JP4086022B2 - 内燃機関制御システム、それを搭載した自動車及び内燃機関制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関制御システム、それを搭載した自動車及び内燃機関制御方法に関する。

従来より、内燃機関と、この内燃機関へ空気を供給するスロットルバルブと、この内燃機関へ燃料を噴射するインジェクタと、この内燃機関の始動時に内燃機関をモータリング可能なモータとを備えた自動車において、内燃機関を始動する際にはモータによって内燃機関をモータリングし機関回転数が所定回転数に達したあと燃料噴射と点火を行うものが知られている。例えば、特許文献１では、所定の初期スロットル開度で内燃機関のモータリングを開始してから所定時間経過後に機関回転数が所定目標値に達しないときには、スロットル開度を所定量だけ増大するよう制御している。
特開２０００−１０４５９９号公報

ところで、内燃機関の排ガスによる環境汚染を防止するため、内燃機関の下流にはその排ガスを浄化する排ガス浄化触媒が設置される。この排ガス浄化触媒は、高温で活性化して十分な浄化能力を発揮するが、低温で活性化していないときには十分な排ガス能力を発揮できない。先の特許文献１では、この点を考慮していないため、排ガス浄化触媒が十分な排ガス能力を発揮できない状態であっても、機関回転数が所定目標値に達しなければスロットル開度を増大させる。その結果、排ガス量が増大し、排ガス浄化触媒がそれだけの排ガス量を十分浄化することができず、エミッションが悪化することがあった。

本発明は、この課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の始動時のエミッションを改善することができる内燃機関制御システム及び内燃機関制御方法を提供することを目的の一つとする。また、そのような内燃機関制御システムを搭載した自動車を提供することを目的の一つとする。

本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の内燃機関制御システムは、
内燃機関と、
前記内燃機関へ空気を供給する空気供給手段と、
前記内燃機関へ燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒と、
前記内燃機関の始動時に該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低いときに前記内燃機関を始動するにあたり、前記空気供給手段がアイドル運転時よりも少ない少量空気量の空気を供給し前記燃料供給手段が前記内燃機関へ前記少量空気量に応じた燃料量の燃料を供給し前記モータリング手段が前記内燃機関をアイドル運転時の回転数で回転するよう制御し、その後前記排ガス浄化触媒の浄化能力が高くなったときに前記空気供給手段がアイドル運転時の空気量の空気を前記内燃機関へ供給し前記燃料供給手段が前記内燃機関へ前記空気量に応じた燃料量の燃料を供給し前記モータリング手段が前記内燃機関のモータリングを停止するよう制御する始動時制御手段と、
を備えたものである。

この内燃機関制御システムでは、排ガス浄化触媒の浄化能力が低いときに内燃機関を始動するにあたり、内燃機関へアイドル運転時よりも少ない空気量の空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共に内燃機関をアイドル運転時の回転数で回転するようにモータリングし、その後、排ガス浄化触媒の浄化能力が高くなったときに内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共に内燃機関のモータリングを停止する。このように、排ガス浄化触媒の浄化能力が低いときに内燃機関を始動するにあたっては、内燃機関からの排ガスがアイドル運転時よりも少なくなるようにすると共に機関回転数がアイドル運転時の回転数を維持するようにモータリングするため、内燃機関を円滑に始動しながらエミッションの改善を図ることができる。

本発明の内燃機関制御システムにおいて、前記始動時制御手段は、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が高くなったときに前記空気供給手段が前記内燃機関へ前記アイドル運転時の空気量の空気を供給するよう制御するにあたり、前記少量空気量から前記アイドル運転時の空気量へ徐々に増加するよう制御してもよい。こうすれば、空気量をアイドル運転時の空気量へ直ちに増加する場合に比べて、トルク変動によるショックが生じにくい。

本発明の内燃機関制御システムにおいて、前記少量空気量は、前記アイドル運転時の空気量から前記内燃機関のフリクション相当分の空気量を差し引いた値としてもよい。こうすれば、排ガス浄化触媒の浄化能力が低いときの内燃機関からの排ガス量を十分減量することができる。

本発明の内燃機関制御システムにおいて、前記始動時制御手段は、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が高いか否かを該排ガス浄化触媒の温度に基づいて判定してもよい。排ガス浄化触媒は温度が高いときには浄化能力が高く、温度が低いときには浄化能力が低いことから、浄化能力を温度に基づいて判定することができる。ここで、排ガス浄化触媒の温度は、温度センサにより直接測定してもよいし、排ガス浄化触媒の入口温度と出口温度との差分に基づいて推定してもよいし、各種運転状態を表すパラメータの値と触媒温との関係を予め実験などにより求めておきこれらの運転状態から推定するようにしてもよい。

本発明の内燃機関制御システムは、前記モータリング手段によるモータリング継続時間が所定の判定基準時間を超えたときに前記内燃機関が始動不能であると判定する始動不能判定手段を備え、前記始動時制御手段は、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低くても、前記モータリング継続時間が前記判定基準時間に至る前に、前記空気供給手段が前記内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気を供給し前記燃料供給手段が前記内燃機関へ前記空気量に応じた燃料量の燃料を供給し前記モータリング手段が前記内燃機関のモータリングを停止するよう制御してもよい。こうすれば、仮に始動時制御手段による制御において排ガス浄化触媒の浄化能力が高まるまでに長時間を要してモータリング継続時間が長期化するおそれがある場合であっても、誤って始動不能判定手段がによる誤判定を防ぐことができる。

本発明の内燃機関制御システムは、前記内燃機関に要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段を備え、前記始動時制御手段は、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低くくても、前記要求パワーが所定の規定値を超えたときには、前記空気供給手段が前記内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気を供給し前記燃料供給手段が前記内燃機関へ前記空気量に応じた燃料量の燃料を供給し前記モータリング手段が前記内燃機関のモータリングを停止するよう制御してもよい。こうすれば、内燃機関に大きなパワーが要求されているときにはその要求を優先することができる。

