JP3894198B2 - ハイブリッド自動車の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車の制御装置に関し、特に、エンジンの排気経路中にＨＣトラップ触媒を備えたハイブリッド自動車の制御装置に関するものである。

図１０はエンジン２と電動機（第１の電動機）４との駆動力を用いて走行可能なハイブリッド自動車の全体構成の一例を模式的に示す図であって、この車両では、図示するように、エンジン２，クラッチ８，電動機４及びトランスミッション６が直列に配設されている。また、トランスミッション６の下流側には、デフアレンシャルギア（デフ）２４が設けられており、このデフ２４に入力された駆動力はドライブシャフト２６Ｌ，２６Ｒを介して左右の駆動輪２８Ｌ，２８Ｒに伝達されるようになっている。なお、電動機４は動力源（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを有しており、このため、以下では、電動機をモータ／ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）、又は単にモータという。

また、モータ４の出力軸とエンジン２の出力軸とはクラッチ８を介して断接可能に構成されており、クラッチ８を接続した状態でモータ４が電力供給を受けて力行することによりエンジン２とモータ４との両方の駆動力で車両が走行するようになっている。また、クラッチ８を遮断した状態でモータ４が力行することによりエンジン２を停止させた状態で走行することができるようになっている。一方、モータ４を発電機として機能させることで、エンジンブレーキ相当の回生ブレーキを作用させたり、エンジン２の駆動力（トルク）を吸収したりすることができるようになっている。

また、エンジン２には第２の電動機（モータ）１０が付設されており、このモータ１０とエンジン２とはベルト１０ａを介して接続されている。また、このモータ１０はスタータとしての機能と、発電機（ジェネレータ）としての機能とを有しており、始動時には、モータ１０を作動させてエンジン２を起動させるとともに、エンジン作動後は、モータ１０をジェネレータとして作動させるようになっている。

これらのモータ４，１０はいずれもインバータ１２を介してバッテリ１４に接続されており、インバータ１２はシステムマネージャ１６からの制御信号に基づいてその作動が制御されるようになっている。なお、システムマネージャ１６には図示しない種々のセンサ類が接続されており、これらのセンサ類からの情報に基づいて、インバータ１２への制御信号が設定されるようになっている。

ところで、図中符号１８はエンジン２の排気管（排気経路）であり、この排気管１８上には、排ガス中のＮＯｘ，ＣＯ，ＨＣを浄化する三元触媒２０や、排ガス中のＨＣを捕捉、浄化するＨＣトラップ触媒（以下、ＨＣトラップという）２２が設けられている。
このうちＨＣトラップ２２は、例えばゼオライト等により形成されてＨＣを一時的に捕捉するＨＣトラップ層と、ＨＣを含む排ガス成分を浄化する三元触媒層とを有している。そして、冷態始動時等のように、三元触媒２０やＨＣトラップ２２内の三元触媒層が十分活性化温度に達していない状態では、比較的多量に排出されるＨＣはＨＣトラップ層に捕捉され、その後、三元触媒層が活性化温度まで達すると、ＨＣトラップ層から脱離したＨＣが、三元触媒層においてＮＯｘやＣＯと反応して、Ｈ₂ＯやＣＯ₂の無害な物質となって排出されるようになっている。

なお、例えば下記の特許文献１にもＨＣトラップ触媒に関する技術が開示されている。
特開２００２−３８９２７号公報

次に、図１１を用いて従来の技術の課題について説明すると、（ａ）はＨＣトラップ触媒温度、（ｂ）はＨＣ排出量、（ｃ）はエンジンの燃料噴射量（具体的には燃料噴射パルス）、（ｄ）はエンジン回転数、（ｅ）はアクセル開度を示している。
まず、エンジン２を冷態始動させる（ｔ＝ｔ₀ ）と、エンジン２が冷えているため空燃比がリッチ側に設定される。このため、図１１（ｂ）に示すように、冷態始動直後は比較的多量のＨＣが発生する。また、このときは三元触媒２０はまだ活性化していないため、線ａに示すように、三元触媒２０の下流（出口）側ではＨＣ排出量が増大するものの、このＨＣは三元触媒２０の下流側に設けられたＨＣトラップ２２により捕捉されるため、線ｂに示すように、ＨＣトラップ２２の下流側ではＨＣの排出量は抑制される。

一方、時間が経過してＨＣトラップが温められて、ＨＣトラップ２２が図１１（ａ）に示す所定の温度（ＨＣ脱離温度：例えば１２０℃）となると（ｔ＝ｔ₁ ）、ＨＣトラップ２２で捕捉されたＨＣが脱離し始める。このとき、ＨＣトラップ２２内の三元触媒層が活性化温度（例えば３００℃）以下であると、ＨＣを十分に浄化することができないが、このような場合であっても、エンジン２がアイドル運転状態であれば、ＨＣトラップ層から脱離したＨＣと排気ガス中に存在する酸素Ｏ₂ とが反応してＨＣの排出が抑制される。なお、これはアイドル運転時には排気流量及び排気流速が低く、このためＨＣの脱離がゆっくり生じるからである。

