JP2008007004A

JP2008007004A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2008007004A
Application number: JP2006180788A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 広行鈴木
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】排気ガスの浄化性能を確保しながら車両の加速性能を向上させる。
【解決手段】ハイブリッド車両にはエンジンとモータジェネレータとが設けられ、エンジンの排気系には酸化雰囲気中でＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒が設けられる。アイドリングストップ制御に伴うエンジン停止時には、燃料噴射が停止されることからＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵能力が低下した状態となる。そこで、アクセルが踏み込まれるエンジン再始動時には、吸入空気量を制限して(ステップＳ６)空燃比をリッチ側に制御することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵能力を回復させて排気ガスの浄化性能を確保するようにしている。また、吸蔵能力の回復を図るために吸入空気量を制限したときには、モータジェネレータをアシスト駆動することにより(ステップＳ７)、エンジン始動直後にアクセルが踏み込まれたとしても、運転手に違和感を与えることなく車両を加速させることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンとこれに連結される電動モータとを備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。

動力源としてエンジンおよび電動モータを搭載するようにしたハイブリッド車両が開発されている。このようなハイブリッド車両は、燃料消費量を削減するため、車両停止時にはエンジンを自動的に停止させるアイドリングストップ機能を備えることが多い。しかしながら、これまでの車両にあっては、排気ガスを浄化する触媒の活性状態を考慮せずにアイドリングストップ機能を実行してしまうことも多く、再始動時における排気ガスの浄化が十分になされていないという問題がある。そこで、再始動時における排気ガスの浄化性能を向上させるため、エンジンを停止させる直前に空燃比をリッチ状態に制御し、エンジンを再始動させた直後には空燃比をリーン状態に制御するようにした排気浄化装置が提案されている(たとえば、特許文献１参照)。この排気浄化装置によれば、三元触媒の酸素ストレージ量を素早く中立状態に復帰させることができるため、触媒雰囲気を良好に保って三元触媒の活性状態を保つことが可能となる。
特開２００３−１４８２０１号公報

ところで、燃料消費量を抑制するためのエンジンとして、希薄空燃比領域での燃焼を可能としたリーンバーンエンジンが開発されている。このリーンバーンエンジンは希薄空燃比領域で運転されることから、希薄空燃比領域において窒素酸化物(ＮＯｘ)を吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を採用することが多い。このＮＯｘ吸蔵触媒を用いることにより、空燃比をリーン状態に制御したときにはＮＯｘを硝酸塩として吸蔵することができる一方、空燃比をリッチ状態に制御したときには硝酸塩を還元することができるため、ＮＯｘを十分に処理しながら幅広い運転領域でリーンバーンを達成することが可能となる。

このようなＮＯｘ吸蔵触媒を搭載した車両においても、再始動時における排気ガスの浄化性能を十分に考慮する必要があるが、エンジン停止前には燃料カットに伴って空燃比がリーン状態となるため、エンジン停止時にはＮＯｘ吸蔵触媒に対して多くのＮＯｘが吸蔵された状態となる。つまり、エンジン再始動時に新たなＮＯｘを吸蔵させることが困難であるため、再始動時にはスロットルバルブを閉じ側に制御して空燃比をリッチ状態に切り換えることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵された硝酸塩を還元して吸蔵能力を回復させることが重要となっている。しかしながら、スロットルバルブを閉じて吸入空気量を削減することは、エンジントルクの低下を招くことになるため、エンジン始動直後にアクセルペダルが踏み込まれた場合には、アクセル開度に応じた駆動トルクを供給することが困難となり、運転手に対して違和感を与えてしまうおそれがある。

