具体实施方式

接着，使用实施例对本发明的实施方式进行说明。

图1是示出搭载有作为本发明的一实施例的发动机装置的混合动力车20的构成的概略的构成图。如图所示，实施例的混合动力车20具备发动机22、发动机ECU24、行星齿轮30、马达MG1、MG2、变换器41、42、作为蓄电装置的电池50、以及混合动力用电子控制单元(以下称为“HVECU”)70。

发动机22构成为以汽油、柴油等作为燃料而输出动力的多气缸(例如是4气缸、6气缸等)的内燃机，经由减振器28连接于行星齿轮30的行星架。图2是示出发动机22的构成的概略的构成图。如图所示，发动机22，将由空气滤清器122净化后的空气吸入进气管123，使其通过节气门124，并且从设置于每个气缸的燃料喷射阀126喷射燃料，将空气和燃料混合，并将该混合气经由进气门128吸入燃烧室129。然后，通过由安装于各气缸中的每个气缸的火花塞130产生的电火花，使吸入的混合气发生爆发燃烧，将通过其能量压下的活塞132的往复运动变换为曲轴26的旋转运动。发动机22具有向每个气缸喷射燃料的燃料喷射阀126，因此能够对每个气缸进行燃料切断。从燃烧室129经由排气门131向排气管133排出的排气经由催化剂装置134及PM过滤器136向外气排出，并且经由使排气向进气回流的排气再循环装置(以下称为“EGR(Exhaust Gas Recirculation)系统”)160向进气侧供给。催化剂装置134具有净化排气中的一氧化碳(CO)、烃(HC)、氮氧化物(NO_X)的有害成分的净化催化剂(三元催化剂)134a。PM过滤器136由陶瓷、不锈钢等形成为多孔质过滤器，捕捉排气中的煤烟子等粒子状物质(PM:Particulate Matter)。在实施例中，催化剂装置134和PM过滤器136相当于“净化装置”。EGR系统160具备EGR管162和EGR阀164，所述EGR管162连接于催化剂装置134的后段，用于将排气向进气侧的稳压罐供给，所述EGR阀164配置于EGR管162，由步进马达163驱动。在EGR系统160中，通过调节EGR阀164的开度，调节作为不燃烧气体的排气的回流量而向进气侧回流。

发动机ECU24构成为以CPU24a为中心的微处理器，除了具备CPU24a之外，还具备存储处理程序的ROM24b、暂时存储数据的RAM24c、未图示的输入输出端口以及通信端口等。

经由输入端口向发动机ECU24输入来自检测发动机22的状态的各种传感器的信号。作为向发动机ECU24输入的信号，例如可以例举来自检测曲轴26的旋转位置的曲轴位置传感器140的曲轴位置、来自检测发动机22的冷却水的温度的水温传感器142的发动机水温Thw等。另外，也可以例举来自检测发动机油的温度的油温传感器143的发动机油温Thoi、来自检测凸轮轴的旋转位置的凸轮位置传感器144的凸轮位置，所述凸轮轴使向燃烧室进行吸气的进气门128、从燃烧室进行排气的排气门开闭。进而，还可以例举来自检测节气门124的位置的节气门位置传感器146的节气门开度TH、来自安装于进气管的空气流量计148的吸入空气量Qa、来自同样安装于进气管的温度传感器149的进气温度Ta、以及来自检测进气管内的压力的进气压力传感器158的进气压Pin。另外，也可以例举来自安装于催化剂装置134的温度传感器134a的催化剂温度Tc、来自空燃比传感器135a的空燃比AF、来自氧传感器135b的氧信号O2、来自检测PM过滤器136的前后的差压(上游侧和下游侧的差压)的差压传感器136a的差压ΔP。还可以例举来自检测EGR阀164的开度的EGR阀开度传感器165的EGR阀开度EV。

从发动机ECU24经由输出端口输出用于驱动发动机22的各种控制信号。作为从发动机ECU24输出的信号，例如可以例举对燃料喷射阀126的驱动信号、对调节节气门124的位置的节气门马达136的驱动信号、对与点火器一体化的点火线圈138的控制信号。另外，也可以例举对能够变更进气门128的开闭正时的可变气门正时机构150的控制信号、对调整EGR阀164的开度的步进马达163的驱动信号等。

发动机ECU24与混合动力用电子控制单元70进行通信，根据来自混合动力用电子控制单元70的控制信号来对发动机22进行运转控制，并且根据需要，输出与发动机22的运转状态相关的数据。

