JP2018168725A - ハイブリッド車の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車において、ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するために消費される燃料の量の抑制と、未反応燃料が該ＮＳＲ触媒から流出してしまうことによる排気成分の悪化の抑制とを両立する。【解決手段】所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時にバッテリのＳＯＣが所定充電量以上の場合は、ＮＯｘ還元実行部がＮＯｘ還元処理を実行する際に、制御部が、内燃機関の機関回転速度を低減させるかまたは内燃機関の運転を停止させるとともに、要求トルクを補償すべく電動モータを制御する。一方、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時にバッテリのＳＯＣが所定充電量より少ない場合は、制御部が、内燃機関の運転状態を通常運転に維持しつつ、ＮＯｘ還元実行部がＮＯｘ還元処理を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車の排気浄化システムに関する。

理論空燃比よりも高い空燃比での運転である希薄燃焼運転を行う内燃機関の排気通路に排気浄化触媒として吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＳＲ触媒」と称する場合もある。）を設ける技術が知られている。ＮＳＲ触媒は、その内部の空燃比が理論空燃比よりも高いリーン空燃比のときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、その内部の空燃比が理論空燃比よりも低いリッチ空燃比であって還元剤が存在するときは、吸蔵していたＮＯｘを放出し還元する機能を有する。

このようなＮＳＲ触媒は、動力源として内燃機関および電動モータを有するハイブリッド車にも適用される。特許文献１には、ハイブリッド車に搭載された内燃機関の排気通路にＮＳＲ触媒が設けられた構成において、該ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するための技術について開示されている。この特許文献１に記載の技術では、ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する際に、該ＮＳＲ触媒に還元剤たる燃料を供給した後で、内燃機関の機関回転速度を低減させるか、または、内燃機関の運転を停止させる。そして、電動モータを駆動させることで要求トルクを補償する。このような技術によれば、ＮＳＲ触媒に燃料が供給された後、該ＮＳＲ触媒に流入する排気の流量が減少するか、または、該ＮＳＲ触媒に新たに排気が流入しなくなる。その結果、内燃機関の運転状態が通常運転となっている場合に比べて、ＮＳＲ触媒に供給される酸素量が減少し、さらに、排気による持ち去り熱量も減少する。そのため、ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘをより効率的に還元することが可能となる。したがって、ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するために消費される燃料の量を少なくすることができる。

特開２００６−１１２３１１号公報

上述したように、ハイブリッド車に搭載された内燃機関の排気通路にＮＳＲ触媒が設けられた構成において、該ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元すべく該ＮＳＲ触媒に燃料を供給する際に、該内燃機関の機関回転速度を低減させるか、または、該内燃機関の運転を停止させた場合、アクセル開度に応じた要求トルクを補償するために電動モータを制御することが必要となる。そうなると、要求トルクに対する電動モータの出力の割合を通常時よりも増加させることになるため、バッテリの充電量（State Of Charge：以下、「Ｓ
ＯＣ」と称する場合もある。）が減少することになる。

ここで、バッテリのＳＯＣについては、適切なＳＯＣの範囲である目標ＳＯＣ範囲が予め設定されている。そのため、上記のとおり、内燃機関の機関回転速度の低減または運転停止に伴って電動モータの駆動を開始させた後、バッテリのＳＯＣが目標ＳＯＣ範囲の下限値まで減少したときには、その時点のＮＳＲ触媒におけるＮＯｘ還元の進行状況にかかわらず、該電動モータの駆動を停止させ、内燃機関のみによって要求トルクを補償することになる。そうなると、内燃機関の機関回転速度を低減させていたときには、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘ還元の進行状況にかかわらず、該機関回転速度を上昇させることが必要となる。また、内燃機関の運転を停止させていたときには、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘ還元
の進行状況にかかわらず、該内燃機関の運転を再開させることになる。

このとき、要求トルクを補償するために内燃機関の運転を再開する時点においてＮＳＲ触媒におけるＮＯｘの還元が完了していなかった場合、該ＮＳＲ触媒において、ＮＯｘの還元に未だ消費されていない燃料成分（以下、「未反応燃料」と称する場合もある。）が存在している状態で、内燃機関の機関回転速度が上昇したり、内燃機関の運転が再開されたりすることになる。そうなると、未反応燃料がＮＳＲ触媒から流出してしまう虞がある。この場合、排気成分の悪化を招くことになる。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、車両の動力源として、希薄燃焼運転を行う内燃機関および電動モータを有するハイブリッド車において、該内燃機関の排気通路にＮＳＲ触媒が設けられている場合に、該ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するために消費される燃料の量の抑制と、未反応燃料が該ＮＳＲ触媒から流出してしまうことによる排気成分の悪化の抑制とを両立することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明では、ＮＳＲ触媒に燃料を供給するＮＯｘ還元処理を実行する際に、内燃機関の機関回転速度の低減または運転停止と、要求トルクを補償するための電動モータの制御とを実行するか否かを、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時のバッテリのＳＯＣに基づいて決定する。

より詳細には、本発明に係るハイブリッド車の排気浄化システムは、希薄燃焼運転を行う内燃機関および電動モータを動力源として有するハイブリッド車であって、前記内燃機関から出力される動力によって発電する発電機と、前記発電機によって発電された電力により充電され且つ前記電動モータに電力を供給するバッテリと、前記内燃機関の運転状態および前記電動モータの駆動状態を制御する制御部と、を備えたハイブリッド車の排気浄化システムであって、前記内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立したときに、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤たる燃料を供給することで、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元処理を実行するＮＯｘ還元実行部と、前記バッテリの充電量を取得するＳＯＣ取得部と、を備え、前記所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時に前記ＳＯＣ取得部によって取得される前記バッテリの充電量が、所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値よりも大きく且つ前記所定の目標ＳＯＣ範囲の上限値よりも小さい所定充電量以上の場合は、前記ＮＯｘ還元実行部が前記ＮＯｘ還元処理を実行する際に、前記制御部が、前記内燃機関の機関回転速度を低減させるかまたは前記内燃機関の運転を停止させるとともに、要求トルクを補償すべく前記電動モータを制御し、前記所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時に前記ＳＯＣ取得部によって取得される前記バッテリの充電量が前記所定充電量より少ない場合は、前記制御部が前記内燃機関の運転状態を通常運転に維持しつつ、前記ＮＯｘ還元実行部が前記ＮＯｘ還元処理を実行する。

本発明に係るハイブリッド車では、電動モータを駆動する際にはバッテリから該電動モータに電力が供給される。このバッテリは、発電機によって発電された電力によって充電される。また、この発電機は、内燃機関から出力される動力によって発電する。また、バッテリの充電量については所定の目標ＳＯＣ範囲が予め設定されている。また、バッテリのＳＯＣがＳＯＣ取得部によって取得される。そして、ＳＯＣ取得部によって取得されるバッテリのＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲内に維持されるように、発電機による発電が行われる。

