JP2019137279A - ハイブリッド車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、エンジンが休止した状態での車両の走行中に、車両の走行風による冷却効果によってエンジンの吸気通路内で凝縮水が発生することを抑制する。【解決手段】エンジンはＥＧＲ装置とともに水冷式熱交換器を有する。水冷式熱交換器は、ＥＧＲガスが導入される吸気通路のＥＧＲガス導入部よりも下流側において、吸気通路を流れるガスと熱交換するように設けられている。制御装置は、エンジンを休止させながらのハイブリッド車両の走行中、水冷式熱交換器で熱交換されるガスの温度よりも高い温度の冷却水を水冷式熱交換器に供給する凝縮水抑制制御を実行するようにプログラムされている。【選択図】図６

Description

本発明は、エンジンを休止した状態で走行することが可能なハイブリッド車両に関し、特に、エンジンにＥＧＲ装置が設けられたハイブリッド車両に関する。
動力装置としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド車両では、燃費を向上させる技術として、車両の走行中にエンジンを休止することが行われている。また、例えば特開２０１５−２０９７９３号公報に開示されているように、エンジンにＥＧＲ装置を設けることも燃費を向上させる技術として知られている。
特開２０１５−２０９７９３号公報
車両の走行中にエンジンを休止させた場合、エンジンは車両の走行風をうけて冷やされる。ＥＧＲ装置付きのエンジンでは、エンジンの運転中にＥＧＲガスが吸気通路に導入され、エンジンの休止中は新気とＥＧＲガスとの混合ガスが吸気通路内に滞留している。このため、走行風によって吸気通路が冷やされると、混合ガスに含まれる水分が凝縮して凝縮水が発生する場合がある。凝縮水がエンジンの始動時に筒内に入り込んでしまうと、混合ガスへの点火が妨げられて失火に至るおそれがある。
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、エンジンが休止した状態での車両の走行中に、車両の走行風による冷却効果によってエンジンの吸気通路内で凝縮水が発生することを抑制できるハイブリッド車両を提供することを目的とする。
本発明に係るハイブリッド車両は、ＥＧＲ装置付きのエンジンとモータと制御装置とを備える。エンジンは、ＥＧＲ装置とともに水冷式熱交換器を備える。水冷式熱交換器は、ＥＧＲガスが導入される吸気通路のＥＧＲガス導入部よりも下流側において、吸気通路を流れるガスと熱交換するように設けられている。制御装置は、メモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサを含み、エンジンを休止させながらのハイブリッド車両の走行中、水冷式熱交換器で熱交換されるガスの温度よりも高い温度の冷却水を水冷式熱交換器に供給する凝縮水抑制制御を実行するようにプログラムされている。
このように構成されるハイブリッド車両によれば、車両の走行風による冷却効果により吸気通路が冷やされる場合でも、水冷式熱交換器ではガスとそれより高温の冷却水との間で熱交換が行われる。これにより、吸気通路内のガス温度の低下は抑えられるので、エンジンの吸気通路内で凝縮水が発生することを抑制することができる。
本発明に係るハイブリッド車両の１つの実施の形態では、制御装置は、凝縮水抑制制御の実行時、水冷式熱交換器で熱交換に用いられる冷却水の温度である冷却水温度と、水冷式熱交換器で熱交換されるガスの温度であるガス温度とをそれぞれ取得し、それらの比較に基づいて水冷式熱交換器への冷却水の供給を制御する。具体的には、制御装置は、冷却水温度がガス温度よりも高い場合のみ、水冷式熱交換器への冷却水の供給を実行し、冷却水温度がガス温度以下の場合、水冷式熱交換器への冷却水の供給を休止するようにプログラムされる。冷却水温度がガス温度よりも高い場合は、水冷式熱交換器へ冷却水を供給することにより、冷却水からガスへの熱の供給によってガス温度の低下を抑えることができる。一方、冷却水温度がガス温度以下の場合は、水冷式熱交換器への冷却水の供給を休止することにより、ガス温度がより低温の冷却水温度にひきずられて低下することを防ぐことができる。
冷却水温度は車両の走行風による影響を受ける。ゆえに、制御装置が取得する冷却水温度は、走行風に応じて変化する温度でもよい。具体的には、冷却水の温度を温度センサで計測し、温度センサによる計測で得られた計測値をハイブリッド車両の車速又は当該車速に相関する物理量（例えば、モータの出力）に応じて補正し、車速が高いほど低くなる値に補正された計測値を冷却水温度として取得してもよい。或いは、エンジンの熱発生量と、外気温度と、ハイブリッド車両の車速又は当該車速に相関する物理量（例えば、モータの出力）とをパラメータとするモデルを用いて冷却水の温度を推定し、モデルによって推定された推定値を冷却水温度として取得してもよい。
制御装置は、冷却水温度とガス温度との温度差が小さくなるほど水冷式熱交換器へ供給する冷却水の流量を大きくしてもよい。冷却水の流量を一定とすると、温度差が大きい場合と小さい場合とでは冷却水からガスへの熱の供給量には違いがある。熱の供給量が少ないとガス温度の低下を抑えることができず、熱の供給量が多すぎても冷却水の供給に要するエネルギを無駄にしてしまう。温度差に応じて冷却水の流量を調整することで、凝縮水の発生を確実に抑制しつつ冷却水の供給に要するエネルギの無駄を抑えることができる。
