JP5794192B2 - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、燃料噴射弁からの燃料噴射を伴って動力を出力するエンジンと、エンジンをモータリング可能なモータと、モータに電力を供給可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、モータジェネレータによってエンジンをクランキングして始動するものにおいて、エンジンが停止されてから再び始動されるまでの再始動時間が短いほど値１より小さくなる傾向の第１係数と、エンジンの再始動回数が増加するほど値１より小さくなる傾向の第２係数と、のうち小さい方を減量係数に設定し、設定した減量係数を基準量に乗じて始動時噴射量を設定し、エンジンの始動時には、始動時噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されるようエンジンを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、こうした制御により、再始動時間が短いときや再始動回数が多いときに、エンジンのシリンダ内がリッチ状態になることによる燃焼不良を抑制している。

特開２００８−３０３７４１号公報

こうした自動車では、燃料噴射弁からの燃料噴射（同期噴射）を開始する回転数が高いと、燃料噴射弁からの燃料噴射時間が短くなるため、エンジンの始動に必要な燃料が燃料噴射弁から噴射されず、エンジンの始動を失敗する場合がある。特に、冷間時や、燃料が燃焼性の悪いいわゆる粗悪燃料のときなどには、燃料が霧化しにくいため、こうした問題が生じやすい。したがって、エンジンの始動を失敗したときにその後にエンジンをより確実に始動できるようにすることが課題の一つとされている。

本発明のハイブリッド自動車は、エンジンの始動を失敗したときにその後にエンジンをより確実に始動できるようにすることを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
燃料噴射弁からの燃料噴射を伴って動力を出力するエンジンと、前記エンジンをモータリング可能なモータと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記エンジンを始動する際、前記モータによって前記エンジンがモータリングされながら前記エンジンの回転数が同期噴射開始回転数以上に至ったときに前記燃料噴射弁からの同期噴射が開始されて該エンジンが始動されるよう該エンジンと該モータとを制御する始動時制御を実行する始動時制御手段を備え、
前記始動時制御手段は、前記エンジンの始動を失敗したとき、前記同期噴射開始回転数を低くして前記始動時制御を再実行する手段である、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、エンジンを始動する際には、モータによってエンジンがモータリングされながらエンジンの回転数が同期噴射開始回転数以上に至ったときに燃料噴射弁からの同期噴射が開始されてエンジンが始動されるようエンジンとモータとを制御する始動時制御を実行する。そして、エンジンの始動を失敗したときには、同期噴射開始回転数を低くして始動時制御を再実行する。同期噴射開始回転数を低くすると、同期噴射の開始時の燃料噴射弁からの燃料噴射時間が長くなり、燃料噴射量が多くなるから、エンジンをより確実に始動することができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記始動時制御手段は、前記エンジンを始動するのに必要と考えられる前記燃料噴射弁からの１回当たりの燃料噴射量である始動必要噴射量に応じて前記同期噴射開始回転数を演算する手段であり、更に、前記始動時制御手段は、前記エンジンの始動を失敗したときには前記始動必要噴射量を増加させることによって前記同期噴射開始回転数を低くする手段である、ものとすることもできる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記燃料噴射弁は、前記エンジンの吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁である、ものとすることもできる。

さらに、本発明のハイブリッド自動車において、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記バッテリと電力のやりとりが可能で、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、を備えるものとすることもできる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される起動後始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン２２を始動する際のプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

