JP2004084580A

JP2004084580A - 蓄熱システム

Info

Publication number: JP2004084580A
Application number: JP2002247545A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Ichinose; 一瀬　宏樹; Yutaka Sawada; 沢田　裕; Takayuki Otsuka; 大塚　孝之; Yasuhiro Kuze; 久世　泰広; Rentaro Kuroki; 黒木　錬太郎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】ハイブリッド機構における内燃機関の暖機を行う蓄熱システムにおいて、暖機を目的として冷却水の循環を行う冷却循環装置を別途設置する必要がなく、そのため車両搭載時における車両重量の増加や、設備増加による車両製造コストの上昇に帰結しない蓄熱システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る蓄熱システムは、内燃機関１と補助動力源とを備えるハイブリッド機構と、内燃機関１の出力軸に連結され、内燃機関１から得られる機関出力によって内燃機関１内に形成された冷却水循環水路に冷却水を循環させる冷却水循環装置であるウォータポンプ８と、ウォータポンプ８によって循環させられる冷却水の少なくとも一部を蓄える蓄熱容器９と、を備え、内燃機関１の始動時に、内燃機関１の外部に設けられた駆動源により内燃機関１を駆動させることでウォータポンプ８を作動させることで冷却水を循環させ、内燃機関１の暖機を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動力と補助動力源の動力とを利用して駆動されるハイブリッド車に搭載される内燃機関の暖機を行うための蓄熱システムに関する。
【従来の技術】
【０００２】
近年、自動車等に搭載される内燃機関の燃料消費量、排気排出量、あるいは騒音の低減を目的として、内燃機関と電動機との二つの駆動源を具備し、内燃機関と電動機とを選択的に運転させて車両を駆動するハイブリット車の開発が進められている。
【０００３】
上記したハイブリット車両としては、例えば、内燃機関と、内燃機関の動力で作動される発電機と、発電機により発電された電力を蓄えるバッテリと、発電機で発電された電力およびまたはバッテリに蓄積された電力によって作動する電動機と、電動機の回転軸と機械的に連結された車輪と、内燃機関の動力を発電機と電動機の回転軸とに分配する動力分割機構とを備えたものが提案されている。
【０００４】
このように構成されたハイブリット車両では、発進時あるいは低速走行時のように車両負荷が低負荷領域にある場合は、内燃機関の運転が停止され、且つ、バッテリの電力が電動機に印加される。電動機は、バッテリからの電力によって回転軸を回転させる。
【０００５】
この場合、電動機の回転軸は、電動機自体で発生する動力によって回転し、前記回転軸の回転トルクが車輪に伝達される。この結果、ハイブリット車両は、バッテリの電力によって作動する電動機の動力のみで走行することになる。
【０００６】
前記ハイブリット車では、通常走行時のように車両負荷が中負荷領域にある場合は、内燃機関が運転され、動力分割機構が内燃機関の動力を発電機と電動機の回転軸とに分配する。発電機は、動力分割機構から分配された動力を利用して発電を行う。発電機によって発電された電力は、電動機に印加される。電動機は、発電機からの電力によって回転軸を回転させる。
【０００７】
この場合、電動機の回転軸は、電動機自体で発生する動力と動力分割機構から分配された内燃機関の動力とを加算した動力によって回転し、前記回転軸の回転トルクが車輪に伝達される。この結果、ハイブリット車両は、内燃機関の動力を利用して発電された電力によって作動する電動機の動力と、内燃機関の動力とで走行することになる。
【０００８】
前記ハイブリット車では、加速走行時のように車両負荷が高負荷領域にある場合は、内燃機関が運転され、動力分割機構が内燃機関の動力を発電機と電動機の回転軸とに分配する。発電機は、動力分割機構から分配された動力を利用して発電を行う。発電機によって発電された電力は、バッテリの電力とともに電動機に印加される。電動機は、発電機からの電力とバッテリからの電力とを加算した電力によって回転軸を回転させる。
【０００９】
この場合、電動機の回転軸は、電動機自体で発生する動力と動力分割機構から分配された動力とを加算した動力によって回転し、前記回転軸の回転トルクが車輪に伝達される。この結果、ハイブリット車両は、内燃機関の動力を利用して発電された電力及びバッテリの電力によって作動する電動機の動力と、内燃機関の動力とで走行することになる。
【００１０】
前記ハイブリット車では、車両が減速状態あるいは制動状態にある場合は、車輪の回転トルクが電動機の回転軸に伝達されることを利用して回生発電が行われる。すなわち、前記ハイブリット車では、車輪と電動機の回転軸とが機械的に連結されており、車両の減速時あるいは制動時に車輪の回転トルクが電動機の回転軸に伝達されるため、電動機を発電機として作用させることにより、車輪から電動機の回転軸に伝達される運動エネルギを電気エネルギに変換する、いわゆる回生発電を行うことが可能となる。前記電動機によって回生発電された電力は、バッテリに蓄積される。
【００１１】
このようなハイブリット車によれば、電動機のみで車両を駆動させることによって内燃機関を効率的に運転させることが可能となり、燃料消費率の低減を図ることが可能となる。ところで、内燃機関の運転停止期間が長くなると、機関本体の温度が低下するため、内燃機関の再始動時に内燃機関を暖機運転させる必要が生じる。内燃機関を暖機運転させる場合は、燃焼の安定化や燃焼時に発生する熱量の増加などを目的として、燃料噴射量が通常よりも増量されるため、内燃機関を暖機運転させる頻度が増えると、燃料消費量が増加して、燃費が悪化するという問題があった。
【００１２】
これに対し、従来では、特開２００１−６５３８４号公報に記載された「内燃機関の暖機促進装置」が提案されている。この公報に記載された内燃機関の暖機促進装置は、内燃機関と補助動力源とを選択的に運転させて車両を駆動するハイブリット機構と、断熱性を有する部材で形成され内燃機関内に形成された水路を循環する冷却水の一部を蓄える蓄熱容器と、内燃機関の始動時に前記蓄熱容器内の冷却水を内燃機関に循環させて内燃機関の暖機を促進する暖機促進手段と、ハイブリット機構によって内燃機関の運転が自動的に停止されるべきときに、蓄熱容器内の冷却水の温度が所定温度未満であると内燃機関の運転停止を禁止する運転停止禁止手段と、を備える。
【００１３】
このように構成された内燃機関の暖機促進装置は、蓄熱容器内に蓄えられた冷却水を循環させることによって内燃機関の暖機を促進させるものである。更に、備える運転禁止手段によって、蓄熱容器内に蓄えられる冷却水の温度を一定以上に保つことで、内燃機関の暖機に適した冷却水の確保を図る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような内燃機関の暖機促進装置は、蓄熱容器内に蓄えた一定温度以上の冷却水を内燃機関に循環させることで、内燃機関の暖機を図るものであり、冷却水の循環に関する具体的な手段として、電動ウォータポンプが例示されている。この電動ウォータポンプは、冷却水を循環させて内燃機関の暖気を行うときに、電動ウォータポンプの駆動部に通電することによって作動し、冷却水の循環を行うものである。従って、内燃機関の暖機を目的とする冷却水の循環を主な駆動目的とする設備であり、暖機促進装置の一部として別途設置する必要がある。このような構成とした場合、電動ウォータポンプを更に設置することにより、車両搭載時の車両重量の増加や、設備増加による車両製造コストの上昇等を招くという問題がある。
【００１５】
また、一般に内燃機関は、上記のような電動ウォータポンプではなく、内燃機関の出力軸から得られる機関出力を駆動源とするウォータポンプを備える。これは、内燃機関で発生した熱を、冷却水を媒介として放出させるために、ラジエータと内燃機関の間において冷却水を循環させるためのものである。しかし、このウォータポンプは先述のとおり、内燃機関の機関出力を駆動源としているため、内燃機関が停止しているときは作動しない。そのため、内燃機関が停止しているときにおいて、内燃機関を暖気するために冷却水を循環させるためには利用できない。
