ハイブリッド車両及び内燃機関の制御装置
【課題】１クラッチ方式のハイブリッド車両における欠点を改善する。
【解決手段】車両の駆動源として用いるエンジン１１とモータ１２とを直結し、排気通路２４のうちの触媒２５の上流側に排気シャッタ２６を設け、燃料カット要求が発生したときに、排気シャッタ２６を閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行する。これにより、燃料カット直後に高温の触媒２５に流入する未燃焼の空気量を大幅に低減して、燃料カット直後に触媒２５内で発生する反応熱を大幅に低減し、触媒２５の劣化を抑制する。モータ１２のみで車両を駆動するモータ走行モードのときに、触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を閉じて、モータ走行モード中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入する量を大幅に低減すると共に、スロットルバルブ２２をアイドル開度より大きい開度まで開いて、エンジン１１のポンプ損失を低減して燃費を向上させる。
【解決手段】車両の駆動源として用いるエンジン１１とモータ１２とを直結し、排気通路２４のうちの触媒２５の上流側に排気シャッタ２６を設け、燃料カット要求が発生したときに、排気シャッタ２６を閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行する。これにより、燃料カット直後に高温の触媒２５に流入する未燃焼の空気量を大幅に低減して、燃料カット直後に触媒２５内で発生する反応熱を大幅に低減し、触媒２５の劣化を抑制する。モータ１２のみで車両を駆動するモータ走行モードのときに、触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を閉じて、モータ走行モード中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入する量を大幅に低減すると共に、スロットルバルブ２２をアイドル開度より大きい開度まで開いて、エンジン１１のポンプ損失を低減して燃費を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に排気シャッタを設けたハイブリッド車両及び内燃機関の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に排気シャッタを設ける場合、特許文献１（特開２００９−１５６１３３号公報）、特許文献２（特開２００５−２９９４０８号公報）に記載されているように、排気通路のうちの触媒上流側に排気シャッタを設けたものと、触媒下流側に排気シャッタを設けたものとがある。
【０００３】
触媒上流側に排気シャッタを設けた特許文献１では、排気昇温制御を行う場合に、吸気温度に応じて目標アイドル回転速度を決定して、触媒上流側の排気シャッタを閉じて、触媒への排気の流入を絞った状態でアイドル運転を行うようにしている。
【０００４】
一方、触媒下流側に排気シャッタを設けた特許文献２では、昇温運転中に触媒下流側の排気シャッタを閉じて触媒周辺に高温の排気ガスを滞留させることで触媒の昇温を促進するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５６１３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９９４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では、排気昇温制御を行う場合に、触媒上流側の排気シャッタを閉じるため、触媒を昇温できない。排気シャッタは、全閉時でも完全に閉じることはなく、少し開いて排気の一部を排出するようになっているため、排気昇温制御時に触媒を昇温できないと、排気シャッタの開口から流出する排気を触媒で浄化できず、エミッションが悪化する。
【０００７】
また、特許文献２では、昇温運転中に触媒下流側の排気シャッタを閉じるため、昇温運転中に内燃機関回転速度が上昇して排気流量が増加すると、排気通路内の排気圧力が高くなり過ぎて内燃機関の排気残留率（内部ＥＧＲ率）が過大となり、内燃機関の燃焼状態が悪化する等の不具合が発生する可能性がある。
【０００８】
また、車両の駆動源として内燃機関とモータとを併用するハイブリッド車両では、駆動系の構成を簡単化するために、駆動系を１クラッチ方式で構成したものがある。このような１クラッチ方式のハイブリッド車両では、内燃機関とモータとが直結されているため、モータのみで車両を駆動するモータ走行モードのときに、内燃機関の運転（燃焼）が停止されていても、モータの回転によって内燃機関が連れ回されてしまう。このため、モータ走行モード中に空気が内燃機関に吸入されて未燃焼のまま排出されて触媒に流入し続けてしまい、その結果、モータ走行モード中に触媒の放熱が促進されて触媒温度が低下してしまい、内燃機関の再始動後の排気浄化率が低下して、エミッションが悪化する。しかも、モータ走行モード中にモータの回転によって内燃機関が連れ回されるため、内燃機関の摩擦損失やポンプ損失が発生してモータの出力の一部が無駄に使われてしまい、結果的に燃費が悪化することになる。
【０００９】
また、内燃機関の運転中に、モータ走行モードへの切換要求や、減速時、アイドルストップ要求等により燃料カット要求が発生すると、内燃機関への燃料噴射をカットして内燃機関の運転（燃焼）を停止させるようにしているが、燃料カット直後に高温の触媒に多量の酸素を含む未燃焼の空気が流入するため、触媒に吸蔵されているリッチ成分（ＨＣ，ＣＯ等）と酸素との反応が促進されて、その反応熱により触媒温度が瞬間的に上昇して、触媒の劣化が進んでしまう。
【００１０】
更に、近年は、内燃機関の燃費効率向上のために、内燃機関を小型化して、ポンプ損失の少ない高負荷域を多用する傾向があるが、このような高負荷域を多用する内燃機関に、吸気側と排気側の圧力差を利用して排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲシステムを設けた場合、多用する高負荷域で、吸気側と排気側の圧力差が小さくなって十分なＥＧＲ量を確保できない。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した課題の少なくとも１つを解決することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両の駆動源として内燃機関とモータとを併用し、前記内燃機関の吸気通路にスロットルバルブを設ける一方、該内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設け、前記モータのみで車両を駆動するモータ走行モードのときに該モータの回転によって前記内燃機関が連れ回されるように前記車両の駆動系を構成したハイブリッド車両において、前記排気通路のうちの前記触媒の上流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタと、前記モータ走行モード中に前記スロットルバルブをアイドル開度より大きい開度まで開くと共に前記排気シャッタを閉じる制御手段とを備えた構成としたものである。
【００１３】
前述したように、従来の１クラッチ方式のハイブリッド車両では、モータ走行モード中にモータの回転によって連れ回される内燃機関から排出される未燃焼の空気によって触媒が冷却されて触媒温度が低下してしまい、内燃機関の再始動後の排気浄化率が低下する。しかも、モータ走行モード中にモータの回転によって内燃機関が連れ回されるため、内燃機関の摩擦損失やポンプ損失が発生してモータの出力の一部が無駄に使われてしまい、結果的に燃費が悪化することになる。
【００１４】
これに対し、請求項１に係る発明では、モータ走行モード中にスロットルバルブをアイドル開度より大きい開度まで開くことで、内燃機関のポンプ損失を低減できると共に、触媒上流側の排気シャッタを閉じることで、モータ走行モード中に内燃機関から排出された未燃焼の空気が触媒に流入することを防止又は低減して、触媒温度の低下を抑制でき、燃費向上と内燃機関の再始動後の排気浄化率向上とを実現できる。
【００１５】
この場合、請求項２のように、モータ走行モード中に可変バルブ装置によって内燃機関のバルブオーバーラップ（吸気・排気バルブが両方とも開いている期間）を増大させると共に排気シャッタを閉じるようにしても良い。モータ走行モード中にバルブオーバーラップを増大させても、内燃機関のポンプ損失を低減する効果が得られる。
【００１６】
また、請求項３のように、内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設け、燃料カット要求に応じて前記内燃機関への燃料噴射を停止する燃料カットを実行する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記排気通路のうちの触媒上流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタを備え、前記制御手段は、燃料カット要求が発生したときに、触媒上流側の排気シャッタを閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行するようにすると良い。このように、燃料カット開始前に触媒上流側の排気シャッタを閉じて排気流量を絞れば、燃料カット直後に高温の触媒に流入する未燃焼の空気量（酸素量）を大幅に低減できる。これにより、燃料カット直後に触媒内で発生する反応熱を大幅に低減でき、燃料カット直後の触媒温度の上昇を抑えて触媒の劣化を抑制することができる。
