JP2009113581A - Exhaust emission control device for hybrid electric vehicle - Google Patents
Exhaust emission control device for hybrid electric vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009113581A JP2009113581A JP2007287243A JP2007287243A JP2009113581A JP 2009113581 A JP2009113581 A JP 2009113581A JP 2007287243 A JP2007287243 A JP 2007287243A JP 2007287243 A JP2007287243 A JP 2007287243A JP 2009113581 A JP2009113581 A JP 2009113581A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- ammonia
- urea water
- battery
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
本発明はハイブリッド電気自動車に用いられるエンジンの排気浄化装置に関し、特にエンジンを発電機の駆動専用とし、発電機で発電した電力をバッテリに蓄えると共に、バッテリから供給される電力で作動するモータにより駆動輪を駆動するようにしたシリーズ式ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine used in a hybrid electric vehicle. In particular, the engine is exclusively used for driving a generator, and the electric power generated by the generator is stored in a battery and is driven by a motor that operates with electric power supplied from the battery. The present invention relates to an exhaust emission control device for a series hybrid electric vehicle that drives a wheel.
従来より、エンジンを専ら発電機の駆動に用いて発電機の発電電力をバッテリに蓄えると共に、バッテリの電力をモータに供給してモータの駆動力により車両の駆動輪を駆動するようにした、いわゆるシリーズ式のハイブリッド電気自動車が開発され実用化されている。
このようなシリーズ式ハイブリッド電気自動車では、バッテリの充電率が低下した場合にエンジンを運転し、エンジンによって駆動された発電機の発電電力をバッテリに充電する。そして、発電機の発電電力によりバッテリの充電率が所定充電率まで復帰すると、エンジンが停止される。
Conventionally, the engine is used exclusively for driving the generator to store the generated power of the generator in the battery, and the battery power is supplied to the motor to drive the driving wheels of the vehicle by the driving force of the motor. Series hybrid electric vehicles have been developed and put into practical use.
In such a series hybrid electric vehicle, the engine is operated when the charging rate of the battery is reduced, and the battery is charged with the power generated by the generator driven by the engine. Then, the engine is stopped when the charging rate of the battery returns to the predetermined charging rate by the power generated by the generator.
シリーズ式ハイブリッド電気自動車に用いられるエンジンは、エンジンを走行用の動力源の1つとする場合に比べ、排気中に含まれる汚染物質が比較的少ない運転領域で運転することが可能ではあるが、その排気中には依然として汚染物質が含まれているため、排気を浄化するための排気浄化装置が使用される。この排気浄化装置に設けられた触媒を適正温度に維持するようにして排気の浄化を良好に行うようにしたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置が特許文献1によって提案されている。
The engine used in the series hybrid electric vehicle can be operated in an operation region in which the pollutants contained in the exhaust gas are relatively small as compared with the case where the engine is one of driving power sources. Since exhaust gas still contains contaminants, an exhaust gas purification device for purifying the exhaust gas is used.
また、エンジンの排気中には、汚染物質の1つであるNOx(窒素酸化物)が含まれており、このNOxを還元して排気を浄化するため、エンジンの排気通路にアンモニア選択還元型NOx触媒を配設するようにした排気浄化装置が知られている。従って、ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置においても、このようなアンモニア選択還元型NOx触媒を用いることが考えられる。 Further, NOx (nitrogen oxide) which is one of the pollutants is contained in the exhaust of the engine. In order to purify the exhaust by reducing this NOx, the ammonia selective reduction type NOx is disposed in the exhaust passage of the engine. 2. Description of the Related Art An exhaust gas purification device in which a catalyst is disposed is known. Therefore, it is conceivable to use such an ammonia selective reduction type NOx catalyst also in the exhaust gas purification device of a hybrid electric vehicle.
アンモニア選択還元型NOx触媒を排気浄化装置に用いた場合、還元剤としてアンモニアをアンモニア選択還元型NOx触媒に供給するために、アンモニアに比べて取り扱いが容易な尿素水を排気中に供給するのが一般的であり、この場合には尿素水インジェクタなどを用いて尿素水が排気中に噴射される。尿素水インジェクタから排気中に供給された霧状の尿素水は排気の熱により加水分解し、その結果生成されるアンモニアがアンモニア選択還元型NOx触媒に供給される。供給されたアンモニアは一旦アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着され、このアンモニアと排気中のNOxとの間の脱硝反応がNOx触媒によって促進されることによりNOxが還元されて排気の浄化が行われる。 When an ammonia selective reduction type NOx catalyst is used in an exhaust purification device, in order to supply ammonia as a reducing agent to the ammonia selective reduction type NOx catalyst, urea water that is easier to handle than ammonia is supplied into the exhaust gas. In this case, urea water is injected into the exhaust gas using a urea water injector or the like. The atomized urea water supplied into the exhaust gas from the urea water injector is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas, and the resulting ammonia is supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst. The supplied ammonia is once adsorbed by the ammonia selective reduction type NOx catalyst, and the NOx reduction reaction between this ammonia and NOx in the exhaust is promoted by the NOx catalyst, whereby the NOx is reduced and the exhaust gas is purified.
このようなアンモニア選択還元型NOx触媒を備えた排気浄化装置の場合、エンジンの始動直後はアンモニア選択還元型NOx触媒や尿素水インジェクタの温度が低く、噴射された尿素水が排気中で良好に加水分解することができない。このため、エンジンを始動してから排気温度がある程度の温度に上昇するまでは尿素水インジェクタからの尿素水の噴射を中止する必要がある。 In the case of such an exhaust purification device equipped with an ammonia selective reduction type NOx catalyst, the temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst and the urea water injector is low immediately after the start of the engine, and the injected urea water is well hydrolyzed in the exhaust gas. It cannot be disassembled. For this reason, it is necessary to stop the urea water injection from the urea water injector until the exhaust gas temperature rises to a certain temperature after the engine is started.
しかしながら、このようにエンジンの始動後、アンモニア選択還元型NOx触媒や尿素水インジェクタの温度が上昇するまで尿素水の供給を中止すると、尿素水の供給を中止している間は、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤としたアンモニア選択還元型NOx触媒によるNOxの選択還元が行われず、排気を浄化することができないという問題が生じる。 However, if the supply of urea water is stopped until the temperature of the ammonia selective reduction NOx catalyst or urea water injector rises after the engine is started in this way, it is generated from the urea water while the supply of urea water is stopped. The selective reduction of NOx by the ammonia selective reduction type NOx catalyst using the reduced ammonia as a reducing agent is not performed, and there is a problem that the exhaust gas cannot be purified.
特にシリーズ式ハイブリッド電気自動車の場合には、上述したようにバッテリの充電状態に応じてエンジンの運転及び停止が繰り返されるため、NOxを選択還元して排気を浄化することのできない状態がエンジンの始動のたびに繰り返され、アンモニア選択還元型NOx触媒の排気浄化効率が大きく低下するため、より一層大きな問題となる。
そこで、このような問題を解消するため、バッテリの充電が完了してエンジンを停止する際に、エンジン停止前の所定期間にわたってアンモニア選択還元型NOx触媒へのアンモニア吸着量を増大させておき、次回エンジンを始動したときには尿素水インジェクタから尿素水の供給が可能となるまでの間、アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着させておいたアンモニアを用いて排気中のNOxを選択還元することにより排気を浄化することが考えられる。
Therefore, in order to solve such a problem, when the battery is fully charged and the engine is stopped, the ammonia adsorption amount to the ammonia selective reduction type NOx catalyst is increased over a predetermined period before the engine is stopped. The exhaust gas is purified by selectively reducing NOx in the exhaust gas using ammonia that has been adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst until the urea water supply becomes possible from the urea water injector when the engine is started. It is possible to do.
ところが、アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着可能なアンモニアの量はアンモニア選択還元型NOx触媒の触媒温度に依存しており、触媒温度が上昇するにつれて吸着可能なアンモニアの量は減少していく。このため、エンジン始動後に排気温度が急激に上昇すると、アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着可能なアンモニアの量も急激に減少し、それまでにアンモニア選択還元型NOx触媒に吸着しているアンモニアの量を下回る可能性がある。このような場合には、アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着しているアンモニアの一部がアンモニア選択還元型NOx触媒から離脱してそのまま大気中に放出され、いわゆるアンモニアスリップを生じてしまうという問題がある。 However, the amount of ammonia that can be adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst depends on the catalyst temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst, and the amount of ammonia that can be adsorbed decreases as the catalyst temperature rises. For this reason, when the exhaust gas temperature rapidly rises after the engine is started, the amount of ammonia that can be adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst also sharply decreases, and the amount of ammonia that has been adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst so far May be less than In such a case, there is a problem that a part of the ammonia adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst is released from the ammonia selective reduction type NOx catalyst and is released into the atmosphere as it is, so-called ammonia slip occurs. is there.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリーズ式ハイブリッド電気自動車のエンジン始動時に、アンモニアスリップを生じることなく、アンモニア選択還元型NOx触媒の排気浄化効率を向上可能なハイブリッド電気自動車の排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to provide an exhaust gas purification efficiency of an ammonia selective reduction type NOx catalyst without causing ammonia slip when starting an engine of a series hybrid electric vehicle. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for a hybrid electric vehicle capable of improving the above.
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置は、エンジンを発電機の駆動専用とし、上記発電機で発電した電力をバッテリに蓄えると共に、上記バッテリから供給される電力で作動するモータにより駆動輪を駆動するようにしたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置において、上記エンジンの排気通路に介装され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元するアンモニア選択還元型NOx触媒と、上記アンモニア選択還元型NOx触媒の上流側の排気中に尿素水を供給する尿素水供給手段と、上記バッテリの充電状態に応じて上記エンジンを始動又は停止させ、上記エンジンの運転中には所定の目標制御量で上記エンジンを制御すると共に上記エンジンの運転状態に応じて上記尿素水供給手段を制御し、運転中の上記エンジンを停止させる場合には、エンジン停止前の所定期間にわたり、上記所定期間より前の状態よりも上記アンモニア選択還元型NOx触媒へのアンモニアの吸着量を増大させる吸着量増大運転を行った後に上記エンジンを停止させる制御手段とを備え、上記制御手段は、上記エンジンを始動した後、上記エンジンの制御量を直ちに上記目標制御量とした場合の上記エンジンの排気温度の上昇度合いよりも緩やかな排気温度の上昇度合いとなるように、上記エンジンの制御量を上記目標制御量に徐々に近づけることを特徴とする(請求項1)。 In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for a hybrid electric vehicle according to the present invention uses an engine exclusively for driving a generator, stores electric power generated by the generator in a battery, and operates with electric power supplied from the battery. In an exhaust emission control device for a hybrid electric vehicle, in which driving wheels are driven by a motor that performs, an ammonia selective reduction type NOx catalyst that is interposed in the exhaust passage of the engine and selectively reduces NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent; A urea water supply means for supplying urea water into the exhaust gas upstream of the ammonia selective reduction type NOx catalyst, and the engine is started or stopped according to the state of charge of the battery. And controlling the engine with a target control amount of the urea water supply means according to the operating state of the engine. In the case of stopping the engine in operation, the adsorption amount that increases the adsorption amount of ammonia to the ammonia selective reduction type NOx catalyst over a predetermined period before the engine stop over the state before the predetermined period. Control means for stopping the engine after performing an increase operation, the control means, after starting the engine, the exhaust temperature of the engine when the control amount of the engine immediately becomes the target control amount The engine control amount is gradually brought close to the target control amount so that the exhaust gas temperature rises more slowly than the rise degree (Claim 1).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、エンジンは発電機の駆動専用とされ、駆動輪を駆動するモータに電力を供給するためのバッテリの充電状態に応じ、制御手段によりエンジンが始動又は停止される。また、制御手段はエンジンの運転中には所定の目標制御量でエンジンを制御すると共に、エンジンの運転状態に応じて尿素水供給手段を制御し、尿素水供給手段からアンモニア選択還元型NOx触媒の上流側の排気中に尿素水が供給される。尿素水供給手段から排気中に供給された尿素水はエンジンから排出される排気の熱により加水分解し、その結果生成されるアンモニアがアンモニア選択還元型NOx触媒に供給される。供給されたアンモニアは一旦アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着され、このアンモニアと排気中のNOxとの間の脱硝反応がNOx触媒によって促進されることによりNOxが還元されて排気の浄化が行われる。 According to the exhaust gas purification apparatus for a hybrid electric vehicle configured as described above, the engine is dedicated to driving the generator, and is controlled by the control means according to the state of charge of the battery for supplying power to the motor that drives the drive wheels. The engine is started or stopped. Further, the control means controls the engine with a predetermined target control amount during the operation of the engine, and also controls the urea water supply means according to the operating state of the engine, and the ammonia selective reduction type NOx catalyst is controlled from the urea water supply means. Urea water is supplied into the exhaust on the upstream side. The urea water supplied into the exhaust gas from the urea water supply means is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas discharged from the engine, and the resulting ammonia is supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst. The supplied ammonia is once adsorbed by the ammonia selective reduction type NOx catalyst, and the NOx reduction reaction between this ammonia and NOx in the exhaust is promoted by the NOx catalyst, whereby the NOx is reduced and the exhaust gas is purified.
