(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに動力伝達関係に接続されたエンジンと電動機能を有する手段と発電機能を有する手段と、蓄電装置と、前記エンジンの排気を浄化する触媒コンバータとを備え、前記エンジンの出力と前記蓄電装置を電源とする前記電動機能手段の出力の一方または両方を適宜選択して走行すると共に、前記エンジンの出力と車輌の走行慣性の一方または両方により前記発電機能手段が適宜駆動されて前記蓄電装置を充電するよう構成されたハイブリッド車にして、
車輌の走行状態に基づいて前記エンジンを停止させる条件が成立したことを判断する手段と、
前記エンジン停止条件成立に基づいて前記エンジンの燃料供給を遮断する手段と、
前記燃料遮断手段により燃料供給を遮断した後前記エンジンの回転を制動するよう前記発電機能手段の負荷を前記エンジンに課する手段と
前記触媒コンバータの温度を検出または推定により求める手段と、
該触媒コンバータ温度が所定のしきい値以上である限り前記エンジン停止条件の成立を無効化する手段と
を有することを特徴とするハイブリッド車。
【請求項２】
更に前記エンジンの排気系には前記触媒コンバータの上流にエンジン停止制御中に閉じられる遮断弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギ資源の節約と環境保全に配慮し、エンジンによる駆動と電動モータによる駆動とを適宜組み合わせて車輌駆動を行なうハイブリッド車に係り、特にハイブリッド車の特性と関連してＮＯｘの大気への排出を抑制することに係る。
【０００２】
【従来の技術】
エネルギ資源の節約と環境保全のために、車輌運転中に生ずる信号待ち停車や道路渋滞による停車或いは緩走時の如くエンジンの一時停止が許容され或いは望まれる所定の条件が成立したとき、エンジンを一時停止させることが考えられ、また一部の自動車等の車輌に於いて実施されている。かかる車輌運行中に於けるエンジンの一時停止は、車輌が、互いに動力伝達関係に接続されたエンジンと電動機能を有する手段と発電機能を有する手段と、蓄電装置とを備え、前記エンジンの出力と前記蓄電装置を電源とする前記電動機能手段の出力の一方または両方を適宜選択して走行すると共に、前記エンジンの出力と車輌の走行慣性の一方または両方により前記発電機能手段が適宜駆動されて前記蓄電装置を充電するよう構成されていることにより可能とされており、このようにエンジンと電動機能手段のいづれによっても駆動される車両はハイブリッド車と称せられている。
【０００３】
かかるハイブリッド車に関する特許出願としては、特開平７−２５５１０４号公報等がある。
【０００４】
かかるハイブリッド車は、それが上記の通り環境保全をその重要な目的の一つとしていることからも肯ける通り、エンジンの排気系にはエンジン排気中に含まれるＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの如き有害物質を除去するための三元触媒の如き触媒を含む触媒コンバータを備えることを本趣としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッド車は、エンジン対蓄電装置・発電機能手段・電動機能手段の組合せのバランスが車輌の運転環境によく適合して設定されていれば、かなりの高頻度によるエンジン停止を伴って健全に運行できるが、エンジンの頻繁な停止を行うハイブリッド車の排気系に触媒コンバータが設けられていると、ここに新たな問題が生ずる。それは、エンジンの停止は当然のことながら燃料の供給を遮断することにより行なわれるが、回転しているエンジンは燃料が遮断されただけでは直ちには回転を停止せず、惰性によって幾分かの回転を続けるので、その間酸素に富む吸気がそのまま触媒コンバータへ排出され、触媒コンバータはエンジン停止の都度、酸素を蓄えた状態となることである。かかる状態で次にエンジンが始動されると、エンジン排気中にあってＮＯｘと共に触媒コンバータへ送られてきたＨＣやＣＯは、触媒コンバータの作用によってＮＯｘと反応してこれを無害のＮ２に変える前に、触媒コンバータに蓄えられていた酸素と反応し、ＮＯｘが浄化されずに排出されることになる。
