JP2004124827A - 動力出力装置及びハイブリッド型の動力出力装置並びにその制御方法、ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド型の動力出力装置においてエンジンを間欠運転する場合に、この間欠運転に起因した触媒の劣化、或いは外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化防止等を可能とする。
【解決手段】エンジン及びモータジェネレータ装置を含むハイブリッド型の動力出力装置は、エンジンから排出されるガスを触媒によって浄化する三元触媒装置、前記エンジンより排出されるガス中の有害物質濃度を低下せしめる制御として、前記触媒の浄化率に応じて、前記エンジンの間欠運転の許容性を判定する制御ユニット等を備えている。そして、制御ユニット等は、前記触媒の浄化率が所定値以下であると判断する場合には、エンジンの間欠運転を禁止する。
【選択図】　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン及びモータジェネレータ装置等を含むハイブリッド型の動力出力装置及びその製造方法の技術分野に属する。また、本発明は、該ハイブリッド型の動力出力装置を具備してなるハイブリッド車両の技術分野にも属する。
【０００２】
【背景技術】
従来、例えば特許文献１、特許文献２等に開示されているように、ハイブリッド車両に好適に搭載されるいわゆるハイブリッド型の動力出力装置が開発されている。この種のハイブリッド型の動力出力装置では、要求される動作状態に応じて適宜、モータジェネレータ装置をエンジンの駆動力で回転されるジェネレータ（発電機）として利用して或いはモータジェネレータ装置に含まれる専用のジェネレータを利用して、バッテリに充電する。また、モータジェネレータ装置をバッテリから電源供給を受けて回転するモータ（電動機）として利用して或いはモータジェネレータ装置に含まれる専用のモータを利用して、駆動軸を単独で或いはエンジンと共に回転させる。そして、この種の動作出力装置は、パラレルハイブリッド方式とシリーズハイブリッド方式とに大別される。前者では、駆動軸をエンジンの出力の一部により回転させると共にモータジェネレータ装置の駆動力により回転させる。後者では、エンジン出力はモータジェネレータ装置による充電に専ら用いられ、駆動軸をモータジェネレータ装置の駆動力により回転させる。いずにせよ、当該装置では、エンジンの役割が相対的に縮小化されることから、燃料消費量の低下、或いは排気ガス中における有害物質濃度の低下等の目覚ましい効果を得ることができることになる。
【０００３】
また、このようなハイブリッド型の動力出力装置では、エンジンの間欠運転が実施されることがある。これは、当該ハイブリッド型の動力出力装置では、上述のようにエンジン及びモータジェネレータ装置の協働により車両の走行等を実現可能であることにより、エンジンを常に作動させておく必要がないからである。この場合、前記休止期間中は、エンジンにおいて燃料消費が生ぜず、かつ、エンジンから排気ガスが排出されるということもないから、低燃費性、低公害性はよりよく実現されることになる。なお、エンジンの休止が許される場合とは、具体的には例えば、アクセル開度の程度やバッテリの充電状態、或いは特許文献３等に開示されているように触媒温度等に基づいて決定される。
【０００４】
さらに、このようなハイブリッド型の動力出力装置においては、通常のエンジン等においても広く用いられている三元触媒装置等の排気ガス浄化装置が設けられる。これによると、エンジンから排出されるガス中に存在するＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯ等は、外部へと至る前に取り除かれることになる。このような排気ガス浄化装置の存在は、上述のエンジンの役割の縮小化に併せ、更なる低公害化を実現する上で大きく資することになる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９‐４７０９４号公報
【特許文献２】
特開２０００−３２４６１５号公報
【特許文献３】
特開平２０００−９７０６３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなハイブリッド型の動力出力装置において、エンジンの間欠運転を実施する場合には、前記三元触媒装置を構成する触媒の機能、或いは劣化等に関し、以下に述べるような不都合が生じる。
【０００７】
すなわち、エンジンが間欠運転されている場合、該エンジンは運転期間から休止期間へ、或いはその逆である休止期間から運転期間への各移行時点を、通常多数回経験することになる。このうちまず、前者の移行時点（即ち、運転期間から休止期間への移行時点）においては、エンジンが停止指令を受けてから暫くの間、該エンジンは空転することになるが、このエンジンの空転によって、排気管中には比較的大量のガスが送り込まれることになる。すると、通常、排気管の途上に設けられる前記三元触媒装置の触媒は、酸素過剰な雰囲気に中に置かれる結果となり、その劣化の進行が促進されるという問題が生じるのである。
【０００８】
他方、後者の移行時点（即ち、休止期間から運転期間への移行時点）においても、通常、エンジンは所定の空転期間の後、点火・燃焼が実行されるという過程を経て始動されることから、当該空転期間において前述と同様な問題が生じることになる。更に、当該移行時点においては、理想空燃比を維持することが困難であることにより、エンジンの燃焼室で不完全燃焼等を生起させやすいという問題もある。これは、エンジン始動直後では、吸気管中の空気の流れが不定であることにより、該吸気管に設けられるエアーフローメータ等によっては、その流量を正確に把握することが困難であることによる。したがって、この場合、前述した排気管中に送り込まれるガスの中には、不完全燃焼等の結果生じた有害物質が比較的多量に含まれていることになる。これによると、外部への影響（すなわち、外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化）も無視し得ない。
【０００９】
また、このような問題は、触媒の劣化が既に相当程度に進行している場合に特に深刻である。というのも、この場合、排気管に比較的大量のガスが送り込まれるにもかかわらず、触媒の機能が不十分であることにより、外部へ放出される排気ガスのエミッション悪化を促進してしまうことになるからである。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド型の動力出力装置においてエンジンを間欠運転する場合に、この間欠運転に起因した触媒の劣化、或いは排気ガスのエミッションの悪化防止等を可能とするハイブリッド型の動力出力装置及びその製造方法並びにハイブリッド車両を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の動力出力装置は、上記課題を解決するため、エンジンと、該エンジンに対して動力伝達が可能であることにより該エンジンの間欠運転を可能とする外的動力付与手段と、前記エンジンから排出されるガスを触媒によって浄化する排気浄化手段と、前記エンジンより排出されるガス中の有害物質濃度を低下せしめる制御として、前記触媒の浄化率に応じて、前記エンジンの間欠運転の許容性を判定する判定手段と、前記判定手段により判定された前記許容性に基づいて前記エンジンの間欠運転の態様を制御する制御手段とを備えている。
【００１２】
本発明の動力出力装置によれば、エンジンに対して動力伝達が可能であることにより該エンジンの間欠運転を可能とする外的動力付与手段が備えられている。ここに外的動力付与手段の具体例としては、後述するハイブリッド型の動力出力装置を構成するモータジェネレータ装置を想定することができるが、その他にも、当該動力出力装置を搭載した車両等の停止中において、エンジンのアイドリング運転を行わないようにするが、該エンジンにおける回転を維持するためこれに動力を伝達するための発動機を想定することも可能である（ちなみに、この場合、当該車両は、「アイドルストップを行うエコラン車」ということができる。）。いずれにせよ、このような外的動力付与手段が備えられていることにより、本発明に係る動力出力装置においては、エンジンは常に運転しつづける必要がなく、必要なときは運転され、そうでないときは運転されないという間欠運転が可能となる（すぐ後にも述べる。）。
【００１３】
ここで本発明では特に、エンジンから排出されるガスを触媒によって浄化する排気浄化手段が備えられている。更に、本発明は、エンジンより排出されるガス中の有害物質濃度を低下せしめる制御として、前記触媒の浄化率に応じて、前記エンジンの間欠運転の許容性を判定する判定手段と、前記判定手段により判定された前記許容性に基づいて前記エンジンの間欠運転の態様を制御する制御手段を備えている。
