JP7206683B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気通路に三元触媒装置が設置された火花点火式の内燃機関を備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

火花点火式の内燃機関は、気筒内に導入した空気と燃料との混合気を点火プラグのスパークにより点火することで燃焼を行っている。このとき、混合気中の燃料の一部の燃焼が不完全となり、炭素質の微粒子物質（以下、パティキュレートと記載する）が生成されることがある。

特許文献１には、排気通路に設置された三元触媒装置と、同排気通路における三元触媒装置よりも下流側の部分に設置されたパティキュレート捕集用のフィルタと、を備える車載用の火花点火式の内燃機関が記載されている。こうした内燃機関では、気筒内で生成されたパティキュレートをフィルタに捕集することで、パティキュレートの外気放出を抑えている。なお、フィルタには捕集したパティキュレートが次第に堆積していくことから、その堆積を放置しておくと、やがて堆積したパティキュレートによってフィルタが目詰まりする虞がある。

これに対して同文献の内燃機関では、フィルタに堆積したパティキュレートの浄化を下記の態様で行っている。すなわち、同文献の内燃機関では、車両の惰性走行中に、点火プラグのスパークを停止した状態で燃料噴射を実施して、未燃の混合気を三元触媒装置に導入するようにしている。未燃の混合気が導入されると、その混合気が三元触媒装置内で燃焼して同三元触媒装置の温度（以下、触媒温度と記載する）が上昇する。こうして触媒温度が高くなると、三元触媒装置から流出してフィルタに流入するガスの温度も高くなる。そして、その高温のガスの熱を受けてフィルタの温度がパティキュレートの発火点以上となると、フィルタに堆積したパティキュレートが燃焼浄化される。

米国特許出願公開第２０１４／００４１３６２号明細書

排気通路に未燃混合気を導入するには、クランク軸を回転して気筒内の混合気を排気通路に送り出す必要がある。一方、未燃の混合気を排気通路に導入する都合上、内燃機関の燃焼運転は停止しなければならず、このときのクランク軸の回転は外部の動力で行う必要がある。そのため、上記文献の内燃機関では、車両が惰性走行しており、車輪からの動力伝達でクランク軸が回転しているときに触媒昇温制御を実行している。しかしながら、こうした場合、触媒昇温制御の実行機会が限られるため、必要な時期に触媒昇温制御を実行できない虞がある。

なお、上記触媒昇温制御は、フィルタに堆積したパティキュレートの燃焼浄化以外の目的で実行することが考えられる。例えば、触媒温度の低下により三元触媒装置の排気浄化能力が低下した場合に、触媒昇温制御を実行して三元触媒装置の排気浄化能力を回復することが考えられる。こうした場合にも、上記課題は同様に生じ得る。このように上記の課題は、目的の如何に依らず、三元触媒装置への未燃混合気の導入を通じた触媒昇温制御を行う場合に共通したものとなっている。

上記課題を解決するハイブリッド車両の制御装置は、排気通路に設置された三元触媒装置を備える火花点火式の内燃機関と、内燃機関に動力を伝達可能なモータと、を備えるハイブリッド車両の制御を行う。そして、同ハイブリッド車両の制御装置は、三元触媒装置を昇温する触媒昇温制御を実行する触媒昇温制御部であって、内燃機関の燃焼を停止した状態でモータの動力により同内燃機関のクランク軸を回転させるモータリング制御を実行するとともに、同モータリング制御の実行中に内燃機関において燃料噴射を実施することで排気通路に未燃の混合気を導入する燃料導入処理を実施する触媒昇温制御部を備えている。

燃焼運転中の内燃機関の排気通路には、気筒内での混合気の燃焼により生じた燃焼ガスが流れる。一方、気筒内で混合気を燃焼させずに未燃のまま排気通路に導入すれば、その未燃の混合気が三元触媒装置内で燃焼して、同三元触媒装置の温度（触媒温度）が上昇する。なお、上記のような燃料導入処理の実施中は、外部の動力によって内燃機関のクランク軸を回転して、気筒内の混合気を排気通路に送り出す必要がある。その点、上記ハイブリッド車両の制御装置における触媒昇温制御部は、触媒昇温制御に際して、内燃機関の燃焼を停止した状態でモータの動力により同内燃機関のクランク軸を回転させるモータリング制御を実行するとともに、同モータリング制御の実行中に上記燃料導入処理を実施している。こうした場合、モータリング制御が実行可能な状況であれば、燃料導入処理を実施できるようになる。よって、触媒昇温制御の実行機会が得られ易くなる。

