JP6255881B2 - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明はハイブリッド車両及びその制御方法に関し、更に詳しくは、ＮＯｘの排出量を増加させることなく、従来よりも燃費を向上させることができるハイブリッド車両及びその制御方法に関する。
ハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）においては、車両の発進時や加速時などに電動モータにより内燃機関の駆動力の少なくとも一部を代替し、制動時などに回生エネルギーでバッテリーを給電することで、車両の燃費を向上させている（例えば、特許文献１を参照）。
しかしながら、この内燃機関にディーゼルエンジンを用いたＨＥＶにおいて、更なる燃費の向上を図ろうとすると、ディーゼルエンジンでは燃費とＮＯｘの排出量とは一般にトレードオフの関係にあるため、ＮＯｘ排出量の増加を招くおそれがある。
そのため、ＮＯｘの排出量を増加させることなく、従来のＨＥＶよりも燃費を向上させることが求められている。
本発明の目的は、ＮＯｘの排出量を増加させることなく、従来よりも燃費を向上させることができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、ディーゼルエンジン及び電動モータの少なくとも一方を駆動源とするハイブリッドシステムと、前記ディーゼルエンジンの気筒における燃料の噴射タイミングを調節する燃料噴射装置と、前記ハイブリッドシステム及び燃料噴射装置を制御する制御手段とを備えたハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの駆動力の一部を前記電動モータの駆動力で代替させるときは、該ディーゼルエンジンの駆動力の低下に伴うＮＯｘの減少量を求めるステップを実行し、次いでこのステップで求められたＮＯｘの減少量に相当する分だけ新たにＮＯｘが発生する程度に、前記気筒における燃料の噴射タイミングが早期側に設定されるように前記燃料噴射装置を制御することを特徴とするものである。
また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、ディーゼルエンジン及び電動モータの少なくとも一方を駆動源とするハイブリッドシステムと、前記ディーゼルエンジンの気筒における燃料の噴射タイミングを調節する燃料噴射装置とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、前記ディーゼルエンジンの駆動力の一部を前記電動モータの駆動力で代替させ、該ディーゼルエンジンの駆動力の低下に伴うＮＯｘの減少量を求めるステップを実行し、次いでこのステップで求められたＮＯｘの減少量に相当する分だけ新たにＮＯｘが発生する程度に、前記気筒における燃料の噴射タイミングを早期側に設定することを特徴とするものである。
本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、ディーゼルエンジンの駆動力の一部を電動モータで代替する際に、ディーゼルエンジンの駆動力の低下に伴うＮＯｘ発生量の減少分と同じ量のＮＯｘが新たに生成する程度に、燃料の噴射タイミングを早期側に設定するようにしたので、トータルとしてのＮＯｘの排出量を増加させることなく、従来よりも燃費を向上することができる。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。このハイブリッド車両（以下、「ＨＥＶ」という。）１Ａは、左右一対の駆動輪２、２に駆動力を伝達する出力軸３に、変速機４を介して連結するディーゼルエンジン５及び電動モータ６と、その電動モータ６にインバータ７を通じて電気的に接続するバッテリー８とを有するハイブリッドシステム９を備えている。変速機４とディーゼルエンジン５との間には、湿式多板クラッチ１０及び流体継手１１が順に設けられている。また、変速機４と電動モータ６との間には、駆動力を断接するモータ用クラッチ１２が介設されている。
ディーゼルエンジン５の複数の気筒１３の頂部には、コモンレール１４内で蓄圧された燃料１５を、気筒１３内に形成された燃焼室１６内へ噴射するインジェクタ１７がそれぞれ取り付けられている。それらのインジェクタ１７から燃焼室１６内への燃料１５の噴射タイミングは、燃料噴射装置１８により調節される。燃焼室１６内に噴射された燃料１５は、吸気通路１９を通じて各気筒１３の燃焼室１６へ吸引された吸入空気２０と混合して混合気となり、その混合気が着火して燃焼・膨張することでピストン２１を押し下げてクランクシャフト２２に駆動力を発生させる。そして、各気筒１３から排気通路２３へＮＯｘを含む排ガス２４が排出される。また、クランクシャフト２２には、ディーゼルエンジン５のエンジントルクを測定するトルクセンサ２５が設置されている。
上記のハイブリッドシステム９、燃料噴射装置１８及びトルクセンサ２５は、制御手段であるＥＣＵ２６に信号線（一点鎖線で示す）を通じて接続されている。
このようなＨＥＶ１ＡにおけるＥＣＵ２６による制御方法を、図２に基づいて以下に説明する。
ＥＣＵ２６は、ＨＥＶ１Ａが発進時や加速時などであるかを判定し（Ｓ１０）、それらの状態である場合には、その時の燃料１５の噴射タイミングをベース噴射タイミング（クランク角Ｘ）として入力し（Ｓ１１）、ディーゼルエンジン５の駆動力の一部を電動モータ６で代替する運転モード（以下、「モータアシストモード」という。）を開始する（Ｓ１２）。このモータアシストモードの開始により、インバータ７を通じてバッテリー８の電力が電動モータ６に供給されて回転駆動するとともに、モータ用クラッチ１２が接続される（Ｓ１３）。
次に、トルクセンサ２５の測定値から、モータアシストモード前後にかけてのディーゼルエンジン５のエンジントルクの減少量Ｔを算出する（Ｓ１４）。そして、予め設定されたエンジントルクとＮＯｘ発生量のマップデータ（図３を参照）から、排ガス２４中に含まれるＮＯｘの減少量Ｄを求める（Ｓ１５）。
