JPH064344U - ハイブリッドエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハイブリッドエンジンにおいて、低温時に駆
動アシストするように制御して、エンジンの排気ガスの
有害成分等を有効に低減し、回転機等を小型化する。 【構成】 ハイブリッドエンジン１を、エンジン２の駆
動系に、発電と電動の機能を有する回転機３をパラレル
式に連結して構成する。そして回転機３の制御系に、減
速エネルギにより発電機として作動してバッテリに充電
する発電制御手段３０と、低温時のアイドル時と走行時
に、エンジン２を排気ガス低減重視で運転するように制
御するエンジン制御手段３１と、低温走行時に駆動アシ
スト量を定めて回転機３をバッテリ３７の電源により電
動機として作動する電動制御手段３２を設け、低温時に
エンジン２は排気ガス低減重視で運転して、走行に必要
なトルクを回転機３の駆動アシストで負担するように制
御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両用エンジンとして、熱機関のエンジンに発電，電動式回転機を 組合わせたハイブリッドエンジンの制御装置に関し、詳しくは、低温時の排気ガ ス低減対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】

車両用エンジンとして、エンジンに発電、電動式回転機を組合わせたハイブリ ッドエンジンが既に知られており、エンジンの燃費や排気ガスの低減に対して期 待されている。ここでハイブリッドエンジンにおいては、種々のシステムや制御 方法が提案されているが、モータやバッテリが常時使用されることから容量が大 きくなり、このため車体重量が増し、居住空間が狭くなり、コストも高い等の問 題を抱えている。

【０００３】 一方近年、車両においては、環境保全の点で排気ガス規制が更に強化される傾 向にある。ここで排気ガスの有害成分の排出状態を考察すると、特に低温時に触 媒が活性化する以前に排出されるＨＣ，ＣＯが、排気ガス全体の９０％を占める ことが知られている。このため、低温時のＨＣ，ＣＯを低減する対策が重要視さ れてきている。この対策として、エンジンを改良したり、触媒にヒータを装着し て活性化を促進する等の方法が提案されているが、エンジン始動後１分位までの 短い時間の対策であるから、容易に実現することが難しい。この点でハイブリッ ドエンジンでは、電動機動力の負担によりエンジンの出力を抑えることができ、 この利点に着目することで、低温時の排気ガスの有害成分を効果的に低減するこ とが期待される。

【０００４】 従来、上記ハイブリッドエンジンの駆動制御に関しては、例えば特開平３−１ ２１９２８号公報の先行技術があり、エンジンの負荷が所定の値以上の高負荷の 場合に、モータを駆動してアシストすることが示されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記先行技術のものにあっては、エンジンの高負荷付近でモータに より駆動アシストして、全体の出力をアップする構成であるから、低温時の排気 ガスや燃費を低減することはできない。またモータやバッテリは、積極的に出力 アップするものであるから、容量の大きいものが必要になる。

【０００６】 本考案は、この点に鑑みてなされたもので、ハイブリッドエンジンにおいて低 温時に駆動アシストするように制御して、エンジンの排気ガスの有害成分等を有 効に低減し、回転機等を小型化することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、エンジンの駆動系に、発電と電動の機能 を有する回転機がパラレル式に連結されるハイブリッドエンジンにおいて、回転 機を減速エネルギにより発電機として作動してバッテリに充電する発電制御手段 と、エンジン始動後の触媒活性化する迄の低温時のアイドル時と走行時に、エン ジンを排気ガス低減重視で運転するように制御するエンジン制御手段と、低温走 行時にエンジンが排気ガス低減重視で運転される場合に、駆動アシスト量を定め て回転機をバッテリの電源により電動機として作動する電動制御手段とを備える ものである。

【０００８】

【作用】

上記構成に基づき、ハイブリッドエンジンの始動時にエンジンが駆動し、この とき低温の場合は、アイドル時及び走行時にエンジンがエンジン制御手段により 排気ガス低減重視で運転されることで、排気ガスの有害成分を最小にした状態に 確保される。そしてこの低温で走行する場合には、電動制御手段により回転機が 電動機として駆動アシスト量に基づき所定の出力を生じるように作動し、走行に 必要なトルクを負担して走行するようになる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１において、本考案のハ イブリッドエンジンを用いた車両の駆動系と、制御系について説明する。先ずハ イブリッドエンジン１は熱機関のエンジン２と、発電と電動が可能な小型の回転 機３とを有する。エンジン２のクランク軸４はクラッチ５を介して変速機６に連 結され、変速機６の出力軸７がディファレンシャル装置８，車軸９を介して駆動 輪１０に連結される。また回転機３の回転軸１１もクラッチ１２を介して変速機 ６にパラレル式に連結され、このクラッチ１２の接断によりエンジン２と回転機 ３の一方、または両方を駆動することが可能に構成されている。