これに対して、ＨＣトラップ２２が脱離温度以上且つ活性化温度以下の範囲内にあるときに、図１１（ｅ）に示すように、ドライバがアクセルを踏み込んで加速を開始する（ｔ＝ｔ₁ ）と、図１１（ｂ）の線ｂに示すように、ＨＣ排出量が大幅に増大してしまうという課題がある。
これは、主に以下の理由によるものである。
１．脱離温度以上且つ活性化温度以下では、上述したようにもともとＨＣトラップ２２の三元触媒層が十分に機能しない。
２．アクセル踏み込み時には、図１１（ｃ）に示すように燃料噴射量が増大して空燃比がリッチ側に設定されるため、排気中のＨＣ自体が増大し、且つ酸素Ｏ₂ が減少する。
３．アクセル踏み込み時には、図１１（ｄ）に示すようにエンジン回転数が上昇し、これに伴い排気流速や排気流量が増大するので、ＨＣの脱離が短時間で行なわれ酸素Ｏ₂ との反応時間が限られる。

これに対して、上述した特許文献１の技術には、排ガス経路の上流側から順に、三元触媒，ＨＣトラップ，三元触媒を設け、ＨＣトラップの三元触媒層の酸素保持状態が所定の充足度に達していないときには、ＨＣ吸着材層（ＨＣトラップ層）への排ガスの導通をバイパスするようにした技術が開示されているが、このような技術では、３元触媒が２つ必要となり、コスト増を招くという課題がある。

本発明はこのような課題に鑑みて創案されたものであって、簡素な構成でＨＣトラップ触媒から排出されるＨＣを極力抑制できるようにした、ハイブリッド自動車の制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明のハイブリッド自動車の制御装置は、エンジンと、該エンジンに接続された電動機とを備えたハイブリッド自動車の制御装置であって、該エンジンの排気経路上に設けられて該エンジンの排ガス中におけるＨＣを一時的に捕捉するＨＣトラップ触媒と、該ＨＣトラップ触媒の温度を推定又は検出する温度推定手段と、該温度推定手段からの情報に基づいて、該ＨＣトラップ触媒が所定の温度領域にあると判定されると該エンジンへの燃料供給を停止する燃料供給停止手段とを備え、該ＨＣトラップ触媒が、該ＨＣを捕捉するＨＣトラップ層と、該排ガスを浄化する三元触媒層とをそなえ、該所定の温度領域が、該ＨＣトラップ層で捕捉されたＨＣが脱離を開始する温度から該三元触媒層が活性化する温度までの間であることを特徴としている（請求項１）。

また、請求項１記載のハイブリッド自動車の制御装置において、該電動機の作動を制御する電動機制御手段をそなえ、該燃料供給停止時には、該燃料供給停止手段により該エンジンの一部の気筒への燃料供給を停止するとともに、該燃料供給停止時における該エンジンのトルク低下分を該電動機により補償するべく該電動機制御手段により該電動機の作動が制御されるように構成するのが好ましい（請求項２）。

また、請求項１記載のハイブリッド自動車の制御装置において、該電動機の作動を制御する電動機制御手段をそなえ、該燃料供給停止時には、該燃料供給停止手段により該エンジンの一部の気筒への燃料供給を停止するとともに、該燃料供給停止時における該エンジンの回転変動を該電動機で吸収するべく該電動機制御手段により該電動機の作動が制御されるように構成するのが好ましい（請求項３）。

さらには、請求項１記載のハイブリッド自動車の制御装置において、該ＨＣトラップ触媒が所定の温度領域にあると判定されると、該燃料供給停止手段は、該エンジンの運転領域がエンジン回転数及びエンジントルクで規定される所定の領域にあることを条件に該エンジンへの燃料供給を停止するのが好ましい（請求項４）。

さらに好ましくは、請求項３記載のハイブリッド自動車の制御装置において、該ＨＣトラップ触媒が所定の温度領域にあると判定されると、該燃料供給停止手段は、該エンジンの運転領域がエンジン回転数及びエンジントルクで規定される所定の領域にあることを条件に該エンジンへの燃料供給を停止するとともに、該電動機制御手段は、該エンジンの運転領域が該所定の領域にあり且つ該エンジントルクが所定値以上であるとき、該電動機の作動が実行されるように構成する（請求項５）。

本発明のハイブリッド自動車の制御装置によれば、ＨＣトラップ触媒が所定の温度領域にあると判定されると、エンジンへの燃料供給を停止するので、触媒に多量の空気（酸素Ｏ₂ ）が供給されてＨＣトラップ触媒から排出されるＨＣを大幅に抑制することができるという利点がある。また、所定の温度領域が、ＨＣトラップ層で捕捉されたＨＣが脱離を開始する温度から三元触媒層が活性化する温度までの間であるので、このような温度領域で酸化（分解）されずに排出されるＨＣを大幅に抑制することができる（請求項１）。
また、燃料供給停止時におけるエンジンのトルク低下分を電動機により補償するか、または電動機で吸収するので、ドライバビリティを損なうこともない（請求項２，３）。

また、エンジン回転数及びエンジントルクで規定される所定の領域内であるときに燃料供給を停止するので、燃料カットによりエンジンの運転に支障が生じるような事態を回避することができる（請求項４）。

また、ＨＣトラップ触媒が所定の温度領域内であり、且つエンジン回転数及びエンジントルクで規定される所定の領域内あると燃料供給を停止するとともに、エンジントルクが所定値以上であるときに、電動機によるエンジンの回転変動の抑制制御を実行するので、エネルギ効率の低下を極力抑制することができる。つまり、エンジントルクが所定値未満であるときにはエンジンの発生トルクが低く、エンジンに回転変動が生じても影響がほとんど生じないので、エンジントルクが所定値以上のときにのみエンジン回転変動の抑制制御を実行することで、電動機の作動に伴う電力消費を極力抑制することができる（請求項５）。

