(57)【要約】【課題】触媒暖機制御中に触媒から排出される排気エミッション総量をより低減する。【解決手段】ハイブリッド車両１は、排気通路２ｅ及び排気通路内に配置された触媒２ｃを備える内燃機関２と、電気モータ３と、電子制御ユニット１０と、を備える。触媒が活性化するまでの触媒暖機制御において、触媒の排気浄化能力が、機関出力が最低出力となるように機関運転したときに内燃機関から排出される排気エミッション量である最低出力エミッション量を越えるまでは、触媒から排出される単位時間あたり単位触媒供給熱量あたりの排気エミッション量が最小となるように機関運転が行われ、触媒の排気浄化能力が最低出力エミッション量を越えると、別の機関運転に切り換えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路及び前記排気通路内に配置された触媒を備える内燃機関と、電気モータと、電子制御ユニットと、を備えたハイブリッド車両であって、
前記電子制御ユニットは、前記触媒が活性化するまでの触媒暖機制御において、
車両駆動力として少なくとも前記電気モータの出力を用いるとともに、
前記触媒の排気浄化能力が、機関出力が最低出力となるように機関運転したときに前記内燃機関から排出される排気エミッション量である最低出力エミッション量を越えるまでは、前記触媒から排出される単位時間あたり単位触媒供給熱量あたりの排気エミッション量が最小となるように機関運転を行い、前記触媒の排気浄化能力が前記最低出力エミッション量を越えると、別の機関運転に切り換える、
ように構成されている、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路及び排気通路内に配置された触媒を備える内燃機関と、電気モータと、を備えたハイブリッド車両が公知である（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、触媒が活性化するまでの触媒暖機制御において、触媒の排気浄化能力が、機関出力が出力Ｐｅ＿ｉｄｌｅとなるように機関運転したときに内燃機関から排出される排気エミッション量である設定エミッション量を越えるまでは、機関出力が出力Ｐｅ＿ｉｄｌｅとなるように機関運転を行うとともに、車両駆動力として内燃機関の出力を用いることなく電気モータの出力を用い、触媒の排気浄化能力が設定エミッション量を越えると、排気エミッション量が触媒の排気浄化能力を越えない限りで機関出力を出力Ｐｅ＿ｉｄｌｅよりも大きくするとともに、車両駆動力として内燃機関の出力及び電気モータの出力を用いている。すなわち、触媒の排気浄化能力が比較的低いときには、車両駆動力として機関出力が用いられることなく電気モータの出力が用いられる。一方、触媒の排気浄化能力が比較的高くなると、機関出力が大きくされ、大きくされた機関出力が電気モータの出力とともに車両駆動力として用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１２１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、触媒の排気浄化性能が比較的高いときには、触媒の排気浄化性能を越えないように機関出力が制御される。しかしながら、触媒の排気浄化性能が比較的低いときには、機関出力が出力Ｐｅ＿ｉｄｌｅに維持されるに過ぎず、触媒から多量の排気エミッションが排出されるおそれがある。すなわち、触媒暖機制御中に触媒から排出される排気エミッション総量がより少なくなるように機関運転を制御する必要がある。特許文献１にはこの問題点が何ら開示又は示唆されておらず、当然、その解決策も開示又は示唆されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、排気通路及び前記排気通路内に配置された触媒を備える内燃機関と、電気モータと、電子制御ユニットと、を備えたハイブリッド車両であって、
前記電子制御ユニットは、前記触媒が活性化するまでの触媒暖機制御において、
車両駆動力として少なくとも前記電気モータの出力を用いるとともに、
前記触媒の排気浄化能力が、機関出力が最低出力となるように機関運転したときに前記内燃機関から排出される排気エミッション量である最低出力エミッション量を越えるまでは、前記触媒から排出される単位時間あたり単位触媒供給熱量あたりの排気エミッション量が最小となるように機関運転を行い、前記触媒の排気浄化能力が前記最低出力エミッション量を越えると、別の機関運転に切り換える、
ように構成されている、制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
触媒暖機制御中に触媒から排出される排気エミッション総量をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による実施例のハイブリッド車両の概略全体図である。