发动机ECU24基于来自曲轴位置传感器140的曲轴角θcr来计算发动机22的转速Ne，或者基于来自水温传感器142的冷却水温度Tw等来计算催化剂装置134的净化催化剂134a的温度(催化剂温度)Tc。另外，发动机ECU24基于来自空气流量计148的吸入空气量Qa和发动机22的转速Ne来计算负荷率(在1循环中实际吸入的空气的容积相对于发动机22的每1循环的行程容积的比)KL。进而，发动机ECU24基于来自差压传感器136a的差压ΔP来计算作为堆积于PM过滤器136的粒子状物质的堆积量的PM堆积量Qpm，或者基于发动机22的转速Ne、负荷率KL来计算作为PM过滤器136的温度的过滤器温度Tf。

如图1所示，行星齿轮30构成为单小齿轮式的行星齿轮机构，具有太阳轮31、齿圈32、分别与太阳轮31和齿圈32啮合的多个小齿轮33、以及将多个小齿轮33支承为自转(旋转)且公转自如的行星架34。在行星齿轮30的太阳轮31上连接有马达MG1的转子。在行星齿轮30的齿圈32上连接有经由差动齿轮38连结于驱动轮39a、39b的驱动轴36。如上所述，在行星齿轮30的行星架34上经由减振器28连接有发动机22的曲轴26。

马达MG1例如构成为同步发电电动机，如上所述，转子连接于行星齿轮30的太阳轮31。马达MG2例如构成为同步发电电动机，转子连接于驱动轴36。变换器41、42用于马达MG1、MG2的驱动，并且经由电力线54连接于电池50。在电力线54上安装有平滑用的电容器57。马达MG1、MG2通过马达用电子控制单元(以下称为“马达ECU”)40来对变换器41、42的未图示的多个开关元件进行开关控制，从而进行旋转驱动。

虽然未图示，但是马达ECU40构成为以CPU为中心的微处理器，除了具备CPU之外，还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。经由输入端口向马达ECU40输入来自对马达MG1、MG2进行驱动控制所需的各种传感器的信号，例如输入来自检测马达MG1、MG2的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器43、44的旋转位置θm1、θm2、来自检测在马达MG1、MG2的各相流动的电流的电流传感器45u、45v、46u、46v的相电流Iu1、Iv1、Iu2、Iv2等。从马达ECU40经由输出端口输出对变换器41、42的多个开关元件的开关控制信号等。马达ECU40与HVECU70经由通信端口而连接。马达ECU40基于来自旋转位置检测传感器43、44的马达MG1、MG2的转子的旋转位置θm1、θm2来计算马达MG1、MG2的电角度θe1、θe2、角速度ωm1、ωm2、转速Nm1、Nm2。

电池50例如构成为锂离子二次电池、镍氢二次电池，连接于电力线54。该电池50由电池用电子控制单元(以下称为“电池ECU”)52进行管理。

虽然未图示，但是电池ECU52构成为以CPU为中心的微处理器，除了具备CPU之外，还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。经由输入端口向电池ECU52输入来自管理电池50所需的各种传感器的信号。作为向电池ECU52输入的信号，例如可以例举来自安装于电池50的端子间的电压传感器51a的电池50的电压Vb、来自安装于电池50的输出端子的电流传感器51b的电池50的电流Ib、来自安装于电池50的温度传感器51c的电池50的温度Tb。电池ECU52与HVECU70经由通信端口而连接。电池ECU52基于来自电流传感器51b的电流50的电流Ib的累计值来计算蓄电比例SOC。蓄电比例SOC是能够从电池50放出的电量相对于电池50的总容量的比例。

虽然未图示，但是HVECU70构成为以CPU为中心的微处理器，除了具备CPU之外，还具备存储处理程序的ROM、暂时存储数据的RAM、输入输出端口以及通信端口。经由输入端口向HVECU70输入来自各种传感器的信号。作为向HVECU70输入的信号，例如可以例举来自点火开关80的点火信号、来自检测变速杆81的操作位置的变速位置传感器82的变速位置SP。另外，也可以例举来自检测加速器踏板83的踩踏量的加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自检测制动器踏板85的踩踏量的制动器踏板位置传感器86的制动器踏板位置BP、来自车速传感器88的车速V。还可以例举来自大气压传感器89的大气压Pout。如上所述，HVECU70与发动机ECU24、马达ECU40以及电池ECU52经由通信端口进行连接。

这样构成的实施例的混合动力车20一边对伴随发动机22的运转而行驶的混合动力行驶模式(HV行驶模式)、伴随发动机22的运转停止而行驶的电动行驶模式(EV行驶模式)进行切换(一边使发动机22间歇运转)一边进行行驶。

