JP2023139774A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気通路に設けられたフィルタの過熱を抑制しつつ、フィルタの再生処理を速やかに完了させることができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】この制御装置は、空気供給装置を備えた内燃機関を搭載した車両に適用される。空気供給装置は、エアポンプを駆動することによって空気供給通路を通じて排気通路に空気を導入する。制御装置は、エアポンプを駆動して空気供給通路を通じて排気通路に導入した空気をフィルタに供給する空気供給処理と、燃焼室を通過させた酸素を、排気通路を通じてフィルタに供給する酸素供給処理と、を実行する。制御装置は、空気供給処理を実行しているときに（Ｓ３０：ＹＥＳ）、空気供給処理における単位時間当たりの空気の供給量を、酸素供給処理を同時に実行していないときよりも酸素供給処理を同時に実行しているときに少なくする低減処理を実行する（Ｓ３２）。【選択図】図３

Description

この発明は内燃機関を搭載した車両を制御する車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、排気通路に空気を導入する空気供給装置を搭載した内燃機関が開示されている。空気供給装置は、排気通路に接続されている空気供給通路と、エアポンプとを備えている。特許文献１に開示されている内燃機関は、エアポンプを駆動して空気供給通路を通じて排気通路に空気を送り込む。この内燃機関は、こうして排気通路に設けられたフィルタに空気を供給して堆積した粒子状物質の燃焼を促進する。

また、特許文献２には、複数の気筒を備える内燃機関を備えた車両が開示されている。この車両には、複数の気筒から排出された排気を浄化する排気浄化装置が設けられている。特許文献２に開示されている車両の制御装置は、内燃機関の複数の気筒のうち一部の気筒への燃料供給を停止させる一方で、残りの気筒には燃料を供給する停止処理を実行する。これにより、燃料供給が停止されている気筒を通じて排気浄化装置に酸素が供給されるようになる。そして、触媒での酸化反応が促進されてフィルタに堆積した粒子状物質の燃焼が促進される。

このように、内燃機関の燃焼室を通過した酸素を排気通路に供給する酸素供給処理によってもフィルタに堆積した粒子状物質の促進を図ることができる。

特開２０１０－０１３９７４号公報 特開２０２１－０６００２７号公報

ところで、フィルタに酸素を供給すれば、粒子状物質の燃焼を促進してフィルタの再生を速やかに完了させることができる。しかし、酸素を供給しすぎるとフィルタの過熱を招いてしまう。そのため、フィルタの過熱を抑制しつつ、フィルタの再生処理を速やかに完了させることが望まれている。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための車両の制御装置は、排気通路におけるフィルタよりも上流側の部分に接続された空気供給通路とエアポンプとを備え、前記エアポンプを駆動することによって前記空気供給通路を通じて前記排気通路に空気を導入する空気供給装置を備えた内燃機関を搭載した車両に適用される。この制御装置は、前記エアポンプを駆動して前記空気供給通路を通じて前記排気通路に導入した空気を前記フィルタに供給する空気供給処理と、前記内燃機関の燃焼室を通過させた酸素を、前記排気通路を通じて前記フィルタに供給する酸素供給処理と、を実行する。この制御装置は、前記空気供給処理を実行しているときに、前記空気供給処理における単位時間当たりの空気の供給量を、前記酸素供給処理を同時に実行していないときよりも前記酸素供給処理を同時に実行しているときに少なくする低減処理を実行する。

前記空気供給処理と前記酸素供給処理とを同時に実行すれば、いずれか一方の供給処理だけでは不足する分の酸素を他方の供給処理によって補うことができる。これにより、速やかにフィルタの再生が完了するようになる。しかし、前記空気供給処理と前記酸素供給処理とを同時に実行すると、フィルタに供給される酸素の量が過剰になってフィルタの過熱を招くおそれがある。これに対して上記の制御装置は、空気供給装置によって供給される酸素の量を低減している。そのため、制御装置は、酸素供給処理だけでは不足する酸素を空気供給装置によって供給しつつも過剰な酸素の供給を抑制できる。すなわち、この制御装置は、フィルタの過熱を抑制しつつ、フィルタの再生処理を速やかに完了させることができる。

車両の制御装置の一態様において、前記低減処理は、前記低減処理を開始するときの前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が多いほど単位時間当たりの空気の供給量を少なくする。

フィルタに堆積している粒子状物質の量が多いほど、酸素が供給されることによるフィルタの過熱が生じやすい。上記の構成によれば、過熱の生じやすさにあわせて空気の供給量を制御してフィルタの過熱の発生を抑制することができる。

車両の制御装置の一態様において、前記空気供給処理は、前記酸素供給処理が同時に実行されない場合には、電動の前記エアポンプを既定回転速度で既定時間駆動する処理であり、前記低減処理は、前記エアポンプの回転速度を前記既定回転速度よりも低くする処理である。そして、この制御装置は、前記空気供給処理において、前記低減処理を実行する場合に、前記エアポンプを駆動する時間を延長する延長処理を実行する。

電動のエアポンプは、高負荷での駆動を長時間継続することができない。そのため、制御装置は、既定回転速度での駆動を既定時間に限って行い、エアポンプの保護を図る。低減処理によって、回転速度を低減している場合には、エアポンプの負荷が低減されるため、駆動時間を延長することができる。そこで、この制御装置では、低減処理を実行する場合には、エアポンプを駆動する時間を延長する延長処理を実行する。したがって、この制御装置は、エアポンプの保護を図りながら空気供給処理と酸素供給処理とを同時に実行する期間を延長してフィルタの再生処理を速やかに完了させることができる。

車両の制御装置の一態様において、前記延長処理は、前記低減処理を開始するときの前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が多いほど、前記エアポンプを駆動する時間を延長する延長時間を長くする。

