(57)【要約】【課題】ハイブリッド電気自動車の燃料タンクで発生した蒸発燃料がエンジン停止中に大気へ放出されるのを防止するハイブリッド電気自動車の制御装置を提供する。【解決手段】車両の駆動源としてエンジン１００と電動モータ３２０とを備えたハイブリッド電気自動車の制御装置であって、電動モータ３２０により車両を駆動させている間、エンジン１００の停止期間が所定期間を越えた場合には、エンジン１００を始動させる。これによれば、エンジン１００が強制的に始動されるので、キャニスタ２０が飽和して蒸発燃料が大気へ排出される前に、蒸発燃料の発生状況の推定や、発生した蒸発燃料の燃焼による消費が可能になる。【選択図】図１
2007210536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動源として内燃機関と電動モータとを備えたハイブリッド電気自動車の制御装置であって、
前記電動モータにより前記車両を駆動させている間、前記内燃機関の停止期間が所定期間を越えた場合に前記内燃機関を始動させる、
ことを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の燃料供給系における蒸発燃料の発生量に影響する状態量に基づいて、前記所定期間の長さを調整することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の燃料供給系において発生した蒸発燃料を前記内燃機関の始動後に吸気通路へパージさせることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関により前記車両を駆動させた状態において、前記内燃機関の燃料供給系で発生した蒸発燃料を前記内燃機関により消費させて前記蒸発燃料の発生量を減少させた後に、前記車両を前記電動モータにより駆動させる状態へ移行させる、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、パージされた前記蒸発燃料を燃焼させるための専用のシリンダを備える、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のハイブリッド電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド電気自動車の制御装置に関わり、特に、ハイブリッド電気自動車の燃料供給系に発生する蒸発燃料をパージさせるハイブリッド電気自動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド電気自動車は、そのシステム構成について種々のものが知られているが、例えば、エンジンの動力を機械的に車輪に伝達して走行するモード、エンジンを停止して電動モータの動力で電気自動車として走行するモード、及び、エンジンの動力で発電し電動モータの動力で走行するモードからなるシステム構成のものが知られている。
このようなハイブリッド電気自動車では、内燃機関を動力源とする自動車と同様に、燃料タンクで生じた蒸発燃料を活性炭等の吸着剤を収納したキャニスタに導き、必要に応じてキャニスタに吸着した蒸発燃料をエンジンの吸気通路へパージすることにより、蒸発燃料が大気へ排出されるのを抑制することを要求される。例えば、特許文献１は、蒸発燃料の大気への排出を抑制するために、ハイブリッド電気自動車のアイドリング状態においてキャニスタの蒸発燃料をパージする方法を開示している。
【特許文献１】２００２−２７６４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記したようなハイブリッド電気自動車では、エンジンを停止して電動モータの動力での走行中においては、蒸発燃料の発生状況を空燃比センサ等の検出値から推定することができず、また、蒸発燃料の発生量が増加してキャニスタが飽和すると蒸発燃料が大気へ排出されてしまう可能性がある。
