JP2009185777A - 触媒暖機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばエンジン冷間始動時に触媒を好適に暖機する。
【解決手段】触媒暖機制御装置は、エンジン（２００）の排気管（２）に配設された通電式加熱触媒（３２）と、排気管において、通電式加熱触媒の後段に配設された後段触媒（３３）と、排気管において、通電式加熱触媒の前段に配設された前段触媒（３１）と、エンジンのモータリングを行うモータリング手段（４００）と、吸気弁（２０３）及び排気弁（２０４）のうち少なくとも一方の弁の開閉時期を可変とする可変動弁機構（１００）とを備える。そして、エンジンの冷間始動の際に、通電式加熱触媒に通電し、且つ吸気弁及び排気弁の開弁期間をオーバーラップさせたバルブオーバーラップ状態で、モータリングを行うようにモータリング手段を制御する制御手段（２０）を更に備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン冷間始動時に触媒を暖機するための触媒暖機制御装置に関する。

この種の触媒暖機制御装置は、エミッションの観点から、エンジンの始動前に触媒を十分暖機させ、活性状態（活性温度を超えた状態）を維持しておくことが望ましい。例えば、特許文献１には、通電式加熱触媒（Electrical. Heated Catalyst：ＥＨＣ）を備えるハイブリッド車両において、電動機の回転により車両が走行している間に通電式加熱触媒に通電し、触媒温度が活性温度に達してからエンジンを始動する技術が開示されている。この技術によると、エンジンの冷間始動時においても、通電式加熱触媒の後段に配設した後段触媒も含めた触媒全体の暖機が促進されるので、排気エミッションを低減できる。

特開平８−３３８２３５号公報

しかしながら、例えば特許文献１に開示されている技術では、以下のような課題が生じ得る。

まず、通電式加熱触媒と他の触媒との位置関係によっては、他の触媒を早期に暖機できないおそれがある。

また、通電式加熱触媒の前方部分が開放されているので、触媒全体を活性状態にしてもすぐに冷えてしまう。また、後段触媒の全長が長いと、通電式加熱触媒から伝達してくる熱エネルギが途中で外筒側に放出されてしまうので、後段触媒の最後方に熱エネルギが到達しにくい。それゆえ、触媒全体を活性状態に維持するために要する通電式加熱触媒の通電容量、及び通電電力が非常に大きくなる。

また、通電式加熱触媒の前段に触媒が配設されていないので、エンジンからの排気が通電式加熱触媒へ直接流入してしまう。それゆえ、排気に含まれる不純物（例えばＰ，Ｓｉ等）等が通電式加熱触媒を被毒してしまう。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、エンジン冷間始動時に、低消費電力ながらも触媒全体の早期暖機を可能とし、加えて、通電式加熱触媒の被毒を回避するための触媒暖機制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の触媒暖機制御装置は、エンジンの排気管に配設された通電式加熱触媒と、前記排気管において、前記通電式加熱触媒の後段に配設された後段触媒と、前記排気管において、前記通電式加熱触媒の前段に配設された前段触媒と、前記エンジンのモータリングを行うモータリング手段と、吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方の弁の開閉時期を可変とする可変動弁機構と、前記エンジンの冷間始動の際に、前記通電式加熱触媒に通電し、且つ前記吸気弁及び前記排気弁の開弁期間をオーバーラップさせたバルブオーバーラップ状態で、前記モータリングを行うように前記モータリング手段を制御する制御手段とを備える。

本発明の触媒暖機制御装置において、エンジンの排気管には、通電量に応じた熱エネルギを発生する通電式加熱触媒が配設されており、その後段には後段触媒が、前段には前段触媒が夫々配設されている。なお、「通電式加熱触媒」は、加熱機能があれば、触媒機能はなくてもよく、純粋な触媒機能は他の後段触媒等に任せてもよい。通電式加熱触媒の加熱方式は、電気エネルギを直接熱エネルギに変換する方式以外に、例えば光エネルギを介して熱エネルギを発生させる方式を採用してもよい。なお、「前段触媒」は、保温機能があれば、触媒機能はなくてもよい。なお、「前段」、「後段」は、文字通りの前後を意味するのみならず、前段乃至その近傍、後段乃至その近傍を含む包括的な概念である。

