JP2002130001A - ＮＯｘ排出抑止型ハイブリッド車 - Google Patents

ＮＯｘ排出抑止型ハイブリッド車

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン駆動とモータ駆動とを組み合わせた
ハイブリッド車に於いて頻繁に行なわれるエンジン一時
停止時の際、燃料遮断後に触媒コンバータ内へ排出され
た酸素によりエンジン再始動時にＨＣやＣＯによるＮＯ
ｘの浄化が妨げられ、ＮＯｘが大気へ放出されることを
抑止する。 【解決手段】 燃料遮断によるエンジン一時停止時にジ
ェネレータによりエンジンに負荷を掛け、燃料遮断後の
エンジン空転を制動し、燃料遮断後に触媒コンバータ内
へ酸素に富んだ排気が排出されるのを抑止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギ資源の節
約と環境保全に配慮し、エンジンによる駆動と電動モー
タによる駆動とを適宜組み合わせて車輌駆動を行なうハ
イブリッド車に係り、特にハイブリッド車の特性と関連
してＮＯｘの大気への排出を抑制することに係る。
【０００２】
【従来の技術】エネルギ資源の節約と環境保全のため
に、車輌運転中に生ずる信号待ち停車や道路渋滞による
停車或いは緩走時の如くエンジンの一時停止が許容され
或いは望まれる所定の条件が成立したとき、エンジンを
一時停止させることが考えられ、また一部の自動車等の
車輌に於いて実施されている。かかる車輌運行中に於け
るエンジンの一時停止は、車輌が、互いに動力伝達関係
に接続されたエンジンと電動機能を有する手段と発電機
能を有する手段と、蓄電装置とを備え、前記エンジンの
出力と前記蓄電装置を電源とする前記電動機能手段の出
力の一方または両方を適宜選択して走行すると共に、前
記エンジンの出力と車輌の走行慣性の一方または両方に
より前記発電機能手段が適宜駆動されて前記蓄電装置を
充電するよう構成されていることにより可能とされてお
り、このようにエンジンと電動機能手段のいづれによっ
ても駆動される車両はハイブリッド車と称せられてい
る。
【０００３】かかるハイブリッド車に関する特許出願と
しては、特開平７−２５５１０４号公報等がある。
【０００４】かかるハイブリッド車は、それが上記の通
り環境保全をその重要な目的の一つとしていることから
も肯ける通り、エンジンの排気系にはエンジン排気中に
含まれるＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの如き有害物質を除去する
ための三元触媒の如き触媒を含む触媒コンバータを備え
ることを本趣としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ハイブリッド車は、エ
ンジン対蓄電装置・発電機能手段・電動機能手段の組合
せのバランスが車輌の運転環境によく適合して設定され
ていれば、かなりの高頻度によるエンジン停止を伴って
健全に運行できるが、エンジンの頻繁な停止を行うハイ
ブリッド車の排気系に触媒コンバータが設けられている
と、ここに新たな問題が生ずる。それは、エンジンの停
止は当然のことながら燃料の供給を遮断することにより
行なわれるが、回転しているエンジンは燃料が遮断され
ただけでは直ちには回転を停止せず、惰性によって幾分
かの回転を続けるので、その間酸素に富む吸気がそのま
ま触媒コンバータへ排出され、触媒コンバータはエンジ
ン停止の都度、酸素を蓄えた状態となることである。か
かる状態で次にエンジンが始動されると、エンジン排気
中にあってＮＯｘと共に触媒コンバータへ送られてきた
ＨＣやＣＯは、触媒コンバータの作用によってＮＯｘと
反応してこれを無害のＮ２に変える前に、触媒コンバー
タに蓄えられていた酸素と反応し、ＮＯｘが浄化されず
に排出されることになる。
【０００６】本発明は、ハイブリッド車に生ずるこの新
たな問題に着目し、これを克服したハイブリッド車を提
供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するも
のとして、本発明は、互いに動力伝達関係に接続された