【００１７】
この場合、請求項４のように、燃料カット要求が発生したときに触媒上流側の排気シャッタを最小開度まで閉じ、排気シャッタの最小開度時（全閉時）の開口面積がスロットルバルブの最小開度時（全閉時）の開口面積より小さくなるように構成すると良い。このようにすれば、燃料カット中に触媒に流入する空気量を確実に減少させることができ、燃料カット中の触媒温度の低下を抑制して燃料カット復帰後の排気浄化率を向上できる。
【００１８】
また、請求項５のように、内燃機関及び／又は触媒の暖機要求が発生しているときに、触媒下流側の排気シャッタを最小開度から中間的な開度までの範囲で内燃機関の運転条件に応じて制御するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の暖機要求や触媒の暖機要求が発生しているときに、触媒周辺に高温の排気ガスを滞留させながら排気通路内の排気圧力が高くなり過ぎないように排気シャッタの開度を調整して排気シャッタの開口から流出する排気流量を調整することが可能となり、暖機性能を確保しながら、内燃機関の排気残留率（内部ＥＧＲ率）を適正範囲内に制御して、内燃機関の燃焼状態の悪化等を防止することができる。
【００１９】
この場合、請求項６のように、排気通路のうちの排気シャッタの上流側に、排気熱を回収する排気熱回収手段を設けた構成としても良い。このようにすれば、内燃機関の暖機時や触媒の暖機時に排気熱を排気熱回収手段で効率良く回収することができ、燃費を向上できる。
【００２０】
前述したように、近年は、内燃機関の燃費効率向上のために、内燃機関を小型化して、ポンプ損失の少ない高負荷域を多用する傾向があるが、このような高負荷域を多用する内燃機関に、吸気側と排気側の圧力差を利用して排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲ装置を設けた場合、多用する高負荷域で、吸気側と排気側の圧力差が小さくなって十分なＥＧＲ量を確保できない可能性がある。
【００２１】
この対策として、ＥＧＲ装置を設けた内燃機関では、請求項７のように、排気通路のうちのＥＧＲ通路の接続口より下流側に排気シャッタを設け、要求ＥＧＲ量に応じて排気シャッタの開度を制御するようにしても良い。排気シャッタの開度が小さくなるほど、排気通路内の排気圧力が高くなり、吸気側と排気側の圧力差が大きくなってＥＧＲ量が増加する。このような関係から、例えば、要求ＥＧＲ量が多くなるほど、排気シャッタの開度を小さくすれば、要求ＥＧＲ量が多くなるほど、吸気側と排気側の圧力差を大きくしてＥＧＲ量を増加させるという制御が可能となり、高負荷域を多用する内燃機関でも、要求ＥＧＲ量に応じたＥＧＲ量を確保できる。
【００２２】
上記請求項７に係る発明は、高負荷域を多用する内燃機関に適用すれば良く、例えば、過給機付きの内燃機関（請求項８）に適用しても良いし、気筒数が３気筒以下の内燃機関（請求項９）に適用しても良い。一般に、過給機付きの内燃機関や３気筒以下の小排気量の内燃機関は、高負荷域が多用されるため、上記請求項７に係る発明を適用する効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の実施例１の１クラッチ方式のハイブリッド車両の駆動系の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は実施例１の排気シャッタ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は実施例２の１クラッチ方式のハイブリッド車両の駆動系の構成を概略的に示す図である。
【図４】図４は実施例２の排気シャッタ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて１クラッチ方式のハイブリッド車両の駆動系の構成を説明する。
【００２６】
車両の駆動源としてガソリンエンジン等のエンジン１１（内燃機関）とモータ１２が搭載され、該エンジン１１のクランク軸とモータ１２の回転軸とが直結されている。モータ１２の回転軸は、クラッチ１３を介してＣＶＴ等の自動変速機１４の入力軸と切り離し可能に連結され、該自動変速機１４の出力軸が駆動軸１５に連結され、その回転がディファレンシャルギヤ１６を介して車軸１７に伝達され、車輪１８が回転駆動される。尚、モータ１２は、バッテリ１９から供給される電力によって駆動される。
【００２７】
走行モードは、エンジン１１とモータ１２の両方で車両を駆動するエンジン／モータ走行モードと、エンジン１１のみで車両を駆動するエンジン走行モードと、モータ１２のみで車両を駆動するモータ走行モードの３種類があり、走行状態やバッテリ１９の充電状態に応じて走行モードが切り換えられる。いずれの走行モードでも、エンジン１１とモータ１２とが一体的に回転し、モータ走行モードのときには、エンジン１１の運転（燃焼）が停止されているが、モータ１２の回転によってエンジン１１が連れ回される。
【００２８】
エンジン１１の吸気通路２１には、スロットルバルブ２２が設けられ、このスロットルバルブ２２がモータ２３によって開閉駆動されてスロットルバルブ２２の開度（スロットル開度）が電子制御される。
【００２９】
一方、エンジン１１の排気通路２４には、排気浄化用の触媒２５が設けられ、該排気通路２４のうちの触媒２５の上流側に排気シャッタ２６が設けられ、該排気シャッタ２６がモータ等のアクチュエータ２７によって開閉駆動される。排気シャッタ２６は、少なくとも、全開位置（最大開度）と全閉位置（最小開度）とに切り換えられものであれば良く、勿論、開度を３段階以上又は連続的に切り換えるものであっても良い。
【００３０】
排気シャッタ２６は、全閉位置でも完全に閉じることはなく、少し開いて排気の一部を排出するようになっているが、排気シャッタ２６の最小開度時（全閉時）の開口面積がスロットルバルブ２２の最小開度時（全閉時）の開口面積より小さくなるように構成されている。
【００３１】
以上説明したハイブリッド車両の駆動系を制御する制御装置２８は、１個又は複数個のマイクロコンピュータによって構成され、走行状態やバッテリ１９の充電状態に応じて走行モードを切り換えると共に、その走行モードに応じて、エンジン１１、モータ１２、クラッチ１３、自動変速機１４を制御して車両の駆動状態を制御する。更に、制御装置２８は、特許請求の範囲でいう制御手段として機能し、後述する図２の排気シャッタ制御プログラムを実行することで排気シャッタ２６の開閉動作を制御する。
【００３２】
ところで、エンジン１１を運転する走行モード（エンジン／モータ走行モード又はエンジン走行モード）で運転しているときに、モータ１２のみで車両を駆動するモータ走行モードに切り換える場合は、燃料カット要求が発生し、エンジン１１への燃料噴射を停止する燃料カットを実行してエンジン１１の運転（燃焼）を停止させる。また、エンジン１１の運転中にも燃料カット要求が発生する場合がある。例えば、(1) 減速時の燃料カット、(2) エンジン回転速度が許容回転速度を越えたときの高回転時の燃料カット、(3) アイドルストップ時の燃料カット等がある。これらの燃料カット直後に高温の触媒２５に多量の酸素を含む未燃焼の空気が流入すると、触媒２５に吸蔵されているリッチ成分（ＨＣ，ＣＯ等）と酸素との反応が促進されて、その反応熱により触媒温度が瞬間的に上昇して、触媒２５の劣化が進んでしまう。
【００３３】
この対策として、本実施例１では、燃料カット要求が発生したときに、触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度まで閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行するようにしている。このように、燃料カット開始前に触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度まで閉じて排気流量を絞れば、燃料カット直後に高温の触媒２５に流入する未燃焼の空気量（酸素量）を大幅に低減できる。これにより、燃料カット直後に触媒２５内で発生する反応熱を大幅に低減でき、燃料カット直後の触媒温度の上昇を抑えて触媒２５の劣化を抑制することができる。
【００３４】
本実施例１では、燃料カット要求が発生したときに触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度まで閉じるが、排気シャッタ２６の最小開度時（全閉時）の開口面積がスロットルバルブ２２の最小開度時（全閉時）の開口面積より小さくなっているため、燃料カット直後に触媒２５に流入する空気量を確実に減少させることができる。
【００３５】
尚、燃料カット要求が発生したときに排気シャッタ２６を閉じる開度は最小開度に限定されず、それより少し開いた所定開度であっても良く、或は、燃料カット要求が発生したときのエンジン回転速度、吸入空気量等のエンジン運転状態に応じて排気シャッタ２６を閉じる開度を変化させるようにしても良い。
【００３６】
