特開 2023-180934 ハイブリッド車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023180934

(43)【公開日】2023-12-21

(54)【発明の名称】ハイブリッド車

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/16 20160101AFI20231214BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20231214BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20231214BHJP

   B60K 6/24 20071001ALI20231214BHJP

   F02D 13/02 20060101ALI20231214BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20231214BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

B60W20/16

B60K6/445 ZHV

B60W10/06 900

B60K6/24

F02D13/02 J

F02D13/02 H

B60L50/16

B60L50/60

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022094621

(22)【出願日】2022-06-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井戸側 正直

(72)【発明者】

【氏名】内田 孝宏

(72)【発明者】

【氏名】藪下 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】縄田 英和

(72)【発明者】

【氏名】那須 隼平

(72)【発明者】

【氏名】浅見 良和

(72)【発明者】

【氏名】加地 雅広

【テーマコード（参考）】

3D202

3G092

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D202AA03

3D202BB09

3D202CC43

3D202DD18

3D202DD20

3D202DD22

3D202EE01

3G092AA06

3G092AA11

3G092AC02

3G092DA08

3G092FA06

3G092GA04

3G092GA08

3G092HA01X

3G092HA09Z

3G092HC09Z

3G092HE01Z

3G092HE03Z

3G092HE06Z

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BA04

5H125BD17

(57)【要約】

【課題】急速触媒暖機制御を実行する際の吸気弁の開閉タイミングをより適正なものとする。
【解決手段】点火時期を遅角して運転することにより浄化装置の触媒を暖機する触媒暖機制御を実行する際に、エンジンのアイドル運転が指示されているときには、吸気弁の開閉タイミングが第１所定目標バルブタイミングとなるように可変バルブタイミング機構を制御する。アイドル運転しながら触媒暖機を行なうのに適した吸気弁の開閉タイミングとして第１所定目標バルブタイミングを用いることにより、アイドルオン時に触媒暖機制御を実行する際の吸気弁の開閉タイミングをより適正なものとすることができる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気を浄化する触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられており、吸気弁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を有し、筒内噴射弁を有するエンジンと、
前記エンジンの出力軸に機械的に接続された発電可能な第１電動機と、
走行用の動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりが可能な蓄電装置と、
前記エンジンと前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車であって、
前記制御装置は、点火時期を遅角して運転することにより前記浄化装置の触媒を暖機する触媒暖機制御を実行する際に、前記エンジンのアイドル運転が指示されているときには、前記吸気弁の開閉タイミングが第１所定目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御する、
ことを特徴とするハイブリッド車。

【請求項2】

請求項１記載のハイブリッド車であって、
前記制御装置は、前記触媒暖機制御を実行する際に、前記エンジンのアイドル運転が指示されていないときには、前記吸気弁の開閉タイミングが前記第１所定目標バルブタイミングとは異なる第２所定目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御する、
ハイブリッド車。

【請求項3】

請求項２記載のハイブリッド車であって、
前記制御装置は、前記触媒暖機制御を実行する際に、前記エンジンのアイドル運転が指示されておらず、前記エンジンの定点運転が許可されているか或いは前記エンジンへのトルク要求値が所定値未満であるときには、前記吸気弁の開閉タイミングが第３所定目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御する、
ハイブリッド車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車に関し、詳しくは、可変バルブバルブタイミング機構を備えるエンジンの出力軸に機械的に接続された発電可能な第１電動機と、走行用の動力を入出力可能な第２電動機とを備えるハイブリッド車に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の技術として、排気を浄化する触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられており、吸気弁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を有するエンジンを備えるハイブリッド車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、浄化触媒の暖機要求がなされていて走行用パワーが出力制限相当パワーより大きいときにおいて、触媒暖機程度が所定程度に至っていないときには、触媒暖機程度が所定程度に至った後よりも早いタイミングで吸気バルブが開閉されながらエンジンが運転されるよう制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－０７１６６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

