JP7070218B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

特許文献１の内燃機関は、燃料を燃焼させる気筒を備えている。この気筒には、当該気筒に吸気を導入する吸気通路が接続されている。また、気筒には、当該気筒から排気を排出する排気通路が接続されている。この排気通路には、排気を浄化するための三元触媒が設けられている。また、排気通路における三元触媒よりも下流側には、排気中のパティキュレート・マターを捕集するためのパティキュレートフィルタが設けられている。また、気筒には、燃料タンクから燃料通路に汲み上げられた燃料を気筒に導入するための燃料噴射弁が取り付けられている。

特許文献１の内燃機関では、アクセル操作が解消されるなどして内燃機関に対する要求トルクが減少された場合において内燃機関に加わる負荷が小さいときには、気筒内で燃焼を停止することがある。このような燃焼停止期間では、燃料噴射弁の燃料噴射を停止する燃料カット処理、及び、燃料噴射弁から燃料を噴射させて当該燃料を未燃のまま気筒内から排気通路に流出させる燃料導入処理のいずれか一方の処理を選択する。そして、特許文献１の内燃機関では、パティキュレートフィルタを再生させる場合に燃料導入処理を選択して実行する。一方、特許文献１の内燃機関では、パティキュレートフィルタを再生させない場合に燃料カット処理を選択して実行する。

燃料導入処理では、燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気とともに排気通路を流通する。そして、燃料が三元触媒に導入されると、当該燃料の燃焼によって三元触媒の温度が上昇する。すると、高温のガスがパティキュレートフィルタに流出するようになり、パティキュレートフィルタの温度が上昇する。その結果、パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレート・マターが燃焼される。

米国特許出願公開第２０１４／００４１３６２号明細書

特許文献１の内燃機関における上記の燃料導入処理では、導入された燃料の燃焼によって三元触媒が加熱される一方、燃焼に供されていない冷えたガスの流通等によって三元触媒が冷却される。そのため、上記の燃料導入処理の実行初期には三元触媒の温度が徐々に高くなり、上記の燃料導入処理の実行が継続されると三元触媒は、単位時間当たりに導入される燃料量に応じた所定の目標温度でほぼ一定に保持される。

ところで、特許文献１の内燃機関においては、燃料噴射弁の個体差等によって当該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量がばらつくことがある。そして、上記の燃料導入処理において、燃料噴射弁から実際に噴射される燃料噴射量が目標燃料噴射量に対して正側にばらつくと、単位時間当たりに導入される燃料量が大きくなることで三元触媒が目標温度よりも過度に高い温度まで加熱されることがある。

上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、燃料を燃焼させる気筒と、前記気筒に吸気を導入する吸気通路と、前記気筒から排気を排出する排気通路と、前記排気通路に配置されているとともに排気を浄化する三元触媒と、前記排気通路における前記三元触媒よりも下流側に配置されているとともに排気に含まれるパティキュレート・マターを捕集するパティキュレートフィルタと、燃料タンクからの燃料を前記気筒に導入するための燃料噴射弁とを備えている内燃機関に適用され、前記内燃機関のクランク軸が回転している状況下で前記気筒内での燃焼を停止させるときに、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させて当該燃料を未燃のまま前記気筒内から前記排気通路に流出させる燃料導入処理を実行する内燃機関の制御装置であって、前記燃料噴射弁を制御する噴射弁制御部と、前記燃料導入処理における燃料噴射量の積算値を算出する算出部とを備えており、前記噴射弁制御部は、前記燃料導入処理の実行中において前記燃料噴射弁による燃料噴射量を目標燃料噴射量に制御し、前記燃料導入処理の実行中において、当該燃料導入処理の開始時点からの前記目標燃料噴射量の噴射による燃料噴射量の積算値が予め設定された基準値以上の場合には、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止して前記燃料導入処理を終了する。

上記構成においては、燃料噴射弁から実際に噴射される燃料噴射量が正側にばらつくと、燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも大きな燃料噴射量になることがある。そして、仮に、目標燃料噴射量よりも大きな燃料噴射量で燃料導入処理が実行されると、三元触媒が目標温度よりも過度に高い温度まで加熱され得る。

上記構成では、燃料噴射量が目標燃料噴射量の状態で燃料導入処理が実行されて当該燃料導入処理の開始時点からの燃料噴射量の積算値が基準値になる場合に燃料噴射弁からの燃料噴射を停止して燃料導入処理を終了する。これにより、仮に、燃料導入処理において燃料噴射弁から実際に噴射される燃料噴射量が正側にばらついていたとしても、燃料導入処理によって三元触媒に燃料が導入され続けないため、三元触媒が目標温度よりも過度に高い温度まで加熱されることを抑制できる。

ハイブリッド車両の概略図。 内燃機関、及び当該内燃機関に適用された内燃機関制御ユニットの概略図。 モータリングの実行・停止を切り替えるとともに、燃料噴射弁を制御するための処理手順を示すフローチャート。 禁止フラグの切り替え手順を示すフローチャート。 （ａ）は、気筒内での燃焼の実行・停止の変化を示すタイムチャート。（ｂ）は、モータリングの実行・停止の変化を示すタイムチャート。（ｃ）は、内燃機関の機関回転数の変化を示すタイムチャート。（ｄ）は、燃料導入処理の実施・停止の変化を示すタイムチャート。（ｅ）は、燃料噴射量の変化を示すタイムチャート。（ｆ）は、三元触媒の温度の変化を示すタイムチャート。