本発明の目的は、排気ガスの浄化性能を確保しながら、車両の加速性能を向上させることにある。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンとこれに連結される電動モータとを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンの排気系に設けられ、空燃比がリーン状態のときに排気ガスの有害成分を吸蔵する吸蔵触媒と、前記エンジンの吸入空気量を制限して空燃比をリッチ状態に制御し、前記吸蔵触媒の吸蔵能力を回復させる吸気量制御手段と、前記エンジンの吸入空気量を制限する際に、前記電動モータをアシスト駆動するモータ制御手段とを有することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、運転手の加速要求を判定する加速要求判定手段を有し、前記モータ制御手段は加速要求に基づき前記電動モータをアシスト駆動することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記吸蔵触媒の温度が所定値を下回るときに、前記エンジンの点火時期を遅角させる点火制御手段を有することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記吸蔵触媒の下流側に設けられ、排気ガスの成分から空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段によって検出された空燃比が所定のリッチ状態であるときに、前記吸気量制御手段および前記モータ制御手段を通常制御に復帰させる復帰制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、エンジンの吸入空気量を制限して吸蔵触媒の吸蔵能力を回復させる際に電動モータをアシスト駆動するようにしたので、吸蔵触媒の吸蔵能力を回復させながら、エンジントルクの低下をモータトルクによって補うことが可能となる。これにより、排気ガスの浄化性能を確保しながら、車両の加速性能を向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両に搭載されるパワーユニット１０を示すスケルトン図である。図１に示すように、パワーユニット１０には、駆動源としてエンジン１１とモータジェネレータ(電動モータ)１２とが設けられており、モータジェネレータ１２の後方側にはトランスミッション１３が設けられている。エンジン１１やモータジェネレータ１２から出力される動力は、ミッションケース１４内に組み込まれる変速機構１５を介して変速された後に、複数のデファレンシャル機構１６，１７を経て各駆動輪に分配される。

図示するパワーユニット１０はパラレル方式のパワーユニットであり、走行用の主要な駆動源としてエンジン１１が駆動される一方、発進時や加速時には補助的な駆動源としてモータジェネレータ１２が駆動される。また、減速時や定常走行時にはモータジェネレータ１２を発電駆動させることにより、減速エネルギや余剰動力を電気エネルギに変換して回収することが可能となる。さらに、モータジェネレータ１２をスタータモータとして作動させることにより、モータジェネレータ１２によってエンジン１１を始動回転させることが可能となる。

エンジン１１の後方側に設けられるモータジェネレータ１２は、モータケース２０に固定されるステータ２１と、エンジン１１のクランク軸２２に連結されるロータ２３とを備えており、ロータ２３はドライブプレート２４を介してトルクコンバータ２５に連結されている。トルクコンバータ２５は、コンバータケース２６に固定されるポンプインペラ２７と、このポンプインペラ２７に対向するタービンランナ２８とを備えており、トルクコンバータ２５内の作動油を介してポンプインペラ２７からタービンランナ２８に動力が伝達される。

また、トルクコンバータ２５には、遊星歯車列、クラッチ、ブレーキ等を備える変速機構１５が変速入力軸３０を介して接続されている。この変速機構１５内のクラッチやブレーキを選択的に締結することにより、変速機構１５内の動力伝達経路を切り換えて変速することが可能となる。さらに、変速出力軸３１と後輪出力軸３２との間には、前後輪に駆動トルクを分配する複合遊星歯車式のセンタデファレンシャル機構１６が装着されており、このセンタデファレンシャル機構１６を介して前輪出力軸３３と後輪出力軸３２とに動力が分配される。

このようなハイブリッド車両には、モータジェネレータ１２に電力を供給する高電圧バッテリ(たとえばリチウムイオンバッテリ)４０が搭載されている。この高電圧バッテリ４０にはバッテリ制御ユニット４１が接続されており、バッテリ制御ユニット４１によって高電圧バッテリ４０の充放電量が制御されるとともに、電圧、電流、セル温度などに基づいて残存容量ＳＯＣが算出される。また、ハイブリッド車両にはエンジン１１の運転状態を制御するエンジン制御ユニット４２が設けられており、このエンジン制御ユニット４２から、後述するスロットルバルブ５４、インジェクタ５５、イグナイタ６８等に対して制御信号が出力されている。さらに、ハイブリッド車両にはハイブリッド制御ユニット４３が設けられており、このハイブリッド制御ユニット４３からモータジェネレータ１２に対して駆動信号が出力されている。これらの制御ユニット４１〜４３は、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。なお、制御ユニット４１〜４３は通信ネットワークを介して相互に接続されており、制御ユニット４１〜４３間において各種情報が共有されるようになっている。