そして、制御手段がエンジンを停止させる場合には、エンジン停止前の所定期間にわたり、この所定期間より前の状態よりもアンモニア選択還元型NOx触媒へのアンモニアの吸着量を増大させる吸着量増大運転を行った後にエンジンを停止させる。この結果、アンモニア選択還元型NOx触媒に多量のアンモニアが吸着した状態でエンジンが停止する。 バッテリの充電状態に応じて再びエンジンが始動された場合に制御手段は、エンジンの制御量を直ちに上記目標制御量とした場合のエンジンの排気温度の上昇度合いよりも緩やかな排気温度の上昇度合いとなるように、エンジンの制御量を上記目標制御量に徐々に近づける。このとき、アンモニア選択還元型NOx触媒や尿素水供給手段などの温度が低いことによって、尿素水供給手段からの尿素水の供給が困難な状態であっても、アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着している多量のアンモニアが排気中のNOxの選択還元に使用されることにより、排気の浄化が行われる。 When the control means stops the engine, an adsorption amount increasing operation for increasing the adsorption amount of ammonia on the ammonia selective reduction type NOx catalyst over a predetermined period before the engine stop over the state before the predetermined period is performed. After doing so, stop the engine. As a result, the engine stops with a large amount of ammonia adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst. When the engine is started again in accordance with the state of charge of the battery, the control means determines the degree of increase in the exhaust gas temperature more gradual than the degree of increase in the engine exhaust temperature when the engine control amount is immediately set to the target control amount. Thus, the engine control amount is gradually brought closer to the target control amount. At this time, due to the low temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst, urea water supply means, etc., even if it is difficult to supply urea water from the urea water supply means, it is adsorbed to the ammonia selective reduction type NOx catalyst. Exhaust gas purification is performed by using a large amount of ammonia used for selective reduction of NOx in the exhaust gas.
具体的には、上記ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置において、上記制御手段は、上記エンジンの目標回転数を上記目標制御量とし、上記エンジンを始動した後、上記エンジンの回転数を上記目標回転数まで徐々に上昇させることを特徴とする(請求項2)。
このように構成されたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、制御手段はエンジンを始動すると、エンジンの回転数を目標制御量である目標回転数に向けて徐々に上昇させる。これにより、エンジンの排気温度は、エンジンの回転数を直ちに目標回転数まで上昇させた場合のエンジンの排気温度の上昇度合いよりも緩やかな上昇度合いで上昇する。
Specifically, in the exhaust gas purification apparatus of the hybrid electric vehicle, the control means sets the target engine speed of the engine as the target control amount, starts the engine, and then sets the engine speed to the target engine speed. (Claim 2).
According to the exhaust gas purification apparatus for a hybrid electric vehicle configured as described above, when the engine is started, the control means gradually increases the engine speed toward the target speed that is the target control amount. As a result, the exhaust temperature of the engine rises at a gentler degree of increase than the degree of increase in the exhaust temperature of the engine when the engine speed is immediately increased to the target speed.
或いは、上記ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置において、上記制御手段は、上記発電機が目標電力を発電するときの上記エンジンの制御量を上記目標制御量とし、上記エンジンを始動した後、上記発電機の発電電力を上記目標電力まで徐々に増大させるように上記エンジンの制御量を上記目標制御量に向けて変化させることを特徴とする(請求項3)。 Alternatively, in the exhaust gas purification apparatus of the hybrid electric vehicle, the control means sets the control amount of the engine when the generator generates target power as the target control amount, starts the engine, and then generates the generator The control amount of the engine is changed toward the target control amount so as to gradually increase the generated power to the target power (claim 3).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、制御手段はエンジンを始動すると、発電機の発電電力が目標電力に向けて徐々に増大するようにエンジンの制御量を目標電力に対応した目標制御量に向けて変化させる。これにより、エンジンの排気温度は、発電機の発電電力を直ちに目標電力まで増大させた場合のエンジンの排気温度の上昇度合いよりも緩やかな上昇度合いで上昇する。 According to the exhaust gas purification apparatus for a hybrid electric vehicle configured as described above, when the engine is started, the control means sets the engine control amount to the target power so that the generated power of the generator gradually increases toward the target power. Change toward the corresponding target control amount. As a result, the exhaust temperature of the engine rises at a gentler degree of increase than the degree of increase in the exhaust temperature of the engine when the power generated by the generator is immediately increased to the target power.
或いは、上記ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置において、上記アンモニア選択還元型NOx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記エンジンを始動後、上記触媒温度検出手段によって検出された触媒温度に基づき、そのときの上記アンモニア選択還元型NOx触媒の温度に対応して上記アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着可能なアンモニアの最大吸着量が上記アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着されているアンモニアの量以上となるような温度を維持しながら、上記エンジンの排気温度が上昇するよう、上記エンジンの制御量を徐々に上記目標制御量に近づけることを特徴とする(請求項4)。 Alternatively, the exhaust gas purification apparatus of the hybrid electric vehicle further includes catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst, and the control means is detected by the catalyst temperature detection means after starting the engine. Based on the obtained catalyst temperature, the maximum adsorption amount of ammonia that can be adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst corresponding to the temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst at that time is adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst. The control amount of the engine is gradually brought close to the target control amount so that the exhaust temperature of the engine rises while maintaining a temperature that is equal to or higher than the amount of ammonia that is present (claim 4). .
アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着可能なアンモニアの最大吸着量は、アンモニア選択還元型NOx触媒の触媒温度の上昇と共に減少する。そこで、このように構成されたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、制御手段はエンジンを始動すると、触媒温度検出手段によって検出された触媒温度に基づき、そのときのアンモニア選択還元型NOx触媒の温度に対応してアンモニア選択還元型NOx触媒に吸着可能なアンモニアの最大吸着量がアンモニア選択還元型NOx触媒に吸着されているアンモニアの量以上となるような温度を維持しながら、エンジンの排気温度を上昇させるべく、エンジンの制御量を徐々に目標制御量に近づける。 The maximum adsorption amount of ammonia that can be adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst decreases as the catalyst temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst increases. Therefore, according to the exhaust gas purification apparatus for a hybrid electric vehicle configured as described above, when the control unit starts the engine, based on the catalyst temperature detected by the catalyst temperature detection unit, the ammonia selective reduction type NOx catalyst at that time is controlled. While maintaining the temperature at which the maximum amount of ammonia that can be adsorbed to the ammonia selective reduction type NOx catalyst in accordance with the temperature is equal to or greater than the amount of ammonia that is adsorbed to the ammonia selective reduction type NOx catalyst, the exhaust temperature of the engine The engine control amount is gradually brought closer to the target control amount in order to increase the engine speed.
また、上記ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置において、上記制御手段は、上記エンジンの運転中における上記所定期間よりも前の状態に比して上記アンモニア選択還元型NOx触媒に流入する排気の温度が低下するように上記エンジンを制御して上記吸着量増大運転を行うことを特徴とする(請求項5)。
このように構成されたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、制御手段が吸着量増大運転を行う際には、吸着量増大運転を行う前よりもアンモニア選択還元型NOx触媒に流入する排気の温度を低下させることにより、アンモニア選択還元型NOx触媒へのアンモニアの吸着量を増大させる。
Further, in the exhaust gas purification apparatus for a hybrid electric vehicle, the temperature of the exhaust gas flowing into the ammonia selective reduction type NOx catalyst is reduced as compared with a state before the predetermined period during operation of the engine. The engine is controlled so as to perform the adsorption amount increasing operation (Claim 5).
According to the exhaust gas purification apparatus for a hybrid electric vehicle configured as described above, when the control unit performs the adsorption amount increasing operation, the exhaust gas flowing into the ammonia selective reduction type NOx catalyst is more than before the adsorption amount increasing operation. By reducing the temperature, the adsorption amount of ammonia on the ammonia selective reduction type NOx catalyst is increased.
本発明のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、制御手段がエンジンを停止させる場合に、エンジン停止前の所定期間にわたり吸着量増大運転を行った後にエンジンを停止させることにより、アンモニア選択還元型NOx触媒に多量のアンモニアが吸着した状態でエンジンが停止する。
バッテリの充電状態に応じて再びエンジンが始動されると、制御手段はエンジンの制御量を直ちに目標制御量とした場合のエンジンの排気温度の上昇度合いよりも緩やかな排気温度の上昇度合いとなるように、エンジンの制御量を上記目標制御量に徐々に近づけるので、排気温度の上昇に伴うアンモニア選択還元型NOx触媒に吸着可能なアンモニアの最大吸着量の減少が緩やかになる。このため、NOxの選択還元に伴って減少する実際のアンモニア吸着量が、排気温度の上昇と共に減少するアンモニアの最大吸着量を上回らないようにすることが可能となり、エンジン始動時の急激な排気温度の上昇に起因するアンモニアスリップの発生を防止することができる。
According to the exhaust gas purification apparatus for a hybrid electric vehicle of the present invention, when the control unit stops the engine, the ammonia is selectively reduced by stopping the engine after performing the adsorption amount increasing operation over a predetermined period before stopping the engine. The engine stops with a large amount of ammonia adsorbed on the NOx catalyst.
When the engine is started again according to the state of charge of the battery, the control means causes the exhaust gas temperature to rise more slowly than the engine exhaust temperature rise when the engine control amount is immediately set as the target control amount. Furthermore, since the engine control amount is gradually brought closer to the target control amount, the decrease in the maximum ammonia adsorption amount that can be adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst accompanying the increase in the exhaust gas temperature becomes moderate. For this reason, it is possible to prevent the actual ammonia adsorption amount that decreases with the selective reduction of NOx from exceeding the maximum adsorption amount of ammonia that decreases as the exhaust temperature rises. It is possible to prevent the occurrence of ammonia slip due to the rise in the temperature.
また、このようにしてエンジンが再び始動されたときに、アンモニア選択還元型NOx触媒や尿素水供給手段などの温度が低いことによって尿素水供給手段からの尿素水の供給が困難な状態であっても、アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着しているアンモニアが排気中のNOxの選択還元に使用され、排気の浄化が行われる。従って、エンジン始動後のアンモニアスリップの発生を防止しながら、アンモニア選択還元型NOx触媒の浄化効率の低下を防止することができる。 Further, when the engine is restarted in this way, it is difficult to supply urea water from the urea water supply means due to the low temperatures of the ammonia selective reduction type NOx catalyst, urea water supply means, and the like. However, ammonia adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst is used for selective reduction of NOx in the exhaust gas, and the exhaust gas is purified. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the purification efficiency of the ammonia selective reduction type NOx catalyst while preventing the occurrence of ammonia slip after the engine is started.
このようなエンジン始動時における排気温度の上昇度合いの緩和は、請求項2のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置のように、エンジンの回転数を目標制御量である目標回転数に向けて徐々に上昇させたり、請求項3のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置のように、発電機の発電電力が目標電力に向けて徐々に増大するようにエンジンの制御量を目標電力に対応した目標制御量に向けて変化させることにより容易に実現することができる。
In order to mitigate the increase in the exhaust temperature at the time of starting the engine, the engine rotational speed gradually increases toward the target rotational speed that is the target control amount, as in the exhaust gas purification device for a hybrid electric vehicle according to
また、請求項4のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、制御手段は、触媒温度検出手段によって検出された触媒温度に基づき、そのときのアンモニア選択還元型NOx触媒の温度に対応してアンモニア選択還元型NOx触媒に吸着可能なアンモニアの最大吸着量がアンモニア選択還元型NOx触媒に吸着されているアンモニアの量以上となるような温度を維持しながら、エンジンの排気温度を上昇させるべく、エンジンの制御量を徐々に目標制御量に近づける。従って、アンモニア選択還元型NOx触媒におけるNOxの選択還元のために減少する実際のアンモニア吸着量を下回らずにアンモニアの最大吸着量が減少するよう、排気温度を徐々に上昇させることが可能となるので、エンジン始動時のアンモニアスリップの発生を確実に防止することができる。また、必要以上に排気温度上昇を遅らせずに済むので、尿素水を供給可能な温度まで可能な限り早期に排気温度を上昇させることができる。 According to the exhaust gas purification apparatus for a hybrid electric vehicle according to claim 4, the control means is based on the catalyst temperature detected by the catalyst temperature detection means and corresponds to the temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst at that time. In order to increase the exhaust temperature of the engine while maintaining a temperature at which the maximum adsorption amount of ammonia that can be adsorbed on the selective reduction type NOx catalyst is equal to or greater than the amount of ammonia adsorbed on the selective ammonia reduction type catalyst, The control amount is gradually brought closer to the target control amount. Therefore, the exhaust gas temperature can be gradually increased so that the maximum ammonia adsorption amount decreases without falling below the actual ammonia adsorption amount that decreases due to the selective reduction of NOx in the ammonia selective reduction type NOx catalyst. Thus, it is possible to reliably prevent the occurrence of ammonia slip when starting the engine. Further, since it is not necessary to delay the exhaust temperature rise more than necessary, the exhaust temperature can be raised as early as possible to the temperature at which urea water can be supplied.
