(57)【要約】【課題】車両走行中に一時的に停止されるように制御される内燃機関において、内燃機関の再始動時の触媒の排気浄化性能を低下させることなく、燃料消費効率の向上を図る。【解決手段】ＥＣＵは、エンジンの排気ガスを浄化する第１触媒の推定温度ＴＳＣが下限温度Ｔ（１）より高いか否かを判断するステップ（Ｓ１１０）と、第１触媒より下流側に設けられた第２触媒の推定温度ＴＵＦが下限温度Ｔ（２）より高いか否かを判断するステップ（Ｓ１１２）と、ＴＳＣがＴ（１）より高く（Ｓ１１０にてＹＥＳ）かつＴＵＦがＴ（２）より高い場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、エンジンの一時停止を継続するステップ（Ｓ１１４）と、ＴＳＣがＴ（１）より低い場合（Ｓ１１０にてＮＯ）またはＴＵＦがＴ（２）より低い場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、エンジンを始動するステップ（Ｓ１１６）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の触媒で排気が浄化される内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関は、車両走行中に一時的に停止されるように制御され、
前記制御装置は、
前記車両の状態に基づいて、前記触媒の温度を推定するための推定手段と、
前記内燃機関が一時的に停止されるように制御されている場合に、前記推定された温度が前記触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合には前記内燃機関の一時的な停止を継続し、前記推定された温度が前記予め定められた温度より低い場合には前記内燃機関を再始動するように、前記内燃機関を制御するための制御手段とを含む、制御装置。
【請求項２】
前記予め定められた温度は、前記車両に要求される排気浄化性能を発現する前記触媒の下限温度である、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記推定手段は、
前記内燃機関の作動中は、前記車両の速度、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の冷却水の温度、前記内燃機関へ吸入される空気の量および前記吸入される空気の温度の少なくともいずれかに基づいて、前記触媒の温度を推定するための手段と、
前記内燃機関が一時的に停止されるように制御されている場合、前記内燃機関の停止時間および前記車両の速度の少なくともいずれかに基づいて、前記内燃機関の作動中に推定された前記触媒の温度を補正するための手段とを含む、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記車両には、上流側の触媒と下流側の触媒とが備えられ、
前記推定手段は、
前記上流側の触媒の温度を推定するための手段と、
前記下流側の触媒の温度を推定するための手段とを含み、
前記制御手段は、前記上流側の触媒の温度が前記上流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合、前記下流側の触媒の温度が前記下流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合の少なくともいずれかの場合に、前記一時的な停止を継続するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記車両には、上流側の触媒と下流側の触媒とが備えられ、
前記推定手段は、前記上流側の触媒の温度を推定するための手段を含み、
前記制御手段は、前記上流側の触媒の温度が前記上流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合に、前記一時的な停止を継続するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項６】
少なくとも１つ以上の触媒で排気が浄化される内燃機関の制御方法であって、前記内燃機関は、車両走行中に一時的に停止されるように制御され、
前記制御方法は、
前記車両の状態に基づいて、前記触媒の温度を推定する推定ステップと、
前記内燃機関が一時的に停止されるように制御されている場合に、前記推定された温度が前記触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合には前記内燃機関の一時的な停止を継続し、前記推定された温度が前記予め定められた温度より低い場合には前記内燃機関を再始動するように、前記内燃機関を制御する制御ステップとを含む、制御方法。
【請求項７】
前記予め定められた温度は、前記車両に要求される排気浄化性能を発現する前記触媒の下限温度である、請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
前記推定ステップは、
前記内燃機関の作動中は、前記車両の速度、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の冷却水の温度、前記内燃機関へ吸入される空気の量および前記吸入される空気の温度の少なくともいずれかに基づいて、前記触媒の温度を推定するステップと、
前記内燃機関が一時的に停止されるように制御されている場合、前記内燃機関の停止時間および前記車両の速度の少なくともいずれかに基づいて、前記内燃機関の作動中に推定された前記触媒の温度を補正するステップとを含む、請求項６または７に記載の制御方法。
【請求項９】
前記車両には、上流側の触媒と下流側の触媒とが備えられ、
前記推定ステップは、
前記上流側の触媒の温度を推定するステップと、
前記下流側の触媒の温度を推定するステップとを含み、
前記制御ステップは、前記上流側の触媒の温度が前記上流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合、前記下流側の触媒の温度が前記下流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合の少なくともいずれかの場合に、前記一時的な停止を継続するステップを含む、請求項６〜８のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１０】
前記車両には、上流側の触媒と下流側の触媒とが備えられ、
前記推定ステップは、前記上流側の触媒の温度を推定するステップを含み、
前記制御ステップは、前記上流側の触媒の温度が前記上流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合に、前記一時的な停止を継続するステップを含む、請求項６〜８のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
