(57)【要約】  本発明は、特に少なくとも１つの車輪を駆動するために、それぞれトルクを発生することができる１つの内燃機関（２０）と１つの電動モータ（１０）とを有するハイブリッド車両に関する。  内燃機関（２０）には、その転換活性が所定の活性パラメータに依存している触媒システム（６０，７０）を有する排気装置（５０）が付設されている。  本発明によれば、所定の時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で転換活性の値が決定される。触媒システム（６０，７０）の転換活性の所定の転換閾値を達成するために、転換活性の値が前記閾値以下にある場合、電動モータ（１０）のトルク発生は、好ましくは必要量に依存して増加され、内燃機関（２０）のトルク発生は減少される。このため、内燃機関（２０）と電動モータ（１０）のトルク発生を制御するための装置（９０ａ）が設けられている。  更に、本発明は、ハイブリッド車両を運転するための方法も包含する。
2009513402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−特に少なくとも１つの車輪を駆動できるように、それぞれトルクを発生する１つの内燃機関と少なくとも１つの電動モータとを有し、
−その際、内燃機関に、少なくとも１つの排気成分のための触媒システムを有する排気装置が付設されており、この触媒システムの転換活性が、所定の活性パラメータに依存している、ハイブリッド車両を運転するための方法において、
所定の時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で少なくとも１つの排気成分のために転換活性の所定の転換閾値を達成するために、転換活性の値が決定され、この値が前記閾値以下にある場合に、電動モータのトルク発生が、好ましくは必要量に依存して増加され、内燃機関のトルク発生が、電動モータによるトルクの提供のないハイブリッド車両の運転に対して減少されることを特徴とする方法。
【請求項２】
排気エミッションの決定が、触媒システムの下流で行なわれ、内燃機関もしくは電動モータのトルク発生の増加もしくは減少が、所定のエミッション限界値を触媒システムの下流で下回るように行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
活性パラメータが、少なくとも触媒温度又は排気マスフローを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
Ｔ＿Ｋａｔが、コールドスタートに続くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法
【請求項５】
Ｔ＿Ｋａｔ内で、トルク要求の少なくとも６０％、好ましくは少なくとも８０％、特に好ましくは少なくとも９０％を、電動モータが分担することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
Ｔ＿Ｋａｔ内で、内燃機関の燃焼効率が、排気温度及び排気マスフローを増加させるために適切に悪化されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
触媒温度を上昇させるために、遅角側への点火時期の変更が行なわれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
特に遅角側への点火時期の変更に基づいた内燃機関の効率悪化の少なくとも部分的な補償をするために、高い空気充填で内燃機関が運転されることを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
電動モータによるトルクの提供のない運転に対して少なくとも１０％だけ、又は２５％だけ、又は好ましくは４０％だけ排気装置への化学的−熱的エネルギー導入が減少される触媒加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
電動モータによるトルクの提供のない運転に対して少なくとも１０％だけ、又は２５％だけ、又は４０％だけ時間的に値が減少される触媒加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
電動モータが、好ましくは７００〜１５００ｒｐｍの、理想的には１０００〜１５００ｒｐｍの回転数領域において、それぞれ１トンの車両空車重量当たり少なくとも２ＫＷの、好ましくは３．５ＫＷの、特に好ましくは５ＫＷの最大出力を提供することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
電動モータが、内燃機関のクランクシャフト出力部とトランスミッション入力部間に配設されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
触媒システムが、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とこの予触媒の下流に配設された少なくとも１つの主触媒とを有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
エンジン近傍の予触媒が、シリンダヘッドフランジから、平均排気通路長さで５００ｍｍ未満の、選択的に４００ｍｍ未満の、特に好ましくは３００ｍｍ未満の間隔を置いて配設されていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
転換閾値が、予触媒及び主触媒の炭化水素、一酸化炭素又は窒素酸化物の排気成分の少なくとも１つのためのライトオフ値であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
内燃機関が、好ましくは希薄燃焼可能な直接噴射式のガソリンエンジンであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
内燃機関が、好ましくは希薄燃焼可能な直接噴射式の層状給気可能なガソリンエンジンであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
内燃機関が、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とその下流に配設された少なくとも１つのＮＯｘ吸蔵触媒とを備え、これら触媒の少なくとも一方が、１１０ｇ／ｆｔ３を超える貴金属含有量を有する熱的損害を受けない触媒システムを使用し、層状燃焼の時間割合が少なくとも２５０秒の新ヨーロッパ走行サイクルで、電動モータによるトルクの提供のない状態で０．０７ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０５ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成し、電動モータによるトルクの提供があり、予触媒の貴金属含有量が１００ｇ／ｆｔ３未満、好ましくは８０ｇ／ｆｔ３未満、特に好ましくは６０ｇ／ｆｔ３未満である場合、新ヨーロッパ走行サイクルで、０．１ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０８ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
貴金属含有量が低下した予触媒が、２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏの雰囲気内で１１００°Ｃで４時間の炉内エージングを受け、貴金属含有量が低下したＮＯｘ吸蔵触媒が、２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏの雰囲気内で８５０°Ｃで４時間の炉内エージングを受けることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
−特に少なくとも１つの車輪を駆動するために、それぞれトルクを発生することができる１つの内燃機関と少なくとも１つの電動モータとを有し、
−その際、内燃機関に、触媒システムを有する排気装置が付設されており、この触媒システムの転換活性が、所定の活性パラメータに依存している、ハイブリッド車両において、
内燃機関と電動モータのトルク発生を制御するための装置が設けられており、この装置によって、所定の時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で少なくとも１つの排気成分のために触媒システムの転換活性の所定の転換閾値を達成するために、転換活性の値が決定され、この値が前記閾値以下にある場合に、電動モータのトルク発生が、好ましくは必要量に依存して増加され、内燃機関のトルク発生が、電動モータによるトルクの提供のないハイブリッド車両の運転に対して減少されることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２１】
