JP4793310B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に、内燃機関の始動時において機関負荷および機関回転数を制御して排気浄化装置の触媒の暖機を促進する制御装置に関する。
従来より、内燃機関の始動時において機関負荷および機関回転数を制御して排気浄化装置の触媒の暖機を促進することが行なわれる。特に、内燃機関によって駆動される発電機と車両を駆動する電動機とを搭載するハイブリッド車においては、始動時において内燃機関への要求出力を増加させて、発電機によって得られた電力により電池を充電すると共に、排気の温度上昇を早めることで排気浄化装置の触媒の暖機の促進も行う場合がある(例えば、特許文献1を参照。)。
このようなハイブリッド車においては、上述した触媒の暖機において、要求出力が同等となる運転状態の中で、比較的低燃費となる高負荷低回転数の状態が選択されることが多かった。それに対し、触媒の温度に応じて、要求出力を維持しつつ最適な運転状態を逐一選択することも考えられる。
これに関連して、内燃機関の等出力線上で、燃料消費量と汚染物質の量とが共に最少となる運転状態を選択して内燃機関を運転させ、排気温度が低い場合には、より高負荷・低回転数側の運転状態を選択して排気浄化装置の触媒の温度を高くする技術などが公知である(例えば、特許文献2を参照。)。
しかし、排気浄化装置の触媒の温度に応じて最適な運転状態を選択した場合であっても、その際の排気の温度と触媒の温度との差が小さい場合には、触媒に効率的に熱を供給できず、触媒の暖機が効率的に行なわれないことが考えられた。
特開2000−040532号公報 特開2002−293172号公報
本発明の目的とするところは、機関出力を略一定に維持しつつ運転状態を変更可能な内燃機関において、排気浄化装置における触媒の暖機中により適切な運転状態を選択することによって、触媒をより効率的に暖機できる技術を提供することである。
上記目的を達成するための本発明は、機関出力を略一定に維持しつつ運転状態を変更可能な内燃機関において、内燃機関の機関出力を所定出力に維持しつつ排気浄化装置の触媒の温度に応じて運転状態を変更して触媒の暖機を促進する際に、触媒に導入される排気の温度と触媒の温度との差に応じて運転状態を補正することを最大の特徴とする。
より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置と、
前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記触媒に導入される排気の温度を取得する排気温度取得手段と、
前記内燃機関の機関出力を略一定に維持しつつ運転状態を変更可能な等出力運転状態変更手段と、
を備え、
前記触媒温度取得手段によって取得された前記触媒の温度が活性温度より低い場合には、前記等出力運転状態変更手段によって、前記内燃機関の機関出力を所定出力に維持しつつ、運転状態を低負荷高回転数の所定の第1状態としてから前記触媒の温度に応じて高負荷低回転数の所定の第2状態へ移行させることによって前記触媒の暖機を促進する暖機促進制御を行う暖機促進手段と、
前記暖機促進手段による前記暖機促進制御の実行中において、前記排気温度取得手段によって取得された前記排気の温度の、前記触媒温度取得手段によって取得された前記触媒の温度に対する差に応じて、前記機関出力を前記所定出力に維持しつつ前記運転状態を補正する運転状態補正手段と、をさらに備えることを特徴とする。
すなわち、本発明においては、排気浄化装置に備えられた触媒の温度が活性温度より低い場合には、まず、等出力運転状態変更手段が、内燃機関の機関出力を所定出力に維持しつつ運転状態を低負荷高回転数の第1状態とする。これにより、排気温度は比較的低いものの排気流量を増加させることによって排気浄化装置に供給する全体の排気熱量を増加させることができ、より迅速に触媒の温度を上昇させることができる。
そして、その後、触媒の温度に応じて運転状態を高負荷低回転数の所定の第2状態へ徐々に移行させる。これにより内燃機関の暖機中の燃費を向上させることができる。すなわち、触媒の温度が低温の状態では、内燃機関の運転状態を、燃費より触媒の暖機を重視した低負荷高回転数の第1状態とし、その後に触媒の暖機が進むにつれて、触媒の暖機より燃費を重視した高負荷低回転数の第2状態へ運転状態を移行させる。これにより、触媒の暖機の促進と燃費の向上とを両立させる。なお、ここで所定出力とは、機関出力をこの出力に維持することで、触媒の暖機に必要な熱量を供給可能な出力であり、予め定められる。
しかし、実際の運転状態の制御においては、触媒の温度と、触媒に導入される排気の温度との間の差が小さいと、いくら多くの排気を触媒に供給しても、触媒の温度を効率的に上昇させられない場合がある。