モータ走行モード中は、モータ１２の回転によってエンジン１１が連れ回されて吸入空気が未燃焼のままエンジン１１から排出され続けるため、モータ走行モード中にエンジン１１から排出される未燃焼の空気が触媒２５に流入し続けると、触媒２５が冷却されて触媒温度が低下してしまい、エンジン１１の再始動後の排気浄化率が低下する。しかも、モータ走行モード中にモータ１２の回転によってエンジン１１が連れ回されることで、エンジン１１のポンプ損失やポンプ損失が発生してモータ１２の出力の一部が無駄に使われてしまい、結果的に燃費が悪化することになる。
【００３７】
そこで、本実施例１では、モータ走行モード中に、触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度に閉じた状態に維持すると共に、スロットルバルブ２２をアイドル開度より大きい所定開度まで開くようにしている。モータ走行モード中に触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度に閉じた状態に維持すれば、モータ走行モード中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入する量を大幅に低減できて、触媒温度の低下を抑制でき、エンジン１１の再始動後の排気浄化率を向上できる。
【００３８】
尚、モータ走行モード中に排気シャッタ２６を閉じる開度は、最小開度に限定されず、それより少し開いた所定開度であっても良く、或は、モータ走行モード中のエンジン回転速度、吸入空気量等のエンジン運転状態に応じて排気シャッタ２６の開度を変化させるようにしても良い。
【００３９】
また、本実施例１では、モータ走行モード中にスロットルバルブ２２をアイドル開度より大きい所定開度まで開くことで、エンジン１１のポンプ損失を低減でき、燃費を向上できる。ここで、スロットルバルブ２２の開き開度は、負圧がなくなる（又は十分に小さくなる）程度の開度に設定すれば良く、従って、スロットルバルブ２２を全開位置（最大開度）まで開いても良い。
【００４０】
また、エンジン１１のバルブタイミング、バルブリフト量、作用角のうちの少なくとも１つを変化させる可変バルブ装置が搭載されている場合は、モータ走行モード中に可変バルブ装置によってエンジン１１のバルブオーバーラップ（吸気・排気バルブが両方とも開いている期間）を増大させるようにしても良い。モータ走行モード中にバルブオーバーラップを増大させても、エンジン１１のポンプ損失を低減する効果が得られる。ここで、バルブオーバーラップを増大する方法は、吸気バルブタイミングを進角させたり、排気バルブタイミングを遅角させたり、リフト量や作用角を増加させれば良い。尚、モータ走行モード中にバルブオーバーラップの増大制御とスロットルバルブ２２の開き制御のいずれか一方のみを実施しても良いし、両方を組み合わせて実施しても良い。
【００４１】
また、モータ走行モード以外の走行モードでも、エンジン１１の運転中に減速時や高回転時等に燃料カットが実行されるが、これらの燃料カット中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入し続けると、触媒２５が冷却されて触媒温度が低下してしまい、燃料カット復帰後（噴射再開後）の排気浄化率が低下する。
【００４２】
そこで、本実施例１では、モータ走行モード以外の走行モードで、燃料カットを実行しているときに触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度に閉じた状態に維持する。これにより、燃料カット中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入する量を大幅に低減して、触媒温度の低下を抑制でき、燃料カット復帰後（噴射再開後）の排気浄化率を向上できる。燃料カット中に排気シャッタ２６を最小開度より少し開いた所定開度まで閉じるようにしても良く、或は、燃料カット中のエンジン回転速度、吸入空気量等のエンジン運転状態に応じて排気シャッタ２６の閉じ開度を変化させるようにしても良い。
【００４３】
以上説明した本実施例１の排気シャッタ制御は、制御装置２８によって図２の排気シャッタ制御プログラムに従って次のようにして実行される。
【００４４】
図２の排気シャッタ制御プログラムは、制御装置２８の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、燃料カット要求が発生しているか否かを判定する。燃料カット要求が発生するタイミングは、エンジン１１の運転中に、モータ走行モードへの切換要求が発生したとき、減速時、エンジン回転速度が許容回転速度を越えたとき、アイドルストップ要求が発生したときのいずれかである。上記ステップ１０１で、燃料カット要求が発生していないと判定されれば、ステップ１０７に進み、排気シャッタ２６を全開位置に駆動又は維持して本プログラムを終了する。
【００４５】
一方、上記ステップ１０１で、燃料カット要求が発生していると判定されれば、ステップ１０２に進み、排気シャッタ２６を全閉位置（最小開度）に駆動する。この後、ステップ１０３に進み、排気シャッタ２６の全閉動作が完了するまで待機する。
【００４６】
その後、排気シャッタ２６の全閉動作が完了した後に、ステップ１０４に進み、燃料カットを実行してエンジン１１の運転（燃焼）を停止させる。燃料カット中は、排気シャッタ２６を全閉位置（最小開度）に維持する。
【００４７】
この後、ステップ１０５に進み、モータ１２のみで車両を駆動するモータ走行モードであるか否かを判定し、モータ走行モードではないと判定されれば、そのまま本プログラムを終了する。
【００４８】
これに対し、上記ステップ１０５で、モータ走行モードであると判定されれば、ステップ１０６に進み、スロットルバルブ２２をアイドル開度より大きい所定開度まで開いて、モータ走行モード中のエンジン１１のポンプ損失を低減する。
【００４９】
以上説明した本実施例１では、燃料カット要求が発生したときに、触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行するようにしたので、燃料カット直後に高温の触媒２５に流入する未燃焼の空気量（酸素量）を大幅に低減できて、燃料カット直後に触媒２５内で発生する反応熱を大幅に低減でき、燃料カット直後の触媒温度の上昇を抑えて触媒２５の劣化を抑制することができる。
【００５０】
しかも、本実施例１では、モータ１２のみで車両を駆動するモータ走行モードのときに触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を閉じると共に、スロットルバルブ２２をアイドル開度より大きい所定開度まで開くため、モータ走行モード中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入する量を大幅に低減できて、触媒温度の低下を抑制でき、エンジン１１の再始動後の排気浄化率を向上できると共に、エンジン１１のポンプ損失を低減でき、燃費を向上できる。
【００５１】
また、モータ走行モード以外の走行モードで、燃料カットを実行しているときに、触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を閉じた状態に維持するため、燃料カット中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入する量を大幅に低減できて、触媒温度の低下を抑制でき、燃料カット復帰後（噴射再開後）の排気浄化率を向上できる。
【００５２】
尚、燃料カット要求が発生したときに触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行する技術は、図１に示すような１クラッチ方式のハイブリッド車両に限定されず、他の方式のハイブリッド車両にも適用でき、更には、車両の駆動源をエンジンのみとする車両にも適用できる。
【実施例２】
【００５３】
上記実施例１では、排気通路２４のうちの触媒２５の上流側に排気シャッタ２６を設けたが、図３及び図４に示す本発明の実施例２では、排気通路２４のうちの触媒２５の下流側に排気シャッタ３１を設け、該排気シャッタ３１をモータ等のアクチュエータ３２によって開閉駆動するようにしている。
【００５４】
更に、排気通路２４のうちの排気シャッタ３１の上流側に、排気熱を回収する排気熱回収器３３（排気熱回収手段）が設けられている。この排気熱回収器３３は、エンジン１１の冷却水循環回路（図示せず）に設けられ、排気と冷却水との間で熱交換して冷却水の温度を上昇させる。
【００５５】
エンジン１１は、燃費効率の良い高負荷域を多用するエンジンであり、例えば、過給機付きのエンジン又は気筒数が３気筒以下の小排気量のエンジンであり、ＥＧＲ装置３４が搭載されている。ＥＧＲ装置３４は、排気通路２４を流れる排気の一部を吸気通路２１に還流させるＥＧＲ通路３５と、このＥＧＲ通路３５を流れるＥＧＲ量を制御するＥＧＲバルブ３６とから構成されている。排気通路２４とＥＧＲ通路３５との接続口３７の位置は、排気シャッタ３１の上流側であれば何処でも良い。図３の構成例では、ＥＧＲ通路３５の接続口３７の位置は、排気熱回収器３３の下流側であるが、排気熱回収器３３の上流側であっても良く、更には、触媒２５の上流側であっても良い。その他の構成は、前記実施例１と実質的に同じである。
【００５６】
