JP2020147130A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン停止時に三元触媒内の酸素量が過大になることを抑制する。【解決手段】ハイブリッド車両１０は、パワーマネジメントＥＣＵ７０を有する。パワーマネジメントＥＣＵは、機関２０の運転中に運転停止が要求されたとき、機関への燃料供給を停止し、第１発電電動機の出力トルクによって内燃機関の機関回転速度を低下させるモータリング制御を実行する。パワーマネジメントＥＣＵは、酸素吸蔵量が所定閾値以上であるとき、第１発電電動機の出力トルクを調整することにより、停止必要時間を比較的に短くし、酸素吸蔵量が所定閾値より小さいとき、第１発電電動機の出力トルクを調整することにより、停止必要時間を比較的に長くする。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関及び電動機を備えたハイブリッド車両に適用される車両制御装置に関する。

特許文献１は、ハイブリット車両に適用される制御装置（以下、「従来技術」と称呼される。）を開示する。従来技術は、内燃機関の運転停止が要求されたときに、内燃機関への燃料供給の停止後、モータジェネレータの動力を利用して、内燃機関の回転を徐々に低下させて停止させるモータリング制御を実行する。

モータリング制御が実行される場合、非燃焼状態の内燃機関のクランクシャフトが回転すると、内燃機関の停止後に気筒内に残存する排気ガスが外部に排出される。加えて、吸気通路内の空気が、内燃機関の気筒内及び排気通路を順に通り、触媒装置（三元触媒）に流入する。そして、三元触媒は、流入した空気が含む酸素を蓄える。

従って、モータリング制御が実行される場合、三元触媒が蓄える酸素量（酸素吸蔵量ＯＳＡ）が増大し、その結果、三元触媒は酸素を多量に蓄えた状態になる場合がある。この場合、三元触媒のＮＯｘを還元する浄化能力が低下し、内燃機関の始動時に排気ガス中のＮＯｘの量が増大してしまう可能性がある。

そこで、従来技術は、モータリング制御が実行される場合、三元触媒の酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値以上のときには、スロットル弁を閉弁側に絞り、空気の三元触媒への流入量（「流入空気量」と称呼される。）を低減させる（換言すると、三元触媒への酸素供給量を低減させる。）ことを行っている。

特開２０１４−２１３７１５号公報

しかしながら、従来技術において、モータリング制御が実行される場合の流入空気量は、スロットル弁を全閉にしたときが最小であり、これ以上流入空気量を減らすことができない。このため、従来技術において、三元触媒への酸素供給量の低減量は、スロットル弁を全閉にしたときの量より増やすことができずに限界がある。従って、従来技術では、三元触媒への酸素供給量の低減量が不十分になってしまう可能性がある。この場合、上述のように排気ガス中のＮＯｘの量が増大する可能性があるので好ましくない。

本発明は上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、三元触媒が蓄える酸素量をより最適にすることができる車両制御装置（以下、「本発明制御装置」とも称呼される。）を提供することにある。

本発明制御装置は、内燃機関（２０）及び電動機（ＭＧ１、ＭＧ２）と前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒装置（２９）とを備えたハイブリッド車両（１０）に適用される車両制御装置である。
本発明制御装置は、前記触媒装置が蓄える酸素量を示す酸素吸蔵量（ＯＳＡ）を取得する酸素吸蔵量取得部（ＰＭ）と、前記内燃機関の運転中に運転停止が要求されたとき、前記内燃機関への燃料供給を停止し、前記電動機（ＭＧ１）の出力トルクによって前記内燃機関の機関回転速度を低下させるモータリング制御を実行する制御部（ＰＭ）と、を備える。
本発明制御装置の前記制御部は、前記モータリング制御を実行する場合において、前記酸素吸蔵量が所定閾値以上であるとき（ステップ４２０での「Ｙｅｓ」との判定）、前記出力トルクを調整することにより、前記燃料供給の停止から前記内燃機関の回転停止までの間の停止必要時間を比較的に短くなるようにし（ステップ５２０）、前記酸素吸蔵量が所定閾値より小さいとき（ステップ４２０での「Ｎｏ」との判定）、前記出力トルクを調整することにより、前記停止必要時間を比較的に長くするよう（ステップ６２０）に構成される。

本発明制御装置によれば、三元触媒が蓄える酸素量をより最適にすることができる。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記名称及び／又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は内燃機関の特定気筒の部分断面図である。 図３は機関停止制御が実行されるときの、ＭＧ１トルクと時間ｔとの関係、機関回転速度ＮＥと時間ｔとの関係を示したグラフである。 図４はパワーマネジメントＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを表すフローチャートである。 図５はパワーマネジメントＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを表すフローチャートである。 図６はパワーマネジメントＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを表すフローチャートである。 図７はパワーマネジメントＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンの一部の処理を表す図である。

以下、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両について図面を参照しながら説明する。

＜構成＞
図１に示したように、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両１０は、第１発電電動機ＭＧ１、第２発電電動機ＭＧ２、機関２０、動力分配機構３０、駆動力伝達機構５０、第１インバータ６１、第２インバータ６２、バッテリ６３、パワーマネジメントＥＣＵ７０、バッテリＥＣＵ７１、モータＥＣＵ７２及びエンジンＥＣＵ７３を備えている。なお、ＥＣＵは、エレクトリックコントロールユニットの略称であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。

