(57)【要約】【課題】ハイブリッド車の排気浄化装置において、バイパス通路を追加することなく還元剤の使用量を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】ＮＯx吸蔵還元触媒と、還元剤添加手段と、を備えたハイブリッド車の排気浄化装置において、ＮＯx吸蔵還元触媒に還元剤を添加した後に、内燃機関の回転数を還元剤添加前よりも低下させ若しくは内燃機関を停止させ、且つハイブリッド車を走行させる場合には電動モータを動力源とすることにより、ＮＯx吸蔵還元触媒を通過する排気の量を還元剤添加前よりも減少させる。【選択図】図２
2006112311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化雰囲気のときにＮＯxを吸蔵し還元雰囲気のときにＮＯxを還元するＮＯx吸蔵還元触媒と、前記ＮＯx吸蔵還元触媒に還元剤を添加する還元剤添加手段と、を内燃機関および／または電動モータを動力源として走行可能なハイブリッド車に備えたハイブリッド車の排気浄化装置において、
前記ＮＯx吸蔵還元触媒に還元剤を添加した後に、内燃機関の回転数を還元剤添加前よりも低下させ若しくは内燃機関を停止させ、且つハイブリッド車を走行させる場合には前記電動モータを動力源とすることにより、前記ＮＯx吸蔵還元触媒を通過する排気の量を還元剤添加前よりも減少させることを特徴とするハイブリッド車の排気浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関の排気通路に排気の流量を調整する排気絞り弁をさらに備え、前記還元剤添加手段により還元剤が添加された後に前記排気絞り弁を閉じることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の排気浄化装置。
【請求項３】
前記還元剤添加手段により還元剤が添加されてから所定時間後に、前記内燃機関の回転数を還元剤添加前よりも低下させ若しくは前記内燃機関を停止させ、且つハイブリッド車を走行させる場合には前記電動モータを動力源とすることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路にＮＯx吸蔵還元触媒（以下、ＮＯx触媒という。）を配置し、排気中のＮＯxを該ＮＯx触媒に貯蔵する技術が提案されている。
ところで、内燃機関が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxが飽和する前に該ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元させる必要がある。そのため、ＮＯx触媒よりも上流の排気中に還元剤を添加して、該ＮＯx触媒内の還元剤濃度を高め、該ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元している。
【０００３】
そして、ＮＯx触媒をバイパスする通路を設け、ＮＯx触媒に還元剤を供給する場合には、該バイパス通路に排気を流通させてＮＯx触媒に流入する排気の量を制限しつつＮＯx触媒に還元剤を添加して、還元剤の添加量を低減させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１４０６３５号公報
【特許文献２】特開２０００−１８６５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来技術によれば、ＮＯx触媒をバイパスする通路、該バイパス通路とＮＯx触媒との流れを切り替えるバイパス弁、および排気をバイパス通路へ流すときに排気の浄化を別途行う触媒が必要となり、装置が複雑となると供にコスト高となる。
【０００５】
本発明は以上の問題を解決するためになされたものであり、ハイブリッド車の排気浄化装置において、バイパス通路を追加することなく還元剤の使用量を抑制することができる技術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】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明によるハイブリッド車の排気浄化装置は、
酸化雰囲気のときにＮＯxを吸蔵し還元雰囲気のときにＮＯxを還元するＮＯx吸蔵還元触媒と、前記ＮＯx吸蔵還元触媒に還元剤を添加する還元剤添加手段と、を内燃機関および／または電動モータを動力源として走行可能なハイブリッド車に備えたハイブリッド車の排気浄化装置において、
前記ＮＯx吸蔵還元触媒に還元剤を添加した後に、内燃機関の回転数を還元剤添加前よりも低下させ若しくは内燃機関を停止させ、且つハイブリッド車を走行させる場合には前記電動モータを動力源とすることにより、前記ＮＯx吸蔵還元触媒を通過する排気の量を還元剤添加前よりも減少させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の最大の特徴は、ＮＯx吸蔵還元触媒への還元剤添加後に該ＮＯx吸蔵還元触媒に流入する排気の量を減少させることにより、該ＮＯx吸蔵還元触媒に余分な酸素が流入することを抑制して還元剤濃度を高く保つことにある。
