JP2016179740A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動直後における排気エミッションの悪化を抑制することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両の駆動装置は、電気モータと、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関と、内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に配置された電気加熱式触媒と、排気通路において電気加熱式触媒の下流側に配置された排気浄化触媒とを備え、電気モータ及び内燃機関の少なくとも一方によって車軸を駆動し、電気加熱式触媒の通電加熱の完了後に内燃機関を始動させ、内燃機関に要求された出力が予め定められた基準出力以上である場合には、排気浄化触媒が活性状態になったと判定するまで又は内燃機関に要求される出力が基準出力よりも小さくなるまで内燃機関の出力を一定の値に維持するように構成される。
【選択図】図５

Description

本発明はハイブリッド車両の駆動装置に関する。

吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関では、噴射された燃料の一部が吸気ポートや吸気弁に付着する。付着した燃料はポートウェットと称され、ポートウェット量は、吸入空気量や燃料噴射量、ひいては内燃機関の出力に応じて変化する。

内燃機関の出力が一定であり、ポートウェット量が一定である場合、ポートウェットが蒸発して筒内に流入する燃料の量を推定することが容易であるため、筒内の空燃比を適切に制御することができる。一方、ユーザによる加速操作又は減速操作により内燃機関が過渡運転状態となり、ポートウェット量が変化する場合、ポートウェットが蒸発して筒内に流入する燃料の量を推定することが困難であるため、筒内の空燃比を適切に制御することができない。この結果、内燃機関の排気ガスを排気浄化触媒で効果的に浄化することができず、排気エミッションが悪化するおそれがある。このことは、特に、触媒の暖機が完了していない内燃機関の始動直後に問題となる。

従来、電気モータ及び内燃機関によって駆動されるハイブリッド車両が知られている。特許文献１に記載のハイブリッド車両の制御装置では、ポートウェット量の変動に伴う排気エミッションの悪化を抑制すべく、ポートウェット量の変化量が所定値よりも大きい場合には、内燃機関の駆動力の変化が抑制され、主に電気モータによってハイブリッド車両が駆動される。

また、特許文献２に記載のハイブリッド車両の制御装置では、ポートウェット量の変動に伴う排気エミッションの悪化を抑制すべく、ポートウェット状態が安定していないと判定された場合には、内燃機関の間欠運転、すなわち内燃機関から電気モータへの駆動源の切替えが禁止され、内燃機関の駆動が継続される。

特開２００７−２８３８４６号公報 特開２０１４−０８４８１１号公報

特許文献１に記載のハイブリッド車両の制御装置では、内燃機関の過渡運転時のようなポートウェット量の変化量が大きい場合には、常に電気モータによってハイブリッド車両を駆動しようとしている。しかしながら、バッテリの蓄電量が少ない場合には、電気モータを駆動源として使用することができないため、この場合、ハイブリッド車両は内燃機関によって駆動される。したがって、過渡運転状態において内燃機関が駆動されることにより排気エミッションが悪化するおそれがある。

また、特許文献２に記載のハイブリッド車両の制御装置では、内燃機関を停止して再始動させたときの排気エミッションの悪化を抑制することはできるが、内燃機関の駆動の継続中に排気エミッションが悪化するおそれがある。

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、内燃機関の始動直後における排気エミッションの悪化を抑制することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、電気モータと、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関と、内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に配置された電気加熱式触媒と、排気通路において電気加熱式触媒の下流側に配置された排気浄化触媒とを備え、電気モータ及び内燃機関の少なくとも一方によって車軸を駆動し、電気加熱式触媒の通電加熱の完了後に内燃機関を始動させるように構成される、ハイブリッド車両の駆動装置において、内燃機関に要求された出力が予め定められた基準出力以上である場合には、排気浄化触媒が活性状態になったと判定するまで又は内燃機関に要求される出力が基準出力よりも小さくなるまで内燃機関の出力を一定の値に維持するように構成される、ハイブリッド車両の駆動装置が提供される。

本発明によれば、内燃機関の始動直後における排気エミッションの悪化を抑制することができるハイブリッド車両の駆動装置が提供される。

図１は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置を概略的に示す図である。 図２は、図１の内燃機関を概略的に示す図である。 図３は、内燃機関の始動の前後における、ＥＨＣから流出する全炭化水素（ＴＨＣ）量等の概略的なタイムチャートである。 図４は、本発明の第１実施形態におけるＥＨＣの通電加熱の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図５は、本発明の第１実施形態における内燃機関の駆動制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図６は、内燃機関の始動の前後における、ＥＨＣから流出する全炭化水素（ＴＨＣ）量等の概略的なタイムチャートである。 図７は、本発明の第２実施形態における内燃機関の駆動制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜第１実施形態＞
以下、図１〜図５を参照して本発明の第１実施形態について説明する。

＜ハイブリッド車両の駆動装置の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１を概略的に示す図である。ハイブリッド車両の駆動装置１は内燃機関１００及び電気モータ６３を備える。

内燃機関１００は動力分割機構６４及び減速機６５を介して車軸６６に連結される。電気モータ６３は減速機６５を介して車軸６６に連結される。したがって、車軸６６は内燃機関１００及び電気モータ６３の一方又は両方の出力によって駆動される。また、動力分割機構６４は発電機６７にも連結される。したがって、内燃機関１００の出力は車軸６６及び発電機６７の一方又は両方に伝達される。

