JP3956548B2 - ハイブリット車における蓄熱式触媒装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関と補助動力源とを選択的に利用して車両を駆動するハイブリット車の排気エミッションを向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等に搭載される内燃機関では、排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）、炭化水素（ＨＣ）等の有害ガス成分を十分に浄化した上で大気中に放出することが要求されている。このような要求に対し、内燃機関の排気通路には、排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化触媒が設けられている。
【０００３】
排気浄化触媒としては、例えば、セラミック担体の表面にアルミナをコーティングし、そのアルミナ表面に白金−ロジウム系の貴金属触媒物質を担持して構成された三元触媒が知られている。
【０００４】
三元触媒は、流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍にあるときに、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を排気中の酸素（Ｏ2）と反応させて水（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ2）へ酸化すると同時に、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯX）を排気中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）へ還元する。
【０００５】
このように三元触媒によれば、排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）、炭化水素（ＨＣ）が浄化され、それらの有害ガス成分が大気中に放出されるのを抑制することが可能となる。
【０００６】
ところで、三元触媒は、所定の活性温度（例えば、３００Ｃ°〜５００Ｃ°）以上で活性するため、内燃機関が冷間始動された場合のように三元触媒が所定温度未満となる場合は、排気中の有害ガス成分を十分に浄化することができないという問題があった。
【０００７】
このような問題に対し、従来では、特開平１０−２３６１４７号公報に記載されたような蓄熱式触媒装置が提案されている。前記公報に記載された蓄熱式触媒装置は、断熱容器に内装されたハニカム状の触媒体と、触媒体の内部に排気の流れ方向に沿って並列的に配置された複数の筒状蓄熱容器と、各筒状蓄熱容器に装填された蓄熱材とを備え、内燃機関が運転状態にあるときに排気が持つ熱を蓄熱材に蓄熱しておき、内燃機関の運転停止後は断熱容器の断熱作用と蓄熱材に蓄熱された熱とを利用して触媒体の温度低下を抑制し、次回の機関始動時における触媒体の早期活性を図ろうとするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような蓄熱式触媒装置では、蓄熱材に蓄熱される熱量は内燃機関の運転状態に依存し、内燃機関の運転状態は車両の走行条件に依存するため、蓄熱材に蓄熱される熱量は、車両の走行条件に左右されることになり、内燃機関の運転が停止される際に蓄熱材が必ずしも一定量以上の熱を蓄熱しているとは限らず、その後の機関始動時まで触媒体の温度を一定温度以上に保つことが困難となる場合がある。
【０００９】
一方、近年では、自動車等に搭載される内燃機関の燃料消費量、排気排出量、あるいは騒音の低減を目的として、内燃機関と電動機との二つの駆動源を具備し、内燃機関と電動機とを選択的に運転させて車両を駆動するハイブリット車の開発が進められているが、このようなハイブリット車においても内燃機関から排出される排気が大気中に放出される前に排気中に含まれる有害ガス成分を浄化することが重要である。
【００１０】
本発明は、上記したような種々の事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関と補助動力源とを選択的に運転させて車両を駆動するハイブリット車の特性を利用して蓄熱式触媒装置を効果的に機能させる技術を提供することにより、ハイブリット車の排気エミッションを向上させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために以下のような手段
を採用した。すなわち、本発明に係るハイブリット車における蓄熱式触媒装置は、
内燃機関と補助動力源とを選択的に運転させて車両を駆動し、前記内燃機関によって駆動される発電機と、前記内燃機関から出力されるトルクを車両を駆動するためのトルクと前記発電機を駆動するためのトルクとに分配する動力分割機構と、を有するハイブリット機構と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を流れる排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関が運転状態にあるときは前記内燃機関で発生する熱を蓄熱し、前記内燃機関の運転停止後は蓄熱された熱を利用して前記排気浄化触媒の温度低下を抑制する蓄熱手段と、
前記蓄熱手段の蓄熱量が所定量未満である場合、前記内燃機関から出力されるトルクの全てが前記動力分割機構を介して前記発電機を駆動するためのトルクとして分配されるように前記発電機を制御することにより、車両の走行に影響を与えることなく前記蓄熱量を増加させるように、前記ハイブリット機構を介して前記内燃機関の運転状態を制御する蓄熱制御を実行し、前記蓄熱量が該所定量以上になると該蓄熱制御を停止して通常通り前記ハイブリット機構を介して前記内燃機関及び前記補助動力源を制御する機関制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
このように構成されたハイブリット車における蓄熱式触媒装置では、ハイブリット機構は、補助動力源の出力のみによる車両の駆動と、内燃機関の出力のみによる車両の駆動と、内燃機関の出力と補助動力源の出力との双方による車両の駆動とを必要に応じて切り替える。
【００１６】
例えば、機関制御手段は、蓄熱手段の蓄熱量が所定量未満である場合は、内燃機関で発生する熱を蓄熱手段に蓄えるべく、ハイブリット機構を介して内燃機関の運転状態を制御する。
【００１７】
その際、ハイブリット機構は、主として補助動力源の出力を利用して車両を駆動する。すなわち、ハイブリット機構は、機関制御手段からの要求に従って内燃機関の運転状態を制御する一方で、車両の走行条件を満たすべく補助動力源を制御する。
【００１８】
この場合、ハイブリット車は、主に補助動力源の出力によって駆動され、内燃機関の運転状態に左右されないことになる。言い換えれば、内燃機関の運転状態は、車両の走行条件に左右されずに、蓄熱手段に熱を蓄えることのみを目的として制御される。そして、蓄熱手段の蓄熱量が所定量以上となった時点で、この蓄熱のみを目的とした内燃機関の制御が停止され、通常通り車両の走行条件に応じた内燃機関及び補助動力源の制御が行われる。
【００１９】
この結果、蓄熱手段には、車両の走行条件に左右されることなく常に所定量以上の熱が蓄えられ、内燃機関の運転が停止される際にも所定量以上の熱が蓄熱手段に蓄熱される。従って、内燃機関の運転停止後は、蓄熱手段に蓄えられた所定量以上の熱によって排気浄化触媒の温度低下が防止される。
【００２０】
本発明に係るハイブリット車における蓄熱式触媒装置は、蓄熱手段の温度を検出する温度検出手段を更に備えるようにしてもよい。この場合、機関制御手段は、温度検出手段の検出値をパラメータとして前記蓄熱手段の蓄熱量を判定するようにしてもよい。すなわち、機関制御手段は、温度検出手段の検出値が所定値以上であるときには蓄熱手段の蓄熱量が所定量以上であるとみなし、温度検出手段の検出値が所定値未満であるときには蓄熱手段の蓄熱量が所定量未満であるとみなすようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリット車における蓄熱式触媒装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る蓄熱式触媒装置を適用するハイブリット車に搭載されるハイブリット機構の概略構成を示す図である。
図１に示すハイブリット機構は、内燃機関１００と、本発明に係る補助動力源としての電動モータ（電動機）２００との２つの駆動源を備えている。
【００２３】
前記内燃機関１００は、４サイクルの４気筒ガソリンエンジンである。この内燃機関１００には、各気筒２の図示しない燃焼室に臨むよう点火栓３が取り付けられている。前記内燃機関１００には、機関出力軸たるクランクシャフトが所定角度（例えば、３０度）回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６と、該内燃機関１００内に形成されたウォータージャケット（図示せず）内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１７とが取り付けられている。
【００２４】
前記内燃機関１００には、吸気枝管４が接続され、前記吸気枝管４の各枝管が図示しない吸気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通している。前記吸気枝管４の各枝管には、その噴孔が吸気ポートに臨むよう燃料噴射弁５が取り付けられている。
【００２５】
前記吸気枝管４は、サージタンク６と接続され、前記サージタンク６は、吸気管７に接続されている。前記吸気管７の途中には、該吸気管７内を流れる吸気の流量を調節するスロットル弁８が設けられている。
【００２６】
前記スロットル弁８には、ステッパモータ等からなり、印加電流の大きさに応じて前記スロットル弁８を開閉駆動するアクチュエータ９と、前記スロットル弁８の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ１０とが取り付けられている。
【００２７】
前記スロットル弁８より上流の吸気管７には、吸気管７内を流れる新気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１１が設けられている。
一方、内燃機関１００には、排気枝管１２が接続され、前記排気枝管１２の各枝管が図示しない排気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通している。前記排気枝管１２は、排気管１３に接続され、前記排気管１３は、下流にて図示しないマフラーと接続されている。
【００２８】
前記排気管１３の途中には、排気中の有害ガス成分を浄化するための蓄熱式排気浄化機構１４が配置されている。蓄熱式排気浄化機構１４は、図２に示すように、排気管１３より径大な筒体からなる内筒１４０と、この内筒１４０の外径より大きな内径を有する筒体からなる外筒１４１とが同軸に配置された二重構造の筒体で構成されている。
【００２９】
前記内筒１４０は、該内筒１４０の内径と略同じ外径を有する排気浄化触媒１４２を内装している。前記排気浄化触媒１４２としては、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯX触媒、選択還元型ＮＯX触媒、あるいは酸化触媒等を例示することができるが、本実施の形態では、三元触媒を例に挙げて説明する。
【００３０】
