JP6565634B2 - Hybrid vehicle and control method thereof - 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、エンジンの暖機時間を短縮できるとともに、排ガス中のNOx含有率を低下す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。 The present invention relates to a hybrid vehicle and a control method therefor, and more particularly to a hybrid vehicle and a control method therefor that can reduce the warm-up time of an engine and reduce the NOx content in exhaust gas.
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両(以下「HEV」という。)が注目されている。このHEVにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や制動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる(例えば、特許文献1を参照)。 In recent years, a hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) including a hybrid system having an engine and a motor generator that are controlled in combination according to the driving state of the vehicle has attracted attention from the viewpoint of improving fuel efficiency and environmental measures. Yes. In the HEV, when the vehicle is accelerated or started, the driving force is assisted by the motor generator, while regenerative power generation is performed by the motor generator during inertia traveling or braking (see, for example, Patent Document 1).
このHEVのエンジンにディーゼルエンジンを用いる場合には、排ガスに含有される窒素酸化物(NOx)を低減することを目的として、排ガスの一部を吸気に還流させることで、燃焼温度を低く抑えてNOxの生成を抑制する排ガス再循環システム(EGRシステム)が装備される(例えば、特許文献2を参照)。 When a diesel engine is used for this HEV engine, a part of the exhaust gas is recirculated to the intake air for the purpose of reducing the nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas, thereby reducing the combustion temperature. An exhaust gas recirculation system (EGR system) that suppresses the generation of NOx is equipped (see, for example, Patent Document 2).
このEGRシステムにおいては、気筒内での燃焼状態が悪化して排ガス中の不純物が増加することを防ぐため、排気側から吸気側へ延びるEGR通路の途中に水冷式のEGRクーラーを設置して、排ガスの分流(EGRガス)を冷却して体積を減少させてから、吸気へ供給することが行われている。その一方で、EGRガスがEGRクーラーにおいて過度に冷却されると、EGRガス中で結露した水分やタール状の未燃燃料が吸気へ流入して、気筒内での燃焼不良やエンジンの耐久性低下などを招くおそれがある。それ故、EGRシステムは、EGRクーラーの冷却に用いられる冷却水の温度が作動開始温度未満であるときは、作動しないようになっている。 In this EGR system, a water-cooled EGR cooler is installed in the middle of the EGR passage extending from the exhaust side to the intake side in order to prevent the combustion state in the cylinder from deteriorating and increasing impurities in the exhaust gas. After the exhaust gas diversion (EGR gas) is cooled to reduce the volume, it is supplied to the intake air. On the other hand, if the EGR gas is excessively cooled in the EGR cooler, moisture condensed in the EGR gas and unburned fuel in the form of tar flow into the intake air, resulting in poor combustion in the cylinder and reduced engine durability. There is a risk of inviting. Therefore, the EGR system does not operate when the temperature of the cooling water used for cooling the EGR cooler is lower than the operation start temperature.
そのため、ディーゼルエンジンの始動時において、エンジンの暖機時間が長くなると、EGRシステムの非作動時間も長くなるため、多量のNOxが環境中へ放出されるおそれがある。 For this reason, when the diesel engine is started, if the warm-up time of the engine becomes long, the non-operation time of the EGR system also becomes long, so that a large amount of NOx may be released into the environment.
本発明の目的は、エンジンの暖機時間を短縮できるとともに、排ガス中のNOx含有率を減少す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。 An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle that can shorten the warm-up time of the engine and reduce the NOx content in the exhaust gas, and a control method thereof.
上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの冷却水が循環するエンジン冷却システムと、前記冷却水の温度が予め設定された作動開始
温度になってときに作動するEGRシステムと、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記エンジンの始動時に前記冷却水の温度が前記作動開始温度未満である場合には、スターターモーターに該エンジンのクランキングを行わせると同時に、前記モータージェネレーターに発電を開始させる制御を行うように構成されていることを特徴とするものである。
The hybrid vehicle of the present invention that achieves the above object includes a hybrid system having a motor generator connected to an output shaft that transmits engine power, an engine cooling system in which the cooling water of the engine circulates, and the cooling water In a hybrid vehicle including an EGR system that operates when a temperature reaches a preset operation start temperature, and a control device, the control device is configured such that the temperature of the cooling water is started when the engine is started. If it is lower than the temperature, at the same time to perform cranking of the engine starter motor, it is characterized in that it is configured to perform control to start power generation in the motor generator.
