JP7342816B2 - Series hybrid vehicle exhaust treatment system - Google Patents
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Description
本開示は、発電用エンジンを備えたシリーズハイブリッド車両の排気処理システムに関する。 The present disclosure relates to an exhaust treatment system for a series hybrid vehicle equipped with a power generation engine.
特開2018-178892号公報(特許文献1)は、過給機を有する内燃機関の排気通路に配置される触媒暖機装置を開示する。この触媒暖機装置は、過給機のタービンを迂回して、排気ガスを浄化する触媒よりも上流で排気通路と接続される排気バイパス通路を有する。排気バイパス通路を開閉する排気バイパス弁には、排気バイパス通路を流れる排気ガスが触れる箇所に発熱部が備えられている。触媒暖機装置は、排気バイパス通路に排気を流し、発熱部で排気を加熱することで、触媒を早期に暖機させる。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-178892 (Patent Document 1) discloses a catalyst warm-up device disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine having a supercharger. This catalyst warm-up device has an exhaust bypass passage that bypasses the turbine of the supercharger and is connected to the exhaust passage upstream of the catalyst that purifies exhaust gas. The exhaust bypass valve that opens and closes the exhaust bypass passage is provided with a heat generating portion at a location where the exhaust gas flowing through the exhaust bypass passage comes into contact with the exhaust bypass valve. The catalyst warm-up device warms up the catalyst early by causing exhaust gas to flow through the exhaust bypass passage and heating the exhaust gas in a heat generating section.
しかしながら、特許文献1の触媒暖機装置においては、暖機によって触媒が活性化されるまでの間に、浄化されていない排気ガスが排出される可能性がある。
However, in the catalyst warm-up device of
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、浄化されていない排気ガスの排出を抑制することである。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and its purpose is to suppress the emission of unpurified exhaust gas.
(1)この開示に係る排気処理システムは、発電用エンジンを備えたシリーズハイブリッド車両の排気処理システムである。シリーズハイブリッド車両の排気処理システムは、発電用エンジンの排気通路に設けられる第1の触媒と、排気通路において第1の触媒よりも上流に設けられる第2の触媒と、第2の触媒または第2の触媒に流入する排気を昇温可能に構成された昇温装置と、発電用エンジンおよび昇温装置を制御する制御装置とを備える。発電用エンジンの始動要求があった場合、制御装置は、暖機制御を実行した後に通常運転で発電用エンジンを運転させる。暖機制御において、制御装置は、発電用エンジンの始動前に、昇温装置を作動させて第2の触媒を活性化させ、第2の触媒を活性化させた後に発電用エンジンを始動させて、第1の触媒を活性化させる。 (1) The exhaust treatment system according to this disclosure is an exhaust treatment system for a series hybrid vehicle equipped with a power generation engine. The exhaust treatment system for a series hybrid vehicle includes a first catalyst provided in the exhaust passage of a power generation engine, a second catalyst provided upstream of the first catalyst in the exhaust passage, and a second catalyst or a second catalyst provided in the exhaust passage. A temperature raising device configured to be able to raise the temperature of exhaust gas flowing into the catalyst, and a control device controlling the power generation engine and the temperature raising device. When there is a request to start the power generation engine, the control device executes warm-up control and then operates the power generation engine in normal operation. In the warm-up control, the control device operates the temperature raising device to activate the second catalyst before starting the power generation engine, and starts the power generation engine after activating the second catalyst. , activating the first catalyst.
上記構成によれば、排気処理システムは、第1の触媒、第2の触媒、および、第2の触媒または第2の触媒に流入する排気を昇温可能に構成された昇温装置を備える。発電用エンジンの始動要求(すなわち発電要求)があった場合、制御装置は、発電用エンジンを始動させる前に、昇温装置を作動させて第2の触媒を活性化させる。制御装置は、第2の触媒を活性化させてから、発電用エンジンを始動させて、その排気により第1の触媒を活性化させる。このときの排気は、第2の触媒を通って浄化された後に、第1の触媒に流入し、第1の触媒を活性化させる。ゆえに、第1の触媒が活性化するまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。 According to the above configuration, the exhaust treatment system includes the first catalyst, the second catalyst, and a temperature raising device configured to be able to raise the temperature of the second catalyst or the exhaust gas flowing into the second catalyst. When there is a request to start the power generation engine (that is, a power generation request), the control device operates the temperature raising device to activate the second catalyst before starting the power generation engine. After activating the second catalyst, the control device starts the power generation engine and activates the first catalyst using the exhaust gas. The exhaust gas at this time passes through the second catalyst and is purified, then flows into the first catalyst and activates the first catalyst. Therefore, even before the first catalyst is activated, unpurified exhaust gas can be prevented from being discharged to the outside of the vehicle.
(2)ある実施の形態においては、第1の触媒は、通常運転における排気を浄化可能に構成される。また、第2の触媒は、第1の触媒よりも熱容量が小さく、かつ、通常運転よりも低い回転速度で発電用エンジンを運転する低速運転における排気を浄化可能に構成される。暖機制御において、制御装置は、発電用エンジンの始動前に、昇温装置を作動させて第2の触媒を活性化させ、第2の触媒を活性化させた後に発電用エンジンを始動させて、低速運転で発電用エンジンを運転させて第1の触媒を活性化させ、第1の触媒を活性化させた後に、通常運転で発電用エンジンを運転させる。 (2) In one embodiment, the first catalyst is configured to be able to purify exhaust gas during normal operation. Further, the second catalyst has a smaller heat capacity than the first catalyst, and is configured to be able to purify exhaust gas during low-speed operation in which the power generation engine is operated at a lower rotational speed than normal operation. In the warm-up control, the control device operates the temperature raising device to activate the second catalyst before starting the power generation engine, and starts the power generation engine after activating the second catalyst. , the power generation engine is operated at low speed to activate the first catalyst, and after activating the first catalyst, the power generation engine is operated at normal operation.
昇温装置は、第2の触媒を昇温できる性能を有すれば足りる。上記構成によれば、第2の触媒は、その熱容量が第1の触媒よりも小さく、低速運転における排気を浄化可能に構成される。そのため、たとえば第1の触媒を昇温するための昇温装置を設ける場合よりも、低性能かつ小型の昇温装置を用いることができ、コストダウンおよび省スペース化を図ることができる。 It is sufficient that the temperature raising device has the ability to raise the temperature of the second catalyst. According to the above configuration, the second catalyst has a smaller heat capacity than the first catalyst, and is configured to be able to purify exhaust gas during low-speed operation. Therefore, it is possible to use a temperature raising device that is lower in performance and smaller than, for example, a case where a temperature raising device for raising the temperature of the first catalyst is provided, and cost reduction and space saving can be achieved.
さらに、第2の触媒の熱容量は第1の触媒の熱容量よりも小さいので、昇温装置を用いて第1の触媒を活性化させる場合に比べ、触媒の活性化に要する消費電力を低減させることができる。 Furthermore, since the heat capacity of the second catalyst is smaller than that of the first catalyst, the power consumption required for activating the catalyst can be reduced compared to when activating the first catalyst using a temperature raising device. I can do it.
(3)ある実施の形態においては、第2の触媒は三元触媒である。暖機制御において、制御装置は、発電用エンジンの始動前に、昇温装置を作動させて第2の触媒を活性化させ、第2の触媒を活性化させた後に発電用エンジンを始動させて、低速運転、かつ、空燃比が理論空燃比となるように発電用エンジンを運転させて第1の触媒を活性化させ、第1の触媒を活性化させた後に、通常運転で発電用エンジンを運転させる。 (3) In some embodiments, the second catalyst is a three-way catalyst. In the warm-up control, the control device operates the temperature raising device to activate the second catalyst before starting the power generation engine, and starts the power generation engine after activating the second catalyst. , the power generation engine is operated at low speed and the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio to activate the first catalyst, and after activating the first catalyst, the power generation engine is operated in normal operation. Let them drive.
上記構成によれば、第2の触媒には三元触媒が用いられ、暖機制御において発電用エンジンは空燃比が理論空燃比となるように運転される。一般に、三元触媒は、Nox浄化触媒に比べて安価であるため、第2の触媒に三元触媒を用いることで、Nox浄化触媒を用いる場合に比べて排気処理システムの部品コストを抑制することができる。また、暖機制御において制御装置が、発電用エンジンを空燃比が理論空燃比となるように運転することにより、三元触媒により排気を効率よく浄化することができる。 According to the above configuration, a three-way catalyst is used as the second catalyst, and during warm-up control, the power generation engine is operated so that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio. In general, three-way catalysts are cheaper than Nox purification catalysts, so by using a three-way catalyst as the second catalyst, the cost of parts for the exhaust treatment system can be reduced compared to when using a Nox purification catalyst. I can do it. Further, in the warm-up control, the control device operates the power generation engine so that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio, so that the three-way catalyst can efficiently purify the exhaust gas.
(4)ある実施の形態においては、発電用エンジンはターボチャージャを有する。第1の触媒は、排気通路においてターボチャージャのタービンよりも下流に設けられる。シリーズハイブリッド車両の排気処理システムは、タービンよりも上流の排気通路から分岐し、タービンをバイパスして第1の触媒よりも上流の排気通路に合流するバイパス通路と、バイパス通路を介して排気を流す第1の状態と、バイパス通路を介さずに排気を流す第2の状態とを切り替え可能に構成された切り替え弁とを、さらに備える。第2の触媒および昇温装置は、バイパス通路に設けられる。暖機制御において、制御装置は、第1の触媒が活性化されるまでは、切り替え弁を第1の状態にし、第1の触媒が活性化されると、切り替え弁を第2の状態にする。 (4) In some embodiments, the power generation engine has a turbocharger. The first catalyst is provided downstream of the turbine of the turbocharger in the exhaust passage. The exhaust treatment system of a series hybrid vehicle branches from an exhaust passage upstream of a turbine, bypasses the turbine and joins the exhaust passage upstream of a first catalyst, and flows exhaust through the bypass passage. The vehicle further includes a switching valve configured to be able to switch between the first state and a second state in which exhaust gas flows without passing through the bypass passage. The second catalyst and temperature raising device are provided in the bypass passage. In the warm-up control, the control device puts the switching valve in the first state until the first catalyst is activated, and puts the switching valve in the second state when the first catalyst is activated. .