本発明の内燃機関制御システムは、所定の駆動軸へ動力を入出力可能な電動機を備え、前記内燃機関は、前記駆動軸に動力を出力可能であり、前記モータリング手段は、前記駆動軸に動力を出力可能であり、前記始動時制御手段は、前記モータリング手段による前記内燃機関のモータリング時に前記駆動軸に作用する反力トルクをキャンセルするよう前記電動機を制御してもよい。こうすれば、モータリングによる駆動軸のトルク変動を抑制することができる。

本発明の自動車は、上述したいずれかの内燃機関制御システムを搭載し、前記動力軸が車軸に接続されてなるものである。この自動車では、上述したいずれかの内燃機関制御システムを搭載しているから、本発明の内燃機関制御システムが奏する効果、例えば、排ガス浄化触媒の浄化能力が低いときに内燃機関を始動するにあたっては、内燃機関からの排ガスがアイドル運転時よりも少なくなるようにすると共に機関回転数がアイドル運転時の回転数を維持するようにモータリングするため、内燃機関を円滑に始動しながらエミッションの改善を図ることができるという効果を奏する。

本発明の内燃機関制御方法は、内燃機関を始動するときの制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒の浄化能力が高いか低いかを判定し、
（ｂ）前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低いとき、前記内燃機関を始動するにあたり、モータリングにより前記内燃機関を所定回転数に回転させ、その後、前記内燃機関へアイドル運転時よりも少ない空気量の空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共に前記内燃機関をアイドル運転時の回転数で回転するようにモータリングし、その後、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が高くなったときに前記内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共に前記内燃機関のモータリングを停止するものである。

この内燃機関制御方法では、排ガス浄化触媒の浄化能力が低いときに内燃機関を始動するにあたっては、内燃機関からの排ガスがアイドル運転時よりも少なくなるようにすると共に機関回転数がアイドル運転時の回転数を維持するようにモータリングするため、内燃機関を円滑に始動しながらエミッションの改善を図ることができる。

本発明の内燃機関制御方法であって、前記内燃機関のモータリング継続時間が所定の判定基準時間を超えたときに前記内燃機関が始動不能であると判定するステップを含む場合、前記ステップ（ｂ）では、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低くくても、前記モータリング継続時間が前記判定基準時間に至る前に、前記内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共に前記内燃機関のモータリングを停止するようにしてもよい。こうすれば、仮に始動時制御において排ガス浄化触媒の浄化能力が高まるまでに長時間を要してモータリング継続時間が長期化するおそれがある場合であっても、始動不能判定手段による誤判定を防ぐことができる。

本発明の内燃機関制御方法であって、前記内燃機関に要求される要求パワーを設定するステップを含む場合、前記ステップ（ｂ）では、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低くくても、前記要求パワーが所定の規定値を超えたときには、前記内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共に前記内燃機関のモータリングを停止するようにしてもよい。こうすれば、大きなパワーが要求されているときにはその要求を優先することができる。

図１は本発明の一実施形態であるハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は実施形態のハイブリッド自動車１０に搭載されたエンジン２０の構成の概略を示す構成図である。

ハイブリッド自動車１０は、図１に示すように、燃料を燃焼した燃焼エネルギを運動エネルギに変換するエンジン２０と、エンジンシステム全体をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）５０と、エンジン２０の出力軸としてのクランクシャフト２７に接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１，ＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の発電及び駆動を制御するモータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）１４と、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行うバッテリ４５と、バッテリ４５の充電状態を監視するバッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）４６と、動力分配統合機構３０に接続された軸にチェーンベルト１５を介して接続された駆動軸１７と、ハイブリッドシステム全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）７０とを備えている。なお、駆動軸１７はデファレンシャルギヤ１８を介して駆動輪１９，１９に接続されている。

エンジン２０は、例えばガソリンなどの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ２１により清浄された空気をスロットルバルブ２２を介して吸入すると共にインジェクタ２３からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ２４を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ２５による電気火花によって爆発燃焼させた燃焼エネルギにより押し下げられるピストン２６の往復運動をクランクシャフト２７が回転する運動エネルギに変換する。このクランクシャフト２７には１０°ＣＡごとにパルスを出力するクランク角センサ６７が取り付けられている。スロットルバルブ２２は、吸気管の断面に対する傾斜角度（開度）が変化することにより吸気管を通過する空気量を調節するバルブであり、アクチュエータ２２ａにより電気的に開度が変化するように構成されている。このアクチュエータ２２ａは、ロータリ式電磁ソレノイドによって構成されている。そして、スロットルバルブ２２は、このソレノイドに対する印加電圧をデュ−ティ制御することにより回動されて開度調節される。このスロットルバルブ２２の開度は、スロットルポジションセンサ２２ｂからエンジンＥＣＵ５０へ出力される。エンジン２０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触媒コンバータ６０を介して車外へ排出される。

触媒コンバータ６０は、排気管６４に接続され排ガス浄化触媒６１が充填されたものである。排ガス浄化触媒６１として用いられる三元触媒は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などの酸化触媒と、ロジウム（Ｒｈ）などの還元触媒と、セリア（ＣｅＯ₂）などの助触媒などで構成される。そして、酸化触媒の作用により排気に含まれるＣＯやＨＣが水（Ｈ₂Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ₂）に浄化され、還元触媒の作用により排気に含まれるＮＯｘが窒素（Ｎ₂）や酸素（Ｏ₂）などに浄化される。この三元触媒では、触媒温度が高温（例えば３００℃以上）のとき、混合気の空燃比が理論空燃比近傍のいわゆるウインドウ領域のときに還元触媒によるＮＯｘの吸着・分解反応とその際に生成する酸化成分によるＨＣ，ＣＯの酸化反応とがバランスよく進み、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのすべてに対して高い浄化率を示す。ここで、ＣｅＯ₂は、セリウム（Ｃｅ）の価数が３価と４価との間で可逆的に変化する性質を持つため、排気がリーン雰囲気のときには３価から４価に変化して排気から酸素を吸蔵し、排気がリッチ雰囲気のときには４価から３価に変化して排気へ酸素を放出する。これにより、酸化触媒や還元触媒の近傍の雰囲気が大きく変動することがないので、結果的にウインドウ領域が拡がる。

エンジンＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５１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、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５２と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５３と、入出力ポート（図示せず）とを備える。このエンジンＥＣＵ５０は、エンジン２０の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力される。具体的には、エンジンＥＣＵ５０には、エンジン２０の吸入空気量を検出するエアフローメータ２８からの吸入空気量、スロットルポジションセンサ２２ｂからのスロットル開度、冷却水温センサ５９からのエンジン２０の冷却水温、クランク角センサ６７からのパルス信号、触媒コンバータ６０の入口及び出口にそれぞれ設置した触媒入口温度センサ６５及び触媒出口温度センサ６６からの排ガス温などが入力ポートを介して入力される。また、エンジンＥＣＵ５０からは、エンジン２０を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力される。具体的には、エンジンＥＣＵ５０からは、スロットルバルブ２２を駆動するアクチュエータ２２ａへの駆動信号、インジェクタ２３への駆動信号、点火プラグ２５の着火を行うイグナイタと一体化されたイグニションコイル２９への制御信号などが出力ポートを介して出力される。なお、エンジンＥＣＵ５０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と電気的に接続され、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２０を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２０の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、図１に示すように、モータＭＧ１に接続されたサンギヤ３１、モータＭＧ２に接続されたリングギヤ３２、サンギヤ３１及びリングギヤ３２と噛合する複数のピニオンギヤ３３及びエンジン２０のクランクシャフト２７に接続されピニオンギヤ３３を自転且つ公転自在に保持するキャリア３４を回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。この動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはエンジン２０からの動力をモータＭＧ１側と駆動軸側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ２が電動機として機能するときにはエンジン２０からの動力とモータＭＧ２からの動力を統合して駆動軸に出力する。

モータＭＧ１及びモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ４５と電力のやりとりを行う。インバータ４１，４２とバッテリ４５とを接続する電力ライン５８は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線及び負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。また、バッテリ４５は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力により充電されたりモータＭＧ１，ＭＧ２に不足する電力を供給したりする。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータＥＣＵ１４により運転制御されている。モータＥＣＵ１４は、モータＭＧ１，ＭＧ２を運転制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号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等が入力されており、モータＥＣＵ１４からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力される。モータＥＣＵ１４は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。この回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＭＧ１がサンギヤ３１に接続されていると共にモータＭＧ２がリングギヤ３２に接続されていることから、それぞれサンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓ及びリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと一致する。モータＥＣＵ１４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を運転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ハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

バッテリ４５は、ここではニッケル水素バッテリを採用しており、モータＭＧ１，ＭＧ２へ電力を供給したり減速時にモータＭＧ１，ＭＧ２からの回生エネルギを電力として蓄えたりする役割を果たす。バッテリＥＣＵ４６には、バッテリ４５を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ４５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、バッテリ４５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、バッテリ４５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などが入力されており、必要に応じてバッテリ４５の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ４６では、バッテリ４５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の積算値や電圧センサにより検出された端子間電圧に基づいて残容量（ＳＯＣ（State of Charge））も演算している。

ハイブリッドＥＣＵ７０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、各種処理プログラムを記憶したＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、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る。ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ５０やモータＥＣＵ１４と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。

次に、こうして構成された本実施形態のハイブリッド自動車１０のハイブリッドＥＣＵ７０によって実行されるハイブリッド制御ルーチンについて、図３のフローチャートに基づいて説明する。ハイブリッド制御ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶され、所定タイミングごとに繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ、バッテリＥＣＵ４６により演算されるＳＯＣなど制御に必要な信号を入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいてリングギヤ軸３２ａに要求される要求動力Ｐｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求動力Ｐｒ＊は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めてトルク設定マップとしてハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると、トルク設定マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出し、これとリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（車速Ｖと換算係数ｒを乗じたもの）との積として算出するものとした。なお、トルク設定マップの一例を図４に示す。

続いて、バッテリ４５の充放電量Ｐｂ＊（充電側を正とする）を設定する（ステップＳ１２０）。バッテリ４５の充放電量Ｐｂ＊は、基本的にはバッテリ４５のＳＯＣが適正値（例えば６０〜７０％）となるように設定される。要求動力Ｐｒ＊と充放電量Ｐｂ＊とが設定されると、両者の和をとりエンジン２０が出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１３０）。

続いて、エンジン要求パワーＰｅ＊を出力可能なエンジン２０の運転ポイント（トルクと回転数により定まるポイント）のうちエンジン２０が最も効率よく運転できる最適運転ポイントをエンジン２０の目標トルクＴｅ＊、目標回転数Ｎｅ＊として設定する（ステップＳ１４０）。エンジン要求パワーＰｅ＊を出力可能な運転ポイントのうちエンジン２０が効率よく運転できる最適運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する様子を図５に示す。図中、曲線Ａはエンジン最適動作ラインであり、曲線Ｂはエンジン要求パワーＰｅ＊における動力一定曲線である。ここで、動力はトルクと回転数の積で表されるから、動力一定曲線Ｂは反比例型のグラフになる。図示するように、エンジン最適動作ラインＡとエンジン要求パワーＰｅ＊の動力一定曲線Ｂとの交点である最適運転ポイントでエンジン２０を運転すれば、エンジン２０からエンジン要求パワーＰｅ＊を効率よく出力することができる。ここでは、エンジン要求パワーＰｅ＊と最適運転ポイントの関係を予め実験などにより求めてマップとしてハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン要求パワーＰｅ＊が与えられるとマップから対応する最適運転ポイントの回転数とトルクとを導出して目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定するものとした。なお、エンジン要求パワーＰｅ＊が、最小要求動力Ｐｒｅｆ（エンジン２０がこれを下回る動力を出力するとすればハイブリッド自動車１０のシステム全体の効率が低下することを考慮して経験的に定められた値）を下回る場合には、エンジン２０の要求パワーＰｅ＊をゼロに再設定する。

