JP2008155682A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転状況を考慮に入れた制御を行うことにより、触媒の昇温及びバッテリの充放電を効率的に行うことが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、内燃機関及び電動機のそれぞれからの出力を、車両の駆動力及びバッテリの充放電に分配可能なハイブリッド車両に対して制御を行う。具体的には、触媒昇温制御手段は、触媒を昇温させるための触媒昇温制御を実行し、目標充電量変更手段は、内燃機関の負荷に基づいて、触媒昇温制御が実行される際のバッテリの目標充電量を、少なくとも触媒昇温制御を実行していない際に設定される基準目標充電量から変更する。これにより、内燃機関の運転状況に応じた触媒の昇温とバッテリの充放電とを効率的に行うことが可能となる。よって、燃費を向上させることができると共に、排気エミッションを低減することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハイブリッド車両に対して適用され、排気通路に設けられた触媒を回復させるための制御を行う内燃機関の制御装置に関する。

従来から、排気通路に設けられた触媒を昇温させる制御（以下、「触媒昇温制御」又は「硫黄被毒回復制御」と呼ぶ。）を実行することによって、触媒の硫黄被毒を回復させる技術が知られている。例えば、特許文献１には、ハイブリッド車両において、硫黄被毒回復制御時に、エンジン出力を所定値以上に保持する技術が記載されている。また、特許文献２には、硫黄被毒回復制御時のエンジン出力の増加分を、ハイブリッド車両が有するモータによって回収する技術が記載されている。

特開２００４−２７８４６５号公報 特開２００１−２４１３４１号公報

しかしながら、上記した特許文献１及び２に記載された技術では、硫黄被毒回復を適切に行いつつ、ハイブリッド車両内のバッテリの充放電を効率的に実行することが困難であった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の運転状況を考慮に入れた制御を行うことによって、触媒の昇温及びバッテリの充放電を効率的に行うことが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関及び電動機のそれぞれからの出力を、車両の駆動力及びバッテリの充放電に分配可能なハイブリッド車両に対して制御を行う内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の排気通路に設けられた触媒を昇温させるための触媒昇温制御を実行する触媒昇温制御手段と、前記内燃機関の負荷に基づいて、前記触媒昇温制御が実行される際の前記バッテリの目標充電量を、少なくとも前記触媒昇温制御を実行していない際に設定される基準目標充電量から変更する目標充電量変更手段と、を備えることを特徴とする。

上記の内燃機関の制御装置は、内燃機関及び電動機のそれぞれからの出力を、車両の駆動力及びバッテリの充放電に分配可能なハイブリッド車両に対して制御を行うために好適に利用される。具体的には、触媒昇温制御手段は、触媒の硫黄被毒を回復するために、触媒を昇温させるための触媒昇温制御を実行する。また、目標充電量変更手段は、内燃機関の負荷に基づいて、触媒昇温制御が実行される際に設定するバッテリの目標充電量を、少なくとも触媒昇温制御を実行していない際に設定される基準目標充電量から変更する。これにより、内燃機関の運転状況に応じた触媒の昇温とバッテリの充放電とを効率的に行うことが可能となる。したがって、燃費を向上させることができると共に、排気エミッションを低減することができる。

上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値未満である場合に、前記触媒昇温制御の開始時の目標充電量を、前記基準目標充電量よりも小さい値に変更する。これにより、バッテリの充電状態が比較的低い状態から触媒昇温制御を開始することができるので、触媒昇温制御時に内燃機関を高出力運転させつつ、内燃機関からの余剰出力をバッテリに効果的に充電させることができる。

上記の内燃機関の制御装置において好適には、前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値未満である場合に、前記触媒昇温制御の開始後の目標充電量を、前記触媒昇温制御の開始時の目標充電量よりも大きい値に変更することができる。

好ましくは、前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値未満である場合において、前記触媒昇温制御によって前記触媒を昇温させるべき温度が所定以上である場合には、前記触媒昇温制御の開始後の目標充電量を、前記内燃機関を高出力運転させることが可能な値に変更する。これにより、触媒昇温制御において内燃機関を高出力運転させることができ、低温度域からの触媒の温度特性を大幅に向上させることが可能となる。

