JP4293182B2 - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。
従来から、ハイブリッド自動車の一例として、内燃機関の動力を駆動軸に伝達するトルクコンバータと自動変速機との間にモータジェネレータを配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このハイブリッド自動車では、内燃機関の排ガスを浄化するための触媒の劣化を抑制するために、触媒の温度が予め定められた判断基準値よりも高い状態にあると判断された場合に内燃機関の燃料カットを抑制する制御が実行される。すなわち、排ガス浄化用の触媒が高温状態にあるときに燃料カットが実行されると、高温下でリーン雰囲気に晒されることによる触媒の劣化を生じさせるおそれがある。このため、このハイブリッド自動車では、触媒が高温状態にあるときには、所定条件下でアクセルオフに基づく減速要求がなされても内燃機関における燃料カットを禁止して触媒の劣化を抑制すると共に、燃料カットの禁止に伴う減速度の低下を補うために、モータジェネレータにより回生制動力を発生させ、回生電力を二次電池等の蓄電装置に蓄えている。また、このハイブリッド自動車では、触媒が高温状態にあるときにアクセルオフに基づく減速要求がなされた場合、モータジェネレータによる回生電力が蓄電装置の充電に許容される電力である充電許容電力を超えるおそれがあれば、モータジェネレータによる回生制動力に代えて、要求される制動力を油圧ブレーキにより発生させている。
特開２００３−２０７０４３号公報
上述のように、回生電力が蓄電装置の充電許容電力を超えるおそれがあるときには、モータジェネレータによる回生制動力に代えて油圧ブレーキにより要求される制動力を発生させれば、触媒が高温状態にあってもその劣化を抑制すべく内燃機関における燃料カットを禁止することができる。しかしながら、アクセルオフに基づく制動力を油圧ブレーキにより速やかに発生させるのは容易ではなく、その制御も煩雑となる。従って、回生電力が充電許容電力を超えるおそれがあるときには、触媒を劣化抑制可能な状態にしておいた上で、燃料カットを許容してエンジンブレーキによる制動力を得ることが好ましい。
一方、ハイブリッド自動車では、内燃機関を任意の運転ポイントで運転することが可能である。このため、近年では、運転者の様々なニーズに応えるべく、走行に要求される駆動力の設定可能範囲（要求駆動力制約）と、要求された駆動力に対応する内燃機関の運転ポイントを設定するための制約とをそれぞれ異なる態様で規定する複数の運転条件の中から所望の運転条件をシフトポジションの変更により設定可能とするシフト装置をハイブリッド自動車に搭載することが提案されている。このようなシフト装置を備えたハイブリッド自動車では、アクセルオフに基づく制動力が比較的大きい運転条件の設定時に、上記充電許容電力によっては、アクセルオフに基づく要求制動力をモータジェネレータによる回生制動力でまかなうことが困難となり、燃料カットの禁止を解除せざるを得ないケースが多くなる。従って、上述のようなシフト装置を備えたハイブリッド自動車においてエミッションの改善を図るべく触媒の劣化を抑制するに際しては、設定される運転条件と蓄電装置の充電許容電力との双方を考慮する必要が生じる。
そこで、本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、走行に際して設定された運転条件に拘らず排ガス浄化用の触媒の劣化を良好に抑制することを目的の一つとする。また、本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、走行に際して設定された運転条件と蓄電装置の充電許容電力とによる制約下で触媒の劣化を抑制するための処理をより適正に実行することを目的の一つとする。
本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採っている。
本発明によるハイブリッド自動車は、
内燃機関と、
前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化手段と、
何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の充電に許容される電力である充電許容電力を設定する充電許容電力設定手段と、
前記設定された充電許容電力に基づいて前記内燃機関に対する燃料供給の停止を禁止するか否か判定する燃料供給停止判定手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の運転ポイントを設定するための運転ポイント制約とをそれぞれ異なる態様で規定する複数の運転条件の中から何れか一つを実行用運転条件として設定する運転条件設定手段と、
前記設定された実行用運転条件に基づいて前記要求駆動力と前記内燃機関の目標運転ポイントとを設定する駆動力／運転ポイント設定手段と、
前記設定された実行用運転条件に応じて、前記充電許容電力と前記触媒の温度を調整するための前記内燃機関に対する燃料供給量の増量制約との関係である燃料増量関係を設定する燃料増量関係設定手段と、
前記燃料供給停止判定手段による判定結果に応じて、前記設定された充電許容電力と前記設定された燃料増量関係とから定まる増量制約に従った前記燃料供給量の増量を伴って前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
このハイブリッド自動車では、複数の運転条件の中から設定された実行用運転条件に基づいて走行に要求される要求駆動力と内燃機関の目標運転ポイントとが設定されると共に、当該実行用運転条件に応じて、蓄電手段の充電に許容される電力として設定された充電許容電力と触媒の温度を調整するための内燃機関に対する燃料供給量の増量制約との関係である燃料増量関係が設定される。そして、設定された充電許容電力に基づいて行われる内燃機関に対する燃料供給の停止を禁止するか否かの判定結果に応じて、設定された充電許容電力と設定された燃料増量関係とから定まる増量制約に従った燃料供給量の増量を伴って設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に、設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とが制御される。このように、走行に際して設定された実行用運転条件に応じて燃料増量関係を設定した上で、充電許容電力と燃料増量関係とから定まる増量制約に従った燃料供給量の増量を行うことにより、実行用運転条件の駆動力設定制約に基づいて設定される要求駆動力との関係から充電許容電力に基づいて内燃機関に対する燃料供給の停止が禁止されるおそれが生じても、燃料供給の停止の禁止が解除されて燃料供給が停止されたときに触媒の劣化を抑制できるように触媒の温度を調整しておくことが可能となるので、走行に際して設定された運転条件に拘らず排ガス浄化用の触媒の劣化を良好に抑制することができる。
また、本発明によるハイブリッド自動車において、前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、前記燃料供給停止判定手段は、前記取得された触媒の温度が所定の温度域にあり、かつ前記設定された充電許容電力が充電電力として所定の限界値以上であるときに前記燃料供給の停止を禁止すべきと判断し、前記燃料増量関係は、前記限界値よりも充電電力として大きい値である仮限界値と前記充電許容電力とに関連した所定の移行条件が成立するまで前記増量制約を第１の増量制約とすると共に前記移行条件が成立すると前記増量制約を前記第１の増量制約に比べて前記燃料供給量をより増量する傾向をもった第２の増量制約とする関係であり、前記燃料増量関係設定手段は、前記設定された実行用運転条件に応じて前記移行条件を変更することにより該実行用運転条件に応じた燃料増量関係を設定してもよい。このように、触媒の温度が所定の温度域にあり、かつ充電許容電力が充電電力として所定の限界値以上であるときに燃料供給の停止を禁止し、燃料供給の停止の禁止中に、当該限界値よりも充電電力として大きい値である仮限界値と充電許容電力とに関連した所定の移行条件が成立するまで第１の増量制約に従うと共に当該移行条件が成立すると第１の増量制約に比べて燃料供給量をより増量する傾向をもった第２の増量制約に従って燃料供給量の増量を行う場合には、設定された実行用運転条件に応じて充電許容電力と上記仮限界値とに関連する移行条件を変更し、当該移行条件が成立した段階で第２の増量制約に従って内燃機関に対する燃料供給量をより増量できるようにすればよい。これにより、走行に際して設定された運転条件と蓄電装置の充電許容電力とによる制約下で触媒の温度調整、特に触媒の低温化促進のための燃料増量をより適正に実行することが可能となる。
更に、前記運転条件は、第１の運転条件と該第１の運転条件の駆動力設定制約よりも動力範囲の下限が小さい駆動力設定制約を有する第２の運転条件とを含み、前記移行条件が成立するのは前記設定された充電許容電力が充電電力として前記仮限界値未満になるときであり、前記燃料増量関係設定手段は、前記設定された実行用運転条件が前記第１の運転条件であるときには、前記仮限界値を第１の仮限界値とする一方、前記設定された実行用運転条件が前記第２の運転条件であるときには、前記仮限界値を前記第１の仮限界値よりも充電電力として大きい第２の仮限界値としてもよい。このように、第１の運転条件の駆動力設定制約よりも動力範囲の下限が小さい駆動力設定制約すなわち制動力を比較的大きく設定する駆動力設定制約を有する第２の運転条件が実行用運転条件として設定されたときには、仮限界値を大きくして充電許容電力に余裕がある段階で内燃機関に対する燃料供給量を増やすとよい。これにより、第２の運転条件の駆動力設定制約に基づいて設定される要求駆動力との関係から充電許容電力に基づいて内燃機関に対する燃料供給の停止が禁止されるおそれが生じても、燃料供給の停止の禁止が解除されて燃料供給が停止されたときに触媒の劣化を抑制できるように触媒の温度を調整しておくことが可能となる。
また、前記燃料増量関係設定手段は、前記設定された実行用運転条件が所定の運転条件であるときには、前記増量制約が前記第２の増量制約のみとなるように前記燃料増量関係を設定するものであってもよい。このように、所定の運転条件のもとでは燃料供給量をより増量する傾向をもった第２の増量制約に従って内燃機関に対する燃料供給量を増やすようにすれば、当該所定の運転条件に応じて比較的大きな制動力が要求駆動力として設定され、設定された要求駆動力との関係から充電許容電力に基づいて内燃機関に対する燃料供給の停止が禁止されるおそれが生じても、燃料供給の停止の禁止が解除されて燃料供給が停止されたときに触媒の劣化を抑制できるように触媒の温度を調整しておくことが可能となる。