密閉式の燃料タンク等を採用すると、エンジンを停止して電動モータの動力で走行中において蒸発燃料が大気へ排出されるのを防止することはできるが、車両の製造コストが高くなる。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、ハイブリッド電気自動車の燃料タンクで発生した蒸発燃料がエンジン停止中に大気へ放出されるのを防止できるハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るハイブリッド電気自動車の制御装置は、車両の駆動源として内燃機関と電動モータとを備えたハイブリッド電気自動車の制御装置であって、電動モータにより車両を駆動させている間、内燃機関の停止期間が所定期間を越えた場合に内燃機関を始動させる、ことを特徴としている。
この構成によれば、電動モータにより車両が駆動されている間に内燃機関の停止期間が所定期間を越えると、内燃機関が強制的に始動されるので、キャニスタが飽和して蒸発燃料が大気へ排出される前に、蒸発燃料の発生状況を推定したり、発生した蒸発燃料を消費させることが可能になる。
【０００６】
上記構成において、内燃機関の燃料供給系における蒸発燃料の発生量に影響する状態量に基づいて、所定期間の長さを調整する、構成を採用できる。
この構成によれば、各種状態量に基づいて所定期間の長さが調整され、その結果、内燃機関を始動させる頻度を低減できる。
【０００７】
上記構成において、内燃機関の燃料供給系において発生した蒸発燃料を内燃機関の始動後に吸気通路へパージさせる、構成を採用できる。
この構成によれば、余剰の蒸発燃料を内燃機関において消費（燃焼）させることができるので、蒸発燃料が大気中へ排出されるのを防ぐことができる。
【０００８】
上記構成において、内燃機関により車両を駆動させた状態において、内燃機関の燃料供給系で発生した蒸発燃料を内燃機関により消費させて蒸発燃料の発生量を減少させた後に、車両を電動モータにより駆動させる状態へ移行させる、構成を採用できる。
この構成によれば、内燃機関による駆動モードから電動モータによる駆動モードへ移行する前に蒸発燃料の発生量が低減されるので、電動モータによる駆動モードにおける内燃機関の駆動頻度を抑制できる。
【０００９】
上記構成において、内燃機関は、パージされた蒸発燃料を燃焼させるための専用のシリンダを備える、構成を採用できる。
この構成によれば、専用のシリンダで蒸発燃料を消費することができるため、他のシリンダで燃焼させる必要がなく、燃料を無駄に消費することがない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料タンクを密閉式にせずに、燃料タンクで発生した蒸発燃料がエンジン停止中に大気へ放出されるのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の制御装置が適用されるハイブリッド自動車のシステム構成図であり、図２は本発明の制御装置が適用されたエンジンの蒸発燃料供給系の構成図である。
このハイブリッド電気自動車のシステムは、図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１００、燃料供給系としての燃料タンク１０及びキャニスタ２０、エンジン１００を制御するＥＧ−ＥＣＵ（電子制御ユニット）１５０、ハイブリッド電気自動車全体を制御する制御装置としてのＨＶ−ＥＣＵ１６０、車輪５００へ動力を供給するトランスアクスル３００、バッテリ３５０等から構成されている。
【００１２】
トランスアクスル３００は、図１に示すように、ＨＶ−ＥＣＵ１６０により制御されると共に、エンジン１００と連結される発電機３１０、電動モータ３２０、インバータ３３０、動力分割機構３４０等から構成されている。
【００１３】
発電機３１０は、エンジン１００の出力により発電する。
電動モータ３２０は、発電機３１０又はバッテリ３５０から供給される電力により駆動されて車輪５００を駆動する。
インバータ３３０は、発電機３１０及びバッテリ３５０から供給される電力を３相交流に変換して電動モータ３２０を駆動する。
動力分割機構３４０は、エンジン１００の出力の供給先を、ＨＶ−ＥＣＵ１６０からの制御指令に応じて分配する。
【００１４】
ＨＶ−ＥＣＵ１６０は、トランスアクスル３００を制御すると共に、車両の走行条件等に応じて、エンジン１００の動力を機械的に車輪５００に伝達して走行するモード、エンジン１００を停止して電動モータ３２０の動力で車輪５００を駆動するモード、及び、エンジン１００の動力で発電し電動モータ３２０の動力で走行するモードの間で遷移させるように制御する。