モータリング手段は、例えば電動機であり、エンジンのモータリングを行う。具体的には、エンジン自身の燃焼による回転トルクの代わりにエンジンの回転を維持する回転トルクを出力する。

可変動弁機構は、例えばＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構であり、吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方の弁の開閉時期を可変とする。吸気弁の開弁時期を早める（すなわち、進角させる）か、又は排気弁の閉弁時期を遅める（すなわち、遅角させる）ことによって、後述のバルブオーバーラップは実現できる。

制御手段は、例えば電子制御装置であり、エンジンの冷間始動の際に、通電式加熱触媒に通電する。これにより、通電式加熱触媒及びその近傍の空気が昇温する。更に、可変動弁機構を制御して、吸気弁及び排気弁の開弁期間をオーバーラップさせたバルブオーバーラップ状態で、モータリング手段を制御してモータリングを行う。そうすると、排気脈動が生じ、排気管における圧力が正圧（すなわち、順流）と負圧（すなわち、逆流）との間で交互する。これにより、通電式加熱触媒で発生した熱エネルギが、後段触媒側、及び前段触媒側を往復することになるので、後段触媒及び前段触媒を好適に加熱できる。

この際、仮に、通電式加熱触媒の前方部分が開放されている状態は、上記課題で指摘したように、触媒全体を活性状態に維持するために要する通電容量、及び通電電力が非常に大きくなる。然るに、排気管において、通電式加熱触媒の前段には、前段触媒が配設されている。これにより、通電式加熱触媒で発生する熱エネルギが前段触媒と後段触媒との間で保持される。加えて、総じて必要とされる触媒容量を前段触媒にも分配できるので、後段触媒の全長を短縮でき、後段触媒の最後方に熱エネルギが到達しやすくなる。それゆえ、触媒全体を活性状態に維持するために要する通電式加熱触媒の通電容量、及び通電電力が非常に大きくなる。更に、前段触媒が通電式加熱触媒を被毒から保護する。

以上のとおり、本発明の触媒暖機制御装置によると、エンジン始動時に、低消費電力ながらも触媒全体を早期に暖機できる。加えて、通電式加熱触媒の被毒を回避することができるため実践上非常に有利である。

本発明の触媒暖機制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記バルブオーバーラップ状態となっている期間の少なくとも一部の期間において、前記エンジンの吸気管に備わる吸気量調整手段の開度を、所定開度よりも閉じ側に制御する。

この態様によると、バルブオーバーラップ状態となっている期間（いわゆる、バルブオーバーラップ期間）の少なくとも一部の期間において、吸気量調整手段（例えばスロットル）の開度が所定開度（具体的には、エンジンの運転条件等から定められる通常の開度）よりも閉じ側に制御されるので、吸気管負圧が高められ排気管内に導かれる。これにより、通電式加熱触媒近傍の空気の逆流も強まり、もって前段触媒を好適に暖機できる。

本発明の触媒暖機制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記バルブオーバーラップ状態となっていない期間の少なくとも一部の期間において、前記エンジンの吸気管に備わる吸気量調整手段の開度を、所定開度よりも開き側に制御する。

この態様によると、バルブオーバーラップ状態となっていない期間の少なくとも一部の期間において、吸気量調整手段（例えばスロットル）の開度が所定開度（具体的には、エンジンの運転条件等から定められる通常の開度）よりも開き側に制御されるので、排気行程でエンジンから排気管側への空気の順流が強まり、もって後段触媒を好適に加熱できる。このように、逆流と順流とが夫々強められるので、後段触媒及び前段触媒を好適に暖機できる。

本発明の触媒暖機制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記モータリングが行われる際には、前記排気弁の閉弁時期を所定閉弁時期よりも早めるように、前記可変動弁機構を制御する。

この態様によると、排気弁の閉弁時期が所定閉弁時期（具体的には、通常のベースタイミングによって定まる閉弁時期）よりも早められるので、エンジンの燃焼室内で圧縮された空気が排気管へと早期に排出され、もって後段触媒及び前段触媒を好適に暖機できる。

