JP2015085708A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＰＧ（液化石油ガス）エンジンを搭載したハイブリッド車両において、ハイブリッド車両のシステム起動完了後にＬＰＧエンジンを良好に始動させることができない状況が発生することを抑制する。
【解決手段】ＬＰＧエンジンを備えるハイブリッド車両は、車両を走行させるためのＨＶシステムの状態をユーザに知らせるためのＲｅａｄｙランプと、ＨＶシステムの起動処理が開始された後から完了する前までの起動待機状態である場合にＲｅａｄｙランプを点滅させるＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、ＨＶシステムの起動処理が開始された後Ｓ１０に、気化したＬＰＧを液化するために燃料ポンプを駆動させる燃料ポンププレ駆動制御（液化処理）が実行された場合には、当該燃料ポンププレ駆動制御が終了するまでＨＶシステムを起動待機状態に維持してＲｅａｄｙランプの点滅を継続Ｓ１３させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、液化石油ガス（Liquefied Petroleum Gas、以下「ＬＰＧ」ともいう）を燃料とするエンジン（以下「ＬＰＧエンジン」ともいう）と、モータとの少なくとも一方の動力で走行可能なハイブリッド車両に関する。

特開２０１０−８９４号公報（特許文献１）には、ＬＰＧエンジンを搭載したハイブリッド車両が開示されている。このハイブリッド車両は、燃料ポンプを駆動させることでＬＰＧを最適圧力で燃料噴射弁に供給している。

特開２０１０−８９４号公報 特開２００７−３０５３４６号公報 特開２００９−１６７９６０号公報

ＬＰＧ燃料は、一般的なガソリンや軽油に比べて、沸点が低く気化し易いという特性を有する。そのため、熱的に厳しい条件下でＬＰＧエンジンを始動する場合、燃料配管内のＬＰＧが気化してしまい、良好な始動性を確保し難くなることがある。したがって、ＬＰＧエンジンを備えたハイブリッド車両を走行させるためのシステムをＬＰＧ燃料の気化の影響を考慮することなく起動させてしまうと、システム起動完了後であってもＬＰＧエンジンを良好に始動させることができない状況が発生し得る。しかしながら、特許文献１には、そのような課題およびその具体的な対策について何ら記載されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＬＰＧエンジンを搭載したハイブリッド車両において、ハイブリッド車両のシステム起動完了後にＬＰＧエンジンを良好に始動させることができない状況が発生することを抑制することである。

この発明に係るハイブリッド車両は、燃料ポンプから供給される液化石油ガスを燃料とするエンジンと、モータとの少なくとも一方の動力で走行可能なハイブリッド車両であって、ハイブリッド車両を走行させるためのシステムの状態をユーザに知らせるためのランプと、システムの起動処理が開始された後から完了する前までの起動待機状態である場合にランプを点滅させる制御装置とを備える。制御装置は、システムの起動処理が開始された後に、気化した液化石油ガスを液化するために燃料ポンプを駆動させる液化処理が実行された場合には、液化処理が終了するまでシステムを起動待機状態に維持してランプの点滅を継続させる。

このような構成によれば、システムの起動処理が開始された後に、たとえば熱的に厳しい条件下であることに応じて液化処理が実行された場合には、液化処理が終了するまでシステムを起動待機状態に維持してランプの点滅を継続させる。そのため、システム起動完了後に、エンジンを良好に始動させることができない状況が発生することを抑制することができる。

本発明によれば、ＬＰＧエンジンを搭載したハイブリッド車両において、ハイブリッド車両のシステム起動完了後にＬＰＧエンジンを良好に始動させることができない状況が発生することを抑制することができる。

車両の全体ブロック図である。 エンジンにＬＰＧ燃料を供給するための装置の構成を模式的に示す図である。 燃料ポンププレ駆動制御を説明するための図である。 ＨＶシステム起動処理およびＲｅａｄｙランプ制御の処理内容を説明するための図である。 ＨＶシステム起動処理およびＲｅａｄｙランプ制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜車両の全体構成＞
図１は、本実施の形態に従う車両１の全体ブロック図である。車両１は、エンジン１００と、第１モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、第２モータジェネレータ４００と、プロペラ軸（出力軸）５６０と、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６００と、バッテリ７００と、ＳＭＲ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｍａｉｎ Ｒｅｌａｙ）７１０と、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下「ＥＣＵ」という）１０００とを備える。

