特開 2024-110445 ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024110445

(43)【公開日】2024-08-16

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/04 20060101AFI20240808BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20240808BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20240808BHJP

   B60W 20/16 20160101ALI20240808BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20240808BHJP

   F02D 9/02 20060101ALI20240808BHJP

【ＦＩ】

F02D41/04

B60W10/06 900

B60W10/08 900

B60W20/16 ZHV

F01N3/08 A ZAB

F02D9/02 341G

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014968

(22)【出願日】2023-02-03

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】吉村 太

【テーマコード（参考）】

3D202

3G065

3G091

3G301

【Ｆターム（参考）】

3D202BB09

3D202BB11

3D202CC41

3D202DD20

3D202DD21

3D202DD24

3D202EE01

3G065BA06

3G065CA12

3G065FA03

3G065GA41

3G091AA14

3G091AB03

3G091AB06

3G091BA15

3G091BA19

3G091CB02

3G091CB03

3G091EA07

3G091EA34

3G091HA36

3G091HA37

3G091HA42

3G301JA26

3G301MA01

3G301MA11

3G301MA18

3G301NE13

3G301PA11Z

3G301PD09Z

(57)【要約】

【課題】ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ処理能力を向上させる。
【解決手段】ハイブリッド車両は、空燃比を理論空燃比よりもリッチにしてＮＯｘトラップ触媒に吸着されたＮＯｘの脱離還元処理を行う場合、内燃機関のトルクをリーン運転時のトルクよりも低下させるトルク低下処理を行うことで吸入空気量をリーン運転時と等トルクが得られる空気量よりも減少させる。ハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒の脱離還元処理を行う際に排気ガス流量を減らすことで触媒の反応時間を確保することができ、ＮＯｘの脱離還元処理、及び脱離還元処理時に排出されるＮＯｘ以外の他の排ガス成分（ＨＣ、ＣＯ等）の処理率を向上させることができる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸素過剰のリーン雰囲気のとき排気中のＮＯｘをトラップし、酸素濃度が低下したリッチ雰囲気においてＮＯｘを脱離還元処理するＮＯｘトラップ触媒が排気通路に配置された内燃機関を有し、上記内燃機関が停止していても駆動輪を駆動可能なハイブリッド車両の制御方法において、
上記内燃機関の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるリーン運転時に空燃比を理論空燃比よりもリッチにして上記脱離還元処理を行う場合、上記内燃機関の吸入空気量を上記リーン運転時と等トルクが得られる空気量よりも減少させることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。

【請求項2】

上記リーン運転時に上記脱離還元処理を行う場合、上記内燃機関のトルクを上記リーン運転時のトルクよりも低下させるトルク低下処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項3】

上記トルク低下処理は、上記ＮＯｘトラップ触媒に吸着されたＮＯｘ量の変化に合わせてトルクの低下量を変化させることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項4】

上記トルク低下処理は、上記ＮＯｘトラップ触媒に吸着されたＮＯｘ量が減少するほどトルクが大きくなるようにトルクの低下量を変化させることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項5】

上記トルク低下処理は、上記ＮＯｘトラップ触媒に吸着されているＮＯｘ量に応じて当該トルク低下処理の開始時におけるトルクの低下量を変化させることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項6】

上記トルク低下処理は、上記ＮＯｘトラップ触媒に吸着されているＮＯｘ量が多くなるほど当該トルク低下処理の開始時におけるトルクの低下量を大きくすることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項7】

上記トルク低下処理は、上記ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ能力の低下に応じてトルクの低下量を変化させることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項8】

上記トルク低下処理は、上記ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ能力が低下するほどトルクの低下量を大きくすることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項9】

酸素過剰のリーン雰囲気のとき排気中のＮＯｘをトラップし、酸素濃度が低下したリッチ雰囲気においてＮＯｘを脱離還元処理するＮＯｘトラップ触媒が排気通路に配置された内燃機関を有し、上記内燃機関が停止していても駆動輪を駆動可能なハイブリッド車両の制御装置において、
上記内燃機関の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるリーン運転時に空燃比を理論空燃比よりもリッチにして上記脱離還元処理を行う場合、上記内燃機関の吸入空気量を上記リーン運転時と等トルクが得られる空気量よりも減少させる制御部を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、ＮＯｘトラップ触媒（窒素酸化物吸蔵還元触媒）に吸蔵されたＮＯｘ（窒素酸化物）を還元して放出する際に、吸入空気量を減少させることで内燃機関の空燃比をリッチにする技術が開示されている。

