(57)【要約】【課題】エンジンの再始動性とドライバビリティを向上できるハイブリッド車両の空燃比制御装置を提供する。【解決手段】動力源として内燃機関および回転電機を備え、始動条件が成立することを条件に内燃機関が始動されるとともに、間欠停止条件が成立することを条件に内燃機関が間欠停止されるハイブリッド車両の空燃比制御装置であって、内燃機関の始動時の空燃比波形の最リッチ値と、予め設定した基準空燃比波形の最リッチ値との差に応じて（ステップＳ４、ステップＳ６）、内燃機関の次回始動時の空燃比を適正化するよう間欠停止時に内燃機関に対する制御の形態を切り替える（ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ８）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源として内燃機関および回転電機を備え、始動条件が成立することを条件に前記内燃機関が始動されるとともに、間欠停止条件が成立することを条件に前記内燃機関が間欠停止されるハイブリッド車両の空燃比制御装置であって、
前記内燃機関の始動時の空燃比波形の最リッチ値と、予め設定した基準空燃比波形の最リッチ値との差に応じて、前記内燃機関の次回始動時の空燃比を適正化するよう間欠停止時に前記内燃機関に対する制御の形態を切り替えることを特徴とするハイブリッド車両の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の空燃比制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化をはじめとする環境悪化の防止や低燃費走行を目的として、アイドリングストップシステムやエコノミーランニングシステムを実行できる内燃機関（以下、エンジンという）を備えた車両（以下、エコラン車両という）が開発されている。また、環境に配慮した車両として、エンジンおよび電動機を駆動力源とするハイブリッド車両が開発されている。
【０００３】
これらエコラン車両やハイブリッド車両では、信号待ちなどの一時停止時にエンジンを自動停止させ、車両の再発進時にエンジンを再始動させる所謂アイドリングストップ制御を行う制御装置を備えている。また、ハイブリッド車両の制御装置では、駆動力源としてエンジンの他に電動機を備えるため、車両の走行中においてもエンジンを運転条件などに応じてエンジンの自動停止や自動再始動の制御を行うことができる。エコラン車両やハイブリッド車両では、エンジンの不要な駆動を少なくすることにより、燃費の向上、排気ガスの削減、騒音の低減などを図ることができる。
【０００４】
エコラン車両やハイブリッド車両では、エンジン停止時において、ブレーキペダルの踏力を示すブレーキ踏力が無くなること、あるいはアクセルペダルの踏力を示すアクセル踏力が発生することにより、制御装置に対して運転者の走行の意思が示される。運転者の走行の意思が示されるとともに、所定の再始動条件が成立した場合には、制御装置は直ちにエンジンを再始動させる必要がある。
【０００５】
エンジンの再始動性を高めるためには、シリンダ内の圧力の上昇を抑制することが望まれる。そこで、例えばハイブリッド車両で、エンジンの停止直前にエンジンをモータリングして吸気バルブの開閉タイミングを最遅角タイミングに変更し、エンジンを次に始動する際に圧縮工程に必要なエネルギを低減して始動性を向上する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１９０４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のハイブリッド車両の制御装置にあっては、空燃比については何ら考慮されていなかった。エンジンの停止直前にモータリングを実施すると、多量の酸素が排気装置の触媒に流入する。触媒の酸素ストレージに余裕がある場合は、触媒雰囲気が過剰にリーンになることは回避されるものの、触媒の酸素ストレージに余裕がない場合は、触媒雰囲気が過剰にリーンになってしまう可能性がある。
【０００８】
触媒雰囲気が過剰にリーンになってしまうと、それが触媒の下流側に位置する酸素センサに検出され、それに対するフィードバック制御により燃料噴射量が過剰になってしまう可能性がある。燃料噴射量が過剰になると、エンジンでの燃料の燃焼が不安定になり、エンジンの再始動性が悪化するとともに、走行時であればドライバビリティが悪化するという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、エンジンの再始動性とドライバビリティを向上できるハイブリッド車両の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るハイブリッド車両の空燃比制御装置は、上記目的達成のため、（１）動力源として内燃機関および回転電機を備え、始動条件が成立することを条件に前記内燃機関が始動されるとともに、間欠停止条件が成立することを条件に前記内燃機関が間欠停止されるハイブリッド車両の空燃比制御装置であって、前記内燃機関の始動時の空燃比波形の最リッチ値と、予め設定した基準空燃比波形の最リッチ値との差に応じて、前記内燃機関の次回始動時の空燃比を適正化するよう間欠停止時に前記内燃機関に対する制御の形態を切り替えるよう構成する。本願明細書中で内燃機関の空燃比波形の最リッチ値とは、内燃機関の始動後に空燃比が安定するまでの過渡期において、空燃比の単数または複数の極小値のうちの最小値を意味している。