そこで、本発明においては、機関出力は前記所定出力に維持したまま、排気の温度と触媒の温度との差に応じて運転状態をさらに補正することとした。これによれば、実際に触媒に熱量を供給する排気の温度と、触媒の温度との差を適正に維持することができるので、より効率的に触媒の暖機を促進することができる。
また、本発明においては、前記運転状態補正手段は、前記排気の温度の前記触媒の温度に対する差がより小さい場合における運転状態が、前記排気の温度の前記触媒の温度に対する差がより大きい場合における運転状態と比較して、同等若しくはより高負荷低回転数側の運転状態となるように前記運転状態を補正してもよい。
すなわち、排気の温度と触媒の温度との差がより小さい場合に、より高負荷低回転数側になるように運転状態を補正して排気の温度を上昇させることにより、触媒により多くの熱量を供給可能な状態とする。そうすれば、より効率的に触媒を暖機することができる。
この場合、排気の温度と触媒の温度との差に応じて、運転状態を、等出力線上をより高負荷低回転数側に連続的に変化させてもよいし、2段階またはそれ以上の段階に段階的に変化させるようにしてもよい。
また、その場合は、前記運転状態補正手段は、前記排気の温度の前記触媒の温度に対する差が所定温度差以下の場合に、前記運転状態をより高負荷低回転数側に補正してもよい。
すなわち、所定温度差を閾値として、前記排気の温度と触媒の温度との差がこの所定温度差以下の場合に、運転状態をより高負荷低回転数側に補正する。ここで、所定温度差は、前記排気の温度と触媒の温度との温度差がこれ以下の場合には、排気によって前記触媒に対して充分に多くの熱量を供給することができず、触媒を効率よく暖機することが困難となる温度差である。これによれは、より簡単な制御で、より効率的に触媒の暖機を促進することができる。
また、本発明においては、前記触媒は排気中のNOxを浄化するNOx触媒であり、所定の低温状態において前記内燃機関から排出される燃料の未燃成分を吸収するとともに、所定の高温状態においては前記低温状態において吸収した未燃成分を放出する未燃成分触媒を有する第2排気浄化装置をさらに備え、前記運転状態補正手段は、前記未燃成分触媒における前記未燃成分の吸収量がより多い場合における運転状態が、前記未燃成分の吸収量がより少ない場合における運転状態と比較して、同等若しくはより高負荷低回転数側の運転状態となるように前記運転状態を補正してもよい。
ここで、本発明における前記排気浄化装置における触媒がNOx触媒であり、さらに、
低温状態においては内燃機関から排出される燃料の未燃成分を吸収するとともに、高温状態においては吸収した未燃成分を放出する未燃成分触媒を含んだ第2排気浄化装置をさらに備えている場合について考える。
このような場合においては、未燃成分触媒に吸収された未燃成分の量が多く、吸収の限界量に近くなるにつれて、未燃成分触媒の温度上昇を促進するというよりは、内燃機関から排出される未燃成分の量を減少させる必要性が大きくなる場合がある。従って、本発明においては、運転状態補正手段は、未燃成分触媒に吸収された未燃成分がより多い場合には、運転状態がより未燃成分の排出量の少ない高負荷低回転数となるように運転状態を補正するようにした。
こうすれば、内燃機関の排気通路に備えられた未燃成分触媒に吸収されている未燃成分の量が限界量に近づいている場合には、未燃成分の更なる吸収を抑制することができ、未燃成分触媒における未燃成分の吸収量が限界量を超えて、未燃成分触媒から放出されてしまうことを抑制できる。これにより、内燃機関のエミッションの悪化を抑制することができる。
なお、上記において所定の低温状態とは、前記未燃成分触媒が、未燃成分触媒において未燃成分の放出作用より吸収作用が活発になる低温側の温度範囲に属する状態を示す。また、所定の高温状態とは、未燃成分触媒が、未燃成分の吸収作用より放出作用が活発になる高温側の温度範囲に属する状態を示す。また、未燃成分触媒における未燃成分の吸収とは、吸着及び吸蔵の意味も含んでいる。
また、本発明においては、前記触媒は排気中のNOxを浄化するNOx触媒であり、
所定の低温状態において前記内燃機関から排出される燃料の未燃成分を吸収するとともに、所定の高温状態においては前記低温状態において吸収した未燃成分を放出する未燃成分触媒を有する第2排気浄化装置をさらに備え、
前記未燃成分触媒における未燃成分の吸収量が所定量未満の場合には、前記所定温度差の値が、前記排気浄化装置および/または前記第2排気浄化装置の温度が高いほど大きくなるように変更され、前記吸収量が所定量以上の場合には、前記所定温度差の値が、前記排気浄化装置および/または前記第2排気浄化装置の温度が低いほど大きくなるように変更されるようにしてもよい。