【００１０】 また制御系について説明する。先ず回転機３により減速エネルギを回生してバ ッテリ充電する発電制御系３０と、低温時にエンジン２を排気ガス低減重視で運 転するように制御するエンジン制御系３１と、低温時の所定の条件でバッテリの 電気エネルギを用いて回転機３を駆動する電動制御系３２とを有する。

【００１１】 発電制御系３０は、アクセル開度センサ２０と車速センサ２１の信号が入力す る減速判定部３３を有し、所定の車速以上でアクセル開放する場合に減速を判断 する。減速信号とバッテリ側の電圧センサ２２の電圧信号は発電モード制御部３ ４に入力して、減速時にバッテリ容量が少ない場合に発電モードを判断して、発 電モード信号をクラッチ接断制御部３５と駆動制御部３６に出力する。クラッチ 接断制御部３５は、発電モード信号によりクラッチ１２に接続信号を出力する。 駆動制御部３６は、発電モード信号が入力すると回転機３の回転磁界を遅らせて 所定の励磁電流に定めることにより回転機３を発電機として作動し、発電した電 力を専用のバッテリ３７に充電する。

【００１２】 エンジン制御系３１は、水温センサ２３と触媒温度センサ２４の信号が入力す る低温始動検出部３８を有し、水温Ｔｗまたは触媒温度Ｔｓが設定値ｔ０，ｔ１ に達しない場合に低温始動を判断する。この低温始動信号と、アクセル開度セン サ２０，回転センサ２５の信号は排気ガス低減指示部３９に入力して、アイドル 時と走行時に点火時期，燃料噴射時期のリタード等により排気ガス中のＨＣ，Ｃ Ｏの有害成分を最小にする指示要素を設定して、点火時期制御部４０と燃料噴射 制御部４１に出力する。これらの制御部４０，４１は、回転センサ２５，吸入空 気量センサ２６等の信号により点火時期，噴射量を定めるが、上記排気ガス低減 指示に基づき点火時期θｉ，噴射時期θｆ等をそれぞれ補正してエンジン２に出 力する

【００１３】 電動制御系３２は、低温始動信号と、アクセル開度センサ２０，回転センサ２ ５の信号が入力する電動モード制御部４２を有し、低温時のアクセル踏込みによ る走行時に、アクセル開度と回転数によるトルクマップに基づいて駆動アシスト 量Ｔａを定める。ここで図２に示すように、トルクマップにおいて低負荷，低速 の領域に駆動アシスト域Ｄが設定されており、この駆動アシスト域Ｄの範囲内に おいて負荷に応じた駆動アシスト量Ｔａを設定してこの電動モード信号をクラッ チ接断制御部３５と駆動制御部３６に出力する。クラッチ接断制御部３５は、電 動モード信号によりクラッチ１２に接続信号を出力する。駆動制御部３６は、こ の電動モード信号により回転機３の回転磁界を進めると共に所定の励磁電流に定 めてバッテリ３７の電圧を印加し、回転機３を所定の出力を生じる電動機として 作動する。

【００１４】 次に、この実施例の作用を、図３のフローチャートを用いて説明する。先ずス テップＳ１でハイブリッドエンジン１を始動すると、エンジン２が始動する。そ してステップＳ２で水温Ｔｗをチェックして設定値ｔ０以下の場合は、ステップ Ｓ３で触媒温度Ｔｓをチェックして設定値ｔ１以下の場合は、ステップＳ４に進 むのであり、こうして低温始動の状態になる。ステップＳ４で停車中のアイドル 運転を検出すると、ステップＳ５でアイドル制御弁の開度φ，点火時期θｉ，燃 料噴射時期θｆ等を排気ガス低減指示に基づいて補正して、エンジン２をＣＯ， ＨＣの排出が最小となる負荷で運転する。またこの場合は、点火時期のリタード 等により触媒の活性を早めるような暖機運転モードとなる。

