JP6520786B2

JP6520786B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP6520786B2
Application number: JP2016061150A
Authority: JP
Inventors: 貴士天野; 藍川　嗣史; 嗣史藍川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2036-03-25
Also published as: JP2017171192A

Description

本発明は、内燃機関および電動機のうちのいずれか一方または両方が出力される駆動力を走行用の駆動力に使用するハイブリッド車両の制御装置に関し、さらに詳しくは、内燃機関が備える多気筒のうちの特定気筒を休止させる減気筒運転を行うハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、内燃機関の運転状態に応じて特定気筒を休止する減気筒運転を実施し、稼働気筒数を減らすことで、実質的な内燃機関の排気量を一時的に低減して燃費の向上を図るようにした内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、特許文献１に記載の内燃機関は、Ｖ型６気筒の右バンクに気筒休止機構を設け、運転状態に応じて右バンクの気筒を休止状態にし、左バンクの気筒のみを稼働させる減気筒運転を行う。右バンクの気筒および左バンクの気筒には、各々独立な排気管が接続されており、これら２本の排気管の途中には、排ガスを浄化する右バンク用の触媒および左バンク用の触媒がそれぞれ設けられている。

内燃機関では、全気筒運転時に、各バンクの気筒からの排ガスが各排気管を介して排出される。これにより、右バンク用の触媒および左バンク用の触媒は、各排気管を通る排ガスにより暖められ、触媒の活性状態が維持される。しかし、減気筒運転時には、右バンクの気筒が休止状態にされ、排ガスが右バンク用の触媒を通過しないことから、右バンク用の触媒の温度が低下していく。このような排気エミッションの悪化を抑制するために、特許文献１に記載の内燃機関は、減気筒運転から全気筒運転に移行した後に、触媒温度推定手段が推定した右バンク用の触媒の温度に応じて休止気筒における点火時期を運転気筒における点火時期に対して遅角させている。

特開２００５−３５１１３４号公報

前述したように、例えば内燃機関が冷機のときの触媒の早期活性化を図るべく排ガス温度を昇温させるためには、点火時期を遅角させる触媒暖機運転が知られているが、点火時期を遅角すると内燃機関の燃焼効率（実エンジントルク）が低下する。このため、内燃機関が冷機のときに、例えば運転者がアクセルを踏み込んだ状態（パワーオンの状態）がなされたときに運転者が要求する目標エンジントルクを出力することができないことがある。そこで、ハイブリッド車両では、実エンジントルクが低下する分を電動機が出力するトルクで補うことで、実エンジントルクを目標エンジントルクに引き上げる制御を実施することが考えられる。しかしながら、電動機の電力を蓄積するバッテリの残容量が少ない場合にパワーオンの状態がなされると、触媒暖機運転中にバッテリの残容量が充電を要する閾値（充電閾値）以下になってしまうおそれがある。このようになると、電動機の駆動を停止せざるを得なくなり、エンジントルクの低下分を電動機が出力するトルクで補えなくなってしまう。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、気筒の点火遅角により生じる内燃機関の出力低下分を電動機の出力で補う場合にバッテリの消費を抑制することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この本発明は、運転中に常時稼働状態にされる運転気筒と非稼働状態にされる休止気筒とを有する内燃機関と、前記運転気筒の排ガスが流入する第１触媒と前記休止気筒の排ガスが流入する第２触媒とを有する排ガス浄化部と、前記第２触媒の推定温度を検出する第１検出部と、前記内燃機関が出力する駆動力によって発電する機能を有する電動機と、前記電動機で発電した電力を蓄積するバッテリと、前記休止気筒を非稼働状態にさせた減気筒運転から前記休止気筒を稼働状態にさせた全気筒運転に切り替えるときに、前記第１検出部から得られる情報に基づいて前記第２触媒の推定温度が所定の温度に達していない場合に前記休止気筒の点火時期を遅角させる第１制御を実施する制御部とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記バッテリの残容量を検出する第２検出部を備え、前記制御部は、前記第１制御を実施中に、前記バッテリの残容量が予め定めた充電閾値を超えた非充電容量域において前記バッテリに蓄積された電力を利用して前記電動機から走行用の駆動力を出力させる第２制御を実施するとともに、前記第１制御および前記第２制御を実施するときに、前記第２検出部で検出した前記バッテリの残容量が少ないほど前記休止気筒の燃焼行程における点火時期を前記運転気筒の点火時期よりも遅角側にずらす量が大きくなる時期に設定するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明においては、気筒の点火遅角により生じる内燃機関の出力低下分を電動機の出力で補う場合に、バッテリ残容量が少なくなるほど、休止気筒における点火時期を、前記運転気筒の点火時期よりも遅角側にずらす量が大きくなる時期に設定するように構成されている。これにより、触媒がさらに早く昇温され、よって内燃機関の出力低下分を補うためのモータ駆動時間を減らすことができ、よってバッテリの消費を抑制することができる。