ハイブリッド車両が、内燃機関の動力を受けて発電する発電機と、同発電機が発電した電力を蓄えるとともに、蓄えた電力をモータに供給可能なバッテリと、を備える場合、上記ハイブリッド車両の制御装置における触媒昇温制御部を、モータリング制御の開始前に、発電機に発電を行わせるための内燃機関の燃焼運転を行う充電制御を実行するように構成するとよい。モータリング制御を実行すれば、モータの電力消費により、バッテリの蓄電量が低下する。そのため、モータリング制御の開始前には、上記充電制御を実行して、バッテリの蓄電量を予め増加させておくことが望ましい。

さらに、触媒昇温制御部を、触媒昇温制御の開始時におけるバッテリの蓄電量が規定の判定値未満であることを条件に、モータリング制御の開始前の充電制御を実行し、触媒昇温制御の開始時におけるバッテリの蓄電量が判定値以上の場合には、充電制御を実行せずにモータリング制御を開始するようにしてもよい。充電制御を実行すれば、内燃機関の燃焼のため、燃料が消費される。また、充電制御の実行時間分、三元触媒装置の昇温の開始が遅れることにもなる。そのため、モータリング制御の実行後も電力が不足しない程度の十分な電力が触媒昇温制御の開始時のバッテリに充電されている場合には、充電制御を実行しないようにすることが望ましい。

また、触媒昇温制御部を、内燃機関の暖機が未了であることを条件にモータリング制御の開始前の充電制御を実行し、内燃機関の暖機が完了している場合には充電制御を実行せずにモータリング制御を開始するように構成してもよい。暖機が未了状態では内燃機関のフリクションが大きく、モータリング制御でのモータの電力消費が増大する。そのため、上記のようなモータリング制御の開始前の充電制御は、こうした内燃機関の暖機未了の場合に限定して実行するようにしてもよい。

排気通路における三元触媒装置よりも下流側の部分にパティキュレート捕集用のフィルタを備える内燃機関では、触媒昇温制御により触媒温度を高めることで、フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼浄化することができる。すなわち、触媒温度が高くなると、三元触媒装置から流出してフィルタに流入するガスが高温となり、その高温のガスからの受熱によりフィルタの温度も高くなる。そして、パティキュレートの発火点以上の温度にフィルタが昇温すると、同フィルタに堆積しているパティキュレートが燃焼して浄化されるようになる。こうしたフィルタを有した内燃機関を備えるハイブリッド車両では、フィルタに堆積したパティキュレートの燃焼浄化を目的として触媒昇温制御を行うことがある。こうした場合には、上記触媒昇温制御部を、フィルタのパティキュレート堆積量を推定するとともに、その推定したパティキュレート堆積量が規定値以上であることを条件に触媒昇温制御を実行する構成とすれば、フィルタにおけるパティキュレートの堆積状況に応じた適宜な時期に触媒昇温制御を実行できるようになる。

実施形態の制御装置の構成と、同制御装置が適用されたハイブリッド車両の構成と、を併せ示す模式図。 第１実施形態のハイブリッド車両の制御装置において触媒昇温制御部が実行する昇温要求判定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 同触媒昇温制御部が実行する触媒昇温制御ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態のハイブリッド車両の制御装置において触媒昇温制御部が実行する触媒昇温制御ルーチンの処理手順の一部を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、ハイブリッド車両の制御装置の第１実施形態を、図１～図３に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の制御装置が適用されるハイブリッド車両は、火花点火式の内燃機関１０を備えている。また、ハイブリッド車両は、モータと発電機の双方の機能を兼ね備える２つのモータジェネレータ、すなわち第１モータジェネレータ７１と第２モータジェネレータ７２とを備えている。さらに、ハイブリッド車両には、バッテリ７７と第１インバータ７５と第２インバータ７６とが設けられている。バッテリ７７は、発電機として機能しているときの第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２が発電した電力を蓄える。さらにバッテリ７７は、モータとして機能しているときの第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２に、蓄えた電力を供給する。第１インバータ７５は、第１モータジェネレータ７１とバッテリ７７との間の電力の授受量を調整し、第２インバータ７６は、第２モータジェネレータ７２とバッテリ７７との間の電力の授受量を調整する。

