(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両における排気浄化装置において、未浄化ＮＯｘや還元剤の流出を防止して吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上することで排気浄化効率の向上を図る。【解決手段】排気管４６に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して還元可能な第１触媒５１及び第２触媒５２からなる排気浄化装置５０を設けると共に、各触媒５１，５２に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁５７を設け、ＤＥ１１を停止したＭＧ１２及びＭＧ１３によるＥＶ走行時に、電動アシストターボ過給機を駆動すると共に、燃料添加弁５７から排気ポート３３に所定量の燃料を噴射することで、還元剤としての燃料を排気浄化装置５０に供給し、このとき、電動アシストターボ過給機の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、燃料を第１触媒５１及び第２触媒５２内で往復移動させる。【選択図】        図１
2006194170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と電気モータとを動力源として走行可能なハイブリッド車両において、前記内燃機関の排気通路に設けられて排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して還元可能な吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記電気モータによる車両走行時に前記還元剤供給手段により供給された還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させる攪拌手段とを具えたことを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両における排気浄化装置において、前記攪拌手段は、吸気通路及び前記排気通路に設けられた電動アシストターボ過給機を有し、前記電動アシストターボ過給機の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させることを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載のハイブリッド車両における排気浄化装置において、前記攪拌手段は、前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたシャッタバルブを有し、前記シャッタバルブにより前記排気通路を閉止した状態で前記電動アシストターボ過給機の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させることを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１に記載のハイブリッド車両における排気浄化装置において、前記攪拌手段は、前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の上流側または下流側に設けられた容積室と、前記容積室に設けられたピストンと、前記ピストンを駆動するアクチュエータと、前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒及び前記容積室の下流側に設けられたシャッタバルブとを有し、前記シャッタバルブにより前記排気通路を閉止した状態で前記アクチュエータにより前記ピストンを往復駆動することで、還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させることを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１に記載のハイブリッド車両における排気浄化装置において、前記攪拌手段は、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路と下流側の排気通路とを連結するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた電動ポンプと、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路及び下流側の排気通路を遮断すると共に前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と前記バイパス通路とを連通する切換バルブとを有し、前記切換バルブにより前記排気通路を遮断すると共に前記バイパス通路を連通した状態で前記電動ポンプの正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させることを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１に記載のハイブリッド車両における排気浄化装置において、前記攪拌手段は、前記内燃機関の動弁機構を有し、前記動弁機構の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させることを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電気モータとを動力源として走行可能なハイブリッド車両において、内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が設けられた排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤により還元するようにした吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が既に知られている。そして、この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化装置としては、下記特許文献１、２に記載されたものがある。
【０００３】
この下記特許文献１に記載された排気浄化装置は、排気ガスが流通する排気管の途中に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒とこの吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に対して還元剤を噴射する噴射ノズルを設けると共に、この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を迂回するバイパス通路を設けたものである。従って、希薄燃焼運転時に、排気ガスを吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流してＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵能力が低下してきたときには、排気ガスをバイパス通路に流すことで吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を通過する排気ガスの流量を制限した上で還元剤を噴射し、ＮＯｘを還元して再生させるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２に記載された内燃機関の排気浄化装置は、排気管を分岐して第１、第２排気通路を設け、各排気通路内に排気制御弁を設けてその下流側にＮＯｘ吸収材を設けると共に、このＮＯｘ吸収材に還元剤を供給する還元剤供給ポートを設けたものである。従って、第１制御弁を開けた状態で、排気ガスを第１排気通路のＮＯｘ吸収材に流してＮＯｘを吸収し、この吸収能力が低下してきたときには、第１制御弁を閉じる一方、第２制御弁を開けて排気ガスを第２排気通路のＮＯｘ吸収材に流してＮＯｘを吸収し、また、第１排気通路のＮＯｘ吸収材に還元剤を供給し、ＮＯｘを還元して再生させるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４０６３５号公報