さて、目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とが設定されると、エンジン２０の目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とにより次式（１）を用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定し（ステップＳ１５０）、エンジン２０の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとにより次式（２）を用いてモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊を設定すると共にエンジン２０の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと要求トルクＴｒ＊とにより次式（３）を用いてモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定する（ステップＳ１６０）。
Ｎｍ１＊＝（１＋ρ）×Ｎｅ＊／ρ−Ｎｒ／ρ … （１）
Ｔｍ１＊＝−Ｔｅ＊×ρ／（１＋ρ） … （２）
Ｔｍ２＊＝Ｔｒ＊−Ｔｅ＊×１／（１＋ρ） … （３）

図６はこのときの共線図である。この共線図では縦軸は各回転軸の回転数を表し横軸は各ギヤのギヤ比を表す。サンギヤ軸３１ａ（図中のＳ）とリングギヤ軸３２ａ（図中のＲ）を両端に取り、この区間を１：ρに内分する位置をキャリア軸つまりクランクシャフト２７（図中のＣ）とし、各位置Ｓ，Ｃ，Ｒに対応して回転数Ｎｓ，Ｎｃ，Ｎｒをプロットする。動力分配統合機構３０は遊星歯車機構であるため、このようにプロットされた３点は同一直線上に並ぶという性質を有しており、この直線を動作共線という。したがって、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。リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）は車速Ｖに基づいて決まるので、キャリア軸の回転数Ｎｃ（エンジン２０の回転数Ｎｅ）が決まればサンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓ（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）が比例配分によって決まり、前式（１）のようになる。また、各回転軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示すと、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。ここで、エンジン２０のクランクシャフト２７に作用するトルクＴｅを位置Ｃで動作共線に上向きのベクトルとして表し、リングギヤ軸３２ａに作用するトルクＴｒを位置Ｒで下向きのベクトルとして表す。なお、ベクトルの方向は作用させるトルクの方向を表す。このとき、剛体に作用する力の分配法則に基づいてトルクＴｅを両端の位置Ｓ，Ｒに分配すると、位置Ｓでの分配トルクＴｅｓは上向きでＴｅ×ρ／（１＋ρ）という大きさとなり、位置Ｒでの分配トルクＴｅｒは上向きでＴｅ×ρ／（１＋ρ）という大きさになる。この状態で動作共線が剛体として釣り合いがとれているから、モータＭＧ１に作用すべきトルクＴｍ１は分配トルクＴｅｓと方向が逆で大きさが同じトルクとなり、モータＭＧ２に作用すべきトルクＴｍ２はトルクＴｒと分配トルクＴｅｒとの差分のトルクとなる。

さて、エンジン２０の目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および目標トルクＴｍ１＊、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定したあと、エンジン始動時制御ルーチンを実行する（ステップＳ１７０）。このルーチンは、停止中のエンジン２０を始動する必要のあるときに実行されるルーチンであり、エンジン２０が稼働している場合には実行されない。このルーチンの詳細については後述する。その後、各種の目標値をエンジンＥＣＵ５０，モータＥＣＵ１４に指令し（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。

エンジンＥＣＵ５０やモータＥＣＵ１４は、ハイブリッドＥＣＵ７０から入力したこれらの目標値に基づいてエンジン２０やモータＭＧ、１ＭＧ２の運転制御を行う。ここで、エンジンＥＣＵ５０の運転制御について簡単に説明する。エンジンＥＣＵ５０は、エンジン２０が目標回転数Ｎｅ＊で回転して目標トルクＴｅ＊を出力するような空気量を決定し、決定された空気量に基づいてエンジン１回転当たりの吸入空気量を算出し、その吸入空気量に見合ったスロットル開度となるようにアクチュエータ２２ａによりスロットルバルブ２２を作動すると共に、その吸入空気量に基づいて所定の目標空燃比（例えば理論空燃比）からインジェクタ２３による燃料噴射量つまり燃料噴射時間を演算し、この燃料噴射時間だけインジェクタ２３を開弁して燃料を噴射し、その後吸気バルブ２４から吸入された混合気に点火すべくイグニションコイル２９に高電圧を印加して点火プラグ２５に火花を発生させる、という制御を実行する。これにより、燃焼エネルギが発生してピストン２６が上下動し、この上下動が回転運動となってクランクシャフト２７に伝達される。

以上のように、ハイブリッド自動車１０のハイブリッドＥＣＵ７０はハイブリッド制御ルーチンを実行することによりエンジンＥＣＵ５０やモータＥＣＵ１４に指令を出力してエンジン２０とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転を制御するが、このときの運転制御をモード別に説明すると、以下のようになる。即ち、運転制御モードとしては、エンジン要求パワーＰｅ＊に見合う動力がエンジン２０から出力されるようにエンジン２０を運転制御すると共にエンジン２０から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１及びモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力Ｐｒ＊とバッテリ４５の充放電に必要な充放電量Ｐｂ＊との和に見合うエンジン要求パワーＰｅ＊がエンジン２０から出力されるようにエンジン２０を運転制御すると共にバッテリ４５の充放電を伴ってエンジン２０から出力されるトルク変換を伴って動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１及びモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２０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リングギヤ軸３２ａ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。