請求項６〜１０のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される内燃機関の制御に関し、特に、車両走行中において一時的に停止されるように制御される内燃機関の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンとモータとを動力源とするハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両においては、大気環境保全や燃料消費効率向上の目的から、車両の走行状態に応じてエンジンを一時的に停止させてモータのみで車両を走行させる。他方、エンジンの排気系には、排気ガスに含まれる有害物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなど）を浄化する触媒コンバータが設けられている。触媒コンバータ内の触媒を活性化して有効に作動させるためには、触媒をかなり高い温度（たとえば７００°Ｃ前後）に加熱する必要があるが、触媒の温度がさらに高い温度（たとえば８５０°Ｃ前後）に達すると、触媒機能が劣化してくるという問題がある。ハイブリッド車両の走行中において、上述したようにエンジンが一時的に停止されると触媒を通過する排ガスの流れが途絶え、排ガスによる触媒の冷却作用が低下する。また、エンジン停止時点で既に触媒コンバータ内に存在していた未燃成分に起因する反応熱により、エンジン停止直後のしばらくの間、触媒の温度が上昇する場合がある。そのため、触媒機能の劣化を招く可能性がある。このような問題を解決する技術が、たとえば特開２００５−２９９４００号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
特開２００５−２９９４００号公報（特許文献１）は、内燃機関の停止と再始動が行われる車両において、運転履歴に起因した触媒の状態を制御に反映させることにより、再始動後の触媒の高温劣化を有効に抑制する技術を開示する。この公報に開示された車両の停止始動装置は、所定の第１停止条件が満たされた場合に内燃機関を停止させるための第１停止手段と、第１停止条件とは異なる所定の第２停止条件であって、触媒温度が所定値以上であることおよび触媒通過ガス量が所定値未満であることを含む第２停止条件が満たされた場合に内燃機関を停止させるための第２停止手段と、内燃機関の停止後、所定の再始動条件が満たされると内燃機関を再始動させるための再始動手段と、を備えた車両の停止始動装置である。この停止始動装置は、第２停止手段による停止があった場合にその旨の信号を記憶するための記憶手段と、内燃機関の吸入混合気中の酸素量を減少させるための酸素量減少手段と、を更に備え、再始動手段は、記憶手段に信号が記憶されている場合に、再始動に際し酸素量減少手段に酸素量を減少させる。
【０００４】
この公報に開示された車両の停止始動装置によると、触媒温度が所定値以上であることおよび触媒通過ガス量が所定値未満であることを含む第２停止条件が満たされた場合に、第２停止手段が内燃機関を停止させ、その場合に記憶手段がその旨の信号を記憶する。そして再始動手段は、記憶手段に信号が記憶されている場合に、再始動に際し酸素量減少手段に酸素量を減少させる。第２停止手段による停止があった場合には、触媒温度が比較的高い上、触媒コンバータ内の未燃成分量などの温度以外の条件も、触媒が過熱し易い状態にあると考えられるため、第２停止手段による停止があった場合に再始動に際し酸素量を減少させることにより、運転履歴に起因した触媒の状態を制御に反映させることができる。これによって再始動後の触媒の高温劣化を有効に抑制できる。
【特許文献１】特開２００５−２９９４００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、ハイブリッド車両の走行中において、上述したようにエンジンが一時的に停止されると、触媒を通過する高温の排ガスの流れが途絶えるとともに、走行風による触媒の冷却が継続される。そのため、長い時間エンジンを停止すると、燃費向上を図ることができる一方、触媒の温度が低下し過ぎて、エンジンの再始動時に触媒の排気ガス浄化作用が有効に作用しない場合が考えられる。しかしながら、特許文献１においては、内燃機関の再始動後の触媒の高温劣化を抑制する技術が開示されているが、燃費向上と内燃機関の再始動時の排気浄化性能の低下の抑制とを両立する技術について何ら言及されていない。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両走行中に一時的に停止されるように制御される内燃機関において、内燃機関の再始動時の触媒の排気浄化性能を低下させることなく、燃料消費効率の向上を図ることができる制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る制御装置は、少なくとも１つ以上の触媒で排気が浄化される内燃機関を制御する。内燃機関は、車両走行中に一時的に停止されるように制御される。制御装置は、車両の状態に基づいて、触媒の温度を推定するための推定手段と、内燃機関が一時的に停止されるように制御されている場合に、推定された温度が触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合には内燃機関の一時的な停止を継続し、推定された温度が予め定められた温度より低い場合には内燃機関を再始動するように、内燃機関を制御するための制御手段とを含む。第６の発明に係る制御方法は、第１の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
【０００８】
第１または６の発明によると、車両の状態（たとえば、内燃機関の回転数、内燃機関の冷却水温、吸入空気量、吸入空気温、内燃機関の停止時間、車両の速度など）に基づいて、内燃機関の排気を浄化する触媒の温度が推定される。内燃機関が一時的に停止されるように制御されている場合に、推定された触媒の温度が触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合には、内燃機関の一時的な停止が継続され、予め定められた温度より低い場合には、内燃機関が再始動される。このようにすると、たとえば触媒を活性化させるために必要な温度以上に触媒温度を維持しつつ、内燃機関の一時的な停止時間を最大限確保することができる。そのため、内燃機関の再始動時の触媒の排気浄化性能を低下させることなく、燃料消費効率の向上を図ることができる。その結果、車両走行中に一時的に停止されるように制御される内燃機関において、内燃機関の再始動時の触媒の排気浄化性能を低下させることなく、燃料消費効率の向上を図ることができる制御装置および制御方法を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、予め定められた温度は、車両に要求される排気浄化性能を発現する触媒の下限温度である。第７の発明に係る制御方法は、第２の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
