JP6637390B2 - 排気浄化装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化装置の制御装置に関する。

近年、エンジンから排出される排気を浄化する排気浄化装置において、排気中の有害成分を酸化又は還元することによって浄化するために、種々の触媒が用いられている。そのような触媒として、排気中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘとも称する。）を吸蔵可能な窒素酸化物吸蔵触媒を備えた排気浄化装置に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２００７−２３０４７６号公報

ところで、窒素酸化物吸蔵触媒におけるＮＯｘを吸蔵する能力（以下、ＮＯｘ吸蔵能力とも称する。）は、窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘの量（以下、ＮＯｘ吸蔵量とも称する。）が増大するにつれて低下する特性を有する。ゆえに、従来の技術では、ＮＯｘ吸蔵能力を所定の水準以上に維持するために、例えば、ＮＯｘ吸蔵量が所定の閾値を上回ったことをトリガとして、窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元及び放出するために、空燃比を一時的に理論空燃比より低いリッチ空燃比にするリッチ化処理が行われる。それにより、窒素酸化物吸蔵触媒におけるＮＯｘ吸蔵能力の低下を抑制することが図られている。

窒素酸化物吸蔵触媒を有する排気浄化装置として、排気が通過する排気通路に設けられる三元触媒と、当該排気通路の当該三元触媒より下流側に配設される窒素酸化物吸蔵触媒と、を備える排気浄化装置が利用される場合がある。三元触媒は、排気中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化、並びにＮＯｘの還元を行い、排気中のこのような有害成分を浄化する。燃費向上の観点から、空燃比が主として理論空燃比より高いリーン空燃比となるように制御される場合、排気中のＮＯｘの一部は、浄化されずに三元触媒を通過し、窒素酸化物吸蔵触媒によって吸蔵される。

このような排気浄化装置において、上述したリッチ化処理が行われた場合、排気中のＨＣ又はＣＯの一部は、浄化されずに三元触媒を通過し、窒素酸化物吸蔵触媒へ供給される。それにより、窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘが還元され、放出される。ここで、三元触媒は酸素を貯蔵する機能（以下、酸素貯蔵機能とも称する。）を有し、酸素貯蔵機能は三元触媒の温度が高くなるにつれて向上する特性を有する。また、酸素貯蔵機能が向上するほど、三元触媒により排気中のＨＣ及びＣＯを浄化する能力が増大される。ゆえに、三元触媒の温度が高くなるにつれて、窒素酸化物吸蔵触媒へ供給されるＨＣ又はＣＯの量を吸蔵されたＮＯｘの還元に必要な程度に確保するために、リッチ化処理において消費される燃料の量を増大させる必要が生じる。ゆえに、三元触媒の温度が高い状態において、リッチ化処理が行われることによって、リッチ化処理において消費される燃料の量が増大し得る。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵された窒素酸化物を還元及び放出するためのリッチ化処理による燃料消費量の増大を抑制することが可能な排気浄化装置の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、エンジンから排出される排気が通過する排気通路に設けられる三元触媒と、前記排気通路の前記三元触媒より下流側に配設され、前記排気中の窒素酸化物を吸蔵可能な窒素酸化物吸蔵触媒と、を備える排気浄化装置の制御装置であって、現時刻より後の時刻における前記三元触媒の温度に関連する状態量の推移を予測する予測部と、前記エンジンの空燃比を制御する空燃比制御部と、前記窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵された前記窒素酸化物を還元及び放出するために、前記空燃比を一時的に理論空燃比より低いリッチ空燃比にするリッチ化処理を実行する時期であるリッチ化時期を決定するリッチ化時期決定部と、を備え、前記リッチ化時期決定部は、前記状態量の推移の予測結果に基づいて、前記リッチ化時期を決定し、前記空燃比制御部は、前記リッチ化時期において、前記三元触媒の温度に基づいて、前記リッチ化処理を実行する、排気浄化装置の制御装置が提供される。

前記空燃比制御部は、前記リッチ化処理において消費される燃料の量を、前記リッチ化時期における前記三元触媒の温度に基づいて算出してもよい。

前記予測部は、現時刻より後の時刻における前記三元触媒の温度の推移を予測する温度推移予測部と、現時刻より後の時刻における前記リッチ化処理が実行された場合に消費される燃料の量の推移を、前記三元触媒の温度の推移に基づいて、予測するリッチ化燃料推移予測部と、を含んでもよい。

前記リッチ化時期決定部は、前記リッチ化処理が実行された場合に消費される燃料の量の予測値が小さくなる時期を優先して、前記リッチ化時期として決定してもよい。

前記空燃比制御部は、前記窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵された前記窒素酸化物の量が閾値を超えた場合に、前記リッチ化処理を実行してもよい。

前記閾値を第１の閾値とした場合、前記予測部は、前記窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵された前記窒素酸化物の量が前記第１の閾値より低い第２の閾値を超えた場合に、前記状態量の推移を予測してもよい。

前記温度推移予測部は、車両の走行路に関する情報に基づいて、前記三元触媒の温度の推移を予測してもよい。

前記排気浄化装置は、前記エンジン及び駆動用モータのうちの少なくとも一方から出力される動力によって走行可能なハイブリッド車両に搭載され、前記制御装置は、前記エンジン及び前記駆動用モータを制御する駆動制御部を備え、前記駆動制御部は、前記リッチ化処理を実行する旨の情報が入力された場合に、前記駆動用モータから出力される動力を増大させるとともに、前記エンジンから出力される動力を低下させてもよい。

以上説明したように本発明によれば、窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵された窒素酸化物を還元及び放出するためのリッチ化処理による燃料消費量の増大を抑制することが可能となる。

本発明の実施形態に係る排気浄化システムの概略構成の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示す説明図である。 エンジン回転数Ｎｅ及び出力トルクＴｒｑと三元触媒温度との関係性を表すマップの一例を示す説明図である。 三元触媒温度とリッチ化燃料消費量との関係性を表すマップの一例を示す説明図である。 同実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。 同実施形態に係る制御装置が行うリッチ化燃料消費量の推移の予測処理の流れの一例を示すフローチャートである。 同実施形態に係る制御装置による制御が行われた場合における、各値の推移の一例を示す説明図である。 応用例に係るハイブリッド車両の駆動系の概略構成の一例を示す模式図である。 応用例に係る制御装置の機能構成の一例を示す説明図である。 応用例に係る制御装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．排気浄化システムの概略構成＞
まず、本発明の実施形態に係る排気浄化システム１の概略構成について、説明する。図１は、本実施形態に係る排気浄化システム１の概略構成の一例を示す模式図である。図１に示したように、排気浄化システム１は、エンジン３０と、エンジン３０より吸気側に設けられた吸気通路１０と、エンジン３０より排気側に設けられた排気通路２０と、エアフローメータ２０２と、第１のＮＯｘ濃度センサ２０４と、第２のＮＯｘ濃度センサ２０６と、温度センサ２０８と、カーナビゲーションシステム２１０と、カメラシステム２１２と、制御装置１００と、を含む。