低減処理を開始するときの粒子状物質の堆積量が多いほどエアポンプの回転速度を低くする場合には、低減処理を開始するときの粒子状物質の堆積量が多いほどエアポンプの負荷は小さくなる。すなわち、低減処理を開始するときの粒子状物質の堆積量が多いほど、低減処理によってエアポンプの負荷が小さくなるため、エアポンプの駆動を継続できる時間は長くなる。そこで、この制御装置は、低減処理を開始するときの粒子状物質の堆積量が多いほど、延長処理における延長時間を長くする。したがって、この制御装置は、エアポンプの負荷にあわせて空気供給処理の時間を調整することができる。ひいては、エアポンプの保護を図りながら空気供給処理と酸素供給処理とを同時に実行する期間を極力長くしてフィルタの再生処理を速やかに完了させることができる。

車両の制御装置の一態様は、前記酸素供給処理として、前記内燃機関の複数の気筒のうち一部の気筒に対する燃料供給を停止させるとともに残りの気筒には燃料を供給する停止処理を実行する。

停止処理を実行すると、燃料供給が停止されている気筒を通じて酸素がフィルタに供給されるようになる。
車両の制御装置の一態様は、前記酸素供給処理として、前記内燃機関の各気筒に対する燃料供給は行う一方で、点火を行わない点火停止処理を実行する。

点火停止処理を実行すると、燃焼が行われないため未燃の混合気に含まれる酸素がフィルタに供給されるようになる。
車両の制御装置の一態様は、前記内燃機関の出力軸を駆動するモータを備えた車両に適用される。そして、この制御装置は、前記酸素供給処理として、前記内燃機関における各気筒への燃料供給及び各気筒における点火を停止した状態で前記モータにより前記出力軸を駆動するモータリング処理を実行する。

モータリング処理を実行すると、内燃機関がポンプのように作用し、燃焼室を通過した空気が排気通路に送り込まれる。これにより、酸素がフィルタに供給されるようになる。
車両の制御装置の一態様は、前記酸素供給処理として、各気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりも高くするリーン運転処理を実行する。

リーン運転処理を実行すると、混合気には燃焼によって消費しきれない余剰の酸素が含まれるようになる。そのため、排気に含まれる酸素がフィルタに供給されるようになる。

図１は、車両の制御装置と、同制御装置が制御するハイブリッド車両との関係を示す模式図である。 図２は、再生処理にかかるルーチンにおける処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、空気供給処理中に実行する低減処理及び延長処理にかかるルーチンにおける処理の流れを示すフローチャートである。 図４は、堆積量と空気供給流量との関係を示すグラフである。 図５は、堆積量と延長時間との関係を示すグラフである。 図６は、フラグＦの推移と空気供給流量の推移とを示すタイミングチャートであって図６（ａ）はフラグＦの推移を、図６（ｂ）は空気供給流量の推移を、それぞれ示す。 図７は、変更例における堆積量と空気供給流量との関係を示すグラフである。 図８は、他の変更例における堆積量と延長時間との関係を示すグラフである。

以下、一実施形態にかかる車両の制御装置である制御装置５００について、図１～図６を参照して説明する。
＜車両１０の構成＞
まず、図１を参照して制御装置５００が搭載された車両１０の構成を説明する。図１に示すように車両１０は、エンジン１１及び第２モータジェネレータ３２を動力源として備えている。すなわち車両１０は、ハイブリッド車両である。

エンジン１１は、吸気通路１２と排気通路２１を備えている。なお、図１に示す例では、エンジン１１は、４つの気筒を備えている。吸気通路１２には、吸気通路１２を流れる吸気の流量を調整するためのスロットルバルブ１３が設けられている。エンジン１１には、吸気中に燃料を噴射する複数のインジェクタ１４が、各気筒に対して１つずつ設けられている。なお、複数のインジェクタ１４は、各気筒に対して複数個ずつ設けられていてもよいし、各気筒に対して設けられている個数がそれぞれ異なっていてもよい。また、エンジン１１には、燃料と吸気との混合気を火花放電により点火する複数の点火プラグ１５が、各気筒に対して１つずつ設けられている。なお複数の点火プラグ１５は、各気筒に対して複数個ずつ設けられていてもよいし、各気筒に対して設けられている個数がそれぞれ異なっていてもよい。

エンジン１１の排気通路２１には、上流側排気浄化装置２２と下流側排気浄化装置２３が設置されている。下流側排気浄化装置２３は、排気通路２１における上流側排気浄化装置２２よりも下流側に設けられている。上流側排気浄化装置２２は、ＮＯｘ吸蔵型の三元触媒である。また、下流側排気浄化装置２３は、排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタに三元触媒を担持したものである。すなわち下流側排気浄化装置２３は、排気通路２１に設けられたフィルタである。

エンジン１１には空気供給装置２６が搭載されている。空気供給装置２６は、電動のエアポンプ２４と空気供給通路２５とを備えている。エアポンプ２４は、空気供給通路２５を介して排気通路２１に接続されている。空気供給通路２５は、排気通路２１における上流側排気浄化装置２２よりも上流側の部分に接続されている。空気供給装置２６は、エアポンプ２４によって外気を取り込んで空気供給通路２５を通じて排気通路２１に空気を導入する。

第２モータジェネレータ３２は、パワーコントロールユニット３５を介してバッテリ５０と接続されている。第２モータジェネレータ３２は、減速機構３４を介して駆動輪４０に連結されている。

また、エンジン１１は、動力分割機構３０及び減速機構３４を介して駆動輪４０に連結されている。なお、動力分割機構３０には、第１モータジェネレータ３１も連結されている。第１モータジェネレータ３１は、たとえば三相交流型のモータジェネレータである。動力分割機構３０は、遊星歯車機構であり、エンジン１１の駆動力を第１モータジェネレータ３１と駆動輪４０とに分割することができる。