次に、図３のハイブリッド制御ルーチンのステップＳ１７０で実行されるエンジン始動時制御ルーチンについて、図７のフローチャートに基づいて説明する。このルーチンが開始されると、ハイブリッドＥＣＵ７０は、まず、エンジン始動時フラグＦｅｇが「１」か「０」かを判定する（ステップＳ３００）。ここで、エンジン始動時フラグＦｅｇは、停止中のエンジン２０をモータリングしたあとエンジン２０が自立運転するまでの間は「１」にセットされ、それ以外のときには「０」にリセットされるフラグである。このエンジン始動時フラグＦｅｇが「１」でなく「０」のときには、続いてエンジン始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ここで、エンジン始動条件が成立するときとは、例えばエンジン要求パワーＰｅ＊がゼロから正の値になったとき、具体的にはモータ運転モードからトルク変換運転モード又は充放電運転モードに切り換わったときやイグニションスイッチがオンされたときなどが挙げられ、エンジン始動条件が成立しないときとは、エンジン２０を継続して停止するときやエンジン２０が既に稼働しているときなどが挙げられる。そして、ステップＳ３０２でエンジン始動条件が成立しないときには、そのまま本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ３０２でエンジン始動条件が成立したときには、エンジン始動時フラグＦｅｇに「１」をセットすると共にハイブリッドＥＣＵ７０に内蔵された時間カウンタのカウント値Ｃのカウントアップを開始する（ステップＳ３０４）。

その後、又はステップＳ３００でエンジン始動時フラグＦｅｇが「１」のときには、エンジンＥＣＵ５０から通信により触媒床温Ｔｃａｔを入力する（ステップＳ３０６）。触媒床温Ｔｃａｔは、エンジンＥＣＵ５０が触媒入口温度センサ６５からの入口温度と触媒出口温度センサ６６からの出口温度との差分に基づいて推定したものであるが、排ガス浄化触媒６１に温度センサを取り付けてこの温度センサにより直接測定するようにしてもよい。続いて、この触媒床温Ｔｃａｔが所定の床温規定値Ｔｃａｔｒｅｆ以下か否かを判定する（ステップＳ３０８）。ここで、床温規定値Ｔｃａｔｒｅｆは、排ガス浄化触媒６１が活性化して十分な浄化能力を発揮する温度を予め実験などにより経験的に求めた値である。そして、ステップＳ３０８で触媒床温Ｔｃａｔが所定の床温規定値Ｔｃａｔｒｅｆ以下のときには、続いてエンジン要求パワーＰｅ＊が所定のパワー規定値Ｐｅｒｅｆ以下か否かを判定する（ステップＳ３１０）。ここで、パワー規定値Ｐｅｒｅｆは、急加速時等のように運転者が大パワーを要求しているとみなすことのできる値を経験的に求めたものである。そして、ステップＳ３１０でエンジン要求パワーＰｅ＊が所定のパワー規定値Ｐｅｒｅｆ以下のときには、続いて時間カウンタのカウント値Ｃが所定の上限値Ｃｒｅｆ以下か否かを判定する（ステップＳ３１２）。ここで、上限値Ｃｒｅｆは、エンジン２０の始動不能を判定するための判定基準時間よりも短い時間に設定されているが、この点については、後述する。

さて、ステップＳ３０８で触媒床温Ｔｃａｔが所定の床温規定値Ｔｃａｔｒｅｆ以下で、且つ、ステップＳ３１０でエンジン要求パワーＰｅ＊が所定のパワー規定値Ｐｅｒｅｆ以下で、且つ、ステップＳ３１２で時間カウンタのカウント値Ｃが所定の上限値Ｃｒｅｆ以下のときには、排ガス浄化触媒６１の浄化能力が十分でないとみなし、空気量学習値ＥＱＧに空気量水温補正項ｑｔｈｗを加えた値（アイドル空気量Ｑｉｄｌ）からエンジン２０のフリクション相当分ｑｆｒｉを差し引いた値（最低限空気量Ｑｍｉｎ）をエンジン２０の吸入空気量Ｑとする（ステップＳ３１４）。なお、空気量学習値ＥＱＧは、周知のアイドルスピードコントロールにおいてエンジン回転数Ｎｅがアイドル回転数となるようにフィードバック制御を行ったときの空気量（エンジン２０の冷却水温を考慮していない値）である。また、空気量水温補正項ｑｔｈｗは、冷却水温センサ５９からのエンジン２０の冷却水温に応じて設定される値であり、ここでは冷却水温が高いほど小さい値になるように算出される。

一方、ステップＳ３０８で触媒床温Ｔｃａｔが所定の床温規定値Ｔｃａｔｒｅｆを越えたか、ステップＳ３１０でエンジン要求パワーＰｅ＊が所定のパワー規定値Ｐｅｒｅｆを越えたか、又はステップＳ３１２で時間カウンタのカウント値Ｃが所定の上限値Ｃｒｅｆを越えたときには、空気量学習値ＥＱＧに空気量水温補正項ｑｔｈｗを加えた値をアイドル空気量Ｑｉｄｌとし（ステップＳ３１６）、続いて、前回の吸入空気量Ｑに微小増加量ΔＱを加えた値を仮空気量Ｑｔｅｍｐとし（ステップＳ３１８）、アイドル空気量Ｑｉｄｌが仮空気量Ｑｔｅｍｐを上回るか否かを判定する（ステップＳ３２０）。そして、ステップＳ３２０でアイドル空気量Ｑｉｄｌが仮空気量Ｑｔｅｍｐを上回るときには、仮空気量Ｑｔｅｍｐを今回の吸入空気量Ｑとし（ステップＳ３２２）、一方、アイドル空気量Ｑｉｄｌが仮空気量Ｑｔｅｍｐ以下のときには、アイドル空気量Ｑｉｄｌを今回の吸入空気量Ｑとし（ステップＳ３２４）、エンジン始動時フラグＦｅｇ及び時間カウンタのカウント値Ｃをゼロにリセットする（ステップＳ３２６）。つまり、ステップＳ３１６〜Ｓ３２６では、吸入空気量Ｑを最低限空気量Ｑｍｉｎからアイドル空気量Ｑｉｄｌまで徐々に増加させる。

