JP5257552B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、排気通路上に電気加熱式触媒を備えた車両の制御装置に関する。
従来より、排気通路上に配設された電気加熱式触媒(以下、適宜「EHC(Electrically Heated Catalyst)」と呼ぶ。)を用いて排気ガスを浄化する技術が知られている。例えば、特許文献1には、触媒担体の外周面と金属製シェルの内周面との間に、電気絶縁材であって緩衝性を有する環状のマット部材が介装されたEHCが記載されている。
なお、以下では、EHC内の触媒を担持する構成要素を適宜「EHC担体」と呼び、EHC担体を保持する構成要素を適宜「保持マット」と呼ぶ。
特開平5−269387号公報
ところで、EHC担体を保持する保持マットは絶縁性を有しているが、その保持マットの絶縁性は、保持マットの状態によって変化する傾向にある。例えば、保持マットが高温になると、保持マットの絶縁抵抗が低下するものと考えられる。そのため、保持マットが所定温度以上の高温である場合、保持マットの絶縁性が確保されていないと言えるため、EHCの通電を禁止するのが望ましいと考えられる。
一方、減速時においてフューエルカット(以下、適宜「減速F/C」と表記する。)などが行われた場合、EHCには比較的温度の低いガスが供給されるため、EHC内の触媒の温度及び保持マットの温度が低下する傾向にある。この場合、触媒の温度は急激に低下し、保持マットの温度は触媒の温度よりも緩やかに低下することで、例えば、触媒の温度は活性温度よりも低いが、保持マットは高温の状態が続いているといった状況が生じ得る。当該状況では触媒暖機のためにEHCを通電することが望ましいが、上記したような保持マットの高温による絶縁抵抗の低下によって、EHCを通電することができない可能性がある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、減速F/Cが実行される状況において、触媒の急激な冷却を抑制することで、保持マットの温度を触媒の温度未満に適切に維持することが可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明の1つの観点では、車両の制御装置は、内燃機関と、触媒を担持する触媒担体、及び電気的絶縁性を有すると共に前記触媒担体を保持する担体保持部を具備しており、通電されることで暖機可能な電気加熱式触媒と、を有する車両に適用され、減速時において前記内燃機関のフューエルカットを実行する条件が成立した際に、前記担体保持部の温度が前記触媒の温度未満に維持されるように、前記内燃機関から前記電気加熱式触媒への燃焼されていないガスの供給を抑制する制御を行う制御手段を備える。
上記の車両の制御装置は、内燃機関の排気ガスを浄化可能且つ通電により暖機可能に構成された電気加熱式触媒(EHC)を有する車両に好適に適用される。電気加熱式触媒は、触媒を担持する触媒担体、及び、電気的絶縁性を有すると共に触媒担体を保持する担体保持部を具備する。なお、触媒担体はEHC担体に相当し、担体保持部は保持マットに相当する。制御手段は、減速時において内燃機関のフューエルカット(F/C)を実行する条件が成立した際に、担体保持部の温度を触媒の温度未満に維持するべく、内燃機関から電気加熱式触媒への燃焼されていないガスの供給を抑制する制御を行う。ここで、「燃焼されていないガス」とは、フューエルカットの実行などにより内燃機関で燃焼が行われていないガス(言い換えると空気)を意味し、内燃機関での燃焼によって生じた未燃焼ガスは含まないものとする。以下では、このような「燃焼されていないガス」のことを適宜「冷空気」と呼ぶ。
上記の車両の制御装置によれば、電気加熱式触媒の急激な冷却を抑制することができ、その結果、担体保持部の温度を触媒の温度未満に適切に維持することが可能となる。したがって、減速時にフューエルカットなどが行われる状況において、担体保持部の温度が所定温度未満に維持されることで、電気加熱式触媒の通電が禁止されにくくなる。よって、電気加熱式触媒の通電を行うことが可能な条件範囲を拡大することが可能となる。
上記の車両の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記フューエルカットの実行を禁止することで、前記電気加熱式触媒への前記燃焼されていないガスの供給を抑制する。
この態様では、制御手段は、減速時におけるフューエルカットの実行を禁止して、内燃機関で燃焼を行わせることで、燃焼されたガスを電気加熱式触媒に供給する。これにより、電気加熱式触媒への冷空気の供給を適切に抑制することができ、触媒の急激な冷却を抑制することが可能となる。
上記の車両の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記フューエルカットを実行するときに前記内燃機関の吸気弁及び排気弁を閉じる制御を行うことで、前記電気加熱式触媒への前記燃焼されていないガスの供給を抑制する。
この態様では、制御手段は、フューエルカットの実行時に吸気弁及び排気弁を強制的に閉じる制御を行うことで、内燃機関から電気加熱式触媒へのフューエルカット時に発生したガスの供給を遮断する。これによっても、電気加熱式触媒への冷空気の供給を適切に抑制することができ、触媒の急激な冷却を抑制することが可能となる。
上記の車両の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記フューエルカットを実行するときにスロットルバルブを閉じる制御を行うことで、前記電気加熱式触媒への前記燃焼されていないガスの供給を抑制し、前記制御手段によって前記スロットルバルブを閉じる制御が行われる際に、前記スロットルバルブを閉じる制御が行われない場合に比して、前記内燃機関の吸気弁及び排気弁におけるオーバーラップ量を拡大する制御を行う手段を更に備える。