バイパス通路を設けずに、タービンより上流の排気通路に第2の触媒を設けた場合、たとえば、通常運転時に第2の触媒によって排気の流れが絞られて圧力損失が生じ、過給遅れが生じる可能性がある。上記構成によれば、排気処理システムにはタービンをバイパスするバイパス通路が設けられ、第2の触媒はバイパス通路に設けられる。そして、第1の触媒が活性化されるまではバイパス通路に排気がバイパスされ、第1の触媒が活性化されると、排気はタービンへと流れる。すなわち、発電用エンジンの通常運転時には、排気が第2の触媒を通過することなくタービンへと流れる。これによって、通常運転時に第2の触媒によって排気の流れが絞られて圧力損失が生じることを回避できるので、過給遅れの発生を抑制することができる。 If a second catalyst is provided in the exhaust passage upstream of the turbine without providing a bypass passage, for example, during normal operation, the second catalyst restricts the exhaust flow, causing pressure loss and causing a supercharging delay. there is a possibility. According to the above configuration, the exhaust treatment system is provided with a bypass passage that bypasses the turbine, and the second catalyst is provided in the bypass passage. Then, the exhaust gas is bypassed to the bypass passage until the first catalyst is activated, and once the first catalyst is activated, the exhaust gas flows to the turbine. That is, during normal operation of the power generation engine, the exhaust gas flows to the turbine without passing through the second catalyst. As a result, it is possible to avoid pressure loss caused by restricting the flow of exhaust gas by the second catalyst during normal operation, so that it is possible to suppress the occurrence of supercharging delay.
(5)ある実施の形態においては、昇温装置は、第2の触媒に接触して設けられる電気ヒータである。暖機制御において、制御装置は、発電用エンジンを始動させる前に、電気ヒータを作動させて第2の触媒を昇温して活性化させ、第2の触媒を活性化させた後に発電用エンジンを始動させて、第1の触媒を活性化させる。 (5) In one embodiment, the temperature raising device is an electric heater provided in contact with the second catalyst. In the warm-up control, the control device activates the second catalyst by activating the electric heater to raise the temperature of the second catalyst before starting the power generation engine, and after activating the second catalyst, starts the power generation engine. to activate the first catalyst.
上記構成によれば、発電用エンジンの始動要求があった場合、制御装置は、発電用エンジンを始動させる前に、第2の触媒に接触して設けられた電気ヒータを作動させて第2の触媒を活性化させる。制御装置は、第2の触媒を活性化させてから、発電用エンジンを始動させて、その排気により第1の触媒を活性化させる。このときの排気は、第2の触媒を通って浄化された後に、第1の触媒に流入し、第1の触媒を活性化させる。ゆえに、第1の触媒が活性化するまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。 According to the above configuration, when there is a request to start the power generation engine, the control device operates the electric heater provided in contact with the second catalyst to start the second catalyst before starting the power generation engine. Activate the catalyst. After activating the second catalyst, the control device starts the power generation engine and activates the first catalyst using the exhaust gas. The exhaust gas at this time passes through the second catalyst and is purified, then flows into the first catalyst and activates the first catalyst. Therefore, even before the first catalyst is activated, unpurified exhaust gas can be prevented from being discharged to the outside of the vehicle.
(6)ある実施の形態においては、シリーズハイブリッド車両の排気処理システムは、発電用エンジンのクランク軸に連結される回転電機を、さらに備える。昇温装置は、排気通路において第2の触媒よりも上流に設けられた、排気を昇温する電気ヒータである。暖機制御において、制御装置は、発電用エンジンを始動させる前に、回転電機を用いて発電用エンジンをモータリングし、電気ヒータを作動させて排気を昇温して、第2の触媒を活性化させ、第2の触媒を活性化させた後に発電用エンジンを始動させて、第1の触媒を活性化させる。 (6) In one embodiment, the exhaust treatment system for a series hybrid vehicle further includes a rotating electrical machine connected to the crankshaft of the power generation engine. The temperature raising device is an electric heater that is provided upstream of the second catalyst in the exhaust passage and raises the temperature of the exhaust gas. In warm-up control, before starting the power generation engine, the control device motors the power generation engine using a rotating electric machine, operates an electric heater to raise the temperature of the exhaust gas, and activates the second catalyst. After activating the second catalyst, the power generation engine is started to activate the first catalyst.
上記構成によれば、制御装置は、発電用エンジンの始動要求があった場合に、発電用エンジンのクランク軸に連結される回転電機により発電用エンジンをモータリングし、これによる排気を電気ヒータにより昇温させる。昇温された排気は、第2の触媒に流入し、触媒を活性化させる。モータリングによる排気には、NOx等が含まれないため、第2の触媒が活性化するまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。そして、第2の触媒の活性化後に発電用エンジンを始動させて、その排気により第1の触媒を活性化させる。このとき、第1の触媒に流入する排気は、第2の触媒によって浄化されているため、第1の触媒が活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。 According to the above configuration, when there is a request to start the power generation engine, the control device motors the power generation engine using a rotating electric machine connected to the crankshaft of the power generation engine, and uses the electric heater to generate exhaust gas from the motor. Raise the temperature. The heated exhaust gas flows into the second catalyst and activates the catalyst. Since the exhaust gas generated by motoring does not contain NOx or the like, it is possible to prevent unpurified exhaust gas from being discharged to the outside of the vehicle even before the second catalyst is activated. After the second catalyst is activated, the power generation engine is started, and the exhaust gas is used to activate the first catalyst. At this time, since the exhaust gas flowing into the first catalyst has been purified by the second catalyst, unpurified exhaust gas is discharged outside the vehicle even before the first catalyst is activated. This can be suppressed.
(7)ある実施の形態においては、制御装置は、通常運転においては、発電用エンジンの熱効率が最大となる最大熱効率点で発電用エンジンを運転する。 (7) In one embodiment, during normal operation, the control device operates the power generation engine at a maximum thermal efficiency point where the thermal efficiency of the power generation engine is maximum.
シリーズハイブリッド車両においては、エンジンが発電用エンジンとして設けられるため、車両の走行状態にかかわらず、エンジンの動作点を適宜制御することができる。通常運転においては、最大熱効率点で発電用エンジンを運転することにより、効率を高めることができる。 In a series hybrid vehicle, since the engine is provided as a power generation engine, the operating point of the engine can be appropriately controlled regardless of the driving state of the vehicle. In normal operation, efficiency can be increased by operating the power generation engine at the maximum thermal efficiency point.
本開示によれば、浄化されていない排気ガスの排出を抑制することができる。 According to the present disclosure, it is possible to suppress the discharge of unpurified exhaust gas.