電気モータ６３及び発電機６７は、インバータ及びコンバータを含むパワーコントロールユニット６８を介してバッテリ６９に電気的に接続される。したがって、内燃機関１００の動力によって発電機６７で発電された電力はパワーコントロールユニット６８を介して電気モータ６３又はバッテリ６９に供給される。バッテリ６９に供給された電力はバッテリ６９に貯蔵される。また、ハイブリッド車両の減速時には、車軸６６の動力で電気モータ６３を発電させることができる。電気モータ６３で発電された電力はパワーコントロールユニット６８を介してバッテリ６９に供給される。バッテリ６９に供給された電力はバッテリ６９に貯蔵される。したがって、ハイブリッド車両の駆動装置１では、車両の運動エネルギーをバッテリ６９に回収することができる。また、バッテリ６９には、バッテリ６９の残存蓄電量を検出可能なバッテリ残量センサ５２が取り付けられる。なお、ハイブリッド車両は、外部電源からバッテリ６９を充電可能なプラグインハイブリッド車両であってもよい。

図２は、図１の内燃機関１００を概略的に示す図である。内燃機関１００は火花点火式内燃機関である。内燃機関１００は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とを含む機関本体を備える。シリンダブロック２の内部には、シリンダブロック２の内部で往復運動するピストン４が配置される。また、シリンダブロック２には、機関水温を検出可能な水温センサ２５が取り付けられる。図１に示されるように、内燃機関１００は、四つの気筒を有するが、他の数の気筒を有してもよい。

燃焼室５が、それぞれの気筒ごとに、ピストン４とシリンダヘッド３との間に形成される。シリンダヘッド３には、吸気ポート７及び排気ポート９が形成される。吸気ポート７及び排気ポート９は燃焼室５に接続される。吸気弁６が、吸気ポート７の端部に配置され、吸気ポート７を開閉可能に形成される。排気弁８が、排気ポート９の端部に配置され、排気ポート９を開閉可能に形成される。

内燃機関１００は、燃焼室５に燃料を供給するための燃料噴射弁１８と、燃焼室５において混合気を点火するための点火プラグ１０とを備える。点火プラグ１０はシリンダヘッド３に固定されている。燃料噴射弁１８は、吸気ポート７内に燃料を噴射するように吸気ポート７の周辺部に配置される。すなわち、内燃機関１００はポート噴射式内燃機関である。

各気筒の吸気ポート７は、それぞれ、対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結されている。サージタンク１２は吸気管１３を介してエアクリーナ１４に連結される。サージタンク１２とエアクリーナ１４との間の吸気管１３の内部には、スロットル弁駆動アクチュエータ１６によって駆動されるスロットル弁１７が配置される。スロットル弁１７は、スロットル弁駆動アクチュエータ１６によって回動せしめられることで、吸気管１３の開口面積を変更することができる。スロットル弁１７とエアクリーナ１４との間の吸気管１３の内部には、吸入空気量を検出可能なエアフローメータ１５が配置される。吸気ポート７、吸気枝管１１、吸気管１３等が、空気を燃焼室５に導く吸気通路を画成する。

一方、各気筒の排気ポート９は排気マニホルド３０を介して電気加熱式触媒（ＥＨＣ）３１に連結される。ＥＨＣ３１は排気管３２を介してケーシング３３に連結される。ケーシング３３は排気浄化触媒２０を内蔵する。ケーシング３３は排気管３４に連結される。排気ポート９、排気マニホルド３０、排気管３２、３４等が、燃焼室５から排出された排気ガスが流通する排気通路を画成する。排気浄化触媒２０は排気通路においてＥＨＣ３１の下流側に配置される。

ＥＨＣ３１は、図１に示されるようにＥＨＣ電源６２に接続され、ＥＨＣ電源６２から供給される電力によって加熱される。ＥＨＣ電源６２はＥＨＣ３１とバッテリ６９との間に配置され、ＥＨＣ３１にはバッテリ６９から電力が供給される。なお、ＥＨＣ３１には種々の公知のＥＨＣを用いることができる。

図１及び図２に示されるように、内燃機関１００は、デジタルコンピュータから成る電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０を備える。ＥＣＵ４０は、双方向性バス４１を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５及び出力ポート４６を含む。

バッテリ残量センサ５２、水温センサ２５、エアフローメータ１５等の出力信号は、それぞれ、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。内燃機関１００はアクセルペダル４９を備え、アクセルペダル４９には負荷センサ５０が接続される。負荷センサ５０は、アクセルペダル４９の踏込量に比例した出力電圧を発生する。負荷センサ５０の出力電圧は、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。

内燃機関１００はクランク角センサ５１を備える。クランク角センサ５１は、クランクシャフトが例えば所定の角度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスは入力ポート４５に入力される。ＣＰＵ４４ではこのクランク角センサ５１の出力パルスから機関回転数が算出される。また、クランク角センサ５１の出力により、クランク角度を検出することができる。

ＥＣＵ４０の出力ポート４６は、対応する駆動回路４８を介して、電気モータ６３、動力分割機構６４、パワーコントロールユニット６８、点火プラグ１０、燃料噴射弁１８、スロットル弁駆動アクチュエータ１６、ＥＨＣ電源６２等に接続され、これらはＥＣＵ４０の出力信号に基づいて制御される。