以下、内燃機関の制御装置の実施形態を図１～図５にしたがって説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両は、内燃機関１０と、内燃機関１０のクランク軸１４に接続されている動力配分統合機構４０と、動力配分統合機構４０に接続されている第１のモータジェネレータ７１とを備えている。動力配分統合機構４０には、リダクションギア５０を介して第２のモータジェネレータ７２が連結されるとともに、減速機構６０及びディファレンシャル６１を介して駆動輪６２が連結されている。

動力配分統合機構４０は、遊星歯車機構であり、外歯歯車のサンギア４１と、サンギア４１と同軸配置されている内歯歯車のリングギア４２とを有している。サンギア４１とリングギア４２との間には、サンギア４１及びリングギア４２の双方と噛み合う複数のピニオンギア４３が配置されている。各ピニオンギア４３は、自転及び公転が自在な状態でキャリア４４に支持されている。サンギア４１には、第１のモータジェネレータ７１が連結されている。キャリア４４には、クランク軸１４が連結されている。リングギア４２にはリングギア軸４５が接続されており、このリングギア軸４５にリダクションギア５０及び減速機構６０の双方が連結されている。

内燃機関１０の出力トルクがキャリア４４に入力されると、当該出力トルクが、サンギア４１側とリングギア４２側とに分配される。すなわち、第１のモータジェネレータ７１に内燃機関１０の出力トルクを入力させることにより、第１のモータジェネレータ７１に発電させることができる。

一方、第１のモータジェネレータ７１を電動機として機能させた場合、第１のモータジェネレータ７１の出力トルクがサンギア４１に入力される。すると、サンギア４１に入力された第１のモータジェネレータ７１の出力トルクが、キャリア４４側とリングギア４２側とに分配される。そして、第１のモータジェネレータ７１の出力トルクがキャリア４４を介してクランク軸１４に入力されることにより、クランク軸１４を回転させることができる。本実施形態では、このように第１のモータジェネレータ７１の駆動によってクランク軸１４を回転させることを「モータリング」という。

リダクションギア５０は、遊星歯車機構であり、第２のモータジェネレータ７２が連結されている外歯歯車のサンギア５１と、サンギア５１と同軸配置されている内歯歯車のリングギア５２とを有している。リングギア５２にリングギア軸４５が接続されている。また、サンギア５１とリングギア５２との間には、サンギア５１及びリングギア５２の双方と噛み合う複数のピニオンギア５３が配置されている。各ピニオンギア５３は、自転自在であるものの公転不能になっている。

そして、車両を減速させる際には、第２のモータジェネレータ７２を発電機として機能させることにより、第２のモータジェネレータ７２の発電量に応じた回生制動力を車両に発生させることができる。また、第２のモータジェネレータ７２を電動機として機能させた場合、第２のモータジェネレータ７２の出力トルクが、リダクションギア５０、リングギア軸４５、減速機構６０及びディファレンシャル６１を介して駆動輪６２に入力される。これにより、駆動輪６２を回転させることができる、すなわち車両を走行させることができる。

第１のモータジェネレータ７１は、第１のインバータ７５を介してバッテリ７７と電力の授受を行う。第２のモータジェネレータ７２は、第２のインバータ７６を介してバッテリ７７と電力の授受を行う。

図２に示すように、内燃機関１０は、燃料を燃焼させるための気筒１１を備えている。なお、図示は省略するが、内燃機関１０は４つの気筒１１を備えている。各気筒１１内には、燃料の燃焼に応じて当該気筒１１内を往復動するピストン１２が収容されている。各ピストン１２は、コネクティングロッド１３を介してクランク軸１４に連結されている。

気筒１１には、当該気筒１１に吸気を導入するための吸気通路１５が接続されている。吸気通路１５と気筒１１との接続部分には、当該接続部分を開閉するための吸気バルブ１８が取り付けられている。吸気通路１５の途中には、気筒１１内への吸入空気量を調整すべく開閉されるスロットルバルブ１６が取り付けられている。また、吸気通路１５におけるスロットルバルブ１６よりも下流側の部分には、気筒１１に燃料を導入するための燃料噴射弁１７が取り付けられている。本実施形態では、各気筒１１に対応して１つずつ燃料噴射弁１７が取り付けられており、内燃機関１０が合計４つの燃料噴射弁１７を備えている。

気筒１１には、当該気筒１１から排気を排出するための排気通路２１が接続されている。排気通路２１と気筒１１との接続部分には、当該接続部分を開閉するための排気バルブ２０が取り付けられている。排気通路２１の途中には、排気を浄化するための三元触媒２２が配置されている。排気通路２１における三元触媒２２よりも下流側の部分には、排気に含まれるパティキュレート・マターを捕集するためのパティキュレートフィルタ２３が配置されている。

気筒１１には、吸気バルブ１８が開弁しているときに、吸気通路１５を介し、燃料及び空気が導入される。そして、気筒１１内では、点火装置１９の火花放電によって、吸気通路１５を介して導入された空気と、燃料噴射弁１７から噴射された燃料とを含む混合気が燃焼される。そして、混合気の燃焼によって気筒１１内で生じた排気は、排気バルブ２０が開弁しているときに排気通路２１に排出される。

なお、排気通路２１における三元触媒２２よりも上流には、排気通路２１を流れるガス中の酸素濃度、すなわち排気の空燃比を検出する空燃比センサ８１が配置されている。また、排気通路２１における三元触媒２２とパティキュレートフィルタ２３との間には、排気通路２１を流れるガスの温度を検出する温度センサ８２が配置されている。