本発明では、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立すると、ＮＯｘ還元実行部が、ＮＳＲ触
媒に燃料を供給することでＮＯｘ還元処理を実行する。このとき、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時のバッテリのＳＯＣが所定充電量以上の場合は、ＮＯｘ還元実行部がＮＯｘ還元処理を実行する際に、制御部が、内燃機関の機関回転速度を低減させるかまたは内燃機関の運転を停止させるとともに、要求トルクを補償すべく電動モータを制御する。ここで、所定充電量は、所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値よりも大きく且つ所定の目標ＳＯＣ範囲の上限値よりも小さい充電量である。また、この所定充電量は、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘの還元が完了するまで要求トルクの補償ための電動モータの制御を継続したとしても、バッテリのＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値以上に維持されると想定される充電量の閾値として設定されている。なお、ＮＯｘ還元実行部がＮＯｘ還元処理を実行する際には、ＮＳＲ触媒への燃料供給が実行された後で、制御部が、内燃機関の機関回転速度の低減または運転停止を実行してもよい。また、制御部が内燃機関の機関回転速度の低減を実行した後で、ＮＳＲ触媒への燃料供給が実行されてもよい。また、ＮＳＲ触媒の直上流に設けられた燃料添加弁によって該ＮＳＲ触媒へ燃料を供給するような場合は、制御部が内燃機関の運転停止を実行した後で、ＮＳＲ触媒への燃料供給が実行されてもよい。

一方で、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時のバッテリのＳＯＣが所定充電量より少ない場合は、制御部が内燃機関の運転状態を通常運転に維持しつつ、ＮＯｘ還元実行部がＮＯｘ還元処理を実行する。ここで、通常運転とは、要求トルクに応じて予め定められている内燃機関の運転状態のことである。

つまり、本発明では、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時のバッテリのＳＯＣが所定充電量以上の場合のみ、ＮＯｘ還元処理を実行する際に、内燃機関の機関回転速度の低減または運転停止と、要求トルクの補償ための電動モータの制御とが実行される。そのため、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時のバッテリのＳＯＣが所定充電量以上の場合は、内燃機関の運転状態を通常運転に維持しつつＮＯｘ還元処理を実行する場合に比べて、ＮＯｘ還元のためにＮＳＲ触媒に供給する燃料の総量を減らすことができる。したがって、ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するために消費される燃料の量を抑制することができる。

一方で、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時のバッテリのＳＯＣが所定充電量より少ない場合は、ＮＯｘ還元処理を実行する際に、内燃機関の機関回転速度の低減または運転停止は実行されない。したがって、内燃機関の機関回転速度の低減または運転停止に伴って、要求トルクの補償ための電動モータの制御を開始させた場合に、ＮＳＲ触媒でのＮＯｘ還元が完了する前に、バッテリのＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値を下回ってしまうような状況が生じることが抑制される。つまり、ＮＳＲ触媒において未反応燃料が存在している状態で、電動モータの駆動が停止され、それに伴って、内燃機関の機関回転速度が上昇したり、内燃機関の運転が再開されたりすることが抑制される。そのため、内燃機関の機関回転速度の上昇または運転再開に伴って未反応燃料がＮＳＲ触媒から流出してしまうことを抑制することができる。よって、排気成分の悪化を抑制することができる。

本発明に係るハイブリッド車の排気浄化システムは、ＮＯｘ還元実行部がＮＯｘ還元処理を実行する際に、制御部が、内燃機関の機関回転速度を低減させるかまたは内燃機関の運転を停止させるとともに、要求トルクを補償すべく電動モータを制御したと仮定したときに、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘの還元が完了するまでの間に電動モータの駆動のために消費されると想定されるバッテリの電力量である消費電力量を予測する予測部を備えてもよい。この場合、本発明に係るハイブリッド車の排気浄化システムは、所定充電量を、予測部によって予測される消費電力量を所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値に加算した値以上の値に設定する設定部をさらに備えてもよい。このような予測部および設定部を備えることで、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘの還元が完了するまで要求トルクの補償のための電動モー
タの制御を継続したとしても、バッテリのＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値以上に維持されると想定される充電量に所定充電量をより高い精度で設定することができる。

また、本発明では、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立する前の所定期間において、制御部が、内燃機関の運転状態が通常運転であるときよりも発電機による発電量が増加するように該内燃機関を制御してもよい。これによれば、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立する前に、バッテリのＳＯＣを増加させることができる。そのため、所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時にバッテリの充電量が所定充電量以上となる確率を高めることができる。これにより、ＮＯｘ還元処理を実行する際に、内燃機関の機関回転速度の低減または運転停止と、要求トルクの補償ための電動モータの制御とが実行される機会を増加させることができる。したがって、ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するために消費される燃料の量をより抑制することが可能となる。

本発明によれば、ハイブリッド車における内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒が設けられている場合において、ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するために消費される燃料の量の抑制と、未反応燃料が該ＮＳＲ触媒から流出してしまうことによる排気成分の悪化の抑制とを両立することができる。

実施例に係るハイブリッドシステムおよび内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。 第１ＮＯｘ還元処理を実行したときの、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量、バッテリのＳＯＣ、ＮＳＲ触媒への単位時間当たりの燃料供給量、ＮＳＲ触媒内の空燃比、内燃機関の機関回転速度、およびＮＳＲ触媒からのＨＣ流出量の推移を示すタイムチャートである。 実施例１に係るＮＯｘ還元処理のフローを示すフローチャートである。 図３に示すフローでＮＯｘ還元処理が実行されたときの、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量、バッテリのＳＯＣ、ＮＳＲ触媒への単位時間当たりの燃料供給量、ＮＳＲ触媒内の空燃比、内燃機関の機関回転速度、およびＮＳＲ触媒からのＨＣ流出量の推移を示すタイムチャートである。 実施例２に係るＥＣＵにおける機能部を説明するためのブロック図である。 実施例３に係る発電量増加制御のフローを示すフローチャートである。 実施例３に係る発電量増加制御が実行されときの、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量、バッテリのＳＯＣ、ＮＳＲ触媒への単位時間当たりの燃料供給量、ＮＳＲ触媒内の空燃比、内燃機関の機関回転速度、およびＮＳＲ触媒からのＨＣ流出量の推移を示すタイムチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
（ハイブリッドシステムおよび内燃機関の吸排気系の概略構成）
図１は、本実施例に係るハイブリッドシステムおよび内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。車両１００に搭載されたハイブリッドシステム５０は、内燃機関１、動力分割機構５１、電動モータ５２、発電機５３、バッテリ５４、インバータ５５、減速機５７を備えている。減速機５７は、車両１００の車軸５６に接続されている。車軸５６の両端には車輪５８が接続されている。

動力分割機構５１は、内燃機関１からの出力を発電機５３や車軸５６に振り分けている。そして、発電機５３は、内燃機関１から出力される動力によって発電する。動力分割機構５１は、電動モータ５２からの出力を車軸５６に伝達する機能をも有する。電動モータ５２は、減速機５７を介して車軸５６の回転速度と比例した回転速度で回転する。また、電動モータ５２及び発電機５３には、インバータ５５を介してバッテリ５４が接続されている。

インバータ５５は、バッテリ５４から供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータ５２に供給する。また、インバータ５５は、発電機５３から供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリ５４に供給する。これによって、バッテリ５４の充電を行う。