また、ハイブリッド制御ユニット４３には、セレクトレバーの操作レンジを検出するインヒビタスイッチ４４、アクセルペダルの踏み込み状況を検出するアクセルペダルセンサ４５、ブレーキペダルの踏み込み状況を検出するブレーキペダルセンサ４６、車速を検出する図示しない車速センサ等が接続されている。さらに、ハイブリッド制御ユニット４３にはインバータ４７が接続されており、インバータ４７を介して交流電流の電流値や周波数を制御することにより、交流同期型モータであるモータジェネレータ１２のモータトルクやモータ回転数を制御することが可能となる。そして、ハイブリッド制御ユニット４３は、制御ユニット４１，４２や各種センサ４４〜４６から入力される各種情報に基づき車両状態を判定するとともに、インバータ４７、エンジン制御ユニット４２、バッテリ制御ユニット４１に対して制御信号を出力し、モータジェネレータ１２、エンジン１１、高電圧バッテリ４０等を互いに協調させながら制御することになる。

続いて、エンジン１１の吸気系５０および排気系５１について説明する。図２はエンジン１１の吸気系５０および排気系５１を示す概略図であり、図１に示す部材と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。図２に示すように、エンジン１１の吸気ポート５２には吸気管５３が接続されており、この吸気管５３には吸入空気量を制御するスロットルバルブ５４が設けられるとともに、吸入空気に対して燃料を噴射するインジェクタ５５が設けられている。また、エンジン１１の排気ポート５６には排気管５７が接続されており、この排気管５７には排気ガスを浄化するＮＯｘ吸蔵触媒(吸蔵触媒)５８が設けられている。このＮＯｘ吸蔵触媒５８は、白金やロジウム等の触媒成分に対するナトリウム、カリウム、バリウム等の含有量を増加させたものであり、空燃比をリーン状態(酸素過剰状態)に制御した酸化雰囲気中では、有害成分である窒素酸化物(ＮＯｘ)を硝酸塩として吸蔵する一方、空燃比をリッチ状態(酸素低下状態)に制御した還元雰囲気中では、吸蔵した硝酸塩を一酸化炭素(ＣＯ)や炭化水素(ＨＣ)で還元することが可能となる。また、三元触媒と同様に、空燃比を理論空燃比前後の所定領域に保つことにより、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを浄化することも可能となっている。このＮＯｘ吸蔵触媒５８を排気系５１に設けることにより、希薄空燃比領域でエンジン１１を運転したとしても、ＮＯｘを放出することなく吸蔵することができるため、幅広い運転領域で排気ガスを浄化することが可能となっている。

このようなＮＯｘ吸蔵触媒５８の活性状態を制御するため、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の上流側にはフロント空燃比センサ６０が設けられ、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の下流側には空燃比検出手段としてのリヤ空燃比センサ６１が設けられており、ＮＯｘ吸蔵触媒５８には触媒温度を検出する触媒温度センサ６２が設けられている。また、エンジン１１の吸気系５０には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ６３、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ６４、スロットルバルブ５４の開度を検出するスロットル開度センサ６５が設けられている。さらに、エンジン１１には、エンジン１１のクランク角からエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ６６や、エンジン１１の冷却水温を検出する水温センサ６７が設けられている。

エンジン制御ユニット４２は、前述した各種センサ６０〜６７からの出力信号に基づいて、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の触媒雰囲気やエンジン１１の運転状態を判定する。そして、エンジン制御ユニット４２は、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の触媒雰囲気を制御して排気ガスを効果的に浄化するため、スロットルバルブ５４やインジェクタ５５に制御信号を出力して空燃比を制御することになる。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒５８は、空燃比がリーン状態に制御されたときにはＮＯｘを硝酸塩として吸蔵し、空燃比がリッチ状態に制御されたときには吸蔵した硝酸塩を還元するが、ＮＯｘ吸蔵触媒５８におけるＮＯｘの吸蔵量には限度があるため、リーン状態でエンジン１１を運転した後には空燃比をリッチ状態に切り換えてＮＯｘの吸蔵能力を回復させる必要がある。また、リーン状態でエンジン１１を運転する必要の無い場合には、高い浄化率でＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを浄化するため、空燃比を理論空燃比近傍に制御することが必要となっている。このように、ＮＯｘ吸蔵触媒５８を有効に機能させるためには、走行状況に応じて空燃比を制御することにより、触媒雰囲気を制御することが重要となっている。

