WO2022239673A1 - ハイブリッドシステムの制御装置 - Google Patents

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WO2022239673A1
WO2022239673A1 PCT/JP2022/019297 JP2022019297W WO2022239673A1 WO 2022239673 A1 WO2022239673 A1 WO 2022239673A1 JP 2022019297 W JP2022019297 W JP 2022019297W WO 2022239673 A1 WO2022239673 A1 WO 2022239673A1
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intake air
fuel cut
stoichiometric
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学宏 近藤
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株式会社デンソー
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device that controls a hybrid system having an engine and a motor.
  • Patent Documents showing hybrid systems include, for example, Patent Document 1 below.
  • Some hybrid systems have a three-way catalyst in the exhaust system of the engine.
  • the present disclosure applicants have considered that the operating state of the engine should be basically lean operation, and switched to stoichiometric operation only when the output is insufficient. rice field. However, in that case, attention was paid to the fact that the following problems may occur.
  • one of the functions of the three-way catalyst is to purify nitrogen oxides, but this purification function deteriorates when oxygen is supplied to the three-way catalyst.
  • oxygen is contained in the exhaust gas because the amount of air is greater than the stoichiometric air-fuel ratio. Oxygen in the exhaust deteriorates the function of the three-way catalyst.
  • the exhausted NOx amount can be suppressed to the regulation value or less even if the purification rate is low.
  • NOx blow-by such blow-by of NOx through the three-way catalyst is referred to as "NOx blow-by".
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and the main purpose thereof is to suppress blow-by of NOx immediately after switching from lean operation to stoichiometric operation.
  • the control device of the present disclosure controls the hybrid system.
  • the hybrid system has an engine and a motor, has a three-way catalyst in an exhaust system of the engine, and drives an object driven by at least the motor.
  • the control device has a rich operation section, an intake restriction section, and a fuel cut section, which will be described below.
  • the rich operation unit When switching the operating state of the engine from lean operation to stoichiometric operation, the rich operation unit once switches from lean operation to rich operation and then switches to stoichiometric operation.
  • the intake air restriction unit restricts the intake air amount to the engine during a period from before to after switching to the rich operation, so that the intake air amount is reduced compared to the case where the intake air restriction is not performed. to be smaller.
  • the fuel cut unit cuts the fuel of the engine during the intake restriction implementation period before switching to the rich operation.
  • the lean operation is switched to the rich operation, it is switched to the stoichiometric operation. Therefore, the oxygen in the three-way catalyst can be reduced by the fuel contained in the exhaust gas during the rich operation period, and the NOx purification function of the three-way catalyst can be recovered. Therefore, blow-by of NOx can be suppressed during the stoichiometric operation after the rich operation.
  • the intake is restricted. Therefore, the amount of NOx generated in the rich operation can be suppressed as compared with the case of switching to the rich operation when the intake air amount is large without restricting the intake air. Therefore, blow-by of NOx can be suppressed even during the period in which the rich operation is performed.
  • fuel cut is implemented during the intake restriction implementation period before rich operation is implemented. This avoids the following problems: That is, if the fuel injection amount is maintained without executing a fuel cut during the implementation period of the intake air restriction, the intake air restriction shifts the combustion in the lean operation to the rich side, resulting in a large amount of NOx emissions. It may become On the other hand, if the fuel injection amount is reduced in order to maintain the air-fuel ratio in lean operation during the intake restriction implementation period, combustion in lean operation may become unstable. In this regard, in the present disclosure, since the fuel cut is performed in this way, the combustion itself in the engine can be stopped. Therefore, there is no possibility that combustion will become unstable.
  • blow-by of NOx can be suppressed without destabilizing combustion.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the control device and hybrid system of this embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram showing a control device
  • FIG. 3 is a flowchart showing switching of the operating state
  • FIG. 4 is a flow chart showing the stoichiometric necessity determination
  • FIG. 5 is a flowchart showing stoichiometric switching control
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the catalyst temperature, the intake air amount, and the blow-by amount of NOx
  • FIG. 7 is a flowchart showing lean recovery control
  • FIG. 8 is a time chart showing the transition of each value when stoichiometric switching control is performed.
  • FIG. 9 is a time chart showing the same transition of each value as in FIG. 8 in the comparative example.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a control device 91 and a hybrid system 95 controlled by the control device 91 of this embodiment.
  • a vehicle 90 is equipped with a hybrid system 95 and a control device 91 .
  • Hybrid system 95 has engine 60 , first MG 70 , first inverter 73 , battery 75 , second inverter 79 and second MG 80 . It should be noted that the first inverter 73 and the second inverter 79 may be a common inverter.
  • the battery 75 is a lithium ion battery or the like, and is electrically connected to the first MG70 and the second MG80. Below, the charging rate of the battery 75 is called "SOC.”
  • the second inverter 79 is provided between the battery 75 and the second MG 80 and performs power conversion (DCAC conversion) therebetween.
  • the second MG 80 drives the wheels 99 with electric power supplied from the battery 75 via the second inverter 79 during power running.
  • the rotational force transmitted from the wheels 99 generates power to charge the battery 75 via the second inverter 79 .
  • the engine 60 drives the first MG 70 of the vehicle 90.
  • the vehicle 90 is driven only by the torque of the second MG 80, and the torque of the engine 60 is entirely absorbed by the first MG70. That is, engine 60 is used only for driving first MG 70 .
  • the first inverter 73 is provided between the first MG 70 and the battery 75 and performs power conversion (ACDC conversion) therebetween.
  • the first MG 70 is driven by the engine 60 to generate electric power to charge the battery 75 via the first inverter 73, and conversely, the electric power supplied from the battery 75 via the first inverter 73 is used to power the engine. Drive 60.
  • an intake system 61 that sucks gas into the engine 60
  • an injector 65 that injects fuel into the intake system 61 or into the engine 60
  • a spark plug 66 that ignites the fuel in the engine 60
  • An exhaust system 67 is provided for discharging gas within the engine 60 .
  • the intake system 61 is provided with, in order from the upstream side, a throttle valve 62 for adjusting the amount of intake air and an intake pressure sensor 63 for detecting the air pressure within the intake system 61 .
  • the intake pressure sensor 63 detects, for example, the air pressure in the intake manifold.
  • the control device 91 may estimate the intake pressure from changes in the rotational speed, torque, etc. of the engine 60. FIG.
  • the exhaust system 67 is provided with a three-way catalyst 68 for accelerating the decomposition of carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen oxides.
  • the three-way catalyst 68 becomes active as the temperature rises, increasing the purification rate.
  • the temperature of the three-way catalyst 68 is simply referred to as "catalyst temperature”.
  • the catalyst temperature is detected by a catalyst temperature detector 69 .
  • the catalyst temperature detection unit 69 may estimate the catalyst temperature from the temperature of the engine 60, operating conditions, its history, or the like, or may have a catalyst temperature sensor for measuring the catalyst temperature.
  • the output of the engine 60 will be referred to as "engine output”
  • the output of the first MG 70 will be referred to as “first MG output”
  • the output of the second MG 80 will be referred to as “second MG output”.
  • the first MG output is negative when the first MG 70 is generating power
  • the second MG output is negative when the second MG 80 is generating power.
  • the system output is the output of the entire hybrid system.
  • the requested value of the system output will be referred to as “system requested output”
  • the requested value of the engine output will be referred to as “engine requested output”
  • the requested value of the second MG output will be referred to as “second MG requested output”.
  • the control device 91 is an ECU (electronic control unit) having a CPU, ROM, RAM, and the like.
  • the control device 91 acquires various information from the hybrid system 95 and the vehicle 90, and controls the hybrid system 95 based on the information.
  • the control device 91 basically controls the operating state of the engine 60 to the lean operation L from the viewpoint of fuel consumption and the like, and switches to the stoichiometric operation S only when the system output is insufficient.
  • lean operation L is an operation in which combustion is performed in a state in which air is greater than the stoichiometric air-fuel ratio
  • stoichiometric operation S is an operation in which combustion is performed at the stoichiometric air-fuel ratio.
  • control device 91 performs NOx reduction control (I, C, Cs, R) for reducing the amount of NOx emissions from the state of lean operation L on condition that predetermined requirements are satisfied. Switch to stoichiometric operation S.
  • the control device 91 has a rich operation portion ⁇ R, an intake restriction portion ⁇ I, a fuel cut portion ⁇ C, a rotation support portion ⁇ Cs, and a switching control portion ⁇ T as the configuration.
  • the rich operation unit ⁇ R switches from lean operation L to rich operation R once and then to stoichiometric operation S.
  • Rich operation R is an operation in which fuel is burned in a state in which the fuel is more than the stoichiometric air-fuel ratio.
  • Intake air restriction unit ⁇ I implements intake air restriction I for restricting the intake air amount to engine 60, thereby making the intake air amount smaller than when intake air restriction I is not performed.
  • the fuel cut section ⁇ C performs a fuel cut C on the engine 60 during the intake air restriction I implementation period before the rich operation R is implemented.
  • Rotation support unit ⁇ Cs performs rotation support control Cs for supporting the rotation of engine 60 by first MG 70 during the execution period of fuel cut C, thereby increasing the rotation speed of engine 60 compared to when rotation support control Cs is not performed. suppress the decline in
  • fuel cut, etc. C, Cs
  • fuel cut electric power The electric power required during the execution period of fuel cut C.
  • fuel cut electric power the electric power required during the execution period of fuel cut C.
  • the electric power required for this is the electric power at the time of fuel cut. Therefore, the electric power during fuel cut increases as the system required output increases.
  • the switching control unit ⁇ T performs switching control T for changing the switching timing from lean operation L to stoichiometric operation S based on the SOC of the battery 75, the acceleration of the vehicle 90, and the speed of the vehicle 90.
  • the operating state of the engine 60 is switched from the lean operation L to the stoichiometric operation S before the system required output rises to the point where it becomes impossible to supply electric power during fuel cut.
  • the switching control unit ⁇ T facilitates early switching from lean operation L to stoichiometric operation S when the SOC of the battery 75 is smaller than when the SOC is greater than a predetermined charging threshold. Further, the switching control unit ⁇ T makes it easier to switch from the lean operation L to the stoichiometric operation S earlier when the acceleration of the vehicle 90 is greater than when the acceleration is less than the predetermined threshold acceleration. Further, the switching control unit ⁇ T makes it easier to switch from the lean operation L to the stoichiometric operation S earlier when the speed of the vehicle 90 is higher than when the speed is lower than the predetermined threshold speed.