第１モータジェネレータ３１は、エンジン１１の駆動力や駆動輪４０からの駆動力を受けて発電を行う。また、第１モータジェネレータ３１は、エンジン１１を始動する際に、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフトを駆動するスタータとしての役割も担う。その際には、第１モータジェネレータ３１は、バッテリ５０からの電力の供給に応じて駆動力を発生するモータとして機能する。

第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２は、パワーコントロールユニット３５を介してバッテリ５０に接続されている。第１モータジェネレータ３１によって発電された交流電力は、パワーコントロールユニット３５により直流に変換されてバッテリ５０に充電される。すなわち、パワーコントロールユニット３５はインバータとして機能する。

また、バッテリ５０の直流電力は、パワーコントロールユニット３５により交流に変換されて、第２モータジェネレータ３２に供給される。なお、車両１０を減速させる際には、駆動輪４０からの駆動力を利用して第２モータジェネレータ３２で発電を行う。そして、発電した電力はバッテリ５０に充電される。すなわち、この車両１０では回生充電を行う。この際には、第２モータジェネレータ３２は、ジェネレータとして機能する。第２モータジェネレータ３２によって発電された交流電力は、パワーコントロールユニット３５により直流に変換されてバッテリ５０に充電される。

なお、第１モータジェネレータ３１をスタータとして機能させるときは、パワーコントロールユニット３５は、バッテリ５０の直流電力を交流に変換して第１モータジェネレータ３１に供給する。

＜制御装置５００について＞
制御装置５００は、エンジン１１、第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２を制御する。制御装置５００は、エンジン１１を制御するエンジンコントロールユニット１１０を備えている。また、制御装置５００は、パワーコントロールユニット３５を制御して第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２を制御するモータコントロールユニット１３０を備えている。さらに制御装置５００は、エンジンコントロールユニット１１０及びモータコントロールユニット１３０に接続されて車両１０の制御を統括する統括コントロールユニット１００を備えている。なお、これらのコントロールユニットは、処理回路と、処理回路が実行するプログラムなどを記憶したメモリによって構成されている。

この制御装置５００は、エンジン１１、第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２を制御する。すなわち、制御装置５００は、車両１０のパワートレーンを制御する。制御装置５００は、車両１０の各部に設けられたセンサの検出信号が入力されている。

具体的には、統括コントロールユニット１００には、アクセルポジションセンサ１０１と、ブレーキセンサ１０２と、車速センサ１０３が接続されている。アクセルポジションセンサ１０１は、アクセル開度を検出する。ブレーキセンサ１０２は、ブレーキの操作量を検出する。車速センサ１０３は、車両１０の速度である車速を検出する。

エンジンコントロールユニット１１０には、クランクポジションセンサ１１１、水温センサ１１２及びエアフローメータ１１３が接続されている。クランクポジションセンサ１１１は、クランクシャフトが一定の角度回転する度にクランク角信号を出力する。エンジンコントロールユニット１１０は、クランク角信号に基づいてクランクシャフトの回転位相や、クランクシャフトの回転速度である機関回転速度ＮＥを算出する。水温センサ１１２は、エンジン１１の冷却水の温度である水温ＴＨＷを検出する。エアフローメータ１１３は、吸気通路１２を通じて吸入される吸入空気量Ｇａを検出する。

排気通路２１には、空燃比センサ１１４が設けられている。空燃比センサ１１４はエンジンコントロールユニット１１０に接続されている。空燃比センサ１１４は、空燃比を検出する。

そして、エンジンコントロールユニット１１０には、排気通路２１における上流側排気浄化装置２２と下流側排気浄化装置２３との間の部分の排気圧と、下流側排気浄化装置２３よりも下流側の部分の排気圧との差圧を検出する差圧センサ１１５も接続されている。

また、エンジンコントロールユニット１１０には、排気通路２１における上流側排気浄化装置２２と下流側排気浄化装置２３との間の排気の温度を検出する上流側温度センサ１１６が接続されている。また、エンジンコントロールユニット１１０には、下流側排気浄化装置２３よりも下流側の排気の温度を検出する下流側温度センサ１１７も接続されている。

また、モータコントロールユニット１３０には、パワーコントロールユニット３５を介して、バッテリ５０の電流、電圧及び温度が入力されている。モータコントロールユニット１３０は、これら電流、電圧及び温度に基づき、バッテリ５０の充電容量に対する充電残量の比率である充電状態指標値ＳＯＣを算出している。

エンジンコントロールユニット１１０とモータコントロールユニット１３０は、それぞれ通信線で統括コントロールユニット１００に接続されている。そして、統括コントロールユニット１００とモータコントロールユニット１３０とエンジンコントロールユニット１１０とのそれぞれが、ＣＡＮ通信によってセンサから入力された検出信号に基づく情報や算出した情報を相互にやり取りし、共有している。

＜車両１０の制御について＞
上記のように構成された車両１０は、バッテリ５０に蓄えられている電力を利用して第２モータジェネレータ３２を駆動することにより、第２モータジェネレータ３２のみを利用して駆動輪４０を駆動するモータ走行を行うことができる。また、エンジン１１と第２モータジェネレータ３２を利用して駆動輪４０を駆動するハイブリッド走行を行うこともできる。

統括コントロールユニット１００は、アクセル開度やブレーキの操作量、車速、そして充電状態指標値ＳＯＣに基づいて、エンジンコントロールユニット１１０にエンジン１１の要求パワー及び要求機関回転速度を出力する。また、モータコントロールユニット１３０に、第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２に対する要求トルク及び目標回転数をそれぞれ出力する。

エンジンコントロールユニット１１０は、要求パワー及び要求機関回転速度を実現するようにエンジン１１を制御する。なお、エンジンコントロールユニット１１０は、基本的に、エンジン１１の各気筒における空燃比が理論空燃比になるように燃料噴射制御を実行する。また、エンジン１１における燃料噴射および点火は、気筒＃１、気筒＃３、気筒＃４、気筒＃２という順序で実行される。

