JP2017105356A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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Abstract

【課題】気筒内を過不足なく加熱してエンジンを確実に始動することができるハイブリッド自動車を提供する。【解決手段】ハイブリッド自動車は、第1走行から第2走行又は第3走行に移行する際の閾値となる車速又は負荷が設定された始動閾値設定部と、エンジンの気筒内に臨む位置に設けられ、気筒内を予熱することで前記エンジンの始動を助ける予熱機器と、予熱機器を稼働させる際の閾値となる車速又は負荷が設定された予熱閾値設定部と、予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合に予熱機器を稼働させるとともに、始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合にエンジンを始動させる制御部と、を備え、予熱閾値設定部は、設定される車速又は負荷をエンジンを冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下させて設定する予熱閾値補正部を有する。【選択図】 図4

Description

本開示は、ハイブリッド自動車に関する。
特許文献1には、エンジンとモータとを原動機とし、エンジン停止モードを有するハイブリッド自動車が記載されている。かかるハイブリッド自動車は、エンジンの吸気を加熱する吸気加熱手段と、エンジン始動要求が発生する可能性のあるエンジン停止状態で、加熱手段を作動させる制御手段とを含んで構成される。かかるハイブリッド自動車によれば、始動要求が発生する可能性があるエンジン停止状態で、エンジン始動に先立って吸気加熱手段を作動して吸気を加熱するため、エンジンを始動する際には、吸気加熱によって良好な燃焼性を得られてエンジンを確実に始動できるとされている。
具体的には、エンジンの冷却水の温度、及び吸気温度を読み込んで、冷却水の温度が低温判定値未満の低温状態、又は吸気温度が低温判定値未満の低温状態と判定された場合には、加熱要求ありにセットされる。また、ハイブリッド自動車の車速がエンジン運転用の判定値に近づいており、エンジン始動要求が出される可能性が高いときは、加熱要求があるか判定する。そして、加熱要求ありと判別されたときは、加熱手段をオンとして加熱を開始する。
特開2007−283854号公報
ところで、上述した特許文献1に記載されたハイブリッド自動車は、エンジンの冷却水の温度が低温判定値未満の低温状態と判定されれば一律に加熱ありにセットされるが、エンジンの始動性は冷却水の温度に左右されるので、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低いとエンジンの始動性が損なわれ、エンジンが始動しないことがある。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低い場合でもエンジンを確実に始動することができるハイブリッド自動車を提供することを目的とする。
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド自動車は、エンジン及びモータを含む動力源と、前記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、前記モータに電力を供給するとともに、前記発電機で発電された電力が供給される走行用電源と、を備え、前記モータを動力源とする第1走行と、前記エンジンで駆動された発電機から供給された電力で前記モータを駆動する第2走行と、前記エンジン及び前記モータを動力源とする第3走行と、を有するハイブリッド自動車であって、前記第1走行から前記第2走行又は前記第3走行に移行する際の閾値となる車速又は負荷が設定された始動閾値設定部と、前記エンジンの気筒内に臨む位置に設けられ、前記気筒内を予熱することで前記エンジンの始動を助ける予熱機器と、前記予熱機器を稼働させる際の閾値となる車速又は負荷が設定された予熱閾値設定部と、前記予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合に前記予熱機器を稼働させるとともに、前記始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合に前記エンジンを始動させる制御部と、を備え、前記予熱閾値設定部は、前記設定される車速又は負荷を前記エンジンを冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下させて設定する予熱閾値補正部を有する。
上記(1)の構成によれば、予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷は、エンジンを冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下するので、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合には予熱機器を稼働させる際の閾値となる車速又は負荷も低下する。したがって、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合には車速又は負荷が小さくても予熱機器が稼働され、エンジンの始動までに気筒内が十分に予熱される。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低い場合でもエンジンを確実に始動することができる。