なお、フロント空燃比センサ６０やリヤ空燃比センサ６１は、排気ガス中の酸素濃度に応じて生じる起電力から空燃比を検出しているが、これらの空燃比センサ６０，６１としては、空燃比の値に応じて起電力が緩やかに変化するＡ／Ｆセンサであっても良く、空燃比がリッチ状態であるかリーン状態であるかによって起電力が大きく変化するＯ_２センサであっても良い。また、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の前後に設けられる空燃比センサ６０，６１からの出力信号を比較判定することにより、触媒機能の劣化状態を判定することが可能となっている。

続いて、アイドリングストップ制御に伴って実行される始動時空燃比制御について説明する。ハイブリッド制御ユニット４３は、アクセル開度、エンジン回転数、車速などの各種情報に基づいて、車両状態がアイドリングストップ条件を満たすか否かを判定する。そして、車両状態がアイドリングストップ条件を満たしている場合には、インジェクタ５５からの燃料噴射を停止させて自動的にエンジン１１を停止させることになる。また、エンジン停止中にアクセルペダルが所定量を超えて踏み込まれた場合には、インジェクタ５５からの燃料噴射を再開させてエンジン１１を再始動するようにしている。ここで、エンジン停止前には燃料噴射が停止されて空燃比がリーン状態となることから、エンジン停止時にはＮＯｘ吸蔵触媒５８に対して多くのＮＯｘが吸蔵された状態となる。つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力が低下した状態となっているため、エンジン再始動時にはＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力を考慮しながら制御することが重要となる。そこで、本発明のハイブリッド車両の制御装置は、以下の手順に沿ってアイドリングストップ制御における始動時空燃比制御を実行するようにしている。

ここで、図３は始動時空燃比制御の実行手順を示すフローチャートである。図３に示すように、まずステップＳ１では、アイドリングストップ条件が成立しているか否かが判定される。ステップＳ１において、アクセルペダルが踏み込まれていない状態のもとで、エンジン回転数が所定回転数(たとえば、１５００ｒｐｍ)を下回り、かつ車速が所定速度(たとえば、５ｋｍ／ｈ)を下回る場合にはアイドリングストップ条件が成立したと判定され、ステップＳ２に進み、エンジン１１を停止するアイドリングストップ制御が実行される。一方、ステップＳ１において、アクセルペダルが踏み込まれている場合、エンジン回転数が所定回転数を上回る場合、若しくは車速が所定車速を上回る場合には、アイドリングストップ条件が成立していないと判定され、アイドリングストップ制御が実行されることなくルーチンを抜けることになる。

ステップＳ２において、燃料噴射が停止されてエンジン１１が停止されると、ステップＳ３に進み、タイマＴのリセット処理が実行される。続いて、ステップＳ４に進み、運転手からのエンジン再始動要求があるか否かが判定される。ステップＳ４において、アクセルペダルが所定量を超えて踏み込まれた場合には、加速要求判定手段として機能するハイブリッド制御ユニット４３により、運転手からのエンジン再始動要求があると判定され、モータジェネレータ１２によってエンジン１１の始動回転が開始される。次いで、ステップＳ５では、エンジン制御ユニット４２からの制御信号に基づきインジェクタ５５の燃料噴射が開始され、続くステップＳ６では、吸気量制御手段であるエンジン制御ユニット４２からの制御信号に基づき、吸入空気量を減少させるようにスロットルバルブ５４が閉じ側に制御されるようになっている。

このように燃料噴射量を増加させて吸入空気量を減少させることにより、空燃比をリッチ状態に向けて制御することができるため、触媒雰囲気を還元雰囲気に制御することが可能となる。これにより、ＮＯｘ吸蔵触媒５８に吸蔵されていた硝酸塩を還元することができ、再びエンジン１１を希薄空燃比領域で運転する場合に備えて、ＮＯｘの吸蔵能力を回復させることが可能となる。なお、ステップＳ６において、スロットルバルブ５４を閉じることにより、吸気管５３内の負圧を高めて燃料の気化を促すことができるため、確実に空燃比をリッチ状態に制御することが可能となっている。