制御装置は、ガス温度が露点温度まで低下した場合、水冷式熱交換器への冷却水の供給を休止してもよい。凝縮水が発生する条件が満たされたらその時点で冷却水の供給を休止することで、冷却水の供給に要するエネルギを無駄にすることを防ぐことができる。
本発明に係るハイブリッド車両の別の実施の形態では、水冷式熱交換器は、エンジンが冷却水の流路に含まれない第１冷却水回路と、エンジンが冷却水の流路に含まれる第２冷却水回路との何れか一方に選択的に接続されるように構成される。制御装置は、エンジンの運転中、水冷式熱交換器を第１冷却水回路に接続し、凝縮水抑制制御の実行時、水冷式熱交換器を第２冷却水回路に接続するようにプログラムされる。
第２冷却水回路を循環する冷却水は、エンジンの熱を吸収することによって第１冷却水回路を循環する冷却水よりも高温になっており、また、ガス温度よりも高温になっている。ゆえに、エンジンを休止させながらのハイブリッド車両の走行中、水冷式熱交換器を第２冷却水回路に接続することにより、第２冷却水回路を循環する高温の冷却水との熱交換によってガス温度の低下を抑えることができる。一方、エンジンの運転中は水冷式熱交換器を第１冷却水回路に接続することで、ガス温度を低下させてエンジンの充填効率を高めることができる。
以上述べたように、本発明に係るハイブリッド車両によれば、エンジンが休止した状態での車両の走行中に、車両の走行風による冷却効果によってエンジンの吸気通路内で凝縮水が発生することを抑制することができる。
本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成を示す図である。 十分な暖機後にエンジンが休止した場合の気温とガス温度とＩＣ冷却水温度との間の温度関係を示す図である。 図２に示す温度関係のもとでの凝縮水抑制制御について説明する図である。 暖機が不十分な状態でエンジンが休止した場合の気温とガス温度とＩＣ冷却水温度との間の温度関係を示す図である。 図４に示す温度関係のもとでの凝縮水抑制制御について説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る凝縮水抑制制御のフローチャートである。 インタークーラにおける外気とＩＣ冷却水との間の熱交換量と車速との関係を示す図である。 ＩＣ冷却水温度の時間による変化と車速との関係を示す図である。 インタークーラにおける外気とＩＣ冷却水との間の熱交換量とモータ出力との関係を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る凝縮水抑制制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る凝縮水抑制制御の制御結果の一例を示す図である。 本発明の実施の形態４に係るエンジン及びインタークーラの冷却システムの構成と通常運転時の冷却水の流れを示す図である。 本発明の実施の形態４に係るエンジン及びインタークーラの冷却システムの構成とエンジン休止時の冷却水の流れを示す図である。 本発明の実施の形態４に係る凝縮水抑制制御のフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
１．実施の形態１
１−１．ハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成
図１は、本実施の形態に係るハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成を示す図である。図１に示すように、ハイブリッド車両２は、車輪１６を回転駆動するための１つの動力装置として、エンジン４を備える。エンジン４は、ガソリン又は軽油などの炭化水素系の燃料の燃焼により動力を出力する内燃機関である。図１には、エンジン４が備える吸排気システムの構成が描かれている。
図１に描かれた吸排気システムは、過給器とＥＧＲ装置とを備える吸排気システムである。本実施の形態の過給器は、排気のエネルギによって吸気を過給するターボ過給器である。吸気通路３０におけるエアクリーナ３２の下流には過給器のコンプレッサ３６ａが設けられ、排気通路４０には過給器のタービン３６ｂが設けられている。吸気通路３０におけるコンプレッサ３６ａの下流には、エンジン４に吸入される空気の流量を調整するスロットルバルブ３４が設けられている。排気通路４０におけるタービン３６ｂの下流にはＤＰＦ４２が設けられ、さらにその下流には触媒４４が設けられている。
本実施の形態のＥＧＲ装置は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置である。排気通路４０におけるタービン３６ｂの下流、詳しくは、ＤＰＦ４２と触媒４４との間の部位から分岐したＥＧＲ通路５０は、吸気通路３０のＥＧＲガス導入部５８に接続されている。ＥＧＲガス導入部５８は、エアクリーナ３２とコンプレッサ３６ａとの間に位置する。ＥＧＲ通路５０には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ５４と、エンジン４に再循環されるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ５２とが設けられている。