以下、実施の形態1について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
<車両の全体構成>
図1は、実施の形態1に係る車両300の全体構成を概略的に示す図である。車両300は、発電用のエンジン1を備える、所謂シリーズハイブリッド車両である。車両300は、エンジン1と、第1モータジェネレータ2と、第2モータジェネレータ3と、電力制御装置(以下「PCU(Power Control Unit)」とも称する)4と、伝達ギヤ5と、駆動軸6と、バッテリ7と、監視ユニット9と、ECU(Electronic Control Unit)200と、バッテリECU250とを備える。さらに、車両300は、DC/DCコンバータ110と、補機バッテリ120と、低圧補機装置130とを備える。
[Embodiment 1]
<Overall configuration of vehicle>
FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a vehicle 300 according to the first embodiment. Vehicle 300 is a so-called series hybrid vehicle that includes
エンジン1は、たとえば、コモンレール式のディーゼルエンジンである。なお、エンジン1としては、その他の形式のディーゼルエンジンであってもよい。実施の形態1に係るエンジン1は、後述の図2に示すように、4つの気筒12を含む。
The
第1モータジェネレータ2および第2モータジェネレータ3の各々は、交流回転電機である。交流回転電機は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機を含む。
Each of the
第1モータジェネレータ2は、エンジン1のクランク軸に連結される。第1モータジェネレータ2は、エンジン1を始動する際にバッテリ7の電力を用いてエンジン1のクランク軸を回転させる。また、第1モータジェネレータ2はエンジン1の動力を用いて発電することが可能である。第1モータジェネレータ2によって発電された交流電力は、PCU4により直流電力に変換されてバッテリ7に充電される。また、第1モータジェネレータ2によって発電された交流電力は、第2モータジェネレータ3に供給される場合もある。
The
第2モータジェネレータ3のロータは、伝達ギヤ5を介して駆動軸6に機械的に接続される。第2モータジェネレータ3は、バッテリ7からの電力および第1モータジェネレータ2により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動軸6を回転させる。また、第2モータジェネレータ3は、制動時や加速度低減時には、回生制動によって発電することも可能である。第2モータジェネレータ3によって発電された交流電力は、PCU4により直流電力に変換されてバッテリ7に充電される。
The rotor of the second motor generator 3 is mechanically connected to a
PCU4は、ECU200からの制御信号に従って、バッテリ7に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して第1モータジェネレータ2および第2モータジェネレータ3に供給する。また、PCU4は、第1モータジェネレータ2および第2モータジェネレータ3が発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ7に供給する。PCU4は、第1モータジェネレータ2および第2モータジェネレータ3の状態(力行および回生)をそれぞれ別々に制御可能に構成される。PCU4は、たとえば、第1モータジェネレータ2に対して設けられるインバータ4aと、第2モータジェネレータ3に対して設けられるインバータ4bと、各インバータに供給される直流電圧をバッテリ7の出力電圧以上に昇圧するコンバータ4cとを含んで構成される。
バッテリ7は、車両300を走行させるための電力を蓄える。バッテリ7は、積層された複数のセル8を含んで構成される。セル8は、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。また、セル8は、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池(全固体電池)であってもよい。なお、バッテリ7は、大容量のキャパシタであってもよい。
バッテリ7の正極端子は、電力線PLを介してPCU4に電気的に接続されている。バッテリ7の負極端子は、電力線NLを介してPCU4に電気的に接続されている。
A positive terminal of the
監視ユニット9は、バッテリ7の状態を監視する。具体的には、監視ユニット9は、バッテリ7の電圧を検出する電圧センサと、バッテリ7に入出力される電流を検出する電流センサと、バッテリ7の温度を検出する温度センサとを含む(いずれも図示せず)。各センサは、その検出結果を示す信号をバッテリECU250に出力する。
DC/DCコンバータ110は、電力線PL,NLに電気的に接続され、電力線PL,NLから供給される電圧を降圧して電力線ELに供給する。すなわち、DC/DCコンバータ110は、バッテリ7の出力電圧を降圧して、補機バッテリ120および低圧補機装置130への供給電力を生成する。DC/DCコンバータ110は、ECU200によって制御される。
The DC/
補機バッテリ120は、車両300に搭載される低圧補機装置130を作動させるための電力を蓄える。補機バッテリ120は、たとえば、鉛蓄電池を含んで構成される。補機バッテリ120の電圧は、バッテリ7の電圧よりも低く、たとえば12V程度である。
低圧補機装置130は、車両300に搭載される複数の補機装置を含む。補機装置は、たとえば、音響機器、映像機器、ナビゲーション装置、および、後述するヒータ77(図2)を含む。低圧補機装置130は、バッテリ7および補機バッテリ120から電力の供給を受けて作動する。
Low-voltage
ECU200は、CPU(Central Processing Unit)210、メモリ(RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory))220および各種信号を入出力するための入出力バッファ(図示せず)とを含んで構成される。CPU210は、ROMに格納されているプログラムをRAMに展開して実行する。ROMに格納されているプログラムには、CPU210によって実行される処理が記されている。ECU200は、入出力バッファから入力される各種信号、およびメモリ220に記憶された情報に基づいて、CPU210により所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいて車両300が所望の状態となるように各機器を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で構築して処理することも可能である。
The
ECU200は、エンジン1、PCU4およびDC/DCコンバータ110等の車両300の各種機器を制御する。
バッテリECU250は、CPU、メモリおよび各種信号を入出力するための入出力バッファとを含んで構成される(いずれも図示せず)。バッテリECU250は、監視ユニット9からの各種センサの検出結果を用いて、バッテリ7のSOC(State Of Charge)を算出可能に構成される。SOCの算出方法としては、たとえば、電流値積算(クーロンカウント)による手法、あるいは、開放電圧(OCV:Open Circuit Voltage)の推定による手法等、種々の公知の手法を採用できる。バッテリECU250は、バッテリ7のSOCを監視し、バッテリ7のSOCが所定SOC未満になった場合に、ECU200にエンジン1の始動要求(換言すれば発電要求)を出力する。
実施の形態1に係るECU200が実行する主要な制御として、暖機制御が挙げられる。暖機制御の詳細については後述するが、暖機制御は、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制するための制御である。たとえば、ECU200は、エンジン1の始動要求を受けた際に暖機制御を実行する。ECU200は、暖機制御を実行して適切にエンジン1を始動させて、バッテリ7を充電する。
Warm-up control is one of the main controls executed by
<エンジンの構成>
図2は、実施の形態1における排気処理システムを含むエンジン1の概略構成を示す図である。エンジン1は、エンジン本体10と、エアクリーナ20と、インタークーラ26と、吸気マニホールド28と、吸気絞り弁29と、過給機30と、排気マニホールド50と、排気処理装置56と、排気再循環装置(以下「EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置」とも称する)60とを備える。
<Engine configuration>
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the
エンジン本体10は、複数の気筒12と、コモンレール14と、複数のインジェクタ16とを含む。実施の形態1においては、エンジン1は、直列4気筒エンジンを一例として説明するが、その他の気筒レイアウト(たとえば、V型あるいは水平型)のエンジンであってもよい。
複数のインジェクタ16は、複数の気筒12の各々に設けられ、その各々がコモンレール14に接続されている燃料噴射装置である。コモンレール14には、高圧ポンプ(図示せず)によって加圧された高圧状態の燃料が貯留されている。複数のインジェクタ16には、コモンレール14に貯留された高圧燃料が供給される。複数のインジェクタ16は、ECU200からの制御信号IJ1~IJ4に従って動作し、各気筒12に燃料を噴射する。
The plurality of
エアクリーナ20は、エンジン1の外部から吸入される空気から異物を除去する。エアクリーナ20には、第1吸気通路22の一方端が接続される。
The
第1吸気通路22の他方端には、過給機30のコンプレッサ32の吸気流入口が接続される。コンプレッサ32の吸気流出口には、第2吸気通路24の一方端が接続される。コンプレッサ32は、第1吸気通路22から流入する空気を過給して第2吸気通路24に供給する。
An intake inlet of a
第2吸気通路24の他方端には、インタークーラ26の一方端が接続される。インタークーラ26は、第2吸気通路24を流通する空気を冷却する空冷式あるいは水冷式の熱交換器である。
One end of an
インタークーラ26の他方端には、第3吸気通路27の一方端が接続される。第3吸気通路27の他方端には、吸気マニホールド28が接続される。吸気マニホールド28は、エンジン本体10の複数の気筒12の各々の吸気ポートに連結される。
One end of a
吸気絞り弁29は、第3吸気通路27に設けられる。より具体的には、吸気絞り弁29は、インタークーラ26と、第3吸気通路27におけるEGR通路66との合流点との間に設けられる。吸気絞り弁29は、ECU200からの制御信号に従って動作する。吸気絞り弁29は、たとえば、第3吸気通路27から吸気マニホールド28に流入する吸気の流量を調整する。
The
排気マニホールド50は、エンジン本体10の複数の気筒12の各々の排気ポートに連結される。排気マニホールド50には、第1排気通路52の一方端が接続される。第1排気通路52の他方端は、過給機30のタービン36の排気流入口に接続される。
The
過給機30は、コンプレッサ32と、タービン36とを含む。コンプレッサ32のハウジング内にはコンプレッサホイール34が収納され、タービン36のハウジング内にはタービンホイール38が収納される。コンプレッサホイール34とタービンホイール38とは、連結軸42によって連結され、一体的に回転する。そのため、コンプレッサホイール34は、タービンホイール38に供給される排気の排気エネルギーによって回転駆動される。
タービン36の排気流出口には、第2排気通路54の一方端が接続される。第2排気通路54には、排気処理装置56が設けられる。排気処理装置56は、NOx浄化触媒56aと、DPF(Diesel Particulate Filter)56bと、3つの排気温度センサ56c,56d,56eとを含む。
One end of the
NOx浄化触媒56aは、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を浄化する機能を有する。NOx浄化触媒56aとしては、たとえば、LNT触媒(Lean Nitrogen oxides Trap catalyst)を用いることができる。NOx浄化触媒56aは、たとえば、NOx浄化触媒56aは、排気空燃比がリーンであるとき(周囲に酸素が過剰にあるとき)に排気中のNOxを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比またはリッチであるとき(周囲に酸素がないとき)にNOxを放出する機能を有する。排気空燃比が理論空燃比またはリッチであるときにNOx浄化触媒56aから放出されたNOxは、排気中のHC(炭化水素)およびCO(一酸化炭素)を還元材として還元されて浄化される。また、NOx浄化触媒56aは、排気空燃比がリーンであるときに排気中のHCおよびCOを酸化して浄化する機能も有する。NOx浄化触媒56aとしては、たとえば、選択還元型NOx触媒(SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒)を用いることも可能である。
