JP2022114996A - 駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エミッションの悪化を抑制することができる駆動制御装置及び駆動制御方法を提供すること。【解決手段】ＥＣＵ５０は、エンジン１０の始動及び停止を制御する内燃機関制御部５１と、触媒７２のＯＳＣの最大値を推定する酸素貯蔵能推定部５２と、エンジン１０の自動停止中、エンジン１０の駆動軸をモータ２０で回転させて、触媒７２のＯＳＣを増加させる電動機制御部５３と、を備える。内燃機関制御部５１は、エンジン１０の再始動開始後に、排出ガスの空燃比がリッチ側となるように燃料噴射量をリッチ制御するように構成されているとともに、酸素貯蔵能推定部５２により推定された最大値に基づいて、リッチ制御を実施するリッチ制御期間及びリッチ制御期間における燃料噴射量のうち少なくとも一方を調整する。【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動制御装置及び駆動制御方法に関するものである。

従来、内燃機関のアイドリングストップ機能を搭載した車両や内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両では、内燃機関の自動停止及び再始動を頻繁に繰り返す。この際、再始動時に内燃機関の排出ガスを浄化する触媒の状態が正確にはわからないため、触媒の最適な浄化率が得られる空燃比で燃焼が行えず、結果として、再始動時のエミッションが悪化するという問題があった。そこで、特許文献１では、内燃機関の自動停止直前又は自動停止中に空燃比がリーン側となるように制御し、再始動時にはリッチ側となるように燃料噴射量を制御している。これにより、特許文献１では、再始動時において触媒の酸素貯蔵能（酸素ストレージ量）を素早く中立状態に復帰させることができ、再始動時におけるエミッションの悪化を抑制している。

特開２００３－１４８２００号公報

ところで、触媒の酸素貯蔵能が中立状態となったか否かは、一般的に、触媒の下流に設けられた空燃比センサの検出結果に基づいて判定される。しかしながら、内燃機関の排出ガスが触媒を通過して、その下流の空燃比センサにより検出されるまでタイムラグが生じる。さらには、当該空燃比センサの検出結果を反映して、リッチ制御期間を終了させるまでにもタイムラグが生じる。このため、特許文献１の方法では、リッチ制御期間が過剰となり、ＴＨＣ（トータル・ハイドロカーボン）の排出量が多くなりやすく、エミッションの悪化を十分抑制できないという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エミッションの悪化を抑制することができる駆動制御装置及び駆動制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、内燃機関と、前記内燃機関の駆動軸に駆動連結される電動機と、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒と、を備える車両の駆動制御装置において、前記内燃機関の始動及び停止を制御する内燃機関制御部と、前記触媒の酸素貯蔵能の最大値を推定する酸素貯蔵能推定部と、前記内燃機関の停止中、前記内燃機関の駆動軸を前記電動機で回転させて、前記触媒の酸素貯蔵能を増加させる電動機制御部と、を備え、前記内燃機関制御部は、前記内燃機関の始動開始後に、前記内燃機関の排出ガスの空燃比がリッチ側となるように燃料噴射量をリッチ制御するように構成されているとともに、前記酸素貯蔵能推定部により推定された最大値に基づいて、前記リッチ制御を実施するリッチ制御期間及びリッチ制御期間における燃料噴射量のうち少なくとも一方を調整する。

第２の手段は、内燃機関と、前記内燃機関の駆動軸に駆動連結される電動機と、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒と、を備える車両の駆動制御装置が実行する駆動制御方法において、前記内燃機関を自動停止させる停止ステップと、前記触媒の酸素貯蔵能の最大値を推定する酸素貯蔵能推定ステップと、前記内燃機関の自動停止中、前記内燃機関の駆動軸を前記電動機で回転させて、前記触媒の酸素貯蔵能を増加させる電動機制御ステップと、前記内燃機関を再始動させる再始動ステップと、前記内燃機関への燃料噴射量を制御する噴射制御ステップと、を備え、前記噴射制御ステップでは、前記内燃機関の始動開始後に、前記内燃機関の排出ガスの空燃比がリッチ側となるように燃料噴射量をリッチ制御するとともに、前記酸素貯蔵能推定ステップにより推定された最大値に基づいて、前記リッチ制御を実施するリッチ制御期間及びリッチ制御期間における燃料噴射量のうち少なくとも一方を調整する。

上記手段によれば、内燃機関の始動開始後、推定された最大値に基づいて、リッチ制御期間及びリッチ制御期間における燃料噴射量のうち少なくとも一方を調整している。これにより、触媒が中立状態となるように調整することが可能となり、燃料供給が過剰となり、ＴＨＣの排出を抑制できる。したがって、エミッションの悪化を抑制することができる。

駆動システムの概略を示す構成図。 アイドリングストップ処理の流れを示すフローチャート。 再始動処理の流れを示すフローチャート。 再始動時のＯＳＣの変化態様を示す図。 アイドリングストップ時の各種パラメータの変化態様を示す図。 第２実施形態のアイドリングストップ処理の流れを示すフローチャート。 第２実施形態の再始動処理の流れを示すフローチャート。

以下、駆動制御装置を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
図１に、ハイブリッド車両１００の駆動システムの概略を示している。ハイブリッド車両１００は、内燃機関としてのエンジン１０と、電動機としてのモータ２０と、充放電可能なバッテリ４０と、エンジン１０及びモータ２０を制御する駆動制御装置としてのＥＣＵ５０（電子制御ユニット）と、を備えている。