また、請求項5のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、制御手段が吸着量増大運転を行う際には、吸着量増大運転を行う前よりもアンモニア選択還元型NOx触媒に流入する排気の温度を低下させることにより、アンモニア選択還元型NOx触媒へのアンモニアの吸着量を増大させる。アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着可能なアンモニアの量は、アンモニア選択還元型NOx触媒の温度が低いほど増大するので、アンモニア選択還元型NOx触媒に流入する排気の温度を低下させることにより、アンモニア選択還元型NOx触媒の温度を低下させれば、アンモニア選択還元型NOx触媒へのアンモニアの吸着量を増大させることができる。
According to the exhaust gas purification apparatus for a hybrid electric vehicle of
従って、エンジン始動後に尿素水を供給できるようになるまでの間に行われるNOxの選択還元に十分な量のアンモニアを予めアンモニア選択還元型NOx触媒に吸着しておくことが可能となる。しかし、その一方で次にエンジンを始動して直ちにエンジンの制御量を目標制御量とした場合にはアンモニアスリップが発生しやすくなるが、上述したようにエンジンの制御量を上記目標制御量に徐々に近づけることによって排気温度の上昇が緩和され、アンモニアスリップの発生が防止できるので、このように吸着量増大運転でアンモニア選択還元型NOx触媒に流入する排気の温度を低下させ、アンモニア選択還元型NOx触媒へのアンモニアの吸着量を増大させることができるという、より一層優れた効果を得ることが可能となる。 Therefore, it is possible to previously adsorb an amount of ammonia sufficient for the selective reduction of NOx performed before the urea water can be supplied after the engine start to the ammonia selective reduction type NOx catalyst. However, if the engine control amount is set to the target control amount immediately after the engine is started next time, ammonia slip easily occurs. However, as described above, the engine control amount is gradually increased to the target control amount. Thus, the rise in the exhaust gas temperature is mitigated and the occurrence of ammonia slip can be prevented. Thus, the temperature of the exhaust gas flowing into the ammonia selective reduction type NOx catalyst is lowered in this way by increasing the adsorption amount, and the ammonia selective reduction type NOx It is possible to obtain a further excellent effect that the amount of ammonia adsorbed on the catalyst can be increased.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用されたシリーズ式のハイブリッド電気自動車1の全体構成図である。
ディーゼルエンジンであるエンジン2の出力軸は発電機4の回転軸に連結されており、エンジン2の出力は専ら発電機4の駆動に用いられる。エンジン2によって駆動される発電機4の発電電力は、インバータ6を介してバッテリ8に蓄えられる。インバータ6は、発電機4から供給される電力によってバッテリ8が適正に充電されるよう、発電機4とバッテリ8との間に流れる電流を制御することにより、発電機4の発電電力を調整する。また発電機4は、エンジン2が停止しているときにバッテリ8からインバータ6を介して電力が供給されることによりモータとして作動し、エンジン2をクランキングする機能も有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a series-type hybrid
The output shaft of the
一方、ハイブリッド電気自動車1には走行用のモータ10が搭載されており、モータ10の出力軸は、減速装置12、差動装置14及び1対の駆動軸16を介して左右の駆動輪18に連結されている。モータ10にはインバータ6を介してバッテリ8の電力が供給され、インバータ6によってモータ10に供給される電力を調整することにより、モータ10から駆動輪18に伝達される駆動力を調整することができるようになっている。
On the other hand, the hybrid
また、車両制動時には、モータ10が発電機として作動し、駆動輪18の回転による運動エネルギがモータ10に伝達されて交流電力に変換されることにより回生制動トルクを発生する。そして、この交流電力はインバータ6によって直流電力に変換された後、バッテリ8に充電され、駆動輪18の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。
Further, at the time of vehicle braking, the
HEV−ECU(制御手段)20は、エンジン2、発電機4、インバータ6及びモータ10や車両の運転状態、ならびにエンジン2を制御するためのエンジンECU(制御手段)22や、バッテリ8の状態を監視するバッテリECU24などから情報を収集し、これらの情報に基づき、エンジン2、発電機4、インバータ6及びモータ10が適正に作動するよう、エンジンECU22やバッテリECU24に指令を送りながら統合制御を行う。
The HEV-ECU (control means) 20 indicates the operating state of the
即ち、HEV−ECU20にはアクセルペダル26の操作量を検出するアクセル開度センサ28が接続されており、アクセル開度センサ28が検出したアクセルペダル26の操作量に応じてインバータ6を制御することにより、運転者の要求に応じてモータ10から駆動輪18に伝達される駆動力を調整する。また、HEV−ECU20は車両制動時にインバータ6を制御し、発電機として作動するモータ10からバッテリ8に供給される電力を調整して、モータ10が発生する回生制動力の制御を行う。更に、HEV−ECU20は、バッテリ8を充電する必要が生じたときに、エンジン2を始動してエンジン2により発電機4を駆動するようエンジンECU22に指令を送ると共に、発電機4から所定の発電電力を発生させることによってバッテリ8が適正に充電されるようインバータ6を制御する。
That is, the HEV-
エンジンECU22は、エンジン2の運転制御全般を行うために設けられており、HEV−ECU20からの指令に基づき、発電機4を駆動して発電機4からバッテリ8の充電に必要な発電電力を得るためのエンジン2の運転制御などを行って、エンジン2の燃料の噴射量や噴射時期などを調整すると共に、エンジン2から得た各種情報をHEV−ECU20に送っている。
The
また、バッテリECU24は、バッテリ8の温度や電圧、インバータ6とバッテリ8との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ18の充電率SOCを求め、上記検出結果と共にHEV−ECU20に送っている。
このように構成されたハイブリッド電気自動車1において運転者がアクセルペダル26を踏み込むと、HEV−ECU20はアクセル開度センサ28が検出したアクセルペダル26の操作量と、図示しない走行速度センサが検出した車両走行速度とに基づき、駆動輪18に伝達すべき駆動トルクを求め、この駆動トルクをモータ10が発生するようにインバータ6を制御する。これによりバッテリ8の電力がインバータ6を介してモータ10に供給され、モータ10が発生する駆動トルクが減速機12、差動装置14及び駆動軸16を介して左右の駆動輪18に伝達されて車両が走行する。
Further, the
When the driver depresses the
モータ10への電力供給によってバッテリ8の充電率は徐々に低下するので、バッテリ8が過放電状態にならないようにするため、HEV−ECU20はバッテリECU24から送られたバッテリ8の充電率SOCに応じ、エンジン2を運転して発電機4を駆動するようエンジンECU22に指令を送る。
エンジンECU22は、HEV−ECU20からの指令に従ってエンジン2の運転制御を行い、バッテリ8の充電率が低下して充電が必要となったときにエンジン2を始動し、エンジン2による発電機4の駆動を行う。このとき、HEV−ECU20は所定回転数において所定の目標電力の発電電力が発電機4によって得られるようにインバータ6を制御し、これに対応してエンジンECU22は上記所定回転数を目標回転数として運転するようにエンジン2を制御する。そして、このときの所定回転数及び所定電力は、これらに対応したエンジン2の回転数及び負荷が、排気中のNOxの濃度を極力低くするような運転領域にあるように予め定められている。
Since the charging rate of the battery 8 gradually decreases due to the power supply to the
The
しかしながら、このように運転制御を行っても、エンジン2の排気中には依然としてNOxやパティキュレートなどの大気汚染物質が含まれるため、エンジン2から排出された排気を浄化する必要がある。そこで、以下ではエンジン2において排気を浄化するための構成について、エンジン2のシステム構成図である図2に基づき詳細に説明する。
図2に示すようにエンジン2は、気筒内において燃料を燃焼させることにより発電機4を駆動するための駆動力を発生するエンジン本体30と、燃料を燃焼させるための空気をエンジン本体30に供給するための吸気管32と、燃料の燃焼によって発生した排気を排出するための排気管(排気通路)34とを備えている。
However, even if the operation control is performed in this way, the exhaust gas from the
As shown in FIG. 2, the
排気管34には、エンジン本体30から排出される排気を浄化するための排気後処理装置36が介装されている。この排気後処理装置36は、上流側ケーシング38と、上流側ケーシング38の下流側に連通路40で連通された下流側ケーシング42とで構成されている。上流側ケーシング38内には、前段酸化触媒44が収容されると共に、この前段酸化触媒44の下流側にはパティキュレートフィルタ(以下フィルタという)46が収容されている。フィルタ46は、排気中のパティキュレートを捕集することによりエンジン本体30から排出される排気を浄化するために設けられる。
An
前段酸化触媒44は排気中のNO(一酸化窒素)を酸化させてNO2(二酸化窒素)を生成するので、このように前段酸化触媒44とフィルタ46とを配置することにより、フィルタ46に捕集され堆積しているパティキュレートは、前段酸化触媒44から供給されたNO2と反応して酸化し、フィルタ46の連続再生が行われるようになっている。
一方、下流側ケーシング42内には、アンモニアを吸着し、吸着したアンモニアを還元剤として排気中のNOx(窒素酸化物)を選択還元して排気を浄化するアンモニア選択還元型NOx触媒(以下SCR触媒という)48が収容されると共に、このSCR触媒48の下流側にはSCR触媒48から流出したアンモニアを除去するための後段酸化触媒50が収容されている。この後段酸化触媒50は、後述するフィルタ46の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するCO(一酸化炭素)を酸化し、CO2(二酸化炭素)として大気中に排出する機能も有している。
Since the
On the other hand, an ammonia selective reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as an SCR catalyst) that adsorbs ammonia in the
また、連通路40には、連通路40内の排気中に尿素水を噴射供給する尿素水インジェクタ(尿素水供給手段)52が設けられており、尿素水を蓄えた尿素水タンク56から図示しない尿素水供給ポンプを介して尿素水インジェクタ52に尿素水が供給され、尿素水インジェクタ52を開閉することによって尿素水インジェクタ52から連通路40内の排気中に尿素水が噴射されるようになっている。
The
尿素水インジェクタ52から噴射された霧状の尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、SCR触媒48に供給される。SCR触媒48は供給されたアンモニアを一旦吸着し、吸着したアンモニアと排気中のNOxとの脱硝反応を促進することにより、NOxを無害なN2とする。なお、このとき、アンモニアがNOxと反応せずにSCR触媒48から流出した場合には、このアンモニアが後段酸化触媒50によって除去されるようになっている。
The mist-like urea water injected from the
更に、下流側ケーシング42内のSCR触媒48上流側には排気温度を検出するための排気温度センサ(触媒温度検出手段)54が設けられており、この排気温度センサ54はSCR触媒48に流入する排気の温度を検出してSCR触媒48の触媒温度を推定するために用いられる。
エンジンECU22は、HEV−ECU20からの指令に対応してエンジン本体30や尿素水インジェクタ52の制御を行うものであって、CPU、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、エンジン本体30の回転数を検出する回転数センサ58など、エンジン本体30に設けられた各種センサからの情報に基づき、エンジン本体30の各気筒への燃料供給量や尿素水インジェクタ52からの尿素水供給量などの様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
Further, an exhaust temperature sensor (catalyst temperature detection means) 54 for detecting the exhaust temperature is provided upstream of the
The
以上のように構成されるエンジン2は、モータ10への電力供給によってバッテリ8の充電率が低下し、HEV−ECU20がバッテリECU24によって検出されたバッテリ8の充電率SOCに基づき、バッテリ8を充電する必要があると判断した場合に、エンジンECU22によって始動される。そして始動後は、HEV−ECU20からの指令に基づき、発電機4の発電電力によってバッテリ8が適正に充電されるよう、エンジンECU22によって制御される。
In the
このようなエンジン2による発電機4の駆動、及び発電機4の発電電力によるバッテリ8の充電によってバッテリ8の充電率を適正に維持するため、HEV−ECU20は図3のフローチャートに従い、充電制御を所定の制御周期で繰り返し実行する。この充電制御は、ハイブリッド電気自動車1の車室内に設けられた図示しない始動スイッチがオンに操作されると開始され、オフに操作されると終了するようになっている。
In order to properly maintain the charging rate of the battery 8 by driving the generator 4 by the
始動スイッチのオン操作によって充電制御が開始されると、まずHEV−ECU20はステップS101でフラグF1の値が1であるか否かを判定する。
このフラグF1は、後述するエンジン2の運転モード及び尿素水インジェクタ52による尿素水の供給モードを切り換えるために用いられるものであって、HEV−ECU20はフラグF1の値をエンジンECU22に送出することによって、エンジン2の運転モード及び尿素水の供給モードをエンジンECU22に指令する。具体的には、フラグF1の値が0であるときには、エンジン2の運転モードが第1運転モードであると共に尿素水の供給モードが第1供給モードであることを示し、フラグF1の値が1であるときには、エンジン2の運転モードが第2運転モードであると共に尿素水の供給モードが第2供給モードであることを示す。なお、本実施形態では、エンジン2を第2運転モードで運転すると共に尿素水インジェクタ52から第2供給モードで尿素水の供給を行う状態が本発明の吸着量増大運転に相当するが、これら第1及び第2運転モード、並びに第1及び第2供給モードの詳細については後述する。
When charging control is started by turning on the start switch, first, the HEV-
The flag F1 is used to switch between an operation mode of the
充電制御開始時におけるフラグF1の初期値は0となっているので、ステップS101の判定によりHEV−ECU20は処理をステップS102に進める。ステップS102においてHEV−ECU20は、フラグF2の値が1であるか否かを判定する。
このフラグF2はバッテリ8の充電の要否を示すものである。バッテリ8の充電率が低下して充電が必要となった場合にはエンジン2を運転して発電機4を駆動する必要があることから、HEV−ECU20はフラグF2の値をエンジンECU22に送出することによって、エンジン2の運転又は停止を指令する。具体的には、フラグF2の値が0であるときにはバッテリ8の充電が不要であることを示す一方、フラグF2の値が1であるときにはバッテリ8の充電が必要であることを示す。
Since the initial value of the flag F1 at the start of charging control is 0, the HEV-
This flag F2 indicates whether or not the battery 8 needs to be charged. When the charging rate of the battery 8 is reduced and charging is required, it is necessary to operate the
充電制御開始時におけるフラグF2の初期値は0となっているので、ステップS102の判定によりHEV−ECU20は処理をステップS103に進める。ステップS103においてHEV−ECU20は、バッテリECU24によって検出されたバッテリ8の充電率SOCが所定の下限充電率SLを下回ったか否かを判定する。
下限充電率SLはバッテリ8の充電の要否を判断するための判定値であって、バッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回っていない場合、HEV−ECU20は、充電を必要とするほどバッテリ8の充電率SOCが低下していないものと判断し、その制御周期を終了した後、次の制御周期で再びステップS101から処理を開始する。
Since the initial value of the flag F2 at the start of charging control is 0, the HEV-
The lower limit charging rate SL is a determination value for determining whether or not the battery 8 needs to be charged. When the charging rate SOC of the battery 8 is not lower than the lower limit charging rate SL, the HEV-
次の制御周期では、フラグF1及びF2の値が0のままであるため、処理はステップS101及びS102を経て再びステップS3に進むことになる。従って、HEV−ECU20は、バッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回らない限りステップS101乃至S103の処理を繰り返し、バッテリ8の放電が進んでバッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回るとステップS104に処理を進める。
In the next control cycle, since the values of the flags F1 and F2 remain 0, the process proceeds to step S3 again through steps S101 and S102. Therefore, the HEV-