エンジン３０は、例えば、火花点火式の内燃機関であるガソリンエンジンである。エンジン３０には、１又は複数の気筒３１が備えられる。図１では、理解を容易にするために、エンジン３０に設けられる複数の気筒３１のうちの１つの気筒３１が、一例として、示されている。各気筒３１には、内部に燃焼室３２が形成され、燃焼室３２に向けて点火プラグ３５が設けられている。また、各気筒３１には、燃焼室３２に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３８が設けられている。燃料噴射弁３８は、具体的には、燃料タンク４０からフィードポンプ５０により吸い上げられて送出された燃料を燃焼室３２内に噴射する。なお、燃料噴射弁３８は、燃焼室３２内に燃料を直接噴射する形式のものに限られない。燃料噴射弁３８が吸気通路１０に備えられ、あらかじめ燃料を含む吸気が燃焼室３２へ吸入されてもよい。

燃焼室３２には、空気及び燃料からなる混合気が形成され、当該混合気が点火プラグ３５の点火により燃焼する。それにより、各気筒３１内に設けられたピストン３３が直線往復運動を行い、各気筒３１のピストン３３と接続されたクランクシャフトへ動力が伝達される。各燃焼室３２は、吸気側及び排気側においてそれぞれ吸気通路１０及び排気通路２０に連通している。また、各気筒３１には、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ開閉可能な吸気バルブ３６及び排気バルブ３７が設けられている。吸気バルブ３６及び排気バルブ３７が開閉することにより、燃焼室３２への吸気の吸入及び燃焼室３２からの排気の排出が行われる。

吸気通路１０は、上流側の端部において、車両の外部から外気が取り込まれる吸気口と連通する。吸気通路１０には、エアクリーナ１２が設けられ、エアクリーナ１２の下流側には、吸気通路１０へ吸入される吸気の量である吸気量を調整可能なスロットルバルブ１４が設けられる。スロットルバルブ１４のさらに下流側には、インテークマニホールド１５が設けられる。インテークマニホールド１５は、各気筒３１の吸気側に向けて分岐し、各燃焼室３２と連通する。具体的には、インテークマニホールド１５から各気筒３１へ向けて分岐する通路は、各気筒３１の吸気ポートに接続される。また、インテークマニホールド１５には、気筒３１側へ流れる吸気を一時的に溜めるためのサージタンク１６が設けられる。

吸気口から取り込まれた外気は、エアクリーナ１２を通過した後、スロットルバルブ１４により絞られ、インテークマニホールド１５を介してエンジン３０の各気筒３１に吸入される。また、スロットルバルブ１４は、例えば、電動モータを備え、制御装置１００からの動作指令に基づいて当該電動モータが駆動されることによって、スロットルバルブ１４の開度が制御されるように構成される。スロットルバルブ１４の開度を調整することにより、吸気通路１０の流路面積が調整されることによって、吸気量が調整される。

また、吸気通路１０において、エアクリーナ１２とスロットルバルブ１４との間には、エアフローメータ２０２が設けられる。エアフローメータ２０２は、吸気通路１０へ吸入される吸気の量である吸気量を検出し、検出結果を出力する。

排気通路２０は、下流側の端部において、車両の外部へ排気が放出される排気口と連通する。排気通路２０の上流側には、エキゾーストマニホールド２１が設けられる。エキゾーストマニホールド２１は、各気筒３１の排気側に向けて分岐し、各燃焼室３２と連通する。具体的には、エキゾーストマニホールド２１から各気筒３１へ向けて分岐する通路は、各気筒３１の排気ポートに接続される。エキゾーストマニホールド２１の下流側には、三元触媒２２が設けられる。三元触媒２２は、排気中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化、並びにＮＯｘの還元を行い、排気中のこのような有害成分を無害な水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、及び窒素（Ｎ_２）に浄化する。三元触媒２２のさらに下流側には、窒素酸化物吸蔵触媒２４が配設される。窒素酸化物吸蔵触媒２４は、排気中のＮＯｘを吸蔵可能な触媒である。

エンジン３０における燃焼後の排気は、各燃焼室３２からエキゾーストマニホールド２１を介して排出され、三元触媒２２及び窒素酸化物吸蔵触媒２４を順に通過した後、排気口から車両の外部へ放出される。このように、エンジン３０から排出される排気は、排気通路２０を通過する。排気浄化システム１では、エンジン３０の空燃比がリーン空燃比となる場合において、浄化されずに三元触媒２２を通過したＮＯｘを窒素酸化物吸蔵触媒２４によって吸蔵することができる。三元触媒２２及び窒素酸化物吸蔵触媒２４は、本発明に係る排気浄化装置を構成する。

また、排気通路２０において、三元触媒２２と窒素酸化物吸蔵触媒２４との間には、第１のＮＯｘ濃度センサ２０４が設けられる。第１のＮＯｘ濃度センサ２０４は、窒素酸化物吸蔵触媒２４へ流入する排気のＮＯｘ濃度である流入ＮＯｘ濃度を検出し、検出結果を出力する。また、窒素酸化物吸蔵触媒２４の下流側には、第２のＮＯｘ濃度センサ２０６が設けられる。第２のＮＯｘ濃度センサ２０６は、窒素酸化物吸蔵触媒２４から流出する排気のＮＯｘ濃度である流出ＮＯｘ濃度を検出し、検出結果を出力する。また、三元触媒２２の近傍には、温度センサ２０８が設けられる。温度センサ２０８は、三元触媒２２の温度を検出し、検出結果を出力する。

カーナビゲーションシステム２１０は、自車両の現在位置から目的地までの走行経路に関する情報を運転者へ提供する情報処理システムである。カーナビゲーションシステム２１０は、例えば、画像データとしての地図データや施設に関するデータ等のデータを記憶する機能、運転者による入力を受け付ける機能、画像を表示する機能、及び音声を出力する機能を有する。カーナビゲーションシステム２１０は、自車両の現在位置から運転者によって入力された目的地までの走行経路を検索し、地図上に当該走行経路を表示する。カーナビゲーションシステム２１０に設定される自車両の現在位置から目的地までの走行経路は、例えば、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号）が示す位置情報として設定される。従って、本実施形態に係る車両には、具体的には、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して現在位置を算出するＧＰＳ受信機が組み込まれ得る。