【００１５】 次いでこの低温条件でアクセル踏込みにより発進走行する状態で、ステップＳ ４からステップＳ６に進んで、アクセル開度に対して点火時期θｉ，燃料噴射時 期θｆ等を排気ガス低減重視の状態に設定してエンジン２を運転する。これによ りエンジン２の出力は、図２のトルクマップにおいて或るアクセル開度αに対応 したものより小さい破線の出力α１になる。またこの場合は、ステップＳ７で駆 動アシストをアクセル開度と回転数により定めて出力する。即ち、電動モード制 御部４２でトルクマップの駆動アシスト域Ｄに基づき運転状態に応じた駆動アシ スト量Ｔａが設定され、この電動モード信号が駆動制御部３６に入力して、回転 機３が電動機として作動すると共に駆動アシスト量の出力Ｔａを生じる。そして クラッチ５，１２の接続によりエンジン２の出力と回転機３と駆動アシスト出力 が変速機６に入力し、且つ変速動力が駆動輪１０に伝達して車両走行するように なる。従って、この走行時には、図２において破線のエンジン出力α１に対して 駆動アシスト出力Ｔａが加算されて一点鎖線の出力α２になり、エンジンの排気 ガスの有害成分を低減した状態で、全体として走行に必要なトルクをまかなった 走行モードとなる。

【００１６】 その後、水温Ｔｗまたは触媒Ｔｓの温度が設定値ｔ０，ｔ１に達して触媒が活 性化すると、ステップＳ２またはステップＳ３からステップＳ８に進み、電動モ ード信号が出力しなくなって回転機３は停止し、クラッチ１２も切断する。また 排気ガス低減指示の信号も出力しなくなって、エンジン２の運転が元に復帰する ことになり、こうしてエンジン２のみの駆動で走行する状態に移行し、この場合 の排気ガスは触媒により有効に浄化される。

【００１７】 また上述のエンジン２の駆動で走行する際の減速時には、発電モード制御部３ ４からバッテリ容量の不足に応じて発電モード信号が出力する。このためクラッ チ１２が接続して回転機３が車輪駆動され、このとき回転機３が駆動制御部３６ により発電機として作動する。これにより減速エネルギを回生して回転機３で発 電した電力がバッテリ３７に充電されて、バッテリ３７は常に充分な電気エネル ギを保つようになる。

【００１８】 以上、本考案の実施例について説明したが、これのみに限定されない。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、ハイブリッドエンジンにおいて低温時に は、エンジンが排気ガスの有害成分排出低減重視で運転されるので、排気ガスを 効果的に低減し、触媒の活性化を促進することができる。またこの低温時には、 回転機が運転状態に応じた駆動アシストを生じるように制御されるので、走行に 必要なトルクを生じることができ、このとき低速トルクの大きい回転機の電動ト ルクが伝達されるので、走行をスムースに行うことが可能になる。電動モードは 低温時の触媒活性化する迄の所定の時間だけであるから、回転機とバッテリは小 容量のもので済み、改修やコスト等の点で有利になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るハイブリッドエンジンの制御装置
の実施例の駆動系と制御系を示す構成図である。

【図２】トルクマップでの駆動アシスト域を示す図であ
る。

【図３】ハイブリッドエンジンの動作を説明するフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ ハイブリッドエンジン ２ エンジン ３ 回転機 ３０ 発電制御系 ３１ エンジン制御系 ３２ 電動制御系

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの駆動系に、発電と電動の機能
   を有する回転機がパラレル式に連結されるハイブリッド
   エンジンにおいて、回転機を減速エネルギにより発電機
   として作動してバッテリに充電する発電制御手段と、エ
   ンジン始動後の触媒活性化する迄の低温時のアイドル時
   と走行時に、エンジンを排気ガス低減重視で運転するよ
   うに制御するエンジン制御手段と、低温走行時にエンジ
   ンが排気ガス低減重視で運転される場合に、駆動アシス
   ト量を定めて回転機をバッテリの電源により電動機とし
   て作動する電動制御手段とを備えることを特徴とするハ
   イブリッドエンジンの制御装置。