JP4013654B2 - ハイブリッド車両の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両の排気浄化装置に関し、特に、冷態状態でＨＣを吸着すると共に温度が上昇すると吸着したＨＣを脱離するＨＣトラップ触媒を備えた排気浄化装置における脱離ＨＣの浄化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関（以下、エンジンという）の排気通路に介装される触媒の一種として、低温状態でＨＣを吸着し、温度が上昇するにつれ吸着したＨＣを脱離するＨＣトラップ触媒が知られている。ＨＣトラップ触媒は、通常、三元触媒とともに排気通路に備えられ、エンジン始動直後のように三元触媒の温度が低く未だ活性化していない状態において、三元触媒で浄化されないＨＣが外部に排出されてしまうことを抑制している。
【０００３】
ＨＣトラップ触媒は、車両駆動源としてエンジンとモータとを有するハイブリッド車両にも用いられる。特開２０００−８８３７号公報に開示されたハイブリッド車両は、その排気通路にＨＣトラップ触媒と三元触媒とを上流から順に設けている。そして、ＨＣトラップ触媒のＨＣ吸着量が所定量以上と判定される場合には、エンジンの停止条件が成立してもＨＣトラップ触媒からＨＣが脱離され、活性温度になった三元触媒によって浄化されるようになるまではエンジンの運転を延長することで、ＨＣトラップ触媒のＨＣ吸着量を確保するとともにＨＣの外部への排出を抑制している。
【０００４】
この従来技術では、ＨＣトラップ触媒から脱離されたＨＣの浄化を専ら三元触媒に依存しているが、より効果的にＨＣを浄化する他の方法としてＨＣ脱離時に空燃比をリーン化させる手法も知られている。ＨＣトラップ触媒からＨＣが脱離されるとき、そのうちの一部はＨＣトラップ触媒の貴金属により酸化される。ここでの酸化反応はＨＣトラップ触媒に供給される排ガス中に酸素が多く含まれるほど促進されるので、上記のようにＨＣトラップ触媒からのＨＣ脱離時に空燃比をリーン化させることでＨＣの酸化を促進させ、ＨＣが外部に排出されるのを抑制することができるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンの負荷がある程度以上大きくなるとリーン運転自体が困難になりＨＣトラップ触媒に十分な酸素供給ができなくなる。このため、エンジンの負荷が高い運転領域ではＨＣトラップ触媒における脱離ＨＣの酸化浄化効率が低下し、ＨＣの排出量が増加してしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、要求負荷が比較的高い場合でもＨＣトラップ触媒に十分な酸素を供給してＨＣトラップ触媒における脱離ＨＣの酸化浄化効率を向上させることを可能にした、ハイブリッド車両の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のハイブリッド車両の排気浄化装置は、車両駆動源として内燃機関とモータとを有し、該内燃機関の燃料噴射モードに、空燃比をストイキオよりも希薄な空燃比とするリーンモードが含まれている、ハイブリッド車両において、上記内燃機関の排気通路に設けられ冷態状態でＨＣを吸着すると共に温度が上昇すると吸着したＨＣを脱離するＨＣトラップ触媒と、上記ＨＣトラップ触媒がＨＣを脱離する状態にあることを検出する脱離状態検出手段と、上記モータに電力を供給する電力供給手段の給電能力を検出する給電能力検出手段と、をそなえ、脱離状態検出手段によりＨＣトラップ触媒がＨＣを脱離する状態にあることが検出される場合は、制御手段によって上記給電能力検出手段により検出される給電能力が高いほど上記内燃機関の出力負担を大きく減少させるとともに上記モータの出力負担を増大させ、上記内燃機関を上記リーンモードによりリーン運転させることを特徴としている。このようにＨＣトラップ触媒がＨＣ脱離状態にあることが検出される場合に内燃機関の出力負担を減少させて内燃機関をリーン運転させることで、効率良くＨＣトラップ触媒へ酸素を供給することができ脱離ＨＣの酸化浄化を促進することができる。また、同時にモータの出力負担を増大させることで、内燃機関の出力負担の減少を補償することができ良好な走行性能を維持することができる。
【０００８】
特に、モータに電力を供給する電力供給手段の給電能力を検出する給電能力検出手段を備え、給電能力検出手段により検出される給電能力が高いほど内燃機関の出力負担を大きく減少させるように制御手段による制御を行うことにより、モータヘの給電能力が高いほど内燃機関の出力負担を大きく減少させることになるので、モータの発生可能な出力に応じて効率良く内燃機関の出力負担を減少させることができ、リーン運転領域を有効に拡大して効率良く排ガス性能を向上させることができる。
好ましくは、内燃機関の出力負担の減少量に応じてモータの出力負担を増大させるように制御手段による制御を行う。このような制御によれば車両全体の駆動力は一定になるので、安定した走行性能を維持しながらＨＣの排出を抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図７は本発明の一実施形態としてのハイブリッド車両の排気浄化装置について示すものである。図１の全体構成図に示すように、本実施形態にかかるハイブリッド車両１は、パワープラント（車両駆動源）としてエンジン１とモータ４０とを備えている。エンジン１は一般的な内燃機関として構成され、モータ４０はバッテリ（電力供給手段）４２から電力供給を受けるとモータとして作動し、回転駆動力を受けると発電機として作動しうるモータ兼発電機として構成されている。エンジン１の出力軸６０は第１クラッチ６２を介してモータ４０の出力軸６４に接続され、この出力軸６４がトランスミッション５０の入力軸となっている。これにより、エンジン１の回転，モータ４０の回転の一方或いは双方を選択的にトランスミッション５０に入力できるようになっている。トランスミッション５０は、第２クラッチ６６，デフギヤ６８を介して左右の駆動輪７０，７０に連結されており、エンジン１及び／又はモータ４０からトランスミッション５０に入力された回転は、トランスミッション５０により宜減速された後、第２クラッチ６６及びデフギヤ６８を介して左右の駆動輪７０，７０に伝達されるようになっている。
【００１０】
図２はパワープラントとその制御系の構成を示す図である。図２に示すようにエンジン１の本体１ａには吸気通路３と排気通路４とが接続されている。吸気通路３には、上流側から順にエアクリーナ５，電子制御式スロットル弁（ＥＴＶ）６が設けられている。排気通路４には、排ガス浄化用の触媒８Ａ，８Ｂ，８Ｃと図示しないマフラが設けられている。また、エンジン本体１ａ内には点火プラグ９と燃焼室２を臨んで配設された高圧噴射弁１０とが備えられている。
【００１１】