上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値以上であり、且つ前記第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値未満である場合に、少なくとも前記基準目標充電量よりも大きい値を有する上限値を設定し、前記触媒昇温制御の開始後の目標充電量を、前記上限値と前記基準目標充電量との間の値に変更する。これにより、触媒昇温制御時において、バッテリの充電状態がハンチングしてしまうことを抑制しつつ、触媒の昇温及びバッテリの充電を両立させることが可能となる。

上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値以上である場合に、前記触媒昇温制御の開始時の目標充電量を、前記基準目標充電量よりも大きい値に変更する。これにより、バッテリの充電状態が比較的高い状態から触媒昇温制御を開始することができるので、触媒昇温制御時にバッテリから効果的に放電させることで、電動機によって内燃機関を効果的にアシストすることができる。即ち、電動機によるアシストによって、触媒昇温制御時に、車両から要求出力を確実に出力させることが可能となる。

上記の内燃機関の制御装置において好適には、前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値以上である場合に、前記触媒昇温制御の開始後の目標充電量を、前記触媒昇温制御の開始時の目標充電量よりも小さい値に変更することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［車両の構成］
まず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を適用したハイブリッド車両について、図１を参照して説明する。

図１は、ハイブリッド車両１０の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両１０は、主に、車軸１１と、車輪１２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、エンジン（内燃機関）２００と、モータＭＧ１、ＭＧ２と、プラネタリギヤ３００と、インバータ４００と、バッテリ５００と、ＳＯＣセンサ６００と、アクセル開度センサ７００と、車速センサ８００と、を備える。なお、ハイブリッド車両１０は、所謂シリーズ・パラレルハイブリッド車両として構成される。

車軸１１は、エンジン２００及びモータＭＧ２の動力を車輪１２に伝達する動力伝達系の一部である。車輪１２は、ハイブリッド車両１０の車輪であり、説明の簡略化のため、図１では特に左右前輪のみが表示されている。エンジン２００は、ガソリンエンジンなどによって構成され、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する。なお、エンジン２００の詳細な構成については、後述する。

モータＭＧ１は、主としてバッテリ５００を充電するための発電機、或いはモータＭＧ２に電力を供給するための発電機として機能するように構成されている。また、モータＭＧ２は、主としてエンジン２００の出力をアシストする電動機として機能するように構成されている。これらのモータＭＧ１及びモータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。プラネタリギヤ（遊星歯車機構）３００は、エンジン２００の出力をモータＭＧ１及び車軸１１へ分配することが可能に構成され、動力分割機構として機能する。

インバータ４００は、バッテリ５００と、モータＭＧ１及びモータＭＧ２との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換して、或いはモータＭＧ１によって発電された交流電力をそれぞれモータＭＧ２に供給すると共に、モータＭＧ１によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成されている。

バッテリ５００は、モータＭＧ１及びモータＭＧ２を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。また、ＳＯＣセンサ６００は、バッテリ５００の充電状態（以下、単に「ＳＯＣ（State Of Charge）」と呼ぶ。）を検出することが可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ６００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、バッテリ５００のＳＯＣは、常にＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。

アクセル開度センサ７００は、ドライバーによるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出することが可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ７００が検出したアクセル開度に対応する検出信号は、ＥＣＵ１００に供給される。また、車速センサ８００は、ハイブリッド車両１０の速度（車速）を検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ８００が検出した車速に対応する検出信号は、ＥＣＵ１００に供給される。

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御する電子制御ユニットである。本実施形態では、ＥＣＵ１００は、主に、バッテリ５００の目標充電量（以下、「制御目標ＳＯＣ」と呼ぶ。）や、ドライバーの要求出力（アクセル開度７００が検出したアクセル開度に対応する）などに基づいて、エンジン２００からの出力、バッテリ５００の充電（モータＭＧ１による回生）、及びバッテリ５００の放電（モータＭＧ２の出力を用いたエンジン２００の出力のアシスト）を制御する。つまり、ＥＣＵ１００は、基本的には、ドライバーの要求出力が満たされつつ、バッテリ５００のＳＯＣが制御目標ＳＯＣに維持されるように、エンジン出力及びバッテリ５００の充放電を制御（以下、このような制御を「バッテリ充放電制御」とも呼ぶ。）する。

［エンジンの構成］
次に、前述したエンジン２００の具体的な構成について、図２を参照して説明する。

図２は、エンジン２００の概略構成を示す図である。なお、図２では、実線矢印はガスの流れを示し、破線矢印は信号の入出力を示している。また、図２中の太線は、ガスが通過する通路（配管）を示している。