浄化装置の触媒暖機を行なう際には、迅速に触媒暖機が完了することが望まれることから、ハイブリッド車の状態によりエンジンの運転を変更することが望まれる。ハイブリッド車の状態として、エンジンに対してアイドル運転が指示されてエンジンからトルク出力が不要である状態のときには、エンジンの運転状態を迅速な触媒暖機に適したものとすることができる。一方、エンジンに対してアイドル運転が指示されておらずエンジンからトルク出力が要求される状態では、エンジンからのトルク出力と触媒暖機との両立を図る必要がある。可変バルブタイミング機構を備えるエンジンでは、吸気弁の開閉バルブタイミングもエンジンの運転状態の一つであるから、触媒暖機の際にも適正な開閉タイミングとすることが望まれる。

【0005】

本発明のハイブリッド車は、触媒暖機制御を実行する際の吸気弁の開閉タイミングをより適正なものとすることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のハイブリッド車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明のハイブリッド車は、
排気を浄化する触媒を有する浄化装置が排気系に取り付けられており、吸気弁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を有し、筒内噴射弁を有するエンジンと、
前記エンジンの出力軸に機械的に接続された発電可能な第１電動機と、
走行用の動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりが可能な蓄電装置と、
前記エンジンと前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車であって、
前記制御装置は、点火時期を遅角して運転することにより前記浄化装置の触媒を暖機する急速触媒暖機制御を実行する際に、前記エンジンのアイドル運転が指示されているときには、前記吸気弁の開閉タイミングが第１所定目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御する、
ことを特徴とする。

【0008】

この本発明のハイブリッド車では、点火時期を遅角して運転することにより浄化装置の触媒を暖機する急速触媒暖機制御を実行する際に、エンジンのアイドル運転が指示されているとき（アイドルオンのとき）には、吸気弁の開閉タイミングが第１所定目標バルブタイミングとなるように可変バルブタイミング機構を制御する。アイドルオンのときには、エンジンへのトルク要求はなされて得おらず、エンジンは予め定めた回転数でアイドル運転するように制御されるから、これに適した吸気弁の開閉タイミング（第１所定目標バルブタイミング）とすることにより、アイドルオン時に触媒暖機制御を実行する際の吸気弁の開閉タイミングをより適正なものとすることができる。第１所定目標バルブタイミングは、実験や機械学習などにより定めることができる。

【0009】

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御装置は、前記触媒暖機制御を実行する際に、前記エンジンのアイドル運転が指示されていないときには、前記吸気弁の開閉タイミングが前記第１所定目標バルブタイミングとは異なる第２所定目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御するものとしてもよい。アイドルオフのときに触媒暖機を行なうときには、エンジンを所定回転数（例えば１１００ｒｐｍや１３００ｒｐｍなど）で所定トルク（例えば２０Ｎｍや３０Ｎｍなど）が出力されるようにして行なう場合がある。このため、こうしたエンジンの運転に適した吸気弁の開閉タイミング（第２所定目標バルブタイミング）とすることにより、アイドルオフ時に触媒暖機制御を実行する際の吸気弁の開閉タイミングをより適正なものとすることができる。第２所定目標バルブタイミングは、実験や機械学習などにより定めることができ、第１所定目標バルブタイミングより遅角側である。

【0010】

本発明のハイブリッド車において、前記制御装置は、前記触媒暖機制御を実行する際に、前記エンジンのアイドル運転が指示されておらず、前記エンジンの定点運転が許可されているか或いは前記エンジンへのトルク要求値が所定値未満であるときには、前記吸気弁の開閉タイミングが第３所定目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング機構を制御するものとしてもよい。第３所定目標バルブタイミングとしては、エンジンへのトルク要求値が所定値未満であるときには吸気弁のバルブタイミングを変更しなくてもエンジンからのトルク出力が可能な開閉タイミングが用いられる。これにより、吸気弁の開閉タイミングを変更することなく、触媒暖機を行ないながらエンジンからトルク要求値までのトルクを出力することができる。第３所定目標バルブタイミングは、第２所定目標バルブタイミングと同一のものとしてもよいが、第２所定目標バルブタイミングより若干進角側としたり、第２所定目標バルブタイミングより若干遅角側としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施例としてのハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。

