(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル機関の出力軸に機械的に連結された補助制動用の発電機を有するハイブリッド自動車のエンジン停止方法において、
前記発電機を制動状態にしてからｔ１時間経過後に前記ディーゼル機関に供給する燃料を遮断し、
前記燃料を遮断してからｔ２時間経過後に前記ディーゼル機関の排気通路に設けた排気ブレーキ用弁を閉塞する
ことを特徴とするハイブリッド自動車のエンジン停止方法。
【請求項２】
ディーゼル機関の出力軸に機械的に連結された補助制動用の発電機を有するハイブリッド自動車のエンジン停止方法において、
エンジンの自動停止条件が成立すると前記発電機を制動状態にしてからｔ１時間経過後に前記ディーゼル機関に供給する燃料を遮断する
ただし、ｔ１は、０．２（秒）＜ｔ１ ＜０．５（秒）である
ことを特徴とするハイブリッド自動車のエンジン停止方法。
【請求項３】
０＜ｔ２＜０．２（秒）である請求項１記載のハイブリッド自動車のエンジン停止方法。
【請求項４】
ディーゼル機関の出力軸に機械的に連結された補助制動用の発電機を備えたハイブリッド自動車のエンジン停止装置において、
エンジン停止トリガにしたがって前記発電機による制動を有効に制御する第一の制御手段と、その発電機による制動を有効にしてからｔ１時間経過後に前記ディーゼル機関の燃料供給を停止させる第二の制御手段とを備え、
前記第二の制御手段による燃料供給を停止させてからｔ２時間経過後に前記ディーゼル機関の排気通路に設けた排気ブレーキ用弁を閉塞させる第三の制御手段を備えた
ことを特徴とするハイブリッド自動車のエンジン停止装置。
【請求項５】
前記ディーゼル機関の回転速度センサを備え、その回転速度センサの出力値が第一の所定値ｎ１以下になったときに前記発電機の制動状態を解除する手段と、その回転速度センサの出力値が第二の所定値ｎ２（＜ｎ１ ）以下になったときに前記排気ブレーキ用弁を開放する手段とを含む請求項４記載のハイブリッド自動車のエンジン停止装置。
【請求項６】
ディーゼル機関の出力軸に機械的に連結された補助制動用の発電機を備えたハイブリッド自動車のエンジン停止装置において、
エンジンの自動停止条件が成立すると前記発電機による制動を有効に制御する第一の制御手段と、その発電機による制動を有効にしてから０．２（秒）ないし０．５（秒）時間経過後に前記ディーゼル機関の燃料供給を停止させる第二の制御手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド自動車のエンジン停止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ディーゼル・エンジンが停止時に発生する振動および騒音を低減するための技術に関する。特に、本発明はディーゼル・エンジンに補助制動用の発電機を備えたハイブリッド自動車のエンジン停止方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル・エンジンの出力軸に電動発電機を連結し、この電動発電機を電動機として動作させることによりディーゼル・エンジンの補助駆動を行い、この電動発電機を発電機として動作させることによりディーゼル・エンジンに対して制動力を与えるとともに発電された電力を電池に回生する内燃機関と電気機関のハイブリッド自動車が知られている。本願出願人がＨＩＭＲの名称で製造販売する自動車はこのようなハイブリッド自動車であり、環境保全を優先する地域で使用するバスあるいは交通量の大きい都市部で発進および停止をひんぱんに繰り返す定期バスなどに広く用いられている。このハイブリッド自動車については、ＷＯ８８／０６１０７号に詳しい開示がある。
【０００３】
