(57)【要約】【課題】アルコール濃度に応じて最適なエンジンの運転制御を行い、燃料気化を安定させて排気ガス浄化および運転性能の向上を図る。【解決手段】検出されるエタノール濃度に応じた運転動作線に従ってエンジンが運転制御され、出力アップが要求される場合、スロットルバルブの開度を大きくすることによってエンジントルクが向上し、モータジェネレータの駆動および動力分割機構による変速動作によってエンジン回転数が上昇する。このとき、運転動作線は、エタノール濃度が高いほどエンジン回転数が上昇する方向（エンジントルクの向上を抑える方向）を向いている。すなわち、当出力線上において、エタノール濃度の高い運転動作点は、それに比べて濃度の低い運転動作線よりもエンジン回転数が高い位置に設定されている。【選択図】図４
2008286003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール混合燃料を使用可能なエンジンを有し、前記エンジンへの制御によるエンジントルク上昇ととともに、前記エンジンの出力軸にエンジン外部から掛かる駆動力によって連続的なエンジン回転数上昇を可能にする車両の運転制御装置であって、
アルコール混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
検出されるアルコール濃度に応じた運転動作線に従って、エンジントルクおよびエンジン回転数を変化させるエンジン運転動作制御手段とを備え、
前記運転動作制御手段が、要求されるエンジン出力に基づき、エンジントルクおよびエンジン回転数の少なくとも一方を上昇させ、
前記運転動作線が、一連の等出力線上に定められるアルコール濃度に応じた運転動作点を繋いだ線であって、
各等出力線の運転動作点が、検出されるアルコール濃度より低濃度の運転動作点に比べてエンジン回転数が高い位置に設定されていることを特徴とする運転制御装置。
【請求項２】
アルコール濃度が高いほど運転動作点がエンジン回転数の高い位置にあるように、前記運転動作線が設定されることを特徴とする請求項１に記載の運転制御装置。
【請求項３】
前記エンジン運転動作制御手段が、アルコール濃度によって異なる複数の運転動作線の中から、検出されるアルコール濃度に応じた運転動作線を選択設定することを特徴とする請求項１に記載の運転制御装置。
【請求項４】
前記運転動作制御手段が、エンジンの冷却水温度が所定温度以下の場合、検出されるアルコール濃度に応じた運転動作線を設定することを特徴とする請求項１に記載の運転制御装置。
【請求項５】
使用されるアルコール混合燃料のアルコール濃度に応じた運転動作線を設定する運転動作線設定手段を有し、
前記運転動作制御手段が、要求されるエンジン出力に基づき、設定された運転動作線に従ってエンジントルクおよびエンジン回転数のうち少なくとも一方を上げ、
設定された運転動作線が、隣接する等出力線の間で、前記アルコール濃度より低濃度の運転動作線に比べてエンジン回転数を上昇させる方向に向いていることを特徴とする請求項１に記載の運転制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載された運転制御装置を備えた車両であって、
アルコール混合燃料を使用可能なエンジンを有し、前記エンジンへの制御によるエンジントルク上昇ととともに、前記エンジンの出力軸にエンジン外部から掛かる駆動力によってエンジン回転数上昇を可能にすることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エタノール混合ガソリンなどのアルコール混合燃料を使用可能なエンジンの制御に関し、特に、ハイブリッド自動車などの運転動作線に従ってエンジントルクおよびエンジン回転数を制御する運転動作制御処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車では、燃料消費率、エネルギー効率が最適となるようにエンジンの運転動作が制御されており、発進、加速、定常走行といった一連の走行過程において、最適なエンジン運転状態を維持するエンジントルク（エンジン負荷）、エンジン回転数が定められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
運転動作線は、エンジントルクおよびエンジン回転数の組み合わせが一連の等出力線上に定められ、各等出力線上の構成されるエンジントルクおよびエンジン回転数の組み合わせ（運転動作点という）を結ぶことによって規定される線であり、あらかじめマップデータとして記憶されている。そこでは、燃料消費率が最適となる等燃費曲線（最適燃費線）に沿うように運転動作線が定められ、燃料消費率、効率の良い運転動作点（エンジントルクとエンジン回転数の組み合わせ）を各等出力線上に設定し、それらを結ぶことによって運転動作線が規定される。
