(57)【要約】【課題】エンジン負荷が大きい場合でもエミッション悪化を防止でき、かつ早期に排気熱回収をすることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、熱交換器と、排気切替弁と、上流触媒と、下流触媒と弁制御手段と、を備える。熱交換器は、排気ガスからの熱を回収するとともに、ＥＧＲクーラ機能としてＥＧＲガスの冷却を行う機能を有する。また、熱交換器は、排気通路上で上流触媒と下流触媒との間に位置する。排気切替弁は、排気通路から前記熱交換器への排気ガスの量を調整する。弁制御手段は、下流触媒床温、及びエンジン負荷量に基づき前記排気切替弁を制御する。これにより、エミッション悪化の防止及び早期の排気熱の回収をすることができる。【選択図】図１
2009138615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲ装置を有する内燃機関の制御装置において、
排気熱回収機能とＥＧＲクーラ機能を併せ持つ熱交換器と、
排気通路から前記熱交換器への排気ガスの流通を調整する排気切替弁と、
排気通路において前記熱交換器の上流に配置される上流触媒と、
排気通路において前記熱交換器の下流に配置される下流触媒と、
下流触媒床温及びエンジン負荷量に基づき前記排気切替弁を制御する弁制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記弁制御手段は、少なくとも下流触媒床温が第１の触媒床温以下である場合に、排気切替弁を、排気ガスが下流触媒を通過する第１のモードにする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記弁制御手段は、下流触媒床温が第１の触媒床温以上である場合、排気切替弁を、排気ガスが熱交換器を通過する第２のモードにする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記弁制御手段は、前記下流触媒床温が一度第１の触媒床温に達した以後は、前記下流触媒床温が第１の触媒床温以下となっても、排気切替弁の第１のモードへの切替えを行わない請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記弁制御手段は、エンジン負荷量が第１のエンジン負荷量以上であり、かつ、前記下流触媒床温が第１の触媒床温以下の場合、排気切替弁を第１のモードにする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記弁制御手段は、前記エンジン負荷量をアクセル開度量とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記弁制御手段は、さらにエンジン水温に基づき前記排気切替弁を制御する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記弁制御手段は、少なくとも前記下流触媒床温が第１の触媒床温以上の場合で、かつ前記エンジン水温が第１のエンジン水温以下の場合に、排気切替弁を第２のモードにする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記弁制御手段は、外気温が第１の気温以下の場合に、下流触媒床温及びエンジン負荷量に拘わらず、排気切替弁を第２のモードにする請求項１乃至８のいずれか一項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、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を備えた内燃機関において、排気ガスから熱エネルギーを回収するための熱交換器が配置される。そして、排気ガスを熱交換器へ通す制御は、排気通路上に設けられた排気切替弁の開閉によって行われる。
【０００３】
なお、特許文献１には、下流触媒コンバータの間に形成された、排気通路上の合流部に合流する接続管と、熱交換器に流入する排気ガスを制御する１以上の排気調整弁とを備えた排気浄化装置が記載されている。その他にも、本発明に関連のある技術が特許文献２、３に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０２４０２２号公報
【特許文献２】特開２００１−２８０２００号公報