この発明に適用されるハイブリッド車両の一例を示すブロック図である。全気筒運転に切り替える場合の運転モードを示す説明図である。全気筒運転に切り替える場合のＥＣＵの制御を示すフローチャートである。触媒暖機モードを実施するＥＣＵの手順を示すフローチャートである。触媒暖機モードにて各部の動作を示すタイムチャートである。Ｅ／Ｇ遅角モードにて各部の動作を示すタイムチャートである。点火遅角に対するエンジントルクおよび排気温度の関係を示す説明図である。スロットルバルブの開度に対するエンジントルクおよび排気温度の関係を示す説明図である。

以下、図面を用いて実施例を説明する。図１は、この発明に適用されるハイブリッド車両（以下、「車両」と称す）９に使用される駆動装置１０の一例を示す。図１に示すように、駆動装置１０は、エンジン１１、第１モータ（ＭＧ１）１２、第２モータ（ＭＧ２）１３、動力伝達機構１４、出力部材(OUT)１５、ＥＮＧ＿ＥＣＵ（Engine_Electronic Control Unit）１６、ＭＧ(Motor Generator)＿ＥＣＵ１７、油圧制御部１８、ＥＣＵ１９、バッテリ２０および電源部２１を備える。出力部材１５は、動力伝達機構１４から出力される駆動力と第２モータ１３から出力される駆動力とを合成した駆動力を出力軸２２に伝達する、例えばギヤ例である。出力軸２２から出力される駆動力はデファレンシャル２３を介して駆動輪２４に伝達される。第１モータ１２および第２モータ１３は、発電機能のあるモータ・ジェネレータにより構成される。なお、エンジン１１は、内燃機関の一例である。

動力伝達機構１４は、例えば減速機構および動力分割機構によって構成される。この動力伝達機構１４は、例えばクラッチ機構やブレーキ機構を含む複数の係合機構（いずれも図示なし）を有し、各係合機構の係合状態を切り替えることにより、エンジン１１が出力した駆動力を増減して第１モータ１２に伝達される駆動力と出力部材１５に伝達される駆動力とに分割する。係合機構は、油圧制御部１８から供給される油圧により係合状態が切り替えられる。ＥＣＵ１９は、油圧制御部１８の油圧供給を制御することで、ハイブリッド走行モードを含む複数の走行モードのうちの一つの走行モードを選択して実施する。ハイブリッド走行モードは、エンジン１１が出力した一部の駆動力を利用して第１モータ１２を発電機能として駆動させ、第１モータ１２で発電された電力を使用して第２モータ１３を駆動する。このハイブリッド走行モードでは、第２モータ１３が出力する駆動力を、エンジン１１から出力された駆動力に加えて走行する。なお、第２モータ１３は、電動機の一例である。

ＭＧ＿ＥＣＵ１７は、第１モータ１２、第２モータ１３、バッテリ２０および電源部２１を統括的に管理する。ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、エンジン１１の運転状態を制御する。ＥＣＵ１９は、車両が最も効率よく運行できるようにＥＮＧ＿ＥＣＵ１６、ＭＧ＿ＥＣＵ１７および油圧制御部１８を制御する。電源部２１は、コンバータ２５およびインバータ２６を有する。コンバータ２５は、ＥＣＵ１９から出力される、例えばモータの回転数および目標出力トルク（出力トルク指令値）を含む情報に応じて、直流電圧を昇圧してインバータ２６に出力する。インバータ２６は、コンバータ２５から出力される直流電流を、第２モータ１３を駆動するための交流電流に電力変換する。また、インバータ２６は、例えば車両９の回生動作時に、第１モータ１２が発電した電力をバッテリ２０の充電電力に変換する。電源部２１は、バッテリ２０の蓄電電圧および入出力電流に基づいてバッテリ２０の充電状態（バッテリ残容量：ＳＯＣ（State Of Charge））を算出し、算出されたＳＯＣをＭＧ＿ＥＣＵ１７に出力する。バッテリ２０の電圧および入出力電流は、それぞれ図示していない電圧センサおよび電流センサによって検出される。なお、バッテリ２０の電圧および入出力電流の検出値をバッテリ２０からＭＧ＿ＥＣＵ１７またはＥＣＵ１９へ出力し、ＭＧ＿ＥＣＵ１７またはＥＣＵ１９においてＳＯＣを算出してもよい。電源部２１は、第２検出部の一例である。

ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６には、例えば駆動軸の回転速度を検出する車速センサ２７が送出する車速情報、シフトレバー（図示なし）に設けられたポジションスイッチ２８が送出するポジション情報がそれぞれ入力される。またＥＮＧ＿ＥＣＵ１６には、アクセルペダル（図示なし）に設けられたアクセル開度センサ２９が送出するアクセル開度の情報、およびブレーキペダル（図示なし）に設けられたストロークセンサ３０が送出するブレーキペダルの踏み込み量の情報が入力される。さらにＥＮＧ＿ＥＣＵ１６には、エンジン１１に設けられたエンジン回転数センサ３２が送出するエンジンの回転数の情報が入力される。