吸気通路３０におけるスロットルバルブ３４の下流には、サージタンクと一体化されたインタークーラ６０が設けられている。インタークーラ６０は、サージタンク内のガス（新気とＥＧＲガスとの混合ガス）と冷却水との間で熱交換を行う水冷式熱交換器である。エンジン４の運転中、コンプレッサ３６ａによる圧縮で温度が上昇したガスがインタークーラ６０で冷却されることによって、エンジン４の充填効率が高められる。インタークーラ６０には、冷却水が循環する冷却水回路６２が接続されている。冷却水回路６２には、エンジン４の停止中の稼働が可能な電動式のポンプ６４が設けられている。また、図示は省略するが冷却水回路６２にはラジエータが設けられていてもよい。なお、ＥＧＲクーラ５４に供給される冷却水やエンジン４に供給される冷却水と区別するため、以下、インタークーラ６０に供給される冷却水をＩＣ冷却水と表記する。
ハイブリッド車両２は、車輪１６を回転駆動するための別の動力装置として、発電可能な電動機である第１モータジェネレータ６及び第２モータジェネレータ８を備える。第１モータジェネレータ６及び第２モータジェネレータ８は、供給された電力によりトルクを出力するモータとしての機能と、入力された機械的動力を電力に変換するジェネレータとしての機能とを兼ね備える交流同期型のモータジェネレータである。第１モータジェネレータ６は主にジェネレータとして用いられ、第２モータジェネレータ８は主にモータとして用いられる。以下、分かり易い説明のため、第１モータジェネレータ６を単にジェネレータ６と表記し、第２モータジェネレータ８を単にモータ８と表記する。
エンジン４、ジェネレータ６、及びモータ８は、動力伝達機構１０によって車輪１６と連結されている。動力伝達機構１０は、動力分配機構１２と減速機構１４とを含む。動力分配機構１２は、例えばプラネタリギヤユニットであり、エンジン４から出力されるトルクをジェネレータ６と車輪１６とに分割する。エンジン４から出力されるトルク又はモータ８から出力されるトルクは、減速機構１４を介して車輪１６に伝達される。
ジェネレータ６は、動力分配機構１２を介して供給されたトルクにより電力を回生発電する。エンジン４及びモータ８からトルクが出力されていない状態において、ジェネレータ６による電力回生を行うことで、制動力がジェネレータ６から動力伝達機構１０を介して車輪１６に伝達され、ハイブリッド車両２は減速する。すなわち、ハイブリッド車両２はジェネレータ６による回生制動を行うことができる。
ジェネレータ６及びモータ８は、インバータ１８とコンバータ２０とを介してバッテリ２２と電力の授受を行う。インバータ１８は、バッテリ２２に蓄えられた電力を直流から交流に変換してモータ８に供給するとともに、ジェネレータ６によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ２２に蓄える。このため、バッテリ２２は、ジェネレータ６で生じた電力によって充電され、モータ８で消費される電力により放電される。
ハイブリッド車両２は、制御装置１００を備えている。制御装置１００は、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。メモリには、ハイブリッド車両２の制御のための各種のプログラムや各種のデータ（マップを含む）が記憶されている。メモリに記憶されているプログラムがプロセッサで実行されることで、制御装置１００には様々な機能が実現される。例えば、エンジン４、ジェネレータ６、モータ８、動力伝達機構１０などの操作による走行制御は、プログラムが実行されることによって実現される機能の１つである。なお、制御装置１００は、複数のＥＣＵから構成されていてもよい。
１−２．ハイブリッド車両の制御装置の特徴的機能
１−２−１．凝縮水抑制制御の概要
エンジン４の運転中には、吸気通路３０にＥＧＲガスが導入されている。ＥＧＲガスは多量の水分が含まれているため、空気とＥＧＲガスとの混合ガスが冷却された場合には凝縮水が発生する。制御装置１００の機能には、吸気通路３０内で凝縮水が発生することを抑制する凝縮水抑制制御が含まれる。
本発明が適用されるハイブリッド車両２は、エンジン４を休止した状態で走行することができる。このとき、エンジン４には走行風があたり、走行風による冷却効果によって吸気通路３０内の混合ガスが冷却されやすい。特に、エンジン４が横置きに搭載され、且つ、インタークーラ６０がサージタンクと一体化されている場合には、走行風がインタークーラ６０に当たりやすい。このため、インタークーラ６０が走行風で冷やされることでインタークーラ６０の内部で凝縮水が発生しやすい。凝縮水抑制制御は、エンジン４が休止した状態でのハイブリッド車両２の走行中に、吸気通路３０内、特に、インタークーラ６０において凝縮水が発生することを抑制するための制御である。凝縮水抑制制御では、インタークーラ６０に供給されるＩＣ冷却水の熱を利用して、インタークーラ６０の内部におけるガス温度の低下を抑制することが行われる。
１−２−２．凝縮水抑制制御の詳細
図２は、十分な暖機後にエンジン４が休止した場合の気温（外気温度）と、インタークーラ６０の内部におけるガス温度と、ＩＣ冷却水温度との間の温度関係をそれぞれ丸印で示す図である。ただし、ＩＣ冷却水温度とは、インタークーラ６０内の残留ガスとの間で熱交換が行われているインタークーラ６０内のＩＣ冷却水の温度ではなく、ポンプ６４からインタークーラ６０に供給されるＩＣ冷却水の温度である。また、図２には、気温、ガス温度、及びＩＣ冷却水温度のそれぞれが取り得る温度範囲が双方向矢印で示されている。この図に示すようにＩＣ冷却水温度がガス温度よりも高い場合には、エンジン４の休止後もインタークーラ６０に対するＩＣ冷却水の供給を続行することで、ＩＣ冷却水からインタークーラ６０内の残留ガスへ熱を供給し、それによりガス温度の低下を抑制することができる。