そして、ステップＳ３１４，ステップＳ３２４又はステップＳ３２６のあと、モータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊を再設定し（ステップＳ３２８）、本ルーチンを終了する。ここでは、図１０の共線図に示すように、モータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊は、エンジン２０が吸入空気量Ｑの空気とそれに応じた燃料噴射量の燃料で制御されたときのエンジン回転数をアイドル回転数まで持ち上げるのに必要なモータＭＧ１のトルクを加味して目標トルクＴｍ１＊を設定し、モータＭＧ１が目標トルクＴｍ１＊のトルクを出力したときに作用する反力トルク（−Ｔｍ１＊／ρ）をキャンセルするキャンセルトルクを加味してモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定する。その後、図３のステップＳ１８０でエンジン２０，モータＭＧ１，モータＭＧ２に各目標値が指令されるが、エンジン２０には吸入空気量Ｑが指令される。

ここで、ステップＳ３１２で使用する上限値Ｃｒｅｆについて再度説明する。停止中のエンジン２０をモータＭＧ１でモータリングして始動する場合、エンジン２０が自立運転したあとはモータＭＧ１のトルクがゼロになるが、エンジン２０が何らかの原因で始動不能なときにはモータＭＧ１のモータリングが継続されるためトルクがゼロにならない。このため、ハイブリッドＥＣＵ７０は、モータＭＧ１のモータリング開始後、判定基準時間を超えてもトルクがゼロにならないときには、エンジン２０を始動不能と判定する処理を行っている。ところが、図７のエンジン始動時制御ルーチンにおいて、時として触媒床温Ｔｃａｔの昇温速度が遅く床温規定値Ｔｃａｔｒｅｆになかなか達しない場合があり得るが、その場合には判定基準時間を超えてもこのルーチンが繰り返されモータＭＧ１のトルクがゼロにならないことがあり、始動不能でないのに始動不能であると誤判定してしまうおそれがある。そこで、エンジン始動時制御ルーチンを繰り返し実行する時間の上限値Ｃｒｅｆを、ステップＳ３１６からステップＳ３２６に至るまでの所要時間を判定基準時間から差し引き更にいくらかのマージンを差し引いた時間とすることにより、上述の誤判定のおそれを解消している。

次に、このエンジン始動時制御ルーチンを実行したときのエンジン回転数Ｎｅ、触媒床温Ｔｃａｔ及び吸入空気量Ｑの推移について、図８に基づいて説明する。図８は、エンジン回転数Ｎｅ、触媒床温Ｔｃａｔ及び吸入空気量Ｑの時間推移を表すタイムチャートである。ここでは、モータ運転モードからトルク変換運転モード又は充放電運転モードに切り換える場合を例に挙げて説明する。まず、時刻ｔ０に至るまでは、モータ運転モードで運転制御されているため、図９に示すように、エンジン２０は回転停止状態つまりエンジン回転数Ｎｅがゼロ、モータＭＧ１は回転数Ｎｍ１で空転、モータＭＧ２は回転数Ｎｍ２、トルクＴｒで回転している。そして、時刻ｔ０でエンジン始動条件が成立しエンジン始動時制御ルーチンが開始されると、モータＭＧ１はトルクＴｍ１＊を出力してエンジン２０をモータリングし、モータＭＧ２はその反力トルク（−Ｔｍ１＊／ρ）をキャンセルするキャンセルトルクを加味したトルクＴｍ２＊を出力する。このときの共線図を図１０に示す。

その後、時刻ｔ１でエンジン回転数Ｎｅが上昇して所定の制御開始回転数に至ると、エンジンＥＣＵ５０は吸入空気量Ｑとなるようにアクチュエータ２２ａを操作してスロットルバルブ２２を調節し、その吸入空気量Ｑと理論空燃比とに基づいて算出される燃料噴射量の燃料をインジェクタ２３から噴射し、所定の点火タイミングが来たときにイグニションコイル２９に電圧を印加して点火プラグ２５に電気火花を発生させ、混合気を燃焼させる。このとき、エンジン２０の吸入空気量Ｑはアイドル空気量Ｑｉｄｌからフリクション相当分ｑｆｒｉを差し引いた最低限空気量Ｑｍｉｎであり、失火せず燃焼する程度であるため、通常のアイドル運転時に比べて排ガス量が少ない。また、エンジン２０だけではアイドル回転数を維持できないため、モータＭＧ１のトルクＴｍ１によってアイドル回転数が維持されている。そして、時刻ｔ１以後、エンジン２０からの排ガスにより排ガス浄化触媒６１の触媒床温Ｔｃａｔが上昇し始める。これにより、排ガス浄化触媒６１は徐々に活性化する。

その後、時刻ｔ２で触媒床温Ｔｃａｔが所定の床温規定値Ｔｃａｔｒｅｆに至ると、排ガス浄化触媒６１は十分に活性化して十分な浄化能力を発揮するため、エンジン２０の吸入空気量Ｑをアイドル空気量Ｑｉｄｌとしてエンジン２０を自立運転させる。ここで、吸入空気量Ｑをステップ関数的に最低限空気量Ｑｍｉｎからアイドル空気量Ｑｉｄｌに切り換えるとトルクショックが大きいことから、いわゆるなまし処理により徐々にアイドル空気量Ｑｉｄｌに近づける。その後、時刻ｔ３で吸入空気量Ｑがアイドル空気量Ｑｉｄｌと一致すると、エンジン２０は自立運転を行うため、モータＭＧ１のモータリングに要するトルクはゼロとなる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のスロットルバルブ２２及びアクチュエータ２２ａが本発明の空気供給手段に相当し、インジェクタ２３が空気供給手段に相当し、モータＭＧ１がモータリング手段に相当し、ハイブリッドＥＣＵ７０が始動時制御手段、要求パワー設定手段及び始動不能判定手段に相当し、モータＭＧ２が電動機に相当する。また、本実施形態ではハイブリッド自動車１０の説明をすることにより、同時に内燃機関制御システムや内燃機関制御方法も説明している。

