(57)【要約】【課題】燃費とエミッションを確保しつつ、過渡運転時のレスポンスの悪化を最小限に抑制すること。【解決手段】ターボ過給機２６を有するディーゼルエンジン１１とモータジェネレータ１７との少なくとも一方によって駆動可能なディーゼルハイブリッド車両１０の排気浄化装置であって、ディーゼルエンジン１１は、ターボ過給機２６のタービン２６ｂ上流であって排気マニホルド３０ａ内に酸化能を有するプレ触媒４０と、当該プレ触媒４０の上流から分岐して当該プレ触媒４０を迂回しタービン２６ｂ上流に連通するバイパス通路４４と、当該バイパス通路４４を通過する排気ガス量を制御するバイパス弁４６とを備え、車両加速時にバイパス弁４６が全閉とされ排気ガスがプレ触媒４０を通過する場合には、モータジェネレータ１７でディーゼルエンジン１１をトルクアシストし、燃費とエミッションを確保しつつ加速レスポンスの悪化を最小限に抑制するように構成した。【選択図】        図１
2006220046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給機を有するディーゼルエンジンとモータとの少なくとも一方によって駆動可能なディーゼルハイブリッド車両の排気浄化装置であって、
前記ディーゼルエンジンは、前記ターボ過給機のタービン上流であって排気集合管内に酸化能を有する触媒と、当該触媒の上流から分岐して当該触媒を迂回し前記タービン上流に連通するバイパス通路と、当該バイパス通路を通過する排気ガス量を制御するバイパス弁とを備え、
車両加速時において前記バイパス弁が全閉とされ排気ガスが前記触媒を通過する場合には、前記モータによって前記ディーゼルエンジンをトルクアシストするように構成したことを特徴とするディーゼルハイブリッド車両の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルハイブリッド車両の排気浄化装置に関し、更に詳しくは、燃費とエミッションを確保しつつ、過渡運転時のレスポンスの悪化を最小限に抑制できるディーゼルハイブリッド車両の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排気管の途中に設けた排気浄化用触媒により排気浄化を図ることが行われている。この種の排気浄化装置として、たとえばつぎのような技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。すなわち、ターボ過給機のタービン下流の排気管途中に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、これより上流側の排気管内に燃料を添加する燃料添加手段と、ターボ過給機のタービン上流に位置する排気ポートに設けられたポート酸化触媒と、排気マニホルド出口部に設けられたマニホルド酸化触媒と、運転状態が低負荷運転領域にあることを判定する低負荷判定手段と、各気筒に対し燃料を噴射する燃料噴射装置と、低負荷運転領域の判定時に燃料のメイン噴射に先立ちパイロット噴射を行いかつ通常の噴射時期より若干遅いタイミングでメイン噴射を行う燃料噴射指令を燃料噴射装置に出力する制御装置とを備えたものである。この排気浄化装置は、上記タイミングでメイン噴射を行うことにより排気温度を上昇させ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を活性化させてエミッションを確保している。
【０００３】
また、ターボ過給機のタービン上流に三元触媒を設けるとともに、当該タービンの下流にＮＯｘ吸収還元触媒を設け、更にこの三元触媒を迂回するためのバイパス通路およびバイパス制御弁を設け、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が増大した時に上記バイパス制御弁を開弁するガソリンエンジンの排気浄化装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
この排気浄化装置では、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が増大した時に上記バイパス制御弁を開弁するので、排気の一部が三元触媒を通過することなくバイパス通路を介してターボ過給機の上流側に導入される。したがって、三元触媒通過による圧力損失を回避でき過給効率の低下が抑制されるとともに、排気に含まれるＮＯｘ還元に必要な炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が三元触媒において酸化されないので、ＮＯｘ吸収還元触媒におけるＮＯｘ浄化作用の低下が抑制される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０４６９９号公報
【特許文献２】特開平９−２０９７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記第１の従来技術にあっては、ターボ過給機のタービン上流側に触媒が配設されているので、当該触媒での酸化反応熱により排気ガス温度を上昇させ、タービン下流に配設された触媒の前端面床温を確保することができ、所定のエミッションを図ることができる。しかしながら、排気ガスはターボ過給機の上流において上記触媒によって流れが絞られ圧力損失を生じるので、過給遅れにより過渡運転（加速運転）時にレスポンスが悪化する虞があるという課題があった。
【０００７】
