(57)【要約】【課題】ＥＨＣ（電気加熱式触媒）を備えた車両のエネルギ効率を向上させる。【解決手段】エンジン１１の燃料噴射を停止する燃料カットによってエンジン回転速度が低下する期間と、アイドルストップ制御によるエンジン１１の自動停止によってエンジン回転速度が低下する期間と、変速機１２の変速（例えばシフトアップ）によってエンジン回転速度が低下する期間に、回転低下時の触媒暖機制御を実行する。この回転低下時の触媒暖機制御では、エンジン回転速度が低下する期間に、エンジン１１の動力で発電機１７を駆動して発電機１７で発電すると共に発電機１７の発電電力をＥＨＣ２０に供給してＥＨＣ２０を通電加熱する。これにより、エンジン回転速度低下時の運動エネルギを発電機１７で電気エネルギに変換してＥＨＣ２０を通電加熱することができ、エンジン回転速度低下時の運動エネルギを有効利用することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１１）と、前記内燃機関（１１）の動力で駆動される発電機（１７）と、前記内燃機関（１１）の排出ガスを浄化する電気加熱式触媒（２０）とを備えた車両の触媒暖機制御装置において、
前記内燃機関（１１）の回転速度が低下する期間に、前記内燃機関（１１）の動力で前記発電機（１７）を駆動して該発電機（１７）で発電すると共に前記発電機（１７）の発電電力を前記電気加熱式触媒（２０）に供給して該電気加熱式触媒（２０）を通電加熱する触媒暖機制御を実行する触媒暖機制御手段（２６）を備えていることを特徴とする車両の触媒暖機制御装置。
【請求項２】
前記触媒暖機制御手段（２６）は、前記内燃機関（１１）の燃料噴射を停止する燃料カットによって前記内燃機関（１１）の回転速度が低下する期間に、前記触媒暖機制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両の触媒暖機制御装置。
【請求項３】
所定の自動停止条件が成立したときに前記内燃機関（１１）を自動停止させ、所定の再始動条件が成立したときに前記内燃機関（１１）を再始動させるアイドルストップ制御を行うアイドルストップ制御手段（２６）を備え、
前記触媒暖機制御手段（２６）は、前記アイドルストップ制御による前記内燃機関（１１）の自動停止によって前記内燃機関（１１）の回転速度が低下する期間に、前記触媒暖機制御を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の触媒暖機制御装置。
【請求項４】
前記触媒暖機制御手段（２６）は、前記内燃機関（１１）の動力伝達経路に配置された変速機（１２）の変速によって前記内燃機関（１１）の回転速度が低下する期間に、前記触媒暖機制御を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の触媒暖機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排出ガスを浄化する電気加熱式触媒を備えた車両の触媒暖機制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１（特開２００９−２２７０３８号公報）に記載されているように、車両の動力源として内燃機関とＭＧ（モータジェネレータ）とを搭載したハイブリッド車において、内燃機関の排出ガスを浄化する触媒として、バッテリ等の電力で加熱可能な電気加熱式触媒を搭載したものがある。この特許文献１では、車両の減速時に車輪の動力でＭＧを駆動してＭＧで発電し、その発電電力（回生電力）を電気加熱式触媒に供給して電気加熱式触媒を通電加熱するか又はバッテリに充電することで、回生電力を有効利用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２７０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術は、車両の減速時の運動エネルギをＭＧで電気エネルギに変換して電気加熱式触媒を通電加熱する技術である。このため、車両の停車中に電気加熱式触媒を通電加熱するには、バッテリの電力を電気加熱式触媒に供給するしかなく、その分、バッテリからの電力持ち出し量が増加して、車両のエネルギ効率が低下するという欠点がある。