以上詳述した本実施形態では、排ガス浄化触媒６１の触媒床温Ｔｃａｔが床温規定値Ｔｃａｔｒｅｆより低く浄化能力が十分でないときにエンジン２０を始動するにあたり、モータＭＧ１のモータリングによりエンジン２０を制御開始回転数に回転させ、その後、エンジン２０へ最低限空気量Ｑｍｉｎの空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共にエンジン２０をアイドル運転時の回転数で回転するようにモータＭＧ１でモータリングし、その後、触媒床温Ｔｃａｔが床温規定値Ｔｃａｔｒｅｆを越えて浄化能力が十分高くなったときにエンジン２０へアイドル空気量Ｑｉｄｌの空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共にモータＭＧ１によるモータリングを停止する。このように、排ガス浄化触媒６１の浄化能力が十分でないときにエンジン２０を始動するにあたっては、エンジン２０からの排ガスがアイドル運転時よりも少なくなるようにすると共にエンジン回転数Ｎｅがアイドル回転数を維持するようにモータリングするため、エンジン２０を円滑に始動しながらエミッションの改善を図ることができる。

また、エンジン２０への吸入空気量Ｑを最低限空気量Ｑｍｉｎからアイドル空気量Ｑｉｄｌに切り換えるときに徐々に増加させるため、アイドル空気量Ｑｉｄｌへ直ちに切り換える場合に比べて、トルク変動によるショックが生じにくい。

更に、最低限空気量Ｑｍｉｎは、アイドル空気量Ｑｉｄｌからエンジン２０のフリクション相当分ｑｆｒｉを差し引いた値としたため、排ガス浄化触媒６１の浄化能力が十分でないときのエンジン２０からの排ガス量を十分減量することができる。

更にまた、エンジン始動時制御ルーチンを繰り返し実行する時間の上限値Ｃｒｅｆを、ステップＳ３１６からステップＳ３２６に至るまでの所要時間を判定基準時間から差し引き更にいくらかのマージンを差し引いた時間としているため、エンジン２０が始動不能でないにもかかわらず始動不能と誤判定されるのを防止することができる。

そしてまた、運転者がアクセルペダル８３を大きく踏み込んだ場合などのようにエンジン２０に大きなパワーが要求されているときには、エンジン２０の吸入空気量Ｑを最低限空気量Ｑｍｉｎとする処理を実行しないため、その要求を優先することができる。

そして更に、モータＭＧ１によるモータリングの際に駆動軸１７に作用する反力トルクをモータＭＧ２がキャンセルするため、モータリングによる駆動軸１７のトルク変動を抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、ステップＳ３１０でエンジン要求パワーＰｅ＊が所定のパワー規定値Ｐｅｒｅｆを越えるときの処理として、ステップＳ３１６〜Ｓ３２６の処理を実行したが、その代わりに、ステップＳ３１６でアイドル空気量Ｑｉｄｌを設定したあと直ちにステップＳ３２４に進んで吸入空気量Ｑにアイドル空気量Ｑｉｄｌを設定しその後Ｓ３２６以降の処理を行うようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、最低限空気量Ｑｍｉｎとしてアイドル空気量Ｑｉｄｌからフリクション相当分ｑｆｒｉを差し引いた値を採用したが、差し引く量はフリクション相当分ｑｆｒｉに限定されるものではなく、例えば０〜フリクション相当分ｑｆｒｉの間で適宜設定してもよい。

更に、上述した実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ７０はエンジン２０の始動不能をモータＭＧ１のトルクがゼロになるまでに要する時間に基づいて判定する処理を実行するものとしたが、このようなエンジン始動不能判定処理を実行しない場合にはステップＳ３１２を省略することができる。

更にまた、上述した実施形態では、パラレル型とシリアル型とを混成したハイブリッド車に本発明のエンジン電子制御装置を適用した例を説明したが、エンジンとモータとの協調制御を行うハイブリッド車であれば特にこれに限定されず、例えばパラレル型のハイブリッド車に本発明を適用してもよいし、シリーズ型のハイブリッド車に本発明を適用してもよい。あるいは、ハイブリッド車でなくても、例えばアイドリングストップ制御を行う自動車に本発明を適用してもよい。即ち、イグニションオンをしたあと走行途中で信号待ちなどのように停車することがあるが、そのような停車の際つまりブレーキペダルが所定量踏み込まれ車速が実質ゼロになったときにエンジンを停止する制御を行う自動車に本発明を適用してもよい。こうしても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。

そしてまた、上述した実施形態では、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに出力するものについて説明したが、図１１に示すように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪１９，１９）とは異なる車軸（図１１における車輪１１９，１１９に接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

そして更にまた、上述した実施形態では、エンジン２０の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪１９，１９に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１２に示すように、エンジン２０のクランクシャフト２７に接続されたインナロータ３３２と駆動輪１９，１９に動力を出力する駆動軸に接続されたアウタロータ３３４とを有し、エンジン２０の動力の一部を駆動軸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３３０を備えるものとしてもよい。