【特許文献３】特開平１１−１９３７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の排気浄化装置では、上流触媒の暖機及びエンジンの暖機を優先的に実行している。しかしながら、エミッション悪化をさらに改善するには、下流触媒についても早期に活性温度になるよう暖機を行うのが望ましい。特に、エンジン負荷が高いアクセル操作があった場合は、上流触媒のみでは浄化しきれない有機化合物がエンジンから排出されるため、下流触媒を早期に暖機する必要がある。特許文献１乃至３には、上述の問題は何ら検討されていない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エンジン負荷が大きい場合でもエミッション悪化を防止でき、かつ早期に排気熱回収をすることが可能な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】
【０００７】
本発明の１つの観点では、ＥＧＲ装置を有する内燃機関の制御装置は、排気熱回収機能とＥＧＲクーラ機能を併せ持つ熱交換器と、排気通路から前記熱交換器への排気ガスの流通を調整する排気切替弁と、排気通路において前記熱交換器の上流に配置される上流触媒と、排気通路において前記熱交換器の下流に配置される下流触媒と、下流触媒床温及びエンジン負荷量に基づき前記排気切替弁を制御する弁制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置は、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ装置を有する内燃機関の制御装置である。内燃機関の制御装置は、熱交換器と、排気切替弁と、上流触媒と、下流触媒と、弁制御手段と、を備える。熱交換器は、排気ガスからの熱を回収するとともに、ＥＧＲクーラ機能としてＥＧＲガスの冷却を行う機能を有する。また、熱交換器は、排気通路上で上流触媒と下流触媒との間に位置する。排気切替弁は、排気通路から前記熱交換器への排気ガスの量を調整する。弁制御手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、下流触媒床温、及びエンジン負荷量に基づき前記排気切替弁を制御する。そして、下流触媒が活性温度に達していない場合や、エンジン負荷が大きい場合に、触媒の暖機を実行するように排気切替弁を制御し、それ以外の場合においては熱交換器による排気熱回収を実行する。これにより、エミッション悪化の防止及び早期の排気熱の回収をすることができる。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置の一態様は、前記弁制御手段は、少なくとも下流触媒床温が第１の触媒床温以下の場合に、排気切替弁を、排気ガスが下流触媒を通過する第１のモードにすることを特徴とする。この態様では、下流触媒が予め定めた活性温度である第１の触媒床温以下の場合に、ＥＧＲ制御の有無に拘わらず、弁制御手段は触媒の暖機を行うように排気切替弁を制御する。これにより、エミッション悪化の防止を最優先することができる。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、下流触媒床温が第１の触媒床温以上である場合、排気切替弁を、排気ガスが熱交換器を通過する第２のモードにすることを特徴とする。この態様では、下流触媒が予め定めた活性温度である第１の触媒床温以上に達した場合、ＥＧＲ制御の有無に拘わらず、弁制御手段は触媒の暖機よりも排気熱回収を優先するように排気切替弁を制御する。これにより、エミッション悪化を防止しつつ、下流触媒の暖機を早期に実行することができる。
【００１１】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、前記下流触媒床温が一度第１の触媒床温に達した以後は、前記下流触媒床温が第１の触媒床温以下となっても、排気切替弁の第１のモードへの切替えを行わないことを特徴とする。上流触媒は下流触媒や熱交換器よりも先に、エンジンから排出されたガスが通過する。したがって、下流触媒が活性温度に達したときには、上流触媒は十分に活性温度に達している。よってこの場合には、上流触媒は十分に暖機が完了しているとみなすことができ、上流触媒により排気ガスの浄化も実行されるため、弁制御手段は排気熱の回収を優先して実行する。これにより、ハイブリッド車両やエコラン車両等の間欠運転を行う車両においても、排気の浄化を保証し、かつ排気熱の回収を実行することができる。