【特許文献２】特開平７−１０２９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１の排気浄化装置では、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の吸蔵能力が低下したときには、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を通過する排気ガスの流量を制限した上で、この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給して再生している。また、特許文献２の内燃機関の排気浄化装置では、一方のＮＯｘ吸収材の吸収能力が低下したときには、排気ガスを他方の排気通路に流し、一方の排気通路のＮＯｘ吸収材に還元剤を供給して再生している。そのため、いずれの排気浄化装置にも、還元剤が外部に放出されることなく、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒やＮＯｘ吸収材の再生を実行することができる。
【０００７】
ところで、吸蔵能力が低下した吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、酸素濃度が低下した雰囲気で、還元剤が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の空隙部を通過したときに、この還元剤が空隙部の表面に担持された貴金属に接触することで反応し、吸蔵したＮＯｘを放出して還元するものであることから、還元剤と吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の表面との接触面積が大きくなると、ＮＯｘの還元効率、つまり、排気ガスの浄化効率が向上する。ところが、ハイブリッド車両における電気モータによる走行時には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒への排気ガスの流れが停止されるため、上記特許文献１、２の排気浄化装置のように、再生する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸収材）への排気ガスの流れを停止した状態で還元剤を添加すると、排気通路での還元剤の拡散が十分に行われず、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と還元剤との接触が不十分となり、吸蔵したＮＯｘを効率良く還元することができず、結果として排気ガスの浄化効率が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上することで排気浄化効率の向上を図ったハイブリッド車両における排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置は、内燃機関と電気モータとを動力源として走行可能なハイブリッド車両において、前記内燃機関の排気通路に設けられて排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して還元可能な吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記電気モータによる車両走行時に前記還元剤供給手段により供給された還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させる攪拌手段とを具えたことを特徴とするものである。
【００１０】
従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、還元剤供給手段から吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤が供給されると、この還元剤は攪拌手段により吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動するため、この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒では、内部で還元剤が攪拌されることで反応が促進され、ＮＯｘが効率良く還元されることとなり、未浄化ＮＯｘや未使用の還元剤が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒からほとんど流出することはなく、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の下流側に補助的な触媒を設ける必要はなく、その結果、吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【００１１】
本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置では、前記攪拌手段は、吸気通路及び前記排気通路に設けられた電動アシストターボ過給機を有し、前記電動アシストターボ過給機の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させることを特徴としている。
【００１２】
従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、電動アシストターボ過給機の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒では、内部で還元剤が往復移動して攪拌されるため、還元剤による吸蔵還元型ＮＯｘ触媒での反応が促進されることとなり、既存の設備で容易に吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【００１３】
本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置では、前記攪拌手段は、前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたシャッタバルブを有し、前記シャッタバルブにより前記排気通路を閉止した状態で前記電動アシストターボ過給機の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させることを特徴としている。
【００１４】
従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、シャッタバルブを閉弁して電動アシストターボ過給機を正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒では、下流側に未浄化ＮＯｘや未使用の還元剤が流出することはなく、内部で還元剤が往復移動して攪拌されることとなり、還元剤による吸蔵還元型ＮＯｘ触媒での反応が促進され、吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【００１５】
本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置では、前記攪拌手段は、前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の上流側または下流側に設けられた容積室と、前記容積室に設けられたピストンと、前記ピストンを駆動するアクチュエータと、前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒及び前記容積室の下流側に設けられたシャッタバルブとを有し、前記シャッタバルブにより前記排気通路を閉止した状態で前記アクチュエータにより前記ピストンを往復駆動することで、還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させることを特徴としている。
【００１６】
従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、シャッタバルブを閉弁してアクチュエータによりピストンを往復駆動することで、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒では、下流側に未浄化ＮＯｘや未使用の還元剤が流出することはなく、内部で還元剤が往復移動して攪拌されることとなり、還元剤による吸蔵還元型ＮＯｘ触媒での反応が促進され、吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【００１７】
本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置では、前記攪拌手段は、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路と下流側の排気通路とを連結するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた電動ポンプと、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路及び下流側の排気通路を遮断すると共に前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と前記バイパス通路とを連通する切換バルブとを有し、前記切換バルブにより前記排気通路を遮断すると共に前記バイパス通路を連通した状態で前記電動ポンプの正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させることを特徴としている。
