(57)【要約】【課題】要求される浄化率を満足するように触媒を暖機する内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関２０の制御装置であるエンジン制御ユニット１１は、第１触媒２８の触媒温度を検出する温度検出部１２を備えている。エンジン制御ユニット１１は、第１触媒２８が吸蔵可能な酸素量の最大値に基づいて第１触媒２８による排気の最大浄化率を推定する浄化能推定部１３を備えている。エンジン制御ユニット１１は、排気通路２７に排出される排気の温度を上昇させる暖機処理を実行する暖機制御部１４を備えている。暖機制御部１４は、第１触媒２８の触媒温度が温度判定値以下であるとき、最大浄化率が低い場合には最大浄化率が高い場合よりも暖機処理を実行する期間を長くする。【選択図】図１
2020172874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気を浄化する三元触媒として第１触媒と第２触媒とを排気通路に備えており、前記排気通路における排気の流れ方向に沿って前記第１触媒と前記第２触媒とが順に配置されている内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であり、
前記第１触媒の触媒温度を検出する温度検出部と、
前記第１触媒が吸蔵可能な酸素量の最大値に基づいて前記第１触媒による排気の浄化率の最大値を最大浄化率として推定する浄化能推定部と、
前記排気通路に排出される排気の温度を上昇させる暖機処理を実行するものであり、前記触媒温度が温度判定値以下であるとき、前記最大浄化率が低い場合には前記最大浄化率が高い場合よりも前記暖機処理を実行する期間を長くする暖機制御部と、を備える
内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されている内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に設けられている触媒の温度である触媒温度に基づいて、触媒による浄化が可能な排気量となるように吸入空気量を設定している。すなわち、触媒温度から想定される浄化率で浄化しきることのできる排気量となるように吸入空気量を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１０５１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
触媒は、触媒温度の上昇によって活性化して浄化率が増加する。しかし、活性化状態の触媒による浄化率は、触媒温度が同一の温度である場合でも、触媒の経年変化等に応じて異なることがある。すなわち、触媒における浄化率は経年変化等に応じて低下する。このため、特許文献１に開示されている内燃機関の排気浄化装置のように触媒温度のみに対応させた制御を実行する場合、実際の浄化率が不足する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、排気を浄化する三元触媒として第１触媒と第２触媒とを排気通路に備えており、前記排気通路における排気の流れ方向に沿って前記第１触媒と前記第２触媒とが順に配置されている内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であり、前記第１触媒の触媒温度を検出する温度検出部と、前記第１触媒が吸蔵可能な酸素量の最大値に基づいて前記第１触媒による排気の浄化率の最大値を最大浄化率として推定する浄化能推定部と、前記排気通路に排出される排気の温度を上昇させる暖機処理を実行するものであり、前記触媒温度が温度判定値以下であるとき、前記最大浄化率が低い場合には前記最大浄化率が高い場合よりも前記暖機処理を実行する期間を長くする暖機制御部と、を備えることをその要旨とする。
【０００６】
上記構成では、触媒温度に加えて、第１触媒の最大酸素吸蔵量に基づいて推定した最大浄化率を用いて、触媒の暖機処理の態様を変更している。触媒温度が温度判定値以下であるとき、最大浄化率が低い場合には最大浄化率が高い場合よりも暖機処理を実行する期間が長くされる。
【０００７】
このため、第１触媒の最大浄化率が比較的高い場合には、暖機処理の実行期間が比較的短くなり、暖機処理の実行によって上流側に位置している第１触媒が暖機されるものの、下流側に位置している第２触媒の暖機が進行する前に暖機処理が終了されやすくなる。
【０００８】
一方で、第１触媒の最大浄化率が比較的低い場合には、暖機処理の実行期間が比較的長くなり、第１触媒に加えて下流側に位置している第２触媒も暖機される。すなわち、第１触媒および第２触媒が活性化される。これによって、第１触媒の最大浄化率が比較的低い場合には、経年変化等による最大浄化率の低下によって第１触媒が浄化しきることのできない分の排気成分を、第２触媒が浄化することができる。
【０００９】
すなわち、上記構成によれば、触媒温度に加えて、経年変化等に起因した第１触媒の最大浄化率の低下を考慮して、第１触媒および第２触媒によって内燃機関が要求する浄化率を満たすことができるように触媒の暖機を行うことができる。このため、浄化率の不足を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内燃機関の制御装置の一実施形態と、同制御装置の制御対象である内燃機関を備える車両との関係、を示す模式図。