【００１６】
そこで本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリット車両のように内燃機関と補助動力源の少なくとも一方によって車両を駆動するハイブリッド機構における内燃機関の暖機を行う蓄熱システムにおいて、内燃機関の暖機を目的として冷却水の循環を行う電動ウォータポンプを別途設置する必要がなく、そのため車両搭載時における車両重量の増加や、設備増加による車両製造コストの上昇等を招く虞がない蓄熱システムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。即ち、本発明に係る蓄熱システムは、内燃機関と補助動力源を備え、該内燃機関と該補助動力源の少なくとも何れか一を駆動源として駆動輪を駆動するハイブリッド機構と、前記内燃機関の出力軸に連結され、該内燃機関から得られる機関出力によって該内燃機関内に形成された冷却水循環水路に冷却水を循環させる冷却水循環装置と、前記冷却水循環装置によって循環させられる冷却水の少なくとも一部を蓄える蓄熱容器と、を備え、前記内燃機関の始動時に、該内燃機関の外部に設けられた駆動源により該内燃機関を駆動させることで前記冷却水循環装置を作動させ冷却水を循環させる冷却水循環手段によって、前記内燃機関の暖機を行うことを特徴とする。
【００１８】
このように構成された蓄熱システムでは、内燃機関が停止しているときに、内燃機関を外部からの駆動源によって半ば強制的に駆動させることで、内燃機関に連結されている冷却水循環装置を作動させ、蓄熱容器に貯め込まれている冷却水を循環させる。その結果、内燃機関の暖機を行うことができる。
【００１９】
つまり、内燃機関の出力軸に連結され、内燃機関から得られる機関出力によって内燃機関内に形成された冷却水循環水路に冷却水を循環させる冷却水循環装置は、内燃機関が停止しているときは、駆動力である機関出力が発生していないために、冷却水を循環させることができない。そこで、内燃機関が停止しているときにおいて、内燃機関を内燃機関の外部に設けられた駆動源によって、半ば強制的に駆動させることによって、内燃機関に連結されている前記の冷却水循環装置を作動させ、冷却水の循環を行うものである。このとき、冷却水循環装置としては、内燃機関が燃料の燃焼によって自己駆動しているときに、内燃機関から発生する熱を、冷却水を媒介にして放出させるために、ラジエータと内燃機関との間において冷却水を循環させるウォータポンプが考えられる。
【００２０】
このように構成することにより、内燃機関が停止しているときに内燃機関の外部における駆動源で、通常は内燃機関の冷却を行うために冷却水の循環を行う冷却水循環装置を駆動させ、内燃機関の暖機を図る。従って、既存の冷却水循環装置を内燃機関の暖機にも利用でき、別途、冷却水循環装置を設置する必要がなくなる。そのため、車両搭載時における車両重量の増加や、設備増加による車両製造コストの上昇等を招く虞がない。
【００２１】
ここで、内燃機関が停止しているときに内燃機関を駆動させるために、内燃機関の外部に設けられた駆動源として、ハイブリッド機構における補助動力源が考えられる。即ち、先述の蓄熱システムにおいて、更に電力を蓄積する蓄電池を備え、補助動力源は、前記蓄電池に蓄えられた電力によって駆動される電動機であって、前記冷却水循環手段は、前記電動機によって前記内燃機関を駆動させることで前記冷却水循環装置を作動させ、冷却水を循環させることを特徴とする。
【００２２】
このように構成することにより、ハイブリッド機構における補助動力源である電動機で内燃機関を駆動することで、通常は内燃機関の冷却を行うために冷却水の循環を行う冷却水循環装置を作動させ、内燃機関の暖機を図る。従って、既存の冷却水循環装置を内燃機関の暖機にも利用でき、別途、冷却水循環装置を設置する必要がなくなる。そのため、車両搭載時における車両重量の増加や、設備増加による車両製造コストの上昇等を招く虞がない。
【００２３】
尚、内燃機関が停止しているときに内燃機関を駆動させるために、内燃機関の外部に設けられた駆動源としては、ハイブリッド機構における補助動力源だけではなく、車両内部に配設されるその他のアクチュエータを利用することも可能である。
【００２４】
ここで、内燃機関が停止しているときに内燃機関の暖機を行うときだけではなく、次の内燃機関の暖機を行うために、内燃機関が停止しているときに冷却水を蓄熱容器へと回収するときにおいても、冷却水を循環させる必要がある。そこで、このような場合においても、先述の課題を解決するために本発明は以下のような手段を採用した。即ち、内燃機関と補助動力源を備え、該内燃機関と該補助動力源の少なくとも何れか一を駆動源として駆動輪を駆動するハイブリッド機構と、前記内燃機関の出力軸に連結され、該内燃機関から得られる機関出力によって該内燃機関内に形成された冷却水循環水路に冷却水を循環させる冷却水循環装置と、前記冷却水循環装置によって循環させられる冷却水の少なくとも一部を蓄える蓄熱容器と、を備え、前記内燃機関を停止したときに、該内燃機関の外部に設けられた駆動源により該内燃機関を駆動させることで前記冷却水循環装置を作動させ冷却水を循環させる冷却水循環手段によって、前記冷却水循環水路の冷却水を前記蓄熱容器へ回収することを特徴とする。
【００２５】
このように構成された蓄熱システムでは、内燃機関が停止しているときに、内燃機関を外部からの駆動源によって半ば強制的に駆動させることで、冷却水循環水路の冷却水を蓄熱容器へ回収する。その結果、次の内燃機関の暖機に使用する冷却水を蓄熱容器へ回収することができる。
【００２６】
つまり、内燃機関の出力軸に連結され、内燃機関から得られる機関出力によって内燃機関内に形成された冷却水循環水路に冷却水を循環させる冷却水循環装置は、内燃機関が停止しているときは、駆動力である機関出力が発生していないために、冷却水を循環させることができない。そこで、内燃機関が停止しているときにおいて、内燃機関を内燃機関の外部に設けられた駆動源によって、半ば強制的に駆動させることによって、内燃機関に連結されている前記の冷却水循環装置を作動させ、冷却水を循環させ、蓄熱容器へ回収するものである。また、冷却水循環装置、内燃機関の外部に設けられた駆動源については、先述と同様である。
【００２７】
ここで、先述の蓄熱システムが、内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化触媒を備える場合、先述までのように内燃機関が停止しているときに、内燃機関の外部に設けられた駆動源によって内燃機関を駆動するときに発生する排気の、排気浄化触媒への流入を回避することができる。即ち、先述までの蓄熱システムにおいて、更に、前記内燃機関の排気管に該内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化触媒と、前記冷却水循環手段が作動することによって前記内燃機関が駆動されるときに、該内燃機関から排出される排気の前記排気浄化触媒への流入を回避する排気流入回避手段と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
このように構成された蓄熱システムでは、内燃機関が停止しているときに、内燃機関を外部からの駆動源によって半ば強制的に駆動させることで、内燃機関に連結されている冷却水循環装置を作動させることで、内燃機関の暖機および冷却水の蓄熱容器への回収を行うとともに、排気流入回避手段によって、内燃機関を外部からの駆動源によって駆動されているときに、内燃機関から排出される排気が排気浄化触媒へ流入するのを回避する。
【００２９】
つまり、内燃機関を外部からの駆動源によって駆動されているときは、内燃機関においては燃料の燃焼が行われておらず、従って内燃機関から排出される排気に含有される酸素量もほぼ新気と等しいと考えられる。この排気を排気浄化触媒に供給すると、排気浄化触媒が酸素過多状態となり、排気浄化触媒の触媒機能が低下する。特に、排気浄化触媒が三元触媒であるときに酸素過多状態となると、排気中のＮＯｘを浄化することができなくなる。そこで、内燃機関を外部からの駆動源によって駆動されているときは、内燃機関から排出される排気が排気浄化触媒へ供給されるのを回避するものである
【００３０】