三元触媒１４２は、排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するよう格子状に形成されたコージェライトからなるセラミック担体と、セラミック担体の表面にコーティングされた触媒層とから構成されている。前記触媒層は、例えば、多数の細孔を有する多孔質のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の表面に白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質を担持させて形成されている。
【００３１】
このように構成された三元触媒１４は、所定温度（例えば、３００°）以上のときに活性し、流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定範囲（触媒浄化ウィンド）内にあると、排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を排気中の酸素（Ｏ2）と反応させて水（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ2）へ酸化すると同時に、排気中の窒素酸化物（ＮＯX）を排気中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）へ還元する。
【００３２】
次に、前記内筒１４０の周壁には、塩化リチウムや塩化ナトリウム等の相変化物質を基材とした蓄熱材１４３が設けられている。蓄熱材１４３と外筒１４１との間に形成された空間１４４は、真空状態となるよう形成されている（以下、空間１４４を真空断熱層１４４と称する）。前記した真空断熱層１４４の真空度は、一定でもよく、もしくは必要に応じて調節されるようにしてもよい。
【００３３】
前記外筒１４１には、前記蓄熱材１４３の温度に対応した電気信号を出力する蓄熱材温度センサ１４５が取り付けられている。この蓄熱材温度センサ１４５は、本発明に係る温度検出手段を実現するものである。
【００３４】
このように構成された蓄熱式排気浄化機構１４では、内燃機関１００が運転状態にあるときは、内筒１４０内を通過する排気の熱が内筒１４０の壁面を介して蓄熱材１４３へ伝達され、蓄熱材１４３に蓄えられる。
【００３５】
蓄熱式排気浄化機構１４では、内燃機関１００が運転停止状態にあるときは三元触媒１４２及び蓄熱材１４３の放熱が真空断熱層１４４によって遮断されるとともに、蓄熱材１４３に蓄えられた熱が三元触媒１４２に伝達されるため、三元触媒１４２の温度低下が抑制される。
【００３６】
ここで、図１に戻り、前記排気管１３において、蓄熱式排気浄化機構１４より上流の部位には、前記蓄熱式排気浄化機構１４の三元触媒１４２に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ１５が取り付けられている。
【００３７】
前記空燃比センサ１５は、例えば、ジルコニア（ＺｒＯ2）を筒状に焼成した固体電解質部と、この固体電解質部の外面を覆う外側白金電極と、前記固体電解質部の内面を覆う内側白金電極とから形成され、前記電極間に電圧が印加された場合に、酸素イオンの移動に伴って排気ガス中の酸素濃度（理論空燃比よりもリッチ側のときは未燃燃料成分の濃度）に比例した大きさの電流を出力するセンサである。
【００３８】
次に、内燃機関１００のクランクシャフトは、アウトプットシャフト１８に連結され、アウトプットシャフト１８は、動力分割機構１９に連結されている。前記動力分割機構１９は、発電機２０及び電動モータ２００の回転軸（モータ回転軸）２００ａと機械的に接続されている。
【００３９】
前記動力分割機構１９は、例えば、ピニオンギヤを回転自在に支持するプラネタリキャリアと、前記プラネタリキャリアの外側に配置されたリングギヤと、前記プラネタリキャリアの内側に配置されたサンギヤとを備えた遊星歯車（プラネタリギヤ）で構成され、前記プラネタリキャリヤの回転軸が前記アウトプットシャフト１８と連結され、前記リングギヤの回転軸が前記モータ回転軸２００ａと連結され、前記サンギヤの回転軸が前記発電機２０と連結されている。
【００４０】
前記電動モータ２００のモータ回転軸２００ａには、減速機２１が連結され、前記減速機２１には、ドライブシャフト２２、２３を介して駆動輪たる車輪２４、２５が連結されている。前記減速機２１は、複数の歯車を組み合わせて構成され、前記モータ回転軸２００ａの回転速度を減速してドライブシャフト２２、２３に伝達する。
【００４１】
前記発電機２０は、インバータ２６と電気的に接続され、前記インバータ２６は、バッテリ２７及び電動モータ２００と電気的に接続されている。
前記発電機２０は、交流同期型の電動機で構成され、励磁電流が印加されると、前記内燃機関１００から動力分割機構１９を介して入力される運動エネルギを電気エネルギに変換することによって発電を行う。
【００４２】
前記発電機２０は、内燃機関１００の始動時にバッテリ２７からの駆動電力が印加されると、内燃機関１００のスタータモータとして作用する。
前記バッテリ２７は、複数のニッケル水素バッテリを直列に接続して構成されている。前記バッテリ２７には、該バッテリ２７の放電電流量及び充電電流量の積算値からバッテリ２７の充電状態（State Of Charge）を算出するＳＯＣコントローラ２８が取り付けられている。
【００４３】
前記電動モータ２００は、交流同期型の電動機で構成され、発電機２０で発電された電力およびまたはバッテリ２７の電力が印加されると、印加される電力の大きさに応じたトルクでモータ回転軸２００ａを回転駆動する。
【００４４】
前記電動モータ２００は、車両の減速時に発電機として作用し、車輪２４、２５からドライブシャフト２２、２３及び減速機２１を介してモータ回転軸２００ａに伝達される運動エネルギを電気エネルギに変換する、いわゆる回生発電を行う。
【００４５】
前記インバータ２６は、複数のパワートランジスタを組み合わせて構成される電力変換装置であり、発電機２０で発電された電力のバッテリ２７への印加と、発電機２０で発電された電力の電動モータ２００への印加と、バッテリ２７に蓄電された電力の電動モータ２００への印加と、電動モータ２００で回生発電された電力のバッテリ２７への印加とを選択的に切り換える。
【００４６】
ここで、本実施の形態では、発電機２０及び電動モータ２００が交流同期型の電動機で構成されるため、インバータ２６は、発電機２０で発電された電力をバッテリ２７へ印加する場合は発電機２０で発電された交流電圧を直流電圧に変換した後にバッテリ２７へ印加し、バッテリ２７の電力を電動モータ２００へ印加する場合はバッテリ２７の直流電圧を交流電圧に変換した後に電動モータ２００へ印加し、電動モータ２００で回生発電された電力をバッテリ２７へ印加する場合は電動モータ２００で回生発電された交流電圧を直流電圧に変換した後にバッテリ２７に印加する。
【００４７】
上記したように構成されたハイブリット機構には、内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット（Ｅ−ＥＣＵ）２９と、ハイブリット機構全体を総合的に制御するための電子制御ユニット（Ｈ−ＥＣＵ）３０とが併設されている。
【００４８】
前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、図示しないアクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ３１、及びＳＯＣコントローラ２８と電気配線を介して接続され、アクセルポジションセンサ３１の出力信号（アクセル開度信号）と、ＳＯＣコントローラ２８の出力信号（バッテリ２７の充電状態を示す信号）を入力することが可能となっている。
【００４９】
前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、発電機２０、インバータ２６、及び電動モータ２００と電気配線を介して接続されるとともに、前記Ｅ−ＥＣＵ２９と双方向通信可能な通信回線によって接続されている。前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、前記アクセルポジションセンサ３１や前記ＳＯＣコントローラ２８等の出力信号に基づいて発電機２０、インバータ２６、及び電動モータ２００を制御するとともに、前記Ｅ−ＥＣＵ２９を介して内燃機関１００を制御することが可能となっている。
【００５０】
例えば、Ｈ−ＥＣＵ３０は、イグニッションスイッチがオフからオンへ切り換えられた場合は、内燃機関１００を始動させる。詳しくは、Ｈ−ＥＣＵ３０は、バッテリ２７から発電機２０へ駆動電力を印加させるべくインバータ２６を制御して発電機２０をスタータモータとして作動させるとともに、点火栓３、スロットル弁８、及び燃料噴射弁５を作動させるべくＥ−ＥＣＵ２９へ機関始動要求信号を送信する。
【００５１】
この場合、動力分割機構１９では、発電機２０に連結されたサンギヤが回転する一方で、車輪２４、２５に連結されたリングギヤが停止状態となるため、サンギヤの回転トルクの略全てがプラネタリキャリアへ伝達されることになる。
【００５２】
前記動力分割機構１９のプラネタリキャリアは、内燃機関１００のアウトプットシャフト１８と連結されているため、前記プラネタリキャリアがサンギヤの回転トルクを受けて回転すると、それに伴ってアウトプットシャフト１８が回転する。その際、Ｅ−ＥＣＵ２９が点火栓３、スロットル弁８、及び燃料噴射弁５を作動させることにより、内燃機関１００のクランキングが実現され、内燃機関１００が始動される。
【００５３】
内燃機関１００が始動された後に、冷却水の温度が所定温度以上まで上昇すると、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００の暖機が完了したとみなし、内燃機関１００の運転を停止させるべくＥ−ＥＣＵ２９へ機関停止要求信号を送信する。
【００５４】
また、イグニッションスイッチがオンの状態で車両が停止した場合は、前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００の運転を停止させるべくＥ−ＥＣＵ２９へ機関停止要求信号を送信するとともに、電動モータ２００の回転を停止させるべくインバータ２６を制御する。
【００５５】
但し、車両停止時に、ＳＯＣコントローラ２８の出力信号値（バッテリ２７の充電状態を示す信号値）が所定の基準値を下回った場合、室内用エアコンディショナのコンプレッサ等のように内燃機関１００から出力されるトルクの一部を利用して駆動される補機類を作動させる必要が生じた場合、又は、内燃機関１００や排気浄化系を暖機する必要が生じた場合は、内燃機関１００の運転停止を禁止するか、もしくは一旦停止された内燃機関１００を再始動させるべくＥ−ＥＣＵ２９へ機関始動要求信号を送信する。
【００５６】
また、車両が停止状態から発進する場合は、前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、バッテリ２７から電動モータ２００へ駆動電力を印加させるべくインバータ２６を制御する。バッテリ２７から電動モータ２００へ駆動電力が供給されると、電動モータ２００のモータ回転軸２００ａが回転し、次いでモータ回転軸２００ａの回転トルクが減速機２１及びドライブシャフト２２、２３を介して車輪２４、２５へ伝達され、車両が発進する。
【００５７】
尚、車両発進時において、ＳＯＣコントローラ２８の出力信号値が所定の基準値を下回っている場合、エアコンディショナ用コンプレッサ等の補機類を作動させる必要が生じた場合、又は、内燃機関１００もしくは排気浄化系を暖機する必要が生じた場合は、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００を始動させるべくＥ−ＥＣＵ２９へ機関始動要求信号を送信する。
