(57)【要約】【課題】車両の制御性を悪化させずに部品の過熱を防止することができる車両の動力出力装置を提供する。【解決手段】車両の動力出力装置は、エンジン２と、エンジン２へ燃料を供給する燃料供給機構と、電動機と、エンジン２および電動機に対して目標トルクをそれぞれ設定し要求トルクを分担して出力させる制御を行なう制御装置１４とを備える。制御装置１４は、エンジン２に関連するいずれかの部品（たとえば排気浄化用触媒等）が過熱する運転状態にエンジン２が入った場合には、燃料供給機構に燃料供給の増量を指示し、燃料供給後のエンジン２の出力トルクがエンジン２の目標トルクを超える場合には、エンジン２の点火時期を標準位置よりも遅らせる。【選択図】図１
2009137530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
前記内燃機関へ燃料を供給する燃料供給機構と、
電動機と、
前記内燃機関および前記電動機に対して目標トルクをそれぞれ設定し要求トルクを分担して出力させる制御を行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記内燃機関に関連するいずれかの部品が過熱する運転状態に前記内燃機関が入った場合には、前記燃料供給機構に燃料供給の増量を指示し、燃料供給後の前記内燃機関の出力トルクが前記内燃機関の前記目標トルクを超える場合には、前記内燃機関の点火時期を標準位置よりも遅らせる、車両の動力出力装置。
【請求項２】
前記内燃機関の排気の一部を前記内燃機関の吸気系に再循環させる排気再循環機構をさらに備え、
前記制御装置は、前記運転状態が前記排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましい状態であれば前記排気再循環機構を作動させることにより前記部品の過熱を防止し、前記運転状態が前記排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましくない状態であれば前記燃料供給機構に燃料供給の増量を指示して前記部品の過熱を防止する、請求項１に記載の車両の動力出力装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記内燃機関の冷却水の温度がしきい値以下であるときに、前記運転状態が前記排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましくない状態であると判断する、請求項２に記載の車両の動力出力装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記内燃機関の回転数に対する出力トルクが予め定められた動作線に沿って動作点が移動するように前記内燃機関を制御し、前記内燃機関の回転数が所定値を超えたときに前記いずれかの部品が過熱する運転状態に前記内燃機関が入ったと判断する、請求項１に記載の車両の動力出力装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記内燃機関に関連するいずれかの部品が過熱する運転状態に前記内燃機関が入った場合には、前記燃料供給機構に燃料供給の増量を指示し、燃料供給後の前記内燃機関の出力トルクが前記内燃機関の前記目標トルクを超える場合には、前記内燃機関の点火時期を標準位置よりも遅らせるとともに、前記内燃機関のスロットル開度を標準値よりも絞る、請求項１に記載の車両の動力出力装置。
【請求項６】
内燃機関と、
前記内燃機関へ燃料を供給する燃料供給機構と、
電動機と、
前記内燃機関および前記電動機対して目標トルクをそれぞれ設定し要求トルクを分担して出力させる制御を行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記内燃機関に関連するいずれかの部品が過熱する運転状態に前記内燃機関が入った場合には、前記燃料供給機構に燃料供給の増量を指示し、燃料供給後の前記内燃機関の出力トルクが前記内燃機関の前記目標トルクを超える場合には、前記内燃機関のスロットル開度を標準値よりも絞る、車両の動力出力装置。
【請求項７】
前記内燃機関の排気の一部を前記内燃機関の吸気系に再循環させる排気再循環機構をさらに備え、
前記制御装置は、前記運転状態が前記排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましい状態であれば前記排気再循環機構を作動させることにより前記部品の過熱を防止し、前記運転状態が前記排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましくない状態であれば前記燃料供給機構に燃料供給の増量を指示して前記部品の過熱を防止する、請求項６に記載の車両の動力出力装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記内燃機関の冷却水の温度がしきい値以下であるときに、前記運転状態が前記排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましくない状態であると判断する、