エンジン１０は、ガソリン等の燃料の燃焼によって駆動され、吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を繰り返し実施する４サイクルエンジンである。エンジン１０は、例えば直列４気筒のエンジンであり、シリンダブロック１１に４つのシリンダ１２が形成されている。各シリンダ１２には、ピストンが往復動可能に収容されている。シリンダブロック１１にはシリンダヘッドが組み付けられており、シリンダ１２、ピストン及びシリンダヘッドによって燃焼室が形成されている。なお、エンジン１０は、４気筒のエンジンを例示しているが、気筒数はいくつであってもよい。また、エンジン１０は、ディーゼルエンジンであってもよい。

エンジン１０は、燃料噴射装置１３を備える。燃料噴射装置１３は、吸気マニホールド６１において各シリンダ１２の吸気ポート近傍に取り付けられている。燃料噴射装置１３は、エンジン１０の各シリンダ１２に燃料を噴射する。なお、燃料噴射装置１３は、各シリンダ１２内に燃料を直接噴射可能に構成されていてもよい。

また、エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ図示しないカム軸の回転に応じて開閉動作する吸気弁及び排気弁が設けられている。吸気弁の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室内に導入され、排気弁の開動作により燃焼後の排気ガスが排気管７０に排出される。吸気弁及び排気弁には、それら各弁の開閉タイミングを可変とする可変動弁機構が設けられている。可変動弁機構としては、油圧駆動式又は電動式の可変動弁機構が用いられる。

また、エンジン１０のシリンダヘッドにはシリンダ１２ごとに点火装置１４が取り付けられている。点火装置１４は、点火プラグであり、図示しない点火コイル等を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火装置１４の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室内において燃料が着火されて燃焼に供される。

そして、シリンダブロック１１には、吸気管６０及び排気管７０が接続されている。吸気管６０は、吸気マニホールド６１を介して各シリンダ１２に接続されている。また、排気管７０は、排気マニホールド７１を介して各シリンダ１２に接続されている。

吸気管６０には、上流側から、エアクリーナ（図示せず）と、スロットルバルブ６２とが設置されている。エアクリーナの下流側かつスロットルバルブ６２の上流側に、吸気量を検出するエアフローセンサ６３が設置されている。スロットルバルブ６２の下流側に、吸気マニホールド６１が接続されている。吸気マニホールド６１からエンジン１０の各シリンダ１２に空気が供給される。

排気管７０には、エンジン１０からの排気ガスを浄化する触媒７２が設置されている。触媒７２は、例えば排気中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化する三元触媒である。触媒７２には、触媒温度を検出する触媒温センサ７３が設けられている。また、排気管７０において、触媒７２の上流側には、排気ガスを検出対象として混合気の空燃比を検出する第１の空燃比センサ７４（λセンサ）が設けられている。また、排気管７０において、触媒７２の下流側にも、排気ガスを検出対象として混合気の空燃比を検出する第２の空燃比センサ７５（λセンサ）が設けられている。なお、触媒温度を推定する機構が設けられているのであれば、触媒温センサ７３を設けなくてもよい。

モータ２０は、エンジン１０のクランク軸（駆動軸）に対して、その出力軸がベルトなどを介して駆動連結されている。モータ２０は、力行駆動可能に構成されており、エンジン１０のクランク軸を回転駆動させること（いわゆるモータリング）を実施可能に構成されている。モータ２０は、インバータなどを介してバッテリ４０と接続されており、力行駆動時には、バッテリ４０から電力が供給される。モータ２０は、インバータを介してＥＣＵ５０に接続されており、ＥＣＵ５０により、力行駆動が制御される。

なお、本実施形態のハイブリッド車両１００は、モータのみで走行可能に構成されている。ハイブリッド車両１００の車軸に連結されるモータは、モータ２０であってもよいし、モータ２０とは別の駆動用モータであってもよい。モータ２０を車軸に連結する場合、クラッチや遊星歯車などの動力伝達機構を介して連結されるように構成すればよい。

また、ハイブリッド車両１００は、各種センサ類８０を備える。センサ類８０として、前述したエアフローセンサ６３や、触媒温センサ７３、第１の空燃比センサ７４、第２の空燃比センサ７５が含まれる。他には、センサ類８０として、例えば、イグニッション（ＩＧ）センサ、クランクセンサ、カムセンサ、水温センサ、吸気温センサ、外気温センサ、油温センサ、燃温センサ等が含まれていてもよい。さらには、センサ類８０として、アクセル操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ、車速を検出する車速センサ、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ、気筒内の筒内圧力を検出する筒内圧力センサ、バッテリ４０の端子間電圧や充放電電流等を検出するバッテリセンサ等が含まれていてもよい。センサ類８０からの信号は、ＥＣＵ５０に逐次入力される。

ＥＣＵ５０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ等を備えてなる電子制御装置である。ＥＣＵ５０は、各種機能を備え、各種機能は、ＥＣＵ５０が備えるＲＯＭなどに記憶されたプログラムが実行されることで、実現される。なお、各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよく、あるいは、少なくとも一部をソフトウェア、すなわちコンピュータ上で実行される処理によって実現されてもよい。

ＥＣＵ５０は、例えば、エンジン１０を制御する内燃機関制御部５１としての機能と、触媒７２の酸素貯蔵能（Oxygen storage capacity:以下、単にＯＳＣと示す）を推定する酸素貯蔵能推定部５２としての機能と、モータ２０を制御する電動機制御部５３としての機能と、を備える。これらのＥＣＵ５０の各種機能については後述する。