【0003】

特許文献１では、吸入空気量を減少させて空燃比をリッチすることで、ＮＯｘトラップ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元して放出する際のトルク段差を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０－１８４４１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１においては、ＮＯｘトラップ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元して放出する際のＮＯｘ処理能力の向上に関して何ら考慮されておらず、この点でさらなる改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のハイブリッド車両は、内燃機関の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるリーン運転時に空燃比を理論空燃比よりもリッチにしてＮＯｘトラップ触媒でＮＯｘの脱離還元処理を行う場合、上記内燃機関の吸入空気量を上記リーン運転時と等トルクが得られる空気量よりも減少させることを特徴としている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、脱離還元処理を行う際に排気ガスの流量を減らすことで、脱離還元処理時の触媒の反応時間を確保することができる。そのため、ハイブリッド車両は、ＮＯｘの脱離還元処理、及び脱離還元処理時に排出されるＮＯｘ以外の他の排ガス成分（ＨＣ、ＣＯ等）の処理率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明が適用されるハイブリッド車両のシステム構成の概略を模式的に示した説明図。

【図2】ＮＯｘの残存率と触媒容量を排気ガス流量で除した値との相関を示した特性図。

【図3】ＮＯｘの残存率とリッチ時間との相関を示した特性図。

【図4】排気中のＨＣ量とリッチ時間との相関を示した特性図。

【図5】第１実施例におけるリッチスパイク制御の際の各種パラメータの変化を示すタイミングチャート。

【図6】ＮＯｘ脱離処理開始時にＮＯｘトラップ触媒に吸着されているＮＯｘ量とＮＯｘ処理時の指令低下トルクとの相関を示す特性図。

【図7】第２実施例におけるリッチスパイク制御の際の各種パラメータの変化を示すタイミングチャート。

【図8】トルク低下処理の開始時に設定される内燃機関のトルクとＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ能力との相関を示す特性図。

【図9】ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ能力とＮＯｘトラップ触媒の触媒劣化との相関を示す特性図。

【図10】ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ能力とＮＯｘトラップ触媒の触媒温度との相関を示す特性図。

【図11】第３実施例におけるリッチスパイク制御の際の各種パラメータの変化を示すタイミングチャート。

【図12】触媒出口ＮＯｘ量とＮＯｘトラップ量との相関を模式的に示した説明図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【0010】

図１は、本発明が適用されるハイブリッド車両のシステム構成の概略を模式的に示した説明図である。

【0011】

内燃機関１は、例えばガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関であって、ハイブリッド車両（図示せず）に搭載されている。ハイブリッド車両は、内燃機関１が停止していても駆動輪（図示せず）を駆動可能なものであって、例えば、内燃機関１が発電用となるシリーズハイブリッドである。なお、本発明が適用されるハイブリッド車両は、上記駆動輪の駆動源として内燃機関１と走行用モータとを有するようなパラレルハイブリッド車両であってもよい。

【0012】

内燃機関１は、排気通路２に三元触媒３及びＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＴ）４を有している。三元触媒３は、排気流れ方向で、ＮＯｘトラップ触媒４の上流側に位置している。三元触媒３は、理論空燃比（λ＝１）を中心とするいわゆるウィンドウに空燃比がある場合に最大の転化効率をもって排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化できるものである。

【0013】

ＮＯｘトラップ触媒４は、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸着（トラップ）し、吸着したＮＯｘを排気空燃比がストイキやリッチのときに排気中のＨＣ（ハイドロカーボン）、ＣＯを還元剤として用いて還元浄化するものである。つまり、ＮＯｘトラップ触媒４は、酸素過剰のリーン雰囲気のとき排気中のＮＯｘを吸着し、酸素濃度が低下したリッチ雰囲気において排気中のＨＣ等を還元剤としてＮＯｘを脱離還元処理するものである。

【0014】

排気通路２には、空燃比センサ５と酸素センサ６が設けられている。空燃比センサ５は、三元触媒３の上流側に配置されている。つまり、空燃比センサ５は、三元触媒３の入口側における排気の空燃比を検出する。空燃比センサ５は、空燃比に応じた略リニアな出力特性を有するものである。酸素センサ６は、三元触媒３下流側となり、ＮＯｘトラップ触媒４の上流側となる位置に配置されている。酸素センサ６は、排気空燃比のリッチ／リーンのみを検出するものである。つまり、酸素センサ６は、三元触媒３の出口側における排気空燃比のリッチ／リーンを検出する。

【0015】

また、内燃機関１は、クランクシャフト（図示せず）のクランク角を検出するクランク角センサ７、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ８等の各種センサを備えている。クランク角センサ７は、内燃機関１の機関回転数を検出可能なものである。

