(57)【要約】【課題】気筒内を過不足なく加熱してエンジンを確実に始動することができるハイブリッド自動車を提供する。【解決手段】ハイブリッド自動車は、第１走行から第２走行又は第３走行に移行する際の閾値となる車速又は負荷が設定された始動閾値設定部と、エンジンの気筒内に臨む位置に設けられ、気筒内を予熱することで前記エンジンの始動を助ける予熱機器と、予熱機器を稼働させる際の閾値となる車速又は負荷が設定された予熱閾値設定部と、予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合に予熱機器を稼働させるとともに、始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合にエンジンを始動させる制御部と、を備え、予熱閾値設定部は、設定される車速又は負荷をエンジンを冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下させて設定する予熱閾値補正部を有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン及びモータを含む動力源と、
前記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、
前記モータに電力を供給するとともに、前記発電機で発電された電力が供給される走行用電源と、
を備え、
前記モータを動力源とする第１走行と、
前記エンジンで駆動された発電機から供給された電力で前記モータを駆動する第２走行と、
前記エンジン及び前記モータを動力源とする第３走行と、
を有するハイブリッド自動車であって、
前記第１走行から前記第２走行又は前記第３走行に移行する際の閾値となる車速又は負荷が設定された始動閾値設定部と、
前記エンジンの気筒内に臨む位置に設けられ、前記気筒内を予熱することで前記エンジンの始動を助ける予熱機器と、
前記予熱機器を稼働させる際の閾値となる車速又は負荷が設定された予熱閾値設定部と、
前記予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合に前記予熱機器を稼働させるとともに、前記始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合に前記エンジンを始動させる制御部と、
を備え、
前記予熱閾値設定部は、前記設定される車速又は負荷を前記エンジンを冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下させて設定する予熱閾値補正部を有することを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項２】
前記制御部は、
前記始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えても前記エンジンの暖機が未完了の場合には、前記エンジンの始動を所定時間だけ遅らせる始動時期補正部を有することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車。
【請求項３】
前記始動時期補正部は、前記所定時間を前記冷却水の温度が低下するに従って長く設定することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド自動車。
【請求項４】
前記制御部は、
前記エンジンの始動を前記所定時間だけ遅らせている場合に前記モータを前記モータの通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド自動車。
【請求項５】
前記始動時期補正部は、前記エンジンの始動が前記所定時間だけ遅れるように、前記始動閾値設定部に設定された負荷を補正することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車。
【請求項６】
前記負荷が緩慢に変化するように補正することを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド自動車。
【請求項７】
前記予熱閾値設定部は、さらに、前記走行用電源に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合に前記予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷を低下させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンとモータとを原動機とし、エンジン停止モードを有するハイブリッド自動車が記載されている。かかるハイブリッド自動車は、エンジンの吸気を加熱する吸気加熱手段と、エンジン始動要求が発生する可能性のあるエンジン停止状態で、加熱手段を作動させる制御手段とを含んで構成される。かかるハイブリッド自動車によれば、始動要求が発生する可能性があるエンジン停止状態で、エンジン始動に先立って吸気加熱手段を作動して吸気を加熱するため、エンジンを始動する際には、吸気加熱によって良好な燃焼性を得られてエンジンを確実に始動できるとされている。
【０００３】
具体的には、エンジンの冷却水の温度、及び吸気温度を読み込んで、冷却水の温度が低温判定値未満の低温状態、又は吸気温度が低温判定値未満の低温状態と判定された場合には、加熱要求ありにセットされる。また、ハイブリッド自動車の車速がエンジン運転用の判定値に近づいており、エンジン始動要求が出される可能性が高いときは、加熱要求があるか判定する。そして、加熱要求ありと判別されたときは、加熱手段をオンとして加熱を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８３８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献１に記載されたハイブリッド自動車は、エンジンの冷却水の温度が低温判定値未満の低温状態と判定されれば一律に加熱ありにセットされるが、エンジンの始動性は冷却水の温度に左右されるので、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低いとエンジンの始動性が損なわれ、エンジンが始動しないことがある。