また、上記第２の従来技術にあっては、過渡運転時にバイパス制御弁を開弁することにより、過給効率の低下（加速レスポンスの悪化）を抑制するとともに、エミッションを優先させる燃焼を行っていたため、燃費が悪くなるという課題があった。
【０００８】
また、近年、地球環境の保全や省資源の観点から、ディーゼルハイブリッド車両の開発が行われており、このようなディーゼルハイブリッド車両のエンジンにもエミッション確保のため排気浄化装置は必須である。上記従来の排気浄化装置をディーゼルハイブリッド車両にそのまま適用すれば、上記と同様の課題が生じ得るため、燃費とエミッションを確保しつつ、過渡運転時のレスポンスの悪化を最小限に抑制できる手段の提供が要請されていた。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃費とエミッションを確保しつつ、過渡運転時のレスポンスの悪化を最小限に抑制できるディーゼルハイブリッド車両の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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係るディーゼルハイブリッド車両の排気浄化装置は、ターボ過給機を有するディーゼルエンジンとモータとの少なくとも一方によって駆動可能なディーゼルハイブリッド車両の排気浄化装置であって、前記ディーゼルエンジンは、前記ターボ過給機のタービン上流であって排気集合管内に酸化能を有する触媒と、当該触媒の上流から分岐して当該触媒を迂回し前記タービン上流に連通するバイパス通路と、当該バイパス通路を通過する排気ガス量を制御するバイパス弁とを備え、車両加速時において前記バイパス弁が全閉とされ排気ガスが前記触媒を通過する場合には、前記モータによって前記ディーゼルエンジンをトルクアシストするように構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
車両加速時にバイパス弁を閉じて排気ガスを上記触媒に通す。この時、エンジン側では公知技術により燃費とエミッションを最優先させた燃焼をさせる。当該触媒での酸化反応熱により排気ガス温度が上昇するので、ターボ過給機下流に配設された触媒の前端面床温を確保することができ、所定のエミッションを図ることができる。しかしながら、排気ガスはターボ過給機上流の触媒によって流れが絞られるので圧力損失を生じ、過給遅れにより加速レスポンスが悪化する虞がある。そこで、加速時に生じるトルクダウンをモータジェネレータによってアシストし、加速レスポンスの悪化を最小限に抑制する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係るディーゼルハイブリッド車両の排気浄化装置によれば、ターボ過給機のタービン上流に触媒を配設したことにより過渡運転（加速運転）時のレスポンスが悪化する虞があるが、モータによってディーゼルエンジンをトルクアシストすることにより、燃費とエミッションを確保しつつ過渡運転時のレスポンスの悪化を最小限に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、この発明に係るディーゼルハイブリッド車両の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】
【００１４】
図１は、この発明の実施例に係る排気浄化装置を示す模式図、図２は、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図、図３は、制御動作を示すフローチャートである。先ず、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成について図２に基づいて説明する。図２に示すように、ディーゼルハイブリッド車両１０には、走行駆動源としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記す）１１が設けられている。
【００１５】
このエンジン１１で発生する駆動力は、自動変速可能な有段変速機（以下、ＭＭＴ（マルチモードマニュアルトランスミッション）と記す）１２、ディファレンシャルギヤ１５およびドライブシャフト１４を介して駆動輪１３に伝達されるようになっている。
【００１６】
このＭＭＴ１２は、走行状態に応じてギヤ段の変速操作をアクチュエータで電気的に自動制御するものである。エンジン１１とＭＭＴ１２間には、動力伝達の接離を行うクラッチ１２ａが備えられており、走行状態に応じて接離操作をアクチュエータで電気的に自動制御されるようになっている。
【００１７】
また、駆動系歯車装置（ギヤトレーン）を一体化したモータジェネレータ（モータ）１７は、インバータ１９を介し、充放電可能な二次電池であるバッテリ２０と接続され、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの２つの運転状態をとり得るように構成されている。
【００１８】
このモータジェネレータ１７は、力行運転モードではバッテリ２０からの電力供給を受けて、ドライブシャフト１４を駆動するための動力を発生する。これにより、変速時には変速アシストを行うことができ、加速時には加速アシストを行うことができる。また、モータジェネレータ１７は、回生運転モードでは、エンジン１１あるいはドライブシャフト１４から伝達される駆動力を電力に変換し、バッテリ２０を充電する。