【００１０】
第２または７の発明によると、推定された触媒の温度が、車両に要求される排気浄化性能を発現する触媒の下限温度に低下するまでは、内燃機関の一時的な停止が継続される。そのため、最低限の触媒の排気浄化性能を確保しつつ、燃料消費効率の向上を最大限に図ることができる。
【００１１】
第３の発明に係る制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、推定手段は、内燃機関の作動中は、車両の速度、内燃機関の回転数、内燃機関の冷却水の温度、内燃機関へ吸入される空気の量および吸入される空気の温度の少なくともいずれかに基づいて、触媒の温度を推定するための手段と、内燃機関が一時的に停止されるように制御されている場合、内燃機関の停止時間および車両の速度の少なくともいずれかに基づいて、内燃機関の作動中に推定された触媒の温度を補正するための手段とを含む。第８の発明に係る制御方法は、第３の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
【００１２】
第３または８の発明によると、車両走行中は、内燃機関の作動状態に関わらず、触媒は走行風によって冷却される。また、内燃機関の作動中、触媒は、排気により加熱されたり冷却されたりする。そこで、内燃機関の作動中は、走行風の流量に相関関係がある車両の速度、排気温度に相関関係がある内燃機関の回転数、内燃機関の冷却水の温度、内燃機関へ吸入される空気の温度、排気流量に相関関係がある内燃機関へ吸入される空気の量の少なくともいずれかに基づいて、触媒の温度が推定される。これにより、内燃機関作動中の触媒の温度を精度よく推定することができる。一方、内燃機関の一時停止中は、排気の流れが途絶えるとともに走行風による触媒の冷却が継続されるため、時間の経過とともに触媒の温度が低下する。そこで、内燃機関が一時的に停止されるように制御されている場合、走行風による冷却が継続される内燃機関の停止時間および走行風の流量に相関関係がある車両の速度の少なくともいずれかに基づいて、内燃機関の作動中に推定された触媒の温度が補正される。これにより、内燃機関が一時的に停止されている場合において、触媒の温度を精度よく推定することができる。
【００１３】
第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、車両には、上流側の触媒と下流側の触媒とが備えられる。推定手段は、上流側の触媒の温度を推定するための手段と、下流側の触媒の温度を推定するための手段とを含む。制御手段は、上流側の触媒の温度が上流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合、下流側の触媒の温度が下流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合の少なくともいずれかの場合に、一時的な停止を継続するための手段を含む。第９の発明に係る制御方法は、第４の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
【００１４】
第４または９の発明によると、車両には、上流側の触媒と下流側の触媒とが備えられ、上流側の触媒の温度と下流側の触媒の温度とがそれぞれ推定される。上流側の触媒の温度が上流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合、下流側の触媒の温度が下流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合の少なくともいずれかの場合に、内燃機関の一時的な停止が継続される。このようにすると、たとえば、燃料消費効率を重視して、双方の触媒の温度が下限温度に低下するまで内燃機関の一時的な停止を継続したり、排気浄化性能の信頼性を重視して、一方の触媒の温度が下限温度に低下した時点で内燃機関を再始動したりすることができる。
【００１５】
第５の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、車両には、上流側の触媒と下流側の触媒とが備えられる。推定手段は、上流側の触媒の温度を推定するための手段を含む。制御手段は、上流側の触媒の温度が上流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合に、一時的な停止を継続するための手段を含む。第１０の発明に係る制御方法は、第５の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
【００１６】
第５または１０の発明によると、車両には、上流側の触媒と下流側の触媒とが備えられる。上流側の触媒の温度は、下流側の触媒よりも排気の影響を受けやすい。そのため、排気の温度や流量で触媒の温度を推定する場合においては、上流側の触媒の温度の方が下流側の触媒より精度よく推定することができる。そこで、上流側の触媒の温度が推定され、上流側の触媒の温度が上流側の触媒の排気浄化性能に関する予め定められた温度より高い場合に、内燃機関の一時的な停止が継続される。このようにすると、上流側の触媒の温度が下限温度に低下するまで内燃機関の一時的な停止が継続されるとともに、下流側の触媒温度を推定する必要がなくなる。そのため、コスト低減を図りつつ、排気浄化性能の低下抑制と燃料消費効率の向上との両立を図ることができる。
【００１７】
第１１の発明に係るプログラムにおいては、第６〜１０のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実行させる。第１２の発明に係る記録媒体は、第６〜１０のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した媒体である。
【００１８】
第１１または１２の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第６〜１０のいずれかの発明に係る制御方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２０】
図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両１０について説明する。なお、本発明が適用できる車両は、車両走行中にエンジンが一時的に停止される車両であれば、図１に示すハイブリッド車両１０に限定されず、他の態様を有する車両であってもよい。
【００２１】