【０００８】
すなわち、内燃機関の回転数を低下させると、内燃機関からの排気の量が減少するため、ＮＯx吸蔵還元触媒を通過する排気の量が減少する。また、内燃機関を停止させると、
内燃機関からの排気がなくなるため、ＮＯx吸蔵還元触媒内に排気が滞留する。
【０００９】
そのため、ＮＯx吸蔵還元触媒へ還元剤を添加した後に内燃機関の回転数を低下させ、若しくは内燃機関を停止させると、ＮＯx吸蔵還元触媒には還元剤が多く残留し、且つ新たに供給される酸素量が減少する。これにより、ＮＯx吸蔵還元触媒内における還元剤に対する酸素量を相対的に少なくすることができるので、ＮＯx吸蔵還元触媒内の雰囲気をストイキ若しくはリッチ空燃比に容易に維持することができる。そのため、還元剤の添加量は少なくて済み、還元剤添加量を減少させることができる。また、ＮＯx吸蔵還元触媒を通過する排気の体積流量を減少させ、若しくは体積流量をゼロにすることができるので、還元剤がＮＯxに作用する機会を多く得ることができ、ＮＯxの還元効率を向上させることができる。さらに、排気によるＮＯx吸蔵還元触媒からの熱の持ち去りを抑制することができ、ＮＯx吸蔵還元触媒の温度低下を抑制することができる。
【００１０】
また、内燃機関の回転数を低下させ、若しくは内燃機関を停止させているときには、電動モータを駆動源とすることにより、ハイブリッド車の走行を可能とすることができ、また内燃機関の出力低下を電動モータの出力により補うことでドライバビリティの悪化を抑制することもできる。
【００１１】
なお、「ＮＯx吸蔵還元触媒を通過する排気の量を還元剤添加前よりも減少させる」とは、還元剤添加後に排気が全く流れない状態をも含む。また、排気の量は、排気の体積流量としてもよい。
【００１２】
本発明においては、前記内燃機関の排気通路に排気の流量を調整する排気絞り弁をさらに備え、前記還元剤添加手段により還元剤が添加された後に前記排気絞り弁を閉じることができる。
【００１３】
ここで、内燃機関は、回転数を低下させ若しくは停止させようとしても、惰性で回転するので、所望の回転数となるまでに時間がかかる。そして、所望の回転数となるまでは、内燃機関からの排気の量が徐々に減少するので、その間はＮＯx吸蔵還元触媒に排気が流入し、該ＮＯx吸蔵還元触媒に酸素が供給されてしまう。ここで、排気絞り弁を閉じることにより、排気の流れを止めることができ、ＮＯx吸蔵還元触媒に排気が流れ込むのを抑制することができる。これにより、ＮＯx吸蔵還元触媒へ酸素が供給されることを抑制できる。
【００１４】
本発明においては、前記還元剤添加手段により還元剤が添加されてから所定時間後に、前記内燃機関の回転数を還元剤添加前よりも低下させ若しくは前記内燃機関を停止させ、且つハイブリッド車を走行させる場合には前記電動モータを動力源とすることができる。
【００１５】
この所定時間は、還元剤添加手段により排気中へ還元剤が添加されてから、この還元剤がＮＯx吸蔵還元触媒に到達するまでにかかる時間としてもよい。
ここで、ＮＯx吸蔵還元触媒よりも上流から還元剤を添加すると、排気と供に還元剤が流されるが、還元剤が添加された場所からＮＯx吸蔵還元触媒までの間に距離があると、還元剤がＮＯx吸蔵還元触媒へ到達するまでに時間がかかる。そのため、還元剤供給直後では、還元剤がまだＮＯx吸蔵還元触媒に到達していないこともある。しかし、還元剤供給から所定時間経過後には、還元剤がより下流へと流され、該還元剤がＮＯx吸蔵還元触媒へ到達することができる。したがって、所定時間後に内燃機関の回転数を低下させ、若しくは内燃機関を停止させることにより、ＮＯx吸蔵還元触媒に還元剤をより確実に供給することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るハイブリッド車の排気浄化装置では、還元剤添加後にＮＯx吸蔵還元触媒を通過する排気の量を減少させることにより、バイパス通路を追加することなく還元剤の使用量を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】
【００１７】
以下、本発明に係るハイブリッド車の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本実施例によるハイブリッドシステム、及び内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。
本実施の形態によるハイブリッド車は、内燃機関１、動力分割機構３１、電動モータ３２、発電機３３、バッテリ３４、インバータ３５、車軸３６、減速機３７、車輪３８を備えて構成されている。
【００１９】
動力分割機構３１は、内燃機関１からの出力を発電機３３や車軸３６に振り分けている。この動力分割機構３１は、電動モータ３２からの出力を車軸３６に伝達する機能をも有する。電動モータ３２は、減速機３７を介して車軸３６と比例した回転数にて回転する。該電動モータ３２は、通常運転時には必要に応じて内燃機関１の出力を補助することもできる。また、電動モータ３２及び発電機３３には、インバータ３５を介してバッテリ３４が接続されている。そして、発電機３３は、内燃機関１からの動力を得て発電しバッテリ３４の充電を行う。