【0016】

上述した各種センサ類の検出信号は、コントロールユニット９に入力される。

【0017】

コントロールユニット９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータである。

【0018】

コントロールユニット９は、各種センサ類の検出信号等に基づいて、内燃機関１のスロットル開度、内燃機関１の空燃比、内燃機関１の吸入空気量等を最適に制御する。内燃機関１のスロットル開度とは、内燃機関１の吸気通路（図示せず）に設けられたスロットル弁（図示せず）の開度である。

【0019】

制御部としてのコントロールユニット９は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量（ＮＯｘトラップ量）が予め設定された所定値に達すると、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘを脱離還元するために、排気空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチスパイク制御を実施する。

【0020】

ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘは、上記リッチスパイク制御を実施することにより、排気中のＨＣ等を還元剤として脱離還元処理される。

【0021】

図２は、上記リッチスパイク制御の実施時において、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘの残存率とＮＯｘトラップ触媒４の触媒容量をＮＯｘトラップ触媒４に流れる排気ガス流量で除した値との相関を示した特性図である。

【0022】

ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘ残存率は、ＮＯｘトラップ触媒４の触媒容量に対してＮＯｘトラップ触媒４に流れる排気ガス流量が少なくなるほど低くなる。つまり、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘ残存率は、上記リッチスパイク制御の際の排気ガス流量が少ないほど低くなる。これは、排気ガス流量が少なくなることで、ＮＯｘトラップ触媒４の触媒反応時間が稼げるためである。なお、本願明細書における排気ガス流量は、体積流量である。

【0023】

また、上記リッチスパイク制御の際に、内燃機関１の出力にトルク段差が生じないようにするには、上記リッチスパイク制御の前後における内燃機関１のトルクと等しくなるように吸入空気量を制御する必要がある。例えば、空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるリーン運転時（リーン運転中）に上記リッチスパイク制御を行う場合は、リーン運転と上記リッチスパイク制御中のリッチ運転では要求される吸入空気量が異なることから、トルク変動を回避するためにスロットル弁の開度を絞る必要がある。

【0024】

図３は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘの残存率と上記リッチスパイク制御の継続時間であるリッチ時間との相関を示した特性図である。図３における実線は、上記リッチスパイク制御中の内燃機関１のトルクが上記リッチスパイク制御前後の内燃機関１のトルクよりも低くなるように吸入空気量を制御した場合を示している。図３における破線は、上記リッチスパイク制御中の内燃機関１のトルクが上記リッチスパイク制御前後の内燃機関１のトルクと等しくなるように吸入空気量を制御した場合を示している。

【0025】

図３に実線で示すように、上記リッチスパイク制御中の内燃機関１のトルクが上記リッチスパイク制御前後の内燃機関１のトルクよりも低くなるように吸入空気量を制御すると、上記リッチ時間によらずＮＯｘ残存率を低下させることが可能となる。

【0026】

図４は、上記リッチスパイク制御時の排気中のＨＣ量と上記リッチスパイク制御の継続時間であるリッチ時間との相関を示した特性図である。図４における実線は、上記リッチスパイク制御中の内燃機関１のトルクが上記リッチスパイク制御前後の内燃機関１のトルクよりも低くなるように吸入空気量を制御した場合を示している。図４における破線は、上記リッチスパイク制御中の内燃機関１のトルクが上記リッチスパイク制御前後の内燃機関１のトルクと等しくなるように吸入空気量を制御した場合を示している。

【0027】

図４に実線で示すように、上記リッチスパイク制御中の内燃機関１のトルクが上記リッチスパイク制御前後の内燃機関１のトルクよりも低くなるように吸入空気量を制御すると、還元剤として供給されたＨＣが有効に脱離したＮＯｘの転化に使用され、ＮＯｘトラップ触媒４の下流側に排出されるＨＣが減少する。

【0028】

そこで、第１実施例のハイブリッド車両における内燃機関１は、上記リッチスパイク制御に際して、内燃機関１の吸入空気量をリーン運転時（リーン運転中）と等トルクが得られる空気量よりもさらに減少させる。

【0029】

詳述すると、第１実施例のハイブリッド車両は、燃料噴射弁（図示せず）からの燃料噴射量の増量により空燃比を理論空燃比よりもリッチにしてＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘの脱離還元処理を行う場合、内燃機関１のトルクをリーン運転時（リーン運転中）のトルクよりも低下させるトルク低下処理を行うことで吸入空気量をリーン運転時（リーン運転中）と等トルクが得られる空気量よりも減少させる。換言すると、制御部としてのコントロールユニット９は、燃料噴射弁（図示せず）からの燃料噴射量の増量により空燃比を理論空燃比よりもリッチにしてＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘの脱離還元処理を行う場合、内燃機関１のトルクをリーン運転時（リーン運転中）のトルクよりも低下させるトルク低下処理を行うことで内燃機関１の吸入空気量をリーン運転時（リーン運転中）と等トルクが得られる空気量よりも減少させる。トルク低下処理は、脱離還元処理と同時並行して実施されるものである。トルク低下処理の開始時期は、脱離還元処理の開始時期と一致する。トルク低下処理の終了時期は、脱離還元処理の終了時期と一致する。