エンジン２００は、左右のバンク（気筒群）８Ｌ、８Ｒにそれぞれ３つずつの気筒（シリンダ）８Ｌａ、８Ｒａが設けられたＶ型６気筒のエンジンとして構成されている。エンジン２００は、吸気通路３及び吸気マニホールド（不図示）を介して供給された空気と燃料との混合気を燃焼することによって、動力を発生する装置である。エンジン２００は、ＥＣＵ１００から供給される制御信号Ｓ８Ｌ、Ｓ８Ｒによって、燃料の噴射量や噴射時期などの制御が行われる。

各気筒８Ｌａ、８Ｒａに吸気を導くための吸気通路３には、インタークーラー（ＩＣ）５、及びスロットルバルブ６などが設けられている。インタークーラー５は吸気を冷却する装置である。スロットルバルブ６は、ＥＣＵ１００からの制御信号Ｓ６に基づいてスロットル開度が制御され、吸気通路３に流れる吸気の流量を制御する。更に、吸気通路３中には、ターボチャージャー４Ｌのコンプレッサ４Ｌａ、及びターボチャージャー４Ｒのコンプレッサ４Ｒａが配設されている。

また、各バンク８Ｌ、８Ｒには、それぞれ排気通路１１Ｌ、１１Ｒが接続されている。排気通路１１Ｌ中には、ターボチャージャー４Ｌのタービン４Ｌｂが配設されており、排気通路１１Ｒ中には、ターボチャージャー４Ｒのタービン４Ｒｂが配設されている。また、排気通路１１Ｌにはスタート触媒（Start Catalyst）１２Ｌが設けられ、排気通路１１Ｒにはスタート触媒１２Ｒが設けられている。例えば、スタート触媒１２Ｌ、１２Ｒとして三元触媒などを用いることができる。更に、排気通路１１Ｌと排気通路１１Ｒは、スタート触媒１２Ｌ、１２Ｒの下流において合流する。そして、この合流した箇所の下流側の排気通路１１には、ＮＯｘ触媒１６が設けられている。ＮＯｘ触媒１６は、ＮＯｘを浄化可能な触媒として構成されている。

ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ触媒１６を硫黄被毒回復するためにバンク制御を実行する。バンク制御とは、各バンク８Ｌ、８Ｒの一方をリーン燃焼させ、他方をリッチ燃焼させることで、ＮＯｘ触媒１６に供給させる排気ガスの空燃比をストイキにしてＮＯｘ触媒１６で反応させるための制御である。このような制御を実行することにより、ＮＯｘ触媒１６が昇温され、硫黄被毒が回復することとなる。なお、バンク制御は、本発明における触媒昇温制御に該当する。

更に、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００の制御目標ＳＯＣ（目標充電量）を通常制御目標ＳＯＣから変更する処理を行う。この通常制御目標ＳＯＣは、少なくともバンク制御などを実行していない状態において設定される制御目標ＳＯＣであり、基準目標充電量に相当する。詳しくは、ＥＣＵ１００は、バンク制御が実行される場合に、エンジン２００の負荷に基づいて、制御目標ＳＯＣを通常制御目標ＳＯＣから変更する。以上のように、ＥＣＵ１００は、本発明における内燃機関の制御装置として機能する。具体的には、ＥＣＵ１００は、本発明における触媒昇温制御手段、及び目標充電量制御手段として機能する。

なお、上記では、エンジン２００に対する制御、及びモータＭＧ１、ＭＧ２、バッテリ５００に対する制御の両方を、ＥＣＵ１００が実行する実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、エンジン２００に対する制御を行うＥＣＵと、モータＭＧ１、ＭＧ２、バッテリ５００に対する制御を行うＥＣＵとが別個に存在する場合には、これらのＥＣＵが協調して、前述したような制御などを実行することができる。

［制御目標ＳＯＣの変更方法］
以下で、本実施形態における制御目標ＳＯＣの変更方法について、具体的に説明する。本実施形態では、ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ触媒１６を硫黄被毒回復するためのバンク制御が実行される場合に、エンジン２００の負荷（エンジン出力）に基づいて、制御目標ＳＯＣを通常制御目標ＳＯＣから変更する。このような変更を理由は、以下の通りである。