上記のように構成されたハイブリッドシステム５０では、内燃機関１の出力または電動モータ５２の出力により車軸５６を回転させる。また、内燃機関１の出力と電動モータ５２の出力とを合わせて車軸５６を回転させることもできる。つまり、車両１００の動力源として電動モータ５２および内燃機関１を併用することもできる。さらに、電動モータ５２の出力により内燃機関１のクランクシャフトを回転させることもできる。つまり、車両１００の動力源として電動モータ５２のみを用いることもできる。また、車両１００の減速時には、車軸５６の回転力により電動モータ５２を発電機として作動させることで、運動エネルギを電気エネルギに変換しバッテリ５４に回収させることもできる。

ここで、内燃機関１はディーゼルエンジンである。内燃機関１は４つの気筒２を有する。各気筒２には、該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３が設けられている。なお、本発明に係る内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られるものではなく、希薄燃焼運転を行うガソリンエンジンであってもよい。内燃機関１には、吸気通路１０および排気通路１１が接続されている。吸気通路１０には、エアフローメータ１２及びスロットル弁１３が設けられている。エアフローメータ１２は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁１３は内燃機関１の吸入空気量を調整する。

排気通路１１にはＮＳＲ触媒４が設けられている。ＮＳＲ触媒４より上流側の排気通路１１には空燃比センサ１４が設けられている。また、ＮＳＲ触媒４より下流側の排気通路１１には排気温度センサ１５が設けられている。空燃比センサ１４は、ＮＳＲ触媒４に流入する排気（以下、単に「流入排気」と称する場合もある。）の空燃比を検出する。排気温度センサ１５はＮＳＲ触媒４から流出した排気の温度を検出する。

また、ハイブリッドシステム５０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０を備えている。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１２、空燃比センサ１４、および排気温度センサ１５が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ２０には、クランク角センサ１６およびアクセル開度センサ１７が電気的に接続されている。クランク角センサ１６は内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ１７は車両１００のアクセル開度を検出する。そして、これらのセンサの出力値がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、クランク角センサ１６の出力値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を算出する。また、ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ１７の出力値に基づいて、車両１００の駆動力として要求されるトルクである要求トルクを算出する。

また、内燃機関１の運転中においては、ＥＣＵ２０は、エアフローメータ１２の検出値および燃料噴射弁３からの燃料噴射量に基づいて流入排気の流量を推定する。また、ＥＣＵ２０は、排気温度センサ１５の検出値に基づいてＮＳＲ触媒４の温度を推定する。さらに、ＥＣＵ２０は、バッテリ５４に供給される電力量（発電機５３または電動モータ５２による発電量）およびバッテリ５４から放出される電力量（電動モータ５２の駆動のため
に消費される電力量）を随時積算することで、該バッテリ５４のＳＯＣを推定する。本実施例では、このようにＥＣＵ２０がバッテリ５４のＳＯＣを推定することで、本発明に係る「ＳＯＣ取得部」が実現される。また、ＥＣＵ２０には、電動モータ５２、動力分割機構５１、燃料噴射弁３、およびスロットル弁１３が電気的に接続されている。そして、これらの装置がＥＣＵ２０によって制御される。例えば、ＥＣＵ２０は、バッテリ５４のＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲内に維持されるように、内燃機関１の出力を制御することで発電機５３による発電量を調整する。なお、所定の目標ＳＯＣ範囲は、バッテリ５４にとって適切なＳＯＣの範囲として実験等に基づき予め設定されている。また、本実施例においては、内燃機関１の運転状態および電動モータ５２の駆動状態を制御するＥＣＵ２０が、本発明に係る「制御部」に相当する。

（ＮＯｘ還元処理）
また、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転中、燃料噴射弁３からの燃料噴射量、流入排気の流量、流入排気の空燃比、および、ＮＳＲ触媒４の温度等に基づいて、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量を随時推定する。そして、本実施例では、ＥＣＵ２０によって推定されたＮＯｘ吸蔵量が第１所定吸蔵量に達すると、該ＥＣＵ２０は、ＮＳＲ触媒４のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるべくＮＯｘ還元処理を実行する。ＮＯｘ還元処理は、内燃機関１の各気筒２において、燃料噴射弁３によって、圧縮上死点近傍の時期に実行される主燃料噴射に加え副燃料噴射を実行し、それによって、還元剤となる燃料をＮＳＲ触媒４に供給することで実現される。なお、ここでの副燃料噴射は、一燃焼サイクル中における主燃料噴射よりも後の時期であって、噴射された燃料が機関出力に寄与する気筒２内での燃焼に供されない時期に実行される燃料噴射である。このとき、ＮＳＲ触媒４内の空燃比が、該ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘの還元が可能なリッチ空燃比となるように副燃料噴射量が調整される。また、第１所定吸蔵量は、ＮＳＲ触媒４のＮＯｘ吸蔵能力の回復を実行すべきＮＯｘ吸蔵量の閾値として、実験等に基づいて予め定められている。

さらに、本実施例では、ＮＯｘ還元処理を実行する際に、内燃機関１の運転を停止させるとともに、要求トルクを補償すべく電動モータ５２を制御する場合がある。この場合、各気筒２において主燃料噴射に加え副燃料噴射を実行することで所定供給量の燃料をＮＳＲ触媒４に供給した後、内燃機関１の運転を停止させる。なお、ここでの内燃機関１の運転停止とは、燃料噴射弁３からの燃料噴射を停止させて機関回転速度を零とすることである。そして、アクセル開度に応じた要求トルクを、電動モータ５２を駆動させることによって補償する（つまり、電動モータ５２のみによって要求トルクが発生するように該電動モータ５２を制御する。）。以下、このような、ＮＳＲ触媒４への燃料供給とともに内燃機関１の運転停止および電動モータ５２の駆動が実行されるＮＯｘ還元処理を「第１ＮＯｘ還元処理」と称する。

そして、第１ＮＯｘ還元処理において還元剤としてＮＳＲ触媒４に供給される燃料の総量である所定供給量は、内燃機関１を停止させた状態の下で、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されている第１所定吸蔵量のＮＯｘを還元するのに必要十分な燃料の量として設定されている。ここで、第１ＮＯｘ還元処理を実行した場合、ＮＳＲ触媒４に燃料を供給した後、内燃機関１の運転が停止されるために該ＮＳＲ触媒４に新たに排気が流入しなくなる。そうすると、内燃機関１の運転が継続されている場合に比べてＮＳＲ触媒４に供給される酸素量が減少し、さらに、ＮＳＲ触媒４から排気によって持ち去られる熱量も減少する。そのため、内燃機関１の運転が継続された状態でＮＯｘ還元処理を実行する場合に比べて、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘをより効率的に還元することが可能となる。つまり、より少ない量の燃料で、第１所定吸蔵量のＮＯｘを還元することが可能となる。第１ＮＯｘ還元処理における所定供給量は、このような点を考慮し、実験等に基づいて予め定められている。