【0030】

図５は、第１実施例における上記リッチスパイク制御の際の各種パラメータの変化を示すタイミングチャートである。図５中の実線は、第１実施例における上記リッチスパイク制御の際の各種パラメータの変化を示している。図５中の破線は、上記リッチスパイク制御に際して、内燃機関１の吸入空気量をリーン運転時（リーン運転中）と等トルクが得られる空気量とした場合を示す比較例である。

【0031】

図５の時刻ｔ１は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量（ＮＯｘトラップ量）が所定量に達して上記リッチスパイク制御の実施要求であるＮＯｘ処理要求が成立したタイミングである。

【0032】

ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量は、従来から知られている公知の算出方法を用いて算出する。ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量の算出方法としては、例えば特開２００３－２９３７４２号公報に記載されているような方法で、単位時間もしくは単位サイクル当たりのＮＯｘ吸着量およびＮＯｘ放出量を繰り返し加減算することにより、そのときにＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量を算出するようにしてもよい。

【0033】

内燃機関１の空燃比（指示空燃比）は、図５の時刻ｔ１のタイミングで空燃比指示に従い理論空燃比（λ＝１）よりもリーンとなる所定のリーン空燃比から理論空燃比よりもリッチとなる所定のリッチ空燃比に切り替えられている。

【0034】

第１実施例における内燃機関１のトルクは、図５の時刻ｔ１のタイミングで、リーン運転時（リーン運転中）のトルクよりも小さくなるよう、スロットル開度を小さくして、排気ガス流量を減少させている。

【0035】

またそれぞれの内燃機関トルクに合わせる形でジェネレータ（内燃機関１に駆動される発電機）での発電量もコントロールされる。

【0036】

ここで、図５中のＶ１は、上記リッチスパイク制御中の内燃機関１のトルクが上記リッチスパイク制御前後の内燃機関１のトルクと等しくなるように吸入空気量を制御した場合の排気ガス流量である。

【0037】

第１実施例における内燃機関１は、図５の時刻ｔ１のタイミングで、排気ガス流量が上記Ｖ１よりも小さくなるようにスロットル開度が制御される。

【0038】

図５の時刻ｔ２は、比較例においてＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が所定量Ｄｓに達したタイミングである。比較例においては、図５の時刻ｔ２のタイミングで、ＮＯｘ処理要求が不成立となり、内燃機関１の空燃比（指示空燃比）及びスロットル開度が時刻ｔ１以前の状態に切り替えられ、排気ガス流量も時刻ｔ１以前の状態に戻される。つまり、比較例においては、図５の時刻ｔ１～ｔ２の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に流れ込む排気の雰囲気が理論空燃比よりもリッチとなってＮＯｘトラップ触媒４で脱離還元処理が行われる。

【0039】

図５の時刻ｔ３は、第１実施例のハイブリッド車両においてＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が所定量Ｄｓに達したタイミングである。第１実施例における内燃機関１は、図５の時刻ｔ３のタイミングで、ＮＯｘ処理要求が不成立となり、内燃機関１の空燃比（指示空燃比）及びスロットル開度が時刻ｔ１以前の状態に切り替えられ、排気ガス流量も時刻ｔ１以前の状態に戻される。つまり、第１実施例においては、図５の時刻ｔ１～ｔ３の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に流れ込む排気の雰囲気が理論空燃比よりもリッチとなってＮＯｘトラップ触媒４で脱離還元処理が行われる。

【0040】

第１実施例における内燃機関１は、図５の時刻ｔ１～ｔ３の期間、スロットル開度が徐々に大きくなるよう制御され、内燃機関１のトルクが徐々に大きくなって、排気ガス流量が徐々に多くなっている。

【0041】

第１実施例における内燃機関１は、図５の時刻ｔ１～ｔ３の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量の変化に合わせてトルクの低下量を変化させるトルク低下処理を行っている。詳述すると、第１実施例における内燃機関１は、図５の時刻ｔ１～ｔ３の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が減少するほどトルクが大きくなるようにトルクの低下量を変化させるトルク低下処理を行っている。

【0042】

第１実施例における内燃機関１は、図５の時刻ｔ３において空燃比が理論空燃比となるように、図５の時刻ｔ１～ｔ３の期間、空燃比が徐々にリーン側に変化するよう制御されている。