エンジン１１は、第１気筒３３〜第４気筒３６を有する多気筒エンジンとなっており、空気とは別に燃料を直接に各気筒内に供給する筒内直接噴射式エンジンとなっている。第１気筒３３〜第４気筒３６には、内部に燃料、例えばガソリンを直接噴射する燃料噴射弁３７〜４０が取り付けられている。また、第１気筒３３〜第４気筒３６には、点火プラグ４１〜４４が取り付けられている。点火プラグ４１〜４４には、イグナイタ（図示なし）が接続されている。イグナイタは、点火プラグ４１〜４４の点火のタイミングを調整する。ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、燃料噴射弁３７〜４０およびイグナイタの作動を制御する。この制御は、燃料噴射弁３７〜４０から噴射される燃料の噴射量や噴射時期の制御、および点火プラグ４１〜４４による点火を行う時期（点火時期）を、ＭＢＴ(Minimum advance for Best Torque)よりも遅角側にずらす点火遅角の制御が可能になっている。なお、ＭＢＴは、同一運転条件で点火時期だけを変更したときに、エンジントルクが最大となる最も遅角側の点火時期、つまり最適点火時期となっている。

第１気筒３３〜第４気筒３６の各吸気弁には、複数の吸気枝管を含む、例えば吸気マニホールド４５がそれぞれ繋がっている。吸気マニホールド４５は、合流して一つの吸気管４６に接続されている。吸気管４６には、電子制御式のスロットルバルブ４７が設けられている。スロットルバルブ４７は、アクチュエータ４８により開閉駆動される。アクチュエータ４８は、ドライバ４９を介してＥＮＧ＿ＥＣＵ１６により駆動が制御される。スロットルバルブ４７は、開閉動作に伴う開度の変化により吸気管４６を通過する空気の流量（吸入量）を変化させる。スロットルバルブ４７には、開度量を検出する開度センサ５０が設けている。開度センサ５０が検出したスロットル開度量（実開度）の情報はＥＮＧ＿ＥＣＵ１６に送られる。さらに、吸気管４６には、スロットルバルブ４７の上流側に、吸入空気流量を検出するエアフロセンサ５１が設けられている。エアフロセンサ５１が検出した吸入空気流量の情報はＥＮＧ＿ＥＣＵ１６に送られる。

ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、例えばアクセルペダルを踏み込んだ状態（パワーオンの状態）がなされることに応答して、車両９に要求される運転に必要なユーザー要求パワーを求める。ユーザー要求パワーの決定は、例えば車速およびアクセル開度を含むパラメータから目標となる出力軸２２の出力トルク（駆動軸トルク）を算出した後、エンジン回転数および車速の比に応じて、例えばマップから算出した値と目標駆動軸トルクとに基づいて決定する。

ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、ユーザー要求パワーおよびエンジン回転数を含むパラメータに基づいて、例えばマップを参照して、目標スロットル開度に相当するベース開度を求める。例えばマップは、ユーザー要求パワー、エンジン回転数およびベース開度の関係を予め計測して作成した３次元マップとなっている。ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、例えばベース開度を、例えば触媒温度に応じた開度補正量で補正して排気エミッション悪化を抑制可能な目標スロットル開度を求める。ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、算出された目標スロットル開度とその時点のスロットル開度（実スロットル開度）とに基づいてアクチュエータ４８の制御量を算出する。そして、ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、算出された制御量がドライバ４９に出力され、ドライバ４９によってアクチュエータ４８が駆動される。

ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、ユーザー要求パワーを含むパラメータに基づいて、例えばマップを参照して目標吸入空気量および目標点火時期を求める。ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、求めた目標吸入空気量を実現するようにドライバ４９を介してアクチュエータ４８を駆動してスロットルバルブ４７の開度を制御する。またＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、算出した目標点火時期に基づいてイグナイタを通電制御する。さらにＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、実際のエンジン１１の運転状態からエンジン１１の実出力トルクを精度良く算出し、実出力トルクが目標出力トルクに精度良く追従するように目標出力トルクを達成する。

ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、車両９の運転状況に応じて一部の気筒を非稼働にする減気筒運転と、全気筒を稼働状態にする全気筒運転とのいずれか一方の運転を選択して実行する。減気筒運転は、例えば第１気筒３３と第４気筒３６とに対して燃料供給および点火を停止させて非稼働状態にし、かつ残りの第２気筒３４と第３気筒３５とを稼働状態にする。全気筒運転は、全気筒を構成する第１気筒３３〜第４気筒３６を稼働状態にする。なお、第１気筒３３および第４気筒３６が休止気筒の一例であり、第２気筒３４および第３気筒３５が運転気筒の一例である。