内燃機関１０の燃料供給装置３０は、気筒１１内で燃焼させる燃料を貯留する燃料タンク３１と、燃料タンク３１内の燃料を汲み取る電動式のフィードポンプ３２と、フィードポンプ３２から吐出された燃料が流れる燃料通路３３とを備えている。そして、燃料通路３３に燃料噴射弁１７が接続されている。すなわち、燃料噴射弁１７は、フィードポンプ３２の作動によって燃料タンク３１から燃料通路３３に汲み上げられた燃料を噴射する。また、燃料供給装置３０には、燃料通路３３の燃料圧力である供給燃圧を検出する燃料圧力センサ８３が設けられている。

なお、内燃機関１０では、クランク軸１４が回転しているときに、気筒１１内での混合気の燃焼が停止されることがある。このようにクランク軸１４が回転しているときに気筒１１内での混合気の燃焼が停止される期間のことを、「燃焼停止期間」という。燃焼停止期間では、クランク軸１４の回転に同期してピストン１２が往復動する。そのため、吸気通路１５を介して気筒１１内に導入された空気は、燃焼に供されることなく、排気通路２１に流出される。

燃焼停止期間では、燃料噴射弁１７の燃料噴射を停止する燃料カット処理、及び、燃料噴射弁１７から燃料を噴射させ、当該燃料を未燃のまま気筒１１内から排気通路２１に流出させる燃料導入処理の何れか一方の処理が選択して実行される。燃料導入処理が実行されると、燃料噴射弁１７から噴射された燃料が空気と共に排気通路２１を流通することとなる。そして、燃料が三元触媒２２に導入される。このとき、三元触媒２２の温度が活性化温度以上であり、燃料を燃焼させるのに十分な量の酸素が三元触媒２２に吸蔵されていると、三元触媒２２で燃料が燃焼される。これにより、三元触媒２２の温度が上昇する。すると、高温のガスがパティキュレートフィルタ２３に流入するようになり、パティキュレートフィルタ２３の温度が上昇する。そして、パティキュレートフィルタ２３の温度がある程度高くなっている状況下でパティキュレートフィルタ２３に酸素が導入されている場合、パティキュレートフィルタ２３に捕集されているパティキュレート・マターを燃焼させることができる。

次に、図１及び図２を参照し、ハイブリッド車両の制御構成について説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両の制御装置１００は、アクセル開度ＡＣＣ及び車速ＶＳを基に、リングギア軸４５に出力すべきトルクである要求トルクを算出する。アクセル開度ＡＣＣは、車両の運転者によるアクセルペダルＡＰの操作量のことであり、アクセル開度センサ８４によって検出された値である。車速ＶＳは、車両の移動速度に対応する値であり、車速センサ８５によって検出される。制御装置１００は、算出した要求トルクを基に、内燃機関１０、各モータジェネレータ７１、７２を制御する。

制御装置１００は、内燃機関１０を制御する内燃機関制御ユニット１１０と、各モータジェネレータ７１、７２を制御するモータ制御ユニット１２０とを備えている。内燃機関制御ユニット１１０が、本実施形態における「内燃機関の制御装置」の一例に相当する。燃焼停止期間中において燃料導入処理が実行される場合、モータ制御ユニット１２０によって、モータリングを行わせるべく第１のモータジェネレータ７１の駆動が制御される。すなわち、モータリングの実行を通じ、燃焼停止期間中におけるクランク軸１４の回転速度を制御することができる。

図２に示すように、内燃機関制御ユニット１１０は、機能部として、点火装置１９を制御する点火制御部１１１と、燃料噴射弁１７を制御する噴射弁制御部１１２と、燃料噴射弁１７から噴射される燃料の量を算出する算出部１１３とを備えている。

点火制御部１１１は、気筒１１内で混合気を燃焼させるときには、ピストン１２が圧縮上死点近傍に達したタイミングで点火装置１９に火花放電を行わせる。一方、点火制御部１１１は、燃焼停止期間中では、点火装置１９に火花放電を行わせない。

次に、図３を参照して、制御装置１００が実行するモータリングの実行・停止を切り替えるとともに、燃料噴射弁１７を制御するための処理手順について説明する。制御装置１００は、ハイブリッド車両のシステム起動スイッチ（スタートスイッチ、メインスイッチ等と呼称されることもある。）がオン操作されて当該制御装置１００が動作を開始したときから、システム起動スイッチがオフ操作されて当該制御装置１００が動作を終了するときまで、図３に示す一連の処理を繰り返し実行する。なお、後述する禁止フラグは、制御装置１００が動作を開始した時点ではＯＦＦになっている。

図３に示すように、一連の処理を開始すると、制御装置１００における内燃機関制御ユニット１１０は、ステップＳ１１の処理を行う。ステップＳ１１において、内燃機関制御ユニット１１０は、気筒１１内での混合気の燃焼停止の条件が成立しているか否かを判定する。例えば、内燃機関１０に対する出力トルクの要求値が「０（ゼロ）」以下であるときには、燃焼停止の条件が成立していると判定される。一方、内燃機関１０に対する出力トルクの要求値が「０（ゼロ）」よりも大きいときには、燃焼停止の条件が成立していないと判定される。ステップＳ１１において、気筒１１内での混合気の燃焼停止の条件が成立していると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御装置１００は、処理をステップＳ１２に進める。なお、燃焼停止の条件が成立していると判定した場合には、制御装置１００における点火制御部１１１は、点火装置１９の火花放電を停止させる。