これらの機能を備えることにより、ＥＣＵ５０は、ハイブリッド車両１００に設けられている各種センサ類８０の検出結果に基づいて、エンジン１０及びモータ２０の駆動制御を実施する駆動制御装置として機能する。

例えば、ＥＣＵ５０は、センサ類８０からの信号に基づいて、車両要求を受け取り、車両要求に従って、エンジン１０の運転状態（始動及び停止を含む）を制御する。より具体的には、ＥＣＵ５０は、スロットルバルブ６２の開度制御や、吸気弁及び排気弁の開閉タイミング、燃料噴射装置１３による燃料噴射の制御、点火装置１４による点火制御などを実行する。また、ＥＣＵ５０は、車両要求に従って、モータ２０の力行駆動を制御する。エンジン１０の運転状態の制御として、例えば、ＥＣＵ５０は、エンジン１０への燃料の供給の停止制御（燃料カット制御）やエンジン１０のアイドリングストップ制御を実施する。

燃料カット制御は、概略として、アクセル操作が解除され、かつ一定以上のエンジン回転速度がある等のカット条件が成立すると、エンジン１０への燃料の供給を停止するとともに、その後、エンジン回転速度が解除回転速度まで低下するとエンジン１０への燃料の供給を再開する制御である。つまり、ＥＣＵ５０は、アクセルオフに伴う車両減速時に、エンジン１０に燃料カット（フューエルカット）を実施する。

燃料カット状態においてエンジン回転速度が解除回転速度まで低下すると、燃料カットが解除されるため、その燃料カット状態を延長する延長制御が実施されるとよい。例えば、ＥＣＵ５０は、燃料カット制御中に所定範囲の減速度である等の延長条件が成立すると、モータ２０によるトルクアシスト機能を用いた延長制御を実施する。この場合、延長制御中は、モータ２０によりクランク軸に回転が付与され、エンジン回転速度が維持されることで、燃料カット状態が延長される。

アイドリングストップ制御は、概略として、所定の自動停止条件が成立するとエンジン１０の運転（燃焼）を停止するとともに、その後、所定の再始動条件が成立するとエンジン１０を再始動する制御である。エンジン１０の再始動は、バッテリ４０からの給電によるモータ２０の力行駆動により行われる。

自動停止条件には、例えば、車速がエンジン自動停止速度（例えば、１０ｋｍ／ｈ）よりも小さく、かつアクセル操作が解除されたこと又はブレーキ操作が行われたことが含まれる。また、再始動条件としては、例えば、アクセル操作が開始されたことや、ブレーキ操作が解除されたことが含まれる。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の再始動後、完爆したこと（すなわち、再始動が完了したこと）を判定する機能も備えている。なお、燃料カット等のエンジン制御とアイドリングストップ制御とを別々のＥＣＵにて実施する構成にすることも可能である。

ところでアイドリングストップ制御が実施される場合において、エンジン１０の自動停止中に空燃比がリーン側となるように制御し、再始動時にはリッチ側となるように燃料噴射量を制御している。これにより、再始動時において触媒７２のＯＳＣ（酸素貯蔵能）を素早く中立状態に復帰させている。

しかしながら、触媒７２のＯＳＣが中立状態となったか否かを第１の空燃比センサ７４や第２の空燃比センサ７５の検出結果に基づいて判定すると、タイムラグにより、リッチ制御期間が過剰となりやすくなる。そして、燃料供給が過剰となると、ＴＨＣ（トータル・ハイドロカーボン）の排出量が多くなりやすいという問題がある。そこで、本実施形態のアイドリングストップ制御では、以下のように実施している。

図２は、アイドリングストップ処理の流れを示すフローチャートである。アイドリングストップ処理は、ハイブリッド車両１００が始動した後（例えば、イグニッションスイッチがオンされ、エンジン１０や触媒７２等の暖機完了後）、ハイブリッド車両１００が駐停車されるまで（例えば、イグニッションスイッチがオフされるまで）の間、ＥＣＵ５０により所定周期ごとに実行される。このアイドリングストップ処理が、本実施形態の駆動制御方法に相当する。

アイドリングストップ処理が開始されると、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の自動停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この判定結果が否定の場合、アイドリングストップ処理を終了する。一方、ステップＳ１０１の判定結果が肯定の場合、ＥＣＵ５０は、燃料噴射を停止し、エンジン１０の運転（燃焼）を停止させる（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２が、エンジン１０を自動停止させる停止ステップに相当する。

そして、ＥＣＵ５０は、一定時間経過するごとに再始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。つまり、この判定結果が否定の場合には、ステップＳ１０３を繰り返す。一方、ステップＳ１０３の判定結果が肯定の場合、ＥＣＵ５０は、モータ２０を力行駆動させて、エンジン１０に対してモータリングを実施させる（ステップＳ１０４）。すなわち、ＥＣＵ５０は、モータ２０により、エンジン１０のクランク軸を回転駆動させることにより、吸気管６０の側から排気管７０への側に、空気を導入させる。その際、吸気管６０の側からの吸入空気は、エンジン１０を素通りし、触媒７２を通過する。これにより、触媒７２に対して酸素が供給されることとなり（空燃比がリーン側となり）、触媒７２のＯＳＣが増加する。

