(57)【要約】【課題】内燃機関を好適に冷間始動することができると共に、燃料噴射弁からの燃料噴射量を抑制して、排気エミッションを抑制することができるハイブリッド車両を提供する。【解決手段】燃料を燃焼させることにより駆動するエンジン１１と、電力を供給することにより駆動する電気モータと、を備えたハイブリッド車両１において、エンジン１１の空燃比を検出可能なＡ／Ｆセンサ８８と、Ａ／Ｆセンサ８８を予熱可能なヒータ８９と、Ａ／Ｆセンサ８８により検出された検出結果に基づいて、空燃比を目標空燃比に近づけるように制御する空燃比フィードバック制御を実行可能な空燃比制御部１０３と、を備え、ヒータ８９は、エンジン１１の冷間始動時までにＡ／Ｆセンサ８８を予熱し、空燃比制御部１０３は、エンジン１１の冷間始動直後に空燃比フィードバック制御を実行する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させることにより駆動可能な内燃機関と、電力を供給することにより駆動可能な電動機と、を備えたハイブリッド車両において、
前記内燃機関に使用される前記燃料は、その性状が所定の性状範囲内においてバラつくと共に、前記性状範囲内における前記燃料の所定の性状を境にして、揮発しにくい重質側の前記燃料を重質燃料とし、揮発しやすい軽質側の前記燃料を通常燃料としており、
前記内燃機関を始動可能な内燃機関始動手段と、
前記燃料を前記内燃機関の燃焼室へ向けて噴射可能な燃料噴射弁と、
前記内燃機関の空燃比を検出可能な空燃比センサと、
前記空燃比センサを予熱可能なセンサ予熱手段と、
前記空燃比センサにより検出された検出結果に基づいて、前記空燃比を目標空燃比に近づけるように制御する空燃比フィードバック制御を実行可能な空燃比制御手段と、を備え、
前記内燃機関の冷間始動時において、前記空燃比センサを活性温度まで予熱させ、前記空燃比センサの予熱が完了した後、使用される前記燃料を前記通常燃料として設定された基本噴射量を前記燃料噴射弁から噴射して、前記内燃機関を始動させ、前記内燃機関の始動直後から、前記空燃比フィードバック制御を実行することを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
前記内燃機関の冷間始動時において、前記燃料が前記重質燃料であるか否かを判別する燃料性状判別手段を備え、
前記燃料性状判別手段により前記燃料が前記重質燃料でないと判定された場合、前記空燃比制御手段は、前記内燃機関の冷間始動後から所定時間遅延させて、前記空燃比フィードバック制御を実行することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記燃料性状判別手段は、
前記燃料の給油直後の前記内燃機関の冷間始動時における前記内燃機関の挙動に基づいて、前記燃料が前記重質燃料であるか否かを判別する第１重質燃料判別手段と、
前記第１重質燃料判別手段による判別結果を記憶する燃料性状記憶手段と、
前記燃料性状記憶手段に記憶された判別結果に基づいて、前記燃料が前記重質燃料であるか否かを判別する第２重質燃料判別手段と、を有していることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記空燃比センサの予熱が完了したか否かを検出する予熱完了検出手段をさらに備え、
前記センサ予熱手段は、供給された電力により熱を発生させており、
前記予熱完了検出手段は、前記センサ予熱手段に供給された電力を積算した積算供給電力量が、予め設定された設定電力量を超えた場合、前記空燃比センサの予熱が完了したことを検出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関および電動機を備え、内燃機関の空燃比をフィードバック制御可能なハイブリッド車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の空燃比をフィードバック制御する場合、内燃機関には、内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサと、空燃比センサの検出結果に基づいて、内燃機関の空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御する空燃比制御手段とが備えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、上記のような内燃機関を搭載した車両として、例えば、ガソリンエンジン車両がある。この車両において、空燃比フィードバック制御を行う場合、一般的に、内燃機関を冷間始動させ、空燃比センサが活性化した後、空燃比フィードバック制御が開始される。つまり、活性化前の空燃比センサは検出精度を確保することができないため、内燃機関の始動直後から空燃比センサの活性前までの間は、空燃比フィードバック制御を行うことができない。このため、空燃比フィードバック制御を行うことができない間は、内燃機関が失火しないような燃料噴射量を内燃機関に噴射している。
【０００４】