【００１９】
なお、モータジェネレータ１７が力行運転モードあるいは回生運転モードのいずれかで運転されるかは、バッテリ２０の充電状態量ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を勘案して決定される。このバッテリ充電状態量ＳＯＣは、所定のバッテリ状態モニタコンピュータで演算されるようになっている。
【００２０】
つぎに、本実施例に係るエンジン１１の概略構成と排気浄化装置について図１に基づいて説明する。図１に示すように、コモンレール方式の燃料噴射システム１１ａを備えたエンジン１１の吸気通路２１には、吸入空気量を検出するエアフロメータ（図示せず）と、吸入空気量を調節するスロットル弁２４を備えている。
【００２１】
また、エンジン１１は、排気ガス圧力を利用してタービン２６ｂを回転させることで同軸のコンプレッサ２６ａを駆動し吸気量を増大させることによりエンジントルクをアシストするターボ過給機２６を備えている。
【００２２】
ターボ過給機２６と吸気マニホルド２１ａとの間の吸気通路２１には、過給されて昇温した吸気を冷却するインタークーラ２８が設けられている。インタークーラ２８およびスロットル弁２４を経た新気は、吸気マニホルド２１ａに導入される。
【００２３】
ターボ過給機２６のタービン２６ｂ上流であって排気マニホルド（排気集合管）３０ａ内には、ターボ過給機２６下流の前段触媒３３ａの前端面床温確保のために、酸化能を有するプレ触媒（触媒）４０が設けられている。
【００２４】
このプレ触媒４０には、たとえば、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）を酸化して浄化する酸化触媒コンバータ（ＣＣＯ）や排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集して浄化するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を用いることができる。
【００２５】
また、排気マニホルド（排気集合管）３０ａ内には、上記プレ触媒４０の上流から分岐して当該プレ触媒４０を迂回し上記タービン２６ｂ上流に連通するバイパス通路４４と、当該バイパス通路４４を通過する排気ガス量を制御するバイパス弁４６が設けられている。
【００２６】
このバイパス弁４６は、各種センサ等、他の構成部材とともに図示しない電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）によって制御される。なお、排気マニホルド３０ａ内であってプレ触媒４０の上流には、後述する空燃比センサ４８の検出値等に基づいて燃料を添加する燃料添加弁４２が設けられている。
【００２７】
また、エンジン１１の排気通路３０には、排気ガス中の粒子状物質および窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタ３３およびその前段触媒３３ａが設けられている。また、前段触媒３３ａの上流には、当該前段触媒３３ａに流入する排気ガスの酸素濃度に基づいてエンジン１１で燃焼された混合気の空燃比を検出する空燃比センサ４８が設けられている。
【００２８】
また、エンジン１１は、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ装置３５を備えている。ＥＧＲ装置３５のＥＧＲ通路３６には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３７、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁３８が設けられている。すなわち、エンジン１１の排気マニホルド３０ａから排出された一部の排気ガスは、ＥＧＲ通路３６のＥＧＲクーラ３７およびＥＧＲ弁３８を経て吸気マニホルド２１ａに還流されるようになっている。
【００２９】
以上のように構成されたディーゼルハイブリッド車両１０は、上記ＥＣＵによって、図示しない車速センサやアクセル開度センサ等、各種センサからの出力情報に基づいて以下のように基本制御され、種々の状態で走行することができる。
【００３０】
ディーゼルハイブリッド車両１０が走行負荷の小さい低速定常走行の状態では、エンジン１１を停止したまま、モータジェネレータ１７を力行することにより走行（ＥＶ走行）する。そして、走行開始後にディーゼルハイブリッド車両１０が所定の速度もしくは負荷に達すると、モータジェネレータ１７とは別に設けられたスタータ（図示せず）を用いてエンジン１１をクランキングして始動し、当該エンジン１１を用いた運転に移行する。
【００３１】
また、加速等の走行負荷の大きい運転時には、通常は、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求動力とほぼ等しい出力を発生するように運転される。このとき、エンジン１１の出力のほぼすべてがドライブシャフト１４に伝えられる。この加速運転中のモータジェネレータ１７による制御については、後述する。
【００３２】
バッテリ充電状態量ＳＯＣが予め定められた基準値以下に低下している場合には、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求出力以上の出力で運転され、その余剰動力の一部はモータジェネレータ１７によって電力として回生され、バッテリ２０の充電に利用される。そして、エンジン１１の出力トルクが不足する場合には、バッテリ充電状態量ＳＯＣに応じてモータジェネレータ１７によって不足分のトルクがアシストされ、必要トルクが確保される。