ここで上述のように、運転状態補正手段が前記排気の温度の前記触媒の温度に対する差が所定温度差以下の場合に前記運転状態をより高負荷低回転数側に補正する場合であって、且つ、未燃成分触媒を備えている場合について考える。このような場合、未燃成分触媒における未燃成分の吸収量が少なく限界量に対して余裕がある状態においては、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度が低い間は低負荷高回転数の運転状態として排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の早期暖機を図ることが望ましい。そして、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度が高くなり、未燃成分触媒からの未燃成分の放出が活発になると、高負荷低回転数の運転状態として排気温度を上昇させ、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度を上昇させて、未燃成分触媒からの未燃成分の放出及び浄化をさらに促進することが望ましい。
一方、未燃成分触媒における未燃成分の吸収量が多く限界量に対して余裕がない状態においては、前述のように高負荷低回転数の運転状態として内燃機関からの未燃成分の排出を抑制することが望ましい。そして、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度が高くなるにつれて浄化能力が高まり、未燃成分触媒から放出されてしまった未燃成分を浄化可能となってくるので、未燃成分触媒において未燃成分の吸収量が限界値を超えないことに対する要求度合いが低下する。従って、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度が高くなるにつれて、高負荷低回転数の運転状態から低負荷高回転数の運転状態に移行してもよい。
このように、未燃成分触媒における未燃成分の吸収量が異なれば、排気浄化装置及び第2排気浄化装置の温度に応じて求められる、運転状態の変化のパターンも異なる。従って、本発明においては、未燃成分触媒における未燃成分の吸収量が所定量未満の場合と、該未燃成分の吸収量が所定量以上の場合で場合分けを行なった。そして、前記吸収量が所定量未満の場合には、前記所定温度差の値を、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度が高いほど大きくなるように変更し、吸収量が所定量以上の場合には、前記所定温度差の値を、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度が低いほど大きくなるように変更するようにした。
そうすれば、未燃成分触媒への未燃成分の吸収量が所定量未満の場合には、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度が低い状態では、より低負荷高回転数の運転状態になり易くすることができ、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度がより高い状態では、より高負荷低回転数の運転状態になり易くすることができる。その結果、吸収量が所定量未満の場合には、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度が低い状態においてより効率的に排気浄化装置の触媒を暖機することができる。
また、吸収量が所定量以上の場合には、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度が低い状態において、より高負荷低回転数の運転状態になり易くすることができ、排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度がより高い状態において、より低負荷高回転数の運転状態になり易くすることができる。すなわち、吸収量が所定量以上の場合には、特に排気浄化装置および/または第2排気浄化装置の温度が低く浄化能力が低い状態においては内燃機関からの未燃成分排出の抑制を優先させることができる。
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
本発明にあっては、機関出力を略一定に維持しつつ運転状態を変更可能な内燃機関において、排気浄化装置における触媒の暖機中により適切な運転状態を選択することによって、触媒をより効率的に暖機することができる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
図1は、本実施例に係るハイブリッド車両の構成の概略を示す図である。本実施例に係るハイブリッド車両は、駆動源としてエンジン1及びモータ2を備えている。
モータ2は例えば交流モータとして構成され、その出力軸が減速機3を介して負荷である駆動輪4と連結されており、モータ2を駆動させることにより駆動輪4を回転させることができる。さらに、駆動輪4の回転エネルギを利用してモータ2を発電運転させることによりバッテリ7に電気エネルギを蓄えることもできるようになっている。
内燃機関としてのエンジン1については、その出力軸が動力分割機構5及び減速機3を介して駆動輪4と連結されており、エンジン1を駆動させることによっても駆動輪4を回転させることができる。また、ジェネレータ6は例えば交流発電機として構成され、その回転軸が動力分割機構5を介してエンジン1の出力軸と連結されている。これにより、エンジン1の駆動エネルギを電気エネルギに変換し、この電気エネルギをバッテリ7に蓄えたりモータ2の駆動に用いたりすることができる。また、ジェネレータ6及びモータ2とバッテリ7との間にはインバータ8が設けられており、このインバータ8により電力の制御が行われるようになっている。また、バッテリ7には、バッテリ7の充電量を検出する充電量センサ15が設けられている。
このハイブリッド車両においても、エンジン1には排気マニホールドを介して排気管9が接続されており、排気管9には、エンジン1からの排気中の微粒子物質を捕集するフィルタユニット10と、NOxを浄化する吸蔵還元型NOx触媒(以下、NSR)ユニット11とが設けられている。
また、本ハイブリッド車両には、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用いられる記憶装置(ROM,RAM等),中央処理装置(CPU)及びタイマカウンタ等を備えたECU(電子制御ユニット)20が併設されている。ECU20は、充電量センサ15の他、各種センサからの情報に基づいてエンジン1,ジェネレータ6及びモータ7などを総合的に制御する装置であり、バッテリ7の充電処理やNSRユニット11の暖機に関する制御も実行する。
次に、図2を用いてエンジン1及び排気系の詳細について説明する。図2において、エンジン1には、前述のように排気マニホールドを介して、エンジン1から排出される排気が流通する排気通路としての排気管9が接続され、この排気管9は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管9の途中に設けられた第2排気浄化装置としてのフィルタユニット10の内部には、始動時の低温状態においてはエンジン1から排出されるHCを吸着するとともに、暖機終了後の高温状態においては吸着したHCを放出可能な未燃成分触媒としてのHC吸着触媒10aが設けられている。そして、フィルタユニット10におけるHC吸着触媒10aの下流側には、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタ10bが配置されている。
また、排気管9におけるフィルタユニット10の下流側の、排気浄化装置としてのNSRユニット11には、触媒としてのNSR11aが配置されている。そして、フィルタユニット10とNSRユニット11との間には、フィルタユニット10から排出されNSRユニット11に導入される排気の温度を検出するための排気温センサ12が設けられてい
る。また、NSRユニット11内に設けられた触媒としてのNSR11aに吸蔵されたNOxを還元放出してNSR11aのNOx吸蔵能力を再生するNOx還元処理などの際に、
フィルタユニット10から排出された排気に還元剤としての燃料を添加し、NSR11aに燃料を供給する燃料添加弁14が設けられている。
一方、NSRユニット11の下流における排気管9には、NSRユニット11から排出された排気の温度を検出することでNSR11aの温度を検出する触媒温センサ16が設けられている。なお、本実施例において排気温度取得手段は排気温センサ12を含んで構成され、触媒温度取得手段は触媒温センサ16を含んで構成される。
ここで、本ハイブリッド車両の冷間始動時においては、NSR11aの暖機を図り、エンジン1から排出されるNOxなどの浄化が早期の段階から充分に行なわれる状態とする
必要がある。また、充電量センサ15で検出されたバッテリ7の充電量が減少しているときには充電制御を行う必要がある。
従って、冷間始動時においては、ECU20によって、エンジン1の機関出力(負荷×回転数)が、NSR11aなどの暖機制御及び、バッテリ7の充電制御を充分に行うことができる始動時機関出力となるような要求が出される。以下には、本ハイブリッド車両の冷間始動時の制御であって特にNSR11aの早期の暖機完了を目的とした制御の詳細について説明する。
図3には、冷間始動時におけるNSR11aの暖機制御を実行する際の運転状態を説明するためのグラフを示す。図3に示す等出力ラインは、エンジン1の出力を始動時機関出力に維持すべき、機関負荷と機関回転数の組合せを示したラインである。なお、この始動時機関出力は本実施例において所定出力に相当する。