エンジンと電動機能を有する手段と発電機能を有する手
段と、蓄電装置と、前記エンジンの排気を浄化する触媒
コンバータとを備え、前記エンジンの出力と前記蓄電装
置を電源とする前記電動機能手段の出力の一方または両
方を適宜選択して走行すると共に、前記エンジンの出力
と車輌の走行慣性の一方または両方により前記発電機能
手段が適宜駆動されて前記蓄電装置を充電するよう構成
されたハイブリッド車にして、車輌の走行状態に基づい
て前記エンジンを停止させる条件が成立したことを判断
する手段と、前記エンジン停止条件成立に基づいて前記
エンジンの燃料供給を遮断する手段と、前記燃料遮断後
の前記エンジンの回転を制動するよう前記発電機能手段
の負荷を前記エンジンに課する手段とを有することを特
徴とするハイブリッド車を提案するものである。
【０００８】上記の如きハイブリッド車は、更に前記触
媒コンバータの温度を検出または推定により求める手段
と、該触媒コンバータ温度が所定のしきい値以上である
限り前記エンジン停止条件の成立を無効化する手段とを
有していてよい。
【０００９】上記の如きハイブリッド車は、更に前記エ
ンジンの排気系の前記触媒コンバータより上流にエンジ
ン停止時に閉じられる遮断弁を備えていてよい。
【００１０】
【発明の作用及び効果】上記の如くエンジンと電動機能
手段と発電機能手段とが互いに動力伝達関係に接続され
たハイブリッド車に於いて、前記エンジン停止条件成立
判断手段によりエンジンを停止させる条件が成立したこ
とが判断されたとき、前記燃料遮断手段によりエンジン
の燃料供給を遮断するだけでなく、燃料遮断後にはエン
ジンの回転を制動するよう発電機能手段の負荷がエンジ
ンに課せられるようになっていれば、発電機能手段によ
りエンジンに回転抵抗を与えてその惰性空転を早期に押
え込み、エンジンの空転により触媒コンバータ内へ酸素
に富んだ吸気が多量に排出されるのを抑制し、エンジン
停止が頻繁に行なわれても、エンジン再始動時に触媒コ
ンバータにより浄化されずにＮＯｘが大気へ放出される
のを抑止することができる。
【００１１】また、かかるハイブリッド車が、更に触媒
コンバータの温度を検出または推定により求める手段
と、該触媒コンバータ温度が所定のしきい値以上である
限り前記エンジン停止条件の成立を無効化する手段とを
有していれば、車輌運転状態の如何により特に触媒コン
バータが酸素を捕捉しやすいような所定のしきい値を越
える高温状態になっているときには、仮令エンジン停止
条件が成立しても、エンジン停止を臨時に見送り、これ
によってエンジン停止の合計時間が多少減っても、エネ
ルギ資源の節約と環境保全を達成する上で総合的にみて
より良い効果を得ることができる。
【００１２】また、エンジン排気系の触媒コンバータよ
り上流にエンジン停止時に閉じられる遮断弁が設けられ
ていれば、これをエンジンの燃料遮断と同時に閉じるこ
とにより、燃料遮断後のエンジン空転時の排気を触媒コ
ンバータの入り口手前にて一時塞き止め、酸素が予め触
媒に捕捉された状態となるのを防止することができるの
で、次回のエンジン始動時に遮断弁が開き、同じ量の酸
素が触媒コンバータ内へ流入しても、それが予め触媒に
捕捉されている場合に比して酸素によるＮＯｘ浄化の阻
害度を低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して、本発
明を実施例について詳細に説明する。
【００１４】図１は本発明によるハイブリッド車に於け
る動力源の構造を解図的に示す図である。図１に於い
て、１はエンジンであり、エンジンには遊星歯車機構を
備えた駆動連結装置２を介してジェネレータ３とモータ
４とが互いに動力を伝達し合う関係に連結されている。
更に、これらの駆動連結体には、図の解図的表示では、
モータの軸部を介して変速機５が連結されており、エン
ジン、ジェネレータ、モータはこの変速機および一対の
車軸６ａ、６ｂを経て駆動輪７ａ、７ｂと動力伝達関係
に連結されている。尚、図示の解図的表示では、変速機
５の一部に差動歯車機構８が組み込まれており、変速機