請求項７に記載の車両の動力出力装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記内燃機関の回転数に対する出力トルクが予め定められた動作線に沿って動作点が移動するように前記内燃機関を制御し、前記内燃機関の回転数が所定値を超えたときに前記いずれかの部品が過熱する運転状態に前記内燃機関が入ったと判断する、請求項６に記載の車両の動力出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の動力出力装置に関し、特に内燃機関を搭載するハイブリッド車両の動力出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気温度は、高温になりすぎると、排気系に配置された部品、例えば排気浄化用触媒が過熱して、劣化したり溶損したりする恐れがある。これを防止するため、従来、内燃機関の排気温度が高温となる運転状態になると、気筒に供給する燃料を増量させて混合気をリッチ状態にする燃料増量制御が行われている。このことにより、燃焼する混合気の酸素濃度が減少し、さらに燃焼時に過剰な燃料が高温により熱分解して吸熱作用が生じるので、内燃機関の排気の温度上昇を抑制することができる。
【０００３】
特開２００４−３５３５８０号公報（特許文献１）は、内燃機関の排気温度が高温になる運転領域において、燃料供給量を増加させる制御と排気の一部を吸気系に再循環させる制御（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）とを併用して、排気の温度上昇を抑制している場合の再循環制御の停止について開示する。
【特許文献１】特開２００４−３５３５８０号公報
【特許文献２】特開平６−１４７０８１号公報
【特許文献３】実開平７−４２４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、環境にやさしい車両として、モータとエンジンを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車が開発され、実用化されている。
【０００５】
ハイブリッド車両では、シフト位置、アクセル開度および車速に基づき、車軸での駆動要求トルクがマップから求められる。そしてその車軸での駆動要求トルクに車軸回転数が乗算されて駆動要求出力（パワー）が算出され、そのパワーにバッテリに対する充電要求に基づくパワーが加算されトータル出力（要求値）が算出される。
【０００６】
このトータル出力（目標値）が決定されると、それに対応するエンジン出力（要求値）を出力するための最適な運転条件（目標エンジン回転数）がエンジン動作線上で決定される。エンジン動作線と等エンジンパワー線との交点が目標エンジン回転数と目標エンジントルクとなる。なお、エンジン動作線は、ＨＶ動作線とも称される。
【０００７】
エンジン制御部は、上記のように決定されたエンジン出力（要求値）と目標エンジン回転数を実現するように、燃料噴射、点火時期、電子スロットル、ＶＶＴ−ｉ（吸気側可変バルブタイミング）制御等を行なう。
【０００８】
運転者のアクセルペダル操作等によって加速要求が入力されるとエンジン出力（要求値）が増加する。したがって、エンジン制御部は、通常は、エンジン動作線上をエンジン出力（要求値）を増加させる方向にエンジンの動作点を移動させる。
【０００９】
一方、このように決定されたエンジンの動作点に対応させて、モータ制御が行なわれている。
【００１０】
このような制御が行なわれるハイブリッド車両において、エンジンの排気の温度上昇を抑制するために、気筒に供給する燃料を増量させて混合気をリッチ状態にする燃料増量制御を行なうと、エンジンの動作点がエンジン動作線上から外れてしまう。
【００１１】
燃料の増量によってエンジン動作線からエンジンの動作点が逸脱し、過大なトルクがエンジンから出力されると、モータの制御とのバランスが悪くなり、車軸に要求トルクが出力できなくなったり、要求トルクを超えるトルクが出力されたりするので、車両制御性が悪化し運転者が違和感を覚えることが考えられる。
【００１２】
この発明の目的は、車両の制御性を悪化させずに部品の過熱を防止することができる車両の動力出力装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、要約すると、車両の動力出力装置であって、内燃機関と、内燃機関へ燃料を供給する燃料供給機構と、電動機と、内燃機関および電動機に対して目標トルクをそれぞれ設定し要求トルクを分担して出力させる制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関に関連するいずれかの部品が過熱する運転状態に内燃機関が入った場合には、燃料供給機構に燃料供給の増量を指示し、燃料供給後の内燃機関の出力トルクが内燃機関の目標トルクを超える場合には、内燃機関の点火時期を標準位置よりも遅らせる。
【００１４】