ステップS104に処理を進めると、バッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回っていてバッテリ8の充電が必要であることから、HEV−ECU20は充電の要否を示すフラグF2の値を1とした後、次のステップS105に処理を進める。
ステップS105でHEV−ECU20は、バッテリECU24によって検出されたバッテリ8の充電率SOCが所定の第1上限充電率SU1に達したか否かを判定する。そして、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達していない場合、HEV−ECU20はその制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップS101から処理を開始する。
When the process proceeds to step S104, the charging rate SOC of the battery 8 is below the lower limit charging rate SL and the battery 8 needs to be charged. Therefore, the HEV-
In step S105, the HEV-
次の制御周期では、フラグF1の値が0のままである一方でフラグF2の値が1に変更されているため、処理はステップS101及びS102を経てステップS105に進み、HEV−ECU20は再びバッテリ8の充電率SOCが所定の第1上限充電率SU1に達したか否かを判定する。従って、バッテリ8の充電により充電率SOCが上昇して第1上限充電率SU1に達しない限り、ステップS101からステップS102及びS105の処理が繰り返されることになる。
In the next control cycle, since the value of the flag F1 remains 0 while the value of the flag F2 is changed to 1, the process proceeds to steps S105 through steps S101 and S102, and the HEV-
フラグF2の値が1となることにより、後述するエンジン運転制御でエンジン2が始動され、エンジン2によって駆動された発電機4の発電電力がバッテリ8に充電される。そして、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達すると、ステップS105の判定によってHEV−ECU20は処理をステップS106に進め、フラグF1の値を1とした後、次のステップS107でバッテリECU24によって検出されたバッテリ8の充電率SOCが所定の第2上限充電率SU2に達したか否かを判定する。この第2上限充電率SU2は、第1上限充電率SU1よりも高い充電率となっており、HEV−ECU20はステップS107でバッテリ8の充電率SOCが第2上限充電率SU2に達したと判定することにより、バッテリ8の充電が完了したものと判断する。バッテリ8の充電率SOCが第2上限充電率SU2に達していない場合、HEV−ECU20はその制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップS101から処理を開始する。
When the value of the flag F2 becomes 1, the
次の制御周期では、フラグF1の値が既に1となっていることから、HEV−ECU20は処理をステップS101から直接ステップS107に進め、再びバッテリ8の充電率SOCが第2上限充電率SU2に達したか否かを判定する。従って、バッテリ8の充電が進み、充電率SOCが上昇して第2上限充電率SU2に達しない限り、ステップS101及びステップS107の処理が繰り返されることになる。
In the next control cycle, since the value of the flag F1 has already been 1, the HEV-
発電機4の発電電力によるバッテリ8の充電が進み、バッテリ8の充電率SOCが第2上限充電率SU2に達すると、HEV−ECU20はステップS107の判定により処理をステップS108に進める。ステップS108でHEV−ECU20は、もはやバッテリ8の充電が不要であることからフラグF2の値を0にリセットすると共に、フラグF1の値も次回のバッテリ8の充電に備え0にリセットして、その制御周期を終了する。従って、次の制御周期以降では、再びバッテリ8の充電率SOCが低下して下限充電率SLを下回るまでの間、上述のようにしてステップS101乃至S103の処理が繰り返されることになる。
When charging of the battery 8 by the power generated by the generator 4 proceeds and the charging rate SOC of the battery 8 reaches the second upper limit charging rate SU2, the HEV-
以上のようにしてHEV−ECU20が充電制御を実行することにより、バッテリ8の充電率SOCが低下して下限充電率SLを下回ると、フラグF2の値が1とされることによって後述のエンジン運転制御でエンジン2が始動され、エンジン2によって駆動される発電機4の発電電力によりバッテリ8の充電が行われる。このとき、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達するまでの間は、フラグF1の値が0とされることにより、後述のエンジン運転制御及び尿素水供給制御においてエンジン2の運転モードが第1運転モードとされると共に、尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給モードが第1供給モードとされる。
As described above, when the HEV-
そして、バッテリ8の充電が進んで充電率SOCが第1上限充電率SU1に達すると、フラグF1の値が1とされることにより、後述のエンジン運転制御及び尿素水供給制御においてエンジン2の運転モードが第2運転モードとされると共に、尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給モードが第2供給モードとされる。
更に、バッテリ8の充電が進んで充電率SOCが第2上限充電率SU2に達すると、バッテリ8の充電が完了したものとして、後述のエンジン制御及び尿素水供給制御においてエンジン2が停止されると共に、尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給が停止される。
When the charging of the battery 8 proceeds and the charging rate SOC reaches the first upper limit charging rate SU1, the value of the flag F1 is set to 1, so that the operation of the
Further, when the charging of the battery 8 proceeds and the charging rate SOC reaches the second upper limit charging rate SU2, it is assumed that the charging of the battery 8 is completed, and the
従って、エンジン2が始動されてバッテリ8の充電が開始された後、充電率SOCが第1上限充電率SU1に達するまでの期間は、この充電制御によって指定されるエンジン2の運転モードが第1運転モードとなると共に、尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給モードが第1供給モードとなる。また、充電率SOCが第1上限充電率SU1に達してから、更に上昇して第2上限充電率SU2に達し、エンジン2が停止するまでの期間は、エンジン2の運転モードが第2運転モードとなると共に、尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給モードが第2供給モードとなる。
Therefore, after the
次に、これらフラグF1及びF2の値に応じてエンジン2の運転を制御するためのエンジン運転制御について図4に基づき詳細に説明する。エンジン運転制御は、上述した充電制御と同様に始動スイッチのオン操作によって開始され、図4に示すフローチャートに従い、充電制御と並行してHEV−ECU20により所定の制御周期で実行される。また、エンジン運転制御も、上述した充電制御と同様に始動スイッチのオフ操作によって終了するようになっている。
Next, engine operation control for controlling the operation of the
このエンジン運転制御では、上述した充電制御において設定されるフラグF1及びF2の値に基づき、HEV−ECU20がエンジン2の始動及び停止、並びにエンジン2の運転中における運転モードの切り換えをエンジンECU22に指令し、この指令に基づいてエンジンECU22がエンジン2の始動及び停止、並びに運転モードの切り換えを行う。
始動スイッチのオン操作によってエンジン運転制御が開始されると、HEV−ECU20はステップS201でフラグF2の値が1であるか否かを判定する。フラグF2は、前述したようにバッテリ8の充電の要否を示すものであり、充電制御においてバッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回った場合に、バッテリ8の充電が必要であるとしてその値が1とされるものである。
In this engine operation control, the HEV-
When engine operation control is started by turning on the start switch, the HEV-
従って、バッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回っておらず、充電制御においてバッテリ8の充電が不要であるとしてフラグF2の値が0とされている場合、エンジン2により発電機4を駆動して発電を行う必要がないので、HEV−ECU20はステップS201の判定により処理をステップS202に進め、エンジンECU22にエンジン2の停止を指令する。エンジン2は既に停止状態にあることから、エンジンECU22はHEV−ECU20からの指令を受けてエンジン2を停止状態に維持する。
Therefore, when the charge rate SOC of the battery 8 is not lower than the lower limit charge rate SL and the value of the flag F2 is set to 0 because it is not necessary to charge the battery 8 in the charge control, the
更に、HEV−ECU20はステップS203でフラグF3の値を0とすると共に、ステップS204でフラグF4の値を0とした後、その制御周期を終了する。このフラグF3は、エンジン2が運転中であるか否かを示すものであり、その値が0であるときにはエンジン2が停止状態にあることを示し、その値が1であるときにはエンジン2が運転中であることを示す。また、フラグF4は、エンジン2が後述するランプモードの運転を完了したか否かを示すものであり、その値が1であるときにはランプモードの運転が完了したことを示す。
Further, the HEV-
次の制御周期で、HEV−ECU20は再びステップS201から処理を開始し、フラグF2の値が1であるか否かを判定する。従って、バッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回り、充電制御においてバッテリ8の充電が必要であるとしてフラグF2の値が1とされない限り、ステップS201乃至S204の処理が制御周期毎に繰り返され、エンジン2は停止状態に維持されることになる。
In the next control cycle, the HEV-
バッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回り、充電制御においてバッテリ8の充電が必要であるとしてフラグF2の値が1とされた場合、このエンジン運転制御でHEV−ECU20はステップS201の判定により処理をステップS205に進め、フラグF3の値が1であるか否かを判定する。このときエンジン2はまだ停止状態にあり、フラグF3の値は0とされているので、HEV−ECU20はステップS205の判定によって処理をステップS206に進める。
When the charging rate SOC of the battery 8 is lower than the lower limit charging rate SL and the value of the flag F2 is set to 1 because charging of the battery 8 is necessary in the charging control, the HEV-
ステップS206ではエンジン2の始動が行われる。即ち、HEV−ECU20はエンジンECU22にエンジン2を始動するよう指令を送ると共に、発電機4がモータとして作動するようにインバータ6を制御する。これに合わせ、エンジンECU22は、HEV−ECU20からの指令に従い、エンジン2を始動するべくエンジン2への燃料の供給を開始する。こうして発電機4がモータとして作動することによりエンジン2をクランキングすると共に、エンジンECU22がエンジン2への燃料供給を開始することにより、エンジン2が始動する。
In step S206, the
エンジン2の始動が完了すると、エンジンECU22はエンジン2の始動を完了した旨の情報をHEV−ECU20に通知する。これを受けてHEV−ECU20は発電機4のモータ作動を終了するようインバータ6に制御信号を送出した後、処理をステップS206からステップS207に進め、エンジン2が運転状態となったことからフラグF3の値を1とする。
When the start of the
HEV−ECU20は、更に処理をステップS208に進め、フラグF4の値が1であるか否かを判定する。フラグF4は、前述したようにエンジン2がランプモードの運転を完了したか否かを示すものであり、このエンジン運転制御の開始時点ではエンジン2が運転されていないので、フラグF4のの初期値は0となっている。
HEV−ECU20はステップS208の判定により処理をステップS209に進めると、エンジン2をランプモードで運転するようエンジンECU22に指令すると共に、エンジン2のランプモード運転に合わせて発電機4の発電量を変化させるようにインバータ6を制御する。
The HEV-
When the HEV-
このランプモードによるエンジン2の運転は、始動後のアイドル回転数から後述する第1運転モードにおける第1目標回転数(目標制御量)N1までエンジン2の回転数(制御量)を徐々に上昇させるものであり、これに合わせて発電機4の発電電力が0(ワット)から第1運転モードに対応した第1目標電力まで徐々に増大されることにより、エンジン2の負荷(制御量)も、エンジン2が第1モードで運転されて発電機4がこの第1運転モードに対応した第1目標電力の発電電力を発生しているときの負荷(目標制御量)に向けて徐々に増大していく。このような回転数の上昇を行うと共に負荷の増加に対応し、エンジンECU22はエンジン2への燃料供給量を増大させていく。
In the operation of the
なお、第1目標発電電力は、エンジン2が第1運転モードで運転されているときに、第1目標回転数のもとで発電機4がバッテリ8を効率良く充電すると共にエンジン2の排気中に含まれるNOxの濃度を極力低下可能な発電電力として予め定められたものである。また、エンジン2の回転数が第1目標回転数に達したときに発電機4の発電電力が第1目標電力に達するよう、エンジン2の回転数及び発電機4の発電電力の変化の度合いがそれぞれ予め定められている。
The first target generated electric power is generated when the generator 4 charges the battery 8 efficiently and exhausts the
従って、制御周期毎にこのステップS209の処理が繰り返されると、エンジンECU22がHEV−ECU20からの指令を受けてエンジン2を制御することにより、エンジン2がランプモードで継続的に運転され、エンジン2の回転数はアイドル回転数から第1目標回転数N1に向けて徐々に上昇すると共に、発電機4の発電電力が第1目標電力に向けて徐々に増大し、エンジン2の負荷が増大していくことになる。
Therefore, when the process of step S209 is repeated for each control cycle, the
HEV−ECU20は、次のステップS210に処理を進めると、回転数センサ58によって検出されたエンジン2の回転数Neが第1目標回転数N1に達したか否かを判定する。エンジン2の回転数Neが第1目標回転数N1に達してない場合、HEV−ECU20はステップS210の判定の後にその制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップS201から処理を開始する。
When the process proceeds to the next step S210, the HEV-
次の制御周期でも、まだバッテリ8の充電率SOCが十分回復しておらず、バッテリ8の充電が完了していないことからフラグF2の値は1のままであり、HEV−ECU20はステップS201の判定によって処理をステップS205に進める。そしてステップS205ではフラグF3の値が1であるか否かを判定するが、エンジン2が運転中であることからフラグF3は1となっており、ステップS205の判定によりHEV−ECU20は処理をステップS208に進め、再びフラグF4の値が1であるか否かを判定する。
Even in the next control cycle, the charging rate SOC of the battery 8 has not yet sufficiently recovered, and the charging of the battery 8 has not been completed. Therefore, the value of the flag F2 remains 1, and the HEV-
この時点ではまだエンジン2のランプモードによる運転は完了しておらず、フラグF4の値は0のままであるので、HEV−ECU20はステップS208の判定により処理をステップS209に進め、再び上述のようにして引き続きエンジン2をランプモードで運転するようエンジンECU22に指令を送ると共に、これに対応して発電機4の発電電力を増大させていく。従って、エンジン2のランプモード運転によりエンジン2の回転数Neが上昇して第1目標回転数N1に達するまでの間は、処理がステップS201、S205及びステップS208を経てステップS209に進み、エンジン2がランプモードで運転されることになる。
At this time, since the operation of the
このようにしてエンジン2の回転数Neが第1目標回転数N1に達するまでの間、エンジン2がランプモードで運転されると共に、これに合わせて発電機4の発電電力が0から第1目標電力まで徐々に増大されることにより、エンジン2の回転数を始動後直ちに第1目標回転数N1にすると共に、発電機4の発電電力をエンジン2の始動後直ちに第1目標電力とした場合に比べ、エンジン2の排気温度の上昇度合いは緩やかなものとなる。このときのエンジン回転数の上昇度合い及び発電機4の発電電力の増大度合いは、後述するように排気温度が所定の度合いで上昇するように予め設定されている。
Thus, the
こうしてエンジン2のランプモード運転によりエンジン2の回転数Neが上昇して第1目標回転数N1に達すると、HEV−ECU20は処理をステップS212に進め、フラグF1の値が1であるか否かを判定する。フラグF1は、前述したようにエンジン2の運転モード及び尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給モードを定めるものであり、バッテリ8の充電率SOCが上昇して第1上限充電率SU1に達するまでは、充電制御において値が0とされ、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達してから更に上昇して第2上限充電率SU2に達するまでの期間においては値が1とされる。
Thus, when the rotation speed Ne of the
従って、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達するまでは、HEV−ECU20がステップS212においてフラグF1の値を1ではないと判定することにより、処理をステップS213に進め、エンジン2の運転モードとして第1運転モードを選択する。