The
DPF56bは、NOx浄化触媒56aよりも排気の流路(排気通路)における下流側に設けられる。DPF56bは、流通する排気に含まれる粒子状物質(以下「PM(Particulate Matter)」とも称する)を捕集する。DPF56bは、たとえば、セラミックおよび/またはステンレス等によって形成される。
The
第1排気温度センサ56cは、NOx浄化触媒56aよりも排気の流路における上流側に設けられる。第1排気温度センサ56cは、排気処理装置56に流入する排気の温度T1を検出する。第1排気温度センサ56cは、検出した排気温度T1を示す信号をECU200に送信する。
The first exhaust
第2排気温度センサ56dは、NOx浄化触媒56aとDPF56bとの間に設けられる。第2排気温度センサ56dは、NOx浄化触媒56aから流出する排気の温度T2を検出する。第2排気温度センサ56dは、検出した排気温度T2を示す信号をECU200に送信する。
The second exhaust
第3排気温度センサ56eは、DPF56bよりも排気の流路における下流側に設けられる。第3排気温度センサ56eは、DPF56bから流出する排気の温度T3を検出する。第3排気温度センサ56eは、検出した排気温度T3を示す信号をECU200に送信する。
The third exhaust
排気処理装置56の後端には、第3排気通路58の一方端が接続される。第3排気通路58の他方端には、マフラー等が接続される。第3排気通路58の他方端には、触媒等の排気から特定の成分を除去する追加の排気処理装置が接続されてもよい。
One end of a
EGR装置60は、第3吸気通路27と排気マニホールド50とを接続する。EGR装置60は、EGRバルブ62と、EGRクーラ64と、EGR通路66とを含む。EGR通路66は、第3吸気通路27と排気マニホールド50とを接続する。EGRバルブ62と、EGRクーラ64とは、EGR通路66の途中に設けられる。
The
EGRバルブ62は、ECU200からの制御信号に従って、排気マニホールド50からEGR通路66を経由して吸気マニホールド28に還流する排気(以下、吸気マニホールド28に還流される排気を「EGRガス」とも称する)の流量を調整する。
The
EGRクーラ64は、たとえば、EGR通路66を流通するEGRガスを冷却する水冷式あるいは空冷式の熱交換器である。排気マニホールド50内の排気がEGR装置60を経由してEGRガスとして吸気側に戻されることによって気筒内の燃焼温度が低下され、NOxの生成量が低減される。
The
ここで、NOx浄化触媒56aは、その温度が上昇するにつれて排気の浄化性能が高まる特性を有する。そのため、NOx浄化触媒56aがその機能(排気中のNOxを浄化する機能)を発揮するためには、NOx浄化触媒56aを暖機して所定温度(たとえば後述の第2温度Tth2)以上にし、活性化させる必要がある。そのため、たとえばエンジン1の始動時等のような、NOx浄化触媒56aが活性化されていないような場合においては、NOx浄化触媒56aの暖機が完了するまでの間に、浄化されていない排気が車外に排出される可能性がある。
Here, the
そこで、実施の形態1においては、エンジン1の始動要求があった場合に、ECU200が暖機制御を実行する。以下、暖機制御および暖機制御を実行するための構成について具体的に説明する。
Therefore, in the first embodiment, when there is a request to start the
実施の形態1においては、排気マニホールド50から流出したタービン36よりも上流の排気をタービン36よりも下流にバイパスするバイパス通路70が設けられている。すなわち、バイパス通路70は、排気マニホールド50から流出した排気をタービン36を介さずに排気処理装置56に流す。バイパス通路70の一方端は、第1排気通路52に接続される。バイパス通路70の他方端は、排気処理装置56よりも排気の流路における上流側の第2排気通路54に接続される。
In the first embodiment, a
バイパス通路70と第2排気通路54との合流部には、排気の流路を切り替える切り替え弁72が設けられている。切り替え弁72は、排気マニホールド50から流出した排気を、バイパス通路70にバイパスする第1状態と、排気マニホールド50から流出した排気を、バイパス通路70にバイパスしない第2状態とに切り替え可能に構成される。すなわち、切り替え弁72が第1状態であると、排気マニホールド50から流出した排気は、バイパス通路70を介して排気処理装置56に流れる。切り替え弁72が第2状態であると、排気マニホールド50から流出した排気は、タービン36を介して排気処理装置56に流れる。切り替え弁72は、ECU200からの制御信号に従って、第1状態と第2状態とを切り替える。
A switching
バイパス通路70には、電気加熱式触媒(以下「EHC(Electrically Heated Catalyst)」とも称する)75が設けられる。EHC75は、三元触媒76とヒータ77とを含む。三元触媒は、排気に含まれる窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、および、未燃焼炭化水素(HC)を浄化する触媒である。三元触媒は、還元性ガス(H2、COまたは炭化水素)の存在下でNOxを窒素および酸素に還元する。また、三元触媒は、酸化性ガスの存在下で一酸化炭素を二酸化炭素に酸化する。また、三元触媒は、酸化性ガスの存在下で未燃焼炭化水素(HC)を二酸化炭素および水に酸化する。三元触媒が効率良く酸化または還元するためには、エンジン本体10において、燃料が完全燃焼し、かつ、酸素の余らない理論空燃比(stoichiometry)で燃焼(ストイキ燃焼)することが望ましい。また、三元触媒76の熱容量は、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aの熱容量よりも小さくなるように構成される。すなわち、三元触媒76は、NOx浄化触媒56aよりも小さい熱量で活性化できるように構成されている。
The
ヒータ77は、三元触媒76を昇温可能に構成される。ヒータ77は、たとえば、三元触媒76に接触して設けられた、電気ヒータである。実施の形態1においては、ヒータ77は、三元触媒76よりも排気の流路における上流側に設けられる。ただし、ヒータ77が設けれる位置は、三元触媒76よりも排気の流路における上流側に限られるものではなく、たとえば三元触媒76よりも排気の流路における下流側に設けられてもよい。また、ヒータ77は、たとえば、三元触媒76を覆うように設けられてもよい。
The
ECU200は、エンジン1の始動要求を受けると、暖機制御を実行する。暖機制御において、ECU200は、エンジン1(エンジン本体10)を始動させる前にヒータ77を作動させて三元触媒76を暖機する(昇温する)。ECU200は、たとえば、規定の出力でヒータ77を作動させ、ヒータ77の作動時間が予め定められた第1所定時間を経過した場合に、三元触媒76が活性化したと判定する。第1所定時間は、たとえば、上記規定の出力でのヒータ77の作動により、三元触媒76の温度を第1温度Tth1以上にすることができる時間である。第1温度Tth1は、三元触媒76が活性化する温度である。すなわち、第1所定時間は、上記規定の出力でのヒータ77の作動により、三元触媒76を活性化させるために要する熱量を、三元触媒76に供給することができる時間である。第1所定時間は、三元触媒76の仕様に基づいて定められてもよいし、実験またはシミュレーション等の結果に基づいて定められてもよい。なお、三元触媒76の温度を検出可能な温度センサをさらに設け、三元触媒76の温度が第1温度Tth1以上になった場合に三元触媒76が活性化されたとECU200が判定してもよい。
When
さらに、ECU200は、エンジン1を始動させる前に、切り替え弁72を第1状態にし、排気がバイパス通路70を流れるようにする。切り替え弁72を第1状態にするタイミングは、エンジン1の始動前であれば適宜設定することが可能である。
Furthermore, before starting the
ECU200は、三元触媒76の暖機が完了すると、エンジン1を始動させ、エンジン1を第1運転させる。第1運転とは、エンジン1を、理論空燃比かつ低回転速度で運転させることである。低回転速度とは、後述する第2運転におけるエンジン回転速度よりも低い回転速度である。第1運転におけるエンジン回転速度は、三元触媒76により適切に浄化可能な排気の流量との関係により定められる。ECU200がエンジン1を理論空燃比で運転することにより、三元触媒76により効率よく排気を浄化することができる。そして、ECU200が低回転速度でエンジン1を運転することにより、排気の流量を三元触媒76で適切に浄化できる流量に制限し、排気を適切に浄化することができる。なお、低回転速度での運転は、本開示に係る「低速運転」の一例に相当する。
When the warm-up of the three-
三元触媒76により浄化された排気は、排気処理装置56に流入する。当該排気により、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aが暖機される(昇温される)。NOx浄化触媒56aに流入する排気は、上述のとおり、三元触媒76により浄化されている。そのため、NOx浄化触媒56aが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が排気処理装置56から排出されることを抑制することができる。
The exhaust gas purified by the three-
ECU200は、たとえば、第2排気温度センサ56dの温度T2を監視し、温度T2が第2温度Tth2以上になった場合に、NOx浄化触媒56aが活性化したと判定する。NOx浄化触媒56aが活性化したと判定すると、ECU200は、切り替え弁72を第2状態にして、排気をタービン36へと流す。
For example, the
ECU200は、エンジン1を第1運転から第2運転に切り替える。第2運転とは、エンジン1の動作点を高熱効率点に設定し、当該動作点でエンジン1を運転させることである。高熱効率点とは、たとえば、エンジン1の動作線上において、最も熱効率が高くなる動作点である。実施の形態1に係るエンジン1は発電用エンジンであるがゆえ、車両300の走行状態にかかわらず、エンジン1の動作点を高熱効率点に設定することができる。なお、第2運転においては、基本的には空燃比が理論空燃比よりもリーンである状態で運転される。NOx浄化触媒56aが活性化した後においては、タービン36を介して排気を流し、エンジン1を第2運転させることにより、効率良くエンジン1を運転させることができる。エンジン1を第2運転しても、NOx浄化触媒56aが活性化しているため、排気を適切に浄化することができる。エンジン1を第2運転することにより、バッテリ7の充電に要する燃料消費を抑制することができる。なお、第2運転は、本開示に係る「通常運転」の一例に相当する。
なお、実施の形態1に係る「排気処理システム」は、排気通路(第1排気通路52、第2排気通路54)と、バイパス通路70と、切り替え弁72と、EHC75と、排気処理装置56と、ECU200とを含んで構成される。
The "exhaust treatment system" according to the first embodiment includes an exhaust passage (
<暖機制御においてECUにより実行される処理>
図3は、暖機制御においてECU200により実行される処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される各ステップは、エンジン1が停止された場合にメインルーチン(図示せず)から呼び出されて実行される。図3および後述の図6に示すフローチャートの各ステップは、ECU200によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がECU200内に作製されたハードウェア(電気回路)によって実現されてもよい。なお、以下においては、ステップを「S」と略して記載する。
<Processes executed by ECU in warm-up control>
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of processing executed by
エンジン1が停止されると、ECU200は、当該フローチャートを開始する。なお、車両300の起動時においても、ECU200は、当該フローチャートを開始する。
When
ECU200は、エンジン1の始動要求があるか否かを判定する(S1)。エンジン1の始動要求がないと判定すると(S1においてNO)、ECU200は、再びS1の処理を実行し、エンジン1の始動要求があるか否かを監視する。
エンジン1の始動要求があったと判定すると(S1においてYES)、ECU200は、暖機制御を開始する。暖機制御においてECU200は、まず、ヒータ77を作動させて、EHC75の三元触媒76を暖機する(S3)。ついで、ECU200は、切り替え弁72を第1状態にする(S5)。これにより、エンジン1が始動された際に、排気がバイパス通路70を流れるようになる。なお、S5の処理は、エンジン1の始動前に実行されればよく、たとえば、S3の処理の前、あるいは後述のS7の処理で肯定判定された後に実行されてもよい。
