JP5983470B2 - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車の制御装置、詳しくは、ポート噴射用インジェクタ及び筒内噴射用インジェクタを備えたエンジンを含むハイブリッド車の制御装置に関する。

従来、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射用インジェクタ及び筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタを備えたエンジンと、前記エンジンに駆動力を付与する機能及び前記エンジンで駆動されて発電を行う機能を有するモータジェネレータと、電力で駆動される走行用モータとを含むハイブリッド車が知られている。

例えば、特許文献１には、ポート噴射用インジェクタ及び筒内噴射用インジェクタを備えたエンジンと、ジェネレータと、走行用モータとを有するハイブリッド車において、ジェネレータによる発電のためにエンジンが長時間に亘ってアイドル運転され、その間ポート噴射用インジェクタのみによって燃料噴射が行われると、筒内噴射用インジェクタの噴口にデポジットが堆積し、筒内噴射用インジェクタを用いた噴射態様に移行したときに、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量が目標よりも少なくなるという問題が記載されている。

そして、この問題に対処するため、アイドル運転が所定時間以上継続したときは、ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射から筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射に切り替え、筒内噴射用インジェクタの噴口に堆積したデポジットが除去されるのに十分な時間が経過した時点で、再び筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射からポート噴射用インジェクタによる燃料噴射に切り替えることが開示されている。

さらに、このとき、ポート噴射用インジェクタで燃料噴射を行った場合と筒内噴射用インジェクタで燃料噴射を行った場合とでは、燃焼状態が相違するので、インジェクタの切り替えに伴うトルクショックが発生するという問題が記載され、この問題に対処するため、インジェクタの切り替え時は、燃料噴射をいったん停止し、エンジンの回転が停止した後、切り替え後のインジェクタで燃料噴射を再開することが開示されている。そして、これにより、燃料噴射を行うインジェクタの切り替えに伴うアイドル運転中のトルクショックが抑制できるとしている。

特開２０１０−２５５４４０号公報（段落００２３〜００４０）

ところで、ガソリンや軽油のような液体燃料ではなく、例えば天然ガスやプロパンガスや水素等のような気体燃料を使用するエンジンの場合、エンジン始動時は、ポート噴射用インジェクタを用いるよりも筒内噴射用インジェクタを用いるほうが好ましい。その理由は、気体は液体に比べて密度が小さく、質量が同じでも体積が大きいので、ポート噴射を行って空気と気体燃料とを予混合すると、気体燃料の体積分だけ空気の体積（量）が大幅に減少し、少量の空気しか筒内に導入できない（空気充填量が少なくなる）のに対し、筒内噴射では、先に空気のみを筒内に導入し、その後、気体燃料を高圧で筒内に噴射するので、多量の空気を筒内に導入でき（空気充填量が多くなり）、その結果、より大きな燃焼エネルギーないしエンジントルクを得ることができて、安定したエンジン始動性が確保されるからである。

ところが、筒内噴射用インジェクタを用い、かつ気体燃料を使用してエンジン始動を行うと、筒内噴射用インジェクタから気体燃料が噴射される際の気体燃料の断熱膨張に伴う急激な温度低下により筒内の水分（例えば燃料の燃焼で生成した水分や空気中又は気体燃料中に含まれていた水分等）が前記インジェクタの噴口に氷となって凝着する氷結と称される現象が起き、この氷結により筒内噴射用インジェクタが作動不良を起こして燃料を噴射できなくなるという問題がある。

この氷結の問題は、外気温ないしエンジン温度が低いとき、燃焼により多量の水分を生成する水素を燃料として使用する場合、あるいは筒内噴射用インジェクタが燃焼行程が行われない部位に配設されている（すなわち筒内噴射用インジェクタの温度上昇が遅れる）ロータリーエンジン等においてより起こり易い問題である。

前記問題に対処するため、エンジン始動時は、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射でエンジンを始動し、エンジン始動後は、エンジンが暖機されるまでは、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射からポート噴射用インジェクタによる燃料噴射に切り替えることが考えられる。そして、その場合に、インジェクタの切り替えに伴うトルクショックを抑制するため、特許文献１に開示されるように、インジェクタの切り替え時は、エンジンをいったん停止することが提案される。

しかし、始動したエンジンをトルクショックの抑制のためにいったん停止することは合理的でない。また、エンジンを停止すると、ジェネレータによる発電が一時中断するという不具合がある。さらに、エンジンを停止すると、次にエンジンを始動する必要が生じ、電力消費が増えるという不具合がある。さらに、エンジン停止に伴う振動及びエンジン始動に伴う振動が発生するという不具合もある。

そこで、本発明は、エンジン始動後に、エンジンを停止することなく、インジェクタの切り替えに伴うトルクショックを抑制することができるハイブリッド車の制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、吸気ポートに気体燃料を噴射するポート噴射用インジェクタ及び筒内に気体燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタを備えたエンジンと、前記エンジンに駆動力を付与する機能及び前記エンジンで駆動されて発電を行う機能を有するモータジェネレータとを含むハイブリッド車の制御装置であって、前記エンジンの始動時、前記エンジンの温度に拘らず前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射でエンジンを始動し、前記エンジンの始動後、前記エンジンの温度が所定の閾値温度未満のときは、前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射から前記ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射に切り替え、前記エンジンが暖機した後、前記ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射から前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射に切り替えるエンジン制御手段と、前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射から前記ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射への切り替え時、その切り替えに伴うエンジンの回転低下を抑制するように前記モータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御手段とを有することを特徴とするハイブリッド車の制御装置である（請求項１）。

本発明によれば、エンジンとモータジェネレータとを含むハイブリッド車において、エンジン始動時は、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射でエンジンを始動するので、空気充填量が多くなり、安定したエンジン始動性が確保される。そして、エンジン始動後においてエンジン温度が所定の閾値温度未満のときは、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射からポート噴射用インジェクタによる燃料噴射に切り替える（これを「第１の切り替え」という）ので、たとえ筒内噴射用インジェクタが氷結により作動不良を起こしても、ポート噴射用インジェクタから安定して燃料が供給される。そして、エンジン暖機後は、再びポート噴射用インジェクタによる燃料噴射から筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射に切り替える（これを「第２の切り替え」という）ので、温度上昇により氷結の問題が解消した筒内噴射用インジェクタを用いて安定した燃料供給が行われる。

その上で、第１の切り替え時、その切り替えに伴うエンジンの回転低下（空気充填量が少なくなるのでエンジン回転が低下する）を抑制するようにモータジェネレータを制御するので、つまり、エンジンに駆動力を付与するようにモータジェネレータを制御するので、筒内噴射用インジェクタからポート噴射用インジェクタへの切り替えに伴うエンジンの回転低下が抑制されて、トルクショックが抑制される。

以上により、本発明によれば、エンジン始動後に、エンジンを停止することなく、インジェクタの切り替えに伴うトルクショックを抑制することができるハイブリッド車の制御装置が提供される。

本発明において、好ましくは、前記モータジェネレータ制御手段は、前記ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射から前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射への切り替え時、その切り替えに伴うエンジンの回転上昇を抑制するように前記モータジェネレータを制御する（請求項２）。

この構成によれば、第２の切り替え時、その切り替えに伴うエンジンの回転上昇（空気充填量が多くなるのでエンジン回転が上昇する）を抑制するようにモータジェネレータを制御するので、つまり、エンジンで駆動されて発電を行うようにモータジェネレータを制御するので、ポート噴射用インジェクタから筒内噴射用インジェクタへの切り替えに伴うエンジンの回転上昇が抑制されて、トルクショックが抑制される。

本発明において、好ましくは、前記筒内噴射用インジェクタは１つの気筒に複数備えられ、前記エンジン制御手段は、前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射の実行時、負荷に応じて、燃料噴射を行う筒内噴射用インジェクタの数を変更し、前記モータジェネレータ制御手段は、前記筒内噴射用インジェクタの数の変更時、その数の変更に伴うエンジンの回転変動を抑制するように前記モータジェネレータを制御する（請求項３）。

この構成によれば、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射の実行時に、負荷に応じて、燃料噴射を行う筒内噴射用インジェクタの数を変更するとき、その数の変更に伴うエンジンの回転変動（すなわち回転低下や回転上昇）を抑制するようにモータジェネレータを制御するので、つまり、エンジンに駆動力を付与するように又はエンジンで駆動されて発電を行うようにモータジェネレータを制御するので、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射の実行時における筒内噴射用インジェクタの数の変更に伴うエンジンの回転変動が抑制されて、トルクショックが抑制される。