バンク制御時におけるエンジン出力とドライバーによる要求出力とは必ずしも一致せず、エンジン出力と要求出力との間に差がある場合には、この出力差をバッテリ５００による充放電によって補うことが望ましい。つまり、バンク制御時において、ハイブリッド車両１０から確実に要求出力を出力させるためには、バッテリ５００を充電させたり、放電させたりする必要があると言える。具体的には、エンジン出力が要求出力よりも大きい場合には、バッテリ５００を充電させ（即ち、モータＭＧ１によって回生させる）、エンジン出力が要求出力よりも小さい場合には、バッテリ５００を放電させる（即ち、モータＭＧ２によってアシストさせる）ことが望ましい。

ここで、バンク制御時のエンジン出力とドライバーによる要求出力との大小関係はエンジン出力に応じて変わるため、これに応じて、バッテリ５００が充電を行うべきか、或いはバッテリ５００が放電を行うべきかも変わることとなる。よって、ドライバーによる要求出力を満たしつつ、バンク制御を適切に実行させるためには（即ち、ＮＯｘ触媒１６を適切に昇温させるためには）、エンジン出力に応じて、バッテリ５００を適当な充電状態に設定しておくことが望ましいと言える。したがって、本実施形態では、エンジン出力に基づいて、バンク制御時に設定する制御目標ＳＯＣを通常制御目標ＳＯＣから変更する。これにより、ＮＯｘ触媒１６の昇温と、バッテリ５００の充放電とを効率的に行うことが可能となる。また、バンク制御時におけるバッテリ５００のＳＯＣのハンチングを抑制することが可能となる。

より具体的には、以下のように制御目標ＳＯＣを変更する。

バンク制御時におけるエンジン出力が要求出力よりも大きい場合には、余剰出力が発生することとなる。この場合、燃費を向上させるためには、余剰出力を効果的にバッテリ５００に充電させることが望ましい。つまり、バッテリ５００のＳＯＣに余裕があることが望ましい（即ち、バッテリ５００が、十分に充電できる程度の充電状態にあることが望ましい）。ここで、例えばエンジン２００が低出力運転している場合（エンジン２００の負荷が第１の所定値未満である場合）に、バンク制御時におけるエンジン出力が要求出力よりも大きくなる傾向にある。

以上より、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が低出力運転している際にバンク制御を実行する場合には、バンク制御の開始時の制御目標ＳＯＣを通常制御目標ＳＯＣよりも小さい値に変更する。また、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始後は、制御目標ＳＯＣを、バンク制御の開始時に設定した制御目標ＳＯＣよりも大きい値（例えば通常制御目標ＳＯＣよりも大きい値）に更に変更する。これにより、バッテリ５００のＳＯＣが比較的低い状態からバンク制御を開始することができるので、バンク制御時にエンジン２００を高出力運転させつつ、エンジン２００からの余剰出力をバッテリ５００に効果的に充電させることができる。よって、ＮＯｘ触媒１６を適切に昇温させつつ、バッテリ５００を効果的に充電させて燃費を向上させることができる。また、バンク制御時におけるバッテリ５００のＳＯＣのハンチングを抑制することが可能となる。

更に、エンジン２００が中出力運転している場合（エンジン２００の負荷が第１の所定値以上であり、且つ第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値未満である場合）にも、バンク制御時におけるエンジン出力が要求出力よりも大きくなる傾向にある。このようにエンジン２００が中出力運転している際にバンク制御を実行する場合には、ＥＣＵ１００は、少なくとも通常制御目標ＳＯＣよりも大きい値を有する上限値（以下、「制御目標ＳＯＣ上限値」と呼ぶ。）を設定し、バンク制御の開始後の制御目標ＳＯＣを、制御目標ＳＯＣ上限値と通常制御目標ＳＯＣとの間の値に変更する。これにより、バンク制御時において、バッテリ５００のＳＯＣのハンチングを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒１６の昇温及びバッテリ５００の充電を両立させることが可能となる。

これに対して、バンク制御時におけるエンジン出力が要求出力よりも小さい場合には、要求出力を満たすためには、バッテリ５００を放電させて、モータＭＧ２によってエンジン２００の出力を効果的にアシストさせることが望ましい。つまり、バッテリ５００のＳＯＣが十分であることが望ましい（即ち、バッテリ５００が、十分に放電できる程度の充電状態にあることが望ましい）。ここで、例えばエンジン２００が高出力運転している場合（エンジン２００の負荷が第２の所定値以上である場合）に、バンク制御時におけるエンジン出力が要求出力よりも小さくなる傾向にある。