ステップＳ１２において、制御装置１００は、燃料導入処理の実行を禁止する禁止フラグがＯＦＦになっているか否かを判定する。ステップＳ１２において、燃料導入処理の実行を禁止する禁止フラグがＯＮになっていると判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御装置１００は、処理をステップＳ２１に進める。一方、ステップＳ１２において、燃料導入処理の実行を禁止する禁止フラグがＯＦＦになっていると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御装置１００は、処理をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３において、制御装置１００は、モータリングの実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、モータリングの実行条件について説明する。本実施形態では、以下に示す２つの条件が何れも成立しているときに実行条件が成立したと判定する。
（条件１）三元触媒２２の温度が判定温度以上であると判定できること。
（条件２）パティキュレートフィルタ２３におけるパティキュレート・マターの捕集量の推定値が判定捕集量以上であること。

なお、未燃の燃料を三元触媒２２に導入しても、三元触媒２２の温度が低いと、燃料を燃焼させることができないことがある。そこで、三元触媒２２に導入された未燃の燃料を燃焼させることができるか否かの判断基準として、判定温度が設定されている。すなわち、判定温度は、三元触媒２２の活性化温度又は活性化温度よりも僅かに高い温度に設定されている。

また、パティキュレートフィルタ２３におけるパティキュレート・マターの捕集量が多いほど、パティキュレートフィルタ２３の目詰まりが進行する。そこで、パティキュレートフィルタ２３の再生が必要なほど目詰まりが進行しているか否かの判断基準として、判定捕集量が設定されている。捕集量が増えると、排気通路２１における三元触媒２２とパティキュレートフィルタ２３との間の部分と、排気通路２１におけるパティキュレートフィルタ２３よりも下流の部分との差圧が大きくなりやすい。そこで、例えば、当該差圧を基に捕集量の推定値を算出することができる。

ステップＳ１３において、モータリングの実行条件が成立していないと判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、制御装置１００は、処理をステップＳ２１に進める。すなわち、制御装置１００は、モータリングの実行条件が成立していないと判定した場合には、ステップＳ２１以降の燃料カット処理を実行する。

ステップＳ２１において、制御装置１００におけるモータ制御ユニット１２０は、第１のモータジェネレータ７１の駆動によってクランク軸１４を回転させるモータリングを停止する。なお、ステップＳ２１の時点で既にモータリングが停止されている場合には、モータリングの停止状態が維持される。その後、制御装置１００は、処理をステップＳ２２に進める。

ステップＳ２２において、内燃機関制御ユニット１１０における噴射弁制御部１１２は、目標燃料噴射量Ａを「０（ゼロ）」とする。その後、制御装置１００は、処理をステップＳ２３に進める。

ステップＳ２３において、内燃機関制御ユニット１１０における噴射弁制御部１１２は、算出した目標燃料噴射量Ａに基づいて、燃料噴射弁１７を制御する。すなわち、燃料カット処理においては、目標燃料噴射量Ａが「０（ゼロ）」であるので、燃料噴射弁１７から燃料が噴射されない。その後、制御装置１００は、今回の一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ１３において、モータリングの実行条件が成立していると判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、制御装置１００は、処理をステップＳ３２に進める。ステップＳ３２において、制御装置１００におけるモータ制御ユニット１２０は、第１のモータジェネレータ７１の駆動によってクランク軸１４を回転させるモータリングの実行を開始する。なお、ステップＳ１３の時点で既にモータリングが実行されている場合には、そのモータリングの実行状態が維持される。その後、制御装置１００は、処理をステップＳ３３に進める。

ステップＳ３３において、制御装置１００におけるモータ制御ユニット１２０は、内燃機関１０のクランク軸１４における所定時間当たりの回転数である機関回転数が予め設定された基準回転数以上であるか否かを判定する。ここで、基準回転数は、クランク軸１４の回転に伴って駆動するピストン１２によって吸気通路１５から気筒１１側に所定時間当たりに所定量以上の吸気が導入される内燃機関１０の機関回転数として定められており、例えば、実験やシミュレーション等によって求められている。

ステップＳ３３において、内燃機関１０の機関回転数が予め設定された基準回転数よりも小さいと判定した場合（Ｓ３３：ＮＯ）、制御装置１００は、処理をステップＳ２２に進める。すなわち、この場合には、モータリングが実行されつつ燃料カット処理が実行される。一方、ステップＳ３３において、内燃機関１０の機関回転数が予め設定された基準回転数以上であると判定した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、制御装置１００は、処理をステップＳ３４に進める。すなわち、制御装置１００は、ステップＳ３４以降の燃料導入処理を実行する。

ステップＳ３４において、内燃機関制御ユニット１１０における噴射弁制御部１１２は、目標燃料噴射量Ａを算出する。以下では、ステップＳ３４で算出した目標燃料噴射量Ａを目標燃料噴射量Ａ１という。ここで、燃料導入処理が実行されている場合の目標燃料噴射量Ａ１は、気筒１１内で混合気を燃焼させる際の目標燃料噴射量Ａよりも小さい。そのため、ステップＳ３４で算出された目標燃料噴射量Ａ１に基づいて燃料噴射弁１７から噴射された燃料が気筒１１内に導入された場合、当該気筒１１内の空燃比は、気筒１１内で混合気を燃焼させる際の空燃比と比較してリーン側の値となる。また、燃料導入処理においてはステップＳ３４で算出された目標燃料噴射量Ａ１に基づいて燃料噴射弁１７から理想通りに燃料が噴射され続けた場合、単位時間当たりに導入される燃料量に応じて三元触媒２２が所定の目標温度Ｃ１（例えば、８００℃）でほぼ一定に保持される。その後、制御装置１００は、処理をステップＳ３５に進める。