【００１４】
ここでまず、「エンジンの間欠運転」とは、該エンジンについて、ある一定の運転期間の後、暫く休止期間があり、その後再び運転期間に入るなどという運用がなされることを意味する。このような運用が可能となるのは、当該動力出力装置では、上述のように外的動力付与手段が備えられていることにより、エンジンを常に作動させておく必要がないからである。この場合、前記休止期間中は、エンジンにおいて燃料消費が生ぜず、かつ、エンジンから排気ガスが排出されるということもないから、低燃費性、低公害性はよりよく実現されることになる。なお、エンジンの休止が許される場合とは、具体的には例えば、アクセル開度の程度やバッテリの充電状態等に基づいて決定される。また、実際にエンジンが休止するという動作状態は、例えば車両の発進時、あるいは低速走行時等にとられる。
【００１５】
次に、その「許容性」の判定とは、該エンジンにおいて、間欠運転が許されるか否かという二者択一的な判断を含むほか、間欠運転が許される場合であってもその内容・程度をどのようにするかという判断を含む。ここに間欠運転の内容・程度とは、例えば、休止期間から運転期間への移行時点（即ち、エンジンは現に運転状態にある。）から数えてエンジン停止要求を数度やり過ごした後にはじめて、運転期間から休止期間への移行処理（即ち、エンジン停止処理）を実施するなどという場合を考えることができる。この場合、少なくとも前述の数度のやり過ごしの間のみについて、エンジンの間欠運転が不許とされていると考えることができる。
【００１６】
これによると、本来、間欠運転が許容される場合であっても、触媒浄化率に応じて、該間欠運転が不許となる、或いは許可される場合であっても該間欠運転が抑制されるという運用が行われうることになる。いずれにせよ、このようなことから、本発明においては、当該動力出力装置全体としての運転期間中において、エンジンの運転期間から休止期間への移行時点、或いはその逆の移行時点（以下、両事象併せて「移行時点」という言葉で代表させることがある。）の回数を零にする、あるいは減少することが可能となる。そして、これによると更に、その移行時点の減少回数に応じて、エンジン空転による排気管への比較的大量の空気の流入という事態は生じないことになるのである。
【００１７】
なお、この場合、「触媒の浄化率に応じて」とは、具体的には例えば、触媒浄化率が当初に比べて相当程度低落した場合であるとか、あるいは該触媒浄化率が所定の値を下回った場合、更には浄化率低落速度がある一定の水準に一致した場合等と考えることができる。なお、ここにいう「触媒の浄化率」とは、排気浄化手段を構成する触媒が有する、排気ガス中に含まれる有害物質の除去能力の程度を表す指標である。
【００１８】
そして、本発明に係る制御手段は、上述のような「許容性」の判定ないし判断に基づいて、エンジンの間欠運転の態様を制御する。ここに「態様を制御する」とは、具体的には、エンジンの間欠運転を許可又は禁止するように該エンジン等を制御する場合や、該間欠運転が許可される場合において、上に例示したような内容・程度の間欠運転が実現されるように該エンジン等を制御する場合を含む。更に具体的にいえば、この場合における制御対象としては、該エンジンに含まれる点火プラグにおける点火の有無ないしそのタイミング、燃料噴射量、吸気量をはじめとして、外的動力付与手段の動作態様（例えば、該手段が発動機であれば、その回転数等）をも挙げることができる。「態様」は、これら総合的な処理を経て、好適に制御されることになる。
【００１９】
以上により、本発明によれば、触媒浄化率の如何に応じて、触媒の劣化の進行を抑制することが可能となる。また、触媒の劣化が既に相当程度に進行している場合においても、エンジンの間欠運転は禁止、或いは抑制されていることから、外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化を防止することができる。
【００２０】
なお、本発明においては、「間欠運転の許容性を判定する」というに止まるから、仮に、触媒浄化率が所定の値を下回った場合が「触媒の浄化率に応じて」を具体化する場合であり、かつ、現実の触媒の浄化率が当該所定の値を下回るに至った場合であっても、エンジンの間欠運転が、必ず禁止、あるいは抑制されるというわけではない。すなわち、その他の条件如何に応じて、なおエンジンの間欠運転を続行する必要性・許容性が認められるのであれば、これを禁止あるいは抑制する必要はない。例えば、当該動力出力装置が、後述するハイブリッド型の動力出力装置である場合には、モータジェネレータ装置によるバッテリ等の蓄電装置に対する充電が行われることになるが、該蓄電装置が満充電状態その他許容され得る蓄電量以上の電気エネルギを蓄えた状態にある場合であって、エンジン出力を駆動力にまわすことができない場合には、エンジンは停止すべき、即ちエンジンの間欠運転は依然許容されるべきである等という事情を考えることができる。また、強制的にモータの動力のみで走行する状態を運転者が選択可能なモード選択機能が存在する場合であって、当該状態が選択されている場合には、やはりエンジンは停止すべきで、即ちエンジンの間欠運転は依然許容されるべきである等という事情を考えることができる。
【００２１】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の一態様では、前記判定手段は、前記触媒の浄化率が所定の浄化率閾値以下になる場合に、前記エンジンの間欠運転の許容性を判定する。
【００２２】
この態様によれば、長期間の使用等により触媒の機能が比較的低下してきた場合に、エンジンの間欠運転を禁止するか、或いは抑制しうるということになるから、上述した作用効果はより確実に奏されることになる。
【００２３】
なお、本態様にいう浄化率閾値としては、具体的には例えば「当初の９５％」などとすることができる。つまり、この場合、エンジンの間欠運転の禁止等が実施され得るのは、「触媒の浄化率が当初の９５％以下になる場合」ということになる。
【００２４】
ちなみに、このような浄化率閾値の具体的な値は、当該触媒そのものの劣化の進行速度、当該動力出力装置の使用環境、或いはこれが使用される地における法規制の程度等諸般の事情を勘案して決定されることになる。
【００２５】
また、この触媒浄化率の具体値を高くに設定すれば設定するほど、前述したような移行時点における不都合、即ち外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化を防止し得ることになるが、他方で、あまりに高い値を設定してしまうと、エンジンは殆ど常に作動し続けるなどということになり、そのような必要がないという外的動力付与手段を備えた動力出力装置の本質的な魅力が相当程度減殺されることになりかねない。これは換言すると、移行時点における排気ガスの放出防止という点に重点を置くか、はたまたエンジン休止により低燃費を実現することができるという点に重点を置くか、という問題として捉えることもできる。
【００２６】
このように、触媒浄化率の具体値の決定は、実際には、前述した種々の状況、或いは上述のようにトレードオフの関係にある二つの事実に対する重み付けの相違等によって行われることになる。
【００２７】
この態様では、前記判定手段は、前記触媒の浄化率が所定の浄化率閾値以下になる場合に、前記エンジンの間欠運転を禁止するものと判断するように構成するとよい。
【００２８】
このような構成によれば、触媒の浄化率が、浄化率閾値以下となる場合においては、絶対的にエンジンの間欠運転が禁止されることになる。したがって、この場合には、当該状態に至った以降、エンジンは移行時点を経験することがないから、該移行時点に起因する、排気ガスのエミッションの悪化という事態は生じないことになる。これにより、より環境汚染を生じさせ難い動力出力装置を提供することができる。
【００２９】
なお、「エンジンの間欠運転を禁止する」とは、休止期間中にあったエンジンについてはこれを運転状態に移行して以後その状態を維持し、運転期間中にあったエンジンはそのままの状態を維持する等ということを意味する。
【００３０】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の他の態様では、前記触媒の浄化率は、前記触媒の劣化度に基づいて推定される。
【００３１】
この態様によれば、触媒浄化率が、触媒の劣化度に基づいて推定される。ここで触媒の劣化度は、例えば排気浄化手段の上流側又は下流側に設けられた酸素センサからもたらされる軌跡長比を利用することができ、該劣化度は、該軌跡長比から推定することができる。そして、この劣化度は、触媒の浄化率と一定の関数関係（概ね反比例関係）にある。すなわち、定性的には、劣化度が大きくなればなる程、触媒の浄化率は小さくなり、劣化度が小さくなればなる程、触媒の浄化率は大きくなる。したがって、触媒の浄化率は、この劣化度に基づいて推定することができる。