ところで、ステップＳ６において、スロットルバルブ５４を閉じ側に制御して吸入空気量を制限すると、エンジントルクの低下に伴って運転手に違和感を与えるおそれがある。そこで、運転手に違和感を与えることがないように、続くステップＳ７では、モータ制御手段として機能するハイブリッド制御ユニット４３からの制御信号に基づき、モータジェネレータ１２をアシスト駆動させることにより、不足するエンジントルクをモータトルクによって補うようにしている。続いて、ステップＳ８に進み、タイマＴのカウント処理が実行され、続くステップＳ９では、タイマＴが所定時間Ｔ１(たとえば、１５００ｍｓ)を上回るか否かが判定される。ステップＳ９において、タイマＴが所定時間Ｔ１を上回る場合には、空燃比が所定のリッチ状態に制御されたと判断し、エンジン１１およびモータジェネレータ１２を通常制御に切り換えてルーチンを抜ける一方、タイマＴが所定時間Ｔ１を下回る場合には、再びステップＳ５から、空燃比をリッチ状態に向けて制御することになる。

これまで説明したように、エンジン１１を再始動する際には、吸入空気量を制限して空燃比をリッチ状態に制御することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒５８におけるＮＯｘの吸蔵能力を回復させるようにしたので、エンジン始動時における排気ガスの浄化性能を向上させることが可能となる。さらに、吸入空気量の制限に伴って低下するエンジントルクを補うように、モータジェネレータ１２をアシスト駆動するようにしたので、エンジン始動直後にアクセルペダルが踏み込まれた場合であっても、発進時のトルク不足を解消することができるため、運転手に違和感を与えることなく車両を走行させることが可能となる。

また、図３のフローチャートにあっては、エンジン再始動時に空燃比のみを制御するようにしているが、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の活性状態を適切に制御するため、点火制御手段であるエンジン制御ユニット４２からの制御信号に基づいて、エンジン１１の点火時期を調整しても良い。ここで、図４は始動時空燃比制御の他の実行手順を示すフローチャートであり、図５はエンジン１１およびモータジェネレータ１２の運転状態を示すタイムチャートである。なお、図４のフローチャートにおいて、図３に示すステップと同一のステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。

図４に示すように、ステップＳ５およびＳ６において空燃比がリッチ状態に向けて制御され、ステップＳ７においてモータジェネレータ１２がアシスト駆動されると、続くステップＳ２０に進み、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の触媒温度が所定の設定温度(たとえば、２４０℃)を上回るか否かが判定される。ステップＳ２０において、触媒温度が設定温度を下回る場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の活性状態が低下しているため、ステップＳ２１に進み、エンジン制御ユニット４２からイグナイタ６８に制御信号が出力され、エンジン１１の点火時期が遅角される。このように、エンジン１１の点火時期を遅角させることにより、混合気の燃焼タイミングを遅らせることができるため、高い温度で排気ガスをＮＯｘ吸蔵触媒５８に到達させることが可能となる。これにより、触媒温度を早期に上昇させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒５８を早期に活性化させることが可能となる。一方、ステップＳ２０において、触媒温度が設定温度を下回る場合には、既にＮＯｘ吸蔵触媒５８が活性化している状態であるため、点火時期はエンジン１１の運転状態に従って制御されることになる。

続いて、図５のタイムチャートに沿って始動時空燃比制御を説明する。図５に示すように、アイドリングストップ制御によってエンジン１１が停止された状態のもとで、運転手によってアクセルペダルが踏み込まれると、エンジン再始動要求があると判定され、インジェクタ５５からの燃料噴射が開始されるとともに、スロットルバルブ５４が閉じ側に制御される。また、吸入空気量の減少に伴うエンジントルクの低下を補うためにモータジェネレータ１２がアシスト駆動され、運転手に違和感を与えることなく車両を発進させることが可能となる。さらに、触媒温度が低下していると判断された場合には、点火時期を遅らせて触媒温度を上昇させることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒５８を早期に活性化させるようにしている。なお、空燃比がリッチ状態に制御された後には、エンジン１１およびモータジェネレータ１２は車両状態に応じて通常制御され、設定温度まで触媒温度が上昇した後には、エンジン１１の運転状態に合わせて点火時期が通常制御されることになる。