【００１２】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、エンジン負荷量が第１のエンジン負荷量以上であり、かつ、前記下流触媒床温が第１の触媒床温以下の場合、排気切替弁を第１のモードにすることを特徴とする。この態様では、原則として、下流触媒床温が第１の触媒床温に達した場合、それ以後上流触媒床温は第２の触媒床温以上にあるとみなし、下流触媒の暖機よりも排気熱回収を優先する。しかし、エンジンの負荷が大きいときには、エンジンから有機化合物の排出が増大することが予想されるため、この場合は例外的に下流触媒床温が第一の触媒床温に達することを最優先させる。これにより、より幅広い状況においてエミッション悪化の防止を保証することができる。
【００１３】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、前記エンジン負荷量をアクセル開度量とすることを特徴とする。この態様では、アクセル開度センサ等によりアクセル開度量をエンジン負荷量とみなして監視し、エンジン負荷が高くなるようなアクセル操作によりアクセル開度量が所定よりも高くなった場合には、エンジン負荷量が大きいと判断し、下流触媒床温が第一の触媒床温に達することを最優先させることができる。
【００１４】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、さらにエンジン水温に基づき前記排気切替弁を制御することを特徴とする。この態様では、エンジン水温も考慮して排気切替弁を制御することで、例えばエンジンの保護や車内暖房を優先させることができる。
【００１５】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、少なくとも前記下流触媒床温が第１の触媒床温以上の場合で、かつ前記エンジン水温が第１のエンジン水温以下の場合に、排気切替弁を第２のモードにすることを特徴とする。この態様では、下流触媒が活性温度に達している場合は触媒の暖機は完了したとみなし、エンジン水温の暖機を優先させる。これにより、エンジン水温の暖機を早期に完了することができる。
【００１６】
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、外気温が第１の気温以下の場合に、下流触媒床温及びエンジン負荷量に拘わらず、排気切替弁を第２のモードにすることを特徴とする。この態様では、外気温が極度に低温の場合、装置の凍りつき等によりエンジンの機能が低下する可能性があるため、安全上エンジン水温の上昇を最優先させる。これにより、デアイスやデフロスタの性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１８】
[内燃機関]
まず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るエンジン３を有する内燃機関の制御装置１００の概略構成の一例を示すブロック図である。図１において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。内燃機関の制御装置１００は、車両に搭載され、エンジン３の出力を走行用動力源として用いる。内燃機関の制御装置１００は、エンジン３と、ＥＧＲ装置５と、触媒３０ａ、３０ｂと、排気切替弁２０と、各種センサ２５、２６、２７と、ＥＣＵ１０と、を構成要素として含む。
【００１９】
エンジン３は、吸気通路２を介して空気（吸気）が供給される。吸気通路２には、エンジン内部への流入量を調整するスロットル弁２２が配置されている。更に、エンジン３には排気通路４が接続されており、上記した燃焼によって発生した排気ガスは排気通路４より排出される。エンジン３の好適な例として、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンが挙げられる。
【００２０】
また、内燃機関の制御装置１００は、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ装置５を有する。ＥＧＲ装置５は、ＥＧＲ通路６と、熱交換器７と、ＥＧＲ弁９とを有する。ＥＧＲ通路６は、一端が排気通路４に接続され、他端が吸気通路２に接続されている。
【００２１】