【００３２】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の他の態様では、前記触媒の浄化率は、前記触媒の温度に基づいて推定される。
【００３３】
この態様によれば、触媒浄化率が、触媒の温度に基づいて推定される。ここで触媒の温度は、例えば触媒浄化手段に付設された温度センサの計測結果に基づいて知ることができ、あるいは該触媒の温度と密接な関係のあるパラメータ、例えばエンジンの回転数、吸入空気量及び回転数等から推定することによって知ることができる。そして、この触媒の温度は、触媒の浄化率と一定の関数関係にある。すなわち、定性的には、該温度が大きくなればなる程、触媒の浄化率は大きくなり、該温度が小さくなればなる程、触媒の浄化率は小さくなる。したがって、触媒の浄化率は、この触媒の温度に基づいて推定することができる。
【００３４】
なお、触媒の浄化率は、本態様にいう触媒の温度及び前述した触媒の劣化度の双方を利用して推定するようにしてもよい。この場合、触媒の劣化度と温度との間には、所定の相関関係がある。すなわち、触媒の劣化度とは、通常、活性化された触媒、換言すれば所定の温度以上にあって安定的に有害物質除去能力が発揮されている場合（以下、単に「安定状態」という。）の触媒についての概念であり、この場合、劣化した触媒とそうでない触媒との劣化度の差、及び両者間の触媒浄化率の差は一定のものとして観念される。
【００３５】
一方、未活性の触媒、換言すれば所定の温度以下にあって安定状態にない触媒については、劣化した触媒とそうでない触媒との間における触媒浄化率の差は、触媒温度及び触媒劣化度双方に対する関数として観測されることになる。一般的には、安定状態にない触媒のうち、劣化した触媒では、その安定状態に至るまで、温度の上昇とともに触媒浄化率は徐々に上昇していくのに対して、そうでない触媒、とりわけ新品の触媒では、温度の上昇とともに前記安定状態に直ちに到達する、即ち当該触媒本来の触媒浄化率が直ちに達成されるということができる。そうして、劣化した触媒が安定状態に達した後は、両触媒の浄化率の差は、前述した劣化度の差に基づく固定されたものとして観察されることになる。
【００３６】
要するに、活性化に至る前の触媒においては特に、触媒浄化率は、触媒温度及び触媒劣化度双方の関数として記述することが好ましいということがいえる。
【００３７】
このようなことから、前記の性質を踏まえた上で、当該触媒の浄化率が現にどれほどであるかを、触媒温度及び触媒劣化度双方に基づき推定することによれば、これをより正確に知ることが可能になることは言うまでもない。したがって、このような態様によれば、上述した作用効果をより確実に享受することが可能となる。
【００３８】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置は、上記課題を解決するために、前述の本発明の動力出力装置（但し、その各種態様を含む。）において、前記外的動力付与手段として、エンジン及び該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置を備えている。
【００３９】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置によれば、まず、エンジンの出力により発電し、或いは駆動軸を介して駆動力を出力するモータジェネレータ装置を備えている。このうち後者の性質によれば、駆動軸の回転は、モータジェネレータ装置によって実現される他、前記エンジンによっても実現可能（パラレルハイブリッド方式）であるから、例えばエンジンの出力が仮に低くても、モータジェネレータ装置を構成するモータによるアシストにより、十分な駆動力を得ることができる。また、前者の性質（発電）によれば、エンジンの出力を借りて、バッテリの充電を実現することが可能となるから、モータジェネレータ装置を構成するモータによる駆動軸に対する駆動力の付与は、特別な充電期間を設けるなどという必要なく、比較的長期にわたって実現可能となる（シリーズハイブリッド方式）。
【００４０】
いずれにせよ、排気ガスを排出するエンジンの役割を相対的に縮小化することによって、燃料消費量を抑えるとともに、いわゆる環境汚染を招くこと等のない動力出力装置を提供することが可能となる。
【００４１】
そして、本発明では特に、上述したモータジェネレータ装置が、前記の外的動力付与手段として備えられている。これによると、エンジンの間欠運転は、前記エコラン車に比べて、比較的頻度高く実行される可能性があり、したがって、上述した移行時点に起因する排気管への比較的大量の空気の流入という事態はより生じやすくなっているといえる。この点、及び、本発明においてもエンジンの間欠運転が適宜禁止或いは抑制される点からすると、本発明によれば、前述の本発明の動力出力装置により得られる作用効果が、より効果的に享受されうるということができる。
【００４２】
本発明の動力出力装置の制御方法は、上記課題を解決するために、エンジン及び該エンジンに対して動力伝達が可能であることにより該エンジンの間欠運転を可能とする外的動力付与手段並びに前記エンジンから排出されるガスを触媒によって浄化する排気浄化手段を備えた動力出力装置を制御する動力出力装置の制御方法であって、前記触媒の浄化率に応じて、前記エンジンの間欠運転の許容性を判定する工程を含む。
【００４３】
本発明の動力出力装置の制御方法によれば、前述の本発明の動力出力装置を好適に運用することができる。
【００４４】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の制御方法は、上記課題を解決するために、エンジン及び該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置並びに前記エンジンから排出されるガスを触媒によって浄化する排気浄化手段を備えたハイブリッド型の動力出力装置を制御するハイブリッド型の動力出力装置の制御方法であって、前記触媒の浄化率に応じて、前記エンジンの間欠運転の許容性を判定する工程を含む。
【００４５】
本発明のハイブリッド型の動力出力装置の制御方法によれば、前述の本発明のハイブリッド型の動力出力装置を好適に運用することができる。
【００４６】
本発明のハイブリッド車両は、上記課題を解決するために、前述の本発明のハイブリッド型の動力出力装置と、該動力出力装置が搭載される車両本体と、該車両本体に取り付けられるとともに前記駆動軸を介して出力される前記駆動力により駆動される車輪とを備えている。
【００４７】
本発明のハイブリッド車両によれば、触媒の浄化率に応じ、より具体的には例えば、触媒の浄化率が所定の浄化率閾値以下となる場合において、エンジンの間欠運転が禁止、あるいは抑制されることにより、外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化を防止することが可能となる。
【００４８】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、本発明に係るハイブリッド型の動力出力装置を、パラレルハイブリッド方式のハイブリッド車両に適用したものであり、更に、本発明に係る動力出力装置の制御方法は、当該ハイブリッド車両において実行されるものである。
【００５０】
（ハイブリッド車両の基本構成及び動作）
先ず、本実施形態のハイブリッド車両の構成について図１を用いて説明する。ここに図１は、本実施形態のハイブリッド車両における動力系統のブロック図である。
【００５１】
図１において、本実施形態のハイブリッド車両の動力系統は、エンジン１５０、モータジェネレータ装置の一例を構成するモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、これらのモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を夫々駆動する駆動回路１９１及び１９２、これらの駆動回路１９１及び１９２を制御する制御ユニット１９０、並びにエンジン１５０を制御するＥＦＩＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｆｕｅｌ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１７０を備えて構成されている。
【００５２】
本実施形態では、エンジン１５０は、ガソリンエンジンである。エンジン１５０は、クランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い、エンジン１５０の燃料噴射量や回転速度その他の制御を実行する。図示を省略したが、これらの制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。
【００５３】
モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２及び１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１３３及び１４３とを備える。ステータ１３３及び１４３は、ケース１１９に固定されている。モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２のステータ１３３及び１４３に巻回された三相コイルは、夫々駆動回路１９１及び１９２を介してバッテリ１９４に接続されている。
【００５４】
駆動回路１９１及び１９２は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジスタを２つ１組で備えたトランジスタインバータである。駆動回路１９１及び１９２は夫々、制御ユニット１９０に接続されている。制御ユニット１９０からの制御信号によって駆動回路１９１及び１９２のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ１９４とモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間に電流が流れる。
【００５５】
モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は夫々、バッテリ１９４からの電力の供給を受けて回転駆動するモータ（電動機）として動作することもできる（以下適宜、この運転状態を“力行”と呼ぶ）。或いは、ロータ１３２及び１４２が外力により回転している場合には三相コイルの両端に起電力を生じさせるジェネレータ（発電機）として機能してバッテリ１９４を充電することもできる（以下適宜、この運転状態を“回生”と呼ぶ）。
【００５６】
エンジン１５０とモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２とは夫々、プラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ１２０は、遊星歯車とも呼ばれ、以下に示す夫々のギヤに結合された３つの回転軸を有している。プラネタリギヤ１２０を構成するギヤは、中心で回転するサンギヤ１２１、サンギヤの周辺を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤ１２３、及びその外周で回転するリングギヤ１２２である。プラネタリピニオンギヤ１２３はプラネタリキャリア１２４に軸支されている。本実施形態のハイブリッド車両では、エンジン１５０のクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合されている。ダンパ１３０はクランクシャフト１５６に生じる捻り振動を吸収するために設けられている。モータジェネレータＭＧ１のロータ１３２は、サンギヤ軸１２５に結合されている。モータジェネレータＭＧ２のロータ１４２は、リングギヤ軸１２６に結合されている。リングギヤ１２２の回転は、チェーンベルト１２９を介して駆動軸１１２、更に車輪１１６Ｒ及び１１６Ｌに伝達される。
【００５７】
次に以上の如く構成された本実施形態のハイブリッド車両の動力系統における動作について説明する。
【００５８】
先ず、プラネタリギヤ１２０の動作について図２及び図３を参照して説明する。
【００５９】
プラネタリギヤ１２０は、上述した３つの回転軸のうち、２つの回転軸の回転数及びトルク（以下適宜、両者をまとめて“回転状態”と呼ぶ）が決定されると残余の回転軸の回転状態が決まるという性質を有している。各回転軸の回転状態の関係は、機構学上周知の計算式によって求めることができるが、共線図と呼ばれる図により幾何学的に求めることもできる。
【００６０】
図２に共線図の一例を示す。縦軸が各回転軸の回転数を示している。横軸は、各ギヤのギヤ比を距離的な関係で示している。サンギヤ軸１２５（図中のＳ）とリングギヤ軸１２６（図中のＲ）を両端にとり、位置Ｓと位置Ｒの間を１：ρに内分する位置Ｃをプラネタリキャリア軸１２７の位置とする。ρはリングギヤ１２２の歯数に対するサンギヤ１２１の歯数の比である。こうして定義された位置Ｓ、Ｃ及びＲに、夫々のギヤの回転軸の回転数Ｎｓ、Ｎｃ及びＮｒをプロットする。プラネタリギヤ１２０は、このようにプロットされた３点が必ず一直線に並ぶという性質を有している。この直線を動作共線と呼ぶ。動作共線は２点が決まれば一義的に決まる。従って、動作共線を用いることにより、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転数から残余の回転軸の回転数を求めることができる。
【００６１】
また、プラネタリギヤ１２０では、各回転軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示したとき、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性質を有している。具体例として、プラネタリキャリア軸１２７に作用するトルクをＴｅとする。このとき、図２に示す通り、トルクＴｅに相当する大きさの力を位置Ｃで動作共線に鉛直下から上に作用させる。作用させる方向はトルクＴｅの方向に応じて定まる。また、リングギヤ軸１２６から出力されるトルクＴｒを位置Ｒにおいて動作共線に、鉛直上から下に作用させる。図中のＴｅｓ，Ｔｅｒは剛体に作用する力の分配法則に基づいてトルクＴｅを等価な２つの力に分配したものである。「Ｔｅｓ＝ρ／（１＋ρ）×Ｔｅ」「Ｔｅｒ＝１／（１＋ρ）×Ｔｅ」なる関係がある。以上の力が作用した状態で、動作共線図が剛体として釣り合いがとれているという条件を考慮すれば、サンギヤ軸１２５に作用すべきトルクＴｍ１と、リングギヤ軸に作用すべきトルクＴｍ２とを求めることができる。トルクＴｍ１はトルクＴｅｓに等しくなり、トルクＴｍ２はトルクＴｒとトルクＴｅｒとの差分に等しくなる。
【００６２】
プラネタリキャリア軸１２７に結合されたエンジン１５０が回転をしているとき、動作共線に関する上述の条件を満足する条件下で、サンギヤ１２１およびリングギヤ１２２は様々な回転状態で回転することができる。サンギヤ１２１が回転しているときは、その回転動力を利用してモータジェネレータＭＧ１により発電することが可能である。リングギヤ１２２が回転しているときは、エンジン１５０から出力された動力を駆動軸１１２に伝達することが可能である。図１に示した構成を有するハイブリッド車両では、エンジン１５０から出力された動力を駆動軸に機械的に伝達される動力と、電力として回生される動力に分配し、さらに回生された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を力行して動力のアシストを行うことによって所望の動力を出力しながら走行することができる。こうした動作状態は、ハイブリッド車両の通常走行時に取り得る状態である。なお、全開加速時等の高負荷時には、バッテリ１９４からもモータジェネレータＭＧ２に電力が供給され、駆動軸１１２に伝達する動力を増大している。
【００６３】
また、上述のハイブリッド車両では、モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２の動力を駆動軸１１２から出力することができるため、これらのモータにより出力される動力のみを用いて走行することもできる。従って、車両が走行中であっても、エンジン１５０は停止していたり、いわゆるアイドル運転していたりすることがある。この動作状態は、発進時或いは低速走行時に取り得る状態である。
【００６４】
更に、本実施形態のハイブリッド車両では、エンジン１５０から出力された動力を２経路に分配するのではなく、駆動軸１１２側だけに伝達させることもできる。これは、高速定常走行時に取り得る動作状態であり、モータジェネレータＭＧ２は高速走行による慣性によって連れ回された状態となり、モータジェネレータＭＧ２によるアシストなしにエンジン１５０から出力された動力のみの走行となる。
【００６５】
図３は、この高速定常走行時の共線図を示している。図２に示す共線図ではサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１５０の回転数Ｎｅとリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとによって、図３に示す共線図のように負となる。このときには、モータジェネレータＭＧ１では、回転の方向とトルクの作用する方向とが同じになるから、モータジェネレータＭＧ１は電動機として動作し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わされる電気エネルギを消費する（逆転力行の状態）。一方、モータジェネレータＭＧ２では、回転の方向とトルクの作用する方向とが逆になるから、モータジェネレータＭＧ２は発電機として動作し、トルクＴｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気エネルギをリングギヤ軸１２６から回生することになる。