ここで、第１ＮＯｘ還元処理を実行したときの、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量、バッテリのＳＯＣ、ＮＳＲ触媒への単位時間当たりの燃料供給量（以下、「単位燃料供給量」と称する場合もある。）、ＮＳＲ触媒内の空燃比（以下、「ＮＳＲ空燃比」と称する場合もある。）、内燃機関の機関回転速度、およびＮＳＲ触媒からのＨＣ流出量の推移について図２に示すタイムチャートに基づいて説明する。図２に示すタイムチャートのＮＯｘ吸蔵量（ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量）におけるＱｎｏｘ１は第１所定吸蔵量を表している。また、図２に示すタイムチャートのＮＳＲ空燃比におけるＡ／Ｆｔｈは理論空燃比を表している。また、図２におけるＳＯＣ（バッテリ５４のＳＯＣ）において、Ｃ１は所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値を表している、Ｃ２は所定の目標ＳＯＣ範囲の上限値を表している。また、図２におけるＳＯＣにおいて、Ｃｔｈは所定充電量を表している。所定充電量Ｃｔｈは、所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１より大きく且つ所定の目標ＳＯＣ範囲の上限値Ｃ２よりも小さい値である。この所定充電量Ｃｔｈの詳細については後述する。なお、図２は、アクセル開度に応じた要求トルクが、通常では、車両１００の動力源を内燃機関１とする領域（すなわち、電動モータ５２は停止されている領域）に属しているときの各パラメータの推移を示している。

図２では、時期ｔ１まで内燃機関１が通常運転で運転されている。そして、時期ｔ１において、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達する。そのため、時期ｔ１において、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘを還元すべく、各気筒２において主燃料噴射に加え副燃料噴射を実行することによるＮＳＲ触媒４への燃料供給が開始される。これにより、ＮＳＲ空燃比がリッチ空燃比となる。そうすると、ＮＳＲ触媒４においてＮＯｘが還元され始めるため、時期ｔ１からＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が減少し始める。なお、図２に示すように、時期ｔ１におけるバッテリ５４のＳＯＣは所定充電量Ｃｔｈ以上となっている。その後、時期ｔ２においてＮＳＲ触媒４への燃料供給量の総量が所定供給量に達すると、内燃機関１の運転が停止される（つまり、ＮＳＲ触媒４への燃料供給も停止される。）。そのため、時期ｔ２において、内燃機関１の機関回転速度は零となる。そして、時期ｔ２において、アクセル開度に応じた要求トルクを補償するための電動モータ５２の駆動が開始される。そのため、時期ｔ２からバッテリ５４のＳＯＣが減少し始める。その後、時期ｔ３において、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が零となる、すなわち、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ還元が完了する。この時、時期ｔ１から時期ｔ２の間でＮＳＲ触媒４に供給された燃料のほぼ全てがＮＯｘ還元のために消費された状態となっている。つまり、時期ｔ３においては、ＮＳＲ触媒４には未反応燃料がほぼ存在しない状態となっている。そのため、時期ｔ３では、ＮＳＲ空燃比が理論空燃比Ａ／Ｆｔｈ近傍の値となっている。そして、時期ｔ３において、電動モータ５２の駆動が停止されるとともに、内燃機関１の運転が再開される。

ここで、内燃機関１の運転が停止されている時期ｔ２から時期ｔ３の間は、要求トルクを補償するために電動モータ５２が駆動されることから、バッテリ５４のＳＯＣが減少することになる。ただし、図２に示すように、時期ｔ３においてもバッテリ５４のＳＯＣは所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１以上に維持されている。これは、時期ｔ１におけるバッテリ５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈ以上となっているためである。つまり、要求トルクを補償するための電動モータ５２の駆動が開始されるときに、バッテリ５４が十分に充電された状態となっているためである。

そして、図２では、時期ｔ３から、通常運転での内燃機関１の運転が再開され、時期ｔ４において、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が再度第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達する。そこで、時期ｔ４から時期ｔ５の間において、各気筒２において副燃料噴射が実行され、それによって、所定供給量の燃料がＮＳＲ触媒４に供給される。そして、時期ｔ５において、内燃機関１の運転が停止されるとともに、要求トルクを補償するための電動モータ５２の駆動が開始される。ただし、時期ｔ４においては、時期ｔ１と異なり、バッテリ
５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈより少なくなっている。そのために、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が略零となる前、すなわち、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ還元が完了する前の時期ｔ６において、バッテリ５４のＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１まで減少してしまう。そうなると、バッテリ５４のＳＯＣを所定の目標ＳＯＣ範囲内に維持するために、時期ｔ６において、電動モータ５２の駆動が停止されるとともに、内燃機関１の運転が再開されることになる。この場合、時期ｔ６の時点では、ＮＳＲ触媒４に未反応燃料が残留している。つまり、時期ｔ６においては、ＮＳＲ触媒４に未反応燃料が存在している状態で内燃機関１の運転が再開されることになる。そうなると、ＮＳＲ触媒４に存在していた未反応燃料が排気とともに該ＮＳＲ触媒４から流出することになる。そのため、図２では、時期ｔ６の直後において、ＮＳＲ触媒４からの、未反応燃料であるＨＣの流出量が大幅に増加している。

上記のとおり、第１ＮＯｘ還元処理を実行する場合において、内燃機関１の運転を停止させるとともに電動モータ５２の駆動を開始する時点でのバッテリ５４のＳＯＣが不十分であると、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ還元が完了する前に内燃機関１の運転を再開させることが必要となる場合がある。そして、このような場合、ＮＳＲ触媒４から未反応燃料が流出することで、排気成分の悪化を招く虞がある。

そこで、本実施例では、第１ＮＯｘ還元処理において、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘの還元が完了するまで要求トルクの補償ための電動モータ５２の駆動を継続したとしても、バッテリ５４のＳＯＣを所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１以上に維持できると想定される充電量の閾値として、所定充電量Ｃｔｈが予め設定されている。なお、要求トルクの補償ために電動モータ５２を駆動させている期間中に消費されるバッテリの電力量である消費電力量は、当該期間中の要求トルクの推移の仕方によって変動する。本実施例では、このような点を考慮しても所定充電量Ｃｔｈが十分な量となるように、実験等に基づいて該所定充電量Ｃｔｈが一定値として設定されている。そして、本実施例では、ＮＯｘ還元処理を実行する際に、内燃機関１の運転停止および要求トルクを補償するための電動モータ５２の駆動を実行するか否かを、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達した時点のバッテリ５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈ以上であるか否かに基づいて決定する。

（ＮＯｘ還元処理のフロー）
以下、本実施例に係るＮＯｘ還元処理のフローについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されたプログラムが実行されることによって実現される。

本フローは内燃機関１の運転中にその実行が開始される。上述したように、内燃機関１の運転中においては、ＥＣＵ２０によってＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が随時推定されている。そして、本フローのＳ１０１では、ＥＣＵ２０によって推定されたＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１以上となったか否かが判別される。なお、本実施例では、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達することが、本発明に係る「所定のＮＯｘ還元実行条件」に相当する。ただし、本発明に係る「所定のＮＯｘ還元実行条件」はこれに限られるものではない。例えば、内燃機関１での燃料噴射量の積算値が所定の閾値に達する毎にＮＯｘ還元処理を実行するようにした場合は、前回のＮＯｘ還元処理の実行終了時からの内燃機関１での燃料噴射量の積算値が所定の閾値に達することをＮＯｘ還元実行条件としてもよい。また、ＮＳＲ触媒４よりも下流側の排気通路１１にＮＯｘセンサを設けた構成においては、該ＮＯｘセンサの出力値が所定の閾値に達することをＮＯｘ還元実行条件としてもよい。また、ＮＳＲ触媒４の温度や流入排気の流量を考慮してＮＯｘ還元実行条件が成立しているか否かを判別してもよい。

