特開 2024-111911 内燃機関の制御システム

(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】P2024111911

(43)【公開日】2024-08-20

(54)【発明の名称】内燃機関の制御システム

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/06 20060101AFI20240813BHJP

   B60K 6/442 20071001ALI20240813BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20240813BHJP

   B60W 20/16 20160101ALI20240813BHJP

   F02P 5/145 20060101ALI20240813BHJP

   F01N 3/22 20060101ALI20240813BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20240813BHJP

   F02D 41/34 20060101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

B60W10/06 900

B60K6/442 ZHV

B60W10/08 900

B60W20/16

F02P5/145 B

F01N3/22 311C

F01N3/22 311L

F02D41/04

F02D41/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023016630

(22)【出願日】2023-02-07

(71)【出願人】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002424

【氏名又は名称】ケー・ティー・アンド・エス弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】山下 正行

(72)【発明者】

【氏名】廣江 健太

【テーマコード（参考）】

3D202

3G022

3G091

3G301

【Ｆターム（参考）】

3D202AA02

3D202AA10

3D202BB05

3D202BB09

3D202BB12

3D202CC42

3D202CC43

3D202CC47

3D202DD16

3D202DD21

3D202DD22

3D202FF12

3G022GA10

3G091AA14

3G091AA17

3G091AB03

3G091AB10

3G091AB13

3G091BA03

3G091BA15

3G091CB02

3G091CB05

3G091DA01

3G091EA01

3G091EA07

3G091EA18

3G091EA34

3G091EA39

3G091FC07

3G091HA08

3G091HA19

3G091HA20

3G091HA36

3G091HA37

3G301HA01

3G301HA04

3G301JA21

3G301KA05

3G301LB04

3G301MA01

3G301NE12

3G301NE15

3G301PD09

3G301PD12

3G301PF01

3G301PF03

(57)【要約】

【課題】トラップ触媒からの物質の離脱と酸化をより早く完了できる内燃機関の制御システムを提供する。
【解決手段】内燃機関の制御システムは、内燃機関と、前記内燃機関を駆動可能な回転電機と、前記内燃機関から排出される排気成分を吸着するトラップ触媒と、前記内燃機関が前記回転電機によって回転を維持する点火時期まで遅角する第１リタード制御と、前記内燃機関の空燃比を前記内燃機関が前記回転電機によって回転を維持する空燃比まで薄くするリーン制御と、を実行する制御装置と、を備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関と、
前記内燃機関を駆動可能な回転電機と、
前記内燃機関から排出される排気成分を吸着するトラップ触媒と、
前記内燃機関が前記回転電機によって回転を維持する第１点火時期まで遅角する第１リタード制御と、前記内燃機関の空燃比を前記内燃機関が前記回転電機によって回転を維持する空燃比まで薄くするリーン制御と、を実行する制御装置と、
を備える、
内燃機関の制御システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第１リタード制御を実行したのち、前記リーン制御を実行する、
請求項１に記載の内燃機関の制御システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記第１リタード制御を実行する第１運転と、前記第１リタード制御と前記リーン制御とを実行する第２運転と、を前記トラップ触媒の温度に応じて切り替える、
請求項１に記載の内燃機関の制御システム。

【請求項4】

前記制御装置は、前記内燃機関が前記内燃機関の回転を維持する第２点火時期まで遅角する第２リタード制御を含み、
前記内燃機関の排気温度に応じて、前記第１リタード制御と、前記第２リタード制御と、を切り替える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、内燃機関に用いられる触媒を昇温するための制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の内燃機関の制御システムでは、空燃比を１４．５から１７程度までリーン化することによって触媒を昇温している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０―１１８０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、内燃機関の制御システムには、排気中に含まれる物質を吸着するトラップ触媒が用いられることもある。内燃機関の制御システムは、このようなトラップ触媒に吸着した物質を、より早く離脱させ酸化させることが求められる。