第１発電電動機（モータジェネレータ）ＭＧ１は、発電機及び電動機の何れとしても機能することができる同期発電電動機である。第１発電電動機ＭＧ１は、便宜上、「ＭＧ１」とも称呼される。ＭＧ１は本例において主として発電機としての機能を発揮する。ＭＧ１は、出力軸（以下、「第１シャフト」とも称呼する。）４１を備えている。

第２発電電動機（モータジェネレータ）ＭＧ２は、ＭＧ１と同様、発電機及び電動機の何れとしても機能することができる同期発電電動機である。第２発電電動機ＭＧ２は、便宜上、ＭＧ２とも称呼される。ＭＧ２は本例において主として電動機としての機能を発揮する。ＭＧ２は、出力軸（以下、「第２シャフト」とも称呼する。）４２を備えている。

機関２０は、４サイクル・筒内噴射（直噴）・火花点火式・多気筒内燃機関である。機関２０は、吸気管及びインテークマニホールドを含む吸気通路部２１、スロットル弁２２、スロットル弁アクチュエータ２２ａ、複数の燃料噴射弁２３、点火プラグを含む複数の点火装置２５、機関２０の出力軸であるクランクシャフト２６、エキゾーストマニホールド２７、排気管２８及び三元触媒２９を含んでいる。

スロットル弁２２は吸気通路部２１に回転可能に支持されている。
スロットル弁アクチュエータ２２ａはエンジンＥＣＵ７３からの指示信号に応答してスロットル弁２２を回転し、吸気通路部２１の通路断面積を変更できるようになっている。

複数の燃料噴射弁２３（図１及び図２においては１つの燃料噴射弁２３のみが示されている。）のそれぞれは、図２に拡大して示したように、その噴射孔が燃焼室ＣＣ内に露呈するように配置されている。各燃料噴射弁２３は、筒内燃料噴射指示信号に応じ、その筒内燃料噴射指示信号に含まれる燃料噴射量の燃料を各気筒の燃焼室ＣＣ内に直接噴射するようになっている。なお、燃料噴射弁２３は「筒内燃料噴射弁」とも称呼される。

エンジンＥＣＵ７３は、エアフローメータ９１により計測される吸入空気量Ｇａ及び機関回転速度Ｎｅに基づいて、一つの気筒に吸入される筒内吸入空気量Ｍｃを算出し、その筒内吸入空気量Ｍｃに応じて機関２０に供給すべき燃料の量（以下、「要求燃料量Ｆｔ」と称呼する。）を決定するようになっている。

点火プラグを含む点火装置２５のそれぞれは、エンジンＥＣＵ７３からの指示信号に応答して点火用火花を各気筒の燃焼室内において所定のタイミングにて発生するようになっている。

三元触媒２９は、排気浄化用触媒であり、エキゾーストマニホールド２７の排気集合部に配設されている。即ち、三元触媒２９は機関２０の排気通路に設けられている。三元触媒２９は、機関２０から排出される未燃物（ＨＣ，ＣＯ等）及びＮＯｘを浄化するようになっている。

三元触媒２９は、空燃比がほぼ理論空燃比のときに未燃物（ＨＣ，ＣＯ等）を酸化し、同時にＮＯｘを還元する機能を有する。更に、三元触媒２９は、酸素吸蔵能力（酸素を蓄える機能）を有する。三元触媒２９は、この酸素吸蔵能力により、空燃比が理論空燃比からある程度までずれても、未燃物及びＮＯｘを浄化できる。

機関２０の空燃比がリーンになり三元触媒２９に流入する排気ガス中のＮＯｘ量が多くなると、三元触媒２９は、ＮＯｘを還元して（ＮＯｘから酸素を奪い）、酸素を吸蔵することにより、ＮＯｘを浄化する。機関２０の空燃比がリッチになり三元触媒２９に流入する排気ガス中の未燃物（ＨＣ、ＣＯ）量が多くなると、三元触媒２９は、ＨＣ、ＣＯを酸化する（吸蔵している酸素を与える）ことにより、ＨＣ、ＣＯを浄化する。従って、連続的に流入する多量のＮＯｘを効率的に浄化するためには、三元触媒２９は、酸素を十分に吸蔵できる状態にあることが必要であり、三元触媒２９が連続的に流入する多量のＨＣ、ＣＯを効率よく浄化するためには、三元触媒２９は、酸素を多量に蓄えている必要がある。

三元触媒２９に吸蔵されている酸素の量は、酸素吸蔵量ＯＳＡと称呼される。三元触媒２９の酸素吸蔵量ＯＳＡは、空燃比センサ９５の出力を用いて、周知の手法で算出（取得）することができる。

機関２０は、スロットル弁アクチュエータ２２ａによりスロットル弁２２の開度を変更することによって吸入空気量を変更するとともに要求燃料量Ｆｔを変更すること等により、機関２０の「機関出力トルクＴｅ及び機関回転速度Ｎｅ（即ち、機関出力）」を変更することができる。