以上より、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が高出力運転している際にバンク制御を実行する場合には、バンク制御の開始時の制御目標ＳＯＣを通常制御目標ＳＯＣよりも大きい値に変更する。また、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始後は、制御目標ＳＯＣを、バンク制御の開始時に設定した制御目標ＳＯＣよりも小さい値に更に変更する。これにより、バッテリ５００のＳＯＣが比較的高い状態からバンク制御を開始することができるので、バンク制御時にバッテリ５００から効果的に放電させることで、モータＭＧ２によってエンジン２００を効果的にアシストすることができる。即ち、モータＭＧ２によるアシストによって、ハイブリッド車両１０から要求出力を確実に出力させることが可能となる。以上の制御を行うことにより、ＮＯｘ触媒１６を適切に昇温させつつ、バッテリ５００を効果的に放電させることができる。また、バンク制御時におけるバッテリ５００のＳＯＣのハンチングを抑制することが可能となる。

ここで、図３を参照して、制御目標ＳＯＣを変更しない場合（つまり、制御目標ＳＯＣを通常制御目標ＳＯＣに維持した場合）に発生し得る不具合について説明する。

図３（ａ）は、通常運転時（バンク制御を実行していない時）において行われるバッテリ充放電制御を示し、図３（ｂ）は、バンク制御時において行われるバッテリ充放電制御を示している。なお、図３（ａ）、（ｂ）は、横軸に時間を示し、縦軸にＳＯＣを示している。

通常運転時におけるバッテリ充放電制御では、バッテリ５００のＳＯＣが所定領域（制御目標ＳＯＣを概ね中心として規定された領域であり、具体的には符号Ａ１で示すＳＯＣと符号Ａ２で示すＳＯＣとによって規定された領域である）にある場合には、エンジン２００を駆動させると共に、モータＭＧ１による回生或いはモータＭＧ２によるアシストを行う。例えば、エンジン２００を要求出力で運転させ、バッテリ５００を必要に応じて充電又は放電させる。

ここで、図３（ａ）を参照すると、ＳＯＣが制御目標ＳＯＣを上回った状態にある際には、バッテリ５００の放電（即ち、モータＭＧ２によるアシスト）が行われる。この場合には、バッテリ５００のＳＯＣは下降する。これに対して、ＳＯＣが制御目標ＳＯＣを下回った状態にある際には、バッテリ５００の充電（即ち、モータＭＧ１による回生）が行われる。この場合には、バッテリ５００のＳＯＣは上昇する。図３（ａ）より、バッテリ５００のＳＯＣの変化はわずかであり、ＳＯＣが制御目標ＳＯＣによって規定された所定領域に維持されていることがわかる。よって、通常運転時においては、制御目標ＳＯＣを変更する必要は特にないと言える。

これに対して、バンク制御時においてバッテリ充放電制御が行われた場合には、図３（ｂ）に示すように、バッテリ５００のＳＯＣが大きくハンチングしていることがわかる。具体的には、時刻ｔ１においてバンク制御が開始されてから、バッテリ５００のＳＯＣが大きく増加していることがわかる。これは、バンク制御の実行に伴いエンジン出力を増加させたため、大きな余剰出力が発生したためであると考えられる。そして、時刻ｔ２において、バッテリ５００のＳＯＣが限界に達する（ＳＯＣが概ね１００％になる）。この後、バッテリ５００のＳＯＣが大きく減少していることがわかる。これは、バッテリ５００のＳＯＣが限界に達したため、バッテリ５００から電力を放電させてエンジン２００をアシストさせると共に、エンジン出力を低下させたためであると考えられる。このようにエンジン出力が低下した場合には、ＮＯｘ触媒１６の温度保持特性が悪化すると言える。

この後、時刻ｔ３において、バッテリ５００のＳＯＣが制御目標ＳＯＣを概ね中心として規定された所定領域に達し、ＳＯＣの減少が終了する。そして、時刻ｔ３以後、再び、バッテリ５００のＳＯＣが増加する。なお、このようなバッテリ５００のＳＯＣの増加及び減少（言い換えると、エンジン出力の増加及び減少）は、繰り返して発生することとなる。