ハイブリッド車両の駆動装置１は例えば以下のように動作する。駆動装置１では、駆動装置１に対する要求トルクが小さい場合には、駆動源として電気モータ６３のみが用いられ、一方、要求トルクが大きい場合には、駆動源として電気モータ６３及び内燃機関１００が用いられる。駆動源として電気モータ６３及び内燃機関１００が用いられる場合には、駆動装置１に対する要求トルクがＥＣＵ４０によって電気モータ６３と内燃機関１００とに配分され、配分された目標トルクに出力が一致するように電気モータ６３及び内燃機関１００がそれぞれ駆動される。なお、要求トルクが小さい場合であっても、バッテリ６９の蓄電量が少ない場合には、バッテリ６９を充電するために内燃機関１００が駆動される。したがって、駆動装置１は電気モータ６３及び内燃機関１００の少なくとも一方によって車軸６６を駆動するように構成される。

＜内燃機関の始動直後における排気エミッションの問題点＞
ところで、内燃機関１００の排気ガスはＥＨＣ３１に流入してＥＨＣ３１において浄化される。ＥＨＣ３１において浄化されなかった排気ガスは排気浄化触媒２０に流入して排気浄化触媒２０において浄化される。ＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０において排気ガスを効率良く浄化するためには、ＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０の温度を活性温度以上にしてＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０を活性化させる必要がある。しかしながら、始動直後の内燃機関１００では、ＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０の温度がこれらの活性温度よりも低いことが多い。ＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０が活性状態にないときに内燃機関１００を駆動させると、ＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０の浄化効率が低下しているため、排気エミッションが悪化する。

そこで、駆動装置１では、ＥＨＣ３１が活性状態にないときに駆動装置１が起動された場合には、ＥＨＣ３１の温度が予め定められた基準温度（例えば３００℃）に到達するまで、ＥＨＣ３１を通電加熱させる。ＥＨＣ３１の通電加熱中には、内燃機関１００の駆動による排気エミッションの悪化を抑制すべく、電気モータ６３のみが駆動され、電気モータ６３が車軸６６の駆動源として用いられる。内燃機関はＥＨＣ３１の通電加熱の完了後に始動される。このときにはＥＨＣ３１が既に活性化されているため、内燃機関１００の排気ガスはＥＨＣ３１において効果的に浄化される。

しかしながら、ＥＨＣ３１が活性状態であったとしても、排気空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比（１４．６））からずれている場合には、ＥＨＣ３１において排気ガスを効果的に浄化することができない。例えば、燃料噴射によって吸気ポート７や吸気弁６に付着した燃料、いわゆるポートウェットの量が変動すると、ポートウェットが蒸発して筒内に流入する燃料の量が変動するため、目標空燃比に一致するように排気空燃比を制御することが困難である。ユーザによる加速操作又は減速操作により内燃機関１００が過渡運転状態になると、ポートウェット量は変動する。したがって、ＥＨＣ３１の通電加熱後に内燃機関１００を始動させたとしても、始動直後に内燃機関１００が過渡運転状態になると、ポートウェット量が変動し、排気エミッションが悪化するおそれがある。

＜第１実施形態における内燃機関の駆動制御＞
そこで、本発明の第１実施形態では、駆動装置１は、ＥＨＣ３１の通電加熱の完了後に内燃機関１００を始動させ、内燃機関１００に要求された出力が予め定められた基準出力以上である場合には、排気浄化触媒２０が活性状態になったと判定するまで又は内燃機関１００に要求される出力が予め定められた基準出力よりも小さくなるまで内燃機関１００の出力を一定の値に維持するように構成される。本発明の第１実施形態によれば、以下に説明するように、内燃機関１００の始動直後における排気エミッションの悪化を抑制することができる。

駆動装置１では、ＥＨＣ３１の通電加熱の完了後に内燃機関１００を始動させるため、内燃機関１００の始動時にはＥＨＣ３１は活性状態にある。また、内燃機関１００に要求された出力が基準出力未満に維持される場合には、吸入空気量及び燃料噴射量が大きく変動しないため、ポートウェット量の変動が小さくなる。このため、この場合には内燃機関１００を駆動させたとしても、ほとんどの排気ガスがＥＨＣ３１において浄化されるため、排気エミッションの悪化が抑制される。なお、内燃機関１００に要求された出力とは、ユーザの要求トルクに基づいてＥＣＵ４０によって内燃機関１００に配分された要求出力を意味する。

また、内燃機関１００の出力、すなわち吸入空気量及び燃料噴射量が一定の値に維持されれば、ポートウェット量はほとんど変動しない。このため、内燃機関１００に要求された出力が基準出力以上である場合には、内燃機関１００の出力を一定の値に維持することで、排気エミッションの悪化を抑制することができる。

内燃機関１００の出力が一定の値に維持される出力一定運転が実施されると、ＥＨＣ３１の通電加熱によってＥＨＣ３１に蓄えられたエネルギーが排気ガスによってＥＨＣ３１から排気浄化触媒２０に移動するため、排気浄化触媒２０が加熱される。排気浄化触媒２０が排気ガスによって活性化されると、排気浄化触媒２０の浄化効率が上昇する。このため、ポートウェット量の変動によって排気空燃比が乱されたとしても、活性状態にあるＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０において排気ガスを浄化することができる。したがって、内燃機関１００に要求された出力が基準出力以上である場合に、内燃機関１００の出力が要求トルクに応じて制御される負荷運転が実施されたとしても、ほとんどの排気ガスがＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０において浄化されるため、排気エミッションの悪化が抑制される。

