燃焼状態が不安定となったり、失火したりするのを抑制することができる。しかも、スロットル開度Ｓを固定したまま点火時期の遅角を解除する際にエンジン２２から出力されるトルクはモータＭＧ１（モータＭＧ２も含む）により回生するから、暖機運転を解除する際のエンジン２２の吹き上がりを抑制することができる。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、浄化装置１３４が内蔵する触媒１３４ａを暖機する際には、エンジン２２から目標トルクＴｅ＊を値０として点火時期を通常時よりも遅角させると共に吸入空気量を増量させるものとしたが、目標トルクＴｅ＊を正の値として点火時期を通常時よりも遅角させると共に吸入空気量を増量させるものとしてもよい。この場合、目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２から出力されるトルク（動力）は図３のステップＳ２００，Ｓ２１０と同様の処理を用いてモータＭＧ１（モータＭＧ２も含む）により回生するものとすればよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のクランクシャフト２６を動力分配統合機構３０を介してモータＭＧ１とモータＭＧ２とに接続するものとしたが、エンジン２２のクランクシャフト２６に動力を入出力可能なモータを備えるハイブリッド自動車であれば如何なるタイプの自動車にも適用可能である。例えば、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよいし、図９の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ３３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ３３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動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３３０を備えるものとしてもよいし、図１０の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６を、駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に変速機４３０を介して接続されたモータ４４０にクラッチＣＬにより接続するものとしてもよい。
【００４０】
以上、本発明の実施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。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、自動車産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例である駆動装置を搭載する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。
【図２】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】点火時期とエンジントルクＴｅとの関係を示す説明図である。
【図６】動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。
【図７】触媒暖機フラグＦ１，Ｆ２とスロットル開度Ｓと点火時期とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化の様子を示す説明図である。
【図８】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。
【図９】変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１０】変形例のハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
２０，２２０，３２０，４２０  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）、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、６４ａ，６４ｂ  車輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、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、１２６  燃料噴射弁、１２８  吸気バルブ、１３０  点火プラグ、１３２  ピストン、１３４  浄化装置、１３４ａ  触媒、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  バキュームセンサ、１５０  可変バルブタイミング機構、３３０  対ロータ電動機、３３２  インナーロータ  ３３４  アウターロータ、４３０  変速機、４４０  モータ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
2006070820.tif 000003
【図２】
2006070820.tif 000004
【図３】
2006070820.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006070820.tif 000008
【図７】
2006070820.tif 000009
【図８】
2006070820.tif 000010
【図９】
2006070820.tif 000011
【図１０】
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