【0043】

以上説明してきたように、上述した第１実施例のハイブリッド車両における内燃機関１は、ＮＯｘトラップ触媒４の脱離還元処理を行う際に排気ガス流量を減らすことで、触媒の反応時間を確保することができる。

【0044】

そのため、第１実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘの脱離還元処理、及び脱離還元処理時に排出されるＮＯｘ以外の他の排ガス成分（ＨＣ、ＣＯ等）の処理率を向上させることができる。

【0045】

脱離還元処理時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量は、脱離還元処理の開始時に多く、時間経過に伴い減少する。換言すると、脱離還元処理時にＮＯｘトラップ触媒４から脱離するＮＯｘ量（ＮＯｘ脱離量）は、脱離還元処理の開始時に多く、時間経過に伴い減少する。そこで、第１実施例のハイブリッド車両は、脱離還元処理時の時間経過によるＮＯｘトラップ量またはＮＯｘ脱離量の変化に合わせてトルク低下処理におけるトルクの低下量を変化させる。

【0046】

これによって、第１実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘの脱離還元処理の処理能力を確保しつつ、ＮＯｘの脱離還元処理の処理時間を短縮し、脱離還元処理を実施することによる燃費悪化を抑制することができる。

【0047】

第１実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が相対的に多くなる脱離還元処理の前半ほど内燃機関１の排気ガス流量を少なくしているので、ＮＯｘの脱離還元処理の処理能力を効率良く確保することができる。換言すると、第１実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒４から脱離するＮＯｘ量が相対的に多くなる脱離還元処理の前半ほど内燃機関１の排気ガス流量を少なくしているので、ＮＯｘトラップ触媒４から脱離したＮＯｘの転化率が向上してＮＯｘの脱離還元処理の処理能力を効率良く確保することができる。

【0048】

第１実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が相対的に少なくなる脱離還元処理の後半ほど内燃機関１の排気ガス流量を多くしているので、総じてＮＯｘの脱離還元処理の処理時間短縮を図ることができる。換言すると、第１実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒４から脱離するＮＯｘ量が相対的に少なくなる脱離還元処理の後半ほど内燃機関１の排気ガス流量を多くしているので、総じてＮＯｘの脱離還元処理の処理時間短縮を図ることができる。

【0049】

以下、本発明の他の実施例について説明する。なお、上述した実施例と同一の構成要素には同一の符号を付し重複する説明を省略する。

【0050】

図６及び図７を用いて本発明の第２実施例のハイブリッド車両について説明する。第２実施例のハイブリッド車両は、上述した第１実施例のハイブリッド車両と略同一構成となっているが、トルク低下処理の開始時におけるトルクの低下量がＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量に応じて変化するよう設定されている。詳述すると、第２実施例のハイブリッド車両は、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が多くなるほどトルク低下処理の開始時における内燃機関１のトルクの低下量が大きくなるよう設定されている。

【0051】

図６は、ＮＯｘ脱離処理開始時にＮＯｘトラップ触媒に吸着されているＮＯｘ量とＮＯｘ処理時の指令低下トルクとの相関を示す特性図である。なお、図６中の破線は、リーン運転時中に設定される内燃機関１のトルクの一例である。

【0052】

図６に示すように、第２実施例のハイブリッド車両においては、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が多くなるほどトルク低下処理の開始時における内燃機関１のトルクが小さくなるよう設定される。

【0053】

図７は、第２実施例における上記リッチスパイク制御の際の各種パラメータの変化を示すタイミングチャートである。図７中の実線は、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が多い場合（例えば吸着されたＮＯｘ量がＮＯｘトラップ触媒４に吸着可能な最大量の場合）を示している。図７中の破線は、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が少ない場合（例えば吸着されたＮＯｘ量がＮＯｘトラップ触媒４に吸着可能な最大量に比べて少ない場合）を示している。

【0054】

図７の時刻ｔ１は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量（ＮＯｘトラップ量）が所定量に達して上記リッチスパイク制御の実施要求であるＮＯｘ処理要求が成立したタイミングである。

【0055】

内燃機関１の空燃比（指示空燃比）は、図７の時刻ｔ１のタイミングで空燃比指示に従い理論空燃比（λ＝１）よりもリーンとなる所定のリーン空燃比から理論空燃比よりもリッチとなる所定のリッチ空燃比に切り替えられている。

【0056】

第２実施例における内燃機関１のトルクは、図７の時刻ｔ１のタイミングで、リーン運転時（リーン運転中）のトルクよりも小さくなるよう、スロットル開度を小さくして、排気ガス流量を減少させている。