本発明において、好ましくは、前記モータジェネレータで発電された電力を蓄電するバッテリが備えられ、前記モータ制御手段は、前記バッテリの温度が所定の閾値温度よりも低いときは、エンジンの回転上昇を抑制する前記モータジェネレータの制御を行わないものである（請求項４）。

この構成によれば、バッテリの容量が低下する低温時は、モータジェネレータによる発電が行われないので、バッテリの無理な充電が回避されて、バッテリの劣化が抑制される。

本発明において、好ましくは、前記モータジェネレータ制御手段は、エンジンの実回転数とエンジンの目標回転数との差が予め設定された許容回転数差以内に収束するように前記モータジェネレータをフィードバック制御する（請求項５）。

この構成によれば、外乱に影響されることなく、エンジンの実回転数が予め設定された許容回転数差以内で目標回転数に収束するので、乗員が違和感や不快感を覚えない許容可能な範囲にトルクショックが確実に抑制される。

本発明において、好ましくは、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの停止時、筒内を掃気した後、エンジンを停止する（請求項６）。

この構成によれば、エンジン停止時に筒内の水分が除去されるので、次回のエンジン始動時における氷結の問題が低減される。そのため、次回のエンジン始動時に、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射でエンジンを安定して始動することが確実に行える。

本発明は、エンジン始動後に、インジェクタの切り替えに伴うトルクショックを抑制することができるハイブリッド車の制御装置を提供するから、ポート噴射用インジェクタ及び筒内噴射用インジェクタを備えたエンジンと、前記エンジンに駆動力を付与する機能及び前記エンジンで駆動されて発電を行う機能を有するモータジェネレータと、電力で駆動される走行用モータとを含むハイブリッド車の技術の発展向上に寄与する。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車のブロック構成図である。 前記ハイブリッド車の制御システム図である。 前記ハイブリッド車のエンジン始動時におけるエンジン回転数の変化及びモータジェネレータの回転軸に作用するトルクの変化を示すタイムチャートである。 前記ハイブリッド車のコントロールユニットによるエンジン始動に関する処理動作の一部を示すフローチャートである。 前記処理動作の残部を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の作用を示すタイムチャートである。 前記エンジン始動時における直噴用インジェクタ（筒内噴射用インジェクタ）による燃料噴射から予混合用インジェクタ（ポート噴射用インジェクタ）による燃料噴射への切り替えの態様の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基いて詳細に説明する。

（１）全体構成
図１は、本実施形態に係るハイブリッド車（以下単に「車両」という）１のブロック構成図である。この車両１はシリーズ式のハイブリッド車である。車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータ２０と、バッテリ３０と、走行用モータ４０とを備えている。

モータジェネレータ２０は、回転軸がエンジン１０の出力軸（図２に示すエキセントリックシャフト１３）に連結されている。モータジェネレータ２０は、エンジン１０に駆動力を付与する機能と、エンジン１０で駆動されて発電を行う機能とを有する。前者の機能により、モータジェネレータ２０は、例えばエンジン１０を駆動して始動することができる。後者の機能により、モータジェネレータ２０は、始動後のエンジン１０により駆動されて、例えば走行用モータ４０を駆動するための電力を生成することができる。

バッテリ３０は、モータジェネレータ２０によって発電された電力を蓄電する（換言すれば前記電力で充電される）。本実施形態では、前記バッテリ３０は、比較的、高電圧、大容量のバッテリである。バッテリ３０は、車両１の外部の電源による外部充電が可能である。

走行用モータ４０は、モータジェネレータ２０の発電電力及びバッテリ３０の蓄電電力の少なくとも一方の電力を用いて駆動される。この走行用モータ４０の駆動力が、デファレンシャル装置６０を介して、駆動輪としての左右の前輪６１に伝達され、車両１が走行する。走行用モータ４０は、車両１の減速時は、ジェネレータとして作動する。走行用モータ４０で発電された電力はバッテリ３０に蓄電される。

モータジェネレータ２０、バッテリ３０、及び走行用モータ４０の間にインバータ５０が介設されている。このインバータ５０を介して、モータジェネレータ２０の発電電力が、バッテリ３０及び走行用モータ４０の少なくとも一方に供給される。また、このインバータ５０を介して、バッテリ３０の蓄電電力が、モータジェネレータ２０及び走行用モータ４０の少なくとも一方に供給される。

モータジェネレータ２０は、図示しないが、回転軸と連動して回転するロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを備えている。ロータには、磁界を発生させるためのフィールドコイルが巻装され、ステータには、磁界を発生させるための三相コイルが巻装されている。前記フィールドコイル及び三相コイルはそれぞれ個別にインバータ５０に接続されている。インバータ５０から三相コイルに電流が印加されると、モータジェネレータ２０は、トルクを発生するモータ（電動機）として働く。一方、ロータが回転軸（ひいてはエンジン１０の出力軸）によって回転されると、モータジェネレータ２０は、電力を発生するジェネレータ（発電機）として働く。

モータジェネレータ２０による発電時には、インバータ５０からフィールドコイルに電流が印加され、それによって発生された磁界の中をロータが回転することにより、ステータの三相コイルに誘導電流が発生する。モータジェネレータ２０による発電量は、フィールドコイルへの印加電流の増減によって調節される。フィールドコイルへの印加電流が高く磁束密度が高いほどモータジェネレータ２０による発電量が多くなる。

エンジン１０は、モータジェネレータ２０による発電のために運転される。つまり、エンジン１０は、モータジェネレータ２０を駆動するためだけに運転される。本実施形態では、前記エンジン１０は、水素タンク７０に貯留されている水素を燃料（気体燃料）として使用する水素エンジンである。

図２に示すように、エンジン１０は、ツインロータ式（２気筒に相当する）のロータリピストンエンジンである。２つのロータハウジング１１と図示しない３つのサイドハウジングとが交互に重ね合わされてエンジン本体が構成されている。

なお、図２において、２つのロータハウジング１１は展開された状態で描かれている。また、図２において、２つのロータハウジング１１の中央部にそれぞれ描かれているエキセントリックシャフト１３は共通する単一のものである。また、図２において、吸気通路１４及び排気通路１５に描かれている矢印は吸気及び排気の流れを示している。

各ロータハウジング１１とその両側のサイドハウジングとでそれぞれ繭状のロータ収容室（気筒に相当する）１１ａが形成されている。各ロータ収容室１１ａに概略三角形状のロータ１２が収容されている。ロータ１２は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有する。前記アペックスシールがロータハウジング１１のトロコイド内周面に摺接することにより、ロータ収容室１１ａに３つの作動室が画成されている。

ロータ１２は、前記アペックスシールがロータハウジング１１のトロコイド内周面に当接した状態で、エキセントリックシャフト１３の周りで自転しつつ、エキセントリックシャフト１３の周りを公転する。ロータ１２が１回転する間に、３つの作動室がトロコイド内周面に沿って移動し、各作動室で、吸気、圧縮、燃焼（膨張）及び排気の各行程が行われる。これにより発生する回転力がロータ１２を介してエンジン１０の出力軸であるエキセントリックシャフト１３から取り出される。

ロータ収容室１１ａに吸気通路１４及び排気通路１５が接続されている。吸気通路１４は、上流側は１つの単路であるが、下流側は２つの分岐路に分岐し、各分岐路がそれぞれ吸気行程が行われる作動室に連通するように接続されている。排気通路１５は、下流側は１つの単路であるが、上流側は２つの分岐路に分岐し、各分岐路がそれぞれ排気行程が行われる作動室に連通するように接続されている。

吸気通路１４の上流側の単路にスロットル弁１６が配設されている。スロットル弁１６は、ステッピングモータ等のスロットル弁アクチュエータ９０により駆動されて、開度が調節され、吸気通路１４の流通面積、すなわちエンジン１０の吸入空気量を調節する。