  • FIG. 2 is a block diagram in which the control device 91 is divided into blocks from a viewpoint different from that of FIG.
  • the control device 91 includes a system control unit 10 that controls the entire hybrid system 95, an engine control unit 20 that controls the engine 60, a first MG control unit 30 that controls the first MG 70, and a second MG control unit that controls the second MG 80. 40.
  • the system control unit 10 has a battery control unit 11 , an output adjustment unit 15 and a target calculation unit 16 .
  • the battery control unit 11 acquires battery information such as battery voltage, battery temperature, and battery state from the battery 75, and calculates the SOC based on the battery information.
  • the output adjustment unit 15 acquires the vehicle speed, accelerator opening, SOC, etc., and based on these information, calculates the system required output, the engine required output, and the second MG required output.
  • the second MG control unit 40 controls the second MG 80 by controlling the second inverter 79 based on the second MG request output.
  • the target calculation unit 16 calculates the target rotation speed and target torque of the engine 60 based on the engine output power requirement.
  • First MG control unit 30 controls first MG 70 based on the target rotational speed. Specifically, first MG control unit 30 feedback-controls the power generation load of first MG 70 so that the rotational speed of engine 60 becomes the target rotational speed. Furthermore, first MG control unit 30 drives engine 60 by first MG 70 when the rotation speed of engine 60 cannot be controlled to the target rotation speed even if the power generation load of first MG 70 is zeroed.
  • the engine control unit 20 has a control execution unit 26.
  • the control execution unit 26 controls the engine 60 by controlling the throttle valve 62, the injector 65, etc. based on the target torque calculated by the target calculation unit 16. .
  • the engine control unit 20 further has an operation selection unit 22 , an intake air calculation unit 25 and an achievement determination unit 27 .
  • the operation selection unit 22 selects whether the operating state of the engine 60 is lean operation L or stoichiometric operation S based on various information such as SOC, system output output, target torque, vehicle speed, and acceleration. Specifically, as described above, lean operation L is basically selected, but stoichiometric operation S is selected when the system output is insufficient. Then, the driving selection unit 22 changes the likelihood of selection of the stoichiometric driving S based on the SOC, the acceleration of the vehicle 90 and the speed of the vehicle 90 . Thereby, the switching control T described above is performed. Therefore, the above-described switching control section ⁇ T is formed with the operation selection section 22 as a main body.
  • Acceleration may be calculated, for example, from system demand output (accelerator opening, etc.), etc., may be calculated from changes in vehicle speed over time, changes in the number of revolutions of engine 60, first MG 70, or second MG 80 over time, and the like. may be calculated from Further, the operation selection unit 22 may select either lean operation L or stoichiometric operation S based on OSC (oxygen storage capacity) and OBD (on-board self-diagnosis). The operation selection unit 22 issues a stoichiometric switching command when the selection of the operating state is switched from the lean operation L to the stoichiometric operation S.
  • OSC oxygen storage capacity
  • OBD on-board self-diagnosis
  • the intake air calculation unit 25 Upon receiving the stoichiometric switching command from the operation selection unit 22, the intake air calculation unit 25 calculates the target intake air amount to be achieved by the intake air limit I so that the air intake limit I is implemented. Therefore, the intake air limiting section ⁇ I described above is formed mainly by the intake air calculating section 25 . At this time, the intake air calculation unit 25 calculates the target intake air amount because the activity of the three-way catalyst 68 is higher when the catalyst temperature is higher than the predetermined temperature than when the catalyst temperature is lower than the predetermined temperature. It is calculated to be high, and the range of decrease in the intake air amount due to the intake restriction I is reduced.
  • the control execution unit 26 Upon receiving the target intake air amount from the intake air calculation unit 25, the control execution unit 26 implements the intake restriction I by narrowing the opening of the throttle valve 62 based on the target intake air amount.
  • intake restriction I may be implemented by changing cam timing, for example.
  • the intake restriction I may be implemented by increasing the opening of the air bypass valve and the opening of the exhaust bypass valve.
  • control execution unit 26 stops the fuel injection of the injector 65 in order to start the fuel cut C at the same time as the intake air restriction I is started. Due to the fuel cut C, combustion in the engine 60 is stopped. Therefore, the above-described fuel cut portion ⁇ C is formed mainly with this control execution portion 26 .
  • first MG control unit 30 stops power generation by first MG 70 and drives engine 60 by first MG 70 in order to maintain the target rotational speed.
  • the motor output increases, and the rotation support control Cs is started. Therefore, the rotation support control Cs described above is formed based on the first MG control unit 30 .
  • the achievement determination unit 27 determines whether the intake air amount has decreased to the target intake air amount based on the target intake air amount received from the intake air calculation unit 25 and the intake pressure received from the intake pressure sensor 63 . When it is determined that the intake air amount has decreased to the target intake air amount, an achievement signal is transmitted.
  • the control execution unit 26 Upon receiving the achievement signal, the control execution unit 26 cancels the fuel cut C by restarting fuel injection by the injector 65 . Combustion in the engine 60 is thereby resumed. At this time, the control execution unit 26 switches to the rich operation R by controlling the fuel injection amount of the injector 65 to exceed the stoichiometric air-fuel ratio while maintaining the intake air restriction I. Therefore, the above-described rich operation part ⁇ R is formed mainly by this control execution part 26 .
  • the engine output increases.
  • the feedback control reduces the output of the first MG 70 by the amount of the increase, and furthermore, it enters the power generation state. Thereby, the rotation support control Cs is canceled. Thereafter, the control execution unit 26 cancels the intake restriction I, and then switches to the stoichiometric operation S by controlling the fuel injection amount of the injector 65 to the stoichiometric air-fuel ratio.
  • FIG. 3 is a flow chart showing the above NOx reduction control (I, C, Cs, R) and the like.
  • S100 it is determined whether or not the operating state of the engine 60 needs to be switched from the lean operation L to the stoichiometric operation S.
  • S200 stoichiometric switching control
  • S300 the lean recovery control (S300) is performed under the condition that the stoichiometric operation S is being performed.
  • the above flow is repeatedly performed, for example, at a predetermined cycle.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the details of the stoichiometric necessity determination (S100) shown in FIG.
  • S100 stoichiometric necessity determination
  • S120 it is determined whether the SOC is smaller than the charging threshold. If it is determined that the SOC is smaller than the charging threshold (S120: YES), it is necessary to satisfy the system request output while charging the battery 75, so the process proceeds to S130. In S130, it is determined whether or not the system required output is greater than the threshold output for charging. This threshold output for charging is smaller than the threshold output for non-charging, which will be described later. If it is determined that the system required output is greater than the small threshold output for charging (S130: YES), it is assumed that there is a possibility that the system required output cannot be satisfied while charging in lean operation L, and the control proceeds to S200. Then, the process shifts to stoichiometric switching control (S200).
  • S200 stoichiometric switching control
  • This threshold output during charging is set to a magnitude that can be exceeded before the system required output rises to the point where power supply during fuel cut is disabled.
  • S121 it is determined whether or not the acceleration of the vehicle 90 is greater than the threshold acceleration. If it is determined that the acceleration of the vehicle 90 is less than the threshold acceleration (S121: NO), the flow ends without shifting to the stoichiometric switching control (S200), assuming that the system output can be satisfied even in lean operation L. On the other hand, if it is determined in S121 that the acceleration is greater than the threshold acceleration (S121: YES), the process proceeds to S122.
  • S122 it is determined whether or not the speed of the vehicle 90 is greater than the threshold speed. If it is determined that the speed is lower than the threshold speed (S122: NO), it is unlikely that the high system output will continue for a long period of time, so the stoichiometric switching control ( The flow ends without moving to S200). On the other hand, when it is determined in S122 that the speed of the vehicle 90 is higher than the threshold speed (S122: YES), the process proceeds to the next S123.
  • S123 it is determined whether or not the system required output is greater than the threshold output during non-charging which is greater than the threshold output during charging. If it is determined that the system required output is greater than the threshold output during non-charging (S123: YES), there is a possibility that the system required output cannot be satisfied in lean operation L, and the process proceeds to S200 to perform stoichiometric switching control. implement. On the other hand, when it is determined in S123 that the system required output is smaller than the threshold output during non-charging (S123: NO), it is assumed that the system required output can be satisfied even in lean operation L, and the control shifts to stoichiometric switching control (S200). end the flow without
  • the stoichiometric switching control S200.
  • This non-charging threshold output is also set to a magnitude that can be exceeded before the system required output rises to the point where it becomes impossible to supply power during a fuel cut.
  • determining the acceleration in S121 it is possible to determine whether or not the vehicle is climbing, and if it is determined that the vehicle is climbing, the threshold acceleration may be lowered. As a result, even with the same acceleration, it is possible to switch to the stoichiometric operation S more quickly when climbing a slope.
  • the threshold speed may be decreased as the acceleration increases. Thereby, even if the vehicle speed is the same, the higher the acceleration, the earlier the switch to the stoichiometric operation S can be made. Also in S122, as in the case of S121, the uphill determination is performed, and if it is determined that the vehicle is uphill, the threshold speed may be lowered. As a result, even at the same speed, it is possible to switch to the stoichiometric operation S more quickly when climbing a slope.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the details of the stoichiometric switching control (S200) shown in FIGS.
  • S200 stoichiometric switching control
  • the stoichiometric necessity determination (S100) as described above, the stoichiometric switching control (S200) is performed before the system required output rises until the supply of electric power during fuel cut becomes impossible. Therefore, as long as there is no special situation such as a malfunction in the hybrid system 95, the determination in S210 is YES.
  • This power supply availability determination may be performed, for example, based on the SOC and the catalyst temperature, or alternatively or additionally, based on whether or not a condition such as sudden acceleration that makes it impossible to supply the required power is met. You may
  • S210 If it is determined in S210 that the electric power cannot be supplied during fuel cut (S210: NO), the process proceeds to S243, and the stoichiometric operation is performed from the lean operation L state without executing the NOx reduction control (I, C, Cs, R). Switch to S. On the other hand, if it is determined in S210 that power can be supplied during fuel cut (S210: YES), the process proceeds to S211 to perform NOx reduction control (I, C, Cs, R).
  • the target intake air amount at intake limit I is calculated.
  • the control amount for closing the throttle valve 62 is calculated based on the calculated target intake air amount.