熱交換器７は、ＥＧＲ通路６を通過する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラとして機能するとともに、排気ガスに含まれる熱エネルギーをエンジン冷却水に伝達する排気熱回収器として機能する。即ち、熱交換器７は、ＥＧＲクーラと排気熱回収器との機能が一体となった熱交換器である。具体的には、熱交換器７は、水冷式に構成され、内部を通過する冷却水を用いて冷却を行う。つまり、熱交換器７は、冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって排気ガスを冷却する。なお、冷却水は、冷却水通路８を通過し、図示しないウォーターポンプなどによって循環される。
【００２２】
ＥＧＲ弁９は、還流させる排気ガスの量（以後、「ＥＧＲ量」と呼ぶ。）を制御するための弁である。なお、ＥＧＲ弁９は、ＥＣＵ１０から供給される制御信号Ｓ２によって、開度などが制御される。
【００２３】
排気通路４には、上流触媒３０ａ及び下流触媒３０ｂが配置されている。上流触媒３０ａは、容積の小さい小型の触媒であり、排気通路４においてエンジン３の下流かつ第１のバイパス通路１５の上流に配置される触媒である。好適な例では、上流触媒３０ａとしては、ＮＯｘを吸蔵して浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒であることが好ましい。なお、以後に上流触媒３０ａの温度を「上流触媒床温」と呼ぶ。
【００２４】
下流触媒３０ｂは、上流触媒３０ａよりも容積の大きい大型の触媒であり、排気通路４において排気切替弁２０の下流に配置される触媒である。下流触媒３０ｂとしては、上流触媒３０ａと同様に、ＮＯｘを吸蔵して浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒であることが好ましい。なお、以後に下流触媒３０ｂの温度を「下流触媒床温」と呼び、上流触媒床温及び下流触媒床温の総称を、単に「触媒床温」と呼ぶ。
【００２５】
第１のバイパス通路１５は、排気通路４と熱交換器７とを接続し、排気通路４から熱交換器７へ排気ガスを流通させるための通路である。第２のバイパス通路１６は、排気通路４と熱交換器７とを接続し、熱交換器７から排気通路４へ排気ガスを流通させるための通路である。
【００２６】
排気切替弁２０は、第２のバイパス通路１６及び排気通路４の開閉を行うことで、排気ガスの流れを調整する弁である。排気切替弁２０は、ＥＣＵ１０から供給される制御信号Ｓ１によって、その開閉が制御される。
【００２７】
更に、内燃機関の制御装置１００には、各種のセンサが設けられている。具体的には、エンジン３のヘッド部分において、冷却水通路８上に冷却水の水温を測るエンジン水温センサ２５が設けられている。エンジン水温センサ２５は検出した冷却水水温に対応する検出信号Ｓ５をＥＣＵ１０に供給する。
【００２８】
下流触媒３０ｂには、下流触媒床温を計測する触媒床温センサ２６が設けられている。触媒床温センサ２６は、検出した下流触媒床温に対応する検出信号Ｓ６をＥＣＵ１０に供給する。
【００２９】
また、運転者によるアクセル操作に対応するアクセル開度を検出するセンサであるアクセル開度センサ２７が設けられている。アクセル開度センサ２７は、検出したアクセル開度を示す検出信号Ｓ７をＥＣＵ１０に供給する。ＥＣＵ１０は、これらの検出信号Ｓ５乃至Ｓ７に基づき、ＥＧＲ弁９及び排気切替弁２０を制御する。
【００３０】
ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。ＥＣＵ１０は、種々のセンサから供給される検出信号に基づいて、エンジン３を制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ２７から供給された検出信号Ｓ７を基に、エンジン３の要求トルクを決定する。そして、ＥＣＵ１０は、決定された要求トルクに基づいて、エンジン３を制御する。
【００３１】
また、ＥＣＵ１０は、排気切替弁２０、ＥＧＲ弁９に制御信号Ｓ１、Ｓ２を送信することによりこれらを制御する。従って、ＥＣＵ１０は、本発明における弁制御手段として機能する。
【００３２】
次に、ＥＣＵ１０が行うＥＧＲ弁９及び排気切替弁２０の制御により変化する、各排気ガスの気流の状態について説明する。
【００３３】