ステップＳ３５において、内燃機関制御ユニット１１０における噴射弁制御部１１２は、算出した目標燃料噴射量Ａ１に基づいて、燃料噴射弁１７を制御する。すなわち、内燃機関制御ユニット１１０における噴射弁制御部１１２は、燃料導入処理の実行中において三元触媒２２の温度が目標温度Ｃ１になるように燃料噴射弁１７からの燃料噴射を実行する。その後、制御装置１００は、今回の一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ１１において、気筒１１内での混合気の燃焼停止の条件が成立していないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、制御装置１００は、処理をステップＳ４２に進める。

ステップＳ４２において、制御装置１００におけるモータ制御ユニット１２０は、第１のモータジェネレータ７１の駆動によってクランク軸１４を回転させるモータリングを停止する。なお、ステップＳ４２の時点で既にモータリングが停止されている場合には、モータリングの停止状態が維持される。その後、制御装置１００は、処理をステップＳ４３に進める。

ステップＳ４３において、内燃機関制御ユニット１１０における噴射弁制御部１１２は、燃料噴射弁１７の目標燃料噴射量Ａを算出する。以下では、ステップＳ４３で算出した目標燃料噴射量Ａを目標燃料噴射量Ａ０という。すなわち、噴射弁制御部１１２は、空燃比検出値が空燃比目標値となるように目標燃料噴射量Ａ０を算出する。空燃比検出値は、空燃比センサ８１によって検出された空燃比である。その後、制御装置１００は、処理をステップＳ４４に進める。

ステップＳ４４において、内燃機関制御ユニット１１０における噴射弁制御部１１２は、ステップＳ４３で算出した目標燃料噴射量Ａ０に基づいて、燃料噴射弁１７を制御する。その後、制御装置１００は、今回の一連の処理を終了する。

次に、図４を参照して、制御装置１００が実行する禁止フラグの切り替え手順について説明する。制御装置１００は、ハイブリッド車両のシステム起動スイッチがオン操作されて当該制御装置１００が動作を開始したときから、システム起動スイッチがオフ操作されて当該制御装置１００が動作を終了するときまで、図４に示す一連の処理を繰り返し実行する。なお、上述したように、禁止フラグは、制御装置１００が動作を開始した時点ではＯＦＦになっている。

図４に示すように、一連の処理を開始すると、制御装置１００における内燃機関制御ユニット１１０は、ステップＳ５０の処理を行う。ステップＳ５０において、制御装置１００は、燃料導入処理の実行を禁止する禁止フラグがＯＦＦになっているか否かを判定する。ステップＳ５０において、燃料導入処理の実行を禁止する禁止フラグがＯＦＦになっていると判定した場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、処理をステップＳ５１に進める。

ステップＳ５１において、内燃機関制御ユニット１１０は、燃料導入処理を実行中であるか否かを判定する。ステップＳ５１において、燃料導入処理を実行中でないと判定した場合（Ｓ５１：ＮＯ）、制御装置１００は、今回の一連の処理を終了する。一方、ステップＳ５１において、燃料導入処理を実行中であると判定した場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、制御装置１００は、処理をステップＳ５２に進める。

ステップＳ５２において、内燃機関制御ユニット１１０は、燃料導入処理における燃料噴射量の積算値Ｘを算出中であるか否かを判定する。ここで、燃料導入処理における燃料噴射量の積算値Ｘの算出とは、後述するステップＳ５３で開始する積算値の算出である。ステップＳ５２において、燃料導入処理における燃料噴射量の積算値Ｘを算出中であると判定した場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、制御装置１００は、処理をステップＳ５４に進める。一方、ステップＳ５２において、燃料導入処理における燃料噴射量の積算値Ｘを算出中でないと判定した場合（Ｓ５２：ＮＯ）、制御装置１００は、処理をステップＳ５３に進める。

ステップＳ５３において、内燃機関制御ユニット１１０における算出部１１３は、燃料導入処理における燃料噴射量の積算値Ｘの算出を開始する。ここで、燃料導入処理における燃料噴射量の積算値Ｘとは、燃料導入処理において各気筒１１で目標燃料噴射量Ａ１の噴射が実行された場合に、現在実行中の燃料導入処理の開始時点から現時点までの目標燃料噴射量Ａ１の積算値である。その後、制御装置１００は、処理をステップＳ５４に進める。

ステップＳ５４において、内燃機関制御ユニット１１０における算出部１１３は、燃料導入処理における燃料噴射量の積算値Ｘが予め設定された基準値Ｂ１以上であるか否かを判定する。

ここで、基準値Ｂ１について説明する。燃料噴射弁１７から実際に噴射される燃料噴射量は、燃料噴射弁１７の個体差等によって目標燃料噴射量Ａ１に対してばらつくことがある。例えば、燃料噴射弁１７から実際に噴射される燃料噴射量が、目標燃料噴射量Ａ１に対して±２５％の範囲内でばらつくものとする。このとき、燃料噴射弁１７における正側のばらつきを示す係数としては「１．２５」が定められる。そして、この係数（１．２５）を目標燃料噴射量Ａ１に対して乗算することで、規定燃料噴射量Ａ２が定められている。なお、燃料噴射弁１７における燃料噴射量のばらつきの範囲は、予め試験等を行うことで求めることができる。

また、三元触媒２２の目標温度Ｃ１よりも高い温度として、規定温度Ｃ２が定められている。規定温度Ｃ２は、例えば、三元触媒２２が溶損して当該三元触媒２２の機能が損なわれ得る温度（約１０００℃）よりも小さい温度として定められている。そして、仮に、上述した規定燃料噴射量Ａ２で燃料導入処理が実行された場合において、三元触媒２２の温度が規定温度Ｃ２になるまでの燃料噴射量の積算値として、規定積算値Ｂ２が定められている。この規定積算値Ｂ２は、例えば、実験やシミュレーション等によって求められている。そして、基準値Ｂ１は、規定積算値Ｂ２を上記の係数（１．２５）で除した値と等しい値に設定されている。なお、本実施形態では、このように予め定められた基準値Ｂ１が固定値として算出部１１３に記憶されている。

