JP5212276B2 - Hybrid car - Google Patents
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Description
本発明は、モータとエンジンとを備えたハイブリッド自動車に関し、特に、触媒を用いてエンジンの排気浄化を行うハイブリッド自動車に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle including a motor and an engine, and more particularly to a hybrid vehicle that performs exhaust purification of an engine using a catalyst.
モータとエンジンとを備えたハイブリッド自動車は、環境に配慮した自動車として知られている。そのため、ハイブリッド自動車においてエンジン駆動時における排気が環境に与える影響に配慮することも重要である。そこで、かかるハイブリッド自動車であっても、従来の自動車と同様に、触媒を用いてエンジンの排気浄化を行うハイブリッド自動車が知られている(たとえば、〔特許文献1〕参照)。また、同様の目的で、ハイブリッド自動車において、エンジンの始動時より前に、車両をモータによって走行させるとともに吸排気バルブを閉じた状態に維持したままクランクシャフトを従動させてエンジンの暖機を行い、エンジンの始動時においても排気が環境に与える影響を低減しようとする技術が提案されている(たとえば、〔特許文献1〕参照)。 A hybrid vehicle including a motor and an engine is known as an environmentally friendly vehicle. For this reason, it is also important to consider the environmental impact of exhaust when the engine is driven in a hybrid vehicle. Therefore, even for such a hybrid vehicle, a hybrid vehicle that purifies the exhaust of an engine using a catalyst is known as in the case of a conventional vehicle (see, for example, [Patent Document 1]). For the same purpose, in the hybrid vehicle, before starting the engine, the vehicle is driven by a motor and the crankshaft is driven while the intake and exhaust valves are kept closed to warm up the engine. There has been proposed a technique for reducing the influence of exhaust gas on the environment even when the engine is started (see, for example, [Patent Document 1]).
ところが、一般に、吸排気バルブとクランクシャフトとは連動するように構成されているため、クランクシャフトが駆動される状態で吸排気バルブを閉じた状態に維持するためには、バルブ駆動機構等を変更しなければならないという問題がある。また、触媒を用いてエンジンの排気浄化を良好に行うには、触媒を十分高い温度に昇温した状態で排気を通す必要があるが、かかる技術では、触媒の暖機は排気のみによって行われるため、エンジンの始動時において触媒による排気浄化作用が十分に得られない状態が生じるという問題がある。 However, in general, the intake / exhaust valve and the crankshaft are configured to work together, so the valve drive mechanism, etc. can be changed to keep the intake / exhaust valve closed when the crankshaft is driven. There is a problem that must be done. Further, in order to satisfactorily purify the exhaust gas of the engine using the catalyst, it is necessary to pass the exhaust gas in a state where the catalyst is heated to a sufficiently high temperature, but in such a technique, the catalyst is warmed up only by the exhaust gas. Therefore, there is a problem that a state in which the exhaust gas purification action by the catalyst cannot be sufficiently obtained at the start of the engine occurs.
一方、触媒を加熱するためにヒータを用いることが知られているが、このヒータは一般に、排気経路における触媒の上流側に設けられ、ヒータによって加熱した排気を介して触媒を加熱するように構成されている。つまり、触媒を加熱するには排気の流れを要する。したがってやはり、吸排気バルブを閉じた状態でエンジンの暖機を行う技術では、エンジンの暖機中は触媒を昇温させることができないため、上述したのと同様に、エンジンの始動時において触媒による排気浄化作用が十分に得られない状態が生じるという問題があり、また排気の流れが存在しない状態においてヒータを動作させても触媒は暖気されないという問題がある。 On the other hand, it is known that a heater is used to heat the catalyst, but this heater is generally provided on the upstream side of the catalyst in the exhaust path and is configured to heat the catalyst via the exhaust heated by the heater. Has been. In other words, an exhaust flow is required to heat the catalyst. Therefore, in the technology for warming up the engine with the intake / exhaust valve closed, the catalyst cannot be heated while the engine is warmed up. There is a problem that a state in which the exhaust purification action cannot be sufficiently obtained occurs, and there is a problem that the catalyst is not warmed up even if the heater is operated in a state where there is no exhaust flow.