Ｓ１０１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合、次にＳ１０２において、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達した時点のバッテリ５４のＳＯＣが読み込まれる。なお、上述したように、本実施例では、ＥＣＵ２０によってバッテリ５４のＳＯＣが随時推定されている。

次に、Ｓ１０３において、Ｓ１０２で読み込まれたバッテリ５４のＳＯＣが、上記のとおりに設定されている所定充電量Ｃｔｈ以上であるか否かが判別される。そして、Ｓ１０３において肯定判定された場合、第１ＮＯｘ還元処理が実行される。この場合、Ｓ１０４において、各気筒２において主燃料噴射に加え副燃料噴射が実行されることでＮＳＲ触媒４への燃料供給が実行される。なお、このときには、ＮＳＲ触媒４への単位燃料供給量が第１所定単位供給量ｄＱｓｆ１となるように副燃料噴射量が調整される。ここで、第１所定単位供給量ｄＱｓｆ１は、後述するように、ＮＯｘ還元処理を実行する際にも内燃機関１の運転を継続する場合におけるＮＳＲ触媒４への単位燃料供給量よりも大きい値に設定されている。次に、Ｓ１０５において、ＮＳＲ触媒４への燃料供給が開始されてから（すなわち、副燃料噴射の実行が開始されてから）のＮＳＲ触媒４への総燃料供給量Ｑｓｆが第１燃料供給量Ｑｓｆ１以上となったか否かが判別される。Ｓ１０５において否定判定された場合、Ｓ１０４の処理が再度実行される。つまり、ＮＳＲ触媒４への燃料供給が継続される。

一方、Ｓ１０５において肯定判定された場合、次にＳ１０６において、内燃機関１の運転が停止されるとともに、要求トルクを補償するための電動モータ５２の駆動が実行される。次に、Ｓ１０７において、Ｓ１０４におけるＮＳＲ触媒４への燃料供給が開始されてからの経過時間ｄｔｒ（すなわち、ＮＳＲ触媒４においてＮＯｘ還元が行われている期間の長さ）が所定時間ｄｔｒ１以上となったか否かが判別される。ここで、所定時間ｄｔｒ１は、第１ＮＯｘ還元処理の実行によってＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ還元を完了させるのに必要十分な期間として、実験等に基づき予め定められた期間である。なお、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ還元速度は、該ＮＳＲ触媒４の温度に応じて変化する。そのため、第１ＮＯｘ還元処理の実行開始時におけるＮＳＲ触媒４の温度に基づいて所定時間ｄｔｒ１を設定してもよい。さらに、第１ＮＯｘ還元処理の実行期間中におけるＮＳＲ触媒４の温度推移を予測し、該温度推移の予測値をも考慮して所定時間ｄｔｒ１を設定してもよい。そして、Ｓ１０７において肯定判定された場合、電動モータ５２の駆動を停止させるとともに、内燃機関１の運転を再開させる。そして、本フローが終了される。一方、Ｓ１０７において否定判定された場合、Ｓ１０６の処理が再度実行される。つまり、内燃機関１の運転停止および電動モータ５２の駆動が継続される。

一方、Ｓ１０３において否定判定された場合、内燃機関１の運転状態を通常運転に維持しつつ（すなわち、内燃機関１の運転停止および電動モータ５２の駆動を実行することなく）、ＮＯｘ還元処理が実行される。以下、このようなＮＯｘ還元処理を「第２ＮＯｘ還元処理」と称する。第２ＮＯｘ還元処理が実行される場合、Ｓ１０９において、各気筒２において主燃料噴射に加え副燃料噴射が実行されることでＮＳＲ触媒４への燃料供給が実行される。このときには、ＮＳＲ触媒４への単位燃料供給量が第２所定単位供給量ｄＱｓｆ２となるように副燃料噴射量が調整される。ここで、第２所定単位供給量ｄＱｓｆ２は、内燃機関１から排出された排気が流通している状態の下で、ＮＳＲ空燃比が、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘの還元が可能なリッチ空燃比となるように設定されている。ただし、上述したように、第２所定単位供給量ｄＱｓｆ２は、Ｓ１０４においてＮＳＲ触媒４への燃料供給が実行される際の第１所定単位供給量ｄＱｓｆ１よりも小さい値に設定されている。

ここで、第２ＮＯｘ還元処理が実行される場合は、内燃機関１の運転が継続されるため、ＥＣＵ２０によるＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量の推定も継続されている。そして、Ｓ１０９の次には、Ｓ１１０において、現時点のＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが零となったか否かが判別される。すなわち、Ｓ１１０においては、ＮＳＲ触媒４においてＮＯｘ還元が完了したか否かが判別される。なお、当該判別のための閾値は必ずしも零である必要はない。つまり、Ｓ１１０においては、現時点のＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが所定の還元完了閾値以下となったか否かが判別されてもよい。

そして、Ｓ１１０において否定判定された場合、ＮＳＲ触媒４においてＮＯｘ還元が継続していると判断できる。そのため、この場合は、Ｓ１０９の処理が再度実行される。つまり、ＮＳＲ触媒４への燃料供給が継続される。一方、Ｓ１１０において肯定判定された場合、ＮＳＲ触媒４においてＮＯｘ還元が完了したと判断できる。そのため、この場合は、Ｓ１１１において、各気筒２での副燃料噴射が停止されることでＮＳＲ触媒４への燃料供給が停止される。そして、本フローが終了される。なお、上述したように、第１ＮＯｘ還元処理によれば、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘを第２ＮＯｘ還元処理よりも効率的に還元することができる。換言すれば、同一量のＮＯｘを還元する場合、第２ＮＯｘ還元処理では、第１ＮＯｘ還元処理よりも、より多くの燃料をＮＳＲ触媒に供給する必要がある。そのため、第２ＮＯｘ還元処理を実行した際のＮＳＲ触媒４への総燃料供給量は、第１ＮＯｘ還元処理における第１燃料供給量Ｑｓｆ１よりも多くなる。

なお、上記フローは、アクセル開度に応じた要求トルクが、車両１００の動力源を内燃機関１とする領域に属していることを前提として実行されるフローである。したがって、例えば、Ｓ１０７において肯定判定された時点において、アクセル開度に応じた要求トルクが、車両１００の動力源を電動モータ５２のみとする領域に移行していた場合、Ｓ１０８の処理は実行されずに、内燃機関１の運転が停止されたまま電動モータ５２の駆動が継続されることになる。

次に、上記フローでＮＯｘ還元処理が実行されたときの、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量、バッテリのＳＯＣ、ＮＳＲ触媒への単位燃料供給量、ＮＳＲ空燃比、内燃機関の機関回転速度、およびＮＳＲ触媒からのＨＣ流出量の推移について図４に示すタイムチャートに基づいて説明する。なお、図４も、図２と同様、アクセル開度に応じた要求トルクが、車両１００の動力源を内燃機関１とする領域に属しているときの各パラメータの推移を示している。