【００３３】
なお、上記ディーゼルハイブリッド車両１０は、燃料の節約とエミッションの低減を図るために、いわゆるエコラン（エコノミー＆エコロジーランニング）制御もなされる。たとえば、交差点における信号待ち等でディーゼルハイブリッド車両１０が停車した場合に、所定の停止条件下でエンジン１１を自動停止させ、その後、所定の再始動条件下（たとえば、アクセルペダルを踏み込んだとき）でエンジン１１を再始動させる制御もなされる。
【００３４】
以上が本発明に係るディーゼルハイブリッド車両１０の基本構成および基本制御動作である。
【００３５】
つぎに、本実施例に係る制御動作について図３に基づいて図１および図２を参照しつつ説明する。ここで、図３は、制御動作を示すフローチャートである。後述する図３のステップＳ１３においてモータジェネレータ１７を駆動してエンジン１１をトルクアシストする場合、バッテリ２０の電力を所定量消費するので、現時点のバッテリ充電状態量ＳＯＣを把握する必要がある。
【００３６】
そこで、現時点のバッテリ充電状態量ＳＯＣを検出または推定してそのデータを読み込み、当該バッテリ充電状態量ＳＯＣが所定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０）。この所定値は、モータジェネレータ１７によるトルクアシストを実施すべきかを判断するためのバッテリ充電状態量ＳＯＣの閾値であり、予め実験等により最適値（たとえば５０％）が設定されている。
【００３７】
現時点のバッテリ充電状態量ＳＯＣが所定値よりも大きい場合には（ステップＳ１０肯定）、モータジェネレータ１７によるトルクアシストを実施可能であるので、エンジン走行しているディーゼルハイブリッド車両１０が加速（過渡運転）中であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。これは、アクセル開度センサ（図示せず）によるアクセル開度信号等に基づいて判断すればよい。加速中でないならば（ステップＳ１１否定）、この制御の対象外であるので制御を終了する。
【００３８】
加速中であるならば（ステップＳ１１肯定）、排気マニホルド３０ａ内のバイパス弁４６を全部閉じて排気ガスをプレ触媒４０に通す（ステップＳ１２）。この時、当該プレ触媒４０での酸化反応熱により排気ガス温度が上昇するので、ターボ過給機２６下流に配設された前段触媒３３ａの前端面床温を確保することができ、所定のエミッションを図ることができる。しかしながら、排気ガスはプレ触媒４０によって流れが絞られるので圧力損失を生じ、過給遅れにより加速レスポンスが悪化する虞がある。
【００３９】
そこで、エンジン１１側では公知技術により燃費とエミッションを最優先させた燃焼をさせつつ、加速時に生じるトルクダウンをモータジェネレータ１７によってアシストする（ステップＳ１３）。これにより、燃費とエミッションを確保しつつ加速レスポンスの悪化を最小限に抑制することができる。なお、このトルクアシスト量は、予め実験等により最適値がマップ等で設定されている。
【００４０】
一方、現時点のバッテリ充電状態量ＳＯＣが所定値よりも小さく（ステップＳ１０否定）、バッテリ充電状態量ＳＯＣが低下している場合には、過渡運転であるか否かにかかわらずモータジェネレータ１７によるトルクアシストは実施できない。
【００４１】
そこで、このような場合だけバイパス弁４６を開けて排気ガスをバイパス通路４４に通し（ステップＳ１４）、この制御を終了する。この時、排気ガスはプレ触媒４０を迂回するので、ターボ過給機２６の上流においてプレ触媒４０による圧力損失が生じない。これにより、過渡運転（加速運転）時にレスポンスが悪化することがない。
【００４２】
なお、上記実施例においては、ＭＭＴ１２を備えたディーゼルハイブリッド車両１０について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、連続無段変速機（ＣＶＴ）や自動変速機（ＡＴ）、手動変速機（ＭＴ）を備えたハイブリッド車両に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、この発明に係るディーゼルハイブリッド車両の排気浄化装置は、ターボ過給機を備えたディーゼルハイブリッド車両に有用であり、特に、燃費とエミッションを確保しつつ、過渡運転時のレスポンスの悪化を最小限に抑制できるディーゼルハイブリッド車両に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施例に係る排気浄化装置を示す模式図である。
【図２】ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。
【図３】制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ディーゼルハイブリッド車両
１１  ディーゼルエンジン
１７  モータジェネレータ（モータ）
２６  ターボ過給機
２６ｂ  タービン
３０ａ  排気マニホルド（排気集合管）
４０  プレ触媒（触媒）
４４  バイパス通路
４６  バイパス弁
【図１】
2006220046.tif 000003
【図２】
2006220046.tif 000004
【図３】
2006220046.tif 000005