【００１１】
ハイブリッド車両の空燃比制御装置は、基準空燃比波形を予め設定しておく。そして、ハイブリッド車両の空燃比制御装置は、内燃機関の始動時に実際の空燃比波形を取得し、基準空燃比波形と最リッチ値同士を比較する。そして、最リッチ値同士の差に応じて、内燃機関の次回始動時における空燃比を適正化するように、間欠停止時に内燃機関に対する制御の形態を切り替える。
【００１２】
この構成により、ハイブリッド車両の制御装置は、排気装置の触媒の酸素ストレージに余裕がない場合でも、内燃機関の始動時に対する次の始動時における空燃比を適正化することができる。このため、このハイブリッド車両の空燃比制御装置によれば、従来のように触媒の酸素ストレージに余裕がない場合に触媒雰囲気が過剰にリーンになることにより燃料噴射量が過剰になって、エンジンの再始動性やドライバビリティを悪化してしまうことを抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エンジンの再始動性とドライバビリティを向上できるハイブリッド車両の空燃比制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の空燃比制御装置を搭載したハイブリッド車両を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の空燃比制御装置を搭載したエンジンを示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の空燃比制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の空燃比制御装置のエンジン始動時の動作を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の空燃比制御装置のエンジン停止時の動作を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施の形態では、本発明が適用されるハイブリッド車両を、例えば直列４シリンダのガソリンエンジンを内燃機関として採用するハイブリッド車両としている。
【００１６】
まず、構成について説明する。
【００１７】
図１に示すように、ハイブリッド車両１００は、内燃機関としてのエンジン１と、モータＭＧ１および回転電機としてのモータＭＧ２と、動力分割機構１０１と、リダクション機構１０７と、デファレンシャルギヤ１０２と、駆動輪１０３と、インバータ１０４と、バッテリ１０５と、制御ユニット１０６とを備えている。このハイブリッド車両１００は、シリーズ・パラレル型のハイブリッド車両であり、エンジン１およびモータＭＧ２との少なくとも一方を駆動源として走行可能になっているとともに、モータＭＧ１によりエンジン１を始動するようになっている。
【００１８】
エンジン１とモータＭＧ１とモータＭＧ２とは、動力分割機構１０１を介して相互に連結されている。動力分割機構１０１に連結されるモータＭＧ２の回転軸１０８には、リダクション機構１０７が接続されている。モータＭＧ２の回転軸１０８は、リダクション機構１０７およびデファレンシャルギヤ１０２を介して、駆動輪１０３と連結されるとともに、動力分割機構１０１を介して、エンジン１のクランクシャフト１４に連結されている。動力分割機構１０１は、エンジン１の駆動力を、モータＭＧ１とリダクション機構１０７とに分割することができる。動力分割機構１０１による駆動力の配分は、任意に変更することができる。モータＭＧ１は、動力分割機構１０１を介してエンジン１のクランクシャフト１４を回転させることにより、エンジン１を始動するスタータとして機能することができる。
【００１９】