If it is determined that there is a request to start the engine 1 (YES in S1), the
ECU200は、三元触媒76が活性化したか否かを判定する(S7)。具体的には、ECU200は、ヒータ77を作動させてから第1所定時間が経過したか否かを判定する。ECU200は、ヒータ77を作動させてから第1所定時間が経過していない場合には(S7においてNO)、第1所定時間が経過するのを待つ。
ヒータ77を作動させてから第1所定時間が経過した場合には(S7においてYES)、ECU200は、三元触媒76が活性化したと判定する。なお、この場合に、ECU200は、ヒータ77を停止させてもよい。三元触媒76が活性化したと判定すると、ECU200は、エンジン1を始動させて、エンジン1を第1運転させる(S9)。エンジン1を第1運転させることによる排気によって、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aが暖機される。
If the first predetermined time has elapsed since the
ECU200は、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aが活性化したか否かを判定する(S11)。具体的には、ECU200は、第2排気温度センサ56dにより検出される温度T2を監視し、温度T2が第2温度Tth2以上になった場合にNOx浄化触媒56aが活性化したと判定する。
The
ECU200は、温度T2が第2温度Tth2未満である場合には(S11においてNO)、温度T2が第2温度Tth2以上になるのを待つ(S11においてNO)。温度T2が第2温度Tth2以上になると、ECU200は、NOx浄化触媒56aが活性化したと判定し(S11においてYES)、切り替え弁72を第2状態にする(S13)。これにより、排気がタービン36を介して流れるようになる。
If the temperature T2 is less than the second temperature Tth2 (NO in S11), the
ECU200は、エンジン1を第1運転から第2運転に切り替える(S15)。これにより、排気処理装置56により排気を適切に浄化しつつ、効率良くエンジン1を運転させることができる。
以上のように、実施の形態1に係る排気処理システムを備えた車両300において、ECU200は、エンジン1の始動要求(発電要求)があった場合に、エンジン1の始動前にEHC75のヒータ77を作動させて、三元触媒76を活性化させる。そして、三元触媒76の活性化後に、ECU200は、切り替え弁72が第1状態の状態で、エンジン1を第1運転(理論空燃比かつ低回転速度)し、バイパス通路70を介して排気を排気処理装置56に流入させる。この排気により排気処理装置56のNOx浄化触媒56aを暖機させる。排気処理装置56に流入する排気は、三元触媒76によって浄化されているため、NOx浄化触媒56aが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。また、ECU200は、エンジン1を第1運転することにより、排気の流量を三元触媒76で適切に浄化できる流量に制限するとともに、三元触媒76により効率よく排気を浄化することができる。
As described above, in the vehicle 300 equipped with the exhaust treatment system according to the first embodiment, the
また、一般に、三元触媒はNOx浄化触媒よりも安価である。第1運転において、空燃比が理論空燃比である状態でエンジン1を運転することにより、EHC75に三元触媒76を用いることができる。これにより、EHC75のコストを抑制することができる。
Additionally, three-way catalysts are generally cheaper than NOx purification catalysts. In the first operation, the three-
NOx浄化触媒56aを活性化させると、ECU200は、切り替え弁72が第2状態の状態で、エンジン1を第2運転する。これにより、高熱効率点でエンジン1を運転させることができる。よって、バッテリ7の充電に要する燃料消費を抑制することができる。また、排気処理装置56により排気を適切に浄化することができる。
When the
さらに、実施の形態1においては、バイパス通路70が設けられ、バイパス通路70にEHC75が設けられた。たとえば、バイパス通路70を設けずにEHC75を第1排気通路52に設けると、第2運転時において、EHC75によって排気の流れが絞られて圧力損失が生じ、過給遅れが生じる可能性がある。実施の形態1においては、バイパス通路70を設けることにより、第2運転時に過給遅れを生じせることを抑制することができる。
Furthermore, in the first embodiment, a
また、NOx浄化触媒56aの暖機時には、タービン36をバイパスさせることにより、たとえばタービン36の回転により排気の熱エネルギーが奪われることを抑制することができる。これにより、NOx浄化触媒56aを早期に活性化させることができる。
Further, by bypassing the
また、排気処理装置56にEHCを採用して、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aをヒータで暖機して活性化させることも考えられる。しかしながら、NOx浄化触媒56aは、第2運転時の排気を適切に浄化できるように構成されるため、その熱容量は比較的大きい。そのため、NOx浄化触媒56aを活性化させるために要する消費電力も比較的大きい。すなわち、NOx浄化触媒56aを活性化させるためには、バッテリ7から多くの電力を取り出すことになり、その分、車両300の走行可能距離が短くなってしまう可能性がある。実施の形態1においては、ヒータ77の消費電力は、NOx浄化触媒56aよりも熱容量が小さく構成された三元触媒76を活性化させるための電力で足りるので、ヒータでNOx浄化触媒56aを活性化させる場合に比べ、消費電力を抑制することができる。これにより、車両300の走行可能距離が短くなることを抑制することができる。
It is also conceivable to employ EHC in the
[変形例1]
実施の形態1においては、バイパス通路70が設けられ、バイパス通路70にEHC75が設けられた。しかしながら、排気の浄化の観点からは、バイパス通路70を省略することも可能である。上述の圧力損失が生じる可能性はあるものの、たとえば、バイパス通路70を省略し、第1排気通路52、または、第2排気通路54にEHC75を設けてもよい。なお、EHC75が第2排気通路54に設けられる場合には、EHC75は、排気処理装置56よりも排気の流路における上流側の位置に設けられる。
[Modification 1]
In the first embodiment, the
図4は、第1排気通路52にEHC75を設けた排気処理システムを含むエンジン1の概略構成を示す図である。図5は、第2排気通路54にEHC75を設けた排気処理システムを含むエンジン1の概略構成を示す図である。いずれの構成においても、実施の形態1の図2に示すエンジン1の構成に対して、バイパス通路70および切り替え弁72が省略されている。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the
上記のいずれの構成においても、エンジン1の始動要求があった場合に、ECU200は、暖機制御を実行する。変形例1における暖機制御において、ECU200は、エンジン1を始動させる前にEHC75のヒータ77を駆動させて三元触媒76を活性化させる。三元触媒76を活性化させた後、ECU200は、エンジン1を始動させて、エンジン1を第1運転で運転する。ECU200は、エンジン1を第1運転で運転させて、その排気で排気処理装置56のNOx浄化触媒56aを活性化させる。NOx浄化触媒56aを活性化させる際の排気は、三元触媒76によって浄化されているため、NOx浄化触媒56aが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が排気処理装置56から排出されることを抑制することができる。
In any of the above configurations, when there is a request to start the
NOx浄化触媒56aを活性化させると、ECU200は、第1運転から第2運転に切り替えてエンジン1を運転する。これにより、高熱効率点でエンジン1を運転させることができる。
When the
図6は、変形例1における暖機制御においてECU200により実行される処理の手順を示すフローチャートである。図6に示すフローチャートは、図3のフローチャートに対してS5およびS13の処理を削除したものである。その他の処理については、図3のフローチャートの処理と同様であるため、同じステップ番号を付し、その説明は繰り返さない。
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of processing executed by
以上のように、変形例1に係る排気処理システムにおいても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。
As described above, the exhaust treatment system according to
[変形例2]
実施の形態1および変形例1においては、エンジン1はディーゼルエンジンである例について説明した。しかしながら、エンジン1はディーゼルエンジンであることに限られるものではなく、たとえばガソリンエンジンであってもよい。
[Modification 2]
In
エンジン1がガソリンエンジンである場合には、ECU200は、第2運転においても、空燃比が理論空燃比である状態でエンジン1を運転してもよい。第1運転および第2運転の両方において空燃比が理論空燃比である状態でエンジン1が運転されるようにすると、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aを三元触媒に置き換えても、排気を効率よく浄化することができる。上述したとおり、一般に、三元触媒はNOx浄化触媒よりも安価である。そのため、エンジン1がガソリンエンジンである場合には、排気処理システムの部品コストを抑制することができる。
When
なお、変形例2は、後述する実施の形態2および変形例3とも組み合わせることが可能である。
Note that
[実施の形態2]
実施の形態1および変形例1,2においては、EHC75を用いた暖機制御について説明した。実施の形態2においては、EH(Electric Heater)を用いた暖機制御について説明する。
[Embodiment 2]
In
再び図1を参照して、実施の形態2に係る車両300Aは、エンジン1Aと、第1モータジェネレータ2と、第2モータジェネレータ3と、PCU4と、伝達ギヤ5と、駆動軸6と、バッテリ7と、監視ユニット9と、ECU200Aとを備える。さらに、車両300は、DC/DCコンバータ110と、補機バッテリ120と、低圧補機装置130とを備える。すなわち、実施の形態2に係る車両300Aは、実施の形態1に係る車両300に対して、エンジン1をエンジン1Aに、ECU200をECU200Aにそれぞれ代えたものである。車両300Aのその他の構成については、車両300と同様であるため、繰り返し説明しない。エンジン1AおよびECU200Aについては、図7を参照しながら具体的に説明する。
Referring again to FIG. 1, a vehicle 300A according to the second embodiment includes an
図7は、実施の形態2における排気処理システムを含むエンジン1Aの概略構成を示す図である。実施の形態2に係るエンジン1Aの排気処理システムのバイパス通路70には、三元触媒76およびEH79が設けられている。EH79は、三元触媒76よりも排気の流路における上流側に設けられている。EH79は、ECU200Aからの制御信号に従って作動し、バイパス通路70を流れる排気を昇温する。なお、EH79およびECU200A以外の構成は、実施の形態1に係るエンジン1と同様であるため、繰り返し説明しない。なお、三元触媒76の熱容量は、実施の形態1と同様に、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aの熱容量よりも小さくなるように構成されている。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of an
ECU200Aは、エンジン1Aの始動要求を受けると、暖機制御を実行する。暖機制御において、ECU200Aは、エンジン1Aを始動させる前にEH79を作動させる。ECU200Aは、切り替え弁72を第1状態にする。そして、ECU200Aは、第1モータジェネレータ2を用いたエンジン1Aのモータリングを実行する。なお、ECU200Aは、モータリングの実行時には、エンジン1A(エンジン本体10)への燃料噴射を禁止する。モータリングによってエンジン本体10から排気が排出される。この排気をEH79で昇温し、昇温された排気で三元触媒76を暖機する。
When