以下、エンジン４が休止したときのガス温度とＩＣ冷却水温度との関係が図２に示す温度関係にある場合において、凝縮水抑制制御を実行しない場合の結果と、凝縮水抑制制御を実行した場合の結果とをそれぞれ図３を用いて説明する。
図３には、エンジン４の休止と同時にポンプ６４を停止した場合、すなわち、凝縮水抑制制御を実行しない場合の各温度の時間による変化が破線で示されている。エンジン４の休止と同時にポンプ６４を停止すると、ＩＣ冷却水の循環は停止し、インタークーラ６０におけるＩＣ冷却水の入れ替わりはなくなる。これにより残留ガスとの熱交換が進まなくなることで、ＩＣ冷却水温度は高い温度に維持される。一方、インタークーラ６０の内部のガス温度は、ＩＣ冷却水との熱交換による熱の供給が得られなくなったことと、走行風による冷却効果とによって大きく低下していく。やがて、ガス温度が露点温度以下まで低下したとき、インタークーラ６０の内部で凝縮水が発生し始める。
これに対し、同じく図３には、エンジン４の休止後もポンプ６４を駆動した場合、すなわち、凝縮水抑制制御を実行した場合の各温度の時間による変化が実線で示されている。エンジン４の休止後もポンプ６４を駆動することで、ＩＣ冷却水はインタークーラ６０とポンプ６４との間を循環し、インタークーラ６０におけるＩＣ冷却水の入れ替わりは続く。これにより、インタークーラ６０を流れるＩＣ冷却水とインタークーラ６０内の残留ガスとの間での熱交換が進む。この熱交換と走行風による冷却効果とによってＩＣ冷却水温度は次第に低下していく一方、インタークーラ６０の内部のガス温度はＩＣ冷却水からの熱の供給によって低下を抑制される。これにより、エンジン４の休止からガス温度が露点温度以下まで低下するまでの時間を長くかせぐことができ、インタークーラ６０の内部での凝縮水の発生は抑えられる。
図４は、暖機が不十分な状態でエンジン４が休止した場合の気温と、インタークーラ６０の内部におけるガス温度と、ＩＣ冷却水温度との間の温度関係をそれぞれ丸印で示す図である。また、図４には、気温、ガス温度、及びＩＣ冷却水温度のそれぞれが取り得る温度範囲が双方向矢印で示されている。この図に示すようにＩＣ冷却水温度がガス温度よりも低い場合には、エンジン４の休止後はインタークーラ６０に対するＩＣ冷却水の供給を停止することで、インタークーラ６０内の残留ガスからＩＣ冷却水への熱の移動を抑え、それによりガス温度の低下を抑制することができる。
以下、エンジン４が休止したときのガス温度とＩＣ冷却水温度との関係が図４に示す温度関係にある場合において、凝縮水抑制制御を実行しない場合の結果と、凝縮水抑制制御を実行した場合の結果とをそれぞれ図５を用いて説明する。
図５には、エンジン４の休止後もポンプ６４を駆動した場合、すなわち、凝縮水抑制制御を実行しない場合の各温度の時間による変化が実線で示されている。エンジン４の休止後もポンプ６４を駆動することで、ＩＣ冷却水はインタークーラ６０とポンプ６４との間を循環し、インタークーラ６０におけるＩＣ冷却水の入れ替わりは続く。これにより、インタークーラ６０を流れるＩＣ冷却水とインタークーラ６０内の残留ガスとの間での熱交換が進む。この熱交換と走行風による冷却効果とによってＩＣ冷却水温度は次第に低下していく。一方、インタークーラ６０の内部のガス温度は、より低温のＩＣ冷却水との熱交換によって熱を奪われることで、冷却水温度にひきずられて低下していく。やがて、ガス温度が露点温度以下まで低下したとき、インタークーラ６０の内部で凝縮水が発生し始める。
これに対し、同じく図５には、エンジン４の休止と同時にポンプ６４を停止した場合、すなわち、凝縮水抑制制御を実行した場合の各温度の時間による変化が実線で示されている。エンジン４の休止と同時にポンプ６４を停止すると、ＩＣ冷却水の循環は停止し、インタークーラ６０におけるＩＣ冷却水の入れ替わりはなくなる。これにより走行風による冷却が進まなくなることで、ＩＣ冷却水温度の低下は抑えられる。一方、インタークーラ６０の内部のガス温度は、ＩＣ冷却水との熱交換による熱の奪い去りが抑えられることによって低下を抑制される。これにより、エンジン４の休止からガス温度が露点温度以下まで低下するまでの時間を長くかせぐことができ、インタークーラ６０の内部での凝縮水の発生は抑えられる。
図６は、上述の凝縮水抑制制御の制御フローを表したフローチャートである。図６に示すフローチャートによれば、まず、ステップＳ１においてエンジン４が休止しているかどうか判定される。エンジン４の休止は、例えば、エンジン回転数がゼロであることと定義してもよいし、燃料噴射量がゼロであることと定義してもよい。エンジン４が休止していない場合、本制御フローは終了する。
エンジン４が休止している場合、次に、ステップＳ２において車両が走行しているかどうか判定される。車両が走行中であることは、例えば、車速がゼロより大きいことと定義することができる。車両が走行中でない、つまり、車両が停止している場合、本制御フローは終了する。