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、前記制御部は、前記始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えても前記エンジンの暖機が未完了の場合には、前記エンジンの始動を所定時間だけ遅らせる始動時期補正部を有する。
上記(2)の構成によれば、始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えてもエンジンの暖機が未完了の場合には、エンジンの始動が所定時間だけ遅れるので、所定時間だけ予熱時間が長くなり、エンジンを確実に始動することができる。
(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の構成において、前記始動時期補正部は、前記所定時間を前記冷却水の温度が低下するに従って長く設定する。
上記(3)の構成によれば、所定時間は冷却水の温度が低下するに従って長く設定されるので、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合に所定時間(予熱時間)が長くなる。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低い場合でも気筒内が確実に予熱され、エンジンを確実に始動することができる。
(4)幾つかの実施形態では、上記(2)又は(3)の構成において、前記制御部は、前記エンジンの始動を前記所定時間だけ遅らせている場合に前記モータを前記モータの通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御する。
上記(4)の構成によれば、エンジンの始動を所定時間だけ遅らせている場合にモータをモータの通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御するので、ハイブリッド自動車の運転者が要求する車速又は負荷にモータの出力を追従させることができる。これにより、ドライバビリティを担保することができる。
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)から(4)のいずれか一つの構成において、前記始動時期補正部は、前記エンジンの始動が前記所定時間だけ遅れるように、前記始動閾値設定部に設定された負荷を補正する。
上記(5)の構成によれば、エンジンの始動が所定時間だけ遅れるので、所定時間だけ予熱時間が長くなり、エンジンを確実に始動することができる。
(6)幾つかの実施形態では、上記(5)の構成において、前記負荷が緩慢に変化するように補正する。
上記(6)の構成によれば、負荷が緩慢に変化するので、エンジンの始動が遅れ、予熱時間が長くなり、エンジンをより確実に始動することができる。
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)から(6)のいずれか一つの構成において、前記予熱閾値設定部は、さらに、前記走行用電源に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合に前記予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷を低下させる。
上記(6)の構成によれば、走行用電源に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合に予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷が低下するので、走行用電源に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合には車速又は負荷が小さくても予熱機器が稼働され、エンジンの始動までに気筒内が十分に予熱される。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低い場合でもエンジンを確実に始動することができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合には車速又は負荷が小さくても予熱機器が稼働され、エンジンの始動までに気筒内が十分に予熱されるので、冷却水の温度が低温判定値よりも格段に低い場合でもエンジンを確実に始動することができる。
本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車の概略を示す平面模式図である。 走行モードを説明するための側面模式図であって、(a)はEV走行モードを説明するための図、(b)はシリーズ走行モードを説明するための図、(c)はパラレル走行モードを説明するための図である。 本実施形態に係るエンジンの概略を示す模式図である。 本実施形態に係るエンジンを始動するための制御装置8を示す模式図である。 EV走行からシリーズ走行に移行する際の閾値を説明するための図である。 EV走行からパラレル走行に移行する際の閾値を説明するための図である。 冷却水の温度と予熱閾値との関係を示す図である。 冷却水の温度と始動遅延時間との関係を示す図である。 駆動用バッテリーの充電レベルが閾値を下回り、EVモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を示すフローチャートである。 車速が閾値を超えEVモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を示すフローチャートである。 負荷が閾値を超えEVモードからパラレルモードの移行する場合の制御手順を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