【００１８】
従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、切換バルブにより吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路と下流側の排気通路を遮断すると共に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒とバイパス通路とを連通した状態で、電動ポンプを正転駆動及び逆転駆動することで、この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒では、内部で還元剤が往復移動して攪拌されるため、還元剤による吸蔵還元型ＮＯｘ触媒での反応が促進されることとなり、吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【００１９】
本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置では、前記攪拌手段は、前記内燃機関の動弁機構を有し、前記動弁機構の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動させることを特徴としている。
【００２０】
従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、動弁機構の正転及び逆転を繰り返すことで、この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒では、内部で還元剤が往復移動して攪拌されるため、還元剤による吸蔵還元型ＮＯｘ触媒での反応が促進されることとなり、新たな設備を付加することなく既存の動弁機構を用いることで容易に吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置によれば、電気モータによる走行時に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給された還元剤が攪拌手段により往復移動して攪拌されるため、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒での反応が促進されてＮＯｘが効率良く還元されることとなり、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の下流側に補助的な触媒を設ける必要はなく、未浄化ＮＯｘや還元剤の流出を確実に防止することができ、吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上することで排気浄化効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図、図２は、実施例１のハイブリッド車両における排気浄化装置によるＮＯｘ還元処理を表すフローチャート、図３は、実施例１の排気浄化装置が適用されたハイブリッド車両を表す概略構成図である。
【００２４】
実施例１の排気浄化装置が搭載された車両は、内燃機関と電気モータの２種類の動力源を組み合わせて使用するパワートレーンを有するハイブリッド車両である。まず、実施例１の排気浄化装置が搭載されたハイブリッド車両について説明する。
【００２５】
実施例１のハイブリッド車両において、図３に示すように、車両には、動力源として、内燃機関としてのディーゼルエンジン（ＤＥ）１１と電気モータとしてのモータジェネレータ（ＭＧ）１２が搭載されており、また、この車両には、ＤＥ１１の出力を受けて発電を行うモータジェネレータ（ＭＧ）１３も搭載されている。これらのＤＥ１１とＭＧ１２とＭＧ１３は、動力分割機構１４によって接続されている。この動力分割機構１４は、ＤＥ１１の出力をＭＧ１３と駆動輪１５とに振り分けると共に、ＭＧ１２からの出力を駆動輪１５に伝達したり、減速機１６及び駆動軸１７を介して駆動輪１５に伝達される駆動力に関する変速機として機能する。
【００２６】
ＭＧ１２は交流同期電動機であり、交流電力によって駆動する。インバータ１８は、バッテリ１９に蓄えられた電力を直流から交流に変換してＭＧ１２に供給すると共に、ＭＧ１３によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ１９に蓄えるためのものである。ＭＧ１３も、基本的には上述したＭＧ１２とほぼ同様の構成を有しており、交流同期電動機としての構成を有している。この場合、ＭＧ１２が主として駆動力を出力するのに対し、ＭＧ１３は主としてＤＥ１１の出力を受けて発電するものである。
【００２７】
また、ＭＧ１２は主として駆動力を発生させるが、駆動輪１５の回転を利用して発電（回生発電）することもでき、発電機として機能することも可能である。このとき、駆動輪１５にはブレーキ（回生ブレーキ）が作用するので、これをフットブレーキやエンジンブレーキと併用することにより、車両を制動させることができる。一方、ＭＧ１３は主としてＤＥ１１の出力を受けて発電をするが、インバータ１８を介してバッテリ１９の電力を受けて駆動する電動機としても機能することができる。
【００２８】
ＤＥ１１のクランクシャフト２０には、ピストン位置及びエンジン回転数を検出するクランクポジションセンサ２１が設けられている。このクランクポジションセンサ２１は、エンジンＥＣＵ２２に接続され、検出結果を出力している。また、ＭＧ１２及びＭＧ１３の各駆動軸２３，２４には、それぞれの回転位置及び回転数を検出する回転数センサ２５，２６が設けられている。各回転数センサ２５，２６は、それぞれモータＥＣＵ２７に接続され、検出結果を出力している。
【００２９】
上述した動力分割機構１４は、プラネタリギヤユニットにより構成されている。即ち、この動力分割機構（プラネタリギヤユニット）１４は、図示しないが、サンギヤと、このサンギヤの周囲に配置されたプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのさらに外周に配置されたリングギヤと、プラネタリギヤを保持するギヤキャリアとから構成されている。そして、ＤＥ１１のクランクシャフト２０が中心軸を介してギヤキャリアに結合されており、ＤＥ１１の出力はプラネタリギヤユニット１４のギヤキャリアに入力される。また、ＭＧ１２は内部にステータとロータを有しており、このロータがリングギヤに結合され、ロータ及びリングギヤは減速機１６に結合されている。この減速機１６は、ＭＧ１２からプラネタリギヤユニット１４のリングギヤに入力された出力を駆動軸１７に伝達するものであり、ＭＧ１２は駆動軸１７と常時接続された状態となっている。
【００３０】
また、ＭＧ１３はＭＧ１２と同様に、内部にステータとロータを有しており、このロータがサンギヤに結合されている。つまり、ＤＥ１１の出力は、プラネタリギヤユニット１４で分割され、サンギヤを介してＭＧ１３のロータに入力される。また、ＤＥ１１の出力は、プラネタリギヤユニット１４で分割され、リングギヤなどを介して駆動軸１７にも伝達可能となっている。
【００３１】
そして、ＭＧ１３の発電量を制御してサンギヤの回転を制御することにより、プラネタリギヤユニット１４全体を無断変速機として用いることができる。即ち、ＤＥ１１またはＭＧ１２の出力は、プラネタリギヤユニット１４によって変速された後に駆動軸１７に出力される。また、ＭＧ１３の発電量（モータとして機能する場合は電力消費量）を制御してＤＥ１１の回転数を制御することもできる。なお、ＭＧ１２、ＭＧ１３の回転数を制御する場合は、回転センサ２５，２６の出力を参照してモータＥＣＵ２７がインバータ１８を制御することにより行われることとなり、これによりＤＥ１１の回転数も制御可能である。
【００３２】
上述した各種制御は、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御される。ハイブリッド車両として特徴的なＤＥ１１による駆動とＭＧ１２及びＭＧ１３による駆動とは、メインＥＣＵ２８によって総合的に制御される。即ち、メインＥＣＵ２８によりＤＥ１１の出力とＭＧ１２及びＭＧ１３による出力の配分が決定され、ＤＥ１１、ＭＧ１２及びＭＧ１３を制御すべく、各制御指令がエンジンＥＣＵ２２及びモータＥＣＵ２７に出力される。
【００３３】