【００５８】
車両発進時において、バッテリ２７の充電、補機類の作動、内燃機関１００もしくは排気浄化系の暖機を図るべく内燃機関１００が始動されると、Ｈ−ＥＣＵ３０は、バッテリ２７から発電機２０へ励磁電流を印加すべくインバータ２６を制御し、発電機２０を発電機として作動させる。
【００５９】
この場合、内燃機関１００から出力されるトルクによってアウトプットシャフト１８が回転する。アウトプットシャフト１８の回転トルクは、動力分割機構１９のプラネタリキャリアへ伝達され、プラネタリキャリアからサンギヤとリングギヤとに分配される。
【００６０】
前記プラネタリキャリアから前記サンギヤに分配された回転トルクは、前記サンギヤに連結された発電機２０に伝達される。前記発電機２０は、前記サンギヤから伝達された運動エネルギを電気エネルギへ変換することにより発電を行う。前記発電機２０で発電された電力は、インバータ２６によってバッテリ２７と電動モータ２００とへ分配される。
【００６１】
前記プラネタリキャリアから前記リングギヤに分配された回転トルクは、前記リングギヤに連結されたモータ回転軸２００ａへ伝達される。
この結果、モータ回転軸２００ａは、電動モータ２００から出力されるトルクと前記リングギヤから伝達された回転トルクとを加算したトルクで回転することになる。このモータ回転軸２００ａの回転トルクは、減速機２１及びドライブシャフト２２、２３を介して車輪２４、２５へ伝達される。
【００６２】
また、車両が発進状態から通常走行状態へ移行した場合は、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００から出力されるトルクを所望の目標トルクとすべくＥ−ＥＣＵ２９を制御するとともに、バッテリ２７から電動モータ２００への駆動電力の供給を停止し、且つバッテリ２７から発電機２０へ励磁電流を印加させるべくインバータ２６を制御する。
【００６３】
具体的には、Ｈ−ＥＣＵ３０は、アクセルポジションセンサ３１の出力信号（アクセル開度）と図示しない車速センサの出力信号（車速）とから運転者が要求する駆動トルク（以下、要求駆動トルクと称する）を算出し、要求駆動トルクを満たす上で内燃機関１００が出力すべきトルク（以下、要求機関トルクと称する）と電動モータ２００が出力すべきトルク（以下、要求モータトルクと称する）とを決定する。
【００６４】
Ｈ−ＥＣＵ３０は、前記要求機関トルクをＥ−ＥＣＵ２９へ送信するとともに、前記要求モータトルクに従ってインバータ２６を制御する。その際、Ｈ−ＥＣＵ３０は、発電機２０に印加する励磁電流の大きさを調節することによって発電機２０の回転数を制御し、それによって内燃機関１００の機関回転数を制御する。
【００６５】
ここで、Ｈ−ＥＣＵ３０からＥ−ＥＣＵ２９へ送信される要求機関トルクは、例えば、内燃機関１００の吸入空気量と機関回転数とをパラメータとした値である。その場合、Ｈ−ＥＣＵ３０は、吸入空気量と機関回転数と機関トルクとの関係を示すマップを有し、このマップから所望の機関トルクに対応した吸入空気量と機関回転数とを特定し、特定した吸入空気量と機関回転数とを要求機関トルクとしてＥ−ＥＣＵ２９へ送信する。
【００６６】
Ｈ−ＥＣＵ３０からの要求機関トルクを受信したＥ−ＥＣＵ２９は、前記要求機関トルクに従って、スロットル開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、及び点火時期を決定し、アクチュエータ９、燃料噴射弁５、及び点火栓３を制御する。
【００６７】
尚、車両の通常走行時にバッテリ２７の充電が必要になると、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００から出力されるトルクを増加させるべくＥ−ＥＣＵ２９を制御するとともに、バッテリ２７から発電機２０へ印加される励磁電流を増加させるべくインバータ２６を制御し、要求駆動トルクを確保しつつ発電量を増加させる。
【００６８】
また、車両が加速状態にある場合は、Ｈ−ＥＣＵ３０は、前述した通常走行時と同様に要求駆動トルク、要求機関トルク、及び要求モータトルクを算出し、次いでＥ−ＥＣＵ２９を介して内燃機関１００を制御するとともに、インバータ２６を介して電動モータ２００を制御する。
【００６９】
尚、Ｈ−ＥＣＵ３０は、インバータ２６を制御する際、発電機２０で発電された電力に加えて、バッテリ２７の電力も電動モータ２００へ印加すべく制御を行い、電動モータ２００から出力されるトルクを増加させる。
【００７０】
また、車両が減速状態もしくは制動状態にある場合は、前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００の運転を停止（燃料噴射制御及び点火制御を停止）させるべく前記Ｅ−ＥＣＵ２９へ機関停止要求信号を送信するとともに、発電機２０の作動及び電動モータ２００の作動を停止させるべくインバータ２６を制御する。
【００７１】
続いて、前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、バッテリ２７から電動モータ２００へ励磁電流を印加すべくインバータ２６を制御することにより、電動モータ２００を発電機として作用させ、車輪２４、２５からドライブシャフト２２、２３及び減速機２１を介してモータ回転軸２００ａへ伝達される運動エネルギを電気エネルギに変換する回生発電を行う。前記電動モータ２００で回生発電された電力は、インバータ２６を介してバッテリ２７に充電される。
【００７２】
次に、前記Ｅ−ＥＣＵ２９は、スロットルポジションセンサ１０、エアフローメータ１１、空燃比センサ１５、クランクポジションセンサ１６、水温センサ１７、蓄熱容器用水温センサ３８等の各種センサと電気配線を介して接続され、前記した各種センサの出力信号を入力することが可能になっている。
【００７３】
前記Ｅ−ＥＣＵ２９は、点火栓３、アクチュエータ９、燃料噴射弁５、第１制御弁３５、第２制御弁３６、電動ウォーターポンプ３７等と電気配線を介して接続され、前記した各種センサの出力信号や前記Ｈ−ＥＣＵ３０からの要求に基づいて、点火制御、スロットル制御、燃料噴射制御、及び蓄熱制御を実行する。
【００７４】
例えば、燃料噴射制御では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、以下に示すような燃料噴射量算出式に従って燃料噴射量（ＴＡＵ）を決定する。
TAU=TP*FWL*(FAF+FG)*[FASE+FAE+FOTP+FDE(D)]*FFC+TAUV
（TP：基本噴射量、FWL：暖機増量、FAF：空燃比フィードバック補正係数、
FG：空燃比学習係数、FASE：始動後増量、FAE：加速増量、FOTP：OTP増量、
FDE(D)：減速増量（減量）、FFC：フューエルカット復帰時補正係数、
TAUV：無効噴射時間）
その際、Ｅ−ＥＣＵ２９は、各種センサの出力信号値をパラメータとして内燃機関１００の運転状態を判別し、判別された機関運転状態とＥ−ＥＣＵ２９内のＲＯＭ等に予め記憶されたマップとに基づいて、上記した基本噴射量（ＴＰ）、暖機増量（ＦＷＬ）、始動後増量（ＦＡＳＥ）、加速増量（ＦＡＥ）、ＯＴＰ増量（ＦＯＴＰ）、減速増量（ＦＤＥ（Ｄ））、フューエルカット復帰時補正係数（ＦＦＣ）、無効噴射時間（ＴＡＵＶ）等を算出する。
【００７５】
また、Ｅ−ＥＣＵ２９は、以下の手順に従って空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）を算出する。すなわち、Ｅ−ＥＣＵ２９は、先ず空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否かを判別する。
【００７６】
前記した空燃比フィードバック制御条件としては、例えば、冷却水温度が所定温度以上である、内燃機関１００が非始動状態にある、燃料噴射量の始動後増量補正が非実行状態にある、燃料噴射量の暖機増量補正が非実行状態にある、燃料噴射量の加速増量補正が非実行状態にある、三元触媒１４２等の排気系部品の加熱防止のためのＯＴＰ増量補正が非実行状態にある、フューエルカット制御が非実行状態にある等の条件を例示することができる。
【００７７】
上記した空燃比フィードバック制御条件が不成立である場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）を“１．０”として燃料噴射量（ＴＡＵ）を算出する。
【００７８】
一方、上記した空燃比フィードバック制御条件が成立している場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、空燃比センサ１５の出力信号を入力し、入力した出力信号と空燃比センサ１５の応答遅れ時間とに基づいて、実際の排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるか又はリッチであるかを判別する。
【００７９】
Ｅ−ＥＣＵ２９は、前記した実際の排気空燃比が理論空燃比よりリッチであると判定した場合は燃料噴射量（ＴＡＵ）を減量補正すべく空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）の値を補正し、前記した実際の排気空燃比が理論空燃比よりリーンであると判定した場合は燃料噴射量（ＴＡＵ）を増量補正すべく空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）の値を補正する。
【００８０】
Ｅ−ＥＣＵ２９は、上記した手順で算出された空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）に上限ガード処理及び下限ガード処理を施し、ガード処理後の空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）を前記燃料噴射量算出式に代入して燃料噴射量（ＴＡＵ）を算出する。
【００８１】
次に、蓄熱制御では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱式排気浄化機構１４の蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値（蓄熱材温度）を入力し、蓄熱材温度が所定温度以上であるか否かを判別する。
【００８２】
前記蓄熱材温度が所定温度以上である場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱材１４３の蓄熱量が所望量以上であるとみなし、通常の制御を実行する。一方、前記蓄熱材温度が所定温度未満である場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱材１４３の蓄熱量が所望量未満であるとみなし、内燃機関１００の発熱量、具体的には内燃機関１００から排出される排気温度を高めるべく内燃機関１００の運転状態を制御する。
【００８３】
ところで、Ｅ−ＥＣＵ２９が排気温度を高めるべく内燃機関１００の運転状態を任意に制御すると、内燃機関１００の運転状態の変化が車両の走行状態に影響を及ぼし、ドライバビリィティが悪化する場合がある。
【００８４】