まず、図1及び図2に基づいて、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車1の概略を説明する。尚、図1は、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車の概略を示す平面模式図であり、図2は、走行モードを説明するための側面模式図であって、(a)はEV走行モード(第1走行モード)を説明するための図、(b)はシリーズ走行モード(第2走行モード)を説明するための図、(c)はパラレル走行モード(第3走行モード)を説明するための図である。
図1に示すように、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車1は、エンジン21及びモータ22(フロントモータ22A,リヤモータ22B)を含む動力源2と、エンジン21により駆動されるジェネレータ(発電機)23と、モータ22に電力を供給するとともに、ジェネレータ23で発電された電力が供給される駆動用バッテリー(走行用電源)24と、エンジン21又はモータ22で生成された動力で駆動される走行装置25(25A,25B)と、エンジン21又はモータで生成された動力を走行装置25に伝達するトランスアスクル(動力伝達装置)26(フロントトランスアスクル26A,リヤトランスアスクル26B)とを備えている。
また、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車1は、エンジン21に供給する燃料を貯留するための燃料タンク27と、モータ22及びジェネレータ23を制御するコントロールユニット28(フロントモータ等コントロールユニット28A,リヤモータコントロールユニット28B)とを備えている。
また、本実施形態に係るハイブリッド自動車1は、EV走行モード(第1走行モード)、シリーズ走行モード(第2走行モード)、又はパラレル走行モード(第3走行モード)のいずれか一つが任意に選択可能であり、EV走行モード、シリーズ走行モード、又はパラレル走行モードのいずれか一つが選択され、いずれか一つのモードで走行するように構成されている。
EV走行モードは、図2(a)に示すように、駆動用バッテリー24に充電された電力でモータ22(22A,22B)を駆動するモードで、駆動用バッテリー24からモータ22(22A,22B)に電力が供給される。これにより、エンジン21は停止され、モータ22(22A,22B)のみを動力源として走行装置25(25A,25B)が駆動される(第1走行)(以下「EV走行」という)。
シリーズ走行モードは、図2(b)に示すように、エンジン21によりジェネレータ23を駆動し、ジェネレータ23で発電された電力でモータ22(22A,22B)を駆動するモードで、エンジン21で駆動されたジェネレータ23で発電された電力がモータ22(22A,22B)と駆動用バッテリー24とに供給される。これにより、エンジン21が運転され、モータ22(22A,22B)を動力源として走行装置25(25A,25B)が駆動される(第2走行)(以下、「シリーズ走行」という)。
パラレル走行モードは、図2(c)に示すように、エンジン21及びモータ22(22A,22B)を動力源とするモードで、エンジン21及びモータ22(22A、22B)で走行装置25(25A,25B)が駆動され、エンジン21で駆動されたジェネレータ23から駆動用バッテリー24に余剰電力が供給される。これにより、エンジン21が運転され、エンジン21及びモータ22(22A,22B)を動力源として走行装置25(25A,25B)が駆動される(第3走行)(以下「パラレル走行」という)。
つぎに、図3に基づいて、本実施形態に係るハイブリッド自動車1のエンジン(内燃機関)21の概略を説明する。尚、図3は、本実施形態に係るエンジン21の概略を示す模式図である。
図3に示すように、本実施形態に係るハイブリッド自動車1のエンジン21は、コモンレール式のディーゼルエンジンであって、エンジン本体3、燃料供給系統4、吸気系統5、排気系統6、及び排気再循環系統7を備えている。
エンジン本体3は、シリンダブロック31と、シリンダブロック31の上に固定されたシリンダヘッド32とにより構成される。シリンダブロック31には、複数のシリンダ(気筒)311が一列に設けられ、その下方域に共通する一つのクランクシャフト33が回転可能に支持されている。シリンダ311は、円筒形に形成され、その内部にはピストン34が上下方向に往復動可能に収容されている。ピストン34は、頭部が閉塞された円筒形に形成され、その胴部には径方向に貫通するピン穴が設けられている。また、ピストン34の胴部には、コネクティングロッド35の一端(スモール・エンド)が収容され、ピン穴を挿通するピストンピン342により、コネクティングロッド35の一端がピストン34に連結されている。そして、シリンダヘッド32とピストン34との間には燃焼室36が形成される。
クランクシャフト33は、コネクティングロッド35とともにピストン34の往復運動(下降運動)を回転運動に変換するもので、クランクシャフト33の回転中心を通る軸線に対して平行にクランクピン(図示せず)を有している。そして、クランクピンには、コネクティングロッド35の他端(ラージ・エンド)が連結されている。これにより、ピストン34の往復運動は、クランクシャフト33の回転運動に変換される。
シリンダヘッド32には、シリンダ311ごとに吸気ポート312と排気ポート313とが設けられている。
また、各吸気ポート312には、吸気ポート312を開閉する吸気弁が取り付けられている。吸気ポート312は、吸入行程において開放され、吸気ポート312からシリンダ311内に空気の吸入が可能となり、圧縮行程、膨張行程、排気行程において閉鎖される。また、各排気ポート313には、排気ポート313を開閉する排気弁が取り付けられている。排気ポート313は、排気行程において開放され、排気ポート313から排気ガスの排出が可能となり、吸入行程、圧縮行程、膨張行程において閉鎖される。これにより、燃焼室36は、圧縮行程と膨張行程において閉鎖される。