吸気通路１４の下流側の分岐路にそれぞれ予混合用インジェクタ（ポート噴射用インジェクタに相当する）１７が配設されている。予混合用インジェクタ１７は、水素タンク７０から供給される水素を吸気通路１４の下流側の分岐路（吸気ポートに相当する）に噴射するものである。この予混合用インジェクタ１７により噴射された水素は空気と混合された状態（予混合状態）で、吸気行程が行われる作動室に供給される。予混合用インジェクタ１７は、１つのロータハウジング１１当たり１つ備えられている。

排気通路１５の下流側の単路に排気ガスを浄化するための排気ガス浄化触媒８０が配設されている。本実施形態では、前記排気ガス浄化触媒８０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒である。

各ロータハウジング１１にそれぞれ直噴用インジェクタ（筒内噴射用インジェクタに相当する）１８が配設されている。直噴用インジェクタ１８は、水素タンク７０から供給される水素をロータ収容室１１ａ内（すなわち筒内）に直接噴射するものである。直噴用インジェクタ１８は、１つのロータハウジング１１当たり２つ備えられている。なお、各ロータハウジング１１において２つの直噴用インジェクタ１８はエキセントリックシャフト１３の軸方向に重ねて配設されているため図２では１つしか表れていない。

各ロータハウジング１１にそれぞれ２つの点火プラグ（リーディング側点火プラグ及びトレーリング側点火プラグ）１９が配設されている。点火プラグ１９は、予混合用インジェクタ１７又は直噴用インジェクタ１８により噴射された水素と空気との混合気に火花点火するものである。

予混合用インジェクタ１７は、エンジン水温センサ１０６により検出されたエンジン冷却水の温度（エンジン水温）（エンジン１０の温度に相当）が所定の閾値温度（例えば図５のステップＳ１３，Ｓ１７のＴｅ１参照）未満であるときに用いられる。一方、直噴用インジェクタ１８は、前記エンジン水温が前記閾値温度以上であるときに用いられる。

その理由は、前記エンジン水温が前記閾値温度未満であるときに直噴用インジェクタ１８から水素をロータ収容室１１ａ内に噴射すると、噴射の際の水素の断熱膨張に伴う急激な温度低下により、ロータ収容室１１ａ内の水分（例えば水素の燃焼で生成した水分や空気中又は水素中に含まれていた水分等）が直噴用インジェクタ１８の噴口に氷となって氷結し、直噴用インジェクタ１８が作動不良を起こして燃料を噴射できなくなるからである。また、ロータ収容室１１ａ内の水分がロータハウジング１１のトロコイド内周面に氷となって氷結し、氷結した氷がロータ１２のアペックスシールによって直噴用インジェクタ１８の噴口に掻き込まれて、直噴用インジェクタ１８からの燃料噴射に支障が生じるからである。

一方、前記エンジン水温が前記閾値温度以上になれば、氷結した氷が溶けるので、直噴用インジェクタ１８からの燃料噴射が可能となる。また、前記エンジン水温が前記閾値温度以上であるときに直噴用インジェクタ１８から水素をロータ収容室１１ａ内に噴射しても、前記のような氷結が起きないので、直噴用インジェクタ１８からの燃料噴射が許可される。直噴用インジェクタ１８から水素をロータ収容室１１ａ内に噴射することにより、空気充填量が多くなり、より大きな燃焼エネルギーないしエンジントルクを得ることができる。

そして、本実施形態では、エンジン１０の始動時は、前記エンジン水温に拘りなく（換言すれば前記エンジン水温が前記閾値温度未満であっても）、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射でエンジン１０を始動する。その理由は、前回のエンジン停止時は、通常は、エンジン温度が高く、ロータ収容室１１ａ内の水分が蒸発しているので、エンジン１０の始動時は、ロータ収容室１１ａ内の水分が少なく、氷結が起き難いからである。直噴用インジェクタ１８を用いることにより、空気充填量が多くなり、安定したエンジン１０の始動性が確保される。

しかし、エンジン１０の始動後に、燃料の燃焼が続くと、ロータ収容室１１ａ内の水分が増え、その場合に、前記エンジン水温が前記閾値温度未満であるときは、氷結が起きる可能性がある。特に、本実施形態では、燃料が、燃焼により多量の水分を生成する水素であり、エンジン１０が、燃焼行程が行われない部位に直噴用インジェクタ１８が配設されているロータリエンジンであるため、エンジン１０の始動後におけるロータ収容室１１ａ内の水分が増え易く、また直噴用インジェクタ１８の温度が上昇し難い。すなわち、本実施形態では、前記氷結の問題が起こり易いのである。

そこで、本実施形態では、エンジン１０の始動後に、前記エンジン水温が前記閾値温度未満であるときは、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射に切り替える。これについては後に詳しく述べる。

（２）制御系
図２に示すように、車両１は、コントロールユニット１００を備えている。コントロールユニット１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラである。コントロールユニット１００は、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭ等により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号を入出力する入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを備えている。コントロールユニット１００は、本発明のエンジン制御手段及びモータジェネレータ制御手段に相当する。

コントロールユニット１００に、バッテリ電流・電圧センサ１０１、アクセル開度センサ１０２、車速センサ１０３、回転角センサ１０４、空燃比センサ１０５、エンジン水温センサ１０６、及びタンク圧力センサ１０７等からの検出信号が入力される。

バッテリ電流・電圧センサ１０１は、バッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧を検出する。アクセル開度センサ１０２は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）を検出する。車速センサ１０３は、車両１の走行速度を検出する。回転角センサ１０４は、エキセントリックシャフト１３に設けられ、エキセントリックシャフト１３の回転角度位置を検出する。この回転角センサ１０４は、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサを兼ねる。空燃比センサ１０５は、エンジン１０の排気ガスの空燃比を検出する。エンジン水温センサ１０６は、ロータハウジング１１の内部に形成されたウォータジャケット（図示せず）に設けられ、ウォータジャケットを流れるエンジン冷却水の温度（エンジン水温）を検出する。タンク圧力センサ１０７は、水素タンク７０内の圧力（つまり水素残量）を検出する。

コントロールユニット１００は、前記検出信号に基いて、スロットル弁アクチュエータ９０、予混合用インジェクタ１７、直噴用インジェクタ１８、及び点火プラグ１９に制御信号を出力し、エンジン１０を制御する（図１参照）。また、コントロールユニット１００は、前記検出信号に基いて、インバータ５０に制御信号を出力し、モータジェネレータ２０及び走行用モータ４０を制御する（図１参照）。

（３）制御動作
コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、モータジェネレータ２０の作動状態を、バッテリ３０からの電力供給によりエンジン１０を駆動する駆動状態（エンジン１０に駆動力を付与する機能が発揮される状態）と、エンジン１０による駆動により発電して発電電力をバッテリ３０や走行用モータ４０に供給する発電状態（エンジン１０で駆動されて発電を行う機能が発揮される状態）とに切り替える。

具体的に、コントロールユニット１００は、エンジン１０の始動時は、モータジェネレータ２０の作動状態を前記駆動状態としてエンジン１０を始動する。コントロールユニット１００は、エンジン１０の始動後は、モータジェネレータ２０の作動状態を前記発電状態として電力を生成する。コントロールユニット１００は、図２に示すように、エンジン１０が始動したか否かを判定するエンジン始動判定部１００ａ（図２参照）を備えている。

インバータ５０は、モータジェネレータ２０に流れる電流（駆動電流又は発電電流）に関する情報及びモータジェネレータ２０に印加される電圧に関する情報をコントロールユニット１００に送信する。コントロールユニット１００は、前記電流情報及び電圧情報に基いて、モータジェネレータ２０の回転軸に作用するトルクを検出する（これを検出トルクという）。図３に示すように、コントロールユニット１００は、モータジェネレータ２０がエンジン１０を駆動する側のトルク（モータジェネレータ２０が駆動状態にあるときのトルク）を正（＋）の値として検出し、モータジェネレータ２０がエンジン１０によって駆動される側のトルク（モータジェネレータ２０が発電状態にあるときのトルク）を負（−）の値として検出する。

また、コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、走行用モータ４０を、バッテリ３０の蓄電電力のみを用いて駆動する態様と、モータジェネレータ２０の発電電力のみを用いて駆動する態様と、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の双方の電力を用いて駆動する態様とに切り替える。