動力分配機構３０は周知の遊星歯車装置３１を備えている。遊星歯車装置３１はサンギア３２と、複数のプラネタリギア３３と、リングギア３４と、を含んでいる。

サンギア３２はＭＧ１の第１シャフト４１に接続されている。従って、ＭＧ１はサンギア３２にトルクを出力することができる。更に、ＭＧ１は、サンギア３２からＭＧ１（第１シャフト４１）に入力されるトルクによって回転駆動され得る。ＭＧ１は、サンギア３２からＭＧ１に入力されるトルクによって回転駆動されることにより発電することができる。

複数のプラネタリギア３３のそれぞれは、サンギア３２と噛合するとともにリングギア３４と噛合している。プラネタリギア３３の回転軸（自転軸）はプラネタリキャリア３５に設けられている。プラネタリキャリア３５はサンギア３２と同軸に回転可能となるように保持されている。従って、プラネタリギア３３は、サンギア３２の外周を自転しながら公転することができる。プラネタリキャリア３５は機関２０のクランクシャフト２６に接続されている。よって、プラネタリギア３３は、クランクシャフト２６からプラネタリキャリア３５に入力されるトルクによって回転駆動され得る。

リングギア３４は、サンギア３２と同軸に回転可能となるように保持されている。

上述したように、プラネタリギア３３はサンギア３２及びリングギア３４と噛合している。従って、プラネタリギア３３からサンギア３２にトルクが入力されたときには、そのトルクによってサンギア３２が回転駆動される。プラネタリギア３３からリングギア３４にトルクが入力されたときには、そのトルクによってリングギア３４が回転駆動される。逆に、サンギア３２からプラネタリギア３３にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア３３が回転駆動される。リングギア３４からプラネタリギア３３にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア３３が回転駆動される。

リングギア３４はリングギアキャリア３６を介してＭＧ２の第２シャフト４２に接続されている。従って、ＭＧ２はリングギア３４にトルクを出力することができる。更に、ＭＧ２は、リングギア３４からＭＧ２（第２シャフト４２）に入力されるトルクによって回転駆動され得る。ＭＧ２は、リングギア３４からＭＧ２に入力されるトルクによって回転駆動されることにより、発電することができる。

更に、リングギア３４はリングギアキャリア３６を介して出力ギア３７に接続されている。従って、出力ギア３７は、リングギア３４から出力ギア３７に入力されるトルクによって回転駆動され得る。リングギア３４は、出力ギア３７からリングギア３４に入力されるトルクによって回転駆動され得る。

駆動力伝達機構５０は、ギア列５１、ディファレンシャルギア５２及び駆動軸（ドライブシャフト）５３を含んでいる。

ギア列５１は、出力ギア３７とディファレンシャルギア５２とを動力伝達可能に歯車機構により接続している。ディファレンシャルギア５２は駆動軸５３に取り付けられている。駆動軸５３の両端には駆動輪５４が取り付けられている。従って、出力ギア３７からのトルクはギア列５１、ディファレンシャルギア５２、及び、駆動軸５３を介して駆動輪５４に伝達される。この駆動輪５４に伝達されたトルクによりハイブリッド車両１０は走行することができる。

第１インバータ６１は、ＭＧ１及びバッテリ６３に電気的に接続されている。従って、ＭＧ１が発電しているとき、ＭＧ１が発生した電力は第１インバータ６１を介してバッテリ６３に供給される。逆に、ＭＧ１は第１インバータ６１を介してバッテリ６３から供給される電力によって回転駆動させられる。

第２インバータ６２は、ＭＧ２及びバッテリ６３に電気的に接続されている。従って、ＭＧ２は第２インバータ６２を介してバッテリ６３から供給される電力によって回転駆動させられる。逆に、ＭＧ２が発電しているとき、ＭＧ２が発生した電力は第２インバータ６２を介してバッテリ６３に供給される。

なお、ＭＧ１の発生する電力はＭＧ２に直接供給可能であり、且つ、ＭＧ２の発生する電力はＭＧ１に直接供給可能である。

バッテリ６３は、本例においてリチウムイオン電池である。但し、バッテリ６３は放電及び充電が可能な蓄電装置であればよく、ニッケル水素電池及び他の二次電池であってもよい。

パワーマネジメントＥＣＵ７０（以下、「ＰＭＥＣＵ７０」と表記する。）は、バッテリＥＣＵ７１、モータＥＣＵ７２及びエンジンＥＣＵ７３と通信により情報交換可能に接続されている。

ＰＭＥＣＵ７０は、パワースイッチ８１、シフトポジションセンサ８２、アクセル操作量センサ８３、ブレーキスイッチ８４及び車速センサ８５等と接続され、これらのセンサ類が発生する出力信号を入力するようになっている。

パワースイッチ８１はハイブリッド車両１０のシステム起動用スイッチである。ＰＭＥＣＵ７０は、何れも図示しない車両キーがキースロットに挿入され且つブレーキペダルが踏み込まれているときにパワースイッチ８１が操作されると、システムを起動する（Ｒｅａｄｙ−Ｏｎ状態となる）ように構成されている。