以下、図面により、本発明の実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置について説明する。なお、以下の実施形態においてハイブリッド自動車の全体構成については、図１０を用いて説明した従来のものと同様である。したがって、ハイブリッド自動車の全体構成についてはその説明を省略するとともに、従来と同様の部位には図１０で用いた符号をそのまま用いる。
（１）第１実施形態の説明
まず、本発明の第１実施形態について説明すると、図１はその要部構成を示す模式的なブロック図であって、符号１６はエンジン２及びモータ４を統合的に制御する制御手段（システムマネージャ）である。このシステムマネージャ１６は、エンジン２の作動を制御するエンジン制御手段（ＥＣＵ）３２と、モータ４（及びモータ１０）の作動を制御する電動機制御手段（ＭＣＵ）５０とから構成されている。

また、システムマネージャ１６にはキーの位置を検出するキースイッチ３４、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ３６、ドライバのアクセル踏み込み量（負荷）を検出するアクセル開度センサ３８等のセンサ類が接続されている。
また、ＥＣＵ３２内には、タイマ４０，温度推定手段４２，燃料カット領域推定手段（Ｆ／ＣＵＴ領域推定手段）４４，燃料カット実行手段（燃料供給停止手段）４６等が設けられている。

このうち、タイマ４０はキースイッチ３４からの情報に基づいてエンジン始動後から経過時間をカウントするものである。つまり、キースイッチ３４は、エンジン２の始動を検出するための手段として機能するものであり、キースイッチ３４から得られるエンジンキーの位置が「オン」から「スタート」に切り替えられると、エンジン２が始動したものとしてタイマ４０がカウントを開始するようになっている。

また、温度推定手段４２は、エンジン２の排気通路に設けられたＨＣトラップ触媒２２（図１０参照）の温度を推定するものであり、本第１実施形態では、タイマ４０でカウントされるエンジン始動後からの経過時間に応じて触媒温度を推定するようになっている。具体的には、温度推定手段４２内に経過時間と触媒温度との関係がマップ化されてメモリされており、このマップから現在の触媒温度を推定するようになっている。なお、温度推定手段４２に、エンジン始動後の経過時間をパラメータとして触媒温度を推定するような計算式を記憶させておき、この計算式から触媒温度を算出するようにしても良い。

燃料カット領域推定手段４４は、エンジン２の運転状態に基づいて燃料カット実行可能な運転領域かを判定するものである。具体的には、この燃料カット領域推定手段４４内には図３に示すような領域（燃料カット領域）が記憶されており、エンジン回転数センサ３６及びアクセル開度センサ３８で得られるエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃ（又はエンジントルク）に基づいて、エンジン２の運転状態が上記の燃料カット領域内にあるか否かを判定するようになっている。ここで、この燃料カット領域は、燃料カット（部分燃料カット；後述する）を実行してもエンジン２の運転に大きな支障が生じない領域であって、エンジン２がこの燃料カット領域内にあるときに燃料カットが許容されるようになっている。なお、燃料カット領域の下限回転数は、燃料カット時にエンジン振動が大きくなりすぎるため規定されたものであり、燃料カット領域の上限回転数は、エンジン回転数Ｎｅの上限回転数として設定されている。

燃料カット実行手段（燃料供給停止手段）４６は、上述したタイマ４０，温度推定手段４２，燃料カット領域推定手段４４からの情報に基づいて、燃料カットを実行するか否かを判定するものであり、燃料カットを実行すると判定した場合には、インジェクタ６０に対して燃料噴射停止信号を出力するようになっている。なお、本実施形態の場合、燃料カットはエンジン２の一部の気筒に対して実行されるようになっており、具体的には全気筒のうち半分の気筒に対して燃料供給を停止するようになっている。このため、以下では燃料カットを部分燃料カットともいう。なお、このような燃料カット時であっても、燃料カットが実行されない気筒は、通常どおりの燃料噴射が実行されるようになっている。

また、燃料カット実行手段４６では、具体的には以下のようにして部分燃料カットを実行するか否かを判定するようになっている。
まず、タイマ４０から情報に基づき現在エンジン始動後所定時間以内であるかを判定する。この所定時間とは冷態始動時からエンジン２が十分に温められるまでに必要な暖機時間であり、この所定時間内にある場合にはエンジン２は暖機運転中であると判定する。

また、温度推定手段４２からＨＣトラップ２２の温度を推定し、このＨＣトラップ２２の温度が所定の温度領域にあるか否かを判定する。ここで、所定の温度領域とは、ＨＣトラップ２２内のＨＣトラップ層で捕捉されたＨＣが脱離を開始する温度（脱離開始温度：例えば１２０℃）から、ＨＣトラップ２２内の三元触媒層が活性化する温度（活性化温度：約３００℃）までの間の領域である。

また、燃料カット領域推定手段４４から、燃料カット実行可能な運転領域か、即ち、エンジン２の運転状態が、図３に示す運転領域内であるか否かを判定する。
そして、エンジン２が始動後所定時間内であり、且つ、ＨＣトラップ２２が所定の温度領域であり、且つ、エンジン２が燃料カット実行可能な運転領域にある場合には、燃料カット実行条件が成立して、燃料カット実行手段４６は、全気筒のうち半分の気筒のインジェクタ６０に対して燃料供給停止信号を出力し、部分燃料カットが実行されるようになっている。