ハイブリッド車両１０は、エンジン１００と、モータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂ（ＭＧ（１）３００Ａ、ＭＧ（２）３００Ｂ）とを含む。なお、以下においては、説明の便宜上、ＭＧ（１）３００ＡとＭＧ（２）３００Ｂとを区別することなく説明する場合には、モータジェネレータ３００とも記載する。モータジェネレータ３００がジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータ３００がジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギが電気エネルギに変換されて、回生制動力（回生ブレーキ）が発生し、車両が減速される。
【００２２】
ハイブリッド車両１０には、この他に、エンジン１００やモータジェネレータ３００で発生した動力を駆動輪１２に伝達したり、駆動輪１２の駆動をエンジン１００やモータジェネレータ３００に伝達したりする減速機１４と、エンジン１００が発生する動力を出力軸２１２とＭＧ（１）３００Ａとに分配する動力分割機構２００と、モータジェネレータ３００を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ３１０と、走行用バッテリ３１０の直流とモータジェネレータ３００の交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ３３０と、エンジン１００の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ４０６と、ハイブリッド車両１０の状態に応じてモータジェネレータ３００、インバータ３３０および走行用バッテリ３１０の充放電状態等を制御するＭＧ＿ＥＣＵ４０２と、エンジンＥＣＵ４０６およびＭＧ＿ＥＣＵ４０２等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両１０が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ４０４等を含む。
【００２３】
走行用バッテリ３１０とインバータ３３０との間には、昇圧コンバータ３２０が設けられている。走行用バッテリ３１０の定格電圧が、モータジェネレータ３００の定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ３１０からモータジェネレータ３００に電力を供給するときには、昇圧コンバータ３２０で電力を昇圧する。
【００２４】
図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい。たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ４０２とＨＶ＿ＥＣＵ４０４とを統合したＥＣＵ４００とすることがその一例である。以下の説明においては、ＭＧ＿ＥＣＵ４０２とＨＶ＿ＥＣＵ４０４とを区別することなくＥＣＵ４００と記載する。
【００２５】
ＥＣＵ４００には、エンジンＥＣＵ４０６、車速センサ、アクセル開度センサ、ブレーキストロークセンサ、スロットル開度センサ、ＭＧ（１）回転数センサ、ＭＧ（２）回転数センサ、エンジン回転数センサ（いずれも図示せず）、および監視ユニット３４０からの信号が入力されている。
【００２６】
車速センサは、ドライブシャフト１６の回転数から車速Ｖを検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。
【００２７】
アクセル開度センサは、アクセルペダルの開度（アクセル開度）ＡＣＣを検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。
【００２８】
ブレーキストロークセンサは、ブレーキペダルのストローク（ブレーキストローク）ＢＳを検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。
【００２９】
スロットル開度センサは、エンジン１００に吸入される空気量の調整に用いられるスロットルバルブの開度（スロットル開度）を検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。
【００３０】
ＭＧ（１）回転数センサは、ＭＧ（１）３００Ａの回転数ＮＭ（１）を検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。
【００３１】
ＭＧ（２）回転数センサは、ＭＧ（２）３００Ｂの回転数ＮＭ（２）を検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。
【００３２】
エンジン回転数センサは、エンジンＥＣＵ４０６に接続され、エンジン１００の出力軸（クランクシャフト）の回転数（エンジン回転数）ＮＥを検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ４０６を経由してＥＣＵ４００に送信する。
【００３３】
監視ユニット３４０は、走行用バッテリ３１０に接続され、走行用バッテリ３１０の状態を監視する。監視ユニット３４０には、走行用バッテリ３１０に設けられた電圧センサ、電流センサ、温度センサ（いずれも図示せず）から、走行用バッテリ３１０の端子間電圧値、走行用バッテリ３１０の充放電電流値（バッテリ電流値）Ｉ、走行用バッテリ３１０の温度（バッテリ温度）ＴＢなどの情報が入力される。また、監視ユニット３４０は、バッテリ電流値Ｉやバッテリ温度ＴＢなどの情報に基づいて、走行用バッテリ３１０の残存容量を算出する。
【００３４】
ＥＣＵ４００は、エンジンＥＣＵ４０６、車速センサ、アクセル開度センサ、ブレーキストロークセンサ、スロットル開度センサ、ＭＧ（１）回転数センサ、ＭＧ（２）回転数センサ、監視ユニット３４０、エンジン回転数センサなどから送られてきた信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、ハイブリッド車両１０が所望の走行状態となるように、機器類を制御する。
【００３５】
さらに、ＥＣＵ４００は、ハイブリッド車両１０の走行中において、燃料消費効率を向上させるために、ハイブリッド車両１０の走行状態に応じて、エンジン１００を一時的に停止して、モータジェネレータ３００のみの動力によりハイブリッド車両１０を走行させる制御（以下、エンジン間欠停止制御とも記載する）を実行する。
【００３６】
図２を参照して、本実施の形態に係るエンジン１００について説明する。エンジン１００は、吸気管１１０と、排気管１２０とを含む。
【００３７】