【0005】

本開示の課題は、トラップ触媒からの物質の離脱と酸化をより早く完了できる内燃機関の制御システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る内燃機関の制御システムは、内燃機関と、前記内燃機関を駆動可能な回転電機と、前記内燃機関から排出される排気成分を吸着するトラップ触媒と、前記内燃機関が前記回転電機によって回転を維持する点火時期まで遅角する第１リタード制御と、前記内燃機関の空燃比を前記内燃機関が前記回転電機によって回転を維持する空燃比まで薄くするリーン制御と、を実行する制御装置と、を備える。

【0007】

この内燃機関の制御システムは、第１リタード制御を実行することによってトラップ触媒の離脱が始まる温度まで素早く昇温させ、リーン制御によってトラップ触媒から離脱した物質を酸化させることができる。この間、回転電機が内燃機関を駆動するため、排気流量の低下が抑制できる。これによって、この内燃機関の制御システムは、トラップ触媒からの物質の離脱と酸化をより早く完了できる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、トラップ触媒からの物質の離脱と酸化をより早く完了できる内燃機関の制御システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態による電動車両のシステム図。

【図2】本開示の一実施形態による内燃機関のシステム図。

【図3】本開示の一実施形態による制御装置が実行する制御手順を示すフローチャート。

【図4】本開示の一実施形態による内燃機関の運転状態を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0011】

図１および図２に示すように、内燃機関１の制御システム３は、内燃機関１と、発電機４と、トラップ触媒３７と、車両制御装置（制御装置の一例）１２と、を備える。本実施形態の内燃機関１の制御システム３は、内燃機関１と、モータ（ＦｒＭ）２と、を動力源として車輪Ｃ１を駆動する電動車両Ｃに搭載される。しかし、内燃機関１は、モータリングが実行できる内燃機関１であれば、内燃機関１のみを動力源とする車両に搭載されてもよい。

【0012】

電動車両Ｃは、内燃機関１と、モータ２と、発電機（ＧＥＮ：回転電機の一例）４と、リチウムイオン電池などの二次電池を含む駆動用電池（ＢＴ：電池の一例）６と、トランスアクスル８と、を有する。トランスアクスル８は、複数のギヤとクラッチ８ａを有する。内燃機関１は、トランスアクスル８を介して発電機４と、車軸１０と連結される。トランスアクスル８は、クラッチ８ａが開放状態の場合、内燃機関１と車軸１０との動力伝達が遮断され、クラッチ８ａが接続状態の場合、内燃機関１の動力が車軸１０に伝達される。モータ２は、トランスアクスル８を介して車軸１０と連結される。電動車両Ｃはこのほか、車両制御装置１２と、内燃機関１を制御するエンジン制御装置１４と、電動車両Ｃのユーザが操作するアクセルペダル１６と、モータ２および発電機４を制御するインバータ１８と、充電ボタン（図示なし）と、給電ボタン（図示なし）と、を有してもよい。また、本実施形態では電動車両Ｃは、外部電源に接続可能な充電器２０と、駆動用電池６からの電力を、例えば家電などの外部機器に供給可能な給電装置２２と、を有するプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）である。しかし、電動車両Ｃはこのような装置を有さないハイブリッド車両であってもよい。

【0013】

本実施形態の電動車両Ｃは、ＥＶモード、シリーズモード、パラレルモード、充電モード、給電モードなどの各モードを有する。電動車両Ｃは、ＥＶモードの場合、駆動用電池６からの電力によってモータ２を駆動する。電動車両Ｃは、シリーズモードの場合、内燃機関１によって発電機４を駆動し、発電機４によって発電した電力を用いてモータ２を駆動する。電動車両Ｃは、パラレルモードの場合、クラッチ８ａを接続し、内燃機関１の動力を用いて車軸１０を駆動する。電動車両Ｃは、充電モードでは、内燃機関１によって発電機４を駆動し、発電機４によって発電した電力を駆動用電池６に蓄電する。電動車両Ｃは、アクセルペダル１６の踏み込み状態や、充電ボタンもしくは給電ボタンの操作状態に応じて、車両制御装置１２が各モードを切り替え、インバータ１８を介してモータ２および発電機４を制御するとともに、エンジン制御装置１４に内燃機関１を制御させる。