当处于HV行驶模式时，基本上，HVECU70基于加速器开度Acc和车速V来设定行驶所要求的(驱动轴36所要求的)行驶用转矩Td＊，将所设定的行驶用转矩Td＊乘以驱动轴36的转速Nd(马达MG2的转速Nm2)来计算行驶所要求的行驶用功率Pd＊。继而，从行驶用功率Pd＊减去电池50的充放电要求功率Pb＊(从电池50放电时为正值)来计算发动机22的目标功率Pe＊，以使得从发动机22输出所计算出的目标功率Pe＊并且向驱动轴36输出行驶用转矩Td＊的方式设定发动机22的目标转速Ne＊、目标转矩Te＊、马达MG1、MG2的转矩指令Tm1＊、Tm2＊。然后，将发动机22的目标转速Ne＊、目标转矩Te＊向发动机ECU24发送，并且将马达MG1、MG2的转矩指令Tm1＊、Tm2＊向马达ECU40发送。发动机ECU24在接收到发动机22的目标转速Ne＊和目标转矩Te＊时，以使得发动机22基于目标转速Ne＊和目标转矩Te＊进行运转的方式对发动机22进行运转控制。作为发动机22的运转控制，进行控制节气门124的开度的吸入空气量控制、控制来自燃料喷射阀126的燃料喷射量的燃料喷射控制、控制火花塞130的点火正时的点火控制等。在燃料喷射控制中，将基于发动机22的转速与进气管压力的基本燃料喷射量Qf乘以基于检测发动机22的状态的各种传感器值的修正系数所得到的值设定为目标喷射量Qf＊，以使得来自燃料喷射阀126的燃料喷射量成为目标喷射量Qf＊的方式来控制设置于每个气缸的燃料喷射阀126。马达ECU40在接收到马达MG1、MG2的转矩指令Tm1＊、Tm2＊时，以利用转矩指令Tm1＊、Tm2＊驱动马达MG1、MG2的方式对变换器41、42的多个开关元件进行开关控制。

在EV行驶模式下，HVECU70基于加速器开度Acc和车速V来设定行驶用转矩Td＊，将马达MG1的转矩指令Tm1＊设定为值0，并且以向驱动轴36输出行驶用转矩Td＊的方式设定马达MG2的转矩指令Tm2＊，将马达MG1、MG2的转矩指令Tm1＊、Tm2＊向马达ECU40发送。马达ECU40对变换器41、42的控制如上所述。

接着，对这样构成的混合动力车20的动作，特别是在发动机22进行低温起动的过程中使催化剂装置134、PM过滤器136升温时的动作进行说明。以下，为了简单地进行说明，假设使PM过滤器136升温的情况来进行说明。PM过滤器136当作为堆积的粒子状物质的堆积量的PM堆积量Qpm变为阈值Qpmref以上时进行再生。关于PM过滤器136的再生，使PM过滤器136升温到其温度(过滤器温度)Tf变为阈值Tref以上，之后，向PM过滤器136供给空气，由此使堆积后的粒子状物质燃烧，从而进行再生。在此，阈值Qpmref是能够判断为需要PM过滤器136的再生的PM堆积量范围的下限，例如可以使用3g/L、4g/L、5g/L等。另外，阈值Tfref是适合PM过滤器136的再生的可再生温度范围的下限Tmin，例如可以使用580℃、600℃、620℃等。PM过滤器136的升温在实施例中通过对发动机22的气缸中的1个气缸切断燃料来进行。堆积于PM过滤器136的粒子状物质的燃烧通过对发动机22的所有气缸切断燃料来进行。图3是示出在使发动机22进行低温起动的过程中，使PM过滤器136升温时由发动机ECU24执行的升温控制例程的一例的流程图。该例程每隔规定时间反复进行。

在执行升温控制例程时，发动机ECU24首先输入PM堆积量Qpm、过滤器温度Tf、低温起动时增量ΔF1等数据(步骤S100)。在此，作为PM堆积量Qpm、过滤器温度Tf，可以输入由发动机ECU24计算出的值。低温起动时增量ΔF1是由发动机22的起动时的冷却水的温度(起动时冷却水温度)、此时的冷却水的温度(当前水温)、起动后的累计空气量、发动机负荷率等确定的燃料喷射量的增量，可以输入通过燃料喷射控制计算出的值。