モータコントロールユニット１３０は、要求トルク及び目標回転数を実現するように、第１モータジェネレータ３１及び第２モータジェネレータ３２をそれぞれ制御する。
＜パティキュレートフィルタの再生について＞
上述したように車両１０は、パティキュレートフィルタに三元触媒を担持した下流側排気浄化装置２３を備えている。パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量ＤＰＭは、エンジン１１の運転に伴って増加する。そのため、車両１０では、パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量ＤＰＭが一定の水準まで増加した段階で、堆積した粒子状物質を燃焼させてパティキュレートフィルタを再生する必要がある。この車両１０では、パティキュレートフィルタを十分に昇温させた状態で、パティキュレートフィルタに酸素を送り込むことによってパティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質を燃焼させる。

＜再生処理について＞
図２に、制御装置５００が実行する再生処理にかかるルーチンにおける処理手順を示す。図２に示すルーチンは、メモリに記憶されたプログラムを処理回路がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。

図２に示すルーチンにおいて、制御装置５００は、まず、機関回転速度ＮＥ、充填効率η及び水温ＴＨＷを取得する（Ｓ１０）。充填効率ηは、エンジンコントロールユニット１１０により、吸入空気量Ｇａ及び機関回転速度ＮＥに基づき算出される。次に制御装置５００は、機関回転速度ＮＥ、充填効率η及び水温ＴＨＷに基づき、堆積量ＤＰＭの更新量ΔＤＰＭを算出する（Ｓ１２）。詳しくは、制御装置５００は、機関回転速度ＮＥ、充填効率η及び水温ＴＨＷに基づき排気通路２１に排出される排気中の粒子状物質の量を算出する。また、制御装置５００は、上流側温度センサ１１６及び下流側温度センサ１１７の検出値に基づいて下流側排気浄化装置２３の温度を算出する。そして制御装置５００は、排気中の粒子状物質の量や下流側排気浄化装置２３の温度に基づき更新量ΔＤＰＭを算出する。

次に制御装置５００は、堆積量ＤＰＭに更新量ΔＤＰＭを加算した和を新たな堆積量ＤＰＭにする。こうして堆積量ＤＰＭを更新する（Ｓ１４）。次に制御装置５００は、フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ１６）。フラグＦは、「１」である場合に、下流側排気浄化装置２３の粒子状物質を燃焼除去するための再生処理のために後述する酸素供給処理を実行していることを示す。一方でフラグＦは、「０」である場合に酸素供給処理を実行していないことを示す。制御装置５００は、フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ１６：ＮＯ）、堆積量ＤＰＭが再生実行値ＤＰＭＨ以上であるか否かを判定する（Ｓ１８）。再生実行値ＤＰＭＨは、堆積量ＤＰＭが再生実行値ＤＰＭＨ以上であることに基づいて、粒子状物質を除去する必要がある状態であることを判定するための閾値である。

制御装置５００は、再生実行値ＤＰＭＨ以上であると判定する場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、再生処理の実行条件が成立するか否かを判定する（Ｓ２０）。ここで実行条件は、以下の条件（ア）～条件（ウ）の論理積が真である旨の条件とすればよい。

条件（ア）：エンジン１１に対する要求パワーが所定値以上である旨の条件。
条件（イ）：機関回転速度ＮＥが所定速度以上である旨の条件。
条件（ウ）：Ｓ２４のトルク補償処理を実行できる旨の条件。

制御装置５００は、論理積が真であると判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、再生処理のために酸素供給処理を実行し、フラグＦに「１」を代入する（Ｓ２２）。すなわち、制御装置５００は、気筒＃１のインジェクタ１４からの燃料の噴射を停止する。そして、制御装置５００は気筒＃２～＃４における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとする。すなわち、本実施形態における酸素供給処理は、複数の気筒のうちの一部の気筒に対する燃料供給を停止させるとともに残りの気筒には燃料を供給する停止処理である。この処理は、排気通路２１に酸素と未燃燃料とを排出することによって上流側排気浄化装置２２及び下流側排気浄化装置２３での酸化反応を促進する処理である。そして、この処理は、上流側排気浄化装置２２及び下流側排気浄化装置２３の温度を上昇させて下流側排気浄化装置２３が捕集した粒子状物質を燃焼除去するための処理である。すなわち、制御装置５００は、排気通路２１に酸素と未燃燃料を排出することによって排気浄化装置において未燃燃料を燃焼させ排気の温度を上昇させる。これにより、下流側排気浄化装置２３の温度を上昇させることができる。また、下流側排気浄化装置２３に酸素を供給することによって下流側排気浄化装置２３が捕集した粒子状物質を燃焼除去することができる。

なお、燃料の供給を停止する気筒は気筒＃１に限らない。たとえば、燃料の供給を停止する回数に偏りが生じないように燃料の供給を停止させる気筒を順に切り替えるようにしてもよい。

次に、制御装置５００は、気筒＃１の燃焼制御の停止に起因したエンジン１１のクランクシャフトのトルク変動を補償する処理を実行する（Ｓ２４）。この処理において、パワーコントロールユニット３５は、第２モータジェネレータ３２に対する走行のための要求トルクに、補償トルクを重畳する。そして、モータコントロールユニット１３０は、補償トルクが重畳された要求トルクに基づきパワーコントロールユニット３５を操作する。

なお、このトルク補償処理を実行できる旨の条件は、第２モータジェネレータ３２に異常が生じていないこと、トルク補償処理を実行するのに必要な電力がバッテリ５０に蓄えられていることなどである。