【０００４】
一方、エタノール混合ガソリンなどのアルコール混合燃料もハイブリッド自動車などに使用され、例えば副燃料室内に燃料衝突台を設けることによって燃焼を円滑に生じさせている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−１７００５３号公報
【特許文献２】特開平９−７０１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アルコールの燃料性状はガソリンの燃料性状と異なり、アルコールの蒸発特性はガソリンに比べて低い。そのため、アルコール濃度の高い燃料ほど揮発しにくい。特に、エンジン始動時などエンジン温度の低い運転過度期には、燃料気化の悪化が顕著となり、目標空燃比に基づいた運転の不安定化、運転性能の悪化、さらには排気ガスの排出量増加を招く。
【０００６】
エンジンの運転状態を制御する場合、スロットルバルブ制御などによってエンジントルクを向上させる方法と、変速、モータアシストなどによってエンジン回転数を上昇させる方法があるが、運転動作線に基づくエンジン制御を行う場合、使用する燃料の燃料性状を考慮した最適な運転動作線の設定が要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の運転制御装置は、アルコール混合燃料を使用可能なエンジンを有し、前記エンジンへの制御によるエンジントルク上昇ととともに、エンジンの出力軸にエンジン外部から掛けられる駆動力によって連続的なエンジン回転数上昇を可能にする車両の運転制御装置であり、例えば、ハイブリッド自動車、無段変速機（ＣＶＴ）を備えた自動車などの運転制御装置である。アルコール混合燃料は、アルコール濃度０％〜１００％の燃料を示し、純ガソリンなどのアルコールの含まれない燃料、純エタノールなど純アルコール燃料も含まれる。
【０００８】
本発明の運転制御装置は、アルコール混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、検出されるアルコール濃度に応じた運転動作線に従って、エンジントルクおよびエンジン回転数を変化させるエンジン運転動作制御手段とを備える。ここで、運転動作線は、エンジントルクとエンジン回転数によって規定される座標系において、一連の等出力線上に定められる運転動作点（エンジントルクとエンジン回転数の組み合わせ）を繋いだ線を示す。各等出力線上の運転動作点は、検出されるアルコール濃度に応じた運転動作線点になる。
【０００９】
本発明の車両では、スロットルバルブを開くなどのエンジン制御によってエンジントルクを向上させ、また、上述したように、エンジン外部からの駆動力によってエンジン回転数を上昇させることが可能である。例えば加速時などの運転状況において、運転制御手段は、要求されるエンジン出力に基づき、要求されるエンジン出力に基づき、エンジントルクおよびエンジン回転数の少なくともいずれかを上昇させる。
【００１０】
本発明の運転動作線では、アルコール濃度に応じて設定されることを特徴としており、そこでは、各等出力線の運転動作点が、検出されるアルコール濃度より低濃度の運転動作点に比べてエンジン回転数が高い位置に設定されている。すなわち、アルコール濃度が高い場合、それに比べて濃度の低い運転動作点よりもエンジントルクの値が抑えられ、エンジン回転数の値がより高い。
【００１１】
エンジントルクが抑えられるため、エンジンでの吸入空気量増加に伴う燃料噴射量増加が抑えられ、特に、エンジン始動時など運転過度期において、燃料付着が抑制される。また、エンジン回転数上昇によって吸入空気の流動が激しくなり、燃料が気化しやすくなる。各等出力線の運転動作点は、例えば、燃料消費率を良好にするとともに、アルコール濃度に応じて燃料気化促進を考慮して定められる。
【００１２】
理論空燃比などの目標空燃比に基づいて運転を行う場合、アルコール濃度の増加に伴って燃料噴射量が増加する。したがって、アルコール濃度が高いほど運転動作点がエンジン回転数の高い位置にあるように、運転動作線が設定されるのが望ましい。
【００１３】
アルコールの含まれない燃料使用時の運転動作線に基づき、各等出力線の運転動作点の位置を補正、修正しながらアルコール濃度に応じた運転動作線を作成しても良いが、あらかじめアルコール濃度に応じて複数の運転動作線を用意させ、検出されるアルコール濃度に応じた運転動作線を選択設定するのが望ましい。