具体的に、コントロールユニット１００は、バッテリ電流・電圧センサ１０１により検出されたバッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧に基いて、バッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ）を検出する。コントロールユニット１００は、検出したバッテリ３０の残存容量と、タンク圧力センサ１０７により検出された水素残量とに基いて、走行用モータ４０を、バッテリ３０の蓄電電力のみを用いて駆動するか、又は、モータジェネレータ２０の発電電力のみを用いて駆動する。

前記バッテリ３０の残存容量及び前記水素残量の双方が比較的多い場合は、走行用モータ４０を、バッテリ３０の蓄電電力のみで駆動しても、モータジェネレータ２０の発電電力のみで駆動しても、いずれでもよい。本実施形態では、この場合、車両１の乗員が走行モード選択スイッチ（図示せず）を操作することにより、いずれの態様で走行用モータ４０を駆動するかが選択される。

コントロールユニット１００は、アクセル開度センサ１０２や車速センサ１０３等からの検出信号に基いて、乗員の加速要求レベルを検出する。コントロールユニット１００は、いずれの態様で走行用モータ４０を駆動してもよい場合で、走行用モータ４０が、バッテリ３０の蓄電電力のみで駆動されているとき（すなわちエンジン１０が停止中のとき）に、乗員の加速要求レベルが所定の閾値レベルよりも高くなったと判定したときは、走行用モータ４０を、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の双方の電力で駆動する態様に切り替える。コントロールユニット１００は、その後、乗員の加速要求レベルが前記閾値レベルよりも低くなったと判定したときは、走行用モータ４０を、バッテリ３０の蓄電電力のみで駆動する態様に戻す。

走行用モータ４０を、バッテリ３０の蓄電電力のみで駆動する態様から、モータジェネレータ２０の発電電力のみで駆動する態様、又は、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の双方の電力で駆動する態様に切り替えるときは、モータジェネレータ２０による発電を行う必要がある（すなわちエンジン１０の始動要求がある）ので、コントロールユニット１００は、停止中のエンジン１０を始動する。逆に、走行用モータ４０を、モータジェネレータ２０の発電電力のみで駆動する態様、又は、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の双方の電力で駆動する態様から、バッテリ３０の蓄電電力のみで駆動する態様に切り替えるときは、モータジェネレータ２０による発電を行う必要がない（すなわちエンジン１０の停止要求がある）ので、コントロールユニット１００は、運転中のエンジン１０を停止する。

コントロールユニット１００は、エンジン１０の停止中に、エンジン１０の始動要求があったときは、モータジェネレータ２０を第１所定回転数Ｎ１（図３参照）で駆動することによりエンジン１０を回転させながら（クランキングしながら）、エンジン１０において燃料噴射及び点火を行うことによりエンジン１０を始動する。

本実施形態では、エンジン１０のエキセントリックシャフト１３とモータジェネレータ２０の回転軸とが直結されているので、エンジン回転数とモータジェネレータ２０の回転数とが同じである。そのため、前記燃料噴射及び点火が開始される前のクランキング時、エンジン１０は、モータジェネレータ２０で駆動され、前記第１所定回転数Ｎ１で回転する。本実施形態では、前記第１所定回転数Ｎ１は、例えば６００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍに設定される。

コントロールユニット１００は、エンジン１０のクランキング開始から所定時間が経過するまでの間（図３の時点ｔ１までの間）、前記燃料噴射及び点火を行わないで、エンジン１０のロータ収容室１１ａ内（すなわち筒内）を掃気する。その理由は、エンジン１０の始動時は、空燃比をリッチにするので、ロータ収容室１１ａ内に、前回のエンジン停止前に噴射した燃料が残存していると、空燃比がリッチになりすぎるからである。

前記掃気の際、コントロールユニット１００は、スロットル弁１６を全開にして、多量の空気をロータ収容室１１ａ内に導入する。これにより、ロータ収容室１１ａ内の掃気が短時間にかつ円滑に行われる。前記所定時間は、前記第１所定回転数Ｎ１でロータ収容室１１ａ内の残存燃料の掃気をほぼ完了できるような時間（例えば数秒程度）とすればよい。

図３に示すように、前記燃料噴射及び点火が開始される前のクランキング時（前記掃気時）、コントロールユニット１００が検出するモータジェネレータ２０の回転軸に作用するトルク、すなわち検出トルクは、モータジェネレータ２０がエンジン１０を駆動する側の正（＋）の値であるＴ１である。コントロールユニット１００は、エンジン１０のクランキングを行いながら、前記所定時間が経過した後（図３の時点ｔ１の後）、所定の燃料噴射タイミングで燃料を噴射し、所定の点火タイミングで点火を行う。ここで、前記燃料噴射タイミング及び点火タイミングは、回転角センサ１０４により検出されたエキセントリックシャフト１３の回転角度位置に基いて決定される。

図３の時点ｔ１から燃料噴射及び点火が開始される。これにより、エンジン１０は自立的に回転しようとする。そのため、エンジン１０のエキセントリックシャフト１３がモータジェネレータ２０の回転軸を駆動しようとする。換言すれば、モータジェネレータ２０がエンジン１０によって駆動され始める。この結果、前記検出トルクは、燃料噴射及び点火が開始される前のクランキング時（掃気時）のトルクＴ１から減少する。また、エンジン回転数が第１所定回転数Ｎ１から上昇する。

前記燃料噴射及び点火が続くことにより、前記検出トルクは、モータジェネレータ２０がエンジン１０を駆動する側の正（＋）の値から、０を超えて、モータジェネレータ２０がエンジン１０によって駆動される側の負（−）の値になる。つまり、モータジェネレータ２０がエンジン１０を駆動するトルクよりも、モータジェネレータ２０がエンジン１０によって駆動されるトルクのほうが大きくなる。

図３の時点ｔ２で、前記検出トルクは、負（−）の値でかつその絶対値が所定値Ｔ２以上になる。換言すれば、モータジェネレータ２０がエンジン１０により駆動されるトルクが、モータジェネレータ２０がエンジン１０を駆動するトルクよりも、所定値Ｔ２以上大きくなる。この時点ｔ２で、モータジェネレータ２０によるエンジン１０の駆動を停止しても、エンジン１０が停止することなく自立的に回転を続ける可能性は高い。しかし、前記時点ｔ２で、エンジン回転数が、クランキング時の回転数Ｎ１からまだほとんど上昇していない場合がある（図３はそのような場合を示している）。このような場合に、モータジェネレータ２０によるエンジン１０の駆動を停止すると、エンジン１０が停止する可能性がある。

そこで、本実施形態では、エンジン始動判定部１００ａ（図２参照）は、前記燃料噴射及び点火が開始された後において、前記検出トルクが負（−）の値でかつその絶対値が所定値Ｔ２以上となり、その後に、回転角センサ１０４により検出されたエンジン回転数（前述のように回転角センサ１０４はエンジン回転数センサを兼ねる）が第１所定回転数Ｎ１より大きい第２所定回転数Ｎ２以上となったとき（図３の時点ｔ３）に、エンジン１０が始動したと判定する。

前記第２所定回転数Ｎ２は、エンジン回転数の変動を考慮した上で前記第１所定回転数Ｎ１よりも確実に大きい回転数であり、前記第１所定回転数Ｎ１に出来る限り近い値である。本実施形態では、前記第２所定回転数Ｎ２は、例えば前記第１所定回転数Ｎ１よりも１００ｒｐｍ〜１５０ｒｐｍ大きい値に設定される。

このように、本実施形態では、エンジン１０が自立的回転を続ける可能性が高くなった後、さらに、エンジン回転数に基いてエンジン１０が始動したか否かが判定されるので、エンジン１０の始動判定が精度よく行われる。

エンジン始動判定部１００ａによりエンジン１０が始動したと判定されたときは（図３の時点ｔ３）、コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、モータジェネレータ２０の作動状態を、駆動状態から発電状態に切り替える。これにより、バッテリ３０からモータジェネレータ２０への電力供給が停止され（エンジン１０の駆動が停止され）、モータジェネレータ２０の発電電力がバッテリ３０や走行用モータ４０に供給される。このようにモータジェネレータ２０の作動状態が発電状態に切り替えられても、エンジン１０の自立的回転は続き、エンジン回転数が第２所定回転数Ｎ２より大きい第３所定回転数Ｎ３まで上昇する（図６参照）。