そこで、本実施の形態では、蓄熱制御において排気温度を高めるべく内燃機関１００の運転状態を制御する必要が生じた場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９が蓄熱制御の実行開始をＨ−ＥＣＵ３０へ通知し、それに対応してＨ−ＥＣＵ３０が内燃機関１００を空回りさせ、且つ、電動モータ２００の出力のみで車両を駆動させるべく発電機２０の回転数を制御するようにした。
【００８５】
このような制御によれば、内燃機関１００の運転状態が車両の走行状態に影響を及ぼすことがないので、Ｅ−ＥＣＵ２９は、車両の走行条件に左右されることなく内燃機関１００の運転状態を制御することが可能となる。従って、Ｅ−ＥＣＵ２９は、排気温度を高めることのみを目的として内燃機関１００の運転状態を任意に制御することができる。
【００８６】
以下、本実施の形態に係る蓄熱制御について具体的に説明する。
蓄熱制御を実行するにあたり、Ｅ−ＥＣＵ２９は、図３に示すような蓄熱制御ルーチンを実行する。この蓄熱制御ルーチンは、Ｅ−ＥＣＵ２９に内蔵されたＲＯＭ等の記憶装置に予め記憶され、イグニッションスイッチがオン状態にあるときにＥ−ＥＣＵ２９が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【００８７】
蓄熱制御ルーチンでは、Ｅ−ＥＣＵ２９は、先ずＳ３０１において内燃機関１００が運転状態にあるか否かを判別する。
前記Ｓ３０１において内燃機関１が運転状態にあると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０２へ進み、蓄熱材温度センサ１４５の出力信号：Ｔを入力する。
【００８８】
Ｓ３０３では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが予め設定された所定温度：ＴS以上であるか否かを判別する。
前記Ｓ３０３において蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが前記所定温度：ＴS以上であると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００８９】
一方、前記Ｓ３０３において蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが前記所定温度：ＴS未満であると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０４へ進む。
【００９０】
Ｓ３０４では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、該Ｅ−ＥＣＵ２９に内装されたＲＡＭに予め設定された機関停止禁止フラグ記憶領域に“１”を書き込む。前記機関停止禁止フラグ記憶領域は、蓄熱式排気浄化機構１４の状態が蓄熱制御実行領域にあるとき、言い換えれば蓄熱材１４３の蓄熱量を増加させるべく内燃機関１００の運転状態が制御されるときは“１”を記憶し、蓄熱式排気浄化機構１４の状態が蓄熱制御非実行領域にあるときは“０”を記憶する領域である。
【００９１】
前記機関停止禁止フラグ記憶領域に“１”が記憶されているときは、Ｅ−ＥＣＵ２９は、たとえＨ−ＥＣＵ３０からの機関停止要求を受信しても内燃機関１００の運転停止しないものとする。
【００９２】
前記したＳ３０４の処理を実行し終えたＥ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０５へ進み、蓄熱制御の実行を開始する旨を示す信号をＨ−ＥＣＵ３０へ送信する。
この場合、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００が空回りするとともに、該ハイブリット車が電動機から出力される回転トルクによって走行するようハイブリット機構を制御する。
【００９３】
具体的には、Ｈ−ＥＣＵ３０は、バッテリ２７から発電機２０へ印加される励磁電流の大きさを調節すべくインバータ２６を制御することによって、発電機２０の回転数を所定回転数に収束させる。前記した所定回転数は、内燃機関１００から出力される回転トルク（アウトプットシャフト１８の回転トルク）が動力分割機構１９においてモータ回転軸２００ａへ伝達されなくなる回転数である。
【００９４】
一方、Ｈ−ＥＣＵ３０は、アクセルポジションセンサ３１の出力信号（アクセル開度）と車速センサの出力信号（車速）とから要求駆動トルクを算出し、その要求駆動トルクを要求モータトルクとみなす。次いで、Ｈ−ＥＣＵ３０は、前記要求モータトルクを満たすべく、バッテリ２７あるいは発電機２０から電動モータ２００へ印加される駆動電力を調節する。
【００９５】
ここで、図３に戻り、前記Ｓ３０５の処理を実行し終えたＥ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０６へ進み、蓄熱制御の実行を開始する。蓄熱制御では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、例えば、機関回転数や吸入空気量の増加制御、点火時期の遅角制御等を行うことにより、排気の温度や熱量を増加させる。
【００９６】
Ｓ３０７では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱材温度センサ１４５の出力信号：Ｔを再度入力する。
Ｓ３０８では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、前記Ｓ３０７で入力した蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが所定温度：ＴS以上であるか否か、すなわち蓄熱制御によって蓄熱材１４３の温度が所定温度：ＴS以上まで上昇したか否かを判別する。
【００９７】
前記Ｓ３０８において前記蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが所定温度：ＴS未満であると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０６へ戻り、蓄熱制御の実行を継続する。
【００９８】
一方、前記Ｓ３０８において前記蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが所定温度：ＴS以上であると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０９へ進み、蓄熱制御の実行を終了する。
【００９９】
Ｓ３１０では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱制御の実行を終了する旨を示す信号をＨ−ＥＣＵ３０へ送信する。この場合、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００及び電動モータ２００の運転状態を通常の運転状態に戻すべくハイブリット機構を制御する。
【０１００】
前記Ｓ３１０の処理を実行し終えたＥ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３１１へ進み、機関停止禁止フラグ記憶領域に記憶されている値を“１”から“０”へ書き換えた後、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１０１】
このようにＥ−ＥＣＵ２９が蓄熱制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る機関制御手段が実現され、車両の走行状態に左右されずに内燃機関１００の運転状態を制御することが可能となるため、車両が如何なる走行状態にあろうとも蓄熱材１４３に熱を蓄えるべく内燃機関１００の運転状態を制御することができる。
【０１０２】
この結果、本実施の形態に係るハイブリット車における蓄熱式触媒装置では、常に所望量以上の熱を蓄熱材１４３に蓄えておくことが可能となり、内燃機関１００の運転が停止される際には必ず蓄熱材１４３に所望量以上の熱が蓄えられることになる。
【０１０３】
従って、本実施の形態に係るハイブリット車における蓄熱式触媒装置によれば、内燃機関１００の運転が停止された後は、蓄熱材１４３に蓄えられた十分な熱量によって三元触媒１４２の温度が低下が防止され、内燃機関１００の再始動時まで三元触媒１４２を活性温度以上に保つことが可能となり、内燃機関１００始動時における排気エミッションを向上させることができるとともに、三元触媒１４２の暖機に要する燃料消費量を低減させることが可能となる。
【０１０４】
尚、本実施の形態では、蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値（蓄熱材１４３の温度）をパラメータとして蓄熱材１４５の蓄熱量を判定する例について述べたが、蓄熱材温度センサ１４５の代わりに三元触媒１４２の床温を検出する触媒床温センサを設け、その触媒床温センサの出力信号値をパラメータとして蓄熱材１４３の蓄熱量を推定するようにしてもよい。
【０１０５】
また、蓄熱式排気浄化機構１４は、図４に示すように、蓄熱材１４３を加熱するための電熱ヒータ１４６を備えるようにしてもよい。この場合、電熱ヒータ１４６は、内燃機関１００の運転停止状態が長期間続いた場合のように、蓄熱材１４３の温度もしくは三元触媒１４２の温度が所望の温度より低くなった場合にのみ作動して蓄熱材１４３及び三元触媒１４２を加熱するようにしてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明にかかるハイブリット車における蓄熱式触媒装置によれば、補助動力源の出力のみで走行可能なハイブリット車の特性を利用することにより、車両の走行条件に左右されることなく、蓄熱手段に所望量の熱を蓄えるべく内燃機関の運転状態を制御することができるため、蓄熱手段の蓄熱量を常に所望量以上とすることが可能となる。
【０１０７】
この結果、内燃機関の運転が停止される場合には、必ず蓄熱手段に所望量以上の熱が蓄えられることになり、内燃機関の運転停止後における排気浄化触媒の温度低下を確実に抑制することができ、内燃機関の再始動時における排気エミッションを向上させることが可能となるとともに、排気浄化触媒の暖機にかかる燃料消費量を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る蓄熱式触媒装置を適用するハイブリット車に搭載されるハイブリット機構の概略構成を示す図
【図２】 蓄熱式排気浄化機構の構成を示す図
【図３】 蓄熱制御ルーチンを示すフローチャート図
【図４】 蓄熱式排気浄化機構の他の実施態様を示す図
【符号の説明】
１４・・・蓄熱式排気浄化機構
１９・・・動力分割機構
２０・・・発電機
２１・・・減速機
２２・・・ドライブシャフト
２３・・・ドライブシャフト
２４・・・車輪
２５・・・車輪
２６・・・インバータ
２７・・・バッテリ
２８・・・ＳＯＣコントローラ
２９・・・Ｅ−ＥＣＵ
３０・・・Ｈ−ＥＣＵ
１００・・内燃機関
１４０・・内筒
１４１・・外筒
１４２・・三元触媒
１４３・・蓄熱材
１４４・・真空断熱層
２００・・電動モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関と補助動力源とを選択的に利用して車両を駆動するハイブリット車の排気エミッションを向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等に搭載される内燃機関では、排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）、炭化水素（ＨＣ）等の有害ガス成分を十分に浄化した上で大気中に放出することが要求されている。このような要求に対し、内燃機関の排気通路には、排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化触媒が設けられている。
