JP6390505B2 - Vehicle control device - Google Patents

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Description

本発明は車両の制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle control apparatus.

特許文献1には、動力源としての内燃機関及び電動機を備え、内燃機関の排気通路に電気加熱式の触媒装置(EHC;Electrical Heated Catalyst)を設けたハイブリッド車両が開示されている。電気加熱式の触媒装置は、排気通路内に保持されて通電されることで発熱する発熱体によって、当該発熱体に担持された触媒を加熱できるように構成されている。   Patent Document 1 discloses a hybrid vehicle that includes an internal combustion engine and an electric motor as power sources and is provided with an electrically heated catalyst device (EHC; Electrical Heated Catalyst) in an exhaust passage of the internal combustion engine. The electrically heated catalyst device is configured to be able to heat the catalyst carried on the heating element by a heating element that generates heat when held in the exhaust passage and energized.

特開2013−144473号公報JP 2013-144473 A

発熱体の熱は、その外周面から放熱されるため、発熱体の外周面の温度は、発熱体の内部の温度よりも低くなり、特に発熱体の外周面から、外周面よりもやや内側の外周面近傍部までの偏った領域(外周領域)において大きな温度差(温度勾配)が生じる。発熱体は排気通路内に保持されており自由に膨張できないため、発熱体の内部で大きな温度差が生じると、それに伴って大きな熱応力が生じて発熱体にクラック(亀裂)が生じるおそれがある。   Since the heat of the heating element is dissipated from the outer peripheral surface, the temperature of the outer peripheral surface of the heating element is lower than the temperature inside the heating element, particularly from the outer peripheral surface of the heating element, slightly inside the outer peripheral surface. A large temperature difference (temperature gradient) occurs in the biased region (outer peripheral region) up to the vicinity of the outer peripheral surface. Since the heating element is held in the exhaust passage and cannot be freely expanded, if a large temperature difference occurs inside the heating element, a large thermal stress may be generated in association therewith, which may cause a crack in the heating element. .

そして発熱体の外周領域における内部温度差は、発熱体の温度を触媒活性温度まで昇温させる途中で最大になると共に、発熱体の昇温速度が速くなるほど大きくなる傾向にある。したがって、発熱体の外周領域における内部温度差が過大になることに起因するクラックを抑制するには、発熱体の昇温速度を制御することが有効である。   The internal temperature difference in the outer peripheral region of the heating element is maximized while the temperature of the heating element is raised to the catalyst activation temperature, and tends to increase as the heating rate of the heating element increases. Therefore, it is effective to control the heating rate of the heating element in order to suppress cracks caused by an excessive internal temperature difference in the outer peripheral region of the heating element.

ここで、発熱体に通電して発熱体を昇温させる場合であれば、通電量を制御することで、発熱体にクラックが生じないように発熱体の昇温速度を制御することができる。   Here, if the heating element is energized to raise the temperature of the heating element, the heating rate of the heating element can be controlled by controlling the amount of energization so that cracks do not occur in the heating element.

一方で発熱体の温度は、発熱体に対して通電が行われていなくても、発熱体が排気熱によって加熱されることでも上昇する。そのため、例えば内燃機関の始動直後の機関要求出力が大きい場合などは、排気も高温となるので、発熱体に対して通電を行わなくても、排気熱によって触媒を早期に活性温度まで昇温させることができる。しかしながら、このように排気熱によって触媒の活性を行う場合は、発熱体の昇温速度が機関要求出力に依存してしまうため、発熱体の昇温速度を制御できずに発熱体にクラックが生じるおそれがある。   On the other hand, the temperature of the heating element rises even when the heating element is not energized or is heated by the exhaust heat. For this reason, for example, when the engine required output immediately after the start of the internal combustion engine is large, the exhaust gas also becomes high temperature. Therefore, the catalyst is quickly heated to the activation temperature by the exhaust heat without energizing the heating element. be able to. However, when the catalyst is activated by the exhaust heat in this way, the heating rate of the heating element depends on the engine required output, so that the heating rate of the heating element cannot be controlled and a crack occurs in the heating element. There is a fear.

そこで、例えば特許文献1に記載された制御装置のように、機関要求出力が所定の閾値を超えた場合に、吸入吸気量を減量するか、又は、吸入空気量を減量せずに燃料を余分に噴射して空燃比を低下させることで排気温を低下させて、発熱体にクラックが生じるのを抑制するように構成することが考えられる。   Therefore, for example, as in the control device described in Patent Document 1, when the engine required output exceeds a predetermined threshold value, the intake air intake amount is reduced, or excess fuel is supplied without reducing the intake air amount. It is conceivable to reduce the air-fuel ratio by injecting the gas into the exhaust gas so as to reduce the exhaust gas temperature and suppress the generation of cracks in the heating element.

しかしながら、特許文献1に記載された制御装置のように吸入空気量を減量させて排気温を低下させると、機関要求出力が大きい場合に機関出力を機関要求出力にすることができずに加速性能が低下するという問題点がある。   However, if the intake air amount is reduced and the exhaust temperature is lowered as in the control device described in Patent Document 1, the engine output cannot be changed to the engine required output when the engine required output is large. There is a problem that it decreases.

一方、空燃比を低下させて排気温を低下させた場合は、このような加速性能の低下については抑制できるが、特許文献1では空燃比をいつまで低下させるかが不明であった。   On the other hand, when the exhaust gas temperature is lowered by lowering the air-fuel ratio, such a decrease in acceleration performance can be suppressed. However, in Patent Document 1, it is unknown how long the air-fuel ratio is lowered.

前述したように、発熱体の外周領域における内部温度差は、発熱体の温度を触媒活性温度まで昇温させる途中で最大となり、それ以降は温度差が徐々に小さくなっていく。そのため、発熱体の外周領域における内部温度差が最大となる時期を過ぎた後も空燃比を低下させて排気温を低下させていたのでは、無駄に燃料を消費することになって燃費が悪化すると共に、触媒を活性させるまでの時間も長くなるので排気エミッションも悪化するという問題点がある。   As described above, the internal temperature difference in the outer peripheral region of the heating element becomes the maximum while the temperature of the heating element is raised to the catalyst activation temperature, and thereafter, the temperature difference gradually decreases. Therefore, even after the time when the internal temperature difference in the outer peripheral region of the heating element becomes the maximum, if the air-fuel ratio is lowered and the exhaust temperature is lowered, the fuel is consumed wastefully and the fuel consumption deteriorates. In addition, since the time until the catalyst is activated becomes longer, there is a problem that exhaust emission is also deteriorated.

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、車両の加速性能を低下させることなく燃費及び排気エミッションの悪化を抑制しつつ、発熱体の外周領域における温度差が過大になることに起因する発熱体のクラックを抑制することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and the temperature difference in the outer peripheral region of the heating element becomes excessive while suppressing deterioration of fuel consumption and exhaust emission without deteriorating the acceleration performance of the vehicle. It aims at suppressing the crack of the heat generating body resulting from it.

上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、動力源としての内燃機関と、内燃機関の排気通路内に保持されて通電されることにより発熱する発熱体と、発熱体に担持された触媒と、を備える車両を制御する制御装置が、機関始動時の発熱体の温度に基づいて触媒を活性させるための暖機要求があるか否かを判定し、暖機要求がある場合において、機関要求出力が機関始動時の発熱体の温度に基づいて定まる排気温低下要求出力以上のときは、発熱体に対する通電を実施せずに排気熱によって触媒を加熱すると共に、排気熱によって触媒と共に加熱される発熱体の温度が、発熱体の外周部と当該外周部よりも内側の外周近傍部との温度差が最大となる温度を超えるまで、排気温を低下させるための燃料を余分に噴射して内燃機関を運転させるように構成される。   In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, an internal combustion engine as a power source, a heating element that is held in an exhaust passage of the internal combustion engine and generates heat when energized, and a heating element that carries the heating element A control device that controls a vehicle including the generated catalyst determines whether there is a warm-up request for activating the catalyst based on the temperature of the heating element at the time of starting the engine, and there is a warm-up request When the engine required output is equal to or higher than the exhaust temperature lowering required output determined based on the temperature of the heating element at the time of starting the engine, the catalyst is heated by the exhaust heat without energizing the heating element, and the catalyst is heated by the exhaust heat. Excess fuel for lowering the exhaust gas temperature until the temperature of the heating element heated together exceeds the temperature at which the temperature difference between the outer periphery of the heating element and the outer periphery near the outer periphery becomes maximum. Inject the internal combustion engine Configured to transfer.

本発明のこの態様によれば、車両の加速性能を低下させることなく燃費及び排気エミッションの悪化を抑制しつつ、発熱体の外周領域における温度差が過大になることに起因する発熱体のクラックを抑制することができる。   According to this aspect of the present invention, cracks in the heating element due to excessive temperature difference in the outer peripheral region of the heating element are suppressed while suppressing deterioration of fuel consumption and exhaust emission without reducing the acceleration performance of the vehicle. Can be suppressed.

図1は、本発明の一実施形態による車両及び車両を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle and an electronic control unit that controls the vehicle according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態による内燃機関の詳細な構成について説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention. 図3は、導電性担体に対する通電を行わずに排気熱によって触媒の活性を行う場合に生じる問題について説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a problem that occurs when the catalyst is activated by exhaust heat without energizing the conductive carrier. 図4は、電子制御ユニットが実施する本実施形態による冷間始動時の内燃機関の制御について説明するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining the control of the internal combustion engine at the time of cold start according to the present embodiment, which is performed by the electronic control unit. 図5は、初期担体温度に基づいて、排温低下要求出力を算出するテーブルである。FIG. 5 is a table for calculating the exhaust temperature reduction request output based on the initial carrier temperature. 図6は、本発明の一実施形態による冷間始動時の内燃機関の制御の動作について説明するタイムチャートである。FIG. 6 is a time chart for explaining the control operation of the internal combustion engine at the time of cold start according to one embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are assigned to similar components.

図1は、本発明の一実施形態による車両110及び車両110を制御する電子制御ユニット200の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle 110 and an electronic control unit 200 that controls the vehicle 110 according to an embodiment of the present invention.