また、シリンダヘッド32には、シリンダ311ごとにグロープラグ37(予熱機器)が設けられている。グロープラグ37は、冷間時の始動を助ける補助熱源であって、燃料供給系統4から供給(噴射)された燃料が直接触れる位置に配置される。
燃料供給系統4は、所定のタイミングで所定量の燃料を燃焼室36に噴射するもので、本実施形態では、コモンレール式の燃料噴射装置41を備えている。コモンレール式の燃料噴射装置41は、シリンダ311ごとに設けられたインジェクター42と、各インジェクター42に共通するコモンレール43と、コモンレール43に高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプ44とを備えて構成されている。燃料噴射装置41(インジェクター42)は、一燃焼サイクル中で複数回の燃料噴射が可能で、本実施形態に係るインジェクター42は、一燃焼サイクル中で、パイロット噴射(Pilot)、プレ噴射(Pre)、主噴射(Main)、アフター噴射(After)、ポスト噴射(Post)に分けて燃料を噴射することができる。これにより、本実施形態に係るインジェクター42は、シリンダ311内に燃焼に寄与せず未燃燃料として排気系統6(排気通路61)に排出するタイミングで燃料を噴射(ポスト噴射)することができる。
図3に示すように、吸気系統5は、エンジン本体3に空気を供給するためのもので、外部からエンジン本体3に空気を供給するための吸気通路(吸気管)51を備えている。吸気通路51は、上流から下流(外部からエンジン本体3)に向けて、エアクリーナ52、ターボチャージャ53、インタークーラ54、吸気スロットル56、及びインテークマニホールド57を備えている。
エアクリーナ52は、大気中に含まれる粉塵等を分離し清浄な空気をエンジン本体3に供給するためのもので、吸気通路51の最上流に配置されている。
ターボチャージャ53は、エンジン本体3に圧縮された空気を供給するためのもので、吸気通路51にはコンプレッサ(図示せず)が設けられ、排気タービン(図示せず)は、後述するように、排気通路61に設けられている。そして、コンプレッサのコンプレッサホイール(図示せず)と、排気タービンのタービンホイール(図示せず)とが同軸に設けられ、タービンホイールがコンプレッサを駆動する。これにより、吸気通路51の空気(吸気)はコンプレッサで圧縮され、圧縮された空気はエンジン本体3に供給される(過給)。
インタークーラ54は、吸気通路51に導入され、ターボチャージャ53で圧縮された空気を冷却するためのもので、吸気通路51に導入され、ターボチャージャ53で圧縮された空気は、インタークーラ54を通過する際に冷却される。
吸気スロットル56は、エンジン本体3に供給する空気(吸気)の流量を調整し、エンジン21の出力を調整するためのもので、インタークーラ54とインテークマニホールド57との間に設けられている。
インテークマニホールド57は、各吸気ポート312に空気を分配する多気管であり、吸気通路51の下流に設けられ、端部(分岐側端部)が各吸気ポート312に接続されている。これにより、吸気通路51に供給された空気は、インテークマニホールド57で均等に分配され、各吸気ポート312に均等に供給される。
また、吸気通路51は、第1温度センサ511、酸素濃度センサ512、及び第2温度センサ513を備えている。
第1温度センサ511は、外部から吸入した空気の温度を計測するためのもので、エアクリーナ52の下流、エアクリーナ52とターボチャージャ(コンプレッサ)53との間に設けられている。
酸素濃度センサ512は、吸気ポート312に供給する空気に含まれる酸素の濃度を計測するためのもので、後述するEGR通路71の合流位置よりも下流であって、吸気スロットル56とインテークマニホールド57との間に設けられている。
第2温度センサ513は、吸気ポート312に供給する空気の温度を計測するためのもので、インテークマニホールド57に設けられている。
排気系統6は、エンジン本体3から排気ガスを排出するもので、エンジン本体3から外部に排気ガスを排出するための排気通路(排気管)61を備えている。排気通路61は、上流から下流(エンジン本体3から外部)に向けて、エキゾーストマニホールド62、排気タービン(ターボチャージャ53)、酸化触媒63、微粒子捕集フィルター(排気浄化装置)64、尿素水噴射インジェクター65、撹拌ミキサ66、及びSCR触媒67を備えている。
エキゾーストマニホールド62は、各排気ポート313から排出された排気ガスが集合する多気管であり、排気通路61の上流に設けられ、端部(分岐側端部)が各排気ポート313に接続されている。これにより、各排気ポート313からエキゾーストマニホールド62に排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド62で集合する。
排気タービン(図示せず)は、上述したように、ターボチャージャ53を構成するもので、排気通路61に設けられている。これにより、エンジン本体3から排出された排気ガスがタービンホイールを回転させ、コンプレッサを駆動するので、吸気通路51の空気(吸気)はコンプレッサで圧縮され、圧縮された空気はエンジン本体3に供給される(過給)。
酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst)63は、排気ガスに含まれる炭化水素(HC)を酸化するためのもので、ターボチャージャ53のタービンの直下流に設けられている。酸化触媒63は、円柱状に形成され、円筒の前後に円錐を組み合わせた形状に形成された第1触媒収容部68の上流側部分に収容されている。