【０００３】
排気浄化触媒としては、例えば、セラミック担体の表面にアルミナをコーティングし、そのアルミナ表面に白金−ロジウム系の貴金属触媒物質を担持して構成された三元触媒が知られている。
【０００４】
三元触媒は、流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍にあるときに、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を排気中の酸素（Ｏ2）と反応させて水（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ2）へ酸化すると同時に、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯX）を排気中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）へ還元する。
【０００５】
このように三元触媒によれば、排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）、炭化水素（ＨＣ）が浄化され、それらの有害ガス成分が大気中に放出されるのを抑制することが可能となる。
【０００６】
ところで、三元触媒は、所定の活性温度（例えば、３００Ｃ°〜５００Ｃ°）以上で活性するため、内燃機関が冷間始動された場合のように三元触媒が所定温度未満となる場合は、排気中の有害ガス成分を十分に浄化することができないという問題があった。
【０００７】
このような問題に対し、従来では、特開平１０−２３６１４７号公報に記載されたような蓄熱式触媒装置が提案されている。前記公報に記載された蓄熱式触媒装置は、断熱容器に内装されたハニカム状の触媒体と、触媒体の内部に排気の流れ方向に沿って並列的に配置された複数の筒状蓄熱容器と、各筒状蓄熱容器に装填された蓄熱材とを備え、内燃機関が運転状態にあるときに排気が持つ熱を蓄熱材に蓄熱しておき、内燃機関の運転停止後は断熱容器の断熱作用と蓄熱材に蓄熱された熱とを利用して触媒体の温度低下を抑制し、次回の機関始動時における触媒体の早期活性を図ろうとするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような蓄熱式触媒装置では、蓄熱材に蓄熱される熱量は内燃機関の運転状態に依存し、内燃機関の運転状態は車両の走行条件に依存するため、蓄熱材に蓄熱される熱量は、車両の走行条件に左右されることになり、内燃機関の運転が停止される際に蓄熱材が必ずしも一定量以上の熱を蓄熱しているとは限らず、その後の機関始動時まで触媒体の温度を一定温度以上に保つことが困難となる場合がある。
【０００９】
一方、近年では、自動車等に搭載される内燃機関の燃料消費量、排気排出量、あるいは騒音の低減を目的として、内燃機関と電動機との二つの駆動源を具備し、内燃機関と電動機とを選択的に運転させて車両を駆動するハイブリット車の開発が進められているが、このようなハイブリット車においても内燃機関から排出される排気が大気中に放出される前に排気中に含まれる有害ガス成分を浄化することが重要である。
【００１０】
本発明は、上記したような種々の事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関と補助動力源とを選択的に運転させて車両を駆動するハイブリット車の特性を利用して蓄熱式触媒装置を効果的に機能させる技術を提供することにより、ハイブリット車の排気エミッションを向上させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために以下のような手段
を採用した。すなわち、本発明に係るハイブリット車における蓄熱式触媒装置は、
内燃機関と補助動力源とを選択的に運転させて車両を駆動し、前記内燃機関によって駆動される発電機と、前記内燃機関から出力されるトルクを車両を駆動するためのトルクと前記発電機を駆動するためのトルクとに分配する動力分割機構と、を有するハイブリット機構と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を流れる排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関が運転状態にあるときは前記内燃機関で発生する熱を蓄熱し、前記内燃機関の運転停止後は蓄熱された熱を利用して前記排気浄化触媒の温度低下を抑制する蓄熱手段と、
前記蓄熱手段の蓄熱量が所定量未満である場合、前記内燃機関から出力されるトルクの全てが前記動力分割機構を介して前記発電機を駆動するためのトルクとして分配されるように前記発電機を制御することにより、車両の走行に影響を与えることなく前記蓄熱量を増加させるように、前記ハイブリット機構を介して前記内燃機関の運転状態を制御する蓄熱制御を実行し、前記蓄熱量が該所定量以上になると該蓄熱制御を停止して通常通り前記ハイブリット機構を介して前記内燃機関及び前記補助動力源を制御する機関制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
このように構成されたハイブリット車における蓄熱式触媒装置では、ハイブリット機構は、補助動力源の出力のみによる車両の駆動と、内燃機関の出力のみによる車両の駆動と、内燃機関の出力と補助動力源の出力との双方による車両の駆動とを必要に応じて切り替える。
【００１６】
例えば、機関制御手段は、蓄熱手段の蓄熱量が所定量未満である場合は、内燃機関で発生する熱を蓄熱手段に蓄えるべく、ハイブリット機構を介して内燃機関の運転状態を制御する。
【００１７】
その際、ハイブリット機構は、主として補助動力源の出力を利用して車両を駆動する。すなわち、ハイブリット機構は、機関制御手段からの要求に従って内燃機関の運転状態を制御する一方で、車両の走行条件を満たすべく補助動力源を制御する。
【００１８】
この場合、ハイブリット車は、主に補助動力源の出力によって駆動され、内燃機関の運転状態に左右されないことになる。言い換えれば、内燃機関の運転状態は、車両の走行条件に左右されずに、蓄熱手段に熱を蓄えることのみを目的として制御される。そして、蓄熱手段の蓄熱量が所定量以上となった時点で、この蓄熱のみを目的とした内燃機関の制御が停止され、通常通り車両の走行条件に応じた内燃機関及び補助動力源の制御が行われる。
【００１９】
この結果、蓄熱手段には、車両の走行条件に左右されることなく常に所定量以上の熱が蓄えられ、内燃機関の運転が停止される際にも所定量以上の熱が蓄熱手段に蓄熱される。従って、内燃機関の運転停止後は、蓄熱手段に蓄えられた所定量以上の熱によって排気浄化触媒の温度低下が防止される。
【００２０】
本発明に係るハイブリット車における蓄熱式触媒装置は、蓄熱手段の温度を検出する温度検出手段を更に備えるようにしてもよい。この場合、機関制御手段は、温度検出手段の検出値をパラメータとして前記蓄熱手段の蓄熱量を判定するようにしてもよい。すなわち、機関制御手段は、温度検出手段の検出値が所定値以上であるときには蓄熱手段の蓄熱量が所定量以上であるとみなし、温度検出手段の検出値が所定値未満であるときには蓄熱手段の蓄熱量が所定量未満であるとみなすようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリット車における蓄熱式触媒装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る蓄熱式触媒装置を適用するハイブリット車に搭載されるハイブリット機構の概略構成を示す図である。
図１に示すハイブリット機構は、内燃機関１００と、本発明に係る補助動力源としての電動モータ（電動機）２００との２つの駆動源を備えている。
【００２３】
前記内燃機関１００は、４サイクルの４気筒ガソリンエンジンである。この内燃機関１００には、各気筒２の図示しない燃焼室に臨むよう点火栓３が取り付けられている。前記内燃機関１００には、機関出力軸たるクランクシャフトが所定角度（例えば、３０度）回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６と、該内燃機関１００内に形成されたウォータージャケット（図示せず）内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１７とが取り付けられている。
【００２４】
前記内燃機関１００には、吸気枝管４が接続され、前記吸気枝管４の各枝管が図示しない吸気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通している。前記吸気枝管４の各枝管には、その噴孔が吸気ポートに臨むよう燃料噴射弁５が取り付けられている。
【００２５】
前記吸気枝管４は、サージタンク６と接続され、前記サージタンク６は、吸気管７に接続されている。前記吸気管７の途中には、該吸気管７内を流れる吸気の流量を調節するスロットル弁８が設けられている。
【００２６】
前記スロットル弁８には、ステッパモータ等からなり、印加電流の大きさに応じて前記スロットル弁８を開閉駆動するアクチュエータ９と、前記スロットル弁８の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ１０とが取り付けられている。
【００２７】
前記スロットル弁８より上流の吸気管７には、吸気管７内を流れる新気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１１が設けられている。
一方、内燃機関１００には、排気枝管１２が接続され、前記排気枝管１２の各枝管が図示しない排気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通している。前記排気枝管１２は、排気管１３に接続され、前記排気管１３は、下流にて図示しないマフラーと接続されている。
【００２８】
前記排気管１３の途中には、排気中の有害ガス成分を浄化するための蓄熱式排気浄化機構１４が配置されている。蓄熱式排気浄化機構１４は、図２に示すように、排気管１３より径大な筒体からなる内筒１４０と、この内筒１４０の外径より大きな内径を有する筒体からなる外筒１４１とが同軸に配置された二重構造の筒体で構成されている。
【００２９】
前記内筒１４０は、該内筒１４０の内径と略同じ外径を有する排気浄化触媒１４２を内装している。前記排気浄化触媒１４２としては、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯX触媒、選択還元型ＮＯX触媒、あるいは酸化触媒等を例示することができるが、本実施の形態では、三元触媒を例に挙げて説明する。
【００３０】
三元触媒１４２は、排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するよう格子状に形成されたコージェライトからなるセラミック担体と、セラミック担体の表面にコーティングされた触媒層とから構成されている。前記触媒層は、例えば、多数の細孔を有する多孔質のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の表面に白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質を担持させて形成されている。
【００３１】