【図２】触媒の排気浄化能力と最低出力エミッション量との関係を示すタイムチャートである。
【図３】触媒から排出される単位時間あたり単位触媒供給熱量あたりの排気エミッション量の一例を示す線図である。
【図４】本発明による実施例の第１の暖機制御における目標運転状態のマップを示す図である。
【図５】本発明による実施例の触媒暖機制御を実行するためのフローチャートである。
【図６】本発明による実施例の第１の暖機制御を実行するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１を参照すると、本発明による実施例のハイブリッド車両１は、内燃機関２と、電気モータ又は第１のモータジェネレータ３と、発電機又は第２のモータジェネレータ４と、動力分割機構５と、減速機６と、車輪７ｗを備える車軸７と、パワーコントロールユニット８と、バッテリ９と、電子制御ユニット１０と、を備える。
【０００９】
本発明による実施例の内燃機関２は、排気通路２ｅと、排気通路２ｅ内に配置された触媒２ｃと、を備える。触媒２ｃは例えば三元触媒である。また、本発明による実施例の内燃機関２は火花点火機関又は圧縮着火機関である。
【００１０】
本発明による実施例では、内燃機関２及び電気モータ３は動力分割機構５に機械的に連結され、動力分割機構５は減速機６を介して車軸７に機械的に連結される。また、発電機４も動力分割機構５に機械的に連結される。動力分割機構５は例えば遊星歯車機構を備える。内燃機関２の出力は動力分割機構５により、車軸７及び発電機４の一方又は両方に伝達される。電気モータ３の出力は動力分割機構５により車軸７に伝達される。本発明による実施例では、車軸７は電気モータ３のみによって駆動され、又は、内燃機関２及び電気モータ３によって駆動される。すなわち、車両駆動力として、内燃機関２の出力が用いられることなく電気モータ３の出力が用いられ、又は、内燃機関２の出力及び電気モータ３の出力が用いられる。なお、本発明による実施例の電気モータ３は、例えば車両減速時に、車軸７により駆動されて発電機として動作する。
【００１１】
本発明による別の実施例（図示しない）では、ハイブリッド車両１は、車軸に機械的に連結された電気モータと、発電機と、内燃機関と、を備える。この別の実施例では、内燃機関の出力は発電機を駆動するのに用いられ、車両駆動には用いられない。発電機で発生された電力は電気モータを駆動するのに用いられる。
【００１２】
本発明による実施例では、電気モータ３及び発電機４はパワーコントロールユニット８を介してバッテリ９に電気的に接続される。パワーコントロールユニット８は例えば、電流を直流から交流に又はその逆に変換するためのインバータ、電圧を調整するためのコンバータ、などを含む。電気モータ３には、発電機４で発生された電力及びバッテリ９に蓄えられている電力の一方又は両方がパワーコントロールユニット８を介して供給される。また、バッテリ９には、発電機４で発生された電力、及び、発電機として動作した電気モータ３で発生された電力がパワーコントロールユニット８を介して供給され、蓄えられる。
【００１３】
本発明による実施例の電子制御ユニット１０は、１又は複数のコンピュータを備える。１又は複数のコンピュータは、双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、入力ポート、出力ポート、などを含む。
【００１４】
図１に示されるように、本発明による実施例の電子制御ユニット１０は、記憶部１１、機関制御部１２、モータ制御部１３、動力伝達制御部１４、及び、触媒暖機制御部１５を備える。本発明による実施例の記憶部１１はＲＯＭ及びＲＡＭを含み、プログラム及びデータを記憶するように構成されている。本発明による実施例の機関制御部１２は、内燃機関２の運転を制御するように構成されている。本発明による実施例のモータ制御部１３は、電気モータ３及び発電機４の運転を制御するように構成されている。本発明による実施例の動力伝達制御部１４は、内燃機関２、電気モータ３、発電機４、及び車軸７の間での動力伝達を制御するように構成されている。本発明による実施例の触媒暖機制御部１５は、触媒暖機制御を行うように構成されている。
【００１５】
また、本発明による実施例の電子制御ユニット１０には、要求出力センサ２１、回転数センサ２２、機関温度センサ２３、及び触媒温度センサ２４が接続される。要求出力センサ２１は、例えばアクセルペダルに取り付けられ、ハイブリッド車両１の要求出力を検出するように構成されている。回転数センサ２２は、内燃機関２の回転数を検出するように構成されている。機関温度センサ２３は、内燃機関２の温度である機関温度Ｔｅを検出するように構成されている。機関温度Ｔｅは例えば、機関冷却水温、機関潤滑油温、内燃機関２から排出された排気ガスの温度、排気再循環（ＥＧＲ）ガス温度、シリンダヘッド温度、シリンダブロック温度、排気マニホルド温度、排気管温度、触媒２ｃの温度、などの１つ又は複数によって表される。触媒温度センサ２４は、触媒２ｃの温度である触媒温度Ｔｃを検出するように構成されている。触媒温度Ｔｃは例えば、触媒２ｃから流出する排気ガスの温度、触媒２ｃに流入する排気ガスの温度、などの１つ又は複数によって表される。