本発明の触媒暖機制御装置の他の態様では、前記エンジンは、前記吸気弁及び前記排気弁の開閉時期がアトキンソンタイミングに従うアトキンソンサイクル機関であり、前記制御手段は、前記モータリングが行われる際には、前記吸気弁の閉弁時期を、前記アトキンソンタイミングにおける閉弁期間よりも早めるように前記可変動弁機構を制御することで触媒予熱処理を行う。

この態様によると、エンジンはアトキンソンサイクル機関であるので、燃焼室内へ吸入された空気の一部を、吸気弁の遅閉じ作用（すなわち、アトキンソンタイミング）によって吸気管側へ押し返すことにより、燃焼室内の実質的な吸入容積が膨張容積よりも小さくされ、燃焼による膨張エネルギを運動エネルギとしてより多く回収することができ、機関のエネルギ効率を高めることができる。その一方で、上述のモータリングが行われる際には、触媒暖機を優先するべく、吸気弁の閉弁時期を、アトキンソンタイミングのそれよりも早める。そうすると、吸気管側へ押し返される空気が減り、燃焼室内での圧縮効率が高まり、圧縮行程に発生する圧縮熱が増加する。この圧縮熱を排気行程に排気管へと流入させることで、通電式加熱触媒、及び前後段触媒を予熱できる。そして、予熱された触媒温度が所定温度（例えば、活性化温度近傍値）に達してから、通電式加熱触媒に通電することで、効率の良い触媒暖機が可能となる。

本発明の触媒暖機制御装置の他の態様では、前記前段触媒は、前記後段触媒よりも容量が小さい。

この構成によると、逆流して前段触媒に供給される排気流量が、順流で後段触媒に供給される排気流量よりも少ないことに鑑みて、前段触媒の容量が小さくされるので、前段触媒も十分に暖機できる。

本発明の作用及び他の利得は、次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下、発明を実施するための最良の形態として本発明の一実施形態を、図面に基いて詳細に説明する。

（１）第１実施形態
先ず、図１及び図２を参照して、第１実施形態に係る触媒暖機制御装置の構成について、説明する。ここに、図１は、第１実施形態に係る触媒暖機制御装置を備えるハイブリッド車両１の排気系の基本構成を示す模式図である。図２は、第１実施形態に係る通電式加熱触媒３２の基本構成を示す断面図である。

図１において、ハイブリッド車両１は、エンジン２００、及び少なくとも１つのモータジェネレータ（Motor Generator：ＭＧ）４００を駆動源とし、電子制御装置（Engine Control Unit：ＥＣＵ）２０によって制御される。

エンジン２００は、例えばガソリンや軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関であり、外部から吸気を取り込むための吸気管５、及び燃焼に伴う排気を外部へと排出するための排気管２が接続されている。図５を参照して後述するように、エンジン２００の燃焼室２０１と吸気管５との連通状態は、吸気弁２０３の開閉によって調整される。一方、エンジン２００の燃焼室２０１と吸気管５との連通状態は、排気弁２０４の開閉によって調整される。

吸気管５の管路には、不図示のエアクリーナのほか、開度に応じて吸気量を調整可能なスロットル５１等が備わる。スロットル５１は、電子制御装置２０の制御下でスロットル駆動部５２によって開閉される。

排気管２の管路には、不図示の空燃比センサのほか、排気を浄化するための触媒コンバータ３等が備わる。触媒コンバータ３は、通電式加熱触媒（Electrical. Heated Catalyst：ＥＨＣ）３２を含んでなる。

通電式加熱触媒３２について、図１に加えて図２を参照して説明する。

図１に示すように、通電式加熱触媒３２はリレー３０を介してバッテリ３５に接続されている。リレー３０は電子制御装置２０の出力ポートに接続されており、電子制御装置２０の出力信号により通電が制御される。電圧計１６は、バッテリ３５の端子電圧を表す信号を出力する。

図２に示すように、通電式加熱触媒３２は、例えば金属製平箔３２ａと金属製波形箔３２ｂとを交互に同心円状に巻いた構成とされ、これらに触媒粒子を担持させている。そして、金属製平箔３２ａと金属製波形箔３２ｂとに電流を流すことによりこれらを発熱させ、担持された触媒粒子の加熱、昇温が行われる。これにより、担持された触媒の暖機が可能となる。