更に、前記運転条件設定手段は、運転者のシフト操作に応じて複数のシフトポジションの中から実行用シフトポジションを設定するシフト設定手段であり、前記複数の運転条件は、前記複数のシフトポジションに対応づけられていてもよい。
また、前記第１の運転条件は、前記複数のシフトポジションの中の通常時に設定されるドライブポジションに対応づけられる一方、前記第２の運転条件は、前記ドライブポジションに比べてアクセルオフに基づく要求制動力を大きく設定するシフトポジションに対応づけられていてもよい。
更に、前記シフト設定手段は、運転者に任意のシフトポジションの選択を許容するシーケンシャルシフトポジションを有しており、前記燃料増量関係設定手段は、前記シーケンシャルシフトポジションが設定されたときには、前記増量制約が前記第２の増量制約のみとなるように前記燃料増量関係を設定してもよい。このようなシーケンシャルシフトポジションを有するシフト手段を備えたハイブリッド自動車においては、シーケンシャルシフトポジションが設定された時点で第２の増量制約に従って内燃機関に対する燃料供給量を増やすようにすれば、その時点で選択されているか、あるいはその後に選択されるシフトポジションに応じた要求駆動力との関係から充電許容電力に基づいて内燃機関に対する燃料供給の停止が禁止されるおそれが生じても、燃料供給の停止の禁止が解除されて燃料供給が停止されたときに触媒の劣化を抑制できるように触媒の温度を調整しておくことが可能となる。
また、本発明によるハイブリッド自動車において、前記電力動力入出力手段は、前記第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な第３軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な発電機とを備えるものであってもよい。
本発明によるハイブリッド自動車の制御方法は、内燃機関と、該内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化手段と、何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段と、走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の運転ポイントを設定するための運転ポイント制約とをそれぞれ異なる態様で規定する複数の運転条件の中から何れか一つを実行用運転条件として設定する実行用運転条件設定手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の充電に許容される電力として設定される充電許容電力を設定するステップと、
（ｂ）前記設定した充電許容電力に基づいて前記内燃機関に対する燃料供給の停止を禁止するか否か判定するステップと、
（ｃ）前記複数の運転条件の中から設定された実行用運転条件に応じて、前記充電許容電力と前記触媒の温度を調整するための前記内燃機関に対する燃料供給量の増量制約との関係である燃料増量関係を設定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）における判定結果に応じて、前記設定した充電許容電力と前記設定した燃料増量関係とから定まる増量制約に従った前記燃料供給量の増量を伴って前記設定された実行用運転条件における運転ポイント制約に基づく運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に、前記設定された実行用運転条件における駆動力制約に基づく要求駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
この方法のように、複数の運転条件の中から設定された実行用運転条件に応じて燃料増量関係を定めた上で、充電許容電力と燃料増量関係とから定まる増量制約に従った燃料供給量の増量を行うことにより、実行用運転条件の駆動力設定制約に基づいて設定される要求駆動力との関係から充電許容電力に基づいて内燃機関に対する燃料供給の停止が禁止されるおそれが生じても、燃料供給の停止の禁止が解除されて燃料供給が停止されたときに触媒の劣化を抑制できるように触媒の温度を調整しておくことが可能となる。従って、この方法によれば、走行に際して設定された運転条件に拘らず排ガス浄化用の触媒の劣化を良好に抑制することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係るハイブリッド自動車の概略構成図である。図１に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを備える。
エンジン２２は、例えばガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料を用いて動力を出力可能な内燃機関として構成されている。エンジン２２は、図２からわかるように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸気ポートに取り入れると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入空気とガソリンとを混合させ、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入すると共に点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換するものである。エンジン２２からの排気ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害成分を浄化する排ガス浄化触媒（三元触媒）を備えた浄化装置１３４を介して外部へと排出される。浄化装置１３４の排ガス浄化触媒は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の酸化触媒と、ロジウム（Ｒｈ）等の還元触媒と、セリア（ＣｅＯ2）等の助触媒等から構成されるとよい。この場合、酸化触媒の作用により排ガスに含まれるＣＯやＨＣが水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）に浄化され、還元触媒の作用により排ガスに含まれるＮＯｘが窒素（Ｎ2）や酸素（Ｏ2）に浄化される。
このように構成されるエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御される。エンジンＥＣＵ２４は、図２に示すように、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジション、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温、燃焼室内の圧力である筒内圧力を検出する圧力センサ１４３からの筒内圧力、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション、スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション、吸気管に設けられたエアフローメータ１４８からの信号、同様に吸気管に設けられた温度センサ１４９からの吸気温度、浄化装置１３４に設けられた温度センサ１３５からの触媒床温Ｔｃａｔ等が入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号等が出力ポートを介して出力される。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂ等が入力されており、バッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１のシフトポジションＳＰとして、駐車時に用いる駐車ポジション、後進走行用のリバースポジション、中立のニュートラルポジション、前進走行用の通常のドライブポジション（以下、「Ｄポジション」という）の他に、主として例えば下り坂を比較的高速で走行しているような場合に選択されるブレーキポジション（以下、「Ｂポジション」という）が用意されている。ＤポジションやＢポジションには、走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と要求駆動力に対応するエンジン２２の運転ポイントを設定するための運転ポイント制約とを規定する運転条件が対応づけられている。すなわち、シフトポジションＳＰとしてＤポジションが選択されると、Ｄポジションに対応した駆動力制約としての動力範囲内で運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に応じた要求駆動力としての要求トルクＴｒ＊が設定されると共に、エンジン２２が効率よく運転されるように定められた運転ポイント制約に従って要求トルクＴｒ＊に対応したエンジン２２の目標運転ポイントである目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊が設定される。また、シフトポジションＳＰとしてＢポジションが選択されると、Ｂポジションに対応した駆動力制約や運転ポイント制約に従って要求トルクＴｒ＊、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊が設定される。本実施例では、Ｂポジションに対応した駆動力制約や運転ポイント制約は、基本的にＤポジションに対応したものと同様とされるが、Ｂポジションに対応した運転条件における駆動力制約はＤポジションに対応した運転条件における駆動力制約に比べて動力範囲の下限が小さく（制動力として大きく）定められており、Ｂポジション選択時には、所定条件下でアクセルオフとなったときにＤポジション選択時に比べて大きな制動力を得ることができる。