一方、本願出願人はディーゼル・エンジンが停止する際に発生する振動を小さくする発明を特願平８−３９８８８号（以下「先願」という。本願出願時において未公開）により特許出願した。この発明は、ディーゼル・エンジンを停止させるときに、はじめにエンジンに供給する吸気通路を遮断してから、短い時間の後に燃料供給を遮断することにより、アイドリング状態にあるエンジンの回転速度を比較的緩やかに降下させて、エンジン回転が停止する直前に大きい音響を伴う振動を発生するようなことがないようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記先願発明は、有効な方法および装置であり出願人が製造する装置に実施しようとしているが、上記ハイブリッド自動車では、ディーゼル・エンジンの吸気系にターボ過給を行うための装置が装備されているので、吸気通路を遮断することが適当ではない。すなわち、ディーゼル・エンジンの吸気系にターボ過給装置が設けられているときには、吸気通路を遮断するとターボ過給装置が急激に負圧になり、ターボ過給装置のタービンを破損する可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような背景に行われたものであって、ハイブリッド自動車のエンジンを騒音あるいは振動を伴うことなく停止させる方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハイブリッド自動車のエンジンを停止する際に、補助制動用発電機による電気制動を行った後に、燃料供給を遮断し、さらに排気ブレーキによる制動を加えることにより、漸次慣性力を減衰させながら停止させることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明の第一の観点は、ディーゼル機関の出力軸に機械的に連結された補助制動用の発電機を有するハイブリッド自動車のエンジン停止方法において、前記発電機を制動状態にして短い時間ｔ1 秒後に前記ディーゼル機関に供給する燃料を遮断することを特徴とする。
【０００８】
前記燃料を遮断してから短い時間ｔ2 後に前記ディーゼル機関の排気通路に設けた排気ブレーキ用弁を閉塞することが望ましく、かつ短い時間ｔ１は０．２（秒）から０．５（秒）であり、短い時間ｔ２は０．２（秒）以下であることが望ましい。
【０００９】
このように、補助制動用発電機による電気制動、エンジンへの燃料供給の遮断および排気ブレーキ用弁の閉塞をそれぞれ個別に行うのではなく、またこれらを一斉に同時に行うのでもなく、短い時間差をもたせて漸次制動を与えることにより、エンジン停止が衝撃的に行われることを回避することができる。さらに衝撃的停止により生じる音響を伴う振動を軽減することができる。また、このエンジン停止時の振動軽減により車両に生じる共振も小さくすることができる。
【００１０】
さまざまな試験を行った結果から、補助制動用発電機を制動状態にしてから燃料供給を遮断するまでの時間ｔ１は０．２（秒）から０．５（秒）に設定し、燃料供給を遮断してから排気ブレーキ用弁を閉塞するまでの時間ｔ２は、０．２秒の範囲に設定することが効果的である。この値は実用に供せられているバスおよび大型トラックのＨＩＭＲエンジンについて多くの実験を行うことによって検討したものである。エンジンの型式あるいは大小により、この時間ｔ１およびｔ２の範囲を適宜選択設定することができる。
【００１１】
本発明の第二の観点は、ディーゼル機関の出力軸に機械的に連結された補助制動用の発電機を備えたハイブリッド自動車のエンジン停止装置において、エンジン停止トリガにしたがって前記発電機による制動を有効に制御する第一の制御手段と、その発電機による制動を有効にしたｔ1 秒後に前記ディーゼル機関の燃料供給を停止させる第二の制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記第二の制御手段による燃料供給を停止させたｔ2 秒後に前記ディーゼル機関の排気通路に設けた排気ブレーキ用弁を閉塞させる第三の制御手段を備え、さらに、前記ディーゼル機関の回転速度センサを備え、その回転速度センサの出力値が第一の所定値ｎ1 以下になったときに前記発電機の制動状態を解除する手段と、その回転速度センサの出力値が第二の所定値ｎ2 （＜ｎ1 ）以下になったときに前記排気ブレーキ用弁を開放する手段とを含むことが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を実施したハイブリッド自動車には、ディーゼル機関の出力軸に連結された交流電動発電機と、多数の単位電池により構成された高圧電池と、この高圧電池と交流電動発電機とを電気的に接続し双方向に電気エネルギを変換伝達するインバータと、このインバータを制御する制御回路とが備えられる。
【００１４】