【図3】可変バルブタイミング機構１６０の構成の概略を示す構成図である。

【図4】可変バルブタイミング機構１６０の構成の概略を示す構成図である。

【図5】エンジンＥＣＵ２４により実行される通常触媒暖機制御の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【実施例0013】

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド車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車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、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。

【0014】

エンジン２２は、例えばガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張（爆発燃焼）、排気の４行程により動力を出力する６気筒の内燃機関として構成されている。図２に示すように、エンジン２２は、吸気ポートに燃料供給装置１５０から低圧供給管１５３を介して供給される燃料を噴射するポート噴射弁１２６と、筒内に燃料供給装置１５０から高圧供給管１５８を介して供給される燃料を噴射する筒内噴射弁１２７とを有する。筒内噴射弁１２７は燃焼室１２９の頂部の略中央に配置されており、燃料をスプレー状に噴射する。点火プラグ１３０は、筒内噴射弁１２７からスプレー状に噴霧される燃料に点火できるように筒内噴射弁１２７の近傍に配置されている。エンジン２２は、ポート噴射弁１２６と筒内噴射弁１２７とを有することにより、ポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとのうちの何れかで運転可能となっている。ポート噴射モードでは、エアクリーナ１２２により清浄された空気を吸気管１２３に吸入してスロットルバルブ１２４やサージタンク１２５を通過させると共に、吸気管１２３のサージタンク１２５よりも下流側のポート噴射弁１２６から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室１２９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、シリンダボア内で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２３の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室１２９に吸入し、吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁１２７から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト２３の回転運動を得る。共用噴射モードでは、空気を燃焼室１２９に吸入する際にポート噴射弁１２６から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁１２７から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト２３の回転運動を得る。これらの噴射モードは、エンジン２２の運転状態に基づいて切り替えられる。燃焼室１２９から排気バルブ１３３を介して排気管１３４に排出される排気は、浄化装置１３５を介して外気に排出される。浄化装置１３５は、排気中の一酸化炭素（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）１３５ａを有する。

【0015】

燃料供給装置１５０は、燃料タンク１５１内の燃料をエンジン２２のポート噴射弁１２６や筒内噴射弁１２７に供給する装置として構成されている。燃料供給装置１５０は、燃料タンク１５１と、フィードポンプ１５２と、低圧供給管１５３と、逆止弁１５４と、リリーフ管１５５と、リリーフバルブ１５６と、高圧ポンプ１５７と、高圧供給管１５８とを備える。

【0016】

フィードポンプ１５２は、図示しないバッテリからの電力の供給を受けて作動する電動ポンプとして構成されており、燃料タンク１５１内に配置されている。このフィードポンプ１５２は、燃料タンク１５１内の燃料を低圧供給管１５３に供給する。低圧供給管１５３は、ポート噴射弁１２６に接続されている。逆止弁１５４は、低圧供給管１５３に設けられており、フィードポンプ１５２側からポート噴射弁１２６側の方向の燃料の流れを許容すると共に逆方向の燃料の流れを規制する。

【0017】

リリーフ管１５５は、低圧供給管１５３と燃料タンク１５１とに接続されている。リリーフバルブ１５６は、リリーフ管１５５に設けられ、低圧供給管１５３内の燃圧が閾値Ｐｆｌｏｌｉｍ未満のときには閉弁すると共に低圧供給管１５３内の燃圧が閾値Ｐｆｌｏｌｉｍ以上のときには開弁する。リリーフバルブ１５６が開弁すると、低圧供給管１５３内の燃料の一部がリリーフ管１５５を介して燃料タンク１５１に戻される。このようにして、低圧供給管１５３内の燃圧が過剰になるのを抑制する。