図３（ｂ）に示すような現象が生じると、ＮＯｘ触媒１６の温度保持特性が悪化してしまったり、ＳＯＣが大きくハンチングすることによってバッテリ５００の寿命が短くなってしまったりする。したがって、本実施形態では、ＮＯｘ触媒１６の温度保持特性の悪化やＳＯＣのハンチングなどを抑制するための制御を実行する。具体的には、本実施形態では、制御目標ＳＯＣを通常制御目標ＳＯＣから変更して、バンク制御及びバッテリ充放電制御を実行する。

ここで、図４を参照して、本実施形態に係る制御目標ＳＯＣの変更方法について具体的に説明する。

図４（ａ）〜（ｃ）は、横軸に時間を示し、縦軸にＳＯＣを示している。また、図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、低出力運転時、中出力運転時、及び高出力運転時において設定される制御目標ＳＯＣ、及びバッテリ５００のＳＯＣの変化を示している。

図４（ａ）は、低出力運転時において設定される制御目標ＳＯＣなどを示している。この場合、時刻ｔ１０において、バンク制御の要求が発せられる。この際に、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始時の制御目標ＳＯＣ（以下、「制御開始ＳＯＣ」と呼ぶ。）を、通常制御目標ＳＯＣよりも小さい値に変更する。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン出力を低下させると共に、バッテリ５００を放電させることでモータＭＧ２によってアシストさせる制御を行う。この制御により、時刻ｔ１１において、バッテリ５００のＳＯＣが制御開始ＳＯＣに達する。そのため、ＥＣＵ１００は、時刻ｔ１１においてバンク制御を開始する。この際に、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始後の制御目標ＳＯＣを、制御開始ＳＯＣよりも大きい値（例えば通常制御目標ＳＯＣよりも大きい値）に更に変更する。そして、時刻ｔ１１以後、ＥＣＵ１００は、エンジン出力を上昇させると共に、バッテリ５００を充電させる制御を行う。これにより、時刻ｔ１２において、バッテリ５００のＳＯＣが制御目標ＳＯＣに達する。この後、バッテリ５００のＳＯＣは概ね制御目標ＳＯＣに維持される。

なお、ＥＣＵ１００は、例えばバンク制御によってＮＯｘ触媒１６を昇温させるべき温度が所定以上である場合に、バンク制御の開始後の制御目標ＳＯＣを、より大きな値に変更する。具体的には、ＥＣＵ１００は、制御目標ＳＯＣを、エンジン２００を高出力運転させることが可能な値に変更する。これにより、バンク制御においてエンジン２００を高出力運転させることができ、低温度域からのＮＯｘ触媒の温度特性を大幅に向上させることが可能となる。なお、以下では、上記のようなバンク制御を「高出力バンク制御」と呼ぶ。

図４（ｂ）は、中出力運転時において設定される制御目標ＳＯＣなどを示している。図４（ｂ）では、時刻ｔ２０において、バンク制御の要求が発せられる。この場合には、中出力運転時であるため、ＥＣＵ１００は、前述したような制御開始ＳＯＣを設定することなく、バンク制御の要求が発せられると概ね同時にバンク制御を開始する。この際に、ＥＣＵ１００は、制御目標ＳＯＣの上限値である制御目標ＳＯＣ上限値を設定すると共に、制御目標ＳＯＣ上限値と通常制御目標ＳＯＣとの間の値に制御目標ＳＯＣを設定する。そして、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００を充電させる制御を行う。これにより、時刻ｔ２１において、バッテリ５００のＳＯＣが制御目標ＳＯＣに達する。この後、バッテリ５００のＳＯＣは概ね制御目標ＳＯＣに維持される。

図４（ｃ）は、高出力運転時において設定される制御目標ＳＯＣなどを示している。この場合、時刻ｔ３０において、バンク制御の要求が発せられる。この際に、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始時の制御開始ＳＯＣを、通常制御目標ＳＯＣよりも大きい値に変更する。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン出力を上昇させると共に、バッテリ５００を充電させる制御を行う。この制御により、時刻ｔ３１において、バッテリ５００のＳＯＣが制御開始ＳＯＣに達する。この際に、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始後の制御目標ＳＯＣを、制御開始ＳＯＣよりも小さい値に更に変更する。そして、時刻ｔ３１以後、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００を放電させることでモータＭＧ２によってアシストさせる制御を行う。これにより、時刻ｔ３２において、バッテリ５００のＳＯＣが制御目標ＳＯＣに達する。この後、バッテリ５００のＳＯＣは概ね制御目標ＳＯＣに維持される。