【００１６】
さて、本発明による実施例では、例えば、車両要求出力が低いときには、内燃機関２が運転停止されつつ、電気モータ３が運転される。次いで、車両要求出力が高くなると、電気モータ３の運転が継続されつつ、内燃機関２の運転が開始される。あるいは、バッテリ９の蓄電量が少なくなると、発電機４を駆動するために内燃機関２の運転が開始される。
【００１７】
本発明による実施例では、内燃機関２の運転を開始するときに触媒２ｃが活性化していないと判断されたときには、触媒暖機制御が行われる。次に、本発明による実施例の触媒暖機制御を、図２を参照しつつ説明する。
【００１８】
図２を参照すると、実線ＥＰＣは、触媒２ｃから流出する単位時間あたりの排気エミッション量が許容上限となる、内燃機関２から排出された単位時間あたりの排気エミッション量を示している。実線ＥＰＣで示される排気エミッション量が多いということは、触媒２ｃで浄化される排気エミッション量が多いということを意味している。したがって、図２の実線ＥＰＣは触媒２ｃの排気浄化能力又は活性度合いを表している。なお、排気エミッション量は、排気ガス中に含まれる特定成分、例えばＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘの量である。
【００１９】
一方、図２において、破線ＬＯＥは、機関出力が最低出力となるように内燃機関２を運転したときに内燃機関２から排出される単位時間あたりの排気エミッション量である最低出力エミッション量を示している。なお、上述の最低出力は、安定な燃焼を確保できる最低の機関出力である。したがって、安定な燃焼のことを考えると、機関出力を最低出力よりも低くすることはできない。
【００２０】
更に、図２において、時間ｔ０は内燃機関２の運転又は触媒暖機制御が開始されたタイミングを示している。触媒暖機制御が開始された直後は、触媒２ｃの温度が低く、触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣは最低出力エミッション量ＬＯＥを下回っている。時間の経過に伴い、触媒２ｃの温度は上昇する。次いで、時間ｔ１になると、触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣは上昇し始める。次いで、時間ｔ２になると、触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣは最低出力エミッション量ＬＯＥを越える。次いで、触媒２ｃが活性化したと判断されると、触媒暖機制御が終了され、通常制御が開始される。本発明による実施例では、触媒２ｃの温度があらかじめ定められた活性温度に達すると、触媒２ｃが活性化したと判断される。
【００２１】
本発明による実施例の触媒暖機制御では、触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣが最低出力エミッション量ＬＯＥを越えるまでは、触媒暖機制御の第１の暖機制御が実行され、次いで触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣが最低出力エミッション量ＬＯＥを越えると、触媒暖機制御の第２の暖機制御に切り換えられる。
【００２２】
本発明による実施例の第２の暖機制御では、内燃機関２から排出される単位時間あたりの排気エミッション量が触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣを越えない範囲で、内燃機関２の出力が最低出力よりも高くなるように内燃機関２が運転される。一例では、内燃機関２から排出される単位時間あたりの排気エミッション量が触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣになるように内燃機関２が運転される。その結果、触媒２ｃから排出される排気エミッション量が許容上限を越えるのを制限しつつ、触媒２の暖機が促進される。具体的には、例えば、触媒温度に応じて目標回転数及び目標トルクが決定され、内燃機関２の実際の機関回転数Ｎｅ及びトルクＴＱが目標回転数ＮｅＴ及び目標トルクＴＱＴになるように、内燃機関２の出力が制御される。内燃機関２の出力は、例えば燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、吸入空気量など、を制御することにより、制御される。なお、本発明による実施例では、第２の暖機制御中に、内燃機関２の出力及び電気モータ３の出力が車両駆動力として用いられる。この場合、内燃機関２は上述のように排気エミッション量を考慮して運転され、一方、車両出力が車両要求出力になるように電気モータ３の出力が調整される。別の実施例（図示しない）では、第２の暖機制御中に、内燃機関２の出力が車両駆動力として用いられず、ハイブリッド車両１は電気モータ３のみによって駆動される。したがって、いずれにしても、第２の暖機制御中に、内燃機関２の出力を、車両要求出力とは無関係に、制御することができる。