【0018】

高圧ポンプ１５７は、エンジン２２からの動力（実施例では、吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフト１１９の回転）により駆動されると共に低圧供給管１５３の燃料を加圧して高圧供給管１５８に供給するポンプとして構成されている。高圧ポンプ１５７は、その吸入口に接続されて燃料を加圧する際に開閉する電磁バルブ１５７ａと、その吐出口に接続されて燃料の逆流を規制すると共に高圧供給管１５８内の燃圧を保持するチェックバルブ１５７ｂと、エンジン２２の回転（インテークカムシャフト１１９の回転）により作動する（図１における上下方向に移動する）プランジャ１５７ｃとを有する。この高圧ポンプ１５７は、エンジン２２の運転中に、電磁バルブ１５７ａが開弁されたときに、低圧供給管１５３の燃料を吸入し、電磁バルブ１５７ａが閉弁されたときに、プランジャ１５７ｃによって圧縮した燃料をチェックバルブ１５７ｂを介して高圧供給管１５８に断続的に送り込むことにより、高圧供給管１５８に供給する燃料を加圧する。

【0019】

また、エンジン２２は、インテークカムシャフト１１９に、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴ（開タイミングＶＴｏｉｎおよび閉タイミングＶＴｃｉｎ）を作動角（開タイミングＶＴｏｉｎと閉タイミングＶＴｃｉｎとの間の角度）を維持した状態で連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構１６０を備える。図３および図４は、可変バルブタイミング機構１６０の構成の概略を示す構成図である。

【0020】

可変バルブタイミング機構１６０は、図示するように、ベーン式のＶＶＴコントローラ１６２と、ベーンポジションセンサ１６３と、オイルコントロールバルブ１６６と、を備える。ＶＶＴコントローラ１６２は、ハウジング部１６２ａと、ベーン部１６２ｂと、図示しないアシストスプリングと、により構成されている。ハウジング部１６２ａは、各バンクのクランクシャフト２３にタイミングチェーン１７２を介して接続されたタイミングギヤ１７４に固定されている。ベーン部１６２ｂは、吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフト１１９に固定されている。アシストスプリングは、両端がハウジング部１６２ａとベーン部１６２ｂとに取り付けられており、ベーン部１６２ｂを進角方向に付勢している。ベーンポジションセンサ１６３は、ベーン部１６２ｂの位置を検出する。オイルコントロールバルブ１６６は、スリーブ，スプール弁，リニアソレノイド，プランジャなどを有する周知のオイルコントロールバルブとして構成されており、図示しない電流調整部から供給される電流に応じて作動して（スプール弁が移動して）ＶＶＴコントローラ１６２の進角側油室および遅角側油室に油圧を作用させる。

【0021】

可変バルブタイミング機構１６０では、オイルコントロールバルブ１６６を介してＶＶＴコントローラ１６２の進角側油室および遅角側油室に作用させる油圧を調節することにより、ハウジング部１６２ａに対してベーン部１６２ｂを相対的に回転させる。これにより、吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴにおけるインテークカムシャフト１１９の角度を連続的に変更する。実施例では、エンジン２２から効率よく動力を出力可能な吸気バルブ１２８の開閉タイミングＶＴに対応するインテークカムシャフト１１９の角度を基準角とする。そして、インテークカムシャフト１１９の角度をその基準角よりも進角させることにより、エンジン２２から高トルクを出力可能な運転状態とすることができる。また、インテークカムシャフト１１９の角度を遅角側の所定角度（例えば、最遅角）とすることにより、エンジン２２の気筒内の圧力変動を小さくし、エンジン２２の運転停止や始動に適した運転状態とすることができる。