本実施形態では特に、通電式加熱触媒３２の前後には前段触媒３１、及び後段触媒３３が夫々配設されている。前段触媒３１、及び後段触媒３３は、それぞれ三元触媒であり所定の活性温度になると活性化して、排気中に含まれる一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物といった有害成分を浄化する。前段触媒３１、及び後段触媒３３は、通電式加熱触媒３２で発生した熱エネルギを受け取ることが可能なように、通電式加熱触媒３２の近傍に配設されることが好ましい。なお、前段触媒３１は、後述する排気脈動（図１中の太線矢印を参照）を利用することで排気を逆流させて上記熱エネルギを受け取ることができる。ちなみに、排気脈動による逆流は順流に比べて小さいので、通電式加熱触媒３２の後段触媒３２より前段触媒３１の方が容量を小さくすることが好ましい。そうすると、前段触媒３１も好適に暖機できる。更に、通電式加熱触媒３２は、前段触媒３１、及び後段触媒３３によって囲まれているので、発生した熱エネルギを好適に保持できる。加えて、前段触媒３１が配置されているので、通電式加熱触媒３２の被毒を回避することができる。

可変動弁機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）１００は、カムバイワイヤ（ＣａｍｂｙＷｉｒｅ）や電磁駆動弁のように、吸気弁２０３及び排気弁２０４（図５を参照）のうち少なくとも一方の動弁特性を変更可能に構成されている。例えば、可変動弁機構１００は、吸気弁２０３の動弁特性を変更するために、不図示の吸気カムシャフトに回転位相差可変アクチュエータを備える。これにより、リフト量及び作用角の可変に加えて又は代えて、エンジン２００の運転状態に応じて吸気弁２０３の開閉時期を進角側にシフトしたり遅角にシフトする。

モータジェネレータ４００は、発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、不図示のインバータを介してバッテリと電力のやりとりを行なう。モータジェネレータ４００は、エンジン２００の出力軸に連結され、エンジン２００の駆動軸へのトルクの入出力を伴ってエンジン２００をモータリングする。この際、吸気弁２０３及び排気弁２０４をバルブオーバーラップ状態とすれば、排気管２内の空気の動きを逆流させることができる。

電子制御装置２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory：ＲＯＭ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ＲＡＭ）、ＣＰＵ（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、入力ポート及び出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のディジタルコンピュータからなる。電子制御装置２０の入力ポートには、アクセル開度センサ６１、及び水温センサ６２をはじめとする各種センサが接続されている。電子制御装置２０は、出力ポートを介して、エンジン２００の燃料噴射制御や点火時期制御等の基本制御を行うほか、モータジェネレータ４００によるモータリング制御、可変動弁機構１００による開閉時期制御、通電式加熱触媒３２に対する通電制御、及びスロットル駆動部５２によるスロットル５１の開度制御などを行う。

続いて、図３を参照して、第１実施形態に係る触媒暖機制御装置の作用、及び効果について、説明する。ここに、図３は、第１実施形態に係る触媒暖機制御の流れを示すフローチャートである。

図３に示すように、第１実施形態に係る触媒暖機制御の開始にあたり、まずエンジン２００の起動要求があるか否かが判定される（ステップＳ１）。例えば、車両要求出力が所定出力値以上であるか、或いは、アクセル開度が所定開度以上であるかが判定される。ここで、エンジン２００の起動要求がない場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、触媒暖機制御を終了する。他方で、エンジン２００の起動要求がある場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、触媒暖機制御を続ける。

次に、起動要求があるエンジン２００は、冷間始動であるかが判定される（ステップＳ２）。例えば、水温センサ６２に検出される水温が所定温度以下であるか否かが判定される。ここで、冷間始動ではない場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、触媒コンバータ３は既に暖機されている、すなわち活性化状態にあると想定されるので、そのままエンジン２００のファイヤリングを開始する（ステップＳ７）。他方で、冷間始動である場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、触媒コンバータ３は活性化状態にないと想定されるので、以下の触媒暖機制御を行う。