【0057】

ここで、図７中のＶ１は、上記リッチスパイク制御中の内燃機関１のトルクが上記リッチスパイク制御前後の内燃機関１のトルクと等しくなるように吸入空気量を制御した場合の排気ガス流量である。

【0058】

第２実施例における内燃機関１は、図７の時刻ｔ１のタイミングで、排気ガス流量が上記Ｖ１よりも小さくなるようにスロットル開度が制御される。

【0059】

図７の時刻ｔ２は、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が少ない場合の第２実施例のハイブリッド車両においてＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が所定量Ｄｓに達したタイミングである。トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が少ない場合においては、図７の時刻ｔ２のタイミングで、ＮＯｘ処理要求が不成立となり、内燃機関１の空燃比（指示空燃比）及びスロットル開度が時刻ｔ１以前の状態に切り替えられ、排気ガス流量も時刻ｔ１以前の状態に戻される。

【0060】

図７の時刻ｔ３は、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が多い場合の第２実施例のハイブリッド車両においてＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が所定量Ｄｓに達したタイミングである。トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が多い場合においては、図７の時刻ｔ３のタイミングで、ＮＯｘ処理要求が不成立となり、内燃機関１の空燃比（指示空燃比）及びスロットル開度が時刻ｔ１以前の状態に切り替えられ、排気ガス流量も時刻ｔ１以前の状態に戻される。

【0061】

つまり、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が少ない場合の第２実施例においては、図７の時刻ｔ１～ｔ２の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に流れ込む排気の雰囲気が理論空燃比よりもリッチとなってＮＯｘトラップ触媒４で脱離還元処理が行われる。また、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が多い場合の第２実施例においては、図７の時刻ｔ１～ｔ３の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に流れ込む排気の雰囲気が理論空燃比よりもリッチとなってＮＯｘトラップ触媒４で脱離還元処理が行われる。

【0062】

トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が少ない場合の第２実施例における内燃機関１は、図７の時刻ｔ１～ｔ２の期間、スロットル開度が徐々に大きくなるよう制御され、トルクが徐々に大きくなって排気ガス流量が徐々に多くなっている。トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が多い場合の第２実施例における内燃機関１は、図７の時刻ｔ１～ｔ３の期間、スロットル開度が徐々に大きくなるよう制御され、トルクが徐々に大きくなって排気ガス流量が徐々に多くなっている。

【0063】

トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が少ない場合の第２実施例における内燃機関１は、図７の時刻ｔ１～ｔ２の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が減少するほどトルクが大きくなるようにトルクの低下量を変化させるトルク低下処理を行っている。トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が多い場合の第２実施例における内燃機関１は、図７の時刻ｔ１～ｔ３の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が減少するほどトルクが大きくなるようにトルクの低下量を変化させるトルク低下処理を行っている。

【0064】

トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が少ない場合の第２実施例における内燃機関１は、図７の時刻ｔ２において空燃比が理論空燃比となるように、図７の時刻ｔ１～ｔ２の期間、空燃比が徐々にリーン側に変化するよう制御されている。トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が多い場合の第２実施例における内燃機関１は、図７の時刻ｔ３において空燃比が理論空燃比となるように、図７の時刻ｔ１～ｔ３の期間、空燃比が徐々にリーン側に変化するよう制御されている。

【0065】

このような第２実施例のハイブリッド車両は、上述した第１実施例のハイブリッド車両と略同様の作用効果を得ることができる。

【0066】

また、トルク低下処理で処理するＮＯｘ量は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量（ＮＯｘトラップ量）が少ないほど少なくなる。そこで、第２実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量に応じてトルク低下処理の開始時におけるトルクの低下量を変化させる。

【0067】

これによって、第２実施例のハイブリッド車両は、内燃機関１の燃費悪化を抑制できる。

【0068】

詳述すると、第２実施例のハイブリッド車両は、脱離還元処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が多いほどトルク低下処理におけるトルクの低下量を大きくする。第２実施例におけるハイブリッド車両は、トルク低下処理によりＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が少ないほどトルクが大きくなり、内燃機関１の排気ガス流量が多くなる。そのため、第２実施例における脱離還元処理は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量が少ないほどＮＯｘの処理時間を短くなる。

【0069】

つまり、第２実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量に応じて脱離還元処理におけるＮＯｘの処理時間を最適化でき、総じて脱離還元処理を実施することによる燃費悪化を抑制することができる。

【0070】

図８～図１２を用いて本発明の第３実施例のハイブリッド車両について説明する。第３実施例のハイブリッド車両は、上述した第１実施例のハイブリッド車両と略同一構成となっているが、トルク低下処理におけるトルク低下量がＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力（ＮＯｘ吸着能力）の低下に応じて変化するよう設定されている。詳述すると、第３実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力が低下するほどトルク低下処理におけるトルクの低下量が大きくなるよう設定されている。