つまり、エンジン２が始動後所定時間内であれば暖機のため空燃比がリッチとなっており、ＨＣの排出量が比較的多い。このとき、ＨＣトラップ２２の温度が所定の温度領域内であれば、ＨＣトラップ２２ではＨＣトラップ層で捕捉されたＨＣが脱離し始めるものの、この脱離したＨＣを三元触媒層で十分に浄化できない。

そこで、エンジン２の運転状態が燃料カット実行可能な運転領域内にあれば、部分燃料カットを行い、燃料カットされた気筒からＨＣトラップ２２に多量の空気（酸素Ｏ₂ ）を供給することで、脱離したＨＣと酸素Ｏ₂ との反応を促進させて、ＨＣの排出を抑制するようになっているのである。なお、ＨＣトラップ２２の温度が所定の温度領域以下、即ち脱離開始温度以下であれば、ＨＣはＨＣトラップ層で捕捉されるため、ＨＣの排出は抑制され、また、所定の温度領域以上、即ち活性化温度以上であれば脱離したＨＣは断言触媒層で効率良く浄化されるので特に問題はない。
次に、ＭＣＵ５０について説明すると、このＭＣＵ５０は、上述したような部分燃料カット時に、エンジン２の出力トルクの低下分をモータ４により補うべくモータ４の作動を制御するようになっている。このため、図示するように、ＭＣＵ５０は、エンジン２の目標トルクを算出する目標エンジントルク算出手段５２と、車両に要求される走行トルクを算出する走行要求トルク算出手段５４と、モータ４の目標トルクを設定する目標モータトルク設定手段５６を有している。

このうち、走行要求トルク算出手段５４は、ドライバの運転状態に基づいてエンジン２及びモータ４からなるパワートレイン全体に要求される走行トルクＴを設定する手段である。ここで、図示するように、この走行要求トルク算出手段５４には、エンジン回転数センサ３６及びアクセル開度センサ３８により検出されたエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃが入力されるようになっており、走行要求トルク算出手段５４では、これらの情報に基づいてドライバがどのような加速を要求しているのかを判定するとともに、この加速を得るための走行トルクＴを算出するようになっている。

また、目標エンジントルク設定手段５２は、上記走行要求トルク算出手段５４で設定された走行トルクＴのうち、エンジン２が負担する走行トルク（エンジン要求トルク）Ｔｅを設定するものである。ここで、目標エンジントルク設定手段５２には、バッテリ残存容量（ＳＯＣ）と、走行要求トルク算出手段５４で設定された走行トルクＴとをパラメータとするマップが設けられており、これらの走行トルクＴとＳＯＣとに基づいて目標エンジントルクＴｅが設定されるようになっている。

また、この目標エンジントルク設定手段５２には燃料カット実行手段４６が接続されており、部分燃料カットの実行時には、目標エンジントルクが低減されて出力されるようになっている。具体的には、目標エンジントルク設定手段５２では、部分燃料カット実行時には、算出された目標エンジントルクＴｅに対して所定の係数（例えば０．５）を乗じた値を新たな目標エンジントルクＴｅとして出力するようになっている。

また、このようにして目標エンジントルクＴｅが設定されると、目標モータトルク設定手段５６において、走行トルクＴから目標エンジン要求トルクＴｅを減算することで、モータ４の目標トルクＴｍが算出されるようになっている。そして、このようにしてモータ４の目標トルクＴｍが設定されると、この目標トルクとなるように、モータ４に対する制御信号が設定されてモータ４の作動が制御されるようになっている。

そして、このようにしてモータ４によりエンジン２の燃料カット時のトルク低下分を補うことにより、エンジン２の燃料カットに伴うドライバビリティの低下を防止するようになっている。
本発明の第１実施形態に係るハイブリッド自動車の制御装置は上述のように構成されているので、その作用について図２を用いて説明すると以下のようになる。なお、図２において、（ａ）はＨＣトラップ触媒温度、（ｂ）はＨＣ排出量、（ｃ）はエンジンの燃料噴射量（具体的には燃料噴射パルス）、（ｄ）はモータ４の出力トルク、（ｅ）はエンジン回転数、（ｆ）はアクセル開度を示している。

まず、エンジン２を冷態始動させる（ｔ＝ｔ₀ ）と、エンジン２が冷えているため空燃比がリッチ側に設定される。このため、図２（ｂ）に示すように、始動直後は比較的多量のＨＣが発生する。また、このときは三元触媒２０はまだ活性化していないため、線ａに示すように、三元触媒２０の下流（出口）側ではＨＣ排出量が増大するものの、このＨＣは三元触媒２０の下流側に設けられたＨＣトラップ２２により捕捉されるため、線ｂに示すように、ＨＣトラップ２２の下流側では三元触媒２０の下流側よりもＨＣの排出量は抑制される。

その後、ＨＣトラップが温められて、ＨＣトラップ２２が図２（ａ）に示すＨＣ脱離温度となると（ｔ＝ｔ₁ ）、ＨＣトラップ２２で捕捉されたＨＣが脱離し始める。そして、ＨＣトラップ２２がこのような脱離開始温度から三元触媒層の活性化温度の範囲（例えば１２０〜３００℃）にあると、ＨＣの排出量の増大を抑制するべく、図２（ｃ）に示すように部分燃料カットが実行される。したがって、図２（ｆ）に示すように、ＨＣトラップ２２が上記のような温度範囲にあるときにアクセルペダルを踏み込んで加速を開始した場合であっても、図２（ｂ）に示すように、ＨＣの排出量を大幅に抑制することができる。