本実施形態のエンジン１は、希薄燃焼エンジンの一形態として知られている筒内噴射式エンジンとして構成され、高圧噴射弁１０から燃焼室２内に直接燃料が噴射されるようになっている。エンジン１の燃料噴射の態様（燃料噴射モード）としては、吸気行程中に燃料噴射を行いＯ2センサからの信号を用いて空燃比がストイキオになるようにフィードバック制御するストイキオモード、ストイキオよりも過濃な空燃比（リッチ空燃比）となるようオープンループ制御するオープンループモード、吸気行程中に燃料噴射を行いストイキオよりも希薄な空燃比（リーン空燃比）となるようオープンループ制御する吸気リーンモード、及び、圧縮行程中に燃料噴射を行い吸気リーンモードよりもさらに希薄な空燃比となるようオープンループ制御する圧縮リーンモードの四つのモードが設けられている。図３はエンジン回転速度とエンジントルクとを軸とする二次元のエンジン制御マップであり、低回転速度低トルク側から高回転速度高トルク側に向けて略波紋状に４つのゾーンＡ〜Ｄに区画されている。燃料噴射の態様はゾーンＡ〜Ｄ毎に決められており、最も低回転速度低トルク側のゾーンＡでは圧縮リーンモードによる燃料噴射が行われる。ゾーンＡよりも高回転高トルク側のゾーンＢでは吸気リーンモードによる燃料噴射が行われる。ゾーンＢよりも高回転高トルク側のゾーンＣではストイキオモードによる燃料噴射が行われる。ゾーンＣよりもさらに高回転高トルク側のゾーンＤではオープンループモードによる燃料噴射が行われる。
【００１２】
触媒８Ａ，８Ｂ，８Ｃとしては、ＮＯｘ触媒８Ａ，ＨＣトラップ触媒８Ｂ及び近接触媒としての三元触媒８Ｃが備えられている。エキゾーストマニホールドの近傍（或いはエキゾーストマニホールドと一体）には三元触媒８Ｃが配置され、その下流にＮＯｘ触媒８ＡとＨＣトラップ触媒８Ｂとが配置されている。このような配置によれば、エンジン本体１ａに近接して三元触媒８Ｃが配置されることで、三元触媒８Ｃを早期に昇温して活性化させることができ、三元触媒８Ｃが活性化するまでの間に発生するＨＣは、低温状態でＨＣを吸着するＨＣトラップ触媒８Ｂによって吸着することができる。また、リーン運転時に発生するＮＯｘは、ＮＯｘ触媒８Ａによって浄化することができる。
【００１３】
このエンジン１とモータ４０とを制御するために、図示しない入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等），中央処理装置（ＣＰＵ）及びタイマカウンタ等を備えた電子制御装置（ＥＣＵ）２０と、種々のセンサ類とが設けられている。エンジン１に設けられるセンサ類として、吸気通路３側には、エアクリーナ５の配設部分に吸入空気量を検出するエアフローセンサ３０が設けられており、ＥＴＶ６の配設部分にはＥＴＶ６の開度を検出するスロットル開度センサ３１が設けられている。また、排気通路４側には、ＨＣトラップ触媒８Ｂが保持されているベッド部の温度を検出する触媒温度センサ３２が設けられている。さらに、その他のセンサとして、図示しないクランクシャフトの回転に同期して信号を出力するクランク角センサ３３、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ３４、及び、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３５が設けられている。また、バッテリ４２には、充電量（ＳＯＣ）を検出する充電量センサ（給電能力検出手段）３６が設けられている。
【００１４】
ＥＣＵ２０は、ドライバの要求に応じてエンジン１及びモータ４０を運転したり燃料消費の抑制や排ガスの抑制等の目標に応じてエンジン１及びモータ４０を運転するための様々な機能を有している。ＥＣＵ２０は、それら各機能を達成するための機能部の集合とも考えることができ、図２中に示す要求負荷検出部２１，ＨＣ脱離状態検出部（脱離状態検出手段）２２，エンジン制御部（制御手段）２３，及びモータ制御部（制御手段）２４は何れもＥＣＵ２０が備える機能部のうちの一つである。これら機能部２１，２２，２３，２４は、特に、要求負荷が比較的高い場合でもＨＣトラップ触媒８Ｂに十分な酸素を供給してＨＣトラップ触媒８Ｂにおける脱離ＨＣの酸化浄化効率を向上させることを目的として設けられている。
【００１５】
要求負荷検出部２１は、ドライバからのパワープラントへの要求負荷を検出する機能を有している。パワープラントへの要求負荷は、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)とエンジン回転速度とから要求トルクとして算出することができる。要求負荷検出部２１は、クランク角センサ３３からの信号を用いてエンジン回転速度を検出するとともに、アクセル開度センサ３５からの信号を用いてアクセル開度を検出し、これらエンジン回転速度とアクセル開度とからパワープラントへの要求トルクを算出している。
【００１６】
ＨＣ脱離状態検出部２２は、ＨＣトラップ触媒８Ｂが吸着したＨＣを脱離する状態にあるか否かを検出する機能を有している。ＨＣトラップ触媒８Ｂは、低温状態ではＨＣを吸着するが、温度が上昇して所定温度（ＨＣ脱離温度）に達すると吸着したＨＣを脱離し始める特性を有している。ＨＣ脱離状態検出部２２は、触媒温度センサ３４で検出されたベッド部温度からＨＣトラップ触媒８Ｂの温度を推定し、ＨＣトラップ触媒８Ｂの推定温度とＨＣ脱離温度とを比較することでＨＣトラップ触媒８ＢがＨＣ脱離状態にあることを検出している。また、ＨＣトラップ触媒８Ｂに吸着されたＨＣは、その吸着量にもよるが、ある一定の温度（ＨＣ脱離終了温度）に達したときにはＨＣトラップ触媒８Ｂから略完全に脱離される。ＨＣ脱離状態検出部２２は、ＨＣトラップ触媒８Ｂの推定温度とＨＣ脱離終了温度とを比較することでＨＣトラップ触媒８ＢからのＨＣの脱離が終了したことも検出している。
【００１７】
エンジン制御部２３は、高圧噴射弁１０からの燃料噴射量や噴射時期、及び点火プラグ９の点火時期を制御する機能を有している。エンジン制御部２３には、図４に示すエンジン制御マップと前述した図３に示すエンジン制御マップとが記憶されている。図４に示すマップはパワープラント要求トルクと充電量（ＳＯＣ）から出力すべきエンジントルクを決定するためのマップであり、マップにはパワープラント要求トルクとエンジントルクとの関係を示す特性線が複数本設けられている。これらの特性線は二つのグループに分けられ、図中に破線で示す特性線の第１グループは通常運転時のパワープラント要求トルクとエンジントルクとの関係を示し、図中に実線で示す特性線の第２グループは後述する酸素供給制御時のパワープラント要求トルクとエンジントルクとの関係を示している。第２グループの特性線（実線）は、同一パワープラント要求トルクにおいて第１グループの特性線（破線）よりもエンジントルクが小さくなるように設定されている。また、各グループを構成する各特性線はそれぞれ大きさの異なるＳＯＣに対応して設けられており、大きいＳＯＣに対応する特性線ほど同一パワープラント要求トルクにおいてエンジントルクが小さくなるような設定になっている。エンジン制御部２３は、要求負荷検出部２１で検出されたパワープラント要求トルク、ＨＣ脱離状態検出部２２で検出されたＨＣトラップ触媒８ＢからのＨＣの脱離の状態、及びＳＯＣ検出センサ３６で検出されたＳＯＣを図４に示すマップに照合してエンジントルクを決定し、エンジントルクとエンジン回転速度とを図３に示すマップに照合して燃料噴射モードを決定し、決定した燃料噴射モードに応じて高圧噴射弁１０や点火プラグ９を制御している。