【００６６】
このように、本実施形態のハイブリッド車両は、プラネタリギヤ１２０の作用に基づいて種々の運転状態で走行することができる。
【００６７】
続いて、制御ユニット１９０による制御動作について再び図１を参照して説明する。
【００６８】
図１において、本実施形態の動力出力装置の運転全体は、制御ユニット１９０により制御されている。制御ユニット１９０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータである。制御ユニット１９０はＥＦＩＥＣＵ１７０と接続されており、両者は種々の情報を伝達し合うことが可能である。制御ユニット１９０は、エンジン１５０の制御に必要となるトルク指令値や回転数の指令値などの情報をＥＦＩＥＣＵ１７０に送信することにより、エンジン１５０の運転を間接的に制御可能に構成されている。制御ユニット１９０はこうして、動力出力装置全体の運転を制御しているのである。かかる制御を実現するために制御ユニット１９０には、種々のセンサ、例えば、駆動軸１１２の回転数を知るためのセンサ１４４などが設けられている。リングギヤ軸１２６と駆動軸１１２とは機械的に結合されているため、本実施形態では、駆動軸１１２の回転数を知るためのセンサ１４４をリングギヤ軸１２６に設け、モータジェネレータＭＧ２の回転を制御するためのセンサと共通にしている。
【００６９】
（ハイブリッド車両の動力系統における電気回路）
次に図４を参照して、本実施形態のハイブリッド車両の動力系統に備えられる電気回路について更に詳細に説明する。即ちここでは、図１に示した制御ユニット１９０、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２、駆動回路１９１及び１９２、並びにバッテリ１９４の詳細について述べる。
【００７０】
図４に示すように、バッテリ１９４に対して、インバータコンデンサ１９６と、モータジェネレータＭＧ１に接続される駆動回路１９１と、モータジェネレータＭＧ２に接続される駆動回路１９２とが夫々並列に接続されている。
【００７１】
バッテリ１９４は、詳細には、電池モジュール部１９４ａと、ＳＭＲ（システムメインリレー）１９４ｂと、電圧検出回路１９４ｃと、電流センサ１９４ｄ等を備える。ＳＭＲ１９４ｂは、制御ユニット１９０からの指令により高電圧回路の電源の接続・遮断を行うもので、電池モジュール部１９４ａの＋−両極に配置された２個のリレーＲ１及びＲ２から構成される。バッテリ１９４に２個のリレーＲ１及びＲ２を設けたのは、電源の接続時には、まずリレーＲ２をオンし、続いてリレーＲ１をオンし、電源の遮断時には、まずリレーＲ１をオフし、続いてリレーＲ２をオフすることにより、確実な作動を行うことを可能とするためである。電圧検出回路１９４ｃは、電池モジュール部１９４ａの総電圧値を検出する。電流センサ１９４ｄは、電池モジュール部１９４ａからの出力電流値を検出する。電圧検出回路１９４ｃ及び電流センサ１９４ｄの出力信号は、制御ユニット１９０に送信される。
【００７２】
駆動回路１９１及び１９２は、バッテリの高電圧直流電流とモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２用の交流電流の変換を行う電力変換装置であり、詳細には、６個のパワートランジスタで構成される３相ブリッジ回路１９１ａ及び１９２ａを夫々備えており、この３相ブリッジ回路１９１ａ及び１９２ａにより直流電流と３相交流電流との変換を行っている。
【００７３】
駆動回路１９１及び１９２には、電圧検出回路１９１ｂ及び１９２ｂが夫々設けられている。電圧検出回路１９１ｂ及び１９２ｂは、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の逆起電圧を夫々検出する。３相ブリッジ回路１９１ａ及び１９２ａの各パワートランジスタの駆動は、制御ユニット１９０により制御されると共に、駆動回路１９１及び１９２から制御ユニット１９０に対し、電圧検出回路１９１ｂ及び１９２ｂにて検出された電圧値や、３相ブリッジ回路１９１ａ及び１９２ａとモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間に設けられた図示しない電流センサにて検出された電流値など電流制御に必要な情報を送信している。
【００７４】
（直噴式ガソリンエンジン）
次に図５を参照して、本実施形態のハイブリッド車両に備えられる直噴式エンジンについて更に詳細に説明する。即ちここでは、図１に示すエンジン１５０の詳細に付いて述べる。
【００７５】
図５に示すように、エンジン１５０は、燃料室内に燃料を直接噴射する、いわゆる直噴式ガソリンエンジンである。エンジン１５０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０により制御される。エンジン１５０は、シリンダブロック１４を備えている。シリンダブロック１４の内部には、シリンダ１６が形成されている。なお、エンジン１５０は、複数のシリンダを備えているが、説明の便宜上、図５には複数のシリンダのうち１つのシリンダ１６を示している。
【００７６】
シリンダ１６の内部にはピストン１８が配設されている。ピストン１８は、シリンダ１６の内部を、図５における上下方向に摺動することができる。シリンダ１６の内部において、ピストン１８の上方には燃焼室２０が形成されている。燃焼室２０には、燃料噴射弁２２の噴射口が露出している。エンジン１５０の運転中、燃料噴射弁２２には燃料ポンプ２４から燃料が圧送される。燃料噴射弁２２及び燃料ポンプ２４は、ＥＦＩＥＣＵ１７０に接続されている。燃料ポンプ２４は、ＥＦＩＥＣＵ１７０から供給される制御信号に応じて燃料噴射弁２２側へ燃料を圧送する。また、燃料噴射弁２２は、ＥＦＩＥＣＵ１７０から供給される制御信号に応じて燃焼室２０内へ燃料を噴射する。
【００７７】
また、燃焼室２０には、点火プラグ２６の先端が露出している。点火プラグ２６は、ＥＦＩＥＣＵ１７０から点火信号を供給されることにより、燃焼室２０内の燃料に点火する。燃焼室２０には、排気弁２８を介して排気管３０が連通している。燃焼室２０には、また、吸気弁３２を介して吸気マニホールド３４の各枝管が連通している。吸気マニホールド３４は、その上流側においてサージタンク３６に連通している。サージタンク３６の更に上流側には吸気管３８が連通している。
【００７８】
吸気管３８には、スロットル弁４０が配設されている。スロットル弁４０は、スロットルモータ４２に連結されている。そして、スロットルモータ４２は、ＥＦＩＥＣＵ１７０に接続されている。スロットルモータ４２は、ＥＦＩＥＣＵ１７０から供給される制御信号に応じてスロットル弁４０の開度を変化させる。スロットル弁４０の近傍には、スロットル開度センサ４４が配設されている。スロットル開度センサ４４は、スロットル弁４０の開度（以下適宜、スロットル開度ＳＣと称す）に応じた電気信号をＥＦＩＥＣＵ１７０に向けて出力する。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、スロットル開度センサ４４の出力信号に基づいてスロットル開度ＳＣを検出する。
【００７９】
ＥＦＩＥＣＵ１７０には、また、イグニッションスイッチ７６（以下、ＩＧスイッチ７６と称す）が接続されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ＩＧスイッチ７６の出力信号に基づき、ＩＧスイッチ７６のオン／オフ状態を検出する。ＩＧスイッチ７６がオン状態からオフ状態とされると、燃料噴射弁２２による燃料噴射、点火プラグ２６による燃料の点火、及び、フューエルポンプ２４による燃料の圧送が停止され、エンジン１５０の運転が停止される。
【００８０】
アクセルペダル７８の近傍には、アクセル開度センサ８０が配設されている。アクセル開度センサ８０は、アクセルペダル７８の踏み込み量（以下適宜、アクセル開度ＡＣと称す）に応じた電気信号をＥＦＩＥＣＵ１７０に向けて出力する。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、アクセル開度センサの出力信号に基づいてアクセル開度ＡＣを検出する。
【００８１】
本実施形態では、吸気管３８には、ターボ過給装置３９が設けられており、例えば排気管３０側に設けられたタービンに連動するタービンにより、吸気管３８内に圧縮空気をターボ過給するように構成されている。また、ターボ過給装置３９の回転軸は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２とは異なる専用のモータジェネレータによって駆動され、その回転数増大によってターボ過給による過給圧が高められるように構成されている。即ち、「ターボアシスト」が実行可能に構成されている。尚、係る専用のモータジェネレータは、排気管３０側におけるエンジン１５０の排気エネルギーを発電により回生可能に構成されている。更に、ターボ過給装置３９は、ＥＦＩＥＣＵ１７０による制御を受けて、特定タイミングで筒内圧力を可変に高めるように構成してもよい。