【図２】内燃機関が排気通路に備える触媒について、活性度と浄化率との関係を示す図。
【図３】同触媒の最大浄化率と最大酸素吸蔵量との関係を示す図。
【図４】同実施形態にかかる制御装置が実行する暖機処理に関して、第１触媒温度と要求エンジン出力との関係を示す図。
【図５】同実施形態にかかる制御装置が実行する暖機処理に関して、最大浄化率と暖機時間との関係を示す図。
【図６】内燃機関の停止期間と触媒温度との関係を示す図。
【図７】同実施形態にかかる制御装置が実行する暖機処理に関して、第２触媒温度と停止期間と暖機時間との関係を示す図。
【図８】同実施形態にかかる制御装置が暖機処理を実行する際の処理の流れを示すフローチャート。
【図９】同実施形態にかかる制御装置が暖機処理を実行するときの内燃機関の状態を示すタイミングチャート。
【図１０】同実施形態にかかる制御装置が暖機処理を実行するときの内燃機関の状態を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、内燃機関の制御装置の一実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。
図１は、内燃機関２０を備える車両９０と、車両９０の制御装置１０と、を示している。
【００１２】
車両９０は、内燃機関２０のクランクシャフト３１に接続されている動力配分統合機構４２と、動力配分統合機構４２に接続されているモータジェネレータ４１と、を備えている。モータジェネレータ４１は、インバータを介して電源に接続されている。車両９０の駆動輪４４は、ディファレンシャル４３を介して動力配分統合機構４２に連結されている。すなわち、モータジェネレータ４１は、内燃機関２０から駆動輪４４への動力伝達経路上に位置している。車両９０は、走行用の動力源として内燃機関２０とモータジェネレータ４１とを搭載するハイブリッド車両である。
【００１３】
車両９０は、動力配分統合機構４２に入力されるモータジェネレータ４１の出力によって、クランクシャフト３１を回転させることができる。モータジェネレータ４１は、電源からの電力の供給によって車両の駆動力を発生する駆動源として機能する。また、モータジェネレータ４１は、内燃機関２０または駆動輪４４からの動力伝達によって電力を発電する発電機としても機能する。
【００１４】
内燃機関２０は、複数の気筒２５を有している。図１には、四つの気筒２５を示している。各気筒２５には、ピストンが収容されている。ピストンは、コネクティングロッドを介してクランクシャフト３１に連結されている。ピストンは、クランクシャフト３１の回転と連動して気筒２５内を往復動する。
【００１５】
内燃機関２０は、気筒２５に吸気を導入する吸気通路２１を備えている。内燃機関２０は、吸気通路２１に設けられているスロットルバルブ２３を備えている。吸気通路２１は、各気筒２５に接続されている吸気ポート２２を有している。内燃機関２０は、燃料噴射弁２４を備えている。燃料噴射弁２４は、各吸気ポート２２に設けられている。内燃機関２０は、気筒２５に導入された燃料と吸気との混合気を火花放電によって点火する点火装置２６を備えている。点火装置２６は、各気筒２５に設けられている。
【００１６】
内燃機関２０は、気筒２５内で燃焼された混合気を排気として排出する排気通路２７を備えている。内燃機関２０は、排気を浄化する第１触媒２８および第２触媒２９を排気通路２７に備えている。第１触媒２８および第２触媒２９は、三元触媒である。三元触媒は、アルミナ等の担体の表面に貴金属の粒子が担持されている。第１触媒２８と第２触媒２９とは、排気通路２７における排気の流れ方向に沿って順に配置されている。すなわち、第２触媒２９は、第１触媒２８よりも下流に配置されている。たとえば、第１触媒２８は、気筒２５が形成されているシリンダブロックの近傍に配置されている。また、第２触媒２９は、車両９０の床下に配置されている。
【００１７】
車両９０及び内燃機関２０は、各種センサを備えている。図１には、各種センサの例として、エアフロメータ８１と、水温センサ８２と、第１空燃比センサ８３と、第２空燃比センサ８４と、を示している。エアフロメータ８１は、吸入空気量ＧＡを検出するセンサとして、吸気通路２１においてスロットルバルブ２３よりも上流側に設けられている。水温センサ８２は、内燃機関２０の冷却水温を検出するセンサとして、内燃機関２０に設けられている。第１空燃比センサ８３は、排気の空燃比を検出するセンサとして、排気通路２７において第１触媒２８よりも上流に設けられている。第２空燃比センサ８４は、排気の空燃比を検出するセンサとして、排気通路２７において第１触媒２８よりも下流に設けられている。第２空燃比センサ８４は、排気通路２７における第１触媒２８と第２触媒２９との間に位置している。各種センサからの検出信号は、制御装置１０に入力される。
【００１８】
制御装置１０は、エアフロメータ８１からの検出信号に基づいて、吸入空気量ＧＡを算出する。制御装置１０は、水温センサ８２からの検出信号に基づいて、冷却水温ＴＷを算出する。
【００１９】
制御装置１０は、第１空燃比センサ８３からの検出信号に基づいて、第１空燃比ＡＦ１を算出する。第１空燃比ＡＦ１は、気筒２５から排出されて第１触媒２８に導入される排気の空燃比を示す。制御装置１０は、第２空燃比センサ８４からの検出信号に基づいて、第２触媒２９に導入される排気の空燃比として第２空燃比ＡＦ２を算出する。第２空燃比ＡＦ２は、第１触媒２８によって浄化された排気の空燃比を示す。