この態様では、制御手段は、フューエルカットの実行時にスロットルバルブを閉じる制御を行うことで、内燃機関から電気加熱式触媒へのフューエルカット時に発生したガスの供給量を低減する。これによっても、電気加熱式触媒への冷空気の供給を適切に抑制することができ、触媒の急激な冷却を抑制することが可能となる。また、当該態様では、スロットルバルブを閉じる制御を行うと同時に、吸気弁及び排気弁におけるオーバーラップ量を拡大する制御を行う。具体的には、スロットルバルブを閉じる制御を行ってフューエルカットを実行する場合に、通常のフューエルカットを実行する場合よりも大きなオーバーラップ量に設定する制御を行う。これにより、スロットルバルブを閉じる制御に起因する吸気管負圧の増大を適切に抑制することができる。
上記の車両の制御装置の他の態様では、前記車両は、所定速度以下の減速時に前記内燃機関の運転が停止されるハイブリッド車両であり、前記制御手段は、減速時の車速が前記所定速度を超えないように、前記ハイブリッド車両が有するモータジェネレータによる回生制動力を大きくする制御を行うことで、前記電気加熱式触媒への前記燃焼されていないガスの供給を抑制する。
この態様では、制御手段は、減速時の車速が所定速度を超えないように、減速時に車両に付与する回生制動力を大きくする制御を行う。つまり、減速時の車速が所定速度以下まで低下するように、回生制動力を強化する制御を行う。こうすることで、ハイブリッド車両における内燃機関の運転が停止されることにより、電気加熱式触媒への冷空気の供給を遮断することができる。よって、触媒の急激な冷却を抑制することが可能となる。
好適には、前記制御手段は、前記担体保持部の温度に所定温度を加算した温度が前記触媒の温度以上である場合に、前記電気加熱式触媒への前記燃焼されていないガスの供給を抑制する。これにより、担体保持部の温度が触媒の温度を超える前に、事前に、電気加熱式触媒への冷空気の供給を抑制するための制御を行うことができる。
ハイブリッド車両の概略構成図を示す。 エンジンの概略構成図を示す。 EHCの概略構成図を示す。 保持マット温度と保持マットの絶縁抵抗との関係の一例を示す。 EHC床温及び保持マット温度の温度プロフィールの一例を示す。 第1実施形態における制御処理を示すフローチャートである。 第2実施形態における制御処理を示すフローチャートである。 第3実施形態における制御処理を示すフローチャートである。 第4実施形態における制御処理を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
[装置構成]
図1は、本実施形態におけるハイブリッド車両100の概略構成図を示す。なお、図1中の破線矢印は、信号の入出力を示している。
ハイブリッド車両100は、主に、エンジン(内燃機関)1と、車軸20と、駆動輪30と、第1のモータジェネレータMG1と、第2のモータジェネレータMG2と、動力分割機構40と、インバータ50と、バッテリ60と、ECU(Electronic Control Unit)70と、を備える。
車軸20は、エンジン1及び第2のモータジェネレータMG2の動力を車輪30に伝達する動力伝達系の一部である。車輪30は、ハイブリッド車両100の車輪であり、説明の簡略化のため、図1では特に左右前輪のみが表示されている。エンジン1は、例えばガソリンエンジンで構成され、ハイブリッド車両100の主たる推進力を出力する動力源として機能する。エンジン1は、ECU70によって種々の制御が行われる。
第1のモータジェネレータMG1は、主としてバッテリ60を充電するための発電機、或いは第2のモータジェネレータMG2に電力を供給するための発電機として機能するように構成されており、エンジン1の出力により発電を行う。第2のモータジェネレータMG2は、主としてエンジン1の出力をアシスト(補助)する電動機として機能するように構成されている。また、第2のモータジェネレータMG2は、エンジンブレーキ時やフットブレーキによる制動時において、回生ブレーキとして機能することにより制動力(回生製動力)を発生する。つまり、第2のモータジェネレータMG2は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生機能を有しており、回生運転を行うことで発電する。これらのモータジェネレータMG1、MG2は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。
動力分割機構40は、サンギヤやリングギヤなどを有して構成されるプラネタリギヤ(遊星歯車機構)に相当し、エンジン1の出力を第1のモータジェネレータMG1及び車軸20へ分配することが可能に構成されている。
インバータ50は、バッテリ60と第1のモータジェネレータMG1との間の電力の入出力を制御すると共に、バッテリ60と第2のモータジェネレータMG2との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ50は、第1のモータジェネレータMG1によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ60に供給したり、バッテリ60から取り出した直流電力を交流電力に変換して第2のモータジェネレータMG2に供給したりする。
バッテリ60は、第1のモータジェネレータMG1及び/又は第2のモータジェネレータMG2を駆動するための電源として機能することが可能に構成されると共に、第1のモータジェネレータMG1及び/又は第2のモータジェネレータMG2が発電した電力を充電可能に構成された蓄電池である。バッテリ60には、バッテリ60の充電状態(SOC;State Of Charge)を検出可能に構成されたSOCセンサ204が設けられている。SOCセンサ204は、検出したSOCに対応する検出信号をECU70に供給する。
なお、以下では、第1のモータジェネレータMG1及び第2のモータジェネレータMG2のことを単に「モータジェネレータMG」と表記する。
ECU70は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などを備え、ハイブリッド車両100内の各構成要素に対して種々の制御を行う。例えば、ECU70は、アクセル開度センサ201が検出したアクセル開度や、車速センサ202が検出した車速などに基づいて、制御を行う。詳細は後述するが、ECU70は、本発明における制御手段の一例に相当する。