本実施例２では、エンジン暖機要求又は触媒暖機要求が発生しているときに、触媒２５の下流側の排気シャッタ３１を最小開度から中間的な開度までの範囲でエンジン運転条件（エンジン回転速度、吸入空気量等）に応じて制御して、排気通路２４内の触媒２５側に高温の排気ガスを滞留させながら排気通路２４内の排気圧力が高くなり過ぎないように排気シャッタ３１の開度を調整して排気シャッタ３１の開口から流出する排気流量を調整するようにしている。
【００５７】
近年は、エンジン１１の燃費効率向上のために、エンジン１１を小型化して、ポンプ損失の少ない高負荷域を多用する傾向があるが、このような高負荷域を多用するエンジン１１に、吸気側と排気側の圧力差を利用して排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲ装置３４を設けた場合、従来構成では、多用する高負荷域で、吸気側と排気側の圧力差が小さくなって十分なＥＧＲ量を確保できない可能性がある。
【００５８】
この対策として、本実施例２では、排気通路２４のうちのＥＧＲ通路３５の接続口３７より下流側に排気シャッタ３１を設け、要求ＥＧＲ量に応じて排気シャッタ３１の開度を制御するようにしている。一般に、排気シャッタ２６の開度が小さくなるほど、排気通路２４内の排気圧力が高くなり、吸気側と排気側の圧力差が大きくなってＥＧＲ量が増加する。このような関係から、例えば、要求ＥＧＲ量が多くなるほど、排気シャッタ３１の開度を小さくすれば、要求ＥＧＲ量が多くなるほど、吸気側と排気側の圧力差を大きくしてＥＧＲ量を増加させるという制御が可能となり、高負荷域を多用するエンジン１１でも、要求ＥＧＲ量に応じたＥＧＲ量を確保できる。
【００５９】
以上説明した本実施例２の排気シャッタ制御は、制御装置２８によって図４の排気シャッタ制御プログラムに従って次のようにして実行される。
【００６０】
図４の排気シャッタ制御プログラムは、制御装置２８の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、触媒暖機要求が発生しているか否かを判定し、触媒暖機要求が発生していると判定されれば、ステップ２０４に進み、排気シャッタ２６を小開度（又は最小開度）に駆動する。この際、排気シャッタ２６を閉じる開度をエンジン運転条件（エンジン回転速度、吸入空気量等）に応じてマップ等により変化させても良い。
【００６１】
一方、上記ステップ２０１で、触媒暖機要求が発生していないと判定されれば、ステップ２０２に進み、エンジン暖機要求が発生しているか否かを判定し、エンジン暖機要求が発生していると判定されれば、ステップ２０５に進み、排気シャッタ３１の目標開度を、調整可能範囲の中間的な領域でその時点のエンジン運転条件（エンジン回転速度、吸入空気量等）に応じてマップ等により設定した後、ステップ２０７に進み、排気シャッタ３１を上記ステップ２０５で設定した目標開度に駆動する。
【００６２】
上述したステップ２０１と２０２で、いずれも「Ｎｏ」と判定された場合、つまり触媒暖機要求とエンジン暖機要求のどちらも発生していないと判定された場合は、ステップ２０３に進み、ＥＧＲ要求が発生しているか否かを発生し、ＥＧＲ要求が発生していると判定されれば、ステップ２０６に進み、排気シャッタ３１の目標開度を、調整可能範囲の中間的な領域で要求ＥＧＲ量に応じてマップ等により設定した後、ステップ２０７に進み、排気シャッタ３１を上記ステップ２０６で設定した目標開度に駆動する。
【００６３】
これに対し、上記ステップ２０３で、ＥＧＲ要求が発生していないと判定されれば、ステップ２０６に進み、排気シャッタ２６を全開位置（最大開度）に駆動する。
【００６４】
以上説明した本実施例２では、エンジン暖機要求が発生しているときに、触媒２５の下流側の排気シャッタ３１を最小開度から中間的な開度までの範囲でエンジン運転条件（エンジン回転速度、吸入空気量等）に応じて制御するようにしているため、エンジン暖機要求が発生しているときに、排気通路２４内の触媒２５側に高温の排気ガスを滞留させながら排気通路２４内の排気圧力が高くなり過ぎないように排気シャッタ３１の開度を調整して排気シャッタ３１の開口から流出する排気流量を調整することが可能となり、暖機性能を確保しながら、エンジン１１の排気残留率（内部ＥＧＲ率）を適正範囲内に制御して、エンジン１１の燃焼状態の悪化等を防止することができる。
【００６５】
しかも、本実施例２では、排気通路２４のうちの排気シャッタ３１の上流側に、排気熱を回収する排気熱回収器３３を設けているため、暖機時に排気熱を排気熱回収器３３で効率良く回収することができ、燃費を向上できる。
【００６６】
また、本実施例２では、排気通路２４のうちのＥＧＲ通路３５の接続口３７より下流側に排気シャッタ３１を設け、要求ＥＧＲ量に応じて排気シャッタ３１の開度を制御するようにしているため、燃費効率が高い高負荷域を多用するエンジン１１でも、要求ＥＧＲ量に応じて吸気側と排気側の圧力差を大きくしてＥＧＲ量を増加させるという制御が可能となり、要求ＥＧＲ量に応じたＥＧＲ量を確保できる。
【００６７】
尚、ＥＧＲ通路３５の接続口３７より下流側に設けた排気シャッタ３１の開度を要求ＥＧＲ量に応じて制御する技術は、触媒２５の上流側に排気シャッタを設けた構成のものにも適用して実施できる。
【００６８】
また、本実施例２で説明した技術は、図１に示すような１クラッチ方式のハイブリッド車両に限定されず、他の方式のハイブリッド車両にも適用でき、更には、車両の駆動源としてエンジンのみを用いる車両にも適用できる。
【００６９】
その他、本発明は、触媒２５の上流側と下流側にそれぞれ排気シャッタを設けて、上記実施例１の技術と実施例２の技術を組み合わせて実施しても良い等、種々変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７０】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…モータ、１３…クラッチ、１４…自動変速機、１５…駆動軸、１８…車輪、２１…吸気通路、２２…スロットルバルブ、２３…モータ、２４…排気通路、２５…排気浄化用の触媒、２６…排気シャッタ、２７…アクチュエータ、２８…制御装置（制御手段）、３１…排気シャッタ、３２…アクチュエータ、３３…排気熱回収器（排気熱回収手段）、３４…ＥＧＲ装置、３５…ＥＧＲ通路、３６…ＥＧＲバルブ、３７…接続口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に排気シャッタを設けたハイブリッド車両及び内燃機関の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に排気シャッタを設ける場合、特許文献１（特開２００９−１５６１３３号公報）、特許文献２（特開２００５−２９９４０８号公報）に記載されているように、排気通路のうちの触媒上流側に排気シャッタを設けたものと、触媒下流側に排気シャッタを設けたものとがある。
【０００３】
触媒上流側に排気シャッタを設けた特許文献１では、排気昇温制御を行う場合に、吸気温度に応じて目標アイドル回転速度を決定して、触媒上流側の排気シャッタを閉じて、触媒への排気の流入を絞った状態でアイドル運転を行うようにしている。
【０００４】
一方、触媒下流側に排気シャッタを設けた特許文献２では、昇温運転中に触媒下流側の排気シャッタを閉じて触媒周辺に高温の排気ガスを滞留させることで触媒の昇温を促進するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５６１３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９９４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では、排気昇温制御を行う場合に、触媒上流側の排気シャッタを閉じるため、触媒を昇温できない。排気シャッタは、全閉時でも完全に閉じることはなく、少し開いて排気の一部を排出するようになっているため、排気昇温制御時に触媒を昇温できないと、排気シャッタの開口から流出する排気を触媒で浄化できず、エミッションが悪化する。
【０００７】
また、特許文献２では、昇温運転中に触媒下流側の排気シャッタを閉じるため、昇温運転中に内燃機関回転速度が上昇して排気流量が増加すると、排気通路内の排気圧力が高くなり過ぎて内燃機関の排気残留率（内部ＥＧＲ率）が過大となり、内燃機関の燃焼状態が悪化する等の不具合が発生する可能性がある。
【０００８】
また、車両の駆動源として内燃機関とモータとを併用するハイブリッド車両では、駆動系の構成を簡単化するために、駆動系を１クラッチ方式で構成したものがある。このような１クラッチ方式のハイブリッド車両では、内燃機関とモータとが直結されているため、モータのみで車両を駆動するモータ走行モードのときに、内燃機関の運転（燃焼）が停止されていても、モータの回転によって内燃機関が連れ回されてしまう。このため、モータ走行モード中に空気が内燃機関に吸入されて未燃焼のまま排出されて触媒に流入し続けてしまい、その結果、モータ走行モード中に触媒の放熱が促進されて触媒温度が低下してしまい、内燃機関の再始動後の排気浄化率が低下して、エミッションが悪化する。しかも、モータ走行モード中にモータの回転によって内燃機関が連れ回されるため、内燃機関の摩擦損失やポンプ損失が発生してモータの出力の一部が無駄に使われてしまい、結果的に燃費が悪化することになる。
【０００９】