シフトポジションセンサ８２は、ハイブリッド車両１０の運転席近傍に運転者により操作可能に設けられた図示しないシフトレバーによって選択されているシフトポジションを表す信号を発生するようになっている。シフトポジションは、Ｐ（パーキングポジション）、Ｒ（後進ポジション）、Ｎ（ニュートラルポジション）及びＤ（走行ポジション）を含む。

アクセル操作量センサ８３は、運転者により操作可能に設けられた図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル操作量ＡＰ）を表す出力信号を発生するようになっている。アクセル操作量ＡＰは加速操作量と表現することもできる。
ブレーキスイッチ８４は、運転者により操作可能に設けられた図示しないブレーキペダルが操作されたときに、ブレーキペダルが操作された状態にあることを示す出力信号を発生するようになっている。
車速センサ８５は、ハイブリッド車両１０の車速ＳＰＤを表す出力信号を発生するようになっている。

ＰＭＥＣＵ７０は、バッテリＥＣＵ７１により算出されるバッテリ６３の残容量ＳＯＣ（State Of Charge）を入力するようになっている。残容量ＳＯＣは、バッテリ６３に流出入する電流の積算値等に基づいて周知の手法により算出される。

ＰＭＥＣＵ７０は、モータＥＣＵ７２を介して、ＭＧ１の回転速度（以下、「ＭＧ１回転速度Ｎｍ１」と称呼する。）を表す信号及びＭＧ２の回転速度（以下、「ＭＧ２回転速度Ｎｍ２」と称呼する。）を表す信号を入力するようになっている。

なお、ＭＧ１回転速度Ｎｍ１は、モータＥＣＵ７２によって「ＭＧ１に設けられ且つＭＧ１のロータの回転角度に対応する出力値を出力するレゾルバ９６の出力値」に基づいて算出されている。同様に、ＭＧ２回転速度Ｎｍ２は、モータＥＣＵ７２によって「ＭＧ２に設けられ且つＭＧ２のロータの回転角度に対応する出力値を出力するレゾルバ９７の出力値」に基づいて算出されている。

ＰＭＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ７３を介して、エンジン状態を表す種々の出力信号を入力するようになっている。このエンジン状態を表す出力信号には、機関回転速度Ｎｅ、スロットル弁開度ＴＡ及び機関２０の冷却水温ＴＨＷ等が含まれている。

モータＥＣＵ７２は、第１インバータ６１及び第２インバータ６２に接続されている。モータＥＣＵ７２は、ＰＭＥＣＵ７０からの指令に基づいて、第１インバータ６１及び第２インバータ６２に指示信号を送出するようになっている。これにより、モータＥＣＵ７２は、第１インバータ６１を用いてＭＧ１を制御し、且つ、第２インバータ６２を用いてＭＧ２を制御するようになっている。

エンジンＥＣＵ７３は、エンジンアクチュエータである「スロットル弁アクチュエータ２２ａ、燃料噴射弁２３及び点火装置２５等」と接続されていて、これらに指示信号を送出するようになっている。更に、エンジンＥＣＵ７３は、エアフローメータ９１、スロットル弁開度センサ９２、冷却水温センサ９３、機関回転速度センサ９４及び空燃比センサ９５等と接続されていて、これらの発生する出力信号を取得するようになっている。

エアフローメータ９１は、機関２０に吸入される単位時間あたりの空気量を計測し、その空気量（吸入空気流量）Ｇａを表す信号を出力するようになっている。
スロットル弁開度センサ９２は、スロットル弁２２の開度（スロットル弁開度）を検出し、その検出したスロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するようになっている。
冷却水温センサ９３は、機関２０の冷却水の温度を検出し、その検出した冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。

機関回転速度センサ９４は、機関２０のクランクシャフト２６が所定角度だけ回転する毎にパルス信号を発生するようになっている。エンジンＥＣＵ７３は、このパルス信号に基づいて機関回転速度Ｎｅを取得するようになっている。

空燃比センサ９５は、エキゾーストマニホールド２７の排気集合部であって、三元触媒２９よりも上流位置に配設されている。空燃比センサ９５は、所謂「限界電流式広域空燃比センサ」である。空燃比センサ９５は排ガスの空燃比を検出し、その検出した排ガスの空燃比（検出空燃比）Abyfsに応じた出力値を出力するようになっている。エンジンＥＣＵ７３はこの出力値をルックアップテーブルに適用することにより検出空燃比Abyfsを取得するようになっている。

エンジンＥＣＵ７３は、これらのセンサ等から取得される信号及びＰＭＥＣＵ７０からの指令に基づいて「スロットル弁アクチュエータ２２ａ、燃料噴射弁２３及び点火装置２５」に指示信号を送出することにより、機関２０を制御するようになっている。なお、機関２０には図示しないカムポジションセンサが設けられている。エンジンＥＣＵ７３は、機関回転速度センサ９４及びカムポジションセンサからの信号に基づいて、特定の気筒の吸気上死点を基準とした機関２０のクランク角度（絶対クランク角）を取得するようになっている。

（作動）
次に、ハイブリッド車両１０の作動について説明する。なお、以下に述べる処理は「ＰＭＥＣＵ７０のＣＰＵ及びエンジンＥＣＵ７３のＣＰＵ」により実行される。但し、以下においては、記載を簡素化するため、ＰＭＥＣＵ７０のＣＰＵを「ＰＭ」と表記し、且つ、エンジンＥＣＵ７３のＣＰＵを「ＥＧ」と表記する。