【0014】

図２に示すように、内燃機関１は、筒内噴射弁３０と、高圧ポンプ３２と、点火プラグ３４と、フロント触媒３６と、トラップ触媒３７と、アンダーフロア触媒３８と、スロットル４０と、第１温度センサ４６と、空燃比センサ４８と、第２温度センサ５０と、第３温度センサ５２と、を備える。本実施形態では内燃機関１は、筒内噴射弁３０から噴射される燃料と吸気との混合気に、点火プラグ３４によって火花を点火するガソリンエンジンである。フロント触媒３６、およびアンダーフロア触媒３８は、ガソリンエンジンの排気を浄化する三元触媒である。

【0015】

トラップ触媒３７は、ガソリンエンジンから排気される物質を吸着可能な触媒である。本実施形態ではトラップ触媒３７は、ガソリンエンジンから排気される炭化水素（ＨＣ）を吸着するＨＣトラップ触媒である。フロント触媒３６、トラップ触媒３７、およびアンダーフロア触媒３８（以下明細書において各触媒と記す）の触媒の種類は、これに限定されるものではない。各触媒は、ガソリンエンジンの排気に含まれる物質を吸着できるトラップ触媒３７を少なくとも一個含めば、その他の触媒は、ガソリンエンジンの排気を浄化するために使用できる触媒であればどのようなものであってもよい。例えば、各触媒は、ガソリンパーティキュレートフィルタをフロント触媒３６に用いてもよい。

【0016】

トラップ触媒３７は、吸着した物質（排気成分の一例であり、本実施形態では炭化水素）の離脱が開始する温度である離脱温度ＴＤが、フロント触媒３６およびアンダーフロア触媒３８が活性化する温度である活性化温度ＴＬよりも低い。離脱温度ＴＤは、例えば１５０℃程度であり、活性化温度ＴＬは例えば３００℃程度である。トラップ触媒３７から離脱した物質は、アンダーフロア触媒３８が活性下した状態において浄化される。これによって、トラップ触媒３７は再生される。このため、各触媒を昇温する場合、離脱温度ＴＤから活性化温度ＴＬまでの時間を短くすることが好ましい。また、トラップ触媒３７から離脱した物質を酸化させるために、離脱温度ＴＤから活性化温度ＴＬに到達するまでの時間において排気中が高酸素濃度となることが好ましい。

【0017】

筒内噴射弁３０は、各気筒のシリンダ内に燃料を噴射する装置である。筒内噴射弁３０は、高圧ポンプ３２に接続され、高圧の燃料が供給される。高圧ポンプ３２は、燃料タンク４２の低圧ポンプ４２ａを介して供給される燃料を昇圧する装置である。本実施形態の高圧ポンプ３２は、内燃機関１のカム軸４４と同軸上に配置されるポンプカム４４ａによってプランジャ３２ａを駆動する機械式ポンプである。高圧ポンプ３２は、このような機械式ポンプに限らず、モータによってプランジャ、またはインペラを駆動する電動式ポンプであってもよい。

【0018】

第１温度センサ４６は、フロント触媒３６の温度Ｔｆｃｃを検知するセンサである。本実施形態では第１温度センサ４６は、フロント触媒３６に配置される。第２温度センサ５０は、トラップ触媒３７の温度Ｔｔｒａｐを検知するセンサである。本実施形態では第２温度センサ５０は、トラップ触媒３７に配置される。第３温度センサ５２は、アンダーフロア触媒３８の温度Ｔｕｃｃを検知するセンサである。本実施形態では第３温度センサ５２は、アンダーフロア触媒３８に配置される。しかし、第１温度センサ４６、第２温度センサ５０、および第３温度センサ５２（以下明細書において各温度センサ）は、各触媒の温度を検知できれば、どのような場所に配置されてもよい。また、各触媒の温度は、必ずしも各温度センサを用いて検知する必要はなく、例えば内燃機関１の運転状態などから車両制御装置１２またはエンジン制御装置１４が排気温度Ｔｅｘを推定し、車両制御装置１２またはエンジン制御装置１４が排気温度Ｔｅｘから各触媒の温度を推定してもよい。さらに、各温度センサのうちいずれか１個または２個の温度センサを用いて、車両制御装置１２またはエンジン制御装置１４が各触媒の温度を推定してもよい。