エンジン２２は、図２に示すように、吸気ポートを燃料を噴射する燃料噴射弁１２６を有するエンジンとして構成されており、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６から燃料を噴射して吸入された空気と燃料とを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）１３４ａを有する浄化装置１３４を介して外気へ排出される。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションθｃｒやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジションθｃａ，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジションＴＨ，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温Ｔａ，吸気管内の圧力を検出する圧力センサからの吸気圧Ｐａ，シリンダブロックに取り付けられてノッキングの発生に伴って生じる振動を検出するノックセンサからのノック信号Ｋｓ，浄化装置１３４の浄化触媒の温度を検出する温度センサ１３４ａからの触媒温度Ｔｃ，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションθｃｒに基づいてクランクシャフト２６の回転数即ちエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいてエンジン２２の負荷としての体積効率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算したり、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒに対するカムポジションセンサ１４４からの吸気バルブ１２８のインテークカムシャフトのカム角θｃｉの角度（θｃｉ−θｃｒ）に基づいて吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴを演算したり、ノックセンサ１５９からのノック信号Ｋｓの大きさや波形に基づいてノッキングの発生レベルを示すノック強度Ｋｒを演算したりしている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ＨＶＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４やデータを一時的に記憶するＲＡＭ７６，データを記憶保持するフラッシュメモリ７８，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号やシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、シフトポジションＳＰとしては、駐車ポジションやニュートラルポジション，前進走行用のドライブポジション，後進走行用のリバースポジションなどがある。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード，エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。

エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算し、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン２２を効率よく運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸３６に出力して走行することができる。このエンジン運転モードでは、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を運転停止した方がよい要求パワーＰｅ＊の範囲の上限として定められた停止用閾値Ｐｓｔｏｐ以下に至ったときなどに、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードに移行する。

モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン２２を運転停止した状態でバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸３６に出力して走行することができる。このモータ運転モードでは、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて得られる走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じて得られるエンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を始動した方がよい要求パワーＰｅ＊の範囲の下限として定められた始動用閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときなどに、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、システム起動してエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図３は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される起動後始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、システム起動してエンジン２２を始動する際に実行される。なお、実施例では、シフトポジションＳＰが駐車ポジションの状態（図示しないパーキングロック機構によって駆動輪６３ａ，６３ｂがロックされている状態）でシステム起動してエンジン２２を始動する際を考えるものとした。

起動後始動時制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、図示しないフラッシュメモリに記憶されている始動必要噴射量Ｑｆｓｔを入力する（ステップＳ１００）。ここで、始動必要噴射量Ｑｆｓｔは、エンジン２２を始動するのに必要と考えられるポート用燃料噴射バルブ１２６からの１回当たりの燃料噴射量であり、工場出荷時などには、予め定められた初期値（例えば、２３ｃｃや２５ｃｃ，２７ｃｃなど）がフラッシュメモリ７８に記憶されており、エンジン２２の始動を失敗すると、後述のステップＳ２２０の処理により更新された値がフラッシュメモリ７８に記憶されるものとした。なお、始動必要噴射量Ｑｆｓｔの初期値は、車両を出荷する国や地域などに応じて異なる値が設定されるものとしてもよいし、これに拘わらず一律の値が設定されるものとしてもよい。

こうして始動必要噴射量Ｑｆｓｔを入力すると、入力した始動必要噴射量Ｑｆｓｔに基づいて、次式（１）により、エンジン２２の回転に同期して燃料噴射弁１２６から燃料を噴射する同期噴射の実行を開始する回転数としての同期噴射開始回転数Ｎｓｔ［ｒｐｍ］を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、式（１）中、「Ｆｉｎｊ」は、ポート用燃料噴射バルブ１２６の１秒当たりの燃料噴射量（流量）[ｃｃ／ｓ]であり、ポート用燃料噴射バルブ１２６の仕様に応じた値（例えば、１８０ｃｃ／ｓや１８５ｃｃ／ｓ，１９０ｃｃ／ｓなど）が定められる。この式（１）を用いると、例えば、始動必要噴射量Ｑｆｓｔが１８５ｃｃ／ｓで始動必要噴射量Ｑｆｓｔが２５ｃｃのときには、同期噴射開始回転数Ｎｓｔは略８９０ｒｐｍとなる。

Nst=60・2・Finj/Qfst (1)