ステップS213において第1運転モードが選択されると、HEV−ECU20は発電機4の発電電力が、第1目標回転数N1のもとで第1目標電力となるようにインバータ6を制御すると共に、第1運転モードでエンジン2を運転するようエンジンECU22に指令を送る。エンジンECU22はHEV−ECU20からの指令を受け、第1目標回転数N1の回転数でエンジン2が運転するようにエンジン2の運転制御を行う。エンジン2の回転数は、上述したランプモード運転によって既に第1目標回転数N1に達しており、これに対応して発電機4の発電電力も第1目標電力に達しているので、エンジン2はランプモードから第1運転モードにスムーズに移行する。
Therefore, until the charging rate SOC of the battery 8 reaches the first upper limit charging rate SU1, the HEV-
When the first operation mode is selected in step S213, the HEV-
こうしてステップS213で第1運転モードを選択しエンジン2が第1運転モードで運転されると、HEV−ECU20はその制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップS201から処理を開始する。このときには、まだバッテリ8の充電率SOCが十分回復しておらず、バッテリ8の充電が完了していないので、上述したように処理はステップS201及びS205を経てステップS208に進み、再びフラグF4の値が1であるか否かを判定する。
Thus, when the first operation mode is selected in step S213 and the
このときは、既にエンジン2のランプモードでの運転が完了しており、フラグF4の値が1とされているので、HEV−ECU20はステップS208の判定により処理をステップS212に進め、再びフラグF1の値が1であるか否かを判定する。従って、エンジン2がランプモードから第1運転モードに移行した後、バッテリ8の充電が進み、充電率SOCが上昇して第1上限充電率SU1に達するまでは、ステップS212からステップS213に処理が進められてエンジン2が第1運転モードで運転されると共に、発電機4により第1目標電力の発電が行われ、バッテリ8が充電されることになる。
At this time, since the operation of the
こうしてバッテリ8の充電が進み、バッテリ8充電率SOCが上昇して第1上限充電率SU1に達すると、充電制御においてフラグF1の値が1とされるので、HEV−ECU20はステップS212においてフラグF1の値が1であると判定して処理をステップS214に進め、エンジン2の運転モードを第2運転モードに切り換える。
ステップS214において第2運転モードが選択されると、HEV−ECU20は第2目標回転数N2のもとで第2目標電力を発電するようにインバータ6を制御すると共に、第2運転モードでエンジン2を運転するようエンジンECU22に指令を送る。この第2目標回転数N2は、第1運転モードが選択されているときの第1目標回転数N1よりも低く、第2目標電力は第1運転モードが選択されているときの第1目標電力よりも小さくなっている。エンジンECU22はHEV−ECU20からの指令を受け、第2目標回転数N2のエンジン回転数でエンジン2が運転するようにエンジン2の運転制御を行う。従って、エンジン2は第1運転モードの場合よりも低速低負荷の運転領域で運転されることになる。この結果、エンジン2から排出される排気の温度が第1運転モードの場合より低下すると共に、排気中に含まれるNOxの濃度も低下する。
When the charging of the battery 8 proceeds and the battery 8 charging rate SOC increases and reaches the first upper limit charging rate SU1, the value of the flag F1 is set to 1 in the charging control, so the HEV-
When the second operation mode is selected in step S214, the HEV-
こうしてHEV−ECU20はステップS214でエンジン2の運転モードを第2運転モードとした後に、その制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップS201から処理を開始する。このときもまだバッテリ8の充電は完了しておらずフラグF2の値は1のままであり、エンジン2が運転中であることからフラグF3の値も1であって、エンジン2のランプモードでの運転が完了してフラグF4の値も1となっているるので、HEV−ECU20はステップS201、S205及びS208の判定によって処理をステップS212に進める。
Thus, after the HEV-
HEV−ECU20は、充電制御においてフラグF1の値が1とされているので、ステップS212の判定により処理をステップS214に進め、引き続きエンジン2の運転モードが第2運転モードとされる。従って、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達してから第2上限充電率SU2に達するまでの期間は、ステップS214に処理が進められてエンジン2が第2運転モードで運転されると共に、発電機4により第2目標電力の発電が行われ、バッテリ8が充電されることになる。
Since the value of the flag F1 is set to 1 in the charging control, the HEV-
こうしてバッテリ8の充電が更に進み、バッテリ8の充電率SOCが第2上限充電率SU2に達すると、前述したように充電制御においてフラグF1及びF2の値が0にリセットされるので、エンジン運転制御で処理がステップS201に進むと、HEV−ECU20はフラグF2の値が1ではないと判定して処理をステップS202に進める。
ステップS202でHEV−ECU20は、エンジンECU22に対してエンジン2を停止するよう指令すると共に、インバータ6を制御して発電機4の発電を停止する。エンジンECU22は、HEV−ECU20からの指令を受け、エンジン2への燃料供給を中止することにより、エンジン2を停止させる。
When the charging of the battery 8 further proceeds and the charging rate SOC of the battery 8 reaches the second upper limit charging rate SU2, the values of the flags F1 and F2 are reset to 0 in the charging control as described above, so that the engine operation control When the process proceeds to step S201, the HEV-
In step S202, the HEV-
HEV−ECU20は、ステップS202でエンジン2を停止させたことから、次のステップS203でフラグF3の値を0にリセットし、更にステップS204でフラグF4の値を0にリセットした後、その制御周期を終了する。そして次の制御周期以降では、前述したようにバッテリ8の充電が再び必要となってフラグF2の値が1とならない限り、上述したようにステップS201乃至S204の処理が繰り返され、エンジン2は停止状態に維持される。
Since the HEV-
以上のようにしてエンジン運転制御が行われることにより、バッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回ると、エンジン2が始動されてエンジン2がランプモードで運転され、エンジン2の回転数がアイドル回転数から第1目標回転まで徐々に上昇させる。これに合わせて、発電機4の発電電力が0から第1目標電力まで徐々に増大され、エンジン2の負荷が徐々に増大していく。この結果、エンジン2の排気温度は、エンジン2の回転数を始動後直ちに第1目標回転数N1にすると共に、発電機4の発電電力をエンジン2の始動後直ちに第1目標電力とした場合に比べ、緩やかに上昇する。
By performing the engine operation control as described above, when the charging rate SOC of the battery 8 falls below the lower limit charging rate SL, the
エンジン2の回転数が第1目標回転数N1に達すると、これに合わせて発電機4の発電電力も第1目標電力に達しており、エンジン2は第1運転モードにスムーズに移行する。こうしてエンジン2が第1運転モードで運転され、エンジン2に駆動された発電機4が第1目標回転数で回転しながら第1目標電力の発電を行うことにより、バッテリ8の充電が更に進められる。
When the rotational speed of the
そして、バッテリ8の充電が進み、充電率SOCが上昇して第1上限充電率SU1に達すると、エンジン2の運転状態が第2運転モードに切り換えられる。第2運転モードによるエンジン2の運転は、バッテリ8の充電率SOCが更に上昇して第2上限充電率SU2に達するまで継続し、エンジン2が第2運転モードで運転されている間は、エンジン2に駆動された発電機4が第1目標回転数N1より低い第2目標回転数N2で回転しながら、第1目標電力より小さい第2目標電力の発電を行うことにより、引き続きバッテリ8の充電が行われる。このとき、エンジン2は第1運転モードの場合よりも低速低負荷の運転領域で運転されることになるため、エンジン2から排出される排気の温度が第1運転モードの場合より低下すると共に、排気中に含まれるNOxの濃度も低下する。
When the charging of the battery 8 proceeds and the charging rate SOC increases and reaches the first upper limit charging rate SU1, the operating state of the
更にバッテリ8の充電が進んでバッテリ8の充電率が第2上限充電率に達すると、バッテリ8の充電が完了したものとしてエンジン2が停止され、発電機4による発電が終了する。従って、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達することにより、エンジン2の運転状態が第2運転モードに切り換えられると、エンジン2はバッテリ8の充電率SOCが第2上限充電率SU2に達して停止するまで第2運転モードで運転されることになる。
When the charging of the battery 8 further progresses and the charging rate of the battery 8 reaches the second upper limit charging rate, the
このようなエンジン2の運転に合わせ、エンジンECU22はエンジン2から排出される排気中のNOxを還元して排気を浄化するべく、尿素水インジェクタ52から排気中に尿素水を供給するための尿素水供給制御を実行する。この尿素水供給制御も上述した充電制御と同様に始動スイッチのオン操作によって開始され、図5に示すフローチャートに従い、エンジンECU22により所定の制御周期で実行される。また、尿素水供給制御も、上述した充電制御と同様に始動スイッチのオフ操作によって終了するようになっている。
In accordance with the operation of the
この尿素水供給制御では、上述したエンジン運転制御におけるエンジン2の運転状態に応じて尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給を制御するため、前述した充電制御においてHEV−ECU20により設定されて指令として送出されたフラグF1及びF3の値に基づき、エンジンECU22が尿素水インジェクタ52を制御する。
始動スイッチのオン操作によって尿素水供給制御が開始されると、エンジンECU22はステップS301でフラグF3の値が1であるか否かを判定する。フラグF3は、前述したようにエンジン2が運転状態にあるか否かを示すものであり、エンジン2が運転状態にある場合に、その値が1とされるものである。
In this urea water supply control, since the urea water supply from the
When urea water supply control is started by turning on the start switch, the
フラグF3の値が0であってエンジン2が停止していることを示している場合には、尿素水インジェクタ52からエンジン2の排気中に尿素水を供給する必要がないため、エンジンECU22はステップS301の判定により処理をステップS302に進めて尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給を引き続き停止とした後に、その制御周期を終了する。
When the value of the flag F3 is 0, indicating that the
次の制御周期でエンジンECU22は、再びステップS301から処理を開始し、フラグF3の値が1であるか否かを判定する。従って、エンジン2が停止状態にある限り、ステップS301及びS302の処理が繰り返され、尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給は停止された状態となる。
前述した充電制御においてバッテリ8の充電が必要であると判断され、エンジン運転制御によってエンジン2が始動すると、フラグF3の値が1となるので、エンジンECU22はステップS301の判定によって処理をステップS303に進める。
In the next control cycle, the
When it is determined that the battery 8 needs to be charged in the above-described charging control and the
ステップS303でエンジンECU22は、排気温度センサ54によって検出されたSCR触媒48に流入する排気の温度Tcが所定温度Taに達したか否かを判定する。この所定温度Taは、尿素水インジェクタ52から排気中に噴射された尿素水に含まれる尿素が支障なく加水分解してアンモニアに転化可能となる下限温度に基づいて、例えば200℃に設定される。そして、排気温度Tcが所定温度Taに達していない場合、エンジンECU22は尿素水インジェクタ52から尿素水を噴射することができないものと判断して処理をステップS302に進める。ステップS302では、上述のように尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給が引き続き停止とされ、エンジンECU22はその制御周期を終了する。
In step S303, the
次の制御周期で、再びステップS301から処理が開始されると、既にエンジン2が運転中であることからエンジンECU22はステップS301の判定により処理をステップS303に進め、エンジンECU22は排気温度センサ54によって検出されたSCR触媒48に流入する排気の温度Tcが所定温度Taに達したか否かを判定する。
従って、バッテリ8の充電が必要となりエンジン2が始動されても、エンジン2の排気温度が上昇して所定温度Taに達するまでの間は、ステップS301からステップS303を経てステップS302の処理が繰り返され、尿素水インジェクタ52からの尿素水の噴射が行われない。
In the next control cycle, when the process is started again from step S301, the
Therefore, even if the battery 8 needs to be charged and the
エンジン2の運転が継続し、排気温度Tcが上昇して所定温度Taに達すると、エンジンECU22はステップS303の判定により尿素水インジェクタ52からの尿素水の噴射が可能な状態になったものと判断して処理をステップS304に進め、フラグF1の値が1であるか否かを判定する。
フラグF1は、前述したようにエンジン2の運転モード及び尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給モードを定めるものであり、バッテリ8の充電率SOCが上昇して第1上限充電率SU1に達するまでは充電制御において値が0とされ、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達してから第2上限充電率SU2に達するまでの期間においては値が1とされる。
When the operation of the
The flag F1 determines the operation mode of the
従って、バッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回ってエンジン2が始動された後、排気温度Tcが所定温度Taに達してからバッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達するまでは、エンジンECU22がステップS304においてフラグF1の値を1ではないと判定することにより、処理をステップS305に進め、尿素水の供給モードとして第1供給モードを選択する。
Therefore, after the charge rate SOC of the battery 8 falls below the lower limit charge rate SL and the
この第1供給モードにおいて、エンジンECU22はエンジン2の運転状態からエンジン2の単位時間あたりのNOx排出量を演算し、その排出量のNOxを全て選択還元する上で必要なアンモニア供給量に基づき、単位時間あたりの尿素水の目標供給量を求める。但し、通常は前述したエンジン2のランプモードによる運転が完了した後に排気温度Tcがが所定温度Taに達するので、第1供給モードにおいてエンジンECU22は、第1運転モードで運転されているときのエンジン2の単位時間あたりのNOx排出量を演算し、その排出量のNOxを全て選択還元する上で必要なアンモニア供給量に基づき、単位時間あたりの尿素水の目標供給量M1を求める。
In this first supply mode, the
こうして求めた目標供給量M1に基づき、エンジンECU22は尿素水インジェクタ52を制御して尿素水の供給を行う。尿素水インジェクタ52から噴射された尿素水中の尿素は、前述したように排気の熱によって加水分解し、アンモニアが生成される。尿素水から生成されたアンモニアは還元剤としてSCR触媒48に流入し、排気中のNOxを還元して排気を浄化する。
Based on the target supply amount M1 thus obtained, the
一方、バッテリ8の充電が進み、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達すると、充電制御によってフラグF1の値が1となるので、ECU22はステップS304の判定によって処理をステップS306に進め、尿素水の供給モードとして第2供給モードを選択する。
このとき、フラグF1の値が1となっていることからエンジン2は第2運転モードで運転されており、前述したように第2運転モードにおけるエンジン2の負荷及び回転数は第1運転モードの場合より低下し、エンジン2は第1運転モードの場合よりも低速低負荷運転に移行している。そして、この第2供給モードにおいてエンジンECU22は、このようなエンジン2の運転状態に対応し、尿素水から生成されたアンモニアのSCR触媒48への吸着量を増大させるように尿素水インジェクタ52から尿素水の供給を行い、エンジン2の第2モードによる運転と併せ、吸着量増大運転を行う。
On the other hand, when the charging of the battery 8 progresses and the charging rate SOC of the battery 8 reaches the first upper limit charging rate SU1, the value of the flag F1 becomes 1 by the charging control, so the
At this time, since the value of the flag F1 is 1, the
即ち、具体的には次のようにして第2供給モードにおける尿素水の供給を行う。
前述したように、エンジン2が第1運転モードより低速低負荷運転状態となる第2運転モードに移行することにより、エンジン2の排気温度は第1運転モードの場合より低下しており、ステップS303の判定に用いた所定温度Ta、即ち尿素水インジェクタ52から尿素水を噴射可能とする下限温度よりわずかに高い温度となっている。SCR触媒48における単位触媒容積あたりのアンモニアの最大吸着量は、図6に示すようにSCR触媒48の温度が低下するほど増加する傾向があり、エンジン2を第1運転モードで運転しているときの触媒温度T1におけるアンモニアの最大吸着量Q1に対し、第2運転モードで運転しているときの触媒温度T2におけるアンモニアの最大吸着量Q2の方が多くなる。
Specifically, urea water is supplied in the second supply mode as follows.