制御回路は、交流電動発電機の回転磁界をディーゼル機関の回転軸の機械的な回転速度より遅く制御することにより発電機として動作させ電気制動を行うとともに、発生した交流エネルギをインバータで直流エネルギに変換して高圧電池に蓄積する。また、交流電動発電機の回転磁界をディーゼル機関の回転軸の機械的な回転速度より早く制御することにより電動機として動作させ補助加速を行う。この交流電動発電機による制動および補助加速は、定められた制御条件を満たしたときに制御回路により自動的に制動モードおよび補助加速モードが設定され実行される。また運転席に設けられた加速制動操作レバーの操作によっても制動モードおよび補助加速モードを設定することができる。
【００１５】
前記第一の制御手段、第二の制御手段および第三の制御手段は制御回路に含まれ、第一の制御手段はエンジン停止条件の成立を示すトリガ信号を入力したときに、交流電動発電機にディーゼル機関の回転軸の回転速度より遅い回転磁界を与えて発電機による電気制動を行う。第二の制御手段は、この発電機による電気制動が有効になったｔ１（０．２〜０．５）秒後にディーゼル機関への燃料供給を停止する。
【００１６】
さらに、第三の制御手段は第二の制御手段により燃料供給が停止されたｔ２（０〜０．２）秒後に、ディーゼル機関の排気通路に設けられた排気ブレーキ用弁を閉塞する。
【００１７】
このとき、第三の制御手段は回転速度センサの検出出力を取込み、その回転速度センサの出力値が発電機による制動が有効でなくなる第一の所定値ｎ１（約２００ｒｐｍ）以下になったときに発電機による制動を解除し、さらに回転速度センサの出力値が排気流を遮断しなくてもディーゼル機関が継続して起動することのない第二の所定値ｎ２（約５０ｒｐｍ）以下になったときに、次の始動の妨げとならないように排気ブレーキ用弁を開放する。
【００１８】
このように、ディーゼル機関の回転速度を発電機による制動が有効である領域まで下げた状態で燃料供給を遮断することにより衝撃的停止がなくなり、それに加えて排気ブレーキ用弁を閉塞することによって吸気を抑え、燃焼室内のコンプレッションを小さくして機関停止時に生じる振動および騒音を小さくすることがてきる。
【００１９】
上記説明は、本発明を実施した交流電動発電機を有するＨＩＭＲ装置について具体的に実施の形態を説明するものであるが、制動用の発電機が電動発電機ではなくとも、本発明の動作原理は同等であり、本発明は発電機を備えたハイブリッド自動車に広く利用することができる。また発電機が交流でなく直流のものであっても、本発明の動作原理については同等であり、これらについても同様に本発明を実施することができる。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明実施例装置を図面に基づいて説明する。図１は本発明実施例装置の要部の構成を示すブロック図である。
【００２１】
本発明実施例装置は、本願出願人がＨＩＭＲの名称で製造販売しているハイブリッド自動車に適用した例を示したもので、ディーゼル機関１１の出力軸に機械的に直結され補助制動用の発電機となる交流電動発電機１２と、多数の単位電池により構成された高圧電池１３と、この高圧電池１３と交流電動発電機１２とを電気的に接続し双方向に電気エネルギを変換伝達するインバータ１４と、このインバータ１４を制御し機関始動、電気制動、回生充電および補助加速を行う制御回路１０と、インバータ１４に接続され車両電装品へ低圧直流電源を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１５とが備えられる。
【００２２】
制御回路１０には、ディーゼル機関１１の回転速度を検出する回転速度センサ２１、車両の走行速度を検出する車速センサ２２、ディーゼル機関１１の冷却水温を検出する水温センサ２３、変速機１６がニュートラル位置にあることを示すニュートラル・スイッチ２４、クラッチ・ペダルの踏み込み量を検出するクラッチ・スイッチ２５、エア圧を検出するエア圧スイッチ２６および高圧電池１３の充電量を監視する充電量監視手段２７の検出出力を取込みディーゼル機関１１の自動停止および自動始動を制御する手段が含まれる。
【００２３】