ここで、特許文献１における内燃機関の空燃比制御装置では、空燃比センサの冷間状態、すなわち空燃比センサの活性前において、空燃比のフィードバック制御を行うことができるため、フィードバック制御の開始時期を早めることができ、ドライバビリティを向上させ、また、排気エミッションの悪影響も早期に解消できる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８８０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の内燃機関の空燃比制御装置によれば、空燃比センサは活性前であるため、空燃比センサによる検出精度を確保することは難しく、空燃比のフィードバック制御を適切に行おうとすると、空燃比のフィードバック制御が複雑なものとなってしまう。また、従来の空燃比制御装置によれば、空燃比のフィードバック制御の開始時期を早めることはできるが、内燃機関の冷間始動直後から空燃比のフィードバック制御を開始することは難しい。このため、内燃機関の始動開始から空燃比フィードバック制御の開始までの間は、空燃比フィードバック制御を行うことができず、内燃機関が失火しないような燃料噴射量を内燃機関に噴射する必要がある。
【０００７】
ところで、内燃機関に使用される燃料は、その性状が所定の範囲内においてバラついている。例えば、冬季に使用される燃料の性状は、夏季に使用される燃料の性状に比して、軽質となっている。つまり、夏季における気温に比して冬季における気温は低いため、冷間始動時において内燃機関が好適に始動可能なように、冬季に用いられる燃料は揮発しやすいものが用いられる場合が多い。また、燃料性状のバラつき範囲は、国内外によって異なっており、例えば、国内市場において出回っている燃料の性状のバラつき範囲は小さいが、国外市場において出回っている燃料の性状のバラつき範囲は大きい。
【０００８】
ここで、燃料の性状のバラつき範囲内において、揮発しにくい重質側の燃料を重質燃料とし、重質燃料に比して揮発しやすい軽質側の燃料を通常燃料とする場合、車両に給油される燃料は、その性状が給油毎にバラついてしまう場合がある。このとき、例えば、給油された燃料が通常燃料である場合、空燃比フィードバック制御ができない間において、内燃機関が失火しないように始動させるためには、冷間始動時に内燃機関に噴射する燃料噴射量を、通常燃料が燃焼可能な燃料噴射量とすればよい。
【０００９】
一方、給油された燃料が重質燃料である場合、空燃比フィードバック制御ができない間において、冷間始動時に内燃機関に噴射する燃料噴射量を、通常燃料が燃焼可能な燃料噴射量としてしまうと、重質燃料は揮発しにくいため、内燃機関において燃料を良好に燃焼させることが難しく、重質燃料によるリーン失火となってしまい、内燃機関の始動不良となってしまう虞がある。このため、上記の場合、内燃機関が失火しないように始動させるためには、冷間始動時において内燃機関に噴射する燃料噴射量を、通常燃料が燃焼可能な燃料噴射量に比して多量の燃料噴射量となる、重質燃料が燃焼可能な燃料噴射量とすればよい。
【００１０】
ここで、上記したように車両に給油される燃料は給油毎にバラついてしまう場合があるため、給油される燃料が通常燃料か重質燃料かに関わらず、安定した内燃機関の始動が可能なように、空燃比フィードバック制御ができない間において、冷間始動時に内燃機関に噴射される基本噴射量は、重質燃料が燃焼可能な燃料噴射量となっている。このため、例えば、車両に通常燃料が給油された場合、内燃機関の冷間始動時において、余分に多くの燃料を内燃機関に噴射することとなる。これにより、燃料の燃焼により生ずる排気エミッションを抑制することが困難となっていた。なお、言うまでもないが、排気エミッションを抑制すべく燃料噴射量を少なくしただけでは、重質燃料のリーン失火による内燃機関の始動不良が生じてしまう虞がある。
【００１１】
そこで、本発明は、内燃機関を好適に冷間始動することができると共に、燃料噴射弁からの燃料噴射量を抑制して、排気エミッションを抑制することができるハイブリッド車両を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のハイブリッド車両は、燃料を燃焼させることにより駆動可能な内燃機関と、電力を供給することにより駆動可能な電動機と、を備えたハイブリッド車両において、内燃機関に使用される燃料は、その性状が所定の性状範囲内においてバラつくと共に、性状範囲内における燃料の所定の性状を境にして、揮発しにくい重質側の燃料を重質燃料とし、揮発しやすい軽質側の燃料を通常燃料としており、内燃機関を始動可能な内燃機関始動手段と、燃料を内燃機関の燃焼室へ向けて噴射可能な燃料噴射弁と、内燃機関の空燃比を検出可能な空燃比センサと、空燃比センサを予熱可能なセンサ予熱手段と、空燃比センサにより検出された検出結果に基づいて、空燃比を目標空燃比に近づけるように制御する空燃比フィードバック制御を実行可能な空燃比制御手段と、を備え、内燃機関の冷間始動時において、空燃比センサを活性温度まで予熱させ、空燃比センサの予熱が完了した後、使用される燃料を通常燃料として設定された基本噴射量を燃料噴射弁から噴射して、内燃機関を始動させ、内燃機関の始動直後から、空燃比フィードバック制御を実行することを特徴とする。
【００１３】
この場合、内燃機関の冷間始動時において、燃料が重質燃料であるか否かを判別する燃料性状判別手段を備え、燃料性状判別手段により燃料が重質燃料でないと判定された場合、空燃比制御手段は、内燃機関の冷間始動後から所定時間遅延させて、空燃比フィードバック制御を実行することが、好ましい。
【００１４】
また、この場合、燃料性状判別手段は、燃料の給油直後の内燃機関の冷間始動時における内燃機関の挙動に基づいて、燃料が重質燃料であるか否かを判別する第１重質燃料判別手段と、第１重質燃料判別手段による判別結果を記憶する燃料性状記憶手段と、燃料性状記憶手段に記憶された判別結果に基づいて、燃料が重質燃料であるか否かを判別する第２重質燃料判別手段と、を有していることが、好ましい。
【００１５】
