(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるハイブリッドシステムの制御装置であって、
前記ハイブリッドシステムは、
車両の駆動源となる内燃機関及び電動モータと、
前記内燃機関から出力される動力によって発電する発電機と、
バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに供給し、且つ、前記発電機から供給される交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するインバータと、を有し、
前記内燃機関の排気通路には、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒が設けられており、
前記内燃機関の冷間始動時に、前記電気加熱式触媒に投入されるエネルギ量を抑制すべき条件である投入エネルギ量抑制条件が成立している場合は、前記内燃機関の吸入空気量を減量する制御、または、前記内燃機関の吸入空気量を減量することなく混合気の空燃比を低下させる制御の何れかを実行することで、排気によって前記電気加熱式触媒に投入されるエネルギ量を抑制する制御部を備え、
前記内燃機関の冷間始動時に、前記投入エネルギ量抑制条件に加え、前記発電機から前記インバータに供給される電力を抑制すべき条件である供給電力抑制条件が成立している場合は、前記制御部が、前記内燃機関の吸入空気量を減量する制御の方を選択して実行するハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の冷間始動時に、前記投入エネルギ量抑制条件が成立し、前記供給電力抑制条件が成立していない場合は、前記制御部が、前記内燃機関の吸入空気量を減量することなく混合気の空燃比を低下させる制御の方を選択して実行する請求項１に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の冷間始動時に、前記供給電力抑制条件が成立しているときは、前記インバータを加熱するインバータヒータと、
前記内燃機関の冷間始動時に、前記供給電力抑制条件に加え、前記投入エネルギ量抑制条件が成立している場合は、前記インバータヒータによる前記インバータの加熱を禁止するヒータ制御部と、
を備える請求項１または２に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項４】
前記投入エネルギ量抑制条件が、前記内燃機関の冷間始動時における前記内燃機関の要求出力に応じた前記電気加熱式触媒への投入エネルギ量が、前記電気加熱式触媒が許容可能な量の上限値を超えていることである請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項５】
前記供給電力抑制条件が、前記内燃機関の冷間始動時における前記内燃機関の要求出力に応じた前記発電機から前記インバータへの供給電力が、前記インバータが許容可能な電力の上限値を超えていることである請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項６】
前記投入エネルギ量抑制条件が、前記内燃機関の冷間始動時における前記内燃機関の要求出力が、前記電気加熱式触媒の温度に基づいて定まる閾値を超えていることである請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項７】
前記供給電力抑制条件が、前記内燃機関の冷間始動時における前記内燃機関の要求出力が、前記インバータの温度に基づいて定まる閾値を超えていることである請求項１から４のいずれか一項に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるハイブリッドシステムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の駆動源として内燃機関と電動モータとを有するハイブリッドシステムが知られている。また、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒として、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒（Electrically Heated Catalyst：以下、ＥＨＣと称する場合もある）が開発されている。
【０００３】
特許文献１には、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を除去するフィルタの浄化方法として、フィルタに付着したＰＭを燃焼させるべく該フィルタを加熱する場合に、該フィルタ内の平均温度が１００℃以上となる領域においては、該フィルタ内平均温度上昇率を１００℃／分以下とする技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、検知素子に加熱用ヒータが付設された排気ガスセンサを排気管に配備している内燃機関において、機関始動直後に、検知素子におけるヒータ近傍の部分とヒータから離れた表面部分との温度差が所定値を越えないようにヒータの温度を制御するウォームアップ制御を行う技術が開示されている。また、この特許文献２には、ウォームアップ制御期間中は、燃焼に供せられる混合気の空燃比を通常運転時よりリッチ側に補正したり、点火時期を通常運転時より遅らせたりすることも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２８７４３３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】
