(57)【要約】  電力の供給により発熱する発熱体からの熱で排気浄化能を有する触媒を加熱する電気加熱式触媒を備える内燃機関の制御装置であって、内燃機関の冷間始動時における、電気加熱式触媒の発熱体での所定部位間の温度差である発熱体内温度差が所定温度範囲内に収まるように、該電気加熱式触媒への排気を介した投入エネルギーの抑制量を決定する決定手段と、決定手段によって決定された投入エネルギーの抑制量に応じて、内燃機関の運転状態を制御する制御手段と、を備える。この構成により、電気加熱式触媒の発熱体内でのクラック発生を抑制する。
2013108379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、電力の供給により発熱する発熱体からの熱で排気浄化能を有する触媒を加熱する電気加熱式触媒と、
前記内燃機関の冷間始動時における、前記電気加熱式触媒の前記発熱体での所定部位間の温度差である発熱体内温度差が所定温度範囲内に収まるように、該電気加熱式触媒への排気を介した投入エネルギーの抑制量を決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された前記投入エネルギーの抑制量に応じて、前記内燃機関の運転状態を制御する制御手段と、
を備える、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記内燃機関の冷間始動からの経過時間に基づいて、前記発熱体内温度差が前記所定温度範囲内に収まるための、前記電気加熱式触媒を流れる排気量に関連する所定パラメータの積算値の上限値である上限積算値を、前記投入エネルギーの抑制量として算出し、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動からの前記所定パラメータの実際の積算値が、前記決定手段によって算出された前記上限積算値を超えないように、又は該上限積算値に近づくように、該内燃機関の機関出力を制御する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記所定パラメータは、前記内燃機関における吸気量である、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記決定手段は、前記内燃機関の冷間始動からの経過時間に基づいて、前記発熱体内温度差が前記所定温度範囲内に収まるための、前記電気加熱式触媒を流れる排気量に関連する所定パラメータの積算値の上限値である上限積算値を、前記投入エネルギーの抑制量として算出し、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動からの前記所定パラメータの実際の積算値が、前記決定手段によって算出された前記上限積算値を超えないように、又は該上限積算値に近づくように、該内燃機関での燃料燃焼による排気空燃比を調整し、排気温度を制御する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は火花点火式内燃機関であって、
前記制御手段は、前記所定パラメータの実際の積算値が大きくなるほど、排気空燃比がよりリッチ側になるように前記内燃機関における燃焼条件を調整し、排気温度を低下させる、
請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記電気加熱式触媒の温度を推定、又は検出する推定手段を、更に備え、
前記決定手段は、前記推定手段によって推定、又は検出された前記電気加熱式触媒の温度が高くなるほど、電気加熱式触媒への排気を介した投入エネルギーの抑制量を低減する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御手段による前記投入エネルギーの抑制量に応じた前記内燃機関の運転状態の制御は、該内燃機関の冷間始動直後の所定の加速期間において行われる、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、該内燃機関と、電源からの供給電力によって駆動されるモータとを動力源とするハイブリッド車両に搭載され、
前記決定手段は、前記内燃機関の冷間始動時における前記ハイブリッド車両の車両速度が高くなるほど、前記電気加熱式触媒への投入エネルギーの抑制量を増大する、
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
内燃機関と、電源からの供給電力によって駆動されるモータとを動力源とするハイブリッド車両に搭載された、該内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路に設けられ、電力の供給により発熱する発熱体からの熱で排気浄化能を有する触媒を加熱する電気加熱式触媒と、
前記ハイブリッド車両が、前記内燃機関が停止した状態で前記モータを動力源として走行しているときに、前記電気加熱式触媒に電力を供給し前記発熱体を、該内燃機関の始動前に発熱させる始動前発熱手段と、を備え、
前記始動前発熱手段は、仮に前記内燃機関が冷間始動した場合でも、前記電気加熱式触媒の前記発熱体における所定部位間での温度差である発熱体内温度差が所定温度範囲内に収まるように、前記ハイブリッド車両の車両速度に基づいて該電気加熱式触媒への電力供給を行い該電気加熱式触媒を昇温させる、
内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記始動前発熱手段は、前記ハイブリッド車両の車両速度が高くなるほど、前記電気加熱式触媒の温度が高くなるように電力供給を行う、
請求項９に記載の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】
内燃機関の排気系に設けられ、排気中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集、除去するためのフィルタにおいては、一般には捕集されたＰＭを酸化除去することで、該フィルタのＰＭ捕集能力の維持が図られる。このようにフィルタにおいて捕集ＰＭの酸化除去が行われる際には、その酸化反応によって生じる熱によって、フィルタ内に急激な温度勾配が発生し、フィルタのクラックや溶損を引き起こす可能性がある。そこで、フィルタでのクラックの発生等を抑制する技術として、例えば、特許文献１に記載の技術が開発されている。当該技術では、ＰＭ酸化時のフィルタ内の温度勾配を小さくするために、フィルタの平均温度が１００℃〜７００℃の領域においては、フィルタ内の平均温度上昇率が１００℃／分以下となるように、フィルタでのＰＭの酸化条件が調整される。【０００３】
また、特許文献２に示すように、内燃機関の排気系には、所望のパラメータを検出するためのセンサが設けられ、そして当該センサの検出精度を高める等の目的でセンサを加熱するためのヒータが併設される場合がある。この場合、ヒータによってセンサを加熱しようとした際に、センサに水分が付着していると、加熱されたセンサ側と水分側との温度差によって、センサにクラックが生じる可能性がある。そこで、特許文献２には、ヒータ内部と表面との温度差が所定値を越えないように、ヒータによるセンサの加熱制御を緩やかに行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２８７４３３号公報
【特許文献２】特開２００４−３６０５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関からの排気を効果的に浄化するために、その排気通路に電気加熱式触媒が備えられる場合がある。この電気加熱式触媒は、電力供給により発熱する発熱体からの熱によって、排気浄化能を有する触媒の速やかな活性化を可能とする。電気加熱式触媒は、先行技術に示された排気系に設けられたセンサとは異なり、排気浄化を目的とするものであるから、内燃機関からの排気が当該電気加熱式触媒に流れ込む構成となっている。そのため、流れ込む排気から多くのエネルギーを受け取り得る構成となり、その結果、当該エネルギーに起因して、電気加熱式触媒の発熱体内にクラックの原因となる温度差が生じてしまうおそれがある。【０００６】
特に、内燃機関の冷間始動時においては、電気加熱式触媒の温度自体も比較的低温な状態となっているため、クラックの原因となる発熱体内の温度差が生じやすいことを本出願人は見出した。したがって、内燃機関の冷間始動時における、電気加熱式触媒に流れ込む排気から受け取る熱エネルギーを適切に制御する必要性が推察されるが、先行技術においては、その必要性について十分に検討がなされていない。【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、電気加熱式触媒を備える内燃機関において、電気加熱式触媒において通電により発熱する発熱体内にクラックの原因となる温度差が生じないように、内燃機関の運転状態を適切に制御する、内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明において、上記課題を解決するために、内燃機関の冷間始動時に、該内燃機関から排出され、電気加熱式触媒の発熱体内の温度差を生み出す、排気を介した該触媒への投入エネルギーと、内燃機関の運転状態との関係に着目した。これにより、内燃機関の運転状態に応じて排気が有するエネルギー、すなわち電気加熱式触媒に投入されるエネルギーが変動することを踏まえ、内燃機関の冷間始動時における発熱体内でのクラック発生を効果的に抑制することが可能となる。【０００９】
詳細には、本発明は、内燃機関の制御装置であって、内燃機関の排気通路に設けられ、電力の供給により発熱する発熱体からの熱で排気浄化能を有する触媒を加熱する電気加熱式触媒と、前記内燃機関の冷間始動時における、前記電気加熱式触媒の前記発熱体での所定部位間の温度差である発熱体内温度差が所定温度範囲内に収まるように、該電気加熱式触媒への排気を介した投入エネルギーの抑制量を決定する決定手段と、前記決定手段によって決定された前記投入エネルギーの抑制量に応じて、前記内燃機関の運転状態を制御する制御手段と、を備える。【００１０】