これらの場合、空燃比センサの予熱が完了したか否かを検出する予熱完了検出手段をさらに備え、センサ予熱手段は、供給された電力により熱を発生させており、予熱完了検出手段は、センサ予熱手段に供給された電力を積算した積算供給電力量が、予め設定された設定電力量を超えた場合、空燃比センサの予熱が完了したことを検出することが、好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかるハイブリッド車両は、内燃機関の冷間始動時までに、空燃比センサを予熱することができるため、内燃機関の冷間始動直後から空燃比フィードバック制御を行うことができ、また、通常燃料として設定された基本噴射量を燃料噴射弁から噴射して、空燃比フィードバック制御を実行することにより、従来に比して燃料噴射量を減少させることができるため、排気エミッションを抑制することができ、さらに、空燃比センサの予熱中であっても、電動機により駆動力を得ることができるため、ハイブリッド車両を走行させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明にかかるハイブリッド車両について説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
ここで、図１は、ハイブリッド車両の概略構成図であり、図２は、エンジンの概略構成図である。また、図３は、空燃比フィードバック制御を開始するまでのフローチャートであり、図６は、燃料の性状に関する正規分布図である。
【００１９】
先ず、図１を参照して、実施例１にかかるハイブリッド車両１について説明する。このハイブリッド車両１には、燃料を燃焼することにより駆動するエンジン１１（内燃機関）と、インバータ１８を介してバッテリ１９から電力が供給されることにより駆動する電気モータ１２（電動機）とが搭載され、また、エンジン１１の駆動により発電を行う発電機１３が搭載されている。これらエンジン１１、電気モータ１２および発電機１３は、動力分割機構１４によって接続されており、この動力分割機構１４は、エンジン１１の出力を発電機１３と駆動輪１５，１５とに振り分けたり、電気モータ１２の出力を駆動輪１５，１５に伝達しており、減速機１６および駆動軸１７を介して駆動輪１５，１５に伝達される駆動力に関する変速機として機能する。
【００２０】
電気モータ１２は交流同期電動機であり、交流電力によって駆動する。インバータ１８は、バッテリ１９から供給される直流電力を交流電力に変換して電気モータ１２に供給すると共に、発電機１３により発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１９に供給する。発電機１３も、基本的には上述した電気モータ１２とほぼ同様の構成を有しており、交流同期電動機としての構成を有している。この場合、電気モータ１２が主として駆動力を出力するのに対し、発電機１３は主としてエンジン１１の出力を受けて発電するものである。
【００２１】
また、電気モータ１２は主として駆動力を発生させるが、駆動輪１５，１５の回転を利用して発電（回生発電）することもでき、発電機として機能することも可能である。このとき、駆動輪１５，１５にはブレーキ（回生ブレーキ）が作用するので、これをフットブレーキやエンジンブレーキと併用することにより、ハイブリッド車両１を制動させることができる。一方、発電機１３は主としてエンジン１１の出力を受けて発電をするが、インバータ１８を介してバッテリ１９の電力を受けて駆動する電動機としても機能することができる。
【００２２】
上述した動力分割機構１４は、いわゆるプラネタリギヤユニットであり、主として、サンギヤ４１と、このサンギヤ４１の周囲に配置された複数のプラネタリギヤ４２と、この各プラネタリギヤ４２を保持するギヤキャリア４３と、プラネタリギヤ４２のさらに外周に配置されたリングギヤ４４とから構成されている。そして、エンジン１１のクランクシャフト２０が中心軸４５を介してギヤキャリア４３に結合されており、エンジン１１の出力はプラネタリギヤユニットのギヤキャリア４３に入力される。また、電気モータ１２は内部にステータ４６とロータ４７を有しており、このロータ４７が駆動軸２３を介してリングギヤ４４に結合され、ロータ４７及びリングギヤ４４は図示しないギヤユニットを介して減速機１６に結合されている。この減速機１６は、電気モータ１２からプラネタリギヤユニットのリングギヤ４４に入力された出力を駆動軸１７に伝達するものであり、電気モータ１２は駆動軸１７と常時接続された状態となっている。
【００２３】
また、発電機１３は、上述した電気モータ１２と同様に、内部にステータ４８とロータ４９を有しており、このロータ４９が駆動軸２４及び図示しないギヤユニットを介してサンギヤ４１に結合されている。つまり、エンジン１１の出力は、プラネタリギヤユニットで分割され、サンギヤ４１を介して発電機１３のロータ４９に入力される。また、エンジン１１の出力は、プラネタリギヤユニットで分割され、リングギヤ４４などを介して駆動軸１７にも伝達可能となっている。
【００２４】
そして、このように構成されたハイブリッド車両１は、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御される。ハイブリッド車両１として特徴的なエンジン１１による駆動と電気モータ１２及び発電機１３による駆動とは、メインＥＣＵ２８によって総合的に制御される。即ち、ドライバの要求出力に対して、ハイブリッド車両１の走行状態に応じてメインＥＣＵ２８によりエンジン１１の出力と電気モータ１２及び発電機１３による出力の配分が決定され、エンジン１１、電気モータ１２及び発電機１３を制御すべく、各制御指令がエンジンＥＣＵ２２及びモータＥＣＵ２７に出力される。
【００２５】