一方、制御装置５００は、フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、堆積量ＤＰＭが停止用閾値ＤＰＭＬ以下であるか否かを判定する（Ｓ２６）。停止用閾値ＤＰＭＬは、堆積量ＤＰＭが停止用閾値ＤＰＭＬ以下であることに基づいて再生処理を停止させてもよい旨を判定するための閾値である。制御装置５００は、堆積量ＤＰＭが停止用閾値ＤＰＭＬ以下となる場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、再生処理を停止してフラグＦに「０」を代入する（Ｓ２８）。

なお、制御装置５００は、Ｓ２４，Ｓ２８の処理を完了する場合や、Ｓ１８，Ｓ２０の処理において否定判定する場合には、図２に示すルーチンを一旦終了する。
＜空気供給処理について＞
制御装置５００は、上流側排気浄化装置２２における触媒を早期に活性化温度まで暖機するために、空気供給装置２６を用いて空気供給処理を実行する。具体的には、制御装置５００は、既定時間ＴＡＩに亘ってエアポンプ２４を駆動することによって空気供給通路２５を通じて排気通路２１に空気を導入する。これにより、上流側排気浄化装置２２に空気が供給される。空気供給処理は、エンジン１１の低温始動時に実行される。具体的には、制御装置５００は、実行条件が成立していることに基づいて空気供給処理を実行する。空気供給処理の実行条件は、水温ＴＨＷが閾値未満、たとえば６０℃未満であること、エンジン１１の始動が完了していること、水温ＴＨＷが０℃以上であること、エアポンプ２４に異常がないこと、の論理積条件である。なお、水温ＴＨＷが０℃以上であることは、空気供給通路２５内で凝縮水が凍結している状態でエアポンプ２４を駆動することを避けるための条件である。

エンジン１１の低温始動時に空気供給処理を実行することによって上流側排気浄化装置２２に空気が供給されると、上流側排気浄化装置２２での酸化反応によって暖機が促進される。

制御装置５００が稼働しているときには、モータ走行の継続などによって水温ＴＨＷが低くなると、エンジン１１が運転される。そのため、空気供給処理は、制御装置５００の稼働が継続している間に一度実行されるだけで、その後は実行されなくなる。また、そもそも水温ＴＷＨが高い場合には実行されないこともある。

ところで、空気供給処理と、再生処理のための酸素供給処理とを同時に実行すれば、再生供給処理だけでは不足する分の酸素を空気供給処理によって補うことができる。これにより、速やかに再生が完了するようになる。しかし、空気供給処理と酸素供給処理とを同時に実行すると、下流側排気浄化装置２３に供給される酸素の量が過剰になって過熱を招くおそれがある。

そこで、制御装置５００は、空気供給処理を実行しているときに図３に示すルーチンを実行して空気供給処理におけるエアポンプ２４の駆動量を調整する。
図３に、制御装置５００が空気供給処理中に実行する低減処理及び延長処理にかかるルーチンにおける処理手順を示す。図３に示すルーチンは、メモリに記憶されたプログラムを処理回路が空気供給処理実行中に低減処理が実行されるまで、たとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。

図３に示すルーチンにおいて、制御装置５００は、まず、フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ３０）。この処理は、図２を参照して説明したＳ１６の処理と同様の処理である。制御装置５００は、フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、堆積量ＤＰＭに応じて供給空気流量ＱＡＩを低減させる（Ｓ３２）。なお、供給空気流量ＱＡＩは空気供給装置２６によって単位時間当たりに排気通路２１内に供給する空気の量である。空気供給装置２６はエアポンプ２４を駆動することによって空気を供給する。そのため、制御装置５００は、エアポンプ２４の回転速度を制御することによって供給空気流量ＱＡＩを調整する。制御装置５００は、Ｓ３２の処理において堆積量ＤＰＭに応じてエアポンプ２４の回転速度を決定する。

図４に示すように、エアポンプ２４の回転速度は、堆積量ＤＰＭが停止用閾値ＤＰＭＬ以下のとき、すなわち酸素供給処理が実行されないときには供給空気流量ＱＡＩが基本流量Ｑｂａｓｅになるように設定されている。Ｓ３２の処理において、エアポンプ２４の回転速度は、図４に示すように堆積量ＤＰＭが停止用閾値ＤＰＭＬよりも多いときには、堆積量ＤＰＭが多いほど供給空気流量ＱＡＩが少なくなるように決定される。そして、エアポンプ２４の回転速度は、堆積量ＤＰＭが閾値Ｄ１以上のときには、供給空気流量ＱＡＩが「０」、すなわちエアポンプ２４が停止するように決定される。なお、閾値Ｄ１は、酸素供給処理と空気供給処理とを同時に実行することにより下流側排気浄化装置２３の過熱が発生する懸念のある堆積量ＤＰＭの下限値に基づいて設定されている。閾値Ｄ１は、再生実行値ＤＰＭＨよりも大きな値である。

すなわち、Ｓ３２の処理は、空気供給処理を実行しているときに、空気供給処理における単位時間当たりの空気の供給量を、酸素供給処理を同時に実行していないときよりも酸素供給処理を同時に実行しているときに少なくする低減処理である。そして、制御装置５００では、下流側排気浄化装置２３の過熱が発生することが懸念されるほど堆積量ＤＰＭが多いときにはエアポンプ２４を停止して空気供給通路処理を停止するようにしている。

Ｓ３２の処理を通じてエアポンプ２４の回転速度を低減すると、制御装置５００は、堆積量ＤＰＭに応じて延長時間ＴＥｘを決定する（Ｓ３４）。上述したように、空気供給処理は、既定時間ＴＡＩに亘ってエアポンプ２４を駆動する処理である。酸素供給処理が実行されない場合には、既定時間ＴＡＩは基本時間Ｔｂａｓｅである。たとえば、基本時間Ｔｂａｓｅは１分間である。延長時間ＴＥｘは、空気供給処理においてエアポンプ２４をこの基本時間Ｔｂａｓｅ以降も駆動し続ける時間、すなわちエアポンプ２４を駆動する既定時間ＴＡＩを延長する時間である。