【００２０】
このように構成されたハイブリッドシステムでは、通常走行時には内燃機関１の出力若しくは電動モータ３２の出力により車軸３６を回転させ、車輪３８が駆動される。また、内燃機関１の出力と電動モータ３２の出力とを合わせて車軸３６を回転させ、車輪３８を駆動することもできる。一方、減速時には、車輪３８の回転力により電動モータ３２を発電機として作動させることで、運動エネルギを電気エネルギに変換しバッテリ３４に回収させることもできる。このように、車両減速時に運動エネルギを電気エネルギに変換するため、車両の減速を補助することが可能となっている。
【００２１】
次に、内燃機関１は、４つの気筒を有するディーゼルエンジンである。この内燃機関１は、希薄燃焼による運転が可能な機関である。なお、本実施例においては、ディーゼルエンジンを例に挙げて説明するが、希薄燃焼可能であればガソリンエンジンであっても適用することができる。
【００２２】
この内燃機関１には、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁５が各気筒に備えられている。また、内燃機関１には、燃焼室に通じる排気通路２が接続されている。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。
【００２３】
前記排気通路２の途中には、ＮＯx吸蔵還元触媒４（以下、ＮＯx触媒４という。）が備えられている。
ＮＯx触媒４は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを還元する機能を有する。
【００２４】
ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxが飽和する前に該ＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxを還元させる必要がある。
そこで、本実施例では、ＮＯx触媒４より上流の排気通路２を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤添加弁９を備えている。ここで、還元剤添加弁９は、
後述するＥＣＵ６からの信号により開弁して還元剤を噴射する。還元剤添加弁９から排気通路２内へ噴射された還元剤は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにする。すなわち、排気中の酸素濃度を低下させる。そして、ＮＯx還元時には、ＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比がリッチとなるように、還元剤添加制御を実行する。
【００２５】
また、ＮＯx触媒４よりも下流の排気通路２には、該排気通路２内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１０が設けられている。また、ＮＯx触媒４よりも下流でかつ排気絞り弁１０よりも上流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気の空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ１１が取り付けられている。
【００２６】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ６が併設されている。このＥＣＵ６は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００２７】
また、ＥＣＵ６には、運転者がアクセルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し、車両の負荷状態を検出可能なアクセル開度センサ７、内燃機関１の回転数を検出するクランクポジションセンサ８の他、各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ６に入力されるようになっている。
【００２８】
一方、ＥＣＵ６には、燃料噴射弁５、還元剤添加弁９、排気絞り弁１０等が電気配線を介して接続され、これらはＥＣＵ６により制御される。
さらに、前記ＥＣＵ６は、各種アプリケーションプログラム及び各種制御マップを記憶している。
【００２９】
ここで、本実施例においては、前記還元剤添加制御において、還元剤添加弁９から還元剤を供給してから所定時間経過後に内燃機関１を停止させ、且つ排気絞り弁１０を閉じると供に、電動モータ３２により車両を走行させる。
【００３０】
すなわち、前記したように、ＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxの還元時には、該ＮＯx触媒４内の還元剤濃度を高める必要がある。ここで、還元剤添加弁９から還元剤を添加した後に内燃機関１が運転されていると、該内燃機関１からの排気がＮＯx触媒４に流入する。内燃機関１が希薄燃焼を行っているときには、排気中に多くの酸素が含まれているため、還元剤は酸素と反応する。そのため、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxを還元させるための還元剤が減少するので、ＮＯxを還元させるためにはより多くの還元剤が必要となり、燃費が悪化してしまう。