動力分割機構１０１は、遊星歯車機構から構成されており、サンギヤ１１０と、リングギヤ１１１と、複数のプラネタリピニオンギヤ１１２と、プラネタリキャリア１１３とを備えている。サンギヤ１１０は、クランクシャフト１４と同軸のキャリア軸１１４に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸１１５に連結されている。リングギヤ１１１は、キャリア軸１１４と同軸のリングギヤ軸であるモータＭＧ２の回転軸１０８に連結されている。プラネタリピニオンギヤ１１２は、サンギヤ１１０とリングギヤ１１１との間に配置され、サンギヤ１１０の外周を自転しながら公転するようになっている。プラネタリキャリア１１３は、キャリア軸１１４に連結され、各プラネタリピニオンギヤ１１２の回転軸を軸支している。
【００２０】
動力分割機構１０１では、サンギヤ１１０、リングギヤ１１１およびプラネタリキャリア１１３にそれぞれ結合されたサンギヤ軸１１５、モータＭＧ２の回転軸１０８およびキャリア軸１１４の３軸が動力の入出力軸とされ、３軸のいずれか２軸に入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は、決定された２軸に入出力される動力に基づいて定まるようになっている。
【００２１】
リダクション機構１０７は、動力取出ギヤ１２０と、チェーンベルト１２１と、動力伝達ギヤ列１２２とを備えている。動力取出ギヤ１２０は、チェーンベルト１２１を介して動力伝達ギヤ列１２２に接続されている。また、動力取出ギヤ１２０は、動力分割機構１０１のリングギヤ１１１に結合されており、リングギヤ１１１から受ける動力をチェーンベルト１２１を介して動力伝達ギヤ列１２２に伝達するようになっている。動力伝達ギヤ列１２２は、デファレンシャルギヤ１０２を介して駆動輪１０３に動力を伝達するようになっている。
【００２２】
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ともに電動機として駆動できる周知の同期発電電動機からなる。モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、それぞれインバータ１０４に接続されている。各インバータ１０４は、バッテリ１０５に接続されている。バッテリ１０５は、モータＭＧ１およびモータＭＧ２に対して充放電を行うようになっている。
【００２３】
制御ユニット１０６は、ハイブリッド用電子制御ユニット（Electronic Control Unit；以下、ＥＣＵという）１４０と、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）１４１と、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）１４２と、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）１４３とを備えている。制御ユニット１０６は、本発明のハイブリッド車両の制御装置を構成している。
【００２４】
ＥＣＵ１４０は、エンジンＥＣＵ１４１と、モータＥＣＵ１４２と、バッテリＥＣＵ１４３とに、図示しない通信ポートを介して接続されている。ＥＣＵ１４０は、エンジンＥＣＵ１４１と、モータＥＣＵ１４２と、バッテリＥＣＵ１４３と各種制御信号やデータのやり取りを行うようになっている。
【００２５】
エンジンＥＣＵ１４１は、エンジン１およびＥＣＵ１４０に接続されている。エンジンＥＣＵ１４１は、エンジン１の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するとともに、入力した信号に応じて燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御などの運転制御を行うようになっている。モータＥＣＵ１４２は、インバータ１０４およびＥＣＵ１４０に接続されている。モータＥＣＵ１４２は、モータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するようになっている。
【００２６】
バッテリＥＣＵ１４３は、バッテリ１０５およびＥＣＵ１４０に接続されている。バッテリＥＣＵ１４３は、バッテリ１０５の充放電電流の積算値に基づいて、残容量を演算するようになっている。
【００２７】
図２に示すように、エンジン１は、エンジン本体２と、吸気装置３と、排気装置４と、燃料供給装置５と、冷却装置６とを備えている。
【００２８】
エンジン本体２は、シリンダブロック１０と、シリンダヘッド２０とを備えている。シリンダブロック１０およびシリンダヘッド２０は、４つのシリンダ１１を備えている。シリンダ１１は、鉛直方向を長手方向にして設けられている。
【００２９】
シリンダブロック１０は、ピストン１２と、コネクティングロッド１３と、クランクシャフト１４と、クランク角センサ１５とを備えている。ピストン１２は、シリンダ１１内で往復動可能に設けられている。ピストン１２は、コネクティングロッド１３に回転可能に連結されている。コネクティングロッド１３は、クランクシャフト１４に回転可能に連結されている。クランク角センサ１５は、クランクシャフト１４の回転数を検出して制御ユニット１０６に入力するようになっている。