エンジン１１には、排ガス浄化部５３が接続されている。排ガス浄化部５３は、第１排気管５４を通して運転気筒３４，３５の排ガスが流入する第１触媒５５と、第２排気管５６を通して休止気筒３３，３６の排ガスが流入する第２触媒５７とを有する。第２排気管５６は、第１排気管５４の外周側に配置されている。つまり第２触媒５７は、内周部の第１触媒５５からの熱伝達によって昇温されるように配置されている。第２排気管５６には、排気温度センサ５８が取り付けられている。排気温度センサ５８は、第２排気管５６内を流通する排気の温度に対応した電気信号をＥＮＧ＿ＥＣＵ１６に出力する。ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、第２触媒５７の温度を排気温度センサ５８から得られる情報に基づいて推定する。なお、排気温度センサ５８は、第１検出部の一例である。

ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、ユーザー要求パワーが予め決められた閾値以下となる低負荷の場合、例えば車両９が停止中の場合に、エンジン１１を全気筒運転から減気筒運転に切り替える制御を実施する。また、ＥＣＵ１９は、ユーザー要求パワーが低負荷の場合で、かつＳＯＣが予め決められた充電閾値未満のときに、エンジン１１を始動させてエンジン１１から出力される駆動力を利用して第１モータ１２を回転させ、回転させた第１モータ１２で発電した電力によりバッテリ２０を充電するチャージ制御を実施する。また、ＥＣＵ１９は、ＳＯＣが充電閾値を超えている場合に、バッテリ２０の充電電力を使用して第２モータ１３を駆動して第２モータ１３から出力される駆動力を走行用の駆動力に利用するモータアシスト制御を許可する。

ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、エンジン１１を減気筒運転から全気筒運転に切り替える場合に、第２触媒５７の温度が予め決められた閾値未満のとき、つまり第２触媒５７が活性温度以下のときに休止気筒３３，３６の点火時期を、運転気筒３４，３５の点火時期（最適点火時期）よりも予め決められた所定量遅角させる第１制御を実施する。第１制御で遅角される点火時期は、排気エミッションの制限を遵守可能なエミッション成立範囲内に設定される。また、第１制御を実施する場合にＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、エンジン１１の出力不足を補うための駆動力を第２モータ１３から出力させる第２制御を実施する。第２触媒５７の温度は、排気温度センサ５８から得られる情報に基づいて推定される。休止気筒３３，３６を運転するときの点火時期を遅角させることで、例えば第２触媒５７の早期活性化を図るべく排ガス温度を早期に昇温させることができる。

ＥＮＧ＿ＥＣＵ１６は、第１制御を実施する場合に、ＳＯＣが少ないほど休止気筒３３，３６の燃焼行程における点火時期を、第１制御で遅角された点火時期よりも遅角側のずらし量（遅角量）が大きくなる時期に設定するように制御する。ここで、例えば「ＳＯＣが少ないほど」とは、バッテリ２０の充電可能な容量のうち、ＳＯＣが充電閾値を超えていて充電の必要がない非充電容量域にて少ないという意味である。この実施例では、例えば非充電容量域における残容量が相対的に多い領域、少ない領域、およびこれらの間の中間領域の３つの領域に分けて検出している。ＳＯＣが少ない領域に含まれる場合には、ＳＯＣが多い領域に含まれる場合と比べて、第１制御で遅角された点火時期から遅角側にずらす量が大きくなる時期に点火時期が設定される。またＳＯＣが多い領域に含まれる場合には、ＳＯＣが少ない領域に含まれる場合と比べて、第１制御で遅角された点火時期から遅角側にずらす量が少なくなる時期に点火時期が設定される。そしてＳＯＣが中間領域に含まれる場合には、第１制御で遅角された点火時期から遅角側にずらす量が相対的に中間ぐらいの量となる時期に点火時期が設定される。なお、ＳＯＣに応じた遅角量を３段階に設定しているが、３段階に限らず、２段階でもよいし４段階以上としてよい。

図２は、減気筒運転から全気筒運転に切り替える場合に、車両９の要求負荷（ユーザー要求パワー）および第２触媒５７の推定温度に基づいて選択される運転モードを示す説明図である。第２触媒５７の推定温度が相対的に低温で、かつ車両９の要求負荷が低負荷の場合にＥＣＵ１９は、触媒暖機モードを実施する。

触媒暖機モードは、前述した第１制御を実施するとともに、休止気筒３３，３６にて点火遅角を実施した状態でエンジン１１をアイドル回転数で自立運転（無負荷運転）させる。また、触媒暖機モードでは、ユーザー要求パワーから触媒暖機モードを実施するときのエンジンパワーを減じた不足分のパワーが第２モータ１３の上限出力パワーよりも小さい場合に前述した第２制御を実施する。なお、第２モータ１３の上限出力パワーは、ＳＯＣを含むバッテリの状態に応じてＥＣＵ１９により設定される。ＥＣＵ１９は、出力上限パワー以下で第２モータ１３の出力を調整する。また、ＥＣＵ１９は、第２触媒５７が活性温度に達した時点で触媒暖機モードを終了する。