先ず、通電式加熱触媒３２に通電を開始する（ステップＳ３）。そうすると、通電式加熱触媒３２が発熱し、周囲の空気を加熱する。そして、モータジェネレータ４００によりエンジン２００のモータリングを実施する（ステップＳ４）。これにより、昇温した空気が順流方向に流れ、後段触媒３３を暖機する。ここで更に、可変動弁機構１００によって、バルブオーバラップを最適化する（ステップＳ５）。可変動弁機構１００が吸気弁２０３の開閉時期を制御する吸気ＶＶＴである場合には、吸気弁２０３の開弁期間を、最進角値までの間で排気脈動が最も大きくなるように進角する。他方で、可変動弁機構１００が排気弁２０４の開閉時期を制御する排気ＶＶＴである場合には、排気弁２０４の開弁期間を、最遅角値までの間で排気脈動が最も大きくなるように遅角する。

ここで、図４から図６を参照して、第１実施形態に係る触媒暖機制御装置の作用、及び効果について、より詳細に説明する。

図４は、第１実施形態に係る可変動弁機構１００による（ａ）ベースタイミングから（ｂ）オーバーラップタイミングへの開閉時期の変化を示すタイミング図である。

図４に示すように、可変動弁機構１００が吸気ＶＶＴである場合には、排気弁２０４の開弁期間は固定しておく一方で、吸気弁２０３の開弁期間を、例えば上死点ＴＤＣに対して−３度から３０度へと進角側にシフトさせることで、バルブオーバーラップ状態を設けることができる。

図５は、第１実施形態に係るバルブオーバーラップ状態を示すエンジン２００（例えば＃１気筒）の断面図である。

図５において、モータジェネレータ４００によってエンジン２００がモータリングされると吸気弁２０３及び排気弁２０４の開閉を伴ってピストン２０５が上下に往復動を繰り返す。これにより吸気管５内の空気や燃焼室２０１内の空気が順流し、外部へ排出される。この際、図４（ｂ）に示したように、吸気弁２０３及び排気弁２０４をバルブオーバーラップ状態とすれば、吸気管５の負圧が燃焼室２０１を介して排気管２側に連通し、排気管２内の空気、特に通電式加熱触媒３２の周囲の空気の動きを逆流させることができる。この様子を図６に示す。

図６は、第１実施形態に係る触媒暖機制御における、（ａ）バルブオーバーラップ量と、それに対応する（ｃ）排気管２内の圧力の経時変化を示す経時変化図である。

図６に示すように、バルブオーバーラップ状態に同調して排気管２内の圧力が周期的に正圧から負圧になる。すなわち、排気管２内の空気の動きが、順流と逆流との間で交互すし排気脈動が生じる。これにより、後段触媒３３のみならず、前段触媒３１も暖機できる。

図３に戻り、その後、触媒コンバータ３の暖機が完了したか否かが判定される（ステップＳ６）。例えば、通電式加熱触媒３２の通電開始から所定時間が経過しているか否かが判定される。ここで、触媒コンバータ３の暖機が完了していない場合には（ステップＳ６：Ｎｏ）、引き続き通電式加熱触媒３２の通電が行われる。他方で、触媒コンバータ３の暖機が完了している場合には（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、エンジン２００のファイヤリングを開始する（ステップＳ７）。

以上説明したように、第１実施形態に係る触媒暖機制御装置によると、前段触媒３１が配置されているので、後段触媒３２と合わせて、通電式加熱触媒３２で発生した熱エネルギを好適に保持できる。そして、エンジン始動時でも、前段触媒３１は、排気脈動の利用によって好適に暖機できる。加えて、前段触媒３１が配置されているので、通電式加熱触媒３２の被毒を回避することができ実践上非常に有利である。
（２）第２実施形態
次に、第２実施形態に係る触媒暖機制御装置の構成及び動作処理について説明する。第２実施形態は、特に、排気脈動を最大限に引き出すための実施形態である。なお、その基本構成は図１、図２、及び図５に示した第１実施形態のものと同様であり、同一の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を適宜省略する。

図７は、第２実施形態に係る触媒暖機制御の流れを示すフローチャートである。

図７に示すように、先ず、エンジン２００の起動要求があり（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、冷間始動である場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、通電式加熱触媒３２に通電を開始し（ステップＳ３）、モータジェネレータ４００によりエンジン２００のモータリングを実施し（ステップＳ４）、可変動弁機構１００によって、バルブオーバラップを最適化する（ステップＳ５）。