本実施形態による車両110は、内燃機関100と、動力分割機構40と、第1回転電機50と、第2回転電機60と、バッテリ70と、昇圧コンバータ81と、第1インバータ82と、第2インバータ83と、を備え、内燃機関100及び第2回転電機60の2つの動力源の一方又は双方の動力を、最終減速装置111を介して車輪駆動軸112に伝達することができるように構成されたハイブリッド車両である。なお、車両110はハイブリッド車両に限られるものではなく、動力源として内燃機関100のみを備えた通常車両であっても良い。   The vehicle 110 according to the present embodiment includes an internal combustion engine 100, a power split mechanism 40, a first rotating electrical machine 50, a second rotating electrical machine 60, a battery 70, a boost converter 81, a first inverter 82, and a second. An inverter 83, and configured to be able to transmit the power of one or both of the two power sources of the internal combustion engine 100 and the second rotating electrical machine 60 to the wheel drive shaft 112 via the final reduction gear 111. Hybrid vehicle. The vehicle 110 is not limited to a hybrid vehicle, and may be a normal vehicle including only the internal combustion engine 100 as a power source.

内燃機関100は、機関本体1と、吸気装置20と、排気装置30と、を備え、機関本体1のクランクシャフト(図示せず)と連結された出力軸113を回転させるための動力を発生させる。以下、図2も参照して内燃機関100の詳細な構成について説明する。   The internal combustion engine 100 includes an engine main body 1, an intake device 20, and an exhaust device 30, and generates power for rotating an output shaft 113 connected to a crankshaft (not shown) of the engine main body 1. . Hereinafter, the detailed configuration of the internal combustion engine 100 will be described with reference to FIG.

図2に示すように、機関本体1は、シリンダブロック2と、シリンダブロック2の上面に固定されたシリンダヘッド3と、を備える。   As shown in FIG. 2, the engine body 1 includes a cylinder block 2 and a cylinder head 3 fixed to the upper surface of the cylinder block 2.

シリンダブロック2には、複数のシリンダ4が形成される。シリンダ4の内部には、燃焼圧力を受けてシリンダ4の内部を往復運動するピストン5が収められる。ピストン5は、コンロッドを介してクランクシャフトと連結されており、クランクシャフトによってピストン5の往復運動が回転運動に変換される。シリンダヘッド3の内壁面、シリンダ4の内壁面及びピストン冠面によって区画された空間が燃焼室6となる。   A plurality of cylinders 4 are formed in the cylinder block 2. A piston 5 that reciprocates inside the cylinder 4 in response to combustion pressure is housed inside the cylinder 4. The piston 5 is connected to a crankshaft via a connecting rod, and the reciprocating motion of the piston 5 is converted into rotational motion by the crankshaft. A space defined by the inner wall surface of the cylinder head 3, the inner wall surface of the cylinder 4, and the piston crown surface is a combustion chamber 6.

シリンダヘッド3には、シリンダヘッド3の一方の側面に開口すると共に燃焼室6に開口する吸気ポート7と、シリンダヘッド3の他方の側面に開口すると共に燃焼室6に開口する排気ポート8と、が形成される。   The cylinder head 3 includes an intake port 7 that opens to one side surface of the cylinder head 3 and opens to the combustion chamber 6, an exhaust port 8 that opens to the other side surface of the cylinder head 3 and opens to the combustion chamber 6, Is formed.

またシリンダヘッド3には、燃焼室6と吸気ポート7との開口を開閉するための吸気弁9と、燃焼室6と排気ポート8との開口を開閉するための排気弁10と、吸気弁9を開閉駆動する吸気カムシャフト11と、排気弁10を開閉駆動する排気カムシャフト12と、が取り付けられる。吸気カムシャフト11の一端には、吸気弁9の開閉時期を任意の時期に設定することができる油圧式の可変動弁機構(図示せず)が設けられる。   The cylinder head 3 includes an intake valve 9 for opening and closing the opening between the combustion chamber 6 and the intake port 7, an exhaust valve 10 for opening and closing the opening between the combustion chamber 6 and the exhaust port 8, and an intake valve 9. An intake camshaft 11 that opens and closes and an exhaust camshaft 12 that opens and closes the exhaust valve 10 are attached. One end of the intake camshaft 11 is provided with a hydraulic variable valve mechanism (not shown) that can set the opening / closing timing of the intake valve 9 to an arbitrary timing.

さらにシリンダヘッド3には、燃焼室6内に燃料を噴射するための燃料噴射弁13と、燃料噴射弁13から噴射された燃料と空気との混合気を燃焼室6内で点火するための点火プラグ14と、が取り付けられる。なお、燃料噴射弁13は、吸気ポート7内に燃料を噴射するように取り付けてもよい。   Further, the cylinder head 3 has a fuel injection valve 13 for injecting fuel into the combustion chamber 6, and an ignition for igniting the mixture of fuel and air injected from the fuel injection valve 13 in the combustion chamber 6. A plug 14 is attached. The fuel injection valve 13 may be attached so as to inject fuel into the intake port 7.

吸気装置20は、吸気ポート7を介してシリンダ4内に空気を導くための装置であって、エアクリーナ21と、吸気管22と、吸気マニホールド23と、エアフローメータ211と、電子制御式のスロットル弁24と、を備える。   The intake device 20 is a device for introducing air into the cylinder 4 through the intake port 7, and includes an air cleaner 21, an intake pipe 22, an intake manifold 23, an air flow meter 211, and an electronically controlled throttle valve. 24.

エアクリーナ21は、空気中に含まれる砂などの異物を除去する。   The air cleaner 21 removes foreign matters such as sand contained in the air.

吸気管22は、一端がエアクリーナ21に連結され、他端が吸気マニホールド23のサージタンク23aに連結される。吸気管22によって、エアクリーナ21を介して吸気管22内に流入してきた空気(吸気)が吸気マニホールド23のサージタンク23aに導かれる。   One end of the intake pipe 22 is connected to the air cleaner 21, and the other end is connected to a surge tank 23 a of the intake manifold 23. The intake pipe 22 guides air (intake air) flowing into the intake pipe 22 via the air cleaner 21 to the surge tank 23 a of the intake manifold 23.

吸気マニホールド23は、サージタンク23aと、サージタンク23aから分岐してシリンダヘッド側面に形成されている各吸気ポート7の開口に連結される複数の吸気枝管23bと、を備える。サージタンク23aに導かれた空気は、吸気枝管23bを介して各シリンダ4内に均等に分配される。このように、吸気管22、吸気マニホールド23及び吸気ポート7が、各シリンダ4内に空気を導くための吸気通路を形成する。   The intake manifold 23 includes a surge tank 23a and a plurality of intake branch pipes 23b branched from the surge tank 23a and connected to the openings of the intake ports 7 formed on the side surface of the cylinder head. The air guided to the surge tank 23a is evenly distributed in each cylinder 4 through the intake branch pipe 23b. Thus, the intake pipe 22, the intake manifold 23 and the intake port 7 form an intake passage for guiding air into each cylinder 4.

エアフローメータ211は、吸気管22内に設けられる。エアフローメータ211は、吸気管22内を流れる空気の流量(以下「吸気量」という。)を検出する。   The air flow meter 211 is provided in the intake pipe 22. The air flow meter 211 detects the flow rate of air flowing through the intake pipe 22 (hereinafter referred to as “intake amount”).

スロットル弁24は、エアフローメータ211よりも下流側の吸気管22内に設けられる。スロットル弁24は、スロットルアクチュエータ25によって駆動され、吸気管22の通路断面積を連続的又は段階的に変化させる。スロットルアクチュエータ25によってスロットル弁24の開度(以下「スロットル開度」という。)の調整することで、各シリンダ4内に吸入される吸気量が調整される。スロットル開度は、スロットルセンサ212によって検出される。   The throttle valve 24 is provided in the intake pipe 22 on the downstream side of the air flow meter 211. The throttle valve 24 is driven by a throttle actuator 25 to change the passage cross-sectional area of the intake pipe 22 continuously or stepwise. By adjusting the opening of the throttle valve 24 (hereinafter referred to as “throttle opening”) by the throttle actuator 25, the amount of intake air taken into each cylinder 4 is adjusted. The throttle opening is detected by the throttle sensor 212.

排気装置30は、燃焼室6内で生じた燃焼ガス(以下「排気」という。)を浄化して外気に排出するための装置であって、排気マニホールド31と、排気管32と、排気温度センサ213と、電気加熱式の触媒装置33と、を備える。   The exhaust device 30 is a device for purifying combustion gas generated in the combustion chamber 6 (hereinafter referred to as “exhaust”) and discharging it to the outside air, and includes an exhaust manifold 31, an exhaust pipe 32, and an exhaust temperature sensor. 213 and an electrically heated catalyst device 33.

排気マニホールド31は、シリンダヘッド側面に形成されている各排気ポート8の開口と連結される複数の排気枝管31aと、排気枝管31aを集合させて1本にまとめた集合管31bと、を備える。   The exhaust manifold 31 includes a plurality of exhaust branch pipes 31a connected to the openings of the exhaust ports 8 formed on the side surface of the cylinder head, and a collection pipe 31b that collects the exhaust branch pipes 31a into one. Prepare.

排気管32は、一端が排気マニホールド31の集合管31bに連結され、他端が外気に開口している。各シリンダ4から排気ポート8を介して排気マニホールド31に排出された排気は、排気管32を流れて外気に排出される。   The exhaust pipe 32 has one end connected to the collecting pipe 31b of the exhaust manifold 31 and the other end opened to the outside air. Exhaust gas discharged from each cylinder 4 through the exhaust port 8 to the exhaust manifold 31 flows through the exhaust pipe 32 and is discharged to the outside air.

排気温度センサ213は、触媒装置33よりも上流側の排気管32に設けられ、触媒装置33に流入する排気の温度を検出する。   The exhaust temperature sensor 213 is provided in the exhaust pipe 32 upstream of the catalyst device 33 and detects the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst device 33.

電気加熱式の触媒装置33は、排気管32に取り付けられた外筒34と、導電性担体35と、保持マット36と、一対の電極37と、担体温度センサ214と、備える。   The electrically heated catalyst device 33 includes an outer cylinder 34 attached to the exhaust pipe 32, a conductive carrier 35, a holding mat 36, a pair of electrodes 37, and a carrier temperature sensor 214.

外筒34は、その内部に導電性担体35を収容するための部品であって、典型的にはステンレス等の金属又はセラミック等の非金属によって構成されたケースである。   The outer cylinder 34 is a part for housing the conductive carrier 35 therein, and is typically a case made of a metal such as stainless steel or a non-metal such as ceramic.