好ましくは、車両の動力出力装置は、内燃機関の排気の一部を内燃機関の吸気系に再循環させる排気再循環機構をさらに備える。制御装置は、運転状態が排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましい状態であれば排気再循環機構を作動させることにより部品の過熱を防止し、運転状態が排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましくない状態であれば燃料供給機構に燃料供給の増量を指示して部品の過熱を防止する。
【００１５】
より好ましくは、制御装置は、内燃機関の冷却水の温度がしきい値以下であるときに、運転状態が排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましくない状態であると判断する。
【００１６】
好ましくは、制御装置は、内燃機関の回転数に対する出力トルクが予め定められた動作線に沿って動作点が移動するように内燃機関を制御し、内燃機関の回転数が所定値を超えたときにいずれかの部品が過熱する運転状態に内燃機関が入ったと判断する。
【００１７】
好ましくは、制御装置は、内燃機関に関連するいずれかの部品が過熱する運転状態に内燃機関が入った場合には、燃料供給機構に燃料供給の増量を指示し、燃料供給後の内燃機関の出力トルクが内燃機関の目標トルクを超える場合には、内燃機関の点火時期を標準位置よりも遅らせるとともに、内燃機関のスロットル開度を標準値よりも絞る。
【００１８】
この発明の他の局面に従う車両の動力装置は、内燃機関と、内燃機関へ燃料を供給する燃料供給機構と、電動機と、内燃機関および電動機対して目標トルクをそれぞれ設定し要求トルクを分担して出力させる制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関に関連するいずれかの部品が過熱する運転状態に内燃機関が入った場合には、燃料供給機構に燃料供給の増量を指示し、燃料供給後の内燃機関の出力トルクが内燃機関の目標トルクを超える場合には、内燃機関のスロットル開度を標準値よりも絞る。
【００１９】
好ましくは、車両の動力出力装置は、内燃機関の排気の一部を内燃機関の吸気系に再循環させる排気再循環機構をさらに備える。制御装置は、運転状態が排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましい状態であれば排気再循環機構を作動させることにより部品の過熱を防止し、運転状態が排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましくない状態であれば燃料供給機構に燃料供給の増量を指示して部品の過熱を防止する。
【００２０】
より好ましくは、制御装置は、内燃機関の冷却水の温度がしきい値以下であるときに、運転状態が排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましくない状態であると判断する。
【００２１】
好ましくは、制御装置は、内燃機関の回転数に対する出力トルクが予め定められた動作線に沿って動作点が移動するように内燃機関を制御し、内燃機関の回転数が所定値を超えたときにいずれかの部品が過熱する運転状態に内燃機関が入ったと判断する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、車両の制御性を悪化させずに部品の過熱を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２４】
図１は、本実施の形態のハイブリッド車両１の主たる構成を示す図である。ハイブリッド車両１は、エンジンとモータとを走行に併用する車両である。
【００２５】
図１を参照して、ハイブリッド車両１は、前輪２０Ｒ，２０Ｌと、後輪２２Ｒ，２２Ｌと、エンジン２と、プラネタリギヤ１６と、デファレンシャルギヤ１８と、ギヤ４，６とを含む。
【００２６】
ハイブリッド車両１は、さらに、車両後方に配置されるバッテリＢと、バッテリＢの出力する直流電力を昇圧する昇圧ユニット３２と、昇圧ユニット３２との間で直流電力を授受するインバータ３６と、プラネタリギヤ１６を介してエンジン２と結合され主として発電を行なうモータジェネレータＭＧ１と、回転軸がプラネタリギヤ１６に接続されるモータジェネレータＭＧ２とを含む。インバータ３６はモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続され、交流電力と昇圧ユニット３２からの直流電力との変換を行なう。
【００２７】
プラネタリギヤ１６は、第１〜第３の回転軸を有する。第１の回転軸４６はエンジン２に接続され第２の回転軸４４はモータジェネレータＭＧ１に接続され第３の回転軸はモータジェネレータＭＧ２に接続される。この第３の回転軸は、車輪を駆動するための駆動軸４２でもある。
【００２８】
この第３の回転軸にはギヤ４が取付けられ、このギヤ４はギヤ６を駆動することによりデファレンシャルギヤ１８に動力を伝達する。デファレンシャルギヤ１８はギヤ６から受ける動力を前輪２０Ｒ，２０Ｌに伝達するとともに、ギヤ６，４を介して前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力をプラネタリギヤの第３の回転軸に伝達する。