５を経て一対の車軸６ａ、６ｂに伝達される回転動力は
車軸６ａ、６ｂに差動的に伝達されるようになってい
る。
【００１５】９は蓄電装置であり、インバータ１０を経
てジェネレータ３およびモータ４と電気的に接続されて
いる。ジェネレータは車輌減速走行中の車輌慣性または
エンジンの一方または両方により駆動されることにより
発電を行なって蓄電装置を充電し、モータはこの蓄電装
置を電源として適宜車輌を駆動する。尚、図１の構成で
は、ジェネレータ３とモータ４とは別々の装置として設
けられているが、これら両者はモータ・ジェネレータと
称される一体の装置であって、電気回路の切換えにより
モータまたはジェネレータとして作動するものにより置
き換えられてもよい。従って本願にて図１の実施例を離
れてモータと称する手段は、図示のモータ４の如き電動
機能のみを有する手段とモータ・ジェネレータと称され
る電動機能と発電機能の両方を有する手段の両方を含む
ものである。同様に本願にて図１の実施例を離れてジェ
ネレータと称する手段は、図示のジェネレータ３の如き
発電機能のみを有する手段とモータ・ジェネレータと称
される電動機能と発電機能の両方を有する手段の両方を
含むものである。
【００１６】エンジンにはその排気系に三元触媒等によ
る触媒コンバータ１１が設けられている。そして、エン
ジン１、ジェネレータ３、モータ４、変速機５の作動
は、コンピュータを組み込んだ電気式制御装置１２によ
り以下に説明される要領にて制御され、本発明によるハ
イブリッド車の運転が行なわれるようになっている。電
気式制御装置１２には、本発明の作動に関係する情報と
して、アクセルペダルの踏み込み量Ｄｐを示すに信号、
車速Ｓｖを示す信号、エンジンの温度Ｔｅを示す信号、
触媒コンバータの温度Ｔｃを示す信号が入力されるよう
になっている。
【００１７】次に、図１に示す如き構成を備えたハイブ
リッド車の本発明に係わる作動を図２に示すフローチャ
ートを参照して説明する。尚、図２のフローチャートは
本発明によるハイブリッド車に於ける制御上の幾つかの
の可能性の全てを一つのフローチャートに組み込んだも
のであり、本発明の達成のためにはその全てのステップ
が必要というのではない。省略してもよいステップにつ
いては、その都度指摘する。
【００１８】図には示されていないキースイッチの閉成
により車輌の運転が開始されると、ステップ１０にて図
１に示す如き必要なデータの読込みが行われ、次いでス
テップ２０にて読み込まれたデータに基づき車輌の駆動
制御が行なわれる。これには勿論運転者による操舵およ
び車速制御が含まれる。そして、そのような運転者の意
図を踏まえた車輌駆動制御の中から、ステップ３０に於
いて、ハイブリッド車として車輌運行中にエンジンを停
止する条件が成立したか否かの判断が行われる。判断結
果がノーである限り、制御はステップ１０の前に戻る。
【００１９】車輌運行中に所定の時間を超える信号待ち
や道路渋滞によるかなりの緩走或いは所定の時間を超え
る車輌停止の如くエンジンの一時停止が許容され或いは
望まれる所定の条件が成立し、そのことがステップ３０
にて判断されると、制御はステップ４０へ進み、触媒温
度Ｔｃが所定のしきい値Ｔｏ以下であるか否かが判断さ
れる。答えがイエスであれば、制御はステップ５０へ進
み、答えがノーであれば、制御は以下のエンジン停止制
御を行なうことなくステップ１０の前に戻る。この触媒
しきい値温度Ｔｏは、触媒コンバータがこれ以上の温度
にあるときには、エンジンの一時停止により燃料を節約
することもさることながら、以下のステップによる格別
のエンジン停止によってもエンジン再始動時に不可避と
なるＮＯｘ排出量に鑑みて、エンジン一時停止を見送る
ことに優先性が見出せるような温度値である。
【００２０】但し、かかるステップ４０による制御の選
別は、エンジン停止条件の成立によりエンジンの燃料供
給を遮断するだけでなく、燃料遮断後にはエンジンの回
転を制動するよう発電機能手段の負荷をエンジンに課
し、発電機能手段によりエンジンに回転抵抗を与えてそ
の惰性空転を早期に押え込み、エンジンの空転により触
媒コンバータへ酸素に富んだ吸気が排出されるのを可及