このように構成することにより、既存の冷却水循環装置を内燃機関の暖機および冷却水の回収にも利用でき、別途、冷却水循環装置を設置する必要がなくなる。そのため、車両搭載時における車両重量の増加や、設備増加による車両製造コストの上昇等を招く虞がない。一方で、内燃機関が外部からの駆動源によって駆動されているときに内燃機関からの排気を排気浄化触媒へと流入するのを回避することで、排気浄化触媒が酸素過多状態となり、触媒能力が低下することを防ぐことができる。
【００３１】
ここで排気流入回避手段には、前記内燃機関の吸気管から排気管までに至る少なくとも一つの部位において、該部位における気体の通過を遮断することで排気の前記排気浄化触媒への流入を回避する手段が考えられる。つまり、内燃機関を外部からの駆動源によって駆動するときは、吸気管から排気管に至る一連の吸気および排気の流れを遮断することによって、最終的に排気浄化触媒へ過多の酸素が供給されるのを防止するものである。
【００３２】
更に、排気流入回避手段には、排気浄化触媒を迂回させて排気を排出することで排気の排気浄化触媒への流入を回避する手段も考えられる。つまり、内燃機関を外部からの駆動源によって駆動するときは、内燃機関から排出される排気が排気浄化触媒を迂回することで、排気浄化触媒が排気に曝されることがなくなり、以って排気浄化触媒へ過多の酸素が供給されるのを防止するものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
＜実施例１＞
以下、本発明に係る蓄熱システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る蓄熱システムを適用するハイブリッド車両に搭載されるハイブリッド機構の概略構成を示す図である。
図１に示すハイブリッド機構は、ガソリンエンジンである内燃機関１と、補助動力源としてのモータジェネレータ２及びモータジェネレータ３を備えている。
【００３４】
内燃機関１のクランクシャフトは出力軸１７に連結され、出力軸１７は動力分割機構４に連結されている。動力分割機構４は、動力伝達軸１９を介してモータジェネレータ２と連結されるとともに、動力伝達軸２０を介してモータジェネレータ３とも連結されている。ここで、前記動力分割機構４は、例えば、ピニオンギヤを回転自在に支持するプラネタリキャリヤと、プラネタリキャリヤの外側に配置されたリングギヤと、プラネタリキャリヤの内側に配置されたサンギヤとを備えた遊星歯車（プラネタリギヤ）で構成され、プラネタリキャリヤの回転軸が前記出力軸１７と連結され、リングギヤの回転軸が前記動力伝達軸２０と連結され、サンギヤの回転軸が前記動力伝達軸１９と連結されている。
【００３５】
前記モータジェネレータ３に連結される動力伝達軸２０には、減速機５が連結され、減速機５には、ドライブシャフト７を介して駆動輪６が連結されている。減速機５は、複数の歯車を組み合わせて構成され、動力伝達軸２０の回転速度を減速して、内燃機関１、モータジェネレータ２及びモータジェネレータ３において発生したトルクをドライブシャフト７伝達する。
【００３６】
前記モータジェネレータ２は、インバータ１１と電気的に接続され、インバータ１１は、更にバッテリ１２と電気的に接続されている。モータジェネレータ２は、交流同期型の電動機で構成され、励磁電流が印加されるとトルクを発生するとともに、外部からトルクが加えられると、例えば前記内燃機関１から動力分割機構４を介して運動エネルギが入力されると、その運動エネルギを電気エネルギに変換することによって電力を発生させる。発生した電力はインバータ１１を介してバッテリ１２へ蓄積される。ここで、モータジェネレータ２は、内燃機関１の始動時にバッテリ１２から電力が印加されることで駆動し、それに従い内燃機関１が駆動する。従って、内燃機関１のスタータモータとして作用する。バッテリ１２は、複数のニッケル水素バッテリを直列に接続して構成されている。
【００３７】
前記モータジェネレータ３は、前記モータジェネレータ２と並列してインバータ１１と電気的に接続され、インバータ１１は、バッテリ１２と電気的に接続されている。モータジェネレータ３は、交流同期型の電動機で構成され、前記モータジェネレータ２で発電された電力およびまたはバッテリ１２に蓄積されている電力が印加されると、印加される電力の大きさに応じたトルクを発生させ、動力伝達軸２０を回転駆動させる。またモータジェネレータ３は、車両の減速時に発電機として作用し、駆動輪６からドライブシャフト７及び減速機５を介して動力伝達軸２０に伝達される運動エネルギを電気エネルギに変換する、いわゆる回生発電を行う。
【００３８】
前記インバータ１１は、複数のパワートランジスタを組み合わせて構成される電力変換装置であり、モータジェネレータ２において発電された電力のバッテリ１２への印加と、モータジェネレータ３において発電された電力のバッテリ１２への印加と、モータジェネレータ２で発電された電力のモータジェネレータ３への印加と、バッテリ１２に蓄電された電力のモータジェネレータ２への印加と、バッテリ１２に蓄電された電力のモータジェネレータ３への印加とを選択的に切り換え、実行する。
【００３９】
ここで、本実施の形態では、モータジェネレータ２およびモータジェネレータ３が交流同期型の電動機で構成されるため、インバータ１１は、モータジェネレータ２およびモータジェネレータ３で発電された電力をバッテリ１２へ印加する場合は発電された交流電圧を直流電圧に変換した後にバッテリ１２へ印加し、バッテリ１２の電力をモータジェネレータ２およびモータジェネレータ３へ印加する場合はバッテリ１２の直流電圧を交流電圧に変換した後に印加する。
【００４０】
ここで、上述のハイブリッド機構に含まれる内燃機関１の具体的な実施態様について、図面に基づいて説明する。図２は、前記内燃機関１およびその冷却水循環系の概略構成を示す図である。図２に示す内燃機関１は、４つの気筒を有する水冷式の４サイクル・ガソリンエンジンである。尚、図１に示すように内燃機関１と動力分割機構４とは、出力軸１７を介して連結されているが、図２においては出力軸１７の図示は省略されている。
【００４１】
内燃機関１は、各気筒２０２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁２０３を備えている。各燃料噴射弁２０３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室２０４と接続されている。蓄圧室２０４は、燃料供給管２０５を介して燃料ポンプ２０６と連通している。この燃料ポンプ２０６は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポンプ２０６の入力軸に取り付けられたポンププーリ２０６ａが内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ２０１とベルト２０７を介して連結されている。このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ２０６の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ２０６は、クランクシャフトから該燃料ポンプ２０６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。
【００４２】
前記燃料ポンプ２０６から吐出された燃料は、燃料供給管２０５を介して蓄圧室２０４へ供給され、蓄圧室２０４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２０２の燃料噴射弁２０３へ分配される。そして、燃料噴射弁２０３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁２０３が開弁し、その結果、燃料噴射弁２０３から気筒２０２内へ燃料が噴射される。尚、本実施例における内燃機関１は、燃料が気筒内に直接噴射される直噴式内燃機関であるが、吸気ポートにおいて燃料が噴射されるポート噴射式内燃機関であってもよい。
【００４３】