【００２９】
プラネタリギヤ１６は、エンジン２，モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で動力を分割する動力分割機構としての役割を果たす。すなわちプラネタリギヤ１６の３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、残る１つの回転軸の回転は強制的に決定される。したがって、エンジン２を最も効率のよい領域（ＨＶ動作線上）で動作させつつ、モータジェネレータＭＧ１の発電量を制御してモータジェネレータＭＧ２を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現している。
【００３０】
なお、モータジェネレータＭＧ２の回転を減速してプラネタリギヤ１６に伝達する減速ギヤを設けても良く、その減速ギヤの減速比を変更可能にした変速ギヤを設けても良い。
【００３１】
直流電源であるバッテリＢは、たとえばニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池を含み、直流電力を昇圧ユニット３２に供給するとともに、昇圧ユニット３２からの直流電力によって充電される。
【００３２】
昇圧ユニット３２は、バッテリＢから受ける直流電圧を昇圧してその昇圧された直流電圧をインバータ３６に供給する。インバータ３６は供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン始動時にはモータジェネレータＭＧ１を駆動制御する。また、エンジン始動後には、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電力はインバータ３６によって直流に変換され、昇圧ユニット３２によってバッテリＢの充電に適切な電圧に変換されてバッテリＢが充電される。
【００３３】
また、インバータ３６はモータジェネレータＭＧ２を駆動する。モータジェネレータＭＧ２はエンジン２を補助して前輪２０Ｒ，２０Ｌを駆動する。制動時には、モータジェネレータは回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気エネルギに変換する。得られた電気エネルギは、インバータ３６および昇圧ユニット３２を経由してバッテリＢに戻される。バッテリＢは組電池であり、直列に接続された複数の電池ユニットＢ０〜Ｂｎを含む。昇圧ユニット３２とバッテリＢとの間にはシステムメインリレー２８，３０が設けられ、車両非運転時には高電圧が遮断される。
【００３４】
ハイブリッド車両１は、さらに、制御装置１４を含む。制御装置１４は、運転者の指示および車両に取付けられた各種センサからの出力に応じて、エンジン２，インバータ３６，昇圧ユニット３２およびシステムメインリレー２８，３０の制御を行なう。
【００３５】
図２は、図１のエンジン２に関する構成をより詳細に示す図である。
図２を参照して、エンジン２には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はスロットルモータ３１２により駆動される電機制御式スロットルバルブである。
【００３６】
エンジン２は、Ｖ型エンジンであり、２つのバンクＡ，Ｂを含む。以下、参照符号の末尾には、バンクＡの要素にはＡが付され、バンクＢの要素にはＢが付される。
【００３７】
スロットルバルブ１０４を通過した空気は、吸気通路１４０からサージタンク１４２に導入され、吸気通路１４４から２つのバンクＡ，Ｂに分かれて吸入される。空気は、シリンダ１０６Ａ，１０６Ｂ（燃焼室）の手前の吸気ポートにおいて燃料と混合される。インジェクタ１０８Ａ，１０８Ｂから燃料がバンクＡ，Ｂの吸気ポートにそれぞれ噴射される。
【００３８】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、ポート噴射用のインジェクタを設けた例について説明するが、インジェクタ１０８Ａ，１０８Ｂの噴射孔がシリンダ１０６Ａ，１０６Ｂ内にそれぞれ設けられた直噴エンジンであってもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタと直噴用インジェクタを両方設けるようにしてもよい。
【００３９】
各バンクには、例えば４つずつのシリンダが設けられる。シリンダ１０６Ａ，１０６Ｂ内の混合気は、イグニッションコイル１１０Ａ，１１０Ｂに接続された点火プラグによりそれぞれ着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２Ａ，１１２Ｂにより浄化された後に合流し、さらにセンターマフラーの三元触媒１１２で浄化された後に車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４Ａ，１１４Ｂが押し下げられ、クランクシャフトが回転する。
【００４０】