そして、第２実施形態では、特に、排気脈動を最大限に引き出すために、バルブオーバーラップ状態に連動させてスロットル駆動部５２によるスロットル５１の開度制御を行う（ステップＳ５１〜Ｓ５３）。この様子を図８に示す。

図８は、第２実施形態に係る触媒暖機制御における、（ａ）バルブオーバーラップ量と、それに対応する（ｂ）スロットル５１の開度、及び（ｃ）排気管２内の圧力の経時変化を示す経時変化図である。図８（ｃ）において、ステップＳ５１〜Ｓ５３の開度制御を行った場合の排気管２内の圧力の経時変化が実線で示され、行わなかった場合のものが破線で示されている。

図７に戻り、バルブオーバーラップ状態である場合には（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、スロットル５１の開度を所定開度よりも閉じ側に設定する（ステップＳ５２）。そうすると、吸気管５の負圧が一層強められて排気系に導かれ、排気管２の負圧も一層強められる。このようにして、通電式加熱触媒３２近傍の空気の逆流も強まり、もって前段触媒３１を好適に暖機できる。

逆に、バルブオーバーラップ状態でない場合には（ステップＳ５１：Ｎｏ）、スロットル５１の開度を所定開度よりも開き側に設定する（ステップＳ５２）。そうすると、排気行程においてエンジン２００から排気管２側への順流（すなわち、排気管２の正圧）が強まり、もって後段触媒３３を好適に暖機できる。この様子が図８（ｃ）の実線に示されている。

以上説明したように、第２実施形態によれば、バルブオーバーラップ状態に連動させてスロットル５１の開度制御が行われるので、排気脈動を最大限に引き出され、もって前段触媒３１、及び後段触媒３３を好適に暖機できる。
（３）第３実施形態
次に、第３実施形態に係る触媒暖機制御装置の構成及び動作処理について説明する。第３実施形態は、特に、エンジン２００がアトキンソンサイクル機関である場合に、圧縮行程での圧縮熱を利用した触媒コンバータ３の予熱を図るための実施形態である。なお、その基本構成は図１、図２、及び図５に示した第１実施形態のものと同様であり、同一の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を適宜省略する。

図９は、第３実施形態に係る触媒暖機制御の流れを示すフローチャートである。

図１０は、第３実施形態に係る可変動弁機構１００による（ａ）アトキンソンタイミングから（ｂ）ベースタイミングへの開閉時期の変化を示すタイミング図である。第３実施形態では通常、エネルギ効率を高めるために、吸気弁２０３及び排気弁２０４の開弁期間が、アトキンソンタイミングで制御される。すなわち、燃焼室内へ吸入された空気の一部を吸気管側へ押し返すために、吸気弁２０３の閉じ時期を遅角側にシフトされている（例えば、図１０（ａ）の場合には下死点ＢＤＣから１０５度遅角側にシフトされている）。

図９に示すように、エンジン２００の起動要求があり（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、冷間始動である場合に（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、通電式加熱触媒３２への通電開始前に、モータジェネレータ４００によりエンジン２００のモータリングを実施する（ステップＳ４）。その後、以下のようにして触媒コンバータ３の予熱処理がなされる。

吸気弁２０３の開閉時期を進角側へシフトし（ステップＳ４１）、図１０（ａ）に示すアトキンソンタイミングから、図１０（ｂ）に示すベースタイミングへと切り替える。そして、スロットル駆動部５２によりスロットル５１を所定開度よりも開く（ステップＳ４２）。スロットル５１は全開としてもよい。これにより、吸気管５側へ押し返される空気が減り、燃焼室２０１内の空気量が増加し、圧縮行程において空気自体の圧縮熱が増加するので、触媒コンバータ３を予熱できる。

そして、圧縮熱による触媒コンバータ３の予熱が完了したか否かが判定される（ステップＳ４３）。例えば、水温センサ６２に検出される水温が所定温度以上であるか否かが判定される。当該予熱が完了していない場合には（ステップＳ４３：Ｎｏ）、引き続き予熱を続け、当該予熱が完了した場合には（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）通電式加熱触媒３２への通電を開始する（ステップＳ４４）。