カーナビゲーションシステム２１０は、車両の走行路に関する情報を記憶しており、当該情報を検索可能である。例えば、カーナビゲーションシステム２１０は、目的地に応じて検索された走行経路に基づいて、車両の走行路に関する情報を検索してもよい。具体的には、カーナビゲーションシステム２１０は、現時刻より後の時刻において自車両が走行する走行路の傾斜、種類（例えば、高速道路や登坂路であるか否か）、曲率、又は渋滞状況等を示す情報を検索してもよい。検索された当該情報は、カーナビゲーションシステム２１０から制御装置１００へ出力され、制御装置１００による処理に用いられ得る。

カメラシステム２１２は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を有する左右１対のカメラを有して構成され、車両外の外部環境を撮像し、現時刻より後の時刻において自車両が走行する走行路に関する情報を画像情報として認識することができる。カメラシステム２１２は、具体的には、撮像した左右１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって対象物までの距離情報を生成して取得することができる。また、カメラシステム２１２は、三角測量の原理によって生成した距離情報に対して、周知のグルーピング処理を行い、グルーピング処理された距離情報を予め設定しておいた三次元的な立体物データ等と比較することにより、立体物データや白線データ等を検出する。これにより、カメラシステム２１２は、先行車両や走行路における白線の他、一時停止の標識、停止線、ＥＴＣゲートなどを認識することもできる。カメラシステム２１２により取得された情報は、カメラシステム２１２から制御装置１００へ出力され、制御装置１００による処理に用いられ得る。

制御装置１００は、本発明に係る排気浄化装置の制御装置に相当する。制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

制御装置１００は、排気浄化システム１を構成する各装置の動作を制御する。例えば、制御装置１００は、制御対象である各アクチュエータに対して電気信号を用いて動作指令を行う。具体的には、制御装置１００は、スロットルバルブ１４の駆動、点火プラグ３５の駆動及び燃料噴射弁３８の駆動を制御することによって、エンジン３０における燃焼を制御する。より具体的には、制御装置１００は、燃料噴射弁３８によって噴射される燃料の量を制御することによって、エンジン３０の空燃比を制御する。それにより、窒素酸化物吸蔵触媒２４に吸蔵されたＮＯｘを還元及び放出するために、空燃比を一時的に理論空燃比より低いリッチ空燃比にするリッチ化処理が実行され得る。本実施形態では、制御装置１００が行うリッチ化処理に関する制御によって、リッチ化処理による燃料消費量の増大を抑制することが可能となる。なお、制御装置１００の詳細については、後述する。

また、制御装置１００は、各センサから出力された情報を受信する。制御装置１００は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて各センサと通信を行ってもよい。なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により分割されてもよく、その場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

＜２．制御装置＞
続いて、図２〜図７を参照して、本実施形態に係る制御装置１００の詳細について説明する。

［２−１．機能構成］
まず、図２〜図４を参照して、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成について説明する。図２は、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成の一例を示す説明図である。図２に示したように、制御装置１００は、吸蔵量算出部１１０と、予測部１３０と、リッチ化時期決定部１５０と、空燃比制御部１７０と、を含む。なお、制御装置１００の記憶素子には、以下に説明する制御装置１００の各処理おいて参照されるデータが記憶される。具体的には、図３に示すマップＭ１０、図４に示すマップＭ２０、閾値Ｔ１の設定値、及び閾値Ｔ２の設定値が、当該記憶素子に記憶される。

（吸蔵量算出部）
吸蔵量算出部１１０は、窒素酸化物吸蔵触媒２４に吸蔵されているＮＯｘの量であるＮＯｘ吸蔵量を算出し、算出結果を予測部１３０及び空燃比制御部１７０へ出力する。例えば、吸蔵量算出部１１０は、エアフローメータ２０２、第１のＮＯｘ濃度センサ２０４、及び第２のＮＯｘ濃度センサ２０６から出力される検出結果に基づいて、ＮＯｘ吸蔵量を算出する。なお、ＮＯｘ吸蔵量の算出結果は、制御装置１００の記憶素子に記憶されてもよい。

具体的には、吸蔵量算出部１１０は、エアフローメータ２０２により検出される吸気量に第１のＮＯｘ濃度センサ２０４により検出される流入ＮＯｘ濃度を乗じて得られる値を、窒素酸化物吸蔵触媒２４へのＮＯｘの流入量として、算出する。また、吸蔵量算出部１１０は、エアフローメータ２０２により検出される吸気量に第２のＮＯｘ濃度センサ２０６により検出される流出ＮＯｘ濃度を乗じて得られる値を、窒素酸化物吸蔵触媒２４からのＮＯｘの流出量として、算出する。次に、吸蔵量算出部１１０は、ＮＯｘの上記流入量から上記流出量を減算して得られる値を、ＮＯｘ吸蔵量の増量として、算出する。上記吸気量、上記流入量、上記流出量、及び上記ＮＯｘ吸蔵量の増量は、単位時間あたりの値であってもよい。吸蔵量算出部１１０は、このように算出されたＮＯｘ吸蔵量の増量を累積することによって、各時刻におけるＮＯｘ吸蔵量を算出する。なお、吸蔵量算出部１１０は、上述した計算の各過程において得られる値に対して、車両の各種設計仕様や運転状態に応じて、適宜係数を乗じること等の調整を行ってもよい。

（予測部）
予測部１３０は、現時刻より後の時刻における三元触媒２２の温度に関連する状態量の推移を予測する。また、予測部１３０は、予測された上記状態量の推移を示す情報をリッチ化時期決定部１５０へ出力する。上記状態量は、三元触媒２２の温度と相関を有する値であればよく、三元触媒２２の温度自体であってもよい。以下では、予測部１３０の温度推移予測部１３２によって、現時刻より後の時刻における三元触媒２２の温度の推移が、上記状態量の推移として、予測される例について主に説明する。