上記内燃機関に設けられる電気加熱式触媒では、発熱体への電力供給（通電）によって該発熱体を発熱させ、その熱により排気浄化能を有する触媒の加熱が行われる。その一例としては、発熱体としての担体に触媒が担持されている形態や、発熱体が触媒の上流側に設置され、その発熱が触媒に伝達されるような形態等が挙げられる。そして、本発明に係る内燃機関の制御装置では、決定手段により、電気加熱式触媒での発熱体のクラック発生を抑制するために、内燃機関から排出され電気加熱式触媒に流れ込む排気を介して該電気加熱式触媒に投入されるエネルギー（以下、「投入エネルギー」という）の抑制量が決定される。具体的には、電気加熱式触媒では、発熱体に関する発熱体内温度差が大きくなり過ぎると、発熱体にクラックが生じ得ることを踏まえて、当該発熱体内温度差がクラックの発生を回避し得る所定温度範囲内に収まるように、内燃機関からの排気を介した投入エネルギーの抑制量が、決定手段によって決定される。なお、本発明に係る投入エネルギーの抑制とは、発熱体でのクラック抑制を考慮しない場合での、内燃機関の運転状態に応じて該内燃機関からの排気を介した場合の投入エネルギーと比較して、低く抑えることを言う。【００１１】
また、発熱体内温度差は、排気通路に設けられる電気加熱式触媒の大きさや形状等に応じて、クラックが生じやすい発熱体内の部位間の温度差として定義されるものである。一般に、発熱体の外表面は、外部への放熱面となるため、発熱体の内部と比べて低温となりやすく、そのため、発熱体の外表面とその内部との間の温度差に起因して、発熱体にクラックが生じやすい場合がある。このような場合では、発熱体の外表面とその内部との間の温度差を上記発熱体内温度差と定義することができる。そして、決定手段によって決定された投入エネルギーの抑制量を実現するために、制御手段が、内燃機関の運転状態を制御する。これにより、内燃機関からの排気が有するエネルギー、すなわち電気加熱式触媒に流れ込む排気のエネルギーが、当該抑制量を反映したものとなり、結果として、排気による電気加熱式触媒の温度上昇が緩和される。これにより、温度差が生じやすくクラックの原因となりやすい所定部位間における発熱体内温度差が過度に広がることを回避することができる。【００１２】
特に内燃機関の冷間始動時は、電気加熱式触媒自体が比較的低温状態となっているため、発熱体の所定部位間において温度差が生じやすい傾向があるが、上記の通り、制御手段により電気加熱式触媒への投入エネルギーが抑制されることで、冷間始動時の発熱体内温度差の拡大を抑制し、以て、発熱体でのクラックの発生を回避することができる。従来技術は、内燃機関の冷間始動時においては、電気加熱式触媒の活性化を図るために投入エネルギーを増やすものであるが、本発明は、従来技術と異なり内燃機関の運転状態の制御を介して、排気を介した投入エネルギーの抑制を図るものである。【００１３】
ここで、上記内燃機関の制御装置において、前記決定手段は、前記内燃機関の冷間始動からの経過時間に基づいて、前記発熱体内温度差が前記所定温度範囲内に収まるための、前記電気加熱式触媒を流れる排気量に関連する所定パラメータの積算値の上限値である上限積算値を、前記投入エネルギーの抑制量として算出し、そして、前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動からの前記所定パラメータの実際の積算値が、前記決定手段によって算出された前記上限積算値を超えないように、又は該上限積算値に近づくように、該内燃機関の機関出力を制御するようにしてもよい。【００１４】
すなわち、上記発明では、電気加熱式触媒に排気を介して投入される投入エネルギーを、電気加熱式触媒を流れる排気量に関連する所定パラメータの、冷間始動時からの積算値を通して把握するものである。排気量の積算値が多くなるに従い電気加熱式触媒への投入エネルギーが増加すると合理的に考えられる。そこで、排気量に関連する所定パラメータ、例えば、内燃機関における吸気量や、排気量そのもの等のパラメータの積算値を介して、冷間始動時の電気加熱式触媒への投入エネルギーが把握できる。そして、決定手段が、その所定パラメータの上限積算値を算出するとともに、制御手段が、実際の積算値とその上限積算値とを比較して、発熱体内温度差が所定温度範囲内に収まるべく、実際の積算値が上限積算値を超えないように、もしくは当該上限積算値に近づくように、内燃機関の機関出力を制御する。これにより、冷間始動時の発熱体でのクラック発生を回避することができる。なお、内燃機関の機関出力は、吸気量等を介して制御することができる。【００１５】
また、上記制御手段による内燃機関の運転状態の制御の別法として、内燃機関の排気空燃比を制御する形態も採用できる。具体的には、上記内燃機関の制御装置において、前記決定手段は、前記内燃機関の冷間始動からの経過時間に基づいて、前記発熱体内温度差が前記所定温度範囲内に収まるための、前記電気加熱式触媒を流れる排気量に関連する所定パラメータの積算値の上限値である上限積算値を、前記投入エネルギーの抑制量として算出し、前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動からの前記所定パラメータの実際の積算値が、前記決定手段によって算出された前記上限積算値を超えないように、又は該上限積算値に近づくように、該内燃機関での燃料燃焼による排気空燃比を調整し、排気温度を制御するようにしてもよい。【００１６】
すなわち、上記発明では、電気加熱式触媒に排気を介して投入される投入エネルギーを、所定パラメータの、冷間始動時からの積算値を通して把握するとともに、内燃機関での燃料燃焼による排気空燃比に基づいて、実際に電気加熱式触媒に流れ込む排気による投入エネルギーが制御される。内燃機関においては、燃料燃焼による排気空燃比と排気温度との間には、何らかの関連性が見出せる。そこで、本発明では、排気空燃比を調整し排気温度を制御することで、電気加熱式触媒への投入エネルギーを制御することが可能となり、その結果、内燃機関の冷間始動時における、発熱体内温度差の拡大を抑制し、クラック発生の回避を図ることができる。【００１７】
そして、例えば、前記内燃機関が火花点火式内燃機関である場合には、前記制御手段は、前記所定パラメータの実際の積算値が大きくなるほど、排気空燃比がよりリッチ側になるように前記内燃機関における燃焼条件を調整し、排気温度を低下させてもよい。火花点火式内燃機関の場合、一般的には、排気空燃比がストイキ近傍となるときに、排気温度が高温となり、排気空燃比がリッチ側に移るにつれて、排気温度が低下する。そこで、所定パラメータの実際の積算値が大きくなることで、実際の積算値と上限積算値との乖離が大きくなるに従い、排気空燃比をよりリッチ側の空燃比とするように燃焼条件を調整することで、排気温度を低下させ、以て、電気加熱式触媒への投入エネルギーを抑制することが可能となる。【００１８】
ここで、上述までの内燃機関の制御装置において、前記電気加熱式触媒の温度を推定、又は検出する推定手段を、更に備える場合、前記決定手段は、前記推定手段によって推定、又は検出された前記電気加熱式触媒の温度が高くなるほど、電気加熱式触媒への排気を介した投入エネルギーの抑制量を低減するようにしてもよい。本出願人は、電気加熱式触媒の温度が高くなるに従い、発熱体での所定部位間での温度差が小さくなる傾向があることを見出した。そして、当該温度差が小さくなるほど、発熱体内でクラックが発生する可能性は低くなることを踏まえると、電気加熱式触媒の温度が高くなるほど排気を介した投入エネルギーの抑制量を小さくしても、クラックの発生を容易に回避することが可能となる。その結果、制御手段による内燃機関の運転状態の制御の程度が緩和され、本来の機関出力に近い出力の実現や、本来あるべき排気空燃比の状態の実現が可能となる。【００１９】
ここで、内燃機関の冷間始動直後においては、上記のとおり、電気加熱式触媒に比較的高い投入エネルギーの排気が流れ込むと、発熱体内温度差が拡大する恐れがあり、それに起因してクラックが生じ得る。そして、比較的高い投入エネルギーを有する排気が排出されるケースとして、冷間始動直後の加速時が挙げられる。そこで、上述までの内燃機関の制御装置において、前記制御手段による前記投入エネルギーの抑制量に応じた前記内燃機関の運転状態の制御は、該内燃機関の冷間始動直後の所定の加速期間において行われるようにしてもよい。このようにすることで、制御手段による内燃機関の運転状態の制御を限られた期間に行うことになり、本来行われるべき内燃機関の運転状態からの乖離を可及的に抑えることができる。【００２０】
また、上述までの内燃機関の制御装置を、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関に対しても適用できる。その場合、更には、ハイブリッド車両特有の事象に基づいて、電気加熱式触媒への投入エネルギーの抑制量を調整してもよい。具体的には、上述までの内燃機関の制御装置において、その内燃機関は、該内燃機関と、電源からの供給電力によって駆動されるモータとを動力源とするハイブリッド車両に搭載され、その場合、前記決定手段は、前記内燃機関の冷間始動時における前記ハイブリッド車両の車両速度が高くなるほど、前記電気加熱式触媒への投入エネルギーの抑制量を増大するようにしてもよい。【００２１】
一般に、内燃機関とモータを駆動源として備えるハイブリッド車両では、モータのみでの駆動、モータと内燃機関による駆動が、駆動負荷や電源の電力供給能力等の状況に応じて適宜切り替えられる。そのため、車両自体は走行しながらも、内燃機関は機関停止している状態にある状況が生じ得、そのため内燃機関が冷間始動する際にはハイブリッド車両の車両速度が比較的高くなっている状況もあり得る。特に、ＰＨＶ（プラグインハイブリッド）と呼ばれる形式のハイブリッド車両では、その構成上、モータのみで走行可能な領域が一般的なハイブリッド車両よりも広く設定されるため、内燃機関の冷間始動時における車両の高速化の傾向が強くなる。そして、ハイブリッド車両の車両速度が高い状態で内燃機関の冷間始動が行われると、冷間始動と同時に比較的多量の吸気が内燃機関に供給され、結果として電気加熱式触媒に多くの投入エネルギーを導くことになり、以てクラックを誘発しやすくなる。そこで、上記のように、内燃機関の冷間始動時におけるハイブリッド車両の車両速度が高くなるほど、電気加熱式触媒への投入エネルギーの抑制量を増大することで、すなわち投入エネルギーをより抑制することで、発熱体内温度差の拡大を回避することができる。【００２２】