【0019】

空燃比センサ４８は、排気中の空燃比を検知するセンサである。本実施形態では空燃比センサ４８は、フロント触媒３６とアンダーフロア触媒３８との間に配置される。しかし、空燃比センサ４８は、排気中の空燃比を検知できれば、例えばアンダーフロア触媒３８の下流などに配置されてもよい。

【0020】

発電機４は、内燃機関１に接続され、内燃機関１を駆動可能である。発電機４は、駆動用電池６からの電力によって力行する間は、内燃機関１を駆動するモータリングを行う。一方、内燃機関１の運転中は、内燃機関１に駆動されて発電する。したがって、発電機４は、力行と発電が可能なモータ・ジェネレータである。

【0021】

車両制御装置１２は、インバータ１８を介して発電機４と電気的に接続され、発電機４を制御する。また、車両制御装置１２は、少なくとも後述する第１リタード制御を実行する第１運転、第１リタード制御と後述するリーン制御を実行する第２運転、第２リタード制御を実行する第３運転などの指示をエンジン制御装置１４に発信し、エンジン制御装置１４に内燃機関１を制御させる。車両制御装置１２は、演算装置と、メモリと、入出力バッファ等とを含むマイクロコンピュータによって構成されるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒоｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。車両制御装置１２は、メモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、電動車両Ｃの様々な制御を実行する。

【0022】

また、車両制御装置１２は、駆動用電池６のコントロールユニット（図示せず）と電気的に接続され、駆動用電池６の充電率ＳＯＣ、電池温度Ｔなどの情報を、駆動用電池６のコントロールユニットから取得可能である。

【0023】

エンジン制御装置１４は、少なくとも、筒内噴射弁３０、高圧ポンプ３２、点火プラグ３４、およびスロットル４０と電気的に接続され、内燃機関１を制御する制御装置である。エンジン制御装置１４は、実際には、演算装置と、メモリと、入出力バッファ等とを含むマイクロコンピュータによって構成されるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒоｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。エンジン制御装置１４は、メモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、内燃機関１の様々な制御を実行する。なお、内燃機関１の制御はエンジン制御装置１４のほか、車両制御装置１２によって実行してもよい。

【0024】

エンジン制御装置１４は、第１運転の指示を取得すると、発電機４によって内燃機関１のモータリングを行いながら点火時期を遅角させる超リタード制御（第１リタード制御の一例）を実行する。超リタード制御における点火時期は、２０°ＡＴＤＣ（Ａｆｔｅｒ Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）より大きい値から３５°ＡＴＤＣ程度の値であり、より好ましくは３０°ＡＴＤＣ以上の値であり、３０°ＡＴＤＣから３５°ＡＴＤＣ程度の値である（第１点火時期の一例）。２０°ＡＴＤＣを超えると燃焼変動が顕著になり、内燃機関１の回転が安定しない。また、３０°ＡＴＤＣから３５°ＡＴＤＣの点火時期では、内燃機関１は出力（トルク）をほとんど発生させない。このため、内燃機関１の回転は、発電機４がモータリングを行うことで維持される。一方、２０°ＡＴＤＣより大きい値から３５°ＡＴＤＣの点火時期では、排気が後燃えしやすい。このため、触媒の昇温にかかる時間は、後述する通常リタード制御よりも短くなる。

【0025】

エンジン制御装置１４は、第２運転の指示を取得すると、超リタード制御を実行しながら、空燃比（空気と燃料の比率）をストイキ（理論空燃比：１４程度）から３０程度まで薄くするリーン制御を実行する。エンジン制御装置１４は、リーン化することによって触媒への酸素供給量をさらに上昇させることができる。なお、本実施形態のリーン制御は、通常の内燃機関１の駆動のために用いられるリーン状態（後述する図４のｔ０からｔ１までの空燃比）よりもリーン側になるように空燃比を制御する。