【００１８】
モータ制御部２４は、バッテリ４２からモータ４０に供給される電力を制御する機能を有している。本実施形態のようなハイブリッド車両では、モータ４０から出力されるモータトルクは出力軸６４においてエンジン１から出力されるエンジントルクと合算され、その合計トルクがパワープラント全体のトルクとして出力される。したがって、エンジントルクがパワープラント要求トルクに満たない場合には、その不足トルクはモータトルクによって補償することができる。モータ制御部２４は、合計トルクがパワープラント要求トルクに一致するように、パワープラント要求トルクとエンジントルクとの差から出力すべきモータトルク（要求モータトルク）を決定し、要求モータトルクに応じてバッテリ４２からモータ４０に供給される電力を制御している。
【００１９】
以下、図５，図６に示すフローチャートを用いて、ＥＣＵ２０によるエンジン１及びモータ４０の制御の内容について具体的に説明する。なお、図５で示されるフロー（ステップＡ１０〜Ａ７０）は、ＨＣトラップ触媒８Ｂに酸素を供給してＨＣトラップ触媒８Ｂから脱離されるＨＣを酸化浄化するための制御（酸素供給制御）を実施するか否か判定するためのフローである。図６で示されるフロー（ステップＢ１０〜Ｂ７０）は、酸素供給制御を実施する場合のエンジン１，モータ４０間のトルク配分を決定するためのフローである。コントローラ２０は、これら２つのフローを並列的に、且つそれぞれエンジン１の一行程を一周期として処理している。
【００２０】
図５に示すフローでは、ＥＣＵ２０のＨＣ脱離状態検出部２２は、まず、エンジン１の始動時の冷却水温が所定温度以下であり、且つ、エンジン１の始動後所定時間以内であるか否か判定する（ステップＡ１０）。この判定は、冷却水温が高い場合には始動時のＨＣトラップ触媒８Ｂの温度も高いのでＨＣが吸着されていないと予想され、始動後時間が経過している場合には既にＨＣトラップ触媒８Ｂの温度が高くなっていて既にＨＣが脱離されていると予想されるからである。ステップＡ１０の条件が成立した場合には、ＨＣ脱離状態検出部２２は、触媒温度センサ３２からの検出信号に基づきＨＣトラップ触媒８Ｂの温度（ＨＣＴ温度）を推定する（ステップＡ２０）。そして、酸素供給フラグがセットされているか否か判定し（ステップＡ３０）、酸素供給フラグがセットされている場合にはステップＡ４０の判定に進み、酸素供給フラグがセットされていない場合にはステップＡ６０の判定に進む。酸素供給フラグはＨＣトラップ触媒８ＢがＨＣ脱離状態にある場合にＨＣ脱離状態検出部２２によりセットされ、このフラグがセットされることによりエンジン制御部２４による酸素供給制御が実施される。酸素供給フラグは、ステップＡ４０の判定においてＨＣトラップ触媒８Ｂの温度がＨＣ脱離温度よりも大きいときにステップＡ５０でセットされ、ステップＡ６０の判定においてＨＣトラップ触媒８Ｂの温度がＨＣ脱離終了温度以上のとき、及び、ステップＡ１０の条件が不成立の場合にステップＡ７０でクリアされる。
【００２１】
図６に示すフローでは、ＥＣＵ２０は、まず、エンジン回転速度情報とアクセル開度情報とを取得し（ステップＢ１０）、さらにＳＯＣ情報を取得する（ステップＢ２０）。ＥＣＵ２０の要求負荷検出部２１は、エンジン回転速度とアクセル開度とからパワープラント要求トルク（ＴＴＱ）を決定する（ステップＢ３０）。ＥＣＵ２０のエンジン制御部２４は、酸素供給フラグがセットされているか否か判定し（ステップＢ４０）、酸素供給フラグがセットされている場合にはステップＢ５０の処理に進み、酸素供給フラグがセットされていない場合にはステップＢ６０の処理に進む。ステップＢ５０に進んだ場合には、エンジン制御部２４は、図３に示すマップにおける第２グループの特性線（実線）に基づきパワープラント要求トルク，エンジン回転速度，及びＳＯＣに応じたエンジントルク（ＴＱＥ）を決定する。ステップＢ６０に進んだ場合には、エンジン制御部２４は、図３に示すマップにおける第１グループの特性線（破線）に基づき、パワープラント要求トルク，エンジン回転速度，及びＳＯＣに応じたエンジントルク（ＴＱＥ）を決定する。エンジン１に出力させるエンジントルクがエンジン制御部２４により決定されると、ＥＣＵ２０のモータ制御部２５は、パワープラント要求トルクとエンジントルクとの差からモータ４０に出力させるモータトルク（ＴＱＭ）を決定する（ステップＢ７０）。
【００２２】
上記のような方法でエンジン１，モータ４０間のトルク配分を決定することにより、ＨＣトラップ触媒８ＢがＨＣ脱離状態にあることが検出される場合には、通常時よりもエンジン１のトルク負担を減少させてエンジン１をリーン運転させることができる。例えば通常ではストイキオモードで運転される場合でも、モータ４０のアシストによりエンジン１のトルク負担を減少させることで、吸気リーンモードや圧縮リーンモードでの運転も可能になる。エンジン１のリーン運転により効率良くＨＣトラップ触媒８Ｂヘ酸素を供給することができので、ＨＣトラップ触媒８Ｂでの脱離ＨＣの酸化浄化を促進してＨＣの排出を抑制することができる。また、エンジン１のトルク負担の減少は、モータ４０のトルク負担をエンジン１のトルク負担の減少量に応じて増大させることで補償されるので、車両全体の駆動力を一定にして良好な走行性能をそのまま維持することができる。さらに、エンジン１のトルク負担をＳＯＣが大きいほど減少させることにより、モータ４０の発生可能なトルクに応じて効率良くエンジン１のトルク負担を減少させることができ、エンジン１のリーン運転領域を有効に拡大することができる。
【００２３】
以上の図５，図６のフローで示す制御による作用効果を具体的に示したのが図７である。図７（ａ），図７（ｂ），図７（ｃ），図７（ｄ）は、エンジン１を冷態状態から始動した後に図７（ｅ）に示すようにアクセル開度を変化させたときのＨＣトラップ触媒８Ｂの温度、ＨＣ排出量、パワープラント出力トルク、エンジン回転速度の時間変化を示している。特に図７（ｂ）は、破線が三元触媒８Ｃの出口におけるＨＣ排出量を示し、二点鎖線と実線とがＨＣトラップ触媒８Ｂ出口におけるＨＣ排出量を示している。このうち二点鎖線で示すＨＣ排出量の時間変化はモータ４０によるアシストがない場合であり、実線で示すＨＣ排出量の時間変化が上記制御方法（モータ４０によるアシスト有り）によるものである。また、図７（ｂ）には、モータ４０によるアシストが有る場合と無い場合の、ＨＣトラップ触媒８Ｂの温度がＨＣ脱離温度を超えてからＨＣ脱離終了温度を超えるまでの間の燃料噴射制御の内容を併せて示している。