また、エンジンＥＣＵ２２及びモータＥＣＵ２７は、エンジン１１、電気モータ１２及び発電機１３の情報をメインＥＣＵ２８にも出力している。このメインＥＣＵ２８には、バッテリ１９を制御するバッテリＥＣＵ２９やブレーキを制御するブレーキＥＣＵ３０にも接続されている。このバッテリＥＣＵ２９はバッテリ１９の充電状態を監視し、充電量が不足した場合には、メインＥＣＵ２８に対して充電要求指令を出力する。充電要求を受けたメインＥＣＵ２８はバッテリ１９に充電をするように発電機１３を発電させる制御を行う。ブレーキＥＣＵ３０はハイブリッド車両１の制動を司っており、メインＥＣＵ２８と共に電気モータ１２による回生ブレーキを制御する。
【００２６】
本実施例のハイブリッド車両１は、上述したように構成されているので、ハイブリッド車両１を運行している間に車両全体で要求される必要出力をエンジン１１と電気モータ１２（発電機１３）とに配分することにより、エンジン１１の運転状態を所望の運転状態に制御しつつ、車両全体で要求される出力をも満たすことが可能となっている。
【００２７】
次に、図２を参照して、上述した実施例１のハイブリッド車両におけるエンジン１１の構成について詳細に説明する。なお、エンジン１１に使用される燃料は、通常燃料または通常燃料に比して揮発しにくい重質燃料が用いられている。
【００２８】
エンジン１１は、下部からクランクケース６０と、クランクケース６０の上部に設けられたシリンダブロック６１と、ヘッドガスケット（図示省略）を介してシリンダブロック６１の上部に設けられたシリンダヘッド６２とで外殻が形成されている。シリンダブロック６１の上部には、上下動可能にピストン６３が気筒数（図示では１つ）に応じて複数収容され、また、シリンダブロック６１の下部およびクランクケース６０により形成された収容部には、クランクシャフト２０が収容されている。各ピストン６３とクランクシャフト２０とは、コンロッド６５により連結されており、各ピストン６３の上下動作をクランクシャフト２０に伝達している。そして、上記シリンダブロック６１、シリンダヘッド６２およびピストン６３により、ペントルーフ型の燃焼室６６が気筒数に応じて複数形成されている。
【００２９】
クランクケース６０には、クランク角センサ７０が配設されており、クランクシャフト２０の回転角度を検知している。クランク角センサ７０は、エンジンＥＣＵ２２に接続されており、エンジンＥＣＵ２２は、クランク角センサ７０の検出結果に基づいて、後述する点火プラグ９４による点火時期や、後述する燃料噴射弁９５による燃料噴射時期を制御している。
【００３０】
シリンダブロック６１は、その内部に複数のピストン６３を収容するための複数のシリンダボア７４がそれぞれ円柱状に貫通形成されている。そして、各ピストン６３は、各シリンダボア７４に嵌合するように円柱状に形成されており、このシリンダボア７４内で上死点と下死点との間を上下動可能に支持されている。また、ピストン６３のヘッド面には、ピストンキャビティ７５が没入形成されている。さらに、シリンダブロック６１の内部には、エンジン１１を冷却するウォータージャケット７７が形成されており、ウォータージャケット７７は各シリンダボア７４の周りを取り囲むように配設されている。そして、シリンダブロック６１には、冷却水の水温を検出するエンジン水温検出センサ７８が配設され、エンジン水温検出センサ７８は、エンジンＥＣＵ２２に接続されている。そして、エンジンＥＣＵ２２は、このエンジン水温検出センサ７８の検出結果から、エンジン１１が冷間状態であるか否かを判別することが可能となっている。
【００３１】
シリンダヘッド６２は、その内部の各燃焼室６６に連通する２つの吸気ポート８０（図示では１つ）と、各吸気ポート８０に対向配置され、各燃焼室６６に連通する２つの排気ポート８１（図示では１つ）とが形成されている。２つの排気ポート８１には、その下流側に排気通路８７が接続されており、排気通路８７には、空燃比センサ（以下、Ａ／Ｆセンサ８８という）が設けられている。
【００３２】
Ａ／Ｆセンサ８８は、エンジンＥＣＵ２２に接続されており、エンジン１１の燃焼サイクル毎に空燃比を検出可能となっていると共に、気筒毎に空燃比を検出可能となっている。また、Ａ／Ｆセンサ８８には、Ａ／Ｆセンサ８８を加熱させるためのヒータ８９（センサ予熱手段）が一体に構成されており、このヒータ８９に、例えば、バッテリ１９から電力を供給することにより、Ａ／Ｆセンサ８８を所定温度まで予熱し、Ａ／Ｆセンサ８８を活性化させることが可能となっている。そして、詳細は後述するが、エンジンＥＣＵ２２は、活性化したＡ／Ｆセンサ８８の検出結果に基づいて、空燃比を目標空燃比に近づけるように制御する空燃比フィードバック制御を実行している。
【００３３】
また、燃焼室６６と各吸気ポート８０との間の２つの吸気側連通口８２には、２つの吸気弁８４がそれぞれ配設されており、また、燃焼室６６と各排気ポート８１との間の２つの排気側連通口８３には、２つの排気弁８５が配設されている。
【００３４】
各吸気弁８４および各排気弁８５は、ラッパ形状をなす末広がりの円錐状に形成されており、各吸気側連通口８２および各排気側連通口８３を開放する開弁位置（下降端位置）と、各吸気側連通口８２および各排気側連通口８３を閉塞する閉弁位置（上昇端位置）との間で進退自在に構成されている。そして、２つの吸気弁８４の基端部には吸気側カムシャフト９０が、また、２つの排気弁８５の基端部には排気側カムシャフト９１が、それぞれ配設されており、各カムシャフト９０，９１が回転することにより２つの吸気弁８４および２つの排気弁８５が開閉可能となっている。
【００３５】
また、燃焼室６６の頂部には、先端部が突出するように点火プラグ９４が配設され、また、シリンダヘッド６２の吸気ポート８０の下部には、燃焼室６６に燃料を噴射する燃料噴射弁９５が配設されている。そして、例えば、エンジンＥＣＵ２２により空燃比フィードバック制御が実行されることにより、燃料噴射弁９５から噴射される燃料噴射量がコントロールされる。