車両が走行中である場合、次に、ステップＳ３においてＩＣ冷却水温度がガス温度よりも高いかどうか判定される。先に述べたとおり、本実施の形態において、ＩＣ冷却水温度とは、ポンプ６４からインタークーラ６０に供給されるＩＣ冷却水の温度である。ステップＳ３では、ＩＣ冷却水温度として温度センサによる計測値が用いられる。温度センサは、例えば冷却水回路６２におけるポンプ６４の出口に設けられている。若しくは、ＩＣ冷却水温度として、少なくともエンジン４の熱発生量と気温（外気温度）とをパラメータとする温度モデルによる推定値が用いられてもよい。また、ステップＳ３では、ガス温度として、例えば、サージタンクに取り付けられた温度センサによる計測値が用いられる。
ＩＣ冷却水温度がガス温度以下の場合、ステップＳ６においてポンプ６４の駆動はオフにされる。この状況でＩＣ冷却水を循環させると、ガス温度がより低温の冷却水温度にひきずられて低下することになるためである。ポンプ６４の駆動をオフにしてインタークーラ６０へのＩＣ冷却水の供給を停止することで、ガス温度の低下とそれによる凝縮水の発生が抑えられる。
ＩＣ冷却水温度がガス温度より高い場合、ステップＳ４においてポンプ６４の駆動はオンにされる。ポンプ６４を駆動してＩＣ冷却水を循環させることで、ＩＣ冷却水とインタークーラ６０内の残留ガスとの間での熱交換が進む。ＩＣ冷却水からの熱の供給によりガス温度の低下は抑制され、凝縮水の発生は抑えられる。
次に、ステップＳ５では、ＩＣ冷却水温度がガス温度よりも高いかどうか再び判定される。つまり、凝縮水抑制制御では、ＩＣ冷却水温度とガス温度との比較判定は常時継続して行われる。ＩＣ冷却水温度がガス温度よりも高い場合、ステップＳ４においてポンプ６４の駆動は継続してオンにされる。ＩＣ冷却水温度がガス温度以下になった場合、ステップＳ６においてポンプ６４の駆動はオフにされ、本制御フローは終了する。
２．実施の形態２
２−１．ハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成
本実施の形態に係るハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成は、図１に示す実施の形態１に係るそれと同一である。よって、ハイブリッドシステムの構成の説明については省略する。
２−２．ハイブリッド車両の制御装置の特徴的機能
２−２−１．凝縮水抑制制御の概要
図７は、インタークーラ６０における外気とＩＣ冷却水との間の熱交換量と車速との関係を示す図である。エンジン４の休止中、インタークーラ６０ではその外部を流れる外気とＩＣ冷却水との間で熱交換が起きる。その熱交換量は、外気の流れる速度が大きいほど、すなわち、車速が大きいほど大きい。熱交換量の大きさは、エンジン４の休止後のＩＣ冷却水温度の低下速度に影響する。図８は、ＩＣ冷却水温度の時間による変化と車速との関係を示す図である。車速が高い場合は、車速が低い場合にくらべてＩＣ冷却水温度の低下速度が大きく、ＩＣ冷却水温度は外気温度により早く近づいていく。本実施の形態の凝縮水抑制制御は、車速のＩＣ冷却水温度に対する影響を考慮したことに特徴がある。
２−２−２．凝縮水抑制制御の詳細
実施の形態１の凝縮水抑制制御では、１つの例として、ＩＣ冷却水温度は、冷却水回路６２におけるポンプ６４の出口に設けられた温度センサ（図示略）によって計測されていた。温度センサによる計測値と、インタークーラ６０において残留ガスとの間で熱交換されるＩＣ冷却水の実際温度との間には、外気とＩＣ冷却水との間の熱交換量に応じた温度差が生じる。温度センサによる計測値の実際温度に対する温度差は、熱交換量が大きいほど、つまり、車速が大きいほど大きくなる。そこで、本実施の形態の凝縮水抑制制御では、温度センサによる計測値を車速で補正し、補正後の計測値をＩＣ冷却水温度として取得する。
具体的には、本実施の形態の凝縮水抑制制御では、次の式１によってＩＣ冷却水温度を算出する。ただし、ｆ(車速)は、車速の関数であって、車速がゼロのときに最大値の１を返し、車速が高いほど小さい値を返すように定義されている。
ＩＣ冷却水温度＝計測値×ｆ(車速) ・・・式１
実施の形態１の凝縮水抑制制御では、別の例として、ＩＣ冷却水温度は、少なくともエンジン４の熱発生量と気温（外気温度）とをパラメータとする温度モデルによる推定値が用いられていた。しかし、この温度モデルは、冷却水回路６２におけるポンプ６４の出口におけるＩＣ冷却水の温度を推定するモデルであって、車速が温度に与える影響については考慮されていない。そこで、本実施の形態の凝縮水抑制制御では、少なくともエンジン４の熱発生量と気温と車速とをパラメータとする新たなモデルを用意し、このモデルによって推定された推定値をＩＣ冷却水温度として使用する。
具体的には、本実施の形態の凝縮水抑制制御では、次の式２によってＩＣ冷却水温度を算出する。ただし、ｇ(熱発生量, 気温, 車速)は、ＩＣ冷却水温度の推定モデルを表現する関数であって、熱発生量と気温とが一定であれば、車速が高いほど小さい値を返すように定義されている。
ＩＣ冷却水温度＝ｇ(熱発生量, 気温, 車速) ・・・式２
本実施の形態の凝縮水抑制制御は、実施の形態１と同様、その制御フローを図６に示すフローチャートで表すことができる。ただし、図６に示すフローチャートのステップＳ３及びＳ５の処理におけるＩＣ冷却水温度には、上記の式１又は式２で計算された値が入力される。