このように構成された三元触媒１４は、所定温度（例えば、３００°）以上のときに活性し、流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定範囲（触媒浄化ウィンド）内にあると、排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を排気中の酸素（Ｏ2）と反応させて水（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ2）へ酸化すると同時に、排気中の窒素酸化物（ＮＯX）を排気中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）へ還元する。
【００３２】
次に、前記内筒１４０の周壁には、塩化リチウムや塩化ナトリウム等の相変化物質を基材とした蓄熱材１４３が設けられている。蓄熱材１４３と外筒１４１との間に形成された空間１４４は、真空状態となるよう形成されている（以下、空間１４４を真空断熱層１４４と称する）。前記した真空断熱層１４４の真空度は、一定でもよく、もしくは必要に応じて調節されるようにしてもよい。
【００３３】
前記外筒１４１には、前記蓄熱材１４３の温度に対応した電気信号を出力する蓄熱材温度センサ１４５が取り付けられている。この蓄熱材温度センサ１４５は、本発明に係る温度検出手段を実現するものである。
【００３４】
このように構成された蓄熱式排気浄化機構１４では、内燃機関１００が運転状態にあるときは、内筒１４０内を通過する排気の熱が内筒１４０の壁面を介して蓄熱材１４３へ伝達され、蓄熱材１４３に蓄えられる。
【００３５】
蓄熱式排気浄化機構１４では、内燃機関１００が運転停止状態にあるときは三元触媒１４２及び蓄熱材１４３の放熱が真空断熱層１４４によって遮断されるとともに、蓄熱材１４３に蓄えられた熱が三元触媒１４２に伝達されるため、三元触媒１４２の温度低下が抑制される。
【００３６】
ここで、図１に戻り、前記排気管１３において、蓄熱式排気浄化機構１４より上流の部位には、前記蓄熱式排気浄化機構１４の三元触媒１４２に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ１５が取り付けられている。
【００３７】
前記空燃比センサ１５は、例えば、ジルコニア（ＺｒＯ2）を筒状に焼成した固体電解質部と、この固体電解質部の外面を覆う外側白金電極と、前記固体電解質部の内面を覆う内側白金電極とから形成され、前記電極間に電圧が印加された場合に、酸素イオンの移動に伴って排気ガス中の酸素濃度（理論空燃比よりもリッチ側のときは未燃燃料成分の濃度）に比例した大きさの電流を出力するセンサである。
【００３８】
次に、内燃機関１００のクランクシャフトは、アウトプットシャフト１８に連結され、アウトプットシャフト１８は、動力分割機構１９に連結されている。前記動力分割機構１９は、発電機２０及び電動モータ２００の回転軸（モータ回転軸）２００ａと機械的に接続されている。
【００３９】
前記動力分割機構１９は、例えば、ピニオンギヤを回転自在に支持するプラネタリキャリアと、前記プラネタリキャリアの外側に配置されたリングギヤと、前記プラネタリキャリアの内側に配置されたサンギヤとを備えた遊星歯車（プラネタリギヤ）で構成され、前記プラネタリキャリヤの回転軸が前記アウトプットシャフト１８と連結され、前記リングギヤの回転軸が前記モータ回転軸２００ａと連結され、前記サンギヤの回転軸が前記発電機２０と連結されている。
【００４０】
前記電動モータ２００のモータ回転軸２００ａには、減速機２１が連結され、前記減速機２１には、ドライブシャフト２２、２３を介して駆動輪たる車輪２４、２５が連結されている。前記減速機２１は、複数の歯車を組み合わせて構成され、前記モータ回転軸２００ａの回転速度を減速してドライブシャフト２２、２３に伝達する。
【００４１】
前記発電機２０は、インバータ２６と電気的に接続され、前記インバータ２６は、バッテリ２７及び電動モータ２００と電気的に接続されている。
前記発電機２０は、交流同期型の電動機で構成され、励磁電流が印加されると、前記内燃機関１００から動力分割機構１９を介して入力される運動エネルギを電気エネルギに変換することによって発電を行う。
【００４２】
前記発電機２０は、内燃機関１００の始動時にバッテリ２７からの駆動電力が印加されると、内燃機関１００のスタータモータとして作用する。
前記バッテリ２７は、複数のニッケル水素バッテリを直列に接続して構成されている。前記バッテリ２７には、該バッテリ２７の放電電流量及び充電電流量の積算値からバッテリ２７の充電状態（State Of Charge）を算出するＳＯＣコントローラ２８が取り付けられている。
【００４３】
前記電動モータ２００は、交流同期型の電動機で構成され、発電機２０で発電された電力およびまたはバッテリ２７の電力が印加されると、印加される電力の大きさに応じたトルクでモータ回転軸２００ａを回転駆動する。
【００４４】
前記電動モータ２００は、車両の減速時に発電機として作用し、車輪２４、２５からドライブシャフト２２、２３及び減速機２１を介してモータ回転軸２００ａに伝達される運動エネルギを電気エネルギに変換する、いわゆる回生発電を行う。
【００４５】
前記インバータ２６は、複数のパワートランジスタを組み合わせて構成される電力変換装置であり、発電機２０で発電された電力のバッテリ２７への印加と、発電機２０で発電された電力の電動モータ２００への印加と、バッテリ２７に蓄電された電力の電動モータ２００への印加と、電動モータ２００で回生発電された電力のバッテリ２７への印加とを選択的に切り換える。
【００４６】
ここで、本実施の形態では、発電機２０及び電動モータ２００が交流同期型の電動機で構成されるため、インバータ２６は、発電機２０で発電された電力をバッテリ２７へ印加する場合は発電機２０で発電された交流電圧を直流電圧に変換した後にバッテリ２７へ印加し、バッテリ２７の電力を電動モータ２００へ印加する場合はバッテリ２７の直流電圧を交流電圧に変換した後に電動モータ２００へ印加し、電動モータ２００で回生発電された電力をバッテリ２７へ印加する場合は電動モータ２００で回生発電された交流電圧を直流電圧に変換した後にバッテリ２７に印加する。
【００４７】
上記したように構成されたハイブリット機構には、内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット（Ｅ−ＥＣＵ）２９と、ハイブリット機構全体を総合的に制御するための電子制御ユニット（Ｈ−ＥＣＵ）３０とが併設されている。
【００４８】
前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、図示しないアクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ３１、及びＳＯＣコントローラ２８と電気配線を介して接続され、アクセルポジションセンサ３１の出力信号（アクセル開度信号）と、ＳＯＣコントローラ２８の出力信号（バッテリ２７の充電状態を示す信号）を入力することが可能となっている。
【００４９】
前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、発電機２０、インバータ２６、及び電動モータ２００と電気配線を介して接続されるとともに、前記Ｅ−ＥＣＵ２９と双方向通信可能な通信回線によって接続されている。前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、前記アクセルポジションセンサ３１や前記ＳＯＣコントローラ２８等の出力信号に基づいて発電機２０、インバータ２６、及び電動モータ２００を制御するとともに、前記Ｅ−ＥＣＵ２９を介して内燃機関１００を制御することが可能となっている。
【００５０】
例えば、Ｈ−ＥＣＵ３０は、イグニッションスイッチがオフからオンへ切り換えられた場合は、内燃機関１００を始動させる。詳しくは、Ｈ−ＥＣＵ３０は、バッテリ２７から発電機２０へ駆動電力を印加させるべくインバータ２６を制御して発電機２０をスタータモータとして作動させるとともに、点火栓３、スロットル弁８、及び燃料噴射弁５を作動させるべくＥ−ＥＣＵ２９へ機関始動要求信号を送信する。
【００５１】
この場合、動力分割機構１９では、発電機２０に連結されたサンギヤが回転する一方で、車輪２４、２５に連結されたリングギヤが停止状態となるため、サンギヤの回転トルクの略全てがプラネタリキャリアへ伝達されることになる。
【００５２】
前記動力分割機構１９のプラネタリキャリアは、内燃機関１００のアウトプットシャフト１８と連結されているため、前記プラネタリキャリアがサンギヤの回転トルクを受けて回転すると、それに伴ってアウトプットシャフト１８が回転する。その際、Ｅ−ＥＣＵ２９が点火栓３、スロットル弁８、及び燃料噴射弁５を作動させることにより、内燃機関１００のクランキングが実現され、内燃機関１００が始動される。
【００５３】
内燃機関１００が始動された後に、冷却水の温度が所定温度以上まで上昇すると、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００の暖機が完了したとみなし、内燃機関１００の運転を停止させるべくＥ−ＥＣＵ２９へ機関停止要求信号を送信する。
【００５４】
また、イグニッションスイッチがオンの状態で車両が停止した場合は、前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００の運転を停止させるべくＥ−ＥＣＵ２９へ機関停止要求信号を送信するとともに、電動モータ２００の回転を停止させるべくインバータ２６を制御する。
【００５５】
但し、車両停止時に、ＳＯＣコントローラ２８の出力信号値（バッテリ２７の充電状態を示す信号値）が所定の基準値を下回った場合、室内用エアコンディショナのコンプレッサ等のように内燃機関１００から出力されるトルクの一部を利用して駆動される補機類を作動させる必要が生じた場合、又は、内燃機関１００や排気浄化系を暖機する必要が生じた場合は、内燃機関１００の運転停止を禁止するか、もしくは一旦停止された内燃機関１００を再始動させるべくＥ−ＥＣＵ２９へ機関始動要求信号を送信する。
【００５６】
また、車両が停止状態から発進する場合は、前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、バッテリ２７から電動モータ２００へ駆動電力を印加させるべくインバータ２６を制御する。バッテリ２７から電動モータ２００へ駆動電力が供給されると、電動モータ２００のモータ回転軸２００ａが回転し、次いでモータ回転軸２００ａの回転トルクが減速機２１及びドライブシャフト２２、２３を介して車輪２４、２５へ伝達され、車両が発進する。
【００５７】
尚、車両発進時において、ＳＯＣコントローラ２８の出力信号値が所定の基準値を下回っている場合、エアコンディショナ用コンプレッサ等の補機類を作動させる必要が生じた場合、又は、内燃機関１００もしくは排気浄化系を暖機する必要が生じた場合は、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００を始動させるべくＥ−ＥＣＵ２９へ機関始動要求信号を送信する。
【００５８】
車両発進時において、バッテリ２７の充電、補機類の作動、内燃機関１００もしくは排気浄化系の暖機を図るべく内燃機関１００が始動されると、Ｈ−ＥＣＵ３０は、バッテリ２７から発電機２０へ励磁電流を印加すべくインバータ２６を制御し、発電機２０を発電機として作動させる。
【００５９】