続いて、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションθｃｒに基づいて演算されたエンジン２２の回転数ＮｅをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力する（ステップＳ１２０）。そして、エンジン２２をモータリング（クランキング）するためのトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定すると共に（ステップＳ１３０）、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて、次式（２）により、モータＭＧ１から出力されてプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクをキャンセルするためのトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ１４０）、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１５０）。図４は、エンジン２２を始動する際のプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリアの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である駆動軸３６の回転数Ｎｒを示す。式（２）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、いま、シフトポジションＳＰが駐車ポジションの状態（図示しないパーキングロック機構によって駆動輪６３ａ，６３ｂがロックされている状態）を考えているから、モータＭＧ２については駆動しないものとしてもよい。

Tm2*=Tm1*/ρ (2)

そして、エンジン２２の回転数Ｎｅを同期噴射開始回転数Ｎｓｔと比較し（ステップＳ１６０）、エンジン２２の回転数Ｎｅｇが同期噴射開始回転数Ｎｓｔ未満のときには、ステップＳ１２０に戻る。こうしてステップＳ１２０〜Ｓ１６０処理を繰り返し実行して、ステップＳ１６０でエンジン２２の回転数Ｎｅが同期噴射開始回転数Ｎｓｔ以上であると判定されると、エンジン２２の点火制御や燃料噴射制御（同期噴射制御）の実行指令をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１７０）。この指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の点火制御や燃料噴射制御（同期噴射制御）を実行する。

次に、エンジン２２の点火制御や燃料噴射制御（同期噴射制御）を開始してから予め定められた完爆予定時間ｔ１が経過したか否かおよびエンジン２２が完爆したか否かを判定し（ステップＳ１８０，Ｓ１９０）、エンジン２２の点火制御や燃料噴射制御（同期噴射制御）を開始してから完爆予定時間ｔ１が継続しておらずエンジン２２も完爆していないときには、ステップＳ１２０に戻る。ここで、完爆予定時間ｔ１は、エンジン２２の点火制御や燃料噴射制御（同期噴射制御）を開始してからエンジン２２の完爆までに要する時間より若干長い時間として定められ、例えば、１００ｍｓｅｃや１５０ｍｓｅｃ，２００ｍｓｅｃなどを用いることができる。

こうしてステップＳ１２０〜Ｓ１９０の処理を繰り返し実行して、エンジン２２の点火制御や燃料噴射制御（同期噴射制御）を開始してから完爆予定時間ｔ１が継続する前にエンジン２２が完爆したときには（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。

一方、エンジン２２が完爆せずに、エンジン２２の点火制御や燃料噴射制御（同期噴射制御）を開始してから完爆予定時間ｔ１が継続したときには（ステップＳ１８０）、エンジン２２の始動を失敗したと判断する。同期噴射開始回転数Ｎｓｔが高い場合、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射時間が短くなることから、エンジン２２の始動（完爆）に必要な燃料が燃料噴射弁１２６から噴射されず、エンジン２２の始動を失敗することがある。特に、外気温が所定温度（例えば、−２０℃や−１５℃，−１０℃など）以下の冷間時や、燃料が燃焼性の悪いいわゆる粗悪燃料のときなどには、燃料が霧化しにくいために、エンジン２２の始動を失敗しやすい。

こうしてエンジン２２の始動を失敗したと判断すると、モータＭＧ１，ＭＧ２を一旦駆動停止し（ステップＳ２００）、所定時間ｔ２が経過するのを待つ（ステップＳ２１０）。ここで、所定時間ｔ２は、例えば、エンジン２２の始動を失敗したときにエンジン２２が回転停止するまでに要する時間やそれより若干長い時間など（例えば、数秒など）を用いることができる。