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、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの冷却水が循環するエンジン冷却システムと、前記冷却水の温度が予め設定された作動開始温度になってときに作動するEGRシステムと、を備えたハイブリッド車両の制御方法であって、前記エンジンの始動時に前記冷却水の温度が前記作動開始温度未満である場合には、スターターモーターに前記エンジンのクランキングを行わせると同時に、前記モータージェネレーターに発電を開始させることを特徴とするものである。 In addition, the hybrid vehicle control method of the present invention that achieves the above object includes a hybrid system having a motor generator connected to an output shaft that transmits engine power, and an engine cooling system in which cooling water of the engine circulates. And an EGR system that operates when the temperature of the cooling water reaches a preset operation start temperature, wherein the temperature of the cooling water is the operation level when the engine is started. If it is below the starting temperature, at the same time to perform cranking of the engine to the starter motor, it is characterized in that to start power generation in the motor generator.
本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、モータージェネレーターからエンジンに発電による負荷が加わるので、冷却水の温度上昇が促進されるため、エンジンの暖機時間を短縮できるとともに、EGRシステムの非作動時間の短縮により排ガス中のNOxの含有率を減少することができる。 According to the hybrid vehicle and the control method thereof of the present invention, since a load due to power generation is applied from the motor generator to the engine, the temperature rise of the cooling water is promoted, so that the warm-up time of the engine can be shortened and the EGR system is not used. By shortening the operation time, the content of NOx in the exhaust gas can be reduced.
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、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
このハイブリッド車両(以下「HEV」という。)は、普通乗用車のみならず、バスやトラックなどを含む車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるディーゼルエンジン10及びモータージェネレーター31を有するハイブリッドシステム30を備えている。
This hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) is a vehicle including not only a normal passenger car but also a bus, a truck, etc., and includes a
ディーゼルエンジン10においては、エンジン本体11に形成された複数(この例では4個)の気筒12内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト13が回転駆動される。このクランクシャフト13の回転動力は、クランクシャフト13の一端部に接続するクラッチ14(例えば、湿式多板クラッチなど)を通じてトランスミッション20に伝達される。
In the
トランスミッション20には、HEVの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ、変速用アクチュエーター21を用いて自動的に変速するAMT又はATが用いられている。なお、トランスミッション20は、AMTのような自動変速式に限るものではなく、ドライバーが手動で変速するマニュアル式であってもよい。
The
トランスミッション20で変速された回転動力は、プロペラシャフト22を通じてデファレンシャル23に伝達され、一対の駆動輪24にそれぞれ駆動力として分配される。
The rotational power changed by the
ハイブリッドシステム30は、モータージェネレーター31と、そのモータージェネレーター31に順に電気的に接続するインバーター35、高電圧バッテリー32、DC/DCコンバーター33及び低電圧バッテリー34とを有している。
The
高電圧バッテリー32としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー34には鉛バッテリーが用いられる。
Preferred examples of the
DC/DCコンバーター33は、高電圧バッテリー32と低電圧バッテリー34との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー34は、各種の車両電装品36に電力を供給する。
The DC /
このハイブリッドシステム30における種々のパラメータ、例えば、電流値、電圧値やSOCなどは、BMS39により検出される。
Various parameters in the
モータージェネレーター31は、回転軸37に取り付けられた第1プーリー15とエンジン本体11の出力軸であるクランクシャフト13の他端部に取り付けられた第2プーリー16との間に掛け回された無端状のベルト状部材17を介して、ディーゼルエンジン10との間で動力を伝達する。なお、2つのプーリー15、16及びベルト状部材17の代わりに、ギヤボックスなどを用いて動力を伝達することもできる。また、モータージェネレーター31に接続するエンジン本体11の出力軸は、クランクシャフト13に限るものではなく、例えばエンジン本体11とトランスミッション20との間の伝達軸やプロペラシャフト22であっても良い。
The
このモータージェネレーター31は、エンジン本体11を始動するスターターモーター(図示せず)の代わりに、クランキングを行う機能も有している。
The
EGRシステム50は、排気通路41から吸気通路55へ延びるEGR通路51と、そのEGR通路51に介設された水冷式のEGRクーラー52及びEGRバルブ53とを備えている。
The EGR