ここで、本発明を別の側面から捉えることが可能である。具体的には、本発明は、内燃機関と、電源からの供給電力によって駆動されるモータとを動力源とするハイブリッド車両に搭載された、該内燃機関の制御装置であって、内燃機関の排気通路に設けられ、電力の供給により発熱する発熱体からの熱で排気浄化能を有する触媒を加熱する電気加熱式触媒と、前記ハイブリッド車両が、前記内燃機関が停止した状態で前記モータを動力源として走行しているときに、前記電気加熱式触媒に電力を供給し前記発熱体を、該内燃機関の始動前に発熱させる始動前発熱手段と、を備える。そして、前記始動前発熱手段は、仮に前記内燃機関が冷間始動した場合でも、前記電気加熱式触媒の前記発熱体における所定部位間での温度差である発熱体内温度差が所定温度範囲内に収まるように、前記ハイブリッド車両の車両速度に基づいて該電気加熱式触媒への電力供給を行い該電気加熱式触媒を昇温させる。【００２３】
上記発明は、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関の制御装置に係る発明である。上述までのように、ハイブリッド車両における内燃機関の冷間始動時の特徴として、冷間始動とともに、比較的多量の吸気が内燃機関に供給され、その結果、電気加熱式触媒に多量の排気が流れ込む状況があり得る点が挙げられる。このように冷間始動時に多量の排気が電気加熱式触媒に流れ込むと、結果として電気加熱式触媒への投入エネルギーが増加し、発熱体内温度差が拡大する恐れがある。そこで、上記発明では、内燃機関が停止しモータで車両が駆動されている状態から、仮に内燃機関が冷間始動した場合、そのときの車両速度に基づいて、始動前発熱手段によって電気加熱式触媒を昇温される。電気加熱式触媒の温度が上がれば、仮に排気が流れ込んでも発熱体内温度差が拡大しにくくなるのは上記のとおりであり、そこで、仮に内燃機関が冷間始動した場合の車両速度に応じて、換言すれば車両速度に関連する吸気量（もしくは排気量）に応じて、電気加熱式触媒を実際の冷間始動に先んじて加熱しておくことで、発熱体内温度差の拡大を予防するものである。したがって、本発明は、電気加熱式触媒への排気を介した投入エネルギーを踏まえながら、発熱体内温度差の拡大を電気加熱式触媒への電力供給によって回避するものである。【００２４】
また、上記内燃機関の制御装置において、前記始動前発熱手段は、前記ハイブリッド車両の車両速度が高くなるほど、前記電気加熱式触媒の温度が高くなるように電力供給を行うようにしてもよい。このようにすることで、電気加熱式触媒への排気を介した投入エネルギーを的確に踏まえて、発熱体内温度差の拡大の予防を実現できる。
【発明の効果】
【００２５】
電気加熱式触媒を備える内燃機関において、電気加熱式触媒において通電により発熱する発熱体内にクラックの原因となる温度差が生じないように、内燃機関の運転状態を適切に制御する、内燃機関の制御装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を含む、該内燃機関とモータとを動力源とするハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すハイブリッド車両に搭載される内燃機関の排気浄化のための電気加熱式触媒の構成を示す第一の断面図である。
【図３】図１に示すハイブリッド車両に搭載される内燃機関の排気浄化のための電気加熱式触媒の構成を示す第二の断面図である。
【図４】図２、図３に示す電気加熱式触媒における担体内の各部位の温度推移を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置によって実行される、電気加熱式触媒の担体内温度差の拡大を抑制するための制御に関する第一のフローチャートである。
【図６】図５に示す制御フローにおいて積算Ｇａ上限を算出するための、冷間始動からの経過時間と、電気加熱式触媒の温度との相関を示す図である。
【図７】図５に示す制御フローにおいてスロットル開度上限を算出するための、機関回転速度と、積算Ｇａ上限との相関を示す図である。
【図８】図５に示す制御フローが行われたときの、冷間始動からの積算Ｇａ、およびＧａの推移を示す図である。
【図９Ａ】図５に示す制御フローが行われたときの、電気加熱式触媒の各部位の温度推移、および担体内温度差の推移を示す第一の図である。
【図９Ｂ】図５に示す制御フローが行われたときの、電気加熱式触媒の各部位の温度推移、および担体内温度差の推移を示す第二の図である。
【図１０】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置によって実行される、電気加熱式触媒の担体内温度差の拡大を抑制するための制御に関する第二のフローチャートである。
【図１１】図１０に示す制御フローにおいて排気空燃比を決定するための、機関回転速度と、電気加熱式触媒の温度との相関を示す第一の図である。
【図１２】図１０に示す制御フローにおいて排気空燃比を決定するための、機関回転速度と、電気加熱式触媒の温度との相関を示す第二の図である。
【図１３】図１０に示す制御フローにおいて排気空燃比を決定するための、機関回転速度と、電気加熱式触媒の温度との相関を示す第三の図である。
【図１４】図１０に示す制御フローが行われたときの、冷間始動からの積算Ｇａ、および排気空燃比の推移を示す図である。
【図１５Ａ】図１０に示す制御フローが行われたときの、電気加熱式触媒の各部位の温度推移、および担体内温度差の推移を示す図である。
【図１５Ｂ】図１０に示す制御フローが行われたときの、電気加熱式触媒の各部位の温度推移を示す図である。
【図１５Ｃ】図１０に示す制御フローが行われたときの、電気加熱式触媒の温度ごとの担体内温度差の推移を示す図である。
【図１６】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置によって実行される、電気加熱式触媒の担体内温度差の拡大を抑制するための制御に関する第三のフローチャートである。
【図１７】図１０に示す制御フローにおいてスロットル開度上限を決定するための、機関回転速度と、積算Ｇａ上限、車両速度との相関を示す図である。
【図１８】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置によって実行される、電気加熱式触媒の担体内温度差の拡大を抑制するための制御に関する第四のフローチャートである。
【図１９】図１８に示す制御フローにおいて排気空燃比を決定するための、機関回転速度と、電気加熱式触媒の温度と、車両速度との相関を示す図である。
【図２０】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置によって実行される、電気加熱式触媒の担体内温度差の拡大を抑制するための制御に関する第五のフローチャートである。
【図２１】図２０に示す制御フローにおいて目標ＥＨＣ温度を決定するための、車両速度との相関を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２８】
＜ハイブリッドシステムの概略構成＞
図１は、本発明の実施例に係る制御装置を有する内燃機関と、それとは別の駆動源としての二台のモータジェネレータ（以下、単に「モータ」という）を有するハイブリッドシステムを備えるハイブリッド車両１００の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両１００は、主動力源として内燃機関１０を有し、また、補助動力源としては、モータ２１ａおよびモータ２１ｂを有している。【００２９】
先ず、ハイブリッドシステムについて説明を行う。内燃機関１０のクランクシャフトは出力軸２３に連結され、出力軸２３は動力分割機構２２に連結されている。動力分割機構２２は、動力伝達軸２４を介してモータ２１ａと連結されるとともに、動力伝達軸２５を介してモータ２１ｂとも連結されている。ここで、動力分割機構２２は、遊星歯車機構によって内燃機関および補助動力源の出力等の伝達を切り替える。また、モータ２１ｂに連結される動力伝達軸２５には、減速機２６が連結され、減速機２６には、ドライブシャフト２７を介して駆動輪２８が連結されている。減速機２６は、複数の歯車を組み合わせて構成され、動力伝達軸２５の回転数を減速して、内燃機関１０、モータ２１ａ及びモータ２１ｂからの出力をドライブシャフト２７に伝達する。【００３０】
ここで、モータ２１ａおよび２１ｂは、図示されないインバータを含むＰＣＵ(Power Control Unit)２９と電気的に接続され、当該ＰＣＵ２９は、更にバッテリ３０と電気的に接続されている。ＰＣＵ２９は、バッテリ３０から取り出した直流電力を交流電力に変換して、モータ２１ａ、２１ｂに供給するとともに、モータ２１ａ、２１ｂによって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３０に供給するように構成された電力制御ユニットである。詳細には、モータ２１ａおよび２１ｂは、交流同期型の電動機で構成され、励磁電流が印加されるとトルクを発生するとともに、外部からトルクが加えられると、例えば内燃機関１０から動力分割機構２２を介して運動エネルギーが入力されると、その運動エネルギーを電気エネルギーに変換することによって電力を発生させる。発生した電力は、ＰＣＵ２９を介してバッテリ３０へ供給される。また、モータ２１ｂは、車両の減速時に発電機として作用し、駆動輪２８からドライブシャフト２７及び減速機２６を介して動力伝達軸２５に伝達される運動エネルギーを電気エネルギーに変換する、いわゆる回生発電を行うことができ、それによって発生した電力もＰＣＵ２９を介してバッテリ３０へ供給される。また、図１に示すハイブリッド車両１００は、いわゆるプラグインハイブリッド車両であり、外部電源３２からの電力供給が可能となるように充電プラグ３１が設けられている。【００３１】
図１に示すハイブリッド車両１００の主動力源となる内燃機関１は、燃焼室内に燃料噴射を行う燃料噴射弁（不図示）と点火プラグ（不図示）を有する火花点火式内燃機関である。内燃機関１の吸気通路１２には、該通路の吸気流量を検出するためのエアフローメータ１３が設けられ、その下流側に吸気通路１２の吸気流量を調整するスロットル弁１４が設けられている。また、内燃機関１の排気通路２には、排気浄化を行うためのＥＨＣ（電気加熱式触媒）１が設けられている。ＥＨＣ１は、その担体に敷設された電極への通電により担体に担持されている触媒の昇温を図る装置であるが、その具体的な構成については後述する。【００３２】