  • intake restriction I is started by controlling the throttle valve 62 in the closing direction based on the control amount calculated in S212.
  • fuel cut C is performed by stopping the fuel injection by the injector 65 .
  • power generation by the first MG 70 is stopped, and the first MG 70 starts driving the engine 60 in reverse, thereby starting the rotation support control Cs.
  • S220 it is determined whether or not the system required output has decreased. If it is determined that the system required output has decreased (S220: YES), the system required output has decreased during intake restriction I and fuel cut, etc. (C, Cs), and it is no longer necessary to switch to stoichiometric operation S. means Therefore, in S221, the intake restriction I and the fuel cut (C, Cs) are canceled, and the lean operation L is restarted. On the other hand, when it is determined in S220 that the system required output has not decreased (S220: NO), the process proceeds to S230.
  • S230 it is determined whether or not there is a request to restart combustion due to an electric power request. That is, even if it is determined in S210 that the electric power can be supplied during fuel cut (S210: YES), the electric power may be insufficient due to failure, unexpected electric power consumption, delay in reaching the target intake air amount, or the like. be. In that case, even if the intake air amount has not decreased to the target intake air amount, it is necessary to immediately cancel the fuel cut C and resume combustion in the engine 60 . Therefore, if it is determined in S230 that there is a request to restart combustion (S230: YES), the process proceeds to S241 to start the rich operation R without waiting for the intake air amount to reach the target intake air amount. On the other hand, when it is determined in S230 that there is no request for restarting combustion due to an electric power request (S230: NO), the process proceeds to S240.
  • S240 it is determined whether or not the intake air amount has decreased to the target intake air amount. If it is determined that the intake air amount has not decreased to the target air amount (S240: NO), the process returns to S220 to maintain the intake limit I. On the other hand, when it is determined in S240 that the intake air amount has decreased to the target air amount (S240: YES), the process proceeds to S241.
  • a rich correction amount is calculated.
  • the rich correction amount is the duration of the rich operation R and the amount of fuel required to sufficiently reduce the oxygen adhering to the three-way catalyst 68 due to the lean operation L up to now and sufficiently restore the activity of the three-way catalyst 68. Including injection amount.
  • S242 while maintaining the intake restriction I, the fuel cut, etc. (C, Cs) are cancelled, and the rich operation R is started based on the rich correction amount calculated in S241.
  • the intake restriction I is released, the rich operation R is ended, and the stoichiometric operation S is started. After that, the process proceeds to lean return control in S300.
  • the activity of the three-way catalyst 68 is higher when the catalyst temperature is higher than the predetermined temperature than when the catalyst temperature is lower than the predetermined temperature. Increase inspiratory volume. That is, the higher the catalyst temperature, the greater the amount of NOx that can be purified by the three-way catalyst 68 . Therefore, as shown in FIG. 6, the higher the catalyst temperature (horizontal axis), the higher the intake air amount (vertical axis) can be increased if the same blow-by amount (contour line) of NOx is sufficient. Therefore, the higher the catalyst temperature, the smaller the amount of reduction in the amount of intake air caused by the intake air restriction I. Therefore, as described above, the higher the catalyst temperature, the larger the target intake air amount.
  • the higher the catalyst temperature the easier it is to determine that power can be supplied during fuel cut.
  • the reason is explained below.
  • the higher the catalyst temperature horizontal axis
  • the arrival time and the execution period of fuel cut C match. Therefore, the higher the catalyst temperature, the shorter the period during which the fuel cut C is performed, and the more the power consumption during the fuel cut can be suppressed. Therefore, as described above, the higher the catalyst temperature, the easier it is to determine that the electric power can be supplied during fuel cut.
  • the threshold output for charging in S130 and the threshold output for non-charging in S123 are also set higher as the catalyst temperature is higher. The switching timing can be delayed.
  • FIG. 7 is a flowchart showing details of the lean recovery control (S300) shown in FIGS.
  • this lean return control S300
  • S320 it is determined whether or not the system required output is smaller than the threshold output for arrival. This threshold output for arrival is greater than the threshold output for non-arrival, which will be described later. If it is determined that the system required output is smaller than the large arrival threshold output (S320: YES), it is determined that the system required output can be satisfied even in lean operation L, and the process proceeds to S330, and after returning to lean operation L, End the flow. Therefore, when the rotation speed and torque of the engine 60 reach the target rotation speed and target torque, respectively (S310: YES), it is easier to return to lean operation L than when they do not (S310: NO). On the other hand, when it is determined in S320 that the system required output is greater than the large threshold output at the time of arrival (S320: NO), the process returns to S310 to maintain the stoichiometric operation S.
  • S310 if it is determined that the rotation speed of the engine 60 has not reached the target rotation speed or the torque has not reached the target torque (S310: NO), the process proceeds to S311.
  • S311 it is determined whether or not the system required output is smaller than the threshold output for non-arrival which is smaller than the threshold output for arrival. If it is determined that the system required output is smaller than the small non-arrival threshold output (S311: YES), it is assumed that the system required output can be satisfied even in lean operation L, and the process proceeds to S330, after returning to lean operation L. , to end the flow.
  • FIG. 8 is a time chart showing an example of transition of each value when the stoichiometric switching control (S200) shown in FIG. 5 is performed.
  • Six predetermined timings t1 to t6 will be described below in chronological order as “first timing t1,” “second timing t2,” “third timing t3,” “fourth timing t4,” “fifth timing t5,” and “th 6 timing t6".
  • Fig. 8(a) shows changes in the system required output and the engine output.
  • the system required output rises between the first timing t1 and the sixth timing t6.
  • the lean operation L is performed until the second timing t2. Therefore, the engine output is the engine output during the lean operation L until the second timing t2.
  • FIG. 8(b) shows transitions of the motor output and the second MG output.
  • the second MG output increases from the first timing t1 to the sixth timing t6.
  • the motor output is obtained by adding the first MG output to the second MG output. Therefore, the difference between the motor output and the second MG output becomes the first MG output.
  • the motor output is introduced to compensate for the difference between the system required output and the engine output shown in FIG. 8(a).
  • the motor output increases during the period from the second timing t2 to the third timing t3 (t2 to t3) by executing the rotation support control Cs. In particular, the motor output becomes maximum just before the third timing t3 when the fuel cut C ends.
  • the aforementioned threshold output for charging and threshold output for non-charging are determined so as to satisfy the motor output just before the third timing t3. Then, in the above-described power supply availability determination, it is determined whether or not the motor output just before the third timing t3 can be satisfied.
  • FIG. 8(c) shows changes in the amount of NOx blown through.
  • the activity of the three-way catalyst 68 is reduced due to the oxygen contained in the exhaust gas during the lean operation L, but the amount of NOx generated during the lean operation L itself is small. Therefore, before the second timing t2 (up to t2), even if the purification rate is low, the amount of exhausted NOx can be suppressed to the regulation value or less, and the blow-by amount of NOx is sufficiently small.
  • the oxygen in the three-way catalyst 68 is reduced by the fuel contained in the exhaust gas during the rich operation R, and the NOx purification rate of the three-way catalyst 68 is restored. Therefore, during the period (from t5) during which the stoichiometric operation S is performed after the fifth timing t5, the blow-by amount of NOx is sufficiently suppressed.
  • FIG. 9 shows that without executing the NOx reduction control (I, C, Cs, R), the lean operation L is switched to the stoichiometric operation S at a predetermined switching timing tX between the first timing t1 and the sixth timing t6. It is a time chart which shows the comparative example at the time of switching. The effect of this embodiment will be described with reference to this comparative example.
  • the lean operation L is first switched to the rich operation R, and then switched to the stoichiometric operation S. Therefore, the oxygen in the three-way catalyst 68 can be reduced by the fuel contained in the exhaust during the period (t3 to t5) during which the rich operation R is performed, and the activity of the three-way catalyst 68 can be restored. Therefore, it is possible to suppress blow-by of NOx during the implementation period (from t5) of the stoichiometric operation S after the rich operation R.
  • the intake restriction I is implemented. Therefore, the amount of NOx generated in the rich operation R can be suppressed as compared with the case of switching to the rich operation R when the intake air amount is large without implementing the intake air restriction I. Therefore, blow-by of NOx can be suppressed even during the period (t3 to t5) during which the rich operation R is performed.
  • the fuel cut C is performed during the intake air restriction I implementation period (t2 to t3) before switching to the rich operation R.
  • the fuel injection amount is decreased in order to maintain the air-fuel ratio in the lean operation L during the period (t2 to t3) in which the intake air restriction I is implemented, the combustion in the lean operation L becomes unstable. There is a risk. In that respect, since the fuel cut C is performed in this way, the combustion itself in the engine 60 can be stopped. Therefore, there is no possibility that combustion will become unstable.
  • the hybrid system 95 drives the vehicle 90 only with the second motor 80 . Therefore, even if the output of the engine 60 decreases due to the fuel cut C, the running output does not decrease. Therefore, it is possible to avoid a sudden drop in the running output at the start of the fuel cut C (t2) and a sudden increase in the running output at the end of the fuel cut C (t3).
  • the engine 60 is driven by the first MG 70 during the period (t2 to t3) during which the fuel cut C is performed. Therefore, variations in engine speed and intake air amount after recovery from fuel cut C can be reduced, and accuracy of injection amount in rich operation R can be improved.
  • blow-by of NOx can be suppressed without destabilizing combustion, sudden changes in running output, or significantly increasing variations in engine speed and intake air amount.
  • the switching control unit ⁇ T facilitates early switching from lean operation L to stoichiometric operation S when the SOC of the battery 75 is low, the acceleration of the vehicle 90 is high, or the speed of the vehicle 90 is high.
  • the operating state of the engine 60 is switched from the lean operation L to the stoichiometric operation S before the system required output rises to the point where it becomes impossible to supply electric power during fuel cut. Therefore, it is possible to avoid the problem of being unable to supply electric power when the fuel is cut.
  • the amount of decrease in the intake air amount at the intake air restriction I is smaller when the catalyst temperature is higher. Therefore, when the catalyst temperature is high and the NOx purifying capacity is high, it is possible to avoid increasing the range of reduction of the intake air amount unnecessarily.
  • the intake air limit I when used, the amount of reduction in the intake air amount at the intake air limit I is increased when the catalyst temperature is low. Therefore, when the catalyst temperature is low and the NOx purifying ability is low, it is possible to avoid the problem that NOx emissions cannot be sufficiently suppressed in the rich operation R due to an insufficient amount of decrease in the intake air amount.
