JP3783712B2 - ハイブリッド車両における内燃機関の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両における内燃機関の制御方法に関する。

近年、内燃機関の他にモータジェネレータを追加することにより、内燃機関出力及び／またはモータ出力により走行可能としたハイブリッド車両が公知となっている。このようなハイブリッド車両では、内燃機関は必要に応じて間欠的に運転されると共に、効率の高い運転領域を選択して運転することが可能であるため、従来の内燃機関出力のみで走行する車両に比較して燃費及び排気エミッションに関して優れている。しかしながら、このようなハイブリッド車両においても、内燃機関の運転に伴う排気ガスの排出は避けることはできず、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する必要がある。

一方、従来より内燃機関から排出される排気ガスを浄化する方法として、例えば排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去すべく、ＮＯｘ吸蔵触媒を内燃機関の排気ガス通路に配置する方法が提案されている。

このような方法で用いられるＮＯｘ吸蔵触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンの時にはＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の空燃比が小さくなり、且つ排気ガス中にＨＣやＣＯ等の還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを離脱させ還元浄化する作用（ＮＯｘの吸蔵離脱及び還元浄化作用）を有する。そしてこの作用を利用して、燃焼空燃比（すなわち、燃焼室内の平均空燃比）がリーンの状態で内燃機関を運転した時に排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵させ、一定期間使用してＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵効率が低下した時または低下する前に燃焼空燃比を一時的にほぼ理論空燃比またはリッチの状態（以下、単にリッチ状態と言う）に変化させて、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵したＮＯｘの還元浄化を行い、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

また、内燃機関の燃料には硫黄成分が含まれている場合があり、この場合には排気ガス中に硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれることとなる。排気ガス中にＳＯｘが存在するとＮＯｘ吸蔵触媒はＮＯｘの吸蔵作用を行うのと全く同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘの吸蔵を行う。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒のＳＯｘ蓄積量が増大すると、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵容量が減少して排気ガス中のＮＯｘの除去を充分に行うことができなくなるため、ＮＯｘの浄化効率が低下するいわゆる硫黄被毒の問題が生じる。

ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯｘについても、ＮＯｘと同じメカニズムで離脱させることが可能であることが知られているが、ＳＯｘは比較的安定した形でＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されるため、通常のＮＯｘの還元浄化制御が行われる温度（例えば２５０℃程度以上）ではＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯｘを離脱させることは困難である。このため、硫黄被毒を解消するためには、ＮＯｘ吸蔵触媒をＮＯｘ還元浄化制御時より高い温度、すなわち硫黄分放出温度（例えば６００℃以上）に昇温した上で、流入する排気ガスの空燃比をリッチ状態にする硫黄被毒再生制御を実施する必要がある。ＮＯｘ吸蔵触媒を内燃機関の排気ガス通路に配置している場合には、通常、このような硫黄被毒再生制御が内燃機関の燃焼空燃比をリッチ状態とすることによって定期的に実施され、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

なお、上述したような硫黄被毒再生制御が実施される場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒を昇温するためにも燃焼空燃比がリッチ状態にされること等から、一般にＮＯｘの還元浄化制御を実施する場合よりも長い時間燃焼空燃比がリッチ状態とされることになる。

以上で説明したように、ＮＯｘ吸蔵触媒を内燃機関の排気ガス通路に配置する方法によって排気ガスを浄化する場合においては、内燃機関の燃焼空燃比をリッチ状態に変化させることによりＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復を図る場合がある。そして、このようなＮＯｘ吸蔵能力回復制御を実施する場合、燃焼空燃比を一時的にリッチ状態に変化させた時に内燃機関の発生トルクが増加してトルク段差が発生するという問題があることが判明している。

この問題については、従来から幾つかの対策が提案されているが、特にハイブリッド車両に関しては、特許文献１に、燃焼空燃比をリッチ状態に変化させることに伴う内燃機関の発生トルクの増加分をモータジェネレータの回生制動力で吸収するようにしてトルク段差を軽減する技術が開示されている。

特開平１１−６２６５３号公報 特開２００１−２４１３４１号公報 特開２０００−１１０６０４号公報 特開２００１−１６４９５９号公報 特開２００１−１３２４３７号公報 特開２００２−１８０８７１号公報

しかしながら、実際のハイブリッドシステムにおいては、モータジェネレータの吸収可能トルクの限界やバッテリの蓄電状態等によって、燃焼空燃比をリッチ状態に変化させたことに伴う内燃機関の発生トルクの増加分をモータジェネレータで充分に吸収できない場合がある。すなわち、例えば上記特許文献１においては、蓄電手段が充電不可の場合にはモータジェネレータの回生は実施しないとされており、したがってバッテリが完全に充電されている場合にはモータジェネレータによる内燃機関の発生トルクの増加分の吸収を行うことができず、トルク段差が発生してしまう。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ハイブリッド車両において、例えばＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力回復制御等の際に燃焼空燃比をリッチ状態に変化させるのに伴って発生するトルク段差をより確実に低減することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載されたハイブリッド車両における内燃機関の制御方法を提供する。

請求項１に記載の発明は、車両駆動用の内燃機関及びモータジェネレータと、該モータジェネレータに電力を供給すると共に該モータジェネレータにより発電された電力を充電するバッテリと、上記内燃機関の排気ガス通路に配置されたＮＯｘ吸蔵触媒とを備えたハイブリッド車両において、上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるべく上記内燃機関の燃焼空燃比をリッチ状態とするＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施時に生じ得るトルク段差を上記モータジェネレータによって吸収する場合には、上記モータジェネレータの発生または吸収トルクを推定すると共に、上記モータジェネレータによる吸収可能トルクを上記バッテリの状態及び上記モータジェネレータの特性に基づいて推定し、更に上記内燃機関の燃焼空燃比を上記リッチ状態にすることによる内燃機関の増加トルクを推定して、これら推定された各トルクの値に基づいて上記内燃機関の増加トルクを上記モータジェネレータにより吸収しきれないと判断された場合には、その過剰分に応じて、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御が行われる際に、点火時期を遅角することと、吸入空気量を減少することと、排気再循環量を増加することとのうちの少なくとも一つが実施されるハイブリッド車両における内燃機関の制御方法であって、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の開始時または実施中における上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を推定し、該推定触媒温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御完了までの必要時間を推定して、該推定必要時間に応じて上記モータジェネレータによる吸収可能トルクの推定値が補正されることを特徴とする、ハイブリッド車両における内燃機関の制御方法を提供する。