本発明は、モータとエンジンとを備え、触媒を用いてエンジンの排気浄化を行うハイブリッド自動車であって、触媒による排気浄化性能をエンジン始動時から良好に発揮し得るハイブリッド自動車を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle that includes a motor and an engine, and that uses a catalyst to purify the exhaust of the engine, and that can exhibit the exhaust purification performance of the catalyst satisfactorily from the start of the engine. And
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、走行用のモータと、同モータに電力を供給するバッテリと、同バッテリを充電するモータジェネレータと、同モータジェネレータを回転駆動するエンジンと、を備えたハイブリッド自動車において、前記エンジンの吸気経路に設けられたスロットル弁と、前記エンジンの排気経路に設けられた排気浄化用の触媒と、前記排気経路における前記触媒の下流側と前記吸気経路における前記スロットル弁の下流側とに連通して設けられ前記エンジンの排気の一部を同エンジンの吸気経路に導くEGR通路と、前記EGR通路の開度を調整するEGR弁と、前記エンジンの始動前における暖気が要求される場合に、前記スロットル弁を閉じるとともに前記EGR弁を開くことで、前記給気経路の前記EGR通路に接続された部分から前記エンジンに至る部分と、前記エンジンの内部と、前記排気経路の前記エンジンから前記EGR通路までの前記触媒が設けられた部分と、前記EGR通路とにより、環状の通路を形成し、前記モータジェネレータにより前記エンジンをモータリング運転させる制御手段とを備え、前記モータリング運転おいては燃料噴射を行うことなく、当該モータリング運転によって行われる前記エンジンのポンピングにより前記環状の通路において前記エンジンを経た空気の還流を行わせるとともに、当該モータリング運転によって行われるクランキングによる摩擦熱を前記還流によって前記環状の通路に循環させて前記エンジンと前記触媒とを昇温させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a traveling motor, a battery that supplies electric power to the motor, a motor generator that charges the battery, an engine that rotationally drives the motor generator, A throttle valve provided in the intake path of the engine, an exhaust purification catalyst provided in the exhaust path of the engine, a downstream side of the catalyst in the exhaust path, and in the intake path An EGR passage which is provided in communication with the downstream side of the throttle valve and guides part of the exhaust of the engine to an intake passage of the engine; an EGR valve which adjusts the opening of the EGR passage; and before the engine is started when the warm-up is required, the EGR valve closes the throttle valve in the open Kukoto in, the said air supply path A portion extending from the portion connected to the GR passage to the engine, the interior of the engine, a portion of the exhaust path from which the catalyst is provided from the engine to the EGR passage, and the EGR passage Control means for forming a passage and causing the motor generator to perform motoring operation by the motor generator, and without performing fuel injection in the motoring operation, the ring is formed by pumping of the engine performed by the motoring operation. And the temperature of the engine and the catalyst is increased by circulating the frictional heat generated by the cranking performed by the motoring operation to the annular passage by the reflux. It is characterized by.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のハイブリッド自動車において、前記触媒には加熱ヒータが設けられ、前記制御手段は、前記エンジンの始動前における暖気が要求される場合に前記加熱ヒータを作動させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the hybrid vehicle according to the first aspect, the catalyst is provided with a heater, and the control means operates the heater when warming-up is required before starting the engine. It is characterized by making it.
請求項3記載の発明は、請求項2記載のハイブリッド自動車において、前記触媒は上流側触媒と下流側触媒とを有しており、前記加熱ヒータは前記上流側触媒のみに設けられていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the hybrid vehicle of the second aspect, the catalyst has an upstream catalyst and a downstream catalyst, and the heater is provided only in the upstream catalyst. Features.
請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載のハイブリッド自動車において、前記加熱ヒータは前記触媒の直上流に設けられていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the hybrid vehicle of the second or third aspect, the heater is provided immediately upstream of the catalyst.
本発明は、走行用のモータと、同モータに電力を供給するバッテリと、同バッテリを充電するモータジェネレータと、同モータジェネレータを回転駆動するエンジンと、を備えたハイブリッド自動車において、前記エンジンの吸気経路に設けられたスロットル弁と、前記エンジンの排気経路に設けられた排気浄化用の触媒と、前記排気経路における前記触媒の下流側と前記吸気経路における前記スロットル弁の下流側とに連通して設けられ前記エンジンの排気の一部を同エンジンの吸気経路に導くEGR通路と、前記EGR通路の開度を調整するEGR弁と、前記エンジンの始動前における暖気が要求される場合に、前記スロットル弁を閉じるとともに前記EGR弁を開くことで、前記給気経路の前記EGR通路に接続された部分から前記エンジンに至る部分と、前記エンジンの内部と、前記排気経路の前記エンジンから前記EGR通路までの前記触媒が設けられた部分と、前記EGR通路とにより、環状の通路を形成し、前記モータジェネレータにより前記エンジンをモータリング運転させる制御手段とを備え、前記モータリング運転おいては燃料噴射を行うことなく、当該モータリング運転によって行われる前記エンジンのポンピングにより前記環状の通路において前記エンジンを経た空気の還流を行わせるとともに、当該モータリング運転によって行われるクランキングによる摩擦熱を前記還流によって前記環状の通路に循環させて前記エンジンと前記触媒とを昇温させるので、エンジン始動時に触媒が排気浄化性能を良好に発揮する状態としておくことが可能であり、環境に配慮し、ユーザーの信頼性を向上したハイブリッド自動車を提供することができる。 The present invention relates to a hybrid vehicle that includes a motor for traveling, a battery that supplies electric power to the motor, a motor generator that charges the battery, and an engine that rotationally drives the motor generator. A throttle valve provided in the path; an exhaust purification catalyst provided in the exhaust path of the engine; and a downstream side of the catalyst in the exhaust path and a downstream side of the throttle valve in the intake path. An EGR passage that is provided to guide a part of the exhaust of the engine to an intake path of the engine, an EGR valve that adjusts the opening of the EGR passage, and when the warm-up before starting the engine is required, the throttle the d the EGR valve closes the valve in the open Kukoto, from the connection portion in the EGR passage of the air supply path A portion extending in Jin, the interior of the engine, the said the catalyst is provided portion from the engine to the EGR passage of the exhaust path by said EGR passage, forming an annular passage, by the motor-generator Control means for motoring the engine, and without performing fuel injection in the motoring operation, the pumping of the engine performed by the motoring operation causes the air passing through the engine in the annular passage. In addition to causing the recirculation to be performed, the friction heat generated by the cranking performed by the motoring operation is circulated through the annular passage by the recirculation to raise the temperature of the engine and the catalyst. Can be kept in a state where it can perform well. Conscious, it is possible to provide a hybrid vehicle that improves user reliability.