また、エンジンＥＣＵ２２及びモータＥＣＵ２７は、ＤＥ１１、ＭＧ１２及びＭＧ１３の情報をメインＥＣＵ２８にも出力している。このメインＥＣＵ２８には、バッテリ１９を制御するバッテリＥＣＵ２９やブレーキを制御するブレーキＥＣＵ３０にも接続されている。このバッテリＥＣＵ２９はバッテリ１９の充電状態を監視し、充電量が不足した場合には、メインＥＣＵ２８に対して充電要求指令を出力する。充電要求を受けたメインＥＣＵ２８はバッテリ１９に充電をするようにＭＧ１３を発電させる制御を行う。ブレーキＥＣＵ３０は車両の制動を司っており、メインＥＣＵ２８と共にＭＧ１２による回生ブレーキを制御する。
【００３４】
本実施例のハイブリッド車両は、上述したように構成されているので、ハイブリッド車両を運行している間に車両全体で要求される必要出力をＤＥ１１とＭＧ１２（ＭＧ１３）とに配分することにより、ＤＥ１１の運転状態を所望の運転状態に制御しつつ、車両全体で要求される出力をも満たすことが可能となっている。
【００３５】
次に、上述した実施例１のハイブリッド車両における排気浄化装置について説明する。実施例１のハイブリッド車両における排気浄化装置において、図１に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン（ＤＥ）１１は、図示しないが、シリンダブロック上にシリンダヘッドが締結されており、複数のシリンダボアにピストンがそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロックの下部にクランクケースが締結され、このクランクケース内にクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストンはコネクティングロッドを介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。
【００３６】
シリンダブロックとシリンダヘッドとピストンにより複数の燃焼室３１が構成されており、この燃焼室３１は、上部に吸気ポート３２及び排気ポート３３が対向して形成されており、この吸気ポート３２及び排気ポート３３に対して吸気弁３４及び排気弁３５の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁３４及び排気弁３５は、シリンダヘッドに軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート３２及び排気ポート３３を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッドには、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムがローラロッカアームを介して吸気弁３２及び排気弁３３の上端部に接触している。
【００３７】
従って、ＤＥ１１に同期して吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが回転すると、吸気カム及び排気カムがローラロッカアームを作動させ、吸気弁３４及び排気弁３５が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート３２及び排気ポート３３を開閉し、吸気ポート３２と燃焼室３１、燃焼室３１と排気ポート３３とをそれぞれ連通することができる。
【００３８】
吸気ポート３２には、インテークマニホールド３６を介して吸気管（吸気通路）３７が連結されており、この吸気管３７の空気取入口にエアクリーナ３８が取付けられている。そして、このエアクリーナ３８の下流側にスロットルバルブ３９が設けられている。そして、シリンダヘッドには、各燃焼室３１に燃料としての軽油を高圧で噴射可能なインジェクタ４１がそれぞれ装着されている。各インジェクタ４１は、デリバリパイプ４２及び燃料供給管４３を介して燃料ポンプ４４に連結されており、この燃料ポンプ４４はＤＥ１１によって駆動される。一方、排気ポート３３には、エギゾーストマニホールド４５を介して排気管（排気通路）４６が連結されている。
【００３９】
また、吸気管３７及び排気管４６には、電動アシストターボ過給機（ＭＡＴ）４７が設けられている。この電動アシストターボ過給機４７は、吸気管３７に設けられたコンプレッサ４７ａと排気管４６に設けられたタービン４７ｂとが駆動軸４７ｃにより一体に連結されてなり、駆動モータ４８により強制的に駆動することができる。そして、この電動アシストターボ過給機４７におけるコンプレッサ４７ａの下流側の吸気管３７には、このコンプレッサ４７ａにより過給されて温度が上昇した吸気を冷却するインタークーラ４９が設けられている。
【００４０】
排気管４６には、排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する排気浄化装置５０が設けられており、この排気浄化装置５０は、第１触媒５１と第２触媒５２とが直列に配設されて構成されている。第１触媒５１は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料（本実施例では、軽油）により還元するものである。第２触媒５２は、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって、排気ガス中の微粒子（ＰＭ：パティキュレート）、特に、黒煙を捕集すると共に、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した燃料により還元するものである。
【００４１】
ＤＥ１１には、排気ガスを吸気系に戻す高圧排気再循環(ＥＧＲ)装置５３が設けられている。高圧ＥＧＲ装置５３は、エギゾーストマニホールド４５とインテークマニホールド３６の直前の吸気管３７とを連結して排気ガスの一部を吸気系へ再循環させるＥＧＲ通路５４と、このＥＧＲ通路５４に設けられたＥＧＲ弁５５と、ＥＧＲ通路５４に設けられて排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ５６とから構成されている。
【００４２】
また、第１触媒５１及び第２触媒５２は、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したＮＯｘを放出し、この放出したＮＯｘを燃料により還元するものであることから、排気ポート３３に燃料（還元剤）を噴射する燃料添加弁５７がシリンダヘッドに設けられている。そして、この燃料添加弁５７は、燃料供給管５８を介して燃料ポンプ４４に連結されており、この燃料供給管５８には開閉弁５９が設けられている。
【００４３】
ところで、エンジンＥＣＵ２２は、ＤＥ１１の各種機器を制御可能となっている。即ち、エンジンＥＣＵ２２には、クランクポジションセンサ２１が検出したクランク角度が入力されており、このエンジンＥＣＵ２２は、クランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張（爆発）、排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。また、エンジンＥＣＵ２２には、アクセルポジションセンサ６０が検出したアクセル開度が入力されており、このエンジンＥＣＵ２２は、アクセル開度及びエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を決定している。そして、エンジンＥＣＵ２２は、燃料ポンプ４４を制御してデリバリパイプ４２内の燃圧を所定値に維持し、インジェクタ４１を駆動制御することで、所定の噴射時期に所定量の燃料を燃焼室３１に噴射することができる。
【００４４】
また、エンジンＥＣＵ２２は、アクセル開度に基づいて電動アシストターボ過給機４７を駆動制御し、ＤＥ１１の出力調整を可能としている。更に、エンジンＥＣＵ２２は、エンジン運転状態に応じてＥＧＲ装置５３を駆動制御している。即ち、所定の運転状態で、各ＥＧＲ弁５５を開閉することで、排気ガスをＥＧＲ通路５４を通して吸気系にＥＧＲガスとして循環し、燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を抑制する。
【００４５】
更に、エンジンＥＣＵ２２は、所定時期に排気浄化装置５０を構成する第１触媒５１及び第２触媒５２を再生するようにしている。即ち、第１触媒５１の下流側には、排気ガスの温度を測定する第１温度センサ６１が設けられると共に、第２触媒５２の下流側には、排気ガスの温度を測定する第２温度センサ６２が設けられている。また、排気浄化装置５０に流入する排気ガスの圧力と排気浄化装置５０から排出される排気ガスの圧力との差圧を検出する差圧センサ６３が設けられている。
【００４６】