次に、内燃機関１には、吸気枝管２０８が接続されており、吸気枝管２０８の各枝管は、各気筒２０２の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。前記吸気枝管２０８は吸気管２０９に接続されている。吸気管２０９には、該吸気管２０９内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ２１１が取り付けられている。前記吸気管２０９における吸気枝管２０８の直上流に位置する部位には、該吸気管２０９内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁２１３が設けられている。この吸気絞り弁２１３には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁２１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ２１４が取り付けられている。
【００４４】
一方、内燃機関１には、排気枝管２１７が接続され、排気枝管２１７の各枝管が排気ポート（図示省略）を介して各気筒２０２の燃焼室と連通している。前記排気枝管２１７は排気管２１８と接続され、この排気管２１８は、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。
【００４５】
前記排気管２１８の途中には、内燃機関１から排出される排気に含有される有害成分を浄化する排気浄化触媒２２０が設けられている。本実施例においては、この排気浄化触媒２２０に、排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するよう格子状に形成されたコージェライトからなるセラミック担体と、セラミック担体の表面にコーティングされた触媒層とを備え、前記触媒層が多数の細孔を有する多孔質のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の表面に白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系あるいはパラジウム−ロジウム（Ｐｄ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質を担持させて形成された三元触媒が使用されている。この三元触媒は、流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍にあるときに、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を排気中の酸素（Ｏ２）と反応させて水（Ｈ_２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ_２）へ酸化すると同時に、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を排気中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて水（Ｈ_２Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、窒素（Ｎ_２）へ還元する。このような三元触媒によれば、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化することが可能となり、それらの有害ガス成分が大気中に放出されることが防止される。
【００４６】
ここで、上述のように、三元触媒は酸化反応と還元反応とを同時に進行させる触媒であるため、三元触媒の置かれる雰囲気の酸素濃度が触媒作用に大きな影響を及ぼす。即ち、三元触媒の置かれる雰囲気の酸素濃度が低すぎる場合は、酸素不足のため酸化反応を促進させることができず、一方で酸素濃度が高すぎる場合は、酸素過多状態となり還元反応を促進させることができない。従って、酸化反応と還元反応のバランスを考慮した酸素濃度の雰囲気に、三元触媒を配置する必要がある。
【００４７】
ここで、排気浄化触媒２２０の直上流に位置する排気管２１８には、該排気管２１８内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ２１２が取り付けられている。また、排気浄化触媒２２０の上流には排気を導入する上流側導入管２１０ａの一端が接続され、排気浄化触媒２２０の下流には下流側導入管２１０ｂの一端が接続される。上流側導入管２１０ａ及び下流側導入管２１０ｂの他端は差圧センサ２１０に接続されている。差圧センサ２１０は、上流側導入管２１０ａ及び下流側導入管２１０ｂから導入された排気の差圧に対応した電気信号を出力する。
前記した排気浄化触媒２２０の下流に位置する排気管２１８には、該排気管２１８内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁２１５が設けられている。この排気絞り弁２１５には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁２１５を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ２１６が取り付けられている。
【００４８】
また、内燃機関１には、本発明に係る冷却水循環手段を構成する冷却水循環系を有する。以下に、本発明における冷却水循環系を図２に基づいて説明する。
【００４９】
内燃機関１は、その出力軸１８を介して、ウォータポンプ８と連結されている。ウォータポンプ８は内燃機関１から得られるトルクを駆動源として、冷却水を循環させる冷却水循環装置（ポンプ）である。ここで、ウォータポンプ８から内燃機関１へ冷却水路２２５ａが延出している。図２においては図示されていないが、内燃機関１の内部においては、冷却水路２２５ａから続く冷却水路が形成されており、冷却水路２２５ｂへと繋がる。この内燃機関１の内部における冷却水路は、そこを流れる冷却水と内燃機関とにおいて、熱エネルギの授受、例えば内燃機関１の有する熱エネルギを冷却水へ移行させることによる内燃機関１の冷却や、逆に冷却水の有する熱エネルギを内燃機関へ移行させることによる内燃機関の暖気等を実行すべく形成されている。
【００５０】
更に、内燃機関１から延出した冷却水路２２５ｂは流路切替弁２２４に連結する。流路切替弁２２４からは、２本の流路２２５ｃおよび２２５ｅが延出している。ここで、流路切替弁２２４は２２５ｂから流れ込む冷却水を、冷却水路２２５ｃ又は２２５ｅの何れかに流し込むべく流路を選択的に切り替える弁である。この流路切替弁２２４は、後述において説明するエンジンＥＣＵ１４からの指令により流路を切り替える。
【００５１】
ここで、流路切替弁２２４から延出する冷却水路２２５ｃは、ラジエータ１０へ連結する。ラジエータ１０は、冷却水の放熱を行い、冷却水温度を低下させる装置である。ラジエータ１０からは冷却水路２２５ｄが延出し、冷却水路２２５ｄはその途中でサーモスタッド２２１を介して、ウォータポンプ８へと連結する。ここで、サーモスタッド２２１は、冷却水の温度が所定の温度に満たない場合に、冷却水路２２５ｄにおける冷却水の流れを遮断する機能を有し、内燃機関１へ低温の冷却水が流れ内燃機関１が過多に冷却されるのを防止するための装置である。
一方で、流路切替弁２２４から延出する冷却水路２２５ｅは、蓄熱容器９に連結する。蓄熱容器９は、一定温度を有する冷却水を貯蔵するための容器であり、冷却水の保温のために容器周囲は断熱構造となっている。更に、蓄熱容器９から冷却水路２２５ｆが延出し、ウォータポンプ８へ連結する。
【００５２】
また、内燃機関１の外壁において、該外壁温度を検出するための内燃機関外壁温度センサ２２２が設けられている。また、蓄熱容器９の冷却水排出口における冷却水の温度を検出するための蓄熱容器排水温センサ２２３が、蓄熱容器９の排出口に設けられている。更にウォータポンプ８によって内燃機関１に送り込まれ、内燃機関１と熱エネルギの授受を行った直後の冷却水の温度を検出するための循環冷却水温センサ２２６が、冷却水が内燃機関１から排出される部位に設けられている。
【００５３】
このように構成される冷却水循環系においては、エンジンＥＣＵ１４からの指令によって、流路切替弁２２４が２２５ｂから流れ込む冷却水を、冷却水路２２５ｃ又は冷却水路２２５ｅの何れかに導く。従って、内燃機関の冷却が必要な場合は、流路切替弁２２４によって形成される、冷却水路２２５ａ、内燃機関１内部に形成される冷却水路、冷却水路２２５ｂ、冷却水路２２５ｃ、冷却水路２２５ｄを含む冷却水路を冷却水が循環することになる。この冷却水路において、冷却水は、内燃機関１から熱エネルギを受け取り、ラジエータ１０において自己の有する熱エネルギの放出を行う。