【0071】

図８は、トルク低下処理の開始時（直前）に設定される内燃機関１のトルクとＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力との相関を示す特性図である。図８の横軸は、トルク低下処理の開始時（直前）にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量（ＮＯｘトラップ量）をＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力で除した値である。なお、図８中の破線は、リーン運転時中に設定される内燃機関１のトルクの一例である。

【0072】

図８に示すように、第３実施例のハイブリッド車両においては、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力が低下するほど横軸の値は大きくなり、トルク低下処理の開始時における内燃機関１のトルクが小さくなるよう設定される。

【0073】

ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力は、例えば、ＮＯｘトラップ触媒４の触媒劣化や、ＮＯｘトラップ触媒４の温度に依存する。

【0074】

ＮＯｘトラップ触媒４の触媒劣化は、具体的には、酸素ストレージ能力の低下や、硫黄被毒量の増加等により進行する。つまりＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力は、図９に示すように、酸素ストレージ能力の低下や硫黄被毒量の増加により低下する。図９は、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力とＮＯｘトラップ触媒４の触媒劣化との相関を示す特性図である。

【0075】

また、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力は、図１０に示すように、ＮＯｘトラップ触媒４の温度が所定温度以上になると急激に低下する。図１０は、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力とＮＯｘトラップ触媒４の触媒温度との相関を示す特性図である。

【0076】

図１１は、第３実施例における上記リッチスパイク制御の際の各種パラメータの変化を示すタイミングチャートである。図１１中の実線は、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力が高い場合を示している。図１１中の破線は、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力が低い場合を示している。

【0077】

なお、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力が高い場合とＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力が低い場合とでは、制御上、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着可能とするＮＯｘ量の最大値が異なるものとなる。基本的には、図１２に示すように、ＮＯｘトラップ触媒４の下流側にＮＯｘが流出することがないように、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着可能とするＮＯｘ量の最大値が決定される。

【0078】

図１２は、ＮＯｘトラップ触媒４に流入するＮＯｘ量（触媒流入ＮＯｘ量）を一定としたときの触媒出口ＮＯｘ量とＮＯｘトラップ量との相関を模式的に示した説明図である。触媒出口ＮＯｘ量は、ＮＯｘトラップ触媒４から流出するＮＯｘ量である。

【0079】

ＮＯｘトラップ触媒４に吸着可能とするＮＯｘ量の最大値は、ＮＯｘトラップ触媒４からＮＯｘが流出することがないよう、図１２に示すように所定のマージンを設けて設定される。

【0080】

なお、第３実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力と、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４に吸着されているＮＯｘ量の比率に基づいて、トルク低下処理における内燃機関１のトルクの低下量を設定してもよい。

【0081】

図１１の時刻ｔ１は、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量（ＮＯｘトラップ量）が所定量に達して上記リッチスパイク制御の実施要求であるＮＯｘ処理要求が成立したタイミングである。

【0082】

内燃機関１の空燃比（指示空燃比）は、図１１の時刻ｔ１のタイミングで空燃比指示に従い理論空燃比（λ＝１）よりもリーンとなる所定のリーン空燃比から理論空燃比よりもリッチとなる所定のリッチ空燃比に切り替えられている。

【0083】

第３実施例における内燃機関１のトルクは、図１１の時刻ｔ１のタイミングで、リーン運転時（リーン運転中）のトルクよりも小さくなるよう、スロットル開度を小さくして、排気ガス流量を減少させている。
また、第３実施例において、トルク低下処理の開始時のトルクの低下量は、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力が状態Ａ（実線）の場合の方が、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力が状態Ｂ（破線）の場合のときよりも少なくなっている。

【0084】

ここで、図１１中のＶ１は、上記リッチスパイク制御中の内燃機関１のトルクが上記リッチスパイク制御前後の内燃機関１のトルクと等しくなるように吸入空気量を制御した場合の排気ガス流量である。

【0085】

また、図１１中のＤＨは、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ａのときに吸着可能なＮＯｘ量の最大値である。図１１中のＤＬは、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ｂのときに吸着可能なＮＯｘ量の最大値である。

【0086】

第３実施例における内燃機関１は、図１１の時刻ｔ１のタイミングで、排気ガス流量が上記Ｖ１よりも小さくなるようにスロットル開度が制御される。

【0087】

図１１の時刻ｔ２は、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ａの場合の第３実施例のハイブリッド車両においてＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が所定量Ｄｓに達したタイミングである。トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ａの場合においては、図１１の時刻ｔ２のタイミングで、ＮＯｘ処理要求が不成立となり、内燃機関１の空燃比（指示空燃比）及びスロットル開度が時刻ｔ１以前の状態に切り替えられ、排気ガス流量も時刻ｔ１以前の状態に戻される。