このエンジン１００においては、エアクリーナ（図示せず）から吸入される空気が、吸気管１１０を流通して、エンジン１００の燃焼室１０２に導入される。スロットルバルブ１１４の開度（スロットル開度）により、吸入空気量ＫＬが調整される。スロットル開度は、エンジンＥＣＵ４０６からの信号に基づいて作動するスロットルモータ１１２により制御される。
【００３８】
燃料は、フューエルタンク（図示せず）に貯蔵され、フューエルポンプ（図示せず）によりインジェクタ１０４から燃焼室１０２に噴射される。吸気管１１０から導入された空気と、インジェクタ１０４から噴射された燃料との混合気が、エンジンＥＣＵ４０６からの制御信号により制御されるイグニッションコイル１０６を用いて着火されて燃焼する。
【００３９】
混合気が燃焼した後の排気ガスは、排気管１２０の途中に設けられた、第１触媒１３０および第２触媒１４０を通って、大気に排出される。
【００４０】
第１触媒１３０は、排気管１２０の上流側に燃焼室１０２に接近して設けられ、第２触媒１４０は、第１触媒１３０よりも下流側のフロアパネルの下側に設けられる。第１触媒１３０および第２触媒１４０は、排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質を浄化処理する三元触媒である。第１触媒１３０および第２触媒１４０には、アルミナをベースとし、白金、パラジウム、ロジウムを加えた貴金属が担持されており、炭化水素と一酸化炭素の酸化反応と、窒素酸化物の還元反応を同時に行なわせることができる。
【００４１】
第１触媒１３０および第２触媒１４０は、配置される位置、発熱エネルギの違い、放熱量の違いなどにより、それぞれ異なった温度となる。
【００４２】
第１触媒１３０および第２触媒１４０を活性化してハイブリッド車両１０に要求される排気浄化性能を発現させるためには、各触媒を所定温度以上に加熱する必要がある。なお、上述した所定温度は、内部に担持される貴金属の量の差などにより、第１触媒１３０と第２触媒１４０とで異なる温度となる。
【００４３】
第１触媒１３０は、排気管１２０の上流側に燃焼室１０２に接近して設けられることで、第２触媒１４０よりも早期に加熱されて活性化される。そのため、エンジン１００の始動時において、第２触媒１４０がまだ活性化されていない場合であっても、第１触媒１３０によって排気ガスが適正に浄化される。
【００４４】
エンジンＥＣＵ４０６には、エンジン水温センサ１０８、エアフロメータ１１６、吸入空気温センサ１１８、空燃比センサ１２２、および酸素センサ１２４からの信号が入力されている。
【００４５】
エンジン水温センサ１０８は、エンジン１００内に形成されたウォータジャケットを流れる冷却水の温度（エンジン水温）ＴＥを検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ４０６に送信する。
【００４６】
エアフロメータ１１６は、スロットルバルブ１１４よりも上流側の吸気管１１０に設けられ、吸気管１１０を経由してエンジン１００の燃焼室１０２に導入される吸入空気の量（吸入空気量）ＫＬを検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ４０６に送信する。
【００４７】
吸入空気温センサ１１８は、スロットルバルブ１１４よりも上流側の吸気管１１０に設けられ、吸気管１１０を経由してエンジン１００の燃焼室１０２に導入される吸入空気の温度（吸入空気温）ＴＡを検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ４０６に送信する。
【００４８】
空燃比センサ１２２は、エンジン１００と第１触媒１３０との間の排気管１２０に設けられ、排気ガス中の空気と燃料との比率を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ４０６に送信する。
【００４９】
酸素センサ１２４は、第１触媒１３０と第２触媒１４０との間の排気管１２０に設けられ、排気ガス中の酸素濃度を検出し、検出結果を表わす信号をエンジンＥＣＵ４０６に送信する。
【００５０】
エンジンＥＣＵ４０６は、エンジン水温センサ１０８、エアフロメータ１１６、吸入空気温センサ１１８、空燃比センサ１２２、および酸素センサ１２４などから送られてきた信号を、ＥＣＵ４００に送信するとともに、ＥＣＵ４００から送信される制御信号により、エンジン１００が所望の運転状態となるように、エンジン１００を制御する。
【００５１】
たとえば、エンジンＥＣＵ４０６は、各センサからの信号に基づいて、適正な燃料噴射時期と燃料噴射量となるように、インジェクタ１０４を制御する。この際、燃料噴射時期および燃料噴射量は、空燃比センサ１２２および酸素センサ１２４からの信号に基づいて、空燃比が適正な値となるようにフィードバック制御される。また、エンジンＥＣＵ４０６は、各センサからの信号に基づいて、適正な点火時期となるようにイグニッションコイル１０６を制御したり、適正なスロットル開度となるようにスロットルモータ１１２を制御したりする。
【００５２】
本実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両１０の走行中において、エンジン間欠停止制御によりエンジン１００が一時的に停止されると、第１触媒１３０および第２触媒１４０を通過する高温の排ガスの流れが途絶える。また、ハイブリッド車両１０が走行中であるため、第１触媒１３０および第２触媒１４の走行風による冷却が継続される。そのため、長時間エンジン１００を停止すると、燃費向上を図ることができる一方、第１触媒１３０および第２触媒１４０の温度が低下し過ぎて、エンジン１００の再始動時に、第１触媒１３０および第２触媒１４０の触媒の排気ガス浄化作用が有効に作用しない場合が考えられる。
【００５３】
この問題を抑制するために、本実施の形態に係る制御装置においては、ハイブリッド車両１０の状態に基づいて、第１触媒１３０の温度および第２触媒１４０の温度を推定し、これらの推定温度に基づいて、エンジン間欠停止制御によるエンジン１００の一時的な停止を継続するのか、それともエンジン１００を再始動するのかを判断し、その判断結果に基づいて、エンジン１００を制御する。
【００５４】
図３を参照して、本実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図について説明する。図３に示すように、この制御装置は、エンジン制御部４１０と、エンジン停止時間検出部４２０と、触媒温度推定部４３０とを含む。
【００５５】
エンジン制御部４１０は、車速Ｖ、アクセル開度ＡＣＣ、エンジン水温ＴＥ、および触媒温度推定部４３０から送信される、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣ、第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦに基づいて、エンジン制御（停止／始動）信号をエンジンＥＣＵ４０６を経由してエンジン１００に出力するとともに、エンジン停止時間検出部４２０に出力する。