前記触媒には加熱ヒータが設けられ、前記制御手段は、前記エンジンの始動前における暖気が要求される場合に前記加熱ヒータを作動させることとすれば、加熱ヒータを用いて触媒を速やかに加熱することでエンジン始動時に触媒が排気浄化性能を良好に発揮する状態としておくことが可能であるし、加熱ヒータにより加熱された排気の一部はEGR通路を経て再循環されるのでエンジン本体の暖機促進にも役立つことになり、環境に配慮し、ユーザーの信頼性を向上したハイブリッド自動車を提供することができる。 The catalyst is provided with a heater, and the control means quickly heats the catalyst using the heater if the heater is operated when warming up is required before starting the engine. Thus, when the engine is started, it is possible to keep the catalyst exhibiting a good exhaust purification performance, and a part of the exhaust gas heated by the heater is recirculated through the EGR passage, so that the engine body is warmed up. It will be useful for promotion, and it can provide a hybrid car that is environmentally friendly and has improved user reliability.
前記触媒は上流側触媒と下流側触媒とを有しており、前記加熱ヒータは前記上流側触媒のみに設けられていることとすれば、上流側触媒に設けた加熱ヒータを用いて上流側触媒のみならず下流側触媒も効率良く速やかに加熱することでエンジン始動時に触媒が排気浄化性能を良好に発揮する状態としておくことが可能であり、環境に配慮し、ユーザーの信頼性を向上したハイブリッド自動車を提供することができる。 If the catalyst has an upstream catalyst and a downstream catalyst, and the heater is provided only in the upstream catalyst, the upstream catalyst is used by using the heater provided in the upstream catalyst. Not only the downstream catalyst, but also the downstream catalyst can be heated efficiently and quickly, so that the catalyst can be put into a state that exhibits good exhaust purification performance when the engine is started. Cars can be provided.
前記加熱ヒータを触媒の直上流に設けることにより、触媒を速やかに加熱することができエンジン始動時に触媒が排気浄化性能を良好に発揮する状態としておくことが可能であるし、加熱ヒータにより加熱された排気の一部はEGR通路を経て再循環されるのでエンジン本体の暖機促進にも役立つことになり、環境に配慮し、ユーザーの信頼性を向上したハイブリッド自動車を提供することができる。 By providing the heater just upstream of the catalyst, the catalyst can be heated quickly, and the catalyst can be in a state of exhibiting good exhaust purification performance when the engine is started, and is heated by the heater. Since some of the exhaust gas is recirculated through the EGR passage, it helps to warm up the engine body, and it is possible to provide a hybrid vehicle that is environmentally friendly and has improved user reliability.