従って、ＤＥ１１がリーン空燃比で運転されているときに、第１触媒５１及び第２触媒５２は排気ガス中のＮＯｘを吸蔵する。そして、この第１触媒５１及び第２触媒５２のＮＯｘ吸蔵量が所定値に達したとき、エンジンＥＣＵ２２は燃料添加弁５７を制御し、排気ポート３３に所定量の燃料を還元剤として噴射する。すると、排気管４６を通して第１触媒５１及び第２触媒５２に燃料が供給されると、酸化反応により排気ガス中の酸素濃度が低下することで各触媒５１，５２に吸蔵されたＮＯｘが放出され、放出されたＮＯｘと燃料が反応して還元し、排気ガスが浄化されることで、第１触媒５１及び第２触媒５２が再生される。
【００４７】
この場合、第１触媒５１及び第２触媒５２は、吸蔵したＮＯｘを放出し、このＮＯｘを燃料によって還元できる活性温度領域が設定されており、各触媒５１，５２がこの活性温度領域にあるとき、エンジンＥＣＵ２２は再生制御を実行する。即ち、エンジンＥＣＵ２２は、第１温度センサ６１が検出した排気ガス温度がこの活性温度領域にあるとき、燃料添加弁５７により所定量の燃料を噴射し、第１触媒５１及び第２触媒５２の再生制御を実行する。一方、第１温度センサ６１が検出した排気ガス温度がこの活性温度領域にないとき、エンジンＥＣＵ２２は第１触媒５１及び第２触媒５２の昇温制御を実行する。この昇温制御は、例えば、燃料添加弁５７により触媒昇温のために燃料を噴射し、各触媒５１，５２での酸化反応により排気ガス温度を上げて各触媒５１，５２を昇温する。なお、第１触媒５１及び第２触媒５２は、触媒機能が劣化する劣化温度が存在しており、エンジンＥＣＵ２２は、第２温度センサ６２が検出した排気ガス温度がこの劣化温度を超えないかどうかを監視している。また、第１触媒５１及び第２触媒５２に吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量は、継続しているエンジン運転状態により推定する。
【００４８】
一方、ＤＥ１１がリーン空燃比で運転されているときに、第２触媒５２は排気ガス中のＰＭを捕集する。そして、この第２触媒５２のＰＭ捕集量が所定値に達したとき、エンジンＥＣＵ２２は燃料添加弁５７を制御し、排気ポート３３に所定量の燃料を噴射する。すると、排気管４６を通して第１触媒５１及び第２触媒５２に燃料が供給されると、酸化反応により触媒温度が上昇することで、第２触媒５２に捕集されているＰＭを燃焼して再生される。この場合、エンジンＥＣＵ２２は、差圧センサ６３が検出した排気ガスの圧力差が予め設定された所定値を超えたときに、第２触媒５２に圧力損失が発生してＰＭ捕集量が飽和状態とあると判定し、燃料添加弁５７により所定量の燃料を噴射し、第２触媒５２の再生制御を実行する。
【００４９】
なお、燃料中にはイオウ（Ｓ）成分が含まれており、このＳ成分は酸素と反応して硫黄酸化物（ＳＯｘ）となり、このＳＯｘがＮＯｘの代わりに第１触媒５１及び第２触媒５２に吸蔵される。そのため、第２触媒５２が捕集したＰＭを燃焼して再生制御を実行するとき、エンジンＥＣＵ２２は燃料添加弁５７が噴射する燃料量を調整し、第１触媒５１及び第２触媒５２に吸蔵されたＳＯｘを除去して再生する。
【００５０】
ところで、ＮＯｘを吸蔵還元する機能を有する第１触媒５１及び第２触媒５２では、燃料を供給して再生するときに比較的多量のＮＯｘが急激に放出されるため、一部のＮＯｘが適正に還元されずに未浄化のＮＯｘとして第１触媒５１及び第２触媒５２から流出してしまう。また、燃料が排気ガスと共に第１触媒５１及び第２触媒５２へ流れ込むとき、その流速により一部の燃料が第１触媒５１及び第２触媒５２と反応せずにすり抜けてしまう。即ち、ハイブリッド車両におけるＭＧ１２による走行時には、排気浄化装置５０への排気ガスの流れが停止されるため、再生する第１触媒５１及び第２触媒５２への排気ガスの流れを停止した状態で燃料を添加しても、排気通路での燃料の拡散が十分に行われず、各触媒５１，５２と燃料との接触が不十分となり、吸蔵したＮＯｘを効率良く還元することができず、結果として排気ガスの浄化効率が低下してしまう。
【００５１】
そこで、実施例１のハイブリッド車両における排気浄化装置では、ＭＧ１２及びＭＧ１３からなるＥＶ走行時に、燃料添加弁５７から排気ポート３３に所定量の燃料が還元剤として噴射され、この噴射された燃料が第１触媒５１及び第２触媒５２に到達したとき、この燃料をこの第１触媒５１及び第２触媒５２の近傍で往復移動する（攪拌手段）ようにしている。この場合、本実施例では、攪拌手段として、電動アシストターボ過給機４７を適用している。
【００５２】
従って、ＤＥ１１が停止してＭＧ１２及びＭＧ１３のみによるハイブリッド車両の走行時に、電動アシストターボ過給機４７を正転駆動した状態で、燃料添加弁５７から所定量の燃料を噴射すると、噴射された燃料が排気系に流れ込んで排気浄化装置５０に到達した時点で、電動アシストターボ過給機４７の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、燃料が排気浄化装置５０、つまり、第１触媒５１及び第２触媒５２内で往復移動することとなる。これにより、再生する第１触媒５１及び第２触媒５２内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料が各触媒５１，５２に十分に接触し、吸蔵したＮＯｘを効率良く還元することができ、各触媒５１，５２からの未浄化のＮＯｘ及び燃料の外部流出が抑制される。
【００５３】
ここで、実施例１のハイブリッド車両における排気浄化装置によるＮＯｘ還元処理の制御を図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００５４】
実施例１のハイブリッド車両における排気浄化装置によるＮＯｘ還元処理の制御において、図２に示すように、ステップＳ１１にて、排気浄化装置５０におけるＮＯｘ還元処理の開始条件が成立したかどうかを判定する。この場合、エンジンＥＣＵ２２は、ＤＥ１１が運転を開始してからエンジン運転状態に基づいて排気浄化装置５０における各触媒５１，５２のＮＯｘ吸蔵量を検出しており、現在のＮＯｘ吸蔵量が、各触媒５１，５２のＮＯｘ飽和量に基づいて設定された判定値を超えたかどうかを判定することで、排気浄化装置５０のＮＯｘ還元処理の開始条件が成立したかどうかを判定する。このステップＳ１１にて、現在のＮＯｘ吸蔵量が判定値を超えてなれれば、排気浄化装置５０のＮＯｘ還元処理をまだ開始すべきでないと判定し、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００５５】
また、ステップＳ１１で、現在のＮＯｘ吸蔵量が判定値を超えていれば、排気浄化装置５０のＮＯｘ還元処理を開始すべきとしてステップＳ１２に移行する。このステップＳ１２では、ハイブリッド車両がＭＧ１１及びＭＧ１２のみによるＥＶ走行条件が成立しているかどうかを判定する。ここで、ＥＶ走行条件が成立していなければ、ステップＳ１３に移行し、ここで、エンジン走行でのＮＯｘ還元処理制御を実行する。
【００５６】
一方、ステップＳ１２にて、ハイブリッド車両のＥＶ走行条件が成立していたら、ステップＳ１４以降で、ＤＥ１１を停止したＥＶ走行でＮＯｘ還元処理制御を実行する。このステップＳ１４にて、第１温度センサ６１が検出した排気ガス温度Ｔが触媒活性温度Ｔｇより高いかどうかを判定し、排気ガス温度Ｔが触媒活性温度Ｔｇ以下のときには、ステップＳ１５にて、触媒昇温制御を実行する。即ち、燃料添加弁５７により所定量の燃料を噴射し、第１触媒５１及び第２触媒５２での酸化反応により排気ガス温度を上げて各触媒５１，５２を昇温する。
【００５７】
そして、第１触媒５１及び第２触媒５２が昇温されて、ステップＳ１４で排気ガス温度Ｔが触媒活性温度Ｔｇより高いと判定されたら、ステップＳ１６にて、ＤＥ１１における各インジェクタ４１からの燃料噴射をやめることでＤＥ１１を停止し、ステップＳ１７にて、ＥＶ走行を開始する。このとき、スロットルバルブ３９及びＥＧＲ装置５３における低圧ＥＧＲ弁５５を閉止することで、ＤＥ１１を安定して停止することが望ましい。
【００５８】
続いて、ステップＳ１８では、電動アシストターボ過給機４７を駆動し、ステップＳ１９にて、燃料添加弁５７により各触媒５１，５２が吸蔵したＮＯｘを還元処理可能な量の燃料を噴射し、ステップＳ２０にて、還元処理タイマのカウントアップを開始する。この場合、ＥＣＵ２２は、排気系の容積及び電動アシストターボ過給機４７の回転数に基づいて燃料添加弁５７が排気ポート３３に噴射した燃料が排気浄化装置５０に到達するまでの到達時間を推定しており、ステップＳ２１では、還元処理タイマのカウント時間が、この到達時間を経過したかどうかを判定し、カウント時間が到達時間を経過するまで待機する。そして、このステップＳ２１にて、還元処理タイマのカウント時間が到達時間を経過したら、ステップＳ２２にて、電動アシストターボ過給機４７の正転駆動と逆転駆動とを繰り返し行う。
【００５９】