【００２０】
制御装置１０は、アクセルペダルの操作量等に基づいて、車両９０に要求される要求動力ＰＶｔを算出する。制御装置１０は、要求動力ＰＶｔに基づいて、内燃機関２０が出力するエンジン出力ＰＥの要求値である要求エンジン出力ＰＥｔを算出する。また、制御装置１０は、要求動力ＰＶｔに基づいて、モータジェネレータ４１に要求する要求モータ出力ＰＭｔを算出する。制御装置１０は、要求エンジン出力ＰＥｔと要求モータ出力ＰＭｔとの和が要求動力ＰＶｔとなるように、要求エンジン出力ＰＥｔおよび要求モータ出力ＰＭｔを算出する。
【００２１】
制御装置１０は、内燃機関２０の制御装置としてのエンジン制御ユニット１１を備えている。エンジン制御ユニット１１は、要求エンジン出力ＰＥｔに基づいて、スロットルバルブ２３の開度や燃料噴射弁２４からの燃料噴射量を制御する。また、制御装置１０は、モータジェネレータ４１の制御装置としてのモータ制御ユニット１５を備えている。モータ制御ユニット１５は、要求モータ出力ＰＭｔに基づいて、モータジェネレータ４１を駆動させる。
【００２２】
エンジン制御ユニット１１は、第１触媒２８および第２触媒２９の暖機を実行するための機能部として、温度検出部１２と、浄化能推定部１３と、暖機制御部１４と、を備えている。
【００２３】
温度検出部１２は、第１触媒２８の温度として第１触媒温度ＴＣ１を算出する。温度検出部１２は、第２触媒２９の温度として第２触媒温度ＴＣ２を算出する。第１触媒温度ＴＣ１および第２触媒温度ＴＣ２は、冷却水温ＴＷ、吸入空気量ＧＡ、および燃料噴射弁２４からの燃料噴射量等に基づいて算出される。第１触媒温度ＴＣ１は、第１触媒２８における上流側の端部の温度として算出される。第２触媒温度ＴＣ２は、第２触媒２９における上流側の端部の温度として算出される。
【００２４】
浄化能推定部１３は、第１触媒２８の最大浄化率ＣＲｍを算出することによって、第１触媒２８による排気の浄化能力を推定する。浄化能推定部１３は、第１触媒２８の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに基づいて最大浄化率ＣＲｍを算出する。
【００２５】
図２を用いて、三元触媒の温度上昇に伴って増加する当該三元触媒の活性度と、活性度に対応する三元触媒の浄化率と、について説明する。
図２には、経年変化等による浄化率の低下が進行していない状態の三元触媒が示す浄化率の例を実線で示している。また、経年変化した三元触媒が示す浄化率の例を、一点鎖線と二点鎖線とで示している。経年変化した触媒の状態としては、再生可能な状態と、再生不可能な状態と、がある。一点鎖線で示す浄化率は、再生可能な状態の触媒が示す例である。再生可能な状態は、たとえば、硫黄やリン等によって触媒表面が被覆される被毒が発生している状態である。二点鎖線で示す浄化率は、再生不可能な状態の触媒が示す例である。再生不可能な状態は、たとえば、貴金属粒子が凝集する熱変形が発生した状態である。また、図２では、単位時間当たりに所定量の排気を浄化しきることのできる浄化率を１００％として浄化率をそれぞれの例において示している。
【００２６】
図２に示すように、実線の例では、活性度３０％付近から浄化率が大きく上昇し始めるのに対して、一点鎖線の例および二点鎖線の例では、活性度がより高くなってから浄化率が大きく上昇し始める。さらに、活性度が１００％であるとき、実線の例および一点鎖線の例は、同等の浄化率を示している。これと比較して二点鎖線の例は、活性度が１００％であるときの浄化率が低くなっている。
【００２７】
すなわち、一点鎖線の例では、実線の例と比較してより高い活性度が浄化率の上昇に必要であるものの、活性度が１００％の状態では実線の例と同等の浄化率が実現できている。しかし、二点鎖線の例は、活性度が１００％の状態であっても実線の例および一点鎖線の例と比較して、浄化率が低い。すなわち、最大浄化率が低下しており、活性度が１００％になっていても排気を浄化しきることができていない。このように、三元触媒の状態は、最大浄化率に反映される。したがって、最大浄化率を算出することによって、三元触媒の状態を推定することができる。
【００２８】
図３は、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと最大浄化率ＣＲｍとの関係を示している。図３に示すように、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘが大きいほど最大浄化率ＣＲｍが大きいという関係が成立している。したがって、触媒の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを算出することによって、最大浄化率ＣＲｍを算出することができる。最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの算出方法は、たとえば以下の方法が知られている。気筒２５から排出される排気の目標空燃比をリーン側とリッチ側とに切り換えるアクティブ制御が行われる。アクティブ制御の実行中では、目標空燃比の切り換えに伴い、第１触媒２８が酸素を限度まで吸蔵した状態と、第１触媒２８が吸蔵酸素をすべて放出した状態と、が繰り返されることになる。このため、第１触媒２８が吸蔵可能な酸素の最大量である最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘは、アクティブ制御を実行中の第１空燃比ＡＦ１と第２空燃比ＡＦ２とに基づいて算出することができる。