As described above, when the
即ち、エンジン2の運転状態を第2運転モードに移行させることにより、より多くのアンモニアをSCR触媒48に吸着させることが可能となる。そこで、エンジンECU22は第2供給モードにおいて、このようなエンジン2の第2運転モードへの移行に伴う最大吸着量の増大に対応し、SCR触媒48へのアンモニアの吸着量を増大すべく尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給を制御する。
That is, by shifting the operation state of the
ここで、SCR触媒48に供給されたアンモニアは、排気中のNOxの選択還元に消費されると共に、その残りがSCR触媒48に吸着されたままとなる。従って、NOxの選択還元に消費される量とSCR触媒48への最大吸着量との和が、アンモニアスリップを生じることのないアンモニアの最大供給量ということになり、この和を超える量のアンモニアをSCR触媒48に供給すると、アンモニアスリップが発生することになる。
Here, the ammonia supplied to the
このようなアンモニアスリップの発生を防ぐため、第2供給モードにおける尿素水の供給量は次のようにして設定されている。
即ち、まずエンジン2が第2運転モードで運転されているときの単位時間あたりのNOx排出量から、このNOxの選択還元に必要なアンモニアの単位時間あたりの供給量を演算し、このアンモニア供給量に対応する単位時間あたりの尿素水供給量M2’を求める。
In order to prevent the occurrence of such ammonia slip, the supply amount of urea water in the second supply mode is set as follows.
That is, first, the ammonia supply amount per unit time required for the selective reduction of NOx is calculated from the NOx emission amount per unit time when the
エンジン2は専ら発電機4の駆動に用いられ、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達した後、更に上昇して第2上限充電率SU2に達するまでの間、エンジン2は第2運転モードという固定の運転条件で運転されるので、エンジン2が第2運転モードで運転される期間はほぼ一定の長さとなる。そこで、エンジン2が第2運転モードで運転されているときのSCR触媒48に吸着可能なアンモニアの最大吸着量Q2に基づき、アンモニアスリップを生じることなく最大吸着量Q2となるまでアンモニアをSCR触媒48に吸着させるために必要な期間を、エンジン2が第2運転モードで運転される期間として定めた上で、この最大吸着量Q2に対応した尿素水供給量と、エンジン2が第2運転モードで運転される期間とから、最大吸着量Q2のアンモニアをSCR触媒48に吸着させるために必要となる単位時間あたりの尿素水供給量M2”を求める。
The
エンジンECU22には、このようにして求めた尿素水供給量M2’及び尿素水供給量M2”の和が、第2供給モードにおける第2目標供給量M2として設定され記憶されている。
ステップS306では、こうして設定した第2目標供給量M2の尿素水が排気中に供給されるよう、エンジンECU22が尿素水インジェクタ52を制御する。この結果、尿素水インジェクタ52から噴射された尿素水の尿素が加水分解してアンモニアが生成され、その一部がSCR触媒48におけるNOxの選択還元に消費されると共に、残部がSCR触媒48に吸着する。
In the
In step S306, the
バッテリ8の充電が更に進み、バッテリ8の充電率SOCが第2上限充電率SU2に達すると、バッテリ8の充電が完了したものとして、前述したエンジン運転制御においてエンジン2が停止され、フラグF3及びF4の値が0にリセットされると共に、充電制御においてフラグF1及びF2の値も0にリセットされる。従って、バッテリ8の充電率SOCが第2上限充電率SU2に達した後の尿素水供給制御の制御周期では、ステップS301においてエンジンECU22がフラグF3の値を1ではないと判定することにより、処理がステップS302に進められ、尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給が停止される。
When the charging of the battery 8 further proceeds and the charging rate SOC of the battery 8 reaches the second upper limit charging rate SU2, it is assumed that the charging of the battery 8 is completed, the
このように、エンジン2によって駆動された発電機4の発電電力によりバッテリ8の充電を行っているときに、バッテリ8の充電率が上昇して第1上限充電率SU2に達してから、更に上昇して第2上限充電率SU2に達するまでの期間は、エンジン2が第2運転モードで運転されると共に、尿素水インジェクタ52から第2供給モードで尿素水が供給される。
As described above, when the battery 8 is being charged with the generated power of the generator 4 driven by the
このとき、エンジン2は第2運転モードで運転されていることから排気温度が低下しているので、上述したように第1運転モードで運転されているときよりもSCR触媒48へのアンモニアの吸着量を増大させることが可能となる。また、第2供給モードにおける尿素水の第2目標供給量M2は、上述したように、NOxの選択還元に必要なアンモニアの供給量に対応した尿素水供給量M2’と、SCR触媒48へのアンモニアの吸着量が最大吸着量Q2となるような尿素水供給量M2”との和に基づき設定されるので、SCR触媒48からアンモニアスリップを生じることなく、最大限可能な量のアンモニアをSCR触媒48に吸着させることが可能となる。
At this time, since the
なお、エンジン2は専ら発電機4の駆動に用いられ、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達した後、更に上昇して第2上限充電率SU2に達するまでの間、エンジン2は第2運転モードという固定の運転条件で運転されるので、前述したようにバッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達してから第2上限充電率SU2に達するまでの期間はほぼ一定の長さとなる。
The
バッテリ8の充電が完了した後の各制御周期では、前述したようにエンジン2が再び始動されてフラグF3の値が1とされるまで、ステップS301及びS302の処理が繰り返され、尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給が停止されたままとなる。
そして再びバッテリ8の充電率SOCが低下して下限充電率SLを下回ると、エンジン2が始動されてフラグF3の値が1となり、エンジンECU22はステップS301の判定によって処理をステップS303に進める。この場合も、エンジン2を始動してからしばらくの間はエンジン2の排気温度が上昇しておらず、前述したように、エンジンECU22は排気温度センサ54によって検出されたSCR触媒48に流入する排気の温度Tcが所定温度Taに達したと判定するまでの間、ステップS303からステップS302に処理を進め、尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給は行われない。
In each control cycle after the charging of the battery 8 is completed, the processes of steps S301 and S302 are repeated until the
When the charge rate SOC of the battery 8 decreases again and falls below the lower limit charge rate SL, the
一方、エンジン2は既に始動されており、前述したようにまずランプモードで運転される。ランプモードにおいてエンジン2の回転数は始動後のアイドル回転数から第1運転モードの第1目標回転数に向けて徐々に上昇され、これに対応して発電機4の発電電力が0から第1運転モードにおける第1目標発電電力に向けて徐々に増大され、エンジン2の負荷が徐々に増大する。
On the other hand, the
このときSCR触媒48には、前回バッテリ8を充電したときに行われた吸着量増大運転によって多量のアンモニアが吸着されており、エンジン2が始動されて排気温度が上昇し、SCR触媒48がNOxを選択還元可能な状態になると、エンジン2の排気中に含まれるNOxがSCR触媒48に吸着されているアンモニアを還元剤として選択還元され、排気の浄化が行われる。このように、SCR触媒48に吸着されているアンモニアが選択還元で消費されて徐々に減少する一方で、SCR触媒48が吸着可能なアンモニアの最大吸着量は、図6に示すようにSCR触媒48の触媒温度が上昇するにつれて徐々に減少していく。
At this time, a large amount of ammonia is adsorbed to the
そこで、このようなアンモニア吸着量の変化に対応し、ランプモードにおけるエンジン2の回転数の上昇度合いと、発電機4の発電電力の増大度合いが定められている。
即ち、吸着量増大運転によってSCR触媒48に吸着されているアンモニアは、エンジン2を始動した後の排気中のNOxの選択還元に使用されることによって徐々に減少していく。一方、SCR触媒48に吸着可能なアンモニアの最大吸着量は、図6に示すようにSCR触媒48の触媒温度の上昇に伴って徐々に減少していく。そこで、この選択還元に伴うアンモニアの減少度合いを予め実験によって求め、アンモニアの最大吸着量の減少度合いが、実験によって求められた選択還元に伴うアンモニアの減少度合いを上回らないようなSCR触媒48の温度の上昇度合いを求める。そして、ランプモードにおいては、こうして求められた触媒温度の上昇度合いを実現するような排気温度の上昇度合いを得るための、エンジン2の回転数の上昇度合いと、エンジン2の負荷の増大度合いに対応した発電機4の発電電力の増大度合いとがそれぞれ設定されている。
Therefore, in response to such a change in the amount of adsorbed ammonia, the degree of increase in the rotational speed of the
That is, the ammonia adsorbed on the
このようにしてエンジン2をランプモードで運転することにより、エンジン2の回転数と負荷は徐々に増大し、エンジン2を始動後直ちに第1運転モードで運転した場合に比べて、エンジン2の排気温度の上昇が緩やかとなり、SCR触媒48の触媒温度の上昇度合いも緩やかとなる。この結果、エンジン2がランプモードによる運転を完了して第1運転モードに移行するまでの間、SCR触媒48に吸着されているアンモニアが、その時点の触媒温度におけるSCR触媒48のアンモニアの最大吸着量を超えることはなくなり、アンモニアスリップを生じることなくエンジン2の運転状態を第1運転モードに移行させることができる。
By operating the
エンジン2がランプモードによる運転から第1運転モードによる運転に移行した後も、SCR触媒48に吸着されているアンモニアを還元剤としたNOxの選択還元が行われ排気が浄化される。こうしてSCR触媒48に吸着しているアンモニアを用いて排気を浄化している間に、エンジン2の排気温度が上昇し、ステップS303で排気温度センサ54によって検出された排気温度Tcが所定温度Taに達したと判定すると、上述したようにして尿素水インジェクタ52から第1供給モードで尿素水の供給が行われる。
Even after the
従って、バッテリ8の充電のためにエンジン2の始動停止が繰り返されても、エンジン2の始動当初の排気温度が低い状態ではSCR触媒48に吸着させておいたアンモニアによってNOxの選択還元が行われるので、エンジン2の始動直後からエンジン2の排気を良好に浄化することが可能となる。また、エンジン2を始動した後、ランプモードでエンジン2を運転してから第1運転モードに移行するようにしたので、エンジン2の排気温度の上昇が緩やかになり、SCR触媒48に吸着されているアンモニアが、その時点の触媒温度におけるSCR触媒48のアンモニアの最大吸着量を超えることはなくなって、アンモニアスリップの発生が防止される。
Therefore, even if the
以上のようなHEV−ECU20による充電制御及びエンジン運転制御、並びにエンジンECU22による尿素水供給制御が行われたときの、エンジン2の目標回転数、SCR触媒48に流入する排気の温度、尿素水の目標供給量及び排気後処理装置36から排出されるNOxの濃度のそれぞれの時間的変化を図7に示す。
図7において、バッテリ8の充電率が低下して時刻t1に下限充電率SLを下回り、エンジン2が始動されたとすると、エンジン2はランプモードで運転され、エンジン2の回転数はアイドル回転数から第1運転モードにおける第1目標回転数に向けて徐々に上昇される。また、図中には示されていないが、これに対応して発電機4の発電電力が0から第1運転モードにおける第1目標発電電力に向けて徐々に増大され、エンジン2の負荷が徐々に増大していく。
When the charging control and engine operation control by the HEV-
In FIG. 7, if the charging rate of the battery 8 decreases and falls below the lower limit charging rate SL at time t1, and the
このときのエンジン2の排気温度の変化は図7中に実線で示されており、図7中に二点鎖線で示すようなエンジン2を直ちに第1目標回転数で運転すると共に発電機4の発電電力を第1目標電力とした場合の排気温度の上昇よりも緩やかに上昇する。このような排気温度の緩やかな上昇により、SCR触媒48の触媒温度の上昇も緩やかとなり、上述したようにSCR触媒48に吸着されているアンモニアが、その時点の触媒温度におけるSCR触媒48のアンモニアの最大吸着量を超えることはなく、アンモニアスリップの発生が防止される。
The change in the exhaust temperature of the
エンジン2のランプモードによる運転が完了し、エンジン2の運転状態が第1運転モードに移行すると、エンジン2の回転数は第1目標回転数N1に設定される。このとき、発電機4は第1目標回転数N1のもとで第1目標電力を発電するよう、HEV−ECU20によって制御される。
エンジン2の始動によってエンジン2の排気温度は徐々に上昇するが、エンジン2の始動当初の排気温度は、尿素水インジェクタ52から尿素水を供給可能となる所定温度Taよりは低くなっている。従って、尿素水インジェクタ52からの尿素水の目標供給量は設定されず、尿素水の供給は行われない。このため、前回行ったバッテリ8の充電の際に、上述したようなSCR触媒48へのアンモニアの吸着が行われない場合には、図7中に一点鎖線で示すように、エンジン2の始動当初に排気後処理装置36から排出される排気は浄化されることなく高いNOx濃度を有することになる。しかしながら、本実施形態では前回行ったバッテリ8の充電の際に、上述したように多量のアンモニアがSCR触媒48に吸着しているので、尿素水インジェクタ52から尿素水が供給されなくても、SCR触媒48に吸着したアンモニアを還元剤としてNOxの選択還元が行われ、図7に実線で示すように、エンジン2の始動当初から排気中のNOx濃度を低く抑えることができ、SCR触媒48の浄化効率の低下を防止することができる。なお、エンジン2の始動直後の短期間だけNOx濃度が上昇しているのは、エンジン2の始動時に行われる燃料供給量の増量、及びSCR触媒48の活性化に起因するものである。
When the operation in the ramp mode of the
Although the exhaust temperature of the
ランプモードによる運転の後、第1運転モードによるエンジン2の運転が継続することによりエンジン2の排気温度が上昇し、時刻t2で所定温度Taに達すると、尿素水インジェクタ52から第1供給モードで目標供給量M1による尿素水の供給が開始される。尿素水から生成されたアンモニアはSCR触媒48に供給され、引き続きNOxの選択還元が行われることにより排気が浄化される。このときエンジン2の排気温度は、エンジン2が第1運転モードで運転され発電機4が第1目標電力の発電を行うことにより、例えば500℃前後まで上昇する。
After the operation in the ramp mode, the operation of the
エンジン2によって駆動された発電機4の発電電力によりバッテリ8の充電が進み、時刻t3でバッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達すると、エンジン2の運転モードが第1運転モードから第2運転モードに切り換えられ、エンジン2が第1目標回転数N1より低い第2目標回転数で運転される。このとき発電機4は、この第2目標回転数のもとで第1目標電力より小さい第2目標電力の発電を行うようにHEV−ECU20によって制御される。従って、エンジン2は第1運転モードよりも低速低負荷の運転状態に移行し、エンジン2の排気温度は、尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給を可能とする所定温度Taよりわずかに高い温度(例えば250℃)まで低下する。
When the charging of the battery 8 proceeds by the generated power of the generator 4 driven by the
このようにして排気温度が低下することによって、SCR触媒48にはエンジン2が第1運転モードで運転されているときよりも多くのアンモニアを吸着させることが可能となる。これに対応してエンジンECU22は、エンジン2の第2運転モードへの移行に伴って尿素水インジェクタ52からの尿素水の供給モードを第1供給モードから第2供給モードに切り換え、尿素水インジェクタ52からの尿素水の目標供給量を第2目標供給量M2とする。
By reducing the exhaust temperature in this way, it becomes possible to adsorb more ammonia to the
なお、本実施形態では第2目標供給量M2の方が第1目標供給量M1より少なくなっているが、これはエンジン2が第2運転モードに移行することにより排気温度が低下し、エンジン2から排出されるNOxの濃度が大幅に低下することに起因するものであり、SCR触媒48の特性や、第2運転モードにおけるエンジン2の排気温度の低下の度合いによっては、第2目標供給量M2の方が第1目標供給量M1より多くなる場合もあり得る。
In the present embodiment, the second target supply amount M2 is smaller than the first target supply amount M1, but this is because the exhaust temperature decreases due to the
エンジン2が第2運転モードで運転されることにより、エンジン2の運転状態は第1運転モードよりも低速低負荷運転となるので、上述のようにエンジン2から排出される排気中のNOx濃度は第1運転モードの場合より低下し、これに伴って排気後処理装置36から排出される排気中のNOx濃度も低下する。また、エンジン2の排気温度が低下することによりSCR触媒48の温度も低下し、図6に示すようにエンジン2が第1運転モードで運転されているときに比べて多量のアンモニアがSCR触媒48に吸着される。
When the
第2運転モードによるエンジン2の運転及び第2供給モードによる尿素水の供給は、バッテリ8の充電が進んで充電率SOCが第2上限充電率SU2に達する時刻t4まで継続し、バッテリ8の充電率SOCが第2上限充電率SU2に達してバッテリ8の充電が完了すると停止される。従って、バッテリ8の充電を終了する際には、図7中の時刻t3からt4までの充電終了前の所定期間にわたって、エンジン2が第2運転モードで運転されると共に尿素水インジェクタ52から第2供給モードで尿素水の供給が行われ、多量のアンモニアがSCR触媒48に吸着されることになる。