的に抑制し、エンジン停止が頻繁に行なわれても、エン
ジン再始動時に触媒コンバータにより浄化されずにＮＯ
ｘが大気へ放出されるのを抑制するという本発明の基本
的構成にとって不可欠の事項ではないので、これは省略
されてもよい
【００２１】ステップ４０の答えがイエスのときには、
制御はステップ５０へ進み、一つの気筒から始まって順
次全ての気筒に対する燃料遮断が行なわれる。そして、
次のステップより本発明の要旨をなすエンジン停止制御
が行なわれる。この実施例では、ステップ６０にて先ず
ジェネレータ３の負荷が最大とされ、該負荷がエンジン
１に掛けられる。この場合、かかるエンジンの一時停止
が行われるのは大抵車輌の一時停車中か、かなりの緩走
中であり、車軸７ａ、７ｂは多分自動制御によって既に
変速機５によりエンジン１やジェネレータ３とは切り離
されており、また切り離されていない場合でも切り離さ
れて差し支えないので、そのような切離し制御が電気式
制御装置１２により行なわれれば、ジェネレータ最大負
荷によりエンジンに急制動を掛けても車輪には何の衝撃
も伝わらないようにすることができる。
【００２２】かかるジェネレータ最大負荷によるエンジ
ンへの急制動はステップ７０に於いてエンジン回転数Ｎ
ｅが所定のしきい値Ｎ１（例えば１００ｒｐｍ程度）ま
で下がるのを監視しつつ行われる。そしてエンジン回転
数Ｎｅがしきい値Ｎ１まで下がったら、制御はステップ
８０へ進み、その後はエンジン回転数を所定の好ましい
態様にて漸減すべく、ジェネレータ負荷の比例・積分・
微分（ＰＩＤ）制御が行われ、ステップ９０にてエンジ
ン回転数Ｎｅが所定のしきい値Ｎ２（例えば１０ｒｐｍ
程度）まで下がったら、制御が終了される。但し、かか
る段階的ジェネレータ負荷の掛け方は一つの好ましい実
施例であり、ステップ６０および７０による制御または
ステップ８０および９０による制御のいづれか一方は省
略されてもよい。またステップ６０に於けるジェネレー
タ最大負荷とは、必ずしもジェネレータの可能最大負荷
を意味するものではなく、ジェネレータ負荷を一気に掛
けるよう最初から大きくされた負荷のことである。
【００２３】図３は図１に示したエンジン排気系の触媒
コンバータ１１より上流側に遮断弁１３を設けた実施例
を示す。かかる遮断弁を設け、その開閉を電気式制御装
置１２により制御し、ステップ６０〜９０によるエンジ
ン停止制御に並行して燃料遮断に対し適当なタイミング
にてそれを閉じるようにしておけば、燃料遮断後に酸素
に富んだ排気が直ちに触媒コンバータへ流入することを
阻止することができる。勿論こうして遮断弁により塞き
止められた排気は、いずれエンジンが再始動されるとき
には触媒コンバータを通って排出されなければならない
が、予め酸素が触媒に捕捉されているのとそうでないの
とでは、酸素がＨＣやＣＯによるＮＯｘの浄化を妨げる
度合は異なり、かかる遮断弁により酸素が予め触媒に捕
捉されことを防止することにより、エンジン再始動時の
ＮＯｘの排出を低減することができる。
【００２４】以上に於いては本発明を一つの実施例につ
いて詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の
範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとっ
て明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハイブリッド車の駆動構成を解図
的に示す図。
【図２】本発明によるハイブリッド車のエンジン停止制
御を含む駆動制御の一つの実施例を示すフローチャー
ト。
【図３】図１に示すハイブリッド車駆動構成の一部修正
例を解図的に示す図。
【符号の説明】