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御モードとしては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２から要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、エンジン２２の運転を伴ったアクセルオン時におけるハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図３は、アクセルオン時にハイブリッドＥＣＵ７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、アクセル操作状態がアクセルオン状態にあるときに所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
図３の駆動制御ルーチンが開始されると、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、車速センサ８８からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、バッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。この場合、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じて設定することが可能である。図４に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図５にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃ、車速ＶおよびシフトポジションＳＰに基づいて駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。本実施例では、アクセル開度Ａｃｃ、車速ＶおよびシフトポジションＳＰと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて駆動力設定制約たる要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃ、車速ＶおよびシフトポジションＳＰが与えられると当該マップからこれらに対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。なお、本実施例では、シフトポジションＳＰがＤポジションである場合とＢポジションである場合とで、アクセルオン状態にあるときには同一の制約のもとで要求トルクＴｒ＊が設定される一方、アクセル開度Ａｃｃが０％（アクセルオフ）のときに設定される要求トルク（制動トルク）Ｔｒ＊が相違するものとした。図６に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、本実施例では、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じたものとバッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和としてエンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊を設定するものとした。続いて、ステップＳ１１０で設定したエンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。実施例では、シフトポジションＳＰがＤポジションである場合とＢポジションである場合の何れにおいても、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとした。図７に、エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する。同図に示すように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となること示す相関曲線との交点から求めることができる。
更に、ステップＳ１２０で設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて次式（１）を用いた計算によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を求めると共に、求めた目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）を用いた計算によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１３０）。式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に関連する力学的な関係式である。図８に、動力分配統合機構３０における各回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を表す共線図を示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１からトルクＴｍ１を出力したときにこのトルク出力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を求めるための式（１）は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導くことができる。なお、式（１）中のρは、動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（２）
トルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、次式（３）および式（４）に従ってステップＳ１００で入力したバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔまたは入力制限Ｗｉｎと、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除することによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを計算する（ステップＳ１４０）。更に、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いて次式（５）に従ってモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ１５０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎで制限することによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１６０）。このようにしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、リングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を基本的にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、図８の共線図から容易に導き出すことができる。こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信する（ステップＳ１７０）。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、受信した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて、ＲＯＭ２４ｂに記憶された図示しない燃料噴射量設定用マップやスロットル開度設定用マップ等を用いてエンジン２２に対する燃料噴射量やスロットルバルブ１２４のポジション（スロットル開度）等を決定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを得るための制御を実行する。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Tmax=(Wout*−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tmin=(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tm2tmp=(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（５）
ここで、上述のようなエンジン２２の運転を伴ったアクセルオン状態を経て車速Ｖが比較的高い所定車速以上になっているときに運転者によりアクセルペダル８３の踏み込みが解除されて減速要求がなされた場合には、基本的にエンジン２２に対する燃料噴射が停止され、主としてエンジンブレーキを利用しながら図６の要求トルク設定用マップから定まるアクセル開度が０％（アクセルオフ）のときの要求トルク（制動トルク）Ｔｒ＊が得られるようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２が制御される。ただし、浄化装置１３４の排ガス浄化触媒が高温状態にあるときに（例えば触媒床温Ｔｃａｔが８５０℃を超えているときに）エンジン２２に対する燃料噴射が停止されると、浄化装置１３４に対して燃焼室を通過した空気のみが供給され、排ガス浄化触媒がリーン雰囲気に晒されることにより酸化触媒や還元触媒が粒成長して表面積が低下してしまい、排ガス浄化触媒の劣化（浄化機能の低下）を招くおそれがある。このため、排ガス浄化触媒の温度（触媒床温Ｔｃａｔ）によっては、エンジン２２に対する燃料噴射の停止（以下、「燃料カット」という）を禁止した上で、適宜エンジン２２に対する燃料噴射量を増量補正して排ガス浄化触媒の触媒床温Ｔｃａｔを調整することが好ましい。一方、燃料カットが禁止された状態でアクセルオフに基づく減速要求がなされた場合、ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２を制御することにより、所定の条件に従ってエンジン２２への燃料噴射と点火（ファイアリング）を継続すると共にスロットルバルブ１２４の開度を調整してエンジン２２の回転数を徐々に所定回転数（例えばアイドル時の回転数）まで低下させながら、モータＭＧ２にエンジン２２から出力されるトルクを相殺しつつ図６の要求トルク設定用マップから定まるアクセル開度が０％のときの要求トルク（制動トルク）Ｔｒ＊を出力させることができる。この場合、モータＭＧ２は制動力の発生に伴って電力を発生し、その回生電力はバッテリ５０に蓄えられることになるが、バッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎの値によっては、このようなモータＭＧ２による回生が制限されることもある。このため、本実施例のハイブリッド自動車２０では、浄化装置１３４の排ガス浄化触媒の触媒床温Ｔｃａｔと、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとの双方を考慮しながらエンジン２２に対する燃料噴射量を増量補正して排ガス浄化触媒の劣化を抑制できるように、以下に説明する触媒劣化抑制判定ルーチンが実行される。