【００２９】
暖機制御部１４は、第１触媒２８と第２触媒２９とを活性化させる暖機処理を実行する。暖機制御部１４は、点火装置２６による点火時期がエンジン制御ユニット１１が算出する最適点火時期よりも遅角されるように点火時期の遅角量を設定する。これによって、気筒２５から排出される排気の温度が上昇される。触媒に導入される排気の温度が上昇することによって、触媒温度が上昇され、触媒を活性化することができる。
【００３０】
暖機処理の実行態様には、第１態様と第２態様と第３態様とが含まれている。暖機制御部１４は、暖機処理の実行態様として、第１態様〜第３態様のいずれか一つを選択して暖機処理を実行する。詳しくは後述するが、第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈ以下であるとき、第１態様または第２態様が選択される。第２触媒温度ＴＣ２が温度判定値ＴＣｔｈ以下であるとき、第３態様が選択されることがある。温度判定値ＴＣｔｈは、たとえば三元触媒の活性化温度が設定されている。暖機制御部１４は、選択した実行態様に基づいて、暖機処理を実行しない場合と比較してエンジン出力ＰＥが低く制御されるように要求エンジン出力ＰＥｔを設定する。さらに、暖機制御部１４は、選択した実行態様に基づいて暖機時間ＷＴを設定する。
【００３１】
また、暖機制御部１４は、暖機処理の実行によってエンジン出力ＰＥが低下する場合、要求動力ＰＶｔが満たされるように、モータ制御ユニット１５に対してモータジェネレータ４１の出力の増大を要求する。
【００３２】
まず、図４および図５を用いて、暖機処理の第１態様および第２態様について説明する。
図４には、第１触媒温度ＴＣ１と、要求エンジン出力ＰＥｔとの関係を示している。第１態様と第２態様では、図４に示すような関係が記憶されたマップに基づいて要求エンジン出力ＰＥｔが設定される。当該マップは、暖機制御部１４に記憶されている。図４に実線で示す例は、第２態様における当該関係である。第１態様では、第１触媒温度ＴＣ１が温度ａ１〜温度ａ３の範囲にあるときには、二点鎖線で示す関係に基づいて要求エンジン出力ＰＥｔが設定される。第１触媒温度ＴＣ１が温度ａ１〜温度ａ３の範囲にないときには、第２態様と同様に実線で示す関係に基づいて要求エンジン出力ＰＥｔが設定される。
【００３３】
図４に示す上限出力値ＰＥｗは、暖機処理の実行中におけるエンジン出力ＰＥの最大値である。上限出力値ＰＥｗは、触媒が活性化されていない状態において過剰な排気が触媒に導入されないようにエンジン出力ＰＥを制限するための値として、予め実験等によって定められた値が設定されている。
【００３４】
最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈよりも低いとき、暖機制御部１４によって第２態様が選択される。第２態様で暖機処理が実行される場合、図４に示すように、要求エンジン出力ＰＥｔは、第１触媒温度ＴＣ１が上昇するほど高く設定される。なお、浄化能閾値ＣＲｔｈは、第１触媒２８による排気の浄化によって内燃機関２０が要求する浄化率を満たすことのできる最小値が設定されている。最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈよりも低い場合には、暖機制御部１４は、第１触媒２８のみによる浄化では内燃機関２０が要求する浄化率が満たされないと判定する。
【００３５】
一方で、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以上であるとき、暖機制御部１４によって第１態様が選択される。第１態様で暖機処理が実行される場合、第２態様の場合と同様に、要求エンジン出力ＰＥｔは、第１触媒温度ＴＣ１が上昇するほど高く設定される。ただし、第１触媒温度ＴＣ１が温度ａ１〜温度ａ３の範囲にあるときには、二点鎖線で示す関係に基づいて要求エンジン出力ＰＥｔが設定される。このため、第１態様で暖機処理が実行される場合、第１触媒温度ＴＣ１が比較的低い温度ａ１〜温度ａ３の範囲において、要求エンジン出力ＰＥｔは、第２態様で暖機処理が実行される場合と比較して高くされる。
【００３６】
また、実線で示す第２態様の場合には、温度ａ２〜温度ａ３において、第１触媒温度ＴＣ１に対する要求エンジン出力ＰＥｔの上昇勾配が大きくなっている。一方で、二点鎖線で示す第１態様の場合には、より低い温度である温度ａ１〜温度ａ２において、第１触媒温度ＴＣ１に対する要求エンジン出力ＰＥｔの上昇勾配が大きくなっている。
【００３７】
図５には、最大浄化率ＣＲｍと、暖機時間ＷＴとの関係を示している。第１態様または第２態様が選択される場合、図５に示すような関係が記憶されたマップに基づいて暖機時間ＷＴが設定される。当該マップは、暖機制御部１４に記憶されている。図５に示すように、暖機時間ＷＴは、最大浄化率ＣＲｍが低いほど長く、最大浄化率ＣＲｍが高いほど短く設定される。このため、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈよりも低いときに選択される第２態様では、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以上であるときに選択される第１態様と比較して、暖機時間ＷＴが長く設定されることになる。