【０００６】
車両に搭載されるハイブリッドシステムとして、内燃機関から出力される動力によって発電する発電機とインバータとを備えたシステムがある。インバータは、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータに供給する。また、インバータは、発電機から供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリに供給する。
【０００７】
ここで、インバータは、その温度が低いほど、許容可能な電力（耐電圧）が低下する。そのため、内燃機関の冷間始動時に、インバータの温度も低い場合は、内燃機関の出力の上昇に伴って発電機による発電量が急増すると、発電機からインバータに供給される電力が許容範囲を超えて、該インバータに不具合が生じる虞がある。
【０００８】
一方、内燃機関の排気通路にＥＨＣが設けられている場合、ＥＨＣへの通電が行われていなくても、排気のエネルギによって発熱体が昇温する。ところが、発熱体が排気のエネルギによって昇温する場合、発熱体の側壁面は、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、ＥＨＣの温度（発熱体の温度）が低い内燃機関の冷間始動時においては、内燃機関の出力の上昇に伴って排気によって発熱体に投入されるエネルギ量が急増すると、発熱体における側壁面と内部との温度差が過剰に大きくなり、発熱体にクラックが生じる虞がある。
【０００９】
ＥＨＣにおいては、発熱体にクラックが生じると、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、ＥＨＣに通電した際に、発熱体における通電量の分布が不均一となる。その結果、発熱体においてより大きな温度差が生じ、クラックの増大・増加を招く虞がある。
【００１０】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の排気通路にＥＨＣが設けられているハイブリッドシステムにおいて、内燃機関の冷間始動時に、ＥＨＣの発熱体にクラックが発生することを抑制することができ、且つインバータの不具合が発生することも抑制することができる技術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】
【００１１】
本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置は、
車両に搭載されるハイブリッドシステムの制御装置であって、
前記ハイブリッドシステムは、
車両の駆動源となる内燃機関及び電動モータと、
前記内燃機関から出力される動力によって発電する発電機と、
バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに供給し、且つ、前記発電機から供給される交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給するインバータと、を有し、
前記内燃機関の排気通路には、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒が設けられており、
前記内燃機関の冷間始動時に、前記電気加熱式触媒に投入されるエネルギ量を抑制すべき条件である投入エネルギ量抑制条件が成立している場合は、前記内燃機関の吸入空気量を減量する制御、または、前記内燃機関の吸入空気量を減量することなく混合気の空燃比を低下させる制御の何れかを実行することで、排気によって前記電気加熱式触媒に投入されるエネルギ量を抑制する制御部を備え、
前記内燃機関の冷間始動時に、前記投入エネルギ量抑制条件に加え、前記発電機から前記インバータに供給される電力を抑制すべき条件である供給電力抑制条件が成立している場合は、前記制御部が、前記内燃機関の吸入空気量を減量する制御の方を選択して実行する。
【００１２】
内燃機関の吸入空気量を減量すると排気の流量も減少する。そのため、内燃機関の吸入空気量を減量する制御を実行することで、排気によってＥＨＣに投入されるエネルギ量を抑制することができる。また、内燃機関における混合気の空燃比を低下させると排気の温度が低下する。そのため、内燃機関の吸入空気量を減量しなくても、混合気の空燃比を低下させる制御を実行することで、排気によってＥＨＣに投入されるエネルギ量を抑制することができる。
【００１３】
ただし、内燃機関の吸入空気量を減量することなく混合気の空燃比を低下させると、該内燃機関の出力が上昇する場合がある。本発明に係るハイブリッドシステムでは、内燃機関の出力が上昇すると発電機の発電量が増加する。その結果、発電機からインバータに供給される電力が増加する。
【００１４】