【００１４】
エンジン始動時などの運転過度期にアルコールによる気化特性が影響をすることから、運転動作制御手段は、エンジン温度（燃料温度）が低いときに上記運転動作制御を行うのがよい。そのため、運転制御手段は、エンジンの冷却水温度が所定温度以下の場合、検出されるアルコール濃度に応じた運転動作線を設定すればよい。冷却水の温度からエンジン温度を判断する。所定温度は、アルコールの蒸留特性などに基づいて定められる。
【００１５】
運転制御装置は、使用されるアルコール混合燃料のアルコール濃度に応じた運転動作線を設定する運転動作線設定手段を有し、運転動作制御手段は、要求されるエンジン出力に基づき、設定された運転動作線に従ってエンジントルクおよびエンジン回転数のうち少なくともいずれかを上げる。設定された運転動作線が、隣接する等出力線の間で、アルコール濃度より低濃度の運転動作線に比べてエンジン回転数を上昇させる方向に向いていることを特徴とする。また、このような運転制御装置を備えた車両は、アルコール混合燃料を使用可能なエンジンを有し、前記エンジンへの制御によるエンジントルク上昇ととともに、エンジンの出力軸にエンジン外部から掛かる駆動力によってエンジン回転数上昇を可能にする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アルコール濃度に応じて最適なエンジンの運転制御が行われ、燃料気化安定による排気ガス浄化および運転性能の向上が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、図面を参照して、本発明の実施形態であるハイブリッド自動車の制御システムについて説明する。
【００１８】
図１は、ハイブリッド自動車の概略的ブロック図である。図２は、エンジンの概略的構成図である。
【００１９】
ハイブリッド自動車１００は、アトキンソンサイクルの多気筒エンジン２００とともに、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構２２０とを備え、シリーズ型およびパラレル型ハイブリッドを組み合わせたハイブリッドシステムが構築されている。
【００２０】
エンジン２００の出力軸２１０、およびモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の軸は、３軸式の動力分割機構２２０に連結されており、エンジン２００の出力およびモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によって発生する駆動力（動力）は、動力分割機構２２０、そして減速ギヤ、デファレンシャルギヤを含む動力伝達機構２３０を介して車軸２４０に伝達される。これにより、駆動輪２５０が回転する。
【００２１】
モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、交流同期型の永久磁石式電動機であって、モータジェネレータＭＧ１は主に発電機として機能し、モータジェネレータＭＧ２は、主にモータとして機能する。また、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他方のモータジェネレータで消費することが可能である。
【００２２】
バッテリ２６０は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動する電源であって、バッテリ２６０から取り出された電圧はコンバータ（図示せず）によって昇圧され後、インバータ２７０へ入力される。インバータ２７０は、直流電流を交流電流に変換し、交流電流がモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２へ供給される。一方、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２における発電によってインバータ２７０へ供給された交流電流は、直流電流に変換された後、バッテリ２６０に充電される。ＳＯＣセンサ２６５は、バッテリ２６０の充電状態を検出する。
【００２３】
動力分割機構２２０は、外周にリングギヤ、内周にサンギヤ、その間にプラネタリーキャリヤ（いずれも図示せず）を同軸的に配置した遊星歯車機構であり、プラネタリーキャリヤの円周上には、サンギヤとリングギヤに噛み合うピニオンギヤ（図示せず）が所定間隔で回転自在に配置されている。エンジン２００の出力軸２１０はプラネタリーキャリヤに接続され、モータジェネレータＭＧ１はサンギヤに接続される。そして、モータジェネレータＭＧ２は、伝達機構２３０に連結するリングギヤに接続されている。