  • the engine 60 is used only for charging via the first MG70.
  • vehicle 90 may be driven by both engine 60 and second MG 80 .
  • the vehicle 90 may be driven only by the second MG 80 during the period (t2 to t3) during which the fuel cut C is performed.
  • two MGs a first MG 70 and a second MG 80 are provided.
  • one MG is provided that combines the roles of these two MGs, a first clutch is provided between the engine 60 and the MG, and a second clutch is provided between the MG and the wheels 99.
  • the engine 60 is driven by the first MG 70 during the execution period of the fuel cut C (t2 to t3).
  • the power generation load on the engine 60 that is, the amount of power generated by the first MG, is simply reduced compared to when the fuel cut C is not performed. 60 rotations may be supported.
  • the rotation support control Cs is performed during the fuel cut C period.
  • the rotation support control Cs may not be performed.
  • torque shock may be alleviated as follows. That is, by retarding the ignition timing at the end of the fuel cut C, the torque immediately after the end of the fuel cut C is limited. From this state, the torque is gradually increased by gradually advancing the ignition angle and canceling the retarded ignition angle. Also by this, the torque shock at the end of the fuel cut C can be alleviated.
  • the switching control unit ⁇ T facilitates early switching from lean operation L to stoichiometric operation S when the SOC (state of charge) of the battery 75 is small. Instead of this SOC (rate of charge), it may be possible to make it easier to switch from lean operation L to stoichiometric operation S early when the amount of charge in battery 75 is small.
  • a vehicle 90 is equipped with a hybrid system 95 and a control device 91 .
  • the hybrid system 95 and the control device 91 may be mounted on something other than a vehicle such as a boat.

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Abstract

ハイブリッドシステムのエンジンの運転状態をリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替える際に、リーン運転Ｌから一旦リッチ運転Ｒに切り替えてからストイキ運転Ｓに切り替える。そのリッチ運転Ｒへの切替前から切替後にかけての期間（ｔ２～ｔ４）に、エンジンに対する吸気量を制限する吸気制限Ｉを実施する。それにより、吸気制限Ｉを実施しない場合に比べて吸気量を小さくする。さらに、リッチ運転Ｒへの切替前における吸気制限Ｉの実施期間（ｔ２～ｔ３）に、エンジンに対する燃料カットＣを実施する。

Description

ハイブリッドシステムの制御装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２１年５月１１日に出願された日本出願番号２０２１－０８０５６７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、エンジンとモータとを有するハイブリッドシステムを制御する制御装置に関する。
　ハイブリッドシステムを示す文献としては、例えば下記の特許文献１がある。そして、ハイブリッドシステムの中には、エンジンの排気系に三元触媒を有するものがある。
特開２０１９－２５９８６号公報
　本開示者等は、このような三元触媒を有するハイブリッドシステムにおいて、燃費等の観点から、エンジンの運転状態についてはリーン運転を基本とし、出力が不足する場合にだけストイキ運転に切り替えることを考えた。しかしながら、その場合には、次に示す問題が発生し得ることに着目した。
　すなわち、三元触媒の機能の一つは、窒素酸化物を浄化することであるが、その浄化機能は、三元触媒に酸素が供給されることにより低下する。その点、リーン運転では、理論空燃比よりも空気が多くなることにより排気に酸素が含まれる。その排気中の酸素により三元触媒の機能が低下してしまう。ただし、その場合であっても、リーン運転の実施期間においては、ＮＯｘの発生量自体が少ないため、浄化率が低下していても、排出ＮＯｘ量を規制値以下に抑制できる。
　しかしながら、リーン運転からストイキ運転に切り替わった直後においては、それまでのリーン運転で発生した酸素により、三元触媒の機能が低下している状態において、開始されたストイキ運転により発生した大量のＮＯｘが、三元触媒に吹き込んでしまう。そのため、多くのＮＯｘが三元触媒で浄化されずに、そのまま三元触媒を吹き抜けてしまう。以下では、このようにＮＯｘが三元触媒を吹き抜けてしまうことを、「ＮＯｘの吹き抜け」という。
　本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リーン運転からストイキ運転への切替直後におけるＮＯｘの吹き抜けを抑制することを、主たる目的とする。
　本開示の制御装置は、ハイブリッドシステムを制御する。前記ハイブリッドシステムは、エンジン及びモータを有すると共に、前記エンジンの排気系に三元触媒を有し、少なくとも前記モータにより駆動対象を駆動する。前記制御装置は、以下に示すリッチ運転部と吸気制限部と燃料カット部とを有する。
　前記リッチ運転部は、前記エンジンの運転状態をリーン運転からストイキ運転に切り替える際に、前記リーン運転から一旦リッチ運転に切り替えてから前記ストイキ運転に切り替える。前記吸気制限部は、前記リッチ運転への切替前から切替後にかけての期間に、前記エンジンに対する吸気量を制限する吸気制限を実施することにより、前記吸気制限を実施しない場合に比べて前記吸気量を小さくする。前記燃料カット部は、前記リッチ運転への切替前における前記吸気制限の実施期間に、前記エンジンに対する燃料カットを実施する。
　本開示によれば、リーン運転から一旦リッチ運転に切り替えてからストイキ運転に切り替える。そのため、リッチ運転の実施期間に排気に含まれる燃料により、三元触媒の酸素を還元して、三元触媒によるＮＯｘの浄化機能を回復させることができる。そのため、リッチ運転よりも後のストイキ運転の実施期間におけるＮＯｘの吹き抜けを抑制できる。
　しかも、そのリッチ運転への切替前から切替後にかけての期間に、吸気制限を実施する。そのため、吸気制限を実施せずに吸気量が多い状態でリッチ運転に切り替える場合に比べて、リッチ運転でのＮＯｘの発生量を抑制できる。そのため、リッチ運転の実施期間においても、ＮＯｘの吹き抜けを抑制できる。
　しかも、リッチ運転の実施前における吸気制限の実施期間に、燃料カットを実施する。そのため、次の問題を回避できる。すなわち、もし仮に当該吸気制限の実施期間に、燃料カットを実施せずに燃料噴射量を維持したならば、吸気制限によりリーン運転における燃焼がリッチ側にシフトすることにより、ＮＯｘの排出量が多くなってしまうおそれがある。他方、もし仮に当該吸気制限の実施期間に、リーン運転での空燃比を維持すべく燃料噴射量を小さくしたならば、当該リーン運転における燃焼が不安定になってしまうおそれがある。その点、本開示では、このように燃料カットを実施するため、エンジンでの燃焼自体を停止させることができる。そのため、燃焼が不安定になってしまうおそれがない。
　以上、本実施形態によれば、燃焼を不安定にすることなく、ＮＯｘの吹き抜けを抑制できる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、本実施形態の制御装置及びハイブリッドシステムを示すブロック図であり、 図２は、制御装置を示すブロック図であり、 図３は、運転状態の切替を示すフローチャートであり、 図４は、ストイキ要否判定を示すフローチャートであり、 図５は、ストイキ切替制御を示すフローチャートであり、 図６は、触媒温度及び吸気量と、ＮＯｘの吹き抜け量との関係を示すグラフであり、 図７は、リーン復帰制御を示すフローチャートであり、 図８は、ストイキ切替制御を行った際の各値の推移を示すタイムチャートであり、 図９は、比較例において、図８と同じ各値の推移を示すタイムチャートである。
　以下に本開示の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではなく、開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。
　図１は、本実施形態の制御装置９１及びその制御対象であるハイブリッドシステム９５を示すブロック図である。車両９０に、ハイブリッドシステム９５と制御装置９１とが搭載されている。
　まず、ハイブリッドシステム９５について説明する。ハイブリッドシステム９５は、エンジン６０と第１ＭＧ７０と第１インバータ７３とバッテリ７５と第２インバータ７９と第２ＭＧ８０とを有する。なお、第１インバータ７３と第２インバータ７９とは、共用の１つのインバータであってもよい。