内燃機関の暖機が必要な場合は、流路切替弁２２４によって形成される、冷却水路２２５ａ、内燃機関１内部に形成される冷却水路、冷却水路２２５ｂ、冷却水路２２５ｅ、冷却水路２２５ｆを含む冷却水路を冷却水が循環することになる。この冷却水路において、蓄熱容器９に貯蔵されている冷却水は、自己の有する熱エネルギを内燃機関１に伝達し、内燃機関１の暖機を行う。
【００５４】
上記のような構成のハイブリッド機構には、内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるエンジンＥＣＵ１４と、モータジェネレータ２およびモータジェネレータ３に対して電力を供給するインバータ１１を制御するための電子制御ユニットであるモータＥＣＵ１５と、バッテリ１２を制御するための電子制御ユニットであるバッテリＥＣＵ１６と、エンジンＥＣＵ１４、モータＥＣＵ１５およびバッテリＥＣＵ１６を含めたハイブリッド機構全体を総合的に制御するための電子制御ユニットであるハイブリッドＥＣＵ１３が併設されている。
【００５５】
例えば、また、モータＥＣＵ１５は、ハイブリッドＥＣＵ１３から要求されるトルクをモータジェネレータが発揮すべく、インバータ１１を制御する。また、バッテリＥＣＵ１６は、バッテリ１２の充電状態の監視等を行う。バッテリＥＣＵ１６からの信号に基づいて、バッテリ１２が低充電状態にあるとハイブリッドＥＣＵ１３が判断すると、ハイブリッドＥＣＵ１３からモータＥＣＵ１５に対して、モータジェネレータ２の駆動指令を出し、モータジェネレータ２において発電された電力がインバータ１１を介してバッテリ１２へ充電される。
【００５６】
ここで、ハイブリッドＥＣＵ１３およびエンジンＥＣＵ１４については、図３に基づいて詳細な説明を行う。ハイブリッドＥＣＵ１３は、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ２２０からのアクセル開度信号、クランク軸のクランク角に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ２１９からのクランク角信号、排気浄化触媒２２０における吸入口と排出口との間の差圧に対応した電気信号を出力する差圧センサ２１０からの差圧信号や排気温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ２１２からの電気信号等に基づいて、必要な内燃機関出力、モータジェネレータトルク等を算出し、エンジンＥＣＵ１４を初めとする各ＥＣＵへその要求値を伝達することで、ハイブリッド機構全体の制御を行う。また、内燃機関１の吸気量および排気量を制御する吸気絞りアクチュエータ２１４および排気絞りアクチュエータ２１６の制御を行う。
【００５７】
またエンジンＥＣＵ１４は、内燃機関外壁温度に対応した電気信号を出力する内燃機関外壁温度センサ２２２からの温度信号、蓄熱容器から排出される冷却水の水温に対応した電気信号を出力する蓄熱容器排水温センサ２２３からの温度信号、内燃機関において熱エネルギの授受を行った直後の冷却水の水温に対応した電気信号を出力する循環冷却水温センサ２２６からの温度信号やハイブリッドＥＣＵ１３から要求された内燃機関出力指令等に基づいて、内燃機関の燃料噴射弁２０３の開度指令や冷却水の流路切替弁２２４の切替指令等を行う。
【００５８】
ここで、ハイブリッドＥＣＵ１３およびエンジンＥＣＵ１４は、各々ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）と、を備えている。前記ＲＯＭは各種アプリケーションプログラム及び制御マップを記憶している。前記ＲＡＭは、各センサからの出力信号やＣＰＵの演算結果等を格納する。前記ＣＰＵは、前記ＲＯＭに記憶されたアプリケーションプログラム等に従って動作する。
【００５９】
ここで、上記のように構成されるハイブリッド機構について、該ハイブリッド機構を有する車両の運転状態におけるハイブリッド機構の動作を以下に説明する。先ず、車両が停止状態から発進する場合は、前記ハイブリッドＥＣＵ１３は、バッテリ１２からモータジェネレータ３へ駆動電力を印加させるべくインバータ１１を制御する。バッテリ１２からモータジェネレータ３へ駆動電力が供給されると、モータジェネレータ３の動力伝達軸２０が回転し、次いで動力伝達軸２０の回転トルクが減速機５及びドライブシャフト７を介して駆動輪６へ伝達され、車両が発進する。
【００６０】
尚、車両発進時において、バッテリ１２の充電状態が所定の基準値を下回っている場合、エアコンディショナ用コンプレッサ等の補機類を作動させる必要が生じた場合、又は、内燃機関１もしくは排気浄化系を暖機する必要が生じた場合等は、ハイブリッドＥＣＵ３０は、内燃機関１を始動させるべくエンジンＥＣＵ１４へ機関始動要求信号を送信する。
【００６１】
ここで、車両発進時において、バッテリ１２の充電、補機類の作動、内燃機関１もしくは排気浄化系の暖機を図るべく内燃機関１が始動されると、ハイブリッドＥＣＵ１３は、バッテリ１２からモータジェネレータ２へ励磁電流を印加すべくインバータ１１を制御し、モータジェネレータ２を発電機として作動させる。この場合、内燃機関１から出力されるトルクによって出力軸１７が回転する。出力軸１７の回転トルクは、動力分割機構４のプラネタリキャリアへ伝達され、プラネタリキャリアからサンギヤとリングギヤとに分配される。
【００６２】前記プラネタリキャリアから前記サンギヤに分配された回転トルクは、前記サンギヤに連結されたモータジェネレータ２に伝達される。前記モータジェネレータ２は、前記サンギヤから伝達された運動エネルギを電気エネルギへ変換することにより発電を行う。前記モータジェネレータ２で発電された電力は、インバータ１１によってバッテリ１２とモータジェネレータ３とへ分配される。前記プラネタリキャリアから前記リングギヤに分配された回転トルクは、前記リングギヤに連結された動力伝達軸２０へ伝達される。この結果、動力伝達軸２０は、モータジェネレータ３から出力されるトルクと前記リングギヤから伝達された回転トルクとを加算したトルクで回転することになる。この動力伝達軸２０の回転トルクは、減速機５及びドライブシャフト７を介して駆動輪６へ伝達される。
【００６３】
次に、車両が発進状態から通常走行状態へ移行した場合は、ハイブリッドＥＣＵ１３は、内燃機関１から出力されるトルクを所望の目標トルクとすべくエンジンＥＣＵ１４を制御するとともに、バッテリ１２からモータジェネレータ３への駆動電力の供給を停止し、且つバッテリ１２からモータジェネレータ２へ励磁電流を印加させるべくインバータ１１を制御する。
【００６４】
具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１３は、アクセル開度センサ２２０の出力信号（アクセル開度）と図示しない車速センサの出力信号（車速）とから運転者が要求する駆動トルク（以下、要求駆動トルクと称する）を算出し、要求駆動トルクを満たす上で内燃機関１が出力すべきトルク（以下、要求機関トルクと称する）とモータジェネレータ３が出力すべきトルク（以下、要求モータトルクと称する）とを決定する。ハイブリッドＥＣＵ１３は、前記要求機関トルクをエンジンＥＣＵ１４へ送信するとともに、前記要求モータトルクに従ってインバータ１１を制御する。その際、ハイブリッドＥＣＵ１３は、モータジェネレータ２に印加する励磁電流の大きさを調節することによってモータジェネレータ２の回転数を制御し、それによって内燃機関１の機関回転数を制御する。
【００６５】
ここで、ハイブリッドＥＣＵ１３からエンジンＥＣＵ１４へ送信される要求機関トルクは、例えば、内燃機関１の吸入空気量と機関回転数とをパラメータとした値である。その場合、ハイブリッドＥＣＵ１３は、吸入空気量と機関回転数と機関トルクとの関係を示すマップを有し、このマップから所望の機関トルクに対応した吸入空気量と機関回転数とを特定し、特定した吸入空気量と機関回転数とを要求機関トルクとしてエンジンＥＣＵ１４へ送信する。ハイブリッドＥＣＵ１３からの要求機関トルクを受信したエンジンＥＣＵ１４は、前記要求機関トルクに従って、スロットル開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、及び点火時期を決定し、燃料噴射弁及び点火栓等を制御する。
【００６６】
