JP3992933B2 - 車輌のエンジン排気浄化運転方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気への有害成分の排出を抑制するようエンジン（本願では内燃機関）の運転を制御しつつ車両を運転する方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
近年来、大気環境保全の必要から、自動車等の車輌に於いては、エンジン排気中に含まれる有害成分であるＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯの大気への排出を防止すべく、これらを相互に反応させて無害のＮ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏとする機能を有する三元触媒の如き触媒を内蔵する触媒コンバータがエンジンの排気系に常備されている。かかるエンジン排気浄化触媒は、エンジン排気によって加熱されて或る活性化温度以上に暖機された状態にならなければ有効に作動しない。従来の自動車では、車輌運行開始時にエンジンが冷温状態より始動されると、始動直後は止むを得ず触媒未活性状態でのエンジン運転が行われるが、一旦車輌の運行が開始されると、車輌運行中エンジンは連続して運転されるので、触媒未活性でのエンジン運転の問題は車輌運行開始時のみに限られた問題であった。
【０００３】
ところが、現今、大気環境保全に加えて燃料資源を節約すべく、車輌の運行中、信号待ちや道路渋滞による車輌の一時停車時にエンジンを一時停止させるエコラン車や車輌の運転状態に応じてエンジンによる車輌駆動と電気モータによる車輌駆動とを適宜織り交ぜて行なうハイブリッド車が注目されており、これらのエコラン車やハイブリッド車に於いては、車輌がエンジン冷温状態にて始動された後、排気浄化触媒が未だ十分な暖機状態に達しないうちにエコラン制御やハイブリッド制御によりエンジンが一時停止されると、排気浄化触媒の暖機が途中で中止され、いつまでも触媒暖機不全のままエンジンが運転される虞れがある。そこで、エコラン車やハイブリッド車に於いて、エンジンを一時停止しようとするとき、排気浄化触媒の温度が未だ所定の暖機状態に達していないときには、エンジンの一時停止を禁止することが特開昭５８−６７９４０号や特開平２０００−９７０６３号の公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の通り排気浄化触媒の温度が所定の暖機状態に達するまではエンジンの一時停止が禁止されることにより、排気浄化触媒が無事活性化温度以上に暖機されたとしても、エコラン制御やハイブリッド制御によりエンジンが一時停止されると、エンジン一時停止時間の長さの如何によっては、その間に触媒温度が触媒活性化温度以下に下がってしまう虞れがある。
【０００５】
また、ＨＣ吸着材を触媒コンバータの上流側に触媒コンバータの容器とは別の容器に入れて設けたり、或は三元触媒と層をなして触媒コンバータの容器内に設け、排気浄化触媒が暖機されて活性化するまで、エンジンの冷温始動時に多く発生するＨＣをこのＨＣ吸着材にて一時吸着して保持し、触媒コンバータが暖機され活性化したところで、その間に同じくエンジン排気により暖められてＨＣ吸着材がＨＣ吸着力を失っていくことにより放出されてくるＨＣを浄化するようにしたＨＣ排出防止手段が知られているが、かかるＨＣ排出防止手段にとっては、エンジンの一時停止によりＨＣ酸化触媒が活性化温度より僅かに低い温度まで冷えるような状況は、エンジンの次に再始動時に、ＨＣ酸化触媒が活性を失っているときに、ＨＣ吸着材はＨＣ吸着温度以上にあってＨＣの吸着を行なわず、両者の作用の間隙を縫ってＨＣが大気へ排出されてしまうという不都合をもたらす。
【０００６】