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、電気加熱式触媒を備えた車両のエネルギ効率を向上させることができる車両の触媒暖機制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関（１１）と、この内燃機関（１１）の動力で駆動される発電機（１７）と、内燃機関（１１）の排出ガスを浄化する電気加熱式触媒（２０）とを備えた車両の触媒暖機制御装置において、内燃機関（１１）の回転速度が低下する期間に、内燃機関（１１）の動力で発電機（１７）を駆動して該発電機（１７）で発電すると共に発電機（１７）の発電電力を電気加熱式触媒（２０）に供給して該電気加熱式触媒（２０）を通電加熱する触媒暖機制御を実行する触媒暖機制御手段（２６）を備えた構成としたものである。
【０００７】
この構成では、内燃機関の回転速度が低下する期間に、内燃機関の動力で発電機を駆動して該発電機で発電すると共に発電機の発電電力を電気加熱式触媒に供給して該電気加熱式触媒を通電加熱する触媒暖機制御を実行する。これにより、内燃機関の回転速度低下時の運動エネルギを発電機で電気エネルギに変換して電気加熱式触媒を通電加熱することができ、内燃機関の回転速度低下時の運動エネルギを有効利用することができる。しかも、車両の停車中でも、内燃機関の回転速度低下時であれば、内燃機関の運動エネルギを発電機で電気エネルギに変換して電気加熱式触媒を通電加熱することができるため、バッテリからの電力持ち出し量を減少させることができ、車両のエネルギ効率を向上させることができる。また、バッテリの充電状態によらず電気加熱式触媒を通電加熱できるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の一実施例における車両の制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は触媒暖機制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は触媒暖機制御の実行例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて車両の制御システムの概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の出力軸（クランク軸）の動力が変速機１２に伝達され、この変速機１２の出力軸の動力がデファレンシャルギヤ機構１３や車軸１４等を介して車輪１５に伝達される。エンジン１１には、クランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ１６が取り付けられ、このクランク角センサ１６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００１０】
また、エンジン１１の動力で駆動される発電機１７が設けられ、この発電機１７の発電電力がバッテリ１８に充電される。発電機１７は、オルタネータであっても良いし、モータジェネレータであっても良い。エンジン１１と発電機１７は、例えば、ベルト・プーリ機構を介して動力伝達可能に連結されている。
【００１１】
一方、エンジン１１の排気管１９には、排出ガスを浄化する触媒として、電気的に加熱可能な電気加熱式触媒（以下「ＥＨＣ」と表記する）２０が設けられている。このＥＨＣ２０は、導電性抵抗体（例えば導電性セラミックや耐熱ステンレス等）で形成された基材（図示せず）を触媒コート材（図示せず）で被覆して構成されている。ＥＨＣ２０は、バッテリ１８又は発電機１７から供給される電力を基材に通電することで、基材がヒータとして機能して加熱できるようになっている。尚、ＥＨＣ２０は、基材とは別にヒータを設けた構成としても良い。
【００１２】
ＥＨＣ２０の通電電力（ＥＨＣ２０の基材に供給する電力）は、通電制御装置２１により制御される。この通電制御装置２１には、スイッチング回路等を備えた通電電力制御部（図示せず）が設けられ、この通電電力制御部でバッテリ１８又は発電機１７から供給される電力を電圧変換や平滑化してＥＨＣ２０に供給するようになっている。