尚、車両の通常走行時にバッテリ１２の充電が必要になると、ハイブリッドＥＣＵ１３は、内燃機関１から出力されるトルクを増加させるべくエンジンＥＣＵ１４を制御するとともに、バッテリ１２からモータジェネレータ２へ印加される励磁電流を増加させるべくインバータ１１を制御し、要求駆動トルクを確保しつつ発電量を増加させる。
【００６７】
次に、車両が加速状態にある場合は、ハイブリッドＥＣＵ１３は、前述した通常走行時と同様に要求駆動トルク、要求機関トルク、及び要求モータトルクを算出し、次いでエンジンＥＣＵ１４を介して内燃機関１を制御するとともに、インバータ１１を介してモータジェネレータ３を制御する。
【００６８】
尚、ハイブリッドＥＣＵ１３は、インバータ１１を制御する際、モータジェネレータ２で発電された電力に加えて、バッテリ１２の電力もモータジェネレータ３へ印加すべく制御を行い、モータジェネレータ３から出力されるトルクを増加させる。
【００６９】
更に、車両が減速状態もしくは制動状態にある場合は、前記ハイブリッドＥＣＵ１３は、内燃機関１の運転を停止させるべく前記エンジンＥＣＵ１４へ機関停止要求信号を送信するとともに、モータジェネレータ２の作動及びモータジェネレータ３の作動を停止させるべくインバータ１１を制御する。
【００７０】
続いて、前記ハイブリッドＥＣＵ１３は、モータジェネレータ３を発電機として作用させ、駆動輪６からドライブシャフト７及び減速機５を介して動力伝達軸２０へ伝達される運動エネルギを電気エネルギに変換する回生発電を行う。前記モータジェネレータ３で回生発電された電力は、インバータ１１を介してバッテリ１２に充電される。
【００７１】
以上に述べた運転状態において、車両が停止している状態、もしくは車両がモータジェネレータのみで駆動されている状態から内燃機関１を始動させる場合、内燃機関温度が低いため、その暖機が必要であると考えられる。そこで本発明に係る冷却水循環手段によって内燃機関１の暖機および暖機に使用する冷却水の回収が行われる。以下にその制御についての本実施の形態を説明する。図４は内燃機関の暖機時に行われる蓄熱冷却水供給制御の流れを示すフローチャート図、図５および図６は内燃機関の暖機に使用する冷却水を回収するための蓄熱冷却水回収制御の流れを示すフローチャート図である。
【００７２】
先ず、図４に示す蓄熱冷却水供給制御を説明する。エンジンＥＣＵ１４は、蓄熱冷却水供給制御を一定の時間毎に繰り返し実行する。本制御において、先ずＳ４０１において、エンジンＥＣＵ１４は、内燃機関１が始動を要求されているか否かを判断する。具体的には、ハイブリッド車両の運転状況等によってハイブリッドＥＣＵ１３からエンジンＥＣＵ１４に対して、機関始動要求信号が出されているかを判断する。
【００７３】
Ｓ４０１において、内燃機関１に始動要求がなされていないと判断されるとＳ４０１からＳ４０９へと進み、本制御を終了する。一方、Ｓ４０１において、内燃機関１に始動要求がなされていると判断されると、Ｓ４０１からＳ４０２へと進む。Ｓ４０２においては、エンジンＥＣＵ１４が内燃機関外壁温度センサ２２２から内燃機関１の外壁温度を取得し、該外壁温度と所定の温度Ｔ１との比較を行う。所定の温度Ｔ１は、内燃機関１が暖機を要するか否かを判断するための基準温度である。従って、内燃機関１の外壁温度が所定の温度Ｔ１より高い場合は、内燃機関１は既に暖まっているため暖機は不要であると判断され、内燃機関１の外壁温度が所定の温度Ｔ１より低い場合は、内燃機関１の暖機は不十分であり暖機を行う必要があると判断される。従って、Ｓ４０２において、内燃機関１の外壁温度がＴ１以上であると判断されると、Ｓ４０９へ進み、本制御を終了する。一方、Ｓ４０２において、内燃機関１の外壁温度がＴ１に満たないと判断されると、Ｓ４０３へ進み、以後内燃機関１の暖機を行う。
【００７４】
上述のＳ４０２においては、内燃機関１の外壁温度を、内燃機関１に暖機を要するか否かの判断基準としているが、内燃機関１の外壁温度に代わって、内燃機関１において熱エネルギの授受を行った直後に内燃機関１から排出される冷却水の温度をその判断基準としてもよい。即ち、循環冷却水温センサ２２６によって検出される冷却水温度は、内燃機関１において熱エネルギの授受を行った直後の冷却水温であるので、内燃機関１の暖機の程度に大きく影響されると考えられるからである。尚、この場合、内燃機関１が暖気を要するか否かを判断するための基準値であるＴ１は、上述の内燃機関１の外壁温度を用いる場合のＴ１とは異なるので、対応するＴ１を設定する必要がある。
【００７５】
Ｓ４０３においては、エンジンＥＣＵ１４から流路切替バルブ２２４へ、冷却水流路の切替信号が出される。これにより、冷却水流路２２５ｂと２２５ｅが連通することで、冷却水通路２２５ａ、２２５ｂ、内燃機関１の内部に形成される冷却水路、２２５ｅ、２２５ｆを含む冷却水の循環水路が形成される。Ｓ４０３の処理が終了すると、Ｓ４０４へ進む。
【００７６】
Ｓ４０４においては、エンジンＥＣＵ１４からハイブリッドＥＣＵ１３に対して、吸気絞り弁２１３、排気絞り弁２１５のうち少なくとも一方を閉じるべく絞り弁閉弁信号が出される。ハイブリッドＥＣＵ１３は、この絞り弁閉弁信号に基づいて、吸気絞りアクチュエータ２１４および排気絞りアクチュエータ２１６の制御を行う。ここで、吸気絞り弁２１３又は排気絞り弁２１５が閉弁されると、吸気管２０９から排気管２１８に至る一連の吸気および排気の流れを遮断することになり、排気浄化触媒２２０への過多の酸素の供給を回避することができる。尚、内燃機関１が、気筒２０２における吸気バルブ又は排気バルブの動作を制御できる動弁機構を備える場合、吸気絞り弁２１３又は排気絞り弁２１５の閉弁に代わり、該吸気バルブ又は該排気バルブを直接閉弁することによっても、排気浄化触媒２２０への過多の酸素の供給を回避することができる。Ｓ４０４の処理が終了すると、Ｓ４０５へ進む。
【００７７】
Ｓ４０５においては、ハイブリッド機構におけるモータジェネレータ２を駆動する。モータジェネレータ２を駆動することにより、モータジェネレータ２と連結されている内燃機関１を強制的に駆動させる。更に、内燃機関１が駆動されることで、内燃機関１の出力軸１８と連結されているウォータポンプ８が駆動され、蓄熱容器９に貯蔵された冷却水の循環が行われ、内燃機関１が暖機される。Ｓ４０５の処理が終了すると、Ｓ４０６へ進む。
【００７８】
Ｓ４０６においては、エンジンＥＣＵ１４が内燃機関外壁温度センサ２２２から、内燃機関１の外壁温度を取得し、該外壁温度と所定の温度Ｔ２との比較を行う。所定の温度Ｔ２は、内燃機関１の暖機が完了したか否かを判断するための基準温度である。本実施例では、所定の温度Ｔ２は、先述の所定の温度Ｔ１以下の値を設定する。内燃機関１の外壁温度が所定の温度Ｔ２より高い場合は、内燃機関１の暖機が完了したと判断され、内燃機関１の外壁温度が所定の温度Ｔ２以下の場合は、内燃機関１の暖機はまだ完了していないと判断される。従って、Ｓ４０６において、内燃機関１の外壁温度がＴ２より高いと判断されると、Ｓ４０７へ進む。一方、Ｓ４０６において、内燃機関１の外壁温度がＴ２以下と判断されると、Ｓ４０３以降の処理が再度行われる。尚、Ｓ４０２に場合と同様に、内燃機関１の外壁温度に代わって、循環冷却水温センサ２２６から得られる冷却水温度と所定の温度Ｔ２とを比較するようにしてもよい。
【００７９】
Ｓ４０７においては、Ｓ４０５において駆動したモータジェネレータ２を停止する。モータジェネレータ２が停止することによって、ウォータポンプ８は停止し、内燃機関１の暖気が終了する。尚、モータジェネレータ２を停止させずに、内燃機関１の起動を行ってもよい。この場合は、ウォータポンプ８は内燃機関１に従って駆動し続けることになる。Ｓ４０７の処理が終了すると、Ｓ４０８へ進む。
【００８０】
Ｓ４０８においては、エンジンＥＣＵ１４から流路切替バルブ２２４へ、冷却水流路の切替信号が出される。これにより、冷却水流路２２５ｂと２２５ｃが連通することで、冷却水通路２２５ａ、２２５ｂ、内燃機関１の内部に形成される冷却水路、２２５ｃ、２２５ｄを含む冷却水の循環通路が形成される。Ｓ４０８の処理が終了すると、Ｓ４０９へ進み、本制御が終了する。
【００８１】