（駆動力制御の概要）
ハイブリッド車両１０は、「ユーザのアクセル操作量に応じて定まるトルクであって車両の駆動軸５３に要求されるトルク（即ち、ユーザ要求トルク）」に等しいトルクを、「機関２０の効率が最良となるようにしながら、機関２０の出力トルク（機関出力トルク）とＭＧ２の出力トルクとを制御すること」により駆動軸５３に作用させる。

このとき、ハイブリッド車両１０において、機関２０の出力が機関要求出力Ｐｅ＊を満たし、且つ、機関２０の効率が最高となる機関動作点であって、「機関出力トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとにより決まる最適機関動作点Ｐbt」にて機関２０が運転される。なお、機関要求出力Ｐｅ＊は、例えば、ユーザ要求トルクに車速ＳＰＤを乗じて得られるユーザ要求出力Ｐｖ＊及びバッテリ残容量ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ充電要求出力Ｐｂ＊に基づいて取得される。

ＰＭは、最適機関動作点Ｐbtに対する機関出力トルクを目標機関出力トルクＴｅ＊として決定し、最適機関動作点Ｐbtに対する機関回転速度Ｎｅを目標機関回転速度Ｎｅ＊として決定する。ＰＭは、機関２０が最適機関動作点Ｐbtにて運転されるように（換言すると、機関出力トルクＴｅ及び機関回転速度Ｎｅが目標機関出力トルクＴｅ＊及び目標機関回転速度Ｎｅ＊となるように）、ＥＧに指令信号を送出する。

これにより、ＥＧは、スロットル弁アクチュエータ２２ａによりスロットル弁２２の開度を変更するとともに、燃料量を設定（要求燃料量Ｆｔを設定し）、目標機関出力トルクＴｅ＊及び目標機関回転速度Ｎｅ＊となるように、機関２０を制御する。

（ハイブリッド車両の走行モード）
ハイブリッド車両１０において、機関２０、ＭＧ１及びＭＧ２は、互いに関連されながら制御される。ハイブリッド車両１０は、例えば、ＥＶモード及びＨＶモードの何れかのモードにて走行することができる。

ＥＶモードは、残容量ＳＯＣがモード切替閾値よりも大きい場合等において実行される。ＥＶモードは、電動走行を、ハイブリッド走行よりも優先させて車両１０を走行させるモードである。

電動走行では、機関２０を運転することなくＭＧ２を駆動することにより車両１０の駆動力の全部がＭＧ２から発生される（なお、この状態を「第１運転状態」ともいう。）。ハイブリッド走行では、機関２０を運転するとともにＭＧ２を駆動することにより、車両１０の駆動力が機関２０及びＭＧ２の両方から発生される（なお、この状態を「第２運転状態」ともいう。）。

ＨＶモードは、ＥＶモード走行中に残容量ＳＯＣがモード切替閾値よりも小さくなった場合等において実行されるモードである。ＨＶモードは、ＥＶモードと比較して、前記第２運転状態を前記第１運転状態よりも優先させて車両１０を走行させるモードである。これらのモードは周知であり、例えば、特開２０１１−５７１１５号公報及び特開２０１１−５７１１６号公報に記載されている。

（間欠運転）
ハイブリッド車両１０は、機関２０の運転を間欠的に停止する間欠運転を行う。例えば、ハイブリッド車両１０は、機関要求出力Ｐｅ＊が機関停止閾値よりも小さく、機関２０を効率良く運転できない場合、機関２０の運転を停止する。更に、ハイブリッド車両１０は、機関２０の運転停止中に機関要求出力Ｐｅ＊が機関始動閾値よりも大きくなり、機関２０を効率良く運転できる場合、機関２０の運転を開始する。

間欠運転等において、ＭＧ１は、機関２０の始動時には機関２０のクランキングを行う。ＭＧ１は、機関２０を停止させるときには、機関２０の回転を早期に停止させるために、「機関２０の回転方向とは逆方向のトルクであるトルク（以下、「制止トルク」と称呼される。）を発生させる。クランキング及び制止トルク発生のように、ＭＧ１が「機関２０」に対して作用するトルクを発生させることは「モータリング」とも称呼される。

＜本実施装置の作動の概要＞
ＰＭは、機関停止条件が成立した（例えば、機関要求出力Ｐｅ＊が機関停止閾値よりも小さい）ときに、機関２０の回転を停止する機関停止制御を実行する。機関停止制御は、自立運転制御及びモータリング制御（以下、「回転引き下げ制御」とも称呼される。）の順に実行されるこれらの制御を含む。

ＰＭは、機関停止要求が発生すると、ＥＧに指令を出力することにより、自立運転制御を実行する。図３に示すように、自立運転制御は、機関２０を所定の機関回転速度Ｎｅ０にて自立運転（無負荷運転）させる制御である。所定の機関回転速度は、機関２０を自立運転する際の回転数として定められた所定の機関回転速度（例えば、Ｎｅ０＝１０００ｒｐｍ等）である。自立運転制御は、機関停止要求があった時点から所定時間経過した時点（時刻ｔ１）までの期間（自立運転時間Ｔ０）、実行される。