【００１３】
アクセル開度（アクセルペダルの操作量）を検出するアクセルセンサ２２、シフトレバーの操作位置を検出するシフトスイッチ２３、ブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ２４（又はブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ）、車速を検出する車速センサ２５等の各種のセンサやスイッチの出力信号は、ＥＣＵ２６に入力される。このＥＣＵ２６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、車両の運転状態等に応じて、エンジン１１を制御すると共に、発電機１７の発電電力を制御する。更に、ＥＣＵ２６は、通電制御装置２１を制御してＥＨＣ２０の通電電力を制御する。
【００１４】
尚、ＥＣＵ２６は、一つの制御ユニットで構成しても良いが、これに限定されず、例えば、エンジン１１を制御するエンジンＥＣＵと、発電機１７を制御する発電ＥＣＵと、通電制御装置２１を制御する通電ＥＣＵ等の複数の制御ユニットで構成し、各ＥＣＵ間で制御信号やデータ信号等を送受信するようにしても良い。
【００１５】
ＥＣＵ２６は、図示しないアイドルストップ制御ルーチンを実行することで、アイドルストップ制御（エンジン自動停止始動制御）を行うアイドルストップ制御手段として機能する。このアイドルストップ制御では、エンジン１１の運転中に運転者が車両を停車又は減速させて自動停止条件が成立したとき（自動停止要求が発生したとき）にエンジン１１を自動的に停止させ、その後、エンジン１１の自動停止中（アイドルストップ中）に運転者が車両を発進又は加速させようとする操作を行って再始動条件が成立したとき（再始動要求が発生したとき）にエンジン１１を自動的に再始動させる。
【００１６】
また、本実施例では、ＥＣＵ２６により後述する図２の触媒暖機制御ルーチンを実行することで、エンジン回転速度が低下する期間に、エンジン１１の動力で発電機１７を駆動して発電機１７で発電すると共に発電機１７の発電電力をＥＨＣ２０に供給してＥＨＣ２０を通電加熱する触媒暖機制御（以下「回転低下時の触媒暖機制御」という）を実行する。これにより、エンジン回転速度低下時の運動エネルギを発電機１７で電気エネルギに変換してＥＨＣ２０を通電加熱することができ、エンジン回転速度低下時の運動エネルギを有効利用することができる。
【００１７】
本実施例では、例えば、エンジン１１の燃料噴射を停止する燃料カットによってエンジン回転速度が低下する期間（つまりエンジン１１の回転が停止するまでの期間）と、アイドルストップ制御によるエンジン１１の自動停止によってエンジン回転速度が低下する期間（つまりエンジン１１の回転が停止するまでの期間）と、変速機１２の変速（例えばシフトアップ）によってエンジン回転速度が低下する期間に、回転低下時の触媒暖機制御を実行する。
【００１８】
以下、ＥＣＵ２６が実行する図２の触媒暖機制御ルーチンの処理内容を説明する。
図２に示す触媒暖機制御ルーチンは、ＥＣＵ２６の電源オン期間中（例えばイグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう触媒暖機制御手段としての役割を果たす。
【００１９】
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン回転速度低下条件が成立しているか否かを、例えば、次の(1) 〜(3) の条件のうちのいずれか一つを満たすか否かによって判定する。
【００２０】
(1) エンジン１１の燃料カット要求が発生していること
(2) エンジン１１の自動停止条件が成立（自動停止要求が発生）していること
(3) 変速機１２のシフトアップ要求が発生していること
【００２１】
これら(1) 〜(3) の条件のうちのいずれか一つを満たせば、エンジン回転速度低下条件が成立するが、上記(1) 〜(3) の条件を全て満たさなければ、エンジン回転速度低下条件が不成立となる。