図２（ａ）は、ＥＧＲ弁９を閉じ、かつ排気切替弁２０が第２のバイパス通路１６を閉じるように、ＥＣＵ１０がＥＧＲ弁９及び排気切替弁２０の制御を行った状態を表す。即ち、状態７０は、ＥＧＲ装置５によって排気が還流されないように、かつ排気切替弁２０が破線２０ａに位置するように、ＥＧＲ弁９及び排気切替弁２０をＥＣＵ１０が制御した場合の状態である。以後、状態７０を、「触媒暖機モード」と呼ぶ。矢印８０は、排気の流れを示す。以後、排気切替弁２０を破線２０ａに位置するように制御することを、単に「排気切替弁２０を閉じる」または「排気切替弁２０を第１のモードにする」と表現する。
【００３４】
触媒暖気モードでは、エンジン３から排出された排気ガスが、熱交換器７を通らないため、排気ガスの熱が熱交換器７によって回収されない。従って、排気ガスは、矢印８０の流れに従い、下流触媒３０ｂを通過する。これにより、下流触媒３０ｂは排気ガスにより暖機される。
【００３５】
図２（ｂ）は、ＥＧＲ弁９を閉じ、かつ排気切替弁２０を開くように、ＥＣＵ１０がＥＧＲ弁９及び排気切替弁２０の制御を行った状態を表す。以後、状態７１を、「熱回収モード」と呼ぶ。矢印８１は、排気の流れを示す。以後、排気切替弁２０を破線２０ｂに位置するように制御することを「排気切替弁２０を開く」または「排気切替弁２０を第２のモードにする」と表現する。
【００３６】
熱回収モードでは、矢印８１が示すように、エンジン３から排出された排気ガスが、熱交換器７を通ることにより、排気ガスの熱が熱交換器７によって回収される。
【００３７】
図３（ａ）は、ＥＧＲ弁９を開き、かつ排気切替弁２０を閉じるように、ＥＣＵ１０がＥＧＲ弁９及び排気切替弁２０の制御を行った状態を表す。以後、状態７２を「ＥＧＲクーラモード」と呼ぶ。矢印８２ａ及び８２ｂは、排気の流れを示す。
【００３８】
ＥＧＲクーラモードでは、矢印８２ａが示すように、エンジン３から排出された排気ガスの一部が、ＥＧＲ装置５により再び吸気通路２に還流される。これにより、吸気通路２の負圧が相対的に低下し、ポンピングロス低下により燃費を向上させることができる。また、ＥＧＲ装置５により還流されない排気ガスは、矢印８２ｂが示すように、熱交換器７を通らず下流触媒３０ｂを通過する。これにより、下流触媒３０ｂが排気ガスにより暖機される。
【００３９】
図３（ｂ）は、ＥＧＲ弁９を開き、かつ排気切替弁２０を開くように、ＥＣＵ１０がＥＧＲ弁９及び排気切替弁２０の制御を行った状態を表す。以後、状態７３を「熱回収・ＥＧＲクーラモード」と呼ぶ。矢印８３ａ及び８３ｂは、排気の流れを示す。
【００４０】
熱回収・ＥＧＲクーラモードでは、矢印８３ａが示すように、エンジン３から排出された排気ガスの一部が、ＥＧＲ装置５により再び吸気通路２に還流される。これにより、吸気通路２の負圧が相対的に低下し、ポンピングロス低下により燃費を向上させることができる。また、熱回収・ＥＧＲクーラモードでは、矢印８３ａ及び矢印８３ｂが示すように、エンジン３から排出された排気ガスが、熱交換器７を通ることにより、排気ガスの熱が熱交換器７によって回収される。
【００４１】
[排気切替弁の制御方法１]
次に、ＥＣＵ１０が実行する、エンジン始動後の状態変化に伴う排気切替弁２０の制御方法について具体的に説明する。図４に、エンジン回転数、エンジン水温、下流触媒床温の時間の経過による変化のグラフ、及びそれに対応する排気切替弁の状態を示すグラフの一例を表す。図４に示す排気切替弁の制御方法を、以後「排気切替弁の制御方法１」と表現する。
【００４２】
図４において、エンジン３は時刻ｔ１に始動している。そして、時刻ｔ２まで、即ち期間Ａにおいて、下流触媒床温が所定の活性温度Ｔ２（ここでは「第１の触媒床温」と呼ぶ。）に達していない。この場合、下流触媒３０ｂが活性温度に達していないことによる、エミッション悪化の可能性がある。したがって、ＥＣＵ１０は、下流触媒３０ｂの暖機を実行する必要がある。即ち、ＥＣＵ１０は、期間Ａにおいて、排気切替弁２０を第１のモードにする。これにより、排気ガスの熱を熱交換器７で回収せず、排気ガスを下流触媒３０ｂへ通すことができ、早期に下流触媒床温を第１の触媒床温Ｔ２にすることができる。
【００４３】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、即ち、期間Ｂでは、下流触媒床温が第１の触媒床温Ｔ２に達し、下流触媒３０ｂの暖機が完了している。一方、エンジン水温は、適温である所定のエンジン水温（以後、「第１のエンジン水温」と呼ぶ。）に達していない。ここでは第１のエンジン水温をＴ１とする。したがって、この場合、ＥＣＵ１０は、下流触媒３０ｂの暖機よりも熱交換器７による熱回収を優先させる。即ち、ＥＣＵ１０は、期間Ｂにおいて、排気切替弁２０を第２のモードにする。言い換えると、ＥＣＵ１０は、時刻ｔ２において、排気切替弁２０を第１のモードから第２のモードへ切り替える。これにより、ＥＣＵ１０は、排気ガスの熱を熱交換器７で回収することができ、早期にエンジン水温を上昇させることができる。