ＤＥ１１がリーン空燃比で運転されているときに、第１触媒５１及び第２触媒５２は排気ガス中のＮＯｘを吸蔵する。そして、この第１触媒５１及び第２触媒５２のＮＯｘ吸蔵量が所定値に達したとき、ＤＥ１１を停止した状態で、燃料添加弁６１により排気ポート３３に所定量の燃料を噴射する。すると、燃料が排気管４６を通して第１触媒５１及び第２触媒５２に供給され、酸化反応により排気ガス中の酸素濃度が低下することで各触媒５１，５２に吸蔵されたＮＯｘが放出され、放出されたＮＯｘと燃料が反応して還元し、排気ガスが浄化される。
【００６０】
この場合、燃料添加弁５７から噴射された燃料が排気浄化装置５０に到達したとき、電動アシストターボ過給機４７を繰り返し正転及び逆転することで、燃料を含む排気ガスは、この排気浄化装置５０、つまり、第１触媒５１及び第２触媒５２内で繰り返し往復移動することとなる。そのため、燃料が排気浄化装置５０内を移動する移動時間が長くなり、ＮＯｘ還元処理時間を長くして処理効率を向上できる。従って、第１触媒５１及び第２触媒５２内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料を有効的に活用して吸蔵したＮＯｘが効率良く還元されることとなり、各触媒５１，５２からの未浄化のＮＯｘ及び燃料の外部流出が抑制される。
【００６１】
そして、ステップＳ２３では、還元処理タイマのカウント時間が、予め設定された処理時間を経過したかどうかを判定し、還元処理タイマのカウント時間がこの処理時間を経過したら、ステップＳ２４にて、電動アシストターボ過給機４７を停止し、ステップＳ２５にて、還元処理タイマのカウントをクリアする。なお、ステップＳ２３で説明した処理時間とは、ＮＯｘを吸蔵して飽和状態となった第１触媒５１及び第２触媒５２を燃料により完全に再生できる時間であり、予め実験等により求めておく。
【００６２】
このように実施例１のハイブリッド車両における排気浄化装置にあっては、排気管４６に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して還元可能な第１触媒５１及び第２触媒５２からなる排気浄化装置５０を設けると共に、各触媒５１，５２に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁５７を設け、ＤＥ１１を停止したＭＧ１２及びＭＧ１３によるＥＶ走行時に、電動アシストターボ過給機を駆動すると共に、燃料添加弁５７から排気ポート３３に所定量の燃料を噴射することで、還元剤としての燃料を排気浄化装置５０に供給し、このとき、電動アシストターボ過給機の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、燃料を第１触媒５１及び第２触媒５２内で往復移動させるようにしている。
【００６３】
従って、ＤＥ１１が停止し、ＭＧ１２及びＭＧ１３のみによるハイブリッド車両の走行時に、燃料添加弁６１から所定量の燃料が噴射されると、酸素濃度が低下することで各触媒５１，５２からＮＯｘが放出され、この放出されたＮＯｘが燃料と反応して還元される。このとき、一部の未浄化ＮＯｘや還元剤が各触媒５１，５２から流出されるが、燃料が各触媒５１，５２に到達したときに、この燃料を含む排気ガスが内部で往復移動することとなる。その結果、第１触媒５１及び第２触媒５２内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料を有効的に活用して吸蔵したＮＯｘが効率良く還元されることとなり、各触媒５１，５２から未浄化のＮＯｘ及び燃料が外部に排出されることはなく、触媒５１，５２の下流側に未浄化ＮＯｘやすり抜けた燃料を処理する補助的な触媒が不要となり、吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【００６４】
また、本実施例では、攪拌手段を電動アシストターボ過給機４７とし、この電動アシストターボ過給機４７の正転駆動により燃料を排気浄化装置５０にまで移送し、電動アシストターボ過給機４７を正転駆動及び逆転駆動することで、この燃料を排気浄化装置５０内で往復移動させるようにしている。従って、既存の設備である電動アシストターボ過給機４７を利用することで、別途攪拌装置を搭載することなく容易に吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【００６５】
なお、この実施例１では、攪拌手段として電動アシストターボ過給機４７を設けたが、この他に、排気浄化装置５０の下流側の排気管４６にシャッタバルブを設け、このシャッタバルブにより排気管４６を閉止した状態で、電動アシストターボ過給機４７の正転及び逆転を繰り返すことで、燃料を排気浄化装置５０内で往復移動させるようにしても良い。この場合、シャッタバルブにより第１触媒５１及び第２触媒５２から流出した未浄化のＮＯｘ及び燃料の排出を確実に防止することで、排気浄化効率を向上することができる。
【実施例２】
【００６６】
図４は、本発明の実施例２に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６７】
実施例２のハイブリッド車両における排気浄化装置において、図４に示すように、排気管４６には、第１触媒５１と第２触媒５２とからなる排気浄化装置５０が設けられており、第１触媒５１は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であり、第２触媒５２は、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である。そして、排気ポート３３に燃料（還元剤）を噴射する燃料添加弁５７がシリンダヘッドに設けられており、第１触媒５１及び第２触媒５２のＮＯｘ吸蔵量が飽和量となったとき、この燃料添加弁５７により燃料を噴射することで、排気ガス中の酸素濃度を低下して吸蔵したＮＯｘを放出し、この放出したＮＯｘを燃料により還元するようにしている。
【００６８】
また、実施例２のハイブリッド車両における排気浄化装置では、燃料添加弁５７から排気ポート３３に所定量の燃料が還元剤として噴射され、この噴射された燃料が第１触媒５１及び第２触媒５２に到達したとき、この燃料をこの第１触媒５１及び第２触媒５２の近傍で往復移動する（攪拌手段）ようにしている。この場合、本実施例では、攪拌手段として、排気管４６における排気浄化装置５０の下流側に設けられた容積室７１と、この容積室７１に設けられたピストン７２と、このピストン７２を駆動するアクチュエータ７３と、排気管４６における排気浄化装置５０及び容積室７１の下流側に設けられたシャッタバルブ７４とを適用している。
【００６９】
即ち、排気浄化装置５０の下流側の排気管４６から分岐して管状の容積室７１が連結されており、この容積室７１にピストン７２が移動自在に嵌合すると共に、この容積室７１の端部にはピストン７２を駆動するアクチュエータ７３が設けられている。このアクチュエータ７３は、スプリング７５の付勢力によりピストン７２が排気管４６に接近するように付勢支持されると共に、バキューム装置７６によりスプリング７５の付勢力に抗してピストン７２を排気管４６から離間するように移動可能となっている。そして、エンジンＥＣＵ２２は、このアクチュエータ７３（バキューム装置７６）及び排気管４６に設けられたシャッタバルブ７４を制御可能となっている。
【００７０】
従って、ＤＥ１１が停止してＭＧ１２及びＭＧ１３のみによるハイブリッド車両のＥＶ走行時に、燃料添加弁５７から所定量の燃料を噴射し、噴射された燃料が排気系に流れ込んで排気浄化装置５０に到達した時点で、シャッタバルブ７４により排気管４６を閉塞した後、アクチュエータ７３によりピストン７２を往復移動することで、容積室７１を介して排気管４６に負圧と正圧が交互に作用し、燃料が排気浄化装置５０、つまり、第１触媒５１及び第２触媒５２内で往復移動することとなる。これにより、再生する第１触媒５１及び第２触媒５２内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料が各触媒５１，５２に十分に接触し、吸蔵したＮＯｘを効率良く還元することができ、各触媒５１，５２からの未浄化のＮＯｘ及び燃料の外部流出が抑制される。
【００７１】
この場合、第１触媒５１及び第２触媒５２から微量の未浄化のＮＯｘ及び燃料が流出するが、排気管４６における排気浄化装置５０の下流側がシャッタバルブ７４より閉止されているため、未浄化のＮＯｘ及び燃料が外部に排出されることはなく、排気ガスが各触媒５１，５２を往復移動する間に確実に浄化される。
【００７２】