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低い場合でもエンジンを確実に始動することができるハイブリッド自動車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】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド自動車は、エンジン及びモータを含む動力源と、前記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、前記モータに電力を供給するとともに、前記発電機で発電された電力が供給される走行用電源と、を備え、前記モータを動力源とする第１走行と、前記エンジンで駆動された発電機から供給された電力で前記モータを駆動する第２走行と、前記エンジン及び前記モータを動力源とする第３走行と、を有するハイブリッド自動車であって、前記第１走行から前記第２走行又は前記第３走行に移行する際の閾値となる車速又は負荷が設定された始動閾値設定部と、前記エンジンの気筒内に臨む位置に設けられ、前記気筒内を予熱することで前記エンジンの始動を助ける予熱機器と、前記予熱機器を稼働させる際の閾値となる車速又は負荷が設定された予熱閾値設定部と、前記予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合に前記予熱機器を稼働させるとともに、前記始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合に前記エンジンを始動させる制御部と、を備え、前記予熱閾値設定部は、前記設定される車速又は負荷を前記エンジンを冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下させて設定する予熱閾値補正部を有する。
【０００８】
上記（１）の構成によれば、予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷は、エンジンを冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下するので、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合には予熱機器を稼働させる際の閾値となる車速又は負荷も低下する。したがって、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合には車速又は負荷が小さくても予熱機器が稼働され、エンジンの始動までに気筒内が十分に予熱される。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低い場合でもエンジンを確実に始動することができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記制御部は、前記始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えても前記エンジンの暖機が未完了の場合には、前記エンジンの始動を所定時間だけ遅らせる始動時期補正部を有する。
上記（２）の構成によれば、始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えてもエンジンの暖機が未完了の場合には、エンジンの始動が所定時間だけ遅れるので、所定時間だけ予熱時間が長くなり、エンジンを確実に始動することができる。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記始動時期補正部は、前記所定時間を前記冷却水の温度が低下するに従って長く設定する。
上記（３）の構成によれば、所定時間は冷却水の温度が低下するに従って長く設定されるので、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合に所定時間（予熱時間）が長くなる。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低い場合でも気筒内が確実に予熱され、エンジンを確実に始動することができる。
【００１１】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、前記制御部は、前記エンジンの始動を前記所定時間だけ遅らせている場合に前記モータを前記モータの通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御する。
上記（４）の構成によれば、エンジンの始動を所定時間だけ遅らせている場合にモータをモータの通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御するので、ハイブリッド自動車の運転者が要求する車速又は負荷にモータの出力を追従させることができる。これにより、ドライバビリティを担保することができる。
【００１２】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか一つの構成において、前記始動時期補正部は、前記エンジンの始動が前記所定時間だけ遅れるように、前記始動閾値設定部に設定された負荷を補正する。
上記（５）の構成によれば、エンジンの始動が所定時間だけ遅れるので、所定時間だけ予熱時間が長くなり、エンジンを確実に始動することができる。
【００１３】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、前記負荷が緩慢に変化するように補正する。
上記（６）の構成によれば、負荷が緩慢に変化するので、エンジンの始動が遅れ、予熱時間が長くなり、エンジンをより確実に始動することができる。
【００１４】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか一つの構成において、前記予熱閾値設定部は、さらに、前記走行用電源に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合に前記予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷を低下させる。