【００３０】
また、エンジン本体２では、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０とピストン１２とによって、燃焼室１６が形成されている。エンジン本体２は、燃焼室１６において燃料と空気との混合気を所望のタイミングで燃焼させることによりピストン１２を往復動させ、コネクティングロッド１３を介してクランクシャフト１４を回転させるようになっている。
【００３１】
シリンダヘッド２０は、吸気ポート２１と、吸気バルブ２２と、吸気カムシャフト２３と、排気ポート２４と、排気バルブ２５と、排気カムシャフト２６と、点火プラグ２７とを備えている。吸気ポート２１は、吸気装置３の吸気通路と燃焼室１６とを連通する。吸気バルブ２２は、昇降により吸気ポート２１と燃焼室１６との間を開閉し、吸気装置３の吸気通路から燃焼室１６への吸入空気Ａの導入を制御するようになっている。吸気カムシャフト２３は、吸気バルブ２２を昇降させる。
【００３２】
排気ポート２４は、燃焼室１６と排気装置４の排気通路とを連通する。排気バルブ２５は、昇降により燃焼室１６と排気ポート２４との間を開閉し、燃焼室１６から排気装置４の排気通路への排出ガスＧの排出を制御するようになっている。排気カムシャフト２６は、排気バルブ２５を昇降させる。
【００３３】
吸気バルブ２２は、開弁時に燃焼室１６を吸気通路に連通させ、排気バルブ２５は、開弁時に燃焼室１６を排気通路に連通させるようになっている。そして、吸気バルブ２２の開弁により燃焼室１６が吸気通路に連通した状態でピストン１２が下降するとき、燃焼室１６は、吸気通路を通して吸入空気Ａを吸入することができる。また、排気バルブ２５の開弁により燃焼室１６が排気通路に連通した状態でピストン１２が上昇するとき、燃焼室１６は、排気通路を通して排出ガスＧを排出することができる。
【００３４】
点火プラグ２７は、燃焼室１６内に火花点火可能に露出して設けられている。点火プラグ２７は、制御ユニット１０６によって、イグナイタ２７ａを経て点火時期を制御されるようになっている。
【００３５】
吸気装置３は、吸気口管３０と、エアクリーナ３１と、吸気管３２と、エアフローメータ３３と、スロットルバルブ３４と、スロットルセンサ３５と、サージタンク３６と、吸気マニホールド３７とを備えている。エアクリーナ３１は、吸気装置３の上流部で、内蔵するフィルタにより吸入空気Ａから粉塵などを除去して清浄化するようになっている。エアフローメータ３３は、吸入空気Ａの吸入流量を検出して、制御ユニット１０６に入力するようになっている。
【００３６】
スロットルバルブ３４は、エアクリーナ３１とサージタンク３６との間に設けられるとともに、電子制御式で各シリンダ１１に供給される吸入空気Ａの吸入流量を調節するようになっている。スロットルバルブ３４には、スロットルバルブ３４の開度（以下、スロットル開度という）を制御可能なスロットルモータ３４ａが設けられている。スロットルセンサ３５は、スロットル開度を検出して、制御ユニット１０６に入力するようになっている。吸気マニホールド３７は、吸気管３２と各シリンダ１１とを接続している。
【００３７】
吸入空気Ａは、吸気口管３０から、エアクリーナ３１、スロットルバルブ３４、サージタンク３６、吸気マニホールド３７という順で流通されて、各シリンダ１１に流入されるようになっている。また、吸気マニホールド３７と各シリンダ１１との接続により、エンジン本体２と吸気装置３とが接続されている。
【００３８】
排気装置４は、排気マニホールド４０と、排出ガス管４１と、空燃比センサ４２と、上流側三元触媒４３と、酸素センサ４４と、下流側三元触媒４５と、図示しないマフラーとを備えている。
【００３９】
排気マニホールド４０は、各シリンダ１１から排出された排出ガスＧを流通させる。この排気マニホールド４０と各シリンダ１１との接続により、エンジン本体２と排気装置４とが接続されている。空燃比センサ４２は、上流側三元触媒４３を流通する前の排出ガス中の空燃比の状態を検出して、制御ユニット１０６に入力するようになっている。酸素センサ４４は、上流側三元触媒４３を流通した後の排出ガスの酸素濃度を検出して、制御ユニット１０６に入力するようになっている。
【００４０】
上流側三元触媒４３および下流側三元触媒４５は、酸化触媒と還元触媒と助触媒とを備えている。上流側三元触媒４３および下流側三元触媒４５は、例えば、排出ガスのＮＯｘを還元してＮＯ２やＮＯにし更に炭化水素や一酸化炭素と反応させて窒素ガスにしたり、あるいは排出ガスの炭化水素や一酸化炭素を酸化して水や二酸化炭素にすることができる。このように、上流側三元触媒４３および下流側三元触媒４５により、排出ガスＧの一酸化炭素や窒素酸化物や炭化水素などの有害物質が浄化されるようになっている。