　バッテリ７５は、リチウムイオン電池等であって、第１ＭＧ７０や第２ＭＧ８０と電気的に接続されている。以下では、バッテリ７５の充電率を「ＳＯＣ」という。第２インバータ７９は、バッテリ７５と第２ＭＧ８０との間に設けられており、当該間で電力変換（ＤＣＡＣ変換）を行う。第２ＭＧ８０は、力行時には、バッテリ７５から第２インバータ７９を介して供給される電力により車輪９９を駆動する。他方、回生時には、車輪９９から伝わる回転力により発電して、第２インバータ７９を介してバッテリ７５を充電する。
　エンジン６０は、車両９０の第１ＭＧ７０を駆動する。なお、本実施形態では、第２ＭＧ８０によるトルクのみで車両９０の駆動し、エンジン６０によるトルクは全て第１ＭＧ７０に吸収される。つまりエンジン６０は、第１ＭＧ７０の駆動用にのみ使用される。第１インバータ７３は、第１ＭＧ７０とバッテリ７５との間に設けられており、当該間で電力変換（ＡＣＤＣ変換）を行う。第１ＭＧ７０は、エンジン６０により駆動されて発電して、第１インバータ７３を介してバッテリ７５を充電したり、それとは逆に、バッテリ７５から第１インバータ７３を介して供給される電力により、エンジン６０を駆動したりする。
　エンジン６０に対しては、エンジン６０内に気体を吸入する吸気系６１と、吸気系６１内又はエンジン６０内に燃料を噴射するインジェクタ６５と、エンジン６０内の燃料に点火する点火プラグ６６と、エンジン６０内の気体を排出する排気系６７とが設けられる。
　吸気系６１には、上流側から順に、吸気量を調整するためのスロットルバルブ６２と、吸気系６１内の気圧を検出する吸気圧センサ６３とが設けられている。吸気圧センサ６３は、例えば、吸気マニホールド内の気圧等を検出する。ただし、吸気圧センサ６３に代えて、制御装置９１がエンジン６０の回転数やトルク等の変化から吸気圧を推定するようにしてもよい。
　排気系６７には、一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物の分解を促進して浄化するための三元触媒６８が設けられている。三元触媒６８は、温度が上がると活性し、浄化率が上がる。また、三元触媒６８は、酸素が吹き込まれると窒素酸化物の浄化性能が低下する。以下では、三元触媒６８の温度を、単に「触媒温度」という。触媒温度は、触媒温度検出部６９により検出される。触媒温度検出部６９は、エンジン６０の温度や運転条件やその履歴等から触媒温度を推定するものであってもよいし、触媒温度を計測する触媒温度センサを有するものであってもよい。
　以下では、エンジン６０の出力を「エンジン出力」といい、第１ＭＧ７０の出力を「第１ＭＧ出力」といい、第２ＭＧ８０の出力を「第２ＭＧ出力」という。なお、第１ＭＧ７０が発電を行っている時は、第１ＭＧ出力はマイナスであり、第２ＭＧ８０が発電を行っている時は、第２ＭＧ出力はマイナスである。
　また以下では、第１ＭＧ出力と第２ＭＧ出力との和を「モータ出力」といい、モータ出力とエンジン出力との和を、「システム出力」という。よって、システム出力は、ハイブリットシステム全体の出力である。また以下では、システム出力の要求値を「システム要求出力」といい、エンジン出力の要求値を「エンジン要求出力」といい、第２ＭＧ出力の要求値を「第２ＭＧ要求出力」という。
　制御装置９１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するＥＣＵ（電子制御ユニット）である。制御装置９１は、ハイブリッドシステム９５や車両９０から各種情報を取得すると共に、当該情報に基づいてハイブリッドシステム９５を制御する。制御装置９１は、燃費等の観点から、エンジン６０の運転状態を基本的にはリーン運転Ｌに制御し、システム出力が不足する場合にだけストイキ運転Ｓに切り替える。なお、リーン運転Ｌは、理論空燃比よりも空気が多い状態で燃焼させる運転であり、ストイキ運転Ｓは、理論空燃比で燃焼させる運転である。
　次に本実施形態で解決すべき課題と、その解決手段の概要とについて説明する。リーン運転Ｌでは、理論空燃比よりも空気が多くなることにより排気に酸素が含まれる。その排気中の酸素により三元触媒６８の窒素酸化物の浄化性能が低下してしまう。ただし、その場合であっても、リーン運転Ｌの実施中においては、ＮＯｘの発生量自体が少ないため、排出ＮＯｘ量を規制値以下に抑制できる。
　しかしながら、リーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替わった直後においては、それまでのリーン運転Ｌで発生した酸素により、三元触媒６８の活性が低下している状態において、開始されたストイキ運転Ｓにより発生した大量のＮＯｘが、三元触媒６８に吹き込んでしまう。そのため、多くのＮＯｘが三元触媒６８で浄化されずに、そのまま三元触媒６８を吹き抜けるＮＯｘの吹き抜けが発生する。
　そこで、制御装置９１は、所定の要件を満たすことを条件に、リーン運転Ｌの状態から、ＮＯｘ排出量を低減するためのＮＯｘ低減制御（Ｉ，Ｃ，Ｃｓ，Ｒ）を実施してから、ストイキ運転Ｓに切り替える。
　次に、そのＮＯｘ低減制御（Ｉ，Ｃ，Ｃｓ，Ｒ）を実施するための構成について、説明する。制御装置９１は、当該構成として、リッチ運転部αＲと吸気制限部αＩと燃料カット部αＣと回転支援部αＣｓと切替制御部αＴとを有する。
　リッチ運転部αＲは、エンジン６０の運転状態をリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替えるべき時に、リーン運転Ｌから一旦リッチ運転Ｒに切り替えてからストイキ運転Ｓに切り替える。リッチ運転Ｒは、理論空燃比よりも燃料が多い状態で燃焼させる運転である。吸気制限部αＩは、エンジン６０に対する吸気量を制限する吸気制限Ｉを実施することにより、吸気制限Ｉを実施しない場合に比べて当該吸気量を小さくする。
　燃料カット部αＣは、リッチ運転Ｒの実施前における吸気制限Ｉの実施期間に、エンジン６０に対して燃料カットＣを実施する。回転支援部αＣｓは、燃料カットＣの実施期間に、第１ＭＧ７０によりエンジン６０の回転を支援する回転支援制御Ｃｓを実施することにより、回転支援制御Ｃｓを実施しない場合に比べてエンジン６０の回転速度の低下を抑制する。
　以下では、以上に示した燃料カットＣと回転支援制御Ｃｓとを、まとめて「燃料カット等（Ｃ，Ｃｓ）」という。そして、燃料カットＣの実施期間に必要となる電力を、「燃料カット時電力」という。つまり、燃料カットＣの実施期間には、システム要求出力の全てをモータ出力により賄う必要がある。それに必要な電力が、この燃料カット時電力である。よって、この燃料カット時電力は、システム要求出力が大きくなるほど大きくなる。
　切替制御部αＴは、バッテリ７５のＳＯＣと車両９０の加速度と車両９０の速度とに基づいて、リーン運転Ｌからストイキ運転Ｓへの切替タイミングを変更する切替制御Ｔを実施する。それにより、燃料カット時電力を供給不能になるまでシステム要求出力が上昇する前に、エンジン６０の運転状態をリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替える。
　具体的には、切替制御部αＴは、バッテリ７５のＳＯＣが所定の充電閾値よりも大きい場合に比べて小さい場合の方が、早期にリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替わり易くする。また、切替制御部αＴは、車両９０の加速度が所定の閾加速度よりも小さい場合に比べて大きい場合の方が、早期にリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替わり易くする。また、切替制御部αＴは、車両９０の速度が所定の閾速度よりも小さい場合に比べて大きい場合の方が、早期にリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替わり易くする。
　図２は、制御装置９１を図１とは異なる見方でブロック分けしたブロック図である。制御装置９１は、ハイブリッドシステム９５の全体を制御するシステム制御部１０と、エンジン６０を制御するエンジン制御部２０と、第１ＭＧ７０を制御する第１ＭＧ制御部３０と、第２ＭＧ８０を制御する第２ＭＧ制御部４０とを有する。
　システム制御部１０は、バッテリ制御部１１と出力調整部１５と目標算出部１６とを有する。バッテリ制御部１１は、バッテリ７５から、バッテリ電圧、バッテリ温度、バッテリ状態等のバッテリ情報等を取得すると共に、それらのバッテリ情報に基づいてＳＯＣを算出する。
　出力調整部１５は、車速、アクセル開度、ＳＯＣ等を取得すると共に、それらの情報に基づいて、システム要求出力とエンジン要求出力と第２ＭＧ要求出力とを算出する。第２ＭＧ制御部４０は、その第２ＭＧ要求出力に基づいて、第２インバータ７９を制御することにより第２ＭＧ８０を制御する。
　目標算出部１６は、エンジン要求出力に基づいて、エンジン６０の目標回転速度及び目標トルクを算出する。第１ＭＧ制御部３０は、その目標回転速度に基づいて、第１ＭＧ７０を制御する。具体的には、第１ＭＧ制御部３０は、エンジン６０の回転速度が目標回転速度になるように、第１ＭＧ７０の発電負荷をフィードバック制御する。さらに、第１ＭＧ制御部３０は、第１ＭＧ７０の発電負荷を零にしてもエンジン６０の回転速度を目標回転速度に制御できない場合には、第１ＭＧ７０によりエンジン６０を駆動する。
　エンジン制御部２０は、制御実施部２６を有する。制御実施部２６は、リーン運転Ｌやストイキ運転Ｓの際には、目標算出部１６により算出された目標トルクに基づいて、スロットルバルブ６２やインジェクタ６５等を制御することにより、エンジン６０を制御する。
　次に、エンジン制御部２０等による、リーン運転Ｌからストイキ運転Ｓへの切替について説明する。エンジン制御部２０は、さらに、運転選択部２２と吸気算出部２５と達成判定部２７とを有する。
　運転選択部２２は、ＳＯＣやシステム要求出力や目標トルクや車速や加速度等の各情報に基づいて、エンジン６０の運転状態をリーン運転Ｌにするかストイキ運転Ｓにするか選択する。具体的には、前述の通り、基本的にはリーン運転Ｌを選択するが、システム出力が不足する場合にはストイキ運転Ｓを選択する。そして、運転選択部２２は、ストイキ運転Ｓの選択のされ易さを、ＳＯＣと車両９０の加速度と車両９０の速度とに基づいて変更する。それにより、前述の切替制御Ｔを実施する。よって、この運転選択部２２を主体に、前述の切替制御部αＴが形成されている。
　加速度は、例えば、システム要求出力（アクセル開度等）等から算出してもよいし、車速の時間変化から算出してもよいし、エンジン６０や第１ＭＧ７０や第２ＭＧ８０の回転数の時間変化などから算出してもよい。また、運転選択部２２は、さらにＯＳＣ（酸素ストレージ能）やＯＢＤ（車上自己診断）にも基づいて、リーン運転Ｌにするかストイキ運転Ｓにするか選択するものであってもよい。運転選択部２２は、運転状態の選択をリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替えた場合、ストイキ切替指令を発信する。