なお、ＤＥ１１の停止後に、電動アシストターボ過給機４７を駆動することで燃料添加弁５７から噴射された燃料を排気浄化触媒５０に移送したり、また、燃料添加弁５７から燃料を噴射下後、この燃料が排気浄化触媒５０に到達した時点でＤＥ１１を停止しても良い。
【００７３】
このように実施例２のハイブリッド車両における排気浄化装置にあっては、排気管４６に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して還元可能な第１触媒５１及び第２触媒５２からなる排気浄化装置５０を設けると共に、各触媒５１，５２に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁５７を設け、また、排気管４６における排気浄化装置５０の下流側にピストン７２が移動可能な容積室７１を連結すると共に、ピストン７２を駆動するアクチュエータ７３を連結し、更に、排気管４６における排気浄化装置５０及び容積室７１の下流側にシャッタバルブ７４を設けている。
【００７４】
従って、ＤＥ１１が停止し、ＭＧ１２及びＭＧ１３のみによるハイブリッド車両の走行時に、燃料添加弁５７から所定量の燃料が噴射されると、酸素濃度が低下することで各触媒５１，５２からＮＯｘが放出され、この放出されたＮＯｘが燃料と反応して還元され、このとき、一部の未浄化ＮＯｘや還元剤が各触媒５１，５２から流出されるが、燃料が各触媒５１，５２に到達したときに、シャッタバルブ７４を閉止した後にアクチュエータ７３によりピストン７２を往復移動することで、容積室７１を介して排気管４６に負圧と正圧が交互に作用し、燃料を含む排気ガスが第１触媒５１及び第２触媒５２内で往復移動することとなる。その結果、第１触媒５１及び第２触媒５２内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料を有効的に活用して吸蔵したＮＯｘが効率良く還元されることとなり、各触媒５１，５２から未浄化のＮＯｘ及び燃料が外部に排出されることはなく、触媒５１，５２の下流側に未浄化ＮＯｘやすり抜けた燃料を処理する補助的な触媒が不要となり、吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【００７５】
また、第２触媒５２は排気ガス中のＰＭを捕集するものであり、ＮＯｘの還元処理時に、シャッタバルブ７４を閉止してアクチュエータ７３によりピストン７２を往復移動すると、負圧と正圧が容積室７１及び排気管４６を介して第２触媒５２におけるＰＭの目詰まりを抑制することができる。更に、この第２触媒５２の再生時に、アクチュエータ７３によりピストン７２を往復移動することで、この第２触媒５２に捕集されているＰＭの燃焼を安定して行うことができる。
【実施例３】
【００７６】
図５は、本発明の実施例３に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００７７】
実施例３のハイブリッド車両における排気浄化装置において、図５に示すように、排気管４６には、第１触媒５１と第２触媒５２とからなる排気浄化装置５０が設けられており、第１触媒５１は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であり、第２触媒５２は、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である。そして、排気ポート３３に燃料（還元剤）を噴射する燃料添加弁５７がシリンダヘッドに設けられており、第１触媒５１及び第２触媒５２のＮＯｘ吸蔵量が飽和量となったとき、この燃料添加弁５７により燃料を噴射することで、排気ガス中の酸素濃度を低下して吸蔵したＮＯｘを放出し、この放出したＮＯｘを燃料により還元するようにしている。
【００７８】
また、実施例３のハイブリッド車両における排気浄化装置では、燃料添加弁５７から排気ポート３３に所定量の燃料が還元剤として噴射され、この噴射された燃料が第１触媒５１及び第２触媒５２に到達したとき、この燃料をこの第１触媒５１及び第２触媒５２の近傍で往復移動する（攪拌手段）ようにしている。この場合、本実施例では、攪拌手段として、排気管４６における排気浄化装置５０の上流側の排気通路と下流側の排気通路とを連結するバイパス通路８１を設けると共に、排気浄化装置５０と排気管４６とを遮断すると共にこのバイパス通路８１と連通する切換バルブ８２，８３と設け、また、このバイパス通路８１に電動ポンプ８４を設けている。
【００７９】
即ち、排気管４６には、排気浄化装置５０をバイパスするようにバイパス通路８１が設けられており、排気管４６における排気浄化装置５０の上流側とバイパス通路８１の上流端部に第１切換バルブ８２が設けられる一方、排気管４６における排気浄化装置５０の下流側とバイパス通路８１の下流端部に第２切換バルブ８２が設けられている。そして、バイパス通路８１に電動ポンプ８４が設けられている。この各切換バルブ８２，８３及び電動ポンプ８４は、エンジンＥＣＵ２２により駆動制御可能であり、通常時、各切換バルブ８２，８３により排気管４６と排気浄化装置５０とを開放しており、所定時に、各切換バルブ８２，８３を作動することで排気管４６と排気浄化装置５０とを遮断すると共に、排気浄化装置５０とバイパス通路８１を連通し、電動ポンプ８４の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、排気ガスを排気浄化装置５０内で往復移動させることができる。
【００８０】
従って、ＤＥ１１が停止してＭＧ１２及びＭＧ１３のみによるハイブリッド車両のＥＶ走行時に、燃料添加弁５７から所定量の燃料を噴射し、噴射された燃料が排気系に流れ込んで排気浄化装置５０に到達した時点で、各切換バルブ８２，８３により排気管４６と排気浄化装置５０とを遮断すると共に、排気浄化装置５０とバイパス通路８１を連通してループ通路を形成する。そして、この状態で、電動ポンプ８４を駆動することでバイパス通路８１を介して排気浄化装置５０にその圧力が作用し、第１触媒５１及び第２触媒５２に到達した燃料を含んだ排気ガスが第１触媒５１及び第２触媒５２内で往復移動することとなる。これにより、再生する第１触媒５１及び第２触媒５２内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料が各触媒５１，５２に十分に接触し、吸蔵したＮＯｘを効率良く還元することができ、各触媒５１，５２からの未浄化のＮＯｘ及び燃料の外部流出が抑制される。
【００８１】
この場合、第１触媒５１及び第２触媒５２から微量の未浄化のＮＯｘ及び燃料が流出するが、排気浄化装置５０の下流側が切換バルブ７３によりバイパス通路７１に連通されているために未浄化のＮＯｘ及び燃料が外部に排出されることはなく、各触媒５１，５２を往復移動する間に確実に浄化される。
【００８２】
このように実施例３のハイブリッド車両における排気浄化装置にあっては、排気管４６に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して還元可能な第１触媒５１及び第２触媒５２からなる排気浄化装置５０を設けると共に、各触媒５１，５２に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁６１を設け、排気管４６における排気浄化装置５０の上流側の排気通路と下流側の排気通路とを連結するバイパス通路８１を設けると共に、排気浄化装置５０と排気管４６とを遮断すると共にこのバイパス通路８１と連通する切換バルブ８２，８３とを設け、このバイパス通路８１に電動ポンプ８４を設けている。
【００８３】
従って、ＤＥ１１が停止し、ＭＧ１２及びＭＧ１３のみによるハイブリッド車両のＥＶ走行時に、燃料添加弁５７から所定量の燃料が噴射されて排気浄化装置５０に到達すると、各切換バルブ８２，８３により排気管４６と排気浄化装置５０とを遮断すると共に、排気浄化装置５０とバイパス通路８１を連通してループ通路を形成し、電動ポンプ８４の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、燃料を含む排気ガスが第１触媒５１及び第２触媒５２内で往復移動することとなる。その結果、第１触媒５１及び第２触媒５２内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料を有効的に活用して吸蔵したＮＯｘが効率良く還元されることとなり、各触媒５１，５２から未浄化のＮＯｘ及び燃料が外部に排出されることはなく、触媒５１，５２の下流側に未浄化ＮＯｘやすり抜けた燃料を処理する補助的な触媒が不要となり、吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【実施例４】
【００８４】