つまり、このような燃料カットを実行することにより、燃料カットされた気筒からは空気のみが排出され、排気中の酸素Ｏ₂ が増大する。これにより、ＨＣトラップ２２に多量の酸素Ｏ₂ が供給されて、ＨＣトラップ２２から脱離したＨＣと酸素Ｏ₂ との反応（ＨＣ＋Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂）が促進される。なお、一般にアクセル踏み込み時には、図２（ｅ）に示すようにエンジン回転数が上昇し、これに伴い排気流速や排気流量が増大するので、ＨＣの脱離が比較的急速に生じてしまいＨＣの排出量が増大してしまう〔図１１（ｂ）の線ｂ参照〕が、本装置では、このような状況下でも多量の酸素Ｏ₂ をＨＣトラップ２２に供給することにより、図２（ｂ）の線ｂに示すように、ＨＣの排出を確実に抑制することができる。

また、このような燃料カット時には、図２（ｄ）に示すように、モータ（Ｍ／Ｇ）４を作動させてエンジントルクの低下分を補償するので、車両の加速力の低下を防止することができ、ドライバビリティの低下を防止することができる。なお、図２（ｃ）に示す燃料噴射量特性は、燃料カットを実行しない気筒についての燃料噴射パルスを示すものであり、燃料カットが実行される気筒では当然ながら燃料噴射パルスは０となる。
次に、図４に示すフローチャートを用いてその作用を説明すると以下のようになる。
まず、ステップＳ１において、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度（エンジン負荷）Ａｃｃを検出する。次に、ステップＳ２において、エンジン２の始動後所定内であるかが判定される。ここで、エンジン２が始動後所定時間内であれば、暖機のため空燃比がリッチとなっており、ＨＣの排出量が比較的多く、一方、始動後所定時間を経過していれば、暖機運転が終了して空燃比がストイキオ又はリーンとなっており、ＨＣの排出量は比較的少ない。そこで、エンジン２が始動後所定時間内であると判定された場合には、ステップＳ３以降に進んで、ＨＣの排出を抑制するための制御が実行される。また、始動後所定時間を経過してると判定された場合には、ステップＳ８に進み通常のエンジン２及びモータ４の制御が実行される。

ステップＳ３に進んだ場合、まずＨＣトラップ２２の温度が推定され、次にステップＳ４において、推定された触媒温度が、ＨＣトラップ層の脱離開始温度から三元触媒層の活性化温度の所定の温度域内か否かが判定される。そして、ステップＳ４において触媒温度が所定の温度域内であると判定されると、ステップＳ５において、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ａｃｃとからエンジン２の運転状態が燃料カット領域内にあるか否かが判定され、燃料カット領域内にあると判定されると、ステップＳ６において、一部の気筒に対する燃料供給の停止（部分燃料カット）が実行される。そして、その後ステップＳ７に進み、燃料カットによるエンジントルクの低下を補うべくモータ４の作動が制御される。また、ステップＳ４において触媒温度が所定の温度域外であると判定された場合、及びステップＳ５において、エンジン運転状態が燃料カット領域外であると判定された場合には、ステップＳ８に進んでエンジン２及びモータ４の通常制御が実行される。

以上のように、エンジン２の運転開始から所定時間内（つまり暖機運転中）であって、且つ触媒温度が所定の温度域内であって、且つエンジン運転状態が燃料カット領域内にあると、部分燃料カットを実行することにより、ＨＣトラップ２２に多量の酸素Ｏ₂ が供給され、これにより、三元触媒層が十分に活性化していない条件下であっても、ＨＣトラップ２２から脱離したＨＣと酸素Ｏ₂ との反応が促進され、ＨＣの排出を抑制することができる。

また、このような燃料カット時にはモータ４によりエンジントルクの低下が補償されるのでパワートレイン全体のトルク低下を招くことがなく、ドライバビリティが低下することもない。また、従来の技術（特開２００２−３８９２７号公報）のように三元触媒を２つ設ける必要もないのでコスト増を招くこともないという利点がある。
また、燃料カット実行手段４６は、エンジン２の運転領域がエンジン回転数及びエンジントルクで規定される所定の領域にあることを条件にエンジン２への燃料供給を停止するように構成されているので、燃料カットによりエンジン２の運転に支障が生じるような事態を回避することができる。

また、新たなハードウェアを追加する必要がなく、制御ロジックを追加するだけでよいので、簡素な構成することができ、且つコスト増や重量増を招くこともないという利点がある。
なお、ハイブリッド自動車としては図１０に示すような構成のものに限定されるものではなく、少なくとも、エンジンとモータとの両方の駆動力を駆動輪に伝達しうるように構成されていればよい。

（２）第２実施形態の説明
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、この第２実施形態において、第１実施形態と同様に構成された部分については第１実施形態で用いた符号をそのまま用いるとともに、その説明を極力省略する。