図５に示すように、延長時間ＴＥｘは、堆積量ＤＰＭが停止用閾値ＤＰＭＬ以下のとき、すなわち酸素供給処理が実行されないときには「０」である。延長時間ＴＥｘは、堆積量ＤＰＭが閾値Ｄ１以上のときにも、「０」に決定される。すなわちエアポンプ２４が停止されるときには、延長時間ＴＥｘは「０」決定される。堆積量ＤＰＭが停止用閾値ＤＰＭＬよりも多く、且つ閾値Ｄ１よりも少ない範囲にあるときには、Ｓ３４の処理において、堆積量ＤＰＭが多いほど延長時間ＴＥｘが長くなるように決定される。なお、延長時間ＴＥｘの最大値Ｔｍａｘはたとえば数分未満の値である。

Ｓ３４の処理を通じて延長時間ＴＥｘを決定すると、制御装置５００は、基本時間Ｔｂａｓｅに延長時間ＴＥｘを加算した和を、新たな既定時間ＴＡＩにして既定時間ＴＡＩを更新する。すなわち、Ｓ３４及びＳ３６の処理は、低減処理を開始するときの堆積量ＤＰＭが多いほど、延長時間ＴＥｘを長くして既定時間ＴＡＩを延長する延長処理である。

Ｓ３６の処理を完了すると、制御装置５００は、このルーチンを終了させる。
一方、制御装置５００は、フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ３０：ＮＯ）、Ｓ３２～Ｓ３６の処理を実行せずに、そのままこのルーチンを一旦終了させる。

＜本実施形態の作用＞
次に、図６を参照して、制御装置５００の作用について説明する。なお、図６は、空気供給処理を実行しているときに、途中から酸素供給処理が開始される場合のフラグＦ及び供給空気流量ＱＡＩの推移を示すタイミングチャートである。なお、図６では、比較例として、低減処理及び延長処理を実行しない場合の供給空気流量ＱＡＩの推移を一点鎖線で示している。

図６（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において空気供給処理が開始されると、エアポンプ２４が駆動されて供給空気流量ＱＡＩが増大する。このときには、酸素供給処理は実行されていないため、フラグＦは「０」になっている（Ｓ３０：ＮＯ）。

図６（ａ）に示すように時刻ｔ２において酸素供給処理が開始されると、フラグＦが「１」になる（Ｓ３０：ＹＥＳ）。そして、低減処理が実行される（Ｓ３２）。これにより、図６（ｂ）に示すように、供給空気流量ＱＡＩが低減される。また、延長処理が実行されて（Ｓ３４）、既定時間ＴＡＩは、基本時間Ｔｂａｓｅに延長時間ＴＥｘを加算した長さまで延長される。

これにより、時刻ｔ２～時刻ｔ４までは、酸素供給処理と、供給空気流量ＱＡＩが低減された空気供給処理とが同時に実行される。時刻ｔ４において既定時間ＴＡＩが経過すると、エアポンプ２４の駆動が停止されて空気供給処理が終了する。なお、酸素供給処理によって再生処理が完了するまでには数十分の時間を要するため、酸素供給処理はその後も継続される。

これに対して、一点鎖線で示すように、低減処理及び延長処理を実行しない比較例の場合には、時刻ｔ２において酸素供給処理が開始されてからも供給空気流量ＱＡＩが基本流量Ｑｂａｓｅに維持される。そして、時刻ｔ３において基本時間Ｔｂａｓｅが経過すると、エアポンプ２４の駆動が停止されて空気供給処理が終了する。

空気供給処理と酸素供給処理とを同時に実行すれば、速やかに下流側排気浄化装置２３の再生が完了するようになる。しかし、比較例のように供給空気流量ＱＡＩを低減させないまま空気供給処理と酸素供給処理とを同時に実行すると、供給される酸素の量が過剰になって下流側排気浄化装置２３の過熱を招くおそれがある。

これに対して制御装置５００は、空気供給処理を実行しているときに、空気供給処理における供給空気流量ＱＡＩを、酸素供給処理を同時に実行していないときよりも酸素供給処理を同時に実行しているときに少なくする低減処理を実行する。そのため、制御装置５００によれば、空気供給処理と酸素供給処理とを同時に実行しているときに空気供給装置２６によって供給される酸素の量が低減される。

＜本実施形態の効果＞
（１）制御装置５００は、酸素供給処理だけでは不足する酸素を空気供給装置２６によって供給しつつも過剰な酸素の供給を抑制できる。すなわち、この制御装置５００は、下流側排気浄化装置２３の過熱を抑制しつつ、再生処理を速やかに完了させることができる。

（２）図４を参照して説明したように、制御装置５００は、低減処理を通じて、低減処理を開始するときの堆積量ＤＰＭが多いほど供給空気流量ＱＡＩを少なくする。堆積量ＤＰＭが多いほど、酸素が供給されることによる下流側排気浄化装置２３の過熱が生じやすい。上記の制御装置５００によれば、過熱の生じやすさにあわせて空気の供給量を制御して過熱の発生を抑制することができる。

（３）電動のエアポンプ２４は、高負荷での駆動を長時間継続することができない。そのため、制御装置５００は、既定回転速度での駆動を既定時間ＴＡＩに限って行い、エアポンプ２４の保護を図る。低減処理によって、回転速度を低減している場合には、エアポンプ２４の負荷が低減される。そのため、駆動時間を延長することができる。そこで、この制御装置５００では、低減処理を実行する場合には、エアポンプ２４を駆動する時間を基本時間Ｔｂａｓｅよりも延長する延長処理を実行する。したがって、この制御装置５００は、エアポンプ２４の保護を図りながら空気供給処理と酸素供給処理とを同時に実行する期間を延長して下流側排気浄化装置２３の再生処理を速やかに完了させることができる。