＜タイムチャートを用いた駆動装置の説明＞
図３を参照して、上述したような制御について具体的に説明する。図３は、内燃機関１００の始動の前後における、ＥＨＣ３１から流出する全炭化水素（ＴＨＣ）量、排気浄化触媒２０の温度、ＥＨＣ３１の温度、車速、機関出力及びＥＨＣ３１の通電のオンオフの概略的なタイムチャートである。図３の実線は第１実施形態におけるタイムチャートを示し、図３の破線は従来技術におけるタイムチャートを示す。なお、図３のタイムチャートにおいて実線のみで示される部分は実線及び破線が重なっていることに留意されたい。

図３の例では、時刻ｔ１において駆動装置１が起動される。駆動装置１が起動されると、ＥＨＣ３１の通電加熱がオンにされる。ＥＨＣ３１の通電加熱がオンにされると、ＥＨＣ３１の温度が上昇し始める。時刻ｔ２においてユーザによってアクセルペダル４９が操作されると、電気モータ６３を駆動源として車軸６６が駆動される。このため、時刻ｔ２において車速が上昇し始める。

その後、時刻ｔ３においてＥＨＣ３１の温度が予め定められた基準温度Ｔｅ（例えば３００℃）に到達すると、ＥＨＣ３１の通電加熱が終了する。時刻ｔ３においてＥＨＣ３１の通電加熱が完了すると、内燃機関１００が始動される。

従来技術では、内燃機関１００が始動されると、内燃機関１００の出力が要求トルクに応じて制御される負荷運転が実施される。したがって、時刻ｔ３の後、要求トルクに応じて機関出力が変動する。時刻ｔ３の後、車軸６６は内燃機関１００及び電気モータ６３によって駆動される。図３の例では、内燃機関の始動直後における要求トルクの変動が大きいため、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで内燃機関１００の運転状態はいわゆる過渡運転となる。このため、ポートウェット量の変動によって排気空燃比が乱されるため、排気ガス中のＴＨＣ量が多くなる。過渡運転後に排気ガス中のＴＨＣ量がＥＨＣ３１によって浄化可能な量よりも多くなると、図３に示されるように、ＥＨＣ３１から流出するＴＨＣ量が過剰に上昇する。その後、要求トルクが小さい値に維持されると、ポートウェット量の変動量も小さくなるため、ＥＨＣ３１から流出するＴＨＣ量は減少する。

なお、内燃機関１００の始動後の所定時間、排気ガスの温度はＥＨＣ３１の温度よりも低い。このため、ＥＨＣ３１の温度は内燃機関１００の始動後にいったん減少する。一方、ＥＨＣ３１の通電加熱によってＥＨＣ３１に蓄えられたエネルギーが内燃機関１００の始動後には排気ガスによってＥＨＣ３１から排気浄化触媒２０に移動するため、排気浄化触媒２０の温度は内燃機関１００の始動後に上昇する。

一方、第１実施形態では、内燃機関１００に要求された出力が予め定められた基準出力以上である場合には、内燃機関１００の出力が一定の値に維持される。このため、図３の例では、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで、機関出力が一定となる。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、車軸６６は電気モータ６３によって駆動される。したがって、出力一定運転中の内燃機関１００の出力は、ＥＣＵ４０によって動力分割機構６４を制御することで発電機６７にのみ伝達される。内燃機関１００の出力一定運転中に電気モータ６３のみを駆動源とすることで、要求トルクを電気モータ６３及び内燃機関１００に配分する必要がないため、出力一定運転中の駆動装置１の制御をより容易に行うことができる。なお、内燃機関１００の出力一定運転中にユーザの要求トルクが電気モータ６３の出力の上限値を超えた場合には、内燃機関１００の出力も駆動源として用いられる。

その後、時刻ｔ４において内燃機関１００に要求された出力が基準出力よりも小さくなると、内燃機関１００に要求される要求トルクに応じて内燃機関１００の出力が制御される。したがって、時刻ｔ４において内燃機関１００の運転制御が出力一定運転から負荷運転に切替えられる。第１実施形態では、内燃機関１００に要求された出力が基準出力以上である場合、出力一定運転が実施されるため、従来技術に比べて、ポートウェット量の変動が抑制され、ＥＨＣ３１から流出するＴＨＣ量が大幅に低減される。したがって、第１実施形態では、内燃機関の始動直後における排気エミッションの悪化を抑制することができる。

また、出力一定運転が実施されると、ＥＨＣ３１の通電加熱によってＥＨＣ３１に蓄えられたエネルギーが内燃機関１００の排気ガスによって排気浄化触媒２０に移動するため、排気浄化触媒２０の温度が上昇する。なお、始動直後に出力一定運転が実施される第１実施形態の図３の例では、始動直後に負荷運転が実施される従来技術に比べて、ＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの量が少ない。このため、第１実施形態の図３の例では、従来技術に比べて、内燃機関１００の始動直後の排気浄化触媒２０の温度の上昇率が低い。一方、第１実施形態の図３の例では、従来技術に比べて、始動直後の排気ガス量が少ないため、内燃機関１００の始動直後のＥＨＣ３１の温度の低下率が低い。したがって、第１実施形態では、内燃機関１００の始動直後のＥＨＣ３１の温度の低下も抑制することができる。

なお、図３の例では、時刻ｔ４において内燃機関１００の運転制御が出力一定運転から負荷運転に切替えられたが、内燃機関１００に要求された出力が基準出力よりも小さくなる前に排気浄化触媒２０の温度が予め定められた基準温度Ｔｃ（例えば３００℃）に到達した場合には、排気浄化触媒２０の温度が基準温度Ｔｃに到達したとき（図３の例では時刻ｔ５）に内燃機関１００の運転制御が出力一定運転から負荷運転に切替えられる。この場合、出力一定運転中には、排気ガスの大部分がＥＨＣ３１において浄化されるため、ＥＨＣ３１から流出するＴＨＣ量が低減される。また、負荷運転中には、ＥＨＣ３１において浄化されなかった排気ガスが排気浄化触媒２０において浄化されるため、排気浄化触媒２０から流出するＴＨＣ量が低減される。この結果、内燃機関の始動時における排気エミッションの悪化が抑制される。