本ハイブリッド車両の冷間始動時においては、NSR11aは活性温度に達していないので、エンジン1の出力が始動時機関出力となるようにECU20から指令が出される。その際には、まず、エンジン1の運転状態は図3における等出力ライン上の第1状態とされる。この第1状態は、低負荷高回転数の運転状態であって、負荷が低いために排気の温度は比較的低いがNSR11aに大量の排気ガスを供給することができるので、相対的に排気熱量を高めることができNSR11aの暖機性を向上することができる運転状態である。
そして、その後、NSR11aの温度を触媒温センサ16でモニターし、NSR11aの温度が上昇するにつれて、エンジン1の運転状態を徐々に等出力ライン上の第2状態に移行する。この第2状態は、高負荷低回転数の運転状態であって排気温度が高いが排気ガスの量が少ないので、第1状態と比較するとNSR11aの暖機性は劣る。一方、燃費の点では有利な運転状態である。
このように、NSR11aの暖機制御においては、エンジン1の運転状態をまず第1状態としてNSR11aの暖機を優先して促進する。その後、NSR11aの温度の上昇に伴って運転状態を第1状態から第2状態に徐々に移行し、NSR11aの暖機優先の制御から燃費優先の制御に移行する。本実施例においては、この運転状態を第1状態から第2状態に徐々に移行する指令を出すECU20が等出力運転状態変更手段である。また、このNSR11aの暖機制御は暖機促進制御に相当し、本制御を実行するECU20は暖機促進手段に相当する。
このNSR11aの暖機制御においては、排気の温度はエンジン1の運転状態が第1状態から第2状態へ移行するに従って上昇する傾向にあるが、この排気の温度が、NSR1
1aの温度に対して適正な温度差を有さないと、NSR11aの温度を効率よく上昇させることができないことが分かっている。すなわち、常に排気の温度がNSR11aの温度に対して20℃〜30℃高い状態となっていることが望ましい。
しかし、実際には、NSR11aの温度と排気の温度との温度差は正確に監視されておらず、両者の温度差が適切な値に維持されているかどうかは保証されていなかった。そうすると、NSR11aの温度を最短で上昇させることができるかどうかは判らなかった。
そこで、本実施例においては、NSR11aに導入される排気の温度を排気温センサ12で検出し、検出された排気の温度と、触媒温センサ16によって検出されるNSR11aの温度との差に基づいて、NSR11aの暖機制御におけるエンジン1の運転状態を補正することとした。
図4には、本実施例におけるNSR暖機制御ルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンはECU20のROMに記憶されたプログラムであり、エンジン1の稼動中は所定期間毎に実行されるルーチンである。
本ルーチンが実行されると、まずS101においてエンジン1に暖機要求がされているか否かが判定される。具体的には、ECU20によって暖機要求がされた場合にONされる暖機要求フラグの値を読み込むことで判定してもよい。ここで暖機要求がされていないと判定された場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、暖機要求がされていると判定された場合にはS102に進む。
S102においては、NSR11aの温度TCが触媒活性温度T0より低いか否かが判定される。ここでNSR11aの温度TCは、触媒温センサ16の出力信号をECU20に読み込むことによって取得され、この温度TCと予め定められている触媒活性温度T0が比較されることによって判定される。ここで、NSR11aの温度TCが触媒活性温度T0以上と判定された場合にはS106に進む。一方、NSR11aの温度TCが触媒活性温度T0より低いと判定された場合にはS103に進む。
S103においては、S102において取得されたNSR11aの温度TCに応じて、選択すべきエンジン1の運転状態が予め準備されたマップから読み出されて導出される。なお、このマップの内容について図5に示す。すなわち、まずは低負荷高回転数の第1状態が選択され、暖機が進んでNSR11aの温度TCが上昇するにつれて高負荷低回転数の第2状態に移行するように、運転状態が選択される。S103の処理が終了するとS104に進む。
一方、S106に進んだ場合には、NSR11aの暖機が終了したと判断されるので暖機要求フラグをクリヤする。S106の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
S104においては、選択された運転状態でエンジン1が作動される。S104の処理が終了するとS105に進む。