【0026】

エンジン制御装置１４は、第３運転の指示を取得すると、内燃機関１が自立して回転ができる程度に点火時期を遅角させる通常リタード制御（第２リタード制御の一例）を実行する。通常リタード制御における点火時期は、１°ＡＴＤＣから２０°ＡＴＤＣ以下の値である（第２点火時期の一例）。エンジン制御装置１４は、通常リタード制御を実行しながら各触媒を昇温する通常触媒昇温制御を実行する。エンジン制御装置１４は、通常触媒昇温制御において、空燃比を濃くするリッチ化制御を実行し、触媒へのＣＯ（一酸化炭素）供給量を増加させ辱倍上での酸化反応を促進させることで、触媒温度を上昇させてもよい。このとき、車両制御装置１２は、発電機４が内燃機関１によって駆動されながら発電するように制御してもよい。

【0027】

次に車両制御装置１２が実行する制御手順について、図３のフローチャートを用いて説明する。車両制御装置１２は、図示しないイグニッションスイッチがオンされると制御手順を開始する。

【0028】

ステップＳ１では車両制御装置１２は、アクセルペダル１６の開度であるアクセル開度Ｔｈを取得する。また、車両制御装置１２は、車輪Ｃ１の回転から演算し、電動車両Ｃの速度（車速）Ｖを取得する。車両制御装置１２は、アクセル開度Ｔｈと、車速Ｖと、を取得するとステップＳ２に処理を進める。

【0029】

ステップＳ１では車両制御装置１２は、アクセル開度Ｔｈおよび車速Ｖから、電動車両Ｃに要求されている出力である要求出力ＰＷを算出する。車両制御装置１２は、要求出力ＰＷを算出するとステップＳ３に処理を進める。

【0030】

ステップＳ３では車両制御装置１２は、各触媒の暖機が必要か否か判断する。車両制御装置１２は、各温度センサの温度を検知することによって、各触媒の暖機が必要か否か判断してもよい。また、車両制御装置１２は、内燃機関１の運転時間などを積算し、各触媒の暖機が必要か否か判断してもよい。車両制御装置は、各触媒の暖機が必要と判断すると（ステップＳ３ ＹＥＳ）、ステップＳ４に処理を進める。

【0031】

ステップＳ４では車両制御装置１２は、フロント触媒３６の温度Ｔｆｃｃが活性化温度ＴＬ以下か否か判断する。車両制御装置１２は、フロント触媒３６の温度Ｔｆｃｃが活性化温度ＴＬ以下の場合（ステップＳＳ４ ＹＥＳ）、ステップＳ５に処理を進める。

【0032】

ステップＳ５では車両制御装置１２は、アンダーフロア触媒３８の温度Ｔｕｃｃが活性化温度ＴＬ以下か否か判断する。車両制御装置１２は、アンダーフロア触媒３８の温度Ｔｕｃｃが活性化温度ＴＬ以下の場合（ステップＳＳ５ ＹＥＳ）、ステップＳ６に処理を進める。

【0033】

ステップＳ６では車両制御装置１２は、トラップ触媒３７の温度Ｔｔｒａｐが離脱温度ＴＤ未満か否か判断する。車両制御装置１２は、アンダーフロア触媒３８の温度Ｔｕｃｃが離脱温度ＴＤ未満の場合（ステップＳ７ ＹＥＳ）、ステップＳ７に処理を進める。

【0034】

ステップＳ７では車両制御装置１２は、第１運転をエンジン制御装置１４に指示する。エンジン制御装置１４は、第１運転の指示を取得し、超リタード制御を実行する。車両制御装置１２は、第１運転の指示をエンジン制御装置１４に送信すると、ステップＳ８に処理を進め、モータリングを実行する。具体的には、車両制御装置１２は、要求出力ＰＷに基づきモータ２を力行しながら、モータリング出力ＭＷ１に基づき発電機４を力行する。
このとき車両制御装置１２は、モータリング出力ＭＷ１を後述するステップＳ１１のモータリング出力ＭＷ２よりも小さくする。これによって車両制御装置１２は、充電率ＳＯＣの低下を抑制できる。車両制御装置１２は、モータリングを実行するとステップＳ９に処理を進める。