図４に示すタイムチャートにおいても、時期ｔ４より前までは、それぞれのパラメータの値が図２に示すタイムチャートと同様に推移する。そして、図４では、時期ｔ４において、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が再度第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達すると、その時点でのバッテリ５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈより少ないため、第２ＮＯｘ還元処理が実行される。つまり、時期ｔ４から、単位燃料供給量を第２単位供給量とするＮＳＲ触媒４への燃料供給が開始される。これにより、ＮＳＲ空燃比がリッチ空燃比となる。そして、ＮＳＲ触媒４においてＮＯｘが還元され始めるため、ＮＯｘ吸蔵量が減少し始める。ただし、このときのＮＳＲ空燃比は、第１ＮＯｘ還元処理が実行された時期ｔ１から時期ｔ２までの期間におけるＮＳＲ空燃比よりも高くなっている。そして、時期ｔ４以降においても内燃機関１の運転が継続される。また、時期ｔ４以降においても電動モータ５２は駆動されないため、バッテリ５４のＳＯＣは減少しない。そして、時期ｔ７において、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が零となると（または、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が所定の還元完了閾値以下となると）、ＮＳＲ触媒４への燃料供給が停止される。この場合、図２において、時期ｔ６直後に示されるようなＮＳＲ触媒４からのＨＣ流出量の大幅な増加は発生しない。

以上説明したように、本実施例においては、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達した時点のバッテリ５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈ以上のときは、第１ＮＯｘ還元処理が実行されることで、第２ＮＯｘ還元処理が実行される場合に比べてＮＯｘ還元のためにＮＳＲ触媒４に供給される燃料の総量（副燃料噴射量の総量）を減らすことができる。したがって、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘを還元するために消費される燃料の量を抑制することができる。

一方、本実施例においては、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達した時点のバッテリ５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈより少ないのときは第２ＮＯｘ還元処理が実行される。したがって、内燃機関１の運転停止および電動モータ５２の駆動の実行中において、ＮＳＲ触媒４でのＮＯｘ還元が完了する前にバッテリ５４のＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１を下回ってしまうような状況が生じることが抑制される。つまり、ＮＳＲ触媒４において未反応燃料が存在している状態で、電動モータ５２の駆動が停止されるとともに内燃機関１の運転が再開されてしまうことが抑制される。そのため、内燃機関１の運転再開に伴って未反応燃料がＮＳＲ触媒４から流出してしまうことを抑制することができる。よって、排気成分の悪化を抑制することができる。

したがって、本実施例によれば、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘを還元するために消費される燃料の量の抑制と、未反応燃料が該ＮＳＲ触媒から流出してしまうことによる排気成分の悪化の抑制とを両立することができる。

なお、本実施例においては、図３に示すフローのＳ１０４およびＳ１０９の処理がＥＣＵ２０によって実行されることで、本発明に係る「ＮＯｘ還元実行部」が実現される。

また、上述したように、要求トルクの補償ために電動モータ５２を駆動させている期間中における消費電力量は、当該期間中の要求トルクの推移の仕方によって変動する。そのため、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達した時点のバッテリ５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈ以上であったとしても（すなわち、図３に示すフローにおけるＳ１０３で肯定判定されたとしても）、ＮＳＲ触媒４への燃料供給が開始されてからの経過時間ｄｔｒが所定時間ｄｔｒ１に達する前に、バッテリ５４のＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１を下回る可能性もある。そこで、図３に示すフローにおけるＳ１０７において否定判定された場合は、現時点でのバッテリ５４のＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１より少ないか否かが判別されてもよい。このときに否定判定された場合はＳ１０６の処理が実行される。一方、このときに肯定判定された場合は、バッテリ５４のＳＯＣを所定の目標ＳＯＣ範囲内に制御すべく、Ｓ１０８の処理が実行される。このような場合は、ＮＳＲ触媒４への燃料供給が開始されてからの経過時間ｄｔｒが所定時間ｄｔｒ１に達する前に、電動モータ５２の駆動が停止されるとともに内燃機関１の運転が再開されることになる。

（変形例１）
次に、本実施例の変形例について説明する。上記実施例では、内燃機関１のみを車両１００の動力源としているときにＮＯｘ還元処理を実行する際に本発明を適用した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、車両１００の動力源として内燃機関１と電動モータ５２とを併用しているときにＮＯｘ還元処理を実行する際にも本発明を適用することができる。この場合、車両１００の動力源として内燃機関１と電動モータ５２とを併用しているときにＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達した際に、その時点のバッテリ５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈ以上であるか否かに基づいて、第１ＮＯｘ還元処理または第２ＮＯｘ還元処理のどちらを実行するのかが選択される。そして、この場合も、第１ＮＯｘ還元処理が実行されると、要求トルクを補償するように電動モータ５２が制御される。つまり、要求トルクに対する内燃機関１の出力と電動モー
タ５２の出力との割合が通常通りに制御されている場合に比べて、電動モータ５２の出力が増加されることになる。一方で、第２ＮＯｘ還元処理が実行されると、要求トルクに対する内燃機関１の出力と電動モータ５２の出力との割合が通常通りに制御された状態が維持される。

（変形例２）
また、上記実施例における第１ＮＯｘ還元処理では、ＮＳＲ触媒４への燃料供給を実行した後に内燃機関１の運転を停止させた。しかしながら、第１ＮＯｘ還元処理では、必ずしも、内燃機関１の運転を停止させる必要はなく、内燃機関１の運転を継続しつつ、その機関回転速度を通常運転時よりも低減させてもよい。なお、当然のことながら、この場合においても、内燃機関１の機関回転速度の低減に伴うトルクの低下を補うために電動モータ５２が制御される。

内燃機関１の機関回転速度を低減させた場合、その運転状態が通常運転に維持されている場合に比べて、ＮＳＲ触媒４に流入する排気の流量が少なくなる。そうすると、内燃機関の運転状態が通常運転に維持されている場合に比べて、ＮＳＲ触媒４に供給される酸素量が減少し、さらに、ＮＳＲ触媒４から排気によって持ち去られる熱量も減少する。したがって、第１ＮＯｘ還元処理において内燃機関１の機関回転速度を低減させる場合であっても、内燃機関１の運転状態を通常運転に維持する第２ＮＯｘ還元処理に比べて、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘをより効率的に還元することが可能となる。なお、この場合は、内燃機関１の機関回転速度を低減させた状態の下で第１所定吸蔵量のＮＯｘを還元することができるような量に所定供給量が設定される。

また、第１ＮＯｘ還元処理において、内燃機関１の運転を停止させずに該内燃機関１の機関回転速度を通常運転時よりも低減させる場合は、内燃機関１の機関回転速度の低減および要求トルクを保障するための電動モータ５２の駆動の実行開始後にＮＳＲ触媒４へ所定供給量の燃料を供給してもよい。つまり、内燃機関１の機関回転速度を低減させた後で、各気筒２において主燃料噴射に加え副燃料噴射を実行することでＮＳＲ触媒４に燃料を供給してもよい。