図1ないし図4に本発明を適用した車両の駆動系に関する概略構成を示す。これらの各図に示された構成は互いに同様であって、図1ないし図3の各図は、互いに異なる走行モードにおける車両100の状態を示しており、図4はモータリング運転時における車両100の状態を示している。これらの図において、太線の矢印はエネルギーの概略的な流れを示している。各走行モード、モータリング運転の特性については後述する。
1 to 4 show schematic configurations relating to a vehicle drive system to which the present invention is applied. The configurations shown in these drawings are the same as each other, and FIGS. 1 to 3 show the state of the
この車両100は、駆動源として、電動機としての走行用のモータ10と、内燃機関としてのエンジン20とを備え、モータ10単独、あるいはモータ10及びエンジン20の駆動により走行するハイブリッド自動車(HEV)である。
The
車両100はまた、かかる駆動源のほかに、モータ10に電力を供給する蓄電池としての大容量バッテリであるバッテリ30と、バッテリ30の電力を所定の出力でモータ10に供給するインバータ31と、モータ10によって回転駆動される駆動軸32及び駆動輪33と、エンジン20によって駆動されているときにはエンジン20の駆動力によって発電してバッテリ30を充電し、またバッテリ30によって駆動されているときにはバッテリ30の電力を用いてエンジン20を駆動するモータジェネレータとしてのジェネレータ34と、エンジン20による駆動時以外において車両100の走行に従動回転する従動輪35及び従動軸36と、エンジン20と従動軸36との間を接断するクラッチ37とを有している。
In addition to such a drive source, the
車両100はまた、車両100の吸排気系の概略を示した図5に示すように、エンジン20の吸気経路40と、吸気経路40に設けられたスロットル弁としてのスロットルバルブ41と、エンジン20の排気経路42と、排気経路42に設けられた排気浄化用の触媒43とを有している。触媒43は、かかる方向において上流側に位置する上流側触媒43aと下流側に位置する下流側触媒43bとを有している。
The
車両100はまた、吸気経路40からエンジン20を経て排気経路42に向けた方向において、排気経路42における触媒43の下流側と吸気経路40におけるスロットルバルブ41の下流側とを連結した連結経路としてのEGR通路44と、EGR通路44に設けられEGR通路44の開度を調整する調整弁としてのEGR弁であるEGRバルブ45とを有している。
The
車両100はまた、車両100の制御系の概略を示した図6に示すように、クラッチ37、EGRバルブ45、スロットルバルブ41等、車両100に備えられた各構成を駆動制御する制御手段としてのECU50と、エンジン20の水温を検知し検知した水温をECU50に入力する水温検知手段51と、バッテリ30の充電状態であるSOC(State of Charge)を検知し検知したSOCをECU50に入力するSOC検知手段52と、車両100の車速を検知し検知した車速をECU50に入力する車速検知手段53とを有している。なお、SOCは、値が大きいほど充電状態が良好であるものとする。また同図に示したヒータ46は後述する他の構成例において備えられているものであるため、本形態における説明は省略する。
As shown in FIG. 6 which shows an outline of the control system of the
図5に示すように、エンジン20は、クランクシャフト21、ピストン22、シリンダ23、吸気バルブ24、排気バルブ25、プラグ26等を備えている。エンジン20は、クランクシャフト21、ピストン22、吸気バルブ24、排気バルブ25が連動するように構成されている。よって、エンジン20は、クラッチ37を切断した状態においてバッテリ30の電力でジェネレータ34を駆動すると、クランキングが行われ、モータリング運転が行なわれる。また、車両100を走行させた状態の減速時等にクラッチ37を結合すると、ジェネレータ34が駆動されて発電を行い、発電によって生じた電力によりバッテリ30が充電されて回生が行なわれる。
As shown in FIG. 5, the
なお、図9、図10を参照して、一般的なスロットルバルブ41’は全閉状態においても吸気経路を密閉しないように構成されているが、図5に示している本形態にかかるスロットルバルブ41は、全閉状態において吸気経路40を密閉するようになっている。図9では、図5に示した構成に対応する構成に、図5の構成に付した符号に「’」を付加した符号を付している。同様に、図10では、後述する図8に示した構成に対応する構成に、図8の構成に付した符号に「’」を付加した符号を付している。
9 and 10, the general throttle valve 41 'is configured not to seal the intake passage even in the fully closed state, but the throttle valve according to the present embodiment shown in FIG. 41 seals the
このような構成の車両100は、走行モードとして、図1に示すEV走行モード、図2に示すシリーズ走行モード、図3に示すパラレル走行モードを有しているとともに、シリーズ走行モード又はパラレル走行モードの開始前に、図4に示すモータリング運転が行われ得るようになっている。EV走行モード、シリーズ走行モード、パラレル走行モードの各モードは、車速、SOC等に応じて、ECU50によって選択される。この点、ECU50は、走行モード選択手段として機能する。EV走行モード、シリーズ走行モードは、車速が低速ないし中速であるときに選択され、パラレル走行モードは車速が高速であるときに選択される。EV走行モードはSOCが大きいときに選択され、シリーズ走行モードはSOCが小さいときに選択される。モータリング運転は、シリーズ走行モード又はパラレル走行モードの選択条件が満たされた状態でさらに後述する所定の条件が満たされたときに選択される。