本制御における一連の処理により、内燃機関１が始動する前に、内燃機関１が暖機の暖機が必要であると判断される場合は、モータジェネレータ２によって停止状態にある内燃機関１を強制的に駆動させることで、ウォータポンプ８を駆動させ、Ｓ４０３において形成された冷却水路に蓄熱容器９に貯蔵された冷却水を循環させることができる。この結果、内燃機関１の暖機を行うことができる。更に、内燃機関１において燃焼が行われる前に内燃機関１が駆動されることにより、排気浄化触媒２２０へ過多の酸素を含む排気が供給されることになるが、吸気絞り弁２１３及び／又は排気絞り弁２１５を閉弁し、吸気又は排気の流れを遮断することで、排気浄化触媒２２０への排気の流入を回避することができ、排気浄化触媒２２０への過多の酸素の供給を防止できる。この結果、排気浄化触媒２２０における触媒反応の低下を防止できる。
【００８２】
次に、図５に示す蓄熱冷却水回収制御を説明する。エンジンＥＣＵ１４は、蓄熱冷却水回収制御を一定の時間毎に繰り返し実行する。本制御において、先ずＳ５０１において、エンジンＥＣＵは、内燃機関１が停止状態にあるか否かを判断する。具体的には、ハイブリッド車両の運転状況等によってハイブリッドＥＣＵ１３からエンジンＥＣＵ１４に対して、機関停止要求信号が出されているかを判断する。
【００８３】
Ｓ５０１において、内燃機関１が停止状態にないと判断されるとＳ５０１からＳ５１０へと進み、本制御を終了する。一方、Ｓ５０１において、内燃機関１が停止状態にあると判断されると、Ｓ５０１からＳ５０２へと進む。Ｓ５０２においては、エンジンＥＣＵ１４が循環冷却水温センサ２２６から冷却水温度を取得し、該冷却水温度と所定の温度Ｔ３との比較を行う。所定の温度Ｔ３は、内燃機関１を循環している冷却水がある程度の熱エネルギを有しているか、即ち冷却水の温度が次の内燃機関１の暖機に使用できる程度に温まっているか否かを判断するための基準温度である。従って、冷却水温度が所定の温度Ｔ３より高い場合は、その冷却水は次の内燃機関１の暖機に使用できると判断され、冷却水温度が所定の温度Ｔ３以下の場合は、その冷却水は次の内燃機関１の暖機に使用できないと判断される。従って、Ｓ５０２において、冷却水温度がＴ３以下であると判断されると、Ｓ５１０へ進み、本制御を終了する。一方、Ｓ５０２において、冷却水温度がＴ３を越えると判断されると、Ｓ５０３へ進み、以後冷却水の蓄熱容器９への回収を行う。
【００８４】
Ｓ５０３においては、冷却水回収タイマーを始動させる。冷却水回収タイマーの作動時間をｔで表し、該タイマー始動時を０とする。冷却水回収タイマーが作動している間、冷却水の回収を行う。Ｓ５０３の処理が終了すると、Ｓ５０４へ進む。
【００８５】
Ｓ５０４においては、エンジンＥＣＵ１４から流路切替バルブ２２４へ、冷却水流路の切替信号が出される。これにより、冷却水流路２２５ｂと２２５ｅが連通することで、冷却水通路２２５ａ、２２５ｂ、内燃機関１の内部に形成される冷却水路、２２５ｅ、２２５ｆを含む冷却水の循環通路が形成される。Ｓ５０４の処理が終了すると、Ｓ５０５へ進む。
【００８６】
Ｓ５０５においては、エンジンＥＣＵ１４からハイブリッドＥＣＵ１３に対して、吸気絞り弁２１３、排気絞り弁２１５のうち少なくとも一方を閉じるべく絞り弁閉弁信号が出される。ハイブリッドＥＣＵ１３は、この絞り弁閉弁信号に基づいて、吸気絞りアクチュエータ２１４および排気絞りアクチュエータ２１６の制御を行う。ここで、吸気絞り弁２１３又は排気絞り弁２１５が閉弁されると、吸気管２０９から排気管２１８に至る一連の吸気および排気の流れを遮断することになり、排気浄化触媒２２０への過多の酸素の供給を回避することができる。尚、内燃機関１が、気筒２０２における吸気バルブ又は排気バルブの動作を制御できる動弁機構を備える場合、吸気絞り弁２１３又は排気絞り弁２１５の閉弁に代わり、該吸気バルブ又は該排気バルブを直接閉弁することによっても、排気浄化触媒２２０への過多の酸素の供給を回避することができる。Ｓ５０５の処理が終了すると、Ｓ５０６へ進む。
【００８７】
Ｓ５０６においては、ハイブリッド機構におけるモータジェネレータ２を駆動する。モータジェネレータ２を駆動することにより、モータジェネレータ２と連結されている内燃機関１を強制的に駆動させる。更に、内燃機関１が駆動されることで、内燃機関１の出力軸１８と連結されているウォータポンプ８が駆動され、冷却水の循環が行われ、蓄熱容器９に冷却水が回収される。Ｓ５０６の処理が終了すると、Ｓ５０７へ進む。
【００８８】
Ｓ５０７においては、冷却水回収タイマーの作動時間ｔが、所定の時間ｔ１以内であるか否かを判断する。所定の時間ｔ１は、冷却水回収タイマーが作動し冷却水を蓄熱容器９に回収するまでの総時間で、蓄熱容器９の容量等を考慮して決定される。該タイマーの作動時間ｔが所定の時間ｔ１以上である場合は、冷却水の回収が完了したと判断され、タイマーの作動時間ｔが所定の時間ｔ１未満である場合は、冷却水の回収はまだ完了していないと判断される。従って、Ｓ５０７において、該タイマーの作動時間ｔが所定の時間ｔ１以上であると判断されると、Ｓ５０８へ進む。一方、Ｓ５０７において、該タイマーの作動時間ｔが所定の時間ｔ１未満であると判断されると、Ｓ５０４以降の処理が再度行われる。
【００８９】
Ｓ５０８においては、Ｓ５０６において駆動したモータジェネレータ２を停止する。モータジェネレータ２が停止することによって、ウォータポンプ８は停止し、冷却水の回収が終了する。Ｓ５０８の処理が終了すると、Ｓ５０９へ進む。
【００９０】
Ｓ５０９においては、エンジンＥＣＵ１４から流路切替バルブ２２４へ、冷却水流路の切替信号が出される。これにより、冷却水流路２２５ｂと２２５ｃが連通することで、冷却水通路２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄを含む冷却水の循環通路が形成される。Ｓ５０９の処理が終了すると、Ｓ５１０へ進み、本制御が終了する。
【００９１】
本制御における一連の処理により、内燃機関１の停止に際して、冷却水の温度が所定の温度以上を越えると判断される場合は、モータジェネレータ２によって停止状態にある内燃機関１を強制的に駆動させることで、ウォータポンプ８を駆動させ、Ｓ５０４において形成された冷却水路によって冷却水を蓄熱容器９に貯蔵することができる。この結果、停止直後にある内燃機関１の有する熱エネルギによって暖められた冷却水を、次の内燃機関の暖機に使用することができる。更に、内燃機関１において燃焼が行われる前に内燃機関１が駆動されることにより、排気浄化触媒２２０へ過多の酸素を含む排気が供給されることになるが、吸気絞り弁２１３及び／又は排気絞り弁２１５を閉弁し、吸気又は排気の流れを遮断することで、排気浄化触媒２２０への排気の流入を回避することができ、排気浄化触媒２２０への過多の酸素の供給を防止できる。この結果、排気浄化触媒２２０における触媒反応の低下を防止できる。
【００９２】
次に、本発明に係る蓄熱冷却水回収制御の別形態の実施例を図６に示す。尚、図６に示す実施例は図５に示す実施例の一部の処理が変更となっている。従って、図５における処理と共通する処理については、同じ参照番号を付すことにより、その説明を省略する。以下に、相違する処理について説明をする。
【００９３】
図６に示す実施例においては、冷却水回収タイマーの作動時間に従って冷却水の回収を行うのではなく、蓄熱容器９に貯蔵される冷却水温度を検出し、その冷却水温度が一定の値を越えるまで冷却水の回収を継続させる。従って、図５のＳ５０３に示す冷却水回収タイマーを作動させる必要がない。
更に、図５に示すＳ５０７に代わり、Ｓ６００が実行される。Ｓ６００においては、蓄熱容器排水温センサ２２３から得られる蓄熱容器９からの排水（冷却水）の温度が所定の温度Ｔ４を越えているか否かを判断する。所定の温度Ｔ４は、冷却水の回収の終了を判断するための温度であり、内燃機関１の熱容量等を考慮して決定される。蓄熱容器９からの排水温度が所定の温度Ｔ４を越える場合は、冷却水の回収が完了したと判断され、蓄熱容器９からの排水温度が所定の温度Ｔ４以下である場合は、冷却水の回収はまだ完了していないと判断される。従って、Ｓ６００において、蓄熱容器９からの排水温度が所定の温度Ｔ４を越えると判断されると、Ｓ５０８へ進む。一方、Ｓ５０７において、蓄熱容器９からの排水温度が所定の温度Ｔ４以下であると判断されると、Ｓ５０４以降の処理が再度行われる。
【００９４】