【0022】

エンジン２２は、エンジンＥＣＵ２４により運転制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。

【0023】

エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランク角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を挙げることができる。吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフト１１９の回転位置や排気バルブ１３３を開閉するエキゾースト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からのカム角θｃｉ，θｃｏも挙げることができる。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１２４ａからのスロットル開度ＴＨや、吸気管１２３のスロットルバルブ１２４よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａ、吸気管１２３のスロットルバルブ１２４よりも上流側に取り付けられた温度センサ１２３ｔからの吸気温Ｔａ、サージタンク１２５に取り付けられた圧力センサ１２５ａからのサージ圧Ｐｓも挙げることができる。排気管１３４の浄化装置１３５よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ１３７からのフロント空燃比ＡＦ１や、排気管１３４の浄化装置１３５とＰＭフィルタ１３６との間に取り付けられたリヤ空燃比センサ１３８からのリヤ空燃比ＡＦ２も挙げることができる。燃料タンク１５１に取り付けられた燃温センサ１５１ｔからの燃温Ｔｆｔｎｋや、フィードポンプ１５２に取り付けられた回転数センサ１５２ａからのフィードポンプ１５２の回転数Ｎｐ、低圧供給管１５３のポート噴射弁１２６付近（例えば、低圧デリバリパイプ）に取り付けられた燃圧センサ１５３ｐからの低圧燃圧（ポート噴射弁１２６に供給する燃料の圧力）ＰＬ、高圧供給管１５８の筒内噴射弁１２７付近（例えば、高圧デリバリパイプ）に取り付けられた燃圧センサ１５８ｐからの高圧燃圧（筒内噴射弁１２７に供給する燃料の圧力）ＰＨも挙げることができる。

【0024】

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ１２４への制御信号や、ポート噴射弁１２６への制御信号、筒内噴射弁１２７への制御信号、点火プラグ１３０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１６０への制御信号などを挙げることができる。燃料供給装置１５０のフィードポンプ１５２への制御信号や、高圧ポンプ１５７の電磁バルブ１５７ａへの制御信号も挙げることができる。

【0025】

エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのエンジン２２のクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。また、エンジンＥＣＵ２４は、エアフローメータ１２３ａからの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて負荷率（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を演算している。

【0026】

図１に示すように、プラネタリギヤ３０は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２３が接続されている。

【0027】

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

【0028】

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる相電流を検出する図示しない電流センサからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない複数の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。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

【0029】

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２に接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２により管理されている。

【0030】

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ５０の電流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バッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力量の割合である。

【0031】

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、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を挙げることができる。また、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や、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８７からの車速Ｖも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、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いる。

【0032】

こうして構成された実施例のハイブリッド車２０では、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御により、基本的には、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）と、エンジン２２の運転を伴わずに走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）と、を切り替えてエンジン２２を間欠運転しながら走行する。

【0033】

ＨＶ走行モードでは、基本的には、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）走行用トルクＴｄ＊を設定し、設定した走行用トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄ＊を演算する。続いて、走行用パワーＰｄ＊とバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣとに基づいてエンジン２２の目標パワーＰｅ＊を設定し、エンジン２２から目標パワーＰｅ＊が出力されると共に走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。

【0034】

エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいて運転されるように、エンジン２２の運転制御、例えば、吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御、開閉タイミング制御などを行なう。吸入空気量制御は、スロットルバルブ１２４の開度を制御することにより行なわれる。燃料噴射制御は、ポート噴射モードや筒内噴射モード、共用噴射モードでポート噴射弁１２６や筒内噴射弁１２７からの燃料噴射量を制御することにより行なわれる。点火制御は、点火プラグ１３０の点火時期を制御することにより行なわれる。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

【0035】

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、ＨＶ走行モードと同様に走行用トルクＴｄ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に走行用トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２の制御については上述した。