そして、始動必要噴射量Ｑｆｓｔに所定値ΔＱｆｓｔを加えて始動必要噴射量Ｑｆｓｔを更新して（ステップＳ２２０）、更新した始動必要噴射量Ｑｆｓｔを用いて同期噴射開始回転数Ｎｓｔを再計算（更新）し（ステップＳ１１０）、ステップＳ１２０以降の処理を実行する。ここで、所定値ΔＱｆｓｔは、始動必要噴射量Ｑｆｓｔを増加させる程度であり、例えば、０．５ｃｃや１ｃｃ，２ｃｃなどを用いることができる。また、実施例では、同期噴射開始回転数Ｎｓｔを更新すると、更新後の値をフラッシュメモリ７８に記憶させるものとした。ステップＳ２２０，Ｓ１１０の処理により、更新後の同期噴射開始回転数Ｎｓｔは、更新前の同期噴射開始回転数Ｎｓｔより低い値となる。したがって、エンジン２２の始動を失敗したとき（前回に始動を試みたとき）に比して同期噴射開始回転数Ｎｓｔを低くしてエンジン２２の始動を再度試みることになるから、エンジン２２の始動を失敗したときに比して同期噴射制御の開始時の燃料噴射弁１２６からの燃料噴射時間が長くなって燃料噴射量が多くなり、エンジン２２をより確実に始動することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、基本的には、エンジン２２を始動する際には、モータＭＧ１によってエンジン２２がモータリングされながらエンジン２２の回転数Ｎｅが同期噴射開始回転数Ｎｓｔ以上に至ったときに燃料噴射弁１２６からの同期噴射が開始されてエンジン２２が始動されるようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御する始動時制御を実行する。そして、エンジン２２の始動を失敗したときには、同期噴射開始回転数Ｎｓｔを低くして始動時制御を再実行する。これにより、エンジン２２の始動を失敗したときにその後にエンジン２２をより確実に始動することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、始動必要噴射量Ｑｆｓｔを用いて上述の式（１）により同期噴射開始回転数Ｎｓｔを計算するものにおいて、エンジン２２の始動を失敗したときには、始動必要噴射量Ｑｆｓｔを増加させることによって同期噴射開始回転数Ｎｓｔを低下させるものとしたが、始動必要噴射量Ｑｆｓｔを用いずに、エンジン２２の始動を失敗したときに、同期噴射開始回転数Ｎｓｔを直接低下させる（例えば、２０ｒｐｍや３０ｒｐｍ，５０ｒｐｍなど低下させる）ものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁（ポート用燃料噴射弁）１２６を有するエンジン２２を用いるものとしたが、ポート用燃料噴射弁と筒内に燃料を直接噴射する筒内用燃料噴射弁とを有するエンジンを用いるものとしてもよい。ポート用燃料噴射弁と筒内用燃料噴射弁とを有する場合、ポート用燃料噴射弁だけを有するものに比してポート用燃料噴射弁の定格（１秒当たりの燃料噴射量（流量））を小さくすることが多いため、ポート用燃料噴射弁だけを有するものと同一の同期噴射開始回転数を用いると、エンジン２２の始動をより失敗しやすくなると考えられる。このため、エンジン２２の始動を失敗したときにその後にエンジン２２をより確実に始動できるようにすることの意義がより大きい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰが駐車ポジションの状態でシステム起動してエンジン２２を始動するときについて説明したが、システム起動後に最初にエンジン２２を始動するときであれば、走行中にエンジン２２を始動するときについても実施例と同様に考えることができる。このときには、モータＭＧ２からは、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づく駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊と、モータＭＧ１から出力されてプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルク（−Ｔｍ１＊／ρ）をキャンセルするためのトルクと、の和のトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で出力すればよい。なお、システム起動後に２回目以降にエンジン２２を始動するときについては、システム起動後に最初にエンジン２２を始動したときの同期噴射開始回転数Ｎｓｔを用いてエンジン２２の始動を試みればエンジン２２の始動を失敗する可能性は低いと考えられる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、始動必要噴射量Ｑｆｓｔは、工場出荷時などには予め定められた初期値がフラッシュメモリ７８に記憶されており、エンジン２２の始動を失敗すると更新された値がフラッシュメモリ７８に記憶されるものとしたが、その後に、給油が行なわれたときなどには初期値にリセットされるものとしてもよい。これは、給油が行なわれると、燃料が粗悪燃料から通常の燃料になるなど霧化しやすくなった可能性があるためである。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の始動を失敗したときには始動必要噴射量Ｑｆｓｔを所定量ΔＱｆｓｔだけ大きな値に更新してフラッシュメモリ７８に記憶させる（次回以降のエンジン２２の始動に用いる）ものとしたが、外気温（エンジン２２の吸気ポートの温度）などに応じて燃料の霧化のしやすさが異なるため、エンジン２２の始動を失敗したときには、始動必要噴射量Ｑｆｓｔを所定量ΔＱｆｓｔだけ大きな値に更新してそのときの外気温と関連付けて記憶させて、次回以降に同一の外気温でエンジン２２を始動するときに用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、特に説明していないが、エンジン２２の始動性を向上させるために、エンジン２２の回転数Ｎｅが同期噴射開始回転数Ｎｓｔ以上に至る前に、エンジン２２の回転に同期せずに燃料噴射弁１２６から燃料を噴射する非同期噴射を実行するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３８ａ，３８ｂに動力を出力する駆動軸３６に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン２２からの動力の一部を駆動軸３６に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付けると共にモータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、図３の起動後始動時制御ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０と、ＨＶＥＣＵ７０からのエンジン２２の点火制御や燃料噴射制御（同期噴射制御）の実行指令に応じてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、ＨＶＥＣＵ７０からのモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０と、が「始動時制御手段」に相当する。