上述のように構成されるハイブリッドシステムを有するハイブリッド車両１００には、内燃機関１０における燃料噴射や、モータ２１ａ、２１ｂとバッテリ３０間の電力授受を制御するＰＣＵ２９を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２０が設けられている。具体的には、ＥＣＵ２０には、クランクポジションセンサ１１やアクセル開度センサ１５が電気的に接続されており、それぞれの検出値が渡されることで、内燃機関１０の運転状態が把握される。更に、ＥＣＵ２０は、内燃機関１０の冷却水温度を検出する水温センサ１６、および上記エアフローメータ１３、スロットル弁１４とも電気的に接続されている。また、ＥＣＵ２０は、ＰＣＵ２９を介してバッテリ３０での蓄電量の監視等も行う。例えば、バッテリ３０の蓄電量が低下しているとＥＣＵ２０が判断すると、内燃機関１の機関出力をモータ２１ａに伝達させることで発電を行い、モータ２１ａで発電された電気がＰＣＵ２９を介してバッテリ３０へ蓄電される。また、ＥＣＵ２０には、図２に示す温度センサ６ａや空燃比センサ６ｂとも電気的に接続され、更に、ＥＨＣ１への通電を制御可能となるようにも電気的接続が形成されている。【００３３】
＜ＥＨＣの概略構成＞
ここで、ＥＨＣ１の具体的な構成について図２および図３に基づいて説明する。図２は、排気の流れ方向に沿ったＥＨＣ１の断面図であり、図２における白抜き矢印は、排気通路２における排気の流れ方向を示している。また、図３は、図２に示すＢ−Ｂ断面図である。ＥＨＣ１は、触媒担体３、ケース４、マット５、及び電極７を備えている。触媒担体３はケース４に収容されている。触媒担体３は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気通路２の中心軸Ａと同軸となるように設置されている。中心軸Ａは、排気通路２、触媒担体３、及びケース４で共通の中心軸である。触媒担体３には三元触媒１３が担持されている。なお、触媒担体３に担持される触媒は、三元触媒に限られるものではなく、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、又は選択還元型ＮＯｘ触媒であってもよく、排気浄化に適した触媒を適宜選択できる。【００３４】
触媒担体３は、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。触媒担体３の材料としては、ＳｉＣを例示することができる。触媒担体３は、排気の流れる方向（すなわち、中心軸Ａの方向）に伸び且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の通路を有している。この通路を排気が流通する。なお、中心軸Ａと直交する方向の触媒担体３の断面形状は楕円形等であっても良い。【００３５】
触媒担体３の外周面には一対の電極７が接続されている。電極７は、表面電極７ａ及び軸電極７ｂによって形成されている。表面電極７ａは、触媒担体３の外周面に沿って周方向及び軸方向に、すなわち触媒担体３の外周面を覆うように延びている。また、表面電極７ａは、触媒担体３の外周面に該触媒担体３を挟んで互いに対向するように設けられている。軸電極７ｂの一端は表面電極７ａに接続されている。そして、ケース４内に形成された電極室９を通って軸電極７ｂの他端がケース４の外側に突出している。このように構成される電極７に対して、バッテリ３０から電力が供給され、触媒担体３への通電が行われる。この通電によって触媒担体３が発熱すると、触媒担体３に担持された三元触媒１３が加熱され、その活性化が促進される。このように電極７を介したＥＨＣ１内の触媒の活性化のための電力供給は、ＥＣＵ２０により制御される。【００３６】
ここで、ケース４は、金属によって形成されている。ケース４を形成する材料としては、ステンレス鋼材を例示することができる。ケース４の内壁面と触媒担体３の外周面との間にはマット５が挟み込まれている。つまり、ケース４内において、触媒担体３がマット５によって支持されている。このマット５は、電気絶縁材によって形成されている。マット５を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。このように、マット５が触媒担体３とケース４との間に挟み込まれていることで、触媒担体３に通電したときに、ケース４へ電気が漏れ出ることが抑制される。またマット５は、上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割されており、該上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間には空間が形成されており、当該空間は、電極７の軸電極７ｂを通すための電極室９を画定する。なお、マット５を上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割することなく、マット５の電極７が通る部分にのみ貫通孔を空けることで、電極室となる空間を画定してもよい。【００３７】
また、軸電極７ｂを通すためにケース４に開けられている貫通孔には、軸電極７ｂを支持する電極支持部材８が設けられている。この電極支持部材８は電気絶縁材によって形成されており、ケース４と軸電極７ｂとの間の絶縁性が保たれている。【００３８】
なお、本実施例においては、触媒担体３が本発明に係る発熱体に相当する。ただし、本発明に係る発熱体は触媒を担持する担体に限られるものではなく、例えば、発熱体は触媒の上流側に設置された構造体であってもよく、この場合発熱体による熱が触媒に伝達されることで、触媒の加熱が行われることになる。【００３９】
＜ＥＨＣにおける熱分布、および冷間始動時の出力抑制制御＞
図４は、内燃機関１０の冷間始動時におけるＥＨＣ１の触媒担体３の温度の推移を概略的に説明するための図である。図４（ａ）は、ＥＨＣ１をその中心軸に直交する方向で切断した場合の断面図である。なお、図４（ａ）においては、電極７を便宜的に省略している。図４（ｂ）は、内燃機関１０の冷間始動時における触媒担体３の各部位の温度推移を示す図である。図４（ｂ）において、横軸は時間を表しており、縦軸は触媒担体３の温度を表しており、一点鎖線は、触媒担体３の側壁面（マット５と接している面）の温度推移を表し、破線は、触媒担体３内部の側壁近傍部（例えば、側壁面から内側に５ｍｍ程度入った部位）の温度推移を表し、実線は、触媒担体３の中央部の温度推移を表している。図４（ｃ）は、内燃機関１０の冷間始動時における、触媒担体３の側壁面とその内部の側壁近傍部との間の温度差（以下、「担体内温度差」という）ΔＴの推移を示す図である。【００４０】
触媒担体３が排気によって昇温する場合、触媒担体３の側壁面は、マット５への放熱量が多いため、その内部に比べて温度が上昇し難い。そのため、図４に示すように、内燃機関１０の冷間始動時に、内燃機関１０からの排気によって触媒担体３に投入されるエネルギーが急増すると、触媒担体３における側壁面と内部との間に温度差が生じる。特に、触媒担体３の側壁面とその側壁近傍部との間の温度差ΔＴは大きくなり易い。そして、このような触媒担体３における側壁面と側壁近傍部との間の温度差ΔＴが拡大し過ぎると、触媒担体３にクラックが生じる虞がある。【００４１】
ＥＨＣ１においては、触媒担体３にクラックが生じてしまうと、該クラック部分の電気抵抗値がその他の部分よりも高くなる。そのため、ＥＨＣ１に通電した際に、触媒担体３における通電量の分布が不均一となり、触媒担体３においてより大きな温度差が生じ、クラックの更なる増大・増加を招く虞があるため、微小のクラックでもその発生は避けなければならない。【００４２】
そこで、特にクラックが生じやすい内燃機関１０の冷間始動時に、触媒担体３にクラックが生じるのを抑制する制御を行うのが好ましく、当該制御の具体的な実施例について、図５に基づいて説明する。図５は、ＥＣＵ２０によって行われる出力抑制制御のフローチャートであり、当該制御は、ＥＣＵ２０によって所定の時間毎に繰り返し実行される。このＥＣＵ２０は、実質的にはＣＰＵ、メモリ等を含むコンピュータに相当し、そこで制御プログラムが実行されることで図５に示すフローチャートに係る制御や後述の各種の制御が実行される。【００４３】
先ず、Ｓ１０１では、アクセル開度センサ１５による検出値に基づいて、車両１００におけるアクセル開度が、基準となる所定開度Ａ０より大きいか否かが判定される。この所定開度Ａ０は、上記ハイブリッドシステムに含まれる内燃機関１０に対して急速な加速要求があったか否かを判定するための閾値である。Ｓ１０１で肯定判定されるとＳ１０２へ進み、否定判定されると本制御を終了する。【００４４】
次に、Ｓ１０２では、内燃機関１０に対して冷間始動要求が出されたか否かが判定される。一般に内燃機関の冷間始動とは、内燃機関の温度が比較的低温であるときの機関始動である。ただし、ハイブリッドシステムに含まれる内燃機関１０においては、車両１００が、ドライバーの走行要求に応じて、モータ２１ａ、２１ｂの駆動力のみで走行する「ＥＶ走行」と、両モータとともに内燃機関１の駆動力で走行する「ＨＶ走行」が適宜切り換えられることから、内燃機関１０における冷間始動は、ハイブリッドシステム全体が停止しているときの機関始動と、車両１００の走行状態がＥＶ走行からＨＶ走行へ切り換えられるときの機関始動が含まれる。なお、内燃機関１０の機関始動が冷間始動であるか否かは、水温センサ１６による冷却水温度や、内燃機関１０が停止していた時間（すなわち、内燃機関１０のソーク時間）等に基づいて、判断される。Ｓ１０２で肯定判定されるとＳ１０３へ進み、否定判定されると本制御を終了する。【００４５】
次に、処理がＳ１０３へ進んだ場合について説明する。Ｓ１０１およびＳ１０２でともに肯定判定された場合、Ｓ１０３に進むことになる。このとき、内燃機関１０は冷間始動において、比較的大きな加速要求が為され、結果としてＥＨＣ１の触媒担体３に投入されるエネルギーが急増し得る状態（以下、「冷間始動加速状態」という）に置かれていることになる。急激に触媒担体３への投入エネルギーが増加すると、図４に基づいて説明したようにクラック発生の要因となる担体内温度差が拡大し易くなる。そこで、Ｓ１０３以降の処理は触媒担体３のクラック発生を抑制するために行われる。【００４６】