なお、本実施の形態の凝縮水抑制制御の変形例として、ＩＣ冷却水温度の計算において車速に相関する物理量を車速の代わりに用いてもよい。具体的には、車速の代わりにモータ８の出力を用いてもよい。エンジン４を休止してモータ８の出力のみにより走行しているときは、車速はモータ８の出力に略比例するからである。図９に示すように、インタークーラ６０における熱交換量とモータ８の出力との間にも、図７に示すインタークーラ６０における熱交換量と車速との間にある関係と同様の関係が成立する。ゆえに、上記の式１又は式２において、車速の代わりにモータ８の出力をパラメータとして用いることができる。
３．実施の形態３
３−１．ハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成
本実施の形態に係るハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成は、図１に示す実施の形態１に係るそれと基本的に同一である。ただし、図示は省略するが、冷却水回路６２におけるポンプ６４の出口には、インタークーラ６０に供給されるＩＣ冷却水の流量を調整するための流量調整バルブが設けられている。流量調整バルブは流量を連続的に或いは多段階に調整することができるものであればよく、その種類や構造、駆動方法には限定はない。変形例として、バルブによって流量を調整することに代えて、ポンプ６４それ自体によって流量を連続的に或いは多段階に調整してもよい。
３−２．ハイブリッド車両の制御装置の特徴的機能
３−２−１．凝縮水抑制制御の概要
実施の形態１では、ＩＣ冷却水温度がガス温度よりも高い場合、ポンプ６４を駆動してインタークーラ６０にＩＣ冷却水を供給していた。しかし、インタークーラ６０にＩＣ冷却水を供給することによるガス温度の低下の抑制効果は、ＩＣ冷却水温度とガス温度との温度差に依存する。温度差が大きければ少ない流量のＩＣ冷却水でも効果が得られるのに対し、温度差が小さければＩＣ冷却水の流量を大きくしないと十分な効果を得ることができない。このため、ＩＣ冷却水の流量が一定である場合、温度差に関係なく一定以上の効果を得られるようにするためには、ＩＣ冷却水の流量の設定は大きくせざるを得ない。
ところが、ＩＣ冷却水の流量の設定を大きくすると、温度差が大きくガス温度の低下の抑制効果が大きい場合には、ポンプ６４に無駄にエネルギを消費させてしまうことになる。そこで、本実施の形態の凝縮水抑制制御では、ＩＣ冷却水温度とガス温度との単純な比較ではなく、ＩＣ冷却水温度とガス温度との温度差を計算し、温度差に応じてインタークーラ６０に供給するＩＣ冷却水の流量を調整する。
３−２−２．凝縮水抑制制御の詳細
図１０は、本実施の形態の凝縮水抑制制御の制御フローを表したフローチャートである。図１０に示すフローチャートによれば、まず、ステップＳ１１においてエンジン４が休止しているかどうか判定される。エンジン４が休止していない場合、本制御フローは終了する。
エンジン４が休止している場合、次に、ステップＳ１２において車両が走行しているかどうか判定される。車両が走行中でない、つまり、車両が停止している場合、本制御フローは終了する。
車両が走行中である場合、次に、ステップＳ１３においてＩＣ冷却水温度とガス温度との温度差が計算される。次に、ステップＳ１４においてステップＳ１３で計算した温度差がゼロより大きく、且つ、ガス温度がそのときの残留ガスの露点温度よりも高いかどうか判定される。なお、露点温度は、予め用意された飽和蒸気圧曲線データを用いることによって、インタークーラ６０の内部のガス温度と湿度の各計測値に基づいて計算することができる。
ＩＣ冷却水温度とガス温度との温度差がゼロ以下の場合、或いは、ガス温度が露点温度まで低下した場合、ステップＳ１８においてポンプ６４の駆動はオフにされる。温度差がゼロ以下の場合にポンプ６４の駆動をオフにするのは、ＩＣ冷却水を循環させるとガス温度がより低温の冷却水温度にひきずられて低下することになるためである。インタークーラ６０へのＩＣ冷却水の供給を停止することで、ガス温度の低下とそれによる凝縮水の発生が抑えられる。ガス温度が露点温度まで低下した場合にポンプ６４の駆動をオフにするのは、ポンプ６４の駆動に要するエネルギが無駄になるのを防ぐためである。
ＩＣ冷却水温度とガス温度との温度差がゼロより大きく、且つ、ガス温度がそのときの残留ガスの露点温度よりも高い場合、ステップＳ１５においてポンプ６４の駆動はオンにされる。そして、次のステップＳ１６では、ＩＣ冷却水温度とガス温度との温度差に応じて流量調整バルブのバルブ開度が調整される。具体的には、温度差が小さくなるほどインタークーラ６０へ供給する冷却水の流量を大きくするように流量調整バルブのバルブ開度が調整される。温度差に応じてＩＣ冷却水の流量を調整することで、凝縮水の発生を確実に抑制しつつＩＣ冷却水の供給に要するエネルギの無駄を抑えることができる。なお、温度差がゼロ以下になった場合、つまり、ＩＣ冷却水温度がガス温度以下になった場合は、ポンプ６４の駆動停止と合わせて流量調整バルブも閉じられていく。
次に、ステップＳ１７では、温度差がゼロより大きく、且つ、ガス温度がそのときの残留ガスの露点温度よりも高いかどうか再び判定される。温度差がゼロより大きく、且つ、ガス温度がそのときの残留ガスの露点温度よりも高い場合、ステップＳ１６において温度差に応じたバルブ開度の調整が継続して行われる。温度差がゼロ以下の場合、或いは、ガス温度が露点温度まで低下した場合、ステップＳ１８においてポンプ６４の駆動はオフにされ、本制御フローは終了する。