　吸気算出部２５は、運転選択部２２からストイキ切替指令を受信すると、吸気制限Ｉを実施すべく、吸気制限Ｉで達成すべき目標吸気量を算出する。よって、この吸気算出部２５を主体に、前述の吸気制限部αＩが形成されている。なお、このとき、吸気算出部２５は、触媒温度が所定温度よりも低い場合に比べて当該所定温度よりも高い場合の方が、三元触媒６８の活性が高くなることから、目標吸気量を高く算出して、吸気制限Ｉによる吸気量の減少幅を小さくする。
　制御実施部２６は、吸気算出部２５から目標吸気量を受信すると、その目標吸気量に基づいてスロットルバルブ６２の開度を絞ることにより、吸気制限Ｉを実施する。ただし、それに代えて又は加えて、例えば、カムタイミングを変更することにより、吸気制限Ｉを実施してもよい。また例えば、エンジン６０が、ターボチャージャを有する場合には、エアバイパスバルブの開度や排気バイパスバルブの開度を大きくすることによって、吸気制限Ｉを実施してもよい。
　さらに、制御実施部２６は、吸気制限Ｉの開始と同時に燃料カットＣを開始すべく、インジェクタ６５の燃料噴射を停止させる。その燃料カットＣにより、エンジン６０での燃焼が停止する。よって、この制御実施部２６を主体に、前述の燃料カット部αＣが形成されている。
　エンジン６０での燃焼が停止すると、エンジン出力が低下する。このとき、第１ＭＧ制御部３０は、フィードバック制御において、目標回転速度を維持すべく、第１ＭＧ７０による発電を止めて、これとは逆に第１ＭＧ７０によりエンジン６０を駆動する。これによりモータ出力が上昇して、回転支援制御Ｃｓが開始される。よって、この第１ＭＧ制御部３０を主体に、前述の回転支援制御Ｃｓが形成されている。
　達成判定部２７は、吸気算出部２５から受信した目標吸気量と、吸気圧センサ６３から受信した吸気圧とに基づいて、吸気量が目標吸気量まで減少したか否かを判定する。目標吸気量まで減少したと判定した場合には、達成信号を発信する。
　制御実施部２６は、達成信号を受信すると、インジェクタ６５による燃料噴射を再開させることにより、燃料カットＣを解除する。それにより、エンジン６０での燃焼が再開する。このとき、制御実施部２６は、吸気制限Ｉを維持したまま、インジェクタ６５の燃料噴射量を理論空燃比を超える噴射量に制御することにより、リッチ運転Ｒに切り替える。よって、この制御実施部２６を主体に、前述のリッチ運転部αＲが形成されている。
　このリッチ運転Ｒの開始により、エンジン出力が上昇する。その上昇分だけ、フィードバック制御により、第１ＭＧ７０の出力が低下してさらには発電状態となる。それにより、回転支援制御Ｃｓが解除される。その後、制御実施部２６は、吸気制限Ｉを解除してから、インジェクタ６５の燃料噴射量を理論空燃比に制御することにより、ストイキ運転Ｓに切り替える。
　図３は、以上に示したＮＯｘ低減制御（Ｉ，Ｃ，Ｃｓ，Ｒ）等を示すフローチャートである。まず、Ｓ１００において、エンジン６０の運転状態をリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替える必要が有るか否かのストイキ要否判定を実施する。そのストイキ要否判定において、ストイキ運転Ｓへの切替が必要と判定した場合、続くＳ２００において、ストイキ切替制御を実施する。続くＳ３００では、ストイキ運転Ｓが実施されている状況下において、リーン復帰制御（Ｓ３００）を実施する。以上のフローは、例えば所定周期で繰り返し実施する。
　図４は、図３に示すストイキ要否判定（Ｓ１００）の詳細を示すフローチャートである。このストイキ要否判定（Ｓ１００）では、まずＳ１１０において、リーン運転Ｌの実施中であるか否か判定する。リーン運転Ｌの実施中でないと判定した場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、ストイキ運転Ｓへの切替を不要と判定して、フローを終了する。他方、Ｓ１１０において、リーン運転Ｌの実施中であると判定した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、前述の切替制御Ｔを実施すべくＳ１２０に進む。
　そのＳ１２０では、ＳＯＣが充電閾値よりも小さいか否か判定する。ＳＯＣが充電閾値よりも小さいと判定した場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、バッテリ７５を充電しつつ、システム要求出力を満たす必要があるため、Ｓ１３０に進む。そのＳ１３０では、システム要求出力が充電時用の閾出力よりも大きいか否か判定する。この充電時用の閾出力は、後述する非充電時用の閾出力よりも小さい。システム要求出力が、この小さい充電時用の閾出力よりも大きいと判定した場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、リーン運転Ｌでは、充電しつつシステム要求出力を満たすことができない可能性があるとして、Ｓ２００に進んで、ストイキ切替制御に（Ｓ２００）移行する。よって、充電時には、非充電時に比較して早期にストイキ切替制御（Ｓ２００）に移行する。この充電時の閾出力は、燃料カット時電力を供給不能になるまでシステム要求出力が上昇するよりも前に、超えられる大きさに設定されている。
　他方、Ｓ１３０で、システム要求出力が充電時用の閾出力よりも小さいと判定した場合（Ｓ１３０：ＮＯ）、リーン運転Ｌでも、充電しつつシステム要求出力を満たすことができるとして、ストイキ切替制御（Ｓ２００）に移行することなく、フローを終了する。
　他方、遡るＳ１２０において、ＳＯＣが充電閾値よりも大きいと判定した場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、充電は不要であるとして、Ｓ１２１に進む。そのＳ１２１では、車両９０の加速度が閾加速度よりも大きいか否か判定する。車両９０の加速度が閾加速度よりも小さいと判定した場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、リーン運転Ｌでもシステム要求出力を満たすことができるとして、ストイキ切替制御（Ｓ２００）に移行することなくフローを終了する。他方、Ｓ１２１で加速度が閾加速度よりも大きいと判定した場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、Ｓ１２２に進む。
　そのＳ１２２では、車両９０の速度が閾速度よりも大きいか否か判定する。閾速度よりも小さいと判定した場合（Ｓ１２２：ＮＯ）、システム要求出力が高い状態が長時間続く可能性が低いことから、リーン運転Ｌでもシステム要求出力を満たすことができるとして、ストイキ切替制御（Ｓ２００）に移行することなくフローを終了する。他方、Ｓ１２２において、車両９０の速度が閾速度よりも大きいと判定した場合（Ｓ１２２：ＹＥＳ）、次のＳ１２３に進む。
　Ｓ１２３では、システム要求出力が、充電時の閾出力よりも大きい非充電時の閾出力よりも大きいか否か判定する。システム要求出力が非充電時の閾出力よりも大きいと判定した場合（Ｓ１２３：ＹＥＳ）、リーン運転Ｌではシステム要求出力を満たすことができない可能性があるとして、Ｓ２００に進んで、ストイキ切替制御を実施する。他方、Ｓ１２３で、システム要求出力が非充電時の閾出力よりも小さいと判定した場合（Ｓ１２３：ＮＯ）、リーン運転Ｌでもシステム要求出力を満たすことができるとして、ストイキ切替制御（Ｓ２００）に移行することなく、フローを終了する。
　よって、車両９０の加速度が閾加速度よりも大きく（Ｓ１２１：ＹＥＳ）且つ車両９０の速度が閾速度よりも大きい（Ｓ１２２：ＹＥＳ）場合には、それ以外の場合に比べて早期にストイキ切替制御（Ｓ２００）に移行する。この非充電時の閾出力も、燃料カット時電力を供給不能になるまでシステム要求出力が上昇するよりも前に、超えられる大きさに設定されている。
　次に、以上に示したストイキ要否判定（Ｓ１００）における所定の各ステップＳ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１２３について、補足説明する。Ｓ１２１の加速度の判定では、登坂時であるか否かの登坂判定を行い、登坂時であると判定した場合には、閾加速度を下げるようにしてもよい。これにより、同じ加速度でも、登坂時には、より早くストイキ運転Ｓに切り替わるようにすることができる。
　また、Ｓ１２２の車速の判定では、例えば加速度が大きくなるほど閾速度を小さくしてもよい。これにより、同じ車速でも、加速度が大きいほど、より早くストイキ運転Ｓに切り替わるようにすることができる。またＳ１２２でも、Ｓ１２１の場合と同じく登坂判定を行い、登坂時であると判定した場合には、閾速度を下げるようにしてもよい。これにより、同じ速度でも、登坂時には、より早くストイキ運転Ｓに切り替わるようにすることができる。
　図５は、図３及び図４に示すストイキ切替制御（Ｓ２００）の詳細を示すフローチャートである。このストイキ切替制御（Ｓ２００）では、まずＳ２１０において、燃料カット時電力を供給可能か否かの給電可否判定を実施する。ただし、ストイキ要否判定（Ｓ１００）では、前述の通り、燃料カット時電力を供給不能になるまでシステム要求出力が上昇するよりも前に、ストイキ切替制御（Ｓ２００）に移行する。よって、ハイブリッドシステム９５に故障等が有る等の格段の事情が無い限りは、Ｓ２１０ではＹＥＳと判定される。この給電可否判定は、例えばＳＯＣ及び触媒温度に基づいて実施してもよいし、これに代えて又は加えて、急加速などの、必要電力を供給できなくなる条件に当てはまるか否かに基づいて実施してもよい。
　Ｓ２１０で、燃料カット時電力を供給できないと判定した場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、Ｓ２４３に進み、リーン運転Ｌの状態から、ＮＯｘ低減制御（Ｉ，Ｃ，Ｃｓ，Ｒ）を実施することなくストイキ運転Ｓに切り替える。他方、Ｓ２１０で、燃料カット時電力を供給できると判定した場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、ＮＯｘ低減制御（Ｉ，Ｃ，Ｃｓ，Ｒ）を実施すべく、Ｓ２１１に進む。
　Ｓ２１１では、吸気制限Ｉでの目標吸気量を算出する。続くＳ２１２では、算出された目標吸気量に基づいて、スロットルバルブ６２の閉方向への制御量を算出する。続くＳ２１３では、Ｓ２１２で算出した制御量に基づいてスロットルバルブ６２を閉方向に制御することにより吸気制限Ｉを開始する。さらに、このとき、インジェクタ６５による燃料噴射を止めることにより燃料カットＣを実施する。それに伴い、第１ＭＧ７０による発電が止まり、それまでとは逆に第１ＭＧ７０がエンジン６０を駆動するようになることにより、回転支援制御Ｃｓが開始される。
　続くＳ２２０では、システム要求出力の低下の有無を判定する。システム要求出力の低下ありと判定した場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、吸気制限Ｉ及び燃料カット等（Ｃ，Ｃｓ）の実施中にシステム要求出力が低下して、ストイキ運転Ｓに切り替える必要がなくなったことを意味する。そのため、Ｓ２２１に進んで、吸気制限Ｉ及び燃料カット等（Ｃ、Ｃｓ）を解除して、リーン運転Ｌを再開させる。他方、Ｓ２２０において、システム要求出力の低下なしと判定した場合（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２３０に進む。