（変形例３）
また、図１に示す構成において、さらに、ＮＳＲ触媒４よりも上流側の排気通路１１に、排気中に燃料を添加する燃料添加弁を設けてもよい。そして、第１および第２ＮＯｘ還元処理を実行する際に、上述した各気筒２での副燃料噴射に代えて、燃料添加弁から燃料を添加することでＮＳＲ触媒４に燃料を供給してもよい。また、排気通路１１に排気が流れていない状態でも燃料添加弁から添加された燃料がＮＳＲ触媒４に到達するように、排気通路１１におけるＮＳＲ触媒４の直上流に燃料添加弁を設けてもよい。このような構成によれば、第１ＮＯｘ還元処理において内燃機関１の運転を停止させる場合であっても、該内燃機関１の運転停止後に、燃料添加弁から燃料を添加することでＮＳＲ触媒４に所定供給量の燃料を供給することができる。

＜実施例２＞
本実施例に係るハイブリッドシステムおよび内燃機関の吸排気系の概略構成は上記実施例１と同様である。ただし、本実施例では、図５に示すように、ＥＣＵ２０が、その機能部として、消費電力量予測部２０１および所定充電量設定部２０２を有している点で実施例１と異なっている。

上記実施例１では、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１以上となったときに、第１ＮＯｘ還元処理または第２ＮＯｘ還元処理のどちらを実行するのか選択するためのバッテリ５４のＳＯＣの閾値である所定充電量Ｃｔｈは、予め
定められた一定値に設定された。ここで、上述したように、要求トルクの補償ために電動モータ５２を駆動させている期間中に消費されるバッテリ５４の電力量である消費電力量は、当該期間中の要求トルクの推移の仕方によって変動する。そのため、実施例１のように、所定充電量Ｃｔｈを一定値とすると、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達した時点のバッテリ５４のＳＯＣが該所定充電量Ｃｔｈ以上であったとしても、第１ＮＯｘ還元処理を実行したときに、ＮＳＲ触媒４でのＮＯｘ還元が終了する前に、バッテリ５４のＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１を下回る可能性がある。

そこで、本実施例では、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１以上となったときに、第１ＮＯｘ還元処理が実行されることで、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘの還元が完了するまで要求トルクの補償ための電動モータ５２の駆動が継続されたと仮定したときの消費電力量を、消費電力量予測部２０１が予測する。より詳しくは、本実施例では、今後の要求トルクの推移予測に関する情報である要求トルク予測情報が外部器機から消費電力量予測部２０１に入力される。このような要求トルク予測情報を消費電力量予測部２０１に提供する外部器機としては、車両１００に搭載されたカーナビゲーション装置を例示することができる。この場合、カーナビゲーション装置によって導出された車両１００の案内経路が要求トルク予測情報として消費電力量予測部２０１に入力される。そして、消費電力量予測部２０１は、入力された車両１００の案内経路に基づいて、今後の要求トルクの推移を予測する。さらに、消費電力量予測部２０１は、予測された要求トルクの推移に基づいて消費電力量を算出する。また、高度道路交通システム（ＩＴＳ）によって提供される情報を要求トルク予測情報として用いることもできる。

そして、所定充電量設定部２０２が、消費電力量予測部２０１によって予測された消費電力量を所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１に加算した値、もしくは、その加算値に所定量または所定割合分をさらに加算した値を、所定充電量Ｃｔｈとして設定する。なお、このような、消費電力量予測部２０１による消費電力量の予測および所定充電量設定部２０２による所定充電量Ｃｔｈの設定は、図３に示すフローのＳ１０１において肯定判定された場合において、Ｓ１０３の処理が実行される前に実行される。そして、設定された所定充電量Ｃｔｈが、図３に示すフローのＳ１０３の処理に適用される。

本実施例によれば、所定充電量Ｃｔｈを、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘの還元が完了するまで要求トルクの補償ための電動モータ５２の駆動を継続したとしても、バッテリ５４のＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１以上に維持されると想定される充電量により高い精度で設定することができる。そのため、第１ＮＯｘ還元処理と第２ＮＯｘ還元処理とをより適切に使い分けることが可能となる。

＜実施例３＞
本実施例に係るハイブリッドシステムおよび内燃機関の吸排気系の概略構成は上記実施例１と同様である。また、本実施例においても、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が第１所定吸蔵量に達した時点のバッテリ５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈ以上であるか否かに応じて、第１ＮＯｘ還元処理または第２ＮＯｘ還元処理が選択的に実行される。

（発電量増加制御）
ここで、上述したように、第１ＮＯｘ還元処理によれば、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘを第２ＮＯｘ還元処理よりも効率的に還元することができる。そのため、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘを還元すべきときに、第１ＮＯｘ還元処理が実行される機会を増加させれば、該ＮＯｘの還元のために消費される燃料の量をより抑制することができる。そこで、本実施例では、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が、第１所定吸蔵量よりも少ない第２所定吸蔵量に達した時点から、内燃機関１の出力を通常運転時よりも増加させるこ
とで発電機５３による発電量を増加させる制御である発電量増加制御を実行する。ここで、第２所定吸蔵量は、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が該第２所定吸蔵量に達すると、その後、ある程度の時間が経過するとＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が第１所定吸蔵量に達する可能性が高いと判断できるＮＯｘ吸蔵量の閾値として、実験等に基づいて予め定められている。

以下、本実施例に係る発電量増加制御のフローについて図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されたプログラムが実行されることによって実現される。

本フローは内燃機関１の運転中にその実行が開始される。本フローのＳ２０１では、ＥＣＵ２０によって推定されたＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが、第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１より少なく且つ第２所定吸蔵量Ｑｎｏｘ２以上となったか否かが判別される。Ｓ２０１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、Ｓ２０１において肯定判定された場合、次にＳ２０２において、発電量増加制御が実行される。つまり、内燃機関１の運転状態を通常運転とするときよりも各気筒２での燃料噴射量を増加させることで該内燃機関１の出力を増加させ、且つ、その出力増加分のエネルギが発電機５３での発電に供されるように動力分割機構５１が制御される。なお、発電量増加制御を実行する際の内燃機関１の出力増加量は実験等に基づいて予め定められている。

次に、Ｓ２０３において、ＥＣＵ２０によって推定されたＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１以上となったか否かが判別される。つまり、図３に示すフローのＳ１０１と同様の処理が実行される。このＳ２０３において肯定判定された場合、次にＳ２０４において、発電量増加制御の実行が停止される。なお、この場合、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１以上となっているため、図３に示すフローでは、Ｓ１０１において肯定判定され、続いてＳ１０２以降の処理が実行されることになる。

一方、Ｓ２０３において否定判定された場合、次にＳ２０５において、現時点のバッテリ５４のＳＯＣが読み込まれる。次に、Ｓ２０６において、Ｓ２０５で読み込まれたバッテリ５４のＳＯＣが、所定の目標ＳＯＣ範囲の上限値Ｃ２より少ないか否かが判別される。このＳ２０６において肯定判定された場合、Ｓ２０２の処理が再度実行される。つまり、発電量増加制御の実行が継続される。一方、Ｓ２０６において否定判定された場合、次にＳ２０４の処理が実行される。なお、この場合、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１より少ないため、図３に示すフローでは、Ｓ１０１で否定判定されることになる。そして、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達するまでは、内燃機関１が通常運転で運転される。