そして、Ｓ１０３では、温度センサ６ａの検出値に基づいて、ＥＨＣ１の触媒担体３の温度（以下、「ＥＨＣ温度」という）Ｔｅｈｃが算出されるとともに、そのＥＨＣ温度Ｔｅｈｃと内燃機関１０が冷間始動してからの経過時間に基づいて、冷間始動加速状態にある内燃機関１０での吸気量の積算値（以下、「積算吸気量」という）の上限値（以下、「積算吸気量上限」という）が算出される。この積算吸気量上限は、触媒担体３への急激なエネルギー投入を抑制するために設定される、積算吸気量に関する制限値である。したがって、積算吸気量上限は、本発明における「排気を介した投入エネルギーの抑制量」に相当し、そして、Ｓ１０３に係る処理が、本発明に係る決定手段による処理に相当する。【００４７】
ここで、図６に基づいて、積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘの算出例について説明する。図６は、横軸を冷間始動からの経過時間、縦軸を積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘとするマップである。このマップに従うことで冷間始動からの経過時間に基づいて、積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘが算出できる。当該マップにおいては、図６に示すように、当該経過時間が短くなるほど積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘも小さくなり、そして時間の経過とともに積算吸気量上限の増加率は大きくなる傾向がある。また、本出願人は、触媒担体３については、そのＥＨＣ温度が低ければ、担体内温度差ΔＴがより大きく発生し易くなる傾向を見出した。そこで、触媒担体３の床温Ｔｅｈｃ自体が低いほど、高い状態と比べて経過時間に対する積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘの値が小さくなるように、当該経過時間と積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘの相対関係が設定されている。このように、冷間始動からの経過時間とＥＨＣ温度Ｔｅｈｃの両者に基づいて積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘが算出されることで、触媒担体３の熱的な状態を的確に踏まえた上でのエネルギー投入が実現できることになる。【００４８】
また、Ｓ１０２で肯定判定された後、処理Ｓ１０３と並列にＳ１０４が行われている。このＳ１０４では、内燃機関１０の冷間始動からの実際の吸気量Ｇａの積算が行われ、積算吸気量ｇａｓｕｍの算出が行われる。具体的には、エアフローメータ１３の検出値の積算処理が行われる。上記Ｓ１０３およびＳ１０４の処理が行われた後に、Ｓ１０５の判定処理が行われる。Ｓ１０５では、Ｓ１０４で算出された積算吸気量ｇａｓｕｍが、Ｓ１０３で算出された積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘより大きいか否かが判定される。Ｓ１０５における肯定判定は、冷間始動時に触媒担体３に過大なエネルギーが投入され、担体内温度差ΔＴが拡大する可能性があることを意味する。そこで、Ｓ１０５で肯定判定された場合は、その過大なエネルギー投入を抑制するためにＳ１０６以降の処理が行われる。一方で、Ｓ１０５で否定判定された場合には、担体内温度差ΔＴはクラック発生が懸念される程度には拡大しないと考えられるので、Ｓ１０６以降の処理は行われず、本制御を終了する。【００４９】
次に、Ｓ１０６では、アクセル開度センサ１５の検出値に基づいて、アクセル開度に応じた加速要求を実現するために必要な吸気量を満たすための、スロットル弁１４の目標開度（以下、「目標スロットル開度」という）ｔａｔａｇが算出される。具体的には、検出されたアクセル開度と、内燃機関１０の機関回転速度、およびモータ２１ａ、２１ｂの出力トルクとの相対関係を踏まえて、ＥＣＵ２０内に格納されている制御マップから、目標スロットル開度ｔａｔａｇが算出される。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。【００５０】
Ｓ１０７では、Ｓ１０３で算出された積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘを実現するために採るべきスロットル弁１４の開度（以下、「スロットル開度上限」という）ｔａｍａｘが決定される。このスロットル開度上限ｔａｍａｘは、触媒担体３の担体内温度差ΔＴを過大に拡大させないための吸気量を実現する、スロットル弁１４の開度に関する制限値である。このスロットル開度上限ｔａｍａｘの決定について、図７に基づいて説明する。図７は、横軸を機関回転速度、縦軸をスロットル開度上限ｔａｍａｘとするマップである。このマップに従うことで機関回転速度に基づいて、スロットル開度上限ｔａｍａｘが算出できる。内燃機関１０の一般的な特性として、機関回転速度が高くなるに従ってスロットル弁１４の開度は大きくなる。また、上述のように、触媒担体３の床温Ｔｅｈｃが低いほど、触媒担体３における担体内温度差ΔＴが拡大する傾向にあるため、ＥＨＣ１に投入されるエネルギーをより低く抑えるのが好ましい。そこで、図６に示すように、ＥＨＣ温度Ｔｅｈｃが小さくなるほど、積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘの値がより小さな値として算出されることを踏まえて、図７に示すように、スロットル開度上限ｔａｍａｘは、積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘの値が小さくなるほど、機関回転速度に対するスロットル開度上限ｔａｍａｘの値が小さくなるように、当該機関回転速度とスロットル開度上限ｔａｍａｘの相対関係が設定されている。このように、機関回転速度と、ＥＨＣ温度Ｔｅｈｃが反映された積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘの両者に基づいてスロットル開度上限ｔａｍａｘが決定されることで、触媒担体３の熱的な状態を的確に踏まえた上でのエネルギー投入のための吸気量制御が実現できることになる。Ｓ１０７の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。【００５１】
Ｓ１０８では、目標スロットル開度ｔａｔａｇがスロットル開度上限ｔａｍａｘより大きいか否かが判定される。換言すれば、吸気量が増加すればＥＨＣ１に流れ込む排気量が増え、結果としてＥＨＣ１に投入されるエネルギーが増加することを踏まえると、Ｓ１０８の判定処理は、要求された内燃機関１０の運転状態を実現するための吸気量が、担体内温度差ΔＴを拡大させ得る吸気量であるか否かを判定するものである。したがって、Ｓ１０８で肯定判定されると、担体内温度差ΔＴが拡大し得ると合理的に判断でき、Ｓ１０９に進んで、目標スロットル開度ｔａｔａｇの値が、スロットル開度上限ｔａｍａｘに制限される。一方で、Ｓ１０８で否定判定されると、目標スロットル開度ｔａｔａｇに関する制限は行われない。【００５２】
そして、Ｓ１０８、Ｓ１０９の処理後、Ｓ１１０において、目標スロットル開度ｔａｔａｇに従って、スロットル弁１４の開度が制御される。この結果、Ｓ１０９で目標スロットル開度ｔａｔａｇに制限がかけられている場合には、スロットル弁１４の開度がその制限開度になるように、Ｓ１０９で目標スロットル開度ｔａｔａｇに制限がかけられていない場合には、スロットル弁１４の開度はＳ１０６で算出された値になるように制御される。Ｓ１１０の処理が終了すると、Ｓ１１１へ進む。【００５３】
Ｓ１１１では、内燃機関１０が冷間始動を開始してから、所定時間が経過したか否かが判定される。この所定時間は、ＥＨＣ温度Ｔｅｈｃがある程度上昇し、担体内温度差ΔＴに起因してクラックが発生しない状態に至るまでの時間として定義される。したがって、Ｓ１１１で肯定判定されると、触媒担体３にクラックが生じる可能性が低いとして本制御を終了し、否定判定されると、依然としてＥＨＣ１にはクラック発生の可能性があることになるため、Ｓ１０３以降の処理が繰り返されることになる。なお、上記Ｓ１１１では、所定時間の経過に従って本制御の継続が判定されるが、別法として、現時点におけるＥＨＣ温度Ｔｅｈｃに基づいて本制御の継続を判定してもよい。以上より、上述したＳ１０３−Ｓ１１１の処理が、本発明に係る制御手段による処理に相当する。【００５４】
このように、本出力抑制制御によれば、内燃機関１０の冷間始動時に、ＥＨＣ温度Ｔｅｈｃを初めとする諸パラメータに従って、積算吸気量が、触媒担体３での担体内温度差ΔＴが過度に拡大しないための制限値を超えないように制御されることになる。その結果、ＥＨＣ１でのクラック発生を抑制することが可能となる。なお、本制御では、積算吸気量に上限値を設定し、その抑制を図るため、内燃機関１０の出力が結果として抑制されることになる。しかしながら、本制御は、内燃機関１０の冷間始動直後から積算吸気量を制限するため、加速途中に出力が急に制限されるような事態には至らず、そのためハイブリッド車両１００のドラビリ悪化をドライバーに感じさせにくくなる。【００５５】
ここで、本発明に係る制御装置の効果を、図８、図９Ａ、図９Ｂに基づいて説明する。まず、図８（ａ）は、図５に示す出力抑制制御が行われた際の積算吸気量の推移を示し、図８（ｂ）は吸気量Ｇａの推移を例示する。なお、図８においては、実線で示される推移が本出力抑制制御に係るものであり、破線が従来技術に係るもの、すなわち積算吸気量上限による吸気量の制限処理が行われていない形態に係るものである。図８（ａ）に示すように、本制御では、冷間始動の加速開始直後から積算吸気量上限が設定されるため、当該設定が無い場合と比べて、加速初期の積算吸気量の増加率は低くなっている。その後、Ｓ１１１の判定によって本制御を終了することで、積算吸気量上限の設定が解除されることで、積算吸気量の増加率は、当該設定が無い場合と同程度となる。【００５６】
そして、このような積算吸気量の制限が行われたときの吸気量の推移が図８（ｂ）に示されている。これからも分かるように、本制御では、積算吸気量上限の設定が無い場合と比べて、冷間始動の加速開始直後から吸気量Ｇａも低く抑えられている。そのため、上記のように、担体内温度差の拡大を抑制するために急に吸気量Ｇａが絞られるようなことがないため、加速途中に内燃機関１０の出力が大きく制限される事態を回避でき、以てドラビリの悪化を軽減させることが可能となる。【００５７】