第２触媒５７の温度が相対的に低温で、かつ車両９の要求負荷が高負荷の場合にＥＣＵ１９は、Ｅ／Ｇ遅角モードを実施する。Ｅ／Ｇ遅角モードは、前述した第１制御を実施するとともに、休止気筒３３，３６にて点火遅角を実施した状態でスロットルバルブ４７の開度を大きくなるように設定するよう制御する。また、Ｅ／Ｇ遅角モードでは、ユーザー要求パワーからＥ／Ｇ遅角モードを実施するときのエンジンパワーを減じた不足分のパワーが第２モータ１３の上限出力パワーよりも小さい場合に第２制御を実施する。この場合、スロットルバルブ４７の開度が大きくなるように設定されるため、実エンジンパワーが、触媒暖機モードを実施する場合と比べて大きくなる。車両９は、エンジン１１が出力した駆動力を、第２モータ１３が出力した駆動力によってアシストすることで走行する。この場合、第２モータ１３の出力は、触媒暖機モードを実施する場合と比べて少なくて済む。ＥＣＵ１９は、第２触媒５７が活性温度に達した時点でＥ／Ｇ遅角モードを終了する。

第２触媒５７の温度が相対的に中温で、かつ車両９の要求負荷が低負荷の場合にＥＣＵ１９は、Ｅ／Ｇ遅角モードを実施する。第２触媒５７の温度が相対的に中温で、かつ車両９の要求負荷が高負荷の場合にＥＣＵ１９は、Ｅ／Ｇ遅角モードを実施する。第２触媒５７の温度が相対的に高温で、かつ車両９の要求負荷が相対的に低負荷の場合、および第２触媒５７の温度が相対的に高温で、かつ車両９の要求負荷が相対的に高負荷の場合にＥＣＵ１９は、触媒暖機運転の必要がないため、通常の全気筒運転（通常モード）を実施する。

図３は、減気筒運転から全気筒運転に切り替える場合のＥＣＵ１９の制御手順を示すフローチャートである。図３に示すように、ステップＳ１にてＥＣＵ１９は、エンジン回転数とエンジントルクとをパラメータとしてマップに基づいてユーザー要求パワー（車両９の要求負荷）を取得する。ステップＳ２にてＥＣＵ１９は、ユーザー要求パワーが予め決められた閾値を超えるか否かを判断する。肯定（Ｙ側）、つまりユーザー要求パワーが閾値を超える場合にはステップＳ３に移行する。否定（Ｎ側）の場合にはユーザー要求パワーが閾値以下であるため、ステップＳ４に移行してそのまま減気筒運転を実施する。

ステップＳ３にてＥＣＵ１９は、触媒温度取得、つまり排気温度センサ５８から得られる第２触媒５７の推定温度を取得する。ステップＳ５にてＥＣＵ１９は、取得した第２触媒５７の推定温度が予め決められた閾値、つまり第２触媒５７の活性温度未満か否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合、つまり活性温度未満（第２触媒５７の温度が中温または低温に相当）の場合にはステップＳ６に移行する。否定（Ｎ側）（第２触媒５７の温度が高温（活性温度）に相当）の場合にはステップＳ７に移行して全気筒運転の通常モードを実施する。

ステップＳ６にてＥＣＵ１９は、取得した第２触媒５７の推定温度が予め決められた閾値（第２触媒５７の活性温度）に対して低温か否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合、つまり第２触媒５７の温度が低温の場合にはステップＳ８に移行する。否定（Ｎ側）、つまり活性温度が中温の場合にはステップＳ９に移行してＥ／Ｇ遅角モードを実施する。

ステップＳ８にてＥＣＵ１９は、その時点でのＳＯＣに基づいて、第２モータ１３の上限出力パワーを取得する。ステップＳ９にてＥＣＵ１９は、ユーザー要求パワーから触媒暖機モードを実施するときのエンジンパワーを減じた不足分のパワーが上限出力パワー未満か否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合、つまり車両９の要求負荷が低負荷の場合にＥＣＵ１９は、ステップＳ１１に移行して触媒暖機モードを実施する。否定（Ｎ側）の場合、つまり車両９の要求負荷が高負荷の場合にＥＣＵ１９は、ステップＳ９に移行してＥ／Ｇ遅角モードを実施する。

図４は、触媒暖機モードを実施するＥＣＵ１９の制御手順を示すフローチャートである。なお、図４にて図３で説明した処理と同じまたは同様の処理には同符号を付与してここでの詳しい説明を省略する。触媒暖機モードは、例えば図４の二点鎖線で囲んだ範囲で実施される処理が特徴となる。ステップＳ１３にてＥＣＵ１９は、ユーザー要求パワーに基づいて排気エミッション悪化を抑制可能な範囲内で触媒暖機モードを実施するときのスロットルバルブ４７の開度を算出してステップＳ１４に移行する。なお、触媒暖機モードでは、自立運転（無負荷運転）のスロットル開度が算出される。ステップＳ１４にてＥＣＵ１９は、算出されたスロットル開度に基づいて排気エミッション悪化を抑制可能な範囲内でＭＢＴまたはＴＫ（トレース・ノック）となるように運転気筒３４，３５における点火時期を算出してステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５にてＥＣＵ１９は、ＳＯＣを取得してステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６にてＥＣＵ１９は、ＳＯＣに応じて休止気筒３３，３６における点火時期を算出する。ステップＳ１６にて算出される休止気筒３３，３６における点火時期は、ステップＳ１４にて算出される運転気筒３４，３５における点火時期よりも予め決められた所定量遅角させた（第１制御にて遅角された）点火時期に対して、ＳＯＣに応じて遅角側にずらす時期が算出される。なお、ステップＳ１６では、第１制御にて遅角される分とＳＯＣに応じて遅角される分とを含めた遅角量を算出してよい。