【００２４】
動力分割機構２２０は、サンギヤ、プラネタリーキャリヤ、リングギヤの相互の回転運動によってエンジン２００とモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２との間に作動、同調を生じさせ、エンジン２００の出力（動力）をモータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２に分配するとともに、エンジン２００およびモータジェネレータＭＧ２の動力を混合（統合）することが可能である。また、動力分割機構２２０は、モータジェネレータＭＧ１の回転数、発電量を制御する、すなわち発電負荷を変えることによって、電気式無段変速機として機能する。
【００２５】
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むＨＶ（ハイブリッド）コントローラ３００は、ハイブリッド自動車１００の動作全体を制御し、ＥＣＵ３２０、モータジェネレータ制御部３７０、バッテリコントローラ３６０などの間で相互にデータ通信を行う。ＥＣＵ３２０は、エンジン２００の運転動作を制御し、ＨＶコントローラ３００からの制御信号に基づいてエンジン２００の運転を制御する。ブレーキ制御部３４０は、ブレーキペダル（図示せず）の操作を検出して制動動作を制御し、制動時における回生ブレーキおよび油圧制動ブレーキの分配を調整する。バッテリコントローラ３６０は、ＳＯＣセンサ２６５からの信号に基づいてバッテリ２６０の充電状態を検出する。
【００２６】
ドライバーがアクセルペダル（図示せず）を操作すると、ＨＶコントローラ３００は、アクセルポジションセンサ３８０からの信号に基づいてアクセル開度を検出し、ドライバーによって要求される車軸２４０への駆動力を算出する。そして、エンジン２００のエンジン回転数およびエンジントルクを制御するとともに、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転を制御する。このとき、後述する運転動作線に沿ってエンジン２００の運転動作が制御される。また、シフトポジションセンサ３９０からの信号に基づいてＮ（ニュートラル）などのシフト位置を検出し、また、イグニッションスイッチ（図示せず）からの信号を検出する。
【００２７】
モータジェネレータ制御部３７０は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転数、トルクを制御し、ＨＶコントローラ３００から送られてくるコマンド信号に従い、インバータ２７０へ制御信号を出力する。また、モータジェネレータ制御部３７０は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２にそれぞれ設けられた回転位置検出センサ（図示せず）からの信号に基づき、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転数を検出する。
【００２８】
ハイブリッド自動車１００では、エンジン２００の出力、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の駆動力が動力分割機構２２０を通じて分配、統合され、ＨＶコントローラ３００によって運転走行が以下のように制御される。
【００２９】
発進時、低速走行時においては、バッテリ２６０の充電状態が良好である限り、エンジン２００は始動しない。モータジェネレータＭＧ２が、バッテリ２６０から供給される電力によって車軸２４０を駆動する。モータジェネレータＭＧ１は、その間空転している。また、モータジェネレータＭＧ１は、ハイブリッド自動車１００の停止中、走行中に関わらず、エンジン２００を始動させるスタータモータとして機能する。      
【００３０】
定常走行時には、エンジン２００の動力がモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２へ分配され、動力分割機構２２０を通して動力が車軸２４０へ伝達される。このとき、モータジェネレータＭＧ１の発電負荷をコントロールすることによって変速を作り出す。モータジェネレータＭＧ２は、必要に応じてエンジン２００の出力をアシストし、モータジェネレータＭＧ１によって得られた電力がインバータ２７０を経由してモータジェネレータＭＧ２へ供給される。