次に、図９Ａおよび図９Ｂにおいて、各図の上段に触媒担体３の側壁面および側壁近傍部の温度推移、および各図の下段に担体内温度差ΔＴの推移を例示する。詳細には、両図において、線Ｌ１は、本出力抑制制御が行われた際の触媒担体３の側壁面の温度推移を示し、線Ｌ２は、本出力抑制制御が行われた際の触媒担体３の側壁近傍部の温度推移を示し、両線に係る側壁面と側壁近傍部との間の温度差である担体内温度差ΔＴが、線Ｌ５で示されている。同様に、両図において、線Ｌ３は、本出力抑制制御が行われていない場合、すなわち従来技術における触媒担体３の側壁面の温度推移を示し、線Ｌ４は、従来技術における触媒担体３の側壁近傍部の温度推移を示し、両線に係る側壁面と側壁近傍部との間の温度差である担体内温度差ΔＴが、線Ｌ６で示されている。【００５８】
また、図９Ａは、内燃機関１０の冷間始動加速状態においてその加速初期にＥＨＣ温度が比較的低い場合の各パラメータの推移を示す図であり、反対に、図９Ｂは、その加速初期にＥＨＣ温度が比較的高い場合の各パラメータの推移を示す図である。これらの図からも分かるように、本出力抑制制御が行われることで、担体内温度差ΔＴが拡大し易い低温時でも、従来技術の場合と比べて、担体内温度差ΔＴを触媒担体３のクラック発生の閾値であるΔＴ１（当該クライテリア以下の温度範囲が、本発明における「所定温度範囲」に相当する。）以下に維持できる。【００５９】
また、図９Ａの下段と図９Ｂの下段を比較しても理解できるように、加速初期でのＥＨＣ温度が高くなると、担体内温度差ΔＴの拡大の程度が縮小する。そこで、加速初期でのＥＨＣ温度が高くなるほど、積算吸気量上限の値を高く設定し、内燃機関１０の機関出力の低下（抑制量）を軽減することが可能となる。そして、このようにＥＨＣ温度と積算吸気量上限との相関が、図６に示す制御マップに反映されている。したがって、本出力抑制制御によれば、クラック発生の閾値を上記ΔＴ１よりも低いΔＴ２に設定しても、担体内温度差ΔＴをそのΔＴ２以下に維持でき、且つ、内燃機関１０の出力の抑制程度を軽減することが可能となる。【００６０】
＜変形例＞
なお、上記実施例では、ハイブリッド車両１００に搭載された内燃機関１０における、ＥＨＣ１でのクラック発生を回避するための発明に言及したが、本発明は、内燃機関１０のみで駆動される車両、すなわち電力によって駆動されるモータを動力源としない車両における、当該内燃機関１０に対しても、適用可能である。更に、内燃機関１０は、圧縮自着火式内燃機関であっても、本発明は適用可能である。【００６１】
また、上記出力抑制制御では、Ｓ１１１にて所定時間経過したと判断された場合は、当該制御は終了されるが、その場合、積算吸気量上限の設定が行われなくなるため、内燃機関１０が発揮し得る出力の上限が急激に変動する虞がある。そこで、所定時間経過後において、直ちに積算吸気量上限の設定を中止するのではなく、積算吸気量上限の値を徐々に大きくし、最終的には実質的に上限が無い状態に至るようにすることで、内燃機関１０の出力の急変を回避するようにしてもよい。また、この積算吸気量上限の値を除変する調整は、必ずしもＳ１１１における所定時間の経過の判断を待って行う必要はなく、担体内温度差ΔＴに応じて、クラック発生の可能性が高まらない範囲で、所定時間の経過時点よりもある程度先のタイミングで当該調整処理を開始してもよい。なお、当該調整による吸気量の除変は、図８（ｂ）の抑制復帰期間における吸気量推移に表れている。
【実施例２】
【００６２】
本発明に係る内燃機関１０の制御装置の第二の実施例について、図１０−図１５Ｃに基づいて説明する。図１０は、ＥＨＣ１におけるクラック発生を抑制するための排気空燃比制御のフローチャートであり、当該制御を構成する各処理のうち、図５に示す出力抑制制御を構成する処理と実質的に同一の処理は、同じ参照番号を付すことで、その詳細な説明を割愛する。具体的には、図１０に示す排気空燃比制御は、図５に示す出力抑制制御のＳ１０６−Ｓ１１０の処理が、Ｓ２０１およびＳ２０２に置き換えられたものである。したがって、Ｓ１０５にて肯定判定されると、Ｓ２０１、Ｓ２０２の処理が行われ、Ｓ１１１へと至る。【００６３】
詳細には、Ｓ２０１では、吸気量積算ｇａｓｕｍと積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘとの差分に起因する、担体内温度差ΔＴがクラック発生し得るＥＨＣ１への過剰な投入エネルギーを解消するために、内燃機関１からの排気の空燃比をリッチ側へと移行させる、その制御量（すなわち、ストイキ空燃比をリッチ側の空燃比に至らしめるための排気空燃比に関する制御量であって、以降、「リッチ制御量」という。）が決定される。内燃機関１０は火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）であるため、通常は、燃焼効率の好適化のためにその排気空燃比がストイキ近傍の空燃比になるように、燃焼条件が制御される。本明細書では、この通常の燃焼制御を、排気空燃比の観点から、通常ストイキ制御と称する。この通常ストイキ制御では、燃焼効率の好適化の結果、基本的には排気温度が比較的高くなり、そのためＥＨＣ１に流れ込む排気が有するエネルギーも高エネルギーの状態となる。本発明は、通常ストイキ制御が行われている排気がこのように高エネルギーを有している状態であることに着目し、Ｓ２０１において排気の有するエネルギーを低下させるために、排気空燃比をリッチ側に移行させるように内燃機関１０での燃焼条件を調整する、すなわち上記リッチ制御量を決定する。【００６４】
ここで、リッチ制御量の具体的な決定方法について、図１１−図１３に基づいて説明する。図１１−図１３は、横軸を内燃機関１０の機関回転速度、縦軸を排気空燃比とし、機関回転速度と排気空燃比との相関関係を画定する制御マップである。また、ＥＨＣ温度ごとに、当該相関関係が定義されており、このマップに従うことで、内燃機関１０の機関回転速度とＥＵＣ１のＥＨＣ温度に基づいて、ＥＨＣ１への投入エネルギーを抑制するための排気空燃比、換言すれば上記リッチ制御量が算出できる。なお、上記の通りＥＨＣ温度が高くなるほど担体内温度差ΔＴは拡大しにくくなることから、これらの制御マップにおいては、ＥＨＣ温度が低い場合は、ＥＨＣ温度が高い場合と比べて、機関回転速度に対する排気空燃比の相間がよりリッチ側となるように、換言すれば、リッチ制御量が増加するように、ＥＨＣ温度ごとの上記相関関係が設定されている。【００６５】
本実施例では、図１１−図１３の示されるいずれの制御マップに従って、リッチ制御量を決定してもよい。ここで、各図に示された制御マップの特徴について、以下に説明する。
＜図１１に示す制御マップ＞
本制御マップでは、内燃機関の機関回転速度が低い加速初期ほどリッチ制御量が大きくなり、機関回転速度が高くなるほどリッチ制御量が小さくなるように、機関回転速度と排気空燃比の相関関係が設定されている。当該制御マップに従ってリッチ制御量が決定されれば、ＥＨＣ１においてクラックが生じやすい低温時、すなわち内燃機関１０の冷間始動直後の加速初期において排気空燃比のリッチ化が強く行われることで、加速の全期間（加速初期から加速終了までの期間）におけるリッチ制御量の総和を抑えながら、効率的に担体内温度差が拡大するのを回避することができる。一方で、機関回転速度が低い加速初期に常に排気空燃比のリッチ化が強く行われることで、加速が途中で中止された場合等には、過剰なリッチ制御が行われてしまうことになる。
＜図１２に示す制御マップ＞
本制御マップは、図１１に示す制御マップの反対の、機関回転速度と排気空燃比の相関関係が設定されており、具体的には、内燃機関の機関回転速度が高い加速後期ほどリッチ制御量が大きくなり、機関回転速度が低くなるほどリッチ制御量が小さくなる。したがって、当該制御マップに従ってリッチ制御量が決定されれば、加速途中で加速が中止された場合等に、過剰なリッチ制御が行われることは回避できるが、加速の全期間におけるリッチ制御量の総和が増加する傾向にある。
＜図１３に示す制御マップ＞
本制御マップは、図１１に示す制御マップと図１２に示す制御マップの中間に位置付けられる、機関回転速度と排気空燃比の相関関係が設定されており、具体的には、内燃機関の機関回転速度にかかわらずリッチ制御量は一定であり、ＥＨＣ温度に応じてそのリッチ制御量が変化する。したがって、当該制御マップに従ってリッチ制御量が決定されれば、図１１に示す制御マップによる場合と図１２に示す制御マップによる場合の中間の、リッチ制御量に関する傾向が得られることになる。【００６６】
このように、各制御マップに応じた特徴を踏まえ、Ｓ２０１では、適宜、図１１−図１３の何れかの制御マップに従って、リッチ制御量を決定することができる。Ｓ２０１が終了するとＳ２０２へ進み、Ｓ２０１で決定されたリッチ制御量に基づいて、ＥＨＣ１への投入エネルギーを抑制すべく、排気空燃比をリッチ側に移行させる。本実施例では、内燃機関１０での燃料噴射量が調整されて、目的とするリッチ側の排気空燃比の実現が図られる。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ１１１へ進み、上述した判定処理が行われる。【００６７】
このように本排気空燃比制御が行われると、内燃機関１０の冷間始動時に、ＥＨＣ温度Ｔｅｈｃを初めとする諸パラメータに従って、実際の積算吸気量が積算吸気量上限を超えてしまった場合には、触媒担体３での担体内温度差ΔＴが過度に拡大しないように、排気空燃比のリッチ制御が行われ、結果として排気を介してＥＨＣ１に投入されるエネルギーが抑制される。なお、本制御では、実施例１に係る出力抑制制御とは異なり、吸気量を制限せずにＥＨＣ１への投入エネルギーの抑制が図られるため、内燃機関１０の出力が制限されることはない。しかしながら、本制御により燃料噴射量の増量によるリッチ制御が行われることで、燃料消費量が増加する場合がある。【００６８】
ここで、上記発明に係る制御装置の効果を、図１４、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃに基づいて説明する。まず、図１４（ａ）は、図１０に示す排気空燃比制御が行われた際の積算吸気量の推移を示し、図１４（ｂ）は内燃機関１０からの排気の空燃比、すなわちＥＨＣに流れ込む排気の空燃比の推移を例示する。なお、図１４（ａ）における積算吸気量上限設定の推移は、図６に示す制御マップに基づいてＳ１０３で算出された積算吸気量上限設定ｇａｓｕｍｍａｘに関するものであり、ＷＯＴ加速時の推移は、冷間始動時の加速の一例としてのＷＯＴ加速（フルスロットル加速）を行った際の内燃機関１０における実際の吸気量に関するものである。【００６９】