次に、予め設定された燃料１５の噴射タイミングとＮＯｘ発生量のマップデータ（図４を参照）に基づいて、燃料噴射装置１８を制御して、上記のＮＯｘの減少量Ｄと同じ量のＮＯｘが新たに生成される程度に、燃料１５の噴射タイミングを早期側に設定する（Ｓ１６）。具体的には、図４に示すように、燃料１５の噴射タイミングを、ベース噴射タイミングであるクランク角Ｘから、ＮＯｘの減少量Ｄに対応するクランク角の大きさＳだけ進角させてクランク角Ｙになるようにする。
このように、噴射タイミングを早期側に設定することで、ＴＤＣ前の吸気行程から圧縮行程の間に燃料噴射が行われて、燃料１５と吸入空気２０との混合気が十分に希薄・均一化した後に着火するようになるため、窒素と酸素の反応が進んでＮＯｘの発生量が大きさＤだけ増加する一方で、混合気が十分に燃焼して燃費が向上する。つまり、トータルとしてのＮＯｘ発生量を増加させることなく燃費を向上することができるのである。
最後に、ＨＥＶ１Ａが依然として発進時や加速時であるかを判定し（Ｓ１７）、そうでない場合にはモータアシストモードを終了して（Ｓ１８）、電動モータ６を停止してモータ用クラッチ１２を断絶するとともに（Ｓ１９）、燃料１５の噴射タイミングをベース噴射タイミングに戻す（Ｓ２０）。なお、ＨＥＶ１Ａが依然として発進時や加速時である場合には、ステップ１４〜１６を繰り返し実施する。
以上のようなＥＣＵ２６による制御を行うことで、ＮＯｘの排出量を増加させることなく、従来のＨＥＶよりも燃費を向上させることができるのである。
図５は、本発明の第２の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。なお、図１の第１の実施形態と同じ部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
このＨＥＶ１Ｂは、第１の実施形態からなるＨＥＶ１Ａの排気通路２３に、排ガス２４中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサ２７を設置するとともに、トルクセンサ２５を不要にしたものである。このＮＯｘセンサ２７は、信号線を通じてＥＣＵ２６に接続されている。
このようなＨＥＶ１ＢにおけるＥＣＵ２６による制御方法では、図２に示すステップ１３〜１４の代わりに、ＮＯｘセンサ２７による測定値に基づいて、モータアシストモード前のＮＯｘの発生量が維持されるように燃料噴射装置１８を制御する。これにより、燃料の噴射タイミングを精度良く設定することができるため、燃費をより向上することができる。
なお、トルクセンサ２５及びＮＯｘセンサ２７の両方を装備することで、図３のエンジントルクとＮＯｘ発生量のマップデータから求められたＮＯｘの減少量Ｄを、ＮＯｘセンサ２７の測定値で修正するようにしてもよい。
上記のＨＥＶ１Ａ及びＨＥＶ１Ｂでは、ディーゼルエンジン５と走行モータ６とを並列に配置しているが、車両の構成はこれに限るものではない。例えば、ＨＥＶ１Ａにおいては、ディーゼルエンジン５と走行モータ６とを直列に配置したＨＥＶ１Ｃ（図６を参照）や、走行モータ６を一対の駆動輪２、２にそれぞれ直接的に接続したＨＥＶ１Ｄ（図７を参照）などの構成が例示される。なお、図６、７のような、モータ用クラッチ１２が不要となる構成の場合には、ＥＣＵ２６はモータ用クラッチ１２を断接する代わりに電動モータ６の駆動力を入切する制御を行うことになる。
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ ハイブリッド車両
５ ディーゼルエンジン
６ 電動モータ
９ ハイブリッドシステム
１３ 気筒
１５ 燃料
１６ 燃焼室
１７ インジェクタ
１８ 燃料噴射装置
２０ 吸入空気
２４ 排ガス
２５ トルクセンサ
２６ ＥＣＵ
２７ ＮＯｘセンサ
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Claims (4)
- ディーゼルエンジン及び電動モータの少なくとも一方を駆動源とするハイブリッドシステムと、前記ディーゼルエンジンの気筒における燃料の噴射タイミングを調節する燃料噴射装置と、前記ハイブリッドシステム及び燃料噴射装置を制御する制御手段とを備えたハイブリッド車両において、
前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの駆動力の一部を前記電動モータの駆動力で代替させるときは、該ディーゼルエンジンの駆動力の低下に伴うＮＯｘの減少量を求めるステップを実行し、次いでこのステップで求められたＮＯｘの減少量に相当する分だけ新たにＮＯｘが発生する程度に、前記気筒における燃料の噴射タイミングが早期側に設定されるように前記燃料噴射装置を制御することを特徴とするハイブリッド車両。 - 前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの駆動力と前記ＮＯｘの発生量との関係を示す予め設定されたマップデータに基づいて、前記ＮＯｘの減少量を求める請求項１に記載のハイブリッド車両。
- 前記ディーゼルエンジンは該エンジンの排気通路に配置されたＮＯｘセンサを備え、
前記制御手段は、前記ＮＯｘセンサの測定値に基づいて、前記燃料の噴射タイミングを設定する請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。 - ディーゼルエンジン及び電動モータの少なくとも一方を駆動源とするハイブリッドシステムと、前記ディーゼルエンジンの気筒における燃料の噴射タイミングを調節する燃料噴射装置とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
前記ディーゼルエンジンの駆動力の一部を前記電動モータの駆動力で代替させ、該ディーゼルエンジンの駆動力の低下に伴うＮＯｘの減少量を求めるステップを実行し、次いでこのステップで求められたＮＯｘの減少量に相当する分だけ新たにＮＯｘが発生する程度に、前記気筒における燃料の噴射タイミングを早期側に設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
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