以上説明したように、第３実施形態によれば、通電式加熱触媒３２への通電に先立ち、
圧縮行程での圧縮熱を利用して、触媒コンバータ３を好適に予熱できる。

尚、上記各実施形態において、「エンジン２００」が、本発明に係る「エンジン」の一具体例であり、「通電式加熱触媒３２」が、本発明に係る「通電式加熱触媒」の一具体例であり、「後段触媒３３」が、本発明に係る「後段触媒」の一具体例であり、「前段触媒３１」が、本発明に係る「前段触媒」の一具体例であり、「モータジェネレータ４００」が、本発明に係る「モータリング手段」の一具体例であり、「可変動弁機構１００」が、本発明に係る「可変動弁機構」の一具体例であり、「電子制御装置２０」が、本発明に係る「制御手段」の一具体例であり、「スロットル５１」及び「スロットル駆動部５２」が、本発明に係る「吸気量調整手段」の一具体例である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う触媒暖機制御装置も又、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

第１実施形態に係る触媒暖機制御装置を備えるハイブリッド車両１の排気系の基本構成を示す模式図である。 第１実施形態に係る通電式加熱触媒３２の基本構成を示す断面図である。 第１実施形態に係る触媒暖機制御の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係る可変動弁機構１００による（ａ）ベースタイミングから（ｂ）オーバーラップタイミングへの開閉時期の変化を示すタイミング図である。 第１実施形態に係るバルブオーバーラップ状態を示すエンジン２００（例えば＃１気筒）の断面図である。 第１実施形態に係る触媒暖機制御における、（ａ）バルブオーバーラップ量と、それに対応する（ｃ）排気管２内の圧力の経時変化を示す経時変化図である。 第２実施形態に係る触媒暖機制御の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る触媒暖機制御における、（ａ）バルブオーバーラップ量と、それに対応する（ｂ）スロットル５１の開度、及び（ｃ）排気管２内の圧力の経時変化を示す経時変化図である。 第３実施形態に係る触媒暖機制御の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態に係る可変動弁機構１００による（ａ）アトキンソンタイミングから（ｂ）ベースタイミングへの開閉時期の変化を示すタイミング図である。

符号の説明

１…ハイブリッド車両、２００…エンジン、４００…モータジェネレータ、２０…電子制御装置、５…吸気管、５１…スロットル、５２…スロットル駆動部、２…排気管、３…触媒コンバータ、３１…前段触媒、３２…通電式加熱触媒、３３…後段触媒、１００…可変動弁機構

Claims (6)

1. エンジンの排気管に配設された通電式加熱触媒と、
   前記排気管において、前記通電式加熱触媒の後段に配設された後段触媒と、
   前記排気管において、前記通電式加熱触媒の前段に配設された前段触媒と、
   前記エンジンのモータリングを行うモータリング手段と、
   吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方の弁の開閉時期を可変とする可変動弁機構と、
   前記エンジンの冷間始動の際に、前記通電式加熱触媒に通電し、且つ前記吸気弁及び前記排気弁の開弁期間をオーバーラップさせたバルブオーバーラップ状態で、前記モータリングを行うように前記モータリング手段を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする触媒暖機制御装置。
2. 前記制御手段は、前記バルブオーバーラップ状態となっている期間の少なくとも一部の期間において、前記エンジンの吸気管に備わる吸気量調整手段の開度を、所定開度よりも閉じ側に制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の触媒暖機制御装置。
3. 前記制御手段は、前記バルブオーバーラップ状態となっていない期間の少なくとも一部の期間において、前記エンジンの吸気管に備わる吸気量調整手段の開度を、所定開度よりも開き側に制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の触媒暖機制御装置。
4. 前記制御手段は、前記モータリングが行われる際には、前記排気弁の閉弁時期を所定閉弁時期よりも早めるように、前記可変動弁機構を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の触媒暖機制御装置。
5. 前記エンジンは、前記吸気弁及び前記排気弁の開閉時期がアトキンソンタイミングに従うアトキンソンサイクル機関であり、
   前記制御手段は、前記モータリングが行われる際には、前記吸気弁の閉弁時期を、前記アトキンソンタイミングにおける閉弁期間よりも早めるように前記可変動弁機構を制御することで触媒予熱処理を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の触媒暖機制御装置。
6. 前記前段触媒は、前記後段触媒よりも容量が小さい
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の触媒暖機制御装置。

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