微粒子捕集フィルター(Diesel Particulate Filter)64は、酸化触媒63を通過した排気ガスに含まれる微粒子(PM)(有害物質)を捕集(浄化)するためのもので、酸化触媒63の下流に設けられている。微粒子捕集フィルター64は、酸化触媒63と同一直径の円柱状に形成され、上述した第1触媒収容部68の下流側部分に収容されている。
尿素水噴射インジェクター65は、排気通路61の内部を流れる排気ガスに尿素水を供給(噴射)するための還元剤供給手段で、排気通路61のSCR触媒67の上流となる位置に設けられている。これにより、尿素水噴射インジェクター65から排気通路61に流れる排気ガスに噴射された尿素水は熱分解されてアンモニア(NH)となり、SCR触媒67に供給される。
撹拌ミキサ66は、尿素水噴射インジェクター65から排気通路61の内部に噴射された尿素水(熱分解されたアンモニアを含む)と排気通路61の内部に流れる排気ガスとの混合を促進するためのもので、排気通路61の内部、尿素水噴射インジェクター65とSCR触媒67との間に設けられている。撹拌ミキサ66は、排気ガスの流れに旋回成分を付加することにより、尿素水と排気ガスの混合を促進可能であり、例えば、排気ガスの流れ方向に対して傾斜する複数の静止翼により構成される。
SCR触媒67は、排気通路61に設けられ、エンジン本体3から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を選択的に還元する選択還元触媒で、本実施形態に係るSCR触媒67は、アンモニア(NH)を用いて窒素酸化物を選択的に還元する。また、本実施形態に係るSCR触媒67は、円柱状に形成され、円筒の前後に円錐を組み合わせた形状に形成された第2触媒収容部69に収容されている。
また、排気通路61は、酸素濃度センサ611、第1温度センサ612、第2温度センサ613、第3温度センサ614、第4温度センサ615、第1NOxセンサ616、第2NOxセンサ617、及びアンモニアセンサ618を備えている。
酸素濃度センサ611は、エンジン本体3から排出された排気ガスに含まれる酸素の濃度を計測するためのもので、ターボチャージャ(排気タービン)53の下流、排気タービンと酸化触媒63との間に設けられている。
第1温度センサ612は、酸化触媒63に流入する排気ガスの温度を計測するためのもので、第1触媒収容部68の入口側に設けられている。
第2温度センサ613は、酸化触媒63を通過した排気ガスの温度を計測するためのもので、酸化触媒63と微粒子捕集フィルター64との間となる第1触媒収容部68の中程に設けられている。
第3温度センサ614は、微粒子捕集フィルター64を通過した排気ガスの温度を計測するためのもので、第1触媒収容部68の出口側に設けられている。
第4温度センサ615は、SCR触媒67の温度を計測するためのもので、第2触媒収容部69の入口側に設けられている。
第1NOxセンサ616は、SCR触媒67に流入する排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の濃度を計測するためのもので、SCR触媒67の上流、微粒子捕集フィルター64とSCR触媒67との間に設けられている。
第2NOxセンサ617は、SCR触媒67から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の濃度を計測するためのもので、SCR触媒67の下流に設けられている。
アンモニアセンサ618は、SCR触媒67から排出された排気ガスに含まれるアンモニアの濃度を計測するためのもので、SCR触媒67の下流に設けられている。
排気再循環系統7は、エンジン本体3から排出された排気ガスの一部を吸気系統5に供給(再循環)するもので、排気系統6と吸気系統5とに跨がって設けられている。排気再循環系統7は、エキゾーストマニホールド62から分岐し吸気通路(吸気管)51に合流するEGR通路(排気再循環通路)71を備えている。これにより、排気系統6を流れる排気ガスの一部がEGR通路71を通り吸気通路51に導入される(排気再循環)。
EGR通路71には、上流側(排気系統6側)から下流側(吸気系統5側)に向けて順に、EGRクーラ72、及びEGRバルブ73を備えている。
EGRクーラ72は、EGR通路71に導入された排気ガスを冷却するためのもので、EGR通路71に導入された排気ガスは、EGRクーラ72を通過する際に冷却される。
EGRバルブ73は、排気再循環する排気ガスの流量を調整するためのもので、その開度により任意の流量の排気ガスがEGR通路71を通り吸気通路51に供給される。
つぎに、図4から図7に基づいて本実施形態に係るエンジン21を始動するための制御装置8を説明する。尚、図4は、本実施形態に係るエンジン21を始動するための制御装置8を示す模式図である。また、図5は、EV走行からシリーズ走行に移行する際の閾値を説明するための図であり、図6は、EV走行からパラレル走行に移行する際の閾値を説明するための図である。図7は、冷却水の温度と予熱閾値との関係を示す図であり、図8は、冷却水の温度と始動遅延時間との関係を示す図である。
図4に示すように、エンジン21を始動するための各種制御は、制御装置(ECU(Electronic Control Unit))8により実現される。制御装置8は、各種演算処理を実行するためのCPU(図示せず)、その制御に必要なプログラムやデータが記憶されたROM(図示せず)、CPUの演算結果が一時記憶されるRAM(図示せず)、及び外部との間で信号を入出力するための入・出力ポート(図示せず)を備えて構成される。これらは、図4に示すように、充電レベル監視部81、始動閾値設定部82、予熱閾値設定部83、及び制御部84を構成する。
充電レベル監視部81は、駆動用バッテリー24の充電レベルを監視するためのもので、任意の手段で計測された充電レベルを監視可能である。駆動用バッテリー24の充電レベルは、例えば、SOC(State Of Charge)で評価され、例えば、駆動用バッテリー24の充放電電流を管理し、積算することにより求められる。これにより、充電レベル監視部81は、常に充電レベル(SOC)を監視することができる。