The
EV走行モードは、車速が低速から中速のときであってバッテリ30の残量であるSOCが大きいときに選択される走行モードであり、モータ10の駆動力すなわち出力のみ言い換えるとバッテリ30の電力のみによって車両100を走行させる。そのため、エンジン20は停止しており、またクラッチ37は開放されている。スロットルバルブ41、EGRバルブ45は必要に応じて適宜開閉される。減速時は4輪で回生する。すなわち車両100の運動エネルギーを、駆動輪33、駆動軸32、モータ10を介して電気エネルギーに変換するとともに、クラッチ37を結合して、従動輪35、従動軸36、クラッチ37、ジェネレータ34を介して電気エネルギーに変換し、バッテリ30に蓄電する。
The EV traveling mode is a traveling mode that is selected when the vehicle speed is low to medium and the SOC that is the remaining amount of the
シリーズ走行モードは、車速が低速から中速のときであってバッテリ30の残量が小さいときに選択される走行モードであり、モータ10の駆動力すなわち出力言い換えるとバッテリ30の電力が維持されるように、エンジン20を作動させ、ジェネレータ34を回転駆動してバッテリ30に給電を行いながらモータ10を駆動して車両100を走行させる。エンジン20は定点運転である。クラッチ37は開放されている。スロットルバルブ41、EGRバルブ45は必要に応じて適宜開閉される。減速時はEV走行モードと同様にして4輪で回生する。その他、EV走行モードと同様に動作する。
The series travel mode is a travel mode that is selected when the vehicle speed is from low speed to medium speed and the remaining amount of the
パラレル走行モードは、高速道路を走行する場合など、車速が高速のときに選択される走行モードであり、モータ10の駆動力すなわち出力及びエンジン20の駆動力すなわち出力によって車両100を走行させる。そのため、クラッチ37は結合される。モータ10の出力とエンジン20の出力とを互いに補完しながら使用するため、長距離走行に適しているとともに、モータ10によるトルクアシスト等も可能となっている。また、エンジン20の出力が出すぎた場合には、ジェネレータ34を介してバッテリ30に給電することも可能である。スロットルバルブ41、EGRバルブ45は必要に応じて適宜開閉される。減速時はEV走行モードと同様にして4輪で回生する。
The parallel travel mode is a travel mode that is selected when the vehicle speed is high, such as when traveling on an expressway, and causes the
モータリング運転は、エンジン20の始動時から、車両100からの排気が環境に与える負荷を軽減するために、エンジン20の始動前においてエンジン20及び触媒43の温度を上昇させ暖機するために行なわれる。そのため、モータリング運転においては、ECU50による制御のもと、バッテリ30からジェネレータ34に給電してジェネレータ34の駆動力すなわち出力によってエンジン20を駆動し、また、図5に示すように、スロットル弁41を全閉にするとともにEGRバルブ45を全開にする。これにより、図5において太線の矢印で概略的に示すように、吸気経路40の、EGR通路44に接続された部分からエンジン20に至るまでのインテークマニホールド部分と、シリンダ23内部と、排気経路42の、エンジン20からEGR通路44に接続された部分までの触媒43を含む部分と、EGR通路44とにより、環状の通路を形成し、また、モータリング運転言い換えるとエンジンモータリングによってエンジン20をいわばポンプとして機能させ、エンジン20のポンピング作用により、かかる環状の通路において排気の還流を行わせるとともに、さらに、エンジン20のモータリング運転によって行われるクランキングによる摩擦熱をかかる還流によってかかる環状の通路に循環させ、エンジン20のみならず、触媒43を昇温させる。
The motoring operation is performed in order to warm up the
なお、モータリング運転時は燃料噴射を行わないので、同モードでかかる環状の通路を循環するのは、排気といっても、エンジン20を経た気体という意味にすぎない。この点、かかる排気、気体は、空気とみなすことも可能である。モータリング運転時にモータ10の駆動力すなわち出力によって車両100を走行させることは必須ではないが、図4において破線の矢印で示すようにかかる走行を行うようにしても良く、この場合には、クラッチ37を結合し、エンジン20がモータ10による車両100の走行に従動すなわち連れ回りする状態として、モータリング運転をするようにしても良い。
In addition, since fuel injection is not performed at the time of motoring operation, circulating through the annular passage in the same mode only means the gas that has passed through the