コントロールユニット１００は、エンジン始動判定部１００ａによりエンジン１０が始動したと判定されるまでは（図３及び図６の時点ｔ３までは）、空燃比がリッチになるように燃料噴射を行い、エンジン１０が始動したと判定された後は（図６の時点ｔ３の後は）、空燃比がリーンになるように燃料噴射を行う。エンジン１０が始動したと判定されるまで空燃比がリッチにされることにより、エンジン回転数が第２所定回転数Ｎ２より大きい回転数まで上昇し、エンジン１０の始動性が向上する。そのため、エンジン回転数が第２所定回転数Ｎ２まで上昇した後に空燃比がリーンに切り替えられても、エンジン回転数は第３所定回転数Ｎ３まで良好に上昇する。

コントロールユニット１００は、エンジン始動判定部１００ａによりエンジン１０が始動したと判定された後は（図６の時点ｔ３の後は）、エンジン１０を制御して、エンジン回転数を第３所定回転数Ｎ３（図６参照）まで上昇させ、エンジン回転数が第３所定回転数まで上昇すると（図６の時点ｔ４）、エンジン１０を前記第３所定回転数Ｎ３で運転する。

前記第３所定回転数Ｎ３は、前記第２所定回転数Ｎ２よりも大きい値に設定される。前記第３所定回転数Ｎ３は、モータジェネレータ２０に発電させる発電量（乗員の加速要求レベル等から設定される目標発電量）に応じて変化する。

コントロールユニット１００は、エンジン水温センサ１０６により検出されたエンジン水温が所定の閾値温度未満のときは、前記閾値温度以上のときに比べて、モータジェネレータ２０による発電量を少なくする。前記閾値温度は、エンジン水温が前記閾値温度よりも低くなるとエンジン１０のエキセントリックシャフト１３やモータジェネレータ２０の回転軸の回転抵抗が非常に大きくなるような温度である。このように前記回転抵抗が非常に大きくなるような温度では、モータジェネレータ２０による発電量を少なくすることにより、エンジン１０の負荷が軽減されて、燃費やエミッションの悪化が防止される。

なお、エンジン水温が前記閾値温度よりも低いときは、前記閾値温度以上のときに比べて、空気過剰率λが小さくされるが、モータジェネレータ２０による発電量を少なくすることにより、空気過剰率λはそれ程小さくされずに済む。

本実施形態では、前記閾値温度は、前述した直噴用インジェクタ１８と予混合用インジェクタ１７との使い分け（切り替え）を行うための前記閾値温度（例えば図５のステップＳ１３，Ｓ１７のＴｅ１参照）と同じ値（例えば０℃付近）に設定されている。

前述したように、コントロールユニット１００は、エンジン１０の始動時は、エンジン始動判定部１００ａによりエンジン１０が始動したと判定されるまでは（図３及び図６の時点ｔ３までは）、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射を行う。一方、コントロールユニット１００は、エンジン始動判定部１００ａによりエンジン１０が始動したと判定された後は（図６の時点ｔ３の後は）、エンジン水温センサ１０６により検出されたエンジン水温が前記閾値温度以上のときは、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射を継続し、前記エンジン水温が前記閾値温度未満のときは、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射に切り替える。

なお、本実施形態では、コントロールユニット１００は、エンジン１０が始動したと判定されるまでは、１つのロータハウジング１１当たり２つ備えられた直噴用インジェクタ１８のうちの１つを用いて燃料噴射を行い、エンジン１０が始動したと判定された後、前記エンジン水温が前記閾値温度以上のときは、１つのロータハウジング１１当たり２つ備えられた直噴用インジェクタ１８の２つを用いて燃料噴射を行う。ただし、エンジン１０が始動したと判定されるまでの燃料噴射も、２つの直噴用インジェクタ１８を用いて行ってもよい。

直噴用インジェクタ１８から予混合用インジェクタ１７への切り替え後、エンジン１０の運転が続くと、エンジン１０が暖機されて、エンジン水温が前記閾値温度以上になる。このとき、コントロールユニット１００は、予混合用インジェクタ１７による燃料噴射から直噴用インジェクタ１８による燃料噴射に切り替える（図６の時点ｔ５）。

ところで、水素は気体燃料であり、ガソリンや軽油のような液体燃料に比べて密度が小さいため、質量が同じでも体積が大きくなる。そのため、予混合用インジェクタ１７を用いて空気と水素とを予混合すると、水素の体積分だけ空気の体積（量）が大幅に減少し、少量の空気しかロータ収容室１１ａ内（すなわち筒内）に導入できない。つまり、空気充填量が少なくなる。これに対し、直噴用インジェクタ１８を用いると、先に空気のみをロータ収容室１１ａ内に導入し、その後、水素を高圧でロータ収容室１１ａ内に噴射するので、多量の空気をロータ収容室１１ａ内に導入できる。つまり、空気充填量が多くなる。

したがって、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射に切り替えると、エンジントルクが低下するため、トルクショックが発生する。また、予混合用インジェクタ１７による燃料噴射から直噴用インジェクタ１８による燃料噴射に切り替えると、エンジントルクが増大するため、同じくトルクショックが発生する。

そこで、本実施形態では、燃料噴射を行うインジェクタの切り替えに伴うトルクショックを抑制するため、コントロールユニット１００は、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射への切り替え時（図６の時点ｔ３）、その切り替えに伴うエンジン回転数の低下（空気充填量が少なくなってエンジントルクが低下するのでエンジン回転数が低下する）を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御する。つまり、エンジン１０に駆動力を付与するようにモータジェネレータ２０を制御する。具体的に、コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、より詳しくは、インバータ５０からモータジェネレータ２０のステータの三相コイルに電流を印加することにより、モータジェネレータ２０の作動状態を、バッテリ３０からの電力供給によりエンジン１０を駆動する駆動状態（エンジン１０に駆動力を付与する機能が発揮される状態）とする。

また、本実施形態では、燃料噴射を行うインジェクタの切り替えに伴うトルクショックを抑制するため、コントロールユニット１００は、予混合用インジェクタ１７による燃料噴射から直噴用インジェクタ１８による燃料噴射への切り替え時（図６の時点ｔ５）、その切り替えに伴うエンジン回転数の上昇（空気充填量が多くなってエンジントルクが増大するのでエンジン回転数が上昇する）を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御する。つまり、エンジン１０で駆動されて発電を行うようにモータジェネレータ２０を制御する。具体的に、コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、より詳しくは、インバータ５０からモータジェネレータ２０のロータのフィールドコイルに電流を印加することにより、モータジェネレータ２０の作動状態を、エンジン１０による駆動により発電して発電電力をバッテリ３０や走行用モータ４０に供給する発電状態（エンジン１０で駆動されて発電を行う機能が発揮される状態）とする。より詳しくは、モータジェネレータ２０が発電状態にあるときの負（−）のトルクを負（−）の側に大きくする。

さらに、前述したように、コントロールユニット１００は、エンジン１０が始動したと判定された後、エンジン水温が前記閾値温度以上のときは、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射を継続する。また、コントロールユニット１００は、エンジン１０が始動したと判定された後、エンジン水温が前記閾値温度未満のときは、燃料噴射を行うインジェクタを直噴用インジェクタ１８から予混合用インジェクタ１７に切り替え、その後、エンジン１０が暖機されると、燃料噴射を行うインジェクタを予混合用インジェクタ１７から直噴用インジェクタ１８に切り替える。直噴用インジェクタ１８による燃料噴射の実行時、コントロールユニット１００は、負荷に応じて、燃料噴射を行う直噴用インジェクタ１８の数を１から２又は２から１に変更する。具体的に、コントロールユニット１００は、軽負荷時は、１つのロータハウジング１１当たり２つ備えられた直噴用インジェクタ１８のうちの１つを用いて燃料噴射を行い、高負荷時は、２つを用いて燃料噴射を行う。

燃料噴射を行う直噴用インジェクタ１８の数を２から１に変更すると、エンジントルクが低下するため、トルクショックが発生する。また、燃料噴射を行う直噴用インジェクタ１８の数を１から２に変更すると、エンジントルクが増大するため、同じくトルクショックが発生する。