また、前述したように、図３および図４に示すフローチャートにあっては、所定時間Ｔ１が経過するまで空燃比をリッチ状態に向けて制御するようにしているが、これに限られることはなく、リヤ空燃比センサ６１からの出力信号に応じて空燃比制御を終了させるか否かを判定するようにしても良い。ここで、図６および図７は始動時空燃比制御の他の実行手順を示すフローチャートである。図６は図３のフローチャートに空燃比判定ステップを組み込んだフローチャートであり、図７は図４のフローチャートに空燃比判定ステップを組み込んだフローチャートである。なお、図３および図４に示すステップと同一のステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。

図６および図７に示すように、ステップＳ５およびＳ６において空燃比がリッチ状態に向けて制御され、ステップＳ７においてモータジェネレータ１２がアシスト駆動されると、ステップＳ３０に進み、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の触媒雰囲気が還元雰囲気であるか否かが判定される。ステップＳ３０において、リヤ空燃比センサ６１の出力電圧が所定値(たとえば、０．４５Ｖ：理論空燃比)を下回ることにより、触媒雰囲気が酸化雰囲気であると判定された場合には、空燃比がリッチ状態に制御されていない状態であり、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力が十分に回復していない状態であるため、再びステップＳ５からリッチ状態に向けて空燃比制御が実行されることになる。

一方、ステップＳ３０において、リヤ空燃比センサ６１の出力電圧が所定値を上回ることにより、触媒雰囲気が還元雰囲気であると判定された場合には、空燃比が所定のリッチ状態に制御されてＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力が回復した状態であるため、続くステップＳ１０に進み、復帰制御手段として機能するハイブリッド制御ユニット４３からの制御信号に基づき、エンジン１１およびモータジェネレータ１２の通常制御が実行されることになる。このように、触媒雰囲気が還元雰囲気であるか否かを直接的に判定した上で、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力を回復させるための空燃比制御を終了させることができるため、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力を確実に回復させることができるだけでなく、吸蔵能力が回復した後の不要な空燃比制御を回避することが可能となる。なお、エンジン１１およびモータジェネレータ１２を通常制御に復帰させることにより、エンジン１１およびモータジェネレータ１２は運転手の操作状況や車両の走行状況に基づいて制御されることになる。

これまで説明したように、前述した各フローチャートは、アイドリングストップ制御に伴う始動時空燃比制御の実行手順を示すものであるが、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力が低下するとともにパワーユニットからの出力トルクが要求される状況としては、エンジン再始動時に限られることはなく、減速走行状態から加速走行状態に切り換える際にも同様の問題が生じることになる。続いて、減速走行状態から加速走行状態に切り換える際に実行される再加速時空燃比制御について説明する。図８は再加速時空燃比制御の実行手順を示すフローチャートである。

図８に示すように、まずステップＳ４１では、ハイブリッド制御ユニット４３によって燃料カット条件が成立しているか否かが判定される。ステップＳ４１において、アクセルペダルが踏み込まれていない状態のもとで、エンジン回転数が所定回転数(たとえば、１５００ｒｐｍ)を上回り、かつ車速が所定速度(たとえば、１５ｋｍ／ｈ)を上回る場合には、燃料カット条件が成立したと判定され、ステップＳ４２に進み、インジェクタ５５からの燃料噴射を遮断する燃料カット制御が実行される。一方、ステップＳ４１において、アクセルペダルが踏み込まれている場合、エンジン回転数が所定回転数を下回る場合、若しくは車速が所定車速を下回る場合には、燃料カット条件が成立していないと判定され、燃料カット制御が実行されることなくルーチンを抜けることになる。

ステップＳ４２において燃料噴射が停止されると、ステップＳ４３に進み、タイマＴのリセット処理が実行される。続いて、ステップＳ４４に進み、運転手からの再加速要求があるか否かが判定される。ステップＳ４４において、アクセルペダルが所定量を超えて踏み込まれた場合には、ハイブリッド制御ユニット４３によって再加速要求があると判定されるため、ステップＳ４５では、エンジン制御ユニット４２からの制御信号に基づきインジェクタ５５の燃料噴射が開始され、続くステップＳ４６では、エンジン制御ユニット４２からの制御信号に基づき、吸入空気量を減少させるようにスロットルバルブ５４が閉じ側に制御される。