時刻ｔ１にて、ＰＭは、ＥＧに指令を出力することにより、自立運転制御を終了し、機関２０への燃料供給を停止させ、モータＥＣＵ７２に指令を出力することにより、モータリングを実行することによって機関２０の回転を下げるモータリング制御（以下、「回転引き下げ制御」と称呼される。）を行う。ＰＭは、モータＥＣＵ７２に指令を出力することにより、機関２０の機関回転速度Ｎｅの変化が、徐々に（直線的に）低下するように（線ａ１又は線ｂ１を参照。）、ＭＧ１に出力させる制止トルク（「ＭＧ１トルク」と呼ぶ。）を制御する。

機関停止制御が実行される場合、機関２０への燃料供給（燃料噴射）を停止した時点から機関２０の回転が停止するまでに要する時間（以下、「停止必要時間Ｔ１」と称呼される。）が長くなるほど、三元触媒２９に流入する空気の流入量（流入空気量）が多くなる。

従って、停止必要時間Ｔ１が長くなるほど、三元触媒２９に対する酸素供給量が増大するので、三元触媒２９が蓄える酸素量が多くなりすぎてしまう（酸素吸蔵量ＯＳＡが最大酸素吸蔵量に到達してしまう）場合がある。この場合、三元触媒２９のＮＯｘの浄化能力が低下してしまうので、好ましくない。

一方、停止必要時間Ｔ１が短くなるほど、流入空気量が少なくなる。従って、停止必要時間Ｔ１が短くなるほど、三元触媒２９に対する酸素供給量が減少するので、三元触媒２９が蓄える酸素量が少なくなりすぎてしまう（酸素吸蔵量ＯＳＡがゼロに近くなってしまう）場合がある。この場合、三元触媒２９のＨＣ、ＣＯ等の浄化能力が低下してしまうので好ましくない。

従って、機関停止制御が実行される場合において、酸素吸蔵量ＯＳＡが比較的大きい場合には、酸素吸蔵量ＯＳＡが多くなりすぎないように、流入空気量（三元触媒２９に対する酸素供給量）を低減させることが好ましい。従って、この場合には、停止必要時間Ｔ１は、比較的短い方が好ましい。

一方、機関停止制御が実行される場合において、酸素吸蔵量ＯＳＡが比較的小さい場合には、酸素吸蔵量ＯＳＡが少なくなりすぎないように、流入空気量（三元触媒２９に対する酸素供給量）を増大させることが好ましい。従って、この場合には、停止必要時間Ｔ１は、比較的長い方が好ましい。

そこで、本実施装置のＰＭは、機関停止制御を実行する場合、酸素吸蔵量ＯＳＡが所定の閾値ＯＳＡth以上であるとき（比較的大きいとき）、線ａ２に示すように、回転引き下げ制御における（回転引き下げ制御の間の）ＭＧ１トルクの絶対値の最大値及びトルクレート（即ち、単位時間当たりのＭＧ１トルクの変化量）の少なくとも一つ（本例においては、両方）が比較的に大きくなるように、ＭＧ１トルクを制御（調整）する。なお、この回転引き下げ制御は、「第１回転引き下げ制御」とも称呼される。

これにより、停止必要時間Ｔ１は比較的短くなり、その結果、流入空気量が減るので、三元触媒２９の酸素吸蔵量ＯＳＡは、多くなりすぎずに最適になるように制御される。

一方、ＰＭは、機関停止制御を実行する場合、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡthより少ないときであるとき（比較的小さいとき）、線ｂ２に示されるように、回転引き下げ制御におけるＭＧ１トルク絶対値の最大値及びトルクレートの少なくとも一つ（本例においては、両方）が比較的に小さくなるように、ＭＧ１トルクを制御（調整）する。なお、この回転引き下げ制御は、「第２回転引き下げ制御」とも称呼される。

これにより、停止必要時間Ｔ１は比較的長くなり、その結果、流入空気量が増えるので、三元触媒２９の酸素吸蔵量ＯＳＡは、少なくなりすぎずに最適になるように制御される。

＜具体的作動＞
ＰＭは、所定時間が経過する毎に図４にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。

従って、所定のタイミングになると、ＰＭは、図４のステップ４００から処理を開始してステップ４０５に進み、機関２０（内燃機関）が運転中であるか否かを判定する。機関２０が運転中である場合、ＰＭはステップ４０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

これに対して、機関２０が運転中ではない場合、ＰＭはステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１０に進み、機関停止要求があるか否かを判定する。

機関停止要求がない場合、ＰＭはステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。これに対して、機関停止要求がある場合、ＰＭはステップ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１５に進み、判定フラグＸbig及び判定フラグＸsmallの値が何れも「０」であるか否かを判定する。なお、

ここで、判定フラグＸbigは、その値が「１」である場合、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡthより多いと判定されたことを表し、その値が「０」である場合、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡthより多いと判定されていないことを表す。判定フラグＸsmallは、その値が「１」である場合、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡthより少ないと判定されたことを表し、その値が「０」である場合、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡthより少ないと判定されたことを表す。なお、閾値ＯＳＡthは、この制御に適当な任意の値が設定される。