【００３８】
次に、図６および図７を用いて、暖機処理の第３態様について説明する。
第３態様では、要求エンジン出力ＰＥｔとして上限出力値ＰＥｗが設定される。さらに、第３態様では、内燃機関２０が始動を開始した時点での内燃機関２０が前回停止してからの経過時間に基づいて、暖機時間ＷＴが設定される。
【００３９】
図６は、内燃機関２０が始動を開始した時点での内燃機関２０が前回停止してからの経過時間としての停止期間ＳＴと、第１触媒温度ＴＣ１および第２触媒温度ＴＣ２との関係を実線で示している。なお、内燃機関２０が停止された時点では、第１触媒２８および第２触媒２９は、暖機された状態とする。また、図６には、アイドル運転を停止期間ＳＴと同等の期間継続した場合の第１触媒温度ＴＣ１および第２触媒温度ＴＣ２を比較例として二点鎖線で示している。
【００４０】
図６に示すように、第１触媒温度ＴＣ１および第２触媒温度ＴＣ２は、停止期間ＳＴが長いほど低下する。特に、第２触媒温度ＴＣ２は、停止期間ＳＴが長いほど低下幅が大きくなる。これは、排気通路２７における第１触媒２８から第２触媒２９までの範囲の排気が、内燃機関２０が始動を開始してから第２触媒温度ＴＣ２に流入することによって生じる。排気通路２７における第１触媒２８から第２触媒２９までの範囲が長いほど、当該範囲の排気温度は、停止期間ＳＴにおいて低下しやすい。温度が低下した排気が第２触媒２９に流入することによって第２触媒温度ＴＣ２が低下するのである。
【００４１】
一方で、二点鎖線で示すようにアイドル運転を継続した場合、第２触媒温度ＴＣ２の低下幅は、第１触媒温度ＴＣ１の低下幅よりも小さくなる。これは、アイドル運転中には、第１触媒２８を通過して温度が上昇した排気が第２触媒２９に流入するためである。
【００４２】
図７は、第２触媒温度ＴＣ２と、停止期間ＳＴと、暖機時間ＷＴとの関係を示している。第３態様が選択される場合、図７に示すような関係が記憶されたマップに基づいて暖機時間ＷＴが設定される。当該マップは、暖機制御部１４に記憶されている。図７に示すように、暖機時間ＷＴは、第２触媒温度ＴＣ２が低いほど長く、第２触媒温度ＴＣ２が高いほど短く設定される。さらに、暖機時間ＷＴは、停止期間ＳＴが長いほど長く設定される。すなわち、図６を用いて説明したように停止期間ＳＴが長く第２触媒温度ＴＣ２の低下が見込まれる場合、暖機時間ＷＴは、長く設定される。なお、停止期間ＳＴは、エンジン制御ユニット１１によってカウントされる。
【００４３】
図８を用いて、暖機制御部１４が暖機処理を実行する際の処理の流れについて説明する。本処理ルーチンは、所定の周期毎に繰り返し実行される。
本処理ルーチンが開始されると、まずステップＳ１０１において、暖機制御部１４は、温度検出部１２が検出した第１触媒温度ＴＣ１を取得する。さらに暖機制御部１４は、浄化能推定部１３が算出した最大浄化率ＣＲｍを取得する。その後、処理がステップＳ１０２に移行される。ステップＳ１０２では、暖機制御部１４は、第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈ以下であるか否かを判定する。第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈ以下である場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０３に移行される。
【００４４】
ステップＳ１０３では、暖機制御部１４は、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以上であるか否かを判定する。最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以上である場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０４に移行されて、暖機処理の実行態様として第１態様が選択される。その後、処理がステップＳ１０５に移行され、第１態様による暖機処理が実行される。暖機処理が実行されると、本処理ルーチンが終了される。
【００４５】
一方、ステップＳ１０３の処理において最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈよりも低い場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、処理がステップＳ１０６に移行されて、暖機処理の実行態様として第２態様が選択される。その後、処理がステップＳ１０５に移行され、第２態様による暖機処理が実行される。暖機処理が実行されると、本処理ルーチンが終了される。
【００４６】
また、ステップＳ１０２の処理において第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈよりも高い場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、処理がステップＳ１０７に移行される。ステップＳ１０７では、暖機制御部１４は、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以下であるか否かを判定する。最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈよりも大きい場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以下である場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０８に移行される。ステップＳ１０８では、暖機制御部１４は、温度検出部１２が検出した第２触媒温度ＴＣ２を取得する。さらに暖機制御部１４は、エンジン制御ユニット１１がカウントしている停止期間ＳＴを取得する。その後、処理がステップＳ１０９に移行される。