また、内燃機関の運転中に、モータ走行モードへの切換要求や、減速時、アイドルストップ要求等により燃料カット要求が発生すると、内燃機関への燃料噴射をカットして内燃機関の運転（燃焼）を停止させるようにしているが、燃料カット直後に高温の触媒に多量の酸素を含む未燃焼の空気が流入するため、触媒に吸蔵されているリッチ成分（ＨＣ，ＣＯ等）と酸素との反応が促進されて、その反応熱により触媒温度が瞬間的に上昇して、触媒の劣化が進んでしまう。
【００１０】
更に、近年は、内燃機関の燃費効率向上のために、内燃機関を小型化して、ポンプ損失の少ない高負荷域を多用する傾向があるが、このような高負荷域を多用する内燃機関に、吸気側と排気側の圧力差を利用して排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲシステムを設けた場合、多用する高負荷域で、吸気側と排気側の圧力差が小さくなって十分なＥＧＲ量を確保できない。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した課題の少なくとも１つを解決することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両の駆動源として内燃機関とモータとを併用し、前記内燃機関の吸気通路にスロットルバルブを設ける一方、該内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設け、前記モータのみで車両を駆動するモータ走行モードのときに該モータの回転によって前記内燃機関が連れ回されるように前記車両の駆動系を構成したハイブリッド車両において、前記排気通路のうちの前記触媒の上流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタと、前記モータ走行モード中に前記スロットルバルブをアイドル開度より大きい開度まで開くと共に前記排気シャッタを閉じる制御手段とを備えた構成としたものである。
【００１３】
前述したように、従来の１クラッチ方式のハイブリッド車両では、モータ走行モード中にモータの回転によって連れ回される内燃機関から排出される未燃焼の空気によって触媒が冷却されて触媒温度が低下してしまい、内燃機関の再始動後の排気浄化率が低下する。しかも、モータ走行モード中にモータの回転によって内燃機関が連れ回されるため、内燃機関の摩擦損失やポンプ損失が発生してモータの出力の一部が無駄に使われてしまい、結果的に燃費が悪化することになる。
【００１４】
これに対し、請求項１に係る発明では、モータ走行モード中にスロットルバルブをアイドル開度より大きい開度まで開くことで、内燃機関のポンプ損失を低減できると共に、触媒上流側の排気シャッタを閉じることで、モータ走行モード中に内燃機関から排出された未燃焼の空気が触媒に流入することを防止又は低減して、触媒温度の低下を抑制でき、燃費向上と内燃機関の再始動後の排気浄化率向上とを実現できる。
【００１５】
この場合、請求項２のように、モータ走行モード中に可変バルブ装置によって内燃機関のバルブオーバーラップ（吸気・排気バルブが両方とも開いている期間）を増大させると共に排気シャッタを閉じるようにしても良い。モータ走行モード中にバルブオーバーラップを増大させても、内燃機関のポンプ損失を低減する効果が得られる。
【００１６】
また、請求項３のように、内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設け、燃料カット要求に応じて前記内燃機関への燃料噴射を停止する燃料カットを実行する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記排気通路のうちの触媒上流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタを備え、前記制御手段は、燃料カット要求が発生したときに、触媒上流側の排気シャッタを閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行するようにすると良い。このように、燃料カット開始前に触媒上流側の排気シャッタを閉じて排気流量を絞れば、燃料カット直後に高温の触媒に流入する未燃焼の空気量（酸素量）を大幅に低減できる。これにより、燃料カット直後に触媒内で発生する反応熱を大幅に低減でき、燃料カット直後の触媒温度の上昇を抑えて触媒の劣化を抑制することができる。
【００１７】
この場合、請求項４のように、燃料カット要求が発生したときに触媒上流側の排気シャッタを最小開度まで閉じ、排気シャッタの最小開度時（全閉時）の開口面積がスロットルバルブの最小開度時（全閉時）の開口面積より小さくなるように構成すると良い。このようにすれば、燃料カット中に触媒に流入する空気量を確実に減少させることができ、燃料カット中の触媒温度の低下を抑制して燃料カット復帰後の排気浄化率を向上できる。
【００１８】
また、請求項５のように、内燃機関及び／又は触媒の暖機要求が発生しているときに、触媒下流側の排気シャッタを最小開度から中間的な開度までの範囲で内燃機関の運転条件に応じて制御するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の暖機要求や触媒の暖機要求が発生しているときに、触媒周辺に高温の排気ガスを滞留させながら排気通路内の排気圧力が高くなり過ぎないように排気シャッタの開度を調整して排気シャッタの開口から流出する排気流量を調整することが可能となり、暖機性能を確保しながら、内燃機関の排気残留率（内部ＥＧＲ率）を適正範囲内に制御して、内燃機関の燃焼状態の悪化等を防止することができる。
【００１９】
この場合、請求項６のように、排気通路のうちの排気シャッタの上流側に、排気熱を回収する排気熱回収手段を設けた構成としても良い。このようにすれば、内燃機関の暖機時や触媒の暖機時に排気熱を排気熱回収手段で効率良く回収することができ、燃費を向上できる。
【００２０】
前述したように、近年は、内燃機関の燃費効率向上のために、内燃機関を小型化して、ポンプ損失の少ない高負荷域を多用する傾向があるが、このような高負荷域を多用する内燃機関に、吸気側と排気側の圧力差を利用して排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲ装置を設けた場合、多用する高負荷域で、吸気側と排気側の圧力差が小さくなって十分なＥＧＲ量を確保できない可能性がある。
【００２１】
この対策として、ＥＧＲ装置を設けた内燃機関では、請求項７のように、排気通路のうちのＥＧＲ通路の接続口より下流側に排気シャッタを設け、要求ＥＧＲ量に応じて排気シャッタの開度を制御するようにしても良い。排気シャッタの開度が小さくなるほど、排気通路内の排気圧力が高くなり、吸気側と排気側の圧力差が大きくなってＥＧＲ量が増加する。このような関係から、例えば、要求ＥＧＲ量が多くなるほど、排気シャッタの開度を小さくすれば、要求ＥＧＲ量が多くなるほど、吸気側と排気側の圧力差を大きくしてＥＧＲ量を増加させるという制御が可能となり、高負荷域を多用する内燃機関でも、要求ＥＧＲ量に応じたＥＧＲ量を確保できる。
【００２２】
上記請求項７に係る発明は、高負荷域を多用する内燃機関に適用すれば良く、例えば、過給機付きの内燃機関（請求項８）に適用しても良いし、気筒数が３気筒以下の内燃機関（請求項９）に適用しても良い。一般に、過給機付きの内燃機関や３気筒以下の小排気量の内燃機関は、高負荷域が多用されるため、上記請求項７に係る発明を適用する効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の実施例１の１クラッチ方式のハイブリッド車両の駆動系の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は実施例１の排気シャッタ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は実施例２の１クラッチ方式のハイブリッド車両の駆動系の構成を概略的に示す図である。
【図４】図４は実施例２の排気シャッタ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて１クラッチ方式のハイブリッド車両の駆動系の構成を説明する。
【００２６】
車両の駆動源としてガソリンエンジン等のエンジン１１（内燃機関）とモータ１２が搭載され、該エンジン１１のクランク軸とモータ１２の回転軸とが直結されている。モータ１２の回転軸は、クラッチ１３を介してＣＶＴ等の自動変速機１４の入力軸と切り離し可能に連結され、該自動変速機１４の出力軸が駆動軸１５に連結され、その回転がディファレンシャルギヤ１６を介して車軸１７に伝達され、車輪１８が回転駆動される。尚、モータ１２は、バッテリ１９から供給される電力によって駆動される。
【００２７】
走行モードは、エンジン１１とモータ１２の両方で車両を駆動するエンジン／モータ走行モードと、エンジン１１のみで車両を駆動するエンジン走行モードと、モータ１２のみで車両を駆動するモータ走行モードの３種類があり、走行状態やバッテリ１９の充電状態に応じて走行モードが切り換えられる。いずれの走行モードでも、エンジン１１とモータ１２とが一体的に回転し、モータ走行モードのときには、エンジン１１の運転（燃焼）が停止されているが、モータ１２の回転によってエンジン１１が連れ回される。
【００２８】
エンジン１１の吸気通路２１には、スロットルバルブ２２が設けられ、このスロットルバルブ２２がモータ２３によって開閉駆動されてスロットルバルブ２２の開度（スロットル開度）が電子制御される。