このように燃料噴射量を増加させて吸入空気量を減少させることにより、空燃比をリッチ状態に向けて制御することができるため、触媒雰囲気を還元雰囲気に制御することが可能となる。これにより、ＮＯｘ吸蔵触媒５８に吸蔵されていた硝酸塩を還元することができ、再びエンジン１１が希薄空燃比領域で運転される場合に備えて、ＮＯｘの吸蔵能力を回復させることが可能となる。なお、ステップＳ４６において、スロットルバルブ５４を閉じることにより、吸気管５３内の負圧を高めて燃料の気化を促すことができるため、確実に空燃比をリッチ状態に制御することが可能となっている。

ところで、ステップＳ４６において、スロットルバルブ５４を閉じ側に制御して吸入空気量を制限すると、エンジントルクの低下に伴って運転手に違和感を与えるおそれがある。そこで、運転手に違和感を与えることがないように、続くステップＳ４７では、ハイブリッド制御ユニット４３によってモータジェネレータ１２をアシスト駆動させることにより、不足するエンジントルクをモータトルクによって補うようにしている。続いて、ステップＳ４８ではタイマＴのカウント処理が実行され、ステップＳ４９ではタイマＴが所定時間Ｔ１(たとえば、１５００ｍｓ)を上回るか否かが判定される。ステップＳ４９において、タイマＴが所定時間Ｔ１を上回る場合には、空燃比がリッチ状態に制御されたと判断し、エンジン１１およびモータジェネレータ１２を通常制御に切り換えてルーチンを抜ける一方、タイマＴが所定時間Ｔ１を下回る場合には、再びステップＳ４５から、空燃比をリッチ状態に向けて制御することになる。

これまで説明したように、アクセルペダルの踏み込みを解除した状態から、再びアクセルペダルを踏み込む場合には、吸入空気量を制限して空燃比をリッチ状態に制御することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒５８におけるＮＯｘの吸蔵能力を回復させるようにしたので、再加速時における排気ガスの浄化性能を向上させることが可能となる。さらに、吸入空気量の制限に伴って低下するエンジントルクを補うように、モータジェネレータ１２をアシスト駆動するようにしたので、再加速時のトルク不足を解消することができるため、運転手に違和感を与えることなく車両を走行させることが可能となる。

また、図８のフローチャートにあっては、再加速時に空燃比のみを制御するようにしているが、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の活性状態を適切に制御するため、エンジン制御ユニット４２によってエンジン１１の点火時期を調整しても良い。ここで、図９は再加速時空燃比制御の他の実行手順を示すフローチャートであり、図８のフローチャートに示すステップと同一のステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。

図９に示すように、ステップＳ４５およびＳ４６において空燃比がリッチ状態に向けて制御され、ステップＳ４７においてモータジェネレータ１２がアシスト駆動されると、続くステップＳ６０に進み、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の触媒温度が所定の設定温度(たとえば、２４０℃)を上回るか否かが判定される。ステップＳ６０において、触媒温度が設定温度を下回る場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の活性状態が低下しているため、ステップＳ６１に進み、エンジン制御ユニット４２からイグナイタ６８に制御信号が出力され、エンジン１１の点火時期が遅角される。このように、エンジン１１の点火時期を遅角させることにより、混合気の燃焼タイミングを遅らせることができるため、高い温度で排気ガスをＮＯｘ吸蔵触媒５８に到達させることが可能となる。これにより、触媒温度を早期に上昇させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒５８を早期に活性化させることが可能となる。一方、ステップＳ６０において、触媒温度が設定温度を下回る場合には、既にＮＯｘ吸蔵触媒５８が活性化している状態であるため、点火時期はエンジン１１の運転状態に従って制御されることになる。