【００４７】
ステップＳ１０９では、暖機制御部１４は、第２触媒温度ＴＣ２が温度判定値ＴＣｔｈ以下であるか否かを判定する。第２触媒温度ＴＣ２が温度判定値ＴＣｔｈよりも大きい場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、第２触媒温度ＴＣ２が温度判定値ＴＣｔｈ以下である場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１１０に移行される。ステップＳ１１０では、暖機制御部１４は、停止期間ＳＴが規定期間ＳＴｔｈ以上であるか否かを判定する。停止期間ＳＴが規定期間ＳＴｔｈよりも短い場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、停止期間ＳＴが規定期間ＳＴｔｈ以上である場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１１１に移行されて、暖機処理の実行態様として第３態様が選択される。その後、処理がステップＳ１０５に移行され、第３態様による暖機処理が実行される。暖機処理が実行されると、本処理ルーチンが終了される。
【００４８】
本実施形態の作用について説明する。
エンジン制御ユニット１１の暖機制御部１４によれば、第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈ以下であり（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以上である場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）に、第１態様による暖機処理が実行される（Ｓ１０４）。
【００４９】
図９は、タイミングｔ１において内燃機関２０の始動が開始されて、第１態様による暖機処理が実行される場合の内燃機関２０の状態を示している。なお、図９の（ｂ）における「ＣＲｍ１」は、第１態様による暖機処理が実行されているときの第１触媒２８の最大浄化率ＣＲｍを示す。「ＣＲｍ１」は、浄化能閾値ＣＲｔｈよりも高い値である。
【００５０】
図９の（ｄ）に示すように、暖機処理は、タイミングｔ１から実行が開始され、タイミングｔ３において終了されている。
エンジン制御ユニット１１の暖機制御部１４は、暖機処理の実行が開始されると、点火時期を遅角させる。さらに暖機制御部１４によって、図４に示したような第１触媒温度ＴＣ１と要求エンジン出力ＰＥｔとの関係が記憶されたマップに基づいて要求エンジン出力ＰＥｔが設定される。設定された要求エンジン出力ＰＥｔに基づいてエンジン制御ユニット１１によって内燃機関２０が制御される。要求エンジン出力ＰＥｔに基づいて内燃機関２０が駆動されると、図９の（ｃ）に示すように、エンジン出力ＰＥが増加する。第１態様による暖機処理では、エンジン出力ＰＥは、上限出力値ＰＥｗよりも低い範囲で制御される。
【００５１】
タイミングｔ１から暖機処理が開始されると、図９の（ａ）に示すように、第１触媒温度ＴＣ１が上昇を開始する。すなわち、第１触媒２８が暖機されて、第１触媒２８が活性化を開始している。第１触媒温度ＴＣ１が上昇することによって要求エンジン出力ＰＥｔが増加されるため、エンジン出力ＰＥは、第１触媒温度ＴＣ１の上昇に伴って、図９の（ｃ）に示すように増加する。エンジン出力ＰＥが増加することによって、第１触媒２８に導入される排気の量が増大されるため、第１触媒温度ＴＣ１の上昇がさらに促進される。第１触媒温度ＴＣ１の上昇に伴い、図９の（ｂ）に示すように浄化率ＣＲが上昇する。なお、タイミングｔ２以降では、第２触媒温度ＴＣ２も上昇を開始している。
【００５２】
暖機時間ＷＴが経過するタイミングｔ３では、暖機制御部１４による点火時期の遅角が終了され、点火時期が最適点火時期にされる。さらに、暖機制御部１４による要求エンジン出力ＰＥｔの設定が終了される。
【００５３】
また、エンジン制御ユニット１１の暖機制御部１４によれば、第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈよりも低く（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈよりも低い場合（Ｓ１０３：ＮＯ）に、第２態様による暖機処理が実行される（Ｓ１０６）。
【００５４】
図１０は、タイミングｔ１１において内燃機関２０の始動が開始されて、第２態様による暖機処理が実行される場合の内燃機関２０の状態を示している。なお、図１０の（ｂ）における「ＣＲｍ２」は、第２態様による暖機処理が実行されているときの第１触媒２８の最大浄化率ＣＲｍを示す。「ＣＲｍ２」は、浄化能閾値ＣＲｔｈよりも低い値である。
【００５５】