予測部１３０は、例えば、図２に示したように、温度推移予測部１３２と、リッチ化燃料推移予測部１３４と、を含む。

温度推移予測部１３２は、現時刻より後の時刻における三元触媒２２の温度（以下、三元触媒温度とも称する。）の推移を予測する。また、温度推移予測部１３２は、予測された三元触媒温度の推移を示す情報をリッチ化燃料推移予測部１３４へ出力する。温度推移予測部１３２は、例えば、現時刻から所定の時間経過時までの間における三元触媒２２の温度の推移を予測する。ここで、現時刻から当該所定の時間経過時において、ＮＯｘ吸蔵量が閾値Ｔ２と略一致することが望ましい。ここで、閾値Ｔ２は、後述する空燃比制御部１７０による処理において用いられる閾値であり、窒素酸化物吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵能力が過剰に低下しているか否かを判別し得る値に設定される本発明に係る第１の閾値に相当する。例えば、閾値Ｔ２は、窒素酸化物吸蔵触媒２４におけるＮＯｘ吸蔵量の上限値の１２％程度に設定され得る。当該所定の時間は、例えば、当該所定の時間経過時におけるＮＯｘ吸蔵量と閾値Ｔ２との差が比較的小さくなるような時間に、車両の各種設計仕様又は予測部１３０による予測処理の開始条件に基づいて、設定される。

温度推移予測部１３２は、車両の走行路に関する情報に基づいて、三元触媒２２の温度の推移を予測してもよい。それにより、車両の走行路に関する様々な情報を利用して、三元触媒２２の温度の推移を適切に予測することができる。例えば、温度推移予測部１３２は、カーナビゲーションシステム２１０又はカメラシステム２１２から出力された現時刻より後の時刻において自車両が走行する走行路に関する情報に基づいて、現時刻から所定の時間経過時までの間における三元触媒温度の推移を予測してもよい。具体的には、温度推移予測部１３２は、まず、カーナビゲーションシステム２１０又はカメラシステム２１２から出力された情報に基づいて、現時刻から所定の時間経過時までの間におけるエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン３０から出力されるトルクである出力トルクＴｒｑの推移を予測する。そして、温度推移予測部１３２は、予測されたエンジン回転数Ｎｅ及び出力トルクＴｒｑの推移に基づいて、三元触媒温度の推移を予測する。

エンジン回転数Ｎｅ及び出力トルクＴｒｑの推移の予測処理において、温度推移予測部１３２は、例えば、今後の走行路が登坂路である場合、出力トルクＴｒｑが上昇すると予測してもよい。また、温度推移予測部１３２は、車両が高速道路を走行しているときに、今後の走行路において渋滞が発生している場合、出力トルクＴｒｑ及びエンジン回転数Ｎｅが低下すると予測してもよい。また、温度推移予測部１３２は、今後の走行路において一時停止が要求される箇所がある場合、出力トルクＴｒｑ及びエンジン回転数Ｎｅが低下し、アイドル状態となると予測してもよい。さらに、温度推移予測部１３２は、当該アイドル状態となった後、車両が加速することに伴い、出力トルクＴｒｑ及びエンジン回転数Ｎｅが上昇すると予測してもよい。

三元触媒温度の推移の予測処理において、温度推移予測部１３２は、例えば、図３に示したマップＭ１０を用いて、エンジン回転数Ｎｅ及び出力トルクＴｒｑの推移に基づいて、現時刻から所定の時間経過時までの間における三元触媒温度の推移を予測してもよい。マップＭ１０は、エンジン回転数Ｎｅ及び出力トルクＴｒｑと三元触媒温度との関係性を表す。具体的には、図３に示したように、マップＭ１０において、三元触媒温度は、エンジン回転数Ｎｅ及び出力トルクＴｒｑの各々が大きいほど、高い値に設定される。

リッチ化燃料推移予測部１３４は、現時刻より後の時刻におけるリッチ化処理が実行された場合に消費される燃料の量の推移を、三元触媒２２の温度の推移に基づいて、予測する。また、リッチ化燃料推移予測部１３４は、予測されたリッチ化処理が実行された場合に消費される燃料の量の推移をリッチ化時期決定部１５０へ出力する。以下、リッチ化処理が実行された場合に消費される燃料の量を、リッチ化燃料消費量とも称する。

具体的には、リッチ化燃料推移予測部１３４は、温度推移予測部１３２により予測された現時刻から所定の時間経過時までの間における三元触媒温度の推移に基づいて、現時刻から所定の時間経過時までの間におけるリッチ化燃料消費量の推移を予測する。例えば、リッチ化燃料推移予測部１３４は、図４に示したマップＭ２０を用いて、現時刻から所定の時間経過時までの間におけるリッチ化燃料消費量の推移を予測してもよい。マップＭ２０は、三元触媒温度とリッチ化燃料消費量との関係性を表す。マップＭ２０において、具体的には、図４に示したように、リッチ化燃料消費量は、基本的に、三元触媒温度が高いほど、大きな値に設定される。なお、マップＭ２０において、図４に示したように、三元触媒温度が比較的低い領域において、リッチ化燃料消費量は、三元触媒温度が高くなるにつれて、低下するように設定されてもよい。

リッチ化燃料推移予測部１３４によるリッチ化燃料消費量の推移の予測結果は、後述するように、リッチ化時期決定部１５０によるリッチ化時期の決定処理において、利用される。それにより、三元触媒２２の温度の推移の予測結果に基づいて得られるリッチ化燃料消費量の推移の予測結果を利用して、リッチ化時期を適切に決定することが実現される。

予測部１３０は、窒素酸化物吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵量が閾値Ｔ２より低い閾値Ｔ１を超えた場合に、現時刻より後の時刻における三元触媒２２の温度に関連する状態量の推移を予測してもよい。ここで、閾値Ｔ１は、本発明に係る第１の閾値より低い第２の閾値に相当する。閾値Ｔ２が窒素酸化物吸蔵触媒２４におけるＮＯｘ吸蔵量の上限値の１２％程度に設定される場合、閾値Ｔ１は、例えば、当該上限値の８％程度に設定され得る。後述するように、ＮＯｘ吸蔵量が閾値Ｔ２を超えたことをトリガとしてリッチ化処理が実行される場合があるので、閾値Ｔ１と閾値Ｔ２との差が過剰に小さい場合、リッチ化処理の実行において予測部１３０による上記状態量の推移の予測結果に依存しない時期にリッチ化処理が実行される頻度が増大し得る。ゆえに、リッチ化処理による燃料消費量の増大を抑制する効果が低下し得る。一方、閾値Ｔ１と閾値Ｔ２との差が過剰に大きい場合、予測部１３０による上記状態量の推移の予測処理が実行される頻度が増大する。本実施形態では、後述するように、予測部１３０による予測結果に基づいて、リッチ化処理が実行される。よって、予測処理が実行される頻度の増大に伴って、車両の走行時間の全体を通じてリッチ化処理が実行される頻度が増大し得る。ゆえに、車両の走行時間の全体を通じて消費される燃料の量が増大し得る。