继而，判定1气缸燃料切断条件是否成立(步骤S110)。即，判定是否需要为了PM过滤器136的再生而使PM过滤器136升温。具体而言，判定PM堆积量Qpm是否为阈值Qpmref以上、以及过滤器温度Tf是否小于阈值Tfref。然后，当PM堆积量Qpm小于阈值Qpmref时，不需要PM过滤器136的再生，所以判定为1气缸燃料切断条件不成立。当PM堆积量Qpm为阈值Qpmref以上并且过滤器温度Tf小于阈值Tfref时，需要PM过滤器136的再生，所以需要PM过滤器136的升温，因此判定为1气缸燃料切断条件成立。当PM堆积量Qpm为阈值Qpmref以上并且过滤器温度Tf为阈值Tfref以上时，虽然需要PM过滤器136的再生，但是不需要PM过滤器136的升温，因此判定为1气缸燃料切断条件不成立。此外，由于考虑到发动机22的低温起动时，所以不需要考虑过滤器温度Tf为阈值Tfref以上的情况。当在步骤S110中判定为1气缸燃料切断条件不成立时，结束本例程。即，不进行1气缸燃料切断而进行通常的发动机22的低温起动。

当在步骤S110中判定为1气缸燃料切断条件成立时判定1气缸燃料切断是否已经实施(步骤S120)。考虑到现在是发动机22刚低温起动之后，不在实施1气缸燃料切断，因此在步骤S120中判定为否。在该情况下，判定低温起动时增量ΔF1是否为阈值A以下(步骤S130)，当判定为低温起动时增量ΔF1比阈值A大时，不开始1气缸燃料切断的实施而结束本例程。在该情况下也进行通常的发动机22的低温起动。阈值A可以使用例如70～120％增量(通常的燃料喷射量的1.7～2.2倍)的范围内的值。

另一方面，当在步骤S130中判定为低温起动时增量ΔF1为阈值A以下时，仅对发动机22的气缸中的1个气缸实施燃料切断(1气缸燃料切断)并且增加马达MG2的输出转矩(步骤S140)。在1气缸燃料切断的实施中，对发动机22的气缸中的不进行燃料切断的气缸(燃烧气缸)增加燃料。此时的增量ΔF2在4气缸发动机的情况下多在0～33％的范围内进行，在6气缸发动机的情况下多在0～20％的范围内进行。另外，伴随该1气缸燃料切断的燃烧气缸的燃料增量优选为以渐变的方式进行。例如，在增量ΔF为20％增量的情况下，以在5个循环或7个循环中成为20％增量的方式来进行增加。马达MG2的输出转矩的增加量优选为与通过对1气缸切断燃料而产生的来自发动机22的输出降低相应的驱动力。马达MG2的输出转矩的增加以从发动机ECU24向HVECU70请求伴随1气缸燃料切断的马达MG2的输出转矩的增加，基于该请求从HVECU70向马达ECU40请求马达MG2的输出转矩，由马达ECU40执行马达MG2的输出转矩的增加的方式来进行。

接着，判定低温起动时增量ΔF1是否为阈值B以下(步骤S150)。阈值B是比阈值A小的值，例如可以使用40～80％增量(通常的燃料喷射量的1.4～1.8倍)的范围内的值。当判定为低温起动时增量ΔF1为阈值B以下时，开始燃料切断气缸的交替循环，即依次变更发动机22的气缸中的进行燃料切断的气缸(步骤S160)，结束本例程。燃料切断气缸的交替循环以每隔规定期间变更进行燃料切断的气缸的方式来进行。作为规定期间，可以设为经过1秒或2秒等规定时间的期间，也可以设为旋转25圈或50圈等规定圈数的期间，还可以设为旋转10个循环或25个循环等循环数的期间。在实施例中设定为，利用循环计数器C按每1个循环使计数器C增加值1，当计数器C达到阈值Cref(例如10、15、20、25等)时重置计数器C并变更燃料切断气缸。如果像这样使燃料切断气缸交替循环，则可以避免发动机22的热的不均衡。此外，当在步骤S150中判定为低温起动时增量ΔF1比阈值B大时，不开始切断燃料的气缸的交替循环而结束本例程。

当在步骤S120中判定为1气缸燃料切断已经实施(实施过程中)时，由于已经实施1气缸燃料切断，所以不进行1气缸燃料切断的开始的判定(步骤S130)、1气缸燃料切断的开始的处理(步骤S140)而前进至步骤S150。

此外，在通过这样的升温控制而PM过滤器136的温度Tf达到阈值Tfref以上时，如上所述，以通过所有气缸的燃料切断或多个气缸的燃料切断等将空气向PM过滤器136供给而使堆积的粒子状物质燃烧的方式来使PM过滤器136再生。