エンジン１００は、ＬＰＧを燃料とするエンジン（いわゆるＬＰＧエンジン）である。第１モータジェネレータ２００および第２モータジェネレータ４００は、交流の回転電機である。車両１は、エンジン１００と第２モータジェネレータ４００との少なくとも一方の動力で走行可能なハイブリッド車両である。

エンジン１００の動力は動力分割機構３００に入力される。動力分割機構３００は、エンジン１００から入力された動力を、出力軸５６０への動力と第１モータジェネレータ２００への動力とに分割する。

動力分割機構３００は、サンギヤ（Ｓ）３１０と、リングギヤ（Ｒ）３２０と、サンギヤ（Ｓ）３１０とリングギヤ（Ｒ）３２０とに噛合するピニオンギヤ（Ｐ）３４０と、ピニオンギヤ（Ｐ）３４０を自転かつ公転自在に保持しているキャリア（Ｃ）３３０とを有する遊星歯車機構である。キャリア（Ｃ）３３０はエンジン１００のクランクシャフトに連結される。サンギヤ（Ｓ）３１０は第１モータジェネレータ２００のロータに連結される。リングギヤ（Ｒ）３２０は出力軸５６０に連結される。

第２モータジェネレータ４００のロータは、出力軸５６０に連結される。出力軸５６０は、動力分割機構３００を介して伝達されるエンジン１００の動力、および第２モータジェネレータ４００の動力の少なくともいずれかの動力によって回転する。出力軸５６０の回転力は減速機８１を介して左右の駆動輪８２に伝達される。これにより、車両１が走行される。

ＰＣＵ６００は、バッテリ７００から供給される高電圧の直流電力を交流電力に変換して第１モータジェネレータ２００および／または第２モータジェネレータ４００に出力する。これにより、第１モータジェネレータ２００および／または第２モータジェネレータ４００が駆動される。また、ＰＣＵ６００は、第１モータジェネレータ２００および／または第２モータジェネレータ４００によって発電される交流電力を直流電力に変換してバッテリ７００へ出力する。これにより、バッテリ７００が充電される。

バッテリ７００は、第１モータジェネレータ２００および／または第２モータジェネレータ４００を駆動するための高電圧（たとえば２００Ｖ程度）の直流電力を蓄える二次電池である。バッテリ７００は、代表的にはニッケル水素やリチウムイオンを含んで構成される。なお、バッテリ７００に代えて、大容量のキャパシタも採用可能である。

ＳＭＲ７１０は、バッテリ７００とＰＣＵ６００を含む電気システムとの接続状態を切り替えるためのリレーである。

さらに、車両１には、スタートスイッチ３１が備えられる。スタートスイッチ３１は、車両１を走行させるためのシステム（以下「ＨＶシステム」という）を起動させることをユーザが要求するためのスイッチである。ユーザがスタートスイッチ３１を操作すると、スタートスイッチ３１はスタート信号ＳＴをＥＣＵ１０００に出力する。

さらに、車両１には、Ｒｅａｄｙランプ３６が備えられる。Ｒｅａｄｙランプ３６は、ＨＶシステムの状態をユーザに知らせるための装置である。Ｒｅａｄｙランプ３６は、電球あるいは発行ダイオードなどを含んで構成される。Ｒｅａｄｙランプ３６は、ＨＶシステムの状態に応じて点灯、点滅、消灯のいずれかの状態に切り替えられる。なお、図１では、Ｒｅａｄｙランプ３６とスタートスイッチ３１とが別々に示されているが、これらを一体的に設けるようにしてもよい。

ＥＣＵ１０００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行する。ＥＣＵ１０００は、演算処理の結果に基づいて車両１に搭載される各機器を制御する。

ＥＣＵ１０００は、ＨＶシステムの停止中にユーザがスタートスイッチ３１を押す操作（以下「ＳＴ操作」ともいう）を行なった場合、ＳＭＲ７１０を接続して（閉じて）ＨＶシステムを起動させる。