始動閾値設定部82は、EV走行からシリーズ走行又はパラレル走行に移行する際の閾値、すなわち、エンジン21を始動する際の閾値(以下、「始動閾値」という)となる車速又は負荷を設定するためのものである。本実施形態に係るハイブリッド自動車1では、EV走行からシリーズ走行に移行する際の閾値(始動閾値)となる車速(図5参照)と、EV走行からパラレル走行に移行する際の閾値(始動閾値)となる負荷(トルク)(図6参照)と、が設定されている。
予熱閾値設定部83は、グロープラグ37を稼働させる際の閾値(以下、「予熱閾値」という)となる車速又は負荷を設定するためのものである。本実施形態に係るハイブリッド自動車1では、EV走行からシリーズ走行に移行する際の予熱閾値となる車速(図5参照)と、EV走行からパラレル走行に移行する際の予熱閾値となる車速(図6)と、が設定されている。
また、予熱閾値設定部は、設定される車速又は負荷をエンジン21を冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下させて設定する予熱閾値補正部831を有している。これにより、冷却水の温度が低くなるにしたがって予熱閾値となる車速及びトルクが小さくなるように設定される。
制御部84は、グロープラグ37とエンジン21を制御するためのものであり、予熱閾値設定部83に設定された予熱閾値を超えた場合にグロープラグ37を稼働させるとともに、始動閾値設定部82に設定された始動閾値を超えた場合にエンジン21を始動させるように構成されている。本実施形態に係るハイブリッド自動車1では、予熱閾値となる車速を超えた場合にグロープラグ37を稼働させ、その後、始動閾値となる車速を超えた場合にエンジン21を始動させることにより、EV走行からシリーズ走行に移行するように構成されている。同様に、予熱閾値となる負荷(トルク)を超えた場合にグロープラグ37を稼働させ、その後、始動閾値となる負荷(トルク)を超えた場合にエンジン21を始動させることにより、EV走行からシリーズ走行に移行するように構成されている。
また、制御部84は、始動閾値設定部82に設定された始動閾値を超えても気筒内の予熱が未完了の場合にエンジン21の始動を所定時間(以下、「始動遅延時間」という)だけ遅らせる始動時期補正部841を有している。始動遅延時間は、図8に示すように、冷却水の温度と負の相関を有している。したがって、冷却水の温度が低くなるにしたがって始動遅延時間は長くなるように設定されている。
また、始動時期補正部841は、エンジン21の始動が所定時間だけ遅れるように、始動時間閾値設定部82に設定された負荷を補正するように構成されている。始動時期補正部841は、負荷が緩慢に変化するように補正するように構成されている。
また、制御部84は、エンジン21の始動を始動遅延時間だけ遅らせている場合にモータ22をモータ22の通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御するように構成されている。
また、制御部84は、駆動用バッテリー24に充電された電力の充電レベル(SOC)が基準値よりも高い場合に予熱閾値設定部83に設定された車速又は負荷を低下させるように構成されている。
つぎに、図9から図11に基づいて、エンジン21を始動するための制御手順を説明する。尚、図9は、駆動用バッテリー24の充電レベルが閾値を下回り、EVモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を示すフローチャートである。また、図10は、車速が閾値を超えEVモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を示すフローチャートであり、図11は、負荷が閾値を超えEVモードからパラレルモードの移行する場合の制御手順を示すフローチャートである。
ハイブリッド自動車1がEV走行モードからエンジン21が始動するのは、駆動用バッテリー24の充電レベルが閾値を下回り、EVモードからシリーズモードに移行する場合、車速が閾値を超えEVモードからシリーズモードに移行する場合、及び、負荷が閾値を超えEVモードからパラレルモードに移行する場合である。
これらの場合に制御装置8はエンジン21を始動する。
まず、駆動用バッテリー24の充電レベルが閾値を下回り、EVモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を説明する。
図9に示すように、EV走行中に充電レベル監視部81で監視する充電レベル(SOC)が閾値を下回ると(ステップS1:Yes)、制御部84がグロープラグを稼働させる(ステップS2)。そして、所定時間(以下、「グロー時間」という)が経過すると(ステップS3:Yes)、エンジン21を始動する(ステップS4)。これにより、エンジン21は運転状態となり、ハイブリッド自動車1は、EVモードからシリーズモードに移行する。尚、グロー時間はエンジン21を冷却するための冷却水の温度と正の相関を有し、冷却水の温度が低いほどグロー時間は長くなる。そして、エンジン21を始動してから所定時間(以下「グロー継続時間」という)が経過すると(ステップS5:Yes)、グロープラグの稼働を停止させる(ステップS6)。尚、グロー継続時間は、冷却水の温度と正の相関を有し、冷却水の温度が低いほどグロー継続時間は長くなる。また、グロー継続時間は、冷却水の温度のほか、吸気圧や大気圧と正の相関を有するものでもよく、吸気圧や大気圧が高いほど長くなるものでもよい。
つぎに、車速が閾値を超えEVモードからシリーズモードに移行する場合の制御手順を説明する。