よって、リッチ化処理の実行において予測部１３０による予測結果に依存しない時期にリッチ化処理が実行される頻度、及び車両の走行時間の全体を通じてリッチ化処理が実行される頻度のそれぞれが燃費に対して与える影響に基づいて、閾値Ｔ１が適宜設定される。従って、窒素酸化物吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵量が閾値Ｔ１を超えた場合に、状態量の推移を予測することによって、燃費の低下を抑制することができる。

（リッチ化時期決定部）
リッチ化時期決定部１５０は、窒素酸化物吸蔵触媒２４に吸蔵されたＮＯｘを還元及び放出するために、エンジン３０の空燃比を一時的に理論空燃比より低いリッチ空燃比にするリッチ化処理を実行する時期であるリッチ化時期を決定する。また、リッチ化時期決定部１５０は、当該リッチ化時期を示す情報を空燃比制御部１７０へ出力する。本実施形態に係るリッチ化時期決定部１５０は、予測部１３０による現時刻より後の時刻における三元触媒２２の温度に関連する状態量の推移の予測結果に基づいて、リッチ化時期を決定する。上述したように、三元触媒２２の酸素貯蔵機能は、三元触媒２２の温度に依存する。具体的には、酸素貯蔵機能は三元触媒２２の温度が高くなるにつれて向上する特性を有する。また、三元触媒２２の酸素貯蔵機能が高くなるにつれて、リッチ化処理において消費される燃料の量を増大させる必要が生じる。本実施形態によれば、上記状態量の推移の予測結果に基づいて、リッチ化時期を決定することによって、三元触媒２２の酸素貯蔵機能が低くなる時期を優先してリッチ化時期として決定することができる。それにより、リッチ化処理において消費される燃料消費量の増大を抑制することができる。

リッチ化時期決定部１５０は、例えば、リッチ化燃料消費量の予測値が小さくなる時期を優先して、リッチ化時期として決定してもよい。具体的には、リッチ化時期決定部１５０は、リッチ化燃料推移予測部１３４によるリッチ化燃料消費量の推移の予測結果に基づいて、現時刻から所定の時間経過時までの間においてリッチ化燃料消費量の予測値が最小となる時期をリッチ化時期として決定してもよい。それにより、予測部１３０による予測結果に基づいて、リッチ化時期をより適切に決定することができる。

（空燃比制御部）
空燃比制御部１７０は、エンジン３０の空燃比を制御する。具体的には、空燃比制御部１７０は、燃料噴射弁３８へ動作指令を出力することにより、燃料噴射弁３８により噴射される燃料の量を制御することによって、エンジン３０の空燃比を制御する。

本実施形態では、空燃比制御部１７０は、空燃比が主として理論空燃比より高いリーン空燃比となるように制御を行う。それにより、空燃比が理論空燃比となるように制御する場合と比較して、同一の出力トルクに対して、スロットルバルブ１４の開度を大きな値に維持することができる。ゆえに、吸気抵抗を低減させることによって、燃費を向上させることができる。しかしながら、空燃比が主としてリーン空燃比となるように制御を行う場合、上述したように、窒素酸化物吸蔵触媒２４にＮＯｘが継続的に吸蔵されるので、窒素酸化物吸蔵触媒２４に吸蔵されたＮＯｘを還元及び放出するために、リッチ化処理を実行する必要が生じる。以下、空燃比制御部１７０が行うリッチ化処理に関する制御について、説明する。

本実施形態に係る空燃比制御部１７０は、リッチ化時期決定部１５０により決定されたリッチ化時期において、三元触媒２２の温度に基づいて、リッチ化処理を実行する。具体的には、空燃比制御部１７０は、リッチ化処理において消費される燃料の量を、リッチ化時期における三元触媒２２の温度に基づいて算出し、算出結果に応じた動作指令を燃料噴射弁３８へ出力する。例えば、空燃比制御部１７０は、図４に示したマップＭ２０を用いて、リッチ化時期における三元触媒温度に応じたリッチ化燃料消費量を、リッチ化処理において消費される燃料の量として、算出してもよい。本実施形態では、上述したように、予測部１３０による上記状態量の推移の予測結果に基づいて、リッチ化時期が決定される。このようなリッチ化時期において、空燃比制御部１７０により、三元触媒２２の温度に基づいたリッチ化処理が実行されることによって、リッチ化処理において消費される燃料消費量の増大の抑制が実現される。

空燃比制御部１７０は、窒素酸化物吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵量が閾値Ｔ２を超えた場合に、リッチ化処理を実行してもよい。上述したように、閾値Ｔ２は、窒素酸化物吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵能力が過剰に低下しているか否かを判別し得る値に設定される。具体的には、空燃比制御部１７０は、ＮＯｘ吸蔵量が閾値Ｔ２を超えたことをもって、窒素酸化物吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵能力が過剰に低下していると判定し得る。ゆえに、リッチ化時期より前の時期であっても、窒素酸化物吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵能力が過剰に低下している場合に、リッチ化処理を実行することができる。それにより、ＮＯｘが排気浄化装置によって浄化されずに、車外へ放出されることを防止することができる。

［２−２．動作］
続いて、図５〜図７を参照して、本実施形態に係る制御装置１００が行う処理の流れについて説明する。図５は、本実施形態に係る制御装置１００が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、以下では、リッチ化時期として、リッチ化処理を実行する時刻であるリッチ化時刻ｔｒを適用した例について主に説明する。

図５に示したように、まず、予測部１３０は、ＮＯｘ吸蔵量αが閾値Ｔ１を超えたか否かを判定する（ステップＳ５０２）。ＮＯｘ吸蔵量αが閾値Ｔ１を超えていないと判定された場合（ステップＳ５０２／ＮＯ）、ステップＳ５０２の判定処理が繰り返される。一方、ＮＯｘ吸蔵量αが閾値Ｔ１を超えたと判定された場合（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）、予測部１３０は、リッチ化燃料消費量の推移の予測処理を実行し（ステップＳ６００）、予測結果をリッチ化時期決定部１５０へ出力する。ここで、ステップＳ６００の処理において、予測部１３０は、三元触媒２２の温度の推移を予測し、当該予測の結果に基づいて、リッチ化燃料消費量の推移を予測する。次に、リッチ化時期決定部１５０は、リッチ化燃料消費量の推移の予測結果に基づいて、リッチ化時刻ｔｒを決定し（ステップＳ５０４）、リッチ化時刻ｔｒを示す情報を空燃比制御部１７０へ出力する。