【００２９】
一方、エンジン１１の排気通路２４には、排気浄化用の触媒２５が設けられ、該排気通路２４のうちの触媒２５の上流側に排気シャッタ２６が設けられ、該排気シャッタ２６がモータ等のアクチュエータ２７によって開閉駆動される。排気シャッタ２６は、少なくとも、全開位置（最大開度）と全閉位置（最小開度）とに切り換えられものであれば良く、勿論、開度を３段階以上又は連続的に切り換えるものであっても良い。
【００３０】
排気シャッタ２６は、全閉位置でも完全に閉じることはなく、少し開いて排気の一部を排出するようになっているが、排気シャッタ２６の最小開度時（全閉時）の開口面積がスロットルバルブ２２の最小開度時（全閉時）の開口面積より小さくなるように構成されている。
【００３１】
以上説明したハイブリッド車両の駆動系を制御する制御装置２８は、１個又は複数個のマイクロコンピュータによって構成され、走行状態やバッテリ１９の充電状態に応じて走行モードを切り換えると共に、その走行モードに応じて、エンジン１１、モータ１２、クラッチ１３、自動変速機１４を制御して車両の駆動状態を制御する。更に、制御装置２８は、特許請求の範囲でいう制御手段として機能し、後述する図２の排気シャッタ制御プログラムを実行することで排気シャッタ２６の開閉動作を制御する。
【００３２】
ところで、エンジン１１を運転する走行モード（エンジン／モータ走行モード又はエンジン走行モード）で運転しているときに、モータ１２のみで車両を駆動するモータ走行モードに切り換える場合は、燃料カット要求が発生し、エンジン１１への燃料噴射を停止する燃料カットを実行してエンジン１１の運転（燃焼）を停止させる。また、エンジン１１の運転中にも燃料カット要求が発生する場合がある。例えば、(1) 減速時の燃料カット、(2) エンジン回転速度が許容回転速度を越えたときの高回転時の燃料カット、(3) アイドルストップ時の燃料カット等がある。これらの燃料カット直後に高温の触媒２５に多量の酸素を含む未燃焼の空気が流入すると、触媒２５に吸蔵されているリッチ成分（ＨＣ，ＣＯ等）と酸素との反応が促進されて、その反応熱により触媒温度が瞬間的に上昇して、触媒２５の劣化が進んでしまう。
【００３３】
この対策として、本実施例１では、燃料カット要求が発生したときに、触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度まで閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行するようにしている。このように、燃料カット開始前に触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度まで閉じて排気流量を絞れば、燃料カット直後に高温の触媒２５に流入する未燃焼の空気量（酸素量）を大幅に低減できる。これにより、燃料カット直後に触媒２５内で発生する反応熱を大幅に低減でき、燃料カット直後の触媒温度の上昇を抑えて触媒２５の劣化を抑制することができる。
【００３４】
本実施例１では、燃料カット要求が発生したときに触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度まで閉じるが、排気シャッタ２６の最小開度時（全閉時）の開口面積がスロットルバルブ２２の最小開度時（全閉時）の開口面積より小さくなっているため、燃料カット直後に触媒２５に流入する空気量を確実に減少させることができる。
【００３５】
尚、燃料カット要求が発生したときに排気シャッタ２６を閉じる開度は最小開度に限定されず、それより少し開いた所定開度であっても良く、或は、燃料カット要求が発生したときのエンジン回転速度、吸入空気量等のエンジン運転状態に応じて排気シャッタ２６を閉じる開度を変化させるようにしても良い。
【００３６】
モータ走行モード中は、モータ１２の回転によってエンジン１１が連れ回されて吸入空気が未燃焼のままエンジン１１から排出され続けるため、モータ走行モード中にエンジン１１から排出される未燃焼の空気が触媒２５に流入し続けると、触媒２５が冷却されて触媒温度が低下してしまい、エンジン１１の再始動後の排気浄化率が低下する。しかも、モータ走行モード中にモータ１２の回転によってエンジン１１が連れ回されることで、エンジン１１のポンプ損失やポンプ損失が発生してモータ１２の出力の一部が無駄に使われてしまい、結果的に燃費が悪化することになる。
【００３７】
そこで、本実施例１では、モータ走行モード中に、触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度に閉じた状態に維持すると共に、スロットルバルブ２２をアイドル開度より大きい所定開度まで開くようにしている。モータ走行モード中に触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度に閉じた状態に維持すれば、モータ走行モード中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入する量を大幅に低減できて、触媒温度の低下を抑制でき、エンジン１１の再始動後の排気浄化率を向上できる。
【００３８】
尚、モータ走行モード中に排気シャッタ２６を閉じる開度は、最小開度に限定されず、それより少し開いた所定開度であっても良く、或は、モータ走行モード中のエンジン回転速度、吸入空気量等のエンジン運転状態に応じて排気シャッタ２６の開度を変化させるようにしても良い。
【００３９】
また、本実施例１では、モータ走行モード中にスロットルバルブ２２をアイドル開度より大きい所定開度まで開くことで、エンジン１１のポンプ損失を低減でき、燃費を向上できる。ここで、スロットルバルブ２２の開き開度は、負圧がなくなる（又は十分に小さくなる）程度の開度に設定すれば良く、従って、スロットルバルブ２２を全開位置（最大開度）まで開いても良い。
【００４０】
また、エンジン１１のバルブタイミング、バルブリフト量、作用角のうちの少なくとも１つを変化させる可変バルブ装置が搭載されている場合は、モータ走行モード中に可変バルブ装置によってエンジン１１のバルブオーバーラップ（吸気・排気バルブが両方とも開いている期間）を増大させるようにしても良い。モータ走行モード中にバルブオーバーラップを増大させても、エンジン１１のポンプ損失を低減する効果が得られる。ここで、バルブオーバーラップを増大する方法は、吸気バルブタイミングを進角させたり、排気バルブタイミングを遅角させたり、リフト量や作用角を増加させれば良い。尚、モータ走行モード中にバルブオーバーラップの増大制御とスロットルバルブ２２の開き制御のいずれか一方のみを実施しても良いし、両方を組み合わせて実施しても良い。
【００４１】
また、モータ走行モード以外の走行モードでも、エンジン１１の運転中に減速時や高回転時等に燃料カットが実行されるが、これらの燃料カット中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入し続けると、触媒２５が冷却されて触媒温度が低下してしまい、燃料カット復帰後（噴射再開後）の排気浄化率が低下する。
【００４２】
そこで、本実施例１では、モータ走行モード以外の走行モードで、燃料カットを実行しているときに触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を最小開度に閉じた状態に維持する。これにより、燃料カット中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入する量を大幅に低減して、触媒温度の低下を抑制でき、燃料カット復帰後（噴射再開後）の排気浄化率を向上できる。燃料カット中に排気シャッタ２６を最小開度より少し開いた所定開度まで閉じるようにしても良く、或は、燃料カット中のエンジン回転速度、吸入空気量等のエンジン運転状態に応じて排気シャッタ２６の閉じ開度を変化させるようにしても良い。
【００４３】
以上説明した本実施例１の排気シャッタ制御は、制御装置２８によって図２の排気シャッタ制御プログラムに従って次のようにして実行される。
【００４４】
図２の排気シャッタ制御プログラムは、制御装置２８の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、燃料カット要求が発生しているか否かを判定する。燃料カット要求が発生するタイミングは、エンジン１１の運転中に、モータ走行モードへの切換要求が発生したとき、減速時、エンジン回転速度が許容回転速度を越えたとき、アイドルストップ要求が発生したときのいずれかである。上記ステップ１０１で、燃料カット要求が発生していないと判定されれば、ステップ１０７に進み、排気シャッタ２６を全開位置に駆動又は維持して本プログラムを終了する。
【００４５】
一方、上記ステップ１０１で、燃料カット要求が発生していると判定されれば、ステップ１０２に進み、排気シャッタ２６を全閉位置（最小開度）に駆動する。この後、ステップ１０３に進み、排気シャッタ２６の全閉動作が完了するまで待機する。
【００４６】
その後、排気シャッタ２６の全閉動作が完了した後に、ステップ１０４に進み、燃料カットを実行してエンジン１１の運転（燃焼）を停止させる。燃料カット中は、排気シャッタ２６を全閉位置（最小開度）に維持する。
【００４７】
この後、ステップ１０５に進み、モータ１２のみで車両を駆動するモータ走行モードであるか否かを判定し、モータ走行モードではないと判定されれば、そのまま本プログラムを終了する。