そこで、本発明では、投入エネルギ量抑制条件に加え、供給電力抑制条件が成立している場合は、制御部が、内燃機関の吸入空気量を減量する制御の方を選択して実行する。内燃機関の吸入空気量を減量すると内燃機関の出力の上昇を抑制することができる。そのため、内燃機関の吸入空気量を減量する制御の方を選択して実行することで、ＥＨＣに投入されるエネルギ量を抑制するとともに、インバータに供給される電力も抑制することができる。従って、内燃機関の冷間始動時に、ＥＨＣの発熱体にクラックが発生することを抑制することができ、且つインバータの不具合が発生することも抑制することができる。
【００１５】
本発明においては、内燃機関の冷間始動時に、投入エネルギ量抑制条件が成立し、供給電力抑制条件が成立していない場合は、制御部は、内燃機関の吸入空気量を減量することなく混合気の空燃比を低下させる制御の方を選択して実行してもよい。
【００１６】
内燃機関の吸入空気量を減量する制御を実行した場合、内燃機関の出力上昇を抑えることとなる。一方、内燃機関の吸入空気量を減量することなく混合気の空燃比を低下させる制御を実行した場合は、内燃機関の出力上昇を抑えることなく、排気によってＥＨＣに投入されるエネルギ量を抑制することができる。従って、上記によれば、内燃機関の冷間始動時における出力上昇を抑えることなく、ＥＨＣの発熱体にクラックが発生することを抑制することができる。
【００１７】
本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置は、インバータヒータとヒータ制御部とをさらに備えてもよい。インバータヒータは、内燃機関の冷間始動時に、供給電力抑制条件が成立しているときは、インバータを加熱する。インバータは、その温度が上昇すれば、許容可能な電力が上昇する。そのため、インバータヒータによってインバータを加熱することで、より早期に供給電力抑制条件を不成立とすることができる。その結果、内燃機関の出力をより速やかに上昇させることが可能となる。
【００１８】
しかしながら、供給電力抑制条件が不成立となっても、投入エネルギ量抑制条件が成立している場合は、排気によってＥＨＣに投入されるエネルギを抑制すべく内燃機関の出力上昇を抑える必要がある。つまり、インバータヒータによってインバータを加熱しても、内燃機関の出力を速やかに上昇させることはできない。
【００１９】
そこで、上記の場合、ヒータ制御部は、内燃機関の冷間始動時に、供給電力抑制条件に加え、投入エネルギ量抑制条件が成立している場合は、インバータヒータによるインバータの加熱を禁止してもよい。これによれば、インバータヒータによるインバータの無駄な加熱を抑制することができる。
【００２０】
本発明における投入エネルギ量抑制条件は、内燃機関の冷間始動時における該内燃機関の要求出力に応じたＥＨＣへの投入エネルギ量が、ＥＨＣが許容可能な量の上限値を超えていることであってもよい。また、本発明における供給電力抑制条件は、内燃機関の冷間始動時における該内燃機関の要求出力に応じた発電機からインバータへの供給電力が、該インバータが許容可能な電力の上限値を超えていることであってもよい。
【００２１】
ここで、内燃機関の要求出力とは、車両のアクセル開度に応じた出力のことである。内燃機関の要求出力が大きいほど、それに応じたＥＨＣへの投入エネルギ量および発電機からインバータへの供給電力は大きくなる。そして、ＥＨＣが許容可能な投入エネルギ量の上限値およびインバータが許容可能な電力の上限値は、実験等に基づいて予め求めることができる。
【００２２】
また、本発明における投入エネルギ量抑制条件は、内燃機関の冷間始動時における該内燃機関の要求出力が、ＥＨＣの温度に基づいて定まる閾値を超えていることであってもよい。また、本発明における供給電力抑制条件は、内燃機関の冷間始動時における該内燃機関の要求出力が、インバータの温度に基づいて定まる閾値を超えていることであってもよい。これらの場合、各閾値は、ＥＨＣの温度またはインバータの温度が高いほど大きくなる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、内燃機関の排気通路にＥＨＣが設けられているハイブリッドシステムにおいて、内燃機関の冷間始動時に、ＥＨＣの発熱体にクラックが発生することを抑制す
ることができ、且つインバータの不具合が発生することも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１に係るハイブリッドシステム及び内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。
【図３】実施例１に係る、内燃機関の冷間始動時におけるＥＨＣの触媒担体の温度の推移を説明するための図である。図３（ａ）は、ＥＨＣを軸方向と垂直に交わる方向で切断した場合の断面図である。図３（ｂ）は、内燃機関の冷間始動時における触媒担体の温度の推移を示す図である。図３（ｃ）は、内燃機関の冷間始動時における、触媒担体の側壁面とその内部の側壁近傍部との間の温度差の推移を示す図である。
【図４】実施例１に係る内燃機関の冷間始動時の制御フローを示すフローチャートである。
【図５】実施例１に係る、ＥＨＣの温度ＴｅｈｃとＥＨＣ許容上限出力ｐｗｅｈｃとの関係を示す図である。
【図６】実施例１に係る、インバータの温度Ｔｉｎｖとインバータ許容上限出力ｐｗｉｎｖとの関係を示す図である。
【図７】実施例２に係るハイブリッドシステム及び内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図８】実施例２に係る内燃機関の冷間始動時の制御フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