S105においては、排気温度TGと、NSR11aの温度TCとの差が予め定められたΔTより大きいかどうかが判定される。具体的には、排気温センサ12によって排気の温度TGが検出され、S102において検出されているNSR11aの温度TCとの差と、ΔTとが比較される。ここで肯定判定された場合には、この運転状態でエンジン1を作動することでNSR11aの温度を充分に上昇可能と判断できるので本ルーチンを一旦終了する。一方、否定判定された場合には排気温度TGとNSR11aの温度TCの差が小さすぎ、NSR11aの温度TCを効率的に上昇させることが困難と判定されるので、S
107に進む。
なお、ΔTは、排気からNSR11aに熱量を供給することでNSR11aの温度TCを上昇させる際に、排気の温度TGとNSR11aの温度TCとの間にこれより高い温度差がないと効率的に温度上昇させることが困難になると判断される閾値としての温度差であり、予め実験などによって求められる。
次に、S107においては、エンジン1の運転状態を等出力ライン上でより高負荷低回転数側、すなわち高負荷で排気の温度がより高くなる運転状態に補正される。この際の補正幅については、予め実験などによって、より制御性が良いと思われる一定の補正幅を定めておいてよい。S107の処理が終了するとS104の前に戻り、補正後の運転状態でエンジン1が作動される。
そして、S105において排気の温度TGとNSR11aの温度TCとの差がΔTより大きいと判定されるまで、S104、S105、S107の処理が繰り返される。S105において排気の温度TGとNSR11aの温度TCとの差がΔTより大きいと判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
以上、説明したように本実施例においては、NSR11aの暖機制御において、NSR11aの温度TCに応じて、エンジン1の運転状態を低負荷高回転数の第1状態から高負荷低回転数の第2状態まで、始動時機関出力の等出力ライン上を徐々に移行する。そして、排気の温度TGとNSR11aの温度TCとの差がΔT以下の場合には、より排気の温度TGを上昇させるために、運転状態を等出力ライン上においてより高負荷低回転数側に補正する。
これにより、排気の温度TGをより確実にNSR11aの温度TCより充分に高く維持することができ、より早期にNSR11aの暖機を終了させることが可能となる。なお、本実施例においてNSR暖機制御ルーチンを実行するECU20は運転状態補正手段に相当する。また、NSR暖機制御ルーチンにおいてΔTは所定温度差に相当する。
なお、本実施例においては、排気の温度TGとNSR11aの温度TCとの差がΔT以下の場合には、排気の温度TGをより上昇させるために、運転状態を等出力ライン上においてより高負荷低回転数側に補正することとしたが、排気の温度TGとNSR11aの温度TCとの差がより小さい場合には、エンジン1の運転状態をより高負荷低回転数側に補正して、排気の温度TGを上昇させるという技術思想に従う限り、他の制御を実行しても構わない。例えば、排気の温度TGとNSR11aの温度TCとの差に応じた機関回転数の補正量をマップから読み出して導出し、導出された補正量に基づいて、エンジン1の運転状態を始動時機関出力の等出力ライン上において低回転数側に補正するような制御でも構わない。
次に、本発明における実施例2について説明する。本実施例においては、実施例1において説明した構成及び制御に加え、HC吸着触媒10aにおけるHCの吸着量が所定量以上の場合には、エンジン1からのHC排出量を低減するために、より高負荷低回転数側の運転状態が選択されるようにする例について説明する。
より具体的には、本実施例においては、実施例1で説明したNSR暖機制御ルーチンとは独立のルーチンで、ΔTの値を、HC吸着触媒10aにおけるHCの吸着量とNSR11aの温度とに応じて変化させ、NSR暖機制御ルーチンにおけるS107の処理頻度を制御することとした。
図6には、本実施例におけるエンジン1及び排気系の詳細について示す。図6に示したエンジン1及び排気系の、図2との相違点は、HC吸着触媒10aの上下流に、HC吸着触媒10a上下の差圧を検出する差圧センサ10cを設けたことである。
次に、図7には、本実施例におけるΔT設定ルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンはECU20のROMに記憶されたプログラムであり、内燃機関1の稼動中は所定期間毎に実行されるルーチンである。
本ルーチンが実行されるとまずS201において暖機要求があるか否かが判定される。ここで暖機要求があると判定された場合には、S202へ進む。暖機要求がないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。
S202においては、HC吸着触媒10aの前後の差圧ΔPが取得される。具体的には、HC吸着触媒10aの前後に設けられた差圧センサ10cの出力信号をECU20に読み込むことによって取得される。S202の処理が終了するとS203に進む。