内燃機関１０は、混合気の燃焼を行う複数の気筒１１を有している。また、内燃機関１０には、各気筒１１への空気の導入路となる吸気通路１５が設けられている。吸気通路１５には、吸入空気量を調整するためのバルブであるスロットルバルブ１６が設けられている。吸気通路１５におけるスロットルバルブ１６よりも下流側の部分は、気筒別に分岐されている。吸気通路１５における気筒別に分岐した部分には、燃料噴射弁１７がそれぞれ設けられている。一方、各気筒１１には、気筒１１内に導入された混合気を火花放電（スパーク）により点火する点火装置１８がそれぞれ設けられている。また、内燃機関１０には、各気筒１１での混合気の燃焼によって生じた排気の排出路となる排気通路２１が設けられている。排気通路２１には、排気を浄化する三元触媒装置２２が設置されている。さらに、排気通路２１における三元触媒装置２２よりも下流側には、パティキュレート捕集用のフィルタ２３が設けられている。

こうした内燃機関１０の各気筒１１には、燃料噴射弁１７が噴射した燃料を含む混合気が吸気通路１５を通じて導入される。点火装置１８がこの混合気を点火すると気筒１１内で燃焼が行われる。このときの燃焼により生じた排ガスは、気筒１１内から排気通路２１に排出される。この内燃機関１０では、三元触媒装置２２が排ガス中のＨＣ及びＣＯの酸化とＮＯｘの還元とを行い、さらにフィルタ２３が排気中のパティキュレートを捕集することで、排ガスを浄化している。

一方、ハイブリッド車両には、第１遊星ギア機構４０が設けられている。第１遊星ギア機構４０は、外歯歯車のサンギア４１と、サンギア４１と同軸配置されている内歯歯車のリングギア４２とを有している。サンギア４１とリングギア４２との間には、サンギア４１及びリングギア４２の双方と噛み合う複数のピニオンギア４３が配置されている。各ピニオンギア４３は、自転及び公転が自在な状態でキャリア４４に支持されている。こうした第１遊星ギア機構４０のキャリア４４には、内燃機関１０の出力軸であるクランク軸１４が連結され、サンギア４１には、第１モータジェネレータ７１が連結されている。また、リングギア４２には、リングギア軸４５が接続されている。そして、リングギア軸４５には、減速機構６０及び差動機構６１を介して駆動輪６２が連結されている。加えてリングギア軸４５には、第２遊星ギア機構５０を介して第２モータジェネレータ７２が連結されている。

第２遊星ギア機構５０は、外歯歯車のサンギア５１と、サンギア５１と同軸配置されている内歯歯車のリングギア５２とを有している。サンギア５１とリングギア５２との間には、サンギア５１及びリングギア５２の双方と噛み合う複数のピニオンギア５３が配置されている。各ピニオンギア５３は、自転自在であるものの公転不能になっている。そして、第２遊星ギア機構５０のリングギア５２にはリングギア軸４５が、サンギア５１には第２モータジェネレータ７２がそれぞれ接続されている。

また、ハイブリッド車両には、同ハイブリッド車両の制御装置としての電子制御ユニット１００が搭載されている。電子制御ユニット１００には、アクセルペダルセンサ８０による運転者のアクセルペダルの踏込量（アクセルペダル開度）の検出信号、車速センサ８１により車両の走行速度（車速）の検出信号が入力されている。また、電子制御ユニット１００は、バッテリ７７に蓄えられている電力の量であるバッテリ蓄電量を取得している。