【００４１】
燃料供給装置５は、図示しない燃料圧送部と、デリバリーパイプ５０と、インジェクタ５１とを備えている。
【００４２】
デリバリーパイプ５０は、シリンダ１１の直列配置方向の一端側で、燃料圧送部に接続されている。デリバリーパイプ５０には、シリンダ１１の直列配置方向にシリンダ１１と同じ間隔を隔てて、インジェクタ５１が連結されている。デリバリーパイプ５０は、燃料圧送部からの燃料を各インジェクタ５１に同等の圧力で分配するようになっている。
【００４３】
インジェクタ５１は、噴孔部５１ａを各シリンダ１１に対応する吸気ポート２１内に露出して設けられている。インジェクタ５１は、制御ユニット１０６からの噴射指令信号により駆動される図示しない電磁弁部と、電磁弁部への通電時に噴孔部５１ａから吸気ポート２１内に燃料を噴射するよう開弁動作する図示しないノズル部とを備えた燃料噴射弁からなる。複数のインジェクタ５１のうちいずれかが開弁動作するとき、デリバリーパイプ５０内の加圧された燃料が、インジェクタ５１の噴孔部５１ａから吸気ポート２１内に噴射されるようになっている。
【００４４】
冷却装置６は、ウォータジャケット６１と、図示しないウォータポンプと、図示しないラジエータとを備えている。冷却水Ｗは、ウォータポンプ、ウォータジャケット６１、ラジエータ、ウォータポンプの順で循環するようになっている。
【００４５】
ウォータジャケット６１は、シリンダブロック１０に形成されたシリンダブロックウォータジャケット６１ａと、シリンダヘッド２０に形成されたシリンダヘッドウォータジャケット６１ｂと、冷却水温度センサ６１ｃとを備えている。シリンダブロックウォータジャケット６１ａおよびシリンダヘッドウォータジャケット６１ｂは、互いに連結されて各シリンダ１１の周囲に設けられている。ウォータジャケット６１は、内部に冷却水Ｗを流通させることによりエンジン本体２を冷却するようになっている。
【００４６】
ＥＣＵ１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、固定されたデータの記憶を行うＲＯＭ（Read Only Memory）と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、書き替え可能な不揮発性のメモリからなる図示しないバックアップメモリと、Ａ／Ｄ変替器やバッファなどを有する図示しない入力インターフェース回路と、駆動回路などを有する図示しない出力インターフェース回路とを備えている。ＥＣＵ１４０にはハイブリッド車両１００のパワースイッチのオン／オフ信号が取り込まれるようになっている。
【００４７】
ＥＣＵ１４０には、上述したエアフローメータ３３と、スロットルセンサ３５と、クランク角センサ１５と、冷却水温度センサ６１ｃと、空燃比センサ４２と、酸素センサ４４と、アクセルペダル７１の踏込み角度からアクセル開度を検出するアクセルセンサ７２と、ハイブリッド車両１００の速度を検出する車速センサ７３と、ブレーキペダル７４の踏込み角度からブレーキ踏込み量を検出するブレーキセンサ７５とが接続されている。アクセルペダル７１は、エンジン本体２およびモータＭＧ２の少なくとも一方に対する運転者の加速要求を設定するようになっている。
【００４８】
ＥＣＵ１４０は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従い、アクセルセンサ７２により検出されるアクセル開度や、エアフローメータ３３により検出される吸入空気量や、クランク角センサ１５により検出されるエンジン回転数ＮＥなどに基づいて燃焼毎に必要な基本噴射量を算出するようになっている。また、ＥＣＵ１４０は、基本噴射量や予めバックアップメモリに格納されている設定値情報などに基づいて、エンジン１の運転状態に応じた各種補正や空燃比フィードバック補正などを施した燃料噴射量を算出するようになっている。さらに、ＥＣＵ１４０は、算出した燃料噴射量に基づいて、インジェクタ５１への噴射指令信号を適時に出力するようになっている。
【００４９】
ＥＣＵ１４０は、始動条件が成立することを条件にエンジン１を始動するとともに、自動停止条件が成立することを条件にエンジン１を自動停止、すなわち間欠停止するようになっている。エンジン１の始動条件としては、例えば、停車中にアクセルペダル７１が踏み込まれて運転者の加速要求が検出された場合や、バッテリ１０５の残容量が所定値より低い場合などがある。エンジン１の自動停止条件としては、例えば、ブレーキペダル７４が踏み込まれて車両が停車し、運転者の加速要求のないことが検出された場合などがある。
【００５０】