本発明は、エコラン車やハイブリッド車に於けるエンジン一時停止と排気浄化触媒活性化温度に係る上記の如き問題に鑑み、この点に関し改良された車輌の運転方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は、エンジンの排気系にエンジン排気浄化触媒を備えた車輛を所定の車輛運転条件が成立したときエンジンが一時停止される要領にて運転する車輛運転方法にして、
エンジンが一時停止され、前記エンジン排気浄化触媒の温度がその浄化機能維持のために必要な所定の下限しきい値まで低下したときには、前記所定の車輛運転条件が成立していても、エンジンを再始動させ、前記所定の車輛運転条件が成立している間の再始動運転は前記エンジン排気浄化触媒の加熱に着目した運転とされるとの条件で、前記エンジン再始動により前記エンジン排気浄化触媒の温度が排気浄化触媒の活性化状態を維持するためのエンジン運転の再始動の頻度と運転時間との間の調和を考慮して定められた上限しきい値に達したとき、前記所定の車輛運転条件がなお成立していれば、エンジンを一時停止させることを特徴とする車輌運転方法を提案するものである。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記の如く、車輌の運転制御が、エンジンを一時停止させる所定の車輌運転条件が成立したことによりエンジンを一時停止させても、エンジン排気浄化触媒の温度がその浄化機能維持のために必要な所定の下限しきい値まで低下したときにはエンジンを再始動させるようになっていれば、エコラン制御やハイブリッド制御により排気浄化触媒の温度が低下してその活性が失われることを防止することができる。また特にこの場合、排気浄化触媒の温度が活性化温度を僅かに下回るような温度になる状況が回避されるので、上記の如く排気浄化触媒にＨＣ吸着材が組み合わされているときにも、排気浄化触媒とＨＣ吸着材の両方が同時に作動しなくなるという最悪の事態が生ずることを回避することができる。
【００１１】
即ち、今、図１に示す如く車輌がエンジン冷温状態から発進して時点ｔ１まで運転されたところで、車輌が信号待ち停車に入り、エコラン制御或はハイブリッド制御が作動してエンジン一時停止の指令が発せられ、エンジンは一時停止されるとする。このとき、エンジンの排気系に設けられた三元触媒の如き排気浄化触媒は、なおまだ幾分温度上昇中ではあったが、既にその所定の排気浄化機能を発揮するに必要な最低暖機温度Tccoより十分高い温度に達している。
【００１２】
しかし、時点ｔ１に於いてエンジンが停止されると、これより排気浄化触媒の温度Tccは下がり始め、エンジン一時停止の時間が長引くと、その温度は次第に上記の必要最低暖機温度Tccoの近くまで下がってくる。そこで、排気浄化触媒温度TccがTccoよりはまだ幾分高い下限しきい値Tcc1まで下がった時点ｔ２に於いて、エンジン一時停止の指令はなお発せられたままであっても、排気浄化触媒活性維持の目的でエンジンを再始動させる。かかるエンジン一時停止指令下での排気浄化触媒活性維持目的のエンジン運転は、図には示されていないがそれ自身周知のエンジン運転制御装置により、点火時期を遅らせるなどの、出力はさして出ないが排気温度が高くなるような、排気浄化触媒の加熱に適した運転とされるのがよい。
【００１３】
こうしてエンジンが再始動されると、排気浄化触媒の温度は上昇し、時点ｔ２より幾分かの時間を経た時点ｔ３にて温度Tcc２に達する。かかる温度Tcc２を上限しきい値として適当に選び、排気浄化触媒温度がここまで復したら、このときなおエンジン一時停止指令が続いているなら、エンジンをここで再び一時停止させるようにすれば、排気浄化触媒が活性状態を失うことを回避しつつ、車輌の運行上許されるエンジン一時停止可能期間中の排気浄化触媒加熱のためのエンジン運転を最小限度に抑え、エコラン車やハイブリッド車の目指す大気環境保全と燃料資源節約の効果をなお十分に確保することができる。尚、図示の例では、エンジンが時点ｔ３にて停止したことにより排気浄化触媒の温度は再び低下し始め、時点ｔ４にて再び下限しきい値Tcc1まで下がり、エンジン一時停止指令がなおも続いているが、エンジンは再度始動されて時点ｔ５まで運転される。そして、その後の停止中、時点ｔ６にてエンジン一時停止指令が解除され、エンジン運転が再開される。