【００８２】
本実施形態では、排気管３０には、三元触媒装置３１が設けられており、これにより排気ガス浄化性能が高められている。尚、三元触媒装置３１は、一定温度以上の高温でないと、その浄化性能が顕著に低下する。そこで、三元触媒装置３１には、温度センサ３１Ｔが取り付けられており、その触媒温度ＴＣＡが検出され、触媒温度情報としてＥＦＩＥＣＵ１７０に入力される。或いは、このような触媒温度ＴＣＡは、エンジン１５０におけるエンジン回転数等の他の検出情報に基づいて間接的に推定してもよい。このように検出又は推定された触媒温度ＴＣＡは、当該触媒温度ＴＣＡが一定温度以下に低下しないようにエンジン制御するのに用いられる。
【００８３】
（第１実施形態−触媒劣化度に基づくエンジンの間欠運転の禁止等−）
以下では、本発明に係る判定手段及び制御手段を構成する制御ユニット１９０及びＥＦＩＥＣＵ１７０により、外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化を防止する方法について、これを第１実施形態として、図６乃び図７を参照しながら説明する。ここに図６は、触媒劣化度に基づいてエンジンの間欠運転を禁止することにより、外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化を防止する処理の流れを示すフローチャートである。また、図７は、三元触媒装置３１を構成する触媒の劣化度と触媒浄化率の関係を示すグラフである。
【００８４】
なお、以下の説明においては、エンジン１５０は、図２及び図３を参照しながら説明したように、ある時は運転され、ある時は休止するという間欠運転にかかる運用がなされているものとする。すなわち、本実施形態において、エンジン１５０は、運転期間から休止期間への移行時点、あるいはその逆の休止期間から運転期間への移行時点という二つの移行時点を、時間の経過とともに、適宜経験することが予定されている。これは、当該ハイブリッド型の動力出力装置（図１参照）では、エンジン１５０及びモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の協働により車両を運行可能であることにより、該エンジン１５０を常に作動させておく必要がないことによる。なお、ここでエンジン１５０を休止させてもよい場合とは、具体的には例えば、アクセル開度ＡＣの程度やバッテリ１９４の充電状態、あるいは触媒温度等に基づいて決定される。また、実際にエンジン１５０が休止するという動作状態は、例えば車両の発進時、あるいは低速走行時等にとられる。
【００８５】
図６においては、まず、触媒浄化率が予め定められた所定の値を越えているか否か、換言すれば該所定の値以下であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。ここで触媒浄化率とは、三元触媒装置３１を構成する触媒が有する、排気ガス中に含まれる有害物質の除去能力の程度を表す指標である。すなわち、触媒浄化率が高ければ該触媒の有害物質除去能力は高く、低ければ低いということを意味する。したがって、触媒浄化率が、所定の値以下であるとは、当該触媒における有害物質の除去能力が所定の程度以下に至った場合と考えることができる。ここに「所定の値」とは、一般に、理想的な触媒、あるいは新品の触媒における触媒浄化率を１００％とした場合における比率でもって表されることになる。すなわち、「所定の値」とは、例えば、「新品の触媒の浄化率に対する９５％（に該当する値）」などということになる。
【００８６】
ここで第１実施形態においては特に、ステップＳ１１の判断に供される触媒浄化率は、触媒の劣化度から推定されるようになっている。すなわち、劣化度と触媒浄化率との間には、図７に示すように概ね反比例関係が存在し、時間の経過とともに触媒が次第に劣化していくと（すなわち、劣化度が大きくなっていくと）、これに応じて触媒浄化率は低下していくことになる。このように、触媒浄化率は劣化度に基づいて推定することができる。ちなみに、触媒の劣化度それ自体は、例えば三元触媒装置３１の上流側又は下流側に設けられた酸素センサ（不図示）からもたらされる軌跡長比から推定することができる。
【００８７】
ステップＳ１１では、以上のように推定された触媒浄化率に基づき、これが所定の値を越えているか否かが判断されることになり、これが否定される場合には、エンジンの間欠運転を禁止する処理へと進み（ステップＳ１Ｘへ）、肯定される場合には次なる処理へと進む（ステップＳ１２へ）。
【００８８】
ここで、ステップＳ１Ｘにおけるエンジンの間欠運転を禁止する処理とは、エンジン１５０における運転期間から休止期間への移行、あるいはその逆の移行を禁止するということである。具体的には、休止期間中であったエンジン１５０は、運転期間へと移行され、以後その状態が維持されるなどということになり、運転期間中であったエンジン１５０はそのままの状態が維持されるなどということになる。なお、これとは逆、即ちエンジン１５０を継続して休止させるということも原理的には可能である。ただ、その後の車両の円滑な走行を可能とするためには、エンジン１５０は、継続して運転させるという状態とすることが好ましい。いずれにせよ、該エンジン１５０はこれ以降、移行時点を経験するということがなくなることになる。
【００８９】
さて、前述のステップＳ１１において、触媒浄化率が所定の値以下ではないと判断されると、エンジン間欠運転が許可されるか否かを判断するための、他の条件の状態がどのようであるかが判断される（ステップＳ１２）。ここに、「他の条件の状態」とは、例えばエンジン温度・水温等のパラメータの状態値ないし具体値、或いはバッテリ１９４の充電量が低く、エンジン１５０を停止させると、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２によるその始動が困難となるか否かという状態の有無等を意味する。
【００９０】
ここで、当該他の条件の状態が、エンジンの間欠運転を許可するということを示唆する場合、言い換えると、間欠運転が許可されるための他の条件が成立していると判断される場合においては、間欠運転の許可を下す処理へと進み（ステップＳ１３）、そうでない場合においては、既述したエンジン間欠運転を禁止する処理へと進む（ステップＳ１Ｘ）。前者の場合は、第１実施形態において前提された従前どおりの運転（すなわち、エンジン１５０の間欠運転）が続行されることを意味する。
【００９１】
前述の具体例でいえば、エンジン温度・水温が低い場合には、エンジン１５０の暖機運転を継続して実施する必要がある、言い換えれば、このとき休止期間を迎えるわけには行かないので、間欠運転は禁止されるとういことになる。これに対して、エンジン温度・水温が高い場合には、エンジン１５０を停止したとしても特に問題はなく、間欠運転は許容されるということになる。
【００９２】
以上のような処理により、第１実施形態においては次のような作用効果を得ることができる。
【００９３】
すなわち、触媒浄化率が所定値以下と判断される場合においては、その判断が下された以降、エンジン１５０の間欠運転が禁止されることにより、該エンジン１５０は、運転期間から休止期間へ、あるいは休止期間から運転期間へという移行時点を経験することがない。これにより、当該移行時点において不可避的に発生するエンジン１５０の空転によって、排気管３０に比較的大量のガスが送り込まれるということがない。
【００９４】
したがって、第１実施形態によれば、まず、触媒がリーン雰囲気に曝されるということがないから、その劣化の進行を抑制的にすることができる。また、触媒浄化率が所定の値以下である場合、換言すると、当該触媒については、もはや十分な有害物質除去機能の発揮を期待できない場合において、前述のようなエンジン１５０の空転による排気管３０への比較的大量のガスの送出という事態を発生させないことから、外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化を防止することができる。
【００９５】
なお、上述においては、触媒浄化率は、触媒の劣化度に基づいて推定されるようになっていたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、触媒浄化率を、車両走行距離に基づいて推定することも可能である。ここに図８では、車両走行距離の増加に伴って触媒浄化率は低下するというように、両者間には、劣化度及び触媒浄化率間でみられたと略同様に、概ね反比例の関係にあることが読み取れる。これは、劣化度もまた、時間の経過、ないしは車両走行距離に応じて増大するものであることから当然といえる。その他、触媒浄化率は、これと密接に関連する諸々のパラメータに基づいて、これを推定することが可能であることはいうまでもない。