（４）低減処理を開始するときの堆積量ＤＰＭが多いほどエアポンプ２４の回転速度を低くする場合には、低減処理を開始するときの堆積量ＤＰＭが多いほどエアポンプ２４の負荷は小さくなる。すなわち、低減処理を開始するときの堆積量ＤＰＭが多いほど、低減処理によってエアポンプ２４の負荷が小さくなるため、エアポンプ２４の駆動を継続できる時間は長くなる。そこで、制御装置５００は、図５を参照して説明したように低減処理を開始するときの堆積量ＤＰＭが多いほど、延長処理における延長時間ＴＥｘを長くする。したがって、制御装置５００は、エアポンプ２４の負荷にあわせて空気供給処理の時間を調整することができる。ひいては、エアポンプ２４の保護を図りながら空気供給処理と酸素供給処理とを同時に実行する期間を極力長くして再生処理を速やかに完了させることができる。

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記の実施形態では、図４に示したように、低減処理において、堆積量ＤＰＭが多いほど供給空気流量ＱＡＩが少なくなるようにエアポンプ２４の回転速度を低減する例を示した。低減処理における供給空気流量ＱＡＩの低減態様はこうした態様に限らない。たとえば、図７に示すように、供給空気流量ＱＡＩが堆積量ＤＰＭの水準に応じて設定されていてもよい。図７に示す例では、堆積量ＤＰＭが停止用閾値ＤＰＭＬよりも多く且つ閾値Ｄ２よりも少ないときには供給空気流量ＱＡＩをＱ２にする。なお、閾値Ｄ２は閾値Ｄ１よりも小さい。そして、堆積量ＤＰＭが閾値Ｄ２以上であり且つ閾値Ｄ１も少ないときには供給空気流量ＱＡＩをＱ１にする。なお、Ｑ１は、Ｑ２よりも小さい。このように、低減処理によって設定する供給空気流量ＱＡＩを堆積量ＤＰＭに応じて段階的に設定してもよい。

・上記の実施形態では、図５に示したように、延長処理において、堆積量ＤＰＭが多いほど延長時間ＴＥｘが長くなるように既定時間ＴＡＩを延長する例を示した。延長処理における既定時間ＴＡＩの延長態様はこうした態様に限らない。たとえば、図８に示すように、堆積量ＤＰＭがある程度多い場合に限って、すなわち低減処理によって供給空気流量ＱＡＩがある程度少なくされるときに限って延長を行うように延長時間ＴＥｘを設定してもよい。図８に示す例では、堆積量ＤＰＭが閾値Ｄ３以上である場合に限って延長時間ＴＥｘを設定して、実質的に堆積量ＤＰＭが閾値Ｄ３以上のときに限って延長処理を実行する。なお、閾値Ｄ３は閾値Ｄ１よりも小さい。また、延長処理によって設定する延長時間ＴＥｘを堆積量ＤＰＭに応じて段階的に設定してもよい。

・延長処理を省略してもよい。すなわち、空気供給処理において、低減処理は実行するものの、延長処理を実行せずに常に基本時間Ｔｂａｓｅの間だけ、エアポンプ２４を駆動するようにしてもよい。

・上記の実施形態では、酸素供給処理として、エンジン１１の複数の気筒のうち一部の気筒に対する燃料供給を停止させるとともに残りの気筒には燃料を供給する停止処理を実行する例を示した。これに対して酸素供給処理は、停止処理に限らない。酸素供給処理は、エンジン１１の燃焼室を通過させた酸素を、排気通路２１を通じてかフィルタに供給する処理であればよい。

・酸素供給処理として、エンジン１１の各気筒に対する燃料供給は行う一方で、点火を行わない点火停止処理を実行するようにしてもよい。点火停止処理を実行すると、燃焼が行われないため未燃の混合気に含まれる酸素がフィルタに供給されるようになる。

・酸素供給処理として、エンジン１１における各気筒への燃料供給及び各気筒における点火を停止した状態でモータによりクランクシャフトを駆動するモータリング処理を実行するようにしてもよい。モータリング処理を実行すると、エンジン１１がポンプのように作用し、燃焼室を通過した空気が排気通路２１に送り込まれる。これにより、酸素がフィルタに供給されるようになる。

・酸素供給処理として、各気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりも高くするリーン運転処理を実行するようにしてもよい。リーン運転処理を実行すると、混合気には燃焼によって消費しきれない余剰の酸素が含まれるようになる。そのため、排気に含まれる酸素がフィルタに供給されるようになる。

・車両１０のエンジン１１が、４つの気筒を備えた直列４気筒エンジンである例を示したが、制御装置５００が制御する内燃機関は、これに限られるものではない。すなわち、内燃機関は、４気筒エンジンに限らない。また、内燃機関は、バンクごと排気浄化装置が設けられるＶ型エンジン、水平対向型エンジンあるいはＷ型エンジンであってもよい。この場合、停止制御は、１サイクル中にバンクの各々で少なくとも１つの気筒への燃料供給が停止されるように構築されるとよい。これにより、Ｖ型エンジンなどの各バンクの排気浄化装置に十分な酸素を送り込むことが可能となる。

・上流側排気浄化装置２２と下流側排気浄化装置２３とが設けられ、下流側排気浄化装置２３がパティキュレートフィルタになっている例を示した。排気浄化システムの構成は、こうした構成には限られない。少なくともパティキュレートフィルタが搭載された内燃機関を搭載した車両１０を制御する制御装置５００であれば、上記実施形態と同様の構成を適用できる。

・車両１０におけるパワートレーンの構成は図１に例示した構成に限らない。モータによってトルク補償処理を実行することのできる車両１０を制御する制御装置５００であれば、上記実施形態と同様の構成を適用できる。