車両駆動用の内燃機関とモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両においては、上記内燃機関の燃焼空燃比をリッチ状態とするＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施時に生じ得るトルク段差を上記モータジェネレータによって吸収させることが可能である。しかしながら、実際には常に充分なトルク段差の吸収が可能と言うわけではなく、例えばその時の車両の状態（例えば、バッテリの蓄電状態等）によっては充分な吸収が行えない場合がある。

請求項１に記載の発明では、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力回復制御時（例えば、ＮＯｘ還元浄化制御時や硫黄被毒再生制御時等）に内燃機関の燃焼空燃比をリッチ状態とすることによって生ずる内燃機関のトルク増加分のモータジェネレータによる吸収可能性を、バッテリの状態（例えばバッテリの蓄電状態等）やモータジェネレータ特性（例えば回転数に応じた発電性能等）等を考慮して判断するようになっている。そして、モータジェネレータで吸収しきれないと推定されるトルクの過剰分の発生が予想される場合には、点火時期を遅角することと、吸入空気量を減少することと、排気再循環量を増加することとのうちの少なくとも一つによってその発生を抑制するようにしている。

したがって、本発明によれば、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御において燃焼空燃比をリッチ状態に変化させるのに伴って発生するトルク段差をより確実に低減することができる。また、上記の点火時期の遅角、吸入空気量減少、排気再循環量増加等の内燃機関の発生トルクを低減するための制御は一般に燃費を悪化させるが、本発明ではこれらの制御がモータジェネレータで吸収しきれないと推定されるトルクの過剰分の発生を抑制するためにのみ行われるので、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御における燃費悪化を抑制することができる。
なお、ここで内燃機関の燃焼空燃比とは、内燃機関の燃焼室内における平均空燃比のことを言うものとする。

また、請求項１に記載の発明では特に、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の開始時または実施中における上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を推定し、該推定触媒温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御完了までの必要時間を推定して、該推定必要時間に応じて上記モータジェネレータによる吸収可能トルクの推定値が補正されるようになっている。

例えば、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御完了までの必要時間が短ければ、モータジェネレータによる発電量が比較的大きくてもバッテリの蓄電量が過大になる危険性は低くなる。したがって、請求項１に記載の発明のようにすれば、このように上記吸収可能トルクの推定値をより適切な値に補正することが可能となり、その結果として、上述の内燃機関の発生トルク低減制御によって低減されるトルクを減少させ、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御における燃費悪化を更に抑制することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、車両駆動用の内燃機関及びモータジェネレータと、該モータジェネレータに電力を供給すると共に該モータジェネレータにより発電された電力を充電するバッテリと、上記内燃機関の排気ガス通路に配置されたＮＯｘ吸蔵触媒とを備えたハイブリッド車両において、上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるべく上記内燃機関の燃焼空燃比をリッチ状態とするＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施時に生じ得るトルク段差を上記モータジェネレータによって吸収する場合には、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施前に、上記バッテリの目標蓄電量が通常時の目標蓄電量よりも低下せしめられるハイブリッド車両における内燃機関の制御方法であって、上記ハイブリッド車両は更に電動ターボチャージャを備えていて、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施中は、上記電動ターボチャージャを力行駆動させることを特徴とする、ハイブリッド車両における内燃機関の制御方法を提供する。

上記ハイブリッド車両において、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施時に生じ得るトルク段差を上記モータジェネレータによって吸収しようとする場合、バッテリの蓄電量が比較的多い場合にはすぐに過充電となる危険性があるためにモータジェネレータによるトルクの吸収を充分に行うことができない場合がある。

これに対し、請求項２に記載の発明のようにすれば、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施前に、上記バッテリの蓄電量が通常時の蓄電量よりも低下せしめられることになるので、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の開始時にはバッテリの蓄電量が比較的少なくモータジェネレータによるトルクの吸収を充分に行うことが可能となる。そして、その結果として、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御において燃焼空燃比をリッチ状態に変化させるのに伴って発生するトルク段差をより確実に低減することができる。また、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御における燃費を改善することができる。
なお、ここで通常時の目標蓄電量とは、特別な制御を何ら実施していない通常運転時におけるバッテリの目標蓄電量であり、例えば蓄電量６０％等に設定される。

また、請求項２に記載の発明では特に、上記ハイブリッド車両が更に電動ターボチャージャを備えていて、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施中は、上記電動ターボチャージャを力行駆動させるようになっている。
このようにすると、電動ターボチャージャの力行駆動によりバッテリの電力が消費されるため、その分モータジェネレータによる吸収可能トルクを大きくすることができ、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御において燃焼空燃比をリッチ状態に変化させるのに伴って発生するトルク段差をより確実に低減することができる。

また、電動ターボチャージャの力行駆動により消費される電力分だけ内燃機関の発電負荷を上昇させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を迅速に上昇させることが可能になる。更に、電動ターボチャージャを力行駆動させると、同ターボチャージャの駆動に使用される排気ガスのエネルギが低減されるので、この点からもＮＯｘ吸蔵触媒の温度を迅速に上昇させることが可能になる。これによって、例えば硫黄被毒再生制御の際に触媒をより迅速に昇温し、制御時間を短縮して更なる燃費の改善を図ることが可能となる。

各請求項に記載の発明は、ハイブリッド車両において、燃焼空燃比をリッチ状態に変化させるのに伴って発生するトルク段差をより確実に低減することができるという共通の効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。

図１は、本発明を筒内噴射型火花点火式内燃機関とそれに連結されたモータジェネレータとによって駆動されるハイブリッド車両に適用した場合について説明するための図である。なお、本発明は筒内噴射型圧縮着火式内燃機関とそれに連結されたモータジェネレータとによって駆動されるハイブリッド車両に適用することもできる。

図１を参照すると、１は内燃機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、３ａは点火栓、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は下流側吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口は上流側吸気ダクト８及びエアフローメータ９を介してエアクリーナ１０に連結される。下流側吸気ダクト６内にはステップモータ１１により駆動されるスロットル弁１２が配置され、更に下流側吸気ダクト６周りには同吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するためのインタークーラ１３が配置される。図１に示される構成では機関冷却水がインタークーラ１３内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。

一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７のタービン７ｂの入口に連結され、タービン７ｂの出口は排気管１４を介してＮＯｘ吸蔵触媒１５を内蔵したケーシング１６に連結される。ケーシング１６にはＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度を検出もしくは推定するための温度センサ２１が取付けられている。なお、このような温度センサ２１を設けることなく、機関の運転状態とＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度との関係を予め求めておき、機関の運転状態に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度を推定することもできる。