本実施の形態のハイブリッド車両１００の空燃比制御装置は、エンジン１の始動時の空燃比波形の最リッチ値と、予め設定した基準空燃比波形の最リッチ値との差に応じて、エンジン１の次回始動時の空燃比を適正化するようにエンジン１の間欠停止制御の形態を変化させるようになっている。エンジン１の始動時の空燃比波形とは、エンジン１の始動後に空燃比が安定するまでの過渡期のおける空燃比の変化を表すもので、ＥＣＵ１４０がこの過渡期における空燃比を微小時間でサンプリングすることにより得られる波形である。
【００５１】
具体的には、ＥＣＵ１４０は、基準空燃比波形の最リッチ値に対してリッチ側に所定値だけ離れたリッチ側限界値を設定するようになっている。そして、ＥＣＵ１４０は、始動時の空燃比波形の最リッチ値がリッチ側限界値を超えた場合には、エンジン１の間欠停止時に、一旦間欠停止してから、モータＭＧ１によりモータリングを行い、再度間欠停止するようになっている。
【００５２】
また、ＥＣＵ１４０は、基準空燃比波形の最リッチ値に対してリーン側に所定値だけ離れたリーン側限界値を設定するようになっている。そして、ＥＣＵ１４０は、始動時の空燃比波形の最リッチ値がリーン側限界値を超えた場合には、エンジン１の間欠停止時に、間欠停止直前にファイアリングを行い、それから間欠停止するようになっている。
【００５３】
また、ＥＣＵ１４０は、始動時の空燃比波形の最リッチ値がリッチ限界値およびリーン側限界値のいずれも超えていない場合には、エンジン１の間欠停止時に、そのまま間欠停止するようになっている。
【００５４】
ＥＣＵ１４０は初回始動済フラグを有している。初回始動済フラグは、車両１００のパワースイッチのオンの直後にリセットされてオフに設定され、エンジン１が始動されることによりオンに設定される。このため、初回始動済フラグは、オンであることによりパワースイッチがオンされてからエンジン１が既に初回始動されていることを表すとともに、オフであることによりパワースイッチがオンされてからエンジン１がまだ始動されていないことを表すようになっている。
【００５５】
次に、動作について説明する。
【００５６】
図３に示すフローチャートは、ＥＣＵ１４０のＣＰＵによって、ＲＡＭを作業領域として実行されるハイブリッド車両１００の制御プログラムであり、このハイブリッド車両１００の制御プログラムはＥＣＵ１４０のＲＯＭに記憶されている。
【００５７】
上述のように構成された本実施の形態のハイブリッド車両１００の空燃比制御装置では、このハイブリッド車両１００の制御処理は、ＥＣＵ１４０によって予め決められた時間間隔（例えば、１０ｍｓ）ごとに実行されるようになっている。また、ここでは、ハイブリッド車両１００のエンジン１は停止中であり、エンジン回転数ＮＥは０であるものとしている。
【００５８】
ＥＣＵ１４０は、エンジン１が始動したか否かを判断する（ステップＳ１）。エンジン１が始動したか否かは、クランク角センサ１５により検出されるエンジン回転数ＮＥが０から変化したか否かに基づいて、ＥＣＵ１４０により判断される。ＥＣＵ１４０が、エンジン１が始動していないと判断したときは（ステップＳ１でＮＯ）、処理をメインルーチンに戻す。
【００５９】
ＥＣＵ１４０が、エンジン１が始動したと判断したときは（ステップＳ１でＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、エンジン１の始動が初回始動であるか否かを判断する（ステップＳ２）。エンジン１の始動が初回始動であるか否かは、初回始動済フラグがオフであるか否かに基づいて、ＥＣＵ１４０により判断される。ＥＣＵ１４０が、エンジン１の始動が初回始動ではないと判断したときは（ステップＳ２でＮＯ）、処理をメインルーチンに戻す。
【００６０】
ＥＣＵ１４０が、エンジン１の始動が初回始動であると判断したときは（ステップＳ２でＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、空燃比センサ４２からの検出信号に応じて初回空燃比波形を記憶する（ステップＳ３）。
【００６１】
ＥＣＵ１４０は、予め記憶された基準空燃比波形の最リッチ値を基準にしてリッチ側限界値を算出し、初回空燃比波形の最リッチ値がリッチ側限界値を超えているか否かを判断する（ステップＳ４）。
【００６２】
ＥＣＵ１４０が、初回空燃比波形の最リッチ値がリッチ側限界値を超えている（図４中、符号２０１参照）と判断したときは（ステップＳ４でＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、エンジン１の次の間欠停止時に、一旦エンジン１を停止する。そして、ＥＣＵ１４０は、モータＭＧ１によりエンジン１のモータリングを行い、吸気バルブ２２の開閉タイミングを最遅角タイミングに向けて変更する。さらに、ＥＣＵ１４０は、モータＭＧ１によるエンジン１のモータリングの後に、再度エンジン１を停止する（ステップＳ５）。その後、ＥＣＵ１４０は処理をメインルーチンに戻す。