【００４４】
時刻ｔ３以降、即ち、期間Ｃにおいて、下流触媒３０ｂの暖機が完了しており、エンジン水温も第１のエンジン水温Ｔ１以上に達している。この場合、これ以上エンジン水温の暖機を実行すると、エンジン水温の沸騰等によりエンジン３へ悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、ＥＣＵ１０は、期間Ｃにおいて、排気切替弁２０を第１のモードにする。即ち、ＥＣＵ１０は、時刻ｔ３において、排気切替弁２０を第２のモードから第１のモードへ切り替える。これにより、エンジン水温の高騰による沸騰等を防ぎ、エンジン３を保護することができる。
【００４５】
以上のように、ＥＣＵ１０が排気切替弁２０を切り替えることで、触媒の暖機及び熱交換器７による熱回収を適切に実行することができ、エミッション悪化の防止及びエンジン保護を図ることができる。
【００４６】
[排気切替弁の制御方法２]
ハイブリッド車両やエコラン車両のように、エンジンの間欠運転を行う車両に対し、図１に示す内燃機関の制御装置１００を適用した場合、エンジンの間欠運転による下流触媒床温の低下が生じる。その結果、ＥＣＵ１０は、エンジンの再始動に合わせ排気切替弁２０を頻繁に切り替える場合が生じる。図５に、排気切替弁の制御方法１を適用した場合における、ハイブリッド車両でのエンジン回転数、エンジン水温、下流触媒床温の各変化のグラフ、及びそれに対応する排気切替弁の状態を示すグラフの一例を表す。
【００４７】
図５では、車両の走行の始動開始後、ＥＣＵ１０は、モータによる走行（以後、「ＥＶ走行」と呼ぶ。）と、エンジン３による走行（以後、「エンジン走行」と呼ぶ。）と、を適宜切り替えている。特に、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１まで、即ち期間Ｄにおいては、上述の走行モードの切り替えにより、下流触媒床温が第１の触媒床温Ｔ２を頻繁に下回っている。その結果、排気切替弁の制御方法１では、排気切替弁２０を第１のモードに切り替えるため、エンジン水温が第１のエンジン水温Ｔ１に達していない場合でも、排気ガスからの熱回収ができない。また、頻繁に排気切替弁２０を切り替えることにより、排気切替弁２０の故障が発生する可能性が高くなることも考えられる。
【００４８】
図６に、新たな排気切替弁２０の制御方法（以後、「排気切替弁の制御方法２」と呼ぶ。）を適用した場合における、エンジン始動に伴うエンジン回転数、エンジン水温、下流触媒床温の各変化のグラフ、及びそれに対応する排気切替弁の状態を示すグラフの一例を表す。
【００４９】
図６において、まず、ＥＣＵ１０は、エンジン３の始動後、下流触媒床温が第１の触媒床温Ｔ２に達する時刻ｔ２０まで、即ち期間Ｅにおいて、排気切替弁２０を第１のモードにする。
【００５０】
時刻ｔ２０から時刻ｔ２１まで、即ち期間Ｆにおいては、下流触媒床温が第１の触媒床温Ｔ２に達したため、ＥＣＵ１０は排気切替弁２０を第２のモードにする。なお、期間Ｆにおいて、エンジン走行からＥＶ走行への切り替えによるエンジン３の一時停止により、下流触媒床温は第１の触媒床温Ｔ２を下回る場合が生じている。しかし、この場合においても、上流触媒３０ａは、排気通路４において、熱交換器７の上流に位置しているため、下流触媒３０ｂが一度第１の触媒床温Ｔ２に達したことで十分に上流触媒３０ａの活性温度（以後、「第２の触媒床温」と呼ぶ。）に達していると考えられる。従ってこの場合においては、下流触媒３０ｂが活性温度に達していなくとも上流触媒３０ａが活性温度に達しているとみなし、ＥＣＵ１０は原則として第１のモードには切り替えない。言い換えると、排気切替弁の制御方法２では、下流触媒床温の代わりに上流触媒床温を排気切替弁２０の切替えの判断対象とし、さらに、下流触媒３０ｂが第１の触媒床温Ｔ２に達した場合には、上流触媒３０ａは十分に活性温度である第２の触媒床温に達しているとみなす。これにより、エミッション悪化が生じない範囲において、排気ガスからの熱回収を実行することができる。
【００５１】