モータリングによってエンジン本体10から排出される排気には、NOx等が含まれない。そのため、当該排気を用いて三元触媒76を暖機することにより、NOx等を含む排気が車外に排出されることを抑制しつつ、三元触媒76を活性化させることができる。
The exhaust gas discharged from the
モータリングの実行中、ECU200Aは、三元触媒76が活性化したか否かを監視する。具体的には、ECU200Aは、たとえば、規定の出力でEH79を作動させ、かつ、モータリングを開始してからの時間(すなわち、EH79により昇温された排気が三元触媒76に流入し始めてからの時間)が、予め定められた第2所定時間を経過した場合に、三元触媒76が活性化したと判定する。第2所定時間は、たとえば、上記規定の出力でEH79を作動させ、かつ、モータリングを実行した場合に、三元触媒76の温度を第1温度Tth1以上にすることができる時間である。第2所定時間は、三元触媒76の仕様に基づいて定められてもよいし、実験またはシミュレーション等の結果に基づいて定められてもよい。また、三元触媒76の温度を検出可能な温度センサをさらに設け、三元触媒76の温度が第1温度Tth1以上になった場合に三元触媒76が活性化されたとECU200Aが判定してもよい。三元触媒76が活性化したと判定すると、ECU200Aは、エンジン1Aを始動させ、エンジン1Aを第1運転させる。
During motoring, the
エンジン1Aを第1運転させることによる排気は、活性化された三元触媒76により適切に浄化される。そして、三元触媒76により浄化された排気は、排気処理装置56に流入する。当該排気により、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aが暖機される(昇温される)。NOx浄化触媒56aに流入する排気は、上述のとおり、三元触媒76により浄化されている。そのため、NOx浄化触媒56aが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が排気処理装置56から排出されることを抑制することができる。
The exhaust gas produced by the first operation of the
ECU200Aは、たとえば、第2排気温度センサ56dの温度T2を監視し、温度T2が第2温度Tth2以上になった場合に、NOx浄化触媒56aが活性化したと判定する。NOx浄化触媒56aが活性化したと判定すると、ECU200Aは、切り替え弁72を第2状態にして、排気をタービン36へと流す。
For example, the
また、ECU200Aは、エンジン1Aを第1運転から第2運転に切り替える。エンジン1Aの第2運転による排気は、NOx浄化触媒56aにより適切に浄化される。エンジン1Aを第2運転することにより、熱効率のよい動作点でエンジン1Aを運転することができる。よって、バッテリ7の充電に要する燃料消費を抑制することができる。
Further, the
上記のように、NOx浄化触媒56aの暖機時には、タービン36をバイパスさせて排気を流通させる。これにより、たとえばタービン36の回転により排気の熱エネルギーが奪われることを抑制することができるので、タービン36をバイパスさせない場合に比べ、早期にNOx浄化触媒56aを活性化させることができる。すなわち、モータリングに要する時間を短くすることができるので、バッテリ7の電力消費を抑制することができ、車両300Aの走行可能距離の減少を抑制することができる。
As described above, when the
<暖機制御においてECUにより実行される処理>
図8は、実施の形態2における暖機制御においてECU200Aにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される各ステップは、エンジン1が停止された場合にメインルーチン(図示せず)から呼び出されて実行される。図8および後述の図11に示すフローチャートの各ステップは、ECU200Aによるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がECU200A内に作製されたハードウェア(電気回路)によって実現されてもよい。
<Processes executed by ECU in warm-up control>
FIG. 8 is a flowchart showing a procedure of processing executed by
エンジン1Aが停止されると、ECU200Aは、当該フローチャートを開始する。なお、車両300Aの起動時においても、ECU200Aは、当該フローチャートを開始する。
When the
ECU200Aは、エンジン1Aの始動要求があるか否かを判定する(S51)。エンジン1Aの始動要求がないと判定すると(S51においてNO)、ECU200Aは、再びS51の処理を実行し、エンジン1Aの始動要求があるか否かを監視する。
エンジン1Aの始動要求があったと判定すると(S51においてYES)、ECU200Aは、暖機制御を開始する。暖機制御においてECU200Aは、まず、切り替え弁72を第1状態にする(S53)。そして、ECU200Aは、EH79を作動させる(S55)。なお、S53、S55、および、後述のS57の処理の実行順は、適宜変更されてもよい。
If it is determined that there is a request to start the
そして、ECU200Aは、第1モータジェネレータ2を用いたエンジン1Aのモータリングを実行する(S57)。この場合において、ECU200Aは、エンジン1Aへの燃料噴射を禁止する。モータリングによってエンジン本体10から排出される排気は、バイパス通路70を流れ、EH79によって昇温される。そして、昇温された排気が三元触媒76に流入することにより、三元触媒76が暖機される。
Then, the
ECU200Aは、三元触媒76が活性化したか否かを判定する(S58)。具体的には、ECU200Aは、規定の出力でEH79を作動させ、かつ、モータリングを開始してから第2所定時間が経過したか否かを判定する。ECU200Aは、EH79を作動させ、かつ、モータリングを開始してから第2所定時間が経過していない場合には(S58においてNO)、第2所定時間が経過するのを待つ。
The
EH79を作動させ、かつ、モータリングを開始してから第2所定時間が経過した場合には(S58においてYES)、ECU200Aは、三元触媒76が活性化したと判定する。三元触媒76が活性化したと判定すると、ECU200Aは、エンジン1Aを始動させて、エンジン1Aを第1運転させる(S59)。エンジン1Aを第1運転させることによる排気は、三元触媒76により浄化されて排気処理装置56に流入する。そして、この排気によって、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aが暖機される。
If the EH 79 is activated and a second predetermined time period has elapsed since the start of motoring (YES in S58), the
ECU200Aは、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aが活性化したか否かを判定する(S60)。具体的には、ECU200Aは、第2排気温度センサ56dにより検出される温度T2を監視し、温度T2が第2温度Tth2以上になった場合にNOx浄化触媒56aが活性化したと判定する。
The
ECU200Aは、温度T2が第2温度Tth2未満である場合には(S60においてNO)、温度T2が第2温度Tth2以上になるのを待つ。温度T2が第2温度Tth2以上になると、ECU200Aは、NOx浄化触媒56aが活性化したと判定し(S60においてYES)、切り替え弁72を第2状態にする(S61)。そして、ECU200Aは、EH79を停止させて(S63)、エンジン1Aを第1運転から第2運転に切り替える(S65)。これにより、排気処理装置56により排気を適切に浄化しつつ、効率良くエンジン1Aを運転させることができる。
If the temperature T2 is less than the second temperature Tth2 (NO in S60), the
以上のように、実施の形態2に係る排気処理システムを備えた車両300Aにおいて、ECU200Aは、エンジン1Aの始動要求(発電要求)があった場合に、切り替え弁72を第1状態にして、第1モータジェネレータ2を用いたエンジン1Aのモータリングを実行する。そして、ECU200Aは、モータリングによってエンジン本体10から排出される排気をEH79で昇温する。そして、当該昇温された排気で三元触媒76を活性化させる。モータリングによってエンジン本体10から排出される排気には、NOx等が含まれないため、NOx等を含む排気を車外に排出させることなく三元触媒76を活性化させることができる。そして、三元触媒76の活性化後に、ECU200Aは、切り替え弁72が第1状態の状態で、エンジン1Aを始動させて第1運転(理論空燃比かつ低回転速度)し、バイパス通路70を介して排気を排気処理装置56に流入させる。この排気により排気処理装置56のNOx浄化触媒56aを暖機させる。排気処理装置56に流入する排気は、三元触媒76によって浄化されているため、NOx浄化触媒56aが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。また、ECU200Aは、エンジン1Aを第1運転することにより、排気の流量を三元触媒76で適切に浄化できる流量に制限するとともに、三元触媒76により効率よく排気を浄化することができる。
As described above, in the vehicle 300A equipped with the exhaust treatment system according to the second embodiment, when there is a request to start the
また、NOx浄化触媒56aの暖機時には、タービン36をバイパスさせることにより、たとえばタービン36の回転により排気の熱エネルギーが奪われることを抑制することができる。これにより、NOx浄化触媒56aを早期に活性化させることができる。
Further, by bypassing the
NOx浄化触媒56aが活性化すると、ECU200Aは、切り替え弁72を第2状態にして、エンジン1Aを第1運転から第2運転に切り替える。第2運転時には、タービン36を介して排気を流すことにより、熱効率のよい動作点でエンジン1Aを運転することができる。これにより、バッテリ7の充電に要する燃料消費を抑制することができる。
When the
[変形例3]
実施の形態2においては、バイパス通路70が設けられ、バイパス通路70にEH79および三元触媒76が設けられた。しかしながら、EH79および三元触媒76は、第1排気通路52、または、第2排気通路54に設けられてもよい。なお、EH79および三元触媒76が第2排気通路54に設けられる場合には、EH79および三元触媒76は、排気処理装置56よりも排気の流路における上流側の位置に設けられる。
[Modification 3]
In the second embodiment, a
図9は、第1排気通路52にEH79および三元触媒76を設けた排気処理システムを含むエンジン1Aの概略構成を示す図である。図10は、第2排気通路54にEH79および三元触媒76を設けた排気処理システムを含むエンジン1Aの概略構成を示す図である。いずれの構成においても、実施の形態2の図7に示すエンジン1Aの構成に対して、バイパス通路70および切り替え弁72が省略されている。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of an
上記のいずれの構成においても、エンジン1Aの始動要求があった場合に、ECU200Aは、暖機制御を実行する。変形例3における暖機制御において、ECU200Aは、エンジン1Aを始動させる前に、EH79を作動させつつ、第1モータジェネレータ2を用いたエンジン1Aのモータリングを実行する。モータリングによってエンジン本体10から排出される排気をEH79で昇温し、昇温された排気で三元触媒76を暖機する。モータリングによってエンジン本体10から排出される排気には、NOx等が含まれない。そのため、NOx等を含む排気を車外に排出させることなく三元触媒76を活性化させることができる。
In any of the above configurations, when there is a request to start the
三元触媒76を活性化させると、ECU200Aは、エンジン1Aを始動させ、エンジン1Aを第1運転で運転させる。エンジン1Aを第1運転させることによる排気は、活性化された三元触媒76により適切に浄化される。そして、三元触媒76により浄化された排気は、排気処理装置56に流入する。当該排気により、排気処理装置56のNOx浄化触媒56aが暖機される(昇温される)。NOx浄化触媒56aに流入する排気は、上述のとおり、三元触媒76により浄化されている。そのため、NOx浄化触媒56aが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が排気処理装置56から排出されることを抑制することができる。
When the three-