【００９６】
また、上記実施形態においては、触媒浄化率が所定値以下である場合には、絶対的にエンジン間欠運転が不許とされる態様（ステップＳ１Ｘ参照）について説明したが、本発明は、このような形態に限定されるものではない。例えば、エンジン１５０の間欠運転を許容しつつも、その内容・程度に制約を加えるという態様としてもよい。具体的には、図９に示すように、エンジン１５０は、最前に経験した休止期間から運転期間への移行時点Ｇ１から数えてエンジン停止要求を３度やり過ごした後（図中期間ＴＩ及び破線矢印参照）にはじめて、運転期間から休止期間への移行処理を受ける（図中符号Ｇ２参照）等という場合を考えることができる。また、これに続けて、現に休止状態にあるエンジン１５０は、最前に経験した運転期間から休止期間への移行時点から数えてエンジン始動要求を数度やり過ごした後にはじめて、休止期間から運転期間への移行処理を受ける等ということを続行することも考えられる。
【００９７】
あるいは、上述の態様を変更して、期間ＴＩをある一定の時間に定めるといった態様を採用することも可能である。すなわち、この場合には、上述のように、「エンジン停止要求（又はエンジン始動要求）を３度やり過ごす」ということが基準となるのではなく、当該期間ＴＩ中に生じたエンジン停止要求（又はエンジン始動要求）については、その有無ないし回数にかかわらず、その要求には応えず、該期間ＴＩの経過の後、別の一定の期間（便宜上、「期間ＴＩＡ」という。）内では、エンジン停止要求（又はエンジン始動要求）は受け付けるなどということになる。この態様では要するに、期間ＴＩと期間ＴＩＡとが交互に繰り返され、期間ＴＩ中はエンジン停止要求（又はエンジン始動要求）が無視され、期間ＴＩＡ中はそうでないという制御が行われることになる。
【００９８】
いずれにせよ、これらの場合には、図９における期間ＴＩにおいては少なくとも、エンジン１５０の間欠運転が不許とされているということがいえる。言い換えれば、これらの態様において、エンジン間欠運転は「一部」禁止とされている、あるいは「抑制」されていると考えることができる。そして、図９の期間ＴＩ中では、エンジン１５０は運転期間から休止期間への移行、又はその逆の移行を経験しないから、上述と略同様な作用効果を享受することができる。また、この態様によれば、当該ハイブリッド型の動力出力装置全体として見た場合にも、エンジン１５０における移行時点の回数は減少するから、その相応分の作用効果を得ることもできる。
【００９９】
このように、本発明にいう判定手段たる制御ユニット１９０及びＥＦＩＥＣＵ１７０は、単に、エンジン１５０の間欠運転の許否のみを判断するだけでなく、間欠運転を許容しつつもその内容・程度をどのようにするかという判断をも行うように構成してよい。すなわち、本発明にいう「判定手段」は、「エンジンの間欠運転の許容性を判定する」のである。
【０１００】
（第２実施形態−触媒温度及び触媒劣化度に基づくエンジンの間欠運転の禁止等−）
以下では、本発明に係る判定手段及び制御手段を構成する制御ユニット１９０及びＥＦＩＥＣＵ１７０により、外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化を防止する上記とは別の方法について、これを第２実施形態として、図１０及び図１１を参照しながら説明する。ここに図１０は、触媒温度に対する触媒浄化率の変化を、触媒の劣化度をパラメータとして示すグラフであり、図１１は、触媒の劣化度に対する触媒浄化率の変化を、触媒温度をパラメータとして示すグラフである。
【０１０１】
さて、第２実施形態においては、上記の第１実施形態と比べて、図６に示した処理それ自体に変更はなく、同図のステップＳ１１における触媒浄化率の推定方法が異なる。すなわち、第２実施形態では、触媒浄化率が、前述した触媒劣化度に加え、触媒温度も加味された上で推定される。以下これを詳しく説明する。
【０１０２】
まず、触媒の劣化度と触媒温度との間には、所定の相関関係がある。まず、図１０に示すように、触媒の劣化度とは、通常、活性化された触媒、換言すれば所定の温度（図１０中の符号ＡＴ参照）以上にあって安定的に有害物質除去能力が発揮されている場合（以下、単に「安定状態ＳＴＳ」という。）の触媒についての概念であり、この場合、劣化した触媒（図１０中の符号Ｃ１参照）とそうでない触媒（図１０中の符号Ｃ２参照）との劣化度の差、及び両者間の触媒浄化率の差は一定のものとして観念される。図１０においては、この触媒浄化率の差が、符号Ｄ１で示されている。また、これを図１１で確認すると、横軸の任意の二点、即ち相異なる劣化度Ｗ１及びＷ２をもつ触媒については、それらの温度が同一である限り、一定の触媒浄化率の差Ｄ１の生じることがわかる。
【０１０３】
他方、未活性の触媒、換言すれば所定の温度ＡＴ以下にあって安定状態ＳＴＳにない触媒については、図１０に示すように、劣化した触媒の浄化率とそうでない触媒のそれとの間の差Ｄ２は、触媒温度及び触媒劣化度双方に対する関数として観測されることになる。
【０１０４】
一般的には、図１０に示すように、安定状態ＳＴＳにない触媒のうち、劣化した触媒Ｃ１では、その安定状態ＳＴＳに至るまで、温度の上昇とともに触媒浄化率は徐々に上昇していくのに対して、そうでない触媒Ｃ２、とりわけ新品の触媒では、温度の上昇とともに前記安定状態ＳＴＳに直ちに到達する、即ち当該触媒の本来的な触媒浄化率が直ちに達成されるということができる。これによると、触媒温度が比較的低温であるときから活性化される温度に至るまでにおける、劣化した触媒Ｃ１の触媒活性率と、そうでない触媒のそれとの差は、当初、比較的大きいのに比べて、次第にその差は小さくなっていくことがわかる。そうして、劣化した触媒Ｃ１が安定状態ＳＴＳに達した後は、両触媒Ｃ１及びＣ２の浄化率の差は、前述した劣化度の差に基づく固定されたもの（即ち、Ｄ１）として観察されることになる。
【０１０５】
要するに、活性化に至る前の触媒においては特に、触媒浄化率は、触媒温度及び触媒劣化度双方の関数として記述することが好ましいといいうことがいえ、またしたがって、該触媒浄化率は、触媒温度及び触媒劣化度双方から推定されるのが好ましいということが言える。
【０１０６】
具体的には、触媒浄化率と、触媒温度及び触媒劣化度とは、図１０及び図１１に示すような関係があることがわかっているから、その推定は比較的容易にできる。例えば図１１においては、触媒温度Ｔ１、Ｔ２及びＴ３（ただし、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）をパラメータとして、劣化度及び触媒浄化率間の関係が示されているが、これによると、時々刻々変化する触媒の温度及び触媒の劣化度を知ることができれば、触媒浄化率は原理的には一義に定まる。そして、このように求められた触媒浄化率を用いれば、図６のステップＳ１１の処理を、上述同様に実施することが可能であるのは言うまでもない。むしろ、第２実施形態によれば、触媒浄化率の真の値を、より正確に知ることが可能となることが明白であるから、上述した作用効果をより確実に享受可能であるということができる。
【０１０７】
なお、触媒温度を実際に知るためには、図５に示した温度センサ３１Ｔの計測結果に基づいてこれを直接的に知ることができ、あるいは該触媒温度と密接な関係のあるパラメータ、例えばエンジン１５０の回転数、吸入空気量及び回転数等から推定することによって知ることができる。
【０１０８】
また、上記第２実施形態では、触媒温度と触媒劣化度の双方を用いて触媒浄化率を推定するようになっていたが、本発明は、このような形態に限定されるものではない。例えば、場合により、触媒温度のみに基づいて、触媒浄化率をある程度正確に推定することも可能である（図１１参照）。
【０１０９】
なお、上記した各実施形態で説明した、触媒浄化率に基づくエンジン間欠運転の許否に関する処理は、以下のような変形を施した上で利用することができる。
【０１１０】
第一に、前述した図６のステップＳ１１の処理をある一定の期間ごとに実施することとし、エンジン１５０の間欠運転が許可されるかどうかというのは、いわば「モード」として設定・認識されるというような態様とすることが可能である。この場合、現実に運転期間から休止期間への移行要求、又はその逆の移行要求が発せられた場合には、その要求に基づいて実際に移行処理を実施する前に、前記のモードがどの状態にあるかが確認され、その確認されたモードに基づいて、当該移行処理を実施するかどうかが決定されるという処理が行われることになる。そして、触媒浄化率が健全なレベルを維持している場合においては、常に「エンジン間欠運転許可モード」にあり、該触媒浄化率が所定の値以下にあると判断（図６のステップＳ１１）された以降は、常に「エンジン間欠運転禁止モード」にあるなどということになる。