【００３１】
加速時には、モータジェネレータＭＧ１の発電負荷を上昇させ、エンジン２００の回転数とエンジントルクを高めた状態で車軸２４０を駆動する。モータジェネレータＭＧ１で発生した電力はそのままモータジェネレータＭＧ２へ供給され、さらに必要であれば、バッテリ２６０から電力を取り出してモータジェネレータＭＧ２のトルクを増加させる。モータジェネレータＭＧ１の回転が上昇することによって動力分割機構２２０が減速比（速度比）を大きくするように無断変速を行う。
【００３２】
制動時の場合、モータジェネレータＭＧ２は、車軸２４０に回転させられて発電機として機能し、発生した電力はバッテリ２６０へ送られ、充電される。すなわち、回生ブレーキによる充電が行われる。このとき、モータジェネレータＭＧ２の負荷を調整することで制動時の走行速度の変化が調整される。
【００３３】
図２に示すように、エンジン２００では、エアクリーナー１２を通って吸気管１４に吸入された空気が、電子制御式スロットルバルブ１６を介して吸気管１４の吸気ポート１４Ａへ給送され、エンジン本体のシリンダ１３内へ吸入される。シリンダ１３周囲に設けられたウォータジャケット１３Ａには、冷却系（図示せず）からの冷却水が流れる。
【００３４】
燃料タンク５０内には、燃料としてエタノール混合ガソリン（エタノール濃度０％〜１００％）が貯留されており、エタノール混合ガソリンは燃料ポンプ（図示せず）によってインジェクタ１８に給送される。インジェクタ１８は、吸気ポート１４Ａへ吸入空気に向けて燃料を噴射し、これによって混合気が形成される。シリンダ１３内に流入した混合気が点火栓１９によって点火され、燃焼によって生成された燃焼ガスは、排気ポート２６Ａ、排気管２６を通って触媒コンバータ２８へ送られる。触媒コンバータ２８では、三元触媒の触媒作用によって排気ガスが浄化される。Ｏ２センサ４０は、理論空燃比に基づいた燃焼を行うため、排ガスの酸素濃度を検出する。      
【００３５】
コンロッド２２を介してクランクシャフト２０に接続されたピストン２４は、吸入〜排気のサイクルに合わせてシリンダ１３内を往復運動する。吸排気弁２１、２３は、ピストン２４の動きに合わせて空気の吸入、排気を行うように、カムシャフト（図示せず）の回転に従って吸気ポート１４Ａ、排気ポート２６Ａを開閉する。また、吸気バルブ２１と繋がるカムシャフトには、ベーン式などの連続バルブ可変タイミング機構（図示せず）が設けられており、圧縮比に比べて膨張比を高めるため、吸排気バルブのオーバラップ期間が調整される。
【００３６】
誘電型のエタノール濃度センサ５２は、燃料タンク５０に貯蔵される燃料のエタノール濃度を検出する。燃料タンク５０には、エタノール濃度の異なる様々なエタノール混合ガソリンが補給可能であり、インジェクタ１８から噴射される燃料のエタノール濃度は、補給燃料の種類、燃料の混合程度、時間経過に伴って変化する。図１に示すＨＶコントローラ３００は、以下に示すように、検出されるエタノール濃度に基づいてエンジン２００の運転動作を制御する。
【００３７】
ＥＣＵ３２０は、エンジン２００の動作を制御し、クランクポジションセンサ３６、吸気温センサ３７、スロットルバルブポジションセンサ３８、吸気管圧センサ３９ととともに、Ｏ２センサ４０、水温センサ４２など各センサからの信号を検出する。また、ＥＣＵ３２０は、クランクシャフト２０の回転数および回転位置などのパラメータ情報に基づいて、インジェクタ１８、点火栓１９等へ制御信号を出力し、燃料噴射時期、点火時期、燃料噴射量を調整する。また、ＨＶコントローラ３００から送られてくる制御信号に基づいてスロットルバルブ１６の開度を制御し、吸入空気量を調整する。  
【００３８】
次に、図３〜図５を用いて、本実施形態におけるエンジン運転動作制御処理について説明する。
【００３９】
図３は、エタノール混合ガソリンの蒸留曲線を示した図である。図３には、エタノール濃度０％（純ガソリン）の蒸留曲線Ｅ０、エタノール濃度２０％の蒸留曲線Ｅ２０、エタノール濃度１００％（純エタノール）の蒸留曲線Ｅ１００が図示されている。
【００４０】
図３から明らかなように、留出量０〜２０％の範囲ＴＭにおける留出温度（℃）に関しては、純ガソリンＥ０、エタノール混合ガソリンＥ２０の留出温度が低く（約５０℃前後）、純エタノールＥ１００の留出温度（約７８．５度）はそれに比べて高い。エタノール濃度が高い燃料ほど揮発しにくいため、高濃度の混合ガソリンを使用した場合、エンジン始動時などエンジン温度が低い運転状況では、運転特性が悪化する。そこで、本実施形態では、エタノール濃度に応じて運転動作線が設定される。