内燃機関が、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とその下流に配設された少なくとも１つのＮＯｘ吸蔵触媒とを備え、これら触媒の少なくとも一方が、１１０ｇ／ｆｔ３を超える貴金属含有量を有する熱的損害を受けない触媒システムを使用し、層状燃焼の時間割合が少なくとも２５０秒の新ヨーロッパ走行サイクルで、電動モータによるトルクの提供のない状態で０．０７ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０５ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成し、電動モータによるトルクの提供があり、予触媒の貴金属含有量が１００ｇ／ｆｔ３未満、好ましくは８０ｇ／ｆｔ３未満、特に好ましくは６０ｇ／ｆｔ３未満である場合、新ヨーロッパ走行サイクルで、０．１ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０８ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成することを特徴とする請求項２０に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両と従属する特許請求項の上位概念によるハイブリッド車両を運転するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パラレルハイブリッド駆動機構を有する車両は、内燃機関と、この内燃機関の駆動系と同じ又は他の駆動系を介して少なくとも１つの車輪を駆動する少なくとも１つの電動モータとを有する。これにより、電動モータを発電機として運転することもできる場合に限って、ほぼ車両運転特性曲線の各ポイントで、エンジンによって支援すること、又は電動モータによって発電機により補助的に負荷を与えること、及び内燃機関の運転からある程度の切離しをすることが可能である。
【０００３】
これに伴って、特に排気マスフロー、排気温度並びに汚染物質の組成に関する排気品質の変化が生じる。排気品質のこのような変化は、内燃機関の後に接続される触媒システムの機能及び効果に対する作用を有する。特許文献１からは、触媒温度が特徴的な始動温度（ライトオフ温度）以下である場合に、発電機により電動モータを運転することによって、内燃機関の負荷を増加させ、これにより、コールドスタート後に高い排気温度と触媒システムの迅速な始動を得ることが公知である。更に、エンジンが暖機状態である場合もしくは触媒システムが暖機状態である場合に、エンジンにより電動モータを運転することによって、内燃機関の負荷の除去を生じさせることが提案される。
【０００４】
この運転方法は、内燃機関の負荷によって、未処理エミッションも、特に炭化水素の未処理エミッションも、明らかに増加することが考慮されないので、非常に一方的にライトオフ段階を短縮するように設定されている。従って、触媒システムのライトオフ段階の短縮による、特に炭化水素の汚染物質の低下は、未処理エミッションの増加によって過度に補償され、事情によっては、全体的に触媒システムの下流の全エミッション（テールパイプエミッション）を増加させてしまう。
【０００５】
更に、特許文献２からは、触媒が活性化されてない場合に、発電機が電気エネルギーを発生させ、これにより内燃機関の負荷を増加させるハイブリッド車両が公知である。これにより、機械の温度、内燃機関によって放出される排気の温度、又は内燃機関の冷却水の温度が、触媒の活性化を加速させるために上昇される。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１  １８２  ０７４号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００  ４１  ５３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、内燃機関及び電動モータのトルク発生を最適化することによって、所定の転換閾値を達成するために内燃機関に付設された触媒システムの転換活性に影響を与えることができるハイブリッド車両並びにハイブリッド車両を運転するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明によれば独立した特許請求項によって解決される。
【０００８】
本発明によるハイブリッド車両の場合、本発明によれば、内燃機関と電動モータのトルク発生を制御するための装置が設けられており、この装置によって、触媒システムの転換活性の値が決定され、この値に依存して、所定の時間インターバルＴ＿Ｋａｔの間、電動モータのトルク発生が増加され、内燃機関のトルク発生が、電動モータによるトルクの提供のないハイブリッド車両の運転に対して減少される。好ましくは、この制御は、必要量に依存してトルク規定を顧慮して行なわれる。
【０００９】
内燃機関のトルク発生を低下させることによって、所定の時間インターバルの間、未処理エミッション、特に炭化水素の未処理エミッションを低下させることができる一方、同時に、触媒システムの転換活性は、有利に所定の転換閾値を達成するために影響を受ける。本発明による方法は、所定の転換閾値の達成を顧慮して内燃機関及び電動モータのトルク発生の最適な使用を可能にする。
【００１０】
特に有利であるのは、排気エミッションの決定が、触媒システムの下流で行なわれ、内燃機関もしくは電動モータのトルク発生の増加もしくは減少が、所定のエミッション限界値を触媒システムの下流で下回るように行なわれる、本発明の実施形である。これは、ハイブリッド車両の運転方法の一方的な設定を克服すること、並びにライトオフ段階を短縮することを目指し、実際に環境に放出される排気エミッションを制限する際の未処理エミッション及び転換活性の相互関係を考慮する。
【００１１】
特に適切であるのは、遅角側へと点火時期を変更することによって触媒温度を上昇させることである。別の好ましい実施形では、内燃機関の効率悪化は、特に遅角側への点火時期の変更に基づいて、高い空気充填で運転することによって行なうことができる。これにより、排気マスフローは、触媒温度の上昇と同時に増大させることができる。
【００１２】
典型的な内燃機関の顕著な負荷の除去を達成するために、電動モータが、好ましくは７００〜１５００ｒｐｍの、最適には１０００〜１５００ｒｐｍの回転数領域において、それぞれ１トンの車両空車重量当たり少なくとも２ＫＷの、好ましくは３．５ＫＷの、特に好ましくは５ＫＷの最大出力を提供する場合が好ましい。
【００１３】
特に高い排気浄化性能は、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とこの予触媒の下流に配設された少なくとも１つの主触媒とを有する触媒によって得ることができる。本発明によれば、特に予触媒の転換活性は、迅速かつ効果的に上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の更なる実施形及び利点は、また請求項のその要約に依存せずに、以下の説明及び図面から読み取ることができる。
【００１５】
図１は、概略図で、その他は図示されてないハイブリッド車両のためのハイブリッド駆動機構１を示す。電動モータ１０と内燃機関２０は、トランスミッション３０によって連結されており、このトランスミッションは、少なくとの１つの−図１には図示されてない−車輪と連結されている。内燃機関２０のクランクシャフト出力部とトランスミッション入力部間に電動モータ１０が配設されていることが好ましい。電動モータ１０は、電気的なエネルギー蓄積装置、例えば充電可能なバッテリ等と電気的に連結されている。内燃機関２０には、エンジン近傍の予触媒６０とその下流に配設された主触媒７０とを有する排気装置５０が付設されている。エンジン制御機器９０は、制御センサ８０、例えばアクセルペダルモジュール又はアンチロックシステムから制御信号を、センサ１００から、ハイブリッド車両の、特に電動モータ１０、内燃機関２０、排気装置５０、並びに別の車両コンポーネントの運転パラメータの値を受信する。
【００１６】
本発明の好ましい実施形では、内燃機関２０が、希薄燃焼可能な直接噴射式のガソリンエンジンである。層充填可能な直接噴射式のガソリンエンジンは、特に好ましい。何故なら、これにより、下の負荷回転数領域で、通常のガソリンエンジンに対して相当の燃料消費の低減を得ることができるからである。特に本発明のこの実施形の場合、予触媒６０が三元触媒であり、主触媒７０がＮＯｘ吸蔵触媒であるように、触媒システムを形成することが有効である。予触媒６０は、好ましくは理論上の排気を浄化するため、排気が希薄である場合に炭化水素（ＨＣ）を転換するため、そしてコールドスタートの際に排気浄化の改善をするために使用される。特に予触媒の迅速な加熱を可能にするために、予触媒６０は、シリンダヘッドフランジから、平均排気通路長さで５００ｍｍ未満の、選択的に４００ｍｍ未満の、特に好ましくは３００ｍｍ未満の間隔を置いて排気装置５０内に配設されている。ＮＯｘ吸蔵触媒７０は、好ましくは排気が希薄である場合に窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵するために設定されている。ＮＯｘによる負荷に依存して、事情によっては更にべつの境界条件に依存して、理論上の排気から濃厚な排気によるＮＯｘ吸蔵触媒の再生が必要である。
【００１７】
触媒システムのもしくはその構成要素である予触媒６０及びＮＯｘ吸蔵触媒７０の転換活性は、活性パラメータ、特に触媒温度に依存している。転換率は、最低温度以降、いわゆるライトオフ温度以降に初めて、５０％の限度を上回る。一般に、ＨＣ又はＮＯｘのような異なった有害物質に対する触媒のライトオフ温度は異なっている。
【００１８】