そして、空燃比制御部１７０は、ＮＯｘ吸蔵量αが閾値Ｔ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０６）。ＮＯｘ吸蔵量αが閾値Ｔ２以下であると判定された場合（ステップＳ５０６／ＹＥＳ）、空燃比制御部１７０は、現時刻がリッチ化時刻ｔｒに到達したか否かを判定する（ステップＳ５０８）。現時刻がリッチ化時刻ｔｒに到達していないと判定された場合（ステップＳ５０８／ＮＯ）、ステップＳ５０６の判定処理へ戻る。一方、現時刻がリッチ化時刻ｔｒに到達したと判定された場合（ステップＳ５０８／ＹＥＳ）、空燃比制御部１７０は、リッチ化処理を実行し（ステップＳ５１０）、図５に示した処理は終了する。また、ステップＳ５０６の判定処理において、ＮＯｘ吸蔵量αが閾値Ｔ２を超えたと判定された場合（ステップＳ５０６／ＮＯ）、空燃比制御部１７０は、リッチ化処理を実行し（ステップＳ５１０）、図５に示した処理は終了する。

続いて、図６を参照して、リッチ化燃料消費量の推移の予測処理（図５に示したステップＳ６００）について、より詳細に説明する。

図６は、本実施形態に係る制御装置１００が行うリッチ化燃料消費量の推移の予測処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図６における時刻ｔ_０は、図５に示したステップＳ５０２の処理において、ＮＯｘ吸蔵量αが閾値Ｔ１を超えたと判定されることによって、リッチ化燃料消費量の推移の予測処理（ステップＳ６００）が予測部１３０によって実行される時刻を示す。

図６に示したように、リッチ化燃料消費量の推移の予測処理では、まず、温度推移予測部１３２は、時刻ｔ_０から所定の時間経過時に相当する時刻ｔ_１までの間におけるエンジン回転数Ｎｅ及び出力トルクＴｒｑの推移を予測する（ステップＳ６０２）。次に、温度推移予測部１３２は、予測されたエンジン回転数Ｎｅ及び出力トルクＴｒｑの推移に基づいて、時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの間における三元触媒温度の推移を予測し（ステップＳ６０４）、予測結果をリッチ化燃料推移予測部１３４へ出力する。そして、リッチ化燃料推移予測部１３４は、予測された三元触媒温度の推移に基づいて、時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの間におけるリッチ化燃料消費量の推移を予測し（ステップＳ６０６）、予測結果をリッチ化時期決定部１５０へ出力し、図６に示した処理は終了する。

続いて、図７を参照して、本実施形態に係る制御装置１００による制御が行われた場合における、各値の推移について説明する。図７は、本実施形態に係る制御装置１００による制御が行われた場合における、各値の推移の一例を示す説明図である。図７では、ＮＯｘ吸蔵量αが、時刻ｔ_０より前の時刻において、継続的に上昇し、時刻ｔ_０において、閾値Ｔ１を上回った場合における、各値の推移が示されている。なお、以下では、理解を容易にするために、各時刻における三元触媒温度の実値（例えば、温度センサ２０８により検出される値）と、予測値とが略一致するものとして説明する。

図７に示すように、時刻ｔ_０より前の時刻において、ＮＯｘ吸蔵量αが閾値Ｔ１を超えていないので、予測部１３０によるリッチ化燃料消費量の推移の予測処理は実行されない。上述したように、空燃比制御部１７０は、空燃比が主としてリーン空燃比となるように制御を行うので、ＮＯｘ吸蔵量αは、時刻ｔ_０より前の時刻において、継続的に上昇する。そして、時刻ｔ_０において、ＮＯｘ吸蔵量αが閾値Ｔ１を超えるので、予測部１３０は、リッチ化燃料消費量の推移の予測処理を実行する。

具体的には、温度推移予測部１３２は、時刻ｔ_０において、時刻ｔ_０から所定の時間経過時に相当する時刻ｔ_１までの間における三元触媒温度の推移を予測する。また、リッチ化燃料推移予測部１３４は、予測された三元触媒温度の推移に基づいて、時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの間におけるリッチ化燃料消費量の推移を予測する。そして、リッチ化時期決定部１５０は、時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの間においてリッチ化燃料消費量の予測値が小さくなる時刻を優先して、リッチ化時刻ｔｒとして決定する。具体的には、リッチ化時期決定部１５０は、図７に示したように、時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの間においてリッチ化燃料消費量の予測値が最小となる時刻をリッチ化時刻ｔｒとして決定する。

時刻ｔ_０から時刻ｔｒまでの間において、ＮＯｘ吸蔵量αは閾値Ｔ２以下であるので、リッチ化処理は実行されず、ＮＯｘ吸蔵量αが上昇する状態が引き続き継続される。そして、リッチ化時刻ｔｒにおいて、空燃比制御部１７０によって、リッチ化処理が実行される。それにより、窒素酸化物吸蔵触媒２４に吸蔵されたＮＯｘが還元及び放出されるので、図７に示したように、リッチ化時刻ｔｒ以後において、ＮＯｘ吸蔵量αが減少する。

本実施形態では、このように、予測部１３０による現時刻より後の時刻における三元触媒２２の温度に関連する状態量の推移の予測結果に基づいて、リッチ化時刻ｔｒが決定される。それにより、三元触媒２２の温度に依存する酸素貯蔵機能が低くなる時期を優先してリッチ化時刻ｔｒとして決定することができる。それにより、リッチ化処理において消費される燃料消費量の増大を抑制することができる。

＜３．応用例＞
続いて、図８〜図１０を参照して、本発明に係る排気浄化装置の制御装置をハイブリッド車両に適用した応用例について説明する。当該ハイブリッド車両は、エンジン及び駆動用モータを備え、当該エンジン及び当該駆動用モータのうちの少なくとも一方から出力される動力によって走行可能である。

応用例に係る排気浄化システムでは、図１を参照して説明した排気浄化システム１と比較して、制御装置が後述する駆動制御部の機能を有する点について異なる。当該相違点以外の点において、応用例に係る排気浄化システムは、図１を参照して説明した排気浄化システム１と同様の構成を有し得る。例えば、エンジン３０より吸気側及び排気側には、図１に示した吸気通路１０及び排気通路２０がそれぞれ設けられる。また、応用例に係る排気浄化システムは、図１に示した各センサ、カーナビゲーションシステム２１０、及びカメラシステム２１２を含む。また、応用例に係るハイブリッド車両には、上述した三元触媒２２及び窒素酸化物吸蔵触媒２４により構成される排気浄化装置が搭載される。以下では、応用例に係る排気浄化システムにおいて、図１を参照して説明した排気浄化システム１と重複する構成については、説明を適宜省略する。