モータリング運転は、上述のように、シリーズ走行モード又はパラレル走行モードに先立って、エンジン20の始動時から車両100からの排気が環境に与える負荷を軽減するために、エンジン20の始動前においてエンジン20及び触媒43の温度を上昇させ暖機するために行なわれるため、図7に示すように、EV走行モードの選択条件、すなわち、車速が低速から中速のときであってバッテリ30の残量が大きいという条件が満たされない状態において(図7:ステップS1)、水温検知手段51によって検知されたエンジン20の水温が所定温度に達しておらず(図7:ステップS2)、SOC検知手段52によって検知されたバッテリ30のSOCが所定量を上回っている場合(図7:ステップS3)に行われる(図7:ステップS4)。
As described above, the motoring operation is performed before the start of the
モータリング運転の開始条件に、EV走行モードの選択条件を満たさないこと(図7:ステップS1)が条件となっているのは、EV走行条件が成立している状況下ではエンジン始動の必要がないためである。またバッテリ30の残量が少ない場合には、バッテリ30の充電を行うために直ちにエンジン20を始動させシリーズ走行モードに移行することを優先する必要があるからである。なお、ECU50は、車速がどの走行モードに適合しているかの判断の規準となる基準車速を記憶し、検知された車速と比較する機能を果たす。この点、ECU50は基準車速記憶手段、車速比較手段として機能する。
The starting condition for the motoring operation is that the selection condition for the EV traveling mode is not satisfied (FIG. 7: Step S1). The engine must be started under the condition where the EV traveling condition is satisfied. This is because there is not. Also, when the remaining amount of the
モータリング運転の開始条件に、水温検知手段51によって検知されたエンジン20の水温が所定温度に達していないこと(図7:ステップS2)が条件となっているのは、エンジン20の水温が上昇していればすでに暖機が行われており、さらに暖機を行う必要がないからである。そのため、ここで用いられる所定温度は、エンジン20の水温がその温度に達していれば、触媒43の温度が、燃料噴射を行った場合におけるエンジン20の排気浄化を十分に行いうる程度に上昇しているものと推定される温度となっている。この所定温度はECU50に記憶されている。なお、ここで用いられる所定温度は、触媒43の温度が、燃料噴射を開始してエンジン20を始動した場合におけるエンジン20の排気浄化を十分に行いうる程度に上昇していることを示すものであれば良いため、エンジン20の水温を対象とするものに限られない。何れにしても、ECU50は、かかる所定温度言い換えると基準温度を記憶し、検知された温度と比較する機能を果たす。この点、ECU50は基準温度記憶手段、温度比較手段として機能する。
The condition for starting the motoring operation is that the water temperature of the
モータリング運転の開始条件に、SOC検知手段52によって検知されたSOCが所定量を上回っていること(図7:ステップS3)が条件となっているのは、SOCが少ない場合にモータリング運転を行うと、SOCが過剰に減少してしまうおそれがあるからである。そのため、ここで用いられる所定量は、SOCがその量に達していれば、触媒43の温度が、燃料噴射を行った場合におけるエンジン20の排気浄化を十分に行いうる程度に上昇するまで、SOCが十分に維持されるものと推定される量となっている。この所定量はECU50に記憶されている。なお、ここで用いられる所定量は、触媒43の温度が、燃料噴射を開始してエンジン20を始動した場合におけるエンジン20の排気浄化を十分に行いうる程度に上昇するまで、SOCが十分に維持されることを示すものでなくてはならないため、EV走行モードを選択する際に必要とされるSOCよりも大きく設定することが望ましく、本形態ではそのように設定されている。何れにしても、ECU50は、かかる所定量言い換えると基準SOCを記憶し、検知されたSOCと比較する機能を果たす。この点、ECU50は基準SOC記憶手段、SOC比較手段として機能する。
The starting condition for the motoring operation is that the SOC detected by the SOC detection means 52 exceeds a predetermined amount (FIG. 7: Step S3). The motoring operation is performed when the SOC is low. This is because the SOC may be excessively reduced. Therefore, the predetermined amount used here is SOC until the temperature of the
モータリング運転はこのようにエンジン20の始動前における暖機が要求される場合に行なわれ、ECU50は、モータリング運転を行なう必要があるか否かを上述の各条件に基づいて判断する。この点、ECU50は、モータリング運転開始判断手段として機能する。
なお、モータリング運転に移行した場合、直前がEV走行状態であるとモータリング運転中はEV走行が維持される。
The motoring operation is performed when the warm-up before the start of the
In addition, when it transfers to motoring driving | running | working, EV driving | running | working will be maintained during motoring driving | operating, if it is EV driving | running state immediately before.