【００３６】
ここで、エンジン１１の各気筒における一燃焼サイクルの燃焼動作について説明する。燃焼サイクルでは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程が順に行われている。
【００３７】
吸気行程では、ピストン６３が上死点から下死点へ向けて移動を開始すると共に、吸気弁８４を前進移動させて吸気側連通口８２を開放する。すると、燃焼室６６の負圧により空気が吸気側連通口８２を介して燃焼室６６内に吸入され、この後、吸気弁８４を後退移動させて吸気側連通口８２を閉塞する。このとき、燃料噴射弁９５から燃料の噴射が開始され、吸入された空気と燃料とが混合して混合気となる。
【００３８】
圧縮行程では、ピストン６３が下死点から上死点へ向けて移動する。ピストン６３が上死点に移動すると、この移動に伴って混合気は圧縮される。そして、ピストン６３が上死点近傍に達すると、点火プラグ９４をスパークさせて、混合気に着火する。なお、燃料噴射弁９５からの燃料噴射は、点火プラグ９４の放電前に終了する。
【００３９】
膨張行程では、着火による混合気の燃焼により、混合気が膨張（爆発）して、ピストン６３を上死点から下死点へ向けて移動させる。
【００４０】
排気行程では、下死点へ到達したピストン６３が、慣性により再び上死点へ向けて移動する。このとき、排気弁８５を前進移動させて排気側連通口８３を開放し、ピストン６３の上死点への移動に伴って、燃焼後の排気ガスを排気側連通口８３から排出させる。排気ガスの排出後、排気弁８５を後退移動させて排気側連通口８３を閉塞する。
【００４１】
以上の燃焼サイクルを繰り返し行うことで、各ピストン６３を上下動作させ、この動力をコンロッド６５を介してクランクシャフト２０に伝達することで、エンジン１１は駆動力を得ることができる。
【００４２】
ところで、図６に示すように、エンジン１１に使用される燃料は、その性状が所定の性状範囲内においてバラついている。具体的に、図６に示す分布図は、例えば、市場に出回っている燃料の性状を正規分布図化したものであり、その横軸において、蒸留温度の低い下限値Ｆ１から蒸留温度の高い上限値Ｆ２までの間を所定の性状範囲としている。このとき、揮発性の悪い上限値Ｆ２側が重質側となっており、揮発性の良い下限値Ｆ１側が軽質側となっている。そして、この性状範囲において、境界値Ｆ３における燃料の性状を境界として、上限値Ｆ２側における重質側の燃料を重質燃料とし、下限値Ｆ１側における軽質側の燃料を通常燃料としている。なお、境界値Ｆ３は、市場における燃料のバラつき具合等に応じて、適宜任意に設定される値であり、割合の最も多い燃料の性状、すなわち正規分布図の頂点よりも重質側となるように設定されている。
【００４３】
エンジン１１の冷間始動時において、エンジン１１の空燃比をフィードバック制御する場合、Ａ／Ｆセンサ８８が十分に予熱された状態でなければ、すなわちＡ／Ｆセンサ８８が活性化していなければ、空燃比フィードバック制御を精度よく行うことが困難である。このため、従来において、エンジン１１の冷間始動直後からＡ／Ｆセンサ８８の活性前まで間は、空燃比フィードバック制御を行うことができない。この場合、Ｆ５における重質燃料の性状で燃焼可能な重質燃料噴射量を、エンジン始動時において燃料噴射弁９５から噴射される基本噴射量とすることにより、エンジン１１を失火させることなく始動していた。このため、通常燃料が給油されても、重質燃料噴射量で噴射されるため、余分に多くの燃料噴射量を噴射してしまい、これにより、燃料の燃焼により生ずる排気エミッションを抑制することが難しかった。
【００４４】
このため、実施例１のハイブリッド車両１では、エンジン１１の冷間始動時までにＡ／Ｆセンサ８８を所定温度まで予熱（プレヒート）し、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱完了後、エンジン１１を始動している。これにより、エンジン１１の冷間始動直後から空燃比フィードバック制御を行うことができるため、エンジン１１の冷間始動時において、従来に比して燃料噴射量を減少させることができ、これにより、排気エミッションを抑制することができる。以下、実施例１にかかるハイブリッド車両１の特徴部分について説明する。
【００４５】
エンジン１１を制御するエンジンＥＣＵ２２は、エンジン１１が冷間状態であるか否かを判別するエンジン冷間判別部１００と、Ａ／Ｆセンサ８８のヒータ８９の加熱を制御するヒータ制御部１０１と、ヒータ８９の予熱が完了したか否かを検出する予熱完了検出部１０２（予熱完了検出手段）と、Ａ／Ｆセンサ８８の検出結果に基づいて空燃比を目標空燃比に近づけるように制御する空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御部１０３（空燃比制御手段）と、を備えている。また、エンジンＥＣＵ２２には、エンジン１１の始動要求があったか否かを判別すると共に、エンジン１１の始動要求があった場合、エンジン１１を始動させるための信号を出力するエンジン始動部１０４（内燃機関始動手段）が設けられている。
【００４６】
エンジン冷間判別部１００は、エンジン水温検出センサ７８の検出結果に基づいて、エンジン１１が冷間状態であるか否かを判別するものである。
【００４７】
ヒータ制御部１０１は、エンジン１１の始動要求をトリガとして、Ａ／Ｆセンサ８８のヒータ８９に電力を供給して、ヒータ８９を加熱するものである。このとき、ヒータ制御部１０１は、予熱完了検出部１０２によりヒータ８９が所定温度まで達したと判定された場合、ヒータ８９の加熱を終了する一方、予熱完了検出部１０２によりヒータ８９が所定温度まで達していないと判定された場合、ヒータ８９の加熱を続行する。