触媒システムの別の活性パラメータは、排気マスフローの値、排気成分の未処理エミッション、並びにＮＯｘ及び／又は酸化硫黄（ＳＯｘ）による負荷である。これら活性パラメータの値は、内燃機関の運転パラメータに依存して、場合によっては、センサ１００の信号を利用した触媒システムのモデルを使用して決定され、制御機器９０で評価される。
【００１９】
制御機器９０は、好ましい実施形では、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、データメモリ及びインターフェース、並びにセンサ８０の制御信号に依存して全トルクを決定する装置９０ａを含み、この全トルクは、電動モータ１０及び内燃機関２０によって供給され、少なくとも部分的にトランスミッション３０に提供される。電動モータ１０と内燃機関２０間の連結は、これら両方の構成要素間のマイナストルク伝達もプラストルク伝達も可能にする。
【００２０】
個々に図１で正確に図示されてないセンサ１００は、好ましくは蓄積装置４０、電動モータ１０、内燃機関２０、及び排気装置５０の運転パラメータを測定又は決定するためのセンサを有する。特に、ラムダセンサ（Ｏ２センサ）は、排気装置５０内では予触媒６０の上流にも、予触媒６０の下流にも、主触媒７０の上流にも、又は主触媒７０の下流にも配設することができる。更に、排気装置の種々の箇所に、ＮＯｘ、ＳＯｘ、又は炭化水素用のセンサが配設されていてもよい。排気又は触媒システムの温度を測定するために、種々の取付け箇所に温度センサを設けることができる。
【００２１】
本発明による方法は、所定の転換閾値を達成するために内燃機関及び電動モータのトルク発生と触媒システム６０，７０の転換活性とを最適化することを目指している。このような最適化は、好ましくは車両のコールドスタート後の時間インターバルＴｅｍｐ＿Ｋ中に行なわれるが、必要な場合には、内燃機関２０の他の運転段階中でも行なうことができる。コールドスタート後に、触媒システムの温度は、先ずライトオフ温度以下にある。転換活性は、この場合には、５０％又は８０％のライトオフ値以下にあり、従って、内燃機関２０の運転を環境に適合させるために高められなければならない。
【００２２】
以下では、先ず図２及び３を基にして、既に従来技術から公知のコールドスタートが行われる場合の処理方法を説明する。
【００２３】
図２には、コールドスタート工程における通常の内燃機関のエンジントルクＭの経過が図示されている。トルクＭは、特にエンジンスタート、摩擦、補器類の運転及び駆動にとって必要なトルクを含んでいる。Ｆは、時間に依存した走行速度を示す。
【００２４】
示したスタート工程の場合、アイドリング段階の後、時点Ｔ＿Ａ以降に、加速と相応のトルクＭの上昇と共に発進工程が始まる。従って、内燃機関は、スタート後の比較的短い時間の後、最大限実現可能なトルクリザーブＭ＿Ｍａｘを有し、このトルクリザーブは、それ自身触媒を加熱するために利用することができる。定常走行段階の後、走行速度は、時点Ｔ＿Ｓで再びゼロに低下される。これに応じて、エンジン負荷が下がる。
【００２５】
図２に図示したコールドスタート工程の場合、触媒システムの温度は、先ずライトオフ温度以下にあるので、内燃機関の未処理エミッションの相当の部分が環境に放出される。独立した触媒加熱装置が設けられていない場合に限れば、エンジンもしくは排気の加熱によって初めて、触媒システムが加熱される。
【００２６】
図３に正確に図示した従来技術から公知のコールドスタートにおける運転方法は、それぞれ現在存在するトルクリザーブを触媒システムを加熱するために利用可能にすることを目指す。図３には、図２におけるのと同じ走行曲線Ｆに対して、電気的な発電機の負荷を加えたコールドスタート工程が図示されており、この場合、触媒温度が、ライトオフ温度以下にあることが仮定されている。時点Ｔ＿ＡとＴ＿Ｂ間の時間インターバル中に、特に短い触媒加熱時間を得るために、まだ冷たいエンジンの通常の充填は、安定したエンジン回転の限度にまで高められる。即ち、内燃機関の負荷トルクは、最大限に実現可能なトルクリザーブにまで導かれる。但し、通常は内燃機関のエンジン負荷によって、特に炭化水素に対する未処理エミッションも明らかに増加する。従って、ライトオフ段階の短縮によって低減されるエミッションは、未処理エミッションの増加によって過度に補償され、テールパイプエミッションを全体的に高めることになる。
【００２７】
従って、特許文献１におけるように点火時期が遅角側へと調整された場合、排気の温度を高めることができる。但し、別の負荷要求が、例えば発進工程によって行なわれた場合には、内燃機関の空気の充填は、解消されない。むしろ、点火時期は、要求される負荷がこれに伴う効率改善によって得られるだけ、進角の方向にずらされる。その際、このエネルギー成分は、触媒システムを加熱するために提供されていない。従って、−内燃機関の負荷が発電機により電動モータを運転することによって更にこれ以上に高められる場合−触媒を加熱するために提供されている出力を下げることができる。
【００２８】
図４には、本発明によるコールドスタート運転におけるトルクＭと走行速度Ｆの時間的推移が図示されている。この場合、触媒システムがライトオフ温度以下の温度を備え、従って、その転換活性が転換閾値以下にあることが仮定される。内燃機関のスタートの後、この内燃機関は、先ずアイドリングトルクＭ＿Ｌを発生し、このアイドリングトルクは、特にエンジンスタートを行い、摩擦を克服し、補器類に動力を供給するために提供される。好ましくは、Ｍ＿Ｌは、運転特性曲線の該当ポイントにおいて未処理エミッションの許容可能な値を上回るように選択される。
【００２９】
時点Ｔ＿Ａで、発進工程を行なうために、トルク要求が行なわれる。時点Ｔ＿Ｂで、発進工程が終了され、時点Ｔ＿Ｓまで一定の走行速度で定常走行が行なわれる。時間インターバルＴ＿Ａ〜Ｔ＿Ｂ中、本発明によれば、電動モータ１０による内燃機関２０の支援が行なわれる。内燃機関２０から発進工程のためのトルク発生が提供されるのに対して、必要な残りのトルクの投入は、電動モータ１０によって行なわれる。このための前提は、電気的蓄積装置４０によって、提供されている電気出力がこれを可能にすることである。時点Ｔ＿Ｓで、走行曲線Ｆは、後の時点でアイドリングへと移行する走行速度の低下を示す。遅くともこの時点で、内燃機関２０のトルク発生は、再び値Ｍ＿Ｌに戻される。
【００３０】
本発明によれば、電動モータ１０と内燃機関２０のトルク発生のこのような最適化は、転換閾値に達しているか、上回っている状態に触媒システムをするために必要である時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で行なうことができる。通常は、この状態が、炭化水素のためのライトオフ温度以下にある触媒温度によって特徴付けられている。
【００３１】
本発明の好ましい実施形では、内燃機関２０のトルク発生が、時間インターバルＴ＿Ｋａｔの間、値Ｍ＿Ｌに限定されるので、これを超える付加的な各トルク要求は、電動モータ１０によって賄われる。好ましくは、更に、Ｔ＿Ｋａｔ内では、トルク要求の少なくとも６０％、好ましくは少なくとも８０％、理想的には少なくとも９０％を、電動モータ１０が分担する。
【００３２】
時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で、本発明によれば、排気温度を上昇させるために、内燃機関２０の燃焼効率が適切に悪化される。このような効率の悪化は、排気温度を上昇させるために利用される。効率を悪化させるための可能な方法は、遅角側への点火時期の変更である。これにより、燃焼室内で変換される燃料のエネルギーの大部分は、排気内に達する。エンジンの効率低下の一部は、エンジンが増大させた空気のマスフローで運転されることにより、高い充填で運転されることによって補償することができる。これにより、より高い排気マスフローが発生され、この排気マスフローが、触媒の過熱を更に加速させる。
【００３３】
それ自身公知であるように、遅角側へと点火時期を変更した場合、排気温度が上昇することに基づいて、より低い炭化水素濃度が、触媒システムの上流で生じる。従って、本発明による方法は、排気装置及び触媒システムへの高いエネルギー導入以外に、それゆえより低い未処理エミッションの利点を有する。
【００３４】
排気装置への高いエネルギー導入によって、少なくとも触媒システムの特にエンジン近傍の部分の迅速な加熱が可能にされる。これにより、触媒システムの加熱を低減することができる。本発明によれば、触媒システムの加熱のために発生される排気装置への付加的な化学的−熱的エネルギー導入の低下が好ましい。付加的又は選択的に、時間インターバルＴ＿Ｋａｔは、触媒システムの通常の加熱に対して１０％以上、好ましくは２５％以上、特に好ましくは４０％以上、低減することができる。
【００３５】
地球の大抵の国では、排気エミッション限界値のための法規制によって排気装置の浄化作用部が設けられているので、本発明による方法並びに本発明によるハイブリッド車両は、好ましくは、法定の限界値を満たすか、上回るように設定されている。ＥＵ諸国では、新ヨーロッパ走行サイクル（ＮＥＦＺ）によって速度プロフィールが設けられ、この速度パターンは、典型的な市内及び市外の交通量に相当すべきである。従って、前述の設定は、ＮＥＦＺで、エミッションが、本発明により電気的な支援を受ける場合に、同じ内燃機関もしくはハイブリッド車両の通常の運転モードの水準を越えないように行なわれる。
【００３６】