図10に示すように、EV走行中にハイブリッド自動車1の車速が予熱閾値設定部83に設定された予熱閾値となる車速を超えると(ステップS11:Yes)、制御部84がグロープラグ37を稼働させる(ステップS12)。そして、ハイブリッド自動車1の車速が始動閾値設定部82に設定された車速を超えると、制御部84はグロープラグ37の稼働からの経過時間と気筒内の予熱に必要な時間(以下、「グロー時間」という)とを比較する(ステップS13)。そして、グロープラグ37の稼働からの経過時間がグロー時間を経過している場合(ステップS13:Yes)に、制御部84はエンジン21を始動させる(ステップS14)。一方、グロープラグ37の稼働からの経過時間がグロー時間を経過していない場合(ステップS13:No)には、制御部84は始動遅延時間だけエンジン21の始動を遅らせる(ステップS15)。このとき、モータ22は、通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御される(ステップS16)。そして、始動遅延時間が経過すると(ステップS15:Yes)、制御部84はエンジン21を始動する(ステップS14)。これにより、エンジン21は運転状態となり、ハイブリッド自動車1は、EVモードからシリーズモードに移行する。そして、エンジン21が始動してから所定時間(以下「グロー継続時間」という)が経過すると(ステップS17:Yes)、グロープラグ37の稼働を停止させる(ステップS18)。
最後に、負荷が閾値を超えEVモードからパラレルモードの移行する場合の制御手順を説明する。
図11に示すように、EV走行中にハイブリッド自動車1の負荷(トルク)が予熱閾値設定部に設定された負荷(トルク)を超えると(ステップS21:Yes)、制御部84がグロープラグ37を稼働させる(ステップS22)。そして、ハイブリッド自動車1の負荷(トルク)が始動閾値設定部82に設定された負荷(トルク)を超えると、制御部84はグロープラグ37の稼働からの経過時間とグロー時間とを比較する(ステップS23)。そして、グロープラグ37の稼働からの経過時間がグロー時間を経過している場合(ステップS23:Yes)に、制御部84はエンジンを始動させる(ステップS24)。一方、グロープラグ37の稼働からの経過時間がグロー時間を経過していない場合(ステップS23:No)には、制御部84は始動遅延時間だけエンジン21の始動を遅らせる(ステップS25)。このとき、モータ22は、通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御される(ステップS26)。そして、始動遅延時間が経過すると(ステップS25:Yes)、制御部84はエンジン21を始動する(ステップS24)。これにより、エンジン21は運転状態となり、ハイブリッド自動車1は、EVモードからパラレルモードに移行する。そして、エンジン21が始動してからグロー継続時間が経過すると(ステップS27:Yes)、グロープラグ37の稼働を停止させる(ステップS28)。
以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド自動車1によれば、予熱閾値設定部83に設定された車速又は負荷は、エンジン21を冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下するので、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合にはグロープラグ37を稼働させる際の予熱閾値も低下する。したがって、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合には車速又は負荷が小さくてもグロープラグ37が稼働され、エンジン21の始動までに気筒内が十分に予熱される。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合でもエンジン21を確実に始動することができる。
また、始動閾値設定部82に設定された始動閾値を超えてもエンジンの暖機が未完了の場合にはエンジン21の始動が始動遅延時間だけ遅れるので、始動遅延時間だけ予熱時間が長くなり、エンジン21を確実に始動することができる。
また、所定時間は冷却水の温度が低下するにしたがって長く設定されるので、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合にグロー時間(予熱時間)が長くなる。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合でも気筒内が確実に予熱され、エンジン21を確実に始動することができる。
また、エンジン21の始動を所定時間だけ遅らせている場合にモータ22をモータ22の通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御するので、ハイブリッド自動車1の運転者が要求する車速又は負荷にモータ22の出力を追従させることができる。これにより、ドライバビリティを担保することができる。
また、エンジン21の始動が所定時間だけ遅れるので、所定時間だけ予熱時間が長くなり、エンジン21を確実に始動することができる。
また、負荷が緩慢に変化するので、エンジンの始動が遅れ、予熱時間が長くなり、エンジン21をより確実に補正することができる。
また、駆動用バッテリー24に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合に予熱閾値設定部83に設定された車速又は負荷が低下するので、駆動用バッテリー24に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合には車速又は負荷が小さくてもグロープラグ37が稼働され、エンジン21の始動までに気筒内が十分に予熱される。これにより、冷却水の温度が低温判定値よりも低い場合でもエンジン21を確実に始動することができる。