【００５６】
エンジン停止時間検出部４２０は、エンジン制御部４１０からの信号に基づいて、エンジン停止信号が出力されてからの経過時間（以下、エンジン停止時間とも記載する）を検出する。
【００５７】
触媒温度推定部４３０は、エンジン水温ＴＥ、吸入空気温ＴＡ、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＫＬ、車速Ｖ、およびエンジン停止時間検出部４２０からのエンジン停止時間とに基づいて、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣ、第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦを算出する。
【００５８】
このような機能ブロックを有する本実施の形態に係る制御装置は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、ＥＣＵ４００の内部に含まれるＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリとメモリから読み出されてＣＰＵで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。なお、このようなプログラムを記録した記録媒体についても本発明の一態様である。
【００５９】
図４を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４００が、ハイブリッド車両１０の走行中にエンジン１００が一時的に停止された場合に実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。
【００６０】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ４００は、車速Ｖが予め定められた車速Ｖ（０）より高いか否かを判断する。予め定められた車速Ｖ（０）より高いと（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。そうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０２に移される。
【００６１】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ４００は、アクセル開度ＡＣＣが予め定められた開度Ａ（０）より大きいか否かを判断する。予め定められた開度Ａ（０）より大きいと（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。そうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。
【００６２】
Ｓ１０４にて、ＥＣＵ４００は、エンジン水温ＴＥが予め定められた温度Ｔ（０）より高いか否かを判断する。予め定められた温度Ｔ（０）より高いと（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。そうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。
【００６３】
Ｓ１０６にて、ＥＣＵ４００は、ＥＣＵ４００の内部のメモリに記憶された第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣを読み出す。なお、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣの算出方法は後述する。
【００６４】
Ｓ１０８にて、ＥＣＵ４００は、ＥＣＵ４００の内部のメモリに記憶された第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦを読み出す。なお、第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦの算出方法は後述する。
【００６５】
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ４００は、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣが予め定められた下限温度Ｔ（１）より高いか否かを判断する。ここで、予め定められた下限温度Ｔ（１）は、ハイブリッド車両１０に要求される排気浄化性能を発現する第１触媒１３０の下限温度である。なお、予め定められた下限温度Ｔ（１）はこれに限定されない。予め定められた下限温度Ｔ（１）より高いと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。そうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。
【００６６】
Ｓ１１２にて、ＥＣＵ４００は、第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦが予め定められた下限温度Ｔ（２）より高いか否かを判断する。ここで、予め定められた下限温度Ｔ（２）は、ハイブリッド車両１０に要求される排気浄化性能を発現する第２触媒１４０の下限温度である。なお、予め定められた下限温度Ｔ（２）はこれに限定されない。予め定められた下限温度Ｔ（２）より高いと（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。そうでないと（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。
【００６７】
Ｓ１１４にて、ＥＣＵ４００は、エンジン１００の一時的な停止を継続する制御信号を、エンジンＥＣＵ４０６を経由してエンジン１００に出力する。
【００６８】
Ｓ１１６にて、ＥＣＵ４００は、エンジン１００を始動する制御信号を、エンジンＥＣＵ４０６を経由してエンジン１００に出力する。
【００６９】
図５を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４００が第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣおよび第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦを算出する際に実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。
【００７０】
Ｓ２００にて、ＥＣＵ４００は、ハイブリッド車両１０の走行中に、エンジン１００が一時停止されているか否かを判断する。一時停止されていると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０に移される。そうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２０２に移される。