上記（６）の構成によれば、走行用電源に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合に予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷が低下するので、走行用電源に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合には車速又は負荷が小さくても予熱機器が稼働され、エンジンの始動までに気筒内が十分に予熱される。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低い場合でもエンジンを確実に始動することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合には車速又は負荷が小さくても予熱機器が稼働され、エンジンの始動までに気筒内が十分に予熱されるので、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低い場合でもエンジンを確実に始動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車の概略を示す平面模式図である。
【図２】走行モードを説明するための側面模式図であって、（ａ）はＥＶ走行モードを説明するための図、（ｂ）はシリーズ走行モードを説明するための図、（ｃ）はパラレル走行モードを説明するための図である。
【図３】本実施形態に係るエンジンの概略を示す模式図である。
【図４】本実施形態に係るエンジンを始動するための制御装置８を示す模式図である。
【図５】ＥＶ走行からシリーズ走行に移行する際の閾値を説明するための図である。
【図６】ＥＶ走行からパラレル走行に移行する際の閾値を説明するための図である。
【図７】冷却水の温度と予熱閾値との関係を示す図である。
【図８】冷却水の温度と始動遅延時間との関係を示す図である。
【図９】駆動用バッテリーの充電レベルが閾値を下回り、ＥＶモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】車速が閾値を超えＥＶモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を示すフローチャートである。
【図１１】負荷が閾値を超えＥＶモードからパラレルモードの移行する場合の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００１８】
まず、図１及び図２に基づいて、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車１の概略を説明する。尚、図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車の概略を示す平面模式図であり、図２は、走行モードを説明するための側面模式図であって、（ａ）はＥＶ走行モード(第１走行モード)を説明するための図、（ｂ）はシリーズ走行モード（第２走行モード）を説明するための図、（ｃ）はパラレル走行モード（第３走行モード）を説明するための図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車１は、エンジン２１及びモータ２２（フロントモータ２２Ａ，リヤモータ２２Ｂ）を含む動力源２と、エンジン２１により駆動されるジェネレータ（発電機）２３と、モータ２２に電力を供給するとともに、ジェネレータ２３で発電された電力が供給される駆動用バッテリー（走行用電源）２４と、エンジン２１又はモータ２２で生成された動力で駆動される走行装置２５（２５Ａ，２５Ｂ）と、エンジン２１又はモータで生成された動力を走行装置２５に伝達するトランスアスクル（動力伝達装置）２６（フロントトランスアスクル２６Ａ，リヤトランスアスクル２６Ｂ）とを備えている。
また、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車１は、エンジン２１に供給する燃料を貯留するための燃料タンク２７と、モータ２２及びジェネレータ２３を制御するコントロールユニット２８（フロントモータ等コントロールユニット２８Ａ，リヤモータコントロールユニット２８Ｂ）とを備えている。
【００２０】
また、本実施形態に係るハイブリッド自動車１は、ＥＶ走行モード（第１走行モード）、シリーズ走行モード（第２走行モード）、又はパラレル走行モード（第３走行モード）のいずれか一つが任意に選択可能であり、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、又はパラレル走行モードのいずれか一つが選択され、いずれか一つのモードで走行するように構成されている。
【００２１】
ＥＶ走行モードは、図２（ａ）に示すように、駆動用バッテリー２４に充電された電力でモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）を駆動するモードで、駆動用バッテリー２４からモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）に電力が供給される。これにより、エンジン２１は停止され、モータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）のみを動力源として走行装置２５（２５Ａ，２５Ｂ）が駆動される（第１走行）（以下「ＥＶ走行」という）。
シリーズ走行モードは、図２（ｂ）に示すように、エンジン２１によりジェネレータ２３を駆動し、ジェネレータ２３で発電された電力でモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）を駆動するモードで、エンジン２１で駆動されたジェネレータ２３で発電された電力がモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）と駆動用バッテリー２４とに供給される。これにより、エンジン２１が運転され、モータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）を動力源として走行装置２５（２５Ａ，２５Ｂ）が駆動される（第２走行）（以下、「シリーズ走行」という）。