また、ＨＶ−ＥＣＵ１６０は、ＥＧ−ＥＣＵ１５０との間で各種データを送受可能となっている。
【００１５】
このハイブリッド自動車のエンジンの蒸発燃料供給システムは、図２に示すように、燃料タンク１０及びキャニスタ２０に加えて、燃料タンク１０とキャニスタ２０とを連通するベーパ通路３０、キャニスタ２０に吸着された蒸発燃料をパージするためにキャニスタ２０とエンジン１００の吸気通路１１０とを連通するパージ通路４０、蒸発燃料のパージ量を制御すべくパージ通路４０の開度を調整するパージ制御弁５０等から構成されている。尚、ＥＧ−ＥＣＵ１５０には、エンジン１００の冷却水の温度を検出する水温センサ２３０、エンジン１００の排気路に設けられて空燃比を検出する空燃比センサ２２０、吸気温センサ２４０等が接続されている。
【００１６】
吸気通路１１０は、図２において、エンジン１００のシリンダに連通している。この吸気通路１１０の上流側に設けられたスロットルバルブ１２０はＥＧ−ＥＣＵ１５０により制御されて、シリンダへの流入空気量を調整する。また、吸気通路１１０に設けられた吸気温センサ２４０は、吸気通路１００に流入する空気の温度を検出してＥＧ−ＥＣＵ１５０へ出力する。
【００１７】
燃料タンク１０は、図２に示すように、例えば、ガソリン等の燃料Ｆを内部に貯留する。この燃料タンク１０には、図示しない燃料ポンプ等が備わっており、これにより、図１に示したエンジン１００のインジェクタへ燃料供給する。
【００１８】
キャニスタ２０は、その内部に活性炭等の吸着材料が設けられており、この吸着材料がベーパ通路３０を通じて供給される燃料タンク１０で発生した燃料Ｆの蒸発物（蒸発燃料）を吸着する。キャニスタ２０による蒸発燃料の最大吸着量には制限があり、キャニスタ２０の吸着量が飽和した場合には、キャニスタ２０から余剰の蒸発燃料が大気中へ放出されるようになっている。
【００１９】
ＥＧ−ＥＣＵ１５０は、プロセッサ、メモリ等のハードウエア及び所要のソフトウエアから基本的に構成され、エンジン１００の排気管に設けられてエンジン１００の空燃比を検出する空燃比センサ２２０、エンジン１００の冷却水の温度を検出する水温センサ２３０等が接続されており、これら各種のセンサの検出信号に基づいてエンジン１００を総合的に制御する。
ＥＧ−ＥＣＵ１５０は、具体的には、例えば、点火制御、空燃比センサ２２０の検出値を用いてエンジン１００の空燃比を目標空燃比に追従させる、例えば、空燃比フィードバック制御等からなる燃料噴射量制御、燃料噴射量制御中にパージ制御弁５０を制御して燃料タンク１０で発生した蒸発燃料を吸気通路１００へパージさせると共に蒸発燃料のパージ量をそのパージ濃度に基づいて制御するパージ制御等を実行する。
【００２０】
次に、上記ＨＶ−ＥＣＵによる処理の一例について図３を参照して説明する。
ＨＶ−ＥＣＵ１６０は、図３に示すような蒸発燃料消費ルーチンを所定時間毎（例えば、６５ｍｓ毎）に実行し、先ず、電動モータ３２０のみで車両を駆動しているかを判断し（ステップＳＴ１）、電動モータ３２０のみで車両を駆動している場合には、カウンタをカウントアップし（ステップＳＴ３）、エンジン１００が駆動されている場合には、カウンタをクリアし（ステップＳＴ２）、次回のタイミングに達するまで処理を終了する。
【００２１】
次いで、ＨＶ−ＥＣＵ１６０は、カウンタのカウント値が所定値よりも大きいかを判断する（ステップＳＴ４）。このカウンタのカウント値は、電動モータ３２０のみで車両の駆動を開始してから経過した時間、すなわち、エンジン１００の停止期間を示しており、この停止期間が所定値（所定期間）を越えた場合には、ＥＧ−ＥＣＵ１５０に対してエンジン１００の始動要求信号を出力し（ステップＳＴ５）、エンジン１００を始動させる（ステップＳＴ６）。
【００２２】
ここで、ステップＳＴ４において用いる所定値について説明する。
エンジン１００の停止期間が所定期間を超えたかを判断するための所定値が短いと、電動モータ３２０により車両を駆動中に、頻繁にエンジン１００が始動されてしまう。一方、この所定値が長すぎると、キャニスタ２０が飽和して蒸発燃料が大気中に排出されてしまう可能性がある。