本制御における一連の処理により、内燃機関１の停止に際して、冷却水の温度が所定の温度以上を越えると判断される場合は、モータジェネレータ２によって停止状態にある内燃機関１を強制的に駆動させることで、ウォータポンプ８を駆動させ、Ｓ５０４において形成された冷却水路によって冷却水を蓄熱容器９に貯蔵することができる。この結果、停止直後にある内燃機関１の有する熱エネルギによって暖められた冷却水を、次の内燃機関の暖機に使用することができる。また、蓄熱容器９に貯蔵される冷却水の温度を常に一定の温度以上に保つことが可能となる。更に、内燃機関１において燃焼が行われる前に内燃機関１が駆動されることにより、排気浄化触媒２２０へ過多の酸素を含む排気が供給されることになるが、吸気絞り弁２１３及び／又は排気絞り弁２１５を閉弁し、吸気又は排気の流れを遮断することで、排気浄化触媒２２０への排気の流入を回避することができ、排気浄化触媒２２０への過多の酸素の供給を防止できる。この結果、排気浄化触媒２２０における触媒反応の低下を防止できる。
【００９５】
＜第２の実施例＞
図７は、図２における内燃機関１の排気系の態様を一部変更したものである。図２と図７とに共通する部位については、共通の参照番号を付してその説明を省略する。以下に、相違する部位について説明をする。
ここで図７において、排気浄化触媒２２０の上流側の排気管２１８に排気流路切替弁２２７が設けられており、更に排気迂回路２２８が該排気流路切替弁２２７から排気浄化触媒２２０の下流側の排気管２１８まで連通している。排気流路切替弁２２７は、内燃機関１から排出される排気の流路を切り替える弁である。
【００９６】
このように構成される蓄熱システムにおいては、排気流路切替弁２２７によって、内燃機関１から排出される排気を、排気浄化触媒２２０もしくは排気迂回通路２２８の何れか一方に導入することができる。従って、本発明に係る内燃機関１の暖機の際に行われる蓄熱冷却水供給制御および冷却水の蓄熱容器９への回収に際に行われる蓄熱冷却水回収制御において、内燃機関１から排出される排気を排気流路切替弁２２７によって排気迂回通路２２８へ導入することにより、排気浄化触媒２２０へ過多の酸素が供給されることを抑制することができる。具体的には、図４に示す蓄熱冷却水供給制御中の処理Ｓ４０４および図５、図６に示す蓄熱冷却水回収制御中の処理Ｓ５０５において、吸気絞り弁２１３及び／又は排気絞り弁２１５を閉弁することにより排気浄化触媒２２０へ過多の酸素が供給されることを抑制する代わりに、排気流路切替弁２２７によって排気を排気迂回路２２８へと導入することにより排気浄化触媒２２０へ過多の酸素が供給されることを抑制する。
尚、蓄熱冷却水供給制御および蓄熱冷却水回収制御が行われる場合は、内燃機関１において燃料は供給されず、モータジェネレータ２によって内燃機関１が強制的に駆動されるため、排気迂回路２２８を経由して排気を排出しても有害物質が車外へ放出される虞はない。
【００９７】
【発明の効果】
本発明に係る蓄熱システムは、内燃機関と補助動力源とを備え、該内燃機関と該補助動力源の少なくとも何れか一を駆動源として駆動輪を駆動するハイブリッド機構と、該内燃機関の出力軸に連結され、該内燃機関から得られる機関出力によって該内燃機関内に形成された冷却水循環水路に冷却水を循環させる冷却水循環装置と、該冷却水循環装置によって循環させられる冷却水の少なくとも一部を蓄える蓄熱容器と、を備え、該内燃機関の始動時に、該内燃機関の外部に設けられた駆動源により該内燃機関を駆動させることで該冷却水循環装置を作動させ冷却水を循環させる冷却水循環手段によって、該内燃機関の暖機を行い、又は該冷却水循環水路の冷却水を該蓄熱容器へ回収する。
【００９８】
本発明によれば、内燃機関の暖気および冷却水の蓄熱容器への回収時において、内燃機関の冷却を行うために備えられている冷却水循環装置を内燃機関の外部に設けられた駆動源によって駆動することにより、冷却水を循環させる。従って、内燃機関の暖気および冷却水の蓄熱容器への回収を目的とした冷却水循環装置を別途備える必要がなく、そのため車両搭載時における車両重量の増加や、設備増加による車両製造コストの上昇等を招く虞がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る蓄熱システムを構成するハイブリッド機構の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る蓄熱システムにおける内燃機関およびその冷却水循環系の概略構成概略構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に係るハイブリッド機構における電子制御装置（ＥＣＵ）に関し、特にハイブリッドＥＣＵおよびエンジンＥＣＵの内部構成を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る蓄熱システムにおける蓄熱冷却水の供給制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図５】本実施の形態に係る蓄熱システムにおける蓄熱冷却水の回収制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図６】本実施の形態に係る蓄熱システムにおける第２の蓄熱冷却水の回収制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図７】本実施の形態に係る第２の蓄熱システムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
２・・・・モータジェネレータ
３・・・・モータジェネレータ
８・・・・ウォータポンプ
９・・・・蓄熱容器
１７・・・出力軸
１８・・・出力軸
２０９・・吸気管
２１３・・吸気絞り弁
２１４・・吸気絞りアクチュエータ
２１５・・排気絞り弁
２１６・・排気絞りアクチュエータ
２１８・・排気管
２２０・・排気浄化触媒
２２４・・流路切替弁
２２７・・排気流路切替弁

Claims

内燃機関と補助動力源とを備え、該内燃機関と該補助動力源の少なくとも何れか一を駆動源として駆動輪を駆動するハイブリッド機構と、
前記内燃機関の出力軸に連結され、該内燃機関から得られる機関出力によって該内燃機関内に形成された冷却水循環水路に冷却水を循環させる冷却水循環装置と、
前記冷却水循環装置によって循環させられる冷却水の少なくとも一部を蓄える蓄熱容器と、を備え、
前記内燃機関の始動時に、該内燃機関の外部に設けられた駆動源により該内燃機関を駆動させることで前記冷却水循環装置を作動させ冷却水を循環させる冷却水循環手段によって、前記内燃機関の暖機を行うことを特徴とする蓄熱システム。
内燃機関と補助動力源とを備え、該内燃機関と該補助動力源の少なくとも何れか一を駆動源として駆動輪を駆動するハイブリッド機構と、
前記内燃機関の出力軸に連結され、該内燃機関から得られる機関出力によって該内燃機関内に形成された冷却水循環水路に冷却水を循環させる冷却水循環装置と、
前記冷却水循環装置によって循環させられる冷却水の少なくとも一部を蓄える蓄熱容器と、を備え、
前記内燃機関を停止したときに、該内燃機関の外部に設けられた駆動源により該内燃機関を駆動させることで前記冷却水循環装置を作動させ冷却水を循環させる冷却水循環手段によって、前記冷却水循環水路の冷却水を前記蓄熱容器へ回収することを特徴とする蓄熱システム。
前記ハイブリッド機構は、更に電力を蓄積する蓄電池を備え、
前記補助動力源は、前記蓄電池に蓄えられた電力によって駆動される電動機であって、
前記冷却水循環手段は、前記電動機によって前記内燃機関を駆動させることで前記冷却水循環装置を作動させ冷却水を循環させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄熱システム。
前記内燃機関の排気管に該内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記冷却水循環手段が作動することによって前記内燃機関が駆動されるときに、該内燃機関から排出される排気の前記排気浄化触媒への流入を回避する排気流入回避手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の蓄熱システム。
前記排気流入回避手段は、前記内燃機関の吸気管から排気管までに至る少なくとも一つの部位において、該部位における気体の通過を遮断することで排気の前記排気浄化触媒への流入を回避することを特徴とする請求項４に記載の蓄熱システム。
前記排気流入回避手段は、前記排気浄化触媒を迂回させて排気を排出することで排気の該排気浄化触媒への流入を回避することを特徴とする請求項４に記載の蓄熱システム。