この場合、内燃機関１００から出力されるトルクによってアウトプットシャフト１８が回転する。アウトプットシャフト１８の回転トルクは、動力分割機構１９のプラネタリキャリアへ伝達され、プラネタリキャリアからサンギヤとリングギヤとに分配される。
【００６０】
前記プラネタリキャリアから前記サンギヤに分配された回転トルクは、前記サンギヤに連結された発電機２０に伝達される。前記発電機２０は、前記サンギヤから伝達された運動エネルギを電気エネルギへ変換することにより発電を行う。前記発電機２０で発電された電力は、インバータ２６によってバッテリ２７と電動モータ２００とへ分配される。
【００６１】
前記プラネタリキャリアから前記リングギヤに分配された回転トルクは、前記リングギヤに連結されたモータ回転軸２００ａへ伝達される。
この結果、モータ回転軸２００ａは、電動モータ２００から出力されるトルクと前記リングギヤから伝達された回転トルクとを加算したトルクで回転することになる。このモータ回転軸２００ａの回転トルクは、減速機２１及びドライブシャフト２２、２３を介して車輪２４、２５へ伝達される。
【００６２】
また、車両が発進状態から通常走行状態へ移行した場合は、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００から出力されるトルクを所望の目標トルクとすべくＥ−ＥＣＵ２９を制御するとともに、バッテリ２７から電動モータ２００への駆動電力の供給を停止し、且つバッテリ２７から発電機２０へ励磁電流を印加させるべくインバータ２６を制御する。
【００６３】
具体的には、Ｈ−ＥＣＵ３０は、アクセルポジションセンサ３１の出力信号（アクセル開度）と図示しない車速センサの出力信号（車速）とから運転者が要求する駆動トルク（以下、要求駆動トルクと称する）を算出し、要求駆動トルクを満たす上で内燃機関１００が出力すべきトルク（以下、要求機関トルクと称する）と電動モータ２００が出力すべきトルク（以下、要求モータトルクと称する）とを決定する。
【００６４】
Ｈ−ＥＣＵ３０は、前記要求機関トルクをＥ−ＥＣＵ２９へ送信するとともに、前記要求モータトルクに従ってインバータ２６を制御する。その際、Ｈ−ＥＣＵ３０は、発電機２０に印加する励磁電流の大きさを調節することによって発電機２０の回転数を制御し、それによって内燃機関１００の機関回転数を制御する。
【００６５】
ここで、Ｈ−ＥＣＵ３０からＥ−ＥＣＵ２９へ送信される要求機関トルクは、例えば、内燃機関１００の吸入空気量と機関回転数とをパラメータとした値である。その場合、Ｈ−ＥＣＵ３０は、吸入空気量と機関回転数と機関トルクとの関係を示すマップを有し、このマップから所望の機関トルクに対応した吸入空気量と機関回転数とを特定し、特定した吸入空気量と機関回転数とを要求機関トルクとしてＥ−ＥＣＵ２９へ送信する。
【００６６】
Ｈ−ＥＣＵ３０からの要求機関トルクを受信したＥ−ＥＣＵ２９は、前記要求機関トルクに従って、スロットル開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、及び点火時期を決定し、アクチュエータ９、燃料噴射弁５、及び点火栓３を制御する。
【００６７】
尚、車両の通常走行時にバッテリ２７の充電が必要になると、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００から出力されるトルクを増加させるべくＥ−ＥＣＵ２９を制御するとともに、バッテリ２７から発電機２０へ印加される励磁電流を増加させるべくインバータ２６を制御し、要求駆動トルクを確保しつつ発電量を増加させる。
【００６８】
また、車両が加速状態にある場合は、Ｈ−ＥＣＵ３０は、前述した通常走行時と同様に要求駆動トルク、要求機関トルク、及び要求モータトルクを算出し、次いでＥ−ＥＣＵ２９を介して内燃機関１００を制御するとともに、インバータ２６を介して電動モータ２００を制御する。
【００６９】
尚、Ｈ−ＥＣＵ３０は、インバータ２６を制御する際、発電機２０で発電された電力に加えて、バッテリ２７の電力も電動モータ２００へ印加すべく制御を行い、電動モータ２００から出力されるトルクを増加させる。
【００７０】
また、車両が減速状態もしくは制動状態にある場合は、前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００の運転を停止（燃料噴射制御及び点火制御を停止）させるべく前記Ｅ−ＥＣＵ２９へ機関停止要求信号を送信するとともに、発電機２０の作動及び電動モータ２００の作動を停止させるべくインバータ２６を制御する。
【００７１】
続いて、前記Ｈ−ＥＣＵ３０は、バッテリ２７から電動モータ２００へ励磁電流を印加すべくインバータ２６を制御することにより、電動モータ２００を発電機として作用させ、車輪２４、２５からドライブシャフト２２、２３及び減速機２１を介してモータ回転軸２００ａへ伝達される運動エネルギを電気エネルギに変換する回生発電を行う。前記電動モータ２００で回生発電された電力は、インバータ２６を介してバッテリ２７に充電される。
【００７２】
次に、前記Ｅ−ＥＣＵ２９は、スロットルポジションセンサ１０、エアフローメータ１１、空燃比センサ１５、クランクポジションセンサ１６、水温センサ１７、蓄熱容器用水温センサ３８等の各種センサと電気配線を介して接続され、前記した各種センサの出力信号を入力することが可能になっている。
【００７３】
前記Ｅ−ＥＣＵ２９は、点火栓３、アクチュエータ９、燃料噴射弁５、第１制御弁３５、第２制御弁３６、電動ウォーターポンプ３７等と電気配線を介して接続され、前記した各種センサの出力信号や前記Ｈ−ＥＣＵ３０からの要求に基づいて、点火制御、スロットル制御、燃料噴射制御、及び蓄熱制御を実行する。
【００７４】
例えば、燃料噴射制御では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、以下に示すような燃料噴射量算出式に従って燃料噴射量（ＴＡＵ）を決定する。
TAU=TP*FWL*(FAF+FG)*[FASE+FAE+FOTP+FDE(D)]*FFC+TAUV
（TP：基本噴射量、FWL：暖機増量、FAF：空燃比フィードバック補正係数、
FG：空燃比学習係数、FASE：始動後増量、FAE：加速増量、FOTP：OTP増量、
FDE(D)：減速増量（減量）、FFC：フューエルカット復帰時補正係数、
TAUV：無効噴射時間）
その際、Ｅ−ＥＣＵ２９は、各種センサの出力信号値をパラメータとして内燃機関１００の運転状態を判別し、判別された機関運転状態とＥ−ＥＣＵ２９内のＲＯＭ等に予め記憶されたマップとに基づいて、上記した基本噴射量（ＴＰ）、暖機増量（ＦＷＬ）、始動後増量（ＦＡＳＥ）、加速増量（ＦＡＥ）、ＯＴＰ増量（ＦＯＴＰ）、減速増量（ＦＤＥ（Ｄ））、フューエルカット復帰時補正係数（ＦＦＣ）、無効噴射時間（ＴＡＵＶ）等を算出する。
【００７５】
また、Ｅ−ＥＣＵ２９は、以下の手順に従って空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）を算出する。すなわち、Ｅ−ＥＣＵ２９は、先ず空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否かを判別する。
【００７６】
前記した空燃比フィードバック制御条件としては、例えば、冷却水温度が所定温度以上である、内燃機関１００が非始動状態にある、燃料噴射量の始動後増量補正が非実行状態にある、燃料噴射量の暖機増量補正が非実行状態にある、燃料噴射量の加速増量補正が非実行状態にある、三元触媒１４２等の排気系部品の加熱防止のためのＯＴＰ増量補正が非実行状態にある、フューエルカット制御が非実行状態にある等の条件を例示することができる。
【００７７】
上記した空燃比フィードバック制御条件が不成立である場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）を“１．０”として燃料噴射量（ＴＡＵ）を算出する。
【００７８】
一方、上記した空燃比フィードバック制御条件が成立している場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、空燃比センサ１５の出力信号を入力し、入力した出力信号と空燃比センサ１５の応答遅れ時間とに基づいて、実際の排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるか又はリッチであるかを判別する。
【００７９】
Ｅ−ＥＣＵ２９は、前記した実際の排気空燃比が理論空燃比よりリッチであると判定した場合は燃料噴射量（ＴＡＵ）を減量補正すべく空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）の値を補正し、前記した実際の排気空燃比が理論空燃比よりリーンであると判定した場合は燃料噴射量（ＴＡＵ）を増量補正すべく空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）の値を補正する。
【００８０】
Ｅ−ＥＣＵ２９は、上記した手順で算出された空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）に上限ガード処理及び下限ガード処理を施し、ガード処理後の空燃比フィードバック補正係数（ＦＡＦ）を前記燃料噴射量算出式に代入して燃料噴射量（ＴＡＵ）を算出する。
【００８１】
次に、蓄熱制御では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱式排気浄化機構１４の蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値（蓄熱材温度）を入力し、蓄熱材温度が所定温度以上であるか否かを判別する。
【００８２】
前記蓄熱材温度が所定温度以上である場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱材１４３の蓄熱量が所望量以上であるとみなし、通常の制御を実行する。一方、前記蓄熱材温度が所定温度未満である場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱材１４３の蓄熱量が所望量未満であるとみなし、内燃機関１００の発熱量、具体的には内燃機関１００から排出される排気温度を高めるべく内燃機関１００の運転状態を制御する。
【００８３】
ところで、Ｅ−ＥＣＵ２９が排気温度を高めるべく内燃機関１００の運転状態を任意に制御すると、内燃機関１００の運転状態の変化が車両の走行状態に影響を及ぼし、ドライバビリィティが悪化する場合がある。
【００８４】
そこで、本実施の形態では、蓄熱制御において排気温度を高めるべく内燃機関１００の運転状態を制御する必要が生じた場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９が蓄熱制御の実行開始をＨ−ＥＣＵ３０へ通知し、それに対応してＨ−ＥＣＵ３０が内燃機関１００を空回りさせ、且つ、電動モータ２００の出力のみで車両を駆動させるべく発電機２０の回転数を制御するようにした。
【００８５】
このような制御によれば、内燃機関１００の運転状態が車両の走行状態に影響を及ぼすことがないので、Ｅ−ＥＣＵ２９は、車両の走行条件に左右されることなく内燃機関１００の運転状態を制御することが可能となる。従って、Ｅ−ＥＣＵ２９は、排気温度を高めることのみを目的として内燃機関１００の運転状態を任意に制御することができる。
【００８６】
以下、本実施の形態に係る蓄熱制御について具体的に説明する。