エンジン本体11の各気筒12から排出された排ガス45の一部は、EGRガス54となってEGR通路51に分流し、EGRクーラー52で冷却されてEGRバルブ53で流量を調整された後に、吸気通路55からエンジン本体11へ循環される。
A part of the
このEGRシステム50は、吸気60への水分及び未燃燃料の侵入を防止するために、冷却水71の温度が予め設定された作動開始温度T未満では作動しないようになっている。
The
エンジン冷却システム70においては、エンジン本体11を除熱した冷却水71は、ラジエーター(図示せず)において車速風や冷却ファン(図示せず)の冷却風を利用した空冷により冷却された後に、ウォータポンプ72によりエンジン本体11へ強制循環される。
In the
なお、エンジン本体11へ強制循環された冷却水の一部は、EGRシステム50のEGRクーラー52の冷却に用いられる。
A part of the cooling water forcedly circulated to the engine body 11 is used for cooling the EGR
このエンジン冷却システム70には、エンジン本体11の出口近傍における冷却水71の温度を検出する冷却水温度センサ94が設けられている。
The
これらのディーゼルエンジン10、ハイブリッドシステム30及びEGRシステム50は、制御装置80により制御される。具体的には、HEVの発進時や加速時には、ハイブリッドシステム30は高電圧バッテリー32から電力を供給されたモータージェネレーター31により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター31による回生発電を行い、余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー32を充電する。また、EGRシステム50については、ディーゼルエンジン10の運転状態及び冷却水温度センサ94の検出値に応じて、EGRバルブ53の開度を調整する。
These
このようなHEVにおいて、制御装置80は、エンジン本体11の始動時に冷却水温度センサ94の検出値が作動開始温度T未満である場合には、スターターモーターあるいはモータージェネレーター31を用いてのエンジン本体11のクランキングを行うと同時に、ハブリッドシステム30を通じてモータージェネレーター31に発電を開始させる制御を行う。
In such HEV, when the detected value of the
このような制御を行うことにより、モータージェネレーター31からディーゼルエンジン10に発電による負荷が加わるので、冷却水71の温度上昇が促進される。そのため、エンジン本体11の暖機時間を短縮できるとともに、冷却水71が作動開始温度Tに到達する時間が短くなって、EGRシステムの非作動時間を短縮されるので、排ガス45中に含有されるNOxを減少することができるのである。
By performing such control, a load due to power generation is applied from the
また、ディーゼルエンジン10に加わる負荷により、排ガス45の温度が上昇するので、排ガス処理システムにおける触媒(図示せず)の温度上昇が促進されて、排ガス45の浄化率を向上することも可能である。
Further, since the temperature of the
上記の実施形態においては、EGRシステム50の作動開始温度Tの比較対象として、エンジン本体11の出口近傍における冷却水71の温度を用いているが、これに限るものではなく、例えば、EGRクーラー52に対して流入又は流出する冷却水71の温度を用いるようにしても良い。
In the above embodiment, the temperature of the
10 ディーゼルエンジン
30 ハイブリッドシステム
31 モータージェネレーター
45 排ガス
50 EGRシステム
51 EGR通路
52 EGRクーラー
53 EGRバルブ
70 エンジン冷却システム
71 冷却水
94 冷却水温度センサ
10
Claims (3)
前記制御装置は、前記エンジンの始動時に前記冷却水の温度が前記作動開始温度未満である場合には、スターターモーターに該エンジンのクランキングを行わせると同時に、前記モータージェネレーターに発電を開始させる制御を行うように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両。 A hybrid system having a motor generator connected to an output shaft for transmitting engine power, an engine cooling system in which the cooling water of the engine circulates, and when the temperature of the cooling water reaches a preset operation start temperature In a hybrid vehicle provided with an EGR system that operates on a vehicle and a control device,
The control device controls the motor generator to start power generation at the same time as causing the starter motor to crank the engine when the temperature of the cooling water is lower than the operation start temperature at the time of starting the engine. A hybrid vehicle configured to perform the following.
前記エンジンの始動時に前記冷却水の温度が前記作動開始温度未満である場合には、スターターモーターに前記エンジンのクランキングを行わせると同時に、前記モータージェネレーターに発電を開始させることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。 A hybrid system having a motor generator connected to an output shaft for transmitting engine power, an engine cooling system in which the cooling water of the engine circulates, and when the temperature of the cooling water reaches a preset operation start temperature A control method of a hybrid vehicle comprising:
When the temperature of the cooling water is lower than the operation start temperature at the start of the engine, the starter motor performs cranking of the engine and simultaneously causes the motor generator to start power generation. Vehicle control method.
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