パラレル走行モードは、図２（ｃ）に示すように、エンジン２１及びモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）を動力源とするモードで、エンジン２１及びモータ２２（２２Ａ、２２Ｂ）で走行装置２５（２５Ａ，２５Ｂ）が駆動され、エンジン２１で駆動されたジェネレータ２３から駆動用バッテリー２４に余剰電力が供給される。これにより、エンジン２１が運転され、エンジン２１及びモータ２２（２２Ａ，２２Ｂ）を動力源として走行装置２５（２５Ａ，２５Ｂ）が駆動される（第３走行）（以下「パラレル走行」という）。
【００２２】
つぎに、図３に基づいて、本実施形態に係るハイブリッド自動車１のエンジン（内燃機関）２１の概略を説明する。尚、図３は、本実施形態に係るエンジン２１の概略を示す模式図である。
【００２３】
図３に示すように、本実施形態に係るハイブリッド自動車１のエンジン２１は、コモンレール式のディーゼルエンジンであって、エンジン本体３、燃料供給系統４、吸気系統５、排気系統６、及び排気再循環系統７を備えている。
【００２４】
エンジン本体３は、シリンダブロック３１と、シリンダブロック３１の上に固定されたシリンダヘッド３２とにより構成される。シリンダブロック３１には、複数のシリンダ（気筒）３１１が一列に設けられ、その下方域に共通する一つのクランクシャフト３３が回転可能に支持されている。シリンダ３１１は、円筒形に形成され、その内部にはピストン３４が上下方向に往復動可能に収容されている。ピストン３４は、頭部が閉塞された円筒形に形成され、その胴部には径方向に貫通するピン穴が設けられている。また、ピストン３４の胴部には、コネクティングロッド３５の一端（スモール・エンド）が収容され、ピン穴を挿通するピストンピン３４２により、コネクティングロッド３５の一端がピストン３４に連結されている。そして、シリンダヘッド３２とピストン３４との間には燃焼室３６が形成される。
【００２５】
クランクシャフト３３は、コネクティングロッド３５とともにピストン３４の往復運動（下降運動）を回転運動に変換するもので、クランクシャフト３３の回転中心を通る軸線に対して平行にクランクピン（図示せず）を有している。そして、クランクピンには、コネクティングロッド３５の他端（ラージ・エンド）が連結されている。これにより、ピストン３４の往復運動は、クランクシャフト３３の回転運動に変換される。
【００２６】
シリンダヘッド３２には、シリンダ３１１ごとに吸気ポート３１２と排気ポート３１３とが設けられている。
また、各吸気ポート３１２には、吸気ポート３１２を開閉する吸気弁が取り付けられている。吸気ポート３１２は、吸入行程において開放され、吸気ポート３１２からシリンダ３１１内に空気の吸入が可能となり、圧縮行程、膨張行程、排気行程において閉鎖される。また、各排気ポート３１３には、排気ポート３１３を開閉する排気弁が取り付けられている。排気ポート３１３は、排気行程において開放され、排気ポート３１３から排気ガスの排出が可能となり、吸入行程、圧縮行程、膨張行程において閉鎖される。これにより、燃焼室３６は、圧縮行程と膨張行程において閉鎖される。
【００２７】
また、シリンダヘッド３２には、シリンダ３１１ごとにグロープラグ３７（予熱機器）が設けられている。グロープラグ３７は、冷間時の始動を助ける補助熱源であって、燃料供給系統４から供給（噴射）された燃料が直接触れる位置に配置される。
【００２８】
燃料供給系統４は、所定のタイミングで所定量の燃料を燃焼室３６に噴射するもので、本実施形態では、コモンレール式の燃料噴射装置４１を備えている。コモンレール式の燃料噴射装置４１は、シリンダ３１１ごとに設けられたインジェクター４２と、各インジェクター４２に共通するコモンレール４３と、コモンレール４３に高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプ４４とを備えて構成されている。燃料噴射装置４１（インジェクター４２）は、一燃焼サイクル中で複数回の燃料噴射が可能で、本実施形態に係るインジェクター４２は、一燃焼サイクル中で、パイロット噴射（Pilot）、プレ噴射（Pre）、主噴射（Main）、アフター噴射（After）、ポスト噴射（Post）に分けて燃料を噴射することができる。これにより、本実施形態に係るインジェクター４２は、シリンダ３１１内に燃焼に寄与せず未燃燃料として排気系統６（排気通路６１）に排出するタイミングで燃料を噴射（ポスト噴射）することができる。
【００２９】
図３に示すように、吸気系統５は、エンジン本体３に空気を供給するためのもので、外部からエンジン本体３に空気を供給するための吸気通路（吸気管）５１を備えている。吸気通路５１は、上流から下流（外部からエンジン本体３）に向けて、エアクリーナ５２、ターボチャージャ５３、インタークーラ５４、吸気スロットル５６、及びインテークマニホールド５７を備えている。
【００３０】
エアクリーナ５２は、大気中に含まれる粉塵等を分離し清浄な空気をエンジン本体３に供給するためのもので、吸気通路５１の最上流に配置されている。
【００３１】
ターボチャージャ５３は、エンジン本体３に圧縮された空気を供給するためのもので、吸気通路５１にはコンプレッサ（図示せず）が設けられ、排気タービン（図示せず）は、後述するように、排気通路６１に設けられている。そして、コンプレッサのコンプレッサホイール（図示せず）と、排気タービンのタービンホイール（図示せず）とが同軸に設けられ、タービンホイールがコンプレッサを駆動する。これにより、吸気通路５１の空気（吸気）はコンプレッサで圧縮され、圧縮された空気はエンジン本体３に供給される（過給）。
【００３２】
インタークーラ５４は、吸気通路５１に導入され、ターボチャージャ５３で圧縮された空気を冷却するためのもので、吸気通路５１に導入され、ターボチャージャ５３で圧縮された空気は、インタークーラ５４を通過する際に冷却される。
【００３３】
吸気スロットル５６は、エンジン本体３に供給する空気（吸気）の流量を調整し、エンジン２１の出力を調整するためのもので、インタークーラ５４とインテークマニホールド５７との間に設けられている。
【００３４】
インテークマニホールド５７は、各吸気ポート３１２に空気を分配する多気管であり、吸気通路５１の下流に設けられ、端部（分岐側端部）が各吸気ポート３１２に接続されている。これにより、吸気通路５１に供給された空気は、インテークマニホールド５７で均等に分配され、各吸気ポート３１２に均等に供給される。
【００３５】
また、吸気通路５１は、第１温度センサ５１１、酸素濃度センサ５１２、及び第２温度センサ５１３を備えている。