【００７１】
Ｓ２０２にて、ＥＣＵ４００は、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＫＬ、エンジン水温ＴＥ、吸入空気温ＴＡ、および車速Ｖを検出する。
【００７２】
Ｓ２０４にて、ＥＣＵ４００は、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣを算出する。ＥＣＵ４００は、たとえば、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＫＬの積算量、エンジン水温ＴＥ、吸入空気温ＴＡ、および車速Ｖの少なくともいずれかをパラメータとするマップに基づいて、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣを算出する。
【００７３】
Ｓ２０６にて、ＥＣＵ４００は、第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦを算出する。ＥＣＵ４００は、たとえば、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＫＬ、エンジン水温ＴＥ、吸入空気温ＴＡ、および車速Ｖの少なくともいずれかをパラメータとするマップに基づいて、第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦを算出する。
【００７４】
Ｓ２０８にて、ＥＣＵ４００は、ＥＣＵ４００の内部のメモリに、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣおよび第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦを記憶する。
【００７５】
Ｓ２１０にて、ＥＣＵ４００は、エンジン停止時間および車速Ｖを検出する。Ｓ２１２にて、ＥＣＵ４００は、エンジン停止時間および車速Ｖの少なくともいずれかに基づいて、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣを補正する。たとえば、ＥＣＵ４００は、エンジン停止時間が長い場合は短い場合に比べて、また車速Ｖが高い場合は低い場合に比べて、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣを低い値に補正する。
【００７６】
Ｓ２１４にて、ＥＣＵ４００は、エンジン停止時間および車速Ｖに基づいて、第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦを補正する。たとえば、ＥＣＵ４００は、エンジン停止時間が長い場合は短い場合に比べて、また車速Ｖが高い場合は低い場合に比べて、第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦを低い値に補正する。
【００７７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４００により制御されるエンジン１００の動作について説明する。
【００７８】
図６に示すように、時刻ｔ（１）においてアクセル開度ＡＣＣが略零に低下し、エンジン間欠停止制御によるエンジン１００の一時的な停止が開始された場合を想定する。
【００７９】
時刻ｔ（１）になるまでのエンジン１００の作動中（Ｓ２００にてＮＯ）には、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＫＬ、エンジン水温ＴＥ、吸入空気温ＴＡ、車速Ｖが検出され（Ｓ２０２）、これらの情報に基づいて、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣおよび第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦがそれぞれ算出される（Ｓ２０４、Ｓ２０６）。このように、排気ガスの温度に相関関係があるエンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＫＬ、エンジン水温ＴＥ、吸入空気温ＴＡ、走行風の流量に相関関係がある車速Ｖに基づいて、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣおよび第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦが算出されるため、エンジン１００作動中の第１触媒１３０および第２触媒１４０の温度を精度よく推定することができる。この場合、図６に示すように、高温の排気ガスにより第１触媒１３０および第２触媒１４０が加熱されることを考慮して、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣおよび第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦは上昇するように算出される。このように算出された第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣおよび第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦは、ＥＣＵ４００の内部のメモリに記憶される（Ｓ２０８）。
【００８０】
時刻ｔ（１）以後は、エンジン１００が一時停止されて（Ｓ２００にてＹＥＳ）、排気ガスの流れが途絶えるとともに、走行風による各触媒の冷却が継続される。そのため、エンジン停止時間の経過とともに各触媒の温度が低下する。そこで、エンジン停止時間および車速Ｖに基づいて、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣおよび第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦが補正される（Ｓ２１２、Ｓ２１４）。このように、エンジン１００の一時停止中は、走行風による冷却が継続されるエンジン停止時間および走行風の流量に相関関係がある車速Ｖに基づいて、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣおよび第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦが補正される。そのため、エンジン１００の一時停止中においても、各触媒の温度を精度よく推定することができる。この場合、図６に示すように、エンジン停止時間に応じて、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣおよび第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦが低下するように補正される。