＜ＬＰＧ燃料供給装置＞
図２は、エンジン１００にＬＰＧ燃料を供給するための装置（以下「ＬＰＧ燃料供給装置」という）の構成を模式的に示す図である。

ＬＰＧ燃料供給装置は、燃料タンク１１０と、フィード配管１２０と、インジェクタ（ＬＰＧ燃料噴射弁）１３０と、デリバリパイプ１４０と、リターン配管１５０と、ＥＣＵ１０００とを含んで構成される。

燃料タンク１１０は、液状のＬＰＧ燃料を内部に蓄える、いわゆるＬＰＧボンベである。燃料タンク１１０内には、ＥＣＵ１０００からの制御信号に応じて駆動される燃料ポンプ１１１が設けられる。燃料ポンプ１１１は、燃料タンク１１０内のＬＰＧ燃料を液体のままフィード配管１２０に圧送する。

フィード配管１２０に圧送されたＬＰＧ燃料は、フィルタ１２１でろ過された後、緊急遮断弁１２２、フィード側電磁弁１２３、パルセーションダンパ１２４を通ってインジェクタ１３０に送られる。緊急遮断弁１２２およびフィード側電磁弁１２３は、ＥＣＵ１０００からの制御信号に応じて駆動し、フィード配管１２０の開閉を行なう。パルセーションダンパ１２４は、インジェクタ１３０の燃料噴射脈動を吸収する。

インジェクタ１３０は、ＥＣＵ１０００からの制御信号に応じて、エンジン１００の吸気側に設けられた吸気マニホールド１０１内にＬＰＧ燃料を液体のまま噴射する。吸気マニホールド１０１内に噴射されたＬＰＧ燃料は、空気と混合されてエンジン１００の気筒内に供給される。エンジン１００で燃焼された混合気は、排気マニホールド１０２に排出される。なお、図示はしないが、エンジン１００は複数の気筒を有しており、インジェクタ１３０は各気筒に対応して複数設けられる。

インジェクタ１３０は、デリバリパイプ１４０と連通される。インジェクタ１３０内の余剰燃料は、デリバリパイプ１４０およびリターン配管１５０を通って燃料タンク１１０に戻される。

リターン配管１５０上には、プレッシャレギュレータ１５１、リターン側電磁弁１５２が設けられる。プレッシャレギュレータ１５１は、燃料ポンプ１１１の駆動時に、プレッシャレギュレータ１５１よりも上流側の配管（フィード配管１２０からプレッシャレギュレータ１５１までの配管）内の燃料圧力が燃料タンク１１０内の圧力よりも所定値だけ高い値になるように調圧する。すなわち、燃料ポンプ１１１を駆動することによって、プレッシャレギュレータ１５１よりも上流側の配管内の燃料は加圧される。なお、プレッシャレギュレータ１５１よりも下流側の配管内の燃料圧力は、燃料タンク１１０内の圧力となる。リターン側電磁弁１５２は、ＥＣＵ１０００からの制御信号に応じて、リターン配管１５０の開閉を行なう。

デリバリパイプ１４０には、燃料温度センサ１４１、燃料圧力センサ１４２が設けられる。燃料温度センサ１４１は、デリバリパイプ１４０内の燃料温度（以下、単に「燃料温度Ｔ」という）を検出する。燃料圧力センサ１４２は、デリバリパイプ１４０内の燃料圧力（以下、単に「燃料圧力Ｐ」という）を検出する。各センサは、検出結果をＥＣＵ１０００に出力する。

ＥＣＵ１０００は、燃料温度センサ１４１、燃料圧力センサ１４２を含む各種センサ類からの検出結果などに基づいて、燃料ポンプ１１１、緊急遮断弁１２２、フィード側電磁弁１２３、インジェクタ１３０、リターン側電磁弁１５２などの制御を行なう。

＜燃料ポンププレ駆動制御（液化処理）＞
ＬＰＧ燃料は、一般的なガソリンや軽油に比べて、沸点が低く気化し易いという特性を有する。そのため、熱的に厳しい条件下でエンジン１００を始動する場合（たとえば比較的気温の高い時期において高負荷走行を行なった直後にエンジン１００を再始動する時など）、燃料配管内のＬＰＧが気化してしまい、良好なエンジン始動性を確保し難くなることがある。