導電性担体35は、例えば炭化ケイ素(SiC)や二珪化モリブデン(MoSi)などの通電されることにより発熱する材料によって形成された担体である。本実施形態による導電性担体35は、排気の流れ方向に沿って複数の排気流通路が形成されたいわゆるハニカム型の担体であり、各排気流通路の表面に触媒が担持されている。本実施形態では導電性担体35に三元触媒を担持させているが、導電性担体35に担持させる触媒の種類は特に限られるものではなく、種々の触媒の中から所望の排気浄化性能を得るために必要な触媒を適宜選択して担持させることができる。 The conductive carrier 35 is a carrier formed of a material that generates heat when energized, such as silicon carbide (SiC) or molybdenum disilicide (MoSi 2 ). The conductive carrier 35 according to the present embodiment is a so-called honeycomb-type carrier in which a plurality of exhaust flow passages are formed along the exhaust flow direction, and a catalyst is supported on the surface of each exhaust flow passage. In this embodiment, the three-way catalyst is supported on the conductive support 35, but the type of catalyst supported on the conductive support 35 is not particularly limited, and desired exhaust purification performance can be obtained from various catalysts. Therefore, a catalyst necessary for the purpose can be appropriately selected and supported.

保持マット36は、外筒34と導電性担体35との間の隙間を埋めるように、外筒34と導電性担体35との間に設けられ、導電性担体35を外筒34内の所定位置に保持するための部品である。保持マット36は、例えばアルミナ(Al)などの電気絶縁性の材料によって形成されている。 The holding mat 36 is provided between the outer cylinder 34 and the conductive carrier 35 so as to fill a gap between the outer cylinder 34 and the conductive carrier 35, and the conductive carrier 35 is placed in a predetermined position in the outer cylinder 34. It is a part for holding. The holding mat 36 is made of an electrically insulating material such as alumina (Al 2 O 3 ).

一対の電極37は、導電性担体35に電圧を印加するための部品であり、それぞれ外筒34に対して電気的に絶縁された状態で導電性担体35に電気的に接続されると共に、図1に示すように導電性担体35に印加する電圧を調整するための電圧調整回路38を介してバッテリ70に接続される。一対の電極37を介して導電性担体35に電圧を印加して導電性担体35に電力を供給することで、導電性担体35に電流が流れて導電性担体35が発熱し、導電性担体35に担持された触媒が加熱される。一対の電極37によって導電性担体35に印加する電圧は、電子制御ユニット200によって電圧調整回路38を制御することで調整可能であり、例えばバッテリ70の電圧をそのまま印加することも、バッテリ70の電圧を任意の電圧に調整して印加することも可能である。   The pair of electrodes 37 are components for applying a voltage to the conductive carrier 35, and are electrically connected to the conductive carrier 35 in a state of being electrically insulated from the outer cylinder 34, respectively. 1, the battery 70 is connected via a voltage adjustment circuit 38 for adjusting the voltage applied to the conductive carrier 35. By applying a voltage to the conductive carrier 35 through the pair of electrodes 37 and supplying electric power to the conductive carrier 35, a current flows through the conductive carrier 35, and the conductive carrier 35 generates heat. The catalyst supported on is heated. The voltage applied to the conductive carrier 35 by the pair of electrodes 37 can be adjusted by controlling the voltage adjustment circuit 38 by the electronic control unit 200. For example, the voltage of the battery 70 can be applied as it is, It is also possible to adjust the voltage to an arbitrary voltage and apply it.

担体温度センサ214は、導電性担体35の近傍、かつ、導電性担体35よりも下流側の外筒34に設けられ、導電性担体35の温度を検出する。   The carrier temperature sensor 214 is provided in the outer cylinder 34 in the vicinity of the conductive carrier 35 and on the downstream side of the conductive carrier 35, and detects the temperature of the conductive carrier 35.

このように、排気ポート8、排気マニホールド31、排気管32及び外筒34が、各シリンダ4から排出された排気が流れる排気通路を形成する。   Thus, the exhaust port 8, the exhaust manifold 31, the exhaust pipe 32, and the outer cylinder 34 form an exhaust passage through which the exhaust discharged from each cylinder 4 flows.

なお、本実施形態では内燃機関100の一例として、上記のような無過給ガソリンエンジンを例示して説明したが、上記の構成に限られるものではなく、燃焼態様や気筒配列、燃料の噴射態様、吸排気系の構成、動弁機構の構成、過給器の有無、過給態様等が、上記の構成と異なるものであっても良い。   In the present embodiment, the non-supercharged gasoline engine as described above has been described as an example of the internal combustion engine 100. However, the present invention is not limited to the above configuration, and the combustion mode, the cylinder arrangement, and the fuel injection mode are described. The configuration of the intake / exhaust system, the configuration of the valve operating mechanism, the presence / absence of a supercharger, the supercharging mode, and the like may be different from those described above.

図1に戻り、動力分割機構40は、内燃機関100の動力を、車輪駆動軸112を回転させるための動力と、第1回転電機50を回生駆動させるための動力と、の2系統に分割するための遊星歯車であって、サンギヤ41と、リングギヤ42と、ピニオンギヤ43と、プラネタリキャリア44と、を備える。   Returning to FIG. 1, the power split mechanism 40 divides the power of the internal combustion engine 100 into two systems of power for rotating the wheel drive shaft 112 and power for driving the first rotating electrical machine 50 to regenerate. And a sun gear 41, a ring gear 42, a pinion gear 43, and a planetary carrier 44.

サンギヤ41は外歯歯車であり、動力分割機構40の中央に配置される。サンギヤ41は、第1回転電機50の回転軸53と連結されている。   The sun gear 41 is an external gear and is disposed at the center of the power split mechanism 40. The sun gear 41 is connected to the rotation shaft 53 of the first rotating electrical machine 50.

リングギヤ42は内歯歯車であり、サンギヤ41と同心円上となるように、サンギヤ41の周囲に配置される。リングギヤ42は、第2回転電機60の回転軸63と連結される。また、リングギヤ42には、車輪駆動軸112に対して最終減速装置111を介してリングギヤ42の回転を伝達するためのドライブギヤ114が一体化されて取り付けられている。   The ring gear 42 is an internal gear, and is arranged around the sun gear 41 so as to be concentric with the sun gear 41. The ring gear 42 is connected to the rotating shaft 63 of the second rotating electrical machine 60. Further, a drive gear 114 for transmitting the rotation of the ring gear 42 to the wheel drive shaft 112 via the final reduction gear 111 is integrally attached to the ring gear 42.

ピニオンギヤ43は外歯歯車であり、サンギヤ41及びリングギヤ42と噛み合うように、サンギヤ41とリングギヤ42との間に複数個配置される。   The pinion gear 43 is an external gear, and a plurality of pinion gears 43 are arranged between the sun gear 41 and the ring gear 42 so as to mesh with the sun gear 41 and the ring gear 42.

プラネタリキャリア44は、内燃機関100の出力軸113に連結されており、出力軸113を中心にして回転する。またプラネタリキャリア44は、プラネタリキャリア44が回転したときに、各ピニオンギヤ43が個々に回転(自転)しながらサンギヤ41の周囲を回転(公転)することができるように、各ピニオンギヤ43にも連結されている。   The planetary carrier 44 is connected to the output shaft 113 of the internal combustion engine 100 and rotates around the output shaft 113. The planetary carrier 44 is also connected to each pinion gear 43 so that when the planetary carrier 44 rotates, each pinion gear 43 can rotate (revolve) while rotating around the sun gear 41. ing.

第1回転電機50は、例えば三相の交流同期型のモータジュネレータであり、サンギヤ41に連結された回転軸53の外周に取り付けられて複数の永久磁石が外周部に埋設されたロータ51と、回転磁界を発生させる励磁コイルが巻き付けられたステータ52と、を備える。第1回転電機50は、バッテリ70からの電力供給を受けて力行駆動する電動機としての機能と、内燃機関100の動力を受けて回生駆動する発電機としての機能と、を有する。   The first rotating electrical machine 50 is, for example, a three-phase AC synchronous motor generator, and is attached to the outer periphery of a rotating shaft 53 connected to the sun gear 41 and a rotor 51 in which a plurality of permanent magnets are embedded in the outer peripheral portion. And a stator 52 around which an exciting coil for generating a rotating magnetic field is wound. The first rotating electrical machine 50 has a function as an electric motor that is driven by power by being supplied with electric power from the battery 70 and a function as a generator that is driven by regeneration by receiving the power of the internal combustion engine 100.

本実施形態では、第1回転電機50は主に発電機として使用される。そして、内燃機関100の始動時に出力軸113を回転させてクランキングを行うときに電動機として使用され、スタータとしての役割を果たす。   In the present embodiment, the first rotating electrical machine 50 is mainly used as a generator. When the internal combustion engine 100 is started, the output shaft 113 is rotated and cranked to be used as an electric motor and serve as a starter.

第2回転電機60は、例えば三相の交流同期型のモータジュネレータであり、リングギヤ42に連結された回転軸53の外周に取り付けられて複数の永久磁石が外周部に埋設されたロータ61と、回転磁界を発生させる励磁コイルが巻き付けられたステータ62と、を備える。第2回転電機60は、バッテリ70からの電力供給を受けて力行駆動する電動機としての機能と、車両110の減速時などに車輪駆動軸112からの動力を受けて回生駆動する発電機としての機能と、を有する。   The second rotating electrical machine 60 is, for example, a three-phase AC synchronous motor generator, and is attached to the outer periphery of the rotating shaft 53 connected to the ring gear 42 and a rotor 61 in which a plurality of permanent magnets are embedded in the outer peripheral portion. And a stator 62 around which an exciting coil for generating a rotating magnetic field is wound. The second rotating electrical machine 60 functions as an electric motor that is driven by power by being supplied with power from the battery 70 and functions as a generator that is driven by regeneration from the wheel drive shaft 112 when the vehicle 110 is decelerated. And having.

バッテリ70は、例えばニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン電池などの充放電可能な二次電池である。本実施形態では、バッテリ70として、定格電圧が200V程度のリチウムイオン二次電池を使用している。バッテリ70は、バッテリ70の充電電力を第1回転電機50及び第2回転電機60に供給してそれらを力行駆動することができるように、また、第1回転電機50及び第2回転電機60の発電電力をバッテリ70に充電できるように、昇圧コンバータ81等を介して第1回転電機50及び第2回転電機60に電気的に接続される。またバッテリ70は、バッテリ70の充電電力を導電性担体35に供給して導電性担体35を加熱することができるように、電圧調整回路38及び一対の電極37を介して導電性担体35にも電気的に接続される。   The battery 70 is a chargeable / dischargeable secondary battery such as a nickel / cadmium storage battery, a nickel / hydrogen storage battery, or a lithium ion battery. In the present embodiment, a lithium ion secondary battery having a rated voltage of about 200 V is used as the battery 70. The battery 70 supplies the charging power of the battery 70 to the first rotating electric machine 50 and the second rotating electric machine 60 so that they can be driven by powering, and the first rotating electric machine 50 and the second rotating electric machine 60 The battery 70 is electrically connected to the first rotating electrical machine 50 and the second rotating electrical machine 60 via a boost converter 81 or the like so that the generated power can be charged in the battery 70. The battery 70 also supplies the conductive carrier 35 via the voltage adjustment circuit 38 and the pair of electrodes 37 so that the charging power of the battery 70 can be supplied to the conductive carrier 35 to heat the conductive carrier 35. Electrically connected.