第１温度センサ５１１は、外部から吸入した空気の温度を計測するためのもので、エアクリーナ５２の下流、エアクリーナ５２とターボチャージャ（コンプレッサ）５３との間に設けられている。
酸素濃度センサ５１２は、吸気ポート３１２に供給する空気に含まれる酸素の濃度を計測するためのもので、後述するＥＧＲ通路７１の合流位置よりも下流であって、吸気スロットル５６とインテークマニホールド５７との間に設けられている。
第２温度センサ５１３は、吸気ポート３１２に供給する空気の温度を計測するためのもので、インテークマニホールド５７に設けられている。
【００３６】
排気系統６は、エンジン本体３から排気ガスを排出するもので、エンジン本体３から外部に排気ガスを排出するための排気通路（排気管）６１を備えている。排気通路６１は、上流から下流（エンジン本体３から外部）に向けて、エキゾーストマニホールド６２、排気タービン（ターボチャージャ５３）、酸化触媒６３、微粒子捕集フィルター（排気浄化装置）６４、尿素水噴射インジェクター６５、撹拌ミキサ６６、及びＳＣＲ触媒６７を備えている。
【００３７】
エキゾーストマニホールド６２は、各排気ポート３１３から排出された排気ガスが集合する多気管であり、排気通路６１の上流に設けられ、端部（分岐側端部）が各排気ポート３１３に接続されている。これにより、各排気ポート３１３からエキゾーストマニホールド６２に排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド６２で集合する。
【００３８】
排気タービン（図示せず）は、上述したように、ターボチャージャ５３を構成するもので、排気通路６１に設けられている。これにより、エンジン本体３から排出された排気ガスがタービンホイールを回転させ、コンプレッサを駆動するので、吸気通路５１の空気（吸気）はコンプレッサで圧縮され、圧縮された空気はエンジン本体３に供給される（過給）。
【００３９】
酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst）６３は、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を酸化するためのもので、ターボチャージャ５３のタービンの直下流に設けられている。酸化触媒６３は、円柱状に形成され、円筒の前後に円錐を組み合わせた形状に形成された第１触媒収容部６８の上流側部分に収容されている。
【００４０】
微粒子捕集フィルター（Diesel Particulate Filter）６４は、酸化触媒６３を通過した排気ガスに含まれる微粒子（ＰＭ）（有害物質）を捕集（浄化）するためのもので、酸化触媒６３の下流に設けられている。微粒子捕集フィルター６４は、酸化触媒６３と同一直径の円柱状に形成され、上述した第１触媒収容部６８の下流側部分に収容されている。
【００４１】
尿素水噴射インジェクター６５は、排気通路６１の内部を流れる排気ガスに尿素水を供給（噴射）するための還元剤供給手段で、排気通路６１のＳＣＲ触媒６７の上流となる位置に設けられている。これにより、尿素水噴射インジェクター６５から排気通路６１に流れる排気ガスに噴射された尿素水は熱分解されてアンモニア（ＮＨ３）となり、ＳＣＲ触媒６７に供給される。
【００４２】
撹拌ミキサ６６は、尿素水噴射インジェクター６５から排気通路６１の内部に噴射された尿素水（熱分解されたアンモニアを含む）と排気通路６１の内部に流れる排気ガスとの混合を促進するためのもので、排気通路６１の内部、尿素水噴射インジェクター６５とＳＣＲ触媒６７との間に設けられている。撹拌ミキサ６６は、排気ガスの流れに旋回成分を付加することにより、尿素水と排気ガスの混合を促進可能であり、例えば、排気ガスの流れ方向に対して傾斜する複数の静止翼により構成される。
【００４３】
ＳＣＲ触媒６７は、排気通路６１に設けられ、エンジン本体３から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元する選択還元触媒で、本実施形態に係るＳＣＲ触媒６７は、アンモニア（ＮＨ３）を用いて窒素酸化物を選択的に還元する。また、本実施形態に係るＳＣＲ触媒６７は、円柱状に形成され、円筒の前後に円錐を組み合わせた形状に形成された第２触媒収容部６９に収容されている。
【００４４】
また、排気通路６１は、酸素濃度センサ６１１、第１温度センサ６１２、第２温度センサ６１３、第３温度センサ６１４、第４温度センサ６１５、第１ＮＯｘセンサ６１６、第２ＮＯｘセンサ６１７、及びアンモニアセンサ６１８を備えている。
酸素濃度センサ６１１は、エンジン本体３から排出された排気ガスに含まれる酸素の濃度を計測するためのもので、ターボチャージャ（排気タービン）５３の下流、排気タービンと酸化触媒６３との間に設けられている。
【００４５】
第１温度センサ６１２は、酸化触媒６３に流入する排気ガスの温度を計測するためのもので、第１触媒収容部６８の入口側に設けられている。
第２温度センサ６１３は、酸化触媒６３を通過した排気ガスの温度を計測するためのもので、酸化触媒６３と微粒子捕集フィルター６４との間となる第１触媒収容部６８の中程に設けられている。
第３温度センサ６１４は、微粒子捕集フィルター６４を通過した排気ガスの温度を計測するためのもので、第１触媒収容部６８の出口側に設けられている。
第４温度センサ６１５は、ＳＣＲ触媒６７の温度を計測するためのもので、第２触媒収容部６９の入口側に設けられている。
【００４６】
第１ＮＯｘセンサ６１６は、ＳＣＲ触媒６７に流入する排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を計測するためのもので、ＳＣＲ触媒６７の上流、微粒子捕集フィルター６４とＳＣＲ触媒６７との間に設けられている。
第２ＮＯｘセンサ６１７は、ＳＣＲ触媒６７から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を計測するためのもので、ＳＣＲ触媒６７の下流に設けられている。
アンモニアセンサ６１８は、ＳＣＲ触媒６７から排出された排気ガスに含まれるアンモニアの濃度を計測するためのもので、ＳＣＲ触媒６７の下流に設けられている。
【００４７】
排気再循環系統７は、エンジン本体３から排出された排気ガスの一部を吸気系統５に供給（再循環）するもので、排気系統６と吸気系統５とに跨がって設けられている。排気再循環系統７は、エキゾーストマニホールド６２から分岐し吸気通路（吸気管）５１に合流するＥＧＲ通路（排気再循環通路）７１を備えている。これにより、排気系統６を流れる排気ガスの一部がＥＧＲ通路７１を通り吸気通路５１に導入される（排気再循環）。