さらに、電子制御ユニット１００には、内燃機関１０に設置された各種センサの検出信号が入力されている。内燃機関１０には、センサとして、エアフローメータ８２、空燃比センサ８３、触媒出ガス温度センサ８４、クランク角センサ８５、水温センサ８６等が設置されている。エアフローメータ８２は、吸気通路１５におけるスロットルバルブ１６よりも上流側の部分に設置されており、吸気通路１５を流れる空気の流量（吸入空気量）を検出する。空燃比センサ８３は、排気通路２１における三元触媒装置２２よりも上流側の部分に設置されており、排気通路２１を流れるガス中の酸素濃度、すなわち混合気の空燃比を検出する。触媒出ガス温度センサ８４は、排気通路２１における三元触媒装置２２とフィルタ２３との間の部分に設置されており、三元触媒装置２２から流出したガスの温度（触媒出ガス温度）を検出する。クランク角センサ８５は、クランク軸１４の近傍に設置されており、同クランク軸１４の回転位相を検出する。水温センサ８６は、内燃機関１０の冷却水路（図示しない）に設置されており、同冷却水路を流れる冷却水の温度（冷却水温）を検出する。なお、電子制御ユニット１００は、クランク角センサ８５の検出信号から、内燃機関１０のクランク軸１４の回転速度（エンジン回転数）を求めている。

続いて、こうした電子制御ユニット１００が行うハイブリッド車両の制御について説明する。電子制御ユニット１００は、アクセルペダル開度と車速とに基づき、リングギア軸４５に出力すべきトルクの要求値である要求トルクを演算する。そして、電子制御ユニット１００は、要求トルクやバッテリ蓄電量等に応じて、内燃機関１０、第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２のトルク配分を決定し、内燃機関１０の出力トルク、及び第１モータジェネレータ７１、第２モータジェネレータ７２の力行／回生トルクを制御する。

電子制御ユニット１００は、ハイブリッド車両の停車時や低速走行時には、バッテリ蓄電量が規定の充電要求値を超過していることを条件に、内燃機関１０の燃焼運転を停止するようにしている。停車時や低速走行時においても、バッテリ蓄電量が充電要求値以下の場合には、内燃機関１０を燃焼運転して、同内燃機関１０の動力により第１モータジェネレータ７１に発電を行わせている。

さて、上述のように、内燃機関１０では、排気通路２１に設けられたフィルタ２３に排ガス中のパティキュレートを捕集している。捕集したパティキュレートがフィルタ２３に堆積していくと、やがてフィルタ２３に目詰まりが生じる虞がある。フィルタ２３に堆積したパティキュレートを燃焼して浄化するには、フィルタ２３の温度をパティキュレートの発火点以上とする必要がある。排気通路２１におけるフィルタ２３よりも上流側の部分に設けられた三元触媒装置２２の温度（触媒温度）が高くなると、同三元触媒装置２２から流出してフィルタ２３に流入するガスの温度も高くなる。そして、流入する高温のガスからの受熱によりフィルタ２３の温度も高くなる。そのため、三元触媒装置２２を昇温することで、フィルタ２３に堆積したパティキュレートの燃焼浄化が可能となる。そこで、本実施形態では、フィルタ２３のパティキュレートの堆積量が多くなったときに、その堆積したパティキュレートを燃焼浄化するために触媒温度を上昇させる制御を、すなわち触媒昇温制御を実行している。触媒昇温制御は、電子制御ユニット１００に設けられた触媒昇温制御部１０１により実行される。

触媒昇温制御部１０１は、内燃機関１０の燃焼運転中に、昇温要求の有無を判定している。触媒昇温制御は、この判定において昇温要求有りと判定されているときに実行されるようになっている。

図２に、こうした昇温要求の有無の判定に係る昇温要求判定ルーチンの処理手順を示す。本ルーチンの処理は、触媒昇温制御部１０１によって、内燃機関１０の燃焼運転中に規定の制御周期毎に繰り返し実行される。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、フィルタ２３のパティキュレートの堆積量の推定値であるＰＭ堆積量の演算が行われる。ＰＭ堆積量の演算に際しては、内燃機関１０の運転状態（吸入空気量、燃料噴射量など）から、気筒１１内での混合気の燃焼により生成されるパティキュレートの量（ＰＭ生成量）が演算される。また、後述の態様により、フィルタ２３内で燃焼するＰＭの量（ＰＭ再生量）が演算される。そして、ＰＭ生成量からＰＭ再生量を引いた差を更新前の値に加算した値にＰＭ堆積量の値を更新することで、ＰＭ堆積量が演算されている。