図９は、触媒劣化抑制判定ルーチンの一例を示すフローチャートであり、このルーチンは、エンジンＥＣＵ２４により所定時間毎に繰り返し実行される。図９の触媒劣化抑制判定ルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、浄化装置１３４に設けられた温度センサ１３５からの触媒床温Ｔｃａｔ、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎといった判定に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ２００）。シフトポジションＳＰについては、ハイブリッドＥＣＵ７０から通信により入力してもよく、シフトポジションセンサ８２から直接入力してもよい。また、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、触媒床温Ｔｃａｔについては、浄化装置１３４の温度センサ１３５が省略されている場合には、エンジン２２の回転数Ｎｅや吸入空気量、後述の燃料噴射量の増量分等から推定されるものを入力してもよい。ステップＳ２００のデータ入力処理の後、入力した触媒床温Ｔｃａｔが予め定められている第１の閾値Ｔｒｅｆ１以上であるか否かを判定し（ステップＳ２１０）、触媒床温Ｔｃａｔが第１の閾値Ｔｒｅｆ１以上であって排ガス浄化触媒が高温状態にあると判断される場合には、更に入力したシフトポジションＳＰがＤポジションであるかＢポジションであるかを判定する（ステップＳ２２０）。なお、第１の閾値Ｔｒｅｆ１は、排ガス浄化触媒の劣化が抑制される程度に触媒床温Ｔｃａｔの上昇を抑制するときの第１の目標床温Ｔ１（例えば９２０℃）に基づいて定められるものである。
シフトポジションＳＰがＤポジションである場合には、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに関連する閾値としての仮限界値Ｗｉｎ０を予め定められたＤポジション時用の値Ｗｉｎ０Ｄ（負の値）に設定した上で（ステップＳ２３０）、ステップＳ２００で入力した入力制限Ｗｉｎが仮限界値Ｗｉｎ０（この場合、Ｗｉｎ０Ｄ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２４０）。仮限界値Ｗｉｎ０（Ｗｉｎ０Ｄ）は、アクセルオフ時に要求されるトルク（制動トルク）を燃料カットせずにモータＭＧ２による回生制動力でまかなった場合におけるバッテリ５０の入力制限値Ｗｉｎの限界値（充電電力としての最小値）Ｗｉｎ１よりも小さな値、すなわち充電電力として大きな（余裕をもった）値として定められるものであり、限界値Ｗｉｎ１と共に予め実験・解析を経て求められる値である。なお、入力制限Ｗｉｎは本来負の値であるので、入力制限Ｗｉｎが仮限界値Ｗｉｎ０以下である、すなわち入力制限Ｗｉｎが充電電力として仮限界値Ｗｉｎ０以上であるということは、バッテリ５０を充電する電力として比較的大きな値（絶対値が大きな値）を設定できることを意味する。入力制限Ｗｉｎが仮限界値Ｗｉｎ０以下である場合には、仮禁止フラグＦｔを値０に設定した上で（ステップＳ２５０）、上述の燃料噴射量設定用マップを用いて設定されたエンジン２２に対する燃料噴射量を増量補正する増量係数を設定するためのマップとして図１０（ａ）に例示する第１ＯＴ増量係数設定用マップをＲＯＭ２４ｂから読み出して設定すると共に、上述のスロットル開度設定用マップを用いて設定されたスロットルバルブ１２４の開度を補正するための第１ＴＡ補正用マップ（図示省略）をＲＯＭ２４ｂから読み出して設定し（ステップＳ２６０）、更に、燃料カットを禁止すべく、燃料カットを許容する際に値０とされる燃料カット禁止フラグＦｃを値１に設定して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを一旦終了させる。
こうしてステップＳ２６０にて増量係数等を設定するためのマップとして第１ＯＴ増量係数設定用マップや第１ＴＡ補正用マップが設定されると、ステップＳ２７０で燃料カットが禁止され、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０からの指令値である目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊や燃料カット禁止時の所定の制約に基づいてエンジン２２に対する燃料噴射量やスロットルバルブ１２４の開度を設定する際に、これらのマップから導出される燃料噴射量の増量係数やスロットル開度の補正係数に応じた燃料噴射量の増量やスロットル開度補正を実行する。第１ＯＴ増量係数設定用マップは、図１０（ａ）に例示するように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と吸入空気量に関連した体積効率ＫＬとに応じて増量係数を規定するものであり、基本的に目標回転数Ｎｅ＊と体積効率ＫＬとが大きくなるにつれて増量係数として大きな値をとるように作成されている。本実施例において、第１ＯＴ増量係数設定用マップは、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と体積効率ＫＬとに応じて触媒床温Ｔｃａｔを概ね上述の第１の目標床温Ｔ１に保ってその上昇を抑制するための燃料噴射量の増量係数を規定するように作成されている。これにより、第１ＯＴ増量係数設定用マップが設定された際には、燃料噴射量の増量分は比較的少なくなるので、排ガス浄化触媒の劣化を抑制するための温度調整に要する燃費を低減することができる。なお、図示しない第１ＴＡ補正用マップは、第１ＯＴ増量係数設定用マップに基づいて燃料噴射量を増量したことに起因する目標トルクＴｅ＊と実際にエンジン２２から出力されるトルクとの偏差がキャンセルされるように目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに応じたスロットル開度の補正係数を規定するものとして予め作成される。すなわち、第１ＴＡ補正用マップにおけるスロットル開度の補正係数は、例えば燃料噴射量の増量時にトルクが増加する運転領域についてはスロットル開度を通常よりも小さくするものとして設定され、燃料噴射量の増量時にトルクが減少する運転領域についてはスロットル開度を通常よりも小さくするように定められる。これにより、第１ＯＴ増量係数設定用マップを用いて燃料噴射量の増量補正が実行された際に、目標トルクＴｅ＊と実際にエンジン２２から出力されるトルクとの偏差に起因するショックを低減することができる。
これに対して、ステップＳ２４０にて入力制限Ｗｉｎが仮限界値Ｗｉｎ０を上回っていると判断された場合には、入力制限Ｗｉｎが仮限界値Ｗｉｎ０以下である場合に値０とされる仮禁止フラグＦｔを値１に設定した上で（ステップＳ２８０）、ステップＳ２００で入力した入力制限Ｗｉｎが上述の限界値Ｗｉｎ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ２９０）。入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１以下である、すなわち充電電力として限界値Ｗｉｎ１以上である場合には、上述の燃料噴射量設定用マップを用いて設定されたエンジン２２に対する燃料噴射量を増量補正する増量係数を設定するためのマップとして第１ＯＴ増量係数設定用マップに比べて燃料噴射量をより増量する傾向をもった図１０（ｂ）に例示する第２ＯＴ増量係数設定用マップをＲＯＭ２４ｂから読み出して設定すると共に、上述のスロットル開度設定用マップを用いて設定されたスロットルバルブ１２４の開度を補正するための第２ＴＡ補正用マップ（図示省略）をＲＯＭ２４ｂから読み出して設定し（ステップＳ３００）、更に燃料カット禁止フラグＦｃを値１に設定して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを一旦終了させる。また、ステップＳ２９０にて入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１を上回っていると判断された場合には、仮禁止フラグＦｔを値０に設定した上で（ステップＳ３３０）、バッテリ５０の状態に応じて燃料カットの禁止を解除すべく燃料カット禁止フラグＦｃを値０に設定する（ステップＳ３４０）。
こうしてステップＳ３００にて増量係数等を設定するためのマップとして第２ＯＴ増量係数設定用マップや第２ＴＡ補正用マップが設定された場合も、ステップＳ２７０で燃料カットが禁止され、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０からの目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊等に基づいてエンジン２２に対する燃料噴射量やスロットルバルブ１２４の開度を設定する際に、これらのマップから導出される燃料噴射量の増量係数やスロットル開度の補正係数に応じた燃料噴射量の増量やスロットル開度補正を実行する。第２ＯＴ増量係数設定用マップも、図１０（ｂ）に例示するように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と吸入空気量に関連した体積効率ＫＬとに応じて増量係数を規定するものであり、基本的に目標回転数Ｎｅ＊と体積効率ＫＬとが大きくなるにつれて増量係数として大きな値をとるように作成されている。本実施例において、第２ＯＴ増量係数設定用マップは、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と体積効率ＫＬとに応じて触媒床温Ｔｃａｔを排ガス浄化触媒がリーン雰囲気に晒されても劣化するおそれの少ない第２の目標床温Ｔ２（例えば８５０℃）まで低下させるための燃料噴射量の増量係数を規定するように作成されている。すなわち、第２ＯＴ増量係数設定用マップは、第１ＯＴ増量係数設定用マップに比べて目標回転数Ｎｅ＊と体積効率ＫＬとが比較的低いうちにより大きな増量係数をとるように作成されており、第２ＯＴ増量係数設定用マップの設定時には、第１ＯＴ増量係数設定用マップの設定時に比べて、基本的に車速Ｖが高いほど燃料噴射量の増量分が多くなる。また、図示しない第２ＴＡ補正用マップは、第２ＯＴ増量係数設定用マップに基づいて燃料噴射量を増量したことに起因する目標トルクＴｅ＊と実際にエンジン２２から出力されるトルクとの偏差がキャンセルされるように目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに応じたスロットル開度の補正係数を規定するものとして予め作成される。これにより、第２ＯＴ増量係数設定用マップを用いて燃料噴射量の増量補正が実行された際にも、目標トルクＴｅ＊と実際にエンジン２２から出力されるトルクとの偏差に起因するショックを低減することができる。