ステップＳ５４において、燃料導入処理における燃料噴射量の積算値Ｘが予め設定された基準値Ｂ１未満であると判定した場合（Ｓ５４：ＮＯ）、制御装置１００は、今回の一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ５４において、燃料導入処理における燃料噴射量の積算値Ｘが予め設定された基準値Ｂ１以上であると判定した場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、制御装置１００は、処理をステップＳ５５に進める。

ステップＳ５５において、内燃機関制御ユニット１１０における噴射弁制御部１１２は、燃料導入処理の実行を禁止する禁止フラグをＯＮにする。なお、燃料導入処理の実行中に禁止フラグがＯＮになると、繰り返し実行される図３に示す一連の処理におけるステップＳ１２において禁止フラグがＯＮである（ステップＳ１２：ＮＯ）と判定される。そのため、燃料噴射弁１７からの燃料噴射が停止され燃料導入処理の実行が終了される。一方、燃料導入処理を実行していない場合に禁止フラグがＯＮであると、その後、燃料導入処理を実行するための種々の条件が満たされても燃料導入処理が実行されない。

また、ステップＳ５５において、内燃機関制御ユニット１１０における算出部１１３は、燃料導入処理における燃料噴射量の積算値Ｘをリセットする。その後、制御装置１００は、処理をステップＳ５６に進める。ステップＳ５６において、内燃機関制御ユニット１１０は、計時時間Ｔの計時を開始する。その後、制御装置１００は、今回の一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ５０において、燃料導入処理の実行を禁止する禁止フラグがＯＮになっていると判定した場合（Ｓ５０：ＮＯ）、制御装置１００は、処理をステップＳ５７に進める。ステップＳ５７において、内燃機関制御ユニット１１０は、計時時間Ｔが予め設定された基準時間Ｔｘ以上になっているか否かを判定する。ここで、基準時間Ｔｘは、燃料導入処理の実行によって三元触媒２２が規定温度Ｃ２になった状態から判定温度程度に冷却されるまでの時間として定められており、例えば、数秒～数十秒である。なお、判定温度とは、上述したように三元触媒２２の活性化温度又は活性化温度よりも僅かに高い温度に設定された温度である。この基準時間Ｔｘは、予め実験やシミュレーション等を行うことによって求められている。

ステップＳ５７において、計時時間Ｔが予め設定された基準時間Ｔｘ未満であると判定した場合（Ｓ５７：ＮＯ）、制御装置１００は、今回の一連の処理を終了する。一方、ステップＳ５７において、計時時間Ｔが予め設定された基準時間Ｔｘ以上であると判定した場合（Ｓ５７：ＹＥＳ）、制御装置１００は、処理をステップＳ５８に進める。

ステップＳ５８において、内燃機関制御ユニット１１０における噴射弁制御部１１２は、燃料導入処理の実行を禁止する禁止フラグをＯＦＦにする。その後、制御装置１００は、今回の一連の処理を終了する。

本実施形態の作用及び効果について説明する。なお、以下の説明では、三元触媒２２の温度が判定温度以上になっているものとする。
図５（ａ）に示す例では、時刻ｔ１以前において、気筒１１内で混合気の燃焼が行われている。そのため、気筒１１内での混合気の燃焼によって生じた排気が排気通路２１を流れる。そして、排気通路２１を流れる排気がパティキュレートフィルタ２３に流入すると、当該パティキュレートフィルタ２３によって排気中のパティキュレート・マターが捕集される。すると、パティキュレートフィルタ２３におけるパティキュレート・マターの捕集量が徐々に増大する。

時刻ｔ１において、運転者によるアクセルペダルＡＰに応じて出力トルクの要求値が「０（ゼロ）」以下になると、気筒１１内での混合気の燃焼停止の条件が成立する。すると、図５（ａ）に示すように、点火装置１９の火花放電が停止されて気筒１１内での燃料の燃焼が停止する。

ここで、時刻ｔ１においては、パティキュレートフィルタ２３におけるパティキュレート・マターの捕集量の推定値が判定捕集量未満であるため、モータリングの実行条件が成立しない。そのため、図５（ｅ）に実線で示すように、時刻ｔ１において、燃料カット処理が実行されて燃料噴射弁１７の燃料噴射量が「０（ゼロ）」になる。

時刻ｔ２において、パティキュレートフィルタ２３におけるパティキュレート・マターの捕集量の推定値が判定捕集量以上になると、すべてのモータリングの実行条件が成立する。すると、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ２において、第１のモータジェネレータ７１によるモータリングの実行が開始されて、第１のモータジェネレータ７１の駆動によって内燃機関１０の機関回転数が大きくなり始める。そして、吸気通路１５、気筒１１、及び排気通路２１を介して、三元触媒２２及びパティキュレートフィルタ２３に酸素が供給される。また、図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ２～時刻ｔ３の間では、内燃機関１０の機関回転数が徐々に大きくなる。