【0036】

ＨＶ走行モードでは、目標パワーＰｅ＊がパワー閾値Ｐｅｒｅｆ未満に至ったときなどに、エンジン２２の停止条件が成立したと判定して、エンジン２２を運転停止してＥＶ走行モードに移行する。ＥＶ走行モードでは、ＨＶ走行モードと同様に演算した目標パワーＰｅ＊がパワー閾値（Ｐｅｒｅｆ＋α）以上に至ったときなどに、エンジン２２の始動条件が成立したと判定して、エンジン２２を始動してＨＶ走行モードに移行する。

【0037】

実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２の排気管１３４に取り付けられた浄化装置１３５の浄化触媒（三元触媒）１３５ａに対して触媒暖機を行なう。浄化装置１３５の触媒暖機は、触媒温度Ｔｃが活性化する温度未満の所定温度以下の条件やアクセルオフの条件が成立しているときに行なわれる。触媒暖機としては、通常触媒暖機と急速触媒暖機とがある。通常触媒暖機は、エンジン２２の回転数Ｎｅを所定回転数（例えば１３００ｒｐｍなど）Ｎｓｅｔで維持すると共に、筒内噴射弁１２７から吸気行程で１回～３回の燃料噴射を行なって燃焼室１２９の混合気を均質なものとし、点火時期を通常時期より遅角したベース点火時期近傍として爆発燃焼（均質燃焼）させることにより行なわれる。急速触媒暖機は、エンジン２２の回転数Ｎｅを所定回転数（例えば１３００ｒｐｍなど）Ｎｓｅｔで維持すると共に、筒内噴射弁１２７から吸気行程で燃料噴射を行なうだけでなく最終の燃料噴射を圧縮行程で行なって燃焼室１２９の混合気のうち点火プラグ１３０近傍の混合気の燃料濃度を高くした状態で点火時期を通常触媒暖機のベース点火時期より更に遅角したベース点火時期近傍として爆発燃焼（成層燃焼）させることにより行なう。点火時期を遅角すると、燃焼効率が低下するため、吸入空気量を増やすことによってエンジン２２の回転数Ｎｅを維持する一方で、燃焼ガス量が増えることにより、エミッション成分の絶対量も増えるが、触媒暖機は促進される。したがって、急速触媒暖機は、通常触媒暖機に比して、点火時期を更に遅角することによって触媒暖機の更なる促進を図ることができる。なお、急速触媒暖機では、吸気行程や圧縮行程で１回～３回の燃料噴射を行ない、最終の燃料噴射を膨張行程で行なうと共にこの膨張行程における燃料噴射と同期して点火して爆発燃焼（成層燃焼）する場合もある。

【0038】

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車２０の動作、特に、通常触媒暖機制御の最中の吸気バルブ１２８の開閉タイミングを設定する際の動作について説明する。図５は、エンジンＥＣＵ２４により実行される通常触媒暖機制御の一例を示すフローチャートである。

【0039】

図５の通常触媒暖機制御が実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、エンジン２２のアイドル運転が指示されているか否か（アイドルオンかアイドルオフか）を判定する（ステップＳ１００）。アイドルオンであると判定したときには、エンジン２２を所定回転数Ｎｓｅｔで自律運転（アイドル運転）するように且つ点火時期Ｔｐを通常のアイドル運転時の時期Ｔｐ０より大幅に遅角した時期Ｔｐ１としてアイドルオン時の触媒暖機制御を実行すると共に（ステップＳ１１０）、可変バルブタイミング機構１６０の目標バルブタイミングを第１所定目標バルブタイミングに設定し（ステップＳ１２０）、本処理を終了する。第１所定目標バルブタイミングは、触媒暖機が促進するように実験や機械学習などにより定めることができる。なお、アイドルオン時の触媒暖機制御では、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｅｔとなるように点火時期Ｔｐや吸入空気量Ｑａがフィードバック制御される。