＜実施例１＞
［ハイブリッドシステム及び内燃機関の吸排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係るハイブリッドシステム及び内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例に係るハイブリッドシステム５０は、内燃機関１、動力分割機構５１、電動モータ５２、発電機５３、バッテリ５４、インバータ５５、車軸５６、減速機５７、車輪５８を備えて構成されている。
【００２７】
動力分割機構５１は、内燃機関１からの出力を発電機５３や車軸５６に振り分けている。そして、発電機５３は、内燃機関１から出力される動力によって発電する。動力分割機構５１は、電動モータ５２からの出力を車軸５６に伝達する機能をも有する。電動モータ５２は、減速機５７を介して車軸５６と比例した回転数にて回転する。電動モータ５２は、通常運転時には必要に応じて内燃機関１の出力を補助することもできる。また、電動モータ５２及び発電機５３には、インバータ５５を介してバッテリ５４が接続されている。
【００２８】
インバータ５５は、バッテリ５４から供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータ５２に供給する。また、インバータ５５は、発電機５３から供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリ５４に供給する。これによって、バッテリ５４の充電を行う。インバータ５５には、該インバータ５５の冷却水温度を検出する水温センサ５９が設けられている。
【００２９】
このように構成されたハイブリッドシステム５０では、内燃機関１の出力若しくは電動モータ５２の出力により車軸５６を回転させ、車輪５８が駆動される。また、内燃機関１の出力と電動モータ５２の出力とを合わせて車軸５６を回転させ、車輪５８を駆動するこ
ともできる。さらに、電動モータ５２の出力により内燃機関１のクランクシャフトを回転させることもできる。
【００３０】
内燃機関１は４つの気筒を有するガソリンエンジンである。各気筒には、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁（図示略）が設けられている。また、内燃機関１には、吸気管１０及び排気管１１が接続されている。吸気管１０には、エアフローメータ１２及びスロットル弁１３が設けられている。エアフローメータ１２は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁１３は内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００３１】
排気管１１には、ＥＨＣ２が設けられている。尚、ＥＨＣ２の構成については後述する。ＥＨＣ２より上流側の排気管１１にはＡ／Ｆセンサ１４及び第一排気温度センサ１５が設けられている。ＥＨＣ２より下流側の排気管１１には第二排気温度センサ１６が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１４は排気の空燃比を検出する。第一及び第二排気温度センサ１５，１６は排気の温度を検出する。
【００３２】
ハイブリッドシステム５０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０を備えている。ＥＣＵ２０には、水温センサ５９、エアフローメータ１２、Ａ／Ｆセンサ１４、第一排気温度センサ１５、及び第二排気温度センサ１６が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ２０には、車両１００のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１７が電気的に接続されている。そして、これらのセンサの出力値がＥＣＵ２０に入力される。
【００３３】
また、ＥＣＵ２０には、動力分割機構５１、スロットル弁１３及び内燃機関１の燃料噴射弁が電気的に接続されている。そして、これらの装置がＥＣＵ２０によって制御される。
【００３４】
［ＥＨＣの概略構成］
図２は、ＥＨＣ２の概略構成を示す図である。尚、図２における矢印は、排気管１１における排気の流れ方向を示している。
【００３５】
ＥＨＣ２は、触媒担体３、ケース４、マット５、内管６、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、その中心軸が排気管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、排気管２、触媒担体３、内管６、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３１が担持されている。尚、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触媒であってもよい。
【００３６】
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。尚、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。