なお、本実施例では、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第２所定吸蔵量Ｑｎｏｘ２に達してから、該ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達するまでの期間、または、バッテリ５４のＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の上限値Ｃ２に達するまでの期間が、本発明に係る「所定のＮＯｘ還元実行条件が成立する前の所定期間」に相当する。また、上述したように、本発明に係る「所定のＮＯｘ還元実行条件」は、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達することに限られるものではない。そのため、本発明に係る「所定のＮＯｘ還元実行条件が成立する前の所定期間」は、ＮＯｘ還元実行条件に応じて設定することができる。

次に、本実施例に係る発電量増加制御が実行されたときの、ＮＳＲ触媒におけるＮＯｘ吸蔵量、バッテリのＳＯＣ、ＮＳＲ触媒への単位燃料供給量、ＮＳＲ触媒内の空燃比、内燃機関の機関回転速度、およびＮＳＲ触媒からのＨＣ流出量の推移について図７に示すタ
イムチャートに基づいて説明する。なお、図７も、図２と同様、アクセル開度に応じた要求トルクが、車両１００の動力源を内燃機関１とする領域に属しているときの各パラメータの推移を示している。

図７に示すタイムチャートにおいても、図２に示すタイムチャートと同様、時期ｔ１および時期ｔ４において、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達する。そして、時期ｔ１より前の時期ｔ８および時期ｔ４より前の時期ｔ９において、ＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が第２所定吸蔵量Ｑｎｏｘ２に達する。これにより、時期ｔ８および時期ｔ９において、発電量増加制御が開始される。そのため、時期ｔ８および時期ｔ９から、内燃機関１の機関回転速度が、該内燃機関１の運転状態が通常運転であるときの機関回転速度よりも高くなる。なお、図７に示すタームチャートの機関回転速度における破線は、内燃機関１の運転状態が通常運転に維持されているときの機関回転速度の推移、すなわち、図２に示すタイムチャートにおける機関回転速度の推移を示している。また、時期ｔ８および時期ｔ９から、発電機５３での発電量の増加に伴いバッテリ５４のＳＯＣの上昇率（単位時間当たりのＳＯＣ上昇量）が大きくなる。

その結果、時期ｔ１のみならず時期ｔ４においても、バッテリ５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈ以上となる。そのため、時期ｔ１以降のみならず時期ｔ４以降においても、第１ＮＯｘ還元処理が実行される。つまり、時期ｔ１から時期ｔ２まで、単位燃料供給量を第１単位供給量とするＮＳＲ触媒４への燃料供給が実行される。そして、時期ｔ２においてＮＳＲ触媒４への燃料供給量の総量が所定供給量に達すると、内燃機関１の運転が停止され、且つ、アクセル開度に応じた要求トルクを補償するための電動モータ５２の駆動が開始される。同様に、時期ｔ４から時期ｔ５まで、単位燃料供給量を第１単位供給量とするＮＳＲ触媒４への燃料供給が実行される。そして、時期ｔ５においてＮＳＲ触媒４への燃料供給量の総量が所定供給量に達すると、内燃機関１の運転が停止され、且つ、アクセル開度に応じた要求トルクを補償するための電動モータ５２の駆動が開始される。

そして、時期ｔ２の後は時期ｔ３においてＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が零となる。また、時期ｔ５の後は時期ｔ１０においてＮＳＲ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵量が零となる。そのため、時期ｔ３および時期ｔ１０において、電動モータ５２の駆動が停止されるとともに内燃機関１の運転が再開される。このときに、時期ｔ３および時期ｔ１０のいずれにおいても、バッテリ５４のＳＯＣが所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値Ｃ１以上となっている。

上記のとおり、本実施例によれば、ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達する前に、発電量増加制御を実行することでバッテリ５４のＳＯＣを増加させることができる。そのため、ＮＯｘ吸蔵量Ｑｎｏｘが第１所定吸蔵量Ｑｎｏｘ１に達した時にバッテリ５４のＳＯＣが所定充電量Ｃｔｈ以上となる確率を高めることができる。これにより、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘを還元すべきときに、第１ＮＯｘ還元処理が実行される機会を増加させることができる。したがって、ＮＳＲ触媒４に吸蔵されたＮＯｘを還元するために消費される燃料の量をより抑制することが可能となる。

１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
４・・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＳＲ触媒）
１０・・吸気通路
１１・・排気通路
１２・・エアフローメータ
１３・・スロットル弁
１４・・空燃比センサ
１５・・排気温度センサ
２０・・ＥＣＵ
５０・・ハイブリッドシステム
５１・・動力分割機構
５２・・電動モータ
５３・・発電機
５４・・バッテリ
５５・・インバータ
５６・・車軸
５７・・減速機
５８・・車輪
１００・・車両

Claims (3)

1. 希薄燃焼運転を行う内燃機関および電動モータを動力源として有するハイブリッド車であって、前記内燃機関から出力される動力によって発電する発電機と、前記発電機によって発電された電力により充電され且つ前記電動モータに電力を供給するバッテリと、前記内燃機関の運転状態および前記電動モータの駆動状態を制御する制御部と、を備えたハイブリッド車の排気浄化システムであって、
   前記内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
   所定のＮＯｘ還元実行条件が成立したときに、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤たる燃料を供給することで、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元処理を実行するＮＯｘ還元実行部と、
   前記バッテリの充電量を取得するＳＯＣ取得部と、を備え、
   前記所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時に前記ＳＯＣ取得部によって取得される前記バッテリの充電量が、所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値よりも大きく且つ前記所定の目標ＳＯＣ範囲の上限値よりも小さい所定充電量以上の場合は、前記ＮＯｘ還元実行部が前記ＮＯｘ還元処理を実行する際に、前記制御部が、前記内燃機関の機関回転速度を低減させるかまたは前記内燃機関の運転を停止させるとともに、要求トルクを補償すべく前記電動モータを制御し、
   前記所定のＮＯｘ還元実行条件が成立した時に前記ＳＯＣ取得部によって取得される前記バッテリの充電量が前記所定充電量より少ない場合は、前記制御部が前記内燃機関の運転状態を通常運転に維持しつつ、前記ＮＯｘ還元実行部が前記ＮＯｘ還元処理を実行するハイブリッド車の排気浄化システム。
2. 前記ＮＯｘ還元実行部が前記ＮＯｘ還元処理を実行する際に、前記制御部が、前記内燃機関の機関回転速度を低減させるかまたは前記内燃機関の運転を停止させるとともに、要求トルクを補償すべく前記電動モータを制御したと仮定したときに、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元が完了するまでの間に前記電動モータの駆動のために消費されると想定される前記バッテリの電力量である消費電力量を予測する予測部と、
   前記所定充電量を、前記予測部によって予測される前記消費電力量を前記所定の目標ＳＯＣ範囲の下限値に加算した値以上の値に設定する設定部と、をさらに備えた請求項１に記載のハイブリッド車の排気浄化システム。
3. 前記所定のＮＯｘ還元実行条件が成立する前の所定期間において、前記制御部が、前記内燃機関の運転状態が通常運転であるときよりも前記発電機による発電量が増加するように前記内燃機関を制御する請求項１または２に記載のハイブリッド車の排気浄化システム。

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