【００４８】
これに対し、上記ステップ１０５で、モータ走行モードであると判定されれば、ステップ１０６に進み、スロットルバルブ２２をアイドル開度より大きい所定開度まで開いて、モータ走行モード中のエンジン１１のポンプ損失を低減する。
【００４９】
以上説明した本実施例１では、燃料カット要求が発生したときに、触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行するようにしたので、燃料カット直後に高温の触媒２５に流入する未燃焼の空気量（酸素量）を大幅に低減できて、燃料カット直後に触媒２５内で発生する反応熱を大幅に低減でき、燃料カット直後の触媒温度の上昇を抑えて触媒２５の劣化を抑制することができる。
【００５０】
しかも、本実施例１では、モータ１２のみで車両を駆動するモータ走行モードのときに触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を閉じると共に、スロットルバルブ２２をアイドル開度より大きい所定開度まで開くため、モータ走行モード中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入する量を大幅に低減できて、触媒温度の低下を抑制でき、エンジン１１の再始動後の排気浄化率を向上できると共に、エンジン１１のポンプ損失を低減でき、燃費を向上できる。
【００５１】
また、モータ走行モード以外の走行モードで、燃料カットを実行しているときに、触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を閉じた状態に維持するため、燃料カット中にエンジン１１から排出された未燃焼の空気が触媒２５に流入する量を大幅に低減できて、触媒温度の低下を抑制でき、燃料カット復帰後（噴射再開後）の排気浄化率を向上できる。
【００５２】
尚、燃料カット要求が発生したときに触媒２５の上流側の排気シャッタ２６を閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行する技術は、図１に示すような１クラッチ方式のハイブリッド車両に限定されず、他の方式のハイブリッド車両にも適用でき、更には、車両の駆動源をエンジンのみとする車両にも適用できる。
【実施例２】
【００５３】
上記実施例１では、排気通路２４のうちの触媒２５の上流側に排気シャッタ２６を設けたが、図３及び図４に示す本発明の実施例２では、排気通路２４のうちの触媒２５の下流側に排気シャッタ３１を設け、該排気シャッタ３１をモータ等のアクチュエータ３２によって開閉駆動するようにしている。
【００５４】
更に、排気通路２４のうちの排気シャッタ３１の上流側に、排気熱を回収する排気熱回収器３３（排気熱回収手段）が設けられている。この排気熱回収器３３は、エンジン１１の冷却水循環回路（図示せず）に設けられ、排気と冷却水との間で熱交換して冷却水の温度を上昇させる。
【００５５】
エンジン１１は、燃費効率の良い高負荷域を多用するエンジンであり、例えば、過給機付きのエンジン又は気筒数が３気筒以下の小排気量のエンジンであり、ＥＧＲ装置３４が搭載されている。ＥＧＲ装置３４は、排気通路２４を流れる排気の一部を吸気通路２１に還流させるＥＧＲ通路３５と、このＥＧＲ通路３５を流れるＥＧＲ量を制御するＥＧＲバルブ３６とから構成されている。排気通路２４とＥＧＲ通路３５との接続口３７の位置は、排気シャッタ３１の上流側であれば何処でも良い。図３の構成例では、ＥＧＲ通路３５の接続口３７の位置は、排気熱回収器３３の下流側であるが、排気熱回収器３３の上流側であっても良く、更には、触媒２５の上流側であっても良い。その他の構成は、前記実施例１と実質的に同じである。
【００５６】
本実施例２では、エンジン暖機要求又は触媒暖機要求が発生しているときに、触媒２５の下流側の排気シャッタ３１を最小開度から中間的な開度までの範囲でエンジン運転条件（エンジン回転速度、吸入空気量等）に応じて制御して、排気通路２４内の触媒２５側に高温の排気ガスを滞留させながら排気通路２４内の排気圧力が高くなり過ぎないように排気シャッタ３１の開度を調整して排気シャッタ３１の開口から流出する排気流量を調整するようにしている。
【００５７】
近年は、エンジン１１の燃費効率向上のために、エンジン１１を小型化して、ポンプ損失の少ない高負荷域を多用する傾向があるが、このような高負荷域を多用するエンジン１１に、吸気側と排気側の圧力差を利用して排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲ装置３４を設けた場合、従来構成では、多用する高負荷域で、吸気側と排気側の圧力差が小さくなって十分なＥＧＲ量を確保できない可能性がある。
【００５８】
この対策として、本実施例２では、排気通路２４のうちのＥＧＲ通路３５の接続口３７より下流側に排気シャッタ３１を設け、要求ＥＧＲ量に応じて排気シャッタ３１の開度を制御するようにしている。一般に、排気シャッタ２６の開度が小さくなるほど、排気通路２４内の排気圧力が高くなり、吸気側と排気側の圧力差が大きくなってＥＧＲ量が増加する。このような関係から、例えば、要求ＥＧＲ量が多くなるほど、排気シャッタ３１の開度を小さくすれば、要求ＥＧＲ量が多くなるほど、吸気側と排気側の圧力差を大きくしてＥＧＲ量を増加させるという制御が可能となり、高負荷域を多用するエンジン１１でも、要求ＥＧＲ量に応じたＥＧＲ量を確保できる。
【００５９】
以上説明した本実施例２の排気シャッタ制御は、制御装置２８によって図４の排気シャッタ制御プログラムに従って次のようにして実行される。
【００６０】
図４の排気シャッタ制御プログラムは、制御装置２８の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、触媒暖機要求が発生しているか否かを判定し、触媒暖機要求が発生していると判定されれば、ステップ２０４に進み、排気シャッタ２６を小開度（又は最小開度）に駆動する。この際、排気シャッタ２６を閉じる開度をエンジン運転条件（エンジン回転速度、吸入空気量等）に応じてマップ等により変化させても良い。
【００６１】
一方、上記ステップ２０１で、触媒暖機要求が発生していないと判定されれば、ステップ２０２に進み、エンジン暖機要求が発生しているか否かを判定し、エンジン暖機要求が発生していると判定されれば、ステップ２０５に進み、排気シャッタ３１の目標開度を、調整可能範囲の中間的な領域でその時点のエンジン運転条件（エンジン回転速度、吸入空気量等）に応じてマップ等により設定した後、ステップ２０７に進み、排気シャッタ３１を上記ステップ２０５で設定した目標開度に駆動する。
【００６２】
上述したステップ２０１と２０２で、いずれも「Ｎｏ」と判定された場合、つまり触媒暖機要求とエンジン暖機要求のどちらも発生していないと判定された場合は、ステップ２０３に進み、ＥＧＲ要求が発生しているか否かを発生し、ＥＧＲ要求が発生していると判定されれば、ステップ２０６に進み、排気シャッタ３１の目標開度を、調整可能範囲の中間的な領域で要求ＥＧＲ量に応じてマップ等により設定した後、ステップ２０７に進み、排気シャッタ３１を上記ステップ２０６で設定した目標開度に駆動する。
【００６３】
これに対し、上記ステップ２０３で、ＥＧＲ要求が発生していないと判定されれば、ステップ２０６に進み、排気シャッタ２６を全開位置（最大開度）に駆動する。
【００６４】
以上説明した本実施例２では、エンジン暖機要求が発生しているときに、触媒２５の下流側の排気シャッタ３１を最小開度から中間的な開度までの範囲でエンジン運転条件（エンジン回転速度、吸入空気量等）に応じて制御するようにしているため、エンジン暖機要求が発生しているときに、排気通路２４内の触媒２５側に高温の排気ガスを滞留させながら排気通路２４内の排気圧力が高くなり過ぎないように排気シャッタ３１の開度を調整して排気シャッタ３１の開口から流出する排気流量を調整することが可能となり、暖機性能を確保しながら、エンジン１１の排気残留率（内部ＥＧＲ率）を適正範囲内に制御して、エンジン１１の燃焼状態の悪化等を防止することができる。
【００６５】
しかも、本実施例２では、排気通路２４のうちの排気シャッタ３１の上流側に、排気熱を回収する排気熱回収器３３を設けているため、暖機時に排気熱を排気熱回収器３３で効率良く回収することができ、燃費を向上できる。
【００６６】
また、本実施例２では、排気通路２４のうちのＥＧＲ通路３５の接続口３７より下流側に排気シャッタ３１を設け、要求ＥＧＲ量に応じて排気シャッタ３１の開度を制御するようにしているため、燃費効率が高い高負荷域を多用するエンジン１１でも、要求ＥＧＲ量に応じて吸気側と排気側の圧力差を大きくしてＥＧＲ量を増加させるという制御が可能となり、要求ＥＧＲ量に応じたＥＧＲ量を確保できる。
【００６７】
尚、ＥＧＲ通路３５の接続口３７より下流側に設けた排気シャッタ３１の開度を要求ＥＧＲ量に応じて制御する技術は、触媒２５の上流側に排気シャッタを設けた構成のものにも適用して実施できる。
【００６８】
また、本実施例２で説明した技術は、図１に示すような１クラッチ方式のハイブリッド車両に限定されず、他の方式のハイブリッド車両にも適用でき、更には、車両の駆動源としてエンジンのみを用いる車両にも適用できる。
【００６９】