【００６３】
これにより、ＥＣＵ１４０は、初回空燃比波形がリッチ側に大きくずれている場合に、シリンダ１１に多量の空気を導入することにより、エンジン１を次に始動する際に圧縮工程に必要なエネルギを低減して始動性を向上することができる。また、初回空燃比波形がリッチ側に大きくずれているので、上流側三元触媒４３の酸素ストレージが小さく、酸素センサ４４からのフィードバックにより燃料噴射量が過剰になっている可能性がある。そこで、ＥＣＵ１４０は、モータリングの実行によりシリンダ１１への空気の導入量を増やすことで空燃比を過剰なリッチから正常な範囲に適正化でき、次回のエンジン始動時の空燃比を適正化してエンジン１の再始動性やドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００６４】
一方、ＥＣＵ１４０が、初回空燃比波形の最リッチ値がリッチ側限界値を超えていないと判断したときは（ステップＳ４でＮＯ）、ＥＣＵ１４０は、基準空燃比波形の最リッチ値を基準にしてリーン側限界値を算出し、初回空燃比波形の最リッチ値がリーン側限界値を超えているか否かを判断する（ステップＳ６）。
【００６５】
ＥＣＵ１４０が、初回空燃比波形の最リッチ値がリーン側限界値を超えている（図４中、符号２０２参照）と判断したときは（ステップＳ６でＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、エンジン１の次の間欠停止時の間欠停止直前にファイアリングを行い、それからエンジン１を間欠停止する（ステップＳ７）。その後、ＥＣＵ１４０は処理をメインルーチンに戻す。
【００６６】
これにより、ＥＣＵ１４０は、初回空燃比波形がリーン側に大きくずれている場合に、シリンダ１１に燃料が供給されて燃焼されるので、空燃比がリッチになる。ここで、初回空燃比波形がリーン側に大きくずれているので、上流側三元触媒４３の酸素ストレージが大きく、酸素センサ４４からのフィードバックにより空燃比が過剰にリーンになっている可能性がある。そこで、ＥＣＵ１４０は、ファイアリングの実行により燃料噴射量を増やすことで空燃比を過剰なリーンから正常な範囲に適正化でき、次回のエンジン始動時の空燃比を適正化してエンジン１の再始動性やドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００６７】
ＥＣＵ１４０が、初回空燃比波形の最リッチ値がリーン側限界値を超えていないと判断したときは（ステップＳ６でＮＯ）、ＥＣＵ１４０は、エンジン１の次の間欠停止時の間欠停止直前に通常の通りにそのまま停止のみを行う（ステップＳ８）。その後、ＥＣＵ１４０は処理をメインルーチンに戻す。
【００６８】
次に、作用について説明する。
【００６９】
上述したハイブリッド車両１００のパワースイッチがオンされ、エンジン１が初回始動された場合の動作を、図４に示すタイムチャートに沿って説明する。
【００７０】
図４に示すように、ＥＣＵ１４０は、予め設定した基準空燃比波形２００の最リッチ値に対して所定値の増減を行うことでリッチ側限界値およびリーン側限界値を算出しておく。エンジン１が始動され、エンジン回転数ＮＥが上昇すると、シリンダ１１で燃料が燃焼され、吸入空気量と燃料噴射量とに応じた空燃比となる。
【００７１】
そして、初回始動時の空燃比が過剰にリッチになった場合、空燃比波形２０１の最リッチ値はリッチ側限界値を超えることがある。また、初回始動時の空燃比が過剰にリーンになった場合、空燃比波形２０２の最リッチ値はリーン側限界値を超えることがある。エンジン回転数ＮＥが一旦上昇してから下降して安定すると、空燃比波形もまた安定するようになる。
【００７２】
次に、上述のように初回始動したエンジン１が間欠停止する場合の動作を、図５に示すタイムチャートに沿って説明する。
【００７３】
初回始動時の空燃比が過剰にリッチになった場合は、ＥＣＵ１４０は、エンジン１の間欠停止時に、一旦エンジン１を停止し、モータＭＧ１によりエンジン１のモータリングを行い、再度エンジン１を停止する。このため、エンジン回転数ＮＥは、図５中に符号２０１ａで示すように、一旦０になってから上昇し、再度０になる。
【００７４】
このように、ＥＣＵ１４０はエンジン１の間欠停止時にモータＭＧ１によりエンジン１のモータリングを行う際に、吸気バルブ２２の開閉タイミングを最遅角タイミングに向けて変更している。このため、ＥＣＵ１４０は、シリンダ１１に多量の空気を導入することにより、図５中に符号２０１ｂで示すように、空燃比を基準空燃比波形２００ｂに比べて大きくリーンにできる。これにより、ＥＣＵ１４０は、エンジン１を次に始動する際に圧縮工程に必要なエネルギを低減して始動性を向上することができる。また、ＥＣＵ１４０は、空燃比を過剰なリッチから正常な範囲に適正化でき、次回のエンジン始動時の空燃比を適正化してエンジン１の再始動性やドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００７５】