【００２３】
一方、触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣが最低出力エミッション量ＬＯＥを越えるまでの間、すなわち触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣが比較的低い間は、内燃機関２から排出される排気エミッション量ができるだけ少ないのが好ましい。この点、例えば、機関出力が最低出力となるように機関運転を制御すれば、内燃機関２から排出される排気エミッション量を少なくできるかもしれない。しかしながら、このとき排気ガスによって触媒２ｃに供給される熱量が少なくなると、触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣが最低出力エミッション量ＬＯＥを越えるまでに要する時間、すなわち第１の暖機制御を完了するのに要する時間が長くなるおそれがある。このため、第１の暖機制御中に、触媒２ｃから排出される排気エミッション総量が多くなるおそれがある。
【００２４】
この点、触媒暖機制御が開始されてから触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣが最低出力エミッション量ＬＯＥを越えるまでの間に、内燃機関２から排気ガスを介して触媒２ｃに一定の熱量を供給する必要がある。そこで本発明による実施例の第１の暖機制御では、触媒２ｃに供給される熱量を触媒供給熱量と称すると、触媒２ｃから排出される単位時間あたり単位触媒供給熱量あたりの排気エミッション量が最小となるように機関運転が行われる。言い換えると、触媒供給熱量に対する、触媒２ｃから排出される単位時間あたりの排気エミッション量の比が最小となるように、機関運転が行われる。その結果、第１の暖機制御中に触媒２ｃから排出される排気エミッション総量がより低減される。したがって、触媒暖機制御中に触媒２ｃから排出される排気エミッション総量がより低減される。
【００２５】
図３は、触媒２ｃから排出される単位時間あたり単位触媒供給熱量あたりの排気エミッション量が互いに等しい機関運転状態（機関回転数Ｎｅ及びトルクＴＱ）を結んで得られる、複数の等排気エミッション量線の一例が示されている。領域ＭＩＮは、触媒２ｃから排出される単位時間あたり単位触媒供給熱量あたりの排気エミッション量が最小となる又はあらかじめ定められた設定量よりも少ない機関運転状態領域を表している。
【００２６】
本発明による実施例では、領域ＭＩＮに属する機関回転数Ｎｅ及びトルクＴＱが目標回転数ＮｅＴ及び目標トルクＴＱＴに設定され、内燃機関２の実際の機関回転数Ｎｅ及びトルクＴＱが目標回転数ＮｅＴ及び目標トルクＴＱＴになるように内燃機関２が制御される。すなわち、領域ＭＩＮに属する機関運転状態が目標機関運転状態に設定され、内燃機関２の実際の機関運転状態が目標機関運転状態になるように内燃機関２が制御される。
【００２７】
この場合、触媒２ｃから排出される単位時間あたり単位触媒供給熱量あたりの排気エミッション量は機関温度Ｔｅに応じて変動し、したがって領域ＭＩＮも機関温度Ｔｅに応じて変動する。本発明による実施例では、目標回転数ＮｅＴ及び目標トルクＴＱＴは、機関温度Ｔｅの関数として図４に示されるマップの形で、あらかじめ記憶部１１内に記憶されている。
【００２８】
このように本発明による実施例では、機関温度Ｔｅに基づいて目標機関運転状態が決定される。本発明による別の実施例（図示しない）では、機関温度Ｔｅと別のパラメータとに基づいて目標機関運転状態が決定される。別のパラメータには、例えば、大気圧、外気温、湿度といった外気に関する情報、燃料性状といった燃料に関する情報、などの１つ又は複数が含まれる。この別の実施例では、多次元マップ、又は、機械学習により同定されたニューラルネットワークを用いて、目標機関運転状態が決定される。このようにすると、第１の暖機制御がより適切に行われる。
【００２９】
更に本発明による実施例の第１の暖機制御では、車両駆動力として内燃機関２の出力が用いられることなく、電気モータ３の出力が用いられる。別の実施例（図示しない）の第１の暖機制御では、車両駆動力として内燃機関２の出力及び電気モータ３の出力が用いられ、車両出力が車両要求出力になるように電気モータ３の出力が調整される。したがって、いずれにしても、第１の暖機制御中に、内燃機関２の出力を、車両要求出力とは無関係に、制御することができる。まとめると、本発明による実施例の触媒暖機制御では、車両駆動力として少なくとも電気モータ３の出力が用いられる。また、本発明による実施例の触媒暖機制御では、車両出力が車両要求出力になるように電気モータ３の出力が制御される。