以上のように制御目標ＳＯＣを変更することにより、エンジン２００の運転状況に応じたＮＯｘ触媒１６の昇温とバッテリ５００の充放電とを効率的に行うことが可能となる。これにより、燃費を向上させることができると共に、排気エミッションを低減することができる。

［本実施形態における処理］
次に、本実施形態において実行する処理（バンク制御及びバッテリ充放電制御において行われる処理）について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ１００によって実行される。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１００は、アクセル開度及び車速に基づいて、ドライバーからの要求出力を算出する。この場合、ＥＣＵ１００は、アクセル開度センサ７００からアクセル開度を取得すると共に、車速センサ８００から車速を取得して、要求出力を算出する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１００は、硫黄被毒回復のためのバンク制御要求があるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ１００は、前回バンク制御を実行してからの経過時間や吸入空気量などに基づいて、バンク制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。バンク制御要求がある場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進み、バンク制御要求がない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１００は、現在、エンジン２００が低出力運転を行っているか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ１００は、エンジン出力が第１の所定値未満であるか否かを判定する。低出力運転を行っている場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進み、低出力運転を行っていない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１００は、エンジン出力を低下させるための指示を出し、処理はステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１００は、制御開始ＳＯＣまで、バッテリ５００の収支調整を行う。具体的には、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００を放電させることでＳＯＣの調整を行う。このようなステップＳ１０４及びＳ１０５の処理を行う理由は以下の通りである。上記の処理を行う状況ではエンジン２００は低出力運転を行っているため、ＥＣＵ１００は、制御開始ＳＯＣを通常制御目標ＳＯＣよりも小さい値に変更する。この場合、ＥＣＵ１００は、バッテリ２００のＳＯＣが制御開始ＳＯＣになるように、エンジン出力を低下させると共に、バッテリ５００を放電させることでモータＭＧ２によってアシストさせる制御を行う。こうするのは、バッテリ５００のＳＯＣが比較的低い状態からバンク制御を開始させることによって、バンク制御時にエンジン２００を高出力運転させつつ、エンジン２００からの余剰出力をバッテリ５００に効果的に充電させるためである。以上のステップＳ１０４及びＳ１０５の処理が終了すると、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ触媒１６の昇温を優先させるために、高出力バンク制御を開始する。こうするのは、低温度域からのＮＯｘ触媒の温度特性を大きく向上させるためである。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始後の制御目標ＳＯＣを設定する。この場合、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始後の制御目標ＳＯＣを、制御開始ＳＯＣよりも大きい値に変更する。例えば、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始後の制御目標ＳＯＣを、少なくとも通常制御目標ＳＯＣよりも大きい値であり、エンジン２００を高出力運転させることが可能な値に設定する。そして、処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１００は、制御目標ＳＯＣでバンク制御を継続する。そして、処理は当該フローを抜ける。

一方、エンジン２００が低出力運転を行っていない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ステップＳ１０９において、ＥＣＵ１００は、現在、エンジン２００が中出力運転を行っているか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ１００は、エンジン出力が第１の所定値以上であり、且つ第２の所定値未満であるか否かを判定する。中出力運転を行っている場合（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１０に進み、中出力運転を行っていない場合（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、処理はステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１０では、ＥＣＵ１００は、バンク制御を開始する。この場合には、エンジン２００は中出力運転を行っているため、ＥＣＵ１００は、前述したような制御開始ＳＯＣを設定することなく、バンク制御の要求が発せられると概ね同時にバンク制御を開始する。そして、処理はステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、ＥＣＵ１００は、バンク制御の制御目標ＳＯＣ上限値及び制御目標ＳＯＣを設定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、少なくとも通常制御目標ＳＯＣよりも大きな値を制御目標ＳＯＣ上限値として設定すると共に、この制御目標ＳＯＣ上限値と通常制御目標ＳＯＣとの間の値に制御目標ＳＯＣを設定する。こうするのは、バンク制御時において、バッテリ５００のＳＯＣのハンチングを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒１６の昇温及びバッテリ５００の充電を両立させるためである。そして、処理はステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、ＥＣＵ１００は、制御目標ＳＯＣでバンク制御を継続する。そして、処理は当該フローを抜ける。