時刻ｔ２１において、アクセル開度センサ２７から受信したアクセル開度が急上昇し、所定の開度量Ｄ１（以後、「第１の開度量」と呼ぶ。）を超えている。この場合においては、アクセル開度の上昇によりエンジン３への負荷が高くなり、結果として有機化合物が多く排出される可能性が高い。
【００５２】
この場合、ＥＣＵ１０は、排気熱の回収よりも下流触媒３０ｂの暖機を優先させることによりエミッション悪化を防止する。即ち、第１の開度量Ｄ１を超えるアクセル操作を検出した場合で、かつ下流触媒３０ｂが第１の触媒床温Ｔ２に達していない場合には、ＥＣＵ１０は排気切替弁２０を第２のモードから第１のモードへと切り替える。これにより、例外的にエンジン負荷が高くなった場合においても、エミッション悪化を防止することができる。
【００５３】
なお、このようにアクセル開度をエンジン負荷の指標とすることにより、いち早くエンジン３の負荷が大きくなることを検知することができ、早期に下流触媒３０ｂの暖機を実行することができる。
【００５４】
また、エンジン負荷の指標として、アクセル開度の他に例えばエンジン回転数やスロットルバルブの開度等を用いてもよい。これらのエンジン負荷の指標となる数値を「エンジン負荷量」と定義する。
【００５５】
次に、時刻ｔ２２において、ＥＣＵ１０は、下流触媒床温が第１の触媒床温Ｔ２に達したことより、排気切替弁２０を第２のモードへ切り替える。そして時刻ｔ２３まで、即ち期間Ｈにおいて、上流触媒床温が第２の触媒床温に達しているとみなし、下流触媒床温が第１の触媒床温Ｔ２以下になった場合でも排気切替弁２０を第１のモードへ切り替えず、第２のモードを維持し排気熱の回収を実行する。
【００５６】
時刻ｔ２３において、ＥＣＵ１０は、エンジン水温が第１のエンジン水温に達したことより、排気切替弁２０を第１のモードへ切り替える。そして、時刻ｔ２３以降、即ち期間Ｉにおいて、排気熱の回収を停止する。これにより、冷却水の沸騰等を防ぎ、エンジン３を保護することができる。
【００５７】
以上により、排気切替弁の制御方法２において、ＥＣＵ１０は、ハイブリッド車両に内燃機関の制御装置１００を適用した場合であっても、エンジンの間欠運転による、触媒床温低下から生じるエミッション悪化や排気熱回収の遅延化の両方を防ぐことができる。
【００５８】
なお、上記の実施例では、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２まで、即ち期間Ｇにおいて、エンジン負荷量が所定量以下になった場合でもＥＣＵ１０は下流触媒床温が第１の触媒床温Ｔ２に達するまでは排気切替弁２０を第１のモードにしている。しかし、本発明の適用はこれに限られない。例えば、エンジン負荷量が所定量以下になった時点において、下流触媒床温に拘わらず排気切替弁２０を第２のモードにしてもよい。これにより、より早期に排気熱の回収をすることができる。
【００５９】
また、上述の排気切替弁の制御方法１、２において、外気温が特に低い環境で車両を走行させる場合には、安全上、エンジン３等のデアイスやデフロスタを最優先させることが望ましい。従って、外気温が所定の気温（以後、「第１の気温」と呼ぶ。）以下の場合には、ＥＣＵ１０は、エンジン３の始動後から排気切替弁２０を第２のモードにし、エンジン水温の上昇を最優先させる。これにより、外気温が極度に低い環境において、安全を最優先することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】内燃機関の制御装置の概略構成を示す図である。
【図２】ＥＧＲ弁を閉めた状態での排気の流れを示す図である。
【図３】ＥＧＲ弁を開いた状態での排気の流れを示す図である。
【図４】排気切替弁の制御方法１を適用した場合における、状態変化のグラフの一例を示す図である。
【図５】ハイブリッド車両に対し排気切替弁の制御方法１を適用した場合における、状態変化のグラフの一例を示す図である。
【図６】ハイブリッド車両に対し排気切替弁の制御方法２を適用した場合における、状態変化のグラフの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
３  エンジン
７  熱交換器
９  ＥＧＲ弁
１０  ＥＣＵ
２０  排気切替弁
３０ａ  上流触媒
３０ｂ  下流触媒
１００  内燃機関の制御装置
【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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