その他、本発明は、触媒２５の上流側と下流側にそれぞれ排気シャッタを設けて、上記実施例１の技術と実施例２の技術を組み合わせて実施しても良い等、種々変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７０】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…モータ、１３…クラッチ、１４…自動変速機、１５…駆動軸、１８…車輪、２１…吸気通路、２２…スロットルバルブ、２３…モータ、２４…排気通路、２５…排気浄化用の触媒、２６…排気シャッタ、２７…アクチュエータ、２８…制御装置（制御手段）、３１…排気シャッタ、３２…アクチュエータ、３３…排気熱回収器（排気熱回収手段）、３４…ＥＧＲ装置、３５…ＥＧＲ通路、３６…ＥＧＲバルブ、３７…接続口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動源として内燃機関とモータとを併用し、前記内燃機関の吸気通路にスロットルバルブを設ける一方、該内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設け、前記モータのみで車両を駆動するモータ走行モードのときに該モータの回転によって前記内燃機関が連れ回されるように前記車両の駆動系を構成したハイブリッド車両において、
前記排気通路のうちの前記触媒の上流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタと、 前記モータ走行モード中に前記スロットルバルブをアイドル開度より大きい開度まで開くと共に前記排気シャッタを閉じる制御手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
車両の駆動源として内燃機関とモータとを併用し、前記内燃機関のバルブオーバーラップを変化させる可変バルブ装置を設ける一方、排気通路に排気浄化用の触媒を設け、前記モータのみで車両を駆動するモータ走行モードのときに該モータの回転によって前記内燃機関が連れ回されるように前記車両の駆動系を構成したハイブリッド車両において、
前記排気通路のうちの前記触媒の上流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタと、 前記モータ走行モード中に前記可変バルブ装置によって前記内燃機関のバルブオーバーラップを増大させると共に前記排気シャッタを閉じる制御手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設け、燃料カット要求に応じて前記内燃機関への燃料噴射を停止する燃料カットを実行する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、
前記排気通路のうちの前記触媒の上流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタを備え、
前記制御手段は、燃料カット要求が発生したときに前記排気シャッタを閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の吸気通路にスロットルバルブが設けられ、
前記制御手段は、燃料カット要求が発生したときに前記排気シャッタを最小開度まで閉じ、
前記排気シャッタの最小開度時の開口面積が前記スロットルバルブの最小開度時の開口面積より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設けた内燃機関の制御装置において、
前記排気通路のうちの前記触媒の下流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタと、 前記内燃機関及び／又は前記触媒の暖機要求が発生しているときに前記排気シャッタを最小開度から中間的な開度までの範囲で該内燃機関の運転条件に応じて制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記排気通路のうちの前記排気シャッタの上流側に、排気熱を回収する排気熱回収手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を該内燃機関の吸気通路に還流させるＥＧＲ通路を設けた内燃機関の制御装置において、
前記排気通路のうちの前記ＥＧＲ通路の接続口より下流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタと、
要求ＥＧＲ量に応じて前記排気シャッタの開度を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、過給機付きの内燃機関であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、気筒数が３気筒以下の内燃機関であることを特徴とする請求項７又は８に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
車両の駆動源として内燃機関とモータとを併用し、前記内燃機関の吸気通路にスロットルバルブを設ける一方、該内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設け、前記モータのみで車両を駆動するモータ走行モードのときに該モータの回転によって前記内燃機関が連れ回されるように前記車両の駆動系を構成したハイブリッド車両において、
前記排気通路のうちの前記触媒の上流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタと、 前記モータ走行モード中に前記スロットルバルブをアイドル開度より大きい開度まで開くと共に前記排気シャッタを閉じる制御手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
車両の駆動源として内燃機関とモータとを併用し、前記内燃機関のバルブオーバーラップを変化させる可変バルブ装置を設ける一方、排気通路に排気浄化用の触媒を設け、前記モータのみで車両を駆動するモータ走行モードのときに該モータの回転によって前記内燃機関が連れ回されるように前記車両の駆動系を構成したハイブリッド車両において、
前記排気通路のうちの前記触媒の上流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタと、 前記モータ走行モード中に前記可変バルブ装置によって前記内燃機関のバルブオーバーラップを増大させると共に前記排気シャッタを閉じる制御手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設け、燃料カット要求に応じて前記内燃機関への燃料噴射を停止する燃料カットを実行する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、
前記排気通路のうちの前記触媒の上流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタを備え、
前記制御手段は、燃料カット要求が発生したときに前記排気シャッタを閉じて排気流量を絞った後に燃料カットを実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の吸気通路にスロットルバルブが設けられ、
前記制御手段は、燃料カット要求が発生したときに前記排気シャッタを最小開度まで閉じ、
前記排気シャッタの最小開度時の開口面積が前記スロットルバルブの最小開度時の開口面積より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設けた内燃機関の制御装置において、
前記排気通路のうちの前記触媒の下流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタと、 前記内燃機関及び／又は前記触媒の暖機要求が発生しているときに前記排気シャッタを最小開度から中間的な開度までの範囲で該内燃機関の運転条件に応じて制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記排気通路のうちの前記排気シャッタの上流側に、排気熱を回収する排気熱回収手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を該内燃機関の吸気通路に還流させるＥＧＲ通路を設けた内燃機関の制御装置において、
前記排気通路のうちの前記ＥＧＲ通路の接続口より下流側に設けられた開閉動作可能な排気シャッタと、
要求ＥＧＲ量に応じて前記排気シャッタの開度を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、過給機付きの内燃機関であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、気筒数が３気筒以下の内燃機関であることを特徴とする請求項７又は８に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４４２０５（Ｐ２０１２−１４４２０５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６０３（Ｐ２０１１−５６０３）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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