蓄熱制御を実行するにあたり、Ｅ−ＥＣＵ２９は、図３に示すような蓄熱制御ルーチンを実行する。この蓄熱制御ルーチンは、Ｅ−ＥＣＵ２９に内蔵されたＲＯＭ等の記憶装置に予め記憶され、イグニッションスイッチがオン状態にあるときにＥ−ＥＣＵ２９が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【００８７】
蓄熱制御ルーチンでは、Ｅ−ＥＣＵ２９は、先ずＳ３０１において内燃機関１００が運転状態にあるか否かを判別する。
前記Ｓ３０１において内燃機関１が運転状態にあると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０２へ進み、蓄熱材温度センサ１４５の出力信号：Ｔを入力する。
【００８８】
Ｓ３０３では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが予め設定された所定温度：ＴS以上であるか否かを判別する。
前記Ｓ３０３において蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが前記所定温度：ＴS以上であると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００８９】
一方、前記Ｓ３０３において蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが前記所定温度：ＴS未満であると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０４へ進む。
【００９０】
Ｓ３０４では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、該Ｅ−ＥＣＵ２９に内装されたＲＡＭに予め設定された機関停止禁止フラグ記憶領域に“１”を書き込む。前記機関停止禁止フラグ記憶領域は、蓄熱式排気浄化機構１４の状態が蓄熱制御実行領域にあるとき、言い換えれば蓄熱材１４３の蓄熱量を増加させるべく内燃機関１００の運転状態が制御されるときは“１”を記憶し、蓄熱式排気浄化機構１４の状態が蓄熱制御非実行領域にあるときは“０”を記憶する領域である。
【００９１】
前記機関停止禁止フラグ記憶領域に“１”が記憶されているときは、Ｅ−ＥＣＵ２９は、たとえＨ−ＥＣＵ３０からの機関停止要求を受信しても内燃機関１００の運転停止しないものとする。
【００９２】
前記したＳ３０４の処理を実行し終えたＥ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０５へ進み、蓄熱制御の実行を開始する旨を示す信号をＨ−ＥＣＵ３０へ送信する。
この場合、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００が空回りするとともに、該ハイブリット車が電動機から出力される回転トルクによって走行するようハイブリット機構を制御する。
【００９３】
具体的には、Ｈ−ＥＣＵ３０は、バッテリ２７から発電機２０へ印加される励磁電流の大きさを調節すべくインバータ２６を制御することによって、発電機２０の回転数を所定回転数に収束させる。前記した所定回転数は、内燃機関１００から出力される回転トルク（アウトプットシャフト１８の回転トルク）が動力分割機構１９においてモータ回転軸２００ａへ伝達されなくなる回転数である。
【００９４】
一方、Ｈ−ＥＣＵ３０は、アクセルポジションセンサ３１の出力信号（アクセル開度）と車速センサの出力信号（車速）とから要求駆動トルクを算出し、その要求駆動トルクを要求モータトルクとみなす。次いで、Ｈ−ＥＣＵ３０は、前記要求モータトルクを満たすべく、バッテリ２７あるいは発電機２０から電動モータ２００へ印加される駆動電力を調節する。
【００９５】
ここで、図３に戻り、前記Ｓ３０５の処理を実行し終えたＥ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０６へ進み、蓄熱制御の実行を開始する。蓄熱制御では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、例えば、機関回転数や吸入空気量の増加制御、点火時期の遅角制御等を行うことにより、排気の温度や熱量を増加させる。
【００９６】
Ｓ３０７では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱材温度センサ１４５の出力信号：Ｔを再度入力する。
Ｓ３０８では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、前記Ｓ３０７で入力した蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが所定温度：ＴS以上であるか否か、すなわち蓄熱制御によって蓄熱材１４３の温度が所定温度：ＴS以上まで上昇したか否かを判別する。
【００９７】
前記Ｓ３０８において前記蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが所定温度：ＴS未満であると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０６へ戻り、蓄熱制御の実行を継続する。
【００９８】
一方、前記Ｓ３０８において前記蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値：Ｔが所定温度：ＴS以上であると判定した場合は、Ｅ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３０９へ進み、蓄熱制御の実行を終了する。
【００９９】
Ｓ３１０では、Ｅ−ＥＣＵ２９は、蓄熱制御の実行を終了する旨を示す信号をＨ−ＥＣＵ３０へ送信する。この場合、Ｈ−ＥＣＵ３０は、内燃機関１００及び電動モータ２００の運転状態を通常の運転状態に戻すべくハイブリット機構を制御する。
【０１００】
前記Ｓ３１０の処理を実行し終えたＥ−ＥＣＵ２９は、Ｓ３１１へ進み、機関停止禁止フラグ記憶領域に記憶されている値を“１”から“０”へ書き換えた後、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１０１】
このようにＥ−ＥＣＵ２９が蓄熱制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る機関制御手段が実現され、車両の走行状態に左右されずに内燃機関１００の運転状態を制御することが可能となるため、車両が如何なる走行状態にあろうとも蓄熱材１４３に熱を蓄えるべく内燃機関１００の運転状態を制御することができる。
【０１０２】
この結果、本実施の形態に係るハイブリット車における蓄熱式触媒装置では、常に所望量以上の熱を蓄熱材１４３に蓄えておくことが可能となり、内燃機関１００の運転が停止される際には必ず蓄熱材１４３に所望量以上の熱が蓄えられることになる。
【０１０３】
従って、本実施の形態に係るハイブリット車における蓄熱式触媒装置によれば、内燃機関１００の運転が停止された後は、蓄熱材１４３に蓄えられた十分な熱量によって三元触媒１４２の温度が低下が防止され、内燃機関１００の再始動時まで三元触媒１４２を活性温度以上に保つことが可能となり、内燃機関１００始動時における排気エミッションを向上させることができるとともに、三元触媒１４２の暖機に要する燃料消費量を低減させることが可能となる。
【０１０４】
尚、本実施の形態では、蓄熱材温度センサ１４５の出力信号値（蓄熱材１４３の温度）をパラメータとして蓄熱材１４５の蓄熱量を判定する例について述べたが、蓄熱材温度センサ１４５の代わりに三元触媒１４２の床温を検出する触媒床温センサを設け、その触媒床温センサの出力信号値をパラメータとして蓄熱材１４３の蓄熱量を推定するようにしてもよい。
【０１０５】
また、蓄熱式排気浄化機構１４は、図４に示すように、蓄熱材１４３を加熱するための電熱ヒータ１４６を備えるようにしてもよい。この場合、電熱ヒータ１４６は、内燃機関１００の運転停止状態が長期間続いた場合のように、蓄熱材１４３の温度もしくは三元触媒１４２の温度が所望の温度より低くなった場合にのみ作動して蓄熱材１４３及び三元触媒１４２を加熱するようにしてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明にかかるハイブリット車における蓄熱式触媒装置によれば、補助動力源の出力のみで走行可能なハイブリット車の特性を利用することにより、車両の走行条件に左右されることなく、蓄熱手段に所望量の熱を蓄えるべく内燃機関の運転状態を制御することができるため、蓄熱手段の蓄熱量を常に所望量以上とすることが可能となる。
【０１０７】
この結果、内燃機関の運転が停止される場合には、必ず蓄熱手段に所望量以上の熱が蓄えられることになり、内燃機関の運転停止後における排気浄化触媒の温度低下を確実に抑制することができ、内燃機関の再始動時における排気エミッションを向上させることが可能となるとともに、排気浄化触媒の暖機にかかる燃料消費量を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る蓄熱式触媒装置を適用するハイブリット車に搭載されるハイブリット機構の概略構成を示す図
【図２】 蓄熱式排気浄化機構の構成を示す図
【図３】 蓄熱制御ルーチンを示すフローチャート図
【図４】 蓄熱式排気浄化機構の他の実施態様を示す図
【符号の説明】
１４・・・蓄熱式排気浄化機構
１９・・・動力分割機構
２０・・・発電機
２１・・・減速機
２２・・・ドライブシャフト
２３・・・ドライブシャフト
２４・・・車輪
２５・・・車輪
２６・・・インバータ
２７・・・バッテリ
２８・・・ＳＯＣコントローラ
２９・・・Ｅ−ＥＣＵ
３０・・・Ｈ−ＥＣＵ
１００・・内燃機関
１４０・・内筒
１４１・・外筒
１４２・・三元触媒
１４３・・蓄熱材
１４４・・真空断熱層
２００・・電動モータ
Claims (2)
- 内燃機関と補助動力源とを選択的に運転させて車両を駆動し、前記内燃機関によって駆動される発電機と、前記内燃機関から出力されるトルクを車両を駆動するためのトルクと前記発電機を駆動するためのトルクとに分配する動力分割機構と、を有するハイブリット機構と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を流れる排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関が運転状態にあるときは前記内燃機関で発生する熱を蓄熱し、前記内燃機関の運転停止後は蓄熱された熱を利用して前記排気浄化触媒の温度低下を抑制する蓄熱手段と、
前記蓄熱手段の蓄熱量が所定量未満である場合、前記内燃機関から出力されるトルクの全てが前記動力分割機構を介して前記発電機を駆動するためのトルクとして分配されるように前記発電機を制御することにより、車両の走行に影響を与えることなく前記蓄熱量を増加させるように、前記ハイブリット機構を介して前記内燃機関の運転状態を制御する蓄熱制御を実行し、前記蓄熱量が該所定量以上になると該蓄熱制御を停止して通常通り前記ハイブリット機構を介して前記内燃機関及び前記補助動力源を制御する機関制御手段と、を備えることを特徴とするハイブリット車における蓄熱式触媒装置。 - 前記蓄熱手段の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記機関制御手段は、前記温度検出手段の検出値をパラメータとして前記蓄熱手段の蓄熱量を判定することを特徴とする請求項１に記載のハイブリット車における蓄熱式触媒装置。
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