ここで、「エンジン」としては、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン２２に限定されるものではなく、燃料噴射弁からの燃料噴射を伴って動力を出力するものであれば如何なるタイプのエンジンであっても構わない。「モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、エンジンをモータリング可能なものであれば如何なるタイプのモータであっても構わない。「バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、モータに電力を供給可能なものであれば如何なるタイプのバッテリであっても構わない。「始動時制御手段」としては、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットによって構成されるものなどとしてもよい。また、「始動時制御手段」としては、エンジン２２を始動する際には、モータＭＧ１によってエンジン２２がモータリングされながらエンジン２２の回転数Ｎｅが同期噴射開始回転数Ｎｓｔ以上に至ったときに燃料噴射弁１２６からの同期噴射が開始されてエンジン２２が始動されるようエンジン２２とモータＭＧ１とを制御する始動時制御を実行し、エンジン２２の始動を失敗したには、同期噴射開始回転数Ｎｓｔを低くして始動時制御を再実行するものに限定されるものではなく、エンジンを始動する際、モータによってエンジンがモータリングされながらエンジンの回転数が同期噴射開始回転数以上に至ったときに燃料噴射弁からの同期噴射が開始されてエンジンが始動されるようエンジンとモータとを制御する始動時制御を実行し、エンジンの始動を失敗したとき、同期噴射開始回転数を低くして始動時制御を再実行するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０，３２０，４２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、３９ａ，３９ｂ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、７８ フラッシュメモリ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ 大気圧センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３４ａ 浄化触媒、１３４ｂ 温度センサ、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３２９ クラッチ、３３０，４３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (3)

1. 燃料噴射弁からの燃料噴射を伴って動力を出力するエンジンと、前記エンジンをモータリング可能なモータと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記エンジンを始動する際、前記モータによって前記エンジンがモータリングされながら前記エンジンの回転数が同期噴射開始回転数以上に至ったときに前記燃料噴射弁からの同期噴射が開始されて該エンジンが始動されるよう該エンジンと該モータとを制御する始動時制御を実行する始動時制御手段を備え、
   前記始動時制御手段は、前記エンジンを始動するのに必要と考えられる前記燃料噴射弁からの１回当たりの燃料噴射量である始動必要噴射量に応じて前記同期噴射開始回転数を演算する手段であり、
   更に、前記始動時制御手段は、前記エンジンの始動を失敗したときには前記始動必要噴射量を増加させることによって前記同期噴射開始回転数を低くして前記始動時制御を再実行する手段である、
   ハイブリッド自動車。
2. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
   前記燃料噴射弁は、前記エンジンの吸気ポートに燃料を噴射するポート用燃料噴射弁である、
   ハイブリッド自動車。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
   車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、
   前記バッテリと電力のやりとりが可能で、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、
   を備えるハイブリッド自動車。
   

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