＜ＥＨＣの通電加熱の制御ルーチン＞
以下、図４のフローチャートを参照して、第１実施形態におけるＥＨＣ３１の通電加熱の制御ルーチンについて説明する。図４は、本発明の第１実施形態におけるＥＨＣ３１の通電加熱の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは駆動装置１の起動時に実行される。

最初に、ステップＳ１０１において通電禁止フラグＦｆがゼロであるか否かが判定される。通電禁止フラグＦｆは、ＥＨＣ３１の電源システムに異常が発見された場合に１とされるフラグである。通電禁止フラグＦｆが１であると判定された場合、ＥＨＣ３１を通電加熱することができないため、本制御ルーチンは終了する。一方、通電禁止フラグＦｆがゼロであると判定された場合、ステップＳ１０２へと進む。

ステップＳ１０２では、ＥＨＣ３１が活性状態にあるか否かが判定される。この判定は、例えば、ＥＨＣ３１の温度が予め定められた基準温度（例えば３００℃）以上であるか否かを判定することによって行われる。ＥＨＣ３１の温度が基準温度以上である場合、ＥＨＣ３１は活性状態にあると判定される。ＥＨＣ３１の温度は、例えば、ＥＨＣ３１の周辺に配置された温度センサの出力を検出することによって算出される。ＥＨＣ３１が活性状態にあると判定された場合、ＥＨＣ３１を通電加熱する必要がないため、本制御ルーチンは終了する。一方、ＥＨＣ３１が活性状態にないと判定された場合、ステップＳ１０３へと進む。

ステップＳ１０３では、ＥＨＣ３１の電源システムに異常（例えば回路の断線又はショート）があるか否かが判定される。ＥＨＣ３１の電源システムに異常がないと判定された場合、ステップＳ１０４へと進む。ステップＳ１０４では、バッテリ６９の蓄電量が予め定められた基準蓄電量以上であるか否かが判定される。バッテリ６９の蓄電量は、バッテリ残量センサ５２の出力を検出することによって算出される。バッテリ６９の蓄電量が基準蓄電量以上であると判定された場合、ステップＳ１０５へと進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ４０によってＥＨＣ電源６２が制御され、ＥＨＣ３１の通電加熱が実施される。次いで、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２と同様にＥＨＣ３１が活性状態にあるか否かが判定される。ＥＨＣ３１が活性状態にないと判定された場合、ステップＳ１０５へと戻り、ＥＨＣ３１の通電加熱が継続される。したがって、本制御ルーチンでは、ＥＨＣ３１の通電加熱は、ＥＨＣ３１が活性状態であると判定されるまで連続して実施される。ステップＳ１０６において、ＥＨＣ３１が活性状態にあると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ１０３において、ＥＨＣ３１の電源システムに異常があると判定された場合、ステップＳ１０７へと進む。ステップＳ１０７では、通電禁止フラグＦｆが１に設定される。通電禁止フラグＦｆが１に設定されると、その後の制御ルーチンのステップＳ１０１において通電禁止フラグＦｆが１であると判定されるため、ＥＨＣ３１の通電加熱が禁止される。なお、ステップＳ１０３は、駆動装置１が初めて起動された場合にのみ実行され、駆動装置１の二回目以降の起動において省略されてもよい。

また、ステップＳ１０４において、バッテリ６９の蓄電量が予め定められた基準蓄電量よりも少ないと判定された場合、ステップＳ１０８へと進む。ステップＳ１０８では、通電不可フラグＦｉが１に設定される。通電不可フラグＦｉは、駆動装置１の起動時にバッテリ６９の蓄電量が足りず、ＥＨＣ３１の通電加熱によるＥＨＣ３１の活性化が実施できない場合に１とされるフラグである。通電不可フラグＦｉは駆動装置１の停止時にゼロにリセットされる。

＜内燃機関の駆動制御の制御ルーチン＞
以下、図５のフローチャートを参照して、第１実施形態における内燃機関１００の駆動制御の制御ルーチンについて説明する。図５は、本発明の第１実施形態における内燃機関１００の駆動制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、ＥＨＣ３１の通電加熱の制御ルーチンが終了した後、一定時間間隔で実行される。

最初に、ステップＳ２０１において、排気浄化触媒２０が活性状態にあるか否かが判定される。この判定は、例えば、排気浄化触媒２０の温度が予め定められた基準温度（例えば３００℃）以上であるか否かを判定することによって行われる。排気浄化触媒２０の温度が基準温度以上である場合、排気浄化触媒２０は活性状態にあると判定される。排気浄化触媒２０の温度は、例えば、排気浄化触媒２０の周辺に配置された温度センサの出力を検出することによって算出される。また、排気浄化触媒２０が活性状態にあるか否かの判定は、内燃機関１００の始動後に排気浄化触媒２０に流入した排気ガス量が予め定められた基準ガス量以上であるか否かを判定することによって行われてもよい。内燃機関１００の始動後に排気浄化触媒２０に流入した排気ガス量が基準ガス量以上である場合、排気浄化触媒２０は活性状態にあると判定される。内燃機関１００の始動後に排気浄化触媒２０に流入した排気ガス量は、例えば、エアフローメータ１５によって検出された吸入空気量に基づいて推定される。