１…エンジン ２…駆動連結装置 ３…ジェネレータ ４…モータ ５…変速機 ６ａ、６ｂ…車軸 ７ａ、７ｂ…車輪 ８…差動歯車機構 ９…蓄電装置 １０…インバータ １１…触媒コンバータ １２…電気式制御装置 １３…遮断弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｋ 41/00 ３０１ Ｂ６０Ｋ 41/20 ３Ｇ３０１ Ｂ６０Ｌ 11/14 ＺＨＶ ４Ｄ０４８ 41/20 Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｄ ５Ｈ１１５ Ｂ６０Ｌ 11/14 ＺＨＶ 3/24 Ｎ Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｅ 3/24 17/00 Ｑ Ｆ０２Ｄ 9/04 41/04 ３３０Ｈ 17/00 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ 41/04 ３３０ Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ Ｆターム(参考） 3D041 AA00 AA19 AB00 AD01 AE00 AE08 3G065 AA09 BA06 CA00 CA12 DA04 EA00 GA00 GA09 GA10 GA11 3G091 AA02 AA14 AB01 AB03 BA03 BA07 BA14 BA15 BA19 CB02 CB08 DA01 DA02 DA08 DB10 EA07 EA16 EA18 FA01 FA05 FA06 HA39 3G092 AA01 AC02 AC03 BB10 CA02 CB05 DC12 DG07 EA09 FA30 GA10 HD02Z HE08Z HF08Z HF21Z 3G093 AA04 AA07 AA16 BA19 BA20 BA21 BA22 CA00 DA01 DA04 DA05 DA06 DB05 EA05 EB09 EC01 FA11 FB02 FB05 3G301 HA00 HA01 JA00 JA02 JA25 KA26 LA00 MA24 NA08 PD12Z PE01Z PE08Z PF01Z PF03Z 4D048 AA06 AB03 CC38 DA01 DA02 DA13 DA20 5H115 PA13 PC06 PG04 PI16 PI24 PI29 PO02 PO06 PO17 PU24 PU25 PV09 QE10 QI03 QI04 QN03 RB08 RE01 RE05 SE04 SE05 SE06 SE08 TB01 TE01 TE08 TO05 TO21

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに動力伝達関係に接続されたエンジン
    と電動機能を有する手段と発電機能を有する手段と、蓄
    電装置と、前記エンジンの排気を浄化する触媒コンバー
    タとを備え、前記エンジンの出力と前記蓄電装置を電源
    とする前記電動機能手段の出力の一方または両方を適宜
    選択して走行すると共に、前記エンジンの出力と車輌の
    走行慣性の一方または両方により前記発電機能手段が適
    宜駆動されて前記蓄電装置を充電するよう構成されたハ
    イブリッド車にして、 車輌の走行状態に基づいて前記エンジンを停止させる条
    件が成立したことを判断する手段と、 前記エンジン停止条件成立に基づいて前記エンジンの燃
    料供給を遮断する手段と、 前記燃料遮断後の前記エンジンの回転を制動するよう前
    記発電機能手段の負荷を前記エンジンに課する手段とを
    有することを特徴とするハイブリッド車。
  2. 【請求項２】更に前記触媒コンバータの温度を検出また
    は推定により求める手段と、 該触媒コンバータ温度が所定のしきい値以上である限り
    前記エンジン停止条件の成立を無効化する手段とを有す
    ることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。
  3. 【請求項３】更に前記エンジンの排気系には前記触媒コ
    ンバータの上流にエンジン停止時に閉じられる遮断弁が
    設けられていることを特徴とする請求項１または２に記
    載のハイブリッド車。
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