【０００６】
本発明は、ハイブリッド車に生ずるこの新たな問題に着目し、これを克服したハイブリッド車を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、互いに動力伝達関係に接続されたエンジンと電動機能を有する手段と発電機能を有する手段と、蓄電装置と、前記エンジンの排気を浄化する触媒コンバータとを備え、前記エンジンの出力と前記蓄電装置を電源とする前記電動機能手段の出力の一方または両方を適宜選択して走行すると共に、前記エンジンの出力と車輌の走行慣性の一方または両方により前記発電機能手段が適宜駆動されて前記蓄電装置を充電するよう構成されたハイブリッド車にして、
車輌の走行状態に基づいて前記エンジンを停止させる条件が成立したことを判断する手段と、
前記エンジン停止条件成立に基づいて前記エンジンの燃料供給を遮断する手段と、
前記燃料遮断手段により燃料供給を遮断した後前記エンジンの回転を制動するよう前記発電機能手段の負荷を前記エンジンに課する手段と
前記触媒コンバータの温度を検出または推定により求める手段と、
該触媒コンバータ温度が所定のしきい値以上である限り前記エンジン停止条件の成立を無効化する手段と
を有することを特徴とするハイブリッド車を提案するものである。
【０００９】
上記の如きハイブリッド車は、更に前記エンジンの排気系の前記触媒コンバータより上流にエンジン停止制御中に閉じられる遮断弁を備えていてよい。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記の如くエンジンと電動機能手段と発電機能手段とが互いに動力伝達関係に接続されたハイブリッド車に於いて、前記エンジン停止条件成立判断手段によりエンジンを停止させる条件が成立したことが判断されたとき、前記燃料遮断手段によりエンジンの燃料供給を遮断するだけでなく、燃料遮断後にはエンジンの回転を制動するよう発電機能手段の負荷がエンジンに課せられるようになっていれば、発電機能手段によりエンジンに回転抵抗を与えてその惰性空転を早期に押え込み、エンジンの空転により触媒コンバータ内へ酸素に富んだ吸気が多量に排出されるのを抑制し、エンジン停止が頻繁に行なわれても、エンジン再始動時に触媒コンバータにより浄化されずにＮＯｘが大気へ放出されるのを抑止することができる。
【００１１】
また、かかるハイブリッド車が、更に触媒コンバータの温度を検出または推定により求める手段と、該触媒コンバータ温度が所定のしきい値以上である限り前記エンジン停止条件の成立を無効化する手段とを有していれば、車輌運転状態の如何により特に触媒コンバータが酸素を捕捉しやすいような所定のしきい値を越える高温状態になっているときには、仮令エンジン停止条件が成立しても、エンジン停止を臨時に見送り、これによってエンジン停止の合計時間が多少減っても、エネルギ資源の節約と環境保全を達成する上で総合的にみてより良い効果を得ることができる。
【００１２】
また、エンジン排気系の触媒コンバータより上流にエンジン停止制御中に閉じられる遮断弁が設けられていれば、これをエンジンの燃料遮断と同時に閉じることにより、燃料遮断後のエンジン空転時の排気を触媒コンバータの入り口手前にて一時塞き止め、酸素が予め触媒に捕捉された状態となるのを防止することができるので、次回のエンジン始動時に遮断弁が開き、同じ量の酸素が触媒コンバータ内へ流入しても、それが予め触媒に捕捉されている場合に比して酸素によるＮＯｘ浄化の阻害度を低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、本発明を実施例について詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明によるハイブリッド車に於ける動力源の構造を解図的に示す図である。図１に於いて、１はエンジンであり、エンジンには遊星歯車機構を備えた駆動連結装置２を介してジェネレータ３とモータ４とが互いに動力を伝達し合う関係に連結されている。更に、これらの駆動連結体には、図の解図的表示では、モータの軸部を介して変速機５が連結されており、エンジン、ジェネレータ、モータはこの変速機および一対の車軸７ａ、７ｂを経て駆動輪６ａ、６ｂと動力伝達関係に連結されている。尚、図示の解図的表示では、変速機５の一部に差動歯車機構８が組み込まれており、変速機５を経て一対の車軸７ａ、７ｂに伝達される回転動力は車軸７ａ、７ｂに差動的に伝達されるようになっている。