本実施の形態によるＥＣＵ１０００は、ＨＶシステムの起動処理を開始した際に、ＬＰＧ燃料が気化している場合には、良好なエンジン始動性を確保するために、気化したＬＰＧ燃料を液化させるために燃料ポンプ１１１を駆動させる「燃料ポンププレ駆動制御」（液化処理）を行なう。

図３は、燃料ポンププレ駆動制御を説明するための図である。ＬＰＧ燃料の飽和蒸気圧は、燃料温度Ｔに依存する。すなわち、ＬＰＧ燃料の飽和蒸気圧は、図３に示されるように、燃料温度Ｔが高いほど高い値となる曲線で表される。飽和蒸気圧曲線よりも高圧低温の領域ではＬＰＧ燃料は液相状態となり、飽和蒸気圧曲線よりも低圧高温の領域ではＬＰＧ燃料は気相状態となる。

ＥＣＵ１０００は、ＨＶシステムの停止中にユーザがＳＴ操作を行なった場合、デリバリパイプ１４０内のＬＰＧ燃料の状態（燃料温度Ｔ、燃料圧力Ｐ）を検出する。そして、ＥＣＵ１０００は、検出された状態が図３に示す気相領域に含まれる場合（たとえば図３の状態αである場合）には、ＬＰＧ燃料の状態が図３に示す液相領域に含まれる状態に変化するまで（たとえば図３の状態βに変化するまで）、燃料ポンプ１１１を駆動させて配管内のＬＰＧ燃料を加圧しつつ循環冷却する。

このような「燃料ポンププレ駆動制御」によって、気化したＬＰＧ燃料を液化させることによってエンジン始動性が確保される。

＜ＨＶシステム起動処理、Ｒｅａｄｙランプ制御＞
図４は、本実施の形態によるＥＣＵ１０００が行なうＨＶシステム起動処理およびＲｅａｄｙランプ制御の処理内容を説明するための図である。

時刻ｔ１以前は、ＨＶシステムは停止状態である。この場合、ＥＣＵ１０００は、Ｒｅａｄｙランプ３６を消灯させることにより、ＨＶシステムが停止状態であることをユーザに知らせる。

時刻ｔ１にてユーザがＳＴ操作を行なうと、ＥＣＵ１０００は、ＨＶシステムの起動処理を開始する。具体的には、ＥＣＵ１０００は、ＳＭＲ７１０を閉じて高電圧のバッテリ７００を接続する処理（以下「ＳＭＲ接続処理」ともいう）を開始する。同時に、ＥＣＵ１０００は、ＨＶ待機要求を「要求有」に切り替えるとともに、Ｒｅａｄｙランプ３６を点滅させることによりＨＶシステムが起動待機状態（ＨＶシステムの起動処理が開始された後から完了する前までの状態）であることをユーザに知らせる。

また、ＳＴ操作が行なわれた時刻ｔ１にて、ＥＣＵ１０００は、上述したように、デリバリパイプ１４０内のＬＰＧ燃料が気化しているか否かを判定する（図３参照）。そして、ＬＰＧ燃料が気化していると判定された場合には、ＬＰＧ待機要求を「要求有」に切り替える。

時刻ｔ２にてＳＭＲ接続処理が終了すると、すなわちバッテリ７００の電力を用いて第１モータジェネレータ２００および第２モータジェネレータ４００を駆動可能な状態となると、ＥＣＵ１０００は、ＨＶ待機要求を「要求無」に切り替える。しかしながら、時刻ｔ２ではＬＰＧ待機要求が未だ「要求有」であるため、ＥＣＵ１０００は、上述した燃料ポンププレ駆動制御（液化処理）を開始するとともに、燃料ポンププレ駆動制御が終了するまでＨＶシステムを起動待機状態に維持してＲｅａｄｙランプ３６の点滅を継続させる。