判定フラグＸbig及び判定フラグＸsmallの値が何れも「０」ではない場合、ＰＭはステップ４１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

これに対して、判定フラグＸbig及び判定フラグＸsmallの値が何れも「０」である場合、ＰＭはステップ４１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２０に進み、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡth以上であるか否かを判定する。

酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡth以上である場合、ＰＭはステップ４２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２５に進み、判定フラグＸbigの値を「１」に設定した後、ステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対して、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡth以上ではない場合（即ち、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡthより少ない場合）、ＰＭはステップ４２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ４３０に進み、判定フラグＸsmallの値を「１」に設定した後、ステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ＰＭは、所定時間が経過する毎に図５にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。

従って、所定のタイミングになると、ＰＭは、図５のステップ５００から処理を開始してステップ５０５に進み、判定フラグＸbigの値が「１」であるか否かを判定する。

判定フラグＸbigの値が「１」ではない場合、ＰＭはステップ５０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。これに対して、判定フラグＸbigの値が「１」である場合、ＰＭはステップ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、上述した自立回転制御を実行する。その後、ＰＭは、ステップ５１５に進み、自立回転制御の終了条件が成立したか否かを判定する。

自立回転制御の終了条件が成立していない場合、ＰＭはステップ５１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。これに対して、自立回転制御の終了条件が成立した場合、ＰＭはステップ５１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５２０に進み、自立回転制御を終了し、自立回転制御に代えて上述した第１回転引き下げ制御を実行する。

その後、ＰＭはステップ５２５に進み、機関２０の回転が停止したか否かを判定する。機関の回転が停止していない場合、ＰＭはステップ５２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。これに対して、機関２０の回転が停止している場合、ＰＭはステップ５２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５３０に進み、判定フラグＸbigの値を「０」に設定した後、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

図５に示すルーチンが実行されることにより、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡth以上である場合、第１回転引き下げ制御が実行される。その結果、停止必要時間Ｔ１が短くなる。従って、第１回転引き下げ制御が実行されることにより、流入空気量を減少することができる。よって、三元触媒２９の酸素吸蔵量ＯＳＡをより最適にすることができる。

ＰＭは、所定時間が経過する毎に図６にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。図６に示すルーチンは、ステップ５０５、ステップ５２０及びステップ５３０が、ステップ６０５、ステップ６２０及びステップ６３０にそれぞれ置換されている点のみにおいて、図５に示すルーチンと相違している。
従って、以下、この相違点を中心に説明する。

所定のタイミングになると、ＰＭは、図６のステップ６００から処理を開始してステップ６０５に進み、判定フラグＸsmallの値が「１」であるか否かを判定する。

判定フラグＸsmallの値が「１」ではない場合、ＰＭはステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。これに対して、判定フラグＸsmallの値が「１」である場合、ＰＭはステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、上述した自立回転制御を実行する。

その後、ＰＭは、既に述べたステップ５１５を実行し、自立回転終了条件が成立した場合、ステップ６２０に進み、上述した第２回転引き下げ制御を実行する。その後、ＰＭは、既に述べたステップ５２５を実行し、機関２０の回転が停止していると判定すると、ステップ６３０に進み、判定フラグＸsmallの値を「０」に設定した後、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

図６に示すルーチンが実行されることにより、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡthより小さい場合、第２回転引き下げ制御が実行される。その結果、停止必要時間Ｔ１が長くなる。従って、第２回転引き下げ制御が実行されることにより、流入空気量を増大することができる。よって、三元触媒２９の酸素吸蔵量ＯＳＡをより最適にすることができる。

以上説明したように、本実施装置によれば、機関停止制御が実行される場合に、三元触媒２９が蓄える酸素量をより最適にすることができる。

（変形例１）
本実施装置は、第１回転引き上げ制御のＭＧ１トルクの変化量を、酸素吸蔵量ＯＳＡに応じて変えるようにしてもよい。この場合、ＰＭは、図５に示したルーチンにおいて、ステップ５２０に代えて、図７に示した以下に述べるステップ７２０を実行するようにしてもよい。

ステップ７２０：ＰＭは第１回転引き上げ制御を実行する。このときＰＭは、酸素吸蔵量ＯＳＡとＭＧ１トルクとの関係、及び、酸素吸蔵量ＯＳＡとトルクレートとの関係を予め規定したマップＭａｐ１に、酸素吸蔵量ＯＳＡを適用することによって、ＭＧ１トルクの大きさ（ＭＧ１トルクの絶対値の最大値）及びトルクレートを取得する。Ｍａｐ１において、ＭＧ１トルクの大きさは、酸素吸蔵量ＯＳＡが大きくなるほどその絶対値が大きくなるように規定されている。トルクレートは、酸素吸蔵量ＯＳＡが大きくなるほどその絶対値が大きくなるように規定されている。

この変形例１によれば、酸素吸蔵量ＯＳＡに応じて、より適切に停止必要時間Ｔ１を変えることができる。その結果、三元触媒２９が蓄える酸素量をより最適にすることができる。