図５は本発明の第２実施形態の要部構成を示す模式的なブロック図であって、この第２実施形態では、モータ４（及びモータ１０）の作動を制御する電動機制御手段（ＭＣＵ）５０の構成が主に第１実施形態と異なっている。
すなわち、上述した第１実施形態では、エンジン２の部分燃料カット実行時において、エンジントルクが低下する分をモータ４で補償するべくモータ４の作動が制御されるようになっているが、本第２実施形態においては、エンジン２の部分燃料カット実行時において、エンジン２の回転変動（振動）を吸収するべくモータ４の作動が制御されるように構成されている。なお、本第２実施形態において、エンジン回転変動量は、エンジン２の平均回転数（平均Ｎｅ）と瞬間回転数（瞬間Ｎｅ）との偏差によって規定される。

以下、具体的に説明すると、ＭＣＵ５０は、エンジン２の平均回転数を算出する平均回転数算出手段５８と、平均回転数算出手段５８からの情報に基づいてモータ４の目標トルクを設定する目標モータトルク設定手段５６を有している。
このうち、平均回転数算出手段５８は、エンジン回転数センサ３６から得られる瞬間的なエンジン回転数（瞬間Ｎｅ）に基づいて、平均回転数（平均Ｎｅ）を算出するものであって、例えば５０ｍｓ当たりの平均回転数を算出するようになっている。

また、目標モータトルク設定手段５６は、燃料カット時におけるエンジン２のエンジン回転数の安定化を図るべく、モータ４に対する制御信号を設定するするものであって、上記平均回転数算出手段５８で算出された平均Ｎｅとエンジン回転数センサ３６で検出された瞬間Ｎｅとの偏差ｄＮｅ（＝平均Ｎｅ−瞬間Ｎｅ）に基づき、目標モータトルクを設定するようになっている。

ここで、図示はしないが目標モータトルク設定手段５６には、偏差ｄＮｅ（即ち、エンジン２の回転変動）をパラメータとして目標モータトルクを求めるマップが格納されており、目標モータトルク設定手段５６では、このマップに基づいて上記偏差ｄＮｅが０となるようなトルクを目標モータトルクＴｍとして出力するようになっている。
そして、このようにエンジン２の燃料カット時のエンジンの回転変動をモータ４を作動させて吸収することにより、エンジン２の燃料カットに伴うドライバビリティの低下を防止するようになっている。

また、ＥＣＵ３２には、第１実施形態と同様に、エンジン２の燃料カットを実行するか否かを判定する燃料カット実行手段４６が設けられており、エンジン２が始動後所定時間内であり、且つ、ＨＣトラップ２２が所定の温度領域であり、且つ、エンジン２が燃料カット実行可能な運転領域にある場合には、燃料カット実行条件が成立するとともに、燃料カット実行手段４６により、一部の気筒に対して燃料供給を停止する部分燃料カットが実行されるようになっている。

また、このような部分燃料カットが実行されると、目標モータトルク設定手段５６ではアクセル開度センサ３８又は燃料カット領域推定手段４４からの情報に基づいて、現在のエンジントルク（又は負荷）を求め、エンジントルクが所定値以上であることを条件に、モータ４によるエンジン２の回転変動抑制制御を実行するようになっている（図７の斜線領域参照）。

つまり、この第２実施形態では、燃料カットを実行する条件は第１実施形態と同じであるが、燃料カットが実行時においてエンジントルクが所定値以上の場合にモータ４を作動させてエンジン２の回転変動を吸収し、エンジントルクが所定値未満の場合にはモータ４を作動させないようになっている。
これは、エンジントルクが所定値未満の場合にはエンジン２の発生トルクが低いため、エンジン２に回転変動が生じても影響がほとんど生じないからである。したがって、エンジントルクが所定値未満の場合には、他の条件が成立してもモータ４を作動させないようになっている。なお、図７は燃料カット領域推定手段４４内には記憶されたマップであって、燃料カット領域自体は第１実施形態と同一である。

本発明の第２実施形態に係るハイブリッド自動車の制御装置は上述のように構成されているので、その作用について図６を用いて説明すると以下のようになる。なお、図６において、（ａ）はＨＣトラップ触媒温度、（ｂ）はＨＣ排出量、（ｃ）はエンジンの燃料噴射量（燃料噴射パルス）、（ｄ）はエンジン回転数、（ｅ）はアクセル開度を示している。

まず、エンジン２を冷態始動させる（ｔ＝ｔ₀ ）と、エンジン２が冷えているため空燃比がリッチ側に設定される。このため、図６（ｂ）に示すように、始動直後は比較的多量のＨＣが発生する。また、このときは三元触媒２０はまだ活性化していないため、線ａに示すように、三元触媒２０の下流（出口）側ではＨＣ排出量が増大するものの、このＨＣは三元触媒２０の下流側に設けられたＨＣトラップ２２により捕捉されるため、線ｂに示すように、ＨＣトラップ２２の下流側では三元触媒２０の下流側よりもＨＣの排出量は抑制される。

その後、ＨＣトラップが温められて、ＨＣトラップ２２が図６（ａ）に示すＨＣ脱離温度となると（ｔ＝ｔ₁ ）、ＨＣトラップ２２で捕捉されたＨＣが脱離し始める。そして、ＨＣトラップ２２がこのような脱離開始温度から三元触媒層の活性化温度の範囲（例えば１２０〜３００℃）にあると、ＨＣの排出量の増大を抑制するべく、図６（ｃ）に示すように部分燃料カットが実行される。したがって、図６（ｅ）に示すように、ＨＣトラップ２２が上記のような温度範囲にあるときにアクセルペダルを踏み込んで加速を開始した場合であっても、図６（ｂ）に示すように、ＨＣの排出量を大幅に抑制することができる。