【００２４】
エンジン１の始動直後、エンジン１からは比較的多量のＨＣが排出される。しかしながら、始動直後は三元触媒８Ｃは活性化温度に達していないので、図７（ｂ）の破線に示すように、ＨＣは三元触媒８Ｃで浄化されずに三元触媒８Ｃを通過し、下流のＨＣトラップ触媒８Ｂに流れる。ＨＣトラップ触媒８Ｂは低温状態でＨＣを吸収するので、図７（ｂ）の実線に示すように、三元触媒８Ｃを通過したＨＣの多くを吸収して外部へ排出されるＨＣを低減する。
【００２５】
ＨＣトラップ触媒８Ｂに吸収されたＨＣは、図７（ａ）に示すようにＨＣトラップ触媒８Ｂの温度が上昇してＨＣ脱離温度を超えたところから、ＨＣトラップ触媒８Ｂから脱離し始める。ＨＣトラップ触媒８Ｂから脱離するＨＣの一部はＨＣトラップ触媒８Ｂの貴金属により酸化されるので、エンジン１のリーン運転によりＨＣトラップ触媒８Ｂに酸素を供給すれば、ＨＣの酸化を促進してＨＣの排出を抑制することができる。ところが、図７（ｅ）に示すようにアクセル操作が行われて図７（ｃ）に示すように大きなトルクが要求された場合には、このトルクをエンジン１のみが負担するのであればエンジン１はリーン運転できない。この場合には十分な酸素をＨＣトラップ触媒８Ｂに供給することができず、図７（ｂ）の二点鎖線に示すように多量のＨＣがＨＣトラップ触媒８Ｂから放出されてしまう。これに対して本実施形態の制御方法では、図７（ｃ）中に太実線で示すようにエンジン１のトルク負担を減少させ、その減少分を図７（ｃ）中に斜線領域で示すようにモータ４０のモータトルクで補償することで、エンジン１のリーン運転領域を拡大することができ、ＨＣトラップ触媒８Ｂに十分な酸素を供給することができる。したがって、本実施形態の制御方法によれば、ＨＣトラップ触媒８Ｂにおける脱離ＨＣの酸化浄化効率を向上させることができ、図７（ｂ）の実線に示すように、ＨＣトラップ触媒８Ｂから外部へのＨＣの排出量を低減することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明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変更して実施しうるものである。例えば、上述の実施形態ではパワープラント要求トルクとエンジントルクとの関係を示す特性線を異なるＳＯＣについて複数設定しているが、特性線は一つのみとしてＳＯＣに応じた係数を掛けることでＳＯＣに応じたパワープラント要求トルクとエンジントルクとの関係を導出するようにしてもよい。
【００２７】
また、ＨＣトラップ触媒８Ｂの温度を推定する方法として、上述の実施形態ではＨＣトラップ触媒８Ｂを支持するベッド部の温度を検出しているが、排気通路４に温度センサを設けて排気通路４内の排ガス温度を検出し、排ガス温度からＨＣトラップ触媒８Ｂの温度を推定してもよい。さらに、運転開始からのエンジントルクやエンジ回転速度の履歴に基づいてＨＣトラップ触媒８Ｂの温度を推定してもよい。
【００２８】
また、上述の実施形態では本発明を筒内噴射式エンジンを備えたハイブリッド車両に適用しているが、本発明は、一般的な希薄燃焼エンジンを備えたハイブリッド車両にも広く適用することができる。また、本発明が適用されるハイブリッド車両の駆動系の構成は図１に示す構成に限定されるものではなく、エンジンとモータとの双方を駆動源として用いることが可能な、いわゆるパラレル式のハイブリッド車両であればよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のハイブリッド車両の排気浄化装置によれば、ＨＣトラップ触媒がＨＣを脱離する状態にあることが検出される場合は、モータヘの給電能力が高いほど内燃機関の出力負担を大きく減少させるとともに内燃機関をリーン運転させるので、モータの発生可能な出力に応じて効率良く内燃機関の出力負担を減少させることができ、リーン運転領域を有効に拡大できるため、リーン運転によりＨＣ脱離状態にあるＨＣトラップ触媒に効率良く酸素を供給することができ、ＨＣトラップ触媒における脱離ＨＣの酸化浄化効率を向上させて外部へのＨＣの排出を抑制することができる。また、同時にモータの出力負担を増大させることで内燃機関の出力負担の減少をモータの出力により補償することができるので、良好な走行性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両のパワープラントとその制御系の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる制御マップであり、エンジン回転速度とエンジントルクとに応じて燃料噴射モードを決定するためのマップである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる制御マップであり、パワープラント要求トルクとＳＯＣとに応じてエンジントルクを決定するためのマップである。
【図５】本発明の一実施形態にかかる酸素供給制御の実施の可否を判定するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる酸素供給制御を実施する場合のエンジン，モータ間のトルク配分を決定するためのフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態にかかる酸素供給制御の作用効果を示すタイムチャートであり、（ａ）はエンジン始動後のＨＣトラップ触媒の温度の時間変化を示す図、（ｂ）はＨＣ排出量の時間変化を示す図、（ｃ）はエンジントルクの時間変化を示す図、（ｄ）はエンジン回転速度の時間変化を示す図、（ｅ）はアクセル開度の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
１ａ エンジン本体
３ 吸気通路
４ 排気通路
６ ＥＴＶ
８Ａ ＮＯｘ触媒
８Ｂ ＨＣトラップ触媒
８Ｃ 三元触媒
９ 点火プラグ
１０ 高圧噴射弁
２０ ＥＣＵ
２１ 負荷検出部
２２ ＨＣ脱離状態検出部
２３ エンジン制御部
２４ モータ制御部
３０ エアフローセンサ
３１ スロットル開度センサ
３２ 触媒温度センサ
３３ クランク角センサ
３５ アクセル開度センサ
３６ 充電量センサ
４０ モータ
４２ バッテリ
５０ トランスミッション
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両の排気浄化装置に関し、特に、冷態状態でＨＣを吸着すると共に温度が上昇すると吸着したＨＣを脱離するＨＣトラップ触媒を備えた排気浄化装置における脱離ＨＣの浄化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関（以下、エンジンという）の排気通路に介装される触媒の一種として、低温状態でＨＣを吸着し、温度が上昇するにつれ吸着したＨＣを脱離するＨＣトラップ触媒が知られている。ＨＣトラップ触媒は、通常、三元触媒とともに排気通路に備えられ、エンジン始動直後のように三元触媒の温度が低く未だ活性化していない状態において、三元触媒で浄化されないＨＣが外部に排出されてしまうことを抑制している。