ＰＭ再生量の演算は、次の態様で行われる。フィルタ２３に流入するガスの温度である触媒出ガス温度が高いほど、フィルタ２３の温度（フィルタ温度）も高くなる。よって、触媒出ガス温度からフィルタ温度を求めることができる。フィルタ２３の温度がパティキュレートの発火点以上となっている状態で、酸素を含んだガスがフィルタ２３に流入すると、フィルタ２３に堆積したパティキュレートが燃焼するようになる。パティキュレートの燃焼には酸素が必要であるから、このときのフィルタ２３内で燃焼するパティキュレートの量は、フィルタ２３に流入するガス（フィルタ流入ガス）中の酸素の量（酸素流入量）により規定される。フィルタ２３に流入するガスの酸素濃度は、空燃比センサ８３の検出結果から求めることができる。また、フィルタ２３に流入するガスの流量は、吸入空気量と燃料噴射量とから求めることができる。そこで、本実施形態では、触媒出ガス温度、排ガスの空燃比、吸入空気量、及び燃料噴射量に基づいてＰＭ再生量を演算している。

続いて、ステップＳ１１０において、ＰＭ堆積量が規定値α以上であるか否かが判定される。ＰＭ堆積量が規定値α未満の場合（ＮＯ）には、ステップＳ１４０に処理が進められる。そして、そのステップＳ１４０において昇温要求フラグがクリアされた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、昇温要求フラグは、セットされた状態にあることで昇温要求有りと判定されていることを表し、クリアされた状態にあることで昇温要求無しと判定されていることを表すフラグである。

一方、ＰＭ堆積量が規定値α以上の場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２０に処理が進められ、そのステップＳ１２０において、触媒出ガス温度が規定の再生可能温度β未満であるか否かが判定される。再生可能温度βには、フィルタ温度をパティキュレートの発火点以上とするために必要な触媒出ガス温度の下限値が値として設定されている。

ここで、触媒出ガス温度が再生可能温度β以上の場合（Ｓ１２０：ＮＯ）には、ステップＳ１４０において、昇温要求フラグがクリアされた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、触媒出ガス温度が再生可能温度β未満（Ｓ１２０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３０において、昇温要求フラグがセットされた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

以上のように、触媒昇温制御部１０１は、フィルタ２３のパティキュレート堆積量を推定するとともに、その推定したパティキュレート堆積量（ＰＭ堆積量）が規定値α以上である場合に、昇温要求有りと判定している。ただし、触媒出ガス温度が再生可能温度β以上であって、フィルタ２３に堆積しているパティキュレートの燃焼を可能とする温度以上に触媒温度が高まっている場合には、ＰＭ堆積量が規定値α以上であっても、昇温要求無しと判定している。

図３に、触媒昇温制御に係る触媒昇温制御ルーチンの処理手順を示す。触媒昇温制御部１０１は、内燃機関１０の燃焼運転が停止され、且つクランク軸１４の回転が停止した状態となったときに本ルーチンの処理を開始する。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ２００において、昇温要求フラグがセットされているか否かが判定される。そして、昇温要求フラグがセットされている場合（ＹＥＳ）にはステップＳ２１０に処理が進められ、クリアされている場合（ＮＯ）にはそのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。

ステップＳ２１０に処理が進められると、そのステップＳ２１０において、モータリング制御が実行可能な状態にあるか否かが判定される。ここでのモータリングは、燃焼を停止した状態の内燃機関１０のクランク軸１４を第１モータジェネレータ７１の動力で回転させることを言う。なお、具体的には、ステップＳ２１０では、触媒昇温制御の完了までの期間のモータリングに必要な分の電力をバッテリ７７が供給可能な状態にあるか否かが、バッテリ蓄電量等に基づき判定されている。そして、モータリング制御を実行可能な状態にある場合（ＹＥＳ）にはステップＳ２２０に処理が進められ、そうした状態にない場合（ＮＯ）にはそのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。

ステップＳ２２０に処理が進められると、そのステップＳ２２０において、モータリング制御が開始される。モータリング制御が開始されてクランク軸１４が回転されると、内燃機関１０の各気筒１１の吸排気が行われるようになる。このときの内燃機関１０では、燃料噴射弁１７の燃料噴射、及び点火装置１８のスパークが停止されている。そのため、このときの各気筒１１に導入された空気は、そのまま排気通路２１に排出されるようになる。

なお、モータリング制御では、エンジン回転数を規定の昇温可能回転数γ以上とするように、第１モータジェネレータ７１の回転速度を制御している。昇温可能回転数γには、排気通路２１に排出される空気の流量が、触媒昇温に必要な量となるエンジン回転数が値として設定されている。