次に、図2を参照して、エンジン1について具体的に説明する。図2は、エンジン1の概略構成図を示す。
エンジン1は、主に、吸気通路3と、スロットルバルブ4と、燃料噴射弁5と、気筒6aと、吸気弁7と、排気弁8と、点火プラグ9と、排気通路12と、EHC(電気加熱式触媒)13と、可変バルブタイミング機構10、11と、を有する。なお、図2においては、説明の便宜上、1つの気筒6aのみを示しているが、実際にはエンジン1は複数の気筒6aを有する。
吸気通路3には外部から導入された吸気(空気)が通過し、スロットルバルブ4は吸気通路3を通過するガスの流量を調整する。スロットルバルブ4は、ECU70によって、開度(スロットル開度)などの制御が行われる。吸気通路3を通過した吸気は、燃焼室6bに供給される。また、燃焼室6bには、燃料噴射弁5によって噴射された燃料が供給される。燃料噴射弁5は、ECU70によって、燃料噴射量の制御などが行われる。例えば、燃料噴射弁5は、フューエルカットを実行する場合に、燃料噴射が停止されるように制御される。
燃焼室6bには、吸気弁7と排気弁8とが設けられている。吸気弁7は、開閉することによって、吸気通路3と燃焼室6bとの導通/遮断を制御する。排気弁8は、開閉することによって、燃焼室6bと排気通路12との導通/遮断を制御する。また、吸気弁7及び排気弁8は、それぞれ、可変バルブタイミング機構10、11によってバルブタイミングが制御可能に構成されている。可変バルブタイミング機構10、11は、吸気弁7及び排気弁8の作用角(言い換えるとリフト量)又は位相を変化させることが可能に構成されている。可変バルブタイミング機構10、11は、ECU70によって制御される。
燃焼室6b内では、上記のように供給された吸気と燃料との混合気が、点火プラグ9によって点火されることで燃焼される。点火プラグ9は、ECU70によって点火時期などが制御される。このような燃焼によってピストン6cが往復運動し、当該往復運動がコンロッド6dを介してクランク軸(不図示)に伝達され、クランク軸が回転する。燃焼室6bでの燃焼により発生した排気ガスは、排気通路12より排出される。
排気通路12上には、排気ガスを浄化可能且つ通電により暖機可能に構成されたEHC13が設けられている。EHC13については、詳細は後述する。なお、EHC13の下流側の排気通路12上に、触媒(例えば三元触媒など)を別途設けても良い。
また、エンジン1には各種のセンサが設けられている。エアフロメータ205は、吸気通路3に設けられており、吸入空気量を検出する。水温センサ206は、エンジン1を冷却する冷却水が流れる通路上に設けられ、冷却水の温度(以下、「エンジン水温」と呼ぶ。)を検出する。空燃比センサ207は、排気通路12に設けられており、排気ガスの空燃比(A/F)を検出する。これらのセンサは、検出信号をECU70に供給する。
次に、図3を参照して、EHC13について具体的に説明する。図3は、EHC13の概略構成図を示す。
図3(a)は、排気通路12の伸長方向に沿ったEHC13の断面図を示しており、図3(b)は、図3(a)中の切断線X1−X2に沿ったEHC13の断面図を示している。図3(a)及び図3(b)に示すように、EHC13は、EHC担体13aと、保持マット13bと、ケース13cと、正電極13dと、負電極13eと、絶縁碍子13f、13gと、を有する。
EHC担体13aは、断面がハニカム状に構成され、触媒を担持する。例えば、EHC担体13aは、SiC(炭化ケイ素)などによって構成される。また、EHC担体13aは導電性を有する。EHC担体13aは、触媒担体の一例に相当する。なお、EHC13内の触媒の床温(以下、「EHC床温」と呼ぶ。)を検出するセンサを、EHC担体13aに付設しても良い。
保持マット13bは、EHC担体13aの外周面を覆うように設置されると共に、ケース13cの内周面を覆うように設置されており、EHC担体13aを保持する。保持マット13bは、例えばアルミナなどの金属酸化物が繊維状に編み込まれることで構成されており、電気的絶縁性を有している。また、保持マット13bは断熱性も有する。保持マット13bは担体保持部の一例に相当する。なお、保持マット13bの温度(以下、「保持マット温度」と呼ぶ。)を検出するセンサを、保持マット13bに付設しても良い。
ケース13cは、例えばSUSなどの金属材料で構成されたEHC13の筐体であり、その上下流側の夫々の端部において、不図示の連結部材を介して排気通路12と接続されている。
正電極13dは、端部がEHC担体13aの外周部に固定された正電圧印加用の電極であり、負電極13eは、端部がEHC担体13aの外周部に固定された負電圧印加用の電極である。また、正電極13d及び負電極13eは、それぞれ、例えばアルミナなどの絶縁材料で構成された絶縁碍子13f、13gで覆われており、電気的絶縁状態に維持されている。
このような構成を有するEHC13では、負電極13eの電位を基準として正電極13dに正の駆動電圧が印加された場合に、導電性のEHC担体13aに電流が流れ、EHC担体13aが発熱する。この発熱によりEHC担体13aに担持された触媒の昇温が促され、EHC13は速やかに触媒活性状態に移行する。なお、このようなEHC13の構成は、一例に過ぎず、例えばEHC担体の構成及び各電極の付設態様及び制御態様等は公知の各種態様を採り得る。
ここで、上記したECU70は、EHC13を暖機するための制御、つまり触媒暖機制御を行う。具体的には、ECU70は、EHC13を通電することで触媒を加熱する制御、又はエンジン1の排気ガスによって触媒を加熱する制御を行う。以下では、EHC13を通電することで触媒を加熱する制御を「通電による触媒暖機」と呼び、エンジン1の排気ガスによって触媒を加熱する制御を「エンジン1による触媒暖機」と呼ぶ。詳しくは、ECU70は、EHC13内の触媒が最適な排気浄化性能を発揮するような温度(つまり活性温度)以上にEHC床温を維持するべく、EHC床温が所定温度以下である場合に、通電による触媒暖機又はエンジン1による触媒暖機を行う。以下では、EHC床温の判定に用いる所定温度を適宜「触媒暖機判定温度」と呼ぶ。触媒暖機判定温度は、EHC13内の触媒の活性温度に基づいて設定される。基本的には、ECU70は、EHC床温が触媒暖機判定温度以下である場合、触媒暖機を目的としたEHC13の通電要求(以下、「EHC通電要求」と呼ぶ。)を発する。