【００３７】
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。
【００３８】
電極７にはバッテリ５４から供給電力制御部１８を介して電気が供給される。電極７に
電気が供給されると、触媒担体３に通電される。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３１が加熱され、その活性化が促進される。供給電力制御部１８は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されており、電極７への電気の供給（即ち、触媒担体３への通電）のＯＮ／ＯＦＦの切り換えや供給電力の調整を行う。
【００３９】
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。また、マット５には内管６が挟み込まれている。内管６は、中心軸Ａを中心とした管状の部材である。マット５が、内管６を挟み込むことで、該内管６によってケース４側と触媒担体３側とに分割されている。
【００４０】
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。マット５は、触媒担体３の外周面及び内管６の外周面に巻きつけられている。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いる。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へ電気が流れることが抑制される。
【００４１】
内管６はステンレス鋼材によって形成されている。また、内管６の表面全体には電気絶縁層が形成されている。電気絶縁層を形成する材料としては、セラミック又はガラスを例示することができる。尚、内管６の本体をアルミナ等の電気絶縁材によって形成してもよい。尚、内管６は必ずしも設けられている必要はない。
【００４２】
ケース４及び内管６には、軸電極７ｂを通すために、貫通孔が開けられている。そして、ケース４内における、マット５の上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間の空間によって、電極室９が形成されている。つまり、本実施例においては、マット５の上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間における触媒担体３の外周面全周にわたって電極室９が形成される。尚、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形成してもよい。
【００４３】
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と電極７との間に隙間なく設けられている。
【００４４】
尚、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い。
【００４５】
［内燃機関の冷間始動時の制御］
次に、内燃機関１を冷間始動させるときの制御について説明する。内燃機関１が冷間始動する時点においては、ＥＨＣ２の温度（触媒担体３の温度）も低くなっている。そして、内燃機関１が始動すると、ＥＨＣ２への通電が行われていなくても排気によってＥＨＣ２が昇温する。
【００４６】
図３は、内燃機関１の冷間始動時におけるＥＨＣ２の触媒担体３の温度の推移を説明するための図である。図３（ａ）は、ＥＨＣ２を軸方向と垂直に交わる方向で切断した場合の断面図である。尚、図３（ａ）においては、電極７及び内管６の図示を便宜的に省略している。図３（ｂ）は、内燃機関１の冷間始動時における触媒担体３の温度の推移を示す図である。図３（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
している。また、図３（ｂ）において、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）の温度を表しており、破線は、触媒担体３内部の側壁近傍部の温度を表しており、実線は、触媒担体３の中央部の温度を表している。図３（ｃ）は、内燃機関１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の推移を示す図である。図３（ｃ）において、横軸は時間を表しており、縦軸は、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ΔＴを表している。
【００４７】
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３に示すように、内燃機関１の冷間始動時に、内燃機関１の出力の上昇に伴って排気によって触媒担体３に投入されるエネルギ量が急増すると、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の側壁面とその内部の側壁近傍部との間の温度差は大きくなり易い。そして、このような触媒担体３における側壁面と内部との間の温度差が過剰に大きくなると、触媒担体３にクラックが生じる虞がある。
【００４８】