【００４１】
図４は、エンジン２００の運転動作線を表す制御マップを示した図である。図４を用いて、本実施形態における運転動作線について説明する。ただし、ここでは、エンジン始動時など、エンジン温度が低い運転過度期に基づいた運転動作線を示す。
【００４２】
図４に示す制御マップには、横軸をエンジン回転数Ｎｅ、縦軸をエンジントルク（エンジン負荷）Ｔｅとして規定される座標平面上に一連の等出力線Ｐｊ（ｊ＝１、２、・・・）とエタノール濃度に応じた複数の運転動作線Ｓｉ（ｉ＝１、２、・・・）が表されている。制御マップデータは、あらかじめＨＶコントローラ３００のＲＯＭに記憶されている。
【００４３】
一連の等出力線Ｐｊ（ｊ＝１、２、・・・）は、エンジン出力を一定とした場合のエンジン回転数（Ｎｅ）とエンジントルク（Ｔｅ）との関係を示す線であり、エンジン回転数とエンジントルクとの積がエンジン出力であることから、反比例曲線として表される。図４では、３本の等出力線Ｐ１〜Ｐ３が図示されている（なお、各等出力線Ｐｊのエンジン出力値も以下ではＰｊと表す）。各等出力線Ｐｊ上には、エタノール濃度に応じて複数の運転動作点Ｑｊｉ（ｊ＝１、２、・・・、ｉ＝１、２、・・・）が設定されている。図４には、等出力線Ｐ１、Ｐ２にそれぞれ３つの運転動作点Ｑ１１〜Ｑ１３、Ｑ２１〜Ｑ２３が図示されている。
【００４４】
運転動作点Ｑｊｉは、エンジン回転数とエンジントルクの組み合わせであり、エンジン２００の運転状態を定める。あるエンジン出力値が要求されると、その要求されるエンジン出力値に相応した等出力線Ｐｊに沿って無数に存在するエンジン回転数とエンジントルクの組み合わせの中から、あらかじめ設定された運転動作点Ｑｊｉのエンジン回転数、エンジントルクがエンジン２００の運転状態として決定される。
【００４５】
運転動作線Ｓｉは、エタノール濃度ごとに運転動作点Ｑｊｉを繋ぐことによって規定される線であり、図４には、３本の運転動作線Ｓ１〜Ｓ３が破線によって図示されている。運転動作線Ｓ１は、エタノールの含まれない純ガソリンの運転動作線を表す。一方、運転動作線Ｓ２、Ｓ３は、それぞれ所定のエタノール濃度α、β（α＜β）をもつエタノール混合ガソリンの運転動作線を示す。エタノール濃度αの運転動作線Ｓ２は、運転動作線Ｓ１に比べてエンジン回転数を上昇させる方向を向き、エタノール濃度がさらに高い（濃度β）運転動作線Ｓ３は、エタノール濃度の低い（濃度α）の運転動作線Ｓ２と比べてさらにエンジン回転数を上昇させる方向に向いている。
【００４６】
このような運転動作線Ｓｉの特性は、運転動作点Ｑｊｉの位置に起因するものであり、運転動作線Ｓ１を規定する運転動作点Ｑｊ１は、燃料消費率が最小、もしくはそれに近い点に設定されている。一方、エタノール濃度αに応じた運転動作点Ｑｊ２は、純ガソリンの運転動作点Ｑｊ１に比べてエンジン回転数が高い位置に設定され、エタノール濃度βに応じた運転動作点Ｑｊ３は、運転動作点Ｑｊ２の位置に比べてさらにエンジン回転数が高い位置に設定されている。
【００４７】
例えば、運転動作点Ｑ０のエンジン回転数、エンジントルクによってエンジン２００の運転が行われている状況下でアクセルペダルが踏み込まれ、等出力線Ｐ１までエンジンの出力アップが要求されると、エンジン回転数、エンジントルクは、エタノール濃度に応じた運転動作線に沿って変化し、要求されるエンジン出力の等出力線上にある運転動作点に移動する。ただし、運転動作点Ｑ０は、エンジン回転数がアイドリング回転に近く、部分負荷時の運転動作点として定められている。
【００４８】
純ガソリンの場合、エンジン回転数、エンジントルクは、運転動作点Ｑ０から運転動作点Ｑ１１へ移る。このとき、エンジン回転数は実質的に上昇せず、エンジントルクの上昇、すなわちスロットルバルブ１６の開度のみ調整される。一方、エタノール濃度α、βのエタノール混合ガソリンの場合、エンジン回転数、エンジントルクは、純ガソリンに比べてエンジントルクの抑えられた運転動作点Ｑ１２、Ｑ１３へ移る。このとき、モータジェネレータＭＧ２の発電負荷、および動力分割機構２２０による変速動作によってエンジン回転数が上昇する。
【００４９】
ハイブリッド自動車１００では、エンジン２００の出力を向上させる場合、スロットルバルブ１６の開度を大きくすることによってエンジントルクを向上させる方法と、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２および動力分割機構２２０によってエンジン回転数を上昇させる方法が用意されている。エンジントルクを向上させる場合、スロットルバルブ１６の開度が大きくなることで吸入空気量が増加し、それに伴って燃料噴射量も増加する。