そこで、本実施形態では、燃料噴射を行う直噴用インジェクタ１８の数の変更に伴うトルクショックを抑制するため、コントロールユニット１００は、燃料噴射を行う直噴用インジェクタ１８の数の２から１への変更時、その数の変更に伴うエンジン回転数の低下（エンジントルクが低下するのでエンジン回転数が低下する）を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御する。つまり、エンジン１０に駆動力を付与するようにモータジェネレータ２０を制御する。具体的に、コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、より詳しくは、インバータ５０からモータジェネレータ２０のステータの三相コイルに電流を印加することにより、モータジェネレータ２０の作動状態を、バッテリ３０からの電力供給によりエンジン１０を駆動する駆動状態（エンジン１０に駆動力を付与する機能が発揮される状態）とする。

また、本実施形態では、燃料噴射を行う直噴用インジェクタ１８の数の変更に伴うトルクショックを抑制するため、コントロールユニット１００は、燃料噴射を行う直噴用インジェクタ１８の数の１から２への変更時、その数の変更に伴うエンジン回転数の上昇（エンジントルクが増大するのでエンジン回転数が上昇する）を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御する。つまり、エンジン１０で駆動されて発電を行うようにモータジェネレータ２０を制御する。具体的に、コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、より詳しくは、インバータ５０からモータジェネレータ２０のロータのフィールドコイルに電流を印加することにより、モータジェネレータ２０の作動状態を、エンジン１０による駆動により発電して発電電力をバッテリ３０や走行用モータ４０に供給する発電状態（エンジン１０で駆動されて発電を行う機能が発揮される状態）とする。

次に、前記コントロールユニット１００によるエンジン１０の始動に関する処理動作を、図４及び図５に示すフローチャートに基いて説明する。この処理動作は、エンジン１０の停止中に、エンジン１０の始動要求があったとき（換言すればモータジェネレータ２０による発電要求があったとき）にスタートする。

すなわち、コントロールユニット１００は、ステップＳ１で、モータジェネレータ２０を駆動することによってエンジン１０を第１所定回転数Ｎ１で回転させる（クランキングする）。コントロールユニット１００は、このクランキングの開始からの時間をタイマーで計測する。コントロールユニット１００は、このクランキング時に、燃料噴射及び点火を行わないで、スロットル弁１６を全開にした状態で、エンジン１０のロータ収容室１１ａ内（筒内）に残存する燃料を掃気する。コントロールユニット１００は、この掃気を所定時間（例えば数秒程度）行う。

次いで、コントロールユニット１００は、ステップＳ２で、エンジン１０の前記クランキングを継続しながら、燃料噴射及び点火を開始する。このように燃料噴射及び点火を行いながらするクランキングを着火クランキングという。この着火クランキング時の燃料噴射は、直噴用インジェクタ１８を用いて行われる。このエンジン始動時の燃料噴射量は、空燃比がリッチになる量に設定される。

次いで、コントロールユニット１００（より詳しくはエンジン始動判定部１００ａ）は、ステップＳ３で、前記検出トルクが負（−）の値でかつその絶対値が所定値Ｔ２以上になったか否かを判定する（図４のステップＳ３では検出トルクが負の値であるという要件は省略している）。コントロールユニット１００は、このステップＳ３での判定がＮＯのときは、ステップＳ４に進み、ＹＥＳのときは、ステップＳ９に進む。

コントロールユニット１００は、ステップＳ４で、前記クランキング開始からのタイマーによる計測時間が、予め設定された基準時間ｔａ（例えば１０秒〜１０数秒）よりも大きいか否かを判定する。コントロールユニット１００は、このステップＳ４での判定がＮＯのときは、ステップＳ２に戻り、ＹＥＳのときは、ステップＳ５に進む。

コントロールユニット１００は、ステップＳ５で、エンジン１０の出力トルクが上昇せずにエンジン１０が停止したと判定し、ステップＳ６で、エンジン１０が停止したとの判定を２回以上行ったか否かを判定する。

コントロールユニット１００は、前記ステップＳ６での判定がＮＯのときは、ステップＳ７で、前記タイマーをリセットした後、ステップＳ１に戻る。一方、コントロールユニット１００は、前記ステップＳ６での判定がＹＥＳのときは、ステップＳ８で、例えば車両１のインストルメントパネルに乗員（特に運転者）が視認可能に設けられた表示パネル等（図示せず）に、エンジン１０が故障している旨の警報を表示した後、この処理動作を終了する。

コントロールユニット１００は、ステップＳ９で、前記着火クランキングを継続する。コントロールユニット１００（より詳しくはエンジン始動判定部１００ａ）は、ステップＳ１０で、回転角センサ１０４により検出されたエンジン回転数（図４のステップＳ１０では検出回転数と記している）が第２所定回転数Ｎ２以上となったか否かを判定する。

コントロールユニット１００は、前記ステップＳ１０での判定がＮＯのときは、ステップＳ１１で、前記クランキング開始からのタイマーによる計測時間が、予め設定された基準時間ｔａ（例えば１０秒〜１０数秒）よりも大きいか否かを判定する。コントロールユニット１００は、このステップＳ１１での判定がＮＯのときは、ステップＳ９に戻り、ＹＥＳのときは、ステップＳ５に進む。すなわち、コントロールユニット１００は、前記検出トルクが負（−）の値でかつその絶対値が所定値Ｔ２以上になっていても、前記基準時間ｔａ内にエンジン回転数（検出回転数）が第２所定回転数Ｎ２以上にならないときは、ステップＳ５で、エンジン回転数が低下してエンジン１０が停止したと判定する。

これに対し、コントロールユニット１００（より詳しくはエンジン始動判定部１００ａ）は、前記ステップＳ１０の判定がＹＥＳのときは、ステップＳ１２で、エンジン１０が始動したと判定する。

次いで、コントロールユニット１００は、ステップＳ１３で、エンジン水温センサ１０６により検出されたエンジン水温が、所定の閾値温度Ｔｅ１（例えば０℃付近）未満か否かを判定する。コントロールユニット１００は、このステップＳ１３での判定がＮＯのとき、つまりエンジン１０が暖機されているときは、インジェクタの切り替えを行う必要がないので、ステップＳ２０に進み、ＹＥＳのとき、つまりエンジン１０が暖機されていないときは、インジェクタの切り替えを行う必要があるので、ステップＳ１４に進む。

コントロールユニット１００は、ステップＳ１４で、燃料噴射を行うインジェクタを切り替える。具体的に、コントロールユニット１００は、直噴用インジェクタ（図５のステップＳ１４では直噴用ＩＮＪと記している）１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ（図５のステップＳ１４では予混用ＩＮＪと記している）１７による燃料噴射に切り替える。このエンジン始動後の燃料噴射量は、空燃比がリーンになる量に設定される。

次いで、コントロールユニット１００は、ステップＳ１５で、直噴用インジェクタ１８から予混合用インジェクタ１７への切り替えに伴うエンジン回転数の低下を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御する。つまり、図５のステップＳ１５に記されるように、エンジン回転数が目標エンジン回転数となるようにモータジェネレータ（ＭＧ）２０をフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御し、エンジン１０に駆動力を付与する。

具体的に、コントロールユニット１００は、エンジン１０の実回転数（回転角センサ１０４により検出されたエンジン回転数）と、エンジン１０の目標回転数（図６の時点ｔ３から時点ｔ４の間に実線で示すエンジン回転数）との差が、予め設定された許容回転数差以内に収束するように、モータジェネレータ２０をＰＩ制御（比例フィードバック係数と積分フィードバック係数とを用いるフィードバック制御）により回転フィードバック制御する。これにより、インバータ５０からモータジェネレータ２０のステータの三相コイルに印加する電流が制御され、前記エンジン１０の実回転数と目標回転数との差が収束するような正（＋）の値のトルクがモータジェネレータ２０からエンジン１０に付与される。

次いで、コントロールユニット１００は、ステップＳ１６で、走行用モータ４０を駆動する電力を確保するために、モータジェネレータ２０を発電状態とする（インバータ５０からモータジェネレータ２０のロータのフィールドコイルに電流を印加する）。このステップＳ１６での発電量は、後述するステップＳ２０での発電量よりも少ない量に設定される。その理由は、前述したように、エンジン１０の暖機前（次のステップＳ１７でＮＯと判定される前）は、エンジン１０のエキセントリックシャフト１３やモータジェネレータ２０の回転軸の回転抵抗が大きくなって、エンジン１０の負荷が増大し、燃費やエミッションが低下するからである。