ここで、第１ＯＴ増量係数設定用マップと第２ＯＴ増量係数設定用マップとの何れかを選択するための閾値である仮限界値Ｗｉｎ０Ｄは、上述のように限界値Ｗｉｎ１よりも充電電力として大きな値として定められるが、かかる仮限界値Ｗｉｎ０Ｄは、第２ＯＴ増量係数設定用マップを用いて燃料噴射量を増量することを前提として次のように定められる。すなわち、本実施例において、仮限界値Ｗｉｎ０Ｄは、次式（６）に従い、触媒床温Ｔｃａｔが排ガス浄化触媒の劣化が抑制される程度に温度上昇を抑制するときの第１の目標床温Ｔ１に概ね一致しているときに第２ＯＴ増量係数設定用マップを用いて燃料噴射量を増量して触媒床温Ｔｃａｔを排ガス浄化触媒がリーン雰囲気に晒されても劣化するおそれの少ない第２の目標床温Ｔ２まで低下させるのに要する最小時間Ｔを実験・解析により求め、同様に実験・解析による求められる入力制限Ｗｉｎの単位時間あたりの最大変化量ΔＷｉｎに求めた最小時間Ｔを乗じた値と限界値Ｗｉｎ１とを加算することにより定められる。
Win0D＝Win1＋ΔWin・T …（６）
さて、上述のようにステップＳ２８０で仮禁止フラグＦｔが値１とされると共にステップＳ３００で第２ＯＴ増量係数設定用マップが設定されると、基本的に触媒床温Ｔｃａｔは低下していくので、触媒劣化抑制判定ルーチンが再度実行された際にステップＳ２００にて入力した触媒床温Ｔｃａｔが第１の閾値Ｔｒｅｆ１未満であると判断されることがあり、触媒床温Ｔｃａｔが第１の閾値Ｔｒｅｆ１未満であるときには、仮禁止フラグＦｔが値１であるか否かを判定し（ステップＳ３１０）、仮禁止フラグＦｔが値１であれば、入力した触媒床温Ｔｃａｔが上述の第２の目標床温Ｔ２に基づいて定められる第２の閾値Ｔｒｅｆ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ３２０）。触媒床温Ｔｃａｔが第２の閾値Ｔｒｅｆ２以上である場合には、入力した入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１以下であるか否かを判定し（ステップＳ２９０）、入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１以下であれば、第２ＯＴ増量係数設定用マップと第２ＴＡ補正用マップとをＲＯＭ２４ｂから読み出して設定すると共に（ステップＳ３００）、燃料カットを禁止すべく燃料カット禁止フラグＦｃを値１に設定して（ステップＳ２７０）、本ルーチンを一旦終了させる。また、入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１を上回っていれば、仮禁止フラグＦｔを値０に設定した上で（ステップＳ３３０）、バッテリ５０の状態に応じて燃料カットの禁止を解除すべく燃料カット禁止フラグＦｃを値０に設定する（ステップＳ３４０）。これに対して、触媒床温Ｔｃａｔが第２の閾値Ｔｒｅｆ２未満である場合には、排ガス浄化触媒がリーン雰囲気に晒されても劣化するおそれの少ない第２の目標床温Ｔ２まで触媒床温Ｔｃａｔが低下しているとみなし、仮禁止フラグＦｔを値０に設定した上で（ステップＳ３３０）、燃料カットの禁止を解除すべく燃料カット禁止フラグＦｃを値０に設定する（ステップＳ３４０）。更に、ステップＳ３１０で仮禁止フラグＦｔが値０であると判断される場合、第２ＯＴ増量係数設定用マップに従った燃料噴射量の増量を行うことなく触媒床温Ｔｃａｔが比較的低温の状態にあることになるので、この場合は、燃料カットを許容しても排ガス浄化触媒が劣化するおそれが少ないとみなして、燃料カット禁止フラグＦｃを値０に設定する（ステップＳ３４０）。
上述した一連の処理が実行されたときの入力制限Ｗｉｎの推移、触媒床温Ｔｃａｔの時間的推移、増量係数や燃料カット禁止フラグＦｃ、仮禁止フラグＦｔの設定状態を図１１のタイムチャートに例示する。なお、入力制限Ｗｉｎは、必ずしも時間変化に依存するものではないが、図１１では、説明をわかりやすくするために経時的に変化するものとして示している。図１１からわかるように、排ガス浄化触媒が高温状態（Ｔｃａｔ≧Ｔｒｅｆ１）にあるときにバッテリ５０の状態に応じて第１ＯＴ増量係数設定用マップが設定されると、当該マップに従ってエンジン２２に対する燃料噴射量が増量補正され、基本的に触媒床温Ｔｃａｔが概ね第１の目標床温Ｔ１に保たれることになる。また、ガス浄化触媒が所定の温度域（例えば、８５０℃を超える領域）にあり、かつバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが仮限界値Ｗｉｎ０から限界値Ｗｉｎ１の範囲内にあるときには、仮禁止フラグＦｔが値１とされると共に第２ＯＴ増量係数設定用マップが設定され、基本的に触媒床温Ｔｃａｔが概ね第２の目標床温Ｔ２まで低下するようにエンジン２２に対する燃料噴射量が増量補正されることになる。このように、入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１にある程度近づいた時点（充電電力として仮限界値Ｗｉｎ０未満となった時点）からエンジン２２に対する燃料噴射量をより増量することにより、入力制限Ｗｉｎに基づいて燃料カットの禁止が解除されて実際に燃料カットが行われたときに排ガス浄化触媒の劣化を抑制できるように排ガス浄化触媒の温度を調整しておくことが可能となる。そして、燃料カット禁止フラグＦｃは、触媒床温Ｔｃａｔが上記所定の温度域にあり、かつ入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１以下（充電電力として限界値Ｗｉｎ１以上）であるときに値１に設定される。また、入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１を上回ると（充電電力として限界値Ｗｉｎ１未満になると）、エンジン２２に対する燃料噴射を継続させた状態でアクセルオフに基づく制動力をモータＭＧ２による回生制動力でまかなうことができなくなるので、この場合、燃料カットの禁止を解除すべく、燃料カット禁止フラグＦｃは値０に設定される。
ところで、図６からわかるように、例えば下り坂を比較的高速で走行しているような場合に選択されるＢポジションは、通常走行時に設定されるＤポジションに比べてアクセルオフに基づく要求制動力を大きく設定するシフトポジションＳＰである。すなわち、シフトポジションＳＰとしてＢポジションが選択されている場合、アクセル開度Ａｃｃが０％（アクセルオフ）のときに設定される要求トルクＴｒ＊は、Ｄポジション選択時に比べて小さく、つまり制動力として大きくなる。従って、Ｂポジション選択時には、燃料カットが禁止されている状態でアクセルオフに基づく減速要求がなされた場合にエンジン２２への燃料噴射を継続しつつモータＭＧ２にエンジン２２から出力されるトルクを相殺すると共にアクセル開度が０％のときの要求トルク（制動トルク）Ｔｒ＊を出力させると、Ｄポジション選択時に比べて、モータＭＧ２による回生電力が大きくなるので、回生電力をバッテリ５０に蓄えられなくなるおそれが高まる。そして、このような場合には、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）との関係から入力制限Ｗｉｎの値が充電電力として小さく設定されることになるで、Ｂポジション選択時には、Ｄポジション選択時に比べて入力制限Ｗｉｎが充電電力として限界値Ｗｉｎ１未満になりやすくなり、排ガス浄化用触媒が高温状態にあるにも拘わらず入力制限Ｗｉｎに基づいて燃料カットの禁止が解除されるおそれが大きくなる。
このため、本実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ２１０で触媒床温Ｔｃａｔが第１の閾値Ｔｒｅｆ１以上であって排ガス浄化触媒が高温状態にあると判断され、かつステップＳ２２０でシフトポジションＳＰがＢポジションであると判断されたときには、仮限界値Ｗｉｎ０をＤポジション選択時の値Ｗｉｎ０Ｄに比べて充電電力として大きい値（絶対値が大きい値）Ｗｉｎ０Ｂ（Ｗｉｎ０Ｂ＜Ｗｉｎ０Ｄ≦０、｜Ｗｉｎ０Ｂ｜＞｜Ｗｉｎ０Ｄ｜）に設定した上で（ステップＳ３５０）、ステップＳ２４０以降の処理が実行される。これにより、ステップＳ２４０にて入力制限Ｗｉｎが仮限界値Ｗｉｎ０（Ｗｉｎ０Ｂ）を上回っていると判断された場合には、仮禁止フラグＦｔが値１に設定され（ステップＳ２８０）、入力制限Ｗｉｎと限界値Ｗｉｎ１との比較（ステップＳ２９０）により、入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１以下であると判断された場合には、第２ＯＴ増量係数設定用マップと第２ＴＡ補正用マップとが設定されることになり（Ｓ３００）、入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１を上回っていると判断された場合には、燃料カットの禁止を解除すべく燃料カット禁止フラグＦｃが値０に設定されることになる（ステップＳ３４０）。この結果、Ｂポジション選択時には、図１１において二点鎖線で示すように、触媒床温Ｔｃａｔを排ガス浄化触媒がリーン雰囲気に晒されても劣化するおそれの少ない第２の目標床温Ｔ２まで低下させるべく、図１１において一点鎖線で示すＤポジション選択時に比べてバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに余裕がある段階から第２ＯＴ増量係数設定用マップを用いた燃料噴射量の増量が開始されることになる。