【００４８】
予熱完了検出部１０２は、Ａ／Ｆセンサ８８のヒータ８９に供給される電力を積算した積算供給電力量が、予め設定された設定電力量を超えたか否かを判別することにより、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱が完了したか否かを判別している。すなわち、予熱完了検出部１０２は、積算供給電力量が設定電力量を超えた場合、Ａ／Ｆセンサ８８が所定温度まで十分に予熱されているとして、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱が完了したことを検出する。一方で、予熱完了検出部１０２は、積算供給電力量が設定電力量に満たない場合、Ａ／Ｆセンサ８８が所定温度まで十分に予熱されていないとして、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱が完了していないことを検出する。
【００４９】
空燃比制御部１０３は、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱完了後、エンジン１１の始動をトリガとして、すなわち、エンジン始動直後から空燃比フィードバック制御を行っている。上記したように、空燃比制御部１０３による空燃比フィードバック制御は、十分予熱されたＡ／Ｆセンサ８８により検出した空燃比が目標空燃比となるように、燃料噴射弁９５からの燃料噴射量をコントロールすることにより空燃比を制御している。このとき、燃料噴射弁９５から噴射される基本噴射量は、図６のＦ４に示す通常燃料で燃焼可能な通常燃料噴射量としている。つまり、Ｆ４おける通常燃料は、Ｆ５における重質燃料に比して揮発しやすいため、通常燃料噴射量は、従来の重質燃料噴射量に比して少量とすることができる。このとき、Ｆ４における燃料の性状は、割合の最も多い燃料の性状となっているが、これに限らず、通常燃料の性状範囲内においてＦ４付近における燃料の性状であればよい。
【００５０】
エンジン始動部１０４は、例えば、スタータスイッチがＯＮされたか否かを検出することにより、エンジン１１の始動要求があったか否かを判別する。つまり、スタータスイッチがＯＮされた場合、エンジン始動部１０４は、エンジン１１の始動要求があったと判別して、エンジン１１を始動させる。一方、スタータスイッチがＯＮされない場合、エンジン始動部１０４は、エンジン１１の始動要求がないと判別して、エンジン１１を始動させない。
【００５１】
ここで、図３を参照して、エンジンＥＣＵ２２により空燃比フィードバック制御を開始するまでの一連の制御フローについて説明する。なお、以下の制御フローは、エンジン冷間判別部１００により、エンジン１１が冷間状態であると判別されたときに実行される。
【００５２】
先ず、エンジンＥＣＵ２２が起動すると、エンジン始動部１０４は、エンジン１１の始動要求があったか否かを判別する（Ｓ１）。エンジン始動部１０４によりエンジン１１の始動要求があったと判定されると、これをトリガとして、ヒータ制御部１０１は、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱を開始する（Ｓ２）。一方、エンジン１１の始動要求がないと判定されると、再びＳ１に戻って、再度、上記の制御フローを行う。
【００５３】
このとき、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱が完了するまでは、エンジン１１を冷間始動させることはできないため、エンジン１１の駆動力によりハイブリッド車両１を走行させることはできないが、この場合、電気モータ１２の駆動力によりハイブリッド車両１を走行可能なように補償している。
【００５４】
Ａ／Ｆセンサ８８の予熱開始後、予熱完了検出部１０２は、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱が完了したか否かを判別する（Ｓ３）。予熱完了検出部１０２によりＡ／Ｆセンサ８８の予熱が完了したと判定されると、これをトリガとして、エンジン始動部１０４は、エンジン１１を冷間始動させる（Ｓ４）と共に、空燃比制御部１０３は、エンジン１１の冷間始動直後から、通常燃料噴射量を燃料噴射弁９５から噴射して、空燃比フィードバック制御を即実行する（Ｓ５）。一方、Ｓ３において、予熱完了検出部１０２によりＡ／Ｆセンサ８８の予熱が完了していないと判定されると、再び、Ｓ２に戻って、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱を継続する。
【００５５】
以上の構成によれば、エンジン１１の冷間始動時までに、Ａ／Ｆセンサ８８を予熱することができるため、エンジン１１の冷間始動直後から空燃比フィードバック制御を行うことが可能となる。これにより、燃料が通常燃料か重質燃料かに関らず、通常燃料噴射量で燃料噴射弁９５から燃焼室６６に燃料を噴射しても、エンジン１１の冷間始動直後から空燃比フィードバック制御を行うことができるため、目標空燃比よりも空燃比がリーンとなってしまうことがない。これにより、エンジン１１を失火させることなく、エンジン１１を好適に冷間始動することができると共に、従来に比して燃料噴射量を減少させることができるため、排気エミッションを抑制することができる。さらに、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱中において、エンジン１１を始動することができなくても、電気モータ１２により駆動力を得ることができるため、ハイブリッド車両１の走行を制限する必要は無い。