［３−１．駆動系の概略構成］
まず、応用例に係るハイブリッド車両の駆動系３の概略構成について、説明する。図８は、応用例に係るハイブリッド車両の駆動系３の概略構成の一例を示す模式図である。図８に示したように、駆動系３は、エンジン３０と、駆動力伝達系７１と、駆動輪７３と、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）７５と、インバータ７７と、高電圧バッテリ７９と、制御装置３００と、を含む。

エンジン３０は、上述したように、例えば、火花点火式の内燃機関であるガソリンエンジンである。エンジン３０の出力軸であるクランクシャフトは、駆動力伝達系７１を介して、駆動輪７３と接続される。エンジン３０から出力される動力は、駆動力伝達系７１を介して、駆動輪７３へ伝達される。

モータジェネレータ７５は、例えば、三相交流式のモータであり、インバータ７７を介して高電圧バッテリ７９に接続されている。モータジェネレータ７５は、高電圧バッテリ７９の電力を用いて駆動されて動力を出力する駆動モータとしての機能と、車両の減速時に駆動輪７３の運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能とを有する。

モータジェネレータ７５を駆動モータとして機能させる場合、インバータ７７は、高電圧バッテリ７９から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ７５を駆動する。モータジェネレータ７５から出力される動力は、駆動力伝達系７１を介して、駆動輪７３へ伝達される。また、モータジェネレータ７５を発電機として機能させる場合、インバータ７７は、モータジェネレータ７５で発電された交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ７９に充電する。

高電圧バッテリ７９は、高電圧（例えば、２００Ｖ）の電力供給源である。具体的には、高電圧バッテリ７９は、車両の駆動力を生成するモータジェネレータ７５へ電力を供給する他、車両内の各種装置へ電力を供給する低電圧バッテリへ電力を供給する。

このように、応用例に係るハイブリッド車両は、エンジン３０及び駆動用モータとしてのモータジェネレータ７５のうちの少なくとも一方から出力される動力によって走行可能である。

制御装置３００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

制御装置３００は、排気浄化システムを構成する各装置の動作を制御する他、駆動系３を構成する各装置の動作を制御する。具体的には、制御装置３００は、各センサにより検出される情報に基づいて、エンジン３０及びモータジェネレータ７５の各々の出力の制御指令値を算出し、当該制御指令値に基づいて、エンジン３０及びモータジェネレータ７５を制御する。より具体的には、制御装置３００は、図１に示したスロットルバルブ１４、点火プラグ３５、及び燃料噴射弁３８等へ動作指令を出力し、エンジン３０の出力が制御指令値となるように、エンジン３０を制御する。また、制御装置３００は、インバータ７７に対して電流指令や電圧指令を出力し、モータジェネレータ７５の出力が制御指令値となるように、モータジェネレータ７５を制御する。なお、制御装置３００の詳細については、後述する。

また、制御装置３００は、各センサから出力された情報を受信する。制御装置３００は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて各センサと通信を行ってもよい。なお、応用例に係る制御装置３００が有する機能は複数の制御装置により分割されてもよく、その場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

［３−２．制御装置］
続いて、図９及び図１０を参照して、応用例に係る制御装置３００の詳細について説明する。図９は、応用例に係る制御装置３００の機能構成の一例を示す説明図である。図９に示したように、応用例に係る制御装置３００では、図２を参照して説明した制御装置１００と比較して、駆動制御部３１０が含まれる点について異なる。

駆動制御部３１０は、エンジン３０及びモータジェネレータ７５を制御する。具体的には、駆動制御部３１０は、スロットルバルブ１４、点火プラグ３５、及び燃料噴射弁３８等へ動作指令を出力し、エンジン３０の出力が制御指令値となるように、エンジン３０を制御する。また、駆動制御部３１０は、インバータ７７に対して電流指令や電圧指令を出力し、モータジェネレータ７５の出力が制御指令値となるように、モータジェネレータ７５を制御する。

応用例に係る駆動制御部３１０は、リッチ化処理を実行する旨を示す情報が入力された場合に、モータジェネレータ７５から出力される動力を増大させるとともに、エンジン３０から出力される動力を低下させる。換言すると、駆動制御部３１０は、リッチ化処理を実行する旨を示す情報が入力された場合に、エンジン３０から出力される動力の一部をモータジェネレータ７５によって補完させる制御であるモータアシストを実行する。例えば、空燃比制御部１７０は、リッチ化処理を実行すると判定した場合に、駆動制御部３１０へリッチ化処理を実行する旨を示す情報を出力する。そして、駆動制御部３１０は、当該情報が入力されたことをトリガとして、モータアシストを実行する。その後、空燃比制御部１７０は、リッチ化処理を実行する。

例えば、駆動制御部３１０は、リッチ化処理を実行する旨を示す情報が入力されたことをトリガとして、エンジン３０から出力される動力のみによって車両が走行するエンジン走行モードから、エンジン３０及びモータジェネレータ７５から出力される動力によって車両が走行するハイブリッド走行モードへ、走行モードを切り替えてもよい。駆動制御部３１０は、リッチ化処理を実行する旨を示す情報が入力された場合に、このような走行モードの切り替えを行うことによって、エンジン３０から出力される動力を低下させてもよい。

以上説明したように、応用例では、リッチ化処理を実行する旨を示す情報が入力された場合に、エンジン３０から出力される動力を低下させる制御が実行される。それにより、エンジン３０における燃焼エネルギを低下させることができるので、リッチ化処理を実行する時点における三元触媒温度を低下させることができる。ここで、上述したように、リッチ化燃料消費量は、基本的に、三元触媒温度が高いほど、大きな値に設定される。ゆえに、リッチ化処理による燃料消費量の増大をより効果的に抑制することができる。

図１０は、応用例に係る制御装置３００が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。応用例では、図５を参照して説明した処理の流れと比較して、ステップＳ５０６及びステップＳ５０８の判定処理以降の流れが異なる。

図１０に示したように、応用例では、ステップＳ５０８の判定処理において、現時刻がリッチ化時刻ｔｒに到達したと判定された場合（ステップＳ５０８／ＹＥＳ）、空燃比制御部１７０は、当該判定の結果をもってリッチ化処理を実行すると判定し、駆動制御部３１０へリッチ化処理を実行する旨を示す情報を出力する（ステップＳ７１０）。また、ステップＳ５０６の判定処理において、ＮＯｘ吸蔵量αが閾値Ｔ２を超えたと判定された場合（ステップＳ５０６／ＮＯ）、空燃比制御部１７０は、同様に、当該判定の結果をもってリッチ化処理を実行すると判定し、駆動制御部３１０へリッチ化処理を実行する旨を示す情報を出力する（ステップＳ７１０）。そして、駆動制御部３１０は、モータアシストを実行する（ステップＳ７３０）。その後、空燃比制御部１７０は、リッチ化処理を実行し（ステップＳ５１０）、図１０に示した処理は終了する。