図５には、予触媒の下流で累積される炭化水素エミッションの時間的推移が、概略的に図示されている。コールドスタート工程は、Ｆで指示された走行曲線で図示される。Ａで指示されたエミッション曲線は、図２で図示されているような、通常の触媒加熱方法を示す。曲線Ｂは、マイナストルクがコールドスタート段階で適用される触媒加熱方法を示すのに対し、曲線Ｃは、本発明による方法による運転を示す。曲線Ａ〜Ｃのそれぞれに上から載せられた矢印は、予触媒の８０％のＨＣ転換レートを上回った時点を示す。
【００３７】
図５の図が示すように、本発明による運転方法は、低累積炭化水素エミッションと、予触媒での８０％炭化水素転換レートの早期達成とを可能にする。
【００３８】
本発明は、触媒システム又はその成分の少なくとも１つのライトオフ値の達成を容易にするので、このようなハイブリッド車両に使用される触媒の貴金属含有量を低減することができる。これは、特に直接噴射式及び／又は層状給気可能なガソリンエンジンを有する車両に対して当て嵌まる。従来技術では、直接噴射式及び／又は層状給気可能なガソリンエンジンの場合、層状燃焼の時間割合が少なくとも２５０秒の場合に０．０７ｇ／ｋｍの炭化水素エミッションと０．０５ｇ／ｋｍを越えるＮＯｘエミッションとを達成する熱的損害を受けない触媒システムを使用したＮＥＦＺでのように、貴金属含有量が１１０ｇ／ｆｔ３（３．９５ｇ／ｄｍ３）未満の触媒が、又はそれどころか貴金属含有量が１３０ｇ／ｆｔ３（４．７６ｇ／ｄｍ３）未満の触媒が使用される。触媒システムは、この場合、１リットルの触媒容積当たり０．２グラムの硫黄質量が蓄積される１つのエンジン近傍の予触媒とその下流に配設された少なくとも１つのＮＯｘ吸媒触媒から成る。
【００３９】
本発明によれば、少なくとも１つ又は複数の予触媒の貴金属含有量は、１００ｇ／ｆｔ３（３．５９ｇ／ｄｍ３）未満に、特に８０ｇ／ｆｔ３（２．８７ｇ／ｄｍ３）以下に低下される。６０ｇ／ｆｔ３（２．１６ｇ／ｄｍ３）未満へと低下することが好ましい。これにより、貴金属含有量が低下した少なくとも１つの予触媒を２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏの雰囲気内で１１００°Ｃで４時間の炉内エージングし、貴金属含有量が低下したＮＯｘ吸蔵触媒を２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏの雰囲気内で８５０°Ｃで４時間の炉内エージングした後、その他は同じ車両で、本発明による方法を使用することによって、ＮＥＦＺで０．１ｇ／ｋｍ以下の炭化水素エミッションと０．０８ｇ／ｋｍのＮＯｘエミッションとを得ることができる。
【００４０】
電動モータ２０は、１トンの車両空車重量当たり少なくとも２ＫＷの、好ましくは３．５ＫＷの、特に好ましくは５ＫＷの最大出力を備える。７００〜１５００ｒｐｍの、理想的には１０００〜１５００ｒｐｍの回転数領域が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明によるハイブリッド車両のための制御システムを有するハイブリッド駆動機構を示す。
【図２】電気的な支援のない従来技術によるコールドスタートのためのエンジントルクと走行速度の時間的推移を示す。
【図３】電気的な発電機の負荷を加えた従来技術によるコールドスタートのためのエンジントルクと走行速度の時間的推移を示す。
【図４】本発明によるエンジントルクと走行速度の時間的推移を示す。
【図５】コールドスタートの運転方法が異なる場合のエンジン近傍の予触媒の後で累積される炭化水素エミッションの時間的推移を示す。
【符号の説明】
【００４２】
１        制御システムを有するハイブリッド駆動機構
１０      電動モータ
２０      内燃機関
３０      トランスミッション
４０      バッテリ
５０      排気装置
６０      予触媒
７０      主触媒
８０      センサ
９０      エンジン制御機器
９０ａ    トルク発生を制御するための装置
１００    センサ
【図１】
2009513402.tif 000003
【図２】
2009513402.tif 000004
【図３】
2009513402.tif 000005
【図４】
2009513402.tif 000006
【図５】
2009513402.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月24日(2008.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−少なくとも１つの車輪を駆動できるように、それぞれトルクを発生する１つの内燃機関と少なくとも１つの電動モータとを有し、
−内燃機関に、少なくとも１つの排気成分のための触媒システムを有する排気装置が付設されており、この触媒システムの転換活性が、所定の活性パラメータに依存している、ハイブリッド車両を運転するための方法において、
少なくとも１つの排気成分のための転換活性の所定の転換閾値を達成するために必要な所定の時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で、転換活性の値が調査され、この値が前記閾値以下にある場合に、未処理エミッションを低下させるために、電動モータのトルク発生が、必要量に依存して増加され、内燃機関のトルク発生が、電動モータによるトルクの提供のないハイブリッド車両の運転に比して減少されること、
Ｔ＿Ｋａｔ内で、内燃機関の燃焼効率が、排気温度及び排気マスフローを増加させるために適切に悪化されること、
時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で発進工程Ｔ＿Ａ〜Ｔ＿Ｂが行なわれること
を特徴とする方法。
【請求項２】
排気エミッションの調査が、触媒システムの下流で行なわれ、内燃機関もしくは電動モータのトルク発生の増加もしくは減少が、所定のエミッション限界値を触媒システムの下流で下回るように行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
活性パラメータが、少なくとも触媒温度又は排気マスフローを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
Ｔ＿Ｋａｔが、コールドスタートに続くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法
【請求項５】
Ｔ＿Ｋａｔ内で、トルク要求の少なくとも６０％を電動モータが分担することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
触媒温度を上昇させるために、遅角側への点火時期の変更が行なわれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
遅角側への点火時期の変更に基づいた内燃機関の効率悪化の少なくとも部分的な補償をするために、高い空気充填で内燃機関が運転されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
電動モータによるトルクの提供のない運転に比して少なくとも１０％だけ排気装置への化学的−熱的エネルギー導入が減少される触媒加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
電動モータによるトルクの提供のない運転に比して少なくとも１０％だけ、又は２５％だけ、又は４０％だけ時間的に値が減少される触媒加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
電動モータが、７００〜１５００ｒｐｍの回転数領域において、それぞれ１トンの車両空車重量当たり少なくとも２ＫＷの最大出力を提供することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
電動モータが、内燃機関のクランクシャフト出力部とトランスミッション入力部間に配設されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
触媒システムが、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とこの予触媒の下流に配設された少なくとも１つの主触媒とを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
エンジン近傍の予触媒が、シリンダヘッドフランジから、平均排気通路長さで５００ｍｍ未満の間隔を置いて配設されていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
転換閾値が、予触媒及び主触媒の炭化水素、一酸化炭素又は窒素酸化物の排気成分の少なくとも１つのためのライトオフ値であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
内燃機関が、希薄燃焼可能な直接噴射式のガソリンエンジンであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
内燃機関が、希薄燃焼可能な直接噴射式の層状給気可能なガソリンエンジンであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