例えばステップＳ１６にてＥＣＵ１９は、ＳＯＣが少ない領域に含まれる場合に、ＳＯＣが多い領域に含まれる場合と比べて、点火時期を第１制御にて遅角された点火時期に対して遅角側にずらす量が相対的に大きくなるように点火時期を求める。またＳＯＣが多い領域に含まれる場合には、ＳＯＣが少ない領域に含まれる場合と比べて、点火時期を第１制御にて遅角された点火時期に対して遅角側にずらす量を相対的に少なくなるように点火時期を求める。そしてＳＯＣが中間領域に含まれる場合には、点火時期を第１制御にて遅角された点火時期に対して遅角側にずらす量を、ＳＯＣが多い領域の場合と少ない領域の場合との中間ぐらいの量になるように点火時期を求める。ステップＳ１６にてＥＣＵ１９は、休止気筒３３，３６における点火時期を算出した後にステップＳ１７に移行する。つまり、ＳＯＣが少ない場合には、遅角量を大きくして第２触媒５７を早く昇温させ、また、ＳＯＣが多い場合には、遅角量を小さくして第２触媒５７をゆっくり昇温させる。

ステップＳ１７にてＥＣＵ１９は、休止気筒３３，３６での点火遅角による出力低下を考慮して触媒暖機モードを実施するときのエンジンパワーを算出する。触媒暖機モードを実施する場合には、例えばエンジン１１をアイドリング回転数に維持する触媒暖機遅角燃焼運転（自立運転）を実施するときのエンジンパワーが算出される。ステップＳ８にてＥＣＵ１９は、その時点でのＳＯＣに基づいて上限出力パワーを取得する。ステップＳ１０にてＥＣＵ１９は、ユーザー要求パワーから触媒暖機モード時のエンジンパワーを減じたパワーが上限出力パワー未満か否かを判断する。肯定（Ｙ側）の場合、つまり車両９の要求負荷が高負荷の場合にＥＣＵ１９は、ステップＳ１８に移行する。否定（Ｎ側）の場合、つまり車両９の要求負荷が低負荷の場合にＥＣＵ１９は、ステップＳ４に移行して減気筒運転を維持する。

ステップＳ１８にてＥＣＵ１９は、休止気筒３３，３６における点火遅角に伴うエンジン出力低下分を考慮したエンジンパワーと、目標の第２モータ１３のパワーとのトータルのパワーがユーザー要求パワーとなるように、目標の第２モータ１３のパワーを算出する。ステップＳ１９にてＥＣＵ１９は、ステップＳ１６で算出された点火時期をＥＮＧ＿ＥＣＵ１６に指示する。ステップＳ２０にてＥＣＵ１９は、ステップＳ１８にて算出された第２モータ１３のパワーに対応する目標回転速度およびトルク指令値をＭＧ＿ＥＣＵ１７に指示する。

なお、Ｅ／Ｇ遅角モードを実施するＥＣＵ１９の制御手順は、図４で説明した触媒暖機モードを実施する制御手順と同じまたは同様であるのでここでは詳しい説明を省略する。違いは図４で説明したステップＳ１３にてＥＣＵ１９は、Ｅ／Ｇ遅角モードを実施するときのスロットル開度を算出する。このときのスロットルバルブ４７の開度が大きくなるように値が算出される。また、ステップＳ１７にてＥＣＵ１９は、Ｅ／Ｇ遅角モードのときのエンジンパワーを算出する。例えばＥＣＵ１９は、スロットルバルブ４７の開度を大きくなるように設定したときの遅角燃焼運転を実施するときのエンジンパワーを算出する。