そして、図１４に示す例では、冷間始動時にＷＯＴ加速を開始してから、ｔ１経過後に実際の吸気量が積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘを超えたことになり、したがって、この時点以降、排気空燃比制御におけるＳ２０１、Ｓ２０２の処理が行われることになる。このときの排気空燃比の推移を図１４（ｂ）に基づいて説明すると、ＷＯＴ加速開始直後では、ＷＯＴ加速開始に対応すべく一時的に燃料噴射量が増量されるため排気空燃比がリッチ側に振れるが、その後は排気空燃比がストイキ近傍の空燃比になるように、上記通常ストイキ制御が行われる。そして、時間ｔ１が経過すると、上記Ｓ２０１とＳ２０２の処理に係るリッチ制御により、排気空燃比がリッチ側に制御される。このリッチ制御は、上記のとおり排気による、ＥＨＣ１への投入エネルギーを抑制するために行われるものである。その後、Ｓ１１１にて所定時間経過したとき、すなわちＥＨＣ１にてクラック発生の可能性が低いと判断された時間ｔ２が経過したときに、上記排気空燃比制御が終了し、通常ストイキ制御による排気空燃比の制御へと移行する。【００７０】
次に、図１５Ａの上段、図１５Ｂに、触媒担体３の側壁面および側壁近傍部の温度推移、および図１５Ａの下段に担体内温度差ΔＴの推移を例示する。詳細には、両図において、線Ｌ１１は、上記排気空燃比制御が行われた際の触媒担体３の側壁面の温度推移を示し、線Ｌ１２は、上記排気空燃比制御が行われた際の触媒担体３の側壁近傍部の温度推移を示し、両線に係る側壁面と側壁近傍部との間の温度差である担体内温度差ΔＴが、図１５Ａの下段において線Ｌ１５で示されている。同様に、両図において、線Ｌ１３は、上記排気空燃比制御が行われていない場合、すなわち従来技術における触媒担体３の側壁面の温度推移を示し、線Ｌ１４は、従来技術における触媒担体３の側壁近傍部の温度推移を示し、両線に係る側壁面と側壁近傍部との間の温度差である担体内温度差ΔＴが、図１５Ａの下段において線Ｌ１６で示されている。【００７１】
また、図１５Ａは、内燃機関１０の冷間始動加速状態においてその加速初期にＥＨＣ温度が比較的低い場合の各パラメータの推移を示す図であり、反対に、図１５Ｂは、その加速初期にＥＨＣ温度が比較的高い場合の各パラメータの推移を示す図である。そして、図１５Ａの下段に示す、上記排気空燃比制御が行われた際の担体内温度差ΔＴの推移（すなわち、ＥＨＣ温度が低い場合に対応する線Ｌ１５で表される推移）と、図１５Ｂには示されていないが、図１５Ｂに示す温度推移から算出される、上記排気空燃比制御が行われた際の担体内温度差ΔＴの推移（すなわち、ＥＨＣ温度が高い場合に対応する線Ｌ１７で表される推移）との比較を図１５Ｃに示す。【００７２】
これらの図からも分かるように、本排気空燃制御が行われることで、担体内温度差ΔＴが拡大し易い低温時でも、従来技術の場合と比べて、担体内温度差ΔＴを触媒担体３のクラック発生の閾値であるΔＴ１（当該クライテリア以下の温度範囲が、本発明における「所定温度範囲」に相当する。）以下に維持できる。また、図１５Ｃに線Ｌ１７で示すように、加速初期でのＥＨＣ温度が高くなると、担体内温度差ΔＴの拡大の程度が縮小する。そこで、加速初期でのＥＨＣ温度が高くなるほど、Ｓ２０１で決定されるリッチ制御量、すなわち、ストイキ近傍からリッチ側への空燃比移行の程度を小さくするようにしてもよい。このようにすることで、クラック抑制のために行われる排気のリッチ化のための燃料消費量を抑制できる。
【実施例３】
【００７３】
本発明に係る内燃機関１０の制御装置の第三の実施例について、図１６、図１７に基づいて説明する。図１６は、図５に示される出力抑制制御の変形例としての、ＥＨＣ１におけるクラック発生を抑制するための制御のフローチャートであり、当該制御を構成する各処理のうち、図５に示す出力抑制制御を構成する処理と実質的に同一の処理は、同じ参照番号を付すことで、その詳細な説明を割愛する。具体的には、図１６に示す出力抑制制御は、図５に示す出力抑制制御のＳ１０７の処理が、Ｓ３０１に置き換えられたものである。【００７４】
そこで、Ｓ１０６の処理が終了した後に行われるＳ３０１の処理について説明する。Ｓ３０１では、Ｓ１０７と同様に、スロットル開度上限ｔａｍａｘが決定されるが、本実施例ではその決定の際に、内燃機関１０の機関回転速度と積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘに加えて、本制御時のハイブリッド車両１００の車両速度が考慮される。そこで、図１７に基づいて、Ｓ３０１におけるスロットル開度上限ｔａｍａｘの決定方法について説明する。本実施例では、図１７（ａ）に示される制御マップと、図１７（ｂ）に示される制御マップを用いて、スロットル開度上限ｔａｍａｘが決定される。図１７（ａ）に示される制御マップは、Ｓ１０６の処理に対応する、図７に示される制御マップと実質的に同じものであるからその詳細な説明は割愛する。そして、図１７（ａ）に示される制御マップに従えば、積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘに基づいて、機関回転速度とスロットル開度上限ｔａｍａｘの相関関係が選択される。本実施例では、積算吸気量上限ｇａｓｕｍｕｍａｘに応じた３つの相関関係（線Ｌ２１、線Ｌ２２、線Ｌ２３で表される相関関係）が例示されており、例えば、Ｓ１０３で算出された積算吸気量上限ｇａｓｕｍｍａｘに基づいて線Ｌ２１で表される上記相関関係が選択されるものとする。【００７５】
更に、本実施例では、選択された線Ｌ２１で表される相関関係をベースとして、ハイブリッド車両１００の車両速度を、スロットル開度上限ｔａｍａｘに反映させた制御マップ（図１７（ｂ）を参照）が用意されている。本出力抑制制御が実行される内燃機関１０の冷間始動時に、ハイブリッド車両１００の車両速度が高くなっていると、スロットル弁１４の開度が車両速度が低い場合と同じであっても、必然的に内燃機関１０に取り込まれる吸気量が多くなり、それは、排気を介したＥＨＣ１への投入エネルギーの増大を招く可能性がある。そこで、図１７（ｂ）に示される制御マップでは、ハイブリッド車両１００の車両速度が高くなるに従い、吸気量をより抑制するように、機関回転速度とスロットル開度上限ｔａｍａｘの相関関係が設定されている。具体的には、車両速度ＥＶ＝０ｋｍ／ｈのときは、線Ｌ２１−１で示される相関関係が設定され、車両速度ＥＶ＝５０、９０ｋｍ／ｈのときは、それぞれ線Ｌ２１−２、Ｌ２１−３で示される相関関係が設定されている。なお、図１７（ｂ）に示される制御マップは図１７（ａ）中の線Ｌ２１に係る相関関係に対応するものであるが、もちろん、線Ｌ２２、線Ｌ２３等に係る相関関係についても車両速度が反映された制御マップが用意されている。【００７６】
このように図１７（ａ）、（ｂ）に示される制御マップを利用することで、Ｓ３０１におけるスロットル開度上限ｔａｍａｘの決定処理が行われ、その後、Ｓ１０８以降の処理が行われることになる。このように、図１６に示される出力抑制制御が行われることで、内燃機関１０の冷間始動時に、ＥＨＣ温度Ｔｅｈｃを初めとする諸パラメータに従って、積算吸気量が、触媒担体３での担体内温度差ΔＴが過度に拡大しないための制限値を超えないように制御されることになる。特に積算吸気量の上限値に制御時の車両速度が反映されることで、ソーク状態からの内燃機関１０の冷間始動においても的確に担体内温度差ΔＴの拡大を回避できる。
【実施例４】
【００７７】
本発明に係る内燃機関１０の制御装置の第四の実施例について、図１８、図１９に基づいて説明する。図１８は、図１０に示される排気空燃比制御の変形例としての、ＥＨＣ１におけるクラック発生を抑制するための制御のフローチャートであり、当該制御を構成する各処理のうち、図１０に示す排気空燃比制御を構成する処理と実質的に同一の処理は、同じ参照番号を付すことで、その詳細な説明を割愛する。具体的には、図１８に示す排気空燃比制御は、図１０に示す排気空燃比制御のＳ２０１の処理が、Ｓ４０１に置き換えられたものである。【００７８】
そこで、Ｓ１０５で肯定判定された後に行われるＳ４０１の処理について説明する。Ｓ４０１では、Ｓ２０１と同様に、排気空燃比のリッチ制御量が決定されるが、本実施例ではその決定の際に、内燃機関１０の機関回転速度とＥＨＣ温度に加えて、本制御時のハイブリッド車両１００の車両速度が考慮される。そこで、図１９に基づいて、Ｓ４０１におけるリッチ制御量の決定方法について説明する。本実施例では、図１９（ａ）に示される制御マップと、図１９（ｂ）に示される制御マップを用いて、リッチ制御量が決定される。図１９（ａ）に示される制御マップは、Ｓ２０１の処理に対応する、図１２に示される制御マップと実質的に同じものであるからその詳細な説明は割愛する。そして、図１９（ａ）に示される制御マップに従えば、ＥＨＣ温度に基づいて、機関回転速度と排気空燃比の相関関係が選択される。本実施例では、ＥＨＣ温度に応じた４つの相関関係（線Ｌ３１、線Ｌ３２、線Ｌ３３、線Ｌ３４で表される相関関係）が例示されており、例えば、ＥＨＣ温度に基づいて線Ｌ３２で表される上記相関関係が選択されるものとする。【００７９】
次に、本実施例では、選択された線Ｌ３２で表される相関関係をベースとして、ハイブリッド車両１００の車両速度を、リッチ制御量に反映させた制御マップ（図１９（ｂ）を参照）が用意されている。本排気空燃比制御が実行される内燃機関１０の冷間始動時に、ハイブリッド車両１００の車両速度が高くなっていると、スロットル弁１４の開度が車両速度が低い場合と同じであっても、必然的に内燃機関１０に取り込まれる吸気量が多くなり、それは、排気を介したＥＨＣ１への投入エネルギーの増大を招く可能性がある。そこで、図１９（ｂ）に示される制御マップでは、ハイブリッド車両１００の車両速度が高くなるに従い、排気空燃比をよりリッチ側に移行させるように、機関回転速度と排気空燃比の相関関係が設定されている。具体的には、車両速度ＥＶ＝０ｋｍ／ｈのときは、線Ｌ３２−１で示される相関関係が設定され、車両速度ＥＶ＝５０、９０ｋｍ／ｈのときは、それぞれ線Ｌ３２−２、Ｌ３２−３で示される相関関係が設定されている。なお、図１９（ｂ）に示される制御マップは図１９（ａ）中の線Ｌ３２に係る相関関係に対応するものであるが、もちろん、線Ｌ３３、線Ｌ３４等に係る相関関係についても車両速度が反映された制御マップが用意されている。【００８０】