【００４８】
ＥＧＲ通路７１には、上流側（排気系統６側）から下流側（吸気系統５側）に向けて順に、ＥＧＲクーラ７２、及びＥＧＲバルブ７３を備えている。
ＥＧＲクーラ７２は、ＥＧＲ通路７１に導入された排気ガスを冷却するためのもので、ＥＧＲ通路７１に導入された排気ガスは、ＥＧＲクーラ７２を通過する際に冷却される。
ＥＧＲバルブ７３は、排気再循環する排気ガスの流量を調整するためのもので、その開度により任意の流量の排気ガスがＥＧＲ通路７１を通り吸気通路５１に供給される。
【００４９】
つぎに、図４から図７に基づいて本実施形態に係るエンジン２１を始動するための制御装置８を説明する。尚、図４は、本実施形態に係るエンジン２１を始動するための制御装置８を示す模式図である。また、図５は、ＥＶ走行からシリーズ走行に移行する際の閾値を説明するための図であり、図６は、ＥＶ走行からパラレル走行に移行する際の閾値を説明するための図である。図７は、冷却水の温度と予熱閾値との関係を示す図であり、図８は、冷却水の温度と始動遅延時間との関係を示す図である。
【００５０】
図４に示すように、エンジン２１を始動するための各種制御は、制御装置（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））８により実現される。制御装置８は、各種演算処理を実行するためのＣＰＵ（図示せず）、その制御に必要なプログラムやデータが記憶されたＲＯＭ（図示せず）、ＣＰＵの演算結果が一時記憶されるＲＡＭ（図示せず）、及び外部との間で信号を入出力するための入・出力ポート（図示せず）を備えて構成される。これらは、図４に示すように、充電レベル監視部８１、始動閾値設定部８２、予熱閾値設定部８３、及び制御部８４を構成する。
【００５１】
充電レベル監視部８１は、駆動用バッテリー２４の充電レベルを監視するためのもので、任意の手段で計測された充電レベルを監視可能である。駆動用バッテリー２４の充電レベルは、例えば、ＳＯＣ（State Of Charge）で評価され、例えば、駆動用バッテリー２４の充放電電流を管理し、積算することにより求められる。これにより、充電レベル監視部８１は、常に充電レベル（ＳＯＣ）を監視することができる。
【００５２】
始動閾値設定部８２は、ＥＶ走行からシリーズ走行又はパラレル走行に移行する際の閾値、すなわち、エンジン２１を始動する際の閾値（以下、「始動閾値」という）となる車速又は負荷を設定するためのものである。本実施形態に係るハイブリッド自動車１では、ＥＶ走行からシリーズ走行に移行する際の閾値（始動閾値）となる車速（図５参照）と、ＥＶ走行からパラレル走行に移行する際の閾値（始動閾値）となる負荷（トルク）（図６参照）と、が設定されている。
【００５３】
予熱閾値設定部８３は、グロープラグ３７を稼働させる際の閾値（以下、「予熱閾値」という）となる車速又は負荷を設定するためのものである。本実施形態に係るハイブリッド自動車１では、ＥＶ走行からシリーズ走行に移行する際の予熱閾値となる車速（図５参照）と、ＥＶ走行からパラレル走行に移行する際の予熱閾値となる車速（図６）と、が設定されている。
また、予熱閾値設定部は、設定される車速又は負荷をエンジン２１を冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下させて設定する予熱閾値補正部８３１を有している。これにより、冷却水の温度が低くなるにしたがって予熱閾値となる車速及びトルクが小さくなるように設定される。
【００５４】
制御部８４は、グロープラグ３７とエンジン２１を制御するためのものであり、予熱閾値設定部８３に設定された予熱閾値を超えた場合にグロープラグ３７を稼働させるとともに、始動閾値設定部８２に設定された始動閾値を超えた場合にエンジン２１を始動させるように構成されている。本実施形態に係るハイブリッド自動車１では、予熱閾値となる車速を超えた場合にグロープラグ３７を稼働させ、その後、始動閾値となる車速を超えた場合にエンジン２１を始動させることにより、ＥＶ走行からシリーズ走行に移行するように構成されている。同様に、予熱閾値となる負荷（トルク）を超えた場合にグロープラグ３７を稼働させ、その後、始動閾値となる負荷（トルク）を超えた場合にエンジン２１を始動させることにより、ＥＶ走行からシリーズ走行に移行するように構成されている。
【００５５】
また、制御部８４は、始動閾値設定部８２に設定された始動閾値を超えても気筒内の予熱が未完了の場合にエンジン２１の始動を所定時間（以下、「始動遅延時間」という）だけ遅らせる始動時期補正部８４１を有している。始動遅延時間は、図８に示すように、冷却水の温度と負の相関を有している。したがって、冷却水の温度が低くなるにしたがって始動遅延時間は長くなるように設定されている。
【００５６】
また、始動時期補正部８４１は、エンジン２１の始動が所定時間だけ遅れるように、始動時間閾値設定部８２に設定された負荷を補正するように構成されている。始動時期補正部８４１は、負荷が緩慢に変化するように補正するように構成されている。
【００５７】
また、制御部８４は、エンジン２１の始動を始動遅延時間だけ遅らせている場合にモータ２２をモータ２２の通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御するように構成されている。
また、制御部８４は、駆動用バッテリー２４に充電された電力の充電レベル（ＳＯＣ）が基準値よりも高い場合に予熱閾値設定部８３に設定された車速又は負荷を低下させるように構成されている。
【００５８】
つぎに、図９から図１１に基づいて、エンジン２１を始動するための制御手順を説明する。尚、図９は、駆動用バッテリー２４の充電レベルが閾値を下回り、ＥＶモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を示すフローチャートである。また、図１０は、車速が閾値を超えＥＶモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を示すフローチャートであり、図１１は、負荷が閾値を超えＥＶモードからパラレルモードの移行する場合の制御手順を示すフローチャートである。
【００５９】
