JP3716799B2 - 機関一時停止を伴う車輌用内燃機関の運転方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌運行中に車輌運転制御装置の制御判断により内燃機関の運転が停止される車輌の内燃機関運転方法に係り、特にそのような車輌運転制御装置の制御判断に関する改良に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大気環境保全の必要から、自動車等の車輌の内燃機関の排気系には、機関の作動により生ずるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの如き有害物質を処理して無害のＨ2Ｏ、ＣＯ2、Ｎ2にする三元触媒やリーンＮＯｘ触媒の如き排気ガス浄化触媒を備えた触媒コンバータが設けられている。かかる触媒コンバータに於ける排気ガス浄化触媒は、それが有効に作動する活性化のためには、７００°Ｃ前後のかなり高い温度状態が必要であり、そのような高温状態は、内燃機関より排出される高温の排気ガスが触媒コンバータへ導入され、それによって触媒が加熱されることと、触媒層内にてＨＣやＣＯの如き未燃成分が酸化することにより発生した熱により触媒が加熱されることとにより達成されている。
【０００３】
また、近年、大気環境保全に加えて、燃料資源の節約の重要性に対処し、車輌運行中に車輌の運行状態に基づく車輌運転制御装置の制御判断により、内燃機関による駆動と電動機による駆動とを織り交ぜて行うハイブリッド車および車輌運行中の一時停車時に車輌運転制御装置の制御判断により内燃機関を一時停止させるエコラン車が脚光を浴びてきている。そして、特にハイブリッド車の場合には、内燃機関の作動が電動機の作動との兼ね合いによりかなり自由に変更可能なことに鑑み、触媒コンバータの温度に基づいて内燃機関の回転数と負荷とをスケジュール制御することが、特開平６−１６５３０８に於いて提案されている。
【０００４】
更にまた、近年のマイクロコンピュータの発達に伴い、車輌に於ける内燃機関の運転をマイクロコンピュータによる車輌運転制御装置にて制御するようになってきたことと相俟って、車輌減速時の如く内燃機関が動力を発生する必要のない運転時に内燃機関への燃料の供給を遮断するフューエルカットが行われるようになってきている。しかし、かかるフューエルカットについては、これが行われると、触媒コンバータに於いて、触媒が高温の活性化された状態にあるとき多量の酸素が流入することにより、触媒が酸素による劣化を生ずるという問題がある。この問題に対処し、触媒温度が高いときにはフューエルカットを禁止することが、特開２００１−５９４４４に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、触媒コンバータ内の触媒は、上記の通りそこに導入される内燃機関からの高温の排気ガスにより加熱されるが、それはまた、同時に、触媒コンバータを通って流れる排気ガスによって冷却もされている。換言すれば、触媒コンバータ内の触媒は、それを通って排気ガスの流れが維持されている間は、排気ガスにより加熱されると同時に、その温度が高くなり過ぎれば、排気ガスの流れにより熱を持ち去られ、触媒の温度上昇が抑えられるという熱的平衡の下に、適温に維持されている。従って、燃料のみの遮断であって吸気は少なくとも幾分かは供給されるフューエルカットではなく、内燃機関が停止されると、触媒層を横切る排気ガスの流れは全くなくなり、触媒より排気ガスによって熱が取り去られることがなくなる。
【０００６】
しかも、機関停止の瞬間に既に触媒コンバータ内に持ち込まれていた未燃成分が発生する熱は、その全てが触媒コンバータ内に留まることになる。そのため、内燃機関が停止され、触媒コンバータを通る排気ガスの流れが停止すると、その直後の暫くの間、触媒コンバータ内の触媒の温度は上昇する。
【０００７】
この場合、機関停止時の触媒の温度が上記の現象による温度上昇によっても触媒の耐久性上問題がない温度であればよいが、機関停止時の触媒の温度がそれ以上であると、そのような温度上昇により触媒の耐久性が損なわれる恐れがある。これは、特にハイブリット車やエコラン車に於いては、内燃機関の停止が頻繁に行われるので、重大である。
【０００８】
本発明は、排気ガス浄化触媒コンバータを備えた車輌の内燃機関が停止されたとき触媒コンバータにて生ずる上記の問題に着目し、この問題を克服するよう、車輌用内燃機関、特にハイブリッド車やエコラン車に於ける内燃機関の運転方法を改良することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、内燃機関と、その排気系に設けられた排気ガス浄化触媒と、車輌運転制御装置とを有し、車輌運行中に前記車輌運転制御装置の制御判断により前記内燃機関の運転が停止されるようになっている車輌の内燃機関運転方法にして、前記制御判断は前記触媒の温度が所定のしきい値以下でないときには前記内燃機関を停止させない判断を含むことを特徴とする車輌用内燃機関運転方法を提案するのである。
【００１０】