以上説明したように、本実施例のハイブリッド自動車２０では、それぞれ走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定するための駆動力設定制約と要求トルクＴｒ＊に対応するエンジン２２の運転ポイント制約とを規定する運転条件が対応づけられた複数のシフトポジションＳＰの中から設定された実行用のシフトポジションＳＰに応じて、バッテリ５０の充電許容電力である入力制限Ｗｉｎと排ガス浄化触媒の触媒床温Ｔｃａｔを調整するためのエンジン２２に対する燃料噴射量の増量制約としての第１および第２ＯＴ増量係数設定用マップとの関係を定める仮限界値Ｗｉｎ０が設定される。そして、入力制限Ｗｉｎに基づいて行われる燃料カットを禁止するか否かの判定結果に応じた燃料カットの禁止時（アクセルオン時と燃料噴射継続時とを含む）には、設定されているシフトポジションＳＰに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが設定されると共に、入力制限Ｗｉｎと仮限界値Ｗｉｎ０（Ｗｉｎ０ＤまたはＷｉｎ０Ｂ）とに基づいて設定される第１または第２ＯＴ増量係数設定用マップに従った燃料噴射量の増量を伴って、設定された目標運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に設定された要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力（制動力）が出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２が制御される。このように、走行に際して設定された実行用運転条件としてのシフトポジションＳＰに応じて燃料増量関係を定める仮限界値Ｗｉｎ０を設定した上で、充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎと仮限界値Ｗｉｎ０とに基づいて設定される第１または第２ＯＴ増量係数設定用マップに従った燃料噴射量の増量を行うことにより、シフトポジションＳＰに基づいて設定される要求駆動力（要求制動力）との関係から入力制限Ｗｉｎに基づいて燃料カットの禁止が解除されるおそれが生じても、燃料カットの禁止が解除されて燃料カットが実行されたときに排ガス浄化触媒の劣化を抑制できるように排ガス浄化触媒の温度を調整しておくことが可能となるので、走行に際して設定された運転条件としてのシフトポジションＳＰに拘らず排ガス浄化触媒の劣化を良好に抑制することができる。
また、ハイブリッド自動車２０では、触媒床温Ｔｃａｔが所定の温度域（例えば、８５０℃を超える領域）にあり、かつ入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１以下（充電電力として限界値Ｗｉｎ１以上）であるときに燃料カットを禁止すべきと判断され、燃料カットの禁止中に行われる燃料噴射量の増量処理は、限界値Ｗｉｎ１よりも充電電力として大きい値である仮限界値Ｗｉｎ０と入力制限Ｗｉｎとに関連した所定の移行条件が成立するまで第１ＯＴ増量係数設定用マップを設定すると共に当該移行条件が成立すると第１ＯＴ増量係数設定用マップに比べて燃料噴射量をより増量する傾向をもった第２ＯＴ増量係数設定用マップを設定するものである。従って、走行に際して設定されたシフトポジションＳＰに応じて上記移行条件を変更し、移行条件が成立した段階で第２の増量制約に従って内燃機関に対する燃料噴射量をより増量できるようにすれば、設定されたシフトポジションＳＰとバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとによる制約下で排ガス浄化触媒の温度調整、特に排ガス浄化触媒の低温化促進のための燃料増量をより適正に実行することが可能となる。更に、Ｄポジションに比べて動力範囲の下限が小さくアクセルオフに基づく制動力を比較的大きく設定するＢポジションが設定されたときには、仮限界値Ｗｉｎ０を大きくして入力制限Ｗｉｎに余裕がある段階でエンジン２２に対する燃料噴射量を増やしておけば、Ｂポジション選択時に設定される要求駆動力（要求制動力）との関係から入力制限Ｗｉｎに基づいて燃料カットの禁止が解除されるおそれが生じても、燃料カットの禁止が解除されて燃料カットが実行されたときに排ガス浄化触媒の劣化を抑制できるように排ガス浄化触媒の温度を低下させておくことが可能となる。
なお、本実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎの値によっては、第１および／または第２ＯＴ増量係数設定用マップに従った燃料噴射量の増量が十分に行われないうちにステップＳ２９０にて入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１を上回っていると判断され、燃料カット禁止フラグＦｃが値０に設定されて燃料カットの禁止が解除されることもあり得る。そして、このような場合には、比較的高温の状態にある排ガス浄化触媒がリーン雰囲気に晒されてしまうおそれがある。このため、図９の触媒劣化抑制判定ルーチンにより燃料カット禁止フラグＦｃが値０とされ、かつアクセルオフ状態にあるときに、触媒床温Ｔｃａｔが例えば上述の第２の目標床温Ｔ２に基づいて定められる第２の閾値Ｔｒｅｆ２未満である場合には、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に応じてスロットル開度を規定する図１２に示すような第１の制約としての通常時用の第１スロットル開度設定用マップｆｔａ１（Ｎｅ＊）に基づく吸入空気量の設定および燃料カットを伴ってエンジン２２が運転されると共に設定された要求トルクＴｒ＊が出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２を制御する一方、触媒床温Ｔｃａｔが例えば第２の閾値Ｔｒｅｆ２以上である場合には、通常時用の第１スロットル開度設定用マップｆｔａ１（Ｎｅ＊）に比べて吸入空気量を増量する傾向をもった第２の制約としての第２スロットル開度設定用マップｆｔａ２（Ｎｅ＊）に基づく吸入空気量の設定および燃料カットを伴ってエンジン２２が運転されると共に設定された要求トルクＴｒ＊が出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２を制御するとよい。これにより、排ガス浄化触媒の劣化を抑制するための燃料噴射量の増量が不十分である場合には、スロットル開度を大きくして浄化装置１３４に対して比較的多くの空気を送り込むことにより排ガス浄化触媒の温度上昇を抑制してその劣化を抑制することが可能となる。
また、図９の触媒劣化抑制判定ルーチンにより燃料カット禁止フラグＦｃが値０とされ、かつアクセルオフ状態にあるときには、このような吸入空気量の設定と共に、更に次のようなエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊の設定を行ってもよい。すなわち、図９の触媒劣化抑制判定ルーチンにより燃料カット禁止フラグＦｃが値０とされ、かつアクセルオフ状態にあるときに、触媒床温Ｔｃａｔが例えば第２の閾値Ｔｒｅｆ２未満である場合には、図１２に示すような通常時用の第１スロットル開度設定用マップｆｔａ１（Ｎｅ＊）に基づく吸入空気量の設定と共に、図１３に示すような車両に要求される要求パワーＰ＊（アクセルオフ時の要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じたものとバッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和）に応じてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を規定する図１３に示すような第１の運転ポイント制約としての通常時用の第１目標回転数設定用マップｆｎｅ１（Ｐｒ＊）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する一方、触媒床温Ｔｃａｔが例えば第２の閾値Ｔｒｅｆ２以上である場合には、第２スロットル開度設定用マップｆｔａ２（Ｎｅ＊）に基づく吸入空気量の設定と共に、第１目標回転数設定用マップｆｎｅ１（Ｐｒ＊）に比べてエンジン２２の回転数を高める傾向をもった第２の運転ポイント制約としての第２目標回転数設定用マップｆｎｅ２（Ｐｒ＊）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定してもよい。これにより、排ガス浄化触媒の劣化を抑制するための燃料噴射量の増量が不十分である場合には、スロットル開度を大きくすると共にエンジン２２の回転数をより高めて浄化装置１３４に対してより多くの空気を送り込むことが可能となるなるので、排ガス浄化触媒の温度上昇をより効果的に抑制してその劣化を良好に抑制することが可能となる。
次に、本発明の第２の実施例としてのハイブリッド自動車２０Ｂについて説明する。第２の実施例のハイブリッド自動車２０Ｂは、第１の実施例のハイブリッド自動車２０と一部を除いて基本的に同様のハード構成を有するものである。従って、以下、重複した説明を回避するために、第２の実施例のハイブリッド自動車２０Ｂについては、第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の符号を用いるものとし、詳細な説明を省略する。第１の実施例のハイブリッド自動車２０と第２の実施例に係るハイブリッド自動車２０Ｂとの相違点について説明すると、第２の実施例に係るハイブリッド自動車２０Ｂでは、シフトレバー８１のシフトポジションＳＰとして、駐車時に用いる駐車ポジション、後進走行用のリバースポジション、中立のニュートラルポジション、前進走行用の通常のＤポジションの他に、シーケンシャルシフトポジション（Ｓポジション）、アップシフト指示ポジションおよびダウンシフト指示ポジションが用意されている。シフトポジションＳＰとしてＳポジションを選択すれば、車速Ｖに対するエンジン２２の回転数の比を例えば６段階（ＳＰ１〜ＳＰ６）に変更することが可能となる。実施例では、運転者によりシフトレバー８１がＳポジションにセットされると、シフトポジションＳＰが５段目のＳＰ５とされ、シフトポジションセンサ８２によりシフトポジションＳＰ＝ＳＰ５である旨が検出される。