【００５６】
また、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱が完了したか否かを、ヒータ８９に供給した電力の積算供給電力量で判別することができるため、温度センサ等を設ける必要が無く、構成を簡易なものとすることができる。
【実施例２】
【００５７】
次に、図４ないし図５を参照して、実施例２にかかるハイブリッド車両１について説明する。なお、重複した記載を避けるべく異なる部分について説明する。図４は、実施例２にかかるエンジンＥＣＵの模式図であり、図５は、実施例２にかかる空燃比フィードバック制御を開始するまでのフローチャートである。
【００５８】
このハイブリッド車両１では、エンジンＥＣＵ２００によりエンジン１１で燃焼される燃料が重質燃料であるか否かを判定し、重質燃料である場合、エンジン１１の冷間始動直後から空燃比フィードバック制御を行う一方、重質燃料でない場合、エンジン１１の冷間始動後、所定時間経過した後で空燃比フィードバック制御を行う。つまり、使用される燃料が重質燃料でない場合、すなわち通常燃料である場合、エンジン１１の冷間始動直後から空燃比フィードバック制御を実行してしまうと、空燃比フィードバック制御の特性により、揺り返しリーンが発生してしまう虞がある。ここで、揺り返しリーンとは、空燃比フィードバック開始直後にいったんリッチ側となった空燃比を、目標空燃比に戻すようリーン側に制御すると、過度にリーン側に戻しすぎてしまい、空燃比がリーン側となってしまう現象である。そして、使用される燃料が通常燃料である場合、エンジン１１の冷間始動後、所定時間遅延させて空燃比フィードバックを制御することにより、揺り返しリーンの発生を抑制することができる。このため、揺り返しリーンの発生を抑制すべく、エンジン１１の冷間始動から所定時間遅延させて空燃比フィードバック制御を行っている。このとき、エンジン１１の始動開始から空燃比フィードバック制御の開始までの間、空燃比フィードバックを制御することはできないが、使用される燃料が通常燃料であるため、エンジン１１の始動時に燃料噴射弁９５から噴射する燃料噴射量を通常燃料噴射量としても、エンジン１１が失火することはない。以下、実施例２にかかるハイブリッド車両１の特徴部分について説明する。
【００５９】
図４に示すように、エンジン１１を制御するエンジンＥＣＵ２００は、実施例１と同様に、エンジン冷間判別部１００、ヒータ制御部１０１、予熱完了検出部１０２、空燃比制御部１０３およびエンジン始動部１０４を備えており、さらに、使用される燃料が重質燃料であるか否かを判別する燃料性状判別部１１０（燃料性状判別手段）を備えている。また、エンジンＥＣＵ２００は、燃料が重質燃料でない場合に、空燃比制御部１０３による空燃比フィードバック制御を所定時間遅延させるディレー制御部１１１をさらに備えている。
【００６０】
燃料性状判別部１１０は、燃料の給油直後におけるエンジン１１の冷間始動時の挙動から、燃料が重質燃料であるか否かを判別する第１重質燃料判別部１１５（第１重質燃料判別手段）と、第１重質燃料判別部１１５により判別した判別結果を記憶する燃料性状記憶部１１６（燃料性状記憶手段）と、燃料性状記憶部１１６に記憶された判別結果に基づいて、燃料が重質燃料であるか否かを判別する第２重質燃料判別部１１７（第２重質燃料判別手段）と、を有している。
【００６１】
具体的に、第１重質燃料判別部１１５は、エンジンＥＣＵ２００により燃料の給油が行われたことを検出すると共にエンジン１１が冷間始動すると、エンジン１１の挙動、例えば、空燃比の挙動、エンジン回転数の挙動やエンジントルクの挙動から、給油された燃料が重質燃料であるか否かを判別する。このとき、第１重質燃料判別部１１５による判定結果は、燃料性状記憶部１１６に記憶される。
【００６２】
一方、第２重質燃料判別部１１７は、第１重質燃料判別部１１５による判別後、燃料性状記憶部１１６に記憶された第１重質燃料判別部１１５による判定結果に基づいて、燃料が重質燃料であるか否かを判別する。つまり、燃料性状判別部１１０は、燃料の給油直後において第１重質燃料判別部１１５による重質燃料の判別を行うと共に、その判別結果を燃料性状記憶部１１６に記憶させることで、第２重質燃料判別部１１７による判別を行うことが可能となる。言い換えれば、第１重質燃料判別部１１５による判別は、燃料の給油後にのみ行われ、第２重質燃料判別部１１７による判別は、第１重質燃料判別部１１５による判別後から、次回の給油の間まで行われる。すなわち、給油から次回の給油までの間は、燃料の性状が変化しないことを前提としている。
【００６３】
ここで、図５を参照して、エンジンＥＣＵ２００により空燃比フィードバック制御を開始するまでの一連の制御フローについて説明する。なお、この場合も、以下の制御フローは、エンジン冷間判別部１００により、エンジン１１が冷間状態であると判別されたときに実行される。
【００６４】
先ず、エンジンＥＣＵ２００が起動すると、エンジン始動部１０４は、エンジン１１の始動要求があったか否かを判別する（Ｓ１１）。エンジン始動部１０４によりエンジン１１の始動要求があったと判定されると、これをトリガとして、ヒータ制御部１０１は、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱を開始する（Ｓ１２）。一方、エンジン１１の始動要求がないと判定されると、再びＳ１１に戻って、再度、上記の制御フローを行う。
【００６５】