上記の如き車輌用内燃機関の運転方法は、特にハイブリット車またはエコラン車に適用されてよい。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
車輌が車輌運転制御装置を有し、その制御判断により車輌運行中に内燃機関の運転を停止させるようになっている場合、特にハイブリッド車やエコラン車の如く車輌運行中頻繁に内燃機関を停止させる場合に、車輌運転制御装置による内燃機関停止の判断が、内燃機関の排気系に設けられた触媒の温度が所定のしきい値以下でないときには内燃機関を停止させない判断を含むようになっていれば、内燃機関が停止されようとするとき、もしそのまま機関が停止されれば生ずる恐れのある、触媒の温度上昇による劣化が回避される。こうして触媒の作動性能を良好に保つことにより、その間内燃機関の停止が行われなくても、長期的に見て大気環境保全に関しより高い成果を上げることができる。
【００１２】
車輌に於ける内燃機関の停止は、ハイブリット車およびエコラン車に於いては、通常の車輌に比して高い頻度にて行われるので、上記の如き本発明による内燃機関の運転方法は、ハイブリッド車やエコラン車に適用されるとき、その効果は大きい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による車輌用内燃機関運転方法をハイブリット車に適用した場合の一つの実施例を示すフローチャートである。尚、内燃機関と、その排気系に設けられた排気ガス浄化触媒コンバータと、車輌運転制御装置とを有する車輌の構成は、この技術分野に於いては既に周知であり、またその一例は上記の特開２００１−５９４４４にも示されている。また、車輌運行中に車輌運転制御装置の制御判断により内燃機関の運転が停止されることは、ハイブリット車に於ける基本作動の一つであり、またこのことはエコラン車の基本構成であるので、かかる基本作動或いは基本構成についての説明は、明細書の冗長化を避けるため省略する。
【００１４】
図１のフローチャートによる制御は、図には示されていない車輌のイグニションスイッチが閉じられることにより開始され、その都度必要なデータを読み取った後、ステップ１より開始される。先ず、ステップ１に於いては、運転者により操作されるアクセル開度（即ち、アクセルペダル踏込み量）が所定値以下であるか否かが判断される。このアクセル開度に関する所定値は、ハイブリッド車に於いて内燃機関（以下、実施例の記載に於いては簡単のためエンジンという）を停止させ、電動機による車輌駆動が適するような比較的小さいアクセル開度の値である。答がイエスのときには、制御はステップ２へ進む。
【００１５】
ステップ２に於いては、車速が所定値以下であるか否かが判断される。この車速に関する所定値は、やはりハイブリッド車に於いて、エンジンを停止させ、電動機により車輌を駆動するのが適するような比較的小さい車速の値である。答がイエスのときには、制御はステップ３へ進む。
【００１６】
ステップ３に於いては、蓄電装置の充電度が所定値以上であるか否かが判断される。この充電度に関する所定値は、エンジンを停止させた状態で電動駆動を行ってもよい程度に蓄電装置が充電された状態にあることを示す充電度の値である。答がイエスのときには、制御はステップ４へ進む。
【００１７】
ステップ４に於いては、エンジン温度が所定値以上であるか否かが判断される。このエンジン温度に関する所定値は、エンジンが暖機を達成したときの温度であり、エンジンがこの温度に達する前の状態にあるときには、エンジンを停止させないのが好ましい温度である。答がイエスのときには、制御はステップ５へ進む。
【００１８】
ステップ５に於いては、触媒温度が所定値以下であるか否かが判断される。この触媒温度に関する所定値は、上記の通りエンジンが停止され、触媒コンバータを通る排気ガスの流れが停止したとき、その直後にコンバータ内の触媒の温度が暫時上昇することを考慮し、そのような温度上昇があっても、触媒が熱的に劣化することがないような温度の上限値である。触媒が熱的に劣化することを防ぐ許容上限値は触媒によって異なるが、概略８００〜８５０°Ｃであり、またエンジン停止直後に触媒コンバータ内の触媒に生ずる暫時の温度上昇は、エンジン停止前のエンジンの運転状態によるが、概略５０°程度であると見込まれる。従って、上記の所定値はこれらの予想される許容温度上限値と温度上昇に基づいて設定される値であり、即ち、許容上限値が８００〜８５０°Ｃあれば、上記の諸定値は７５０〜８００°Ｃということになる。
【００１９】
ステップ５の答がイエスのとき、即ち、ステップ１〜５に於ける答がすべてイエスのとき、制御はステップ６へ進み、エンジンが停止され、ハイブリット車は電動駆動に切り換えられる。また、この間エンジンによる蓄電装置の充電もなくなる。
【００２０】
これに対し、ステップ１〜５のいずれかに於いて答がノーであると、制御はそれよりステップ７へ進み、車輌運転制御装置の制御判断によるエンジンの自動停止は禁止され、ハイブリット車は、エンジンを停止させることなく、エンジンまたは電動機のいずれか一方または両方により駆動される。
【００２１】