このステップ１０１で、エンジン回転速度低下条件が不成立である判定された場合には、ステップ１０６に進み、ＥＨＣ２０の通電を禁止して、本ルーチンを終了する。
【００２２】
一方、上記ステップ１０１で、エンジン回転速度低下条件が成立していると判定された場合には、ステップ１０２に進み、現在のエンジン回転速度を読み込んだ後、ステップ１０３に進み、エンジン回転速度が所定値よりも高いか否かによって、エンジン回転速度の低下期間中（エンジン回転速度が低下している期間中）であるか否かを判定する。
【００２３】
この際、エンジン１１の燃料カット又はエンジン１１の自動停止によるエンジン回転速度低下の場合には、例えば、エンジン回転速度が０よりも高いか否かによって、エンジン回転速度の低下期間中であるか否かを判定する。また、変速機１２のシフトアップによるエンジン回転速度低下の場合には、エンジン回転速度がシフトアップ後の変速段と車速等に応じた回転速度よりも高いか否かによって、エンジン回転速度の低下期間中であるか否かを判定する。
【００２４】
このステップ１０３で、エンジン回転速度が所定値よりも高いと判定された場合には、エンジン回転速度の低下期間中であると判断して、ステップ１０４に進み、ＥＨＣ２０の通電を許可して、発電機１７の発電電力をＥＨＣ２０に供給可能な状態にする。
【００２５】
この後、ステップ１０５に進み、回転低下時の触媒暖機制御を実行する。この回転低下時の触媒暖機制御では、エンジン回転速度が低下する期間に、エンジン１１の動力で発電機１７を駆動して発電機１７で発電すると共に発電機１７の発電電力をＥＨＣ２０に供給してＥＨＣ２０を通電加熱する。この際、通常（ＥＨＣ２０を通電加熱しないとき）よりも発電機１７の発電電力を増加させるようにしても良い。
【００２６】
その後、上記ステップ１０３で、エンジン回転速度が所定値以下と判定された場合には、エンジン回転速度の低下期間が終了したと判断して、ステップ１０６に進み、ＥＨＣ２０の通電を禁止して、回転低下時の触媒暖機制御を終了する。
【００２７】
次に、図３のタイムチャートを用いて本実施例の触媒暖機制御の実行例を説明する。
エンジン１１の運転中に燃料カット要求が発生して燃料カットフラグがオンされた時点ｔ1 で、燃料カットが実行される。これにより、エンジン１１の燃焼が停止するため、エンジン回転速度が低下した後、エンジン１１の回転が停止する。
【００２８】
この際、燃料カット要求が発生して燃料カットフラグがオンされた時点ｔ1 で、ＥＨＣ２０の通電を許可して、エンジン回転速度が低下する期間に、エンジン１１の動力で発電機１７を駆動して発電機１７で発電すると共に発電機１７の発電電力をＥＨＣ２０に供給してＥＨＣ２０を通電加熱する触媒暖機制御（回転低下時の触媒暖機制御）を実行する。これにより、ＥＨＣ２０の温度が上昇する。
【００２９】
その後、エンジン回転速度が０まで低下した時点ｔ2 で、エンジン１１の回転停止により発電機１７の発電が停止される。この時点ｔ2 で、ＥＨＣ２０の通電を禁止して、回転低下時の触媒暖機制御を終了する。
【００３０】
その後、燃料カット終了要求（燃料噴射再開要求）が発生して燃料カットフラグがオフされた時点ｔ3 で、燃料カットが終了（燃料噴射が再開）される。これにより、エンジン１１が始動されて、エンジン回転速度が上昇する。
【００３１】
以上説明した本実施例では、エンジン回転速度が低下する期間に、エンジン１１の動力で発電機１７を駆動して発電機１７で発電すると共に発電機１７の発電電力をＥＨＣ２０に供給してＥＨＣ２０を通電加熱する触媒暖機制御（回転低下時の触媒暖機制御）を実行する。これにより、エンジン回転速度低下時の運動エネルギを発電機１７で電気エネルギに変換してＥＨＣ２０を通電加熱することができ、エンジン回転速度低下時の運動エネルギを有効利用することができる。しかも、車両の停車中でも、エンジン回転速度低下時であれば、エンジン１１の運動エネルギを発電機１７で電気エネルギに変換してＥＨＣ２０を通電加熱することができるため、バッテリ１８からの電力持ち出し量を減少させることができ、車両のエネルギ効率を向上させることができる。また、バッテリ１８の充電状態によらずＥＨＣ２０を通電加熱できるという利点もある。
【００３２】