図１０の（ｄ）に示すように、暖機処理は、タイミングｔ１１から実行が開始され、タイミングｔ１５において終了されている。このタイミングｔ１１からタイミングｔ１３までの期間の長さは、図９におけるタイミングｔ１からタイミングｔ３までの期間の長さと等しい。第２態様による暖機処理では、図５に示したように、最大浄化率ＣＲｍに基づいて第１態様と比較して暖機時間ＷＴが長く設定されている。
【００５６】
エンジン制御ユニット１１の暖機制御部１４は、暖機処理の実行が開始されると、点火時期を遅角させる。さらに暖機制御部１４によって、要求エンジン出力ＰＥｔが設定される。設定された要求エンジン出力ＰＥｔに基づいてエンジン制御ユニット１１によって内燃機関２０が制御される。要求エンジン出力ＰＥｔに基づいて内燃機関２０が駆動されると、図１０の（ｃ）に示すように、エンジン出力ＰＥが増加する。
【００５７】
タイミングｔ１１から暖機処理が開始されると、図１０の（ａ）に示すように、第１触媒温度ＴＣ１が上昇を開始する。すなわち、第１触媒２８が暖機されて、第１触媒２８が活性化を開始している。
【００５８】
第２態様による暖機処理では、第１触媒温度ＴＣ１が低いときには、図４に示したように第１態様の場合と比較して要求エンジン出力ＰＥｔが低く設定される。このため、図１０の（ａ）に示す第１触媒温度ＴＣ１の上昇速度は、図９の（ａ）に示した第１態様の場合よりも緩やかになっている。
【００５９】
第１触媒温度ＴＣ１が上昇することによって要求エンジン出力ＰＥｔが増加されるため、エンジン出力ＰＥは、第１触媒温度ＴＣ１の上昇に伴って、図１０の（ｃ）に示すように増加する。第１触媒温度ＴＣ１の上昇に伴い、図１０の（ｂ）に示すように浄化率ＣＲが上昇する。なお、タイミングｔ１２以降では、第２触媒温度ＴＣ２も上昇を開始している。第１態様と比較して暖機時間ＷＴが長く設定されているため、第２触媒温度ＴＣ２は、タイミングｔ１３以降も上昇する。すなわち、暖機時間ＷＴが長くされることによって、第１触媒２８に加えて第２触媒２９が暖機され、第２触媒２９が活性化されている。
【００６０】
タイミングｔ１４以降では、要求エンジン出力ＰＥｔが上限出力値ＰＥｗまで引き上げられている。エンジン出力ＰＥが増加されることに伴い、第２触媒温度ＴＣ２の上昇がさらに促進されている。
【００６１】
暖機時間ＷＴが経過するタイミングｔ１５では、暖機制御部１４による点火時期の遅角が終了され、点火時期が最適点火時期にされる。さらに、暖機制御部１４による要求エンジン出力ＰＥｔの設定が終了される。
【００６２】
さらに、エンジン制御ユニット１１の暖機制御部１４によれば、第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈよりも高い場合（Ｓ１０２：ＮＯ）には、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以下であるか否かが判定される（Ｓ１０７）。そして、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以下であり（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、且つ、第２触媒温度ＴＣ２が温度判定値ＴＣｔｈ以下であり（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、停止期間ＳＴが規定期間ＳＴｔｈ以上である場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）に、第３態様による暖機処理が実行される（Ｓ１１１）。第３態様による暖機処理が実行される場合、第１触媒２８が活性化温度に達している場合であっても暖機処理が実行されるため、第２触媒温度ＴＣ２を上昇させることができる。すなわち、第２触媒２９が暖機され、第２触媒２９が活性化される。
【００６３】
本実施形態の効果について説明する。
（１）エンジン制御ユニット１１の暖機制御部１４によれば、第１触媒温度ＴＣ１に加えて、第１触媒２８の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに基づいて推定した最大浄化率ＣＲｍを用いて、暖機処理の態様が変更される。具体的には、第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈよりも低いとき、最大浄化率ＣＲｍが低いほど暖機時間ＷＴが長くされる。これによって、第１触媒２８に加えて第２触媒２９も暖機することができる。第１触媒２８および第２触媒２９が活性化されるため、最大浄化率ＣＲｍの低下によって第１触媒２８が浄化しきることのできない分の排気成分を、第２触媒２９によって浄化することができる。すなわち、第１触媒温度ＴＣ１に加えて、経年変化等に起因した最大浄化率ＣＲｍの低下を考慮して、第１触媒２８および第２触媒２９によって内燃機関２０が要求する浄化率を満たすことができるように触媒の暖機を行うことができる。このため、浄化率の不足を抑制できる。
【００６４】
（２）エンジン制御ユニット１１の暖機制御部１４によれば、第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈよりも低いとき、最大浄化率ＣＲｍが高いほど暖機時間ＷＴが短くされる。これによって、最大浄化率ＣＲｍが高い場合には、暖機処理の実行によって第１触媒２８が暖機されるものの、第２触媒２９の暖機が進行する前に暖機処理が終了されやすくなる。
【００６５】