　Ｓ２３０では、電動要求による燃焼再開要求の有無を判定する。すなわち、先のＳ２１０で燃料カット時電力を供給可能と判定した場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）でも、故障や予期せぬ電力消費、目標吸気量への到達遅延等により、電力が不足してしまうことがある。その際は、吸気量が目標吸気量にまで減少していなくても、直ちに燃料カットＣを解除して、エンジン６０での燃焼を再開させる必要がある。そのため、このＳ２３０で燃焼再開要求ありと判定した場合（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、吸気量が目標吸気量に達するのを待たずに、リッチ運転Ｒを開始すべくＳ２４１に進む。他方、Ｓ２３０で、電動要求による燃焼再開要求なしと判定した場合（Ｓ２３０：ＮＯ）、Ｓ２４０に進む。
　Ｓ２４０では、吸気量が目標吸気量にまで減少したか否か判定する。吸気量が目標空気量にまで減少していないと判定した場合（Ｓ２４０：ＮＯ）、吸気制限Ｉを維持すべくＳ２２０に戻る。他方、Ｓ２４０で、吸気量が目標空気量まで減少したと判定した場合（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、Ｓ２４１に進む。
　Ｓ２４１では、リッチ補正量を算出する。リッチ補正量は、今までのリーン運転Ｌにより三元触媒６８に付着した酸素を充分に還元して三元触媒６８の活性を充分に復活させるのに必要な、リッチ運転Ｒの継続時間や燃料噴射量を含む。続くＳ２４２では、吸気制限Ｉを維持しつつ、燃料カット等（Ｃ，Ｃｓ）を解除して、Ｓ２４１で算出したリッチ補正量に基づいてリッチ運転Ｒを開始する。続くＳ２４３では、吸気制限Ｉを解除してからリッチ運転Ｒを終了して、ストイキ運転Ｓを開始する。その後は、Ｓ３００のリーン復帰制御に進む。
　次に、以上に示したストイキ切替制御（Ｓ２００）における所定のステップＳ２１０，Ｓ２１１について、補足説明する。Ｓ２１１での目標吸気量の算出では、前述の通り、触媒温度が所定温度よりも低い場合に比べて当該所定温度よりも高い場合の方が、三元触媒６８の活性が高くなることから、目標吸気量を大きくする。つまり、触媒温度が高いほど、三元触媒６８で浄化できるＮＯｘの量が多くなる。そのため、図６に示すように、同じＮＯｘの吹き抜け量（等高線）でよいなら、触媒温度（横軸）が高いほど吸気量（縦軸）を多くできる。そのため、触媒温度が高いほど、吸気制限Ｉによる吸気の減量幅を抑えることができる。そのため、上記の通り、触媒温度が高いほど、目標吸気量を大きくする。
　また、Ｓ２１０での給電可否判定では、触媒温度が高いほど、燃料カット時電力を供給可能と判定し易くする。その理由を以下に説明する。前述のとおり、触媒温度（横軸）が高いほど、吸気制限Ｉによる吸気の減量幅を小さくできる。そのため、吸気量が目標吸気量に到達するまでの到達時間を短縮できる。その到達時間と燃料カットＣの実施期間とが一致する。そのため、触媒温度が高いほど、燃料カットＣの実施期間を短くでき、燃料カット時電力を抑制できる。そのため、上記のとおり、触媒温度が高いほど、燃料カット時電力を供給可能と判定し易くする。なお、これと同様の理由で、前述のＳ１３０での充電時用の閾出力と、Ｓ１２３での非充電時用の閾出力とについても、触媒温度が高いほど高く設定して、ストイキ運転Ｓに切り替わるタイミングを遅くすることができる。
　図７は、図３及び図５に示すリーン復帰制御（Ｓ３００）の詳細を示すフローチャートである。このリーン復帰制御（Ｓ３００）では、まず、Ｓ３１０において、エンジン６０の回転速度及びトルクが、それぞれ目標回転速度及び目標トルクに到達したか否か判定する。目標回転速度及び目標トルクにそれぞれ到達したと判定した場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｓ３２０に進む。
　Ｓ３２０では、システム要求出力が到達時用の閾出力よりも小さいか否かを判定する。この到達時用の閾出力は、後述する未到達時用の閾出力よりも大きい。システム要求出力が、この大きい到達時用の閾出力よりも小さいと判定した場合（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、リーン運転Ｌでもシステム要求出力を満たせるとして、Ｓ３３０に進んで、リーン運転Ｌに復帰した後、フローを終了する。よって、エンジン６０の回転速度及びトルクが、それぞれ目標回転速度及び目標トルクに到達した場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）には、そうでない場合（Ｓ３１０：ＮＯ）に比べて、リーン運転Ｌに復帰し易い。他方、Ｓ３２０で、システム要求出力が、この大きい到達時の閾出力よりも大きいと判定した場合（Ｓ３２０：ＮＯ）、ストイキ運転Ｓを維持すべく、Ｓ３１０に戻る。
　他方、遡るＳ３１０において、エンジン６０の回転数が目標回転数に到達していないか、トルクが目標トルクに到達していないと判定した場合（Ｓ３１０：ＮＯ）、Ｓ３１１に進む。Ｓ３１１では、システム要求出力が、到達時用の閾出力よりも小さい未到達時用の閾出力よりも小さいか否かを判定する。システム要求出力が、その小さい未到達時用の閾出力よりも小さいと判定した場合（Ｓ３１１：ＹＥＳ）、リーン運転Ｌでもシステム要求出力を満たせるとして、Ｓ３３０に進んで、リーン運転Ｌに復帰した後、フローを終了する。他方、Ｓ３１１において、システム要求出力が、この小さい未到達時の閾出力よりも大きいと判定した場合（Ｓ３１１：ＮＯ）、Ｓ３１２に進んで、現在のストイキ運転Ｓでの出力を大きくした後、Ｓ３１０に戻る。よって、目標回転数に到達していないか目標トルクに到達していないと判定した場合（Ｓ３１０：ＮＯ）には、それぞれに到達したと判定した場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）に比べて、リーン運転Ｌに復帰し難い。
　図８は、図５に示すストイキ切替制御（Ｓ２００）を行った場合における各値の推移の例を示すタイムチャートである。以下では、所定の６つのタイミングｔ１～ｔ６を、時系列順に、それぞれ「第１タイミングｔ１」「第２タイミングｔ２」「第３タイミングｔ３」「第４タイミングｔ４」「第５タイミングｔ５」「第６タイミングｔ６」という。
　図８（ａ）は、システム要求出力及びエンジン出力の推移を示している。このようにシステム要求出力は、第１タイミングｔ１から第６タイミングｔ６までの間に上昇したものとする。そして、第２タイミングｔ２までは、リーン運転Ｌが行われたものとする。よって、第２タイミングｔ２までは、エンジン出力は、リーン運転Ｌ時のエンジン出力となる。
　そして、第２タイミングｔ２で、吸気制限Ｉ及び燃料カット等（Ｃ，Ｃｓ）が開始されたものとする。この第２タイミングｔ２で、エンジン出力がゼロになる。そして、第３タイミングｔ３で、燃料カット等（Ｃ，Ｃｓ）が解除されてリッチ運転Ｒが開始されたものとする。よって、この第３タイミングｔ３で、再びエンジン出力が現れる。
　そして、第４タイミングｔ４で、吸気制限Ｉが解除されて、第５タイミングｔ５で、リッチ運転Ｒからストイキ運転Ｓに切り替えられたものとする。第３タイミングｔ３以降は、第６タイミングｔ６の手前までの間にエンジン出力が増加する。
　図８（ｂ）は、モータ出力及び第２ＭＧ出力の推移を示している。第２ＭＧ出力は、第１タイミングｔ１から第６タイミングｔ６までの間に増加する。その第２ＭＧ出力に第１ＭＧ出力を足したものがモータ出力となる。よって、モータ出力と第２ＭＧ出力との乖離分が、第１ＭＧ出力となる。モータ出力は、図８（ａ）に示すシステム要求出力とエンジン出力との乖離分を補うべく導入される。そのモータ出力は、第２タイミングｔ２から第３タイミングｔ３までの期間（ｔ２～ｔ３）で、回転支援制御Ｃｓが実施されることにより、大きくなる。そして特に、燃料カットＣが終了する第３タイミングｔ３の直前で、モータ出力が最大となる。その第３タイミングｔ３の直前でのモータ出力を満たせるように、前述の充電時用の閾出力及び非充電時用の閾出力が定められている。そして、前述の給電可否判定では、その第３タイミングｔ３の直前でのモータ出力を満たせるか否か判定している。
　図８（ｃ）は、ＮＯｘの吹き抜け量の推移を示している。第２タイミングｔ２以前（～ｔ２）は、リーン運転Ｌでの排気に含まれる酸素により三元触媒６８の活性が低下しているものの、当該リーン運転ＬではＮＯｘ発生量自体が少ない。そのため、第２タイミングｔ２以前（～ｔ２）は、浄化率が低下していても、排出ＮＯｘ量を規制値以下に抑制でき、ＮＯｘの吹き抜け量は充分小さい。
　その後の第２タイミングｔ２から第３タイミングｔ３までの期間（ｔ２～ｔ３）では、燃料カットＣを実施するため、燃焼がなくＮＯｘが発生しない。そのため、ＮＯｘの吹き抜け量も無いか小さい。その後の第３タイミングｔ３から第５タイミングｔ５までの期間（ｔ３～ｔ５）では、リッチ運転Ｒを実施するためＮＯｘが発生しＮＯｘの吹き抜け量が若干多くなる。ただし、リッチ運転Ｒへの切替前の第２タイミングｔ２から切替後の第４タイミングｔ４まで吸気制限Ｉを実施するため、当該吸気制限Ｉを実施しない場合に比べて、リッチ運転ＲでのＮＯｘの吹き抜け量が抑えられる。そして、リッチ運転Ｒにおける排気に含まれる燃料により、三元触媒６８の酸素が還元されて、三元触媒６８のＮＯｘ浄化率が復活する。そのため、第５タイミングｔ５以降のストイキ運転Ｓの実施期間（ｔ５～）には、ＮＯｘの吹き抜け量が充分に抑えられる。
　図９は、仮にＮＯｘ低減制御（Ｉ，Ｃ，Ｃｓ，Ｒ）を実施せずに、第１タイミングｔ１と第６タイミングｔ６との間の所定の切替タイミングｔＸでリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替えた場合の比較例を示すタイムチャートである。この比較例を参照しつつ、本実施形態の効果について説明する。
　この比較例では、切替タイミングｔＸの直後においては、それまでのリーン運転Ｌで発生した酸素により三元触媒６８の活性が低下している。その状態で、開始されたストイキ運転Ｓにより発生した大量のＮＯｘが、三元触媒６８に吹き込んでしまう。そのため、三元触媒６８は、充分にＮＯｘを浄化することができず、図９（ｃ）に示すように、切替タイミングｔＸの直後は、ＮＯｘの吹き抜け量が大きくなってしまう。
　その点、本実施形態では、図８（ａ）に示すように、リーン運転Ｌから一旦リッチ運転Ｒに切り替えてからストイキ運転Ｓに切り替える。そのため、リッチ運転Ｒの実施期間（ｔ３～ｔ５）に排気に含まれる燃料により、三元触媒６８の酸素を還元して、三元触媒６８の活性を回復させることができる。そのため、リッチ運転Ｒよりも後のストイキ運転Ｓの実施期間（ｔ５～）におけるＮＯｘの吹き抜けを抑制できる。
　しかも、そのリッチ運転Ｒへの切替前から切替後にかけての期間（ｔ２～ｔ４）に、吸気制限Ｉを実施する。そのため、吸気制限Ｉを実施せずに吸気量が多い状態でリッチ運転Ｒに切り替える場合に比べて、リッチ運転ＲでのＮＯｘの発生量を抑制できる。そのため、リッチ運転Ｒの実施期間（ｔ３～ｔ５）においても、ＮＯｘの吹き抜けを抑制できる。