S203においては、差圧センサ10cによって取得されたHC吸着触媒10aの前後の差圧ΔPからHC吸着量が求められ、求められたHC吸着量が閾吸着量以上かどうかが判定される。ここでHC吸着量が閾吸着量以上と判定された場合にはS204へ進む。HC吸着量が閾吸着量未満と判定された場合にはS205に進む。ここで閾吸着量は、HC吸着触媒10aにこれ以上のHCが吸収されている場合には、HC吸着触媒10aの吸着容量の限界に近づいており、HC吸着触媒10aにこれ以上のHCが導入されると、HC吸着触媒10aに吸着されずにすり抜けてしまうHCの量が増加すると考えられる閾値としてのHC吸着量である。
S204においては、後述する処理で用いる、NSR11aの温度TCとΔTとの関係を格納したマップとして、マップ1が選択される。このマップ1においては、NSR11aの温度TCとΔTとの関係は、TCが高くなるほど、ΔTの値は小さくなるような関係となっている。一方、S205においては、当該マップとしてマップ2が選択される。このマップ2においては、NSR11aの温度TCとΔTとの関係は、TCが高くなるほど、ΔTの値は大きくなるような関係となっている。S204またはS205の処理が終了するとS206に進む。
S206においては、NSR11aの温度TCが検出される。具体的には、触媒温センサ16の出力信号がECU20に読み込まれることによって検出される。S206の処理が終了するとS207に進む。
S207においては、S204またはS205のマップから、S206において検出されたNSR11aの温度TCに応じたΔTの値が導出される。S207の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
図8には、マップ1及びマップ2におけるNSR11aの温度TCとΔTとの関係のグラフを示す。
以上、説明したように、本実施例においては、HC吸着触媒10aにおけるHCの吸着量が閾吸着量以上の場合には、特に低温時にエンジン1からのHC排出量を低減するために、NSR11aの温度とΔTと関係のマップとして、NSR11aが低温である場合にΔTが大きく、NSR11aの温度の上昇とともにΔTが小さくなるようなマップを用いることとした。一方、HC吸着触媒10aにおけるHCの吸着量が閾吸着量より小さい場
合には、高温時にHC吸着触媒10a及びフィルタ10bに供給される排気の温度をより上昇させるために、NSR11aが低温である場合にΔTが小さく、NSR11aの温度の上昇とともにΔTが大きくなるようなマップを用いることとした。
これにより、HC吸着触媒10aにおけるHCの吸着量が多く、限界量に近い場合には特にNSR11aの温度が低い状態でエンジン1の運転状態を高負荷低回転数とすることができ、エンジン1からのHC排出量を低減することができる。これによって、排気系の暖機が進んでおらず、フィルタ10bでHCが酸化除去困難な状態で、HC吸着触媒10aに吸着されなかったHCがすり抜けてしまうことを抑制できる。その結果、低温時にHCが車外に放散されエミッションが悪化することを抑制できる。
また、HC吸着触媒10aにおけるHCの吸着量が少なく、限界量に対して余裕がある場合には、特にNSR11aの温度が低い状態でエンジン1の運転状態を低負荷高回転数とすることができ、NSR11a及びHC吸着触媒10a、フィルタ10bの暖機を促進することができる。また、高温時にエンジン1の運転状態を高負荷低回転数とすることができ、HC吸着触媒10aからのHCの放出と、放出されたHCのフィルタ10bにおける酸化除去とを促進することができる。なお、上記のΔT設定ルーチンにおいて閾吸着量は所定量の吸収量に相当する。
なお、上記のΔT設定ルーチンのマップ1及びマップ2には、NSR11aの温度とΔTとの関係を格納しており、S206においてNSR11aの温度TCを検出して、ΔTを導出している。これに対し、NSR11aの温度TCの温度とHC吸着触媒10aまたはフィルタ10bの温度とはある程度以上の相関を有していると考えられるので、マップ1及びマップ2には、HC吸着触媒10aまたはフィルタ10bの温度とΔTとの関係を格納しており、S206においてHC吸着触媒10aまたはフィルタ10bの温度を検出して、ΔTを導出するようにしてもよい。
また、本実施例においては、HC吸着触媒10aにおけるHCの吸着量が閾吸着量以上か否かで、NSR11aの温度と設定されるΔTとの関係を変更した。しかし、HC吸着触媒10aにおけるHCの吸着量がより多い場合に、エンジン1の運転状態をより高負荷低回転数側に変更(補正)してエンジン1からのHC排出量を抑制するという技術思想に従う限り、他の制御を実行しても構わない。例えば、HC吸着触媒10aにおけるHCの吸着量に応じた機関回転数の補正量をマップから読み出して導出し、導出された補正量に基づいて、エンジン1の運転状態を始動時機関出力の等出力ライン上において低回転数側に補正するような制御でも構わない。