そして、ECU50は、モータリング運転を開始する必要があると判断すると、エンジン20をジェネレータ34によってクランキングしポンピングすることで、エンジン20からの排気を排気経路42、触媒43、EGR通路44、吸気経路40を通じてエンジン20に還流させ、触媒43を排気浄化に適した温度にするために、スロットルバルブ41を閉じるとともに、EGRバルブ45を開く。これにより、排気経路42、EGR通路44、吸気経路40の構造等にもよるが、エンジン20からの排気は、その大部分、控えめに見ても少なくとも一部が、排気経路42、EGR通路44を経て、吸気経路40、エンジン20に導かれて還流、循環し、エンジン20のクランキングによってエンジン20に発生する熱、具体的には摩擦熱が触媒43に伝達され、触媒43が加熱され、触媒43が排気浄化に適した温度まで昇温される。触媒43が排気浄化に適した温度まで昇温されてからエンジン20が始動されると、始動初期から高い浄化率が得られる。
When the
温度の上昇は、エンジン20、触媒43のみならず、図5において破線で囲んだ部分で示すように、排気経路42、吸気経路40の一部においても生ずるが、かりに、図9に示すように、かかる排気の還流、循環を行わない場合には、温度の上昇は、同図において破線で囲んだ部分で示すように、エンジン20’及びその周辺の限られた部分しか行われないため、触媒43’の加熱がほぼ不能となり、エンジン始動時における排気浄化が不十分となる。また、同図に示したエンジン20’は、その昇温を行うために、クランクシャフト21’と、吸気バルブ24’、排気バルブ25’とが連動しないものとなっており、吸気バルブ24’、排気バルブ25’が全閉状態に維持されるようになっているが、このような構成は一般的でなく、本形態のエンジン20のように、クランクシャフト21と、吸気バルブ24、排気バルブ25とが連動することが一般的であるため、エンジン20’を採用することには難しい点がある。しかし、車両100においては、排気の還流、循環により、触媒43を良好に昇温し得るようになっているとともに、クランクシャフト21と、吸気バルブ24、排気バルブ25とが連動するエンジン20をそのまま使用し、さらにかかる連動によるポンプとしての作用を、排気の循環、還流に積極的に利用している。
The temperature rise occurs not only in the
図7において、ステップS1で、EV走行モードの選択条件を満たす場合は、この状態が続く限りEV走行モードが継続され、ステップS2で水温検知手段51によって検知されたエンジン20の水温が所定温度に達している場合及びステップS3でSOC検知手段52によって検知されたバッテリ30のSOCが所定量を上回っていない場合は、シリーズ走行モード、パラレル走行モードのうちいずれか選択された走行モードを開始するために、選択された当該走行モードでエンジン20において燃料噴射が開始されてエンジン20が始動されハイブリッド走行となる(ステップS5)。
In FIG. 7, when the selection condition of the EV traveling mode is satisfied in step S1, the EV traveling mode is continued as long as this state continues, and the water temperature of the
図5に示した構成例では、従動によってエンジン20に発生する熱のみによって触媒43を昇温し、エンジン20以外の熱源を用いることなくエンジン20の始動時に触媒43が排気浄化性能を良好に発揮する状態としておくことを可能としているが、図8に示すように、触媒43を昇温させるための熱源として、加熱手段として電気加熱触媒を用いた電気加熱器である加熱ヒータとしてのヒータ46を設けても良い。ヒータ46は上流側触媒43aと一体に設けられている。その他の点では、図5に示した構成例と同様である。
In the configuration example shown in FIG. 5, the temperature of the
ヒータ46に対する電力供給はバッテリ30から行われる。バッテリ30は、ハイブリッド車両である車両100に適した大容量バッテリとされているため、ヒータ46に対する電力供給源として余裕度が高く、適している。ヒータ46の駆動制御は、ECU50によって行われる。ここに、ECU50は、加熱手段制御手段として機能する。
Electric power is supplied to the
ECU50は、ヒータ46の駆動を、モータリング運転時に行うようになっている。これにより、ヒータ46が上流側触媒43aを直接加熱するのみならず、エンジン20からの排気が、排気経路42、EGR通路44、吸気経路40、エンジン20を還流、循環する際において、ヒータ46を通過するときに加熱されて昇温し、次いで、下流側触媒43bを通過するときに下流側触媒43を加熱して昇温させることで、上流側触媒43a及び下流側触媒43bが昇温する。更にはヒータ46により加熱された排気の一部はEGR通路44を経て再循環されるのでエンジン本体の暖機促進にも役立つ。これにより、エンジン20で生じた熱のみによって触媒43を昇温させるときよりも速やかに、上流側触媒43aのみならず下流側触媒43bの昇温が行われ、エンジン20を始動させた場合の排気浄化に適した状態が速やかに得られる。また、ヒータ46によって昇温した排気は循環して触媒43の昇温に再度用いられるため、熱効率が高い。
The
ここで、かりに、図10に示すように、かかる排気の還流、循環を行わない場合には、ヒータ46’を通過して下流側触媒43b’に至る排気の流れが生じないため、下流側触媒43b’の昇温が不十分あるいは不能となり、エンジン始動時における排気浄化が不十分となるとともに、ヒータ46’周りの局部的な過昇温が生じる危険性もある。しかし、車両100においては、クランクシャフト21と、吸気バルブ24、排気バルブ25とが連動するエンジン20のポンプとしての作用を、排気の循環、還流に積極的に利用し、ヒータ46の熱を触媒43に効率よく伝達して触媒43を良好に昇温し得るようになっている。
Here, as shown in FIG. 10, when the exhaust gas is not recirculated and circulated, there is no flow of exhaust gas that passes through the
なお、ヒータ46は、配設位置が確保されれば、吸気経路40から排気経路42に向けた方向において触媒43の上流側に配設しても、触媒43に対して同様の機能を発揮する。すなわち、図8に示した構成例では、ヒータ46は上流側触媒43aと一体に設けられているが、これに限らず、たとえば、触媒43の直上流にヒータ46を配置してヒータ46により加熱された排気で触媒43を加熱して昇温させるようにしても良い。
It should be noted that the
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and the present invention described in the claims is not specifically limited by the above description. Various modifications and changes are possible within the scope of the above.