図１１は、上記の凝縮水抑制制御の実行結果の一例を表した図である。図１１には、上段から順に、ＩＣ冷却水温度とガス温度との温度差、流量調整バルブのバルブ開度、ＩＣ冷却水の流量、ガス温度のそれぞれの時間による変化が描かれている。この図に示す例では、ガス温度が露点温度以下になる前に温度差がゼロになり、その時点でポンプ６４の駆動が停止されている。ポンプ６４の駆動が停止されるまでの間、温度差の減少に応じてバルブ開度は拡大され、ＩＣ冷却水の流量は増大されている。このように温度差に応じてＩＣ冷却水の流量が調整されることで、ガス温度の低下は抑制され、ガス温度が露点温度以下になるまでの時間を長くかせぐことができる。
４．実施の形態４
４−１．ハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成
本実施の形態に係るハイブリッド車両のハイブリッドシステムの構成は、図１に示す実施の形態１に係るそれと基本的に同一である。ただし、エンジン４及びインタークーラ６０の冷却システムについては図１２に示す構成が採用されている。図１２は、本実施の形態に係るエンジン４及びインタークーラ６０の冷却システムの構成を示す図である。
走行風に向かう方向においてエンジン４の前方には、２つのラジエータ７４，８４が走行風の方向に並べて配置されている。前側に位置するラジエータ７４は、相対的に低温の冷却水が流れるので、以下、低水温ラジエータと称する。後側に位置するラジエータ８４は、相対的に高温の冷却水が流れるので、以下、高水温ラジエータと称する。エンジン４が運転している通常運転時は、低水温ラジエータ７４とインタークーラ６０とが冷却水流路７０ａ，７０ｂによって接続され、低水温ラジエータ７４とインタークーラ６０との間をポンプ７２によって冷却水が循環される。また、高水温ラジエータ８４とエンジン４とは冷却水流路８０ａ，８０ｂによって接続され、高水温ラジエータ８４とエンジン４との間をポンプ８２によって冷却水が循環される。なお、２つのポンプ７２，８２は互いに独立して駆動される例えば電動式のポンプである。
冷却水流路７０ａと冷却水流路８０ａとは一部が重なり、その重なった部分に水経路切替バルブ９０が設けられている。また、冷却水流路７０ｂと冷却水流路８０ｂとは一部が重なり、その重なった部分に水経路切替バルブ９２が設けられている。２つの水経路切替バルブ９０，９２は制御装置１００からの操作信号によって連動して作動し、図１２に示す冷却水の経路と、図１３に示す冷却水の経路との間で冷却水の経路を切り替えることができる。図１２に示す冷却水の経路が選択された場合、ポンプ７２の駆動によって低水温ラジエータ７４とインタークーラ６０との間を冷却水が循環する冷却水回路（第１冷却水回路）が形成される。図１３に示す冷却水の経路が選択された場合、ポンプ８２の駆動によってエンジン４とインタークーラ６０との間を冷却水が循環する冷却水回路（第２冷却水回路）が形成される。
４−２．ハイブリッド車両の制御装置の特徴的機能
４−２−１．凝縮水抑制制御の概要
上記構成のハイブリッドシステムによれば、水経路切替バルブ９０，９２の操作によって、インタークーラ６０に供給する冷却水を２種類の冷却水の間で切り替えることができる。２種類の冷却水のうちの１つは低水温ラジエータ７４で冷却された冷却水であり、もう１つはエンジン４を通過した冷却水である。エンジン４を通過した冷却水は、エンジン４の熱を吸収することによって、インタークーラ６０の内部のガス温度よりも高温になっている。そこで、本実施の形態の凝縮水抑制制御では、エンジン４を休止させながらの車両の走行中は、エンジン４を通過した高温の冷却水をインタークーラ６０に供給することによって、インタークーラ６０の内部のガス温度の低下を抑制する。
４−２−２．凝縮水抑制制御の詳細
制御装置１００は、エンジン４が運転している通常運転時は、図１２に示す冷却水の経路を選択する。この選択により、低水温ラジエータ７４で冷却された低温の冷却水がインタークーラ６０に供給され、インタークーラ６０を通過するガスが冷却されることでエンジン４の充填効率が高められるようになる。一方、エンジン４を休止させながらの車両の走行中は、制御装置１００は、凝縮水抑制制御として図１３に示す冷却水の経路を選択する。この選択により、エンジン４の熱で温められた高温の冷却水がインタークーラ６０に供給され、インタークーラ６０の内部のガス温度は高温の冷却水からの熱の供給によって低下を抑制される。これにより、インタークーラ６０の内部での凝縮水の発生は抑えられる。
図１４は、上述の凝縮水抑制制御の制御フローを表したフローチャートである。図１４に示すフローチャートによれば、まず、ステップＳ２１においてエンジン４が休止しているかどうか判定される。エンジン４が休止していない場合、本制御フローは終了する。
エンジン４が休止している場合、次に、ステップＳ２２において車両が走行しているかどうか判定される。車両が走行中でない、つまり、車両が停止している場合、本制御フローは終了する。
車両が走行中である場合、次に、ステップＳ２３において水経路切替バルブ９０，９２が温水側、すなわち、エンジン４を通過した高温の冷却水をインタークーラ６０に供給する側に切り替えられる。これにより、インタークーラ６０の内部での凝縮水の発生は抑えられる。