以後、シフトレバー８１がアップシフト指示ポジションにセットされるとシフトポジションＳＰが１段ずつ上げられる（アップシフトされる）一方、シフトレバー８１がダウンシフト指示ポジションにセットされるとシフトポジションＳＰが１段ずつ下げられ（ダウンシフトされ）、シフトポジションセンサ８２は、シフトレバー８１の操作に応じて現在のシフトポジションＳＰを出力する。そして、本実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、要求トルクＴｒ＊の設定に際し、駆動力設定制約として図１４に例示する要求トルク設定用マップが用いられる。図１４の要求トルク設定用マップは、シフトポジションＳＰがＳＰ６（＝Ｄポジション）からＳＰ１になるに従って同じ車速Ｖでもアクセルオフ時（Ａｃｃ＝０％のとき）の要求トルクＴｒ＊が小さくなるように、すなわち制動トルクとして大きくなるように定められている。また、本実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、Ｓポジション選択時に、エンジン２２の目標運転ポイント設定制約として図１５に例示する目標回転数設定用マップを用いてシフトポジションＳＰと車速Ｖとに応じたエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が設定される。図１５の目標回転数設定用マップは、ＳＰ１からＳＰ６までのシフトポジションＳＰと車速Ｖとエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊との関係を予め定めたものである。これらの要求トルク設定用マップやＳポジション選択時用の目標回転数設定用マップは何れもＲＯＭ７４に記憶されている。
このように構成されるハイブリッド自動車２０Ｂでは、運転者によりシフトレバー８１のアップシフトおよびダウンシフト操作がなされた際には、モータＭＧ１から出力されるトルクを調節することによってエンジン２２の回転数が変更され、それにより、有段の自動変速機を備えた車両における変速感に似た走行感覚を運転者らに与えることができる。ただし、シフトポジションＳＰ６〜ＳＰ１は運転者により任意に選択され得るものであり、図１４からわかるように、これらの中でもシフトポジションＳＰ１〜ＳＰ５は、通常走行時に設定されるＤポジションに比べてアクセルオフに基づく要求制動力を大きく設定するものである。すなわち、シフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択された後、更には運転者によりダウンシフト操作がなされた時に、アクセル開度Ａｃｃが０％（アクセルオフ）のときに設定される要求トルクＴｒ＊は、Ｄポジション選択時に比べて小さく、つまり制動力として大きくなる。従って、Ｓポジション選択時やシフトポジションＳＰがＳＰ１〜ＳＰ５であるときに燃料カットが禁止されている状態でアクセルオフに基づく減速要求がなされた場合、エンジン２２への燃料噴射を継続しつつモータＭＧ２にエンジン２２から出力されるトルクを相殺すると共にアクセル開度が０％のときの要求トルク（制動トルク）Ｔｒ＊を出力させると、モータＭＧ２による回生電力が大きくなるので、回生電力をバッテリ５０に蓄えられなくなるおそれが高まる。そして、このような場合にも、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）との関係から入力制限Ｗｉｎの値が充電電力として小さく設定されることになるで、Ｄポジション選択時に比べて入力制限Ｗｉｎが充電電力として限界値Ｗｉｎ１未満になりやすくなり、排ガス浄化用触媒が高温状態にあるにも拘わらず入力制限Ｗｉｎに基づいて燃料カットの禁止が解除される可能性が大きくなる。このため、本実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、エンジンＥＣＵ２４により図９の触媒劣化抑制判定制御ルーチンに代えて図１６に示す触媒劣化抑制判定ルーチンが実行される。図１６の触媒劣化抑制判定ルーチンも所定時間毎に繰り返し実行されるものである。なお、図１６の触媒劣化抑制判定ルーチンに関し、図９のルーチンと同一の処理については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１６の触媒劣化抑制判定ルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、必要なデータの入力処理（ステップＳ２００）の実行後、入力した触媒床温Ｔｃａｔが第１の閾値Ｔｒｅｆ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。そして、触媒床温Ｔｃａｔが第１の閾値Ｔｒｅｆ１以上であって排ガス浄化触媒が高温状態にあると判断される場合には、ステップＳ２００で入力したシフトポジションＳＰがＤポジションであるかＳポジション（ＳＰ１〜ＳＰ５を含む）であるかを判定する（ステップＳ２２５）。シフトポジションＳＰがＤポジションである場合には、ステップＳ２００で入力した入力制限Ｗｉｎが仮限界値Ｗｉｎ０（＝Ｗｉｎ０Ｄ）以下であるか否かを判定し（ステップＳ２４５）、入力制限Ｗｉｎが仮限界値Ｗｉｎ０以下であればステップＳ２５０からＳ２７０の処理が実行される一方、入力制限Ｗｉｎが仮限界値Ｗｉｎ０（＝Ｗｉｎ０Ｄ）を上回っていればステップＳ２８０以降の処理が実行される。これに対して、シフトポジションＳＰがＳポジションやＳＰ１〜ＳＰ５である場合には、直ちに仮禁止フラグＦｔが値１に設定され（ステップＳ２８０）、入力制限Ｗｉｎと限界値Ｗｉｎ１との比較（ステップＳ２９０）により、入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１以下であると判断された場合には、第２ＯＴ増量係数設定用マップと第２ＴＡ補正用マップとが設定されることになる（Ｓ３００）。以後の処理は、図９の触媒劣化抑制判定ルーチンと基本的に同様である。
このように、シフトレバー８１のシフトポジションＳＰとして、運転者に任意のシフトポジションＳＰの選択を許容するＳポジションが設定されている場合には、Ｓポジションあるいはダウンシフト操作によりシフトポジションＳＰ１〜ＳＰ５が設定された時点で、第２ＯＴ増量係数設定用マップに従ってエンジン２２に対する燃料噴射量を増やすようにすれば、その時点で選択されているか、あるいはその後に選択されるシフトポジションＳＰに応じて比較的大きな制動力が要求駆動力として設定され、設定された要求駆動力との関係から入力制限Ｗｉｎに基づいて燃料カットの禁止が解除されるおそれが生じても、燃料カットの禁止が解除されて燃料カットが実行されたときに排ガス浄化触媒の劣化を抑制できるように排ガス浄化触媒の温度を調整しておくことが可能となる。なお、本実施例のハイブリッド自動車２０Ｂにおいても、バッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎの値によっては、第１および／または第２ＯＴ増量係数設定用マップに従った燃料噴射量の増量が十分に行われないうちにステップＳ２９０にて入力制限Ｗｉｎが限界値Ｗｉｎ１を上回っていると判断され、燃料カット禁止フラグＦｃが値０に設定されて燃料カットの禁止が解除されることもあり得る。従って、図１６の触媒劣化抑制判定ルーチンにより燃料カット禁止フラグＦｃが値０とされ、かつアクセルオフ状態にあるときに、触媒床温Ｔｃａｔが例えば上述の第２の目標床温Ｔ２に基づいて定められる第２の閾値Ｔｒｅｆ２未満である場合には、図１２に示すような通常時用の第１スロットル開度設定用マップｆｔａ１（Ｎｅ＊）に基づく吸入空気量の設定および燃料カットを伴ってエンジン２２が運転されると共に設定された要求トルクＴｒ＊が出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２を制御する一方、触媒床温Ｔｃａｔが例えば第２の閾値Ｔｒｅｆ２以上である場合には、通常時用の第１スロットル開度設定用マップｆｔａ１（Ｎｅ＊）に比べて吸入空気量を増量する傾向をもった第２スロットル開度設定用マップｆｔａ２（Ｎｅ＊）に基づく吸入空気量の設定および燃料カットを伴ってエンジン２２が運転されると共に設定された要求トルクＴｒ＊が出力されるようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２を制御してもよい。これにより、排ガス浄化触媒の劣化を抑制するための燃料噴射量の増量が不十分である場合には、スロットル開度を大きくして浄化装置１３４に対して比較的多くの空気を送り込むことにより排ガス浄化触媒の温度上昇を抑制してその劣化を抑制することが可能となる。
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
すなわち、上記実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結しているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有し、モータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。
また、上記実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により減速してリングギヤ軸３２ａに出力しているが、図１７に示す変形例としてのハイブリッド自動車１２０のように、モータＭＧ２の動力を変速機６５により変速してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１７中、車輪６３ｃ，６３ｄに接続された車軸）に伝達するようにしてもよい。
更に、上記各実施例のハイブリッド自動車２０、２０Ｂは、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、図１８に示す変形例としてのハイブリッド自動車２２０のように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものであってもよい。