また、本実施例では、エンジン１１の燃料カットによってエンジン回転速度が低下する期間に、回転低下時の触媒暖機制御を実行するようにしたので、燃料カットによるエンジン回転速度低下時の運動エネルギを有効利用することができる。また、図３に示すように、燃料カット中は、エンジン１１の燃焼が停止して排気熱によるＥＨＣ２０の加熱が停止するため、ＥＨＣ２０の温度が徐々に低下していくが、本実施例では、燃料カットによるエンジン回転速度低下時にＥＨＣ２０を通電加熱することでＥＨＣ２０の温度を一旦上昇させることができる。これにより、エンジン回転速度低下時にＥＨＣ２０を通電加熱しない場合（図３の破線参照）に比べて、燃料カット終了時（燃料噴射再開時）のＥＨＣ２０の温度を高くすることができ、排出ガスの浄化率を向上させることができる。
【００３３】
更に、本実施例では、アイドルストップ制御によるエンジン１１の自動停止によってエンジン回転速度が低下する期間に、回転低下時の触媒暖機制御を実行するようにしたので、エンジン１１の自動停止によるエンジン回転速度低下時の運動エネルギを有効利用することができる。また、エンジン１１の自動停止中（アイドルストップ中）は、エンジン１１の燃焼が停止して排気熱によるＥＨＣ２０の加熱が停止するため、ＥＨＣ２０の温度が徐々に低下していくが、本実施例では、エンジン１１の自動停止によるエンジン回転速度低下時にＥＨＣ２０を通電加熱することでＥＨＣ２０の温度を一旦上昇させることができる。これにより、エンジン回転速度低下時にＥＨＣ２０を通電加熱しない場合に比べて、エンジン１１の再始動時のＥＨＣ２０の温度を高くすることができ、排出ガスの浄化率を向上させることができる。
【００３４】
また、本実施例では、変速機１２の変速（例えばシフトアップ）によってエンジン回転速度が低下する期間に、回転低下時の触媒暖機制御を実行するようにしたので、変速機１２の変速によるエンジン回転速度低下時の運動エネルギを有効利用することができる。また、変速機１２の変速によるエンジン回転速度低下時にＥＨＣ２０を通電加熱することでＥＨＣ２０の温度を上昇させることができるため、変速後のＥＨＣ２０の温度を高くすることができ、排出ガスの浄化率を向上させることができる。
【００３５】
尚、上記実施例では、エンジン１１の燃料カットによってエンジン回転速度が低下する期間と、エンジン１１の自動停止によってエンジン回転速度が低下する期間と、変速機１２の変速によってエンジン回転速度が低下する期間の三つの期間に、回転低下時の触媒暖機制御を実行するようにしたが、これに限定されず、例えば、上記の三つの期間のうちの二つの期間又は一つの期間に、回転低下時の触媒暖機制御を実行するようにしても良い。更に、上記の三つの期間に限定されず、他のエンジン回転速度が低下する期間に、回転低下時の触媒暖機制御を実行するようにしても良い。
【００３６】
また、上記実施例では、回転低下時の触媒暖機制御の際に、発電機１７の発電電力をＥＨＣ２０に供給するようにしたが、発電機１７の発電電力をＥＨＣ２０に供給しながらバッテリ１８にも供給してバッテリ１８を充電するようにしても良い。或は、発電機１７の発電電力をＥＨＣ２０に供給しながらバッテリ１８の電力もＥＨＣ２０に供給するようにしても良い。
【００３７】
また、上記実施例では、ＥＨＣ２０を発電機１７とバッテリ１８に接続した構成としたが、これに限定されず、例えば、ＥＨＣ２０をバッテリ１８に接続しない構成としても良い。
【００３８】
また、上記実施例では、エンジン１１のみを動力源とする車両に本発明を適用したが、これに限定されず、エンジンとモータジェネレータの両方を動力源とするハイブリッド車にも本発明を適用して実施できる。
【符号の説明】
【００３９】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…変速機、１７…発電機、２０…ＥＨＣ（電気加熱式触媒）、２６…ＥＣＵ（触媒暖機制御手段，アイドルストップ制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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