なお、ECU70は、通電による触媒暖機を行う場合には、例えば、エンジン1の出力を用いてハイブリッド車両100を走行させる制御を実行する。これに対して、ECU70は、エンジン1による触媒暖機を行う場合には、例えば、モータジェネレータMGの出力を用いてハイブリッド車両100をEV走行させる制御を実行する。この場合、ECU70は、エンジン1に対して、例えば、アイドル運転相当の運転を行わせつつ、排気ガス温度を上昇させるべく、点火時期を遅角させる制御などを行う。
[制御方法の基本概念]
次に、本実施形態においてECU70が行う制御方法の基本概念について説明する。
本実施形態では、ECU70は、減速時にフューエルカット(つまり減速F/C)が行われる状況において、保持マット温度がEHC床温未満に維持されるように制御を行う。具体的には、ECU70は、減速F/Cを行う条件(以下、「減速F/C条件」と呼ぶ。)が成立した際に、保持マット温度がEHC床温未満に維持されるように、エンジン1からEHC13への燃焼されていない冷空気の供給を抑制する制御を行う。なお、本明細書では、「冷空気」は、少なくともエンジン1で燃焼された後のガス(排気ガス)よりも低い温度の空気を意味するものとする。
このような制御を行う理由を、図4及び図5を参照して具体的に説明する。
図4は、保持マット温度と保持マット13bの絶縁抵抗との関係の一例を示している。図4は、横軸に保持マット温度を示し、縦軸に絶縁抵抗(体積固有抵抗率に相当する)を示している。なお、「絶縁抵抗」とは、電気が流れる電路における電路相互間及び電路と大地との間の絶縁性を数値で表したものであり、絶縁抵抗の数値が低くなると漏電が生じやすくなる。
図4に示すように、保持マット13bは、保持マット13bを構成するアルミナなどの物性に起因して、温度が高くなると絶縁抵抗が低下する傾向がある。そのため、高速運転時や高負荷運転時などの排気ガスが高温となる状況では、保持マット温度が高温になることで、保持マット13bの絶縁抵抗が低下する傾向にある。また、保持マット温度が温度T11以上になると、保持マット13bの絶縁抵抗が符号A1で示す値以下になり、保持マット13bの絶縁性が保証できなくなる。以下では、符号A1で示すような絶縁抵抗の値を適宜「絶縁抵抗下限保証値」と呼ぶ。また、絶縁抵抗下限保証値A1に対応する保持マット温度T11を適宜「絶縁保証温度」と呼ぶ。例えば、絶縁保証温度は触媒暖機判定温度よりも高い温度に設定される。一例としては、触媒暖機判定温度は350[℃]程度に設定され、絶縁保証温度は500[℃]程度に設定される。
本実施形態では、ECU70は、保持マット温度が絶縁保証温度以上である場合には、保持マット13bの絶縁性が確保されていないとして、EHC13の通電を禁止する。つまり、ECU70は、触媒暖機を目的としたEHC通電要求が発せられていても、通電による触媒暖機の実行を禁止する。
図5は、EHC床温及び保持マット温度の温度プロフィールの一例を示している。図5は、横軸に時間を示し、縦軸に温度を示している。グラフA21はEHC床温の時間変化を示しており、グラフA22は保持マット温度の時間変化を示している。グラフA21及びグラフA22に示すように、EHC床温及び保持マット温度が共に大きく低下していることがわかる。例えば減速F/C時において、このようなEHC床温及び保持マット温度の低下が生じる。この場合、EHC床温と保持マット温度との間には温度差が生じていることがわかる。これは、EHC担体13aと保持マット13bとの境界での熱伝達や、保持マット13b内部での熱伝導などに起因する。また、保持マット温度の変化は、EHC床温の変化よりも遅いことがわかる。言い換えると、保持マット温度は、EHC床温よりも、温度変化の時定数が大きいと言える。これは、EHC13内の各構成部の熱容量などに起因する。
また、図5では、温度T12は触媒暖機判定温度を示し、温度T11は絶縁保証温度を示している。この場合、図5中の破線領域A23に示すように、EHC床温が触媒暖機判定温度T12以下であって、且つ、保持マット温度が絶縁保証温度T11よりも高いといった状況が生じていることがわかる。当該状況では、EHC通電要求が発せられることとなるが、保持マット13bの絶縁性が確保されていないと言えるため、EHC13の通電が禁止される。つまり、当該状況では、EHC13への通電による触媒暖機の実行が禁止される。この場合には、例えば、エンジン1を起動して、エンジン1による触媒暖機が実行される。そのため、燃費の悪化などが生じる可能性がある。
したがって、本実施形態では、図5中の破線領域A23で示すような状況、具体的にはEHC床温が触媒暖機判定温度T12以下であって、且つ、保持マット温度が絶縁保証温度T11よりも高いといった状況の発生を抑制するための制御を行う。ここで、当該状況は、減速F/Cなどが行われることで、エンジン1で燃焼されていない冷空気がEHC13に供給されることにより、EHC13内の触媒が急激に冷却されることで発生するものと考えられる。つまり、触媒が急激に冷却されることにより、保持マット温度がEHC床温を超えることにより発生するものと考えられる。
そのため、本実施形態では、ECU70は、減速F/C条件が成立した際に、保持マット温度がEHC床温未満に維持されるように、EHC13への冷空気の供給を抑制する制御を行う。こうすることにより、EHC13の急激な冷却を抑制することができ、その結果、保持マット温度をEHC床温未満に維持することが可能となる。したがって、減速F/Cなどが行われる状況において、保持マット温度が絶縁保証温度未満となる可能性が高くなり、EHC13の通電が禁止されにくくなる。よって、EHC13の通電を行うことが可能な条件範囲を拡大することが可能となる。つまり、EHC床温が触媒暖機判定温度以下になった際に、通電による触媒暖機を適切に実行することが可能となる。
なお、本実施形態に係る制御を行った場合、上記のように触媒の急激な冷却が抑制されるため、当該制御を行わない場合と比較して、EHC床温が触媒暖機判定温度以下になりにくくなると言える。よって、EHC通電要求が生じにくくなると考えられる。