さらに、本発明の特徴として、制御回路１０には、キー・スイッチの操作によるエンジン停止トリガにしたがって交流電動発電機１２による制動を有効に制御する第一の制御手段１と、その交流電動発電機１２による制動を有効にしたｔ１秒後にディーゼル機関１１の燃料供給を停止させる第二の制御手段２と、第二の制御手段２による燃料供給を停止させたｔ２秒後にディーゼル機関１１の排気通路３１に設けた排気ブレーキ用弁３２を閉塞させる第三の制御手段３とが備えられる。この第三の制御手段３には、その回転速度センサ２１の出力値が第一の所定値ｎ１以下になったときに交流電動発電機１２の制動状態を解除する手段と、回転速度センサ２１の出力値が第二の所定値ｎ2 （＜ｎ1 ）以下になったときに排気ブレーキ用弁３２を開放する手段とが含まれる。
【００２４】
時間ｔ１およびｔ２は、車両に搭載されるディーゼル機関１１の大きさにより、０．２秒から０．５秒の範囲および０から０．２秒の範囲の最も有効とされる値が選択設定される。また、回転速度の第一の所定値ｎ１は、交流電動発電機１２による電気制動が有効でなくなる値（約２００ｒｐｍ）に設定され、第二の所定値ｎ２は、排気流の遮断を行わなくてもディーゼル機関１１が継続して起動することのない値（約５０ｒｐｍ）に設定される。
【００２５】
排気ブレーキ用弁３２には開閉動作を行うコントロール・シリンダ３３が連結され、このコントロール・シリンダ３３と図外のエアタンクとを接続する管路には第三の制御手段３の制御にしたがって空気圧の供給または遮断を行う電磁弁３４が備えられる。また、燃料噴射ポンプ３５には燃料遮断レバー３６を介して機関停止モータ３７が連結される。
【００２６】
次に、このように構成された本発明実施装置の動作について説明する。まず、本発明にかかわるハイブリッド自動車の基本的動作について説明する。
【００２７】
制御回路１０は、キー・スイッチが操作され停止状態にあるディーゼル機関１１の始動信号を受けると始動モードを設定する。この始動モードでは高圧電池１３とインバータ１４とを接続して、インバータ１４により高圧電池１３の直流エネルギを交流エネルギに変換し、交流電動発電機１２にアイドリング回転速度以下（例えば２００ｒｐｍ）のゆるやかな回転磁界を与える。この回転磁界により交流電動発電機１２は電動機として駆動しディーゼル機関１１に回転力を与える。このとき回転速度センサ２１からの出力を取込み、始動を示す所定の回転速度（例えば３００ｒｐｍ）を越えたか否かを判定し、その値を越えていれば始動状態にあるので走行モードを設定する。
【００２８】
走行モードは、ディーゼル機関１１の駆動力による定常走行時のモードであり、交流電動発電機１２から比較的小さい交流電気エネルギが発生する。発生した交流電気エネルギはインバータ１４により直流電気エネルギに変換され高圧電池１３にゆるやかに蓄積される。
【００２９】
この走行モードによる走行時に、ブレーキ・ペダルが踏まれるか、あるいは運転席に設けられた加速制動操作レバーが制動側に操作されると、制御回路１０は制動モードを設定し、インバータ１４を制御して、回転速度センサ２１により検出された交流電動発電機１２の回転子部の回転速度より小さい速度の回転磁界を交流電動発電機１２の固定子部に与え発電機として動作させ交流電気エネルギを発生させる。この発電機としての動作によりディーゼル機関１１には電気制動がかけられる。発生した交流電気エネルギはインバータ１４により直流電気エネルギに変換されて高圧電池１３に蓄積される。
【００３０】
また、アクセル・ペタルが踏まれるか、あるいは運転席の加速制動操作レバーが加速側に操作されると、制御回路１０は補助加速モードを設定する。この補助加速モードでは、制御回路１０は、インバータ１４を制御して、交流電動発電機１２の回転子部の回転速度より大きい速度の回転磁界を固定子部に与え電動機として動作させ、高圧電池１３に蓄積された直流電気エネルギをインバータ１４で交流電気エネルギに変換し供給する。これによりディーゼル機関１１に交流電動発電機１２による補助駆動力が与えられる。
【００３１】
ここで、本発明の特徴とするところのエンジン停止動作について説明する。図２は本発明実施例装置によるディーゼル機関停止動作の流れを示すフローチャート、図３は本発明実施例装置によるディーゼル機関停止時の動作タイミングを示す図である。
【００３２】
制御回路１０は、水温センサ２３、エア圧スイッチ２６および充電量監視手段２７から検出出力を取込み、エンジン温度が充分な充電容量があるときに、クラッチ・スイッチ２５の出力が「接」を示し、ニュートラル・スイッチ２４の出力が変速ギヤがニュートラル位置にあることを示し、かつ車速センサ２２の出力が車速「零」を示したときに、ディーゼル機関１１の自動停止条件が成立したとして制動モードを設定する。