ステップＳ２０１において排気浄化触媒２０が活性状態にないと判定された場合、ステップＳ２０２へと進む。ステップＳ２０２では、通電禁止フラグＦｆがゼロであり且つ通電不可フラグＦｉがゼロであるか否かが判定される。通電禁止フラグＦｆ及び通電不可フラグＦｉがゼロであると判定された場合、ステップＳ２０３へと進む。この場合、図４におけるステップＳ１０２又はステップＳ１０６においてＥＨＣ３２が活性状態にあると判定されているため、ＥＨＣ３２は活性状態にあると考えられる。

ステップＳ２０３では、内燃機関１００に要求された出力ｅｐｅが予め定められた基準出力Ｂ以上であるか否かが判定される。出力ｅｐｅが基準出力Ｂよりも小さいと判定された場合、ステップＳ２０４へと進む。この場合には負荷運転が許容されるため、ステップＳ２０４において内燃機関１００の負荷運転が実施される。ステップＳ２０４の後、本制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ２０３において、出力ｅｐｅが基準出力Ｂ以上であると判定された場合、ステップＳ２０５へと進む。ステップＳ２０５では、ポートウェット量の変動量を抑制すべく、内燃機関１００の出力一定運転が実施される。出力一定運転中、車軸６６は電気モータ６３によって駆動される。ステップＳ２０５の後、本制御ルーチンは終了する。

出力一定運転が開始されると、排気ガスによって排気浄化触媒２０が加熱される。出力一定運転開始後の制御ルーチンのステップＳ２０１において排気浄化触媒２０が活性状態にあると判定された場合、ステップＳ２０４へと進む。この場合には内燃機関に要求される出力に関わらず排気浄化触媒２０の浄化能力によって負荷運転が許容されるため、ステップＳ２０４において内燃機関１００の負荷運転が実施される。したがって、内燃機関１００の運転状態が出力一定運転から負荷運転に切替えられる。

また、出力一定運転が開始された後の制御ルーチンにおいて、ステップＳ２０１において排気浄化触媒２０が活性状態にないと判定された後、ステップＳ２０３において内燃機関１００に要求された出力ｅｐｅが基準出力Ｂよりも小さいと判定された場合、ステップＳ２０４において負荷運転が実施される。したがって、出力一定運転の開始後、排気浄化触媒２０が活性状態にあると判定される前に出力ｅｐｅが基準出力Ｂよりも小さいと判定された場合、出力ｅｐｅが基準出力Ｂよりも小さいと判定されたときに内燃機関１００の運転状態が出力一定運転から負荷運転に切替えられる。

一方、ステップＳ２０２において、通電禁止フラグＦｆ又は通電不可フラグＦｉが１であると判定された場合、ステップＳ２０６へと進む。この場合、図４におけるステップＳ１０２においてＥＨＣ３２が活性状態にないと判定されたにも拘わらず、ＥＨＣ３１の通電加熱が実施されていないため、ＥＨＣ３２は活性状態にないと考えられる。このため、ステップＳ２０６において触媒暖機運転が実施される。触媒暖機運転では、出力一定運転と同様に、内燃機関１００の出力が一定の値に維持される。触媒暖機運転中、車軸６６は電気モータ６３によって駆動される。また、触媒暖機運転では、出力一定運転及び負荷運転に比べて点火時期が遅角される。このことによって、排気ポート９における未燃燃料の燃焼、いわゆる後燃えが促進され、ＥＨＣ３２及び排気浄化触媒２０の早期暖機が可能となる。ステップＳ２０６の後、本制御ルーチンは終了する。

触媒暖機運転が開始された後の制御ルーチンのステップＳ２０１において排気浄化触媒２０が活性状態にあると判定された場合、ステップＳ２０４へと進む。この場合にはＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０が活性化されたと考えられるため、ステップＳ２０４において内燃機関１００の負荷運転が実施される。したがって、内燃機関１００の運転状態が触媒暖機運転から負荷運転に切替えられる。

＜第２実施形態＞
次に、図６及び図７を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態のハイブリッド車両の駆動装置の構成及び制御は基本的に第１実施形態のハイブリッド車両の駆動装置と同様であるため、以下の説明では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

第１実施形態の説明において前述したように内燃機関１００の出力一定運転が実施される場合、車軸６６は電気モータ６３によって駆動される。したがって、内燃機関１００の出力一定運転中の出力は発電機６７の発電には寄与するが車軸６６の駆動には寄与しない。このため、内燃機関１００の始動直後に出力一定運転を実施することによって、排気エミッションの悪化を抑制することはできるが、燃費が悪化するおそれがある。

そこで、第２実施形態の駆動装置１は、内燃機関１００に要求された出力が予め定められた基準出力以上である場合には、内燃機関１００に要求される出力が予め定められた基準出力よりも小さくなるまで内燃機関１００の出力をゼロに維持するように構成される。したがって、第２実施形態では、内燃機関１００に要求された出力が予め定められた基準出力以上である場合、内燃機関１００の始動が遅延され、電気モータ６３による車軸６６の駆動が延長される。このことによって内燃機関１００の始動直後における排気エミッション及び燃費の悪化を抑制することができる。