一方、エンジン２００が中出力運転を行っていない場合（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、つまりエンジン出力が第２の所定値以上である場合、エンジン２００は高出力運転を行っていると言える。この場合には、ステップＳ１１３において、ＥＣＵ１００は、エンジン出力を上昇させるための指示を出し、処理はステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４では、ＥＣＵ１００は、制御開始ＳＯＣまで、バッテリ５００の収支調整を行う。具体的には、ＥＣＵ１００は、バッテリ５００を充電させることでＳＯＣの調整を行う。このようなステップＳ１１３及びＳ１１４の処理を行う理由は以下の通りである。上記の処理を行う状況ではエンジン２００は高出力運転を行っているため、ＥＣＵ１００は、制御開始ＳＯＣを通常制御目標ＳＯＣよりも大きい値に変更する。この場合、ＥＣＵ１００は、バッテリ２００のＳＯＣが制御開始ＳＯＣになるように、エンジン出力を上昇させると共に、バッテリ５００を充電させる制御を行う。このような制御を行うのは、バッテリ５００のＳＯＣが比較的高い状態からバンク制御を開始させることによって、バンク制御時にバッテリ５００から効果的に放電させることで、モータＭＧ２によってエンジン２００を適切にアシストするためである。以上のステップＳ１１３及びＳ１１４の処理が終了すると、処理はステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５では、ＥＣＵ１００は、バンク制御を開始する。そして、処理はステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１６では、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始後の制御目標ＳＯＣを設定する。この場合、ＥＣＵ１００は、バンク制御の開始後の制御目標ＳＯＣを、制御開始ＳＯＣよりも小さい値に変更する。そして、処理はステップＳ１１７に進む。ステップＳ１１７では、ＥＣＵ１００は、制御目標ＳＯＣでバンク制御を継続する。そして、処理は当該フローを抜ける。

以上のように処理を実行することにより、エンジン２００の運転状況に応じたＮＯｘ触媒１６の昇温とバッテリ５００の充放電とを効率的に行うことが可能となり、燃費を向上させることができると共に、排気エミッションを低減することができる。

本実施形態に係る内燃機関の制御装置を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。 本実施形態に係るエンジンの概略構成を示す。 制御目標ＳＯＣを変更しない場合に発生し得る不具合について説明するための図である。 本実施形態に係る制御目標ＳＯＣの変更方法について説明するための図である。 本実施形態に係る処理を示すフローチャートである。

符号の説明

３ 吸気通路
４Ｌ、４Ｒ ターボチャージャー
８Ｌ、８Ｒ バンク（気筒群）
１１、１１Ｌ、１１Ｒ 排気通路
１２Ｌ、１２Ｒ スタート触媒
１６ ＮＯｘ触媒
１００ ＥＣＵ
２００ エンジン（内燃機関）
５００ バッテリ
ＭＧ１、ＭＧ２ モータ

Claims (7)

1. 内燃機関及び電動機のそれぞれからの出力を、車両の駆動力及びバッテリの充放電に分配可能なハイブリッド車両に対して制御を行う内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の排気通路に設けられた触媒を昇温させるための触媒昇温制御を実行する触媒昇温制御手段と、
   前記内燃機関の負荷に基づいて、前記触媒昇温制御が実行される際の前記バッテリの目標充電量を、少なくとも前記触媒昇温制御を実行していない際に設定される基準目標充電量から変更する目標充電量変更手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値未満である場合に、前記触媒昇温制御の開始時の目標充電量を、前記基準目標充電量よりも小さい値に変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値未満である場合に、前記触媒昇温制御の開始後の目標充電量を、前記触媒昇温制御の開始時の目標充電量よりも大きい値に変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値未満である場合において、前記触媒昇温制御によって前記触媒を昇温させるべき温度が所定以上である場合には、前記触媒昇温制御の開始後の目標充電量を、前記内燃機関を高出力運転させることが可能な値に変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値以上であり、且つ前記第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値未満である場合に、少なくとも前記基準目標充電量よりも大きい値を有する上限値を設定し、前記触媒昇温制御の開始後の目標充電量を、前記上限値と前記基準目標充電量との間の値に変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値以上である場合に、前記触媒昇温制御の開始時の目標充電量を、前記基準目標充電量よりも大きい値に変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記目標充電量変更手段は、前記内燃機関の負荷が第１の所定値よりも大きな値を有する第２の所定値以上である場合に、前記触媒昇温制御の開始後の目標充電量を、前記触媒昇温制御の開始時の目標充電量よりも小さい値に変更することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

Images