ECU200Aは、たとえば、第2排気温度センサ56dの温度T2を監視し、温度T2が第2温度Tth2以上になった場合に、NOx浄化触媒56aが活性化したと判定する。NOx浄化触媒56aが活性化したと判定すると、ECU200Aは、第1運転から第2運転に切り替える。これにより、高熱効率点でエンジン1を運転させることができる。エンジン1Aが第2運転されることにより、バッテリ7の充電に要する燃料消費を抑制することができる。このときの排気は、排気処理装置56により適切に浄化される。
For example, the
図11は、変形例3における暖機制御においてECU200Aにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。図11に示すフローチャートは、図8のフローチャートに対してS53およびS61の処理を削除したものである。その他の処理については、図8のフローチャートの処理と同様であるため、同じステップ番号を付し、その説明は繰り返さない。
FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of processing executed by the
以上のように、変形例3に係る排気処理システムにおいても、浄化されていない排気が車外へ排出されることを抑制することができる。 As described above, the exhaust treatment system according to the third modification can also prevent unpurified exhaust gas from being discharged to the outside of the vehicle.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the description of the embodiments described above, and it is intended that all changes within the meaning and scope equivalent to the claims are included.
1,1A エンジン、2 第1モータジェネレータ、3 第2モータジェネレータ、4 PCU、4a,4b インバータ、4c コンバータ、5 伝達ギヤ、6 駆動軸、7 バッテリ、8 セル、9 監視ユニット、10 エンジン本体、12 気筒、14 コモンレール、16 インジェクタ、20 エアクリーナ、22 第1吸気通路、24 第2吸気通路、26 インタークーラ、27 第3吸気通路、28 吸気マニホールド、29 吸気絞り弁、30 過給機、32 コンプレッサ、34 コンプレッサホイール、36 タービン、38 タービンホイール、42 連結軸、50 排気マニホールド、52 第1排気通路、54 第2排気通路、56 排気処理装置、56a NOx浄化触媒、56c 排気温度センサ、56c 第1排気温度センサ、56d 第2排気温度センサ、56e 第3排気温度センサ、58 第3排気通路、60 EGR装置、62 EGRバルブ、64 EGRクーラ、66 EGR通路、70 バイパス通路、72 切り替え弁、75 EHC、76 三元触媒、77 ヒータ、79 EH、110 DC/DCコンバータ、120 補機バッテリ、130 低圧補機装置、200 ECU、210 CPU、220 メモリ、250 バッテリECU、300,300A 車両。 1, 1A engine, 2 first motor generator, 3 second motor generator, 4 PCU, 4a, 4b inverter, 4c converter, 5 transmission gear, 6 drive shaft, 7 battery, 8 cell, 9 monitoring unit, 10 engine main body, 12 cylinder, 14 common rail, 16 injector, 20 air cleaner, 22 first intake passage, 24 second intake passage, 26 intercooler, 27 third intake passage, 28 intake manifold, 29 intake throttle valve, 30 supercharger, 32 compressor , 34 compressor wheel, 36 turbine, 38 turbine wheel, 42 connecting shaft, 50 exhaust manifold, 52 first exhaust passage, 54 second exhaust passage, 56 exhaust treatment device, 56a NOx purification catalyst, 56c exhaust temperature sensor, 56c first Exhaust temperature sensor, 56d Second exhaust temperature sensor, 56e Third exhaust temperature sensor, 58 Third exhaust passage, 60 EGR device, 62 EGR valve, 64 EGR cooler, 66 EGR passage, 70 Bypass passage, 72 Switching valve, 75 EHC , 76 three-way catalyst, 77 heater, 79 EH, 110 DC/DC converter, 120 auxiliary battery, 130 low-voltage auxiliary device, 200 ECU, 210 CPU, 220 memory, 250 battery ECU, 300,300A vehicle.
Claims (9)
前記発電用エンジンの排気通路に設けられる第1の触媒と、
前記排気通路において前記第1の触媒よりも上流に設けられる第2の触媒と、
前記第2の触媒または前記第2の触媒に流入する排気を昇温可能に構成された昇温装置と、
前記発電用エンジンおよび前記昇温装置を制御する制御装置とを備え、
前記発電用エンジンの始動要求があった場合、前記制御装置は、暖機制御を実行した後に通常運転で前記発電用エンジンを運転させ、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンの始動前に、前記昇温装置を作動させて前記第2の触媒を活性化させ、
前記第2の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第1の触媒を活性化させ、
前記第1の触媒は、前記通常運転における排気を浄化可能に構成され、
前記第2の触媒は、前記第1の触媒よりも熱容量が小さく、かつ、前記通常運転よりも低い回転速度で前記発電用エンジンを運転する低速運転における排気を浄化可能に構成され、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンの始動前に、前記昇温装置を作動させて前記第2の触媒を活性化させ、
前記第2の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記低速運転で前記発電用エンジンを運転させて前記第1の触媒を活性化させ、
前記第1の触媒を活性化させた後に、前記通常運転で前記発電用エンジンを運転させる、シリーズハイブリッド車両の排気処理システム。 An exhaust treatment system for a series hybrid vehicle equipped with a power generation engine,
a first catalyst provided in the exhaust passage of the power generation engine;
a second catalyst provided upstream of the first catalyst in the exhaust passage;
a temperature raising device configured to be able to raise the temperature of the second catalyst or the exhaust gas flowing into the second catalyst;
comprising a control device that controls the power generation engine and the temperature raising device,
When there is a request to start the power generation engine, the control device executes warm-up control and then operates the power generation engine in normal operation;
In the warm-up control, the control device:
Activating the second catalyst by operating the temperature raising device before starting the power generation engine,
After activating the second catalyst, start the power generation engine to activate the first catalyst ,
The first catalyst is configured to be able to purify exhaust gas during the normal operation,
The second catalyst has a smaller heat capacity than the first catalyst, and is configured to be able to purify exhaust gas during low-speed operation in which the power generation engine is operated at a lower rotational speed than the normal operation,
In the warm-up control, the control device:
Activating the second catalyst by operating the temperature raising device before starting the power generation engine,
After activating the second catalyst, start the power generation engine and operate the power generation engine at the low speed to activate the first catalyst,
An exhaust treatment system for a series hybrid vehicle , wherein the power generation engine is operated in the normal operation after activating the first catalyst .
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンの始動前に、前記昇温装置を作動させて前記第2の触媒を活性化させ、
前記第2の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記低速運転、かつ、空燃比が理論空燃比となるように前記発電用エンジンを運転させて前記第1の触媒を活性化させ、
前記第1の触媒を活性化させた後に、前記通常運転で前記発電用エンジンを運転させる、請求項1に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。 The second catalyst is a three-way catalyst,
In the warm-up control, the control device:
Activating the second catalyst by operating the temperature raising device before starting the power generation engine,
After activating the second catalyst, start the power generation engine, and operate the power generation engine at low speed and at a stoichiometric air-fuel ratio to activate the first catalyst. activate,
The exhaust treatment system for a series hybrid vehicle according to claim 1 , wherein the power generation engine is operated in the normal operation after activating the first catalyst.