【0035】

ステップＳ９では、車両制御装置１２は、各触媒が活性化したか否か判断する。車両制御装置１２は、各触媒が活性化したか否かを、例えば、アンダーフロア触媒３８の温度Ｔｕｃｃが活性化温度ＴＬに到達したか否かによって判断してもよい。また、車両制御装置１２は、暖機がオンとなってから（ステップＳ３）から所定時間Ｐｔ経過後に触媒が活性化したと判断してもよい。車両制御装置１２は、各触媒が活性化したと判断すると、ステップＳ１に処理を進める。

【0036】

ステップＳ３において車両制御装置１２が各触媒の暖機が不要と判断した場合（ステップＳ３ ＮＯ）、車両制御装置１２は、ステップＳ１０に処理を進め、要求出力ＰＷに基づいてモータ２および発電機４を制御する通常運転を実行する。車両制御装置１２は、通常運転を実行するとステップＳ１１に処理を進め、充電率ＳＯＣ、および要求出力ＰＷに基づいて内燃機関１に発電機４を駆動させて発電する通常発電を実行する。車両制御装置１２は、通常発電を実行するとステップＳ１に処理を進める。

【0037】

ステップＳ４において、車両制御装置１２がフロント触媒３６の温度Ｔｆｃｃが活性化温度ＴＬより大きいと判断した場合（ステップＳ４ ＮＯ）、車両制御装置１２は、ステップＳ１２に処理を進める。ステップＳ１２では車両制御装置１２は、エンジン制御装置１４に第３運転を指示する。エンジン制御装置１４は、第３運転の指示を取得すると、通常リタード制御を実行する。車両制御装置１２は、エンジン制御装置１４に第３運転を指示すると、ステップＳ１３に処理を進める。ステップＳ１３では車両制御装置１２は、ステップＳ１１と同様に通常発電を実行する。車両制御装置１２は、ステップＳ１３の処理を実行するとステップＳ９に処理を進める。

【0038】

ステップＳ５において、車両制御装置１２がアンダーフロア触媒３８の温度Ｔｕｃｃが活性化温度ＴＬより大きいと判断した場合（ステップＳ５ ＮＯ）、ステップＳ１０に処理を進める。すなわち車両制御装置１２は、この状態では既に暖機が完了していると判断する。

【0039】

ステップＳ６において、車両制御装置１２がトラップ触媒３７の温度Ｔｔｒａｐが離脱温度ＴＤ以上であると判断した場合（ステップＳ６ ＮＯ）、車両制御装置１２は、ステップＳ１４に処理を進める。ステップＳ１４では車両制御装置１２は、エンジン制御装置１４に第２運転への切り替えを指示する。エンジン制御装置１４は、第２運転の指示を取得すると、第１リタード制御、およびリーン制御を実行する。すなわち、エンジン制御装置１４は、第１運転の指示を取得した際に第１リタード制御を実行したのち、第２運転の指示を取得した際にリーン制御を実行する。これによって、排気中の酸素濃度が上昇し、トラップ触媒３７から離脱した物質の酸化が促進される。

【0040】

車両制御装置１２は、第２運転の指示をエンジン制御装置１４に送信すると、ステップＳ１５に処理を進め、モータリングを実行する。このとき車両制御装置１２は、モータリング出力ＭＷ２をステップＳ８のモータリング出力ＭＷ１よりも大きくする。具体的には、車両制御装置１２は、要求出力ＰＷによってモータ２を力行しながら、モータリング出力ＭＷ１からモータリング出力ＭＷ２に出力を増加させ発電機４を力行する。これによって車両制御装置１２は、内燃機関１の回転を安定させるとともに、各触媒に供給する排気流量の低下を抑制する。このため、排気温度Ｔｅｘの熱および排気中に含まれる酸素が各触媒に安定的に供給される。この結果、各触媒の活性化が促進されるとともに、トラップ触媒３７から離脱した物質の酸化も促進される。