【０００３】
ＨＣトラップ触媒は、車両駆動源としてエンジンとモータとを有するハイブリッド車両にも用いられる。特開２０００−８８３７号公報に開示されたハイブリッド車両は、その排気通路にＨＣトラップ触媒と三元触媒とを上流から順に設けている。そして、ＨＣトラップ触媒のＨＣ吸着量が所定量以上と判定される場合には、エンジンの停止条件が成立してもＨＣトラップ触媒からＨＣが脱離され、活性温度になった三元触媒によって浄化されるようになるまではエンジンの運転を延長することで、ＨＣトラップ触媒のＨＣ吸着量を確保するとともにＨＣの外部への排出を抑制している。
【０００４】
この従来技術では、ＨＣトラップ触媒から脱離されたＨＣの浄化を専ら三元触媒に依存しているが、より効果的にＨＣを浄化する他の方法としてＨＣ脱離時に空燃比をリーン化させる手法も知られている。ＨＣトラップ触媒からＨＣが脱離されるとき、そのうちの一部はＨＣトラップ触媒の貴金属により酸化される。ここでの酸化反応はＨＣトラップ触媒に供給される排ガス中に酸素が多く含まれるほど促進されるので、上記のようにＨＣトラップ触媒からのＨＣ脱離時に空燃比をリーン化させることでＨＣの酸化を促進させ、ＨＣが外部に排出されるのを抑制することができるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンの負荷がある程度以上大きくなるとリーン運転自体が困難になりＨＣトラップ触媒に十分な酸素供給ができなくなる。このため、エンジンの負荷が高い運転領域ではＨＣトラップ触媒における脱離ＨＣの酸化浄化効率が低下し、ＨＣの排出量が増加してしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、要求負荷が比較的高い場合でもＨＣトラップ触媒に十分な酸素を供給してＨＣトラップ触媒における脱離ＨＣの酸化浄化効率を向上させることを可能にした、ハイブリッド車両の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のハイブリッド車両の排気浄化装置は、車両駆動源として内燃機関とモータとを有し、該内燃機関の燃料噴射モードに、空燃比をストイキオよりも希薄な空燃比とするリーンモードが含まれている、ハイブリッド車両において、上記内燃機関の排気通路に設けられ冷態状態でＨＣを吸着すると共に温度が上昇すると吸着したＨＣを脱離するＨＣトラップ触媒と、上記ＨＣトラップ触媒がＨＣを脱離する状態にあることを検出する脱離状態検出手段と、上記モータに電力を供給する電力供給手段の給電能力を検出する給電能力検出手段と、をそなえ、脱離状態検出手段によりＨＣトラップ触媒がＨＣを脱離する状態にあることが検出される場合は、制御手段によって上記給電能力検出手段により検出される給電能力が高いほど上記内燃機関の出力負担を大きく減少させるとともに上記モータの出力負担を増大させ、上記内燃機関を上記リーンモードによりリーン運転させることを特徴としている。このようにＨＣトラップ触媒がＨＣ脱離状態にあることが検出される場合に内燃機関の出力負担を減少させて内燃機関をリーン運転させることで、効率良くＨＣトラップ触媒へ酸素を供給することができ脱離ＨＣの酸化浄化を促進することができる。また、同時にモータの出力負担を増大させることで、内燃機関の出力負担の減少を補償することができ良好な走行性能を維持することができる。
【０００８】
特に、モータに電力を供給する電力供給手段の給電能力を検出する給電能力検出手段を備え、給電能力検出手段により検出される給電能力が高いほど内燃機関の出力負担を大きく減少させるように制御手段による制御を行うことにより、モータヘの給電能力が高いほど内燃機関の出力負担を大きく減少させることになるので、モータの発生可能な出力に応じて効率良く内燃機関の出力負担を減少させることができ、リーン運転領域を有効に拡大して効率良く排ガス性能を向上させることができる。
好ましくは、内燃機関の出力負担の減少量に応じてモータの出力負担を増大させるように制御手段による制御を行う。このような制御によれば車両全体の駆動力は一定になるので、安定した走行性能を維持しながらＨＣの排出を抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図７は本発明の一実施形態としてのハイブリッド車両の排気浄化装置について示すものである。図１の全体構成図に示すように、本実施形態にかかるハイブリッド車両１は、パワープラント（車両駆動源）としてエンジン１とモータ４０とを備えている。エンジン１は一般的な内燃機関として構成され、モータ４０はバッテリ（電力供給手段）４２から電力供給を受けるとモータとして作動し、回転駆動力を受けると発電機として作動しうるモータ兼発電機として構成されている。エンジン１の出力軸６０は第１クラッチ６２を介してモータ４０の出力軸６４に接続され、この出力軸６４がトランスミッション５０の入力軸となっている。これにより、エンジン１の回転，モータ４０の回転の一方或いは双方を選択的にトランスミッション５０に入力できるようになっている。トランスミッション５０は、第２クラッチ６６，デフギヤ６８を介して左右の駆動輪７０，７０に連結されており、エンジン１及び／又はモータ４０からトランスミッション５０に入力された回転は、トランスミッション５０により宜減速された後、第２クラッチ６６及びデフギヤ６８を介して左右の駆動輪７０，７０に伝達されるようになっている。
【００１０】
図２はパワープラントとその制御系の構成を示す図である。図２に示すようにエンジン１の本体１ａには吸気通路３と排気通路４とが接続されている。吸気通路３には、上流側から順にエアクリーナ５，電子制御式スロットル弁（ＥＴＶ）６が設けられている。排気通路４には、排ガス浄化用の触媒８Ａ，８Ｂ，８Ｃと図示しないマフラが設けられている。また、エンジン本体１ａ内には点火プラグ９と燃焼室２を臨んで配設された高圧噴射弁１０とが備えられている。
【００１１】