前記第1の触媒は、前記排気通路において前記ターボチャージャのタービンよりも下流に設けられ、
前記シリーズハイブリッド車両の排気処理システムは、
前記タービンよりも上流の前記排気通路から分岐し、前記タービンをバイパスして前記第1の触媒よりも上流の前記排気通路に合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路を介して排気を流す第1の状態と、前記バイパス通路を介さずに排気を流す第2の状態とを切り替え可能に構成された切り替え弁とを、さらに備え、
前記第2の触媒および前記昇温装置は、前記バイパス通路に設けられ、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記第1の触媒が活性化されるまでは、前記切り替え弁を前記第1の状態にし、
前記第1の触媒が活性化されると、前記切り替え弁を前記第2の状態にする、請求項1または請求項2に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。 The power generation engine has a turbocharger,
The first catalyst is provided downstream of the turbine of the turbocharger in the exhaust passage,
The exhaust treatment system of the series hybrid vehicle is:
a bypass passage that branches from the exhaust passage upstream of the turbine, bypasses the turbine, and joins the exhaust passage upstream of the first catalyst;
further comprising a switching valve configured to be able to switch between a first state in which exhaust gas flows through the bypass passage and a second state in which exhaust gas flows not through the bypass passage,
the second catalyst and the temperature raising device are provided in the bypass passage;
In the warm-up control, the control device:
the switching valve is in the first state until the first catalyst is activated;
The exhaust treatment system for a series hybrid vehicle according to claim 1 or 2 , wherein when the first catalyst is activated, the switching valve is placed in the second state.
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンを始動させる前に、前記電気ヒータを作動させて前記第2の触媒を昇温して活性化させ、
前記第2の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第1の触媒を活性化させる、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。 The temperature raising device is an electric heater provided in contact with the second catalyst,
In the warm-up control, the control device:
Before starting the power generation engine, operate the electric heater to raise the temperature of the second catalyst and activate it,
The exhaust gas of the series hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3 , wherein after activating the second catalyst, the power generation engine is started to activate the first catalyst. processing system.
前記昇温装置は、前記排気通路において前記第2の触媒よりも上流に設けられた、排気を昇温する電気ヒータであり、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンを始動させる前に、前記回転電機を用いて前記発電用エンジンをモータリングし、
前記電気ヒータを作動させて排気を昇温して、前記第2の触媒を活性化させ、
前記第2の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第1の触媒を活性化させる、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。 further comprising a rotating electric machine connected to the crankshaft of the power generation engine,
The temperature raising device is an electric heater that is provided upstream of the second catalyst in the exhaust passage and raises the temperature of the exhaust gas,
In the warm-up control, the control device:
Before starting the power generation engine, motoring the power generation engine using the rotating electric machine,
activating the second catalyst by operating the electric heater to raise the temperature of the exhaust gas;
The exhaust gas of the series hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3 , wherein after activating the second catalyst, the power generation engine is started to activate the first catalyst. processing system.
前記発電用エンジンの排気通路に設けられる第1の触媒と、a first catalyst provided in the exhaust passage of the power generation engine;
前記排気通路において前記第1の触媒よりも上流に設けられる第2の触媒と、a second catalyst provided upstream of the first catalyst in the exhaust passage;
前記第2の触媒または前記第2の触媒に流入する排気を昇温可能に構成された昇温装置と、a temperature raising device configured to be able to raise the temperature of the second catalyst or the exhaust gas flowing into the second catalyst;
前記発電用エンジンおよび前記昇温装置を制御する制御装置とを備え、comprising a control device that controls the power generation engine and the temperature raising device,
前記発電用エンジンの始動要求があった場合、前記制御装置は、暖機制御を実行した後に通常運転で前記発電用エンジンを運転させ、When there is a request to start the power generation engine, the control device executes warm-up control and then operates the power generation engine in normal operation;
前記暖機制御において、前記制御装置は、In the warm-up control, the control device:
前記発電用エンジンの始動前に、前記昇温装置を作動させて前記第2の触媒を活性化させ、Activating the second catalyst by operating the temperature raising device before starting the power generation engine,
前記第2の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第1の触媒を活性化させ、After activating the second catalyst, start the power generation engine to activate the first catalyst;
前記発電用エンジンはターボチャージャを有し、The power generation engine has a turbocharger,
前記第1の触媒は、前記排気通路において前記ターボチャージャのタービンよりも下流に設けられ、The first catalyst is provided downstream of the turbine of the turbocharger in the exhaust passage,
前記シリーズハイブリッド車両の排気処理システムは、The exhaust treatment system of the series hybrid vehicle is:
前記タービンよりも上流の前記排気通路から分岐し、前記タービンをバイパスして前記第1の触媒よりも上流の前記排気通路に合流するバイパス通路と、a bypass passage that branches from the exhaust passage upstream of the turbine, bypasses the turbine, and joins the exhaust passage upstream of the first catalyst;
前記バイパス通路を介して排気を流す第1の状態と、前記バイパス通路を介さずに排気を流す第2の状態とを切り替え可能に構成された切り替え弁とを、さらに備え、further comprising a switching valve configured to be able to switch between a first state in which exhaust gas flows through the bypass passage and a second state in which exhaust gas flows not through the bypass passage,
前記第2の触媒および前記昇温装置は、前記バイパス通路に設けられ、the second catalyst and the temperature raising device are provided in the bypass passage;
前記暖機制御において、前記制御装置は、In the warm-up control, the control device:
前記第1の触媒が活性化されるまでは、前記切り替え弁を前記第1の状態にし、the switching valve is in the first state until the first catalyst is activated;
前記第1の触媒が活性化されると、前記切り替え弁を前記第2の状態にする、シリーズハイブリッド車両の排気処理システム。An exhaust treatment system for a series hybrid vehicle, wherein when the first catalyst is activated, the switching valve is placed in the second state.
前記昇温装置は、前記排気通路において前記第2の触媒よりも上流に設けられた、排気を昇温する電気ヒータであり、 The temperature raising device is an electric heater that is provided upstream of the second catalyst in the exhaust passage and raises the temperature of the exhaust gas,
前記暖機制御において、前記制御装置は、 In the warm-up control, the control device:
前記発電用エンジンを始動させる前に、前記回転電機を用いて前記発電用エンジンをモータリングし、 Before starting the power generation engine, motoring the power generation engine using the rotating electric machine,
前記電気ヒータを作動させて排気を昇温して、前記第2の触媒を活性化させ、 activating the second catalyst by operating the electric heater to raise the temperature of the exhaust gas;
前記第2の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第1の触媒を活性化させる、請求項7に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。 The exhaust treatment system for a series hybrid vehicle according to claim 7, wherein after activating the second catalyst, the power generation engine is started to activate the first catalyst.
前記発電用エンジンの排気通路に設けられる第1の触媒と、a first catalyst provided in the exhaust passage of the power generation engine;
前記排気通路において前記第1の触媒よりも上流に設けられる第2の触媒と、a second catalyst provided upstream of the first catalyst in the exhaust passage;
前記第2の触媒または前記第2の触媒に流入する排気を昇温可能に構成された昇温装置と、a temperature raising device configured to be able to raise the temperature of the second catalyst or the exhaust gas flowing into the second catalyst;
前記発電用エンジンおよび前記昇温装置を制御する制御装置とを備え、comprising a control device that controls the power generation engine and the temperature raising device,
前記発電用エンジンの始動要求があった場合、前記制御装置は、暖機制御を実行した後に通常運転で前記発電用エンジンを運転させ、When there is a request to start the power generation engine, the control device executes warm-up control and then operates the power generation engine in normal operation;
前記暖機制御において、前記制御装置は、In the warm-up control, the control device:
前記発電用エンジンの始動前に、前記昇温装置を作動させて前記第2の触媒を活性化させ、Activating the second catalyst by operating the temperature raising device before starting the power generation engine,
前記第2の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第1の触媒を活性化させ、After activating the second catalyst, start the power generation engine to activate the first catalyst;
前記発電用エンジンのクランク軸に連結される回転電機を、さらに備え、further comprising a rotating electric machine connected to the crankshaft of the power generation engine,
前記昇温装置は、前記排気通路において前記第2の触媒よりも上流に設けられた、排気を昇温する電気ヒータであり、The temperature raising device is an electric heater that is provided upstream of the second catalyst in the exhaust passage and raises the temperature of the exhaust gas,
前記暖機制御において、前記制御装置は、In the warm-up control, the control device:
前記発電用エンジンを始動させる前に、前記回転電機を用いて前記発電用エンジンをモータリングし、Before starting the power generation engine, motoring the power generation engine using the rotating electric machine,
前記電気ヒータを作動させて排気を昇温して、前記第2の触媒を活性化させ、activating the second catalyst by operating the electric heater to raise the temperature of the exhaust gas;
前記第2の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第1の触媒を活性化させる、シリーズハイブリッド車両の排気処理システム。An exhaust treatment system for a series hybrid vehicle, wherein after activating the second catalyst, the power generation engine is started to activate the first catalyst.
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Family Cites Families (10)
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---|---|---|---|---|
JPH06137140A (en) * | 1992-10-23 | 1994-05-17 | Toyota Motor Corp | Electrification control device for electrification heating type catalyst |
JP2009281254A (en) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device for hybrid vehicle |
JP5067478B2 (en) * | 2009-05-15 | 2012-11-07 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JP5093293B2 (en) * | 2010-04-27 | 2012-12-12 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle control device |
JP5299586B2 (en) * | 2010-04-30 | 2013-09-25 | マツダ株式会社 | Control method for spark ignition engine and spark ignition engine |
WO2013095214A1 (en) * | 2011-12-23 | 2013-06-27 | Volvo Lastvagnar Ab | Exhaust aftertreatment system and method for operating the system |
JP5884709B2 (en) * | 2012-10-25 | 2016-03-15 | 株式会社デンソー | Control device for hybrid vehicle |
JP6432411B2 (en) * | 2015-03-25 | 2018-12-05 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust purification system |
JP2018178892A (en) * | 2017-04-17 | 2018-11-15 | 愛三工業株式会社 | Catalyst warm-up device of internal combustion engine |
JP2020063711A (en) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | 株式会社豊田自動織機 | Hybrid system, control device for hybrid system, and control method for hybrid system |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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