図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ３において内燃機関１０の機関回転数が基準回転数よりも大きくなると、図５（ｄ）に示すように燃料導入処理が実施される。そして、図５（ｅ）に実線で示すように、燃料噴射弁１７から目標燃料噴射量Ａ１の燃料噴射が実行される。ここで、時刻ｔ１以降の燃焼停止期間では、点火装置１９の火花放電が停止されている。そのため、燃料噴射弁１７から噴射された燃料は、未燃のまま空気と共に排気通路２１を流れることとなる。こうした未燃の燃料が三元触媒２２に導入されると、図５（ｆ）に実線で示すように、燃料導入処理の初期においては三元触媒２２で燃料が燃焼して当該三元触媒２２の温度が徐々に高くなる。そして、時刻ｔ４において、燃料の燃焼による加熱と冷えたガスの流通による冷却とのバランスがとれて、三元触媒２２は、単位時間当たりに導入される燃料量に応じた所定の目標温度Ｃ１でほぼ一定に保持される。

ところで、燃料噴射弁１７から実際に噴射される燃料噴射量は、燃料噴射弁１７の個体差等によって目標燃料噴射量Ａ１に対してばらつくことがある。仮に、燃料噴射弁１７から実際に噴射される燃料噴射量が正側に２５％ばらついたとする。この場合、図５（ｅ）に二点鎖線で示すように、時刻ｔ３以降において、規定燃料噴射量Ａ２で燃料導入処理が実行されてしまうことがある。すると、図５（ｆ）に二点鎖線で示すように、所定の目標温度Ｃ１よりも三元触媒２２の温度が高くなりやすい。そして、規定燃料噴射量Ａ２で燃料導入処理が実行され続けると、三元触媒２２は、単位時間当たりに導入される燃料量が大きくなることで所定の目標温度Ｃ１よりも高い温度である規定温度Ｃ２まで加熱される。さらに、三元触媒２２の温度が規定温度Ｃ２を超えて過度に高くなると、三元触媒２２が溶損して当該三元触媒２２の機能が損なわれるおそれがある。

本実施形態では、燃料噴射量が目標燃料噴射量Ａ１の状態で燃料導入処理が実行されて当該燃料導入処理の開始時点からの燃料噴射量の積算値Ｘが基準値Ｂ１になった場合に燃料噴射弁１７からの燃料噴射を停止して燃料導入処理を終了する。上述したように、規定積算値Ｂ２は、仮に、燃料噴射弁１７からの燃料噴射量が最も正側にばらついた状態（１２５％）で燃料噴射され続けた場合に、三元触媒２２の温度が規定温度Ｃ２に至るときの燃料噴射量の積算値として定められている。そして、規定積算値Ｂ２を、燃料噴射弁１７による燃料噴射量のばらつきを示す係数（１．２５）で除算した値として、基準値Ｂ１が定められている。換言すれば、目標燃料噴射量Ａ１の積算値Ｘが基準値Ｂ１になったとき、仮に最も正側に燃料噴射量がばらついていたとしても、その時の積算値は規定積算値Ｂ２である。したがって、本実施形態では、図５（ｅ）及び図５（ｆ）に二点鎖線で示すように、規定燃料噴射量Ａ２で燃料導入処理が実行され続けて三元触媒２２が規定温度Ｃ２にまで達する可能性がある場合（図５における時刻ｔ５）には、燃料噴射弁１７からの燃料噴射が停止されて燃料導入処理が終了される。その結果、仮に、燃料導入処理において燃料噴射弁１７から実際に噴射される燃料噴射量が最も正側にばらついて規定燃料噴射量Ａ２になっていたとしても、三元触媒２２の温度が目標温度Ｃ１よりも高い規定温度Ｃ２を超えて過度に高い温度まで加熱されることはない。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態における係数は変更できる。例えば、燃料噴射弁１７から実際に噴射される燃料噴射量が、目標燃料噴射量Ａ１に対して±Ｚ％の範囲内でばらつくものとする。この場合、燃料噴射弁１７における正側のばらつきを示す係数としては「１＋Ｚ／１００」が定められる。なお、係数を変更した場合には、目標燃料噴射量Ａ１に対して係数（１＋Ｚ／１００）を乗算して規定燃料噴射量Ａ２を求めればよい。

・上記実施形態における目標温度Ｃ１（８００℃）はあくまでも例示であり、三元触媒２２の仕様等に応じて適宜変更できる。なお、目標温度Ｃ１を変更した場合には、それに応じて目標燃料噴射量Ａ１を変更すればよい。

・上記実施形態における規定温度Ｃ２は三元触媒２２の仕様等に応じて適宜変更できる。なお、規定温度Ｃ２を変更した場合には、規定燃料噴射量Ａ２で燃料導入処理が実行された場合において、三元触媒２２の温度が規定温度Ｃ２になるまでの燃料噴射量の積算値として、規定積算値Ｂ２を変更すればよい。

・上記実施形態における基準値Ｂ１の算出方法は例示であって、係数で乗算したり除算したりして算出される必要はない。例えば、規定燃料噴射量Ａ２で燃料噴射したときに規定積算値Ｂ２に達するまでに必要な噴射回数を、目標燃料噴射量Ａ１に乗算することで、基準値Ｂ１を算出してもよい。いかなる算出方法であろうとも、上記の基準値Ｂ１と等しい値を設定すれば、同様の効果が得られる。

また、上記実施形態における基準値Ｂ１は、上記のような算出方法を行わず、設定してもよい。例えば、燃料噴射弁１７から実際に噴射される燃料噴射量がばらついていたとしても、三元触媒２２の機能が損なわれ得る温度よりも前に燃料導入処理を終了できる燃料噴射量の積算値を実験等で求め、その求めた値を基準値Ｂ１として設定してもよい。

・上記実施形態において、燃料導入処理の実行を禁止する禁止フラグをＯＦＦにする条件は変更できる。例えば、三元触媒２２の温度を検出したり推定したりできるのであれば、三元触媒２２の検出温度や推定温度が判定温度程度になったときに禁止フラグをＯＦＦにしてもよい。