内燃機関が、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とその下流に配設された少なくとも１つのＮＯｘ吸蔵触媒とを備え、これら触媒の少なくとも一方が、１１０ｇ／ｆｔ３を超える貴金属含有量を有する熱的損害を受けない触媒システムを使用し、層状燃焼の時間割合が少なくとも２５０秒の新ヨーロッパ走行サイクルで、電動モータによるトルクの提供のない状態で０．０７ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０５ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成し、電動モータによるトルクの提供があり、予触媒の貴金属含有量が１００ｇ／ｆｔ３未満である場合、新ヨーロッパ走行サイクルで、０．１ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０８ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
貴金属含有量が低下した予触媒が、２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏの雰囲気内で１１００°Ｃで４時間の炉内エージングを受け、貴金属含有量が低下したＮＯｘ吸蔵触媒が、２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏの雰囲気内で８５０°Ｃで４時間の炉内エージングを受けることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
−少なくとも１つの車輪を駆動するために、それぞれトルクを発生することができる１つの内燃機関と少なくとも１つの電動モータとを有し、
−内燃機関に、触媒システムを有する排気装置が付設されており、この触媒システムの転換活性が、所定の活性パラメータに依存している、ハイブリッド車両において、
内燃機関と電動モータのトルク発生を制御するための装置が設けられており、この装置によって、少なくとも１つの排気成分のための転換活性の所定の転換閾値を達成するために必要な所定の時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で、転換活性の値が調査され、この値が前記閾値以下にある場合に、未処理エミッションを低下させるために、電動モータのトルク発生が、必要量に依存して増加され、内燃機関のトルク発生が、電動モータによるトルクの提供のないハイブリッド車両の運転に比して減少されること、
Ｔ＿Ｋａｔ内で、内燃機関の燃焼効率が、排気温度及び排気マスフローを増加させるために適切に悪化されること、
時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で発進工程Ｔ＿Ａ〜Ｔ＿Ｂが行なわれること
を特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２０】
内燃機関が、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とその下流に配設された少なくとも１つのＮＯｘ吸蔵触媒とを備え、これら触媒の少なくとも一方が、１１０ｇ／ｆｔ３を超える貴金属含有量を有する熱的損害を受けない触媒システムを使用し、層状燃焼の時間割合が少なくとも２５０秒の新ヨーロッパ走行サイクルで、電動モータによるトルクの提供のない状態で０．０７ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０５ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成し、電動モータによるトルクの提供があり、予触媒の貴金属含有量が１００ｇ／ｆｔ３未満である場合、新ヨーロッパ走行サイクルで、０．１ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０８ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成することを特徴とする請求項１９に記載のハイブリッド車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両と従属する特許請求項の上位概念によるハイブリッド車両を運転するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パラレルハイブリッド駆動機構を有する車両は、内燃機関と、この内燃機関の駆動系と同じ又は他の駆動系を介して少なくとも１つの車輪を駆動する少なくとも１つの電動モータとを有する。これにより、電動モータを発電機として運転することもできる場合に限って、ほぼ車両運転特性曲線の各ポイントで、エンジンによって支援すること、又は電動モータによって発電機により補助的に負荷を与えること、及び内燃機関の運転からある程度の切離しをすることが可能である。
【０００３】
これに伴って、特に排気マスフロー、排気温度並びに汚染物質の組成に関する排気品質の変化が生じる。排気品質のこのような変化は、内燃機関の後に接続される触媒システムの機能及び効果に対する作用を有する。特許文献１からは、触媒温度が特徴的な始動温度（ライトオフ温度）以下である場合に、発電機により電動モータを運転することによって、内燃機関の負荷を増加させ、これにより、コールドスタート後に高い排気温度と触媒システムの迅速な始動を得ることが公知である。更に、エンジンが暖機状態である場合もしくは触媒システムが暖機状態である場合に、エンジンにより電動モータを運転することによって、内燃機関の負荷の除去を生じさせることが提案される。
【０００４】
この運転方法は、内燃機関の負荷によって、未処理エミッションも、特に炭化水素の未処理エミッションも、明らかに増加することが考慮されないので、非常に一方的にライトオフ段階を短縮するように設定されている。従って、触媒システムのライトオフ段階の短縮による、特に炭化水素の汚染物質の低下は、未処理エミッションの増加によって過度に補償され、事情によっては、全体的に触媒システムの下流の全エミッション（テールパイプエミッション）を増加させてしまう。
【０００５】
更に、特許文献２からは、触媒が活性化されてない場合に、発電機が電気エネルギーを発生させ、これにより内燃機関の負荷を増加させるハイブリッド車両が公知である。これにより、機械の温度、内燃機関によって放出される排気の温度、又は内燃機関の冷却水の温度が、触媒の活性化を加速させるために上昇される。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１  １８２  ０７４号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００  ４１  ５３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、内燃機関及び電動モータのトルク発生を最適化することによって、所定の転換閾値を達成するために内燃機関に付設された触媒システムの転換活性に影響を与えることができるハイブリッド車両並びにハイブリッド車両を運転するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明によれば独立した特許請求項によって解決される。
【０００８】
本発明によるハイブリッド車両の場合、本発明によれば、内燃機関と電動モータのトルク発生を制御するための装置が設けられており、この装置によって、触媒システムの転換活性の値が調査され、この値に依存して、所定の時間インターバルＴ＿Ｋａｔの間、電動モータのトルク発生が増加され、内燃機関のトルク発生が、電動モータによるトルクの提供のないハイブリッド車両の運転に比して減少される。好ましくは、この制御は、必要量に依存してトルク規定を顧慮して行なわれる。
【０００９】
内燃機関のトルク発生を低下させることによって、所定の時間インターバルの間、未処理エミッション、特に炭化水素の未処理エミッションを低下させることができる一方、同時に、触媒システムの転換活性は、有利に所定の転換閾値を達成するために影響を受ける。本発明による方法は、所定の転換閾値の達成を顧慮して内燃機関及び電動モータのトルク発生の最適な使用を可能にする。
【００１０】
特に有利であるのは、排気エミッションの調査が、触媒システムの下流で行なわれ、内燃機関もしくは電動モータのトルク発生の増加もしくは減少が、所定のエミッション限界値を触媒システムの下流で下回るように行なわれる、本発明の実施形である。これは、ハイブリッド車両の運転方法の一方的な設定を克服すること、並びにライトオフ段階を短縮することを目指し、実際に環境に放出される排気エミッションを制限する際の未処理エミッション及び転換活性の相互関係を考慮する。
【００１１】
特に適切であるのは、遅角側へと点火時期を変更することによって触媒温度を上昇させることである。別の好ましい実施形では、内燃機関の効率悪化は、特に遅角側への点火時期の変更に基づいて、高い空気充填で運転することによって行なうことができる。これにより、排気マスフローは、触媒温度の上昇と同時に増大させることができる。
【００１２】
典型的な内燃機関の顕著な負荷の除去を達成するために、電動モータが、好ましくは７００〜１５００ｒｐｍの、最適には１０００〜１５００ｒｐｍの回転数領域において、それぞれ１トンの車両空車重量当たり少なくとも２ＫＷの、好ましくは３．５ＫＷの、特に好ましくは５ＫＷの最大出力を提供する場合が好ましい。
【００１３】
特に高い排気浄化性能は、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とこの予触媒の下流に配設された少なくとも１つの主触媒とを有する触媒によって得ることができる。本発明によれば、特に予触媒の転換活性は、迅速かつ効果的に上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の更なる実施形及び利点は、また請求項のその要約に依存せずに、以下の説明及び図面から読み取ることができる。
【００１５】
図１は、概略図で、その他は図示されてないハイブリッド車両のためのハイブリッド駆動機構１を示す。電動モータ１０と内燃機関２０は、トランスミッション３０によって連結されており、このトランスミッションは、少なくとの１つの−図１には図示されてない−車輪と連結されている。内燃機関２０のクランクシャフト出力部とトランスミッション入力部間に電動モータ１０が配設されていることが好ましい。電動モータ１０は、電気的なエネルギー蓄積装置、例えば充電可能なバッテリ等と電気的に連結されている。内燃機関２０には、エンジン近傍の予触媒６０とその下流に配設された主触媒７０とを有する排気装置５０が付設されている。エンジン制御機器９０は、制御センサ８０、例えばアクセルペダルモジュール又はアンチロックシステムから制御信号を、センサ１００から、ハイブリッド車両の、特に電動モータ１０、内燃機関２０、排気装置５０、並びに別の車両コンポーネントの運転パラメータの値を受信する。
【００１６】
本発明の好ましい実施形では、内燃機関２０が、希薄燃焼可能な直接噴射式のガソリンエンジンである。層充填可能な直接噴射式のガソリンエンジンは、特に好ましい。何故なら、これにより、下の負荷回転数領域で、通常のガソリンエンジンに比して相当の燃料消費の低減を得ることができるからである。特に本発明のこの実施形の場合、予触媒６０が三元触媒であり、主触媒７０がＮＯｘ吸蔵触媒であるように、触媒システムを形成することが有効である。予触媒６０は、好ましくは理論上の排気を浄化するため、排気が希薄である場合に炭化水素（ＨＣ）を転換するため、そしてコールドスタートの際に排気浄化の改善をするために使用される。特に予触媒の迅速な加熱を可能にするために、予触媒６０は、シリンダヘッドフランジから、平均排気通路長さで５００ｍｍ未満の、選択的に４００ｍｍ未満の、特に好ましくは３００ｍｍ未満の間隔を置いて排気装置５０内に配設されている。ＮＯｘ吸蔵触媒７０は、好ましくは排気が希薄である場合に窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵するために設定されている。ＮＯｘによる負荷に依存して、事情によっては更にべつの境界条件に依存して、理論上の排気から濃厚な排気によるＮＯｘ吸蔵触媒の再生が必要である。
【００１７】
触媒システムのもしくはその構成要素である予触媒６０及びＮＯｘ吸蔵触媒７０の転換活性は、活性パラメータ、特に触媒温度に依存している。転換率は、最低温度以降、いわゆるライトオフ温度以降に初めて、５０％の限度を上回る。一般に、ＨＣ又はＮＯｘのような異なった有害物質に対する触媒のライトオフ温度は異なっている。
【００１８】
触媒システムの別の活性パラメータは、排気マスフローの値、排気成分の未処理エミッション、並びにＮＯｘ及び／又は酸化硫黄（ＳＯｘ）による負荷である。これら活性パラメータの値は、内燃機関の運転パラメータに依存して、場合によっては、センサ１００の信号を利用した触媒システムのモデルを使用して調査され、制御機器９０で評価される。
【００１９】
制御機器９０は、好ましい実施形では、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、データメモリ及びインターフェース、並びにセンサ８０の制御信号に依存して全トルクを決定する装置９０ａを含み、この全トルクは、電動モータ１０及び内燃機関２０によって供給され、少なくとも部分的にトランスミッション３０に提供される。電動モータ１０と内燃機関２０間の連結は、これら両方の構成要素間のマイナストルク伝達もプラストルク伝達も可能にする。
【００２０】
個々に図１で正確に図示されてないセンサ１００は、好ましくは蓄積装置４０、電動モータ１０、内燃機関２０、及び排気装置５０の運転パラメータを測定又は調査するためのセンサを有する。特に、ラムダセンサ（Ｏ２センサ）は、排気装置５０内では予触媒６０の上流にも、予触媒６０の下流にも、主触媒７０の上流にも、又は主触媒７０の下流にも配設することができる。更に、排気装置の種々の箇所に、ＮＯｘ、ＳＯｘ、又は炭化水素用のセンサが配設されていてもよい。排気又は触媒システムの温度を測定するために、種々の取付け箇所に温度センサを設けることができる。
【００２１】
本発明による方法は、所定の転換閾値を達成するために内燃機関及び電動モータのトルク発生と触媒システム６０，７０の転換活性とを最適化することを目指している。このような最適化は、好ましくは車両のコールドスタート後の時間インターバルＴｅｍｐ＿Ｋ中に行なわれるが、必要な場合には、内燃機関２０の他の運転段階中でも行なうことができる。コールドスタート後に、触媒システムの温度は、先ずライトオフ温度以下にある。転換活性は、この場合には、５０％又は８０％のライトオフ値以下にあり、従って、内燃機関２０の運転を環境に適合させるために高められなければならない。
【００２２】
以下では、先ず図２及び３を基にして、既に従来技術から公知のコールドスタートが行なわれる場合の処理方法を説明する。
【００２３】
図２には、コールドスタート工程における通常の内燃機関のエンジントルクＭの経過が図示されている。トルクＭは、特にエンジンスタート、摩擦、補器類の運転及び駆動にとって必要なトルクを含んでいる。Ｆは、時間に依存した走行速度を示す。
【００２４】
示したスタート工程の場合、アイドリング段階の後、時点Ｔ＿Ａ以降に、加速と相応のトルクＭの上昇と共に発進工程が始まる。従って、内燃機関は、スタート後の比較的短い時間の後、最大限実現可能なトルクリザーブＭ＿Ｍａｘを有し、このトルクリザーブは、それ自身触媒を加熱するために利用することができる。定常走行段階の後、走行速度は、時点Ｔ＿Ｓで再びゼロに低下される。これに応じて、エンジン負荷が下がる。
【００２５】
図２に図示したコールドスタート工程の場合、触媒システムの温度は、先ずライトオフ温度以下にあるので、内燃機関の未処理エミッションの相当の部分が環境に放出される。独立した触媒加熱装置が設けられていない場合に限れば、エンジンもしくは排気の加熱によって初めて、触媒システムが加熱される。
【００２６】
図３に正確に図示した従来技術から公知のコールドスタートにおける運転方法は、それぞれ現在存在するトルクリザーブを触媒システムを加熱するために利用可能にすることを目指す。図３には、図２におけるのと同じ走行曲線Ｆに対して、電気的な発電機の負荷を加えたコールドスタート工程が図示されており、この場合、触媒温度が、ライトオフ温度以下にあることが仮定されている。時点Ｔ＿ＡとＴ＿Ｂ間の時間インターバル中に、特に短い触媒加熱時間を得るために、まだ冷たいエンジンの通常の充填は、安定したエンジン回転の限度にまで高められる。即ち、内燃機関の負荷トルクは、最大限に実現可能なトルクリザーブにまで導かれる。但し、通常は内燃機関のエンジン負荷によって、特に炭化水素に対する未処理エミッションも明らかに増加する。従って、ライトオフ段階の短縮によって低減されるエミッションは、未処理エミッションの増加によって過度に補償され、テールパイプエミッションを全体的に高めることになる。
【００２７】
従って、特許文献１におけるように点火時期が遅角側へと調整された場合、排気の温度を高めることができる。但し、別の負荷要求が、例えば発進工程によって行なわれた場合には、内燃機関の空気の充填は、戻されない。むしろ、点火時期は、要求される負荷がこれに伴う効率改善によって得られるまで、進角の方向にずらされる。その際、このエネルギー成分は、触媒システムを加熱するために提供されない。従って、−内燃機関の負荷が発電機により電動モータを運転することによって更にこれ以上に高められた場合−触媒を加熱するために提供される出力を下げることができる。
【００２８】
図４には、本発明によるコールドスタート運転におけるトルクＭと走行速度Ｆの時間的推移が図示されている。この場合、触媒システムがライトオフ温度以下の温度を備え、従って、その転換活性が転換閾値以下にあることが仮定される。内燃機関のスタートの後、この内燃機関は、先ずアイドリングトルクＭ＿Ｌを発生し、このアイドリングトルクは、特にエンジンスタートを行い、摩擦を克服し、補器類に動力を供給するために提供される。好ましくは、Ｍ＿Ｌは、運転特性曲線の該当ポイントにおいて未処理エミッションの許容可能な値を上回るように選択される。
【００２９】
時点Ｔ＿Ａで、発進工程を行なうために、トルク要求が行なわれる。時点Ｔ＿Ｂで、発進工程が終了され、時点Ｔ＿Ｓまで一定の走行速度で定常走行が行なわれる。時間インターバルＴ＿Ａ〜Ｔ＿Ｂ中、本発明によれば、電動モータ１０による内燃機関２０の支援が行なわれる。従って、前記時間インターバル内では、内燃機関２０から発進工程のために必要な全てのトルク発生の一部だけが提供されるのに対して、必要な残りのトルクの投入は、電動モータ１０によって行なわれる。このための前提は、電気的蓄積装置４０によって提供される電気出力が、これを可能にすることである。時点Ｔ＿Ｓで、走行曲線Ｆは、後の時点でアイドリングへと移行する走行速度の低下を示す。遅くともこの時点で、内燃機関２０のトルク発生は、再び値Ｍ＿Ｌに戻される。
【００３０】
本発明によれば、電動モータ１０と内燃機関２０のトルク発生のこのような最適化は、転換閾値に達しているか、上回っている状態に触媒システムをするために必要である時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で行なうことができる。通常は、この状態が、炭化水素のためのライトオフ温度以下にある触媒温度によって特徴付けられている。
【００３１】
本発明の好ましい実施形では、内燃機関２０のトルク発生が、時間インターバルＴ＿Ｋａｔの間、値Ｍ＿Ｌに限定されるので、これを超える付加的な各トルク要求は、電動モータ１０によって賄われる。好ましくは、更に、Ｔ＿Ｋａｔ内では、トルク要求の少なくとも６０％、好ましくは少なくとも８０％、理想的には少なくとも９０％を、電動モータ１０が分担する。
【００３２】
時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で、本発明によれば、排気温度を上昇させるために、内燃機関２０の燃焼効率が適切に悪化される。このような効率の悪化は、排気温度を上昇させるために利用される。効率を悪化させるための可能な方法は、遅角側への点火時期の変更である。これにより、燃焼室内で変換される燃料のエネルギーの大部分は、排気内に達する。エンジンの効率低下の一部は、エンジンが増大させた空気のマスフローで運転されることにより、高い充填で運転されることによって補償することができる。これにより、より高い排気マスフローが発生され、この排気マスフローが、触媒の加熱を更に加速させる。
【００３３】
それ自身公知であるように、遅角側へと点火時期を変更した場合、排気温度が上昇することに基づいて、より低い炭化水素濃度が、触媒システムの上流で生じる。従って、本発明による方法は、排気装置及び触媒システムへの高いエネルギー導入以外に、それゆえより低い未処理エミッションの利点を有する。
【００３４】
排気装置への高いエネルギー導入によって、少なくとも触媒システムの特にエンジン近傍の部分の迅速な加熱が可能にされる。これにより、触媒システムの加熱を低減することができる。本発明によれば、触媒システムの加熱のために発生される排気装置への付加的な化学的−熱的エネルギー導入の低下が好ましい。付加的又は選択的に、時間インターバルＴ＿Ｋａｔは、触媒システムの通常の加熱に比して１０％以上、好ましくは２５％以上、特に好ましくは４０％以上、低減することができる。
【００３５】
地球の大抵の国では、排気エミッション限界値のための法規制によって排気装置の浄化作用部が設けられているので、本発明による方法並びに本発明によるハイブリッド車両は、好ましくは、法定の限界値を満たすか、上回るように設定されている。ＥＵ諸国では、新ヨーロッパ走行サイクル（ＮＥＦＺ）によって速度プロフィールが設けられ、この速度パターンは、典型的な市内及び市外の交通量に相当すべきである。従って、前述の設定は、ＮＥＦＺで、エミッションが、本発明により電気的な支援を受ける場合に、同じ内燃機関もしくはハイブリッド車両の通常の運転モードの水準を越えないように行なわれる。
【００３６】
図５には、予触媒の下流で累積される炭化水素エミッションの時間的推移が、概略的に図示されている。コールドスタート工程は、Ｆで指示された走行曲線で図示される。Ａで指示されたエミッション曲線は、図２で図示されているような、通常の触媒加熱方法を示す。曲線Ｂは、マイナストルクがコールドスタート段階で適用される触媒加熱方法を示すのに対し、曲線Ｃは、本発明による方法による運転を示す。曲線Ａ〜Ｃのそれぞれに上から載せられた矢印は、予触媒の８０％のＨＣ転換レートを上回った時点を示す。
【００３７】
図５の図が示すように、本発明による運転方法は、低累積炭化水素エミッションと、予触媒での８０％炭化水素転換レートの早期達成とを可能にする。
【００３８】
本発明は、触媒システム又はその成分の少なくとも１つのライトオフ値の達成を容易にするので、このようなハイブリッド車両に使用される触媒の貴金属含有量を低減することができる。これは、特に直接噴射式及び／又は層状給気可能なガソリンエンジンを有する車両に対して当て嵌まる。従来技術では、直接噴射式及び／又は層状給気可能なガソリンエンジンの場合、層状燃焼の時間割合が少なくとも２５０秒の場合に０．０７ｇ／ｋｍの炭化水素エミッションと０．０５ｇ／ｋｍを越えるＮＯｘエミッションとを達成する熱的損害を受けない触媒システムを使用したＮＥＦＺでのように、貴金属含有量が１１０ｇ／ｆｔ３（３．９５ｇ／ｄｍ３）未満の触媒が、又はそれどころか貴金属含有量が１３０ｇ／ｆｔ３（４．７６ｇ／ｄｍ３）未満の触媒が使用される。触媒システムは、この場合、１リットルの触媒容積当たり０．２グラムの硫黄質量が蓄積される１つのエンジン近傍の予触媒とその下流に配設された少なくとも１つのＮＯｘ吸媒触媒から成る。
【００３９】
本発明によれば、少なくとも１つ又は複数の予触媒の貴金属含有量は、１００ｇ／ｆｔ３（３．５９ｇ／ｄｍ３）未満に、特に８０ｇ／ｆｔ３（２．８７ｇ／ｄｍ３）以下に低下される。６０ｇ／ｆｔ３（２．１６ｇ／ｄｍ３）未満へと低下することが好ましい。これにより、貴金属含有量が低下した少なくとも１つの予触媒を２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏの雰囲気内で１１００°Ｃで４時間の炉内エージングし、貴金属含有量が低下したＮＯｘ吸蔵触媒を２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏの雰囲気内で８５０°Ｃで４時間の炉内エージングした後、その他は同じ車両で、本発明による方法を使用することによって、ＮＥＦＺで０．１ｇ／ｋｍ以下の炭化水素エミッションと０．０８ｇ／ｋｍのＮＯｘエミッションとを得ることができる。
【００４０】
電動モータ２０は、１トンの車両空車重量当たり少なくとも２ＫＷの、好ましくは３．５ＫＷの、特に好ましくは５ＫＷの最大出力を備える。７００〜１５００ｒｐｍの、理想的には１０００〜１５００ｒｐｍの回転数領域が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明によるハイブリッド車両のための制御システムを有するハイブリッド駆動機構を示す。
【図２】電気的な支援のない従来技術によるコールドスタートのためのエンジントルクと走行速度の時間的推移を示す。
【図３】電気的な発電機の負荷を加えた従来技術によるコールドスタートのためのエンジントルクと走行速度の時間的推移を示す。
【図４】本発明によるエンジントルクと走行速度の時間的推移を示す。
【図５】コールドスタートの運転方法が異なる場合のエンジン近傍の予触媒の後で累積される炭化水素エミッションの時間的推移を示す。
【符号の説明】
【００４２】
１        制御システムを有するハイブリッド駆動機構
１０      電動モータ
２０      内燃機関
３０      トランスミッション
４０      バッテリ
５０      排気装置
６０      予触媒
７０      主触媒
８０      センサ
９０      エンジン制御機器
９０ａ    トルク発生を制御するための装置
１００    センサ
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月22日(2009.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−少なくとも１つの車輪を駆動できるように、それぞれトルクを発生する１つの内燃機関と少なくとも１つの電動モータとを有し、
−内燃機関に、少なくとも１つの排気成分のための触媒システムを有する排気装置が付設されており、この触媒システムの転換活性が、所定の活性パラメータに依存している、ハイブリッド車両を運転するための方法において、
活性パラメータが、排気マスフローを有すること、
少なくとも１つの排気成分のための転換活性の所定の転換閾値を達成するために必要な所定の時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で、転換活性の値が調査され、この値が前記閾値以下にある場合に、未処理エミッションを低下させるために、電動モータのトルク発生が、必要量に依存して増加され、内燃機関のトルク発生が、電動モータによるトルクの提供のないハイブリッド車両の運転に比して減少されること、
Ｔ＿Ｋａｔ内で、内燃機関の燃焼効率が、排気温度及び排気マスフローを増加させるために適切に悪化されること、
時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で発進工程Ｔ＿Ａ〜Ｔ＿Ｂが行なわれること
を特徴とする方法。
【請求項２】
排気エミッションの調査が、触媒システムの下流で行なわれ、内燃機関もしくは電動モータのトルク発生の増加もしくは減少が、所定のエミッション限界値を触媒システムの下流で下回るように行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
活性パラメータが、触媒温度を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