つまり、このような燃料カットを実行することにより、燃料カットされた気筒からは空気のみが排出され、排気中の酸素Ｏ₂ が増大する。これにより、ＨＣトラップ２２に多量の酸素Ｏ₂ が供給されて、ＨＣトラップ２２から脱離したＨＣと酸素Ｏ₂ との反応が促進される。なお、一般にアクセル踏み込み時には、図６（ｄ）に示すようにエンジン回転数が上昇し、これに伴い排気流速や排気流量が増大するので、ＨＣの脱離が比較的急速に生じてしまいＨＣの排出量が増大してしまう〔図１１（ｂ）の線ｂ参照〕が、本装置では、このような状況下でも多量の酸素Ｏ₂ をＨＣトラップ２２に供給することにより、図６（ｂ）に示すように、ＨＣの排出を確実に抑制することができる。また、図６（ｃ）に示す燃料噴射量特性は、燃料カットを実行しない気筒についての燃料噴射パルスを示すものであり、燃料カットが実行される気筒では当然ながら燃料噴射パルスは０となる。

ところで、このような燃料カット時には、それまで燃料が供給されていた一部の気筒に対して燃料供給が停止するので、これに起因して、図８（ａ），（ｂ）に示すように、エンジンの回転数の変動が通常運転時よりも大きくなり、また、その周期も大きくなる。そして、このようにエンジン回転数変動が大きくなると、車両に振動が生じ、乗員が違和感や不快感を覚えたりすることが考えられる。

そこで、この場合には、図８（ｃ）に示すように、モータ４を作動させてモータ４によりエンジン２の回転変動が吸収される。この場合、例えばエンジン２の回転変動に対して逆位相の回転変動が生じるようにモータ４の作動を制御すればよく、これにより、エンジン２とモータ４とが互いに振動を打ち消し合って、図８（ｄ）に示すように、エンジン２の振動を大幅に低減することができる。

次に、図９に示すフローチャートを用いてその作用を説明すると以下のようになる。なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６は、第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ６（図４参照）と同じである。すなわち、まずステップＳ１０１において、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度（エンジン負荷）Ａｃｃを検出する。次に、ステップＳ１０２において、エンジン２の始動後所定内であるかが判定される。ここで、エンジン２が始動後所定時間内であれば、暖機のため空燃比がリッチとなっており、ＨＣの排出量が比較的多く、一方、始動後所定時間を経過していれば、暖機運転が終了して空燃比がストイキオ又はリーンとなっており、ＨＣの排出量は比較的少ない。そこで、エンジン２が始動後所定時間内であると判定された場合には、ステップＳ１０３以降に進んで、ＨＣの排出を抑制するための制御が実行される。また、始動後所定時間を経過してると判定された場合には、ステップＳ１０９に進み通常のエンジン２及びモータ４の制御が実行される。

ステップＳ１０３に進んだ場合、まずＨＣトラップ２２の温度が推定され、次にステップＳ１０４において、推定された触媒温度が、ＨＣトラップ層の脱離開始温度から三元触媒層の活性化温度の所定の温度域内か否かが判定される。そして、ステップＳ１０４において触媒温度が所定の温度域内であると判定されると、ステップＳ１０５において、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ａｃｃとからエンジン２の運転状態が燃料カット領域内にあるか否かが判定され、燃料カット領域内にあると判定されると、ステップＳ１０６において、一部の気筒に対する燃料供給の停止（部分燃料カット）が実行される。

次に、ステップＳ１０７において、エンジントルク（負荷）が所定値以上が否か（回転変動抑制域か否か）が判定され、エンジントルクが所定値以上であると、ステップＳ１０８に進んで、燃料カットに起因するエンジン２の回転変動を吸収又は抑制するべくモータ４の作動が制御される。
以上のように、触媒温度が所定の温度域内であると、部分燃料カットを実行することにより、ＨＣトラップ２２に多量の酸素Ｏ₂ が供給されるので、三元触媒層が十分に活性化していない条件下であっても、ＨＣトラップ２２から脱離したＨＣと酸素Ｏ₂ との反応が促進され、ＨＣの排出を抑制することができる。

また、このような燃料カット時には、エンジントルクが所定値以上であればモータ４によりエンジン２の回転変動が吸収されるので、エンジンの回転変動（振動）を大幅に低減することができ、ドライバビリティの低下を回避することができる。また、従来の技術（特開２００２−３８９２７号公報）のように三元触媒を２つ設ける必要もないのでコスト増を招くこともないという利点がある。

また、新たなハードウェアを追加する必要がなく、制御ロジックを追加するだけでよいので、簡素な構成することができ、且つコスト増や重量増を招くこともないという利点がある。
また、燃料カット実行手段４６は、エンジン２の運転領域がエンジン回転数及びエンジントルクで規定される所定の領域にあることを条件にエンジン２への燃料供給を停止するように構成されているので、燃料カットによりエンジン２の運転に支障が生じるような事態を回避することができる。また、燃料カット実行時であっても、エンジントルクが所定値未満のときはエンジン回転変動の抑制制御を実行しないので、モータ４による電力消費を極力抑制することができる。
（３）その他
本発明のハイブリッド自動車の制御装置は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、本発明は、少なくともＨＣトラップ２２が所定の温度領域にあると判定された場合に、エンジン２への燃料供給を停止するように構成されていればよい。また、モータ４の目標トルクを設定する手法は上述した手法のものに限られるものではなく、他の手法によりモータのトルクを設定しても良い。また、モータ４の代わりにモータ２（図１０参照）を適用してもよい。