図５は、触媒暖機モードにて各部の動作を示すタイムチャートである。図５に示すように、時間ｔ１以前では、減気筒運転が実施されており、また、アクセルペダルの踏み込みがなされていないパワーオフ（要求負荷が低負荷）の状態となっている。時間ｔ１のときに、例えばパワーオンの状態がなされて、同図に符号Ａで示すようにユーザー要求パワーが増大する。このとき、ユーザー要求パワーから触媒暖機モード時のエンジンパワーを減じた不足分のパワーが上限出力パワー未満になっていると仮定する。これに応答してＥＣＵ１９は、エンジン１１の全気筒運転を開始し、かつ触媒暖機モードを実施する。触媒暖機モードは、前述したように休止気筒３３，３６の燃焼行程にて点火遅角が実施され、かつエンジン１１をアイドリング回転数に維持する触媒暖機遅角燃焼運転（自立運転）、つまり無負荷運転が実施される。このようにエンジン１１がアイドリング回転に応じた出力で、かつ休止気筒３３，３６にて点火遅角が実施されるため、休止気筒３３，３６は、同図の符号Ｂに示すように運転気筒３４，３５と比べて出力が低下した状態になる。この休止気筒３３，３６の出力が低下した分、第２モータ１３の出力が同図の符号Ｃに示すように増大される。時間ｔ２では、同図の符号Ｄに示すように、第２触媒５７が活性温度に達して触媒暖機モードの実施が停止される。つまり、時点ｔ２から通常の運転が実施され、同図の符号Ｅに示すように休止気筒３３，３６の出力が増大し、その分、同図の符号Ｆに示すように第２モータ１３の出力が低下される。

図６は、Ｅ／Ｇ遅角モードにて各部の動作を示すタイムチャートである。図６に示すように、時間ｔ３以前では、減気筒運転が実施されており、また、アクセルペダルの踏み込みがなされていないパワーオフ（要求負荷が低負荷）の状態となっている。減気筒運転を実施中の時間ｔ３のときに、例えばパワーオンの状態がなされて、同図に符号Ｇで示すようにユーザー要求パワーが増大している。このとき、ユーザー要求パワーから触媒暖機モード時のエンジンパワーを減じた不足分のパワーが上限出力パワー以上になっていると仮定する。これに応答してＥＣＵ１９は、休止気筒３３，３６を運転してエンジン１１の全気筒運転を開始し、かつＥ／Ｇ遅角モードを実施する。Ｅ／Ｇ遅角モードは、前述したように休止気筒３３，３６にて点火遅角制御が実施され、かつスロットルバルブ４７の開度を大きくなるように設定された遅角燃焼運転が実施される。点火遅角が実施されるため休止気筒３３，３６の出力は、同図の符号Ｈに示すように運転気筒３４，３５よりも低下している。また、スロットルバルブ４７の開度を大きくなるように設定するため休止気筒３３，３６の出力は、図５で説明した触媒暖機モードにおける休止気筒３３，３６と比べて、高くなる。休止気筒３３，３６の出力が運転気筒３４，３５よりも低下した分だけ第２モータ１３の出力が同図の符号Ｉに示すように増大される。Ｅ／Ｇ遅角モードにおける第２モータ１３の出力は、図５で説明した触媒暖機モードにおける第２モータ１３と比べると低くなる。時間ｔ４では、同図の符号Ｊに示すように第２触媒５７が活性温度に達して触媒暖機モードの実施が停止される。つまり、時点ｔ４から通常の運転が実施される。通常の運転に切り替わると、同図の符号Ｋに示すように休止気筒３３，３６の出力が増大し、その分、同図の符号Ｌに示すように第２モータ１３の出力が低下される。

また、時間ｔ３にて、ＳＯＣが少ない領域に含まれる場合にＥＣＵ１９は、ＳＯＣが多い領域に含まれる場合と比べて、点火時期を遅角側にずらす量が大きくなる時期に設定する。この場合には、さらに遅角した分に応じて、同図の符号Ｍに示したように、休止気筒３３，３６の出力が低下する。これに対して、点火時期が遅角量を大きくずらした時期に設定されるため、休止気筒３３，３６の燃焼タイミングの後燃えにより生じる高温の排ガスが積極的に第２触媒５７に送り込まれて第２触媒５７の温度が早期に上昇する。このため、Ｅ／Ｇ遅角モードを実施中にＳＯＣが少ない場合には、時間ｔ４から時間ｔ４’の分だけ第２触媒５７の温度を活性温度に上昇させる時期を早めることができる。時間ｔ３から時間ｔ４’の間にて第２モータ１３の出力は、ＳＯＣに応じた点火遅角に伴う休止気筒３３，３６の出力が低下する分、同図の符号Ｎに示すように増大される。なお、図５で説明した触媒暖機モードを実施中にＳＯＣが少ない場合にも同様に点火時期が遅角側に大きくずらした時期に設定されるので、第２触媒５７の温度を活性温度に早期に上昇させることができる。

図７は、点火時期の遅角量に対するエンジントルクと排気温度との関係を示す説明図である。図７に示すように、点火時期を進角側から遅角側にずらす量（遅角量）に対するエンジントルクの低下率と排気温度の上昇率（暖機促進率）との比率が異なる関係となっている。つまり遅角量を、例えば「ｙ」とすると、エンジントルクは「ｘ」の低下率となるのに対し、排気温度は「Ｋ」（ｘ＜Ｋ）の増加率となる。つまり、遅角量を大きくするとエンジントルクの低下率よりも暖機促進率の方が大きくなる。このため、暖機促進によって第２モータ１３の出力を抑制することで消費されないバッテリ２０の容量は、点火遅角に伴うエンジントルク低下に伴って第２モータ１３を出力させるために消費されるバッテリ２０の容量を上回るため、バッテリ抑制効果が得られる。