このため、本実施形態では、この所定値を可変量として、エンジン１００の燃料タンク１０における蒸発燃料の発生量に影響する状態量、例えば、ガソリン残量、吸気温、エンジン水温等に基づいて、所定値を調整する。具体的には、ガソリン残量、吸気温、エンジン水温等を検出し、例えば、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ガソリン残量に応じて規定された係数Ｋ１、吸気温に応じて規定された係数Ｋ２、エンジン水温に応じて規定された係数Ｋ３を所定値に掛け合わすことにより、所定値の値を調整する。係数Ｋ１〜Ｋ３は、燃料（ガソリン）の蒸発し易い状況では、比較的大きな値に設定され、燃料（ガソリン）の蒸発しにくい状況では、比較的小さな値に設定されている。このため、燃料が蒸発しやすい状況では、比較的短い期間の経過毎にエンジン１００が始動され、逆に、燃料が蒸発しにくい状況では、比較的長い期間の経過毎にエンジン１００が始動されることになる。
【００２３】
次に、ＨＶ−ＥＣＵ１６０は、エンジン１００の始動後に、パージ制御を実行する条件が成立しているかを、例えば、空燃比センサ２２０の検出値等に基づいて判断する（ステップＳＴ７）。成立していない場合には、次回のタイミングまで処理を終了し、成立している場合には、パージ制御弁５０を開いてキャニスタ２０に吸着された蒸発燃料をパージさせる指令をＥＧ−ＥＣＵ１５０へ出力してパージを実行させる（ステップＳＴ８）。
【００２４】
次いで、ＨＶ−ＥＣＵ１６０は、空燃比センサ２２０の検出値等に基づいて、現在のキャニスタ２０における蒸発燃料のベーパ濃度を推定し、この推定値が所定値よりも大きいかを判断する（ステップＳＴ９）。現在のベーパ濃度がキャニスタ２０が飽和する程度まで高くなっているかを判断するためである。現在のベーパ濃度が所定値よりも大きい場合には、キャニスタ２０に吸着された蒸発燃料の量が飽和量に近づいているので、余剰の蒸発燃料を消費するためにエンジン１００を継続して駆動させる指令をＥＧ−ＥＣＵ１５０へ出力する（ステップＳＴ１０）。一方、現在のベーパ濃度が所定値よりも小さい場合には、キャニスタ２０に吸着された蒸発燃料の量が飽和量に達するまでにはまだ余裕があると判断できるので、エンジン１００の停止要求信号をＥＧ−ＥＣＵ１５０へ出力し（ステップＳＴ１１）、エンジン１００を停止させる（ステップＳＴ１２）。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、電動モータ３２０により車両が駆動されている間にエンジン１００の停止期間が所定期間を越えると、エンジン１００が強制的に始動されるので、キャニスタ２０が飽和して蒸発燃料が大気へ排出される前に蒸発燃料の発生状況を推定（検出）することができると共に、大気に排出される前にキャニスタ２０の蒸発燃料を燃焼させて消費させることが可能になる。
【００２６】
図５は、エンジン駆動モードから電動モータ駆動モードへ移行する際のＨＶ−ＥＣＵ１６０による処理の一例を示すフローチャートである。
ＨＶ−ＥＣＵ１６０は、先ず、電動モータ３２０の駆動条件が成立したかを判断し（ステップＳＴ２１）、成立している場合には、駆動中のエンジン１００の空燃比センサ２２０の検出値等に基づいて、現在のキャニスタ２０における蒸発燃料のベーパ濃度を推定し、推定したベーパ濃度が所定値よりも小さいかを判断する（ステップＳＴ２２）。
推定したベーパ濃度が所定値よりも大きい場合には、蒸発燃料がパージ制御により消費されて推定されるベーパ濃度が所定値よりも低下するまで、電動モータ３２０による駆動モードへ移行するのを待機する（ステップＳＴ２４）。
そして、ＨＶ−ＥＣＵ１６０は、推定したベーパ濃度が所定値以下に減少したところで、エンジン１００の駆動を停止させると共に車両を電動モータ３２０により駆動させる状態へ移行させる（ステップＳＴ２３）。
【００２７】
このように、エンジン１００により車両を駆動させた状態において、エンジン１００の燃料タンク１０で発生した蒸発燃料をエンジン１００により消費させて蒸発燃料の発生量を減少させた後に、車両を電動モータ３２０により駆動させる状態へ移行させることにより、車両を電動モータ３２０のみで駆動した状態において、図３において説明した、エンジン１００を強制的に始動させる処理の発生頻度を低下させることができる。