シリンダ１０６Ａの頭頂部には、吸気バルブ１１８Ａおよび排気バルブ１２０Ａが設けられる。シリンダ１０６Ａに導入される空気の量および時期は、吸気バルブ１１８Ａにより制御される。シリンダ１０６Ａから排出される排気ガスの量および時期は、排気バルブ１２０Ａにより制御される。吸気バルブ１１８Ａはカムシャフト１３０Ａに設けられた図示しないカムにより駆動される。排気バルブ１２０Ａはカムシャフト１２９Ａに設けられた図示しないカムにより駆動される。
【００４１】
シリンダ１０６Ｂの頭頂部には、吸気バルブ１１８Ｂおよび排気バルブ１２０Ｂが設けられる。シリンダ１０６Ｂに導入される空気の量および時期は、吸気バルブ１１８Ｂにより制御される。シリンダ１０６Ｂから排出される排気ガスの量および時期は、排気バルブ１２０Ｂにより制御される。吸気バルブ１１８Ｂはカムシャフト１３０Ｂに設けられた図示しないカムにより駆動される。排気バルブ１２０Ｂはカムシャフト１２９Ｂに設けられた図示しないカムにより駆動される。
【００４２】
吸気バルブ１１８Ａ，１１８Ｂは、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構１２６Ａ，１２６Ｂにより、開閉タイミングがそれぞれ制御される。排気バルブ１２０Ａ，１２０Ｂについても、開閉タイミングをＶＶＴ機構により制御するようにしてもよい。
【００４３】
本実施の形態においては、カムがＶＶＴ機構により回転されることにより、吸気バルブ１１８Ａ，１１８Ｂの開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。また、ＶＶＴ機構には、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００４４】
制御装置１４は、エンジン２が所望の運転状態になるように、スロットル開度θｔｈと、各バンクＡ，Ｂの点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブの動作状態（開閉タイミング、リフト量、作用角等）を制御する。制御装置１４には、カム角センサ３００Ａ，３００Ｂ、クランク角センサ３０２、ノックコントロールセンサ（ＫＣＳ：Knock Control Sensor）３０４Ａ，３０４Ｂ、スロットル開度センサ３０６、イグニッションスイッチ３０８、アクセルペダルポジションセンサ３１４から信号が入力される。
【００４５】
カム角センサ３００Ａ，３００Ｂは、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ３０２は、クランクシャフトの回転数（エンジン回転数）およびクランクシャフトの回転角度を表す信号を出力する。ノックセンサ３０４Ａ，３０４Ｂは、エンジン２の振動の強度を表す信号を出力する。スロットル開度センサ３０６は、スロットル開度を表す信号を出力する。イグニッションスイッチ３０８は、運転者の操作によりオンにされた場合、イグニッションスイッチ３０８がオンであることを表す信号を出力する。アクセルペダルポジションセンサ３１４は、運転者の操作するアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセルペダルポジションＡｃｃを出力する。
【００４６】
制御装置１４は、これらのセンサから入力された信号、メモリ（図示せず）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン２を制御する。
【００４７】
制御装置１４は、バンクＡに関するセンサの信号を受けバンクＡについてのＶＶＴ機構１２６Ａの制御を行なうバンクＡ制御部２０２Ａと、バンクＢに関するセンサの信号を受けバンクＢについてのＶＶＴ機構１２６Ｂの制御を行なうバンクＢ制御部２０２Ｂと、バンクＡ，Ｂに共通なセンサの信号を受けてバンクＡ，Ｂに共通する制御を行なうエンジン制御部２０１とを含む。
【００４８】
図２に示されるエンジン２の周辺構成には、排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）が設けられている。ＥＧＲ装置は、排気の一部を吸気系に戻し、混合気が燃焼する時の最高温度を低くしてＮＯｘの生成量を抑える装置である。バンクＢの排気管１４６からＥＧＲ通路１４８が分岐され、ＥＧＲ通路１４８は吸気通路１４０に接続されている。ＥＧＲ通路１４８の途中にはＥＧＲ弁１５０が設けられている。制御装置１４のエンジン制御部２０１からの指令によりＥＧＲ弁１５０が開閉制御される。
【００４９】
図３は、本実施の形態における過熱抑制制御について説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、車両走行制御のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。
【００５０】
図３を参照して、処理が開始されるとまずステップＳ１において、エンジン２の冷却水温が計測され、水温が７０℃以下か否かが判断される。冷却水は図示しないラジエータから図２で示したシリンダヘッドおよびシリンダブロック中の水路を通過してエンジンを冷却する。この水路のいずれかの場所に設けられた水温センサをから、制御装置１４は冷却水温を得て、水温が７０℃以下か否かの判断を行なう。
【００５１】