The operation of the
なお、前述したように、エンジン2は専ら発電機4の駆動に用いられ、バッテリ8の充電率SOCが第1上限充電率SU1に達した後、更に上昇して第2上限充電率SU2に達するまでの間、エンジン2は第2運転モードというほぼ固定的な運転条件で運転されるので、図7中のt3からt4までの期間はほぼ一定の長さとなる。従って、第1上限充電率SU1を調整することにより、エンジン2が第2運転モードで運転される期間をエンジン2やSCR触媒48の特性などに応じて任意に設定することが可能である。
As described above, the
このように、充電完了によるエンジン2停止前の所定期間にわたって、エンジン2を第2運転モードで運転すると共に尿素水インジェクタ52から第2供給モードで尿素水を供給することにより、多量のアンモニアがSCR触媒48に吸着されるので、バッテリ8の充電率SOCが低下して再び下限充電率SLを下回り、バッテリ8の充電が開始されたときに、排気温度が低く尿素水インジェクタ52から尿素水を供給することができない状態であっても、SCR触媒48に吸着されたアンモニアによって排気中のNOxを選択還元し、排気を浄化することが可能となる。
In this way, by operating the
また、第2供給モードで尿素水インジェクタ52から尿素水の供給を行う場合、エンジン2が第2運転モードで運転されているときのNOxの選択還元に必要なアンモニアの供給量に対応した尿素水供給量M2’と、SCR触媒48へのアンモニアの吸着量が最大吸着量Q2となるような尿素水供給量M2”との和により、尿素水の目標供給量M2を設定するようにしたので、SCR触媒48からアンモニアスリップを生じることなく、最大限可能な量のアンモニアをSCR触媒48に吸着させることが可能となる。
Further, when supplying urea water from the
更に、SCR触媒48へのアンモニアの吸着量を増大させる吸着量増大運転は、バッテリ8の充電を行っている間に実施するので、SCR触媒48へのアンモニアの吸着量を増大させるために、余分にエンジン2を運転する必要がなく、エンジン2の燃費を悪化せずにすむ。
以上で本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
Furthermore, since the adsorption amount increasing operation for increasing the adsorption amount of ammonia on the
Although the description of the exhaust gas purification apparatus for a hybrid electric vehicle according to one embodiment of the present invention has been completed above, the present invention is not limited to the above embodiment.
即ち、上記実施形態では、エンジン2をランプモードで運転する際に、エンジン2の回転数を予め設定した上昇度合いで変化させると共に、発電機4の発電電力を予め設定した増大度合いで増大させるようにしたが、エンジン回転数の上昇の方法及び発電電力の増大の方法は、これに限定されるものではない。
例えば、SCR触媒48におけるアンモニアの吸着量を推定し、推定したアンモニアの吸着量が、図6に示すアンモニアの最大吸着量を超えることのないように、排気温度センサ54によって検出された排気温度に基づき、エンジン回転数の上昇度合い及び発電電力の増大度合いを調整するようにしてもよい。
That is, in the above embodiment, when the
For example, the adsorption amount of ammonia in the
この場合、例えば上記実施形態と同様にエンジン2の回転数が第1運転モードにおける第1目標回転数N1に達したときに発電機4の発電電力が第1運転モードにおける第1発電電力となるようにして、予め実験によりエンジン2の運転効率や排気特性などを考慮の上、回転数と発電電力を変化させるときのエンジン2の回転数と発電機4の発電電力との関係を設定しマップに記憶しておく。そして、第2運転モードによる吸蔵量増大運転においてSCR触媒48に吸着されたアンモニアの量を初期値とし、エンジン2をランプモードで運転したときにNOxの選択還元に消費されるアンモニアの量に基づき、SCR触媒48におけるアンモニアの残存吸着量を推定する。
In this case, for example, as in the above-described embodiment, when the rotational speed of the
こうして推定したアンモニアの残存吸着量に対し、SCR触媒48に吸着可能な最大吸着量が等しくなる触媒温度を図6の関係から求め、求めた触媒温度が排気温度センサ(触媒温度検出手段)54によって検出された排気温度に基づき推定したSCR触媒48の触媒温度と等しくなるように、エンジンECU22がエンジン2を制御すると共にHEV−ECU20がインバータ6を制御して、エンジン2の回転数及び発電機4の発電電力を変化させる。
The catalyst temperature at which the maximum adsorption amount that can be adsorbed to the
このようにして排気温度センサ54によって検出された排気温度に基づき制御を行うことにより、SCR触媒48に吸着されているアンモニアの量がSCR触媒48におけるアンモニアの最大吸着量を超えることのないように、エンジン2の回転数が第1目標回転数N1に向けて徐々に上昇すると共に、発電機4の発電電力が第1目標電力に向けて徐々に増大しエンジン2の負荷が徐々に増大する。この結果、SCR触媒48におけるNOxの選択還元のために減少する実際のアンモニア吸着量に合わせ、エンジン2の排気温度を上昇させてアンモニアの最大吸着量を減少させることが可能となる。従って、エンジン始動時のアンモニアスリップの発生を確実に防止しながら、必要以上に排気温度の上昇を遅らせずに済み、尿素水を供給可能な所定温度Taまで可能な限り迅速に排気温度を上昇させることが可能となる。
By performing control based on the exhaust temperature detected by the
なお、SCR触媒48におけるアンモニアの残存吸着量の推定は、前回の第2運転モードによる吸蔵量増大運転においてSCR触媒48に吸着されたアンモニアの量を初期値として行うようにしたが、前述したように吸蔵量増大運転では、SCR触媒48に図6の触媒温度T2における最大吸着量Q2のアンモニアが吸着されるようにしたので、この最大吸着量Q2がアンモニア吸着量の初期値となる。
The estimation of the residual adsorption amount of ammonia in the
一方、このように最大吸着量となるまでSCR触媒48にアンモニアが吸着されない状況を考慮する場合には、第2運転モードで運転しているときのエンジン2からのNOx排出量からこのNOxを選択還元するために消費されるアンモニアの量を求めると共に、第2供給モードで尿素水インジェクタ52から供給された尿素水により生成されるアンモニアの量を求め、両者の差からSCR触媒48に吸着されるアンモニアの量を推定して、アンモニア吸着量の初期値を求めるようにしてもよい。
On the other hand, when considering the situation where ammonia is not adsorbed to the
また、上記実施形態では、エンジン2をランプモードで運転する際、エンジン2の回転数を徐々に上昇させると共に、発電機4の発電電力を徐々に増大させてエンジン2の負荷を徐々に増大させることによってエンジン2の排気温度の上昇度合いを緩やかなものとしたが、エンジン2の排気温度の上昇度合いを緩やかにする方法はこれに限定されるものではない。例えば、エンジン2の回転数はエンジン2の始動後直ちに第1運転モードにおける第1目標回転数とし、発電機4の発電電力のみを第1運転モードにおける第1目標発電電力まで徐々に増大させてエンジン2の負荷を徐々に増大させるようにしてもよいし、エンジン2の上記以外の制御量を徐々に変化させて排気温度を徐々に上昇させるようにしてもよい。
In the above embodiment, when the
更に、エンジン2をランプモードで運転する際には、エンジン2の回転数上昇の起点をアイドル回転数とすると共に、発電機4の発電電力増大の起点を0としたが、それぞれの起点はこれに限定されるものではなく、これらより大きい値に適宜変更することが可能である。
また、上記実施形態では、エンジン2を第2運転モードで運転すると共に尿素水を第2供給モードで供給してSCR触媒48へのアンモニアの吸着量を増大させる吸着量増大運転の期間を、バッテリ8の充電率SOCに基づき設定するようにしたが、吸着量増大運転の期間の設定方法はこれに限定されるものではない。
Further, when the
Further, in the above embodiment, the period of the adsorption amount increasing operation in which the
例えば、バッテリ8の充電率SOCが下限充電率SLを下回ってバッテリ8の充電を開始してからの経過時間をタイマにより計測し、この経過時間が所定時間に達したら、吸着量増大運転に移行するようにしてもよい。即ち、ランプモード、第1運転モード及び第2運転モードにおけるエンジン2の運転条件が、毎回のバッテリ8の充電においてそれぞれほぼ同一となるため、バッテリ8の充電を開始してからバッテリ8の充電率SOCが第2上限充電率に達して充電を完了するまでの期間がほぼ一定の長さとなる。従って、バッテリ8の充電開始及び終了については、上記実施形態と同様にバッテリ8の充電率SOCに基づいて判断し、吸着量増大運転への移行はタイマを用いて行うことが可能である。
For example, the elapsed time after the charging rate SOC of the battery 8 falls below the lower limit charging rate SL and the charging of the battery 8 is started is measured by a timer, and when this elapsed time reaches a predetermined time, the operation proceeds to the adsorption amount increasing operation. You may make it do. That is, since the operating conditions of the
更に、バッテリ8の充電を完了するまではエンジン2をランプモードで運転した後に第1運転モードで運転すると共に尿素水を第1供給モードで供給し、バッテリ8の充電が完了してから所定の期間は、エンジン2を第2運転モードとすると共に尿素水を第2供給モードで供給して吸着量増大運転を行うようにしてもよい。
この場合、吸着量増大運転中は、HEV−ECU20がインバータ6を制御して発電機4による発電を行わないようにするため、エンジン2の動力はバッテリ8の充電に寄与せず、その分だけエンジン2の燃費が低下する。しかしながら、吸着量増大運転の実施期間はタイマにより精度よく設定することが可能となる。
Further, until the charging of the battery 8 is completed, the
In this case, during the adsorption amount increasing operation, the HEV-
また、上記実施形態では、吸着量増大運転に移行すると発電機4の発電電力を第2目標電力にすると共に回転数を第2目標回転数とすることにより、エンジン2の負荷及び回転数を共に減少させてエンジン2の排気温度を低下させるようにしたが、エンジン2の負荷のみを低下させたり、回転数のみを低下させたりしてエンジン2の排気温度を低下させるようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, when it transfers to adsorption amount increase operation, both the load and rotation speed of the
更に、上記実施形態では、吸着量増大運転で第2供給モードにおいて尿素水インジェクタ52から尿素水の供給を行う場合、エンジン2が第2運転モードで運転されているときのNOxの選択還元に必要なアンモニアの供給量に対応した尿素水供給量M2’と、SCR触媒48へのアンモニアの吸着量が最大吸着量Q2となるような尿素水供給量M2”との和により、尿素水の目標供給量M2を設定するようにしたが、第2供給モードにおける尿素水の第2目標供給量の設定方法はこれに限定されるものではない。例えば、エンジン2の始動当初の尿素水を供給できない期間において、SCR触媒48でのNOxの選択還元に必要とされるアンモニアの量に対して、SCR触媒48に吸着可能なアンモニアの量に余裕がある場合には、上述の設定方法で設定される第2目標供給量よりも少ない供給量を第2目標供給量としてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, when urea water is supplied from the
また、上記実施形態では、排気後処理装置36として、SCR触媒48のほかにフィルタ46を設け、これに対応してフィルタ46の上流側に前段酸化触媒44を設けると共にSCR触媒48の下流側に後段酸化触媒50を設けるようにしたが、SCR触媒48以外の構成及び配置については、これに限定されるものではなく、必要に応じて省略することも可能であると共に、更に別の排気浄化装置と組み合わせることも可能である。
In the above-described embodiment, the exhaust
なお、上記実施形態では、エンジン2をディーゼルエンジンとしたが、エンジン2の形式はこれに限定されるものではなく、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元するSCR触媒48を有したエンジンを搭載するシリーズ式のハイブリッド電気自動車であれば本発明を同様に適用可能である。
In the above embodiment, the
1 ハイブリッド電気自動車
2 エンジン
4 発電機
8 バッテリ
10 モータ
18 駆動輪
20 HEV−ECU(制御手段)
22 エンジンECU(制御手段)
34 排気管(排気通路)
48 SCR触媒(アンモニア選択還元型NOx触媒)
52 尿素水インジェクタ(尿素水供給手段)
54 排気温度センサ(触媒温度検出手段)
DESCRIPTION OF
22 Engine ECU (control means)
34 Exhaust pipe (exhaust passage)
48 SCR catalyst (ammonia selective reduction type NOx catalyst)
52 Urea water injector (urea water supply means)
54 Exhaust temperature sensor (catalyst temperature detection means)
Claims (5)
上記エンジンの排気通路に介装され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元するアンモニア選択還元型NOx触媒と、
上記アンモニア選択還元型NOx触媒の上流側の排気中に尿素水を供給する尿素水供給手段と、
上記バッテリの充電状態に応じて上記エンジンを始動又は停止させ、上記エンジンの運転中には所定の目標制御量で上記エンジンを制御すると共に上記エンジンの運転状態に応じて上記尿素水供給手段を制御し、運転中の上記エンジンを停止させる場合には、エンジン停止前の所定期間にわたり、上記所定期間より前の状態よりも上記アンモニア選択還元型NOx触媒へのアンモニアの吸着量を増大させる吸着量増大運転を行った後に上記エンジンを停止させる制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記エンジンを始動した後、上記エンジンの制御量を直ちに上記目標制御量とした場合の上記エンジンの排気温度の上昇度合いよりも緩やかな排気温度の上昇度合いとなるように、上記エンジンの制御量を上記目標制御量に徐々に近づけることを特徴とするハイブリッド電気自動車の排気浄化装置。 In an exhaust emission control device for a hybrid electric vehicle, the engine is dedicated to driving a generator, the electric power generated by the generator is stored in a battery, and the driving wheels are driven by a motor that operates with the electric power supplied from the battery. ,
An ammonia selective reduction type NOx catalyst that is interposed in the exhaust passage of the engine and selectively reduces NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent;
Urea water supply means for supplying urea water into the exhaust gas upstream of the ammonia selective reduction type NOx catalyst;
The engine is started or stopped according to the state of charge of the battery, the engine is controlled with a predetermined target control amount during operation of the engine, and the urea water supply means is controlled according to the operation state of the engine. When the engine in operation is stopped, the adsorption amount increase for increasing the adsorption amount of ammonia to the ammonia selective reduction type NOx catalyst over the predetermined period before the engine stop over the state before the predetermined period. Control means for stopping the engine after operation,
After the engine is started, the control means is configured so that the exhaust gas temperature rises more slowly than the engine exhaust temperature rise when the engine control amount is immediately set to the target control amount. An exhaust emission control device for a hybrid electric vehicle, characterized in that an engine control amount gradually approaches the target control amount.