ＥＨＣ２においては、触媒担体３にクラックが生じると、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、ＥＨＣ２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る。その結果、触媒担体３においてより大きな温度差が生じ、クラックの増大・増加を招く虞がある。
【００４９】
そこで、本実施例においては、内燃機関１の冷間始動時に、所定の投入エネルギ量抑制条件が成立している場合は、排気によってＥＨＣ２に投入されるエネルギ量を抑制すべく、吸入空気量減量制御または空燃比低下制御のいずれかの制御を実行する。吸入空気量減量制御は、スロットル弁１３の開度を小さくすることで、内燃機関１の吸入空気量を要求出力に対応する空気量よりも減量する制御である。また、ガソリンエンジンである内燃機関１においては、通常の運転時は、内燃機関１の混合気の空燃比が理論空燃比を目標空燃比として制御される。空燃比低下制御は、内燃機関１の吸入空気量を減量することなく、燃料噴射量を増加させることで内燃機関１の混合気の空燃比を理論空燃比よりも低下させる制御である。
【００５０】
内燃機関１の吸入空気量が減量されると排気の流量も減少する。そのため、吸入空気量減量制御を実行することで、排気によってＥＨＣ２に投入されるエネルギ量を抑制することができる。一方、内燃機関１の混合気の空燃比が理論空燃比よりも低くされると排気の温度が低下する。そのため、空燃比低下制御を実行することで、排気によってＥＨＣ２に投入されるエネルギ量を抑制することができる。排気によってＥＨＣ２に投入されるエネルギ量を抑制すると、触媒担体３全体の温度上昇を緩やかにすることができる。そのため、触媒担体３における側壁面と内部との間の温度差を小さくすることができる。その結果、触媒担体３におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００５１】
また、内燃機関１が冷間始動する時点においては、ハイブリッドシステム５０のインバータ５５の温度も低くなっている場合がある。インバータ５５は、その温度が低いほど、許容可能な電力（耐電圧）が低下する。従って、内燃機関１の冷間始動時に、インバータ５５の温度も低い場合は、内燃機関１の出力の上昇に伴って発電機５３による発電量が急増すると、該発電機５３からインバータ５５に供給される電力が許容範囲を超えて、該インバータ５５に不具合が生じる虞がある。そのため、内燃機関１の冷間始動時においては、発電機５３からインバータ５５に供給される電力を抑制することが必要な場合がある。
【００５２】
そこで、本実施例において、内燃機関１の冷間始動時に、投入エネルギ量抑制条件に加え、発電機５３からインバータ５５に供給される電力を抑制すべき条件である供給電力抑制条件が成立している場合は、吸入空気量減量制御または空燃比低下制御のうち吸入空気
量減量制御が選択され実行される。
【００５３】
空燃比低下制御を実行した場合、上述したように排気の温度を低下させることができるが、燃料噴射量が増加するために内燃機関１の出力上昇を招く可能性がある。そのため、発電機５３による発電量が増加し、該発電機５３からインバータ５５に供給される電力が増加する虞がある。これに対し、吸入空気量減量制御を実行した場合、上述したように排気の流量を減量させることができるとともに、内燃機関１の出力の上昇を抑制することができる。そのため、発電機５３による発電量を抑制することができる。従って、ＥＨＣ２に投入されるエネルギ量を抑制するとともに、発電機５３からインバータ５５に供給される電力も抑制することができる。よって、内燃機関１の冷間始動時に、ＥＨＣ２の触媒担体３にクラックが発生することを抑制することができ、且つインバータ５５の不具合が発生することも抑制することができる。
【００５４】
一方、本実施例において、内燃機関１の冷間始動時に、投入エネルギ量抑制条件が成立しているが、供給電力抑制条件は成立していない場合は、吸入空気量減量制御または空燃比低下制御のうち空燃比低下制御が選択され実行される。これによれば、内燃機関１の出力上昇を抑えることなく、ＥＨＣ２に投入されるエネルギ量を抑制することができる。従って、内燃機関１の冷間始動時において、該内燃機関１の出力を速やかに上昇させつつＥＨＣ２の触媒担体３にクラックが発生することを抑制することができる。
【００５５】
ここで、上記の投入エネルギ量抑制条件及び供給電力抑制条件について説明する。内燃機関１の出力が大きいほど、排気の温度が高くなり且つ排気の流量が大きくなる。そのため、内燃機関１の出力が大きいほど、排気によるＥＨＣ２への投入エネルギ量が大きくなる。また、ＥＨＣ２の温度（触媒担体３の温度）が低いほど、該触媒担体３への投入エネルギ量が増加した時に、触媒担体３における側壁面と内部との間の温度差が大きくなり易い。
【００５６】
そこで、本実施例では、内燃機関１の冷間始動時における該内燃機関１の要求出力が、ＥＨＣ２の温度に基づいて定まる閾値を超えている場合に、投入エネルギ量抑制条件が成立していると判断する。ここでの閾値は、内燃機関１の出力が該閾値となると、排気によるＥＨＣ２への投入エネルギ量が、該ＥＨＣ２が許容可能な量の上限値となる値である。以下、この閾値を、ＥＨＣ許容上限出力と称する。
【００５７】
また、上述したように、内燃機関１の出力が大きいほど、発電機５３による発電量が増加し、該発電機５３からインバータ５５への供給電力が増加する。そして、インバータ５５の温度が低いほど、該インバータ５５の許容可能な電力（耐電圧）が低下する。