水温が７０℃以下でなければ（ステップＳ１でＮＯ）ステップＳ２に処理が進み、ＥＧＲシステムが作動する。ＥＧＲシステムは、ＥＧＲ通路１４８とＥＧＲ弁１５０とが制御装置１４によって制御されることで実現する。エンジンの運転にＥＧＲ（吸気への排気ガス還流）を行なうことで、燃焼温度が下がりＮＯｘが低減するとともに、燃費も改善される。ステップＳ２においてＥＧＲシステムが作動すると、ステップＳ７に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。
【００５２】
一方、ステップＳ１で水温が７０℃以下であると判断されると、ＥＧＲシステムの作動は禁止され、ステップＳ３に処理が進む。エンジンの温度が低い場合にＥＧＲを実行すると、燃焼が不安定となるからである。
【００５３】
ステップＳ３では、対象部品が過熱となるエンジン回転数になっているか否かが判断される。対象部品は、エンジンに関連するいずれかの部品であって過熱から保護する必要のある部品であるが、たとえば排気浄化用触媒などが該当する。
【００５４】
図４は、対象部品が過熱となる領域について説明するための図である。
図４を参照して、ハイブリッド車両のエンジンは、モータでトルクを補助することが可能であるので、効率のよい運転状態を選んで運転させることができる。したがって、エンジン回転数Ｎｅが変化するとエンジンの出力トルクＴｅはエンジン動作線上に沿って変化する。エンジン動作線は、ＨＶ動作線とも呼ばれる。動作線ＬＥは燃費を重視する場合のエンジン動作線であり、動作線ＬＰはパワーを重視する場合のエンジン動作線である。
【００５５】
図４において、対象部品が過熱となる領域は、ハッチングされた領域ＡＯＴであるが、エンジンの動作点はエンジン動作線上を移動するので、エンジン回転数が所定値（たとえば４０００ｒｐｍ）を超えると過熱領域ＡＯＴにエンジンの運転状態が入ったと判断してよい。
【００５６】
再び図３を参照して、ステップＳ３において、対象部品が過熱となるエンジン回転数（例えば４０００ｒｐｍ）に現在のエンジン回転数が到達していなければ、ステップＳ７に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。
【００５７】
一方、ステップＳ３において対象部品が過熱となるエンジン回転数（例えば４０００ｒｐｍ）に現在のエンジン回転数が到達している場合には、ステップＳ４に処理が進み燃料噴射量の増量が行なわれる。気筒に供給する燃料を増量させて混合気をリッチ状態にする燃料増量制御が行われると、燃焼する混合気の酸素濃度が減少し、さらに燃焼時に過剰な燃料が高温により熱分解して吸熱作用が生じるので、エンジンの温度上昇を抑制することができる。
【００５８】
続いて、ステップＳ５において、パワーラインのトルクを超えるか否かが判断される。
図５は、燃料増量によりパワーラインがシフトする様子を説明するための図である。
【００５９】
図５を参照して、パワー重視のエンジン動作線ＬＰが、燃料増量により動作線ＬＰＡにシフトした様子を示す。ここで、通常のエンジン動作線ＬＰ上を動作点が移動するときは、エンジン出力トルクの最大値は、最大トルクＴｅｍａｘであるとする。図１のプラネタリギヤＰＧ、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、エンジントルクの最大値がＴｅｍａｘであることが前提に設計されているので、長時間このような動作線のシフトが発生しているのは好ましくない。
【００６０】
そこで、図３のステップＳ５において、制御装置１４は、エンジントルクがパワーライン（動作線ＬＰ）のトルクを超えること、すなわちエンジントルクが動作線ＬＰから所定値以上はずれるか否かを検出する。
【００６１】
なお、ステップＳ５において、エンジントルクが最大トルクＴｅｍａｘに近づいたまたは超えたことをもってステップＳ５においてＹＥＳと判断するようにしても良い。
【００６２】
ハイブリッド車は、図１で示したようにエンジンの回転軸がモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２とプラネタリギヤによって接続されている。そこで、ステップＳ５におけるエンジントルクは、たとえば、モータのトルクから割り出すことが可能である。
【００６３】
ステップＳ５において、エンジントルクがパワーラインのトルクを超えたことが検出された場合には、動作線を元に戻すようにトルクを低減させるために、ステップＳ６において点火時期の遅角またはスロットル開度を標準値よりも絞る制御を実行する。
【００６４】
点火時期（点火進角度とも称される）は、標準値では、ピストンが上死点に到達する直前に設定されている。この標準値は、各エンジン回転に対応する予め実験により定められた最適タイミングが記憶された標準マップに基づいて決定される。これをピストンが上死点に達してから点火するように時期を遅らせれば、混合気が燃え広がる間にピストンは下降し始めているので、熱膨張によるエネルギーがピストンに伝達される効率が低くなる。
【００６５】
したがって、点火時期を遅角させれば、エンジントルクを低減させることができる。たとえば、エンジントルクを低減させるための点火時期を規定したマップ（トルク低減用マップ）を予め実験により定めておき、ステップＳ６において点火時期を定める際に標準マップに代えてこのトルク低減用マップを使用すればよい。