このとき、実施例１と同様に、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱が完了するまでは、エンジン１１を始動させることはできないため、エンジン１１の駆動力によりハイブリッド車両１を走行させることはできないが、この場合、電気モータ１２の駆動力によりハイブリッド車両１を走行可能なように補償している。
【００６６】
Ａ／Ｆセンサ８８の予熱開始後、予熱完了検出部１０２は、Ａ／Ｆセンサ８８の予熱が完了したか否かを判別する（Ｓ１３）。予熱完了検出部１０２によりＡ／Ｆセンサ８８の予熱が完了したと判定されると、これをトリガとして、エンジン始動部１０４は、エンジン１１を始動させる（Ｓ１４）。このとき、燃料性状判別部１１０は、燃料が重質燃料であるか否かを判別する（Ｓ１５）。燃料性状判別部１１０により燃料が重質燃料であると判定されると、空燃比制御部１０３は、エンジン１１の冷間始動直後から、通常燃料噴射量を燃料噴射弁９５から噴射して、空燃比フィードバック制御を即実行する（Ｓ１６）。一方、燃料が重質燃料でないと判定されると、空燃比制御部１０３は、ディレー制御部１１１により所定時間遅延させられた後、空燃比フィードバック制御を実行する（Ｓ１７）。つまり、エンジン１１の冷間始動直後から空燃比フィードバック制御開始までの間は、エンジン１１が失火しないような所定の燃料噴射量、すなわち、通常燃料で燃焼可能な通常燃料噴射量を燃焼室６６内に噴射する。この後、空燃比フィードバック制御が開始されると、目標空燃比となるように燃料噴射弁９５からの燃料噴射量をコントロールする。
【００６７】
以上の構成によれば、燃料が重質燃料である場合、エンジン１１の冷間始動時までに、Ａ／Ｆセンサ８８を予熱することができるため、エンジン１１の冷間始動直後から空燃比フィードバック制御を行うことが可能となる。また、燃料が重質燃料である場合、通常燃料噴射量で燃料噴射弁９５から燃焼室６６に燃料を噴射しても、エンジン１１の冷間始動直後から空燃比フィードバック制御を行うことができるため、目標空燃比よりも空燃比がリーンとなってしまうことがない。これにより、エンジン１１を失火させることなく、エンジン１１を好適に冷間始動することができると共に、従来に比して燃料噴射量を減少させることができるため、排気エミッションを抑制することができる。
【００６８】
一方、燃料が重質燃料でない場合、すなわち通常燃料である場合、空燃比フィードバック制御を所定時間遅延させて開始することができるため、揺り返しリーンの発生を抑制することができる。このとき、エンジン１１の始動開始から空燃比フィードバック制御の開始までの間、空燃比フィードバックを制御することはできないが、使用される燃料が通常燃料であるため、エンジン１１の始動時に燃料噴射弁９５から噴射する燃料噴射量を通常燃料噴射量としても、エンジン１１が失火することはない。これにより、従来に比して燃料噴射量を減少させることができるため、排気エミッションを抑制することができる。
【００６９】
また、燃料の給油後におけるエンジン１１の冷間始動時において、第１重質燃料判別部１１５により重質燃料の判別を行うと共に、判別結果を燃料性状記憶部１１６に記憶し、燃料性状記憶部１１６に記憶された判定結果に基づいて、第２重質燃料判別部１１７により重質燃料の判別を行うことができる。このため、エンジン１１の冷間始動毎に、第１重質燃料判別部１１５による重質燃料の判別を行う必要がなく、また、燃料性状記憶部１１６に記憶された判定結果から、第２重質燃料判別部１１７により重質燃料の判別を直ぐに行うことができる。
【００７０】
なお、実施例１および実施例２における燃料としてはガソリンを用いるが、これに限らず、ガソリンにエタノールを混合した混合燃料を用いても良い。また、上記したエンジン１１は、筒内噴射式のエンジンを例にして説明したが、ポート噴射式のエンジンに適用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明は、エンジンと電気モータとを備えたハイブリッド車両に有用であり、特に、エンジンの空燃比を制御する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施例１にかかるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】実施例１にかかるエンジンの概略構成図である。
【図３】実施例１にかかる空燃比フィードバック制御を開始するまでのフローチャートである。
【図４】実施例２にかかるエンジンＥＣＵの模式図である。
【図５】実施例２にかかる空燃比フィードバック制御を開始するまでのフローチャートである。
【図６】燃料の性状に関する正規分布図である。
【符号の説明】
【００７３】
１      ハイブリッド車両
１１    エンジン
１２    電気モータ
１３    発電機
１４    動力分割機構
２２    エンジンＥＣＵ（実施例１）
２７    モータＥＣＵ
２８    メインＥＣＵ
６３    ピストン
６６    燃焼室
７８    エンジン水温検出センサ
８７    排気通路
８８    Ａ／Ｆセンサ
８９    ヒータ
９４    点火プラグ
９５    燃料噴射弁
１００  エンジン冷間判別部
１０１  ヒータ制御部
１０２  予熱完了検出部
１０３  空燃比制御部
１０４  エンジン始動部
１１０  燃料性状判別部
１１１  ディレー制御部
１１５  第１重質燃料判別部
１１６  燃料性状記憶部
１１７  第２重質燃料判別部
２００  エンジンＥＣＵ（実施例２）
【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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