【0088】

図１１の時刻ｔ３は、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ｂの場合の第３実施例のハイブリッド車両においてＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が所定量Ｄｓに達したタイミングである。トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ｂの場合においては、図１１の時刻ｔ３のタイミングで、ＮＯｘ処理要求が不成立となり、内燃機関１の空燃比（指示空燃比）及びスロットル開度が時刻ｔ１以前の状態に切り替えられ、排気ガス流量も時刻ｔ１以前の状態に戻される。

【0089】

つまり、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ａの場合の第３実施例においては、図１１の時刻ｔ１～ｔ２の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に流れ込む排気の雰囲気が理論空燃比よりもリッチとなってＮＯｘトラップ触媒４で脱離還元処理が行われる。また、トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ｂの場合の第３実施例においては、図１１の時刻ｔ１～ｔ３の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に流れ込む排気の雰囲気が理論空燃比よりもリッチとなってＮＯｘトラップ触媒４で脱離還元処理が行われる。

【0090】

トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ａの場合の第３実施例における内燃機関１は、図１１の時刻ｔ１～ｔ２の期間、スロットル開度が徐々に大きくなるよう制御され、トルクが徐々に大きくなって排気ガス流量が徐々に多くなっている。トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ｂの場合の第３実施例における内燃機関１は、図１１の時刻ｔ１～ｔ３の期間、スロットル開度が徐々に大きくなるよう制御され、トルクが徐々に大きくなって排気ガス流量が徐々に多くなっている。

【0091】

トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ａの場合の第３実施例における内燃機関１は、図１１の時刻ｔ１～ｔ２の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が減少するほどトルクが大きくなるようにトルクの低下量を変化させるトルク低下処理を行っている。トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ｂの場合の第３実施例における内燃機関１は、図１１の時刻ｔ１～ｔ３の期間、ＮＯｘトラップ触媒４に吸着されたＮＯｘ量が減少するほどトルクが大きくなるようにトルクの低下量を変化させるトルク低下処理を行っている。

【0092】

トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ａの場合の第３実施例における内燃機関１は、図１１の時刻ｔ２において空燃比が理論空燃比となるように、図１１の時刻ｔ１～ｔ２の期間、空燃比が徐々にリーン側に変化するよう制御されている。トルク低下処理の開始時にＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の状態が状態Ｂの場合の第３実施例における内燃機関１は、図１１の時刻ｔ３において空燃比が理論空燃比となるように、図１１の時刻ｔ１～ｔ３の期間、空燃比が徐々にリーン側に変化するよう制御されている。

【0093】

このような第３実施例のハイブリッド車両は、上述した第１実施例のハイブリッド車両と略同様の作用効果を得ることができる。

【0094】

ＮＯｘトラップ触媒４は、ＮＯｘトラップ能力が低下するほど、排気流れ方向で自身の下流側の部分にもＮＯｘが吸着されることになり、なおかつ劣化により脱離還元処理の処理能力が低下する。

【0095】

そこで、第３実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力の低下に応じてトルク低下処理におけるトルクの低下量を変化させる。

【0096】

これによって、第３実施例のハイブリッド車両は、トラップ能力の低下に応じて排気ガスの流量を変化させ、脱離還元処理時の触媒の反応時間を確保して、トルク低下処理時のＮＯｘ処理性能の低下を抑制することができる。

【0097】

詳述すると、第３実施例のハイブリッド車両は、ＮＯｘトラップ触媒４のＮＯｘトラップ能力が低下するほどトルク低下処理におけるトルクの低下量を大きくして排気ガスの流量を低下させることで、脱離還元処理時の触媒の反応時間を確保してトルク低下処理時のＮＯｘ処理性能の低下を抑制することができる。

【0098】

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0099】

例えば、上述した各実施例のハイブリッド車両が駆動輪を駆動する走行用モータを有するパラレルハイブリッド車両の場合、コントロールユニット９は、上記リッチスパイク制御に際して、リーン運転時（リーン運転中）と等トルクが得られるように走行用モータでトルクを補う（アシストする）ことで、トルク変動による違和感を運転者に与えないようにしてもよい。

【0100】

上述した各実施例は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関する。

【符号の説明】

【0101】

１…内燃機関
２…排気通路
３…三元触媒
４…ＮＯｘトラップ触媒
５…空燃比センサ
６…酸素センサ
７…クランク角センサ
８…アクセル開度センサ
９…コントロールユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】