ハイブリッド自動車の構成の概略を示す構成図である。 エンジンの構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド制御ルーチンのフローチャートである。 アクセル開度と車速と目標トルクとの関係を示すマップである。 最適運転ポイントを設定する様子を表す説明図である。 代表的な動作共線の説明図である。 エンジン始動時制御ルーチンのフローチャートである。 エンジン回転数、触媒床温及び吸入空気量のタイムチャートである。 エンジン停止中の動作共線の説明図である。 エンジンをモータリングしている最中の動作共線の説明図である。 他のハイブリッド自動車の構成の概略を示す構成図である。 他のハイブリッド自動車の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド自動車、１４ モータＥＣＵ、１５ チェーンベルト、１７ 駆動軸、１８ デファレンシャルギヤ、１９ 駆動輪、２０ エンジン、２１ エアクリーナ、２２ スロットルバルブ、２２ａ アクチュエータ、２２ｂ スロットルポジションセンサ、２３ インジェクタ、２４ 吸気バルブ、２５ 点火プラグ、２６ ピストン、２７ クランクシャフト、２８ エアフローメータ、２９ イグニションコイル、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３１ａ サンギヤ軸、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、４１ インバータ、４３ 回転位置検出センサ、４５ バッテリ、４６ バッテリＥＣＵ、５０ エンジンＥＣＵ、５８ 電力ライン、５９ 冷却水温センサ、６０ 触媒コンバータ、６１排ガス浄化触媒、６４ 排気管、６５ 触媒入口温度センサ、６６ 触媒出口温度センサ、６７ クランク角センサ、７０ ハイブリッドＥＣＵ、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、ＭＧ１ モータ、ＭＧ２ モータ。

Claims (9)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関へ空気を供給する空気供給手段と、
   前記内燃機関へ燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記内燃機関からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒と、
   前記内燃機関の始動時に該内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
   前記モータリング手段によるモータリング継続時間が所定の判定基準時間を超えたときに前記内燃機関が始動不能であると判定する始動不能判定手段と、
   前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低いときに前記内燃機関を始動するにあたり、前記空気供給手段がアイドル運転時よりも少ない少量空気量の空気を供給し前記燃料供給手段が前記内燃機関へ前記少量空気量に応じた燃料量の燃料を供給し前記モータリング手段が前記内燃機関をアイドル運転時の回転数で回転するよう制御し、その後前記排ガス浄化触媒の浄化能力が高くなったときに前記空気供給手段がアイドル運転時の空気量の空気を前記内燃機関へ供給し前記燃料供給手段が前記内燃機関へ前記空気量に応じた燃料量の燃料を供給し前記モータリング手段が前記内燃機関のモータリングを停止するよう制御する始動時制御手段と、
   を備え、
   前記始動時制御手段は、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低くても、前記モータリング継続時間が前記判定基準時間に至る前に、前記空気供給手段が前記内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気を供給し前記燃料供給手段が前記内燃機関へ前記空気量に応じた燃料量の燃料を供給し前記モータリング手段が前記内燃機関のモータリングを停止するよう制御する、
   内燃機関制御システム。
2. 前記始動時制御手段は、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が高くなったときに前記空気供給手段が前記内燃機関へ前記アイドル運転時の空気量の空気を供給するよう制御するにあたり、前記少量空気量から前記アイドル運転時の空気量へ徐々に増加するよう制御する、請求項１に記載の内燃機関制御システム。
3. 前記少量空気量は、前記アイドル運転時の空気量から前記内燃機関のフリクション相当分の空気量を差し引いた値である、請求項１又は２に記載の内燃機関制御システム。
4. 前記始動時制御手段は、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が高いか否かを該排ガス浄化触媒の温度に基づいて判定する、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関制御システム。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関制御システムであって、
   前記内燃機関に要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段、
   を備え、
   前記始動時制御手段は、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低くても、前記要求パワーが所定の規定値を超えたときには、前記空気供給手段が前記内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気を供給し前記燃料供給手段が前記内燃機関へ前記空気量に応じた燃料量の燃料を供給し前記モータリング手段が前記内燃機関のモータリングを停止するよう制御する、内燃機関制御システム。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関制御システムであって、
   所定の駆動軸へ動力を入出力可能な電動機、
   を備え、
   前記内燃機関は、前記駆動軸に動力を出力可能であり、
   前記モータリング手段は、前記駆動軸に動力を出力可能であり、
   前記始動時制御手段は、前記モータリング手段による前記内燃機関のモータリング時に前記駆動軸に作用する反力トルクをキャンセルするよう前記電動機を制御する、内燃機関制御システム。
7. 請求項６に記載の内燃機関制御システムを搭載し、前記動力軸が車軸に接続されてなる自動車。
8. 内燃機関を始動するときの制御方法であって、
   （ａ）前記内燃機関からの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒の浄化能力が高いか低いかを判定し、
   （ｂ）前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低いとき、前記内燃機関を始動するにあたり、前記内燃機関へアイドル運転時よりも少ない空気量の空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共に前記内燃機関をアイドル運転時の回転数で回転するようにモータリングし、その後、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が高くなったときに前記内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共に前記内燃機関のモータリングを停止し、
   （ｃ）前記内燃機関のモータリング継続時間が所定の判定基準時間を超えたときに前記内燃機関が始動不能であると判定し、
   前記ステップ（ｂ）では、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低くても、前記モータリング継続時間が前記判定基準時間に至る前に、前記内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共に前記内燃機関のモータリングを停止する、
   内燃機関制御方法。
9. 前記内燃機関に要求される要求パワーを設定する、請求項８に記載の内燃機関制御方法であって、
   前記ステップ（ｂ）では、前記排ガス浄化触媒の浄化能力が低くても、前記要求パワーが所定の規定値を超えたときには、前記内燃機関へアイドル運転時の空気量の空気及び該空気量に応じた燃料量の燃料を供給すると共に前記内燃機関のモータリングを停止する、
   内燃機関制御方法。

Images