【００２８】
図６及び図７は、本発明の他の実施形態を示す図であって、図６は蒸発燃料を消費する専用のシリンダを備えたエンジンの蒸発燃料供給系の構成図、図７は蒸発燃料を消費する専用のシリンダを備えたエンジンの構成図である。
エンジン１００Ａは、図６及び図７に示すように、複数のシリンダＣＬを備えると共に補助シリンダＳＢＣＬを備える。
シリンダＣＬは、図７に示すように、その燃焼室にそれぞれピストンＰを内蔵しており、これらのピストンＰは共通のクランクシャフトＣＲＳに連結されている。また、各シリンダには共通のカムシャフトＣＡＳにより駆動されるバルブが設けられている。
【００２９】
補助シリンダＳＢＣＬには、図７に示すように、共通のクランクシャフトＣＲＳに連結されたピストンＰＳが内蔵されていると共に、共通のカムシャフトＣＡＳにより駆動されるバルブが設けられている。
【００３０】
そして、ＨＶ−ＥＣＵ１６０は、車両を電動モータ３２０のみで駆動した状態において、エンジン１００を強制的に始動させる場合には、キャニスタ２０に貯まった蒸発燃料をパージして補助シリンダＳＢＣＬ内へ送るようにＥＧ−ＥＣＵ１５０へ指令を出す。これにより、キャニスタ２０に貯まった蒸発燃料は、補助シリンダＳＢＣＬ内で爆発して消費される。
【００３１】
このように、キャニスタ２０に貯まった蒸発燃料を消費するための専用の補助シリンダＳＢＣＬを設けることにより、他のシリンダＣＬへ燃料を噴射する必要がなく、無駄な燃料消費を回避できる。
【００３２】
上記実施形態において説明したハイブリッドシステムに限定されるわけではなく、他の方式のハイブリッドシステムにも本発明を適用可能である。
【００３３】
上記実施形態では、本発明の制御装置をＨＶ−ＥＣＵ１６０により構成したが、これに限定されるわけではなく、別のＥＣＵで構成することも可能である。
また、ＥＧ−ＥＣＵとＨＶ−ＥＣＵ等が統合された統合ＥＣＵで本発明の制御装置を構成することも可能である。
【００３４】
上記実施形態は本発明の好適な実施形態である。但し、これに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変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の制御装置が適用されるハイブリッド自動車のシステム構成図である。
【図２】本発明の制御装置が適用されたエンジンの蒸発燃料供給系の構成図である。
【図３】ＨＶ−ＥＣＵによる処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】エンジンの停止期間を判断するための値を調整する
【図５】制御装置による処理の他の例を示すフローチャートである。
【図６】蒸発燃料を消費する専用のシリンダを備えたエンジンの蒸発燃料供給系の構成図である。
【図７】蒸発燃料を消費する専用のシリンダを備えたエンジンの構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０…燃料タンク
２０…キャニスタ
３０…ベーパ通路
４０…パージ通路
５０…パージ制御弁
１００…エンジン（内燃機関）
１１０…吸気通路
１２０…スロットルバルブ
１３０…排気管
２２０…空燃比センサ
２３０…水温センサ
１５０…ＥＧ−ＥＣＵ
１６０…ＨＶ−ＥＣＵ（制御装置）
３００…トランスアクスル
３１０…発電機
３２０…電動モータ
３３０…インバータ
３４０…動力分割機構
３５０…バッテリ
５００…車輪
ＣＬ…シリンダ
ＳＢＣＬ…補助シリンダ
ＣＡＳ…カムシャフト
ＣＲＳ…クランクシャフト
Ｐ…ピストン
【図１】
2007210536.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007210536.tif 000007
【図６】
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【図７】
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