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態では、始動閾値設定部82に設定された始動閾値を超えても気筒内の予熱が未了の場合にエンジン21の始動を始動遅延時間だけ遅らせるように構成したが、制御部84は、気筒内の予熱が未了の場合にエンジン21の始動時間が始動遅延時間だけ遅れるように、始動閾値設定部82に設定された負荷を補正するように構成してもよい。
このようにすれば、エンジン21の始動が始動遅延時間だけ遅れるので、始動遅延時間だけ予熱時間が長くなり、エンジン21を確実に始動することができる。
1 ハイブリッド自動車
2 動力源
21 エンジン
22 モータ
22A フロントモータ
22B リヤモータ
23 ジェネレータ
24 駆動用バッテリー
25 走行装置
26A フロントトランスアスクル
26B リヤトランスアスクル
27 燃料タンク
28 コントロールユニット
28A フロントモータ等コントロールユニット
28B リヤモータコントロールユニット
3 エンジン本体
31 シリンダブロック
311 シリンダ
312 吸気ポート
313 排気ポート
32 シリンダヘッド
33 クランクシャフト
34 ピストン
342 ピストンピン
35 コネクティングロッド
36 燃焼室
37 グロープラグ
4 燃料供給系統
41 燃料噴射装置
42 インジェクター
43 コモンレール
44 高圧燃料ポンプ
5 吸気系統
51 吸気通路
511 第1温度センサ
512 酸素濃度センサ
513 第2温度センサ
52 エアクリーナ
53 ターボチャージャ
54 インタークーラ
56 吸気スロットル
57 インテークマニホールド
6 排気系統
61 排気通路
611 酸素濃度センサ
612 第1温度センサ
613 第2温度センサ
614 第3温度センサ
615 第4温度センサ
616 第1NOxセンサ
617 第2NOxセンサ
618 アンモニアセンサ
62 エキゾーストマニホールド
63 酸化触媒
64 微粒子捕集フィルター
65 尿素水噴射インジェクター
66 撹拌ミキサ
67 SCR触媒
68 第1触媒収容部
69 第2触媒収容部
7 再循環系統
71 EGR通路
72 EGRクーラ
73 EGRバルブ
8 制御装置
81 充電レベル監視部
82 始動閾値設定部
83 予熱閾値設定部
831 予熱閾値補正部
84 制御部
841 始動時期補正部

Claims (7)

  1. エンジン及びモータを含む動力源と、
    前記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、
    前記モータに電力を供給するとともに、前記発電機で発電された電力が供給される走行用電源と、
    を備え、
    前記モータを動力源とする第1走行と、
    前記エンジンで駆動された発電機から供給された電力で前記モータを駆動する第2走行と、
    前記エンジン及び前記モータを動力源とする第3走行と、
    を有するハイブリッド自動車であって、
    前記第1走行から前記第2走行又は前記第3走行に移行する際の閾値となる車速又は負荷が設定された始動閾値設定部と、
    前記エンジンの気筒内に臨む位置に設けられ、前記気筒内を予熱することで前記エンジンの始動を助ける予熱機器と、
    前記予熱機器を稼働させる際の閾値となる車速又は負荷が設定された予熱閾値設定部と、
    前記予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合に前記予熱機器を稼働させるとともに、前記始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えた場合に前記エンジンを始動させる制御部と、
    を備え、
    前記予熱閾値設定部は、前記設定される車速又は負荷を前記エンジンを冷却する冷却水の温度が低下するに従って低下させて設定する予熱閾値補正部を有することを特徴とするハイブリッド自動車。
  2. 前記制御部は、
    前記始動閾値設定部に設定された車速又は負荷を超えても前記エンジンの暖機が未完了の場合には、前記エンジンの始動を所定時間だけ遅らせる始動時期補正部を有することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド自動車。
  3. 前記始動時期補正部は、前記所定時間を前記冷却水の温度が低下するに従って長く設定することを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド自動車。
  4. 前記制御部は、
    前記エンジンの始動を前記所定時間だけ遅らせている場合に前記モータを前記モータの通常定格よりも出力の大きな瞬間定格で制御することを特徴とする請求項2又は3に記載のハイブリッド自動車。
  5. 前記始動時期補正部は、前記エンジンの始動が前記所定時間だけ遅れるように、前記始動閾値設定部に設定された負荷を補正することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車。
  6. 前記負荷が緩慢に変化するように補正することを特徴とする請求項5に記載のハイブリッド自動車。
  7. 前記予熱閾値設定部は、さらに、前記走行用電源に充電された電力の充電レベルが基準値よりも高い場合に前記予熱閾値設定部に設定された車速又は負荷を低下させることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車。
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