排気管１４と上流側吸気ダクト８とは排気再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１７を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１７内にはステップモータ１８により駆動されるＥＧＲ制御弁１９が配置される。また、ＥＧＲ通路１７にはＥＧＲ通路１７内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２０が配置される。図１に示される構成では機関冷却水がＥＧＲクーラ２０内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。

また、燃料噴射弁３は燃料供給管３１を介して燃料リザーバ、いわゆるデリバリパイプ３２に連結される。このデリバリパイプ３２内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３３から燃料が供給され、デリバリパイプ３２内に供給された燃料は各燃料供給管３１を介して燃料噴射弁３に供給される。デリバリパイプ３２にはデリバリパイプ３２内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ３４が取付けられ、燃料圧センサ３４の出力信号に基づいてデリバリパイプ３２内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ３３の吐出量が制御される。

一方、図１に示される構成では内燃機関１の出力軸３６にモータジェネレータ３７が連結され、更に変速機３５が連結されている。また、モータジェネレータ３７にはその温度を検出もしくは推定するための温度センサ２２が設けられている。このモータジェネレータ３７は内燃機関１の駆動力とは別個に駆動力を発生する電気モータとしての機能と、外力によって駆動されて発電を行う発電機としての機能の両方を備えている。図１に示される構成ではこのモータジェネレータ３７は内燃機関１の出力軸３６上に取付けられ且つ外周面に複数個の永久磁石を取付けたロータ３８と、回転磁界を形成する励磁コイルを巻設したステータ３９とを具備した交流同期電動機のような構成を有している。ステータ３９の励磁コイルはモータジェネレータ制御回路４０に接続され、このモータジェネレータ制御回路４０は直流高電圧を発生するバッテリ４１に接続される。

モータジェネレータ３７を電気モータとして駆動せしめる時にはバッテリ４１の直流高電圧がモータジェネレータ制御回路４０において周波数がｆｍで電流値がＩｍの三相交流に変換され、この三相交流がステータ３９の励磁コイルに供給される。この周波数ｆｍは励磁コイルにより発生する回転磁界をロータ３８の回転に同期して回転させるのに必要な周波数であり、出力軸３６の回転数に基づいて決定される。また、モータジェネレータ３７の発生トルクは三相交流の電流値Ｉｍにほぼ比例し、この電流値Ｉｍはモータジェネレータ３７の要求発生トルクに基づいて決定される。

一方、上述したようにモータジェネレータ３７を外力により駆動する状態にすると発電機として作動せしめることができ、このとき発生した電力がバッテリ４１に回生される。モータジェネレータ３７を発電機として作動せしめる場合にはモータジェネレータ制御回路４０によりモータジェネレータ３７によって発生せしめられた電力がバッテリ４１に回生されるように制御される。

また、上記変速機３５としては、トルクコンバータを備えた通常の自動変速機、各種の無段変速機、或いはクラッチを具えた手動変速機におけるクラッチ操作及び変速操作を自動的に行うようにした形式の自動変速機等を用いることができる。

電子制御ユニット５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４、入力ポート５５及び出力ポート５６を具備する。エアフローメータ９、温度センサ２１及び２２、並びに燃料圧センサ３４の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。

また、アクセルペダル４４にはアクセルペダル４４の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４５が接続され、負荷センサ４５の出力電圧は対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。更に、入力ポート５５には、クランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４６が接続される他、変速機３５の変速比または変速段、及び変速機３５の出力軸３０の回転数等を表わす種々の信号が入力される。

一方、出力ポート５６は対応する駆動回路５８を介して燃料噴射弁３、点火栓３ａ、スロットル弁１２駆動用ステップモータ１１、ＥＧＲ制御弁１９駆動用ステップモータ１８、燃料ポンプ３３、及び変速機３５等に接続される。また、出力ポート５６はモータジェネレータ制御回路４０を介してモータジェネレータ３７へも接続されている。

本実施形態では、内燃機関１とモータジェネレータ３７の作動が電子制御ユニット５０によって制御される。そして、通常時（すなわち、後述するＮＯｘ吸蔵能力回復制御が行われていない時）には、電子制御ユニット５０によって内燃機関１の発生トルクとモータジェネレータ３７の発生または吸収トルクが適宜制御され、車両が内燃機関１とモータジェネレータ３７との最適なバランスで駆動されるようにされる。なお、この最適なバランスについては、機関の運転状態等に応じてエネルギ効率等の観点から予め定めておく。

図１に示すＮＯｘ吸蔵触媒１５はハニカム状のモノリス触媒からなり、このＮＯｘ吸蔵触媒１５の基体上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されている。この触媒担体の表面上には貴金属触媒が分散して担持されており、更に触媒担体の表面上にはＮＯｘ吸蔵剤の層が形成されている。

貴金属触媒としては例えば白金Ｐｔが用いられており、ＮＯｘ吸蔵剤を構成する成分としては例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。

このようなＮＯｘ吸蔵触媒１５は流通する排気ガスの空燃比（すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒１５より上流側の排気通路、燃焼室２または吸気通路に供給された空気と燃料との比率）がリーンの時にはＮＯｘを吸蔵し、流通する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを離脱させ還元浄化する作用（ＮＯｘの吸蔵離脱及び還元浄化作用）を有する。

図１に示される筒内噴射型火花点火式内燃機関は、通常時には燃焼空燃比、すなわち燃焼室２内における平均空燃比がリーンの状態で運転されるため排気ガス空燃比もリーンであり、ＮＯｘ吸蔵触媒１５は排気ガス中のＮＯｘの吸蔵を行う。また、燃料噴射量が増加される等して燃焼空燃比がリッチ状態にされると排気ガスの空燃比が小さくされ且つ還元剤の存在する状態にされるのでＮＯｘ吸蔵触媒１５は吸蔵したＮＯｘを離脱させると共に離脱させたＮＯｘを還元浄化する。

本実施形態においては、このようなＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘの吸蔵離脱及び還元浄化作用を利用して、燃焼空燃比がリーンの状態で内燃機関１を運転した時に排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵触媒１５に吸蔵させ、一定期間使用してＮＯｘ浄化率が低下した時等、吸蔵したＮＯｘの離脱及び還元浄化が必要と判断された時に、内燃機関１の燃焼空燃比をリッチ状態に変化させることによってＮＯｘ吸蔵触媒１５に吸蔵したＮＯｘを離脱させ還元浄化するＮＯｘ還元浄化制御を実施し、ＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。

また、内燃機関１の燃料には硫黄成分が含まれている場合があり、この場合には排気ガス中に硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれることとなる。排気ガス中にＳＯｘが存在するとＮＯｘ吸蔵触媒１５はＮＯｘの吸蔵作用を行うのと全く同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘの吸蔵を行う。

ところが、ＮＯｘ吸蔵触媒１５に吸蔵されたＳＯｘは比較的安定であり、一般にＮＯｘ吸蔵触媒１５に蓄積されやすい傾向がある。そしてＮＯｘ吸蔵触媒１５のＳＯｘ蓄積量が増大すると、ＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘ吸蔵容量が減少して排気ガス中のＮＯｘの除去を充分に行うことができなくなるため、ＮＯｘの浄化効率が低下するいわゆる硫黄被毒の問題が生じる。

一方、ＮＯｘ吸蔵触媒１５に吸蔵されたＳＯｘについても、ＮＯｘと同じメカニズムで離脱させることが可能である。但し、ＳＯｘは比較的安定した形でＮＯｘ吸蔵触媒１５に吸蔵されるため、通常のＮＯｘ還元浄化制御が行われる温度（例えば２５０℃程度以上）ではＮＯｘ吸蔵触媒１５に吸蔵されたＳＯｘを離脱させることは困難である。このため、硫黄被毒を解消するためには、ＮＯｘ吸蔵触媒１５をＮＯｘ還元浄化制御時より高い温度、すなわち硫黄分放出温度（例えば６００℃以上）に昇温した上で、流入する排気ガスの空燃比をリッチ状態にする硫黄被毒再生制御を実施する必要がある。本実施形態では、車両走行距離または燃料消費量等からＮＯｘ吸蔵触媒１５に蓄積されたＳＯｘ量を推定し、その値に基づいてＳＯｘの離脱が必要と判断された時に、内燃機関１の燃焼空燃比、すなわち燃焼室２内における平均空燃比をリッチ状態に変化させることによって上述のような硫黄被毒再生制御を実施し、ＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるようにしている。
なお、上述したような硫黄被毒再生制御が実施される場合には、ＮＯｘ吸蔵触媒１５を昇温するためにも燃焼空燃比がリッチ状態にされること等から、一般にＮＯｘの還元浄化制御を実施する場合よりも長い時間燃焼空燃比がリッチ状態とされることになる。

以上で説明したように、本実施形態においては、燃焼空燃比をリッチ状態に変化させることによりＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘ吸蔵能力の回復を図る場合がある。そして、このようなＮＯｘ吸蔵能力回復制御を実施する場合には、燃焼空燃比をリッチ状態に変化させた時に内燃機関１の発生トルクが増加してトルク段差が発生してしまうことが懸念される。

図１に示すようなハイブリッド車両においては、燃焼空燃比をリッチ状態に変化させることに伴う内燃機関１の発生トルクの増加分をモータジェネレータ３７によって吸収するようにしてトルク段差を低減することが考えられるが、実際には常に充分なトルク段差の吸収が可能と言うわけではなく、例えばその時の車両の状態（例えば、バッテリの蓄電状態等）によっては充分な吸収が行えない場合がある。

本発明の実施形態はこのような問題に鑑み、ハイブリッド車両において、上記のようにして生じ得るトルク段差をより確実に低減しようとするものであり、次に、その実現のために図１に示した構成によって実施され得る具体的な方法について説明する。図２はこの方法を実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、上述したような内燃機関１の燃焼空燃比のリッチ化を伴う制御（すなわちＮＯｘ還元浄化制御や硫黄被毒再生制御等のＮＯｘ吸蔵能力回復制御）を実施することが決定された時にＥＣＵ５０により開始され、そのリッチ化制御が終了するまで繰り返し実施される。

この制御ルーチンがスタートすると、まず、ステップ１０１において、その時点での車両の状態を表す各種のデータが取得される。具体的には内燃機関１の回転数ＮＥ、内燃機関１の発生トルクＴＥ、モータジェネレータ３７の回転数ＮＭ、モータジェネレータ３７の発生または吸収トルク（発生／吸収トルク）ＴＭ、モータジェネレータ３７の温度ＴＥＭ、バッテリ蓄電量ＳＯＣ等が取得される。なお、本実施形態においてはモータジェネレータ３７が内燃機関１の出力軸３６上に構成されているので、内燃機関１の回転数ＮＥとモータジェネレータ３７の回転数ＮＭとは一致する。

ステップ１０１において上記の各種データが取得されると、ステップ１０３に進みモータジェネレータ３７による吸収可能トルク（吸収可能なトルクの限界値）ＴＭｐの推定が行われる。この推定はモータジェネレータ３７の特性もしくは性能の他、ステップ１０３で得られた各種データに基づいて行われる。

より具体的には、例えば、モータジェネレータ３７の特性として回転数に応じた発電性能特性を予め求めておけば、モータジェネレータ回転数ＮＭに基づいた吸収可能なトルクの限界値ＴＭｐを求めることができる。また、モータジェネレータ３７の温度ＴＥＭからはモータジェネレータ３７の熱負荷の面からの吸収可能なトルクの限界値ＴＭｐを求めることができる。すなわち例えば、モータジェネレータ３７の温度ＴＥＭが比較的高く、許容される上限温度に近い場合には、高い熱負荷をかけることができないので吸収可能なトルクの限界値ＴＭｐは低めに設定されることになる。更に、バッテリ蓄電量ＳＯＣに基づけばバッテリ４１の充電可能量の面からの吸収可能なトルクの限界値ＴＭｐを求めることができる。すなわち例えば、バッテリ蓄電量ＳＯＣが比較的多く許容される上限蓄電量に近ければ、吸収可能なトルクの限界値ＴＭｐは低めに設定されることになる。

本実施形態では、上記のような考え方にしたがい、モータジェネレータ特性、モータジェネレータ回転数ＮＭ、モータジェネレータ温度ＴＥＭ、バッテリ蓄電量ＳＯＣに基づいて吸収可能トルクＴＭｐを求めるためのマップが事前に作成されて電子制御ユニット５０のＲＯＭ５２に記憶されており、ステップ１０３では、これを用いて吸収可能トルクＴＭｐが推定される。なお、本実施形態では吸収可能トルクＴＭｐは、トルクの吸収が可能な場合に負の値として求められる。

ステップ１０３で吸収可能トルクＴＭｐが推定されるとステップ１０５に進み、内燃機関１の燃焼空燃比をリッチ状態にすることによって生ずるであろう内燃機関１のトルクの増加分、すなわち、燃焼空燃比をリッチ状態にすることによる内燃機関１の増加トルクＴＥｄが推定される。この推定は、ステップ１０１で取得した内燃機関１の回転数ＮＥ及び内燃機関１の発生トルクＴＥ、並びに上記リッチ状態とした時の燃焼空燃比（すなわち、実施する制御のために予め定められる所定のリッチ空燃比）に基づいて行われる。

ステップ１０５で内燃機関１の増加トルクＴＥｄが推定されるとステップ１０７に進む。ステップ１０７においては、ステップ１０５で推定された内燃機関１の増加トルクＴＥｄが、ステップ１０１で取得したモータジェネレータの発生／吸収トルクＴＭとステップ１０３で推定されたモータジェネレータ吸収可能トルクＴＭｐとの差（ＴＭ−ＴＭｐ）以下であるか否かが判定される。この判定はすなわち、燃焼空燃比をリッチ状態にすることによる内燃機関１の増加トルクＴＥｄのすべてがモータジェネレータ３７によって吸収可能であるか否かの判定である。

ステップ１０７において内燃機関１の増加トルクＴＥｄが、モータジェネレータの発生／吸収トルクＴＭとモータジェネレータ吸収可能トルクＴＭｐとの差（ＴＭ−ＴＭｐ）以下である、すなわちＴＥｄ≦ＴＭ−ＴＭｐであると判定された場合は、内燃機関１の増加トルクＴＥｄのすべてがモータジェネレータ３７によって吸収可能である場合であり、この場合にはステップ１０９に進む。

ステップ１０９に進むと、モータジェネレータ３７が、その発生／吸収トルクＴＭがＴＭ−ＴＥｄとなるように制御されると共に、内燃機関１の燃焼空燃比が所定のリッチ空燃比とされ、意図するＮＯｘ吸蔵能力回復制御が実施される。すなわち、この場合には、内燃機関１の燃焼空燃比をリッチ状態にすることによって生じ得るトルク段差がすべてモータジェネレータ３７に吸収され、トルク段差を殆ど生じることなく意図するＮＯｘ吸蔵能力回復制御を実施することができる。

一方、ステップ１０７において内燃機関１の増加トルクＴＥｄが、モータジェネレータの発生／吸収トルクＴＭとモータジェネレータ吸収可能トルクＴＭｐとの差（ＴＭ−ＴＭｐ）より大きい、すなわちＴＥｄ＞ＴＭ−ＴＭｐであると判定された場合は、内燃機関１の増加トルクＴＥｄがモータジェネレータ３７によって吸収しきれない場合であり、この場合にはステップ１１１に進む。

ステップ１１１においては、以下の式によってモータジェネレータ３７によって吸収しきれない内燃機関１の増加トルクＴＥｄの過剰分Ｘが算出される。
Ｘ＝ＴＥｄ＋ＴＭｐ−ＴＭ
ステップ１１１において、上記過剰分Ｘが算出されるとステップ１１３に進む。ステップ１１３においては、モータジェネレータ３７が、その発生／吸収トルクＴＭがＴＭｐとなるように制御されると共に、内燃機関１の燃焼空燃比を所定のリッチ空燃比とする一方で内燃機関１の発生トルクが上記過剰分Ｘだけ低減されるように発生トルク低減制御を実施して、意図するＮＯｘ吸蔵能力回復制御が実施される。

すなわち、この場合には、内燃機関１の燃焼空燃比をリッチ状態にすることによって生じ得るトルク段差のうちモータジェネレータ３７に吸収可能な部分はモータジェネレータ３７により吸収し、吸収しきれない部分は内燃機関１の発生トルクを低減するようにして、トルク段差を殆ど生じることなく意図するＮＯｘ吸蔵能力回復制御を実施するようにする。

ここで、上記内燃機関１の発生トルク低減制御は、例えば、点火時期を遅角すること、吸入空気量を減少すること、排気再循環量を増加すること等により実施される。
より具体的には、点火時期を遅角することによって内燃機関１の発生トルクＴＥを低減する場合には、図３（ａ）に示すような、内燃機関１の発生トルクＴＥを上記過剰分Ｘだけ低減するのに必要な遅角量ＳＡｄを上記過剰分Ｘの関数として示したマップを予め作成して電子制御ユニット５０のＲＯＭ５２に記憶させておく。そして、このマップに基づいて求めた遅角量ＳＡｄだけ点火栓３ａの点火時期ＳＡを遅角させる（点火時期ＳＡ←ＳＡ−ＳＡｄ）ことによって内燃機関１の発生トルクＴＥを上記過剰分Ｘだけ低減するようにする。図３（ａ）に示されているように上記過剰分Ｘが大きいほど、遅角量ＳＡｄは大きくなる。

一方、吸入空気量を減少することによって内燃機関１の発生トルクＴＥを低減する場合には、図３（ｂ）に示すような、内燃機関１の発生トルクＴＥを上記過剰分Ｘだけ低減するのに必要なスロットル弁１２の閉じ量ＴＡｄを上記過剰分Ｘの関数として示したマップを予め作成して電子制御ユニット５０のＲＯＭ５２に記憶させておく。そして、このマップに基づいて求めたスロットル弁閉じ量ＴＡｄだけスロットル弁開度を閉じる（スロットル弁開度ＴＡ←ＴＡ−ＴＡｄ）ことによって吸入空気量を減少させ内燃機関１の発生トルクＴＥを上記過剰分Ｘだけ低減するようにする。図３（ｂ）に示されているように上記過剰分Ｘが大きいほど、スロットル弁閉じ量ＴＡｄは大きくなる。

また、排気再循環量を増加することによって内燃機関１の発生トルクＴＥを低減する場合には、図３（ｃ）に示すような、内燃機関１の発生トルクＴＥを上記過剰分Ｘだけ低減するのに必要なＥＧＲ制御弁１９の開き量ＥＡｄを上記過剰分Ｘの関数として示したマップを予め作成して電子制御ユニット５０のＲＯＭ５２に記憶させておく。そして、このマップに基づいて求めたＥＧＲ制御弁開き量ＥＡｄだけＥＧＲ制御弁開度ＥＡを変化させる（ＥＧＲ制御弁開度ＥＡ←ＥＡ＋ＥＡｄ）ことによって排気再循環量を増加させ内燃機関１の発生トルクＴＥを上記過剰分Ｘだけ低減するようにする。図３（ｃ）に示されているように上記過剰分Ｘが大きいほど、ＥＧＲ制御弁開き量ＥＡｄは大きくなる。