このステップＳ１０４が、エンジン１０の自動停止中、エンジン１０の駆動軸をモータ２０で回転させて、触媒７２のＯＳＣを増加させる電動機制御ステップに相当する。また、このステップＳ１０４を実施することにより、ＥＣＵ５０は、電動機制御部５３として機能する。

次に、ＥＣＵ５０は、モータリングを実施してから所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。この所定時間として、モータリングによって触媒７２に酸素を供給してから触媒７２のＯＳＣが飽和、又は中立状態から空燃比リーン相当側となるように遷移させるのに十分な時間が設定されている。本実施形態では、モータリングによって、触媒７２のＯＳＣが、その下限値から最大値（上限値）となるまで増加するのに十分な時間が設定されている。

なお、再始動条件成立後、モータリングを実施している間（つまり、エンジン１０の運転が再開するまでの間）、ハイブリッド車両１００は、モータ（モータ２０又は駆動用モータ）によって走行することとなる。

ステップＳ１０５の判定結果が否定の場合、ＥＣＵ５０は、一定時間経過後再びステップＳ１０５の判定を実施する。一方、ステップＳ１０５の判定結果が肯定の場合、ＥＣＵ５０は、再始動処理を開始する（ステップＳ１０６）。再始動処理を実施することにより、燃料噴射が開始され、エンジン１０が再始動（燃焼が再開）する。なお、再始動処理の詳しい内容については、後述する。このステップＳ１０６が、再始動ステップに相当する。また、ステップＳ１０４及びステップＳ１０６を実施することにより、ＥＣＵ５０は、内燃機関制御部５１として機能することとなる。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の再始動を完了させると、アイドリングストップ処理を終了する。

次に、ステップＳ１０６において実施する再始動処理について図３に基づいて説明する。再始動処理を開始すると、ＥＣＵ５０は、まず、触媒７２のＯＳＣの最大値（上限値）を推定する（ステップＳ２０１）。ＯＳＣの最大値は、触媒７２の劣化状態などにより変化することが知られており、触媒７２は、触媒７２の使用期間や、空気量、排気ガスの空燃比や温度（触媒温度）などの使用状態に応じて劣化していくことがわかっている。そこで、触媒温や使用期間などの触媒７２に関するパラメータと、ＯＳＣの最大値との関連性を示すマップを予め記憶し、ＥＣＵ５０は、触媒７２に関するパラメータに基づいて、当該マップを参照して、ＯＳＣの最大値を推定する。このマップは、学習などにより予め作成されて、ＥＣＵ５０の記憶部に記憶されている。このステップＳ２０１が、酸素貯蔵能推定ステップに相当し、ステップＳ２０１を実施することにより、ＥＣＵ５０は、酸素貯蔵能推定部５２として機能する。

なお、エンジン１０の運転領域が極端な領域、例えば、触媒温度が高温となる領域に設定されると、触媒７２の劣化が進み、推定精度が悪くなる。このため、本実施形態において、エンジン１０の運転領域は、利用可能な領域のうち、一部の領域に限定し、その領域においてエンジン１０が運転されることを前提として、学習され、マップが作成されている。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０１にてＯＳＣの最大値を推定すると、当該最大値に応じて触媒７２のＯＳＣが中立状態となる目標範囲を決定する（ステップＳ２０２）。すなわち、ＥＣＵ５０は、触媒７２の劣化により最大値が小さくなった場合には、それに応じて中立状態となる目標範囲を変更する。具体的には、触媒７２のＯＳＣの最大値の半分（下限値と最大値との中間点）を中心として所定の範囲内を目標範囲として決定する。

次に、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の再始動開始時における触媒７２のＯＳＣを推定する（ステップＳ２０３）。本実施形態におけるモータリングの実施期間は、モータリングによって、触媒７２のＯＳＣが、その下限値から最大値（上限値）となるまで増加するのに十分な時間が設定されている。このため、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０１で推定したＯＳＣの最大値を、エンジン１０の再始動開始時における触媒７２のＯＳＣとして、推定する。

次に、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の排出ガスの空燃比がリッチ側となるように燃料噴射量をリッチ制御するリッチ制御期間を決定する（ステップＳ２０４）。リッチ制御期間は、再始動開始時における触媒７２のＯＳＣ、目標範囲、及びリッチ制御期間中の燃料噴射量によって決定される。

その後、ＥＣＵ５０は、燃料噴射の開始（つまり、エンジン１０の再始動）とともに、リッチ制御を開始し（ステップＳ２０５）、一定時間経過するごとにリッチ制御期間が終了したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。この判定結果が肯定の場合、つまり、リッチ制御期間が終了したと判定された場合、ＥＣＵ５０は、通常の燃料噴射制御を実施する（ステップＳ２０７）。つまり、触媒７２のＯＳＣが中立状態であることを前提として、理想空燃比となるように通常の燃料噴射制御（ストイキ制御）を実施する。そして、ＥＣＵ５０は、再始動処理を終了する。なお、このステップＳ２０２～ステップＳ２０６が、エンジン１０への燃料噴射量を制御する噴射制御ステップに相当する。

なお、本実施形態では、ステップＳ２０７の通常制御に移行し、再始動処理が終了した場合、アイドリングストップ処理が所定周期ごとに実行されるように構成されているが、再始動処理の実行中に、自動停止条件が成立する場合、アイドリングストップ処理を割り込みで実行してもよい。