【００１５】
９は蓄電装置であり、インバータ１０を経てジェネレータ３およびモータ４と電気的に接続されている。ジェネレータは車輌減速走行中の車輌慣性またはエンジンの一方または両方により駆動されることにより発電を行なって蓄電装置を充電し、モータはこの蓄電装置を電源として適宜車輌を駆動する。尚、図１の構成では、ジェネレータ３とモータ４とは別々の装置として設けられているが、これら両者はモータ・ジェネレータと称される一体の装置であって、電気回路の切換えによりモータまたはジェネレータとして作動するものにより置き換えられてもよい。従って本願にて図１の実施例を離れてモータと称する手段は、図示のモータ４の如き電動機能のみを有する手段とモータ・ジェネレータと称される電動機能と発電機能の両方を有する手段の両方を含むものである。同様に本願にて図１の実施例を離れてジェネレータと称する手段は、図示のジェネレータ３の如き発電機能のみを有する手段とモータ・ジェネレータと称される電動機能と発電機能の両方を有する手段の両方を含むものである。
【００１６】
エンジンにはその排気系に三元触媒等による触媒コンバータ１１が設けられている。そして、エンジン１、ジェネレータ３、モータ４、変速機５の作動は、コンピュータを組み込んだ電気式制御装置１２により以下に説明される要領にて制御され、本発明によるハイブリッド車の運転が行なわれるようになっている。電気式制御装置１２には、本発明の作動に関係する情報として、アクセルペダルの踏み込み量Ｄｐを示すに信号、車速Ｓｖを示す信号、エンジンの温度Ｔｅを示す信号、触媒コンバータの温度Ｔｃを示す信号が入力されるようになっている。
【００１７】
次に、図１に示す如き構成を備えたハイブリッド車の本発明に係わる作動を図２に示すフローチャートを参照して説明する。尚、図２のフローチャートは本発明によるハイブリッド車に於ける制御上の幾つかのの可能性の全てを一つのフローチャートに組み込んだものであり、本発明の達成のためにはその全てのステップが必要というのではない。省略してもよいステップについては、その都度指摘する。
【００１８】
図には示されていないキースイッチの閉成により車輌の運転が開始されると、ステップ１０にて図１に示す如き必要なデータの読込みが行われ、次いでステップ２０にて読み込まれたデータに基づき車輌の駆動制御が行なわれる。これには勿論運転者による操舵および車速制御が含まれる。そして、そのような運転者の意図を踏まえた車輌駆動制御の中から、ステップ３０に於いて、ハイブリッド車として車輌運行中にエンジンを停止する条件が成立したか否かの判断が行われる。判断結果がノーである限り、制御はステップ１０の前に戻る。
【００１９】
車輌運行中に所定の時間を超える信号待ちや道路渋滞によるかなりの緩走或いは所定の時間を超える車輌停止の如くエンジンの一時停止が許容され或いは望まれる所定の条件が成立し、そのことがステップ３０にて判断されると、制御はステップ４０へ進み、触媒温度Ｔｃが所定のしきい値Ｔｏ以下であるか否かが判断される。答えがイエスであれば、制御はステップ５０へ進み、答えがノーであれば、制御は以下のエンジン停止制御を行なうことなくステップ１０の前に戻る。この触媒しきい値温度Ｔｏは、触媒コンバータがこれ以上の温度にあるときには、エンジンの一時停止により燃料を節約することもさることながら、以下のステップによる格別のエンジン停止によってもエンジン再始動時に不可避となるＮＯｘ排出量に鑑みて、エンジン一時停止を見送ることに優先性が見出せるような温度値である。
【００２０】