【0040】

ステップＳ１００でアイドルオフであると判定したときには、エンジン２２の定点運転が許可されているか否か、エンジン２２へのトルク要求値が所定値未満であるか否か、を判定する（ステップＳ１３０）。エンジン２２の定点運転が許可されておらず且つエンジン２２へのトルク要求値が所定値以上であると判定したときには、エンジン２２を所定回転数Ｎｓｅｔでエンジン２２から所定トルクＴｓｅｔ（例えば２０Ｎｍや３０Ｎｍなど）が出力されるように且つ点火時期Ｔｐをアイドルオン時の時期Ｔｐ１よりは若干進角した時期Ｔｐ２としてアイドルオフ時の触媒暖機制御を実行すると共に（ステップＳ１４０）、可変バルブタイミング機構１６０の目標バルブタイミングを第２所定目標バルブタイミングに設定し（ステップＳ１５０）、本処理を終了する。第２所定目標バルブタイミングは、エンジン２２から所定トルクＴｓｅｔを出力しながら触媒暖機を促進するように実験や機械学習などにより定めることができ、第１所定目標バルブタイミングより遅角側である。

【0041】

ステップＳ１３０でエンジン２２の定点運転が許可されているか或いはエンジン２２へのトルク要求値が所定値未満であると判定したときには、エンジン２２を所定回転数Ｎｓｅｔでエンジン２２から所定トルクＴｓｅｔ（例えば２０Ｎｍや３０Ｎｍなど）が出力されるように且つ点火時期Ｔｐをアイドルオン時の時期Ｔｐ１よりは若干遅角した時期Ｔｐ３とし、アイドルオフ時の所定触媒暖機制御を実行すると共に（ステップＳ１６０）、可変バルブタイミング機構１６０の目標バルブタイミングを第３所定目標バルブタイミングに設定し（ステップＳ１７０）、本処理を終了する。第３所定目標バルブタイミングは、触媒暖機を実行している最中では、所定トルクＴｓｅｔまでのトルクを走行用のトルクとしてエンジン２２から出力することができ、触媒暖機を中断すれば（点火時期Ｔｐを早めれば）、開閉タイミングを変更することなく、ある一定のトルク（所定トルクＴｓｅｔより大きなトルク）までのトルクを走行用のトルクとしてエンジン２２から出力することができる。このため、ある一定のトルクまでのエンジン２２へのトルク要求に対して、急速触媒暖機の実行と中断とを切り替えるものの、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更することなく、対応することができる。なお、第３所定目標バルブタイミングとしては、第２所定目標バルブタイミングと同一としてもよいし相違するものとしてもよい。実施例では、アイドルオフ時の触媒暖機制御として第２所定目標バルブタイミングを用いているため、その連続性を考慮して第３所定目標バルブタイミングとして第２所定目標バルブタイミングと同一のタイミングを用いた。

【0042】

以上説明した実施例のハイブリッド車２０では、アイドルオンのときに触媒暖機を行なうときには、吸気バルブ１２８の開閉タイミングとして第１所定目標バルブタイミングを設定する。これにより、アイドルオン時に触媒暖機制御を実行する際の吸気バルブ１２８の開閉タイミングをより適正なものとすることができる。

【0043】

また、実施例のハイブリッド車２０では、アイドルオフのときに触媒暖機を行なうときには、吸気バルブ１２８の開閉タイミングとして、アイドルオンのときの第１所定目標バルブタイミングとは異なる第２所定目標バルブタイミングを設定する。これにより、アイドルオフ時に触媒暖機制御を実行する際の吸気バルブ１２８の開閉タイミングをより適正なものとすることができる。

【0044】

実施例のハイブリッド車２０では、アイドルオフのときにエンジン２２の定点運転が許可されているか或いはエンジン２２へのトルク要求値が所定値未満であると判定したときには、吸気バルブ１２８の開閉タイミングとして第３所定目標バルブタイミング（実施例では、第２所定目標バルブタイミングと同一）を設定する。これにより、所定トルクＴｓｅｔより大きなある一定のトルクまでのエンジン２２へのトルク要求に対して、触媒暖機の実行と中断とを切り替えるものの、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更することなく、対応することができる。