一方、ステップＳ２０６の判定結果が否定の場合、ＥＣＵ５０は、現状のリッチ制御を継続したとき、触媒７２のＯＳＣが目標範囲となるタイミングをセンサ類８０の検出結果に基づいて予測する（ステップＳ２０８）。

詳しく説明すると、適切に燃料噴射量などを制御したとしても、エンジン１０の運転状態などにより、排気ガスの空燃比にはばらつきが生じる。このため、図４に示すように、ステップＳ２０４において事前に決定したリッチ制御期間の終了タイミング（時点Ｔ１２）と、触媒７２のＯＳＣが中立状態となるタイミング（時点Ｔ１１）とにずれが生じる可能性がある。なお、図４では、事前に想定したＯＳＣの減少態様を一点鎖線で示し、実際の減少態様を実線で示している。

そこで、ステップＳ２０８において、ＥＣＵ５０は、現時点（時点Ｔ１０）におけるセンサ類８０の検出結果に基づいて、エンジン１０の再始動開始時から現在までの触媒７２のＯＳＣの減少量を算出する（今まで消費したＯＳＣを算出する）。そして、ＥＣＵ５０は、再始動開始時における触媒７２のＯＳＣ（本実施形態ではＯＳＣの最大値）、前記減少量、及び再始動開始時からの経過時間（時点Ｔ０から時点Ｔ１０までの時間）に基づいて、触媒７２のＯＳＣが中立状態となるタイミングを予測する。より具体的には、ＥＣＵ５０は、まず、エアフローセンサ６３の検出結果から、触媒７２を通過した空気量（吸入空気量）を取得し、第１の空燃比センサ７４の検出結果から、エンジン１０の排気ガスの空燃比を取得する。そして、ＥＣＵ５０は、これらの値からＯＳＣの減少量（再始動開始時から今までに消費したＯＳＣ）を算出する。その後、ＥＣＵ５０は、再始動開始時からの経過時間及び減少量からＯＳＣの傾きを算出する。

また、ＥＣＵ５０は、再始動開始時におけるＯＳＣから減少量を減算し、目標範囲（中立状態）となるまでに必要なＯＳＣ（残りのＯＳＣ）を算出する。そして、ＥＣＵ５０は、残りのＯＳＣを、ＯＳＣの傾きで除算することにより、目標範囲（中立状態）となるまでに必要なＯＳＣが消費されるまでの時間（つまり、触媒７２のＯＳＣが目標範囲となるタイミング）を、予測（推定）する。図４において、目標範囲となるまでに必要なＯＳＣが消費されるまでの時間は、時点Ｔ１０～時点Ｔ１１までの時間に相当する。

そして、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０８における予測結果に基づいてリッチ制御期間を再調整する（ステップＳ２０９）。つまり、触媒７２のＯＳＣが目標範囲となるタイミングが、リッチ制御期間の終了タイミングよりも早い場合には、予測されたタイミングに応じてリッチ制御期間を短くする。一方、触媒７２のＯＳＣが目標範囲となるタイミングが、リッチ制御期間の終了タイミングよりも遅い場合には、予測されたタイミングに応じてリッチ制御期間を長くする。再調整してから一定時間経過後、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０６を再び実行する。以降、リッチ制御期間が終了するまで、リッチ制御期間の再調整が繰り返し行われる。

本実施形態のアイドリングストップ処理による作用について図５に基づいて説明する。図５において、実線で本実施形態のＥＣＵ５０による制御結果を示し、比較例の制御結果を破線で示す。図５（ａ）に、エンジン１０の回転数を示し、図５（ｂ）に、第１の空燃比センサ７４の結果（空燃比）を示し、図５（ｃ）に、第２の空燃比センサ７５の結果（空燃比）を示す。また、図５（ｄ）に、ＯＳＣの推定値を示し、図５（ｅ）に、ＴＨＣの値を示す。

図５に示すように、破線で示す比較例に対して、本実施形態では、エンジン１０の再始動直前に十分な時間のモータリングを実施している（時点Ｔ１～Ｔ２参照）。なお、比較例では、時点Ｔ１において燃料噴射量が開始され、本実施形態では時点Ｔ２において燃料噴射が開始される。このため、図５（ｂ）に示すように、再始動前に触媒７２のＯＳＣを最大値に遷移させることができ、再始動開始時におけるＯＳＣを安定化させることができる。

また、本実施形態では、触媒７２のＯＳＣの最大値を推定し、当該最大値から中立状態となる目標範囲を調整し、当該目標範囲と、推定した再始動開始時におけるＯＳＣとに基づいてリッチ制御期間及び燃料噴射量を決定している。さらには、リッチ制御期間中、センサ類８０の検出結果及び経過時間などから触媒７２のＯＳＣが中立状態となるタイミングを予測し、リッチ制御期間の再調整も行っている。これにより、触媒７２のＯＳＣが中立状態となったタイミング（時点Ｔ３）で、リッチ制御期間を終了させ、以降、通常制御（ストイキ制御）に移行することができる。このため、リッチ制御期間、つまり、燃料供給が過剰となることが防止され、結果として、ＴＨＣの排出量の増加を抑制することができる。

一方、比較例では、第２の空燃比センサ７５によって、排気ガスがリッチ側となったことを検出した後に、リッチ制御期間を終了させる（時点Ｔ４）。このため、リッチ制御期間が過剰となり、ＴＨＣの排出量が増加する。