本発明の第１の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 エンジン２２の概略構成図である。 第１の実施例のハイブリッドＥＣＵ７０によりアクセルオン時に実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。 第１の実施例における要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 第１の実施例におけるエンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する説明図である。 動力分配統合機構３０における各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。 第１の実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される触媒劣化抑制判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 （ａ）は第１ＯＴ増量係数設定用マップを例示する説明図であり、（ｂ）は、第２ＯＴ増量係数設定用マップを例示する説明図である。 図９の触媒劣化抑制判定ルーチンが実行されたときの入力制限Ｗｉｎの推移、触媒床温Ｔｃａｔの時間的推移、増量係数や燃料カット禁止フラグＦｃ、および仮禁止フラグＦｔの設定状態を例示するタイムチャートである。 第１スロットル開度設定用マップと第２スロットル開度設定用マップとを例示する説明図である。 第１目標回転数設定用マップと第２目標回転数設定用マップとを例示する説明図である。 本発明の第２の実施例における要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 第２の実施例においてＳポジション選択時に用いられる目標回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 第２の実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される触媒劣化抑制判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の概略構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の概略構成図である。
符号の説明
２０，２０Ｂ，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ，７２ ＣＰＵ、２４ｂ，７４ ＲＯＭ、２４ｃ，７６ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６３ｃ，６３ｄ 車輪、６５ 変速機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３５ 温度センサ、１３６ スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

  1. 内燃機関と、
    前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化手段と、
    前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
    何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
    前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な電動機と、
    前記電力動力入出力手段および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段と、
    前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の充電に許容される電力である充電許容電力を設定する充電許容電力設定手段と、
    前記取得された触媒の温度が所定の温度域にあり、かつ前記設定された充電許容電力が充電電力として所定の限界値以上であるときに前記燃料供給の停止を禁止すべきと判断する燃料供給停止判定手段と、
    走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の運転ポイントを設定するための運転ポイント制約とをそれぞれ異なる態様で規定する複数の運転条件の中から何れか一つを実行用運転条件として設定する運転条件設定手段と、
    前記設定された実行用運転条件に基づいて前記要求駆動力と前記内燃機関の目標運転ポイントとを設定する駆動力／運転ポイント設定手段と、
    前記設定された実行用運転条件に応じて、前記充電許容電力と前記触媒の温度を調整するための前記内燃機関に対する燃料供給量の増量制約との関係である燃料増量関係を設定する燃料増量関係設定手段と、
    前記燃料供給停止判定手段による判定結果に応じて、前記設定された充電許容電力と前記設定された燃料増量関係とから定まる増量制約に従った前記燃料供給量の増量を伴って前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
    を備え、
    前記運転条件は、第１の運転条件と該第１の運転条件の駆動力設定制約よりも動力範囲の下限が小さい駆動力設定制約を有する第２の運転条件とを含み、
    前記燃料増量関係設定手段は、前記設定された実行用運転条件が前記第１の運転条件であるときには前記限界値よりも充電電力として大きい値である第１の仮限界値を仮限界値として設定すると共に、前記設定された実行用運転条件が前記第２の運転条件であるときには前記第１の仮限界値よりも充電電力として大きい第２の仮限界値を前記仮限界値として設定し、前記設定された充電許容電力が充電電力として前記仮限界値未満になるまで前記増量制約を第１の増量制約とすると共に、前記設定された充電許容電力が充電電力として前記仮限界値未満になると前記増量制約を前記第１の増量制約に比べて前記燃料供給量をより増量する傾向をもった第２の増量制約とするハイブリッド自動車。
  2. 前記運転条件設定手段は、運転者のシフト操作に応じて複数のシフトポジションの中から実行用シフトポジションを設定するシフト設定手段であり、前記複数の運転条件は、前記複数のシフトポジションに対応づけられている請求項１に記載のハイブリッド自動車。
  3. 前記第１の運転条件は、前記複数のシフトポジションの中の通常時に設定されるドライブポジションに対応づけられる一方、前記第２の運転条件は、前記ドライブポジションに比べてアクセルオフに基づく要求制動力を大きく設定するシフトポジションに対応づけられている請求項２に記載のハイブリッド自動車。
  4. 内燃機関と、
    前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む浄化手段と、
    前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
    何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
    前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な電動機と、
    前記電力動力入出力手段および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段と、
    前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の充電に許容される電力である充電許容電力を設定する充電許容電力設定手段と、
    前記取得された触媒の温度が所定の温度域にあり、かつ前記設定された充電許容電力が充電電力として所定の限界値以上であるときに前記燃料供給の停止を禁止すべきと判断する燃料供給停止判定手段と、
    走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の運転ポイントを設定するための運転ポイント制約とをそれぞれ異なる態様で規定する複数の運転条件の中から何れか一つを実行用運転条件として設定する運転条件設定手段と、
    前記設定された実行用運転条件に基づいて前記要求駆動力と前記内燃機関の目標運転ポイントとを設定する駆動力／運転ポイント設定手段と、
    前記設定された実行用運転条件に応じて、前記充電許容電力と前記触媒の温度を調整するための前記内燃機関に対する燃料供給量の増量制約との関係である燃料増量関係を設定する燃料増量関係設定手段と、
    前記燃料供給停止判定手段による判定結果に応じて、前記設定された充電許容電力と前記設定された燃料増量関係とから定まる増量制約に従った前記燃料供給量の増量を伴って前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
    を備え、
    前記運転条件は、第１の運転条件と該第１の運転条件の駆動力設定制約よりも動力範囲の下限が小さい駆動力設定制約を有する第２の運転条件とを含み、
    前記燃料増量関係設定手段は、前記設定された実行用運転条件が前記第１の運転条件であるときには、前記設定された充電許容電力が前記限界値よりも充電電力として大きい値である仮限界値よりも充電電力として小さくなるまで前記増量制約を第１の増量制約とすると共に、前記設定された充電許容電力が充電電力として前記仮限界値未満になると前記増量制約を前記第１の増量制約に比べて前記燃料供給量をより増量する傾向をもった第２の増量制約とし、前記設定された実行用運転条件が前記第２の運転条件であるときには、前記増量制約を前記第２の増量制約のみとするハイブリッド自動車。
  5. 前記運転条件設定手段は、ドライブポジションと、運転者に任意のシフトポジションの選択を許容するシーケンシャルシフトポジションとを含む複数のシフトポジションの中から運転者のシフト操作に応じて実行用シフトポジションを設定するシフト設定手段であり、前記第１の運転条件は、前記ドライブポジションに対応づけられると共に、前記第２の運転条件は、前記シーケンシャルシフトポジションに対応づけられており、前記燃料増量関係設定手段は、前記シーケンシャルシフトポジションが設定されたときには、前記増量制約を前記第２の増量制約のみとする請求項４に記載のハイブリッド自動車。
  6. 前記電力動力入出力手段は、前記第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な第３軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な発電機とを備える請求項１から５の何れか一項に記載のハイブリッド自動車。
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