【0041】

一方、要求出力ＰＷに加えて、モータリング出力ＭＷ２も必要となるため、駆動用電池６の充電率ＳＯＣは低下しやすい。しかし、車両制御装置１２は、この段階では各触媒の暖機を優先する。さらに、車両制御装置１２は、駆動用電池６の充電率ＳＯＣが低下している場合、各触媒の暖機を優先するために要求出力ＰＷに制限を加える制御を実行してもよい。

【0042】

次に、図４のタイミングチャートを用いて上記制御手順の具体例を説明する。図４のタイミングチャートは、駆動用電池６の充電率ＳＯＣが低下し、内燃機関１による発電が必要となり、ＥＶ走行からシリーズ走行に切り替わった直後の制御手順を示している。また図４のタイミングチャートは、内燃機関１の暖機が必要と判断した状態（図３のステップＳ３ ＹＥＳの状態）を示している。また、図４の各グラフの実線は、本実施形態において第１運転から第２運転への切り替えが実行された状態を示している。図４の各グラフの破線は、本実施形態と比較するために設けた、従来の通常リタード制御のみを実行する場合のグラフである。

【0043】

図４の時刻ｔ１に示すように、車両制御装置１２は要求出力ＰＷが上昇し、充電率ＳＯＣが不足すると内燃機関１を始動させる。時刻ｔ１から時刻ｔ２のエンジン回転のグラフに示すように、車両制御装置１２は内燃機関１を始動させたのち内燃機関１を完爆させ、内燃機関１のエンジン回転を安定させる。車両制御装置１２は、これら手順を実行することによって内燃機関１の始動を完了させる。図４のエンジン直後の排気ガス中のＨＣの実線グラフに示すように、この間に排出された炭化水素がトラップ触媒３７に吸着される。

【0044】

時刻ｔ２から時刻ｔ３の各グラフに示すように、車両制御装置１２が暖機を開始すると、車両制御装置１２は、第１運転をエンジン制御装置１４に指示する。時刻ｔ２から時刻ｔ４の点火時期の実線グラフに示すように、第１運転の指示を受けたエンジン制御装置１４は、点火時期を徐々に遅角（リタード）させ、第１点火時期まで遅角させる。時刻ｔ２から時刻ｔ４の点火時期の破線グラフに示すように、通常リタード制御における点火時期は第２点火時期である。

【0045】

時刻ｔ２から時刻ｔ４の空燃比のグラフに示すように、エンジン制御装置１４は、第１運転の指示を車両制御装置１２から受けている間、空燃比をストイキに維持する。時刻ｔ３から時刻ｔ４の発電機出力の実線グラフに示すように、点火時期が遅角してくると、車両制御装置１２は、発電機４を力行しモータリングする。このため、要求出力とモータリング出力の合算値（要求出力とモータリング出力の合算値の実線グラフ参照）は、通常リタード制御（要求出力とモータリング出力の合算値の破線グラフ参照）よりも、モータリング出力ＭＷ１分だけ高くなる。

【0046】

時刻ｔ４手前の触媒温度の実線グラフに示すように、第１運転によって、各触媒の温度が上昇し、トラップ触媒の温度Ｔｔｒａｐが離脱温度ＴＤに到達すると炭化水素の離脱が開始される。なお、時刻ｔ４手前の触媒温度の実線グラフと破線グラフとを比較してわかるように、本実施形態による内燃機関１の制御システムでは、離脱温度ＴＤに達するまでの時間もはやい。なお、本実施形態の触媒温度のグラフは、各触媒の温度のうちトラップ触媒３７の温度Ｔｔｒａｐのものを示している。

【0047】

温度Ｔｔｒａｐが離脱温度ＴＤに到達すると、車両制御装置１２はエンジン制御装置１４に第２運転を指示する。エンジン制御装置１４は、第２運転の指示を取得し、時刻ｔ４の空燃比の実線グラフに示すように、リーン制御を実行する。本実施形態では、触媒温度が離脱温度ＴＤに到達してからわずかに時間を空けて、車両制御装置１２が第２運転を指示している。また、車両制御装置１２はこの間に、排気流量を抑制するため、スロットル４０を絞るもしくは、一部の気筒の吸気バルブを停止させている。これによって、車両制御装置１２は、脱離した炭化水素がアンダーフロア触媒３８を通過して漏れていくことを抑制している（時刻ｔ４手前の各触媒通過後のＨＣ排出量の実線参照）。しかし、車両制御装置１２は、このような制御を必ずしも実行する必要はなく、触媒温度が離脱温度ＴＤ以上であれば、第２運転への切り替えをいつ実行してもよい。