以上のように説明した第１実施形態により以下のような有利な効果を得ることができる。

ＥＣＵ５０は、エンジン１０の再始動開始後、推定されたＯＳＣの最大値に基づいて、触媒７２のＯＳＣが中立状態となる目標範囲を決定し、触媒７２のＯＳＣが目標範囲となるように、リッチ制御期間を調整している。これにより、燃料供給が過剰となることなく、触媒７２が中立状態となるように調整することが可能となり、ＴＨＣの排出増加を抑制できる。したがって、エミッションの悪化を抑制することができる。

触媒７２のＯＳＣの最大値により、中立状態となるＯＳＣが異なる。そして、触媒７２のＯＳＣの最大値は、触媒７２の劣化状態により異なる。このため、触媒７２のＯＳＣの最大値を推定し、推定した最大値に基づいて触媒７２のＯＳＣが中立状態となる目標範囲を決定することとした。これにより、触媒７２の状態が変化しても、すなわち、劣化しても、触媒７２のＯＳＣを適切に中立状態とすることができる。

ＥＣＵ５０は、エンジン１０の自動停止中、エンジン１０のクランク軸をモータ２０で回転させて、触媒７２のＯＳＣが最大値となるまで増加させることを目標としてモータ２０を制御する。つまり、モータリングを実施する。このように、モータ２０によって、触媒７２のＯＳＣを最大値に達するまで増加させることにより、再始動開始時における触媒７２のＯＳＣが最大値であると、正確に把握することができる。これにより、触媒７２のＯＳＣを中立状態にするために、どれだけＯＳＣを減少させればよいか、つまり、リッチ制御期間を把握することができる。したがって、燃料供給が過剰となることを防止しつつ、触媒７２が中立状態となるように調整することが可能となる。

ＥＣＵ５０は、学習により触媒７２のＯＳＣの最大値を推定するように構成されている。そして、エンジン１０の運転領域は、利用可能な運転領域のうち、予め決められた一部の領域内で設定されており、学習は、当該一部の領域内でエンジン１０が制御されることを前提として行われている。これにより、最大値をより正確に推定することが可能となる。このため、より正確に、燃料供給が過剰となることを防止しつつ、触媒７２が中立状態となるように調整することが可能となる。

エンジン１０の再始動開始直前の期間以外の停止期間において、モータリングを実施する場合、モータリングの終了後、エンジン１０の再始動開始前の期間において、排気ガスが逆流して、触媒７２のＯＳＣが減少する可能性がある。つまり、再始動開始時における触媒７２のＯＳＣが推定された値（本実施形態では、最大値）からずれてしまう可能性がある。この場合、起点（再始動開始時）におけるＯＳＣのずれ（減少）により、リッチ制御期間が過剰となる可能性がある。そこで、本実施形態のＥＣＵ５０は、エンジン１０の再始動開始直前の期間において、エンジン１０のクランク軸をモータ２０で回転させて、触媒７２のＯＳＣを増加させている。これにより、排気ガスが逆流して、触媒７２のＯＳＣが減少することを防止することができる。

排気ガスの排出タイミングと、センサ類８０（第２の空燃比センサ７５）の検出タイミングにはタイムラグが生じるため、検出結果に基づいてリッチ制御期間や燃料噴射量を調整したのでは、リッチ制御が過剰となる可能性がある。そこで、ＥＣＵ５０は、エアフローセンサ６３と第１の空燃比センサ７４の検出結果に基づいて、再始動開始時からの触媒７２のＯＳＣの減少量を算出する。そして、ＥＣＵ５０は、再始動開始時における触媒７２のＯＳＣ（第１実施形態では最大値）、算出した減少量及び再始動開始からの経過時間に基づいて、触媒７２のＯＳＣが目標範囲となるタイミング（中立状態となるタイミング）を予測する。そして、ＥＣＵ５０は、この予測に基づいてリッチ制御期間を再調整するようにしている。これにより、より適切にリッチ制御を終了させることができ、エミッションの悪化を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の駆動制御装置について説明する。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。また、この第２実施形態では、基本構成として、第１実施形態のものを例に説明する。

第１実施形態では、エンジン１０の再始動開始直前に、触媒７２のＯＳＣが最大値となるまで増加させるようにモータリングを実施していた。しかしながら、例えば、車両の要求トルクがモータの出力トルクを上回る場合には、モータリングを十分実施できなくても、エンジン１０を再始動させる必要がある。この場合、エンジン１０の再始動時における触媒７２のＯＳＣは、最大値となっているとは限らないため、再始動開始時における触媒７２のＯＳＣを推定する際に工夫が必要となる。そこで、第２実施形態では、以下のような処理を実施している。以下、図６、図７に基づいて詳しく説明する。

図６は、第２実施形態のアイドリングストップ処理の流れを示すフローチャートである。第２実施形態のアイドリングストップ処理は、第１実施形態と同様に、ＥＣＵ５０により所定周期ごとに実行される。

アイドリングストップ処理が開始されると、ＥＣＵ５０は、第１実施形態と同様に、ステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理を実施する。ステップＳ１０５の判定結果が否定の場合、ＥＣＵ５０は、センサ類８０から入力した信号に基づく車両要求が、ハイブリッド車両１００を走行させるモータ（モータ２０又は駆動用モータ）の出力を上回るものであるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。すなわち、エンジン１０の出力なしで、つまり、モータだけで車両要求を応えることができない状況であるか否かを判定する。この判定結果が否定の場合、すなわち、モータだけで車両要求を応えることができる場合、ＥＣＵ５０は、一定時間経過後、再びステップＳ１０５の判定を実施する。