モータリングの開始後、エンジン回転数が昇温可能回転数γ以上となると（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、ステップＳ２４０において燃料導入処理が開始される。燃料導入処理では、点火装置１８のスパークを停止した状態で、燃料噴射弁１７の燃料噴射を実施する。このときの排気通路２１には、燃料噴射弁１７が噴射した燃料を含む混合気が、未燃のまま導入されるようになる。そして、その未燃の混合気が三元触媒装置２２に流入し、同三元触媒装置２２内で燃焼するため、触媒温度が上昇する。

燃料導入処理は、触媒出ガス温度が規定の昇温完了温度δ以上となるまで続けられる。昇温完了温度δには、上述の再生可能温度βよりも高い温度がその値として設定されている。

触媒出ガス温度が昇温完了温度δ以上となると（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、ステップＳ２６０において燃料導入処理が終了される。また、これとともに、ステップＳ２７０においてモータリング制御も終了される。そして、ステップＳ２８０において昇温要求フラグがクリアされた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

上記のような触媒昇温制御のための燃料導入処理の実施中は、気筒１１内の混合気を排気通路２１に送り出すため、外部の動力によりクランク軸１４を回転する必要がある。従来のハイブリッド車両では、こうした燃料導入処理の実施条件が整うのは、内燃機関１０の燃焼を停止した状態でも、駆動輪６２からの動力伝達でクランク軸１４を回転可能な惰性走行中等に限られている。これに対して、本実施形態では、内燃機関１０の燃焼停止中に、第１モータジェネレータ７１の動力でクランク軸１４を回転させるモータリング制御を実施することで、燃料導入処理の実施の要件を成立させている。そのため、触媒昇温制御の実行機会が得られ易くなる。

（第２実施形態）
次に、ハイブリッド車両の制御装置の第２実施形態を、図４を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施形態にあって、上記実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

モータリング制御では、第１モータジェネレータ７１が電力を消費する。特に内燃機関１０の暖機が未了の状態では、同内燃機関１０のフリクションが大きくなる。その結果、クランク軸１４の回転に必要なトルクが大きくなることから、モータリング制御での第１モータジェネレータ７１の電力消費が増大する。一方、触媒昇温制御の完了後にも、内燃機関１０の再始動等に必要な分のバッテリ蓄電量を残しておく必要がある。そのため、触媒昇温制御の開始前のバッテリ蓄電量が一定の量以下の場合には、モータリング制御を実行することが、すなわち触媒昇温制御を完了することができなくなる。そこで、本実施形態では、第１モータジェネレータ７１に発電を行わせるための内燃機関１０の燃焼運転を行う充電制御をモータリング制御の開始前に実行するようにしている。

図４に、本実施形態における触媒昇温制御ルーチンの処理手順の一部を示す。図３に示した第１実施形態の触媒昇温制御ルーチンでは、ステップＳ２００での肯定判定（ＹＥＳ）後、ステップＳ２１０に処理が進められていた。これに対して、本実施形態では、図３に示すように、ステップＳ２００での肯定判定後、ステップＳ２０１～Ｓ２０５の処理を経てからステップＳ２１０に処理が進められるようになっている。なお、ステップＳ２００での否定判定（ＮＯ）後に処理が終了されること、及びステップＳ２１０に処理が進められてから以降の処理は、第１実施形態の場合と同じである。

本ルーチンでは、昇温要求フラグがセットされている場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）にはステップＳ２０１に処理が進められる。そしてそのステップＳ２０１において、内燃機関１０の冷却水温が規定の暖機完了判定値未満であるか否かが判定される。暖機完了判定値には、内燃機関１０の暖機が完了した状態となっているときの冷却水温の下限値がその値として設定されている。ここで、冷却水温が暖機完了判定値未満の場合（ＹＥＳ）、すなわち内燃機関１０の暖機が未了の場合には、ステップＳ２０２に処理が進められる。これに対して、冷却水温が暖機完了判定値以上である場合（ＮＯ）、すなわち内燃機関１０の暖機が完了している場合には、ステップＳ２１０に処理が進められる。