たとえば、本発明を適用するハイブリッド自動車は、パラレル走行モードがなくEV走行とシリーズ走行とを切り換える方式でも良い。エンジンは内燃機関であって上述のような従動が行われるものあればガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等どのようなものであっても良い。 For example, the hybrid vehicle to which the present invention is applied may have a method of switching between EV traveling and series traveling without a parallel traveling mode. The engine may be any engine such as a gasoline engine or a diesel engine as long as it is an internal combustion engine and can be driven as described above.
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 The effects described in the embodiments of the present invention are only the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.
10 モータ
20 エンジン
30 バッテリ
34 モータジェネレータ
40 吸気経路
41 スロットル弁
42 排気経路
43 触媒
43a 上流側触媒
43b 下流側触媒
44 EGR通路
45 EGR弁
46 加熱ヒータ
50 制御手段
100 ハイブリッド自動車
DESCRIPTION OF
Claims (4)
同モータに電力を供給するバッテリと、
同バッテリを充電するモータジェネレータと、
同モータジェネレータを回転駆動するエンジンと、
を備えたハイブリッド自動車において、
前記エンジンの吸気経路に設けられたスロットル弁と、
前記エンジンの排気経路に設けられた排気浄化用の触媒と、
前記排気経路における前記触媒の下流側と前記吸気経路における前記スロットル弁の下流側とに連通して設けられ前記エンジンの排気の一部を同エンジンの吸気経路に導くEGR通路と、
前記EGR通路の開度を調整するEGR弁と、
前記エンジンの始動前における暖気が要求される場合に、前記スロットル弁を閉じるとともに前記EGR弁を開くことで、前記給気経路の前記EGR通路に接続された部分から前記エンジンに至る部分と、前記エンジンの内部と、前記排気経路の前記エンジンから前記EGR通路までの前記触媒が設けられた部分と、前記EGR通路とにより、環状の通路を形成し、前記モータジェネレータにより前記エンジンをモータリング運転させる制御手段と
を備え、
前記モータリング運転おいては燃料噴射を行うことなく、当該モータリング運転によって行われる前記エンジンのポンピングにより前記環状の通路において前記エンジンを経た空気の還流を行わせるとともに、当該モータリング運転によって行われるクランキングによる摩擦熱を前記還流によって前記環状の通路に循環させて前記エンジンと前記触媒とを昇温させることを特徴とするハイブリッド自動車。 A motor for traveling,
A battery for supplying power to the motor;
A motor generator for charging the battery;
An engine that rotationally drives the motor generator;
In a hybrid vehicle equipped with
A throttle valve provided in the intake path of the engine;
An exhaust purification catalyst provided in the exhaust path of the engine;
An EGR passage provided in communication with a downstream side of the catalyst in the exhaust path and a downstream side of the throttle valve in the intake path, and leading a part of the exhaust of the engine to the intake path of the engine;
An EGR valve that adjusts the opening of the EGR passage;
When the warm-up is required before the start of the engine, and wherein in the open Kukoto the EGR valve closes the throttle valve, the portion leading to the engine from a portion connected to the EGR passage of the air supply path, An annular passage is formed by the interior of the engine, the portion of the exhaust passage where the catalyst is provided from the engine to the EGR passage, and the EGR passage, and the motor generator is used to drive the engine. and control means for,
In the motoring operation, without performing fuel injection, the pumping of the engine performed by the motoring operation causes the air to recirculate through the engine in the annular passage and is performed by the motoring operation. A hybrid vehicle characterized in that frictional heat due to cranking is circulated through the annular passage by the recirculation to raise the temperature of the engine and the catalyst .
前記触媒には加熱ヒータが設けられ、
前記制御手段は、前記エンジンの始動前における暖気が要求される場合に前記加熱ヒータを作動させることを特徴とするハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to claim 1,
The catalyst is provided with a heater,
The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the controller operates the heater when warming-up is required before starting the engine.
前記触媒は上流側触媒と下流側触媒とを有しており、
前記加熱ヒータは前記上流側触媒のみに設けられていることを特徴とするハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to claim 2,
The catalyst has an upstream catalyst and a downstream catalyst,
The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the heater is provided only in the upstream catalyst.
前記加熱ヒータは前記触媒の直上流に設けられていることを特徴とするハイブリッド自動車。 In the hybrid vehicle according to claim 2 or 3,
The hybrid vehicle, wherein the heater is provided immediately upstream of the catalyst.
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