このように図１９（ａ）、（ｂ）に示される制御マップを利用することで、Ｓ４０１におけるリッチ制御量の決定処理が行われ、その後、Ｓ２０２以降の処理が行われることになる。このように、図１８に示される排気空燃比制御が行われることで、内燃機関１０の冷間始動時に、ＥＨＣ温度Ｔｅｈｃを初めとする諸パラメータに従って、排気空燃比が、触媒担体３での担体内温度差ΔＴが過度に拡大しないように制御されることになる。特にリッチ制御量に制御時の車両速度が反映されることで、ソーク状態からの内燃機関１０の冷間始動においても的確に担体内温度差ΔＴの拡大を回避できる。
【実施例５】
【００８１】
本発明に係る内燃機関１０の制御装置の第五の実施例について、図２０、図２１に基づいて説明する。図２０は、内燃機関１０の冷間始動前に事前にＥＨＣ１に電力供給を行って、そのＥＨＣ温度を上昇させることで、その後の冷間始動時に排気を介してエネルギーが投入されたときに、触媒担体３において担体内温度差ΔＴが拡大しすぎないようにするための制御のフローチャートであり、当該制御を始動前ＥＨＣ通電制御と称する。当該制御は、内燃機関１０が停止している状態において、ＥＣＵ２０により適宜繰り返し実行される。【００８２】
まず、Ｓ５０１では、ＥＨＣ温度Ｔｅｈｃの取得が行われる。ＥＨＣ温度の推定、算出については、上述までの実施例に示した通り、温度センサ６ａにより検出される排気温度等に基づいて行われる。その後、Ｓ５０２で、クランクポジションセンサ１１による検出値に基づいて、ハイブリッド車両１００の車両速度ｅｖｓｐｄが取得される。Ｓ５０２の処理が終了すると、Ｓ５０３へ進む。【００８３】
Ｓ５０３では、内燃機関１０が停止している状態で、すなわち内燃機関１０の冷間始動が行われる前の状態で、予めＥＨＣ１に通電しその温度を上昇させる際の目標温度である、目標ＥＨＣ温度ｔｅｍｐｅｖが算出される。この目標ＥＨＣ温度ｔｅｍｐｅｖは、仮に内燃機関１０が冷間始動し、排気がＥＨＣ１に流れ込むことでクラック発生の原因である担体内温度差ΔＴが拡大しすぎないように、排気が流れ込む時点において予めＥＨＣ温度を上昇させておくために設定されるものである。内燃機関１０の冷間始動時直後のＥＨＣ温度が高い場合ほど、担体内温度差ΔＴが拡大しにくくなるのは、上述までの実施例（例えば、図９Ｂ、図１５Ｂ）に示す通りである。【００８４】
そこで、目標ＥＨＣ温度ｔｅｍｐｅｖの算出については、図２１に示される制御マップに従って行われる。当該制御マップは、横軸が車両速度ｅｖｓｐｄを表し、縦軸が目標ＥＨＣ温度ｔｅｍｐｅｖを表し、両者の相関関係を定めている。当該相対関係においては、車両速度ｅｖｓｐｄが高くなるほど、目標ＥＨＣ温度ｔｅｍｐｅｖも高くなるように設定されている。これは、車両速度ｅｖｓｐｄがより高いときに内燃機関１０が冷間始動した場合、より多くの吸気が内燃機関１０に取り込まれ、その結果、排気を介してより多くのエネルギーがＥＨＣ１に投入され、担体内温度差ΔＴが拡大し過ぎてしまうことを考慮し、より高い目標ＥＨＣ温度を設定することで、その担体内温度差ΔＴの拡大を抑制することを目的としていることによる。以上より、Ｓ５０３では、図２１に示される制御マップに従って、Ｓ５０２で取得された車両速度ｅｖｓｐｄに基づいて目標ＥＨＣ温度ｔｅｍｐｅｖが算出される。Ｓ５０３の処理が終了すると、Ｓ５０４へ進む。【００８５】
Ｓ５０４では、Ｓ５０１で取得されたＥＨＣ温度Ｔｅｈｃが、Ｓ５０３で算出された目標ＥＨＣ温度ｔｅｍｐｅｖより大きいか否かが判定される。そして、Ｓ５０４で肯定判定されればＥＨＣ１への通電は行われず（Ｓ５０５の処理）、一方で否定判定されればＥＨＣ１への通電が、ＥＨＣ温度が目標ＥＨＣ温度ｔｅｍｐｅｖに到達するように行われる（Ｓ５０６の処理）。【００８６】
このように本始動前ＥＨＣ通電制御が行われれば、内燃機関１０が停止している状態で、ハイブリッド車両１００の車両速度に基づいてＥＨＣ温度が、クラック発生の原因となる担体内温度差ΔＴが拡大し過ぎない温度になるように制御される。そのため、その後ハイブリッド車両１００の走行中に内燃機関１０が冷間始動しても、ＥＨＣ１への排気の流れ込みによるクラックの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１・・・・ＥＨＣ（電気加熱式触媒）
２・・・・排気通路
３・・・・触媒担体
４・・・・ケース
５・・・・マット
７・・・・電極
１０・・・・内燃機関
１２・・・・吸気通路
１３・・・・エアフローメータ
１４・・・・スロットル弁
２０・・・・ＥＣＵ
２１ａ、２１ｂ・・・・モータ（モータジェネレータ）
３０・・・・バッテリ
１００・・・・ハイブリッド車両
【図１】
2013108379.tif 000003
【図２】
2013108379.tif 000004
【図３】
2013108379.tif 000005
【図４】
2013108379.tif 000006
【図５】
2013108379.tif 000007
【図６】
2013108379.tif 000008
【図７】
2013108379.tif 000009
【図８】
2013108379.tif 000010
【図９Ａ】
2013108379.tif 000011
【図９Ｂ】
2013108379.tif 000012
【図１０】
2013108379.tif 000013
【図１１】
2013108379.tif 000014
【図１２】
2013108379.tif 000015
【図１３】
2013108379.tif 000016
【図１４】
2013108379.tif 000017
【図１５Ａ】
2013108379.tif 000018
【図１５Ｂ】
2013108379.tif 000019
【図１５Ｃ】
2013108379.tif 000020
【図１６】
2013108379.tif 000021
【図１７】
2013108379.tif 000022
【図１８】
2013108379.tif 000023
【図１９】
2013108379.tif 000024
【図２０】
2013108379.tif 000025
【図２１】
2013108379.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月29日(2014.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、電力の供給により発熱する発熱体からの熱で排気浄化能を有する触媒を加熱する電気加熱式触媒と、
前記内燃機関の冷間始動時における、前記電気加熱式触媒の前記発熱体での所定部位間の温度差である発熱体内温度差が所定温度範囲内に収まるように、該電気加熱式触媒への排気を介した投入エネルギーの抑制量を決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された前記投入エネルギーの抑制量に応じて、前記内燃機関の運転状態を制御する制御手段と、
を備え、
前記内燃機関は、該内燃機関と、電源からの供給電力によって駆動されるモータとを動力源とするハイブリッド車両に搭載され、
前記決定手段は、前記内燃機関の冷間始動時における前記ハイブリッド車両の車両速度が高くなるほど、前記電気加熱式触媒への投入エネルギーの抑制量を増大する、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記内燃機関の冷間始動からの経過時間に基づいて、前記発熱体内温度差が前記所定温度範囲内に収まるための、前記電気加熱式触媒を流れる排気量に関連する所定パラメータの積算値の上限値である上限積算値を、前記投入エネルギーの抑制量として算出し、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動からの前記所定パラメータの実際の積算値が、前記決定手段によって算出された前記上限積算値を超えないように、又は該上限積算値に近づくように、該内燃機関の機関出力を制御する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記所定パラメータは、前記内燃機関における吸気量である、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記決定手段は、前記内燃機関の冷間始動からの経過時間に基づいて、前記発熱体内温度差が前記所定温度範囲内に収まるための、前記電気加熱式触媒を流れる排気量に関連する所定パラメータの積算値の上限値である上限積算値を、前記投入エネルギーの抑制量として算出し、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷間始動からの前記所定パラメータの実際の積算値が
、前記決定手段によって算出された前記上限積算値を超えないように、又は該上限積算値に近づくように、該内燃機関での燃料燃焼による排気空燃比を調整し、排気温度を制御する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は火花点火式内燃機関であって、
前記制御手段は、前記所定パラメータの実際の積算値が大きくなるほど、排気空燃比がよりリッチ側になるように前記内燃機関における燃焼条件を調整し、排気温度を低下させる、
請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記電気加熱式触媒の温度を推定、又は検出する推定手段を、更に備え、
前記決定手段は、前記推定手段によって推定、又は検出された前記電気加熱式触媒の温度が高くなるほど、電気加熱式触媒への排気を介した投入エネルギーの抑制量を低減する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御手段による前記投入エネルギーの抑制量に応じた前記内燃機関の運転状態の制御は、該内燃機関の冷間始動直後の所定の加速期間において行われる、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【国際調査報告】
2013108379.tif 000027
2013108379.tif 000028
2013108379.tif 000029
2013108379.tif 000030
2013108379.tif 000031
2013108379.tif 000032
2013108379.tif 000033