【００５０】
図３で説明したように、エタノールの揮発性はガソリンに比べて劣るため、エタノール濃度の高いエタノール混合ガソリンを使用する時にエンジン出力アップのためエンジントルクを向上させると、燃料気化が悪化し、吸気ポート１４Ａ付近に付着する燃料が増加する。燃料噴射量の増加によって燃料付着は一層顕著になり、このことはエンジン２００の排気ガス浄化機能を悪化させる。一方、エンジン回転数を上昇させた場合、燃料噴射量の増加が抑えられ、また、吸入空気の流動性が大きくなることによって燃料気化が促進される。
【００５１】
本実施形態では、加速時などエンジン出力アップの運転制御を行う場合、エタノール濃度が高いほどエンジン回転数が上昇する方向に向いた運転動作線Ｓｉに従ってエンジン回転数、エンジントルクが制御される。図４に示す運転動作点Ｑｊ２、Ｑｉ３は、燃料消費率が良好である一方、エタノール混合ガソリンの気化を十分促進させ、燃焼を安定化させる位置に設定されている。
【００５２】
図５は、ＨＶコントローラ３００によって実行される運転動作制御処理を示したフローチャートである。図５の運転動作制御処理は、メイン処理に対し所定の時間間隔で割り込んで実行される。
【００５３】
ステップＳ１０１では、エンジン冷却水の水温が検出される。そして、ステップＳ１０２では、冷却水温度が所定温度以下であるか否かが判断される。ここでは、エンジン始動時、寒冷地による走行など、エンジン温度が低い運転過度期にあることを条件にしてエンジン２００の運転制御が実行される。所定温度は、エタノールの蒸留特性などに基づいて定められる。
【００５４】
ステップＳ１０２において、冷却水温度が所定温度以下であると判断されると、ステップＳ１０３へ進み、車速とアクセルペダルの開度（以下では、アクセル開度という）が検出される。そして、ステップＳ１０４では、エタノール濃度が検出される。ステップＳ１０５では、前回処理において検出されたアクセル開度に基づき、アクセル開度が増加したか、すなわちドライバーによってアクセルペダルが踏み込まれたか否かが判断される。ここでは、加速時などの部分負荷状態からエンジン出力アップするときの運転動作制御を実行する。アクセルペダルの変化がない、あるいは減少したと判断されると、そのまま割り込み処理が終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ１０５において、アクセルペダルの開度が大きくなったと判断されると、ステップＳ１０６へ進み、アクセルペダルの変化量が算出される。そして、ステップＳ１０７では、検出された車速とアクセル開度の変化量に基づいて、車軸２４０に掛かる駆動力として要求されるトルク（要求負荷）Ｔｍが算出される。要求トルクＴｍと車速とアクセルペダルの開度との対応関係を示すデータがあらかじめマップデータとしてＲＯＭに記憶されており、マップデータに基づいて要求トルクＴｍが設定される。
【００５６】
ステップＳ１０８では、要求トルクＴｍおよび車軸２４に連結する動力分割機構２２０のリングギヤの回転数等に基づいて、要求されるエンジン出力（以下では、要求エンジン出力という）Ｔｂが算出される。また、ＳＯＣセンサ２６５からの信号に基づく要求発電量など参照して、要求エンジン出力値Ｔｂが補正される。
【００５７】
ステップＳ１０９では、検出されたエタノール濃度および算出された要求エンジン出力Ｔｂに基づき、最適動作線が設定される。エタノール濃度ごとに用意される図４に示すような複数の運動動作線が、あらかじめマップデータとしてＨＶコントローラ３００のＲＯＭに記憶されており、検出されたエタノール濃度に対応する運転動作線が設定される。そして、要求エンジン出力Ｔｂに応じた等出力線と設定された運転動作線と交差する位置にある運転動作点が決定される。すなわち、要求エンジン出力Ｔｂを満たすための目標エンジントルクＴｍｅ、目標エンジン回転数Ｎｍｅが決定される。
【００５８】
ステップＳ１１０では、目標エンジントルクＴｍｅ、エンジン回転数Ｎｍｅに基づき、スロットル開度が求められる。ＨＶコントローラ３００のＲＯＭには、スロットル開度をパラメータとしたエンジントルクとエンジン回転数との関係を示すマップデータがあらかじめ記憶されており、算出された目標エンジントルクＴｍｅ、エンジン回転数Ｎｍｅに対応するスロットル開度がマップデータから求められる。ＥＣＵ３２０は、求められたスロットル開度に基づいてスロットルバルブ１６の開度を調整する。
【００５９】