また、前述したように、図８および図９に示すフローチャートにあっては、所定時間Ｔ１が経過するまで空燃比をリッチ状態に向けて制御するようにしているが、これに限られることはなく、リヤ空燃比センサ６１からの出力信号に応じて空燃比制御を終了させるか否かを判定するようにしても良い。ここで、図１０および図１１は再加速時空燃比制御の他の実行手順を示すフローチャートである。図１０は図８のフローチャートに空燃比判定ステップを組み込んだフローチャートであり、図１１は図９のフローチャートに空燃比判定ステップを組み込んだフローチャートである。なお、図３および図４に示すステップと同一のステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０および図１１に示すように、ステップＳ４５およびＳ４６において空燃比がリッチ状態に向けて制御され、ステップＳ４７においてモータジェネレータ１２がアシスト駆動されると、ステップＳ７０に進み、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の触媒雰囲気が還元雰囲気であるか否かが判定される。ステップＳ７０において、リヤ空燃比センサ６１の出力電圧が所定値(たとえば、０．４５Ｖ：理論空燃比)を下回ることにより、触媒雰囲気が酸化雰囲気であると判定された場合には、空燃比がリッチ状態に制御されていない状態であり、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力が十分に回復していない状態であるため、再びステップＳ４５からリッチ状態に向けて空燃比制御が実行されることになる。

一方、ステップＳ７０において、リヤ空燃比センサ６１の出力電圧が所定値を上回ることにより、触媒雰囲気が還元雰囲気であると判定された場合には、空燃比がリッチ状態に制御されてＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力が回復した状態であるため、続くステップＳ５０に進み、ハイブリッド制御ユニット４３からの制御信号に基づき、エンジン１１およびモータジェネレータ１２の通常制御が実行されることになる。このように、触媒雰囲気が還元雰囲気であるか否かを直接的に判定した上で、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力を回復させるための空燃比制御を終了させることができるため、ＮＯｘ吸蔵触媒５８の吸蔵能力を確実に回復させることができるだけでなく、吸蔵能力が回復した後の不要な空燃比制御を回避することが可能となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図示するハイブリッド車両はパラレル方式のハイブリッド車両であるが、これに限られることはなく、シリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両に対して本発明の制御装置を適用しても良い。また、アイドリングストップ制御によってエンジン１１を再始動する場合だけでなく、運転手のイグニッションキー操作によってエンジン１１を始動する際に、本発明の制御装置による始動時空燃比制御を実行するようにしても良い。さらに、図示する場合には、モータジェネレータ１２によってエンジン１１を始動回転させているが、始動専用のスタータモータを組み込むようにしても良い。なお、モータジェネレータ１２に設けられるレゾルバ等の回転数センサを用いることにより、エンジン回転数を検出しても良いことはいうまでもない。

ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットを示すスケルトン図である。エンジンの吸気系および排気系を示す概略図である。始動時空燃比制御の実行手順を示すフローチャートである。始動時空燃比制御の他の実行手順を示すフローチャートである。エンジンおよびモータジェネレータの運転状態を示すタイムチャートである。始動時空燃比制御の他の実行手順を示すフローチャートである。始動時空燃比制御の他の実行手順を示すフローチャートである。再加速時空燃比制御の実行手順を示すフローチャートである。再加速時空燃比制御の他の実行手順を示すフローチャートである。再加速時空燃比制御の他の実行手順を示すフローチャートである。再加速時空燃比制御の他の実行手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１エンジン
１２モータジェネレータ(電動モータ)
４２エンジン制御ユニット(点火制御手段，空燃比検出手段，復帰制御手段)
４３ハイブリッド制御ユニット(加速要求判定手段，モータ制御手段)
５８ＮＯｘ吸蔵触媒(吸蔵触媒)
６１リヤ空燃比センサ(空燃比検出手段)

Claims

エンジンとこれに連結される電動モータとを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記エンジンの排気系に設けられ、空燃比がリーン状態のときに排気ガスの有害成分を吸蔵する吸蔵触媒と、
前記エンジンの吸入空気量を制限して空燃比をリッチ状態に制御し、前記吸蔵触媒の吸蔵能力を回復させる吸気量制御手段と、
前記エンジンの吸入空気量を制限する際に、前記電動モータをアシスト駆動するモータ制御手段とを有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、
運転手の加速要求を判定する加速要求判定手段を有し、前記モータ制御手段は加速要求に基づき前記電動モータをアシスト駆動することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１または２記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記吸蔵触媒の温度が所定値を下回るときに、前記エンジンの点火時期を遅角させる点火制御手段を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記吸蔵触媒の下流側に設けられ、排気ガスの成分から空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段によって検出された空燃比が所定のリッチ状態であるときに、前記吸気量制御手段および前記モータ制御手段を通常制御に復帰させる復帰制御手段とを有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。