【００１４】
こうして排気浄化触媒温度が、その活性化に必要な最低温度Tccoを横切って、その直下の温度領域にもたらされることが回避される。
【００１５】
ＨＣ吸着材と三元触媒の如きＨＣ酸化触媒である排気浄化触媒のそれぞれの昇温状態に対するＨＣ保持能とＨＣ浄化能は、図２に示す如く変化する。図２に於いて、縦座標はＨＣ保持能およびＨＣ浄化能であり、横座標はＨＣ吸着材およびＨＣ酸化触媒の温度である。エンジン冷温始動時には時間の経過と共にＨＣ吸着材およびＨＣ酸化触媒はエンジン排気によって加熱されて次第に昇温していくので、横座標はエンジン冷温始動後の経過時間にも相当する。これらＨＣ吸着材のＨＣ保持能曲線とＨＣ酸化触媒のＨＣ浄化能曲線との重なり部に於ける曲線の谷部は、ＨＣ吸着材がＨＣを吸着せず或いは吸着していたＨＣを放出するが、ＨＣ酸化触媒はＨＣをまだ浄化できないときであり、このような排気浄化触媒活性化温度の下限値直下の温度領域は、エンジンの冷温始動時にはなるべく速やかに通過し、一度通過し終わったら再度後戻りすべからざる温度領域である。本発明はかかる温度領域への後戻りを防止するものである。
【００１６】
排気浄化触媒温度Ｔccが下限しきい値温度Ｔcc1まで下がることにより再始動されたエンジンの運転を再停止させる上限しきい値温度Ｔcc2の高さは、これが高くされる程、エンジン一時停止許容期間中にエンジンが排気浄化触媒温度維持のために再始動される頻度を減ずるが、エコラン制御やハイブリッド制御の効果をより大きく減ずる。従って、これらの互いに相反する結果の間で最適の均衡を図るようにＴcc1に対するＴcc2の値の大きさを定めることにより総合的に見た最大の効果を得ることができる。
【００１７】
エンジン一時停止のための所定の車輌運転条件が成立している間の排気浄化触媒加熱のためのエンジン再始動とその運転が、点火時期の遅角等により排気浄化触媒の加熱に着目した運転とされれば、図１に於けるｔ２とｔ３の間、或いはｔ４とｔ５の間のエンジン運転時間をより短くすることができ、それだけ排気浄化触媒活性化状態維持のために要するエコランやハイブリッド効果の削減を抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、本発明を実施例について詳細に説明する。
【００１９】
図３は、図１に例示したような車輌の運転経過に於いて、時点ｔ２〜ｔ４間或いは時点ｔ４〜ｔ６間に本発明により行われるエンジンの作動制御を示すフローチャートである。かかるフローチャートによる制御は、エコラン車やハイブリッド車に於いて既に周知の図には示されていないマイクロコンピュータを備えた車輌運転制御装置にその作動プログラムの一部として組み込まれ、車輌運転が開始されると同時に開始される。
【００２０】
制御が開始されると、ステップ１０にてエンジン運転指令、排気浄化触媒温度Tcc等の制御に係るデータの読込みが行われ、次いでステップ２０にてエンジン一時停止が指令中であるか否かが判別される。答えがイエスのときには、制御はステップ３０へ進む。ステップ３０に於いては、フラグFが１であるか否かが判別される。この種のフラグは制御の開始時に０にリセットされており、これが１にセットされるのは後述のステップ７０であるので、答えはノーであり、制御はステップ４０へ進む。
【００２１】
ステップ４０に於いては、排気浄化触媒温度Tccが図１に示すTcc1の如く排気浄化触媒の活性化最低温度Tccoより幾分高い下限しきい値以上であるか否かが判別される。答えがイエスのときには、このフローチャートによる制御は必要ないので、制御は直ちにステップ１０へ戻り、データを読み直しつつ待機するが、答えがノーのときには、制御はステップ５０へ進む。