図２は、本発明による車輌用内燃機関運転方法をエコラン車に適用した場合の一つの実施例を示す図１と同様のフローチャートである。図２のフローチャートによる制御も、図には示されていない車輌のイグニションスイッチが閉じられることにより開始され、その都度必要なデータを読み取った後、ステップ１１より開始される。
【００２２】
先ず、ステップ１１に於いては、運転者により操作されるアクセル開度がゼロであるか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はステップ１２へ進む。
【００２３】
ステップ１２に於いては、車速が所定値以下であるか否かが判断される。この車速に関する所定値は、エコラン車に於いてエンジンを停止させるか否かの境界となる車速である。エコラン運転は、一般に車輌が一時停車中であるとき、その他の事情を踏まえてエンジンの停止が許容されると判断されるときエンジンを停止するものであり、ステップ１２に於ける車速に関する判断は、車速がゼロであるか否かの判断とされてもよいが、この所定値をゼロでない適度の微小値とすることにより、エコラン運転の効果をさらに高めることが可能である。答がイエスのときには、制御はステップ１３へ進む。
【００２４】
ステップ１３に於いては、蓄電装置の充電度が所定値以上であるか否かが判断される。この充電度に関する所定値は、エンジンを停止させてもスタータによるエンジン再始動が問題なく行える程度に蓄電装置が充電された状態にあることを示す充電度の値である。答がイエスのときには、制御はステップ１４へ進む。
【００２５】
ステップ１４に於いては、エンジン温度が所定値以上であるか否かが判断される。このエンジン温度に関する所定値は、エンジンが暖機を達成したときの温度であり、エンジンがこの温度に達する前の状態にあるときには、エンジンを停止させないのが好ましい温度である。答がイエスのときには、制御はステップ１５へ進む。
【００２６】
ステップ１５に於いては、触媒温度が所定値以下であるか否かが判断される。この触媒温度に関する所定値は、図１の実施例に於けると同じく、エンジンが停止され、触媒コンバータを通る排気ガスの流れが停止したとき、その直後にコンバータ内の触媒の温度が暫時上昇することを考慮し、そのような温度上昇があっても、触媒が熱的に劣化することがないような温度の上限値である。
【００２７】
ステップ１５の答がイエスのとき、即ち、ステップ１１〜１５に於ける答がすべてイエスのとき、制御はステップ１６へ進み、エンジンが停止される。尚、このときフラグＦが１にセットされる。
【００２８】
一方、ステップ１１の答がノーであると、制御はステップ１７へ進み、フラグＦが１であるか否かが判断される。この種のフラグＦは制御の開始時に０にリセットされているので、ステップ１６に於けるエンジン停止が行われていない状態でＦは０であり、ステップ１６に於けるエンジン停止が行われているときにはＦは１である。ステップ１７に於ける答がノーのとき、即ち、まだエンジンの一時停止は行なわれておらず、またアクセルペダルの踏込みも解除されていないとき、或いはステップ１２〜１５のいずれかに於ける答がノーのときには、制御はステップを１８へ進み、車輌運転制御装置の制御判断によるエンジンの自動停止は禁止される。
【００２９】
制御がステップ１６に至り、エンジンが停止された後、運転者がアクセルペダルを踏み込むことによりステップ１１の答がイエスからノーに転じたときには、制御はステップ１７へ進み、ここで答はイエスとなる。このときには制御はステップ１９へ進み、スタータによるエンジンの再始動が行われる。またこのときフラグＦは０にリセットされる。
【００３０】
以上に於いては本発明を二つの実施例について詳細に説明したが、これらの実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車輌用内燃機関運転方法をハイブリット車に適用した場合の一つの実施例を示すフローチャート。
【図２】本発明による車輌用内燃機関運転方法をエコラン車に適用した場合の一つの実施例を示すフローチャート。

Claims (3)

  1. 内燃機関と、その排気系に設けられた排気ガス浄化触媒と、車輌運転制御装置とを有し、車輌運行中に前記車輌運転制御装置の制御判断により前記内燃機関の運転が停止されるようになっている車輌の内燃機関運転方法にして、前記制御判断は前記触媒の温度が該内燃機関の停止の直後に該触媒に持ち込まれた未燃成分の発熱により上昇する温度差を見込んで熱的に劣化することを防ぐ許容温度以下でないときには前記内燃機関を停止させない判断を含むことを特徴とする車輌用内燃機関運転方法。
  2. 車輌は内燃機関による駆動力と電動機による駆動力の両者を駆動力として使用可能になっているハイブリッド車であることを特徴とする請求項１に記載の車輌用内燃機関運転方法。
  3. 車輌は一時停車時に適宜内燃機関を一時停止させるエコラン車であることを特徴とする請求項１に記載の車輌用内燃機関運転方法。
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