【００５８】
そこで、本実施例では、内燃機関１の冷間始動時における該内燃機関１の要求出力が、インバータ５５の温度に基づいて定まる閾値を超えている場合に、供給電力抑制条件が成立していると判断する。ここでの閾値は、内燃機関１の出力が該閾値となると、発電機５３からインバータ５５への供給電力が、該インバータが許容可能な電力の上限値となる値である。以下、この閾値を、インバータ許容上限出力と称する。
【００５９】
尚、上記のような、投入エネルギ量抑制条件が成立しているか否かの判断基準値なるＥＨＣ許容上限出力、および、供給電力抑制条件が成立しているか否かの判断基準値なるインバータ許容上限出力は、内燃機関１の混合気の空燃比が理論空燃比である場合の内燃機関１の出力として定められる。
【００６０】
［制御フロー］
本実施例に係る内燃機関１の冷間始動時の制御フローについて図４に示すフローチャー
トに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。
【００６１】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１が冷間始動したか否かが判別される。ここでは、内燃機関１の冷却水の温度が所定温度以下の状態で該内燃機関１が始動したときに冷間始動したと判定してもよい。ステップＳ１０１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。
【００６２】
一方、ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行される。ステップＳ１０２においては、アクセル開度センサ１７によって検出されるアクセル開度に基づいて内燃機関１の要求出力ｐｗｒｅが算出される。
【００６３】
次に、ステップＳ１０３において、第一排気温度センサ１５によって検出される排気温度および第二排気温度センサ１６によって検出される排気温度の少なくともいずれかに基づいてＥＨＣ２の温度Ｔｅｈｃが算出される。次に、ステップＳ１０４において、ＥＨＣ２の温度Ｔｅｈｃに基づいてＥＨＣ許容上限出力ｐｗｅｈｃが算出される。
【００６４】
図５は、ＥＨＣ２の温度ＴｅｈｃとＥＨＣ許容上限出力ｐｗｅｈｃとの関係を示す図である。図５に示すように、ＥＨＣ２の温度が低いほどＥＨＣ許容上限出力ｐｗｅｈｃは小さい値となる。このようなＥＨＣ２の温度ＴｅｈｃとＥＨＣ許容上限出力ｐｗｅｈｃとの関係は実験等に基づいて予め求められており、マップまたは関数としてＥＣＵ２０に記憶されている。ステップＳ１０４では、このマップまたは関数を用いてＥＨＣ許容上限出力ｐｗｅｈｃが算出される。
【００６５】
次に、ステップＳ１０５において、水温センサ５９によって検出されるインバータ５５の冷却水温度に基づいてインバータ５５の温度Ｔｉｎｖが算出される。次に、ステップＳ１０６において、インバータ５５の温度Ｔｉｎｖに基づいてインバータ許容上限出力ｐｗｉｎｖが算出される。
【００６６】
図６は、インバータ５５の温度Ｔｉｎｖとインバータ許容上限出力ｐｗｉｎｖとの関係を示す図である。図６に示すように、インバータ５５の温度Ｔｉｎｖが低いほどインバータ許容上限出力ｐｗｉｎｖは小さい値となる。このようなインバータ５５の温度Ｔｉｎｖとインバータ許容上限出力ｐｗｉｎｖとの関係は実験等に基づいて予め求められており、マップまたは関数としてＥＣＵ２０に記憶されている。ステップＳ１０６では、このマップまたは関数を用いてインバータ許容上限出力ｐｗｉｎｖが算出される。
【００６７】
次に、ステップＳ１０７において、内燃機関１の要求出力ｐｗｒｅがＥＨＣ許容上限出力ｐｗｅｈｃを超えているか否かが判別される。ステップＳ１０７において肯定判定された場合、投入エネルギ量抑制条件が成立していると判断できる。この場合、次にステップＳ１０８の処理が実行される。一方、ステップＳ１０７において否定判定された場合、投入エネルギ量抑制条件は成立していないと判断できる。この場合、次にステップＳ１１１の処理が実行される。
【００６８】
ステップＳ１０８においては、内燃機関１の要求出力ｐｗｒｅがインバータ許容上限出力ｐｗｉｎｖを超えているか否かが判別される。ステップＳ１０８において肯定判定された場合、投入エネルギ量抑制条件に加えて供給電力抑制条件が成立していると判断できる。この場合、次にステップＳ１０９の処理が実行される。
【００６９】
ステップＳ１０９においては、吸入空気量減量制御が実行される。これにより、排気によってＥＨＣ２に投入されるエネルギ量が抑制されるとともに発電機５３からインバータ
５５に供給される電力も抑制される。
【００７０】
一方、ステップＳ１０８において否定判定された場合、投入エネルギ量抑制条件のみが成立しており供給電力抑制条件は成立していないと判断できる。この場合、次にステップＳ１１０の処理が実行される。
【００７１】
ステップＳ１１０においては、空燃比低下制御が実行される。これにより、内燃機関１の出力上昇が抑えられることなく、排気によってＥＨＣ２に投入されるエネルギ量が抑制される。
【００７２】
また、ステップＳ１１１においては、内燃機関１の要求出力ｐｗｒｅがインバータ許容上限出力ｐｗｉｎｖを超えているか否かが判別される。ステップＳ１１１において肯定判定された場合、投入エネルギ量抑制条件は成立しておらず供給電力抑制条件のみが成立していると判断できる。この場合、次にステップＳ１０９の処理が実行される。