【００２２】
ステップ５０に於いては、エンジンを駆動系より切り離す操作が行なわれ、次いで制御はステップ６０へ進み、エンジンが始動され、エンジンの運転が行われる。このステップ６０により始動されるエンジンの運転は、エンジン一時停止指令中のエンジン運転であり、駆動力を得るためのエンジン運転ではなく、排気により排気浄化触媒を加熱するためのエンジン運転であるので、駆動力は低くとも排気温度ができるだけ高くなるよう、点火時期を遅らせるような運転とされる。次いで制御はステップ７０へ進み、フラグFが１にセットされ、制御はステップ１０へ戻る。
【００２３】
制御がステップ７０を通った後ステップ３０に至ると、答えはイエスとなるので、その後制御はステップ３０よりステップ８０へ進む。ステップ８０にては、排気浄化触媒温度Tccが図１に示すTcc２の如く、排気浄化触媒の活性化状態を維持するためのエンジン運転の再始動の頻度と運転時間との間の調和を最適化する上限しきい値Tcc2に達したか否かが判別される。答えがノーのときには制御はステップ１０へ戻る。こうしてステップ１０、２０、３０、８０を通る制御は図１の時点ｔ２〜ｔ３或いはｔ４〜ｔ５の間続けられる。
【００２４】
エンジンのかかる触媒加熱用運転により温度Tccが上限しきい値Tcc2に達すると、ステップ８０の答えはイエスに転ずるので、制御はステップ９０へ進み、エンジンは停止される。そしてステップ１００にて、ステップ５０にて行なったエンジンの駆動系からの切離しが解除され、次いでステップ１１０にてフラグFが０にリセットされる。
【００２５】
一方、上記のどの制御過程にあっても、エンジン一時停止の指令が解除され、ステップ２０の答えがノーとなったときには、制御はステップ１２０へ進み、フラグFが１であるか否かが判別される。触媒加熱のためのエンジン運転中であればフラグFは１となっているので、制御はステップ１００へ進み、ステップ５０にて行なったエンジンの駆動系からの切離しが解除され、ステップ１１０にてフラグFが０にリセットされる。また始めからエンジン一時停止指令中でないときには、制御はステップ２０にてノーに進み、ステップ１２０にてもノーに進むので、触媒加熱のためのエンジン運転はそもそも行われない。
【００２６】
以上に於いては本発明を一つの実施例について詳細に説明したが、かかる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】本発明による車輌運転制御方法により車輌が運転される経過の一例を示す線図。
【図２】ＨＣ吸着材と三元触媒の如きＨＣ酸化触媒の温度またはエンジン冷温始動後の時間経過に対するＨＣ保持能とＨＣ浄化能の変化を示す線図。
【図３】図１に例示したような車輌の運転経過に於いて、時点ｔ２〜ｔ４間或いは時点ｔ４〜ｔ６間に本発明により行われるエンジンの作動制御を示すフローチャート。

Claims (1)

  1. エンジンの排気系にエンジン排気浄化触媒を備えた車輛を所定の車輛運転条件が成立したときエンジンが一時停止される要領にて運転する車輛運転方法にして、
    エンジンが一時停止され、前記エンジン排気浄化触媒の温度がその浄化機能維持のために必要な所定の下限しきい値まで低下したときには、前記所定の車輛運転条件が成立していても、エンジンを再始動させ、前記所定の車輛運転条件が成立している間の再始動運転は前記エンジン排気浄化触媒の加熱に着目した運転とされるとの条件で、前記エンジン再始動により前記エンジン排気浄化触媒の温度が排気浄化触媒の活性化状態を維持するためのエンジン運転の再始動の頻度と運転時間との間の調和を考慮して定められた上限しきい値に達したとき、前記所定の車輛運転条件がなお成立していれば、エンジンを一時停止させることを特徴とする車輌運転方法。
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