初回始動時の空燃比が過剰にリーンになった場合は、ＥＣＵ１４０は、エンジン１の間欠停止直前に、ファイアリングを行い、それからエンジン１を停止する。このため、エンジン回転数ＮＥは、図５中に符号２０２ａで示すように、符号２００ａで示す通常の場合よりも緩やかに下降して０になる。
【００７６】
このように、ＥＣＵ１４０はエンジン１の間欠停止直前にファイアリングを行うことにより、シリンダ１１に燃料が供給されて燃焼されるので、図５中に符号２０２ｂで示すように、空燃比を基準空燃比波形２００ｂに比べてリッチにできる。これにより、ＥＣＵ１４０は、空燃比を過剰なリーンから正常な範囲に適正化でき、次回のエンジン始動時の空燃比を適正化してエンジン１の再始動性やドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００７７】
つまり、ＥＣＵ１４０は、エンジン１の始動時の空燃比波形の最リッチ値と、基準空燃比波形の最リッチ値との差に応じて、エンジン１の次回始動時の空燃比を適正化するよう、間欠停止時にエンジン１に対する制御の形態を、モータリング、ファイアリングおよび通常の停止のいずれかに切り替える。
【００７８】
以上のように、本実施の形態に係るハイブリッド車両１００の空燃比制御装置によれば、初回始動時の空燃比波形の最リッチ値がリッチ側限界値を超えた場合には、エンジン１の間欠停止時に、一旦間欠停止してから、モータリングを行い、再度間欠停止するようになっている。このため、ＥＣＵ１４０は、エンジン１を次に始動する際に圧縮工程に必要なエネルギを低減して始動性を向上することができる。また、ＥＣＵ１４０は、空燃比を過剰なリッチから正常な範囲に適正化でき、次回のエンジン始動時の空燃比を適正化してエンジン１の再始動性やドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００７９】
また、本実施の形態に係るハイブリッド車両１００の空燃比制御装置によれば、始動時の空燃比波形の最リッチ値がリーン側限界値を超えた場合には、エンジン１の間欠停止時に、間欠停止直前にファイアリングを行い、それから間欠停止するようになっている。このため、ＥＣＵ１４０は、ファイアリングの実行により燃料噴射量を増やすことで空燃比を過剰なリーンから正常な範囲に適正化でき、次回のエンジン始動時の空燃比を適正化してエンジン１の再始動性やドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００８０】
上述した本実施の形態のハイブリッド車両１００の空燃比制御装置においては、エンジン１の初回始動に対する次回始動時の空燃比を制御している。しかしながら、本発明に係るハイブリッド車両の空燃比制御装置においては、これに限られず、全ての始動時、あるいは車両のパワースイッチオン後の数回の始動時に対する次回始動時の空燃比を制御するようにしてもよい。
【００８１】
また、上述した本実施の形態のハイブリッド車両１００の空燃比制御装置においては、ハイブリッド車両１００はシリーズ・パラレル型のハイブリッド車両としている。しかしながら、本発明に係るハイブリッド車両の空燃比制御装置においては、これに限られず、シリーズ型やパラレル型のハイブリッド車両であってもよい。あるいは、２つのモータではなく１つのモータを有するタイプのハイブリッド車両であってもよい。
【００８２】
また、上述した本実施の形態のハイブリッド車両１００の空燃比制御装置においては、ハイブリッド車両１００での空燃比を制御するものとしている。しかしながら、本発明に係るハイブリッド車両の空燃比制御装置においては、これに限られず、エコラン車両の空燃比を制御するものとしてもよい。
【００８３】
以上のように、本発明に係るハイブリッド車両の空燃比制御装置は、エンジンの再始動性とドライバビリティを向上できるという効果を奏するものであり、ハイブリッド車両の空燃比制御装置に有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１  エンジン（内燃機関）
１１  シリンダ
４３  上流側三元触媒
１００  ハイブリッド車両
１０６  制御ユニット（ハイブリッド車両の空燃比制御装置）
ＭＧ２  モータ（回転電機）
【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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