【0048】

第２運転が開始されると、時刻ｔ４から時刻ｔ５の発電機出力の実線グラフに示すように、車両制御装置１２はモータリングの出力を上昇させ、モータリング出力ＭＷ２によって内燃機関１を駆動する。このため、要求出力とモータリング出力の合算値は、第１運転時および通常リタード制御時よりも増加する。本実施形態では、時刻ｔ４から時刻ｔ５の間はリーン制御により空燃比が薄くなることで内燃機関1の出力（回転数）が低下しようとするが、モータリング出力ＭＷ２によって内燃機関１の回転を維持している。

【0049】

第２運転が開始されると、時刻ｔ４から時刻ｔ５の各触媒通過後のＨＣ排出量の実線グラフに示すように、酸素濃度の増加による酸化反応の促進と、各触媒の昇温効果によって炭化水素が浄化され、ＨＣ排出量が通常リタード制御（各触媒通過後のＨＣ排出量の破線グラフ参照）に比べ減る。

【0050】

時刻ｔ５以降の触媒温度に示すように、触媒温度のうちフロント触媒３６の温度Ｔｆｃｃが活性化温度ＴＬに到達した場合（図３のステップＳ４ ＹＥＳの状態）、車両制御装置１２は、エンジン制御装置１４に第３運転への切り替えを指示する。なお、上記のとおり本実施形態の触媒温度のグラフは、各触媒の温度のうちトラップ触媒３７の温度Ｔｔｒａｐのものを示している。しかし、車両制御装置１２は、実際にはフロント触媒３６の温度Ｔｆｃｃおよびアンダーフロア触媒３８の温度Ｔｕｃｃも取得または推定している。時刻ｔ５の点火時期の実線グラフおよび空燃比の実線グラフに示すように、エンジン制御装置１４は、第３運転の指示を取得すると点火時期を第２点火時期に戻し、空燃比をストイキに戻す。

【0051】

時刻ｔ６以降の触媒温度の実線グラフに示すように、触媒温度のうちアンダーフロア触媒３８の温度Ｔｕｃｃが活性化温度ＴＬに到達し触媒暖機が完了した場合（ステップＳ９ ＹＥＳの状態）、車両制御装置１２は通常運転を実行する。

【0052】

以上説明した通り、この内燃機関１の制御システム３は、第１運転によって第１リタード制御を実行することによってトラップ触媒の離脱が始まる温度まで素早く昇温させ、第２運転によってリーン制御を実行することによってトラップ触媒３７から離脱した物質を酸化させることができる。この間、発電機４が内燃機関１を駆動するため、排気流量の低下が抑制できる。これによって、この内燃機関１の制御システム３は、トラップ触媒３７からの炭化水素の離脱と酸化をより早く完了できる。

【0053】

＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

【0054】

（ａ）上記実施形態では、内燃機関１は、筒内噴射弁３０を有するガソリンエンジンを例に説明したが本開示はこれに限定されない。内燃機関１は、ポート噴射弁を有する内燃機関１であってもよい。

【0055】

（ｂ）上記実施形態では、リーン制御において内燃機関１の空燃比全体を薄くする例を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、内燃機関１が複数の気筒を有する場合、車両制御装置１２は第２運転におけるリーン制御において、一部気筒だけ空燃比をストイキとした燃焼を実行させ、残りの気筒の燃料噴射を停止するパーシャルフューエルカット制御を実行してもよい。この場合、車両制御装置１２は、モータリング出力ＭＷ２を低減することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ ：内燃機関
４ ：発電機（回転電機の一例）
６ ：駆動用電池
１２ ：車両制御装置（制御装置の一例）
３７ ：トラップ触媒
Ｔｔｒａｐ ：トラップ触媒の温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】