以下で、上記した制御方法の具体的な実施形態(第1乃至第4実施形態)について説明する。
[第1実施形態]
第1実施形態では、ECU70は、減速F/C条件が成立した際に、保持マット温度をEHC床温未満に維持するべく、減速時におけるF/Cの実行を禁止する。つまり、第1実施形態では、減速時におけるF/Cの実行を禁止して、エンジン1で燃焼を行わせることで、燃焼されたガスをEHC13に供給することにより、EHC13へのF/Cによる冷空気の供給を抑制する。
より詳しくは、ECU70は、減速F/C条件が成立した際において、保持マット温度に所定温度を加算した温度がEHC床温以上である場合に、上記のようなF/Cの実行を禁止する。つまり、「保持マット温度+所定温度≧EHC床温」といった関係が成立する場合にのみ、減速時におけるF/Cの実行を禁止し、「保持マット温度+所定温度≧EHC床温」といった関係が成立しない場合、即ち「保持マット温度+所定温度<EHC床温」といった関係が成立する場合には、減速時におけるF/Cの実行を許可する。
なお、「保持マット温度≧EHC床温」といった関係ではなく、「保持マット温度+所定温度≧EHC床温」といった関係が成立する場合にF/Cの実行を禁止するのは、保持マット温度がEHC床温を超える前に、EHC13への冷空気供給の抑制を事前に行っておくためである。
次に、図6を参照して、第1実施形態における制御を具体的に説明する。図6は、第1実施形態における制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ECU70によって所定周期で繰り返し実行される。
まず、ステップS101では、ECU70は、減速F/C条件が成立しているか否かを判定する。言い換えると、ECU70は、減速時においてF/Cを実行する要求が発せられているか否かを判定する。この場合、ECU70は、アクセル開度センサ201が検出したアクセル開度や車速センサ202が検出した車速などに基づいて、減速F/C条件が成立しているか否かを判定する。減速F/C条件が成立している場合(ステップS101;Yes)、処理はステップS102に進み、減速F/C条件が成立していない場合(ステップS101;No)、処理は終了する。
ステップS102では、ECU70は、EHC床温及び保持マット温度を取得する。具体的には、ECU70は、EHC担体13aに付設されたセンサが検出したEHC床温を取得すると共に、保持マット13bに付設されたセンサが検出した保持マット温度を取得する。そして、処理はステップS103に進む。
なお、上記のようにセンサが検出したEHC床温及び保持マット温度を用いることに限定はされず、所定のパラメータに基づいて推定したEHC床温及び保持マット温度を用いても良い。つまり、EHC床温及び保持マット温度として実測値を用いることに限定はされず、EHC床温及び保持マット温度として推定値を用いても良い。
ステップS103では、ECU70は、保持マット温度に所定温度αを加算した温度がEHC床温以上であるか否かを判定する。つまり「保持マット温度+所定温度α≧EHC床温」といった関係が成立しているか否かを判定する。この判定は、保持マット温度をEHC床温未満に維持するべく、保持マット温度とEHC床温との関係に応じて実行する制御を切り替えるために行われる。
なお、「所定温度α」は、保持マット温度とEHC床温との大小関係を判定するために設定されるマージンに相当する。所定温度αは、予め決定された固定値を用いても良いし、状況に応じて変化させた値を用いても良い。例えば、保持マット温度をEHC床温未満に維持する確率を上げたい場合には、所定温度αは、ある程度大きい値に設定される。なお、所定温度αを「0」に設定しても良い。
「保持マット温度+所定温度α≧EHC床温」といった関係が成立する場合(ステップS103;Yes)、処理はステップS104に進む。ステップS104では、ECU70は、保持マット温度をEHC床温未満に維持するべく、減速F/Cの実行を禁止する。つまり、ECU70は、減速時におけるF/Cの実行を禁止して(減速自体を禁止するわけではない)、エンジン1で燃焼されたガスをEHC13に供給することで、EHC13への冷空気の供給を抑制する。この場合、ECU70は、エンジン1において通常の減速時と同様の燃焼が行われるように、言い換えるとF/Cが行われない減速時と同様の燃焼が行われるように、燃料噴射弁5に対して制御を行う。そして、処理は終了する。
これに対して、「保持マット温度+所定温度α≧EHC床温」といった関係が成立しない場合(ステップS103;No)、処理はステップS105に進む。この場合には、保持マット温度はEHC床温よりも所定温度α以上低いため、ECU70は、減速F/Cを実行する(ステップS105)。つまり、減速時におけるF/Cの実行を許可する。具体的には、ECU70は、燃料噴射が停止されるように、燃料噴射弁5に対して制御を行う。そして、処理は終了する。
以上説明した第1実施形態によれば、減速時におけるF/Cの実行を禁止することで、エンジン1からEHC13への冷空気の供給を適切に抑制することができる。よって、第1実施形態によれば、触媒の急激な冷却を抑制することができ、保持マット温度をEHC床温未満に適切に維持することが可能となる。
また、上記のように減速時におけるF/Cの実行を禁止した場合、EHC13には燃焼後のガスが供給されるため、EHC13の酸素過多状態を適切に回避することができる。よって、EHC13内の触媒の劣化を抑制することが可能となる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、減速F/C条件が成立した際に、保持マット温度に所定温度を加算した温度がEHC床温以上である場合に、F/Cを実行するときに吸気弁7及び排気弁8を閉じる制御を行う点で、第1実施形態と異なる。つまり、第2実施形態では、減速時におけるF/Cの実行を禁止せずに、F/Cの実行時に吸気弁7及び排気弁8を全閉に設定する制御(言い換えると吸気弁7及び排気弁8を弁停止する制御)を行う。具体的には、第2実施形態では、F/Cの実行時に吸気弁7及び排気弁8を強制的に全閉に設定することで、エンジン1からEHC13へのF/C時に発生したガスの供給を遮断することによって、EHC13への冷空気の供給を抑制する。
図7を参照して、第2実施形態における制御を具体的に説明する。図7は、第2実施形態における制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ECU70によって所定周期で繰り返し実行される。
ステップS201〜S203の処理は、上記したステップS101〜S103の処理と同様であるため(図6参照)、その説明を省略する。ここでは、ステップS204、S205の処理のみ説明する。
ステップS204の処理は、「保持マット温度+所定温度α≧EHC床温」といった関係が成立する場合(ステップS203;Yes)に行われる。ステップS204では、ECU70は、保持マット温度をEHC床温未満に維持するべく、吸気弁7及び排気弁8を閉じてから減速F/Cを実行する。つまり、ECU70は、F/Cを実行する際に吸気弁7及び排気弁8を強制的に全閉に設定することで、言い換えると吸気弁7及び排気弁8を弁停止することで、エンジン1からEHC13へのF/C時に発生したガスの供給を遮断する。この場合、ECU70は、吸気弁7及び排気弁8が全閉の状態で停止するように、可変バルブタイミング機構10、11に対して制御を行う共に、燃料噴射が停止されるように、燃料噴射弁5に対して制御を行う。そして、処理は終了する。
一方、ステップS205の処理は、「保持マット温度+所定温度α≧EHC床温」といった関係が成立しない場合(ステップS203;No)に行われる。この場合には、保持マット温度はEHC床温よりも所定温度α以上低いため、ECU70は、通常の減速F/Cを実行する(ステップS205)。つまり、ECU70は、上記のように吸気弁7及び排気弁8を強制的に全閉に設定する制御を行わずに、吸気弁7及び排気弁8を通常通りに動作させて、減速時においてF/Cを実行する。この場合、ECU70は、燃料噴射が停止されるように、燃料噴射弁5に対して制御を行う。そして、処理は終了する。
以上説明した第2実施形態によれば、F/Cの実行時に吸気弁7及び排気弁8を閉じることで、エンジン1からEHC13への冷空気の供給を適切に抑制することができる。よって、第2実施形態によっても、触媒の急激な冷却を抑制することができ、保持マット温度をEHC床温未満に適切に維持することが可能となる。
また、上記のようにF/Cの実行時に吸気弁7及び排気弁8を閉じた場合、EHC13に供給されるガスがカットされるため、EHC13の酸素過多状態を適切に回避することができる。よって、EHC13内の触媒の劣化を抑制することが可能となる。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明する。第3実施形態では、減速F/C条件が成立した際に、保持マット温度に所定温度を加算した温度がEHC床温以上である場合に、F/Cを実行するときにスロットルバルブ4を閉じる制御(以下、「スロットル閉じ制御」と呼ぶ。)を行う点で、第1及び第2実施形態と異なる。つまり、第3実施形態では、第2実施形態と同様に減速時におけるF/Cの実行を禁止しないが、F/Cの実行時に、吸気弁7及び排気弁8を閉じる制御を行う代わりにスロットル閉じ制御を行う点で、第2実施形態と異なる。具体的には、第3実施形態では、F/Cの実行時にスロットル閉じ制御を行うことで、エンジン1からEHC13へのF/C時に発生したガスの供給量を低減させることにより、EHC13への冷空気の供給を抑制する。
また、第3実施形態では、上記のようにスロットル閉じ制御を行うと同時に、吸気弁7及び排気弁8におけるオーバーラップ量を拡大する制御(以下、「オーバーラップ拡大制御」と呼ぶ。)を行う。具体的には、ECU70は、スロットル閉じ制御を行って減速F/Cを実行する場合に、通常の減速F/Cを実行する場合よりも大きなオーバーラップ量に設定する制御を行う。こうするのは、スロットル閉じ制御に起因する吸気管負圧の増大を抑制するためである。詳しくは、スロットル閉じ制御を行った場合、エンジン1内の残留ガス(F/C中においては新気に相当する)が吸気側に吹き返されることで吸気管負圧が増大する傾向にあるため、オーバーラップ量を拡大することで内部EGRを増加させることによって、このような吸気管負圧の増大を抑制する。なお、「オーバーラップ量」は、吸気弁7と排気弁8とが同時に開いている期間に相当する。
次に、図8を参照して、第3実施形態における制御を具体的に説明する。図8は、第3実施形態における制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ECU70によって所定周期で繰り返し実行される。
ステップS301〜S303の処理は、上記したステップS101〜S103の処理と同様であるため(図6参照)、その説明を省略する。ここでは、ステップS304、S305の処理のみ説明する。
ステップS304の処理は、「保持マット温度+所定温度α≧EHC床温」といった関係が成立する場合(ステップS303;Yes)に行われる。ステップS304では、ECU70は、保持マット温度をEHC床温未満に維持するべく、スロットル閉じ制御及びオーバーラップ拡大制御を行ってから減速F/Cを実行する。つまり、ECU70は、F/Cを実行する際にスロットル閉じ制御を行うことにより、エンジン1からEHC13へのF/C時に発生したガスの供給量を低減すると共に、当該スロットル閉じ制御に起因する吸気管負圧の増大を抑制するために、オーバーラップ拡大制御を行う。具体的には、ECU70は、スロットルバルブ4が概ね全閉に設定されるように、スロットルバルブ4に対して制御を行うと共に、通常の減速F/Cを行う場合よりも吸気弁7及び排気弁8におけるオーバーラップ量が大きくなるように、可変バルブタイミング機構10、11に対して制御を行う。この場合、ECU70は、例えば予め決定されたオーバーラップ量に設定されるように、可変バルブタイミング機構10、11に対して制御を行う。更に、ECU70は、燃料噴射が停止されるように、燃料噴射弁5に対して制御を行う。そして、処理は終了する。
なお、「スロットル閉じ制御」では、好適には、スロットルバルブ4が全閉に設定される。但し、スロットルバルブ4における噛み込みなどにより、完全に全閉に設定することが困難である場合には、スロットルバルブ4を全閉よりもある程度開き側に設定しても良い。他の例では、通常の減速F/Cを行う場合に設定されるスロットル開度よりも少なくとも閉じ側のスロットル開度に設定されるように、スロットル閉じ制御を行っても良い。
一方、ステップS305の処理は、「保持マット温度+所定温度α≧EHC床温」といった関係が成立しない場合(ステップS303;No)に行われる。この場合には、保持マット温度はEHC床温よりも所定温度α以上低いため、ECU70は、通常の減速F/Cを実行する(ステップS305)。つまり、ECU70は、上記のようにスロットル閉じ制御及びオーバーラップ拡大制御を行わずに、スロットルバルブ4、吸気弁7、及び排気弁8を通常通り動作させて、減速時においてF/Cを実行する。この場合、ECU70は、燃料噴射が停止されるように、燃料噴射弁5に対して制御を行う。そして、処理は終了する。
以上説明した第3実施形態によれば、F/Cの実行時にスロットル閉じ制御を行うことで、エンジン1からEHC13への冷空気の供給を適切に抑制することができる。よって、第3実施形態によっても、触媒の急激な冷却を抑制することができ、保持マット温度をEHC床温未満に適切に維持することが可能となる。
また、第3実施形態によれば、スロットル閉じ制御を行うと同時にオーバーラップ拡大制御を行うため、スロットル閉じ制御に起因する吸気管負圧の増大を適切に抑制することができる。
[第4実施形態]
次に、第4実施形態について説明する。第4実施形態では、減速F/C条件が成立した際に、保持マット温度に所定温度を加算した温度がEHC床温以上である場合に、減速時の車速が所定速度を超えないように、モータジェネレータMGによる回生制動力を大きくする制御(以下、「回生ブレーキ強化制御」と呼ぶ。)を行う点で、第1乃至第3実施形態と異なる。このような制御を行う理由は、以下の通りである。
ハイブリッド車両100では、車速が所定速度以下である場合に、エンジン1の運転が停止される傾向にある。正確には、車速が所定速度以下であって、且つ、エンジン1から駆動力を出力させる要求(以下、「エンジンパワー要求」と呼ぶ。)がない場合に、エンジン1の運転が停止される。この場合、エンジン1の出力軸とハイブリッド車両100の駆動軸とを連結するクラッチなどが解放されて、エンジン1が停止される(以下、このような制御を「エンジン切り離し制御」と呼ぶ)。
これに対して、車速が所定速度よりも高い場合には、エンジン1の運転が継続される傾向にある。この場合、エンジン1の出力軸とハイブリッド車両100の駆動軸とを連結するクラッチなどが係合され、エンジン1が連れ回して運転される(以下、このような制御を「エンジン結合制御」と呼ぶ)。したがって、所定速度よりも高い速度で減速を行っている場合には、エンジン1の運転が継続されるため、減速F/Cが実行される傾向にある。
第4実施形態では、このような減速F/Cの実行が抑制されるように制御を行う。具体的には、当該減速F/Cは、所定速度よりも高い速度での減速時にエンジン1が連れ回される場合に行われる傾向にあるため、第4実施形態では、減速時の車速が所定速度を超えないように制御を行う。詳しくは、ECU70は、減速F/C条件が成立した際に、保持マット温度に所定温度を加算した温度がEHC床温以上である場合に、減速時の車速が所定速度を超えないように、減速時にハイブリッド車両100に付与する回生制動力を強化する制御(回生ブレーキ強化制御)を行う。つまり、ECU70は、減速時の車速が所定速度よりも高い場合に、車速が所定速度以下まで低下するように回生ブレーキ強化制御を行う。
こうすることで、車速が所定速度以下まで低下していき、エンジン1が停止される、つまりエンジン1が切り離される。これにより、EHC13にはエンジン1からのガスが供給されなくなるため、エンジン1からEHC13への冷空気の供給を適切に遮断することができる。
なお、エンジン1が停止している状態では、エンジン1は実質的に動作しておらず、エンジン回転数も発生しない。これに対して、F/Cが行われている状態では、エンジン1への燃料供給が停止されるだけで、エンジン1は動作しており、エンジン回転数は発生する。
次に、図9を参照して、第4実施形態における制御を具体的に説明する。図9は、第4実施形態における制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ECU70によって所定周期で繰り返し実行される。
まず、ステップS401では、ECU70は、車速センサ202が検出した車速を取得する。そして、処理はステップS402に進む。ステップS402では、ECU70は、ステップS401で取得された車速が所定速度よりも高いか否かを判定する。当該所定速度は、エンジン1を運転させるか、或いは停止させるかを判定するための車速である。言い換えると、エンジン1を結合するか、或いは切り離すかを判定するための車速である。例えば、所定速度は100[km/h]に設定される。
車速が所定速度よりも高い場合(ステップS402;Yes)、処理はステップS403に進む。この場合には、ECU70は、エンジン結合制御を行う(ステップS403)。そして、処理はステップS404に進む。
ステップS404〜S406の処理は、上記したステップS101〜S103の処理と同様であるため(図6参照)、その説明を省略する。ここでは、ステップS407以降の処理について説明する。
ステップS407の処理は、「保持マット温度+所定温度α≧EHC床温」といった関係が成立する場合(ステップS406;Yes)に行われる。ステップS407では、ECU70は、回生ブレーキ強化制御を行う。つまり、ECU70は、車速が所定速度以下まで低下してエンジン1が停止されるように、減速時にハイブリッド車両100に付与する回生制動力を強化する制御を行う。当該制御は、保持マット温度をEHC床温未満に維持するべく、エンジン1を停止させることによってEHC13への冷空気の供給を遮断することを目的として行っている。この場合、ECU70は、車速が所定速度以下にまで低下するような回生制動力が発生するように、第2のモータジェネレータMG2に対する制御を行う。そして、処理は終了する。