本実施形態のエンジン１は、希薄燃焼エンジンの一形態として知られている筒内噴射式エンジンとして構成され、高圧噴射弁１０から燃焼室２内に直接燃料が噴射されるようになっている。エンジン１の燃料噴射の態様（燃料噴射モード）としては、吸気行程中に燃料噴射を行いＯ2センサからの信号を用いて空燃比がストイキオになるようにフィードバック制御するストイキオモード、ストイキオよりも過濃な空燃比（リッチ空燃比）となるようオープンループ制御するオープンループモード、吸気行程中に燃料噴射を行いストイキオよりも希薄な空燃比（リーン空燃比）となるようオープンループ制御する吸気リーンモード、及び、圧縮行程中に燃料噴射を行い吸気リーンモードよりもさらに希薄な空燃比となるようオープンループ制御する圧縮リーンモードの四つのモードが設けられている。図３はエンジン回転速度とエンジントルクとを軸とする二次元のエンジン制御マップであり、低回転速度低トルク側から高回転速度高トルク側に向けて略波紋状に４つのゾーンＡ〜Ｄに区画されている。燃料噴射の態様はゾーンＡ〜Ｄ毎に決められており、最も低回転速度低トルク側のゾーンＡでは圧縮リーンモードによる燃料噴射が行われる。ゾーンＡよりも高回転高トルク側のゾーンＢでは吸気リーンモードによる燃料噴射が行われる。ゾーンＢよりも高回転高トルク側のゾーンＣではストイキオモードによる燃料噴射が行われる。ゾーンＣよりもさらに高回転高トルク側のゾーンＤではオープンループモードによる燃料噴射が行われる。
【００１２】
触媒８Ａ，８Ｂ，８Ｃとしては、ＮＯｘ触媒８Ａ，ＨＣトラップ触媒８Ｂ及び近接触媒としての三元触媒８Ｃが備えられている。エキゾーストマニホールドの近傍（或いはエキゾーストマニホールドと一体）には三元触媒８Ｃが配置され、その下流にＮＯｘ触媒８ＡとＨＣトラップ触媒８Ｂとが配置されている。このような配置によれば、エンジン本体１ａに近接して三元触媒８Ｃが配置されることで、三元触媒８Ｃを早期に昇温して活性化させることができ、三元触媒８Ｃが活性化するまでの間に発生するＨＣは、低温状態でＨＣを吸着するＨＣトラップ触媒８Ｂによって吸着することができる。また、リーン運転時に発生するＮＯｘは、ＮＯｘ触媒８Ａによって浄化することができる。
【００１３】
このエンジン１とモータ４０とを制御するために、図示しない入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等），中央処理装置（ＣＰＵ）及びタイマカウンタ等を備えた電子制御装置（ＥＣＵ）２０と、種々のセンサ類とが設けられている。エンジン１に設けられるセンサ類として、吸気通路３側には、エアクリーナ５の配設部分に吸入空気量を検出するエアフローセンサ３０が設けられており、ＥＴＶ６の配設部分にはＥＴＶ６の開度を検出するスロットル開度センサ３１が設けられている。また、排気通路４側には、ＨＣトラップ触媒８Ｂが保持されているベッド部の温度を検出する触媒温度センサ３２が設けられている。さらに、その他のセンサとして、図示しないクランクシャフトの回転に同期して信号を出力するクランク角センサ３３、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ３４、及び、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３５が設けられている。また、バッテリ４２には、充電量（ＳＯＣ）を検出する充電量センサ（給電能力検出手段）３６が設けられている。
【００１４】
ＥＣＵ２０は、ドライバの要求に応じてエンジン１及びモータ４０を運転したり燃料消費の抑制や排ガスの抑制等の目標に応じてエンジン１及びモータ４０を運転するための様々な機能を有している。ＥＣＵ２０は、それら各機能を達成するための機能部の集合とも考えることができ、図２中に示す要求負荷検出部２１，ＨＣ脱離状態検出部（脱離状態検出手段）２２，エンジン制御部（制御手段）２３，及びモータ制御部（制御手段）２４は何れもＥＣＵ２０が備える機能部のうちの一つである。これら機能部２１，２２，２３，２４は、特に、要求負荷が比較的高い場合でもＨＣトラップ触媒８Ｂに十分な酸素を供給してＨＣトラップ触媒８Ｂにおける脱離ＨＣの酸化浄化効率を向上させることを目的として設けられている。
【００１５】
要求負荷検出部２１は、ドライバからのパワープラントへの要求負荷を検出する機能を有している。パワープラントへの要求負荷は、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)とエンジン回転速度とから要求トルクとして算出することができる。要求負荷検出部２１は、クランク角センサ３３からの信号を用いてエンジン回転速度を検出するとともに、アクセル開度センサ３５からの信号を用いてアクセル開度を検出し、これらエンジン回転速度とアクセル開度とからパワープラントへの要求トルクを算出している。
【００１６】
ＨＣ脱離状態検出部２２は、ＨＣトラップ触媒８Ｂが吸着したＨＣを脱離する状態にあるか否かを検出する機能を有している。ＨＣトラップ触媒８Ｂは、低温状態ではＨＣを吸着するが、温度が上昇して所定温度（ＨＣ脱離温度）に達すると吸着したＨＣを脱離し始める特性を有している。ＨＣ脱離状態検出部２２は、触媒温度センサ３４で検出されたベッド部温度からＨＣトラップ触媒８Ｂの温度を推定し、ＨＣトラップ触媒８Ｂの推定温度とＨＣ脱離温度とを比較することでＨＣトラップ触媒８ＢがＨＣ脱離状態にあることを検出している。また、ＨＣトラップ触媒８Ｂに吸着されたＨＣは、その吸着量にもよるが、ある一定の温度（ＨＣ脱離終了温度）に達したときにはＨＣトラップ触媒８Ｂから略完全に脱離される。ＨＣ脱離状態検出部２２は、ＨＣトラップ触媒８Ｂの推定温度とＨＣ脱離終了温度とを比較することでＨＣトラップ触媒８ＢからのＨＣの脱離が終了したことも検出している。
【００１７】
エンジン制御部２３は、高圧噴射弁１０からの燃料噴射量や噴射時期、及び点火プラグ９の点火時期を制御する機能を有している。エンジン制御部２３には、図４に示すエンジン制御マップと前述した図３に示すエンジン制御マップとが記憶されている。図４に示すマップはパワープラント要求トルクと充電量（ＳＯＣ）から出力すべきエンジントルクを決定するためのマップであり、マップにはパワープラント要求トルクとエンジントルクとの関係を示す特性線が複数本設けられている。これらの特性線は二つのグループに分けられ、図中に破線で示す特性線の第１グループは通常運転時のパワープラント要求トルクとエンジントルクとの関係を示し、図中に実線で示す特性線の第２グループは後述する酸素供給制御時のパワープラント要求トルクとエンジントルクとの関係を示している。第２グループの特性線（実線）は、同一パワープラント要求トルクにおいて第１グループの特性線（破線）よりもエンジントルクが小さくなるように設定されている。また、各グループを構成する各特性線はそれぞれ大きさの異なるＳＯＣに対応して設けられており、大きいＳＯＣに対応する特性線ほど同一パワープラント要求トルクにおいてエンジントルクが小さくなるような設定になっている。エンジン制御部２３は、要求負荷検出部２１で検出されたパワープラント要求トルク、ＨＣ脱離状態検出部２２で検出されたＨＣトラップ触媒８ＢからのＨＣの脱離の状態、及びＳＯＣ検出センサ３６で検出されたＳＯＣを図４に示すマップに照合してエンジントルクを決定し、エンジントルクとエンジン回転速度とを図３に示すマップに照合して燃料噴射モードを決定し、決定した燃料噴射モードに応じて高圧噴射弁１０や点火プラグ９を制御している。