【0045】

実施例のハイブリッド車２０では、アイドルオフのときにエンジン２２の定点運転が許可されているか或いはエンジン２２へのトルク要求値が所定値未満であると判定したときには、アイドルオフのときに急速触媒暖機を行なうときと同様に、吸気バルブ１２８の開閉タイミングとして第２所定目標バルブタイミングと同一の第３所定目標バルブタイミングを設定するものとした。しかし、第３所定目標バルブタイミングは、第２所定目標バルブタイミングとは異なるタイミングとしてもよい。この場合、第３所定目標バルブタイミングは、第２所定目標バルブタイミングより進角側としてもよいし、遅角側としても構わない。

【0046】

実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２として、筒内噴射弁１２７が燃焼室１２９の頂部の略中央に配置されているものを用いたが、筒内噴射弁１２７が燃焼室１２９の側壁（サイド）に配置されているエンジンを用いるものとしても構わない。

【0047】

実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２として、ポート噴射弁１２６と筒内噴射弁１２７とを備えるものを用いたが、ポート噴射弁を備えずに筒内噴射弁だけを備えるエンジンを用いるものとしても構わない。

【0048】

実施例のハイブリッド車２０では、蓄電装置として、バッテリ５０を用いるものとしたが、蓄電可能な装置であればよく、キャパシタなどを用いるものとしてもよい。

【0049】

実施例のハイブリッド車２０では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも２つを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。

【0050】

実施例では、本発明を、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とプラネタリギヤ３０とを備えるハイブリッド車２０に適用する場合について説明した。しかし、エンジンと、エンジンの出力軸に機械的に接続された発電可能な第１モータと、走行用の動力を入出力可能な第２モータとを備えるハイブリッド車であれば、如何なる構成のハイブリッド車としても構わない。

【0051】

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、浄化装置１３５が「浄化装置」に相当し、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１電動機」に相当し、モータＭＧ２が「第２電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０とが「制御装置」に相当する。

【0052】

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。

【0053】

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。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0055】

２０ ハイブリッド車、２２ エンジン、２３ クランクシャフト、２４ エンジンＥＣＵ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータＥＣＵ、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５２ バッテリＥＣＵ、５４ 電力ライン、７０ ＨＶＥＣＵ、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、８７ 車速センサ、１１９ インテークカムシャフト、１２２ エアクリーナ、１２３ 吸気管、１２３ａ エアフローメータ、１２３ｔ 温度センサ、１２４ スロットルバルブ、１２４ａ スロットルバルブポジションセンサ、１２５ サージタンク、１２５ａ 圧力センサ、１２６ ポート噴射弁、１２７ 筒内噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ 燃焼室、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３３ 排気バルブ、１３４ 排気管、１３５ 浄化装置、１３５ａ 浄化触媒、１３６ ＰＭフィルタ、１３６ａ 差圧センサ、１３７ フロント空燃比センサ、１３８ リヤ空燃比センサ、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、１５０ 燃料供給装置、１５１ 燃料タンク、１５１ｔ 燃温センサ、１５２ フィードポンプ、１５２ａ 回転数センサ、１５３ 低圧供給管、１５３ｐ 燃圧センサ、１５４ 逆止弁、１５５ リリーフ管、１５６ リリーフバルブ、１５７ 高圧ポンプ、１５７ａ 電磁バルブ、１５７ｂ チェックバルブ、１５７ｃ プランジャ、１５８ 高圧供給管、１５８ｐ 燃圧センサ、１６０ 可変バルブタイミング機構、１６２ ＶＶＴコントローラ、１６２ａ ハウジング部、１６２ｂ ベーン部、１６３ ベーンポジションセンサ、１６６ オイルコントロールバルブ、１７２ タイミングチェーン、１７４ タイミングギヤ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】