・上記実施形態において、ステップＳ５７における基準時間Ｔｘは変更できる。例えば、燃料導入処理が終了した直後に次の燃料導入処理が実行される可能性が低いのであれば、三元触媒２２が冷却される時間を考慮せずに基準時間Ｔｘを設定してもよい。

・上記実施形態において、ステップＳ１２における禁止フラグがＯＮであるかＯＦＦであるかの判定時期は変更できる。例えば、ステップＳ１２の処理は、ステップＳ１３の処理とステップＳ３２の処理の間、ステップＳ３２の処理とステップＳ３３の処理の間、ステップＳ３３の処理とステップＳ３４の処理の間に変更してもよい。

・上記実施形態では、燃料導入処理の実行中において、気筒１１内で混合気が燃焼しない時期に火花放電を点火装置１９に行わせるようにしてもよい。例えば、ピストン１２が下死点近傍に位置するときに火花放電を行わせた場合、火花放電が行われた気筒１１内では混合気が燃焼されない。そのため、燃料導入処理の実行中では、火花放電が行われても、燃料噴射弁１７から噴射された燃料を未燃のまま気筒１１内から排気通路２１に流出させることができる。

・上記実施形態において、内燃機関１０は、気筒１１内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁である筒内噴射弁を備えていてもよい。この場合、燃料導入処理の実行中では、筒内噴射弁から燃料を気筒１１内に噴射させ、当該燃料を未燃のまま排気通路２１に流出させるようにしてもよい。これにより、未燃の燃料を三元触媒２２に導入させることができる。

・上記実施形態において、ハイブリッド車両のシステムは、モータの駆動によってクランク軸１４の回転速度を制御することができるのであれば、図１に示したようなシステムとは異なる別のシステムであってもよい。

・上記実施形態において、制御装置１００は、内燃機関以外の他の動力源を備えない車両に搭載される内燃機関に適用されていてもよい。このような車両に搭載される内燃機関でも、クランク軸１４が惰性で回転している状況下で気筒内での混合気の燃焼が停止されることがある。このようにクランク軸１４が惰性で回転している燃焼停止期間中に燃料導入処理を実行してもよい。

Ａ…目標燃料噴射量、Ａ０…目標燃料噴射量、Ａ１…目標燃料噴射量、Ａ２…規定燃料噴射量、ＡＣＣ…アクセル開度、ＡＰ…アクセルペダル、Ｂ１…基準値、Ｂ２…規定積算値、Ｃ１…目標温度、Ｃ２…規定温度、Ｔ…計時時間、Ｔｘ…基準時間、ＶＳ…車速、Ｘ…積算値、１０…内燃機関、１１…気筒、１２…ピストン、１３…コネクティングロッド、１４…クランク軸、１５…吸気通路、１６…スロットルバルブ、１７…燃料噴射弁、１８…吸気バルブ、１９…点火装置、２０…排気バルブ、２１…排気通路、２２…三元触媒、２３…パティキュレートフィルタ、３０…燃料供給装置、３１…燃料タンク、３２…フィードポンプ、３３…燃料通路、４０…動力配分統合機構、４１…サンギア、４２…リングギア、４３…ピニオンギア、４４…キャリア、４５…リングギア軸、５０…リダクションギア、５１…サンギア、５２…リングギア、５３…ピニオンギア、６０…減速機構、６１…ディファレンシャル、６２…駆動輪、７１…第１のモータジェネレータ、７２…第２のモータジェネレータ、７５…第１のインバータ、７６…第２のインバータ、７７…バッテリ、８１…空燃比センサ、８２…温度センサ、８３…燃料圧力センサ、８４…アクセル開度センサ、８５…車速センサ、１００…制御装置、１１０…内燃機関制御ユニット、１１１…点火制御部、１１２…噴射弁制御部、１１３…算出部、１２０…モータ制御ユニット。

Claims (1)

1. 燃料を燃焼させる気筒と、前記気筒に吸気を導入する吸気通路と、前記気筒から排気を排出する排気通路と、前記排気通路に配置されているとともに排気を浄化する三元触媒と、前記排気通路における前記三元触媒よりも下流側に配置されているとともに排気に含まれるパティキュレート・マターを捕集するパティキュレートフィルタと、燃料タンクからの燃料を前記気筒に導入するための燃料噴射弁とを備えている内燃機関、及びモータジェネレータを備えている車両に適用され、
   前記モータジェネレータの駆動によって前記内燃機関のクランク軸を回転させるモータリングを実行するモータ制御ユニットと、
   前記モータリングにより前記クランク軸が回転している状況下で前記気筒内での燃焼を停止させるときに、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させて当該燃料を未燃のまま前記気筒内から前記排気通路に流出させる燃料導入処理を実行する内燃機関制御ユニットと、を備えている車両の制御装置であって、
   前記内燃機関制御ユニットは、
   前記燃料噴射弁を制御する噴射弁制御部と、
   前記燃料導入処理における燃料噴射量の積算値を算出する算出部とを備えており、
   前記噴射弁制御部は、
   前記燃料導入処理の実行中において前記燃料噴射弁による燃料噴射量を目標燃料噴射量に制御し、
   前記噴射弁制御部及び前記モータ制御ユニットは、
   前記燃料導入処理の実行中において、当該燃料導入処理の開始時点からの前記目標燃料噴射量の噴射による燃料噴射量の積算値が予め設定された基準値以上の場合には、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止して前記燃料導入処理を終了するとともに前記モータリングを停止する
   ことを特徴とする車両の制御装置。

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