ステップＳ１１１では、求められた目標エンジン回転数Ｎｍｅ、目標エンジントルクＴｍｅに基づき、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に要求されるトルクＴｇ、Ｔｈ（以下では、トルク指令値という）が算出される。トルク指令値Ｔｇは、目標エンジン回転数Ｎｍｅおよび動力分割機構２２０のギヤ比等に基づいて算出される。トルク指令値Ｔｇに基づいてモータジェネレータＭＧ１が回転し、動力分割機構２２０の変速動作によってエンジン２００が目標エンジン回転数まで上昇する。一方、トルク指令値Ｔｈは、トルク指令値Ｔｇ、動力分割機構２２０のギヤ比などに基づいて算出される。モータジェネレータＭＧ２は、要求トルクＴｍをリングギヤに出力できるように回転が制御される。
【００６０】
このように本実施形態によれば、検出されるエタノール濃度に応じた運転動作線に従ってエンジン２００が運転制御され、運転動作線に沿ってエンジントルク、エンジン回転数が変化していく。アクセル操作によって出力アップが要求される場合、スロットルバルブ１６の開度を大きくすることによってエンジントルクが向上し、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の駆動および動力分割機構２２０による変速動作によってエンジン回転数が上昇する。
【００６１】
そして、運転動作線は、エタノール濃度が高いほどエンジン回転数が上昇する方向（エンジントルクの向上を抑える方向）を向いている。すなわち、当出力線上において、エタノール濃度の高い運転動作点は、それに比べて濃度の低い運転動作線よりもエンジン回転数が高い位置に設定されている。
【００６２】
本実施形態では、エンジン始動時などの運転過度期な状況に基づいた運転制御を行っているが、それ以外の運転状況下においても同様の運転動作制御を行ってもよい。エンジン温度に合わせてエタノール濃度に応じた運転動作線を設定してもよい。また、エタノール濃度毎に複数の運転動作線をすることに限定されず、所定の濃度範囲に分けて運転動作線を設定するようにしてもよい。このとき、濃度の高い運転動作点がそれに比べて低い運転動作線よりもエンジン回転数上昇側に設定される関係を維持する。
【００６３】
あらかじめ複数の運転動作線を用意してその中からエタノール濃度に応じた運転動作線を求める代わりに、ガソリン使用時の基準となる運転動作線を補正、修正するように構成してもよい。例えば、各等出力線の運転動作点を、エタノール濃度に応じてエンジン回転数上昇側へシフトさせて運転動作線を設定してもよい。また、給油される燃料のエタノール濃度が一定に決められている場合、燃料のエタノール濃度を検出する代わりに、例えば運転席側からエタノール濃度を設定し、それに応じて運転動作線を設定してもよい。
【００６４】
本実施形態では、無段変速機として機能する動力分割機構を備えたハイブリッド自動車に対して運転動作制御が行われているが、エンジンとトランスミッションの間にモータを配置したいわゆるモータアシスト型ハイブリッド自動車など、エンジン出力軸にエンジン外部から駆動力をアシストしてエンジン回転数を上昇させる自動車にも適用可能である。また、モータなどの補助動力装置は持たない無段変速機を備えた自動車にも適用可能である。
【００６５】
本実施形態ではエタノール混合ガソリンが使用されているが、エタノール以外のアルコールが含まれるアルコール混合燃料を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】ハイブリッド自動車の概略的ブロック図である。
【図２】エンジンの概略的構成図である。
【図３】エタノール混合ガソリンの蒸留曲線を示した図である。
【図４】エンジンの運転動作線を表す制御マップを示した図である。
【図５】ＨＶコントローラによって実行される運転動作制御処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１６  スロットルバルブ
５２  エタノール濃度センサ
１００  ハイブリッド自動車
２００  エンジン
２１０  出力軸
２２０  動力分割機構
２４０  車軸
３００  ＨＶコントローラ
３２０  ＥＣＵ  
３７０  モータジェネレータ制御部
ＭＧ１、ＭＧ２  モータジェネレータ
Ｐｊ  等出力線
Ｑｊｉ  運転動作点
Ｓｉ  運転動作線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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