また、上記の実施例においては、フィルタユニット10とNSRユニット11とを排気管9に直列に配置し、フィルタユニット10が第2排気浄化装置に相当し、NSRユニット11が排気浄化装置に相当する構成としたが、排気浄化装置と第2排気浄化装置の組合せの態様はこれに限られない。例えば、NSRを含む排気浄化装置とHC吸着触媒を含む第2排気浄化装置とを同じケーシングに収納しても構わないし、前後の関係を逆転してももちろん構わない。
本発明の実施例に係るハイブリッド車両のシステム全体を示す図である。 本発明の実施例1に係るエンジンと、その排気系及び制御系の詳細を示す図である。 本発明の実施例に係るNSRの暖機制御におけるエンジンの運転状態の変化を示した図である。 本発明の実施例1におけるNSR暖機制御ルーチンについてのフローチャートである。 本発明の実施例1におけるNSR暖機制御ルーチンにおいて使用される、運転状態とNSRの温度との関係に係るマップの内容である。 本発明の実施例2に係るエンジンと、その排気系及び制御系の詳細を示す図である。 本発明の実施例2におけるΔT設定ルーチンについてのフローチャートである。 本発明の実施例2におけるNSRの温度とΔTとの関係を示すグラフである。
符号の説明
1・・・エンジン
2・・・モータ
3・・・減速機
4・・・駆動輪
5・・・動力分割機構
6・・・ジェネレータ
7・・・バッテリ
8・・・インバータ
9・・・排気管
10・・・フィルタユニット
10a・・・HC吸着触媒
10b・・・フィルタ
10c・・・差圧センサ
11・・・NSRユニット
11a・・・NSR
12・・・排気温センサ
14・・・燃料添加弁
15・・・充電量センサ
16・・・触媒温センサ
20・・・ECU

Claims (3)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気中のNOxを浄化するNOx触媒を有する排気浄化装置と、
    前記触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
    前記触媒に導入される排気の温度を取得する排気温度取得手段と、
    前記内燃機関の機関出力を略一定に維持しつつ運転状態を変更可能な等出力運転状態変更手段と、
    前記触媒温度取得手段によって取得された前記触媒の温度が活性温度より低い場合には、前記等出力運転状態変更手段によって、前記内燃機関の機関出力を所定出力に維持しつつ、運転状態を低負荷高回転数の所定の第1状態としてから前記触媒の温度に応じて高負荷低回転数の所定の第2状態へ移行させることによって前記触媒の暖機を促進する暖機促進制御を行う暖機促進手段と、
    前記暖機促進手段による前記暖機促進制御の実行中において、前記排気温度取得手段によって取得された前記排気の温度の、前記触媒温度取得手段によって取得された前記触媒の温度に対する差に応じて、前記機関出力を前記所定出力に維持しつつ前記運転状態を補正する運転状態補正手段と、を備え、
    前記運転状態補正手段は、前記排気の温度の前記触媒の温度に対する差がより小さい場合における運転状態が、前記排気の温度の前記触媒の温度に対する差がより大きい場合における運転状態と比較して、同等若しくはより高負荷低回転数側の運転状態となるように前記運転状態を補正し、
    所定の低温状態において前記内燃機関から排出される燃料の未燃成分を吸収するとともに、所定の高温状態においては前記低温状態において吸収した未燃成分を放出する未燃成分触媒を有する第2排気浄化装置をさらに備え、
    前記運転状態補正手段は、前記未燃成分触媒における前記未燃成分の吸収量がより多い場合における運転状態が、前記未燃成分の吸収量がより少ない場合における運転状態と比較して、同等若しくはより高負荷低回転数側の運転状態となるように前記運転状態を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記運転状態補正手段は、前記排気の温度の前記触媒の温度に対する差が所定温度差以下の場合に、前記運転状態をより高負荷低回転数側に補正することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記未燃成分触媒における未燃成分の吸収量が所定量未満の場合には、前記所定温度差の値が、前記排気浄化装置および/または前記第2排気浄化装置の温度が高いほど大きくなるように変更され、前記吸収量が所定量以上の場合には、前記所定温度差の値が、前記排気浄化装置および/または前記第2排気浄化装置の温度が低いほど大きくなるように変更されることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
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