　しかも、リッチ運転Ｒへの切替前における吸気制限Ｉの実施期間（ｔ２～ｔ３）に、燃料カットＣを実施する。そのため、次の問題を回避できる。すなわち、もし仮に当該吸気制限Ｉの実施期間（ｔ２～ｔ３）に、燃料カットＣを実施せずに燃料噴射量を維持したならば、吸気制限Ｉによりリーン運転Ｌにおける燃焼がリッチ側にシフトすることにより、ＮＯｘの排出量が多くなってしまうおそれがある。他方、もし仮に当該吸気制限Ｉの実施期間（ｔ２～ｔ３）に、リーン運転Ｌでの空燃比を維持すべく燃料噴射量を小さくしたならば、リーン運転Ｌにおける燃焼が不安定になってしまうおそれがある。その点、このように燃料カットＣを実施するため、エンジン６０での燃焼自体を停止させることができる。そのため、燃焼が不安定になってしまうおそれがない。
　しかも、ハイブリッドシステム９５は、第２モータ８０のみにより車両９０を駆動する。そのため、燃料カットＣによりエンジン６０の出力が低下しても、走行出力が低下してしまうことがない。そのため、燃料カットＣの開始時（ｔ２）に走行出力が急低下したり、燃料カットＣの終了時（ｔ３）に走行出力が急上昇したりするのを、回避できる。
　しかも、その燃料カットＣの実施期間（ｔ２～ｔ３）には、第１ＭＧ７０によりエンジン６０を駆動する。そのため、燃料カットＣからの復帰後のエンジン回転数および吸気量のばらつきを低減することができ、リッチ運転Ｒでの噴射量の精度を向上させることができる。
　以上、本実施形態によれば、燃焼を不安定にしたり、走行出力を急変させたり、エンジン回転数および吸気量のばらつきを顕著に大きくしたりすることなく、ＮＯｘの吹き抜けを抑制できる。
　さらに、切替制御部αＴは、バッテリ７５のＳＯＣが小さい場合や、車両９０の加速度が大きい場合や、車両９０の速度が大きい場合に、早期にリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替わり易くする。それにより、燃料カット時電力を供給不能になるまでシステム要求出力が上昇するよりも前に、エンジン６０の運転状態をリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替える。そのため、燃料カット時電力を供給不能になるといった弊害を回避できる。
　また、吸気制限Ｉでは、触媒温度が高い場合の方が、吸気制限Ｉでの吸気量の減少幅を小さくする。そのため、触媒温度が高くてＮＯｘの浄化能力が高い時に、吸気量の減少幅を無駄に大きくしてしまうのを回避できる。また逆の言い方をすれば、吸気制限Ｉでは、触媒温度が低い場合の方が、吸気制限Ｉでの吸気量の減少幅を大きくする。そのため、触媒温度が低くてＮＯｘの浄化能力が低い時に、吸気量の減少幅が足りなくて、リッチ運転ＲでのＮＯｘ排出を充分に抑えられない、といった弊害も回避できる。
　［他の実施形態］
　以上に示した各実施形態は、例えば次のように変更して実施できる。第１実施形態の吸気制限Ｉでは、触媒温度が高い場合の方が、吸気量の減少幅を小さくしている。それに代えて、当該吸気量の減少幅を固定にしてもよい。
　第１実施形態では、エンジン６０は、第１ＭＧ７０を介しての充電用にのみ使用されている。これに代えて、エンジン６０と第２ＭＧ８０との双方により車両９０を駆動するようにしてもよい。この場合、燃料カットＣの実施期間（ｔ２～ｔ３）には、第２ＭＧ８０のみにより車両９０を駆動するようにしてもよい。また、燃料カットＣの実施期間（ｔ２～ｔ３）には、燃料カットＣが実施されない場合に比べて、第２ＭＧ８０による車両９０の駆動出力を大きくする出力補償制御を実施することが好ましい。燃料カットＣによる走行出力の低下を、第２ＭＧ８０の出力増加により補うことができるからである。
　第１実施形態では、第１ＭＧ７０及び第２ＭＧ８０との２つのＭＧが設けられている。これに代えて、これら２つのＭＧの役割を兼ね備えた１つのＭＧを設け、エンジン６０とそのＭＧとの間に第１クラッチを設けると共に、そのＭＧと車輪９９との間に第２クラッチを設けてもよい。
　第１実施形態の回転支援制御Ｃｓでは、燃料カットＣの実施期間（ｔ２～ｔ３）に、第１ＭＧ７０によりエンジン６０を駆動している。これに代えて、燃料カットＣの実施期間（ｔ２～ｔ３）に、エンジン６０に対する発電負荷、つまり第１ＭＧによる発電量を、当該燃料カットＣが実施されない場合に比べて単に小さくすることにより、エンジン６０の回転を支援してもよい。
　第１実施形態では、燃料カットＣの実施期間に、回転支援制御Ｃｓを実施している。これに代えて、回転支援制御Ｃｓを実施しないようにしてもよい。また、回転支援制御Ｃｓに代えて又は加えて、次のようにしてトルクショックを緩和してもよい。すなわち、燃料カットＣの終了時に合わせて点火遅角を行うことにより、燃料カットＣの終了直後のトルクを制限する。その状態から、徐々に点火を進角させて点火遅角を解除していくことにより、徐々にトルクを上げる。これによっても、燃料カットＣの終了時におけるトルクショックを緩和できる。
　第１実施形態では、切替制御部αＴは、バッテリ７５のＳＯＣ（充電率）が小さい場合に、早期にリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替わり易くなるようにしている。このＳＯＣ（充電率）に代えて、バッテリ７５の充電量が小さい場合に、早期にリーン運転Ｌからストイキ運転Ｓに切り替わり易くなるようにしてもよい。
　第１実施形態では、車両９０に、ハイブリッドシステム９５と制御装置９１とが搭載されている。これに代えて、例えばボート等の車両以外のものに、ハイブリッドシステム９５と制御装置９１とが搭載されていてもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (8)

  1. 　エンジン（６０）及びモータ（７０，８０）を有すると共に、前記エンジンの排気系（６７）に三元触媒（６８）を有し、少なくとも前記モータにより駆動対象を駆動するハイブリッドシステム（９５）を、制御する制御装置（９１）において、
    　前記エンジンの運転状態をリーン運転（Ｌ）からストイキ運転（Ｓ）に切り替える際に、前記リーン運転から一旦リッチ運転（Ｒ）に切り替えてから前記ストイキ運転に切り替えるリッチ運転部（αＲ）と、
    　前記リッチ運転への切替前から切替後にかけての期間に、前記エンジンに対する吸気量を制限する吸気制限（Ｉ）を実施することにより、前記吸気制限を実施しない場合に比べて前記吸気量を小さくする吸気制限部（αＩ）と、
    　前記リッチ運転への切替前における前記吸気制限の実施期間に、前記エンジンに対する燃料カット（Ｃ）を実施する燃料カット部（αＣ）と、
    　を有する制御装置。
  2. 　前記吸気制限部は、前記三元触媒の温度が所定温度よりも低い場合に比べて当該所定温度よりも高い場合の方が、前記吸気制限による前記吸気量の減少幅を小さくする、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記燃料カットの実施期間に、前記エンジンの回転を支援する回転支援制御（Ｃｓ）を実施することにより、前記回転支援制御を実施しない場合に比べて前記エンジンの回転速度の低下を抑制する回転支援部（αＣｓ）を有する、請求項１又は２のいずれか１項に記載の制御装置。
  4. 　前記回転支援制御は、前記モータにより前記エンジンを駆動することを含む、請求項３に記載の制御装置。
  5. 　前記ハイブリッドシステムは、前記エンジンの回転により発電する発電機（７０）を有し、
    　前記回転支援制御は、前記燃料カットが実施されない場合に比べて、前記発電機による前記エンジンの発電負荷を小さくすることを含む、請求項３又は４に記載の制御装置。
  6. 　前記駆動対象は車両であり、
    　前記ハイブリッドシステムに対する要求出力をシステム要求出力として、
    　前記モータに給電するバッテリの充電状態と前記車両の加速度と前記車両の速度とのうちの少なくともいずれか１つに基づいて、前記リーン運転から前記ストイキ運転への切替タイミングを変更する切替制御（Ｔ）を実施することにより、前記燃料カットの実施期間に必要となる電力を供給不能になるまで前記システム要求出力が上昇するよりも前に、前記運転状態を前記リーン運転から前記ストイキ運転に切り替える切替制御部（αＴ）を有する、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置。
  7. 　前記ハイブリッドシステムは、前記エンジン及び前記モータのうちの前記モータのみにより前記駆動対象を駆動するものである、請求項１～６のいずれか１項に記載の制御装置。
  8. 　前記ハイブリッドシステムは、前記エンジン及び前記モータにより前記駆動対象を駆動するものであり、
    　前記燃料カットの実施期間に、前記燃料カットが実施されない場合に比べて、前記モータによる前記駆動対象に対する駆動出力を大きくする出力補償制御を実施する、請求項１～６のいずれか１項に記載の制御装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008068802A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両
JP2016108965A (ja) * 2014-12-02 2016-06-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2020016159A (ja) * 2018-07-23 2020-01-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御システム及び内燃機関用制御装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6971076B2 (ja) 2017-07-27 2021-11-24 日産自動車株式会社 ハイブリッド車両
JP2021080567A (ja) 2021-01-28 2021-05-27 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 耐プラズマコーティングを有するシャドウマスク

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008068802A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両
JP2016108965A (ja) * 2014-12-02 2016-06-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2020016159A (ja) * 2018-07-23 2020-01-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御システム及び内燃機関用制御装置

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