【００６６】
同様に、スロットル開度についても標準値よりも絞ることにより、最適空気量よりも少ない空気量がシリンダに吸入されるようになり、エンジントルクが減少する。スロットル開度の標準値は、アクセルペダル位置およびエンジン回転数に対して最適スロットルバルブ開度が定義された標準マップから読み出される。
【００６７】
したがって、たとえば、エンジントルクを低減させるためのスロットル開度を規定したマップ（トルク低減用マップ）を予め実験により定めておき、ステップＳ６においてスロットル開度を定める際に標準マップに代えてこのトルク低減用マップを使用すればよい。
【００６８】
なおステップＳ６では、点火時期の遅角処理、スロットル開度を絞る処理のいずれか一方が実行されてもよいし、または両方が実行されても良い。
【００６９】
ステップＳ６の処理が終了すると、エンジントルクが減少する。これにより対象部品の過熱を避けつつ、ハイブリッド制御を良好に実現することができるので、運転者に違和感を与えないですむ。そして、ステップＳ７に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。
【００７０】
図６は、図３に示した制御が適用され燃料増量時のトルクが低減された様子を説明するための動作波形図である。
【００７１】
図６を参照して、波形図の横軸には時間が示され、図６の上から順に、エンジン回転数Ｎｅ，燃料供給量Ｑ、点火時期ＳＡ、スロットル開度θｔｈ、エンジントルクＴｅ、冷却水温度Ｔの時間経過に伴う変化を示す波形が記載されている。
【００７２】
時刻ｔ０〜ｔ１にかけてスロットル開度θｔｈは、最大開度ＷＯＴ（Wide Open Throttle）に設定され、エンジン回転数Ｎｅが次第に増加する。ここで冷却水温は次第に増加していくが、まだＥＧＲ装置を作動させるしきい値（たとえば７０℃）に到達しないので、ＥＧＲ装置は作動しない（図３のステップＳ１においてＹＥＳ）。
【００７３】
時刻ｔ１において、エンジン回転数Ｎｅがしきい値（たとえば４０００ｒｐｍ）に到達すると、制御装置１４は、図４、図５において説明したエンジンに関連するいずれかの部品が過熱するおそれのある領域ＡＯＴにエンジンが入ったと判断する（図３のステップＳ３においてＹＥＳ）。
【００７４】
すると時刻ｔｔ〜ｔ２において、制御装置１４は、燃料供給機構に燃料供給の増量を指示する。このため燃料供給量Ｑは時刻ｔ１〜２において増加する。時刻ｔ１〜ｔ２において気筒に供給する燃料を増量させて混合気をリッチ状態にする燃料増量制御が行われると、燃焼する混合気の酸素濃度が減少し、さらに燃焼時に過剰な燃料が高温により熱分解して吸熱作用が生じるので、エンジンの温度上昇を抑制することができる。したがって、エンジンに関連するいずれかの部品（たとえば三元触媒１１２Ａ，１１２Ｂ等）を過熱から保護することができる。
【００７５】
しかし、時刻ｔ１〜ｔ２において、エンジントルクＴｅは増加を続け、図５の動作線ＬＰＡに示したように目標とするエンジン動作線ＬＰよりもエンジントルクが増加した状態となる。なお、図５では理解の容易のために、動作線ＬＰＡはシフト量を実際よりも強調して記載されている。
【００７６】
車両推進用のモータを用いない従来型のエンジン駆動車の場合には、多少のエンジントルクの増加は問題にならないが、ハイブリッド自動車の場合には、エンジン動作線通りのトルクがエンジンから出力される前提でモータ制御が行なわれている。したがって、エンジントルクＴｅが増加するとそれに伴いモータ制御を変更する必要が生じ、制御が複雑となる。
【００７７】
また、ハイブリッド自動車の場合には、エンジン動作線通りのトルクがエンジンから出力される前提でモータや動力分割機構が設計されている。このため、図５の最大トルクＴｅｍａｘよりもあまり大きく増加すると、モータや動力分割機構の寿命に影響を与える可能性がある。
【００７８】
そこで、時刻ｔ２においてエンジントルクＴｅが所定値（たとえばＴｅｍａｘ＝１４２Ｎｍ）に到達すると、時刻ｔ２以降点火時期ＳＡを遅らせ、スロットル開度θｔｈをＷＯＴ状態から減少させる。これにより、エンジントルクＴｅは増加が抑えられ、モータ制御を極端に変更することなくハイブリッド車両の走行制御を継続することができる。
【００７９】
最後に、再び図１、図２等を参照して、本実施の形態について総括的に説明する。
本実施の形態の車両の動力出力装置は、エンジン２と、エンジン２へ燃料を供給する燃料供給機構（インジェクタ１０８Ａ，１０８Ｂ）と、電動機（モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２）と、エンジン２および電動機に対して目標トルクをそれぞれ設定し要求トルクを分担して出力させる制御を行なう制御装置１４とを備える。制御装置１４は、エンジン２に関連するいずれかの部品（たとえば三元触媒１１２Ａ，１１２Ｂ等）が過熱する運転状態（図４の領域ＡＯＥ）にエンジン２が入った場合には、燃料供給機構に燃料供給の増量を指示し、燃料供給後のエンジン２の出力トルクがエンジン２の目標トルク（たとえば図５のＴｅｍａｘ）を超える場合には、エンジン２の点火時期を標準位置よりも遅らせる。