本実施形態ではこれら三つの方法のうちの少なくとも一つが実施され、内燃機関１の発生トルクＴＥが上記過剰分Ｘだけ低減される。これらの方法の幾つかを組合せて内燃機関１の発生トルクＴＥを上記過剰分Ｘだけ低減する場合には、例えば、各方法によって低減される内燃機関１の発生トルクの合計が上記過剰分Ｘになるように図３に示されたマップから各方法における制御パラメータの値を決定し、それに基づいて制御を行うようにする。あるいは、上述した方法を組合せて行う場合に適切に制御パラメータの値が決定できるマップを別途作成しても良い。

ステップ１０９またはステップ１１３の制御が終了するとステップ１０１に戻って上述の各制御が繰り返される。この制御ルーチンは、上述したように内燃機関１の燃焼空燃比のリッチ化を伴う制御（すなわちＮＯｘ還元浄化制御や硫黄被毒再生制御等のＮＯｘ吸蔵能力回復制御）が終了するまで繰り返し実施される。

図４は、以上で説明した方法についての理解を容易にするための図であり、この方法を実施してトルク段差を低減する場合における各トルク（ＴＥ、ＴＭ、ＴＭｐ等）の関係について示したものである。図４（ａ）がＴＥｄ≦ＴＭ−ＴＭｐの場合、すなわち内燃機関１の増加トルクＴＥｄのすべてがモータジェネレータ３７によって吸収可能な場合の例を示しており、図４（ｂ）がＴＥｄ＞ＴＭ−ＴＭｐの場合、すなわち内燃機関１の増加トルクＴＥｄがモータジェネレータ３７によって吸収しきれない場合の例を示している。

図４（ａ）及び（ｂ）の各図において、左から順に、総駆動トルクがＴＰである通常運転をしている場合、トルク段差の低減を図らずにリッチ化制御を行った場合、トルク段差を低減するようにしてリッチ化制御を行った場合が示されている。これらの図からＴＥｄ≦ＴＭ−ＴＭｐの場合及びＴＥｄ＞ＴＭ−ＴＭｐの場合のそれぞれにおいて、上述した方法によってリッチ化制御の実施に伴うトルク段差が低減され、総駆動トルクＴＰが維持される様子が理解され得る。

以上で説明したように本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘ吸蔵能力回復制御時に内燃機関１の燃焼空燃比をリッチ状態とすることによって生ずる内燃機関１のトルク増加分のモータジェネレータ３７による吸収可能性を、バッテリの状態（例えばバッテリの蓄電状態等）やモータジェネレータ特性（例えば回転数に応じた発電性能等）等を考慮して判断するようになっている。そして、モータジェネレータ３７で吸収しきれないと推定されるトルクの過剰分の発生が予想される場合には、内燃機関１の発生トルクを低減する制御、すなわち点火時期を遅角することと、吸入空気量を減少することと、排気再循環量を増加することとのうちの少なくとも一つを実施することによってその発生を抑制するようにしている。

したがって、本実施形態によれば、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御において燃焼空燃比をリッチ状態に変化させるのに伴って発生するトルク段差をより確実に低減することができる。また、上記の点火時期の遅角、吸入空気量減少、排気再循環量増加等の内燃機関１の発生トルクを低減するための制御は一般に燃費を悪化させるが、本実施形態ではこれらの制御がモータジェネレータ３７で吸収しきれないと推定されるトルクの過剰分の発生を抑制するためにのみ行われるので、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御における燃費悪化を抑制することができる。

また、他の実施形態においては、上述のステップ１０３におけるモータジェネレータ３７の吸収可能トルクＴＭｐの推定の際に、ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の完了までの必要時間を考慮して、吸収可能トルクＴＭｐの値を補正するようにしてもよい。すなわち、ＮＯｘ吸蔵能力回復制御完了までの必要時間が長ければ、モータジェネレータ３７によってトルク吸収の行われる時間が長くなることになるため、バッテリ４１の蓄電量ＳＯＣが過大になるのを避けるためには吸収可能トルクＴＭｐを低めに設定しなければならない。逆にＮＯｘ吸蔵能力回復制御完了までの必要時間が短ければ、モータジェネレータ３７によってトルク吸収の行われる時間が短くなることになるため、吸収可能トルクＴＭｐを高めに設定してもバッテリ４１の蓄電量ＳＯＣが過大になる危険性やモータジェネレータ３７が過熱する危険性は低くなる。この実施形態では、このような考えにしたがってＮＯｘ吸蔵能力回復制御の完了までの必要時間によって上記吸収可能トルクＴＭｐの値を補正するようにする。以下、このような実施形態について、ＮＯｘ吸蔵能力回復制御として硫黄被毒再生制御を実施する場合を例にとって説明するが、ＮＯｘ還元浄化制御等についてもほぼ同様に実施することが可能である。

上述したように硫黄被毒再生制御を実施する際には、まずＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度を硫黄分放出温度ＴＳ（例えば６００℃以上）に昇温する必要がある。そのため、硫黄被毒再生制御の完了までの必要時間ＲＴはその時のＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度ＴＥＣに基づいて推定することができる。そこで、この実施形態では例えば、図５に示すような硫黄被毒再生制御完了までの必要時間ＲＴをＮＯｘ吸蔵触媒温度ＴＥＣの関数として表したマップを事前に作成しておき、これに基づいて上記温度ＴＥＣから上記必要時間ＲＴを推定するようにする。

そして、図５のマップを用いて上記硫黄被毒再生制御完了までの必要時間ＲＴが推定されると、今度はその必要時間ＲＴとバッテリ４１の蓄電量ＳＯＣとから図６に示したようなマップを用いて上記吸収可能トルクＴＭｐに対する補正係数Ｚが求められる。ここで、図６のマップは上記硫黄被毒再生制御完了までの必要時間ＲＴとその時のバッテリ蓄電量ＳＯＣとから上記補正係数Ｚを求めるものであり、事前に実験または計算により適切な補正係数Ｚが得られるように作成しておく。図６に示されたマップの例では、補正係数Ｚがそれぞれ１．１、１．０、０．９、０．８となる等補正係数曲線が示されており、各曲線の間においては補正係数Ｚの値が線形的に変化している。

図６を用いて補正係数Ｚが求められると、その値を上述したステップ１０３のような方法で得られた吸収可能トルクＴＭｐの値に乗算して吸収可能トルクＴＭｐの値が補正される。補正後に得られる吸収可能トルクＴＭｐの値は、図６のマップから明らかなように、上記必要時間ＲＴが短いほど、また、バッテリ蓄電量ＳＯＣが少ないほど大きくなる。