ステップＳ２０２に処理が進められると、そのステップＳ２０２において、バッテリ蓄電量が規定の判定値ζ未満であるか否かが判定される。判定値ζには、内燃機関１０の暖機が未了の状態でモータリング制御を実行した場合に同制御の完了後のバッテリ蓄電量が上述の充電要求値を超える量となるモータリング制御の開始前のバッテリ蓄電量が、その値として設定されている。そして、バッテリ蓄電量が判定値ζ以上の場合（ＮＯ）には、ステップＳ２１０に処理が進められる。これに対して、バッテリ蓄電量が判定値ζ未満の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０３に処理が進められる。

ステップＳ２０３に処理が進められると、そのステップＳ２０３において、内燃機関１０の燃焼運転により第１モータジェネレータ７１に発電を行わせる充電制御が開始される。充電制御は、バッテリ蓄電量が判定値ζ以上となるまで続けられる。そして、バッテリ蓄電量が判定値ζ以上となると（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、ステップＳ２０５において充電制御が終了された後、ステップＳ２１０に処理が進められる。

以上のように構成された本実施形態のハイブリッド車両の制御装置では、第１モータジェネレータ７１に発電を行わせるための内燃機関１０の燃焼運転を行う充電制御を実行することで、モータリング制御の開始前にバッテリ蓄電量を増加させている。本実施形態では、そうした充電制御を、暖機が未了で内燃機関１０のフリクションが大きく、モータリング制御のための電力消費が大きくなり、且つ触媒昇温制御の開始時のバッテリ蓄電量が冷間冷間モータリング許可判定値未満の場合に行うようにしている。すなわち、充電制御を行わなくても触媒昇温制御の完了後のバッテリ蓄電量の不足が生じにくい状態にある場合には、充電制御を実行せずにモータリング制御を開始している。この場合には、充電制御を行う場合よりも、触媒昇温制御の完了に係る時間が短くなる。また、この場合には、充電制御を行う場合のように、内燃機関１０の燃焼運転のために燃料が消費されることもない。

上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第２実施形態では、内燃機関１０の暖機が未了、且つ触媒昇温制御の開始時のバッテリ蓄電量が判定値ζ未満の場合に充電制御を実行していた。内燃機関１０の暖機が未了の場合には、触媒昇温制御の開始時のバッテリ蓄電量に拘らず、モータリング制御の開始前の充電制御を実行するようにしてもよい。また、触媒昇温制御の開始時のバッテリ蓄電量が判定値未満の場合には、内燃機関１０の暖機状況に拘らず、モータリング制御の開始前の充電制御を実行するようにしてもよい。さらに、内燃機関１０の暖機が未了であること、触媒昇温制御の開始時のバッテリ蓄電量が規定の判定値未満のこと、の少なくとも一方が成立する場合に、モータリング制御の開始前の充電制御を実行するようにしてもよい。もちろん、上記以外の条件をモータリング制御の開始の充電制御の実行条件として設定してもよい。また、触媒昇温制御を実行する際には常に、モータリング制御の開始前の充電制御を行うようにしてもよい。

・上記実施形態でのＰＭ堆積量の推定に係るロジックは一例であり、他の推定ロジックを採用してもよい。
・上記実施形態では、燃料導入処理を終了する時期、すなわち触媒昇温制御を完了する時期を触媒出ガス温度に基づき決定していたが、燃料導入処理の開始後の経過時間などの他のパラメータに基づいて決定するようにしてもよい。また、アクセルペダルの踏込みやバッテリ蓄電量の低下等により、内燃機関１０の燃焼運転が再開されるまで、燃料導入処理を継続するようにしてもよい。

・上記実施形態では、燃料導入処理において、点火装置１８のスパークを停止した状態で燃料噴射を行うことで、排気通路２１に未燃の混合気を導入していた。なお、点火装置１８のスパークにより気筒１１内の混合気の点火が可能な時期は、圧縮上死点付近の期間に限られている。すなわち、スパークを実行しても気筒１１内での混合気が燃焼しない期間が存在する。よって、そうした期間に点火装置１８のスパークを実行しつつ、燃料噴射を行うことでも、未燃の混合気を排気通路２１に導入する燃料導入処理は実施できる。