＜４．むすび＞
以上説明したように、本実施形態によれば、現時刻より後の時刻における三元触媒２２の温度に関連する状態量の推移が予測され、当該状態量の推移の予測結果に基づいて、リッチ化時期が決定される。それにより、三元触媒２２の温度に依存する酸素貯蔵機能が低くなる時期を優先してリッチ化時期として決定することができる。それにより、リッチ化処理において消費される燃料消費量の増大を抑制することができる。

上記では、リッチ化時期として、リッチ化処理を実行する時刻であるリッチ化時刻ｔｒを適用した例について説明したが、本発明の技術的範囲は係る例に限定されない。例えば、リッチ化時期は、車両の走行距離に基づいて決定されてもよい。例えば、現時刻より後の時刻における三元触媒２２の温度に関連する状態量の推移の予測処理において、予測部１３０は、現時刻より後の時刻における各走行距離についての各種状態量の推移を予測してもよい。また、リッチ化時期決定部１５０は、リッチ化時期を、予測部１３０による予測結果に基づいて、走行距離によって表現される時期として、決定してもよい。

また、上記では、リッチ化時期決定部１５０が、リッチ化燃料消費量の推移の予測結果に基づいて、リッチ化時期を決定する例について説明したが、本発明の技術的範囲は係る例に限定されない。例えば、リッチ化時期決定部１５０は、三元触媒温度の推移の予測結果から直接的にリッチ化時期を決定してもよい。この場合、例えば、リッチ化時期決定部１５０は、三元触媒温度の推移の予測結果及び図４に示すマップＭ２０を用いて、リッチ化時期を決定し得る。

また、上記では、現時刻より後の時刻における三元触媒２２の温度の推移が、三元触媒２２の温度に関連する状態量の推移として、予測される例について説明したが、本発明の技術的範囲は係る例に限定されない。例えば、上記状態量として、予測部１３０によって予測されるエンジン回転数Ｎｅ及び出力トルクＴｒｑのペアが適用されてもよい。また、上記状態量として、エンジン回転数Ｎｅに出力トルクＴｒｑを乗じて得られる値が適用されてもよい。また、リッチ化時期決定部１５０は、このような状態量の推移の予測結果から直接的にリッチ化時期を決定してもよい。

また、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 排気浄化システム
３ 駆動系
１０ 吸気通路
１２ エアクリーナ
１４ スロットルバルブ
１５ インテークマニホールド
１６ サージタンク
２０ 排気通路
２１ エキゾーストマニホールド
２２ 三元触媒
２４ 窒素酸化物吸蔵触媒
３０ エンジン
３１ 気筒
３２ 燃焼室
３３ ピストン
３５ 点火プラグ
３６ 吸気バルブ
３７ 排気バルブ
３８ 燃料噴射弁
４０ 燃料タンク
５０ フィードポンプ
７１ 駆動力伝達系
７３ 駆動輪
７５ モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）
７７ インバータ
７９ 高電圧バッテリ
１００、３００ 制御装置
１１０ 吸蔵量算出部
１３０ 予測部
１３２ 温度推移予測部
１３４ リッチ化燃料推移予測部
１５０ リッチ化時期決定部
１７０ 空燃比制御部
２０２ エアフローメータ
２０４ 第１のＮＯｘ濃度センサ
２０６ 第２のＮＯｘ濃度センサ
２０８ 温度センサ
２１０ カーナビゲーションシステム
２１２ カメラシステム
３１０ 駆動制御部

Claims (8)

1. エンジンから排出される排気が通過する排気通路に設けられる三元触媒と、
   前記排気通路の前記三元触媒より下流側に配設され、前記排気中の窒素酸化物を吸蔵可能な窒素酸化物吸蔵触媒と、
   を備える排気浄化装置の制御装置であって、
   現時刻より後の時刻における前記三元触媒の温度に関連する状態量の推移を予測する予測部と、
   前記エンジンの空燃比を制御する空燃比制御部と、
   前記窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵された前記窒素酸化物を還元及び放出するために、前記空燃比を一時的に理論空燃比より低いリッチ空燃比にするリッチ化処理を実行する時期であるリッチ化時期を決定するリッチ化時期決定部と、
   を備え、
   前記リッチ化時期決定部は、前記状態量の推移の予測結果に基づいて、前記リッチ化時期を決定し、
   前記空燃比制御部は、前記リッチ化時期において、前記三元触媒の温度に基づいて、前記リッチ化処理を実行する、
   排気浄化装置の制御装置。
2. 前記空燃比制御部は、前記リッチ化処理において消費される燃料の量を、前記リッチ化時期における前記三元触媒の温度に基づいて算出する、請求項１に記載の排気浄化装置の制御装置。
3. 前記予測部は、
   現時刻より後の時刻における前記三元触媒の温度の推移を予測する温度推移予測部と、
   現時刻より後の時刻における前記リッチ化処理が実行された場合に消費される燃料の量の推移を、前記三元触媒の温度の推移に基づいて、予測するリッチ化燃料推移予測部と、
   を含む、請求項１又は２に記載の排気浄化装置の制御装置。
4. 前記リッチ化時期決定部は、前記リッチ化処理が実行された場合に消費される燃料の量の予測値が小さくなる時期を優先して、前記リッチ化時期として決定する、請求項３に記載の排気浄化装置の制御装置。
5. 前記空燃比制御部は、前記窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵された前記窒素酸化物の量が閾値を超えた場合に、前記リッチ化処理を実行する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気浄化装置の制御装置。
6. 前記閾値を第１の閾値とした場合、
   前記予測部は、前記窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵された前記窒素酸化物の量が前記第１の閾値より低い第２の閾値を超えた場合に、前記状態量の推移を予測する、
   請求項５に記載の排気浄化装置の制御装置。
7. 前記温度推移予測部は、車両の走行路に関する情報に基づいて、前記三元触媒の温度の推移を予測する、請求項３又は４に記載の排気浄化装置の制御装置。
8. 前記排気浄化装置は、前記エンジン及び駆動用モータのうちの少なくとも一方から出力される動力によって走行可能なハイブリッド車両に搭載され、
   前記制御装置は、
   前記エンジン及び前記駆動用モータを制御する駆動制御部を備え、
   前記駆動制御部は、前記リッチ化処理を実行する旨の情報が入力された場合に、前記駆動用モータから出力される動力を増大させるとともに、前記エンジンから出力される動力を低下させる、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気浄化装置の制御装置。

Images