以上のように、この実施形態によれば上記吸収可能トルクＴＭｐの推定値をより適切な値に補正することが可能となる。その結果、バッテリ４１の蓄電量ＳＯＣが過大になる危険性やモータジェネレータ３７が過熱する危険性を低く抑えつつ、上述の内燃機関１の発生トルク低減制御によって低減されるトルクを減少させ、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御における燃費悪化を更に抑制することが可能となる。

ところで、これまでの説明からも明らかなように、上記のようなハイブリッド車両においてＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施時に生じ得るトルク段差をモータジェネレータ３７によって吸収しようとする場合には、バッテリ４１の蓄電量ＳＯＣが少ない方が好ましい。つまり、バッテリ４１の蓄電量ＳＯＣが比較的多い場合にはすぐに過充電となる危険性があるためにモータジェネレータ３７によるトルクの吸収を充分に行えない場合が生じ易くなるのである。

そこで、本発明の他の実施形態では、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施前に、上記バッテリ４１の蓄電量ＳＯＣを通常時よりも低下せしめるようにしてもよい。以下、このような実施形態について、ＮＯｘ吸蔵能力回復制御として硫黄被毒再生制御を実施する場合を例にとって説明するが、ＮＯｘ還元浄化制御等についてもほぼ同様に実施することが可能である。

上述したように硫黄被毒再生制御は、通常、車両走行距離または燃料消費量等からＮＯｘ吸蔵触媒１５に蓄積されたＳＯｘ量を推定し、その値に基づいてＳＯｘの離脱が必要と判断された時に実施される。つまり、ＮＯｘ吸蔵触媒１５へのＳＯｘ蓄積量が予め定めたＳＯｘの離脱が必要と判断される量に達した時に硫黄被毒再生制御が実施される。したがって、上記ＳＯｘ蓄積量の推定値から硫黄被毒再生制御の実施を予測することができる。
一方、バッテリ４１の蓄電量ＳＯＣは、目標蓄電量ＯＳＯＣが設定され、実際の蓄電量ＳＯＣが目標蓄電量ＯＳＯＣになるようにモータジェネレータ３７での電力消費量／発電量が調整されて制御される。

以上のようなことから、この実施形態では図７に示したようなＳＯｘ蓄積量ＱＳと目標蓄電量ＯＳＯＣとを対応させたマップを用いて目標蓄電量ＯＳＯＣを制御し、上記硫黄被毒再生制御の実施前に、上記バッテリ４１の蓄電量ＳＯＣを通常時よりも低下せしめるようにする。つまり、この例では、ＳＯｘ蓄積量ＱＳがＱＳ１になった時に硫黄被毒再生制御が実施されるが、ＱＳ１よりも少ない別のＳＯｘ蓄積量ＱＳ２が設定されており、ＳＯｘ蓄積量ＱＳがＱＳ２になった時に硫黄被毒再生制御の実施準備として目標蓄電量ＯＳＯＣが低下せしめられる。より具体的には図７に示したマップの例では、目標蓄電量ＯＳＯＣが百分率で表されており、ＳＯｘ蓄積量ＱＳがＱＳ２になるまでの通常時には目標蓄電量ＯＳＯＣが６０％とされている。そして、ＳＯｘ蓄積量ＱＳがＱＳ２になるとＳＯｘ蓄積量ＱＳがＱＳ１になるまでに目標蓄電量ＯＳＯＣが４０％まで低減される。なお、ＳＯｘ蓄積量ＱＳがＱＳ２になると直ぐに目標蓄電量ＯＳＯＣが４０％まで低減されるようになっているマップを用いてもよい。

このようなマップを用いて目標蓄電量ＯＳＯＣを制御すると、硫黄被毒再生制御の実施前に、バッテリ４１の蓄電量ＳＯＣが通常時の蓄電量よりも低下せしめられることになるので、上記硫黄被毒再生制御の開始時にはバッテリ４１の蓄電量ＳＯＣが比較的少なくモータジェネレータ３７によるトルクの吸収を充分に行うことが可能となる。そして、その結果として、上記硫黄被毒再生制御において燃焼空燃比をリッチ状態に変化させるのに伴って発生するトルク段差をより確実に低減することができる。また、上記硫黄被毒再生制御実施中における燃費を改善することもできる。

図８は、硫黄被毒再生制御の実施とバッテリ４１の目標蓄電量ＯＳＯＣとの関係の一例を表した図であり、横軸は時間ｔまたは車両走行距離Ｄと考えることができる。この例では、通常時の目標蓄電量ＯＳＯＣが６０％であり、硫黄被毒再生制御実施準備時の目標蓄電量ＯＳＯＣが４０％であって、硫黄被毒再生制御実施時の目標蓄電量ＯＳＯＣが８０％になっている。

この例のように硫黄被毒再生制御実施中におけるバッテリの目標蓄電量ＯＳＯＣを通常時の目標蓄電量ＯＳＯＣよりも増加せしめると、モータジェネレータ３７による吸収可能トルクＴＭｐをより多くすることが可能となり、上記硫黄被毒再生制御において燃焼空燃比をリッチ状態に変化させるのに伴って発生するトルク段差をより確実に低減することができる。また、上記硫黄被毒再生制御における燃費悪化をより確実に抑制することができる。

次に図９を参照して本発明の更に他の実施形態について説明する。図９に示した構成は図１に示した構成と基本的に同様であり、共通する部分については説明を省略する。図９に示した構成と図１に示した構成を比較すると、図９に示した構成では、図１の構成における排気ターボチャージャ７の代わりに電動ターボチャージャ２３が用いられている。図９に示したように、この電動ターボチャージャ２３は電動ターボ制御回路２４に接続され、その電動ターボ制御回路２４はバッテリ４１に接続されている。

この電動ターボチャージャ２３は、上述したモータジェネレータ３７と類似の構成を有しほぼ同様の原理で作動され得る。すなわち、この電動ターボチャージャ２３は通常の排気ターボチャージャとして機能させることができる他、力行駆動させてターボチャージャの回転を補助することができると共に、電動ターボチャージャ２３を排気エネルギによって回転させて発電機として機能させることもできる。ここで、当然のことながら、上記力行駆動させる時にはバッテリ４１から電力が供給され、発電機として機能させた場合にはバッテリ４１に電力が回生される。
また、上記電動ターボ制御回路２４へは電子制御ユニット５０の出力ポート５６が接続されており、この電動ターボチャージャ２３の作動もモータジェネレータ３７の作動と同様、電子制御ユニット５０により制御されるようになっている。