次いで、コントロールユニット１００は、ステップＳ１７で、エンジン水温センサ１０６により検出されたエンジン水温が、所定の閾値温度Ｔｅ１（例えば０℃付近）未満か否かを判定する。コントロールユニット１００は、このステップＳ１７での判定がＮＯのとき、つまりエンジン１０が暖機されたときは、ステップＳ１８に進み、ＹＥＳのとき、つまりエンジン１０がまだ暖機されていないときは、ステップＳ１６に戻る。

コントロールユニット１００は、ステップＳ１８で、燃料噴射を行うインジェクタを切り替える。具体的に、コントロールユニット１００は、予混合用インジェクタ（図５のステップＳ１８では予混用ＩＮＪと記している）１７による燃料噴射から直噴用インジェクタ（図５のステップＳ１８では直噴用ＩＮＪと記している）１８による燃料噴射に切り替える。

次いで、コントロールユニット１００は、ステップＳ１９で、予混合用インジェクタ１７から直噴用インジェクタ１８への切り替えに伴うエンジン回転数の上昇を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御する。つまり、図５のステップＳ１９に記されるように、エンジン回転数が目標エンジン回転数となるようにモータジェネレータ（ＭＧ）２０をフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御し、モータジェネレータ２０による発電を行う（換言すればエンジン１０に制動力を付与する）。

具体的に、コントロールユニット１００は、エンジン１０の実回転数（回転角センサ１０４により検出されたエンジン回転数）と、エンジン１０の目標回転数（図６の時点ｔ５から時点ｔ６の間に実線で示すエンジン回転数）との差が、予め設定された許容回転数差以内に収束するように、モータジェネレータ２０をＰＩ制御（比例フィードバック係数と積分フィードバック係数とを用いるフィードバック制御）により回転フィードバック制御する。これにより、インバータ５０からモータジェネレータ２０のロータのフィールドコイルに印加する電流が制御され、前記エンジン１０の実回転数と目標回転数との差が収束するような負（−）の値のトルクがモータジェネレータ２０からエンジン１０に付与される。

次いで、コントロールユニット１００は、ステップＳ２０で、走行用モータ４０を駆動する電力を確保するために、モータジェネレータ２０を発電状態とする（インバータ５０からモータジェネレータ２０のロータのフィールドコイルに電流を印加する）。このステップＳ２０での発電量は、前述したステップＳ１６での発電量よりも多い量に設定される。その理由は、前述したように、エンジン１０の暖機後（ステップＳ１７でＮＯと判定された後）は、エンジン１０のエキセントリックシャフト１３やモータジェネレータ２０の回転軸の回転抵抗が小さくなって、エンジン１０の負荷が減少し、燃費やエミッションが改善するからである。

次いで、コントロールユニット１００は、ステップＳ２１で、エンジン停止条件が成立したか否かを判定する。つまり、図５のステップＳ２１に記されるように、モータジェネレータ２０による発電により、バッテリ電流・電圧センサ１０１により検出されたバッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧に基いて検出されたバッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ）が所定の閾値容量（図例は４０％）より大きくなったか否かを判定する。コントロールユニット１００は、このステップＳ２１での判定がＮＯのときは、ステップＳ２０に戻り、ＹＥＳのときは、ステップＳ２２に進む。

コントロールユニット１００は、ステップＳ２２で、エンジン１０のロータ収容室１１ａ内（筒内）に残存する燃料を掃気した後、エンジン１０を停止する。具体的に、コントロールユニット１００は、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射及び点火プラグ１９による点火を終了し、この状態で、スロットル弁１６を全開にし、所定時間（例えば数秒程度）、モータジェネレータ２０を駆動状態として、エンジン１０の回転を継続した後、モータジェネレータ２０によるエンジン１０の回転を停止する。その後、この処理動作を終了する。

（４）作用等
以上のように、本実施形態では、吸気通路１４の下流側の分岐路に気体燃料である水素を噴射する予混合用インジェクタ１７及びロータ収容室１１ａ内に気体燃料である水素を直接噴射する直噴用インジェクタ１８を備えたエンジン１０と、エンジン１０に駆動力を付与する機能及びエンジン１０で駆動されて発電を行う機能を有するモータジェネレータ２０とを含むハイブリッド車１において、次のような特徴的構成を採用した。

すなわち、コントロールユニット１００は、エンジン１０の始動時（図６の時点ｔ１から時点ｔ３の間）、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射でエンジン１０を始動し、エンジン１０の始動後（図６の時点ｔ３の後）、エンジン水温が所定の閾値温度Ｔｅ１未満のときは（ステップＳ１３でＹＥＳのときは）、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射に切り替え（ステップＳ１４）、エンジン１０が暖機した後（図６の時点ｔ５の後）（ステップＳ１７でＮＯのとき）、予混合用インジェクタ１７による燃料噴射から直噴用インジェクタ１８による燃料噴射に切り替える（ステップＳ１８）。

その場合に、コントロールユニット１００は、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射への切り替え時（図６の時点ｔ３から時点ｔ４の間）、その切り替えに伴うエンジン回転数の低下（図６の鎖線（ｉｉｉ）参照）を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御する（ステップＳ１５）（図６の実線（ｖ）参照）。

この構成によれば、エンジン１０とモータジェネレータ２０とを含むハイブリッド車１において、エンジン１０の始動時は、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射でエンジン１０を始動するので、空気充填量が多くなり、安定したエンジン１０の始動性が確保される。そして、エンジン１０の始動後においてエンジン水温が所定の閾値温度Ｔｅ１未満のときは、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射に切り替える（すなわち第１の切り替えを行う）ので、たとえ直噴用インジェクタ１８が氷結により作動不良を起こしても、予混合用インジェクタ１７から安定して燃料が供給される。そして、エンジン１０の暖機後は、再び予混合用インジェクタ１７による燃料噴射から直噴用インジェクタ１８による燃料噴射に切り替える（すなわち第２の切り替えを行う）ので、温度上昇により氷結の問題が解消した直噴用インジェクタ１８を用いて安定した燃料供給が行われる。

その上で、第１の切り替え時、その切り替えに伴うエンジン１０の回転低下（空気充填量が少なくなるのでエンジン１０の回転が低下する）を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御するので、つまり、エンジン１０に駆動力を付与するようにモータジェネレータ２０を制御するので、直噴用インジェクタ１８から予混合用インジェクタ１７への切り替えに伴うエンジン１０の回転低下が抑制されて、トルクショックが抑制される。

例えば、図６に鎖線（ｉ）で示すように、エンジン１０の始動後、すぐにステップＳ１６の発電を行うように、モータジェネレータ２０を発電状態とすると、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射への切り替えに伴って、エンジン１０のトルクが低下し、その結果、図６に鎖線（ｉｉｉ）で示すように、エンジン１０の回転数が低下して、トルクショックが発生する。

これに対処するため、コントロールユニット１００は、第１の切り替え時、その切り替えに伴うエンジン回転数の低下（鎖線（ｉｉｉ））を抑制するように、インバータ５０からモータジェネレータ２０のステータの三相コイルに電流を印加して、モータジェネレータ２０の作動状態を、バッテリ３０からの電力供給によりエンジン１０を駆動する駆動状態（エンジン１０に駆動力を付与する機能が発揮される状態）とするのである（図６の実線（ｖ））。

以上により、本実施形態によれば、エンジン１０の始動後に、エンジン１０を停止することなく、インジェクタの切り替えに伴うトルクショックを抑制することができるハイブリッド車１の制御装置が提供される。

また、コントロールユニット１００は、予混合用インジェクタ１７による燃料噴射から直噴用インジェクタ１８による燃料噴射への切り替え時（図６の時点ｔ５から時点ｔ６の間）、その切り替えに伴うエンジン回転数の上昇（図６の鎖線（ｉｖ）参照）を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御する（ステップＳ１９）（図６の実線（ｖｉ）参照）。

この構成によれば、第２の切り替え時、その切り替えに伴うエンジン１０の回転上昇（空気充填量が多くなるのでエンジン１０の回転が上昇する）を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御するので、つまり、エンジン１０で駆動されて発電を行うようにモータジェネレータ２０を制御するので、予混合用インジェクタ１７から直噴用インジェクタ１８への切り替えに伴うエンジン１０の回転上昇が抑制されて、トルクショックが抑制される。