【００８１】
その後、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣが、ハイブリッド車両１０に要求される排気浄化性能を発現する第１触媒１３０の下限温度Ｔ（１）に低下する時刻ｔ（２）までは（Ｓ１１０にてＹＥＳ、Ｓ１１２にてＹＥＳ）、エンジン１００の一時的な停止が継続される（Ｓ１１４）。そのため、最低限の触媒の排気浄化性能を確保しつつ、燃料消費効率の向上を最大限に図ることができる。
【００８２】
時刻ｔ（２）で、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣが下限温度Ｔ（１）まで低下した時点で（Ｓ１１０にてＮＯ）、エンジン１００が再始動される（Ｓ１１６）。これにより、第１触媒１３０が再び排気ガスにより加熱される。そのため、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣを下限温度Ｔ（１）より高く維持して、第１触媒１３０の排気浄化性能を確保することができる。
【００８３】
なお、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣが下限温度Ｔ（１）まで低下した時点でエンジン１００が再始動されるため、図６に示すように、第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦは、下限温度Ｔ（２）より高い状態が維持される。そのため、排気浄化性能の信頼性を高めることができる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、エンジン間欠停止制御によりエンジンが一時的に停止される場合に、触媒温度が推定され、推定された触媒温度が車両に要求される排気浄化性能を発現する下限温度に低下するまでは、エンジンの一時的な停止が継続され、下限温度に達した時点で、エンジンが再始動される。そのため、触媒の排気浄化性能を維持しつつ、エンジン停止時間を最大限確保することができる。これにより、エンジンの再始動時の触媒の排気浄化性能を低下させることなく、燃料消費効率の向上を図ることができる。
【００８５】
なお、本実施の形態においては、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣと第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦとのいずれかが下限温度まで低下した時点で、エンジン１００を再始動する例を説明したが、たとえば、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣと第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦとの双方が下限温度まで低下した時点で、エンジン１００を再始動するようにしてもよい。このようにすると、エンジン停止時間をより長くして燃料消費効率をより向上させることができるとともに、一方の触媒が活性化する温度より低下していても、他方の触媒が活性化されているため、最低限の浄化性能を確保することができる。
【００８６】
＜第１の変形例＞
上述の実施の形態において、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣのみを算出し、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣのみに基づいて、エンジン１００の停止または始動を制御するようにしてもよい。このようにすると、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣが下限温度Ｔ（１）に低下するまでエンジン１００の一時的な停止を継続するとともに、第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦを算出する必要がなくなることによるコスト低減および処理負荷低減を図ることができる。
【００８７】
なお、第１触媒１３０は、排気管１２０の上流側に燃焼室１０２に接近して設けられることで、第２触媒１４０よりも早期に加熱されて活性化されて、エンジン１００の始動時の排気ガスを適正に浄化処理できる。さらに、第１触媒１３０は第２触媒１４０よりも排気ガスの影響を受けやすいため、排気ガスの温度や流量で触媒の温度を推定する場合においては、第１触媒１３０の推定温度ＴＳＣの方が第２触媒１４０の推定温度ＴＵＦより精度よく推定することができる。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置が搭載される車両の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両に搭載されるエンジンの構造を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵの制御構造を示すフローチャート（その１）である。
【図５】本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵの制御構造を示すフローチャート（その２）である。
【図６】本発明の実施の形態に係る制御装置により制御されるエンジンの運転状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１０  ハイブリッド車両、１２  駆動輪、１４  減速機、１６  ドライブシャフト、１００  エンジン、１０２  燃焼室、１０４  インジェクタ、１０６  イグニッションコイル、１０８  エンジン水温センサ、１１０  吸気管、１１２  スロットルモータ、１１４  スロットルバルブ、１１６  エアフロメータ、１１８  吸入空気温センサ、１２０  排気管、１２２  空燃比センサ、１２４  酸素センサ、１３０  第１触媒、１４０  第２触媒、２００  動力分割機構、２１２  出力軸、３００，３００Ａ，３００Ｂ  モータジェネレータ、３１０  走行用バッテリ、３２０  昇圧コンバータ、３３０  インバータ、３４０  監視ユニット、４１０  エンジン制御部、４２０  エンジン停止時間検出部、４３０  触媒温度推定部、４００  ＥＣＵ、４０２  ＭＧ＿ＥＣＵ、４０４  ＨＶ＿ＥＣＵ、４０６  エンジンＥＣＵ。
【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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