そして本実施形態では、このような電動ターボチャージャ２３を備えた構成において、上述したようなＮＯｘ吸蔵能力回復制御を実施する時に上記電動ターボチャージャ２３を力行駆動させるようにしている。
そのようにすると、電動ターボチャージャ２３の力行駆動によりバッテリ４１の電力が消費されるため、その分モータジェネレータ３７による吸収可能トルクＴＭｐを大きくすることができ、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御において燃焼空燃比をリッチ状態に変化させるのに伴って発生するトルク段差をより確実に低減することができる。また、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御における燃費悪化を抑制することができる。

また、電動ターボチャージャ２３の力行駆動により消費される電力分だけ内燃機関１の発電負荷を上昇させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度を迅速に上昇させることが可能になる。更に、電動ターボチャージャ２３を力行駆動させると、同ターボチャージャの駆動に使用される排気ガスのエネルギが低減されるので、この点からもＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度を迅速に上昇させることが可能になる。これによって、例えば硫黄被毒再生制御の際に触媒をより迅速に昇温し、制御時間を短縮して燃費の改善を図ることが可能となる。

なお、上述したように電動ターボチャージャ２３を力行駆動させると、ＮＯｘ吸蔵触媒１５を昇温する効果があることから、電動ターボチャージャ２３を力行駆動する際のトルクの大きさをＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度ＴＥＣに基づいて決定するようにしてもよい。この場合、例えば図１０に示すような電動ターボチャージャ２３の力行駆動において発生させるべきトルクＴＢをＮＯｘ吸蔵触媒温度ＴＥＣの関数として表したマップを事前に作成しておく。

そして、例えば温度センサ２１を用いて取得したＮＯｘ吸蔵触媒温度ＴＥＣに応じて、上記マップに基づいて発生トルクを制御して電動ターボチャージャ２３の力行駆動を行うようにする。図１０中、ＴＳは硫黄分放出温度を表し、ＴＢｍａｘは電動ターボチャージャ２３において発生可能な最大トルクである。図１０に示したマップの例では、ＮＯｘ吸蔵触媒温度ＴＥＣが高くなるほど電動ターボチャージャ２３における発生トルクＴＢを小さくするようにしている。このようにすることで、ＮＯｘ吸蔵触媒１５が過熱され熱劣化することを防止することができる。

なお、以上の説明では、ＮＯｘ還元浄化制御や硫黄被毒再生制御等のＮＯｘ吸蔵能力回復制御を実施する場合を例にとって説明したが、本発明は、内燃機関１の燃焼空燃比をリッチ状態に変化させることを伴うその他の制御を実施する場合に発生し得るトルク段差をモータジェネレータによって吸収しようとする場合にも適用することができる。

図１は、本発明を筒内噴射型火花点火式内燃機関とそれに連結されたモータジェネレータとによって駆動されるハイブリッド車両に適用した場合について説明するための図である。 図２は、本発明の方法を実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。 図３は、図２の制御ルーチンのステップ１１３を実施する際に使用され得るマップである。 図４は、本発明の方法を実施してトルク段差を低減する場合における各トルクの関係について示した図である。 図５は、硫黄被毒再生制御完了までの必要時間ＲＴをＮＯｘ吸蔵触媒温度ＴＥＣの関数として表したマップである。 図６は、硫黄被毒再生制御完了までの必要時間ＲＴとその時のバッテリ蓄電量ＳＯＣとからモータジェネレータの吸収可能トルクに対する補正係数Ｚを求めるためのマップである。 図７は、ＮＯｘ吸蔵触媒のＳＯｘ蓄積量ＱＳとバッテリの目標蓄電量ＯＳＯＣとを対応させたマップである。 図８は、硫黄被毒再生制御の実施とバッテリの目標蓄電量ＯＳＯＣとの関係の一例を表した図である。 図９は、本発明を電動ターボチャージャを備えたハイブリッド車両に適用した場合について説明するための図である。 図１０は、電動ターボチャージャの力行駆動において発生させるべきトルクＴＢをＮＯｘ吸蔵触媒温度ＴＥＣの関数として表したマップである。

符号の説明

１…内燃機関本体
３…燃料噴射弁
１２…スロットル弁
１５…ＮＯｘ吸蔵触媒
１９…ＥＧＲ制御弁
２３…電動ターボチャージャ
３５…変速機
３７…モータジェネレータ
４１…バッテリ

Claims (2)

1. 車両駆動用の内燃機関及びモータジェネレータと、該モータジェネレータに電力を供給すると共に該モータジェネレータにより発電された電力を充電するバッテリと、上記内燃機関の排気ガス通路に配置されたＮＯｘ吸蔵触媒とを備えたハイブリッド車両において、上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるべく上記内燃機関の燃焼空燃比をリッチ状態とするＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施時に生じ得るトルク段差を上記モータジェネレータによって吸収する場合には、
   上記モータジェネレータの発生または吸収トルクを推定すると共に、上記モータジェネレータによる吸収可能トルクを上記バッテリの状態及び上記モータジェネレータの特性に基づいて推定し、更に上記内燃機関の燃焼空燃比を上記リッチ状態にすることによる内燃機関の増加トルクを推定して、これら推定された各トルクの値に基づいて上記内燃機関の増加トルクを上記モータジェネレータにより吸収しきれないと判断された場合には、その過剰分に応じて、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御が行われる際に、点火時期を遅角することと、吸入空気量を減少することと、排気再循環量を増加することとのうちの少なくとも一つが実施されるハイブリッド車両における内燃機関の制御方法であって、
   上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の開始時または実施中における上記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度を推定し、該推定触媒温度に基づいて上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御完了までの必要時間を推定して、該推定必要時間に応じて上記モータジェネレータによる吸収可能トルクの推定値が補正されることを特徴とする、ハイブリッド車両における内燃機関の制御方法。
2. 車両駆動用の内燃機関及びモータジェネレータと、該モータジェネレータに電力を供給すると共に該モータジェネレータにより発電された電力を充電するバッテリと、上記内燃機関の排気ガス通路に配置されたＮＯｘ吸蔵触媒とを備えたハイブリッド車両において、上記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるべく上記内燃機関の燃焼空燃比をリッチ状態とするＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施時に生じ得るトルク段差を上記モータジェネレータによって吸収する場合には、
   上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施前に、上記バッテリの目標蓄電量が通常時の目標蓄電量よりも低下せしめられるハイブリッド車両における内燃機関の制御方法であって、
   上記ハイブリッド車両は更に電動ターボチャージャを備えていて、上記ＮＯｘ吸蔵能力回復制御の実施中は、上記電動ターボチャージャを力行駆動させることを特徴とする、ハイブリッド車両における内燃機関の制御方法。

Images