【００３０】
図５は本発明による実施例の触媒暖機制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。図５を参照すると、ステップ１００では、現在、触媒暖機制御が行われているか否かが判別される。現在、触媒暖機制御が行われていないときには次いでステップ１０１に進み、触媒暖機制御を行うべきか否かが判別される。触媒暖機制御を行うべきでないときには、処理サイクルが終了される。触媒暖機制御を行うべきときにはステップ１０１からステップ１０２に進み、触媒暖機制御の第１の暖機制御ルーチンが実行される。第１の暖機制御ルーチンは図６に示されている。
【００３１】
触媒暖機制御が行われているときにはステップ１００からステップ１０３に進み、触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣが最低出力エミッション量ＬＯＥを越えたか否かが判別される。触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣが最低出力エミッション量ＬＯＥを越えていないときにはステップ１０３からステップ１０２に進み、触媒暖機制御の第１の暖機制御ルーチンが継続される。触媒２ｃの排気浄化能力ＥＰＣが最低出力エミッション量ＬＯＥを越えたときにはステップ１０３からステップ１０４に進み、触媒暖機制御の第２の暖機制御が実行される。すなわち、内燃機関２の運転制御が、触媒暖機制御の第１の暖機制御から触媒暖機制御の第２の暖機制御に切り換えられる。続くステップ１０５では、触媒２ｃが活性化したか否かが判別される。触媒２ｃが活性化していないときには処理サイクルを終了する。触媒２ｃが活性化しているときにはステップ１０５からステップ１０６に進み、触媒暖機制御が終了される。
【００３２】
図６は本発明による実施例の、触媒暖機制御の第１の暖機制御を実行するためのルーチンを示している。図６を参照すると、ステップ２００では、機関冷却水温ＴＨＷが読み込まれる。続くステップ２０１では内燃機関２の目標運転状態（目標回転数ＮｅＴ及び目標トルクＴＱＴ）が図４のマップを用いて決定される。続くステップ２０２では、内燃機関２の運転状態が目標運転状態になるように内燃機関２が制御される。
【００３３】
ところで、上述した、触媒２ｃから排出される単位時間あたり単位触媒供給熱量あたりの排気エミッション量は、触媒供給熱量に対する、触媒２ｃから排出される単位時間あたりの排気エミッション量の比である。これまで述べてきた本発明による実施例では、触媒供給熱量は、内燃機関２から排出された排気ガスから触媒２ｃに供給される熱量である。しかしながら、触媒２ｃで排気エミッションの浄化が生ずると、このとき発生する反応熱が触媒２ｃに供給されると考えることができる。そこで、本発明による別の実施例（図示しない）では、内燃機関２から排出された排気ガスから触媒２ｃに供給される熱量に、触媒２ｃで発生した反応熱を加算したものが、触媒供給熱量とされる。その結果、第１の暖機制御がより適切に行われる。具体的には、触媒２ｃで発生した反応熱量は触媒温度Ｔｃに応じて変動するので、目標機関運転状態が例えば機関温度Ｔｅ及び触媒温度Ｔｃに基づいて決定される。なお、このように触媒２ｃにおいて排気エミッションの浄化が生じた場合には、上述の、触媒２ｃから排出される単位時間あたりの排気エミッション量は、内燃機関２から排出される単位時間あたりの排気エミッション量から、触媒２ｃにおいて浄化された単位時間あたりの排気エミッションの量を減算したものを表している。
【００３４】
なお、本発明による実施例の触媒２ｃは、１又は複数の触媒から形成される。触媒２ｃが複数の触媒から形成される場合、一例では、すべての触媒が活性化したときに、触媒２ｃが活性化したと判断される。別の例では、一部の触媒、例えば最上流の触媒が活性化したときに、触媒２ｃが活性化したと判断される。
【符号の説明】
【００３５】
１    ハイブリッド車両
２    内燃機関
２ｅ    排気通路
２ｃ    触媒
３    電気モータ
７    車軸
１０    電子制御ユニット
【図１】
2020090164.tif 000003
【図２】
2020090164.tif 000004
【図３】
2020090164.tif 000005
【図４】
2020090164.tif 000006
【図５】
2020090164.tif 000007
【図６】
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