【００７３】
一方、ステップＳ１１１において否定判定された場合、投入エネルギ量抑制条件および供給電力抑制条件のいずれも成立していないと判断できるため、本フローの実行が一旦終了される。この場合、内燃機関１の出力は要求出力ｐｗｒｅに制御される。
【００７４】
＜実施例２＞
［ハイブリッドシステム及び内燃機関の吸排気系の概略構成］
図７は、本実施例に係るハイブリッドシステム及び内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例に係るハイブリッドシステム５０には、インバータ５５を加熱するインバータヒータ６０が設けられている。インバータヒータ６０は、バッテリ５４を電源として駆動する電気ヒータである。インバータヒータ６０は、ＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０によって制御される。
【００７５】
インバータヒータ６０以外の構成は実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様、内燃機関１の冷間始動時に、所定の条件が成立している場合、吸入空気減量制御または空燃比低下制御が実行される。
【００７６】
［インバータヒータの制御］
上述したように、インバータ５５は、その温度が低いほど、許容可能な電力（耐電圧）が低下する。そこで、本実施例では、内燃機関１の冷間始動時に、供給電力抑制条件が成立しているときは、吸入空気量減量制御を実行するとともに、インバータヒータ６０によってインバータ５５を加熱する。
【００７７】
インバータヒータ６０によって加熱されることでインバータ５５の温度がより速やかに上昇する。インバータ５５の温度が上昇するとインバータ許容上限出力ｐｗｉｎｖが上昇する。そのため、インバータヒータ６０によってインバータ５５を加熱することで、より早期に供給電力抑制条件を不成立とすることができる。その結果、内燃機関１の出力をより速やかに上昇させることが可能となる。
【００７８】
しかしながら、供給電力抑制条件が不成立となっても、投入エネルギ量抑制条件が成立している場合は、排気によってＥＨＣ２に投入されるエネルギを抑制すべく内燃機関１の出力上昇を抑える必要がある。つまり、インバータヒータ６０によってインバータ５５を加熱しても、内燃機関１の出力を速やかに上昇させることはできない。
【００７９】
そこで、本実施例では、内燃機関１の冷間始動時に、供給電力抑制条件に加え、投入エネルギ量抑制条件が成立している場合は、インバータヒータ６０によるインバータ５５の
加熱を禁止する。これによれば、インバータヒータ６０によるインバータ５５の無駄な加熱を抑制することができる。
【００８０】
［制御フロー］
本実施例に係る内燃機関１の冷間始動時の制御フローについて図８に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。尚、本フローは、図４に示すフローにステップＳ２０９及びＳ２１０を追加したものである。そのため、ステップＳ２０９及びＳ２１０での処理についてのみ説明し、その他のステップについての説明は省略する。
【００８１】
本フローでは、ステップＳ１０８において肯定判定された場合、即ち、投入エネルギ量抑制条件および供給電力抑制条件の両方の条件が成立している場合、次に、ステップＳ２０９の処理が実行される。ステップＳ２０９においては、インバータヒータ６０がＯＦＦにされる。つまり、インバータヒータ６０によるインバータ５５の加熱が禁止される。そして、次にステップＳ１０９において、吸入吸気量減量制御が実行される。
【００８２】
また、本フローでは、ステップＳ１１１において肯定判定された場合、即ち、投入エネルギ量抑制条件は成立しておらず供給電力抑制条件のみが成立している場合、次に、ステップＳ２１０の処理が実行される。ステップＳ２１０においては、インバータヒータ６０がＯＮにされる。これにより、インバータヒータ６０によってインバータ５５が加熱される。そして、この場合も、次にステップＳ１０９において、吸入吸気量減量制御が実行される。
【符号の説明】
【００８３】
１・・・内燃機関
２・・・電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
３・・・触媒担体
７・・・電極
１０・・吸気管
１１・・排気管
１２・・エアフローメータ
１３・・スロットル弁
１４・・Ａ／Ｆセンサ
１５・・第一排気温度センサ
１６・・第二排気温度センサ
１８・・供給電力制御部
３１・・三元触媒
５０・・ハイブリッドシステム
５１・・動力分割機構
５２・・電動モータ
５３・・発電機
５４・・バッテリ
５５・・インバータ
５６・・車軸
５７・・減速機
５８・・車輪
５９・・水温センサ
１００・・車両
【図１】
0005733222.tif 000002
【図２】
0005733222.tif 000003
【図３】
0005733222.tif 000004
【図４】
0005733222.tif 000005
【図５】
0005733222.tif 000006
【図６】
0005733222.tif 000007
【図７】
0005733222.tif 000008
【図８】
0005733222.tif 000009