ハイブリッド自動車１がＥＶ走行モードからエンジン２１が始動するのは、駆動用バッテリー２４の充電レベルが閾値を下回り、ＥＶモードからシリーズモードに移行する場合、車速が閾値を超えＥＶモードからシリーズモードに移行する場合、及び、負荷が閾値を超えＥＶモードからパラレルモードに移行する場合である。
これらの場合に制御装置８はエンジン２１を始動する。
【００６０】
まず、駆動用バッテリー２４の充電レベルが閾値を下回り、ＥＶモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を説明する。
図９に示すように、ＥＶ走行中に充電レベル監視部８１で監視する充電レベル（ＳＯＣ）が閾値を下回ると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御部８４がグロープラグを稼働させる（ステップＳ２）。そして、所定時間（以下、「グロー時間」という）が経過すると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、エンジン２１を始動する（ステップＳ４）。これにより、エンジン２１は運転状態となり、ハイブリッド自動車１は、ＥＶモードからシリーズモードに移行する。尚、グロー時間はエンジン２１を冷却するための冷却水の温度と正の相関を有し、冷却水の温度が低いほどグロー時間は長くなる。そして、エンジン２１を始動してから所定時間（以下「グロー継続時間」という）が経過すると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、グロープラグの稼働を停止させる（ステップＳ６）。尚、グロー継続時間は、冷却水の温度と正の相関を有し、冷却水の温度が低いほどグロー継続時間は長くなる。また、グロー継続時間は、冷却水の温度のほか、吸気圧や大気圧と正の相関を有するものでもよく、吸気圧や大気圧が高いほど長くなるものでもよい。
【００６１】
つぎに、車速が閾値を超えＥＶモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を説明する。
図１０に示すように、ＥＶ走行中にハイブリッド自動車１の車速が予熱閾値設定部８３に設定された予熱閾値となる車速を超えると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、制御部８４がグロープラグ３７を稼働させる（ステップＳ１２）。そして、ハイブリッド自動車１の車速が始動閾値設定部８２に設定された車速を超えると、制御部８４はグロープラグ３７の稼働からの経過時間と気筒内の予熱に必要な時間（以下、「グロー時間」という）とを比較する（ステップＳ１３）。そして、グロープラグ３７の稼働からの経過時間がグロー時間を経過している場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）に、制御部８４はエンジン２１を始動させる（ステップＳ１４）。一方、グロープラグ３７の稼働からの経過時間がグロー時間を経過していない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）には、制御部８４は始動遅延時間だけエンジン２１の始動を遅らせる（ステップＳ１５）。このとき、モータ２２は、通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御される（ステップＳ１６）。そして、始動遅延時間が経過すると（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、制御部８４はエンジン２１を始動する（ステップＳ１４）。これにより、エンジン２１は運転状態となり、ハイブリッド自動車１は、ＥＶモードからシリーズモードに移行する。そして、エンジン２１が始動してから所定時間（以下「グロー継続時間」という）が経過すると（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、グロープラグ３７の稼働を停止させる（ステップＳ１８）。
【００６２】
最後に、負荷が閾値を超えＥＶモードからパラレルモードの移行する場合の制御手順を説明する。
図１１に示すように、ＥＶ走行中にハイブリッド自動車１の負荷（トルク）が予熱閾値設定部に設定された負荷（トルク）を超えると（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、制御部８４がグロープラグ３７を稼働させる（ステップＳ２２）。そして、ハイブリッド自動車１の負荷（トルク）が始動閾値設定部８２に設定された負荷（トルク）を超えると、制御部８４はグロープラグ３７の稼働からの経過時間とグロー時間とを比較する（ステップＳ２３）。そして、グロープラグ３７の稼働からの経過時間がグロー時間を経過している場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）に、制御部８４はエンジンを始動させる（ステップＳ２４）。一方、グロープラグ３７の稼働からの経過時間がグロー時間を経過していない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）には、制御部８４は始動遅延時間だけエンジン２１の始動を遅らせる（ステップＳ２５）。このとき、モータ２２は、通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御される（ステップＳ２６）。そして、始動遅延時間が経過すると（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、制御部８４はエンジン２１を始動する（ステップＳ２４）。これにより、エンジン２１は運転状態となり、ハイブリッド自動車１は、ＥＶモードからパラレルモードに移行する。そして、エンジン２１が始動してからグロー継続時間が経過すると（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、グロープラグ３７の稼働を停止させる（ステップＳ２８）。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド自動車１によれば、予熱閾値設定部８３に設定された車速又は負荷は、エンジン２１を冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下するので、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合にはグロープラグ３７を稼働させる際の予熱閾値も低下する。したがって、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合には車速又は負荷が小さくてもグロープラグ３７が稼働され、エンジン２１の始動までに気筒内が十分に予熱される。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合でもエンジン２１を確実に始動することができる。