【００３３】
制動モードが設定されると、第一の制御手段１は、インバータ１４を制御して交流電動発電機１２の回転速度より小さい速度の回転磁界を固定子部に与える。これにより交流電動発電機１２は発電機として駆動し、ディーゼル機関１１に電気制動がかけられ回転速度は低下する。
【００３４】
この第一の制御手段１による電気制動が行われた後に、図３に示すようにｔ１秒（例えば０．３秒）が経過すると、第二の制御手段２は、機関停止モータ３７を駆動し燃料遮断レバー３６を介して燃料遮断弁３８を閉成し、燃料噴射ポンプ３５への燃料供給を遮断する。
【００３５】
この第二の制御手段２による燃料供給遮断からｔ２秒（例えば０．１秒）が経過すると、第三の制御手段３は、電磁弁３４を開放して図外のエアタンクとコントロール・シリンダ３３とを接続して、排気通路３１に設けられた排気ブレーキ用弁３２を閉塞しディーゼル機関１１に排気ブレーキによる制動を与える。
【００３６】
この排気ブレーキによる制動が行われ、ディーゼル機関１１の排気側が閉じられると、吸気が供給されにくくなってコンプレッションが小さくなり、これにともなってコンプレッションによる反力が小さくなり、停止時に発生する振動が抑えられる。
【００３７】
第三の制御手段３は、回転速度ンセサ２１から排気ブレーキ用弁３２の閉塞後のディーゼル機関１１の回転速度を取込み、交流電動発電機１２による電気制動が有効に作用する範囲の下限を示す第一の所定値ｎ１（例えば２００ｒｐｍ）以下になったときに、インバータ１４を制御して交流電動発電機１２による制動状態を解除し、さらに、ディーゼル機関１１の回転速度が排気ブレーキによる制動を与えなくても継続して起動することのない第二の所定値ｎ２（例えば５０ｒｐｍ）以下になったときに、電磁弁３４を閉成してコントロール・シリンダ３３の駆動を停止し、排気ブレーキ用弁３２を開放する。これにより、次にディーゼル機関１１を始動するときに排気が機関側に残存することが避けられる。
【００３８】
さらに、第三の制御手段３は、回転速度が零を示しディーゼル機関１１の完全停止を確認したときに、機関停止モータ３７を駆動して燃料遮断レバー３６を介して燃料遮断弁３８を開放し次の始動に備える。
【００３９】
以上自動停止動作について説明したが、運転者のキー・スイッチ操作により停止動作が行われたときには、図２に示した自動停止条件成立の判定動作以降の動作が行われ同様の効果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ハイブリッド自動車に装備されたディーゼル機関を停止させるときに、その回転速度を急激に低下させるのではなく、各種の制動を順次有効にすることにより、その回転速度を緩やかに低下させることができるから、機関停止時に生じる振動およびそれにともなって生じる騒音を小さくすることができる。本発明による機関停止動作は発電機による制動、燃料供給の停止および排気ブレーキによる制動によって行われるので、吸気系への影響がなく、したがってターボ過給装置が設けられたディーゼル機関の停止装置として有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例装置の要部の構成を示すブロック図。
【図２】本発明実施例装置によるディーゼル機関停止動作の流れを示すフローチャート。
【図３】本発明実施例装置によるディーゼル機関停止時の動作タイミングを示す図。
【符号の説明】
１  第一の制御手段
２  第二の制御手段
３  第三の制御手段
１０  制御回路
１１  ディーゼル機関
１２  交流電動発電機
１３  高圧電池
１４  インバータ
１５  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６  変速機
１７  クラッチ
２１  回転速度センサ
２２  車速センサ
２３  水温センサ
２４  ニュートラル・スイッチ
２５  クラッチ・スイッチ
２６  エア圧スイッチ
２７  充電量監視手段
３１  排気通路
３２  排気ブレーキ用弁
３３  コントロール・シリンダ
３４  電磁弁
３５  燃料噴射ポンプ
３６  燃料遮断レバー
３７  機関停止モータ
３８  燃料遮断弁
【図１】
0003679228.tif 000002
【図２】
0003679228.tif 000003
【図３】
0003679228.tif 000004