【０１１１】
第二に、エンジン停止要求又は始動要求が現にあったときに、触媒浄化率に基づくエンジン間欠運転の許否に関する処理を実施するという態様とすることができる。すなわち、この場合においては、エンジン１５０が間欠運転されている場合であって、運転期間から休止期間への移行要求、又はその逆の移行要求が、前述した図６のステップＳ１２で説明したような各種の他の条件の全部又は一部の状態如何等に基づいてまず発せられ、現にエンジン１５０を停止するか否か、又は始動するか否かという移行時点において、触媒浄化率の如何に基づく処理を実施するのである（即ち、先に図６のステップＳ１２の処理を実施し、後にステップＳ１１の処理を実施するという形に近い。）。この場合、当該処理は、エンジン１５０が現に移行時点を迎える度に実施されることになる。
【０１１２】
このような処理は、図６において、例えば次のような変更を加えることでフローチャート化できる。まず第一に、図６のステップＳ１２とステップＳ１１とを入れ替える。第二に、この入れ替えられたステップＳ１２の処理の結果如何によっては、直ちにエンジン間欠運転禁止処理（ステップＳ１Ｘ）には移行せず、当該他の条件の全部が満たされるときには、前述のエンジン停止要求又は始動要求を発し、そうでないときにはエンジン間欠運転許可処理（図６のステップＳ１３）に移行するという変更を加える。この場合、入れ替えられたステップＳ１２における「他の条件」の全部は、触媒浄化率に係る条件（ステップＳ１１）よりも、エンジン間欠運転の許否決定に関し優先的な判断を受ける地位が与えられることを意味することになる。
【０１１３】
なお、いま述べた例は、前記優先的な判断を受ける地位が与えられる条件が、前記他の条件の「全部」という場合であるが、これを前記他の条件の「一部」とすることも可能である。この場合には、図６の処理は基本的に維持され、ステップＳ１１の前に、当該他の条件の一部が成立するか否かを判定するステップを加えるような態様となる（なお、これに伴い、ステップＳ１３における「他の条件」は、その一部が除かれた条件群からなることになる。）。そして、この新たに加えられたステップで肯定判断が下されればステップＳ１１の処理へ移り、否定されればステップＳ１３へ移るなどという処理を採用することが可能である。
【０１１４】
いずれにせよ、これらの態様によれば、触媒浄化率がもはや十分でない場合に、エンジン１５０が移行時点を経験するということはないから、上述した作用効果は全く同様に享受できることは言うまでもない。
【０１１５】
なお、上述の実施形態では、モータジェネレータ装置が同期電動機からなるモータジェネレータを複数備えてなるが、その少なくとも一部に代えて又は加えて、誘導電動機、バーニアモータ、直流電動機、超伝導モータ、ステップモータ等を用いることも可能である。
【０１１６】
上述の実施形態では、エンジン１５０としてガソリンにより運転される直噴型のガソリンエンジンを用いていたが、その他に、伝統的なポート噴射型のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、タービンエンジン、ジェットエンジン等の各種の内燃あるいは外燃機関を用いることができる。
【０１１７】
加えて、本発明のハイブリッド型の動力出力装置は、既存の若しくは現在開発中又は今後開発される各種パラレルハイブリッド方式や各種シリアルハイブリッド方式の車両にも適用してもよい。
【０１１８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド型の動力出力装置及びその制御方法並びにハイブリッド車両もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド型の動力出力装置によれば、触媒の浄化率に応じて、エンジンの間欠運転の態様が好適に制御されることにより、外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化というおそれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のハイブリッド車両における動力系統のブロック図である。
【図２】本実施形態に係るハイブリッド車両の基本的動作を説明するための共線図である。
【図３】本実施形態に係るハイブリッド車両が高速定常走行している場合の共線図である。
【図４】本実施形態に係るハイブリッド車両のバッテリ及びモータ駆動回路の構成を示す回路図である。
【図５】本実施形態に係るエンジンの構造の概略構成図である。
【図６】触媒劣化度に基づいてエンジンの間欠運転を禁止することにより、外部へ放出される排気ガスのエミッションの悪化を防止する処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】三元触媒装置を構成する触媒の劣化度と触媒浄化率の関係を示すグラフである。
【図８】車両走行距離と触媒浄化率の関係を示すグラフである。
【図９】エンジンの間欠運転を「抑制」する例を説明するための説明図である。
【図１０】触媒温度に対する触媒浄化率の変化を、触媒の劣化度をパラメータとして示すグラフである。
【図１１】触媒の劣化度に対する触媒浄化率の変化を、触媒温度をパラメータとして示すグラフである。
【符号の説明】
２０…燃焼室
２６…点火プラグ
３０…排気管
３１…三元触媒装置
３１Ｔ…温度センサ
３４…吸気マニホールド
１５０…エンジン
１７０…ＥＦＩＥＣＵ
１９０…制御ユニット
ＭＧ１、ＭＧ２…モータジェネレータ

Claims (9)

1. エンジンと、
   該エンジンに対して動力伝達が可能であることにより該エンジンの間欠運転を可能とする外的動力付与手段と、
   前記エンジンから排出されるガスを触媒によって浄化する排気浄化手段と、
   前記エンジンより排出されるガス中の有害物質濃度を低下せしめる制御として、前記触媒の浄化率に応じて、前記エンジンの間欠運転の許容性を判定する判定手段と、
   前記判定手段により判定された前記許容性に基づいて前記エンジンの間欠運転の態様を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする動力出力装置。
2. 前記判定手段は、前記触媒の浄化率が所定の浄化率閾値以下になる場合に、前記エンジンの間欠運転の許容性を判定することを特徴とする請求項１に記載の動力出力装置。
3. 前記判定手段は、前記触媒の浄化率が所定の浄化率閾値以下になる場合に、前記エンジンの間欠運転を禁止するものと判断することを特徴とする請求項２に記載の動力出力装置。
4. 前記触媒の浄化率は、前記触媒の劣化度に基づいて推定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の動力出力装置。
5. 前記触媒の浄化率は、前記触媒の温度に基づいて推定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の動力出力装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の動力出力装置において、
   前記外的動力付与手段として、
   前記エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置を備えたことを特徴とするハイブリッド型の動力出力装置。
7. エンジン及び該エンジンに対して動力伝達が可能であることにより該エンジンの間欠運転を可能とする外的動力付与手段並びに前記エンジンから排出されるガスを触媒によって浄化する排気浄化手段を備えた動力出力装置を制御する動力出力装置の制御方法であって、
   前記触媒の浄化率に応じて、前記エンジンの間欠運転の許容性を判定する工程を含むことを特徴とするハイブリッド型の動力出力装置の制御方法。
8. エンジン及び該エンジンの出力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に駆動軸を介して駆動力を出力可能なモータジェネレータ装置並びに前記エンジンから排出されるガスを触媒によって浄化する排気浄化手段を備えたハイブリッド型の動力出力装置を制御するハイブリッド型の動力出力装置の制御方法であって、
   前記触媒の浄化率に応じて、前記エンジンの間欠運転の許容性を判定する工程を含むことを特徴とするハイブリッド型の動力出力装置の制御方法。
9. 請求項６に記載のハイブリッド型の動力出力装置と、
   該動力出力装置が搭載される車両本体と、
   該車両本体に取り付けられると共に前記駆動軸を介して出力される前記駆動力により駆動される車輪と
   を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。

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