但し、かかるステップ４０による制御の選別は、エンジン停止条件の成立によりエンジンの燃料供給を遮断するだけでなく、燃料遮断後にはエンジンの回転を制動するよう発電機能手段の負荷をエンジンに課し、発電機能手段によりエンジンに回転抵抗を与えてその惰性空転を早期に押え込み、エンジンの空転により触媒コンバータへ酸素に富んだ吸気が排出されるのを可及的に抑制し、エンジン停止が頻繁に行なわれても、エンジン再始動時に触媒コンバータにより浄化されずにＮＯｘが大気へ放出されるのを抑制するという本発明の基本的構成にとって不可欠の事項ではないので、これは省略されてもよい
【００２１】
ステップ４０の答えがイエスのときには、制御はステップ５０へ進み、一つの気筒から始まって順次全ての気筒に対する燃料遮断が行なわれる。そして、次のステップより本発明の要旨をなすエンジン停止制御が行なわれる。この実施例では、ステップ６０にて先ずジェネレータ３の負荷が最大とされ、該負荷がエンジン１に掛けられる。この場合、かかるエンジンの一時停止が行われるのは大抵車輌の一時停車中か、かなりの緩走中であり、車軸７ａ、７ｂは多分自動制御によって既に変速機５によりエンジン１やジェネレータ３とは切り離されており、また切り離されていない場合でも切り離されて差し支えないので、そのような切離し制御が電気式制御装置１２により行なわれれば、ジェネレータ最大負荷によりエンジンに急制動を掛けても車輪には何の衝撃も伝わらないようにすることができる。
【００２２】
かかるジェネレータ最大負荷によるエンジンへの急制動はステップ７０に於いてエンジン回転数Ｎｅが所定のしきい値Ｎ１（例えば１００ｒｐｍ程度）まで下がるのを監視しつつ行われる。そしてエンジン回転数Ｎｅがしきい値Ｎ１まで下がったら、制御はステップ８０へ進み、その後はエンジン回転数を所定の好ましい態様にて漸減すべく、ジェネレータ負荷の比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御が行われ、ステップ９０にてエンジン回転数Ｎｅが所定のしきい値Ｎ２（例えば１０ｒｐｍ程度）まで下がったら、制御が終了される。但し、かかる段階的ジェネレータ負荷の掛け方は一つの好ましい実施例であり、ステップ６０および７０による制御またはステップ８０および９０による制御のいづれか一方は省略されてもよい。またステップ６０に於けるジェネレータ最大負荷とは、必ずしもジェネレータの可能最大負荷を意味するものではなく、ジェネレータ負荷を一気に掛けるよう最初から大きくされた負荷のことである。
【００２３】
図３は図１に示したエンジン排気系の触媒コンバータ１１より上流側に遮断弁１３を設けた実施例を示す。かかる遮断弁を設け、その開閉を電気式制御装置１２により制御し、ステップ６０〜９０によるエンジン停止制御に並行して燃料遮断に対し適当なタイミングにてそれを閉じるようにしておけば、燃料遮断後に酸素に富んだ排気が直ちに触媒コンバータへ流入することを阻止することができる。勿論こうして遮断弁により塞き止められた排気は、いずれエンジンが再始動されるときには触媒コンバータを通って排出されなければならないが、予め酸素が触媒に捕捉されているのとそうでないのとでは、酸素がＨＣやＣＯによるＮＯｘの浄化を妨げる度合は異なり、かかる遮断弁により酸素が予め触媒に捕捉されことを防止することにより、エンジン再始動時のＮＯｘの排出を低減することができる。
【００２４】
以上に於いては本発明を一つの実施例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハイブリッド車の駆動構成を解図的に示す図。
【図２】本発明によるハイブリッド車のエンジン停止制御を含む駆動制御の一つの実施例を示すフローチャート。
【図３】図１に示すハイブリッド車駆動構成の一部修正例を解図的に示す図。
【符号の説明】
１…エンジン
２…駆動連結装置
３…ジェネレータ
４…モータ
５…変速機
６ａ、６ｂ…車輪
７ａ、７ｂ…車軸
８…差動歯車機構
９…蓄電装置
１０…インバータ
１１…触媒コンバータ
１２…電気式制御装置
１３…遮断弁
【図１】
0003719127.tif 000002
【図２】
0003719127.tif 000003
【図３】
0003719127.tif 000004