图4是说明低温起动时增量ΔF1、1气缸燃料切断的实施、以及燃料切断气缸的交替循环随时间变化的一例的说明图。在时间T0进行发动机22的低温起动，在时间T1低温起动时增量ΔF1达到阈值A时，实施对1号气缸切断燃料的1气缸燃料切断。此时，虽然对2号气缸～4号气缸进行燃料的增量ΔF2，但是增量ΔF2以在数个循环中增加的方式来实施。在时间T2低温起动时增量ΔF1达到阈值B时，开始燃料切断气缸的交替循环并且开始计数器C的计数。之后，在计数器C达到阈值Cref的时间T3、T4、T5···，燃料切断气缸变更为3号气缸、4号气缸、2号气缸···。

在搭载于以上所说明的实施例的混合动力车20的发动机装置中，在发动机22的低温起动时需要使PM过滤器136升温的情况下，在低温起动时增量ΔF1达到阈值A以下之后实施1气缸燃料切断。由此，通过在发动机22的低温起动时进行1气缸燃料切断，即使低温起动时增量ΔF1和伴随1气缸燃料切断的燃料增量ΔF2重叠，与当低温起动时增量ΔF1比阈值A大时实施1气缸燃料切断的情况相比，也可以抑制空燃比的精度降低的情况。另外，虽然伴随1气缸燃料切断而在不切断燃料的燃烧气缸中进行燃料增量ΔF2，但是由于该增量ΔF2以渐变的方式增加，所以可以抑制空燃比的精度降低的情况。

在实施例的混合动力车20中，当实施1气缸燃料切断时增加马达MG2的输出转矩，所以可以抑制伴随1气缸燃料切断而驱动力降低的情况。

在实施例的混合动力车20中，虽然为了PM过滤器136的升温而仅将发动机22的气缸中的1气缸作为切断燃料的气缸，但是也可以将发动机22的气缸中的2气缸以上的气缸作为切断燃料的气缸。在该情况下，可以同时开始多个气缸的燃料切断，也可以使切断燃料的气缸数阶段性地增大。另外，在这些情况下，马达MG2的输出转矩的增加量优选为与切断燃料的气缸数对应的驱动力。

在实施例中虽然将发动机22说明为4气缸，但是也可以为6气缸的发动机、8气缸的发动机等所有的多气缸的发动机。

在实施例的发动机装置中，虽然伴随1气缸燃料切断而在不切断燃料的燃烧气缸中将燃料增量ΔF2设为以渐变的方式增加的增量，但是也可以设为以急剧变化的方式增加的增量。

在实施例的发动机装置中，虽然假设了使PM过滤器136升温的情况，但是在使催化剂装置134升温的情况下也可以同样地进行。

在实施例的混合动力车20中，虽然将电池50用作了蓄电装置，但是也可以将电容器用作蓄电装置来代替电池50。

在实施例的混合动力车20中设为在连结于驱动轮39a、39b的驱动轴36上经由行星齿轮30连接发动机22及马达MG1，并且在驱动轴36上连接马达MG2，在马达MG1、MG2上经由电力线连接电池50的构成。但是，如图5的变形例的混合动力车220所示，也可以设为在连结于驱动轮39a、39b的驱动轴36上经由变速器230连接马达MG，并且在马达MG上经由离合器229连接发动机22，在马达MG上经由电力线连接电池50的所谓的1马达混合动力车的构成。另外，如图6的变形例的混合动力车320所示，也可以设为在发动机22上连接发电用的马达MG1，并且在连结于驱动轮39a、39b的驱动轴36上连接行驶用的马达MG2，在马达MG1、MG2上经由电力线连接电池50的所谓的串联式混合动力车的构成。进而，如图7的变形例的混合动力车420所示，也可以设为在连结于驱动轮39a、39b的驱动轴36上经由变速器430连接发动机22的所谓的汽油车的构成。

对实施例的主要的要素与用于解决课题的技术方案一栏中所记载的发明的主要的要素的对应关系进行说明。在实施例中，发动机22相当于“发动机”，催化剂装置134和PM过滤器136相当于“净化装置”，发动机ECU24相当于“控制装置”。

此外，关于实施例的主要的要素与用于解决课题的技术方案一栏中所记载的发明的主要的要素的对应关系，实施例是用于具体说明用于解决课题的技术方案一栏中所记载的发明的实施方式的一例，所以不对用于解决课题的技术方案一栏中所记载的发明的要素构成限定。即，对于用于解决课题的技术方案一栏中所记载的发明的解释应该基于该栏的记载来进行，实施例只不过是用于解决课题的技术方案一栏中所记载的发明的具体的一例。

以上，使用实施例对本发明的实施方式进行了说明，但本发明丝毫不限定于这样的实施例，当然能够在不脱离本发明的要旨的范围内以各种方式来实施。

本发明能够用于发动机装置、混合动力车的制造产业等。