時刻ｔ３にて燃料ポンププレ駆動制御によって燃料圧力Ｐが飽和蒸気圧にまで上昇すると、ＥＣＵ１０００は、気化したＬＰＧ燃料が液化されたものとして燃料ポンププレ駆動制御を停止するとともに、ＬＰＧ待機要求を「要求無」に切り替える。その後、ＥＣＵ１０００は、Ｒｅａｄｙランプ３６を点灯させることによりＨＶシステムの起動が完了したことをユーザに知らせる。

ＨＶシステムの起動完了した時刻ｔ３以降においては、燃料ポンププレ駆動制御が終了しており、ＬＰＧエンジンを良好に始動させることができる。

図５は、ＥＣＵ１０００が行なうＨＶシステム起動処理およびＲｅａｄｙランプ制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ１０００は、ＳＴ操作の有無を判定する（Ｓ１０）。

ＳＴ操作が無い場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ１０００は、ＨＶシステムを起動することなく、Ｒｅａｄｙランプ３６を消灯させる（Ｓ１１）。

ＳＴ操作が有った場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０００は、上述したＨＶ待機要求およびＬＰＧ待機要求の少なくとも一方が「要求有」であるか否かを判定する（Ｓ１２）。

ＨＶ待機要求およびＬＰＧ待機要求の少なくとも一方が「要求有」である場合（Ｓ１２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０００は、ＨＶシステムを起動待機状態とするとともに、Ｒｅａｄｙランプ３６を点滅させる（Ｓ１３）。

ＨＶ待機要求およびＬＰＧ待機要求の双方が「要求無」となった場合（Ｓ１２にてＮＯ）、ＥＣＵ１０００は、ＨＶシステムの起動を完了し、Ｒｅａｄｙランプ３６を点灯させる（Ｓ１４）。

以上のように、本実施の形態による車両１は、ＬＰＧエンジンを備えるハイブリッド車両であって、車両１を走行させるためのＨＶシステムの状態をユーザに知らせるためのＲｅａｄｙランプ３６と、ＨＶシステムの起動処理が開始された後から完了する前までの起動待機状態である場合にＲｅａｄｙランプ３６を点滅させるＥＣＵ１０００とを備える。ＥＣＵ１０００は、ＨＶシステムの起動処理が開始された後に、気化した液化石油ガスを液化するために燃料ポンプ１１１を駆動させる燃料ポンププレ駆動制御（液化処理）が実行された場合には、当該燃料ポンププレ駆動制御が終了するまでＨＶシステムを起動待機状態に維持してＲｅａｄｙランプ３６の点滅を継続させる。そのため、ＨＶシステム起動完了後に、ＬＰＧエンジンを良好に始動させることができない状況が発生することを抑制することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、３１ スタートスイッチ、３６ ランプ、８１ 減速機、８２ 駆動輪、１００ エンジン、１０１ 吸気マニホールド、１０２ 排気マニホールド、１１０ 燃料タンク、１１１ 燃料ポンプ、１２０ フィード配管、１２１ フィルタ、１２２ 緊急遮断弁、１２３ フィード側電磁弁、１２４ パルセーションダンパ、１３０ インジェクタ、１４０ デリバリパイプ、１４１ 燃料温度センサ、１４２ 燃料圧力センサ、１５０ リターン配管、１５１ プレッシャレギュレータ、１５２ リターン側電磁弁、２００ 第１モータジェネレータ、３００ 動力分割機構、４００ 第２モータジェネレータ、５６０ 出力軸、６００ ＰＣＵ、７００ バッテリ、１０００ ＥＣＵ。

Claims (1)

1. 燃料ポンプから供給される液化石油ガスを燃料とするエンジンと、モータとの少なくとも一方の動力で走行可能なハイブリッド車両であって、
   前記ハイブリッド車両を走行させるためのシステムの状態をユーザに知らせるためのランプと、
   前記システムの起動処理が開始された後から完了する前までの起動待機状態である場合に前記ランプを点滅させる制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記システムの起動処理が開始された後に、気化した前記液化石油ガスを液化するために前記燃料ポンプを駆動させる液化処理が実行された場合には、前記液化処理が終了するまで前記システムを前記起動待機状態に維持して前記ランプの点滅を継続させる、ハイブリッド車両。

Images