図８は、スロットルバルブ４７の開度量に対するエンジントルクおよび排気温度の関係を示す説明図である。図８に示すように、点火時期を遅角側にずらす量を「ｚ」にすると、エンジントルクは「Ｏ」から「Ｐ」に低下する。これに対し、スロットルバルブ４７の開度を増大させると、点火遅角を実施していても、符号Ｑの点線で示すようにエンジントルクを略「Ｏ」に維持できることが分かる。また、排気温度は「Ｒ」から「Ｓ」に上昇するのに対し、スロットルバルブ４７の開度を増大させると、符号Ｔの点線で示すように排気温度を温度「Ｓ」よりもさらに上昇させることができる。そこで、ＥＣＵ１９は、触媒暖機のための点火遅角を実施するときに、ＳＯＣに応じてスロットルバルブ４７の開度を増大させるように制御してよい。この場合には、図４で説明したステップＳ１３の処理となる「触媒暖機モード時スロットル開度算出」の処理の前に、「ＳＯＣの残容量を検出」をする処理を追加し、ステップＳ１３にてＥＣＵ１９は、ＳＯＣの残容量が少ないほどスロットルバルブ４７の開度を増大させるように制御してよい。これによればスロットルバルブ４７の開度を増大させるとエンジントルクの低下が少なくなるため、第２モータ１３の出力を減少させることが可能となる。またスロットルバルブ４７の開度を増大させることで排気温度がさらに上昇するため、触媒暖機運転時間を大幅に短縮させることができる。

以上、実施例に基づいて説明したが、この発明は上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。例えば、この発明の車両としては、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両でもよい。また、ハイブリッド車両としては、２個のモータ１２，１３を搭載している例として説明しているが、１個または３個以上のモータを搭載した車両を使用してよい。また、例えば、上記実施例では、内燃機関の気筒配置として、直列型のものを用いた例であるが、この発明の内燃機関の気筒配置はこれに限らず、Ｖ型、Ｗ型、水平対向型および星型のものを用いてよい。

上記各実施例では、休止気筒を第１気筒３３および第４気筒３６に決めているが、これらに限らず、例えば第２気筒３４および第３気筒３５、または第１気筒３３および第２気筒３４、あるいは第３気筒３５および第４気筒３６にしてよい。また、休止気筒を１つまたは３つの気筒にしてよい。さらに、上記各実施例で説明したエンジンは、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により駆動力を出力するエンジンとしてよい。また、エンジンとしては、空気とは別に燃料を直接筒内に供給する筒内直接噴射式エンジンとして説明しているが、吸入ポートにおいて燃料を噴射し空気と燃料との混合気を筒内に供給するポート噴射式としてよい。

また、第２触媒５７または第２排気管５６の外周に電気加熱部を設置して、電気加熱部により第２触媒５７または第２排気管５６を外周から加熱してよい。この加熱は、触媒暖機モードまたはＥ／Ｇ遅角モードの実施と一緒に実施される。これによれば、第２触媒５７を早期に活性温度に昇温することができるため、バッテリ２０の消費量を抑えることができる。

１１…エンジン、１２…第１モータ、１３…第２モータ、１９…ＥＣＵ、２０…バッテリ、２１…電源部、３３，３６…休止気筒、３４，３５…運転気筒、５３…排ガス浄化部、５５…第１触媒、５７…第２触媒、５８…排気温度センサ。

Claims

運転中に常時稼働状態にされる運転気筒と非稼働状態にされる休止気筒とを有する内燃機関と、
前記運転気筒の排ガスが流入する第１触媒と前記休止気筒の排ガスが流入する第２触媒とを有する排ガス浄化部と、
前記第２触媒の推定温度を検出する第１検出部と、
前記内燃機関が出力する駆動力によって発電する機能を有する電動機と、
前記電動機で発電した電力を蓄積するバッテリと、
前記休止気筒を非稼働状態にさせた減気筒運転から前記休止気筒を稼働状態にさせた全気筒運転に切り替えるときに、前記第１検出部から得られる情報に基づいて前記第２触媒の推定温度が所定の温度に達していない場合に前記休止気筒の点火時期を遅角させる第１制御を実施する制御部とを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記バッテリの残容量を検出する第２検出部を備え、
前記制御部は、前記第１制御を実施中に、前記バッテリの残容量が予め定めた充電閾値を超えた非充電容量域において前記バッテリに蓄積された電力を利用して前記電動機から走行用の駆動力を出力させる第２制御を実施するとともに、前記第１制御および前記第２制御を実施するときに、前記第２検出部で検出した前記バッテリの残容量が少ないほど前記休止気筒の燃焼行程における点火時期を前記運転気筒の点火時期よりも遅角側にずらす量が大きくなる時期に設定するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。