さらにバッテリ70は、例えば家庭用コンセントなどの外部電源からの充電が可能なように、充電制御回路71及び充電リッド72を介して外部電源と電気的に接続可能に構成されている。充電制御回路71は、電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて、外部電源から供給される交流電流を直流電流に変換し、入力電圧をバッテリ電圧まで昇圧して外部電源の電力をバッテリ70に充電することが可能な電気回路である。なおバッテリ70は、必ずしも外部電源からの充電が可能なように構成されている必要はない。   Further, the battery 70 is configured to be electrically connectable to an external power source via a charge control circuit 71 and a charging lid 72 so that the battery 70 can be charged from an external power source such as a household outlet. The charge control circuit 71 converts an alternating current supplied from an external power source into a direct current based on a control signal from the electronic control unit 200, boosts the input voltage to the battery voltage, and supplies the power of the external power source to the battery 70. It is an electric circuit that can be charged. The battery 70 does not necessarily need to be configured to be able to be charged from an external power source.

昇圧コンバータ81は、電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて一次側端子の端子間電圧を昇圧して二次側端子から出力し、逆に電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて二次側端子の端子間電圧を降圧して一次側端子から出力することが可能な電気回路を備える。昇圧コンバータ81の一次側端子はバッテリ70の出力端子に接続され、二次側端子は第1インバータ82及び第2インバータ83の直流側端子に接続される。   Boost converter 81 boosts the voltage between the terminals of the primary side terminal based on the control signal from electronic control unit 200 and outputs it from the secondary side terminal, and conversely, secondary voltage based on the control signal from electronic control unit 200. An electric circuit capable of stepping down the voltage between the terminals of the side terminals and outputting the voltage from the primary side terminal is provided. The primary side terminal of boost converter 81 is connected to the output terminal of battery 70, and the secondary side terminal is connected to the DC side terminals of first inverter 82 and second inverter 83.

第1インバータ82及び第2インバータ83は、電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて直流側端子から入力された直流電流を交流電流(本実施形態では三相交流電流)に変換して交流側端子から出力し、逆に電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて交流側端子から入力された交流電流を直流電流に変換して直流側端子から出力することが可能な電気回路をそれぞれ備える。第1インバータ82の直流側端子は昇圧コンバータ81の二次側端子に接続され、第1インバータ82の交流側端子は第1回転電機50の入出力端子に接続される。第2インバータ83の直流側端子は昇圧コンバータ81の二次側端子に接続され、第2インバータ83の交流側端子は第2回転電機60の入出力端子に接続される。   The first inverter 82 and the second inverter 83 convert a direct current input from the direct current side terminal into an alternating current (three-phase alternating current in the present embodiment) based on a control signal from the electronic control unit 200 to convert the direct current to the alternating current side. Each circuit includes an electric circuit that can output from the terminal and, conversely, convert an alternating current input from the alternating current side terminal into a direct current based on a control signal from the electronic control unit 200 and output the direct current from the direct current side terminal. The DC side terminal of the first inverter 82 is connected to the secondary side terminal of the boost converter 81, and the AC side terminal of the first inverter 82 is connected to the input / output terminal of the first rotating electrical machine 50. The DC side terminal of second inverter 83 is connected to the secondary side terminal of boost converter 81, and the AC side terminal of second inverter 83 is connected to the input / output terminal of second rotating electrical machine 60.

電子制御ユニット200は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス201によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)202、RAM(ランダムアクセスメモリ)203、CPU(マイクロプロセッサ)204、入力ポート205及び出力ポート206を備える。   The electronic control unit 200 is composed of a digital computer and is connected to each other by a bi-directional bus 201. A ROM (read only memory) 202, a RAM (random access memory) 203, a CPU (microprocessor) 204, an input port 205, and an output port 206.

入力ポート205には、前述したエアフローメータ211やスロットルセンサ212、排気温度センサ213、担体温度センサ214の他にも、車速を検出するための車速センサ215やバッテリ充電量を検出するためのSOCセンサ216などの出力信号が、対応する各AD変換器207を介して入力される。また入力ポート205には、アクセルペダル220の踏み込み量(以下「アクセル踏込量」という。)に比例した出力電圧を発生する負荷センサ217の出力電圧が、対応するAD変換器207を介して入力される。また入力ポート205には、機関回転速度を算出するための信号として、機関本体1のクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ218の出力信号が入力される。このように入力ポート205には、車両110を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。   In addition to the air flow meter 211, the throttle sensor 212, the exhaust temperature sensor 213, and the carrier temperature sensor 214, the input port 205 includes a vehicle speed sensor 215 for detecting the vehicle speed and an SOC sensor for detecting the battery charge amount. An output signal such as 216 is input via each corresponding AD converter 207. Further, the output voltage of the load sensor 217 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 220 (hereinafter referred to as “accelerator depression amount”) is input to the input port 205 via the corresponding AD converter 207. The The input port 205 receives an output signal of a crank angle sensor 218 that generates an output pulse every time the crankshaft of the engine body 1 rotates, for example, 15 °, as a signal for calculating the engine rotation speed. As described above, output signals of various sensors necessary for controlling the vehicle 110 are input to the input port 205.

出力ポート206には、対応する駆動回路208を介して燃料噴射弁13や点火プラグ14、スロットルアクチュエータ25、電圧調整回路38、充電制御回路71、昇圧コンバータ81、第1インバータ82、第2インバータ83などの各制御部品が電気的に接続される。   The output port 206 is connected to the fuel injection valve 13, spark plug 14, throttle actuator 25, voltage adjustment circuit 38, charge control circuit 71, boost converter 81, first inverter 82, and second inverter 83 via a corresponding drive circuit 208. Each control component is electrically connected.

電子制御ユニット200は、入力ポート205に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート206から出力して車両110を制御する。以下、電子制御ユニット200が実施する車両110の制御について説明する。   The electronic control unit 200 controls the vehicle 110 by outputting a control signal for controlling each control component from the output port 206 based on the output signals of various sensors input to the input port 205. Hereinafter, the control of the vehicle 110 performed by the electronic control unit 200 will be described.

電子制御ユニット200は、バッテリ充電量に基づいて、車両110の走行モードを設定する。具体的には、電子制御ユニット200は、バッテリ充電量が所定のモード切替充電量(例えば満充電量の25%)よりも大きいときは、車両110の走行モードをCD(Charge Depleting;充電消耗)モードに設定する。CDモードは、EV(Electric Vehicle)モードと称される場合もある。   The electronic control unit 200 sets the travel mode of the vehicle 110 based on the battery charge amount. Specifically, when the battery charge amount is larger than a predetermined mode switching charge amount (for example, 25% of the full charge amount), the electronic control unit 200 sets the travel mode of the vehicle 110 to CD (Charge Depleting). Set to mode. The CD mode may be referred to as an EV (Electric Vehicle) mode.

車両110の走行モードがCDモードに設定されているときは、電子制御ユニット200は、基本的に内燃機関100を停止させた状態でバッテリ70の充電電力を使用して第2回転電機60を力行駆動させ、第2回転電機60の動力のみにより車輪駆動軸112を回転させる。そして電子制御ユニット200は、所定の機関運転条件が成立しているときには例外的に内燃機関100を運転させ、内燃機関100及び第2回転電機60の双方の動力で車輪駆動軸112を回転させる。   When the traveling mode of the vehicle 110 is set to the CD mode, the electronic control unit 200 basically powers the second rotating electrical machine 60 using the charging power of the battery 70 with the internal combustion engine 100 stopped. The wheel drive shaft 112 is rotated only by the power of the second rotating electrical machine 60. The electronic control unit 200 exceptionally operates the internal combustion engine 100 when a predetermined engine operating condition is satisfied, and rotates the wheel drive shaft 112 with the power of both the internal combustion engine 100 and the second rotating electrical machine 60.

CDモード中における機関運転条件は、車両110の走行性能確保や部品保護の観点から設定されるもので、例えば車速が所定車速(例えば100km/h)以上になっているときや、アクセル踏込量が増大してアクセル踏込量及び車速に基づいて設定される車両要求出力が所定出力以上になっているとき(急加速要求時)、バッテリ温度が所定温度(例えば−10℃)以下になっているときなどが挙げられる。   The engine operating conditions in the CD mode are set from the viewpoint of ensuring the traveling performance of the vehicle 110 and protecting the parts. For example, when the vehicle speed is a predetermined vehicle speed (for example, 100 km / h) or more, When the vehicle required output set based on the accelerator depression amount and the vehicle speed is greater than or equal to a predetermined output (when sudden acceleration is requested), or when the battery temperature is lower than a predetermined temperature (for example, −10 ° C.) Etc.

このようにCDモードは、バッテリ70の充電電力を優先的に利用して第2回転電機60を力行駆動させ、少なくとも第2回転電機60の動力を車輪駆動軸112に伝達して車両110を走行させるモードである。   As described above, in the CD mode, the second rotating electrical machine 60 is driven by power using the charging power of the battery 70 preferentially, and at least the power of the second rotating electrical machine 60 is transmitted to the wheel drive shaft 112 to travel the vehicle 110. It is a mode to make it.

一方で電子制御ユニット200は、バッテリ充電量がモード切替充電量以下のときは、車両110の走行モードをCS(Charge Sustaining;充電維持)モードに設定する。CSモードは、HV(Hybrid Vehicle)モードと称される場合もある。   On the other hand, when the battery charge amount is equal to or less than the mode switching charge amount, electronic control unit 200 sets the traveling mode of vehicle 110 to a CS (Charge Sustaining) mode. The CS mode may be referred to as an HV (Hybrid Vehicle) mode.

車両110の走行モードがCSモードに設定されているときは、電子制御ユニット200は、内燃機関100の動力を動力分割機構40によって2系統に分割し、分割した内燃機関100の一方の動力を車輪駆動軸112に伝達すると共に、他方の動力によって第1回転電機50を回生駆動する。そして、基本的に第1回転電機50の発電電力によって第2回転電機60を力行駆動し、内燃機関100の一方の動力に加えて第2回転電機60の動力を車輪駆動軸112に伝達する。例外的に、例えばアクセル踏込量が増大して車両要求出力が所定出力以上になっているときなどは、車両110の走行性能確保のために第1回転電機50の発電電力とバッテリ70の充電電力によって第2回転電機60を力行駆動し、内燃機関100及び第2回転電機60の双方の動力を車輪駆動軸112に伝達する。   When the traveling mode of the vehicle 110 is set to the CS mode, the electronic control unit 200 divides the power of the internal combustion engine 100 into two systems by the power split mechanism 40 and uses one power of the split internal combustion engine 100 as wheels. The first rotary electric machine 50 is regeneratively driven by the other power while being transmitted to the drive shaft 112. Then, basically, the second rotating electrical machine 60 is driven by the power generated by the first rotating electrical machine 50, and the power of the second rotating electrical machine 60 is transmitted to the wheel drive shaft 112 in addition to one power of the internal combustion engine 100. Exceptionally, for example, when the accelerator depression amount is increased and the vehicle required output is equal to or higher than a predetermined output, the generated power of the first rotating electrical machine 50 and the charging power of the battery 70 are ensured to ensure the running performance of the vehicle 110. Thus, the second rotating electrical machine 60 is power-driven, and the power of both the internal combustion engine 100 and the second rotating electrical machine 60 is transmitted to the wheel drive shaft 112.

このようにCSモードは、内燃機関100を運転させると共に第1回転電機50の発電電力を優先的に利用して第2回転電機60を力行駆動させ、内燃機関100及び第2回転電機60の双方の動力を車輪駆動軸112に伝達して車両110を走行させるモードである。   As described above, in the CS mode, the internal combustion engine 100 is operated and the second rotating electrical machine 60 is power-driven using the power generated by the first rotating electrical machine 50 with priority, and both the internal combustion engine 100 and the second rotating electrical machine 60 are driven. This is a mode in which the vehicle 110 is driven by transmitting the motive power to the wheel drive shaft 112.

このようにハイブリッド車両では、基本的に走行モードがCDモードからCSモードに切り替わったときに内燃機関100が始動されることになる。そしてCDモードからCSモードへの切り替わりは、基本的にバッテリ充電量に依存する。   Thus, in the hybrid vehicle, the internal combustion engine 100 is basically started when the traveling mode is switched from the CD mode to the CS mode. Switching from the CD mode to the CS mode basically depends on the battery charge amount.

触媒装置33が所望の排気浄化性能を発揮するには、導電性担体35に担持させた触媒を活性温度まで昇温させて、触媒を活性させる必要がある。そのため、機関始動後の排気エミッションの悪化を抑制するには、CDモード中に導電性担体35に対する通電を開始して触媒装置33の暖機を開始し、CSモードに切り替わる前に触媒装置33の暖機を完了させておくことが望ましい。そこで本実施形態では、CDモード中にバッテリ充電量がモード切替充電量よりも大きい暖機開始充電量まで低下したら、導電性担体35に対する通電を開始して触媒装置33を暖機するようにしている。   In order for the catalyst device 33 to exhibit the desired exhaust purification performance, it is necessary to raise the temperature of the catalyst supported on the conductive carrier 35 to the activation temperature and activate the catalyst. Therefore, in order to suppress the deterioration of exhaust emission after the engine is started, energization of the conductive carrier 35 is started during the CD mode to start warming up of the catalytic device 33, and before switching to the CS mode, the catalytic device 33 It is desirable to complete the warm-up. Therefore, in the present embodiment, when the battery charge amount decreases to the warm-up start charge amount larger than the mode switching charge amount during the CD mode, energization to the conductive carrier 35 is started to warm up the catalyst device 33. Yes.

しかしながら前述したように、CDモード中であっても内燃機関100が始動される場合があり、バッテリ充電量が暖機開始充電量まで低下する前や、バッテリ充電量が暖機開始充電量まで低下した後、モード切替充電量まで低下する前に、内燃機関100が始動される場合がある。すなわち、導電性担体35に対する通電を開始する前や、通電を実施している途中に内燃機関100が始動される場合がある。   However, as described above, the internal combustion engine 100 may be started even in the CD mode, and before the battery charge amount decreases to the warm-up start charge amount, or the battery charge amount decreases to the warm-up start charge amount. After that, the internal combustion engine 100 may be started before it decreases to the mode switching charge amount. That is, the internal combustion engine 100 may be started before energization of the conductive carrier 35 or during energization.

ここで、例えばCDモード中に急加速要求があり、アクセル踏込量が増大して車両要求出力が所定出力以上になったために内燃機関100が始動された場合は、内燃機関100に対する要求出力(以下「機関要求出力」という。)も高くなり、排気温も高温となる。したがってこのような場合は、導電性担体35に対して通電を行わなくても、排気熱によって触媒を早期に活性温度まで昇温させることができる。そのため、排気熱によって触媒を早期に活性温度まで昇温させることができる場合に、導電性担体35に対する通電を行って電力を無駄に消費する必要はない。   Here, for example, when there is a sudden acceleration request during the CD mode and the accelerator depression amount increases and the vehicle request output exceeds a predetermined output, the internal combustion engine 100 is started. "Engine demand output") increases and the exhaust temperature becomes high. Therefore, in such a case, the catalyst can be raised to the activation temperature quickly by the exhaust heat without energizing the conductive carrier 35. Therefore, when the temperature of the catalyst can be raised to the activation temperature early due to exhaust heat, it is not necessary to wastefully consume power by energizing the conductive carrier 35.

また、ハイブリッド車両ではない通常車両の場合でも、機関始動直後に急加速要求があったときは、同様に導電性担体35に対して通電を行わなくても、排気熱によって触媒を早期に活性温度まで昇温させることができる。   Further, even in the case of a normal vehicle that is not a hybrid vehicle, if there is a sudden acceleration request immediately after the engine is started, the catalyst can be activated at an early activation temperature by exhaust heat even if the conductive carrier 35 is not energized. The temperature can be increased to.

そして、このように排気熱によって触媒の活性を行う場合、導電性担体35に対して通電を行わなくても、導電性担体35の温度は導電性担体35が排気熱によって加熱されることで上昇する。しかしながら、導電性担体35に対する通電を行わずに排気熱によって触媒の活性を行う場合は、以下のような問題が生じる。   When the catalyst is activated by the exhaust heat in this way, the temperature of the conductive carrier 35 is increased by heating the conductive carrier 35 by the exhaust heat without energizing the conductive carrier 35. To do. However, when the catalyst is activated by exhaust heat without energizing the conductive carrier 35, the following problems occur.

図3は、導電性担体35に対する通電を行わずに排気熱によって触媒の活性を行う場合に生じる問題について説明する図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a problem that occurs when the catalyst is activated by exhaust heat without energizing the conductive carrier 35.

図3(a)は、触媒装置33を排気流れ方向と垂直に交わる方向で切断した場合の触媒装置33の断面図である。図3(b)は、導電性担体35を外気温相当の初期温度から活性温度に向けて昇温させているときの、導電性担体35の各部位の温度の推移を示す図である。図3(b)の実線は、導電性担体35の中心部の温度の推移を示す。図3(b)の一点鎖線は、保持マット36と接触している導電性担体35の外周面の温度の推移を示す。図3(b)の破線は、外周面よりもやや内側(外周面から5mm程度)の外周近傍部の温度の推移を示す。図3(c)は、導電性担体35の外周面と外周近傍部との温度差(以下「内部温度差」という。)ΔTの推移を示す図である。   FIG. 3A is a cross-sectional view of the catalyst device 33 when the catalyst device 33 is cut in a direction perpendicular to the exhaust flow direction. FIG. 3B is a diagram showing the transition of the temperature of each part of the conductive carrier 35 when the conductive carrier 35 is heated from the initial temperature corresponding to the outside temperature toward the activation temperature. The solid line in FIG. 3B shows the change in temperature at the center of the conductive carrier 35. The alternate long and short dash line in FIG. 3B shows the transition of the temperature of the outer peripheral surface of the conductive carrier 35 that is in contact with the holding mat 36. The broken line in FIG. 3B shows the transition of the temperature in the vicinity of the outer periphery slightly inside the outer peripheral surface (about 5 mm from the outer peripheral surface). FIG. 3C is a diagram showing the transition of the temperature difference (hereinafter referred to as “internal temperature difference”) ΔT between the outer peripheral surface of the conductive carrier 35 and the vicinity of the outer periphery.

図3(b)に示すように、導電性担体35の熱は、その外周面から放熱されるため、導電性担体35の外周面の温度は、導電性担体35の中心部の温度よりも低くなり、特に発熱体の外周面から外周面近傍部までの偏った領域(外周領域)において大きな温度差(温度勾配)が生じる。導電性担体35は排気通路内に保持されており自由に膨張できないため、導電性担体35の内部で大きな温度差が生じると、それに伴って大きな熱応力が生じて導電性担体35にクラックが生じるおそれがある。   As shown in FIG. 3B, since the heat of the conductive carrier 35 is radiated from the outer peripheral surface, the temperature of the outer peripheral surface of the conductive carrier 35 is lower than the temperature of the central portion of the conductive carrier 35. In particular, a large temperature difference (temperature gradient) occurs in a biased region (outer peripheral region) from the outer peripheral surface of the heating element to the vicinity of the outer peripheral surface. Since the conductive carrier 35 is held in the exhaust passage and cannot be freely expanded, if a large temperature difference occurs inside the conductive carrier 35, a large thermal stress is generated accordingly, and the conductive carrier 35 is cracked. There is a fear.

そして図3(c)に示すように、導電性担体35の外周領域における内部温度差ΔTは、導電性担体35を活性温度に向けて昇温させている途中で最大となり、それ以降は徐々に小さくなっていく。そして、この内部温度差ΔTは、導電性担体35の初期温度が低いほど(初期温度と活性温度との差が大きいほど)、また、導電性担体35の昇温速度が速くなるほど大きくなる傾向にある。   As shown in FIG. 3 (c), the internal temperature difference ΔT in the outer peripheral region of the conductive carrier 35 becomes maximum during the temperature raising of the conductive carrier 35 toward the activation temperature, and gradually thereafter. It gets smaller. The internal temperature difference ΔT tends to increase as the initial temperature of the conductive carrier 35 decreases (as the difference between the initial temperature and the activation temperature increases), and as the heating rate of the conductive carrier 35 increases. is there.

したがって、内部温度差ΔTが過大になることに起因するクラックを抑制するには、導電性担体35の昇温速度を制御することが有効である。   Therefore, it is effective to control the heating rate of the conductive carrier 35 in order to suppress cracks caused by the excessive internal temperature difference ΔT.

ここで、導電性担体35に通電して導電性担体35の温度を昇温させる場合であれば、通電量を制御することで、導電性担体35にクラックが生じないように導電性担体35の昇温速度を制御することができる。しかしながら、導電性担体35に対する通電を行わずに排気熱によって触媒の活性を行う場合は、導電性担体35の昇温速度が機関要求出力に依存してしまうため、導電性担体35の昇温速度を制御できずに導電性担体35にクラックが生じるおそれがある。   Here, if the conductive carrier 35 is energized to raise the temperature of the conductive carrier 35, the conductive carrier 35 is controlled so that cracks do not occur in the conductive carrier 35 by controlling the energization amount. The temperature rising rate can be controlled. However, when the catalyst is activated by exhaust heat without energizing the conductive carrier 35, the rate of temperature rise of the conductive carrier 35 depends on the engine required output, so the rate of temperature rise of the conductive carrier 35. There is a possibility that cracks may occur in the conductive support 35 without being controlled.

そこで、例えば機関要求出力が所定の閾値を超えた場合に、吸入吸気量を減量するか、又は、吸入吸気量を減量せずに燃料を余分に噴射して空燃比を低下させることで、機関本体から排出される排気の温度を低下させて、導電性担体35にクラックが生じるのを抑制することが考えられる。しかしながら、機関要求出力が大きい場合に吸入吸気量を減量させて排気温を低下させると、機関出力を機関要求出力にすることができずに加速性能が低下するおそれがある。   Therefore, for example, when the engine required output exceeds a predetermined threshold value, the intake air intake amount is reduced, or the fuel is injected excessively without reducing the intake air intake amount, thereby reducing the air-fuel ratio. It is conceivable that the temperature of the exhaust gas discharged from the main body is lowered to prevent the conductive carrier 35 from cracking. However, if the intake air intake amount is decreased to reduce the exhaust temperature when the engine required output is large, the engine output cannot be made the engine required output and the acceleration performance may be deteriorated.

一方、空燃比を低下させて排気温を低下させた場合は、このような加速性能の低下については抑制できるが、適切な時期に空燃比をもとに戻さないと、以下のような問題が生じる。すなわち、前述したように、導電性担体35の外周領域における内部温度差ΔTは、導電性担体35の温度を活性温度に向けて昇温させている途中で最大となり、それ以降は徐々に小さくなっていく。そのため、内部温度差ΔTが最大となる時期を過ぎた後、すなわち導電性担体35の中心温度が、内部温度差ΔTが最大になる温度(以下「ピーク温度」という。)よりも高くなった後も空燃比を低下させて排気温を低下させていたのでは、無駄に燃料を消費することになって燃費が悪化すると共に、触媒を活性させるまでの時間も長くなるので排気エミッションも悪化する。   On the other hand, when the exhaust temperature is lowered by lowering the air-fuel ratio, such a decrease in acceleration performance can be suppressed, but if the air-fuel ratio is not restored at an appropriate time, the following problems will occur. Arise. That is, as described above, the internal temperature difference ΔT in the outer peripheral region of the conductive carrier 35 is maximized while the temperature of the conductive carrier 35 is raised toward the activation temperature, and gradually decreases thereafter. To go. Therefore, after the time when the internal temperature difference ΔT becomes maximum, that is, after the center temperature of the conductive carrier 35 becomes higher than the temperature at which the internal temperature difference ΔT becomes maximum (hereinafter referred to as “peak temperature”). However, if the exhaust gas temperature is lowered by lowering the air-fuel ratio, the fuel is consumed unnecessarily, the fuel consumption is worsened, and the time until the catalyst is activated is also longer, so the exhaust emission is also worsened.

そこで本実施形態では、触媒が活性していない状態で内燃機関100が始動され、導電性担体35に対する通電を行わずに排気熱によって触媒の活性を行う場合は、加速性能、燃費及び排気エミッションの悪化を抑制しつつ、内部温度差ΔTが過大になることに起因する発熱体のクラックを抑制できるように、内燃機関100を制御する。以下、この触媒が活性していない状態で内燃機関100が始動されたとき(以下「冷間始動時」という。)の内燃機関100の制御について説明する。   Therefore, in this embodiment, when the internal combustion engine 100 is started in a state where the catalyst is not activated and the catalyst is activated by exhaust heat without energizing the conductive carrier 35, acceleration performance, fuel consumption, and exhaust emission are reduced. While suppressing the deterioration, the internal combustion engine 100 is controlled so that cracks in the heating element due to the excessive internal temperature difference ΔT can be suppressed. Hereinafter, control of the internal combustion engine 100 when the internal combustion engine 100 is started in a state where the catalyst is not activated (hereinafter referred to as “during cold start”) will be described.

図4は、電子制御ユニット200が実施する本実施形態による冷間始動時の内燃機関100の制御について説明するフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the control of the internal combustion engine 100 during the cold start according to the present embodiment, which is performed by the electronic control unit 200.

ステップS1において、電子制御ユニット200は、機関始動時の導電性担体35の温度(以下「初期担体温度」という。)に基づいて、触媒暖機要求の有無を判定する。機関始動時は、触媒装置33に排気がまだ流入していないので、導電性担体35の近傍に設けられた担体温度センサ214によって検出された温度を、担体温度とみなしても問題ない。そこで本実施形態では、機関始動時に担体温度センサ214で検出された温度を、初期担体温度としている。電子制御ユニット200は、初期担体温度が活性温度未満であれば、触媒暖機要求が有ると判定してステップS2の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、初期担体温度が触媒活性温度以上であれば、触媒暖機要求が無いと判定して処理を終了する。   In step S1, the electronic control unit 200 determines whether or not there is a catalyst warm-up request based on the temperature of the conductive carrier 35 at the time of starting the engine (hereinafter referred to as “initial carrier temperature”). Since the exhaust gas has not yet flowed into the catalyst device 33 when the engine is started, there is no problem even if the temperature detected by the carrier temperature sensor 214 provided in the vicinity of the conductive carrier 35 is regarded as the carrier temperature. Therefore, in the present embodiment, the temperature detected by the carrier temperature sensor 214 when the engine is started is set as the initial carrier temperature. If the initial carrier temperature is lower than the activation temperature, the electronic control unit 200 determines that there is a catalyst warm-up request and proceeds to the process of step S2. On the other hand, if the initial carrier temperature is equal to or higher than the catalyst activation temperature, the electronic control unit 200 determines that there is no catalyst warm-up request and ends the process.

ステップS2において、電子制御ユニット200は、初期担体温度が、所定の排温低下要求温度以下か否かを判定する。排温低下要求温度は、ピーク温度(導電性担体35の外周領域における内部温度差ΔTが最大となる担体温度)よりも高い任意の温度に設定される。このような判定を行うのは、初期担体温度が既にピーク温度よりも高ければ、排気熱によって導電性担体35の昇温が行われても導電性担体35でクラックが生じることはないからである。電子制御ユニット200は、初期担体温度が排気低下要求温度以下であれば、ステップS3の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、初期担体温度が排気低下要求温度よりも高ければステップS9の処理に進む。   In step S2, the electronic control unit 200 determines whether or not the initial carrier temperature is equal to or lower than a predetermined exhaust temperature lowering required temperature. The exhaust temperature lowering required temperature is set to an arbitrary temperature higher than the peak temperature (the carrier temperature at which the internal temperature difference ΔT in the outer peripheral region of the conductive carrier 35 is maximized). Such a determination is made because if the initial carrier temperature is already higher than the peak temperature, the conductive carrier 35 will not crack even if the conductive carrier 35 is heated by the exhaust heat. . If the initial carrier temperature is equal to or lower than the exhaust reduction request temperature, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S3. On the other hand, if the initial carrier temperature is higher than the exhaust reduction request temperature, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S9.

ステップS3において、電子制御ユニット200は、図5のテーブルを参照し、初期担体温度に基づいて、排温低下要求出力を算出する。排温低下要求出力は、予め実験等によって設定される。機関要求出力が排温低下要求出力よりも大きくなると、排気熱によって導電性担体35が加熱されたときに、内部温度差ΔTが過大となって導電性担体35にクラックが生じるおそれがある。図5に示すように、初期担体温度が低いほど、排温低下要求出力が小さくなっているのは、導電性担体35を昇温させているときの内部温度差ΔTは、初期担体温度が低いときほど(初期担体温度と活性温度との差が大きいほど)大きくなるためである。   In step S <b> 3, the electronic control unit 200 refers to the table of FIG. 5 and calculates the exhaust temperature reduction request output based on the initial carrier temperature. The exhaust temperature reduction request output is set in advance by experiments or the like. If the engine required output becomes larger than the exhaust temperature reduction required output, when the conductive carrier 35 is heated by the exhaust heat, the internal temperature difference ΔT may become excessive, and the conductive carrier 35 may crack. As shown in FIG. 5, the lower the initial carrier temperature, the smaller the exhaust temperature reduction request output is because the internal temperature difference ΔT when the conductive carrier 35 is heated is lower in the initial carrier temperature. This is because as the time increases (the difference between the initial carrier temperature and the activation temperature increases), the temperature increases.

ステップS4において、電子制御ユニット200は、機関要求出力が排温低下要求出力以上か否かを判定する。電子制御ユニット200は、機関要求出力が排温低下要求出力以上であればステップS5の処理に進む。機関要求出力が排温低下要求出力以上の場合は、排気温が十分高温であり、排気熱によって触媒を早期に活性させることができるので、導電性担体35に対する通電は実施されない。一方で電子制御ユニット200は、機関要求出力が排温低下要求出力未満であれば、排気温を低下させなくても導電性担体35でクラックが生じるおそれがないので、ステップS9の処理に進む。   In step S4, the electronic control unit 200 determines whether or not the engine request output is equal to or higher than the exhaust temperature reduction request output. If the engine request output is equal to or higher than the exhaust temperature reduction request output, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S5. When the engine required output is equal to or higher than the exhaust temperature reduction required output, the exhaust temperature is sufficiently high, and the catalyst can be activated early by the exhaust heat, so that the conductive carrier 35 is not energized. On the other hand, if the engine required output is less than the exhaust temperature reduction required output, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S9 because there is no possibility of cracking in the conductive carrier 35 even if the exhaust temperature is not reduced.

ステップS5において、電子制御ユニット200は、吸気量が機関要求出力に基づいて設定される目標吸気量まで増加しているか否かを判定する。電子制御ユニット200は、具体的にはエアフローメータ211で検出した吸気量が目標吸気量以上であればステップS6の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、エアフローメータ211で検出した吸気量が目標吸気量未満であればステップS9の処理に進む。   In step S5, the electronic control unit 200 determines whether or not the intake air amount has increased to a target intake air amount set based on the engine required output. Specifically, if the intake air amount detected by the air flow meter 211 is equal to or greater than the target intake air amount, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S6. On the other hand, if the intake air amount detected by the air flow meter 211 is less than the target intake air amount, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S9.

機関要求出力が変動したときは、機関要求出力に基づいて設定される目標吸気量に向けて吸気量を制御するために、スロットル弁24や可変動弁機構が駆動される。このとき、スロットル弁24や可変動弁機構には作動遅れがあるため、吸気量が目標吸気量となるまでにはタイムラグが生じる。したがって、吸気量が目標吸気量まで増加していないにもかかわらず、後述するステップS7に進んで排気温を低下させるための余分な燃料を噴射してしまうと、必要以上に燃料を噴射してしまうことになり、燃費及び排気エミッションが悪化する。そこで本実施形態では、ステップS5において吸気量が目標吸気量まで増加しているか否かを判定し、吸気量が目標吸気量まで増加していなければステップS9の処理に進むことにしたのである。   When the engine required output fluctuates, the throttle valve 24 and the variable valve mechanism are driven to control the intake air amount toward the target intake air amount set based on the engine required output. At this time, since there is a delay in operation of the throttle valve 24 and the variable valve mechanism, a time lag occurs until the intake air amount reaches the target intake air amount. Therefore, even if the intake air amount has not increased to the target intake air amount and the flow proceeds to step S7 described later and excessive fuel for lowering the exhaust temperature is injected, fuel is injected more than necessary. As a result, fuel consumption and exhaust emissions deteriorate. Therefore, in the present embodiment, it is determined in step S5 whether or not the intake air amount has increased to the target intake air amount. If the intake air amount has not increased to the target intake air amount, the process proceeds to step S9.

このようにステップS5では、吸気系の応答遅れが解消したか否かを判定し、特に本実施形態では吸気系の応答遅れが完全に解消してか否かを判定しているが、吸気系の応答遅れがある程度解消された時点、例えばエアフローメータ211で検出した吸気量が目標吸気量よりもやや小さい所定の吸気量まで増加しているか否かを判定するようにしても良い。   Thus, in step S5, it is determined whether or not the response delay of the intake system has been eliminated. In particular, in this embodiment, it is determined whether or not the response delay of the intake system has been completely eliminated. For example, it may be determined whether the intake air amount detected by the air flow meter 211 has increased to a predetermined intake air amount that is slightly smaller than the target intake air amount.

ステップS6において、電子制御ユニット200は、担体温度が、導電性担体35の外周領域における内部温度差ΔTが最大となるピーク温度を超えているかを判定する。電子制御ユニット200は、具体的には、機関要求出力が排温低下要求出力以上となってからの吸気量の積算値GAsumが、所定のピーク温度判定閾値GApeak以下か否かを判定する。 In step S <b> 6, the electronic control unit 200 determines whether the carrier temperature exceeds a peak temperature at which the internal temperature difference ΔT in the outer peripheral region of the conductive carrier 35 is maximum. Specifically, the electronic control unit 200 determines whether or not the integrated value GA sum of the intake air amount after the engine required output becomes equal to or higher than the exhaust temperature decrease required output is equal to or less than a predetermined peak temperature determination threshold GA peak. .

前述したように、触媒装置33に排気がまだ流入していない機関始動時は、担体温度センサ214によって担体温度を精度良く検出することができるが、排気の流入後は担体温度センサ214によって担体温度を精度良く検出することができなくなる。そこで本実施形態では、排気が導電性担体35に加えた熱量を代表するパラメータとして吸気量の積算値GAsumを用い、吸気量の積算値GAsumがピーク温度判定閾値GApeakよりも大きくなったときに、担体温度がピーク温度を超えていると判定することとしたのである。なお、本実施形態ではピーク温度判定閾値GApeakを一定値としているが、例えば排気温度センサで検出された排気温に基づいて、例えば排気温が高くなるほどピーク温度判定閾値GApeakが小さくなるように補正しても良い。 As described above, the carrier temperature can be accurately detected by the carrier temperature sensor 214 when the engine has not yet flowed into the catalyst device 33, but the carrier temperature sensor 214 can detect the carrier temperature after the exhaust flows. Cannot be detected with high accuracy. Therefore, in the present embodiment, exhaust the integrated value GA sum of the intake air amount is used as a parameter representing the amount of heat added to the conductive support 35, the integrated value GA sum of the intake air amount becomes greater than the peak temperature determination threshold GA peak Sometimes it was determined that the carrier temperature exceeded the peak temperature. In the present embodiment, the peak temperature determination threshold GA peak is a constant value. However, for example, based on the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor, for example, the peak temperature determination threshold GA peak decreases as the exhaust temperature increases. It may be corrected.

電子制御ユニット200は、吸気量の積算値GAsumがピーク温度判定閾値GApeak以下であれば、担体温度がピーク温度を超えていないと判定し、ステップS7の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、吸気量の積算値GAsumがピーク温度判定閾値GApeakを超えていれば、担体温度がピーク温度を超えていると判定し、ステップS8の処理に進む。 If the integrated value GA sum of the intake air amount is equal to or less than the peak temperature determination threshold GA peak , the electronic control unit 200 determines that the carrier temperature does not exceed the peak temperature, and proceeds to step S7. On the other hand, if the integrated value GA sum of the intake air amount exceeds the peak temperature determination threshold GA peak , the electronic control unit 200 determines that the carrier temperature exceeds the peak temperature, and proceeds to the process of step S8.

ステップS7において、電子制御ユニット200は、内部温度差ΔTが過大になることに起因するクラックの発生を抑制するための燃料噴射量増量補正を実施して、内燃機関100を運転させる。すなわち電子制御ユニット200は、排気温を低下させるための燃料を余分に噴射して内燃機関100を運転させる。電子制御ユニット200は、具体的には、機関要求出力に基づいて目標吸気量を設定し、目標吸気量に基づいて基本燃料噴射量(噴射時間)を設定する。そして、基本燃料噴射量に、目標吸気量に基づいて設定される排気温低下のための追加燃料噴射量を加えた値を目標燃料噴射量として設定し、燃料噴射量が目標燃料噴射量となるように燃料噴射弁13を制御する。これにより、加速性能を損なうことなく、機関本体1から排出される排気の温度を低下させることができる。なお、本実施形態では基本燃料噴射量を空燃比が理論空燃比となる噴射量に設定しているが、必ずしも理論空燃比となる噴射量に設定する必要はない。   In step S <b> 7, the electronic control unit 200 performs the fuel injection amount increase correction for suppressing the occurrence of cracks due to the excessive internal temperature difference ΔT, and operates the internal combustion engine 100. That is, the electronic control unit 200 operates the internal combustion engine 100 by injecting extra fuel for reducing the exhaust temperature. Specifically, the electronic control unit 200 sets a target intake air amount based on the engine required output, and sets a basic fuel injection amount (injection time) based on the target intake air amount. Then, a value obtained by adding an additional fuel injection amount for lowering the exhaust temperature set based on the target intake air amount to the basic fuel injection amount is set as the target fuel injection amount, and the fuel injection amount becomes the target fuel injection amount. Thus, the fuel injection valve 13 is controlled. Thereby, the temperature of the exhaust gas discharged from the engine body 1 can be lowered without impairing the acceleration performance. In the present embodiment, the basic fuel injection amount is set to an injection amount at which the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio, but it is not necessarily set to an injection amount at which the stoichiometric air-fuel ratio is obtained.

ステップS8において、電子制御ユニット200は、内部温度差ΔTが過大になることに起因するクラックの発生を抑制するための燃料噴射量増量補正については少なくとも実施せずに、内燃機関100を運転させる。したがって、基本的には基本燃料噴射量が目標燃料噴射量として設定されるが、必要に応じてクラックの発生を抑制するための燃料噴射量増量補正以外の補正が基本燃料噴射量に対して施される場合がある。   In step S8, the electronic control unit 200 operates the internal combustion engine 100 without performing at least the fuel injection amount increase correction for suppressing the occurrence of cracks due to the excessive internal temperature difference ΔT. Therefore, the basic fuel injection amount is basically set as the target fuel injection amount, but corrections other than the fuel injection amount increase correction for suppressing the occurrence of cracks are applied to the basic fuel injection amount as necessary. May be.

ステップS9において、電子制御ユニット200は、触媒の暖機が完了したか否かを判定する。触媒の暖機が完了したか否かは、例えば排気温度センサ213や担体温度センサ214の検出した温度が活性温度以上になっている時間が所定時間以上になっているか等によって判定することができる。電子制御ユニット200は、触媒の暖機が完了していれば処理を終了し、完了していればステップS4の処理に戻る。   In step S9, the electronic control unit 200 determines whether or not the catalyst warm-up has been completed. Whether or not the catalyst has been warmed up can be determined, for example, based on whether the time detected by the exhaust temperature sensor 213 or the carrier temperature sensor 214 is equal to or higher than a predetermined time. . The electronic control unit 200 ends the process if the warming up of the catalyst is completed, and returns to the process of step S4 if completed.

図6は、本実施形態による冷間始動時の内燃機関100の制御の動作について説明するタイムチャートである。   FIG. 6 is a time chart for explaining the control operation of the internal combustion engine 100 during the cold start according to the present embodiment.

時刻t1で、CDモード中にアクセル踏込量が最大踏込量まで増加し、導電性担体35に対して通電を開始する前に内燃機関100が始動されたとする。そうすると、電子制御ユニット200は、初期担体温度に基づいて排温低下要求出力を設定し、機関要求出力が排温低下要求出力以上か否かを判定する。   Assume that at time t1, the accelerator depression amount increases to the maximum depression amount during the CD mode, and the internal combustion engine 100 is started before energization of the conductive carrier 35 is started. Then, the electronic control unit 200 sets the exhaust temperature decrease request output based on the initial carrier temperature, and determines whether or not the engine request output is equal to or higher than the exhaust temperature decrease request output.

時刻t1から時刻t2までの間は、機関要求出力は排温低下要求出力以上になっているものの、吸気系の応答遅れのために吸気量が目標吸気量に達していないので、電子制御ユニット200は、内部温度差ΔTが過大になることに起因するクラックの発生を抑制するための燃料噴射量増量補正、すなわち排気温を低下させるための燃料噴射量増量補正については少なくとも実施せずに、内燃機関100を運転させる。   From time t1 to time t2, the engine request output is equal to or higher than the exhaust temperature reduction request output, but the intake air amount has not reached the target intake air amount due to the response delay of the intake system, so the electronic control unit 200 Does not perform at least the fuel injection amount increase correction for suppressing the occurrence of cracks due to the excessive internal temperature difference ΔT, that is, the fuel injection amount increase correction for lowering the exhaust temperature. The engine 100 is operated.

時刻t2で吸気量が目標吸気量に達すると、電子制御ユニット200は、吸気量の積算値GAsumがピーク温度判定閾値GApeakを超える時刻3まで、内部温度差ΔTが過大になることに起因するクラックの発生を抑制するための燃料噴射量増量補正を実施して、内燃機関100を運転させる。すなわち、排気温を低下させるための燃料を余分に噴射して内燃機関100を運転させる。 When the intake air amount reaches the target intake air amount at time t2, the electronic control unit 200 causes the internal temperature difference ΔT to become excessive until time 3 when the integrated value GA sum of the intake air amount exceeds the peak temperature determination threshold GA peak. The internal combustion engine 100 is operated by performing fuel injection amount increase correction for suppressing the occurrence of cracks. That is, the internal combustion engine 100 is operated by injecting extra fuel for lowering the exhaust temperature.

そして時刻t3以降は、触媒の暖機が完了するまでは少なくとも排気温を低下させるための燃料噴射量増量補正については実施せずに、内燃機関100の運転が行われる。   After time t3, the internal combustion engine 100 is operated without performing at least the fuel injection amount increase correction for lowering the exhaust gas temperature until the catalyst warm-up is completed.

以上説明した本実施形態によれば、車両110を制御する電子制御ユニット200が、機関始動時の導電性担体35の温度(初期担体温度)に基づいて、触媒を活性させるための暖機要求があるか否かを判定し、暖機要求がある場合において、機関要求出力が機関始動時の導電性担体35の温度に基づいて定まる排気温低下要求出力以上のときは、導電性担体35に対する通電を実施せずに排気熱によって触媒を加熱すると共に、排気熱によって触媒と共に加熱される導電性担体35の温度が、導電性担体35の外周部と当該外周部よりも内側の外周近傍部との温度差ΔTが最大となる温度(ピーク温度)を超えるまで、排気温を低下させるための燃料を余分に噴射して内燃機関100を運転させる。   According to the present embodiment described above, the electronic control unit 200 that controls the vehicle 110 has a warm-up request for activating the catalyst based on the temperature of the conductive carrier 35 (initial carrier temperature) at the time of starting the engine. In the case where there is a warm-up request, if the engine required output is equal to or higher than the exhaust temperature lowering request output determined based on the temperature of the conductive carrier 35 at the time of starting the engine, the conductive carrier 35 is energized. The temperature of the conductive carrier 35 heated together with the catalyst by the exhaust heat is increased between the outer peripheral portion of the conductive carrier 35 and the outer peripheral vicinity inside the outer peripheral portion. The internal combustion engine 100 is operated by injecting extra fuel for lowering the exhaust temperature until the temperature difference ΔT exceeds the maximum temperature (peak temperature).

このように、排気温を低下させるための燃料を余分に噴射して内燃機関100を運転させるのを、導電性担体35の温度がピーク温度を超えるまでとすることで、導電性担体35の外周領域おける内部温度差ΔTが最大となる時期を過ぎて導電性担体35にクラックが発生するおそれがなくなった後に、排気温を低下させるための燃料を無駄に噴射してしまうのを抑制できると共に、触媒を活性させるまでの時間も短くすることができる。よって、車両110の加速性能を悪化させることなく燃費及び排気エミッションの悪化を抑制しつつ、導電性担体35の外周領域おける内部温度差ΔTが過大になることに起因するクラックを抑制することができる。   As described above, the internal combustion engine 100 is operated by injecting extra fuel for lowering the exhaust temperature until the temperature of the conductive carrier 35 exceeds the peak temperature. After the time when the internal temperature difference ΔT in the region becomes the maximum, cracks can be prevented from occurring in the conductive carrier 35, and it is possible to suppress unnecessary injection of fuel for lowering the exhaust temperature, The time until the catalyst is activated can also be shortened. Therefore, it is possible to suppress cracks caused by excessive internal temperature difference ΔT in the outer peripheral region of the conductive carrier 35 while suppressing deterioration of fuel consumption and exhaust emission without deteriorating the acceleration performance of the vehicle 110. .

また本実施形態による電子制御ユニット200は、吸気系の応答遅れを考慮して、吸気量が機関要求出力に基づいて設定される目標吸気量になった後に、排気温を低下させるための燃料を余分に噴射して内燃機関100を運転させる。   In addition, the electronic control unit 200 according to the present embodiment takes into account the response delay of the intake system and supplies fuel for lowering the exhaust temperature after the intake amount reaches the target intake amount set based on the engine required output. The internal combustion engine 100 is operated by injecting extra.

排気温を低下させるために余分に噴射される燃料量は、目標吸気量に基づいて設定されるため、吸気量が目標吸気量まで増加していないにもかかわらず、排気温を低下させるための余分な燃料を噴射してしまうと、必要以上に燃料が噴射されて燃費及び排気エミッションが悪化する。したがって、吸気量が目標吸気量になった後に、排気温を低下させるための燃料を余分に噴射して内燃機関100を運転させることで、燃費及び排気エミッションが悪化をさらに抑制することができる。   The amount of fuel that is excessively injected to lower the exhaust temperature is set based on the target intake air amount, so that the exhaust air temperature is decreased even though the intake air amount has not increased to the target intake air amount. If excessive fuel is injected, fuel is injected more than necessary, and fuel consumption and exhaust emission deteriorate. Therefore, after the intake air amount reaches the target intake air amount, the fuel consumption and the exhaust emission can be further prevented from deteriorating by operating the internal combustion engine 100 by injecting extra fuel for lowering the exhaust temperature.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

例えば上記実施形態では、図4のステップS5において、吸気量が目標吸気量まで増加しているか否かを、エアフローメータ211で検出した吸気量が目標吸気量以上になっているか否かで判定していたが、このような方法に限らず、例えば以下のように変更しても良い。すなわち、機関要求出力が排温低下要求出力よりも大きくなってからの経過時間が予め設定された所定時間以上となったときに、吸気量が目標吸気量まで増加していると判定するように変更しても良い。また、吸気量の積算値GAsumが、ピーク温度判定閾値GApeakよりも小さい所定の閾値以上になったときに、吸気量が目標吸気量まで増加していると判定するように変更しても良い。このように、機関要求出力が変動したときの吸気系の応答遅れが解消したかを判定することができる種々の判定方法に変更することができる。 For example, in the above embodiment, whether or not the intake air amount has increased to the target intake air amount in step S5 of FIG. 4 is determined based on whether or not the intake air amount detected by the air flow meter 211 is equal to or greater than the target intake air amount. However, the present invention is not limited to this method, and may be modified as follows, for example. That is, it is determined that the intake air amount has increased to the target intake air amount when the elapsed time after the engine required output becomes larger than the exhaust temperature decrease required output becomes equal to or longer than a predetermined time set in advance. It may be changed. Further, even if the intake air amount integrated value GA sum becomes equal to or larger than a predetermined threshold value smaller than the peak temperature determination threshold GA peak , the intake air amount is determined to be increased to the target intake air amount. good. Thus, it can be changed to various determination methods that can determine whether the response delay of the intake system when the engine required output fluctuates has been eliminated.

35 導電性担体(発熱体)
100 内燃機関
110 車両
200 電子制御ユニット(制御装置)
35 Conductive carrier (heating element)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Internal combustion engine 110 Vehicle 200 Electronic control unit (control apparatus)

Claims (2)

動力源としての内燃機関と、
前記内燃機関の排気通路内に保持されて、通電されることにより発熱する発熱体と、
前記発熱体に担持された触媒と、
を備える車両の制御装置であって、
機関始動時の前記発熱体の温度に基づいて、前記触媒を活性させるための暖機要求があるか否かを判定し、
前記暖機要求がある場合において、機関要求出力が機関始動時の前記発熱体の温度に基づいて定まる排気温低下要求出力以上のときは、前記発熱体に対する通電を実施せずに排気熱によって前記触媒を加熱すると共に、
排気熱によって前記触媒と共に加熱される前記発熱体の温度が、前記発熱体の外周部と当該外周部よりも内側の外周近傍部との温度差が最大となるピーク温度を超えるまで、排気温を低下させるための燃料を余分に噴射して前記内燃機関を運転させ
機関要求出力が前記排温低下要求出力以上となってからの吸気量の積算値が、所定のピーク温度判定閾値よりも大きくなったときに、前記発熱体の温度が前記ピーク温度を超えたと判定するように構成された、
車両の制御装置。
An internal combustion engine as a power source;
A heating element that is held in the exhaust passage of the internal combustion engine and generates heat when energized;
A catalyst supported on the heating element;
A vehicle control device comprising:
Based on the temperature of the heating element at the time of engine start, it is determined whether there is a warm-up request for activating the catalyst,
In the case where there is a warm-up request, if the engine required output is equal to or higher than the exhaust temperature lowering request output determined based on the temperature of the heating element at the time of starting the engine, the heating element is not energized and the heat is exhausted. While heating the catalyst,
The exhaust temperature is increased until the temperature of the heating element heated together with the catalyst by the exhaust heat exceeds the peak temperature at which the temperature difference between the outer periphery of the heating element and the outer periphery near the outer periphery is maximum. Operating the internal combustion engine by injecting extra fuel for lowering ,
It is determined that the temperature of the heating element has exceeded the peak temperature when the integrated value of the intake air amount after the engine required output becomes equal to or higher than the exhaust temperature decrease required output is greater than a predetermined peak temperature determination threshold. It is configured to be so that,
Vehicle control device.
前記発熱体に流入する排気の温度が高いときほど前記ピーク温度判定閾値を小さくするようにさらに構成された、The peak temperature determination threshold is further reduced as the temperature of the exhaust gas flowing into the heating element is higher.
請求項1に記載の車両の制御装置。The vehicle control device according to claim 1.
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