Ｔ＿Ｋａｔが、コールドスタートに続くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法
【請求項５】
Ｔ＿Ｋａｔ内で、トルク要求の少なくとも６０％を電動モータが分担することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
触媒温度を上昇させるために、遅角側への点火時期の変更が行なわれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
遅角側への点火時期の変更に基づいた内燃機関の効率悪化の少なくとも部分的な補償をするために、高い空気充填で内燃機関が運転されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
電動モータによるトルクの提供のない運転に比して少なくとも１０％だけ排気装置への化学的−熱的エネルギー導入が減少される触媒加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
電動モータによるトルクの提供のない運転に比して少なくとも１０％だけ、又は２５％だけ、又は４０％だけ時間的に値が減少される触媒加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
電動モータが、７００〜１５００ｒｐｍの回転数領域において、それぞれ１トンの車両空車重量当たり少なくとも２ＫＷの最大出力を提供することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
電動モータが、内燃機関のクランクシャフト出力部とトランスミッション入力部間に配設されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
触媒システムが、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とこの予触媒の下流に配設された少なくとも１つの主触媒とを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
エンジン近傍の予触媒が、シリンダヘッドフランジから、平均排気通路長さで５００ｍｍ未満の間隔を置いて配設されていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
転換閾値が、予触媒及び主触媒の炭化水素、一酸化炭素又は窒素酸化物の排気成分の少なくとも１つのためのライトオフ値であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
内燃機関が、希薄燃焼可能な直接噴射式のガソリンエンジンであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
内燃機関が、希薄燃焼可能な直接噴射式の層状給気可能なガソリンエンジンであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
内燃機関が、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とその下流に配設された少なくとも１つのＮＯｘ吸蔵触媒とを備え、これら触媒の少なくとも一方が、１１０ｇ／ｆｔ３を超える貴金属含有量を有する熱的損害を受けない触媒システムを使用し、層状燃焼の時間割合が少なくとも２５０秒の新ヨーロッパ走行サイクルで、電動モータによるトルクの提供のない状態で０．０７ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０５ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成し、電動モータによるトルクの提供があり、予触媒の貴金属含有量が１００ｇ／ｆｔ３未満である場合、新ヨーロッパ走行サイクルで、０．１ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０８ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
貴金属含有量が低下した予触媒が、２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏの雰囲気内で１１００°Ｃで４時間の炉内エージングを受け、貴金属含有量が低下したＮＯｘ吸蔵触媒が、２％のＯ２と１０％のＨ２Ｏの雰囲気内で８５０°Ｃで４時間の炉内エージングを受けることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
−少なくとも１つの車輪を駆動するために、それぞれトルクを発生することができる１つの内燃機関と少なくとも１つの電動モータとを有し、
−内燃機関に、触媒システムを有する排気装置が付設されており、この触媒システムの転換活性が、所定の活性パラメータに依存している、ハイブリッド車両において、
活性パラメータが、排気マスフローを有すること、
内燃機関と電動モータのトルク発生を制御するための装置が設けられており、この装置によって、少なくとも１つの排気成分のための転換活性の所定の転換閾値を達成するために必要な所定の時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で、転換活性の値が調査され、この値が前記閾値以下にある場合に、未処理エミッションを低下させるために、電動モータのトルク発生が、必要量に依存して増加され、内燃機関のトルク発生が、電動モータによるトルクの提供のないハイブリッド車両の運転に比して減少されること、
Ｔ＿Ｋａｔ内で、内燃機関の燃焼効率が、排気温度及び排気マスフローを増加させるために適切に悪化されること、
時間インターバルＴ＿Ｋａｔ内で発進工程Ｔ＿Ａ〜Ｔ＿Ｂが行なわれること
を特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２０】
内燃機関が、少なくとも１つのエンジン近傍の予触媒とその下流に配設された少なくとも１つのＮＯｘ吸蔵触媒とを備え、これら触媒の少なくとも一方が、１１０ｇ／ｆｔ３を超える貴金属含有量を有する熱的損害を受けない触媒システムを使用し、層状燃焼の時間割合が少なくとも２５０秒の新ヨーロッパ走行サイクルで、電動モータによるトルクの提供のない状態で０．０７ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０５ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成し、電動モータによるトルクの提供があり、予触媒の貴金属含有量が１００ｇ／ｆｔ３未満である場合、新ヨーロッパ走行サイクルで、０．１ｇ／ｋｍ未満の炭化水素エミッションと０．０８ｇ／ｋｍ未満の窒素酸化物エミッションとを達成することを特徴とする請求項１９に記載のハイブリッド車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
パラレルハイブリッド駆動機構を有する車両は、内燃機関と、この内燃機関の駆動系と同じ又は他の駆動系を介して少なくとも１つの車輪を駆動する少なくとも１つの電動モータとを有する。これにより、電動モータを発電機として運転することもできる場合に限って、ほぼ車両運転特性曲線の各ポイントで、電動モータがモータとして支援すること又は発電機として補助的に負荷を与えること、及び内燃機関の運転からある程度の切離しをすることが可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
これに伴って、特に排気マスフロー、排気温度並びに汚染物質の組成に関する排気品質の変化が生じる。排気品質のこのような変化は、内燃機関の後に接続される触媒システムの機能及び効果に対する作用を有する。特許文献１からは、触媒温度が特徴的な始動温度（ライトオフ温度）以下である場合に、発電機として電動モータを運転することによって、内燃機関の負荷を増加させ、これにより、コールドスタート後に高い排気温度と触媒システムの迅速な始動を得ることが公知である。更に、エンジンが暖機状態である場合もしくは触媒システムが暖機状態である場合に、モータとして電動モータを運転することによって、内燃機関の負荷の除去を生じさせることが提案される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
従って、特許文献１におけるように点火時期が遅角側へと調整された場合、排気の温度を高めることができる。但し、別の負荷要求が、例えば発進工程によって行なわれた場合には、内燃機関の空気の充填は、戻されない。むしろ、点火時期は、要求される負荷がこれに伴う効率改善によって得られるまで、進角の方向にずらされる。その際、このエネルギー成分は、触媒システムを加熱するために提供されない。従って、−内燃機関の負荷が発電機として電動モータを運転することによって更にこれ以上に高められた場合−触媒を加熱するために提供される出力を下げることができる。
【国際調査報告】
2009513402.tif 000008
2009513402.tif 000009
2009513402.tif 000010
2009513402.tif 000011
2009513402.tif 000012
2009513402.tif 000013