例えば、図６に鎖線（ｉｉ）で示すように、エンジン１０の暖機後（ステップＳ１７でＮＯ）、すぐにステップＳ２０の発電を行うように、モータジェネレータ２０を発電状態とすると、予混合用インジェクタ１７による燃料噴射から直噴用インジェクタ１８による燃料噴射への切り替えに伴って、エンジン１０のトルクが増大し、その結果、図６に鎖線（ｉｖ）で示すように、エンジン１０の回転数が上昇して、トルクショックが発生する。

これに対処するため、コントロールユニット１００は、第２の切り替え時、その切り替えに伴うエンジン回転数の上昇（鎖線（ｉｖ））を抑制するように、インバータ５０からモータジェネレータ２０のロータのフィールドコイルに電流を印加して、モータジェネレータ２０の作動状態を、エンジン１０による駆動により発電して発電電力をバッテリ３０や走行用モータ４０に供給する発電状態（エンジン１０で駆動されて発電を行う機能が発揮される状態）とするのである（図６の実線（ｖｉ））。より詳しくは、モータジェネレータ２０が発電状態にあるときの負（−）のトルクを負（−）の側に大きくするのである。

また、コントロールユニット１００は、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射の実行時、負荷に応じて、燃料噴射を行う直噴用インジェクタ１８の数を１から２又は２から１に変更し、その直噴用インジェクタ１８の数の変更時、その数の変更に伴うエンジン１０の回転変動（すなわち回転低下や回転上昇）を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御する。

この構成によれば、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射の実行時に、負荷に応じて、燃料噴射を行う直噴用インジェクタ１８の数を変更するとき、その数の変更に伴うエンジン１０の回転変動を抑制するようにモータジェネレータ２０を制御するので、つまり、エンジン１０に駆動力を付与するように又はエンジン１０で駆動されて発電を行うようにモータジェネレータ２０を制御するので、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射の実行時における直噴用インジェクタ１８の数の変更に伴うエンジン１０の回転変動が抑制されて、トルクショックが抑制される。

また、コントロールユニット１００は、いずれの場合においても、エンジン１０の回転低下や回転上昇を抑制するときは、エンジン１０の実回転数（回転角センサ１０４により検出されたエンジン回転数）とエンジン１０の目標回転数（例えば図６の時点ｔ３から時点ｔ４の間に実線で示すエンジン回転数又は時点ｔ５から時点ｔ６の間に実線で示すエンジン回転数）との差が予め設定された許容回転数差以内に収束するようにモータジェネレータ２０をフィードバック制御する（例えばステップＳ１５，Ｓ１９参照）。

この構成によれば、外乱に影響されることなく、エンジン１０の実回転数が予め設定された許容回転数差以内で目標回転数に収束するので、乗員が違和感や不快感を覚えない許容可能な範囲にトルクショックが確実に抑制される。

また、コントロールユニット１００は、エンジン１０の停止時、エンジン１０のロータ収容室１１ａ内を掃気した後、エンジン１０を停止する（ステップＳ２２）。

この構成によれば、エンジン１０の停止時にロータ収容室１１ａ内（筒内）の水分が除去されるので、次回のエンジン１０の始動時における氷結の問題が低減される。そのため、次回のエンジン１０の始動時に、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射でエンジン１０を安定して始動することが確実に行える。

なお、バッテリ３０の温度が所定の閾値温度よりも低いときは、コントロールユニット１００は、エンジン１０の回転上昇を抑制するモータジェネレータ２０の制御、つまり、例えば第２の切り替え時のように、モータジェネレータ２０の作動状態を発電状態とする制御を行わないことが好ましい。バッテリ３０の温度が所定の閾値温度よりも低いときは、バッテリ３０の容量が低下するので、そのような低温時は、モータジェネレータ２０による発電を抑制して、バッテリ３０の無理な充電を回避し、バッテリ３０の劣化を抑制することが望ましいからである。

また、前記実施形態では、エンジン１０は、ロータリピストンエンジンであったが、レシプロエンジンであってもよい。また、水素以外の気体燃料（例えば天然ガスやプロパンガス等）を用いるエンジンであってもよい。

また、コントロールユニット１００は、直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射に切り替える際（ステップＳ１４）、両インジェクタ１７，１８から燃料を噴射するオーバーラップ期間を経て切り替えてもよい。例えば、時点ｔ３（図６参照）で、エンジン１０が始動したと判定されると、コントロールユニット１００は、図７に示すように、第１気筒（２つのロータハウジング１１のうちの一方）及び第２気筒（同じく他方）において、所定サイクル分（図７の例ではロータ１２の３回転分）のオーバーラップ期間ＯＬを経て直噴用インジェクタ１８による燃料噴射から予混合用インジェクタ１７による燃料噴射に切り替えてもよい。

図７では、直噴用インジェクタ１８及び予混合用インジェクタ１７に印加されるパルスが示されている。このパルス幅が大きいほど燃料噴射量が多くなる。オーバーラップ期間ＯＬ中の直噴用インジェクタ１８からの燃料噴射量と予混合用インジェクタ１７からの燃料噴射量との合計が、エンジン１０が始動したと判定された後の目標燃料噴射量となるように、前記目標燃料噴射量が直噴用インジェクタ１８と予混合用インジェクタ１７とに振り分けられる。この振り分けの割合は、図７の例ではオーバーラップ期間ＯＬ中一定とされている。ただし、オーバーラップ期間ＯＬが進むに伴い、直噴用インジェクタ１８からの燃料噴射量が少なくなり、予混合用インジェクタ１７からの燃料噴射量が多くなるようにしてもよい。

コントロールユニット１００は、予混合用インジェクタ１７による燃料噴射から直噴用インジェクタ１８による燃料噴射に切り替える際（ステップＳ１８）も、同様に、両インジェクタ１７，１８から燃料を噴射するオーバーラップ期間を経て切り替えることができる。

１ ハイブリッド車
１０ エンジン
１７ ポート噴射用インジェクタ（予混合用インジェクタ）
１８ 筒内噴射用インジェクタ（直噴用インジェクタ）
１９ 点火プラグ
２０ モータジェネレータ
３０ バッテリ
４０ 走行用モータ
５０ インバータ
７０ 水素タンク
１００ コントロールユニット（エンジン制御手段、モータジェネレータ制御手段）

Claims (6)

1. 吸気ポートに気体燃料を噴射するポート噴射用インジェクタ及び筒内に気体燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタを備えたエンジンと、前記エンジンに駆動力を付与する機能及び前記エンジンで駆動されて発電を行う機能を有するモータジェネレータとを含むハイブリッド車の制御装置であって、
   前記エンジンの始動時、前記エンジンの温度に拘らず前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射でエンジンを始動し、前記エンジンの始動後、前記エンジンの温度が所定の閾値温度未満のときは、前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射から前記ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射に切り替え、前記エンジンが暖機した後、前記ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射から前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射に切り替えるエンジン制御手段と、
   前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射から前記ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射への切り替え時、その切り替えに伴うエンジンの回転低下を抑制するように前記モータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御手段とを有することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記モータジェネレータ制御手段は、前記ポート噴射用インジェクタによる燃料噴射から前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射への切り替え時、その切り替えに伴うエンジンの回転上昇を抑制するように前記モータジェネレータを制御することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記筒内噴射用インジェクタは１つの気筒に複数備えられ、
   前記エンジン制御手段は、前記筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射の実行時、負荷に応じて、燃料噴射を行う筒内噴射用インジェクタの数を変更し、
   前記モータジェネレータ制御手段は、前記筒内噴射用インジェクタの数の変更時、その数の変更に伴うエンジンの回転変動を抑制するように前記モータジェネレータを制御することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
4. 請求項２又は３に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記モータジェネレータで発電された電力を蓄電するバッテリが備えられ、
   前記モータ制御手段は、前記バッテリの温度が所定の閾値温度よりも低いときは、エンジンの回転上昇を抑制する前記モータジェネレータの制御を行わないものであることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記モータジェネレータ制御手段は、エンジンの実回転数とエンジンの目標回転数との差が予め設定された許容回転数差以内に収束するように前記モータジェネレータをフィードバック制御することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のハイブリッド車の制御装置において、
   前記エンジン制御手段は、前記エンジンの停止時、筒内を掃気した後、エンジンを停止することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
   

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