上記制御手段は、上記エンジンを始動後、上記触媒温度検出手段によって検出された触媒温度に基づき、そのときの上記アンモニア選択還元型NOx触媒の温度に対応して上記アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着可能なアンモニアの最大吸着量が上記アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着されているアンモニアの量以上となる温度を維持しながら、上記エンジンの排気温度が上昇するよう、上記エンジンの制御量を徐々に上記目標制御量に近づけることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置。 A catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst;
The control means adsorbs to the ammonia selective reduction type NOx catalyst in accordance with the temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst based on the catalyst temperature detected by the catalyst temperature detection means after starting the engine. The control amount of the engine is gradually increased so that the exhaust temperature of the engine rises while maintaining a temperature at which the maximum ammonia adsorption amount is equal to or greater than the amount of ammonia adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst. The exhaust emission control device for a hybrid electric vehicle according to claim 1, wherein the exhaust gas purification device is close to the target control amount.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007287243A JP5118443B2 (en) | 2007-11-05 | 2007-11-05 | Exhaust gas purification device for hybrid electric vehicle |
US12/741,387 US8356472B2 (en) | 2007-11-05 | 2008-10-29 | Exhaust purification device for hybrid electric vehicle |
PCT/JP2008/069623 WO2009060765A1 (en) | 2007-11-05 | 2008-10-29 | Exhaust gas purifier of hybrid electric car |
EP08846907.7A EP2210788B1 (en) | 2007-11-05 | 2008-10-29 | Exhaust gas purifier of hybrid electric car |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007287243A JP5118443B2 (en) | 2007-11-05 | 2007-11-05 | Exhaust gas purification device for hybrid electric vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009113581A true JP2009113581A (en) | 2009-05-28 |
JP5118443B2 JP5118443B2 (en) | 2013-01-16 |
Family
ID=40781224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007287243A Expired - Fee Related JP5118443B2 (en) | 2007-11-05 | 2007-11-05 | Exhaust gas purification device for hybrid electric vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5118443B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014227889A (en) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | いすゞ自動車株式会社 | Hybrid electric vehicle and control method thereof |
JP2014227072A (en) * | 2013-05-23 | 2014-12-08 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG | Exhaust emission control system for hybrid vehicle |
JP2018119458A (en) * | 2017-01-25 | 2018-08-02 | 日野自動車株式会社 | Exhaust emission control device |
KR20190129598A (en) * | 2018-05-11 | 2019-11-20 | 현대자동차주식회사 | Lnt rich control method of mild hybrid electric vehicle and mild hybrid electric vehicle |
WO2020085003A1 (en) * | 2018-10-22 | 2020-04-30 | 株式会社豊田自動織機 | Hybrid system, hybrid system control device, and hybrid system control method |
JP2022143002A (en) * | 2021-03-17 | 2022-10-03 | 株式会社豊田自動織機 | Exhaust purification system of internal combustion engine, and exhaust purification method of internal combustion engine |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03195305A (en) * | 1989-12-20 | 1991-08-26 | Shinnenshiyou Syst Kenkyusho:Kk | Vehicle driven through diesel engine and motor |
JP2002021579A (en) * | 2000-07-06 | 2002-01-23 | Babcock Hitachi Kk | Method of controlling combined cycle plant provided with gas turbine and must-heat recovery boiler, and controller therefor |
JP2002201983A (en) * | 2000-10-27 | 2002-07-19 | Toyota Motor Corp | Harmful gas component exhaust inhibition-type vehicle |
JP2004518053A (en) * | 2000-10-16 | 2004-06-17 | エンゲルハード・コーポレーシヨン | Control system for SCR applications |
JP2005264731A (en) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Hino Motors Ltd | Control method for exhaust emission control device |
JP2005344597A (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Hitachi Ltd | Exhaust gas treating device for engines |
JP2006057590A (en) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine control system, automobile mounted therewith, and internal combustion engine control method |
JP2006219987A (en) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Exhaust gas treatment apparatus |
JP2006274844A (en) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
JP2007239467A (en) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Nissan Motor Co Ltd | Exhaust emission control device for engine |
-
2007
- 2007-11-05 JP JP2007287243A patent/JP5118443B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03195305A (en) * | 1989-12-20 | 1991-08-26 | Shinnenshiyou Syst Kenkyusho:Kk | Vehicle driven through diesel engine and motor |
JP2002021579A (en) * | 2000-07-06 | 2002-01-23 | Babcock Hitachi Kk | Method of controlling combined cycle plant provided with gas turbine and must-heat recovery boiler, and controller therefor |
JP2004518053A (en) * | 2000-10-16 | 2004-06-17 | エンゲルハード・コーポレーシヨン | Control system for SCR applications |
JP2002201983A (en) * | 2000-10-27 | 2002-07-19 | Toyota Motor Corp | Harmful gas component exhaust inhibition-type vehicle |
JP2005264731A (en) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Hino Motors Ltd | Control method for exhaust emission control device |
JP2005344597A (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Hitachi Ltd | Exhaust gas treating device for engines |
JP2006057590A (en) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine control system, automobile mounted therewith, and internal combustion engine control method |
JP2006219987A (en) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Exhaust gas treatment apparatus |
JP2006274844A (en) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
JP2007239467A (en) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Nissan Motor Co Ltd | Exhaust emission control device for engine |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014227889A (en) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | いすゞ自動車株式会社 | Hybrid electric vehicle and control method thereof |
JP2014227072A (en) * | 2013-05-23 | 2014-12-08 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG | Exhaust emission control system for hybrid vehicle |
JP2018119458A (en) * | 2017-01-25 | 2018-08-02 | 日野自動車株式会社 | Exhaust emission control device |
KR20190129598A (en) * | 2018-05-11 | 2019-11-20 | 현대자동차주식회사 | Lnt rich control method of mild hybrid electric vehicle and mild hybrid electric vehicle |
KR102518595B1 (en) | 2018-05-11 | 2023-04-05 | 현대자동차 주식회사 | Lnt rich control method of mild hybrid electric vehicle and mild hybrid electric vehicle |
WO2020085003A1 (en) * | 2018-10-22 | 2020-04-30 | 株式会社豊田自動織機 | Hybrid system, hybrid system control device, and hybrid system control method |
JP2022143002A (en) * | 2021-03-17 | 2022-10-03 | 株式会社豊田自動織機 | Exhaust purification system of internal combustion engine, and exhaust purification method of internal combustion engine |
JP7435514B2 (en) | 2021-03-17 | 2024-02-21 | 株式会社豊田自動織機 | Internal combustion engine exhaust purification system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5118443B2 (en) | 2013-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2210788B1 (en) | Exhaust gas purifier of hybrid electric car | |
JP2009115050A (en) | Exhaust emission control device for hybrid electric vehicle | |
US8694187B2 (en) | Control apparatus and control method for vehicle | |
US8452474B2 (en) | Control device for hybrid vehicle and control method therefor | |
JP5118442B2 (en) | Exhaust gas purification device for hybrid electric vehicle | |
JP5130162B2 (en) | Control device and control method for hybrid vehicle | |
JP5118443B2 (en) | Exhaust gas purification device for hybrid electric vehicle | |
JP2009275631A (en) | Apparatus and method for controlling vehicle | |
JP5929699B2 (en) | Control device for hybrid vehicle | |
JP2007055348A (en) | Controller for hybrid vehicle | |
JP2011085092A (en) | Dpf regenerating device for series hybrid vehicle | |
JP2007187006A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP5110327B2 (en) | Engine exhaust purification system | |
JP2009092001A (en) | Control device for internal combustion engine, control method, program for materializing method, and record medium recording program | |
JP2012091728A (en) | Plug-in hybrid electric vehicle and control method thereof | |
JP4631767B2 (en) | Exhaust gas purification device for hybrid system | |
JP6361684B2 (en) | Control device for hybrid vehicle | |
JP4367521B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP3719393B2 (en) | Control device for hybrid system | |
JP6145076B2 (en) | Hybrid work machine | |
JP2008190438A (en) | Exhaust emission control system for hybrid vehicle | |
JP4793310B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2011121482A (en) | Hybrid vehicle | |
JP2020063711A (en) | Hybrid system, control device for hybrid system, and control method for hybrid system | |
WO2020085003A1 (en) | Hybrid system, hybrid system control device, and hybrid system control method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101018 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120606 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120712 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121010 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121019 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5118443 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151026 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |