JP5053237B2

JP5053237B2 - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP5053237B2
Application number: JP2008291161A
Authority: JP
Inventors: 稔小野林; 利光伊藤
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2028-11-13
Also published as: JP2010116861A

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒の劣化を抑制するために、内燃機関に対する燃料噴射量を増量する車両の制御装置に関する。特に、間欠運転される内燃機関を搭載する車両の制御を行うのに好適な制御装置である。

内燃機関から排出される排気ガスを浄化するために、内燃機関の排気系には触媒が設けられている。そして、触媒の温度が予め定められた判断基準値よりも高くなると、触媒が高温下でリーン雰囲気にさらされてしまって劣化してしまう。このため、触媒の劣化を抑制するための技術が種々開発されている。そのうちの１つして、例えば、触媒の温度を推定し、推定された触媒温度が判断基準値以上になった場合には、燃料噴射量を増量する制御が実施されている（特許文献１）。この技術では、燃料噴射量の増量制御により、触媒温度を判断基準値以下に下げて触媒の劣化を抑制するようになっている。なお、触媒温度は、内燃機関の運転状態（例えば、エンジン回転数とエンジン負荷率（吸入空気量）との２次元マップ）に基づき算出される基本模擬温度から推定されるのが一般的である。
特開２００７−１６８４７０号公報

しかしながら、上記した技術では、車両に搭載された内燃機関の運転がアイドルストップ制御される場合や内燃機関に加えて走行用の電動機を搭載し内燃機関を間欠運転制御する場合などのように、内燃機関を間欠的に停止させる場合には、燃料噴射量の増量制御を精度よく行うことができないおそれがあった。これは、触媒の推定温度と実温度とに大きな乖離が生じてしまうからである。このような触媒実温度との乖離が生じるのは、内燃機関の間欠停止時には、触媒の推定温度が初期値にリセットされる一方、触媒の実温度は一定又は徐々に低下していくこと、及び、初期値が触媒保護のため、最低エンジン回転数で吸気空気量が最大となるマップ値に設定されているからである。このため、内燃機関の間欠停止時には、触媒の推定温度が触媒の実温度よりも高くなって両温度が大きく乖離してしまうのである。

そして、上記のような温度の乖離が生じることにより、内燃機関が再始動（自動始動）されたときに、触媒実温度は判断基準値を超えていないにもかかわらず、触媒の推定温度が判断基準値以上となってしまうおそれがある。そうすると、本来は不必要である燃料噴射量の増量が行われてしまい、燃費やエミッション性能が悪化するという問題があった。特に、内燃機関の再始動直後の車両加速時に、燃費及び排気エミッションの悪化が大きくなる。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、間欠運転される内燃機関を搭載する車両であっても、触媒の温度推定を精度よく行うことができる車両の制御装置を提供することを課題とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明は、内燃機関と、前記内燃機関を間欠運転する内燃機関制御手段と、前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒とを備える車両の制御装置において、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、前記内燃機関制御手段により前記内燃機関が間欠停止されたことを検知する間欠停止検知手段とを有し、前記触媒温度推定手段は、前記間欠停止検知手段により前記内燃機関の間欠停止が検知された場合、前記内燃機関の運転状態に基づく触媒温度の推定を禁止し、前回推定した触媒温度を触媒の推定温度とすることを特徴とする。

この車両の制御装置では、内燃機関が間欠停止された場合には、内燃機関の運転状態に基づく触媒温度の推定を禁止し、前回推定した触媒温度がそのまま（間欠停止中は）維持される。これにより、触媒の推定温度が初期値にリセットされることがなく、また、間欠停止中に触媒温度が急激に変化することもないため、触媒温度推定手段により算出される触媒の推定温度と実温度とが大きく乖離することを防止することができる。つまり、触媒の温度推定を精度よく行うことができる。その結果、内燃機関が再始動（自動始動）されたときに、触媒の推定温度が判断基準値を超えることがないため、不必要な燃料噴射量の増量が行われなくなり、燃費及び排気エミッションを向上させることができる。

また、上記問題点を解決するためになされた本発明の別形態は、間欠運転を行う内燃機関と、前記内燃機関の間欠運転を制御する内燃機関制御手段と、前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒とを備える車両の制御装置において、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、前記内燃機関制御手段により前記内燃機関が間欠停止されたことを検知する間欠停止検知手段とを有し、前記触媒温度推定手段は、前記間欠停止判断手段により前記内燃機関の間欠停止が検出された場合、前記内燃機関の運転状態に基づく触媒温度の推定を禁止し、前回推定した触媒温度から車両環境に応じて決定される補正値を減算して触媒温度を推定することを特徴とする。

この車両の制御装置では、内燃機関が間欠停止された場合には、内燃機関の運転状態に基づく触媒温度の推定を禁止し、前回推定した触媒温度から車両環境に応じて決定される補正値を減算することにより触媒温度が推定される。これにより、触媒の推定温度が初期値にリセットされることがなく、また、間欠停止中に触媒温度が徐々に低下しておくことを考慮するため、触媒温度推定手段により算出される触媒の推定温度と実温度とが乖離することを防止することができる。つまり、触媒の温度推定をより一層精度よく行うことができる。その結果、内燃機関が再始動（自動始動）されたときに、触媒の推定温度が判断基準値を超えることがないため、不必要な燃料噴射量の増量が行われなくなり、燃費及び排気エミッションを一層向上させることができる。

そして、上記した発明においては、前記車両には走行用の動力を出力可能な電動機が備わっており、前記電動機の駆動を制御する電動機制御手段をさらに有し、前記間欠停止検知手段により検知される内燃機関の間欠停止は、前記内燃機関制御手段により実行される間欠運転制御における前記内燃機関の自動停止であることが望ましい。

このようにハイブリッド車両に本発明を適用することにより、電動機のみが駆動される走行モードや車両停止中において、触媒の温度推定を精度よく行うことができる。このため、内燃機関が自動始動されたときに、触媒の推定温度が判断基準値を超えることがないため、不必要な燃料噴射量の増量が行われなくなり、燃費及び排気エミッションを向上させることができる。

あるいは、上記した発明においては、前記間欠停止検知手段により検知される内燃機関の間欠停止は、車両停止中に前記内燃機関制御手段により実行されるアイドリングストップ制御による前記内燃機関の自動停止であってもよい。

このようにアイドリングストップ機能を備える車両に本発明を適用することにより、アイドリングストップ時に触媒の温度推定を精度よく行うことができる。このため、内燃機関が自動始動されたときに、触媒の推定温度が判断基準値を超えることがないため、不必要な燃料噴射量の増量が行われなくなり、燃費及び排気エミッションを向上させることができる。

本発明に係る車両の制御装置によれば、上記した通り、間欠停止される内燃機関を搭載する車両であっても、触媒の温度推定を精度よく行うことができる。これにより、間欠停止後における内燃機関の再始動時に、触媒の推定温度が判断基準値を超えることがないため、不必要な燃料噴射量の増量が行われなくなり、燃費及び排気エミッションを向上させることができる。

以下、本発明の車両の制御装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態では、本発明を駆動源にエンジンとモータとを備えるハイブリッド車両に適用した場合を例示する。そこでまず、本実施の形態に係るハイブリッド車両の制御システムについて、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係るハイブリッド車両の制御システムの概略構成を示す図である。図２は、エンジンシステムの概略構成を示す図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両には、動力源として、エンジン１１とモータ（モータジェネレータ）１２が搭載されている。また、この車両には、エンジン１１の出力を受けて発電を行う発電機（モータジェネレータ）１３も搭載されている。これらのエンジン１１とモータ１２と発電機１３は、動力分割機構１４によって接続されている。この動力分割機構１４は、エンジン１１の出力を発電機１３と駆動輪１５とに振り分けるとともに、モータ１２からの出力を駆動輪１５に伝達したり、ギヤ機構４６を介してドライブシャフト１７から駆動輪１５に伝達される駆動力に関する変速機として機能する。そして、エンジン１１及びモータ１２，１３の各駆動は、エンジン用電子制御装置（エンジンＥＣＵ）２２及びモータ用電子制御装置（モータＥＣＵ）２７によって制御され、エンジン１１による駆動とモータ１２及び発電機１３による駆動とが、メインＥＣＵ２８によって総合的に制御されるようになっている。

モータ１２は、交流同期電動機であり、交流電力によって駆動するものである。インバータ１８は、バッテリ１９に蓄えられた電力を直流から交流に変換してモータ１２に供給するとともに、発電機１３によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ１９に蓄えるためのものである。発電機１３も、基本的には上述したモータ１２とほぼ同様の構成を有しており、交流同期電動機としての構成を有している。この場合、モータ１２が主として駆動力を出力するのに対し、発電機１３は主としてエンジン１１の出力を受けて発電するものである。

また、モータ１２は主として駆動力を発生させるが、駆動輪１５の回転を利用して発電（回生発電）することもでき、発電機として機能することも可能となっている。このとき、駆動輪１５にはブレーキ（回生ブレーキ）が作用するので、これをフットブレーキやエンジンブレーキと併用することにより、車両を制動させることができる。一方、発電機１３は主としてエンジン１１の出力を受けて発電をするが、インバータ１８を介してバッテリ１９の電力を受けて駆動する電動機としても機能することができるようになっている。

エンジン１１は、図２に示すように、その吸気系に吸気マニホールド５２、エアダクト５３及びエアクリーナ５４を備えている。これら吸気マニホールド５２、エアダクト５３及びエアクリーナ５４の内部により、エンジン１１に外気を吸入させる一連の吸気通路５５が構成されている。また、エンジン１１は、その排気系に排気マニホールド５６、排気管５７及び触媒コンバータ５８を備えている。触媒コンバータ５８の触媒は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の酸化触媒と、ロジウム（Ｒｈ）等の還元触媒と、セリア（ＣｅＯ₂）等の助触媒等から構成するとよい。この場合、酸化触媒の作用により排ガスに含まれるＣＯやＨＣが水（Ｈ₂Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ₂）に浄化され、還元触媒の作用により排ガスに含まれるＮＯｘが窒素（Ｎ₂）や酸素（Ｏ₂）に浄化される。そして、これら排気マニホールド５６、排気管５７及び触媒コンバータ５８の内部により、エンジン１１から排気ガスを排出する一連の排気通路５９が構成されている。

エンジン１１には、複数の燃焼室５０のそれぞれに対応して燃料噴射弁（インジェクタ）６１が設けられている。これらインジェクタ６１には、燃料タンク（図示略）から燃料ポンプ（図示略）により燃料が供給される。各インジェクタ６１に供給された燃料は、各インジェクタ６１が作動することにより、吸気ポート６２へ向けて噴射される。吸気通路５５には、エアクリーナ５４を通って清浄化された空気が導入される。この導入された空気と噴射された燃料とが混合気を形成して各燃焼室５０に吸入される。吸入された混合気は、各燃焼室５０にて、点火装置６３が作動することにより、点火されて爆発燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気通路５９を通じて外部へ排出される。

吸気マニホールド５２は、吸気の脈動を沈静化するためのサージタンク６４と、そのタンク６４から各気筒へ分岐する複数の分岐パイプ６５と、サージタンク６４の空気流上流側に位置するスロットルボディ６６とを備えている。スロットルボディ６６には、スロットルバルブ６７が設けられている。スロットルバルブ６７は、運転者によるアクセルペダル（図示略）の操作に連動して開閉するものである。スロットルバルブ６７が開閉されることにより、吸気通路５５を流れる空気量（吸気量）が調節される。そして、吸気通路５５を流れる空気の温度及び空気量（吸気量）を測定するために、エアダクト５３に吸気温センサ７０、及びエアフローメータ７１が設けられている。

スロットルバルブ６７には、その開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ７２が設けられている。サージタンク６４には、吸気圧ＰＭを検出するための吸気圧センサ７３が設けられている。エンジン１１には、その回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出するためにクランクシャフト２０の角速度を検知する回転速度センサ７４が設けられている。また、エンジン１１には、その内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出するための水温センサ７５が設けられている。

そして、エンジン１１の運転を制御するために、エンジンＥＣＵ２２が設けられている。エンジンＥＣＵ２２は、周知のように中央処理装置（ＣＰＵ）及びメモリなどを備える。エンジンＥＣＵ２２には、上記した各種センサ７０〜７５が接続されている。同じく、エンジンＥＣＵ２２には、各インジェクタ６１及び点火装置６３がそれぞれ接続されている。エンジンＥＣＵ２２は、各種センサ７０〜７５からの検出信号に基づき、各インジェクタ６１及び点火装置６３を制御することにより、燃料噴射制御及び点火時期制御を実行する。また、エンジンＥＣＵ２２は、触媒コンバータ５８の触媒温度を推定する。なお、エンジンＥＣＵ２２は、メインＥＣＵ２８と通信しており、メインＥＣＵ２８からの制御信号によりエンジン１１を運転制御するとともに必要に応じてエンジン１１の運転状態に関するデータをメインＥＣＵ２８に出力する。

動力分割機構１４は、公知のプラネタリギヤユニットにより構成されている。すなわち、この動力分割機構（プラネタリギヤユニット）１４は、サンギヤ４１と、このサンギヤ４１の周囲に配置された複数のプラネタリギヤ４２と、この各プラネタリギヤ４２を保持するキャリア４３と、プラネタリギヤ４２のさらに外周に配置されたリングギヤ４４とから構成されている。そして、キャリア４３にはエンジン１１のクランクシャフト２０が、サンギヤ４１にはモータ１２が、リングギヤ４４にはリングギヤ軸４４ａを介して減速ギヤ４５がそれぞれ連結されている。

このような動力分割機構１４では、モータ１２が発電機として機能するときにはキャリア４３から入力されるエンジン１１からの動力をサンギヤ４１側とリングギヤ４４側にそのギヤ比に応じて分配し、モータ１２が電動機として機能するときにはキャリア４３から入力されるエンジン１１からの動力とサンギヤ４１から入力されるモータ１２からの動力を統合してリングギヤ４４側に出力する。リングギヤ４４に出力された動力は、リングギヤ軸４４ａからギヤ機構４６及びデファレンシャルギヤ１６を介して、ドライブシャフト１７，１７に伝達され、最終的には車両の駆動輪１５，１５に出力される。

モータ１２は、内部にステータ３７とロータ３８を有し、発電機１３は、内部にステータ３９とロータ４０を有している。これらモータ１２及び発電機１３の各駆動軸２３，２４には、それぞれの回転数を検出するレゾルバ２５，２６が設けられている。この各レゾルバ２５，２６は、それぞれモータＥＣＵ２７に接続され、検出した各駆動軸２３，２４の回転数をモータＥＣＵ２７に出力している。

上述した各種制御のうちハイブリッド車両として特徴的なエンジン１１による駆動とモータ１２及び発電機１３による駆動とは、メインＥＣＵ２８によって総合的に制御される。すなわち、ドライバの要求出力（要求トルク）に対して、車両の走行状態に応じてメインＥＣＵ２８によりエンジン１１の出力とモータ１２及び発電機１３による出力の配分が決定され、エンジン１１、モータ１２及び発電機１３を制御すべく、各制御指令がエンジンＥＣＵ２２及びモータＥＣＵ２７に出力される。

また、エンジンＥＣＵ２２及びモータＥＣＵ２７は、エンジン１１、モータ１２及び発電機１３の情報をメインＥＣＵ２８にも出力している。このメインＥＣＵ２８には、バッテリ１９を制御するバッテリＥＣＵ２９にも接続されている。このバッテリＥＣＵ２９はバッテリ１９の充電状態を監視し、充電量が不足した場合には、メインＥＣＵ２８に対して充電要求指令を出力する。充電要求を受けたメインＥＣＵ２８はバッテリ１９に充電をするように発電機１３を発電させる制御を行う。

このような構成を有するハイブリッド車両は、車両走行中に車両全体で要求される出力（トルク）をエンジン１１とモータ１２（発電機１３）とに配分することにより、エンジン１１の運転状態を所望の運転状態に制御しつつ、車両全体で要求される出力をも満たすことが可能となっている。この場合、ハイブリッド車両は、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度と車速（ドライブシャフトの回転数）とに基づいて要求トルクを算出し、この要求トルクに対応する要求パワーが出力されるように、エンジン１１とモータ１２と発電機１３とを運転制御する。

このハイブリッド車両の駆動力制御では、エンジン１１と電気モータ１２と発電機１３の運転制御としては、トルク変換運転モード、充放電運転モード、モータ運転モードなどがある。

例えば、トルク変換運転モードは、要求パワーに見合うパワーがエンジン１１から出力されるようにこのエンジン１１を運転制御するとともに、エンジン１１から出力されるパワーのすべてが動力分割機構１４とモータ１２と発電機１３とによってトルク変換されて駆動輪１５に出力されるようにモータ１２及び発電機１３を駆動制御する運転モードである。

充放電運転モードは、要求パワーとバッテリ１９の充放電に必要な電力との和に見合うパワーがエンジン１１から出力されるようにこのエンジン１１を運転制御するとともに、バッテリ１９の充放電を伴ってエンジン１１から出力されるパワーの全部またはその一部が動力分割機構１４とモータ１２と発電機１３とによるトルク変換を伴って要求パワーが駆動輪１５に出力されるようにモータ１２及び発電機１３を駆動制御する運転モードである。

モータ運転モードは、エンジン１１の運転を停止してモータ１２からの要求パワーに見合うパワーを駆動輪１５に出力するよう運転制御する運転モードである。このモータ運転モードにおいて、メインＥＣＵ２８からの指令に基づきエンジンＥＣＵ２２がエンジン１１の運転を間欠停止させる。

ここで、エンジン１１が運転されているときには、エンジンＥＣＵ２２によって燃料噴射量制御が実施される。そして、この燃料噴射量制御では、触媒コンバータ５８内の触媒を保護するために、触媒の推定温度が判定基準値を超えた場合にＯＴ（Over Temperature）増量が行われる。

しかながら、エンジン１１が間欠停止された後に自動始動される際、エンジン１１が間欠停止された際に触媒の推定温度が初期値にリセットされると、触媒の推定温度と実温度とが乖離大きくしてしまう。そうすると、エンジン１１が自動始動されたときに、触媒実温度は判断基準値を超えていないにもかかわらず、触媒の推定温度が判断基準値以上となってしまうおそれがある。このような場合には、本来的には不必要である燃料噴射量の増量が行われてしまい、燃費やエミッション性能が悪化するおそれがあった。

このため、本実施の形態ではこれを解消すべく以下に述べるようにして、燃料噴射量制御、ＯＴ増量補正値算出、及び触媒温度推定の処理を行っている。そこで、まず、燃料噴射量制御及びＯＴ増量制御について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、燃料噴射量制御の内容を示すフローチャートである。図４は、ＯＴ増量補正値の算出内容を示すフローチャートである。なお、エンジンＥＣＵ２２は、図３に示すルーチンを所定時間（例えば、１００ｍｓｅｃ）ごとに周期的に実行する。

エンジン１１の運転時に、ステップ１で、エンジンＥＣＵ２２は、スロットルセンサ７２により検出されるスロットル開度ＴＡ、エアフローメータ７１により計測される吸気量ＱＡ、回転速度センサ７４により検出されるエンジン回転速度ＮＥ、水温センサ７５により検出される冷却水温ＴＨＷをそれぞれ読み込む。

ステップ２で、エンジンＥＣＵ２２は、読み込まれた吸気量ＱＡとエンジン回転速度ＮＥに基づき、そのときの運転状態に応じた基本燃料噴射量ｔａｕｂを算出する。エンジンＥＣＵ２２は、下記の式（１）に従い基本燃料噴射量ｔａｕｂを算出する。式（１）で、「Ｋ」は所定の比例定数であり、エンジンの仕様によって定まるものである。この基本燃料噴射量ｔａｕｂは、最終的な燃料噴射量ｅｔａｕｂを算出するための基本値を意味する。
ｔａｕｂ＝Ｋ＊ＱＡ／ＮＥ・・・（１）

ステップ３で、エンジンＥＣＵ２２は、ＯＴ増量を行うためのＯＴ増量補正値ＯＴを算出する。ＯＴ増量は、例えば、エンジン１１が高負荷で高回転の運転状態となるときに、触媒コンバータ８の触媒の過熱を防止するために燃料噴射量ｔａｕｂを増量する補正項を意味する。エンジンＥＣＵ２２は、この補正値ＯＴを、図４に示すサブルーチンに従って算出する。

すなわち、図４のステップ３１で、エンジンＥＣＵ２２は、触媒模擬（推定）温度ｔｅｍｐｃａｔを読み込む。触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔは、別途のルーチン（図５参照）に従い、エンジン１１の運転状態や車両の走行状態などに基づいて推定される触媒温度を意味する。この触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔの算出については、後述する。そして、ステップ３２で、エンジンＥＣＵ２２は、触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが所定の設定値（判断基準値）Ｔ１以上か否かを判断する。ここで、設定値Ｔ１として、例えば「９５０℃」を当てはめることができる。

そして、触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが所定の設定値Ｔ１以上である場合には（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ステップ３３で、エンジンＥＣＵ２２は、ＯＴ増量補正値ＯＴを算出する。エンジンＥＣＵ２２は、この補正値ＯＴを、例えば、エンジン回転速度ＮＥ、吸気量ＱＡ及びスロットル開度ＴＡに基づき、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及び補正値ＯＴをパラメータとして予め設定された関数データ（マップ）を参照することにより算出する。ここでは、エンジン１１が高負荷で高回転の運転状態となるときに、触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが所定の設定値Ｔ１以上となるタイミングで、触媒の過熱を防止するために、燃料噴射量ｔａｕを増量するＯＴ増量を行うべく、所定のＯＴ増量補正値ＯＴが求められることとなる。
一方、触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが所定の設定値Ｔ１未満である場合には（Ｓ３２：ＮＯ）、ステップ３４で、エンジンＥＣＵ２２は、ＯＴ増量補正値ＯＴを「０」に設定する。つまり、ＯＴ増量を行わないようにする。

ここで、上記した触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔの算出につき、図５を参照して説明する。図５は、触媒模擬温度の算出処理内容を示すフローチャートである。まず、ステップ３１１で、エンジンＥＣＵ２２が、エンジン１１が間欠停止されているか否かを判断する。つまり、メインＥＣＵ２８によって車両運転モードがモータ運転モードとされているか否かが判断される。そして、エンジン１１が間欠停止されていないと判断された場合には（Ｓ３１１：ＮＯ）、ステップ３１２で、エンジンＥＣＵ２２は、従来と同様、エンジン１１の運転状態に基づき定常運転時における触媒模擬温度を推定する。具体的には、エンジンＥＣＵ２２は、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬを読み込む。エンジン負荷ＫＬは、エンジン回転速度ＮＥ、吸気量ＱＡ及びスロットル開度ＴＡに基づき算出され、エンジン１１の負荷状態を意味する。そして、エンジンＥＣＵ２２は、基本触媒模擬温度Ｔｂａｓｅを算出する。エンジンＥＣＵ２２は、この基本触媒模擬温度Ｔｂａｓｅを、例えば、図６に示すような、エンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷ＫＬとの２次元マップを参照することにより算出する。この２次元マップでは、ＮＥ＝１０００ｒｐｍ，ＫＬ＝１００％である「９６５℃」が初期値に設定されている。図６は、基本触媒模擬温度Ｔｂａｓｅを算出するためのマップの内容を示す図である。

さらに、エンジンＥＣＵ２２は、点火時期の遅角による触媒温度の加算値と車速による触媒温度の減算値とを算出し、これらの加減算値（補正値）により基本触媒模擬温度Ｔｂａｓｅを補正して最終的な触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔとする。なお、点火時期の遅角による触媒温度の加算値は、点火タイミングと温度加算値をパラメータとして予め設定された関数データ（マップ）を参照することにより算出され、車速による触媒温度の減算値は、車速と温度減算値をパラメータとして予め設定された関数データ（マップ）を参照することにより算出される。これは、従来から行われている触媒模擬温度の推定と同様である。

一方、エンジン１１が間欠停止されていると判断された場合には（Ｓ３１１：ＹＥＳ）、ステップ３１３で、エンジンＥＣＵ２２は、上記した基本触媒模擬温度Ｔｂａｓｅを算出することなく、前回（エンジン１１の間欠停止直前）の触媒模擬温度を、車両環境補正値により補正して最終的な触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔとして算出する。つまり、エンジン１１が間欠停止されている場合には、図６に示した２次元マップによる基本触媒模擬温度Ｔｂａｓｅの算出（推定）を禁止し、下記の式（２）に従い、前回（エンジン１１の間欠停止直前）の触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔｂから外気温（吸気温）による温度低下補正値Ｔａｉと車速による温度低下補正値Ｔｓｐを減算して最終的な触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔとして算出する。
ｔｅｍｐｃａｔ＝ｔｅｍｐｃａｔｂ−Ｔａｉ−Ｔｓｐ・・・（２）

本実施の形態では、車両環境補正値として、図７に示すような外気温（吸気温）による温度低下補正値と、図８に示すような車速による温度低下補正値を用いている。なお、図７は、吸気温と温度低下補正値との関係を示す図である。図８は、車速と温度低下補正値との関係を示す図である。

このように、エンジン１１が間欠停止された場合には、エンジン１１の運転状態に基づく基本触媒温度の推定を禁止し、前回推定した（間欠停止直前の）基本触媒温度から外気温と車速に応じて決定される各温度低下補正値を減算することにより、最終的な触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが算出（推定）される。このため、触媒の推定温度が初期値にリセットされることがなく、また、間欠停止中に触媒温度が徐々に低下していくことが考慮されているため、エンジンＥＣＵ２２により算出される触媒の推定温度と実温度とが大きく乖離することを確実に防止することができる。つまり、触媒コンバータ５８の触媒の温度推定を、精度よく行うことができる。

その後、ステップ３１４で、エンジンＥＣＵ２２は、ステップ３１３で算出した触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが５００℃以下であるか否かを判断する。そして、エンジンＥＣＵ２２は、触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが５００℃以下である場合には（Ｓ３１４：ＹＥＳ）、ステップ３１５で、下限ガード処理を行って触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔを５００℃に設定し、触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔの算出（推定）処理を終了する。なお、ステップ３１３で算出した触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが５００℃より大きい場合には（Ｓ３１４：ＮＯ）、エンジンＥＣＵ２２は、下限ガード処理を行うことなく触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔの算出（推定）処理を終了する。

図３の噴射量制御のメインルーチンに戻り、ステップ４で、エンジンＥＣＵ２２は、冷間増量のための冷間増量補正値ｃｏｌｄを算出する。この冷間増量は、冷間時にエンジン１１の暖機を促進するために燃料噴射量ｔａｕｂを増量する補正項を意味する。エンジンＥＣＵ２２は、この補正値ｃｏｌｄを、冷却水温ＴＨＷと冷間増量補正値ｃｏｌｄをパラメータとして予め設定された関数データ（マップ）を参照することにより算出する。

次に、ステップ５で、エンジンＥＣＵ２２は、総増量補正値ｅｋｒｉｃｈを算出する。エンジンＥＣＵ２２は、上記算出されたＯＴ増量補正値ＯＴ及び冷間増量補正値ｃｏｌｄを合算することにより総増量補正値ｅｋｒｉｃｈを算出する。すなわち、エンジンＥＣＵ２２は、下記の式（３）に従い総増量補正値ｅｋｒｉｃｈを算出する。
ｅｋｒｉｃｈ＝（ＯＴ＋ｃｏｌｄ）＋１・・・（３）

そして、ステップ６で、エンジンＥＣＵ２２は、基本燃料噴射量ｔａｕｂに総増量補正値ｅｋｒｉｃｈを乗算することにより、最終的な燃料噴射量ｅｔａｕを算出する。すなわち、エンジンＥＣＵ２２は、下記の式（４）に従い燃料噴射量ｅｔａｕを算出する。この燃料噴射量ｅｔａｕは、インジェクタ６１が１回当たりの燃料噴射に際して噴射すべき要求値を意味する。
ｅｔａｕ＝ｔａｕｂ＊ｅｋｒｉｃｈ・・・（４）

その後、ステップ７で、エンジンＥＣＵ２２は、算出された燃料噴射量ｅｔａｕに基づいてインジェクタ６１を制御することにより、燃料噴射を実行する。エンジンＥＣＵ２２は、エンジン１１の運転状態に応じて決定されたタイミングでインジェクタ６１を開弁させることにより、１回分の燃料噴射を実行する。

このように本実施の形態では、エンジン１１が間欠停止された後に自動始動されたときにも、触媒コンバータ５８の触媒温度を精度よく推定することができるため、触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが設定値Ｔ１以上となることがないので、不必要なＯＴ増量が行われなくなる。このため、燃費及び排気エミッションを向上させることができる。

ここで、上記した制御を実施した場合における触媒温度及びエンジンの状態を示す各種指標の変化について、図９を参照しながら説明する。図９は、エンジンが間欠停止した後に自動始動されて加速する場合における触媒温度及びエンジンの状態を表す各種指標の変化を示すタイミングチャートである。

時刻ｔ１において、例えばモータ運転モードとされてエンジン１１が間欠停止されると、図５のステップ３１１で「ＹＥＳ」と判断されるため、時刻ｔ１以降においては、図６に示した２次元マップによる基本触媒模擬温度Ｔｂａｓｅの算出（推定）が禁止される。そして、触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが、上記した式（２）に従い、前回推定した（間欠停止直前の）基本触媒温度から外気温と車速に応じて決定される各温度低下補正値Ｔａｉ，Ｔｓｐを減算することにより算出（推定）される。これにより、触媒コンバータ５８の触媒の模擬温度ｔｅｍｐｃａｔと実温度Ｔｒｅａｌとがほとんど乖離することなく、触媒コンバータ５８の触媒の温度推定が精度よく行われていることがわかる。これに対して、従来技術では、基本触媒模擬温度Ｔｂａｓｅが初期値にリセットされるため、模擬温度ｔｅｍｐｃａｔと実温度Ｔｒｅａｌとが大きく乖離していることがわかる。

そして、時刻ｔ２において、モータ運転モード中にアクセルペダルが踏み込まれて加速が開始されると、エンジン１１が自動始動されてトルク変換運転モードに切り替わる。ここで、従来技術では、触媒の実温度Ｔｒｅａｌが設定値Ｔ１を超えていないにもかかわらず、模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが設定値Ｔ１を超えているため、ＯＴ増量が実施される。このＯＴ増量は、触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが設定値Ｔ１以下になる時刻ｔ３まで実施される。このため、時刻ｔ２からｔ３までは、不必要な燃料噴射量の増量が行われてしまい、Ａ／Ｆ（空燃比）がリッチとなり、燃費及びエミッションが悪化する。

これに対して、本実施の形態では、時刻ｔ２においてエンジン１１が自動始動されると、図５のステップ３１１で「ＮＯ」と判断されるため、時刻ｔ２以降においては、図６に示した２次元マップによる基本触媒模擬温度Ｔｂａｓｅの算出が再開され、従来と同様の処理により模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが算出（推定）される。このとき、エンジン１１の間欠停止時における模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが実温度Ｔｒｅａｌとほとんど乖離することなく算出されているため、時刻ｔ２以降においても、模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが実温度Ｔｒｅａｌと大きく乖離することなく算出される。これにより、模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが設定値Ｔ１を超えないため、ＯＴ増量が行われない。従って、時刻ｔ２からｔ３の間において、不必要な燃料噴射量の増量が行われないので、Ａ／Ｆ（空燃比）がストイキ状態で安定するので、燃費及びエミッションを向上させることができる。

以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る車両の制御システムによれば、エンジン１１が間欠停止された場合、エンジンＥＣＵ２２により、触媒模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが、前回推定した（間欠停止直前の）基本触媒温度から外気温と車速に応じて決定される各温度低下補正値Ｔａｉ，Ｔｓｐを減算することにより、算出（推定）される。これにより、触媒コンバータ５８の触媒の模擬温度ｔｅｍｐｃａｔと実温度Ｔｒｅａｌとがほとんど乖離することなく、触媒コンバータ５８の触媒の温度推定を精度よく行うことができる。その結果、エンジン１１が再始動（自動始動）されたときに、模擬温度ｔｅｍｐｃａｔが設定値Ｔ１を超えないため、不必要な燃料噴射量の増量（ＯＴ増量）が行われなくなり、燃費及び排気エミッションを向上させることができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、本発明をハイブリッド車両に適用したものを例示したが、走行用モータを備えていない通常のエンジンを搭載し、アイドリングストップ制御が行われる車両にも本発明を適用することができる。

本実施の形態に係るハイブリッド車両の制御システムの概略構成を示す図である。エンジンシステムの概略構成を示す図である。燃料噴射量制御の内容を示すフローチャートである。ＯＴ増量補正値の算出内容を示すフローチャートである。触媒模擬温度の算出処理内容を示すフローチャートである。基本触媒模擬温度を算出するためのマップの内容を示す図である。吸気温と温度低下補正値との関係を示す図である。車速と温度低下補正値との関係を示す図である。エンジンが間欠停止した後に自動始動されて加速する場合における触媒温度及びエンジンの状態を表す各種指標の変化を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１１エンジン
１２モータ
２２エンジンＥＣＵ
２７モータＥＣＵ
２８メインＥＣＵ
５８触媒コンバータ
６１インジェクタ
６３点火装置
６７スロットルバルブ
７０吸気温センサ
７１エアフローメータ
７２スロットルセンサ
７３吸気圧センサ
７４回転速度センサ
７５水温センサ

Claims

内燃機関と、前記内燃機関を間欠運転する内燃機関制御手段と、前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒とを備える車両の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、前記内燃機関制御手段により前記内燃機関が間欠停止されたことを検知する間欠停止検知手段とを有し、
前記触媒温度推定手段は、前記間欠停止検知手段により前記内燃機関の間欠停止が検知された場合、前記内燃機関の運転状態に基づく触媒温度の推定を禁止し、前回推定した触媒温度を触媒の推定温度とする
ことを特徴とする車両の制御装置。
間欠運転を行う内燃機関と、前記内燃機関の間欠運転を制御する内燃機関制御手段と、前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒とを備える車両の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、前記内燃機関制御手段により前記内燃機関が間欠停止されたことを検知する間欠停止検知手段とを有し、
前記触媒温度推定手段は、前記間欠停止判断手段により前記内燃機関の間欠停止が検出された場合、前記内燃機関の運転状態に基づく触媒温度の推定を禁止し、前回推定した触媒温度から車両環境に応じて決定される補正値を減算して触媒温度を推定する
ことを特徴とする車両の制御装置。
請求項１又は請求項２に記載する車両の制御装置において、
前記車両には走行用の動力を出力可能な電動機が備わっており、
前記電動機の駆動を制御する電動機制御手段をさらに有し、
前記間欠停止検知手段により検知される内燃機関の間欠停止は、前記内燃機関制御手段により実行される間欠運転制御における前記内燃機関の自動停止である
ことを特徴とする車両の制御装置。
請求項１又は請求項２に記載する車両の制御装置において、
前記間欠停止検知手段により検知される内燃機関の間欠停止は、車両停止中に前記内燃機関制御手段により実行されるアイドリングストップ制御による前記内燃機関の自動停止である
ことを特徴とする車両の制御装置。