・上記実施形態では、フィルタ２３に堆積したパティキュレートを燃焼浄化するために触媒昇温制御を行うようにしていた。それ以外の目的で三元触媒装置２２を昇温する場合にも、上記実施形態での触媒昇温制御を採用することができる。例えば、触媒温度が低下して三元触媒装置２２の排気浄化能力が低下したときに、同排気浄化能力を回復するために触媒昇温制御を行うことが考えられる。

・上記実施形態では、燃料噴射弁１７による吸気通路１５内への燃料噴射を通じて燃料導入処理を実施していたが、気筒１１内に燃料を噴射する筒内噴射式の燃料噴射弁を備える内燃機関において気筒１１内への燃料噴射を通じて燃料導入処理を行うことも可能である。

・上記ハイブリッド車両の制御装置は、排気通路に設置された三元触媒装置を備える火花点火式の内燃機関と、内燃機関に動力を伝達可能なモータと、を備えるものであれば、図１に示したものと異なる構成のハイブリッド車両にも適用することができる。

１０…内燃機関、１１…気筒、１４…クランク軸、１５…吸気通路、１６…スロットルバルブ、１７…燃料噴射弁、１８…点火装置、２１…排気通路、２２…三元触媒装置、２３…パティキュレート捕集用のフィルタ、４０…第１遊星ギア機構（４１…サンギア、４２…リングギア、４３…ピニオンギア、４４…キャリア）、４５…リングギア軸、５０…第２遊星ギア機構（５１…サンギア、５２…リングギア、５３…ピニオンギア）、６０…減速機構、６１…差動機構、６２…駆動輪、７１…第１モータジェネレータ（モータ、発電機）、７２…第２モータジェネレータ、７５…第１インバータ、７６…第２インバータ、７７…バッテリ、８０…アクセルペダルセンサ、８１…車速センサ、８２…エアフローメータ、８３…空燃比センサ、８４…触媒出ガス温度センサ、８５…クランク角センサ、８６…水温センサ、１００…電子制御ユニット（ハイブリッド車両の制御装置）、１０１…触媒昇温制御部。

Claims (7)

1. 排気通路に設置された三元触媒装置を備える火花点火式の内燃機関と、前記内燃機関に動力を伝達可能なモータと、を備えるハイブリッド車両の制御を行うハイブリッド車両の制御装置において、
   前記三元触媒装置を昇温する触媒昇温制御を実行する触媒昇温制御部であって、前記内燃機関の燃焼を停止した状態で前記モータの動力により同内燃機関のクランク軸を回転させるモータリング制御を実行するとともに、同モータリング制御の実行中に前記内燃機関において燃料噴射を実施することで前記排気通路に未燃の混合気を導入する燃料導入処理を実施する触媒昇温制御部を備える
   ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関の動力を受けて発電する発電機と、同発電機が発電した電力を蓄えるとともに、蓄えた電力を前記モータに供給可能なバッテリと、を備えており、
   前記触媒昇温制御部は、前記モータリング制御の開始前に、前記発電機に発電を行わせるための前記内燃機関の燃焼運転を行う充電制御を実行する
   請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記触媒昇温制御部は、前記触媒昇温制御の開始時における前記バッテリの蓄電量が規定の判定値未満であることを条件に、前記モータリング制御の開始前の前記充電制御を実行し、前記触媒昇温制御の開始時における前記バッテリの蓄電量が前記判定値以上の場合には、前記充電制御を実行せずに前記モータリング制御を開始する
   請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記触媒昇温制御部は、前記内燃機関の暖機が未了であることを条件に前記モータリング制御の開始前の前記充電制御を実行し、前記内燃機関の暖機が完了している場合には前記充電制御を実行せずに前記モータリング制御を開始する
   請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記内燃機関は、前記排気通路における前記三元触媒装置よりも下流側の部分にパティキュレート捕集用のフィルタを備えており、
   且つ、前記触媒昇温制御部は、前記フィルタのパティキュレート堆積量を推定するとともに、その推定したパティキュレート堆積量が規定値以上であることを条件に前記触媒昇温制御を実行する
   請求項１～４の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記触媒昇温制御部は、前記モータリング制御の開始後に、前記燃料導入処理を実行する
   請求項１～５の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 前記触媒昇温制御部は、前記三元触媒装置から流出したガスの温度が規定温度未満であることを条件に、前記モータリング制御及び同モータリング制御の実行中の前記燃料導入処理を実行する
   請求項１～６の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

Images