図６−１は、本発明の実施例４に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図、図６−２は、実施例４のハイブリッド車両における排気浄化装置の作用を説明する概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８５】
実施例４のハイブリッド車両における排気浄化装置において、図６−１に示すように、排気管４６には、第１触媒５１と第２触媒５２とからなる排気浄化装置５０が設けられており、第１触媒５１は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であり、第２触媒５２は、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である。そして、排気ポート３３に燃料（還元剤）を噴射する燃料添加弁５７が設けられており、第１触媒５１及び第２触媒５２のＮＯｘ吸蔵量が飽和量となったとき、この燃料添加弁５７により燃料を噴射することで、排気ガス中の酸素濃度を低下して吸蔵したＮＯｘを放出し、この放出したＮＯｘを燃料により還元するようにしている。
【００８６】
また、実施例３のハイブリッド車両における排気浄化装置では、燃料添加弁５７から排気ポート３３に所定量の燃料が還元剤として噴射され、この噴射された燃料が第１触媒５１及び第２触媒５２に到達したとき、この燃料をこの第１触媒５１及び第２触媒５２の近傍で往復移動する（攪拌手段）ようにしている。この場合、本実施例では、攪拌手段として、ＤＥ１１の動弁機構を適用している。
【００８７】
従って、図６−１及び図６−２に示すように、排気浄化装置５０（第１触媒５１及び第２触媒５２）の再生時に、燃料添加弁５７から所定量の燃料を噴射し、噴射された燃料が排気系に流れ込んでこの排気浄化装置５０に到達した時点で、ＤＥ１１を停止してＭＧ１２及びＭＧ１３のみによるハイブリッド車両のＥＶ走行状態とすると共に、ＭＧ１２によりクランクシャフト２０を介してＤＥ１１の動弁機構に駆動力を伝達し、このクランクシャフト２０の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、ピストンの往復移動により排気管４６を通して排気圧を排気浄化装置５０に作用させ、第１触媒５１及び第２触媒５２に到達した燃料を含んだ排気ガスを第１触媒５１及び第２触媒５２内で往復移動させる。これにより、再生する第１触媒５１及び第２触媒５２内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料が各触媒５１，５２に十分に接触し、吸蔵したＮＯｘを効率良く還元することができ、各触媒５１，５２からの未浄化のＮＯｘ及び燃料の外部流出が抑制される。
【００８８】
このように実施例４のハイブリッド車両における排気浄化装置にあっては、排気管４６に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵して還元可能な第１触媒５１及び第２触媒５２からなる排気浄化装置５０を設けると共に、各触媒５１，５２に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁６１を設け、ＤＥ１１を停止したハイブリッド車両のＥＶ走行時に、燃料添加弁５７から噴射された所定量の燃料が排気浄化装置５０に到達した時点で、ＭＧ１２によりクランクシャフト２０を介してＤＥ１１の動弁機構の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、排気圧により燃料を含んだ排気ガスを第１触媒５１及び第２触媒５２内で往復移動させるようにしている。
【００８９】
従って、ＤＥ１１が停止し、ハイブリッド車両のＥＶ走行時に、燃料を含む排気ガスが第１触媒５１及び第２触媒５２内で往復移動することとなり、この第１触媒５１及び第２触媒５２内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料を有効的に活用して吸蔵したＮＯｘが効率良く還元されることとなり、各触媒５１，５２から未浄化のＮＯｘ及び燃料が外部に排出されることはなく、触媒５１，５２の下流側に未浄化ＮＯｘやすり抜けた燃料を処理する補助的な触媒が不要となり、吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【００９０】
また、本実施例では、攪拌手段をＤＥ１１の動弁機構とし、この動弁機構を正転駆動及び逆転駆動することで、この燃料を含んだ排気ガスを排気浄化装置５０内で往復移動させるようにしている。従って、既存の設備である動弁機構を利用することで、別途攪拌装置を搭載することなく容易に吸蔵したＮＯｘ触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。
【００９１】
なお、上述した各実施例では、還元剤供給手段としての燃料添加弁５７をシリンダヘッドに設け、燃料を排気ポート３３に噴射するようにしたが、装着位置はここに限らず、排気浄化装置５０の上流側の排気系であればよい。前述した実施例３の場合、排気管４６における排気浄化装置５０の上流側とバイパス通路８１の上流端部に、第１切換バルブ８２とほぼ同位置に設けることで、第１触媒５１及び第２触媒５２の再生時に、各切換バルブ８１，８２を切り換えてから還元剤としての燃料を噴射することで、噴射された燃料の到達位置を推定する必要がなくなり、浄化効率を更に向上することができる。
【００９２】
また、各実施例では、排気浄化装置５０を、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒としての第１触媒５１と、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒としての第２触媒５２とで構成したが、第１触媒は酸化触媒であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上のように、本発明に係るハイブリッド車両における排気浄化装置は、排気系に供給された還元剤を吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の近傍で往復移動しながら処理するものであり、内燃機関と電気モータとを動力源として走行可能なハイブリッド車両に適用して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施例１に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】実施例１のハイブリッド車両における排気浄化装置によるＮＯｘ還元処理を表すフローチャートである。
【図３】実施例１の排気浄化装置が適用されたハイブリッド車両を表す概略構成図である。
【図４】本発明の実施例２に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。
【図５】本発明の実施例３に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。
【図６−１】本発明の実施例４に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。
【図６−２】実施例４のハイブリッド車両における排気浄化装置の作用を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００９５】
１１  ディーゼルエンジン、ＤＥ（内燃機関）
１２，１３  モータジェネレータ、ＭＧ（電気モータ）
１４  動力分配機構（プラネタリギヤユニット）
１９  バッテリ
２２  エンジンＥＣＵ（通過時期推定手段）
２７  モータＥＣＵ
２８  メインＥＣＵ
２９  バッテリＥＣＵ
３７  吸気管（吸気通路）
３９  スロットルバルブ
４６  排気管（排気通路）
４７  電動アシストターボ過給機（攪拌手段）
５０  排気浄化装置
５１  第１触媒（吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）
５２  第２触媒（吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）
５７  燃料添加弁（還元剤供給手段）
７１  容積室（攪拌手段）
７２  ピストン（攪拌手段）
７３  アクチュエータ（攪拌手段）
７４  シャッタバルブ（攪拌手段）
８１  バイパス通路（循環手段）
８２，８３  切換バルブ（循環手段）
８４  電動ポンプ（循環手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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