しかしながら、内燃機関１００の始動が遅延されると、ＥＨＣ３１の通電加熱によってＥＨＣ３１に蓄えられたエネルギーが自然放出される。エネルギーの自然放出量が多くなると、ＥＨＣ３１が非活性状態になり、ＥＨＣ３１の排気浄化能力が低下する。このため、内燃機関１００に要求される出力が基準出力よりも小さくなったときに内燃機関１００の負荷運転が開始されたとしても、ＥＨＣ３１において排気ガスが効果的に浄化されず、排気エミッションが悪化するおそれがある。そこで、第２実施形態では、内燃機関１００の始動が遅延されている間、ＥＨＣ３１から自然放出されるエネルギー量が予め定められた基準エネルギー量以上になった場合、内燃機関１００の出力一定運転が実施される。この場合、自然冷却されたＥＨＣ３１の温度よりも排気ガスの温度が高いため、出力一定運転によってＥＨＣ３１が暖機される。このため、その後、内燃機関１００に要求される出力が基準出力よりも小さくなったときに内燃機関１００の負荷運転が開始された場合、排気エミッションの悪化が抑制される。

＜タイムチャートを用いた駆動装置の説明＞
図６を参照して、上述したような制御について具体的に説明する。図６は、内燃機関１００の始動の前後における、ＥＨＣ３１から流出する全炭化水素（ＴＨＣ）量、排気浄化触媒２０の温度、ＥＨＣ３１の温度、車速、機関出力及びＥＨＣ３１の通電のオンオフの概略的なタイムチャートである。図６の実線は第２実施形態におけるタイムチャートを示し、図６の破線は従来技術におけるタイムチャートを示す。なお、図６のタイムチャートにおいて実線のみで示される部分は実線及び破線が重なっていることに留意されたい。

図６の例では、時刻ｔ１において駆動装置１が起動される。駆動装置１が起動されると、ＥＨＣ３１の通電加熱がオンにされる。ＥＨＣ３１の通電加熱がオンにされると、ＥＨＣ３１の温度が上昇し始める。時刻ｔ２においてユーザによってアクセルペダル４９が操作されると、電気モータ６３を駆動源として車軸６６が駆動される。このため、時刻ｔ２において車速が上昇し始める。

その後、時刻ｔ３においてＥＨＣ３１の温度が予め定められた基準温度Ｔｅ（例えば３００℃）に到達すると、ＥＨＣ３１の通電加熱が終了する。時刻ｔ３においてＥＨＣ３１の通電加熱が完了すると、従来技術では、内燃機関１００が始動される。

従来技術では、内燃機関１００が始動されると、内燃機関１００の出力が要求トルクに応じて制御される負荷運転が実施される。したがって、時刻ｔ３の後、要求トルクに応じて機関出力が変動する。時刻ｔ３の後、車軸６６は内燃機関１００及び電気モータ６３によって駆動される。図６の例では、内燃機関の始動直後における要求トルクの変動が大きいため、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで内燃機関１００の運転状態はいわゆる過渡運転となる。このため、ポートウェット量の変動によって排気空燃比が乱されるため、排気ガス中のＴＨＣ量が多くなる。過渡運転後に排気ガス中のＴＨＣ量がＥＨＣ３１によって浄化可能な量よりも多くなると、図６に示されるように、ＥＨＣ３１から流出するＴＨＣ量が過剰に上昇する。その後、要求トルクが小さい値に維持されると、ポートウェット量の変動量も小さくなるため、ＥＨＣ３１から流出するＴＨＣ量は減少する。

一方、第２実施形態では、内燃機関１００に要求された出力が予め定められた基準出力以上である場合には、内燃機関１００の出力がゼロに維持される。このため、図６の例では、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで、機関出力がゼロに維持される。言い換えれば、内燃機関１００の始動が時刻ｔ３からｔ４まで遅延される。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、車軸６６は電気モータ６３によって駆動される。なお、内燃機関１００の停止中にユーザの要求トルクが電気モータ６３の出力の上限値を超えた場合には、内燃機関１００も駆動される。

その後、時刻ｔ４において内燃機関１００に要求された出力が基準出力よりも小さくなると、内燃機関１００に要求される要求トルクに応じて内燃機関１００の出力が制御される。したがって、時刻ｔ４において内燃機関１００が始動され、内燃機関１００の負荷運転が実施される。第２実施形態では、内燃機関１００に要求された出力が基準出力以上である場合、内燃機関１００に要求された出力が基準出力よりも小さくなるまで内燃機関１００の始動が遅延されるため、従来技術に比べて、ポートウェット量の変動が抑制され、ＥＨＣ３１から流出するＴＨＣ量が大幅に低減される。したがって、第２実施形態では、内燃機関の始動直後における排気エミッションの悪化を抑制することができる。

なお、図６の例では、時刻ｔ４において内燃機関１００が始動され、内燃機関１００の負荷運転が実施されたが、内燃機関１００に要求された出力が基準出力よりも小さくなる前にＥＨＣ３１の温度が予め定められた基準温度Ｔｅ以下となった場合には、ＥＨＣ３１の温度が基準温度Ｔｅ以下となったとき（図６の例では時刻ｔ５）に内燃機関１００が始動され、内燃機関１００の出力一定運転が実施される。出力一定運転によってＥＨＣ３１が暖機されるため、その後、内燃機関１００に要求された出力が基準出力よりも小さくなった場合に負荷運転が実施されたとしても、排気エミッションの悪化が抑制される。

＜内燃機関の駆動制御の制御ルーチン＞
以下、図７のフローチャートを参照して、第２実施形態における内燃機関１００の駆動制御の制御ルーチンについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態における内燃機関１００の駆動制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、図４に示したＥＨＣ３１の通電加熱の制御ルーチンが終了した後、一定時間間隔で実行される。