【００１８】
モータ制御部２４は、バッテリ４２からモータ４０に供給される電力を制御する機能を有している。本実施形態のようなハイブリッド車両では、モータ４０から出力されるモータトルクは出力軸６４においてエンジン１から出力されるエンジントルクと合算され、その合計トルクがパワープラント全体のトルクとして出力される。したがって、エンジントルクがパワープラント要求トルクに満たない場合には、その不足トルクはモータトルクによって補償することができる。モータ制御部２４は、合計トルクがパワープラント要求トルクに一致するように、パワープラント要求トルクとエンジントルクとの差から出力すべきモータトルク（要求モータトルク）を決定し、要求モータトルクに応じてバッテリ４２からモータ４０に供給される電力を制御している。
【００１９】
以下、図５，図６に示すフローチャートを用いて、ＥＣＵ２０によるエンジン１及びモータ４０の制御の内容について具体的に説明する。なお、図５で示されるフロー（ステップＡ１０〜Ａ７０）は、ＨＣトラップ触媒８Ｂに酸素を供給してＨＣトラップ触媒８Ｂから脱離されるＨＣを酸化浄化するための制御（酸素供給制御）を実施するか否か判定するためのフローである。図６で示されるフロー（ステップＢ１０〜Ｂ７０）は、酸素供給制御を実施する場合のエンジン１，モータ４０間のトルク配分を決定するためのフローである。コントローラ２０は、これら２つのフローを並列的に、且つそれぞれエンジン１の一行程を一周期として処理している。
【００２０】
図５に示すフローでは、ＥＣＵ２０のＨＣ脱離状態検出部２２は、まず、エンジン１の始動時の冷却水温が所定温度以下であり、且つ、エンジン１の始動後所定時間以内であるか否か判定する（ステップＡ１０）。この判定は、冷却水温が高い場合には始動時のＨＣトラップ触媒８Ｂの温度も高いのでＨＣが吸着されていないと予想され、始動後時間が経過している場合には既にＨＣトラップ触媒８Ｂの温度が高くなっていて既にＨＣが脱離されていると予想されるからである。ステップＡ１０の条件が成立した場合には、ＨＣ脱離状態検出部２２は、触媒温度センサ３２からの検出信号に基づきＨＣトラップ触媒８Ｂの温度（ＨＣＴ温度）を推定する（ステップＡ２０）。そして、酸素供給フラグがセットされているか否か判定し（ステップＡ３０）、酸素供給フラグがセットされている場合にはステップＡ４０の判定に進み、酸素供給フラグがセットされていない場合にはステップＡ６０の判定に進む。酸素供給フラグはＨＣトラップ触媒８ＢがＨＣ脱離状態にある場合にＨＣ脱離状態検出部２２によりセットされ、このフラグがセットされることによりエンジン制御部２４による酸素供給制御が実施される。酸素供給フラグは、ステップＡ４０の判定においてＨＣトラップ触媒８Ｂの温度がＨＣ脱離温度よりも大きいときにステップＡ５０でセットされ、ステップＡ６０の判定においてＨＣトラップ触媒８Ｂの温度がＨＣ脱離終了温度以上のとき、及び、ステップＡ１０の条件が不成立の場合にステップＡ７０でクリアされる。
【００２１】
図６に示すフローでは、ＥＣＵ２０は、まず、エンジン回転速度情報とアクセル開度情報とを取得し（ステップＢ１０）、さらにＳＯＣ情報を取得する（ステップＢ２０）。ＥＣＵ２０の要求負荷検出部２１は、エンジン回転速度とアクセル開度とからパワープラント要求トルク（ＴＴＱ）を決定する（ステップＢ３０）。ＥＣＵ２０のエンジン制御部２４は、酸素供給フラグがセットされているか否か判定し（ステップＢ４０）、酸素供給フラグがセットされている場合にはステップＢ５０の処理に進み、酸素供給フラグがセットされていない場合にはステップＢ６０の処理に進む。ステップＢ５０に進んだ場合には、エンジン制御部２４は、図３に示すマップにおける第２グループの特性線（実線）に基づきパワープラント要求トルク，エンジン回転速度，及びＳＯＣに応じたエンジントルク（ＴＱＥ）を決定する。ステップＢ６０に進んだ場合には、エンジン制御部２４は、図３に示すマップにおける第１グループの特性線（破線）に基づき、パワープラント要求トルク，エンジン回転速度，及びＳＯＣに応じたエンジントルク（ＴＱＥ）を決定する。エンジン１に出力させるエンジントルクがエンジン制御部２４により決定されると、ＥＣＵ２０のモータ制御部２５は、パワープラント要求トルクとエンジントルクとの差からモータ４０に出力させるモータトルク（ＴＱＭ）を決定する（ステップＢ７０）。
【００２２】
上記のような方法でエンジン１，モータ４０間のトルク配分を決定することにより、ＨＣトラップ触媒８ＢがＨＣ脱離状態にあることが検出される場合には、通常時よりもエンジン１のトルク負担を減少させてエンジン１をリーン運転させることができる。例えば通常ではストイキオモードで運転される場合でも、モータ４０のアシストによりエンジン１のトルク負担を減少させることで、吸気リーンモードや圧縮リーンモードでの運転も可能になる。エンジン１のリーン運転により効率良くＨＣトラップ触媒８Ｂヘ酸素を供給することができので、ＨＣトラップ触媒８Ｂでの脱離ＨＣの酸化浄化を促進してＨＣの排出を抑制することができる。また、エンジン１のトルク負担の減少は、モータ４０のトルク負担をエンジン１のトルク負担の減少量に応じて増大させることで補償されるので、車両全体の駆動力を一定にして良好な走行性能をそのまま維持することができる。さらに、エンジン１のトルク負担をＳＯＣが大きいほど減少させることにより、モータ４０の発生可能なトルクに応じて効率良くエンジン１のトルク負担を減少させることができ、エンジン１のリーン運転領域を有効に拡大することができる。
【００２３】
以上の図５，図６のフローで示す制御による作用効果を具体的に示したのが図７である。図７（ａ），図７（ｂ），図７（ｃ），図７（ｄ）は、エンジン１を冷態状態から始動した後に図７（ｅ）に示すようにアクセル開度を変化させたときのＨＣトラップ触媒８Ｂの温度、ＨＣ排出量、パワープラント出力トルク、エンジン回転速度の時間変化を示している。特に図７（ｂ）は、破線が三元触媒８Ｃの出口におけるＨＣ排出量を示し、二点鎖線と実線とがＨＣトラップ触媒８Ｂ出口におけるＨＣ排出量を示している。このうち二点鎖線で示すＨＣ排出量の時間変化はモータ４０によるアシストがない場合であり、実線で示すＨＣ排出量の時間変化が上記制御方法（モータ４０によるアシスト有り）によるものである。また、図７（ｂ）には、モータ４０によるアシストが有る場合と無い場合の、ＨＣトラップ触媒８Ｂの温度がＨＣ脱離温度を超えてからＨＣ脱離終了温度を超えるまでの間の燃料噴射制御の内容を併せて示している。
【００２４】
エンジン１の始動直後、エンジン１からは比較的多量のＨＣが排出される。しかしながら、始動直後は三元触媒８Ｃは活性化温度に達していないので、図７（ｂ）の破線に示すように、ＨＣは三元触媒８Ｃで浄化されずに三元触媒８Ｃを通過し、下流のＨＣトラップ触媒８Ｂに流れる。ＨＣトラップ触媒８Ｂは低温状態でＨＣを吸収するので、図７（ｂ）の実線に示すように、三元触媒８Ｃを通過したＨＣの多くを吸収して外部へ排出されるＨＣを低減する。