・またトルク補償処理は、必ずしも実行しなくてもよい。そのため、車両１０は、モータを備えたハイブリッド車両でなくてもよい。
・再生処理の実行を許可する所定の条件としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、上記条件（ア）～条件（ウ）の３つの条件に関しては、それらのうちの２つのみを含んでもよく、またたとえば１つのみを含んでもよい。なお、所定の条件に上記３つの条件以外の条件が含まれてもよく、また上記３つの条件のいずれも含まなくてもよい。

・堆積量ＤＰＭの推定処理としては、図２において例示したものに限らない。たとえば、差圧センサ１１５によって検出される下流側排気浄化装置２３の上流側と下流側との圧力の差と吸入空気量Ｇａとに基づき堆積量ＤＰＭを推定してもよい。具体的には、圧力の差が大きい場合に小さい場合よりも堆積量ＤＰＭを大きい値に推定し、圧力の差が同一であっても、吸入空気量Ｇａが小さい場合に大きい場合よりも堆積量ＤＰＭを大きい値に推定すればよい。

・下流側排気浄化装置２３としては、三元触媒が担持されたフィルタに限らず、フィルタのみであってもよい。また、下流側排気浄化装置２３としては、排気通路２１のうちの上流側排気浄化装置２２の下流に設けられるものに限らない。上記の下流側排気浄化装置２３に相当する三元触媒が担持されたフィルタの暖機を促進するために空気供給処理を実行するエンジン１１を備えた車両１０を制御する制御装置５００に上記実施形態と同様の構成を適用することもできる。

・制御装置５００は、エンジンコントロールユニット１１０、モータコントロールユニット１３０、統括コントロールユニット１００を備えている。これらコントロールユニットは、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサとして構成し得る。また、これらコントロールユニットは、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１つ以上の専用のハードウェア回路として構成し得る。また、これらコントロールユニットは、これらの組み合わせを含む回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）としても構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

・車両１０としては、シリーズ・パラレルハイブリッド車に限らず、たとえばパラレルハイブリッド車やシリーズハイブリッド車であってもよい。もっとも、ハイブリッド車に限らず、たとえば、車両１０の動力発生装置がエンジン１１のみの車両１０であってもよい。

・なお、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、所望の選択肢の「１つ以上」を意味する。一例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が２つであれば「１つの選択肢のみ」または「２つの選択肢の双方」を意味する。他の例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が３つ以上であれば「１つの選択肢のみ」または「２つ以上の任意の選択肢の組み合わせ」を意味する。

１０…車両
１１…エンジン
１２…吸気通路
２１…排気通路
２２…上流側排気浄化装置
２３…下流側排気浄化装置
２４…エアポンプ
２５…空気供給通路
２６…空気供給装置
３０…動力分割機構
３１…第１モータジェネレータ
３２…第２モータジェネレータ
３４…減速機構
３５…パワーコントロールユニット
４０…駆動輪
５０…バッテリ
１００…統括コントロールユニット
１０１…アクセルポジションセンサ
１０２…ブレーキセンサ
１０３…車速センサ
１１０…エンジンコントロールユニット
１１１…クランクポジションセンサ
１１２…水温センサ
１１３…エアフローメータ
１１４…空燃比センサ
１１５…差圧センサ
１１６…上流側温度センサ
１１７…下流側温度センサ
１３０…モータコントロールユニット
５００…制御装置

Claims (8)

1. 排気通路におけるフィルタよりも上流側の部分に接続された空気供給通路とエアポンプとを備え、前記エアポンプを駆動することによって前記空気供給通路を通じて前記排気通路に空気を導入する空気供給装置を備えた内燃機関を搭載した車両に適用され、
   前記エアポンプを駆動して前記空気供給通路を通じて前記排気通路に導入した空気を前記フィルタに供給する空気供給処理と、
   前記内燃機関の燃焼室を通過させた酸素を、前記排気通路を通じて前記フィルタに供給する酸素供給処理と、を実行する車両の制御装置であり、
   前記空気供給処理を実行しているときに、前記空気供給処理における単位時間当たりの空気の供給量を、前記酸素供給処理を同時に実行していないときよりも前記酸素供給処理を同時に実行しているときに少なくする低減処理を実行する
   車両の制御装置。
2. 前記低減処理は、前記低減処理を開始するときの前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が多いほど単位時間当たりの空気の供給量を少なくする
   請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記空気供給処理は、前記酸素供給処理が同時に実行されない場合には、電動の前記エアポンプを既定回転速度で既定時間駆動する処理であり、
   前記低減処理は、前記エアポンプの回転速度を前記既定回転速度よりも低くする処理であり、
   前記空気供給処理において、前記低減処理を実行する場合に、前記エアポンプを駆動する時間を延長する延長処理を実行する
   請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記延長処理は、前記低減処理を開始するときの前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が多いほど、前記エアポンプを駆動する時間を延長する延長時間を長くする
   請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 前記酸素供給処理として、前記内燃機関の複数の気筒のうち一部の気筒に対する燃料供給を停止させるとともに残りの気筒には燃料を供給する停止処理を実行する
   請求項１に記載の車両の制御装置。
6. 前記酸素供給処理として、前記内燃機関の各気筒に対する燃料供給は行う一方で、点火を行わない点火停止処理を実行する
   請求項１に記載の車両の制御装置。
7. 前記内燃機関の出力軸を駆動するモータを備えた車両に適用され、
   前記酸素供給処理として、前記内燃機関における各気筒への燃料供給及び各気筒における点火を停止した状態で前記モータにより前記出力軸を駆動するモータリング処理を実行する
   請求項１に記載の車両の制御装置。
8. 前記酸素供給処理として、各気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりも高くするリーン運転処理を実行する
   請求項１に記載の車両の制御装置。

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