（変形例２）
本実施装置は、第１回転引き下げ制御を実行しているときに、スロットル弁２２を通常より閉弁側に設定するように制御することによって、第１回転引き下げ制御を実行している間の流入空気量をより減らすようにしてもよい。

この変形例２によれば、酸素吸蔵量ＯＳＡが閾値ＯＳＡthより大きい場合に、第１回転引き下げ制御を実行している間の流入空気量をより減らすことができるので、三元触媒２９への酸素供給量をより減らすことができる。

（変形例３）
本実施装置は、酸素吸蔵量ＯＳＡの大小に関わらず、所定の回転引き下げ制御を実行し、停止必要時間Ｔ１が大きいほど、機関始動時に機関２０へ供給する燃料量（燃料噴射量）を大きくするように調整してもよい。即ち、停止必要時間Ｔ１が長くなるほど、流入空気量が増大するので、機関２０の回転が停止後の三元触媒２９の酸素吸蔵量ＯＳＡが大きくなっている可能性が高い。

この場合、機関始動時の燃料噴射量を大きくするように調整すれば、混合気がリッチになり、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ量が増大するので、その分、三元触媒２９が蓄える酸素量をより多く減少させることができる。その結果、三元触媒２９が蓄える酸素量を最適に制御することができる。

（変形例４）
本実施装置は、酸素吸蔵量ＯＳＡの大小に関わらず、所定の回転引き下げ制御を実行し、回転引き下げ制御の停止必要時間Ｔ１を推定し、推定した停止必要時間Ｔ１が長くなるほど、自立運転時間Ｔ０（図３を参照。）が短くなるように調整してもよい。

停止必要時間Ｔ１が長くなるほど、流入空気量が多くなるので、回転引き下げ制御により三元触媒２９に蓄えられる酸素吸蔵量ＯＳＡが多くなる。一方、停止要求後の機関２０の自立運転は、混合気がリーンとなる（酸素過多、排気のＨＣ、ＣＯが小）ので、自立運転時間Ｔ０が長いほど、三元触媒２９が蓄える酸素量は増大する傾向にある。

そこで、変形例４は、酸素吸蔵量ＯＳＡの大小に関わらず、所定の回転引き下げ制御を実行し、回転引き下げ制御の停止必要時間Ｔ１を推定し、推定した停止必要時間Ｔ１が長くなるほど、自立運転時間Ｔ０を短くなるように調整する。その結果、三元触媒２９が蓄える酸素量を最適に制御することができる。

＜変形例５＞
本実施装置は、次のような制御を実行してもよい。即ち、本実施装置は、酸素吸蔵量ＯＳＡの大小に関わらず、所定の回転引き下げ制御を実行し、停止必要時間Ｔ１が大きいほど、機関始動時の燃料噴射量を大きくするように調整する。以下、この調整を「第１調整」と呼ぶ。加えて、本実施装置は、回転引き下げ制御の停止必要時間Ｔ１を推定し、推定した停止必要時間Ｔ１が長くなるほど、自立運転時間Ｔ０を短くなるように調整する。以下、この調整を「第２調整」と呼ぶ。そして、第１調整及び第２調整の調整の程度を変えることにより、三元触媒２９が蓄える酸素量を最適に制御する。

＜その他の変形例＞
以上、本発明の実施形態及び変形例について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されず、本発明の技術的思想に基づく各種の変形例を採用し得る。例えば、上述の実施形態において、第１閾値ＯＳＡth1及び第１閾値ＯＳＡth1より小さい第２閾値ＯＳＡth2の２つの閾値を用いて、酸素吸蔵量ＯＳＡの大中小が判定されるようにしてもよい。この場合において、酸素吸蔵量ＯＳＡの大中小の判定結果に応じて、停止必要時間Ｔ１の長さが変わる（判定結果が大、中、小の順に停止必要時間Ｔ１が短くなる）ように、回転引き下げ制御のＭＧ１の出力トルクが調整されるようにしてもよい。

１０…ハイブリッド車両、２０…機関、２２…スロットル弁、２２ａ…スロットル弁アクチュエータ、２３…燃料噴射弁、２６…クランクシャフト、３０…動力分配機構、３１…遊星歯車装置、５０…駆動力伝達機構、５３…駆動軸、７０…パワーマネジメントＥＣＵ、７３…エンジンＥＣＵ

Claims (1)

1. 内燃機関及び電動機と前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒装置とを備えたハイブリッド車両に適用される車両制御装置であって、
   前記車両制御装置は、
   前記触媒装置が蓄える酸素量を示す酸素吸蔵量を取得する酸素吸蔵量取得部と、
   前記内燃機関の運転中に運転停止が要求されたとき、前記内燃機関への燃料供給を停止し、前記電動機の出力トルクによって前記内燃機関の機関回転速度を低下させるモータリング制御を実行する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記モータリング制御を実行する場合において、
   前記酸素吸蔵量が所定閾値以上であるとき、前記出力トルクを調整することにより、前記燃料供給の停止から前記内燃機関の回転停止までの間の停止必要時間を比較的に短くし、
   前記酸素吸蔵量が所定閾値より小さいとき、前記出力トルクを調整することにより、前記停止必要時間を比較的に長くするように構成された、
   車両制御装置。
   
   

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