一方、ステップＳ１０５の判定結果が肯定の場合、又はステップＳ３０１の判定結果が肯定の場合、ＥＣＵ５０は、第２実施形態における再始動処理を開始する（ステップＳ３０２）。再始動処理を実施することにより、燃料噴射が開始され、エンジン１０が再始動する。なお、再始動処理の詳しい内容については、後述する。第２実施形態の場合、このステップＳ３０２が、再始動ステップに相当する。また、ステップＳ１０４及びステップＳ３０２を実施することにより、ＥＣＵ５０は、内燃機関制御部５１として機能することとなる。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の再始動を完了させると、アイドリングストップ処理を終了する。

次に、ステップＳ３０２において実施する第２実施形態の再始動処理について図７に基づいて説明する。再始動処理を開始すると、ＥＣＵ５０は、第１実施形態と同様にして、触媒７２のＯＳＣの最大値（上限値）を推定し（ステップＳ２０１）、当該最大値に応じて触媒７２のＯＳＣが中立状態となる目標範囲を決定する（ステップＳ２０２）。

次に、ＥＣＵ５０は、再始動処理の開始前に実行されていたモータリングの実施時間が、ステップＳ１０５において定められている所定時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。つまり、ステップＳ１０５の判定結果が肯定となってステップＳ３０２の再始動処理を実施したか否かを判定する。ステップＳ１０５において定められている所定時間は、モータリングによって、触媒７２のＯＳＣが、その下限値から最大値（上限値）となるまで増加するのに十分な時間が設定されている。このため、このステップＳ４０１では、モータリングによって、エンジン１０を再始動させる前に、触媒７２のＯＳＣを最大値に増加させることができたか否かについて判定している。

この判定結果が肯定の場合、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０１で推定したＯＳＣの最大値を、エンジン１０の再始動開始時における触媒７２のＯＳＣとして、設定（推定）する（ステップＳ４０２）。

一方、ステップＳ４０１の判定結果が否定の場合、ＥＣＵ５０は、モータリングによる触媒７２のＯＳＣの増加量を算出する（ステップＳ４０３）。ステップＳ４０３では、モータリングの実施時間、モータリング中にエアフローセンサ６３により検出された吸入空気量、及びモータリングによるエンジン１０の回転数に基づいて、ＯＳＣの増加量を算出する。このステップＳ４０３を実施することにより、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の自動停止中、モータ２０により増加させた触媒７２のＯＳＣの増加量を算出する算出部として機能する。

次に、ＥＣＵ５０は、触媒７２の下限値に、算出した増加量を加算した値を、再始動開始時における触媒７２のＯＳＣとして設定（推定）する（ステップＳ４０４）。

ステップＳ４０２又はステップＳ４０４の処理の終了後、ＥＣＵ５０は、第１実施形態と同様にして、ステップＳ２０４以降の処理を実施する。

以上のように説明した第２実施形態により以下のような有利な効果を得ることができる。

ＥＣＵ５０は、モータリングの実施期間が十分でない場合、触媒７２のＯＳＣの下限値を基準として、算出されたＯＳＣの増加量を加算した値を、再始動開始時における触媒７２のＯＳＣとして設定（推定）している。これにより、触媒７２のＯＳＣを最大値に達するまで増加させなくても、すなわち、飽和させなくても、燃料供給が過剰となることを防止しつつ、触媒７２のＯＳＣが中立状態となるようにリッチ制御期間を適切に調整することが可能となる。

（別の実施形態）
上記実施形態の構成の一部を、以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、リッチ制御期間を調整したが、リッチ制御期間における燃料噴射量を調整してもよい。また、リッチ制御期間及びリッチ制御期間における燃料噴射量をともに調整してもよい。

・上記実施形態では、モータリングの実施時間が所定時間を超えたか否かを判定して、モータリングを終了させるか否かを決定していた。この別例として、モータリングによるＯＳＣの増加量を算出し、増加量が、ＯＳＣの下限値から最大値（上限値）までの量を超えるか否かを判定することにより、モータリングを終了させるか否かを決定してもよい。ＯＳＣの増加量は、第２実施形態のステップＳ４０３と同様に実施すればよい。また、ＯＳＣの最大値は、マップにより推定された値であってもよいし、触媒７２が劣化していない状態における最大値（初期値）であってもよい。

・上記実施形態において、ハイブリッド車両１００は、シリーズハイブリッドであってもよいし、パラレルハイブリッドであってもよい。また、ハイブリッド車両１００は、シリーズ・パラレルハイブリッドであってもよい。

・上記実施形態において、目標範囲の代わりに、触媒７２のＯＳＣの中立点を採用してもよい。中立点は、触媒７２のＯＳＣの最大値を半分にすることにより算出可能である。すなわち、ＯＳＣの下限値と最大値との中間点が、中立点である。

・上記実施形態において、ＥＣＵ５０は、マップを参照して、触媒７２のＯＳＣの最大値を推定したが、推定方法は任意に変更してもよい。例えば、触媒７２が劣化していない状態における最大値（初期値）や触媒７２の使用期間などに基づいて、ＯＳＣの最大値を推定してもよい。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１０…エンジン、２０…モータ、５０…ＥＣＵ、５１…内燃機関制御部、５２…酸素貯蔵能推定部、５３…電動機制御部、７２…触媒、１００…ハイブリッド車両。