【００８０】
これにより、エンジン２のトルクが目標トルク通りとなるので、制御装置１４は、電動機に対して目標トルクの再設定をしなくてすむ。
【００８１】
好ましくは、車両の動力出力装置は、エンジン２の排気の一部をエンジン２の吸気系に再循環させる排気再循環機構（ＥＧＲ通路１４８およびＥＧＲ弁１５０）をさらに備える。制御装置１４は、運転状態が排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましい状態であれば排気再循環機構を作動させることにより部品の過熱を防止し、運転状態が排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましくない状態であれば燃料供給機構に燃料供給の増量を指示して部品の過熱を防止する。
【００８２】
これにより、ＥＧＲ装置が作動すれば、排気の一部を吸気系に戻し、混合気が燃焼する時の最高温度を低くしてＮＯｘの生成量を抑えることができ、ＥＧＲ装置を作動させない場合に燃料増量によって部品の過熱を防止したときに、エンジントルクの増加を抑制することができる。
【００８３】
より好ましくは、制御装置１４は、エンジン２の冷却水の温度がしきい値以下であるときに（図３のステップＳ１でＹＥＳ）、運転状態が排気再循環機構により排気の再循環を行なうことが好ましくない状態であると判断する。
【００８４】
好ましくは、制御装置１４は、エンジン２の回転数に対する出力トルクが予め定められた動作線（図４のエンジン動作線ＬＰまたはＬＥ）に沿って動作点が移動するようにエンジン２を制御し、エンジン２の回転数が所定値（たとえば４０００ｒｐｍ）を超えたときにいずれかの部品（たとえば三元触媒１１２Ａ，１１２Ｂ等）が過熱する運転状態にエンジン２が入ったと判断する。
【００８５】
好ましくは、制御装置は、エンジン２に関連するいずれかの部品が過熱する運転状態にエンジン２が入った場合には、燃料供給機構に燃料供給の増量を指示し、燃料供給後のエンジン２の出力トルクがエンジン２の目標トルクを超える場合には、エンジン２の点火時期を標準位置よりも遅らせるとともに、エンジン２のスロットル開度を標準値よりも絞る。
【００８６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本実施の形態のハイブリッド車両１の主たる構成を示す図である。
【図２】図１のエンジン２に関する構成をより詳細に示す図である。
【図３】本実施の形態における過熱抑制制御について説明するためのフローチャートである。
【図４】対象部品が過熱となる領域について説明するための図である。
【図５】燃料増量によりパワーラインがシフトする様子を説明するための図である。
【図６】図３に示した制御が適用され燃料増量時のトルクが低減された様子を説明するための動作波形図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  ハイブリッド車両、２  エンジン、４，６  ギヤ、１４  制御装置、１６  プラネタリギヤ、１８  デファレンシャルギヤ、２０Ｒ，２０Ｌ  前輪、２２Ｒ，２２Ｌ  後輪、２８，３０  システムメインリレー、３２  昇圧ユニット、３６  インバータ、４２  駆動軸、４４，４６  回転軸、１０２  エアクリーナ、１０４  スロットルバルブ、１０６Ａ，１０６Ｂ  シリンダ、１０８Ａ，１０８Ｂ  インジェクタ、１１０Ａ，１１０Ｂ  イグニッションコイル、１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ  三元触媒、１１４Ａ，１１４Ｂ  ピストン、１１８Ａ，１１８Ｂ  吸気バルブ、１２０Ａ，１２０Ｂ  排気バルブ、１２６Ａ，１２６Ｂ  ＶＶＴ機構、１２９Ａ，１２９Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｂ  カムシャフト、１４０  吸気通路、１４２  サージタンク、１４４  吸気通路、１４６  排気管、１４８  ＥＧＲ通路、１５０  ＥＧＲ弁、２０１  エンジン制御部、２０２Ａ  バンクＡ制御部、２０２Ｂ  バンクＢ制御部、３００Ａ，３００Ｂ  カム角センサ、３０２  クランク角センサ、３０４Ａ，３０４Ｂ  ノックセンサ、３０６  スロットル開度センサ、３０８  イグニッションスイッチ、３１２  スロットルモータ、３１４  アクセルペダルポジションセンサ、Ｂ  バッテリ、Ｂ０  電池ユニット、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＰＧ  プラネタリギヤ。
【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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【図６】
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