すなわち、第１触媒２８によって内燃機関２０が要求する浄化率を充足できる場合、換言すれば気筒２５から排出される排気成分を第１触媒２８によって浄化しきることができる場合、第２触媒２９の暖機が進行する前に暖機処理が終了されやすくなる。このため、暖機処理が過度に継続されることが抑制される。これによって、第１触媒２８を暖機した時点で暖機処理を早期に終了してエンジン出力ＰＥを上昇させることができる。さらに、要求動力ＰＶｔを補うためにモータジェネレータ４１を駆動する期間が長くなることを抑制できる。
【００６６】
（３）エンジン制御ユニット１１の暖機制御部１４によれば、最大浄化率ＣＲｍが低い場合には最大浄化率ＣＲｍが高い場合と比較して、第１触媒温度ＴＣ１が温度ａ１〜温度ａ３の範囲において要求エンジン出力ＰＥｔが低く設定される。これによって、最大浄化率ＣＲｍが低い場合に、第１触媒温度ＴＣ１の上昇を緩やかにすることができる。このため、暖機時間ＷＴが長く設定されても第１触媒２８が過度に昇温されることを抑制できる。
【００６７】
（４）エンジン制御ユニット１１の暖機制御部１４によれば、第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈよりも高く、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以下であり、第３態様が選択される場合、暖機処理の実行によって第２触媒２９を暖機することができる。すなわち、経年変化等に起因した最大浄化率ＣＲｍの低下を考慮して、第１触媒２８および第２触媒２９によって内燃機関２０が要求する浄化率を満たすことができるように触媒の暖機を行うことができる。このため、浄化率の不足を抑制できる。
【００６８】
（５）エンジン制御ユニット１１の暖機制御部１４によれば、第３態様による暖機処理では、停止期間ＳＴが長く第２触媒温度ＴＣ２の低下が見込まれる場合、暖機時間ＷＴが長く設定される。これによって、停止期間ＳＴが長いほど内燃機関２０の始動開始後に温度が低下しやすい第２触媒２９の暖機を進行させることができる。
【００６９】
本実施形態は、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。
・上記実施形態では、第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈ以下であり、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以上であるとき、第１態様が選択されて、図４に示したように二点鎖線で示す関係に基づいて要求エンジン出力ＰＥｔが設定される。また、第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈ以下であり、最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈよりも低いとき、第２態様が選択されて、図４に示したように実線で示す関係に基づいて要求エンジン出力ＰＥｔが設定される。このように最大浄化率ＣＲｍが浄化能閾値ＣＲｔｈ以上であるか否かによって第１態様と第２態様とを切り換えることに替えて、次のように構成することもできる。第１触媒温度ＴＣ１が温度判定値ＴＣｔｈ以下であるとき、最大浄化率ＣＲｍが高いほど二点鎖線側となるように要求エンジン出力ＰＥｔを設定し、最大浄化率ＣＲｍが低いほど実線側となるように要求エンジン出力ＰＥｔを設定する。こうした構成によっても、上記実施形態と同様に最大浄化率ＣＲｍが低下している場合に第２触媒２９が暖機されやすくなり、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７０】
・上記実施形態において暖機制御部１４が設定する点火時期の遅角量は、第１触媒温度ＴＣ１や最大浄化率ＣＲｍや暖機時間ＷＴ等に基づいて変更される値であってもよい。
・暖機制御部１４による点火時期の遅角を終了するタイミングと、暖機制御部１４による要求エンジン出力ＰＥｔの設定を終了するタイミングと、の間に間隔を設定してもよい。たとえば、第１触媒温度ＴＣ１に基づく要求エンジン出力ＰＥｔの設定を終了してからも点火時期の遅角を継続するようにしてもよい。なお、この場合の点火時期の遅角は、第１触媒２８の過昇温を抑制するため、第１触媒温度ＴＣ１が規定温度以上になったときに終了することが好ましい。
【００７１】
・第１触媒２８の触媒温度を検出するセンサおよび第２触媒２９の触媒温度を検出するセンサを採用して、当該センサからの検出信号に基づいて温度検出部１２が第１触媒温度ＴＣ１および第２触媒温度ＴＣ２を算出してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０…制御装置、１１…エンジン制御ユニット、１２…温度検出部、１３…浄化能推定部、１４…暖機制御部、１５…モータ制御ユニット、２０…内燃機関、２１…吸気通路、２２…吸気ポート、２３…スロットルバルブ、２４…燃料噴射弁、２５…気筒、２６…点火装置、２７…排気通路、２８…第１触媒、２９…第２触媒、３１…クランクシャフト、４１…モータジェネレータ、８１…エアフロメータ、８２…水温センサ、８３…第１空燃比センサ、８４…第２空燃比センサ、９０…車両。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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