次に、ステップＳ２４では、エンジン４が休止しているかどうか再び判定される。エンジン４が休止している場合、ステップＳ２３において水経路切替バルブ９０，９２は温水側に維持される。エンジン４が再始動した場合、ステップＳ２５において水経路切替バルブ９０，９２が冷水側、すなわち、低水温ラジエータ７４で冷却された低温の冷却水をインタークーラ６０に供給する側に切り替えられ、本制御フローは終了する。ただし、水経路切替バルブ９０，９２を冷水側に切り替えるタイミングとしては、水経路切替バルブ９０，９２を温水側に切り替えてから一定時間経過後としてもよいし、インタークーラ６０を流れる冷却水が十分に温まってからとしてもよい。
５．その他の実施の形態
上述の実施の形態では、エンジンは吸気通路におけるインタークーラの上流に過給器を備えていたが、本発明において過給器は必ずしも必須ではない。ただし、エンジンが過給器を備える場合には、インタークーラにおいて凝縮水が発生しやすいため、本発明を適用することで得られる効果はより顕著になる。なお、その場合の過給器には、ターボ過給器だけでなく機械式過給器や電動過給器も含まれる。
上述の実施の形態では、インタークーラは吸気通路におけるスロットルバルブの下流に設けられているが、スロットルバルブの上流に設けられてもよい。また、エンジンが複数のバンクを備える場合には、バンク毎にインタークーラが設けられてもよい。
上述の実施の形態では、ＥＧＲ装置はＬＰＬ−ＥＧＲ装置として構成されているが、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置として構成することもできる。その場合、インタークーラは、ＥＧＲガスが導入される吸気通路のＥＧＲガス導入部よりも下流側に配置される。
２ ハイブリッド車両
４ エンジン
６ ジェネレータ（第１モータジェネレータ）
８ モータ（第２モータジェネレータ）
１０ 動力伝達機構
１６ 車輪
２２ バッテリ
３０ 吸気通路
３４ スロットルバルブ
３６ａ コンプレッサ
４０ 排気通路
５０ ＥＧＲ通路
５２ ＥＧＲバルブ
５４ ＥＧＲクーラ
６０ インタークーラ（水冷式熱交換器）
１００ 制御装置

Claims (8)

  1. ＥＧＲ装置付きのエンジンとモータと制御装置とを備えるハイブリッド車両において、
    前記エンジンは、ＥＧＲガスが導入される吸気通路のＥＧＲガス導入部よりも下流側において前記吸気通路を流れるガスと熱交換する水冷式熱交換器を有し、
    前記制御装置は、前記エンジンを休止させながらの前記ハイブリッド車両の走行中、前記水冷式熱交換器で熱交換されるガスの温度よりも高い温度の冷却水を前記水冷式熱交換器に供給する凝縮水抑制制御を実行するようにプログラムされている
    ことを特徴とするハイブリッド車両。
  2. 前記制御装置は、前記凝縮水抑制制御の実行時、前記水冷式熱交換器で熱交換に用いられる冷却水の温度である冷却水温度と、前記水冷式熱交換器で熱交換されるガスの温度であるガス温度とをそれぞれ取得し、前記冷却水温度が前記ガス温度よりも高い場合のみ、前記水冷式熱交換器への冷却水の供給を実行し、前記冷却水温度が前記ガス温度以下の場合、前記水冷式熱交換器への冷却水の供給を休止する
    ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
  3. 前記制御装置は、前記水冷式熱交換器で熱交換に用いられる冷却水の温度を温度センサで計測し、前記温度センサによる計測で得られた計測値を前記ハイブリッド車両の車速又は当該車速に相関する物理量に応じて補正し、前記車速が高いほど低くなる値に補正された前記計測値を前記冷却水温度として取得する
    ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
  4. 前記制御装置は、前記水冷式熱交換器で熱交換に用いられる冷却水の温度を少なくとも前記エンジンの熱発生量と、外気温度と、前記ハイブリッド車両の車速又は当該車速に相関する物理量とをパラメータとするモデルを用いて推定し、前記モデルによって推定された推定値を前記冷却水温度として取得する
    ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
  5. 前記物理量は、前記モータの出力である
    ことを特徴とする請求項３又は４に記載のハイブリッド車両。
  6. 前記制御装置は、前記冷却水温度と前記ガス温度との温度差が小さくなるほど前記水冷式熱交換器へ供給する冷却水の流量を大きくする
    ことを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載のハイブリッド車両。
  7. 前記制御装置は、前記ガス温度が露点温度まで低下した場合、前記水冷式熱交換器への冷却水の供給を休止する
    ことを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載のハイブリッド車両。
  8. 前記水冷式熱交換器は、前記エンジンが冷却水の流路に含まれない第１冷却水回路と、前記エンジンが冷却水の流路に含まれる第２冷却水回路との何れか一方に選択的に接続されるように構成され、
    前記制御装置は、前記エンジンの運転中、前記水冷式熱交換器を前記第１冷却水回路に接続し、前記凝縮水抑制制御の実行時、前記水冷式熱交換器を前記第２冷却水回路に接続する
    ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
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