最初に、ステップＳ３０１において、排気浄化触媒２０が活性状態にあるか否かが判定される。この判定は、例えば、排気浄化触媒２０の温度が予め定められた基準温度（例えば３００℃）以上であるか否かを判定することによって行われる。排気浄化触媒２０の温度が基準温度以上である場合、排気浄化触媒２０は活性状態にあると判定される。排気浄化触媒２０の温度は、例えば、排気浄化触媒２０の周辺に配置された温度センサの出力を検出することによって算出される。また、排気浄化触媒２０が活性状態にあるか否かの判定は、内燃機関１００の始動後に排気浄化触媒２０に流入した排気ガス量が予め定められた基準ガス量以上であるか否かを判定することによって行われてもよい。内燃機関１００の始動後に排気浄化触媒２０に流入した排気ガス量が基準ガス量以上である場合、排気浄化触媒２０は活性状態にあると判定される。内燃機関１００の始動後に排気浄化触媒２０に流入した排気ガス量は、例えば、エアフローメータ１５によって検出された吸入空気量に基づいて推定される。

ステップＳ３０１において排気浄化触媒２０が活性状態にないと判定された場合、ステップＳ３０２へと進む。ステップＳ３０２では、通電禁止フラグＦｆがゼロであり且つ通電不可フラグＦｉがゼロであるか否かが判定される。通電禁止フラグＦｆ及び通電不可フラグＦｉがゼロであると判定された場合、ステップＳ３０３へと進む。この場合、図４におけるステップＳ１０２又はステップＳ１０６においてＥＨＣ３２が活性状態にあると判定されているため、ＥＨＣ３２は活性状態にあると考えられる。

ステップＳ３０３では、内燃機関１００に要求された出力ｅｐｅが予め定められた基準出力Ｂ以上であるか否かが判定される。出力ｅｐｅが基準出力Ｂよりも小さいと判定された場合、ステップＳ３０４へと進む。この場合には負荷運転が許容されるため、ステップＳ３０４において内燃機関１００の負荷運転が実施される。ステップＳ３０４の後、本制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ３０３において、出力ｅｐｅが基準出力Ｂ以上であると判定された場合、ステップＳ３０５へと進む。ステップＳ３０５では、ＥＨＣ３１から自然放出されるエネルギー量ＨＤが予め定められた基準エネルギー量Ｃ以上であるか否かが判定される。放出エネルギー量ＨＤは例えば雰囲気温度及びＥＨＣ３１の通電加熱完了後の経過時間に基づいて推定される。放出エネルギー量ＨＤは、例えば、雰囲気温度が低いほど多いと推定され、ＥＨＣ３１の通電加熱完了後の経過時間が長いほど多いと推定される。

ステップＳ３０５において放出エネルギー量ＨＤが基準エネルギー量Ｃよりも少ないと判定された場合、ステップＳ３０６へと進む。ステップＳ３０６では、内燃機関１００の出力がゼロに維持される。言い換えれば、内燃機関１００の始動が遅延される。ステップＳ３０６の後、本制御ルーチンは終了する。その後の制御ルーチンのステップＳ３０３において内燃機関１００に要求された出力ｅｐｅが基準出力Ｂよりも小さいと判定された場合、ステップＳ３０４において負荷運転が実施される。したがって、第２実施形態では、ＥＨＣ３１の通電加熱が完了してから内燃機関１００に要求された出力ｅｐｅが基準出力Ｂよりも小さいと判定されるまで、内燃機関１００の始動が遅延される。

一方、ステップＳ３０５において放出エネルギー量ＨＤが基準エネルギー量Ｃ以上であると判定された場合、ステップＳ３０７へと進む。ステップＳ３０７では、ＥＨＣ３１及び排気浄化触媒２０を暖機すべく、出力一定運転が実施される。第１実施形態と同様に、出力一定運転が開始された後の制御ルーチンにおいて、ステップＳ３０１において排気浄化触媒２０が活性状態にあると判定された場合、又はステップＳ３０３において出力ｅｐｅが基準出力Ｂよりも小さいと判定された場合、内燃機関１００の運転状態が出力一定運転から負荷運転に切替えられる。なお、図７におけるステップＳ３０８は、図５におけるステップＳ２０６と同様であることから説明を省略する。

なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態における全ての制御は内燃機関１００のＥＣＵ４０によって制御される。

以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。

１ ハイブリッド車両の駆動装置
５ 燃焼室
６ 吸気弁
７ 吸気ポート
８ 排気弁
９ 排気ポート
１８ 燃料噴射弁
２０ 排気浄化触媒
３１ 電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
４０ ＥＣＵ
６３ 電気モータ
６６ 車軸
１００ 内燃機関

Claims (1)

1. 電気モータと、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関と、該内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に配置された電気加熱式触媒と、前記排気通路において前記電気加熱式触媒の下流側に配置された排気浄化触媒とを備え、前記電気モータ及び内燃機関の少なくとも一方によって車軸を駆動し、前記電気加熱式触媒の通電加熱の完了後に前記内燃機関を始動させるように構成される、ハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記内燃機関に要求された出力が予め定められた基準出力以上である場合には、前記排気浄化触媒が活性状態になったと判定するまで又は前記内燃機関に要求される出力が前記基準出力よりも小さくなるまで前記内燃機関の出力を一定の値に維持するように構成される、ハイブリッド車両の駆動装置。

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