これに対して、ステップS408の処理は、「保持マット温度+所定温度α≧EHC床温」といった関係が成立しない場合(ステップS407;No)に行われる。ステップS407では、ECU70は、通常の回生ブレーキ制御を行う。この場合には、保持マット温度はEHC床温よりも所定温度α以上低いため、ECU70は、上記したようなEHC13への冷空気の供給を遮断することを目的とした回生ブレーキ強化制御を行わずに、減速要求に応じた通常の回生ブレーキ制御を行う。例えば、ECU70は、ドライバによるブレーキの操作に応じた制動力が発生するように、第2のモータジェネレータMG2に対する制御を行う。そして、処理は終了する。
一方で、車速が所定速度以下である場合(ステップS402;No)、処理はステップS409に進む。ステップS409では、ECU70は、アクセル開度センサ201が検出したアクセル開度などに基づいて、エンジンパワー要求があるか否かを判定する。エンジンパワー要求がある場合(ステップS409;Yes)、処理はステップS410に進む。この場合、ECU70はエンジン結合制御を行って(ステップS410)、処理は終了する。これに対して、エンジンパワー要求がない場合(ステップS409;No)、処理はステップS411に進む。この場合、ECU70は、エンジン切り離し制御を行ってエンジン停止とし(ステップS411)、処理は終了する。
以上説明した第4実施形態によれば、減速時の車速が所定速度以下になるように回生ブレーキ強化制御を行うことで、エンジン1を停止させることにより、エンジン1からEHC13への冷空気の供給を適切に抑制することができる。よって、第4実施形態によっても、触媒の急激な冷却を抑制することができ、保持マット温度をEHC床温未満に適切に維持することが可能となる。
なお、回生ブレーキ強化制御を行った場合、通常の回生ブレーキ制御を行う場合と比較して、減速性に差が生じる可能性がある。また、回生ブレーキ強化制御を行ってエンジン1が切り離された際に、減速性に差が生じる可能性がある。したがって、このような減速性の差による違和感が生じないように、回生制動によって回収するエネルギーを調整する制御を行うことが望ましい。例えば、減速差による違和感が生じないように、回生制動によって回収するエネルギーが徐々に大きくなるように、第2のモータジェネレータMG2に対する制御を行うことができる。
なお、上記では、減速F/Cの実行が抑制されるように回生ブレーキ強化制御を行うことを述べたが、回生ブレーキ強化制御が行われる状況において、減速F/Cの実行を禁止することとしても良い。つまり、減速F/C条件が成立した際に、保持マット温度に所定温度を加算した温度がEHC床温以上である場合に、回生ブレーキ強化制御を行うと共に、減速時におけるF/Cの実行を禁止しても良い。これによれば、回生ブレーキ強化制御によって車速が所定速度以下に低下されるまでの期間において(この期間ではエンジン1は運転されている)、F/Cが実行されないため、EHC13への冷空気の供給を適切に抑制することができる。
[変形例]
上記ではハイブリッド車両に対して制御を行う実施形態を示したが、当該実施形態で示した制御方法は(第4実施形態で示した制御方法を除く)、ハイブリッド車両以外の通常の車両にも適用することができる。また、上記の実施形態で示した制御方法は、プラグインハイブリッド車両にも適用することができる。
1 エンジン
4 スロットルバルブ
5 燃料噴射弁
7 吸気弁
8 排気弁
12 排気通路
13 EHC(電気加熱式触媒)
13a EHC担体
13b 保持マット
70 ECU
100 ハイブリッド車両
MG1 第1のモータジェネレータ
MG2 第2のモータジェネレータ

Claims (6)

  1. 内燃機関と、
    触媒を担持する触媒担体、及び電気的絶縁性を有すると共に前記触媒担体を保持する担体保持部を具備しており、通電されることで暖機可能な電気加熱式触媒と、を有する車両に適用され、
    減速時において前記内燃機関のフューエルカットを実行する条件が成立した際に、前記担体保持部の温度が前記触媒の温度未満に維持されるように、前記内燃機関から前記電気加熱式触媒への燃焼されていないガスの供給を抑制する制御を行う制御手段を備えることを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記フューエルカットの実行を禁止することで、前記電気加熱式触媒への前記燃焼されていないガスの供給を抑制する請求項1に記載の車両の制御装置。
  3. 前記制御手段は、前記フューエルカットを実行するときに前記内燃機関の吸気弁及び排気弁を閉じる制御を行うことで、前記電気加熱式触媒への前記燃焼されていないガスの供給を抑制する請求項1に記載の車両の制御装置。
  4. 前記制御手段は、前記フューエルカットを実行するときにスロットルバルブを閉じる制御を行うことで、前記電気加熱式触媒への前記燃焼されていないガスの供給を抑制し、
    前記制御手段によって前記スロットルバルブを閉じる制御が行われる際に、前記スロットルバルブを閉じる制御が行われない場合に比して、前記内燃機関の吸気弁及び排気弁におけるオーバーラップ量を拡大する制御を行う手段を更に備える請求項1に記載の車両の制御装置。
  5. 前記車両は、所定速度以下の減速時に前記内燃機関の運転が停止されるハイブリッド車両であり、
    前記制御手段は、減速時の車速が前記所定速度を超えないように、前記ハイブリッド車両が有するモータジェネレータによる回生制動力を大きくする制御を行うことで、前記電気加熱式触媒への前記燃焼されていないガスの供給を抑制する請求項1に記載の車両の制御装置。
  6. 前記制御手段は、前記担体保持部の温度に所定温度を加算した温度が前記触媒の温度以上である場合に、前記電気加熱式触媒への前記燃焼されていないガスの供給を抑制する請求項1乃至5のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
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