また、上述ではキースイッチ３４及びタイマ４０からの情報に基づいてエンジンの冷態始動及び暖機運転を判定しているが、このようなキースイッチ３４及びタイマ４０を設ける代わりに、エンジンの冷却水温を検出する水温センサを設け、エンジン回転数センサ３６と水温センサから得られる情報に基づいてエンジンの冷態始動及び暖機運転を判断するようにしても良い。なお、この場合には、冷却水温度が所定温度（例えば７５℃）以下であるときに暖機運転中であると判定するように構成すればよい。また、タイマ４０からの情報に基づいてＨＣトラップ２２の温度を推定する温度推定手段４２を設ける代わりに、直接ＨＣトラップ２２に温度センサを設けて、直接温度を検出するようにしてもよい。この場合には、ＨＣトラップ２２の直前（つまり、図１０に示す三元触媒２０とＨＣトラップ２２との間）に温度センサを設けるのが好ましい。

さらには、第１実施形態と第２実施形態との内容を同時に実行しても良い。つまり、燃料カット実行時において、モータ４によりエンジン２の回転変動を抑制しながらエンジン２の燃料カット時のトルク低下分を補うようにモータ４の作動を制御するようにしても良い。この場合は、第１実施形態における目標モータトルク設定手段で設定された目標モータトルクと、第２実施形態における目標モータトルク設定手段で設定された目標モータトルクとを加算すればよい。

本発明の第１実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置の要部構成を示す模式的なブロック図である。 本発明の第１実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置の作用を説明するタイムチャートである。 本発明の第１実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置のの燃料カット領域を示す図である。 本発明の第１実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置の要部構成を示す模式的なブロック図である。 本発明の第２実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置の作用を説明するタイムチャートである。 本発明の第２実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置の燃料カット領域及び電動機によるエンジン回転変動の抑制制御の領域を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置の作用について説明するためのタイムチャートである。 本発明の第２実施形態にかかるハイブリッド自動車の制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。 ハイブリッド自動車の全体構成の一例を示す模式図である。 従来の技術の課題を説明するための図である。

符号の説明

２ エンジン
４ モータ（電動機）
１６ システムマネージャ
１８ 排気管（排気経路）
２２ ＨＣトラップ（ＨＣトラップ触媒）
３２ ＥＣＵ（エンジン制御手段）
３６ エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
３８ アクセル開度センサ（負荷検出手段）
４２ 温度推定手段
４４ 燃料カット領域推定手段（Ｆ／ＣＵＴ領域推定手段）
４６ 燃料カット実行手段（燃料供給停止手段）
５０ ＭＣＵ（電動機制御手段）
５２ 目標エンジントルク算出手段
５４ 走行要求トルク算出手段
５６ 目標モータトルク設定手段
５８ 平均回転数算出手段
６０ インジェクタ

Claims (5)

1. エンジンと、該エンジンに接続された電動機とを備えたハイブリッド自動車の制御装置であって、
   該エンジンの排気経路上に設けられて該エンジンの排ガス中におけるＨＣを一時的に捕捉するＨＣトラップ触媒と、
   該ＨＣトラップ触媒の温度を推定又は検出する温度推定手段と、
   該温度推定手段からの情報に基づいて、該ＨＣトラップ触媒が所定の温度領域にあると判定されると該エンジンへの燃料供給を停止する燃料供給停止手段とを備え、
   該ＨＣトラップ触媒が、該ＨＣを捕捉するＨＣトラップ層と、該排ガスを浄化する三元触媒層とをそなえ、
   該所定の温度領域が、該ＨＣトラップ層で捕捉されたＨＣが脱離を開始する温度から該三元触媒層が活性化する温度までの間である
   ことを特徴とする、ハイブリッド自動車の制御装置。
2. 該電動機の作動を制御する電動機制御手段をそなえ、
   該燃料供給停止時には、該燃料供給停止手段により該エンジンの一部の気筒への燃料供給を停止するとともに、該燃料供給停止時における該エンジンのトルク低下分を該電動機により補償するべく、該電動機制御手段により該電動機の作動が制御される
   ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド自動車の制御装置。
3. 該電動機の作動を制御する電動機制御手段をそなえ、
   該燃料供給停止時には、該燃料供給停止手段により該エンジンの一部の気筒への燃料供給を停止するとともに、該燃料供給停止時における該エンジンの回転変動を該電動機で吸収するべく、該電動機制御手段により該電動機の作動が制御される
   ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド自動車の制御装置。
4. 該ＨＣトラップ触媒が所定の温度領域にあると判定されると、
   該燃料供給停止手段は、該エンジンの運転領域がエンジン回転数及びエンジントルクで規定される所定の領域にあることを条件に該エンジンへの燃料供給を停止する
   ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド自動車の制御装置。
5. 該ＨＣトラップ触媒が所定の温度領域にあると判定されると、
   該燃料供給停止手段は、該エンジンの運転領域がエンジン回転数及びエンジントルクで規定される所定の領域にあることを条件に該エンジンへの燃料供給を停止するとともに、
   該電動機制御手段は、該エンジンの運転領域が該所定の領域にあり且つ該エンジントルクが所定値以上であるとき、該電動機の作動が実行される
   ことを特徴とする、請求項３記載のハイブリッド自動車の制御装置。

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