また、始動閾値設定部８２に設定された始動閾値を超えてもエンジンの暖機が未完了の場合にはエンジン２１の始動が始動遅延時間だけ遅れるので、始動遅延時間だけ予熱時間が長くなり、エンジン２１を確実に始動することができる。
また、所定時間は冷却水の温度が低下するにしたがって長く設定されるので、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合にグロー時間（予熱時間）が長くなる。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合でも気筒内が確実に予熱され、エンジン２１を確実に始動することができる。
また、エンジン２１の始動を所定時間だけ遅らせている場合にモータ２２をモータ２２の通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御するので、ハイブリッド自動車１の運転者が要求する車速又は負荷にモータ２２の出力を追従させることができる。これにより、ドライバビリティを担保することができる。
【００６４】
また、エンジン２１の始動が所定時間だけ遅れるので、所定時間だけ予熱時間が長くなり、エンジン２１を確実に始動することができる。
また、負荷が緩慢に変化するので、エンジンの始動が遅れ、予熱時間が長くなり、エンジン２１をより確実に補正することができる。
【００６５】
また、駆動用バッテリー２４に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合に予熱閾値設定部８３に設定された車速又は負荷が低下するので、駆動用バッテリー２４に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合には車速又は負荷が小さくてもグロープラグ３７が稼働され、エンジン２１の始動までに気筒内が十分に予熱される。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合でもエンジン２１を確実に始動することができる。
【００６６】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態では、始動閾値設定部８２に設定された始動閾値を超えても気筒内の予熱が未了の場合にエンジン２１の始動を始動遅延時間だけ遅らせるように構成したが、制御部８４は、気筒内の予熱が未了の場合にエンジン２１の始動時間が始動遅延時間だけ遅れるように、始動閾値設定部８２に設定された負荷を補正するように構成してもよい。
このようにすれば、エンジン２１の始動が始動遅延時間だけ遅れるので、始動遅延時間だけ予熱時間が長くなり、エンジン２１を確実に始動することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１    ハイブリッド自動車
２    動力源
２１    エンジン
２２    モータ
２２Ａ    フロントモータ
２２Ｂ    リヤモータ
２３    ジェネレータ
２４    駆動用バッテリー
２５    走行装置
２６Ａ    フロントトランスアスクル
２６Ｂ    リヤトランスアスクル
２７    燃料タンク
２８    コントロールユニット
２８Ａ    フロントモータ等コントロールユニット
２８Ｂ    リヤモータコントロールユニット
３    エンジン本体
３１    シリンダブロック
３１１    シリンダ
３１２    吸気ポート
３１３    排気ポート
３２    シリンダヘッド
３３    クランクシャフト
３４    ピストン
３４２    ピストンピン
３５    コネクティングロッド
３６    燃焼室
３７    グロープラグ
４    燃料供給系統
４１    燃料噴射装置
４２    インジェクター
４３    コモンレール
４４    高圧燃料ポンプ
５    吸気系統
５１    吸気通路
５１１    第１温度センサ
５１２    酸素濃度センサ
５１３    第２温度センサ
５２    エアクリーナ
５３    ターボチャージャ
５４    インタークーラ
５６    吸気スロットル
５７    インテークマニホールド
６    排気系統
６１    排気通路
６１１    酸素濃度センサ
６１２    第１温度センサ
６１３    第２温度センサ
６１４    第３温度センサ
６１５    第４温度センサ
６１６    第１ＮＯｘセンサ
６１７    第２ＮＯｘセンサ
６１８    アンモニアセンサ
６２    エキゾーストマニホールド
６３    酸化触媒
６４    微粒子捕集フィルター
６５    尿素水噴射インジェクター
６６    撹拌ミキサ
６７    ＳＣＲ触媒
６８    第１触媒収容部
６９    第２触媒収容部
７    再循環系統
７１    ＥＧＲ通路
７２    ＥＧＲクーラ
７３    ＥＧＲバルブ
８    制御装置
８１    充電レベル監視部
８２    始動閾値設定部
８３    予熱閾値設定部
８３１    予熱閾値補正部
８４    制御部
８４１    始動時期補正部
【図１】
2017105356.tif 000003
【図２】
2017105356.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017105356.tif 000006
【図５】
2017105356.tif 000007
【図６】
2017105356.tif 000008
【図７】
2017105356.tif 000009
【図８】
2017105356.tif 000010
【図９】
2017105356.tif 000011
【図１０】
2017105356.tif 000012
【図１１】
2017105356.tif 000013