Claims (8)

1. 内燃機関（１０）と、前記内燃機関の駆動軸に駆動連結される電動機（２０）と、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒（７２）と、を備える車両（１００）の駆動制御装置（５０）において、
   前記内燃機関の始動及び停止を制御する内燃機関制御部（５１）と、
   前記触媒の酸素貯蔵能の最大値を推定する酸素貯蔵能推定部（５２）と、
   前記内燃機関の停止中、前記内燃機関の駆動軸を前記電動機で回転させて、前記触媒の酸素貯蔵能を増加させる電動機制御部（５３）と、を備え、
   前記内燃機関制御部は、
   前記内燃機関の始動開始後に、前記内燃機関の排出ガスの空燃比がリッチ側となるように燃料噴射量をリッチ制御するように構成されているとともに、
   前記酸素貯蔵能推定部により推定された最大値に基づいて、前記リッチ制御を実施するリッチ制御期間及びリッチ制御期間における燃料噴射量のうち少なくとも一方を調整する駆動制御装置。
2. 前記内燃機関制御部は、前記酸素貯蔵能推定部により推定された前記最大値に基づいて前記触媒の酸素貯蔵能が中立状態となる目標範囲を決定し、前記触媒の酸素貯蔵能が前記目標範囲となるように、前記リッチ制御期間及び前記リッチ制御期間における燃料噴射量のうち少なくとも一方を調整する請求項１に記載の駆動制御装置。
3. 前記内燃機関の停止中、前記電動機により増加させた前記触媒の酸素貯蔵能の増加量を算出する算出部を備え、
   前記触媒の酸素貯蔵能の下限値を基準として、前記増加量を加算した値を、前記内燃機関の始動開始時における前記触媒の酸素貯蔵能として決定し、
   決定した前記始動開始時の酸素貯蔵能に基づいて、前記リッチ制御期間及び前記リッチ制御期間における燃料噴射量のうち少なくとも一方を調整する請求項１又は２に記載の駆動制御装置。
4. 前記電動機制御部は、前記内燃機関の停止中、前記内燃機関の駆動軸を前記電動機で回転させて、前記触媒の酸素貯蔵能が最大値となるまで増加させることを目標として前記電動機を制御し、
   前記内燃機関制御部が前記内燃機関を始動させる前に、前記電動機制御部が、前記触媒の酸素貯蔵能を最大値に達するまで増加させた場合、前記内燃機関制御部は、前記最大値を、前記内燃機関の始動開始時における前記触媒の酸素貯蔵能として決定し、決定した前記始動開始時の酸素貯蔵能に基づいて、前記リッチ制御期間及び前記リッチ制御期間における燃料噴射量のうち少なくとも一方を調整する請求項１～３のうちいずれか１項に記載の駆動制御装置。
5. 前記酸素貯蔵能推定部は、学習により前記最大値を推定するように構成されており、
   前記内燃機関の運転領域は、利用可能な運転領域のうち、予め決められた一部の領域内で設定されており、
   前記学習は、当該一部の領域内で前記内燃機関が制御されることを前提として行われている請求項１～４のうちいずれか１項に記載の駆動制御装置。
6. 前記電動機制御部は、前記内燃機関の始動開始直前の期間において、前記内燃機関の駆動軸を前記電動機で回転させて、前記触媒の酸素貯蔵能を増加させる請求項１～５のうちいずれか１項に記載の駆動制御装置。
7. 前記内燃機関の吸入空気量を計測するエアフローセンサと、
   前記内燃機関の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、を備え、
   前記内燃機関制御部は、
   前記エアフローセンサ及び前記空燃比センサの検出結果に基づいて、前記内燃機関の始動開始時から現在までの前記触媒の酸素貯蔵能の減少量を算出し、
   前記始動開始時における前記触媒の酸素貯蔵能、前記減少量及び前記始動開始時からの経過時間に基づいて、前記触媒の酸素貯蔵能が中立状態となるタイミングを予測し、予測に基づいて前記リッチ制御期間及び前記リッチ制御期間における燃料噴射量のうち少なくとも一方を調整する請求項１～６のうちいずれか１項に記載の駆動制御装置。
8. 内燃機関（１０）と、前記内燃機関の駆動軸に駆動連結される電動機（２０）と、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒（７２）と、を備える車両（１００）の駆動制御装置（５０）が実行する駆動制御方法において、
   前記内燃機関を自動停止させる停止ステップ（Ｓ１０２）と、
   前記触媒の酸素貯蔵能の最大値を推定する酸素貯蔵能推定ステップ（Ｓ２０１）と、
   前記内燃機関の自動停止中、前記内燃機関の駆動軸を前記電動機で回転させて、前記触媒の酸素貯蔵能を増加させる電動機制御ステップ（Ｓ１０４）と、
   前記内燃機関を再始動させる再始動ステップ（Ｓ１０６）と、
   前記内燃機関への燃料噴射量を制御する噴射制御ステップ（Ｓ２０２～Ｓ２０６）と、を備え、
   前記噴射制御ステップでは、
   前記内燃機関の始動開始後に、前記内燃機関の排出ガスの空燃比がリッチ側となるように燃料噴射量をリッチ制御するとともに、
   前記酸素貯蔵能推定ステップにより推定された最大値に基づいて、前記リッチ制御を実施するリッチ制御期間及びリッチ制御期間における燃料噴射量のうち少なくとも一方を調整する駆動制御方法。

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