【００２５】
ＨＣトラップ触媒８Ｂに吸収されたＨＣは、図７（ａ）に示すようにＨＣトラップ触媒８Ｂの温度が上昇してＨＣ脱離温度を超えたところから、ＨＣトラップ触媒８Ｂから脱離し始める。ＨＣトラップ触媒８Ｂから脱離するＨＣの一部はＨＣトラップ触媒８Ｂの貴金属により酸化されるので、エンジン１のリーン運転によりＨＣトラップ触媒８Ｂに酸素を供給すれば、ＨＣの酸化を促進してＨＣの排出を抑制することができる。ところが、図７（ｅ）に示すようにアクセル操作が行われて図７（ｃ）に示すように大きなトルクが要求された場合には、このトルクをエンジン１のみが負担するのであればエンジン１はリーン運転できない。この場合には十分な酸素をＨＣトラップ触媒８Ｂに供給することができず、図７（ｂ）の二点鎖線に示すように多量のＨＣがＨＣトラップ触媒８Ｂから放出されてしまう。これに対して本実施形態の制御方法では、図７（ｃ）中に太実線で示すようにエンジン１のトルク負担を減少させ、その減少分を図７（ｃ）中に斜線領域で示すようにモータ４０のモータトルクで補償することで、エンジン１のリーン運転領域を拡大することができ、ＨＣトラップ触媒８Ｂに十分な酸素を供給することができる。したがって、本実施形態の制御方法によれば、ＨＣトラップ触媒８Ｂにおける脱離ＨＣの酸化浄化効率を向上させることができ、図７（ｂ）の実線に示すように、ＨＣトラップ触媒８Ｂから外部へのＨＣの排出量を低減することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明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変更して実施しうるものである。例えば、上述の実施形態ではパワープラント要求トルクとエンジントルクとの関係を示す特性線を異なるＳＯＣについて複数設定しているが、特性線は一つのみとしてＳＯＣに応じた係数を掛けることでＳＯＣに応じたパワープラント要求トルクとエンジントルクとの関係を導出するようにしてもよい。
【００２７】
また、ＨＣトラップ触媒８Ｂの温度を推定する方法として、上述の実施形態ではＨＣトラップ触媒８Ｂを支持するベッド部の温度を検出しているが、排気通路４に温度センサを設けて排気通路４内の排ガス温度を検出し、排ガス温度からＨＣトラップ触媒８Ｂの温度を推定してもよい。さらに、運転開始からのエンジントルクやエンジ回転速度の履歴に基づいてＨＣトラップ触媒８Ｂの温度を推定してもよい。
【００２８】
また、上述の実施形態では本発明を筒内噴射式エンジンを備えたハイブリッド車両に適用しているが、本発明は、一般的な希薄燃焼エンジンを備えたハイブリッド車両にも広く適用することができる。また、本発明が適用されるハイブリッド車両の駆動系の構成は図１に示す構成に限定されるものではなく、エンジンとモータとの双方を駆動源として用いることが可能な、いわゆるパラレル式のハイブリッド車両であればよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のハイブリッド車両の排気浄化装置によれば、ＨＣトラップ触媒がＨＣを脱離する状態にあることが検出される場合は、モータヘの給電能力が高いほど内燃機関の出力負担を大きく減少させるとともに内燃機関をリーン運転させるので、モータの発生可能な出力に応じて効率良く内燃機関の出力負担を減少させることができ、リーン運転領域を有効に拡大できるため、リーン運転によりＨＣ脱離状態にあるＨＣトラップ触媒に効率良く酸素を供給することができ、ＨＣトラップ触媒における脱離ＨＣの酸化浄化効率を向上させて外部へのＨＣの排出を抑制することができる。また、同時にモータの出力負担を増大させることで内燃機関の出力負担の減少をモータの出力により補償することができるので、良好な走行性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両のパワープラントとその制御系の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる制御マップであり、エンジン回転速度とエンジントルクとに応じて燃料噴射モードを決定するためのマップである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる制御マップであり、パワープラント要求トルクとＳＯＣとに応じてエンジントルクを決定するためのマップである。
【図５】本発明の一実施形態にかかる酸素供給制御の実施の可否を判定するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる酸素供給制御を実施する場合のエンジン，モータ間のトルク配分を決定するためのフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態にかかる酸素供給制御の作用効果を示すタイムチャートであり、（ａ）はエンジン始動後のＨＣトラップ触媒の温度の時間変化を示す図、（ｂ）はＨＣ排出量の時間変化を示す図、（ｃ）はエンジントルクの時間変化を示す図、（ｄ）はエンジン回転速度の時間変化を示す図、（ｅ）はアクセル開度の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
１ａ エンジン本体
３ 吸気通路
４ 排気通路
６ ＥＴＶ
８Ａ ＮＯｘ触媒
８Ｂ ＨＣトラップ触媒
８Ｃ 三元触媒
９ 点火プラグ
１０ 高圧噴射弁
２０ ＥＣＵ
２１ 負荷検出部
２２ ＨＣ脱離状態検出部
２３ エンジン制御部
２４ モータ制御部
３０ エアフローセンサ
３１ スロットル開度センサ
３２ 触媒温度センサ
３３ クランク角センサ
３５ アクセル開度センサ
３６ 充電量センサ
４０ モータ
４２ バッテリ
５０ トランスミッション
Claims (1)
- 車両駆動源として内燃機関とモータとを有し、該内燃機関の燃料噴射モードに、空燃比をストイキオよりも希薄な空燃比とするリーンモードが含まれている、ハイブリッド車両において、
上記内燃機関の排気通路に設けられ冷態状態でＨＣを吸着すると共に温度が上昇すると吸着したＨＣを脱離するＨＣトラップ触媒と、
上記ＨＣトラップ触媒がＨＣを脱離する状態にあることを検出する脱離状態検出手段と、
上記モータに電力を供給する電力供給手段の給電能力を検出する給電能力検出手段と、
上記脱離状態検出手段により上記ＨＣトラップ触媒がＨＣ脱離状態にあることが検出される場合は上記給電能力検出手段により検出される給電能力が高いほど上記内燃機関の出力負担を大きく減少させるとともに上記モータの出力負担を増大させ、上記内燃機関を上記リーンモードによりリーン運転させる制御手段と
を備えたことを特徴とする、ハイブリッド車両の排気浄化装置。
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