【００３１】
また、ＮＯx触媒４を通過する排気の量が多いと、還元剤が該ＮＯx触媒４で反応する率が低下し、還元効率が低下するおそれがある。
その点、内燃機関１を停止させると、排気通路２には排気がほとんど流通しなくなるため、ＮＯx触媒４内において酸素濃度が高まることを抑制できる。すなわち、ＮＯx触媒４内において還元剤濃度が高い状態を維持することができる。また、還元剤がＮＯx触媒４内に留まるため、還元効率を向上させることができる。さらには、ＮＯx触媒４の温度が低下することも抑制できる。
【００３２】
また、内燃機関１を停止させている間は、駆動源を電動モータ３２とすることにより車両を走行させることができる。
そして、ＮＯxが還元されるために必要となる例えば数秒間この状態を維持し、その後、内燃機関１を始動させ駆動源を内燃機関１とすると供に、排気絞り弁１０を開き、元の運転状態に復帰する。
【００３３】
次に、本実施例による還元剤供給制御のフローについて説明する。
図２は、本実施例による還元剤供給制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、予め定められた時間毎に実行される。
【００３４】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ６は、ＮＯx触媒４のＮＯx還元条件が成立しているか否か判定する。
条件としては、ＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯx量が規定量を超えたか等を例示することができる。ここで、ＮＯx吸蔵量は、車両走行距離に応じてＮＯx吸蔵量が増加するとして、該車両走行距離に基づいてＮＯx吸蔵量を求めても良い。また、単に予め定めた時間毎にＮＯx還元条件が成立するとしてもよい。
【００３５】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはＮＯxの還元を行わないため、本ルーチンを終了させる。
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ６は、還元剤添加弁９から排気中へ還元剤を添加する。
【００３６】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ６は、内燃機関１を停止させ、排気絞り弁１０を閉じ、電動モータ３２により車両を走行させる。
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ６は、ＮＯx還元終了時期であるか否か判定する。ここでは、ＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxを還元させるために十分な時間が経過したか否か判定する。この時間は、予め実験等により求めておき、ＥＣＵ６に記憶させておく。
【００３７】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ戻る。
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ６は、内燃機関１を始動させ、排気絞り弁１０を開き、電動モータ３２を停止させる。
【００３８】
以上説明したように、本実施例によれば、ＮＯx触媒４への還元剤添加時に、内燃機関１を停止させ且つ排気絞り弁１０を閉じてＮＯx触媒４内の排気の流量を減少させることにより、ＮＯx触媒４内の還元剤濃度を高く保つことができる。また、このときに電動モータ３２を駆動源とすることにより、ハイブリッド車を走行させることができる。
【００３９】
なお、本実施例においては、還元剤添加時に内燃機関１を停止させているが、これに代えて内燃機関１の回転数を還元剤添加前よりも低下させるようにしてもよい。そして、内燃機関１の回転数を低下させた際の出力の低下は、電動モータ３２の出力により補う。すなわち、内燃機関１の回転数を低下させることにより、ＮＯx触媒４を流れる排気の流量を低下させることができるので、還元剤量に対する酸素量を相対的に減少させることができ、該ＮＯx触媒４内の還元剤濃度を高めることができる。また、還元剤がＮＯx触媒４を通過するのに時間がかかるので、該ＮＯx触媒４内で還元剤が反応する機会を多く得ることができ、ＮＯxの還元効率を向上させることができる。この間に内燃機関１と電動モータ３２とを駆動源として車両を走行させることにより、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００４０】
また、本実施例においては、還元剤添加時に排気絞り弁１０を閉じているが、これは、必ずしも必要ではない。すなわち、内燃機関１が停止される信号が発信されてから完全に停止するまでには時間がかかるが、その間にもＮＯx触媒４を通過する排気の流量は減少するので、上記効果を得ることができる。
【００４１】
さらに、本実施例においては、還元剤添加弁９から還元剤が添加され、さらに所定時間が経過した後に内燃機関１を停止させ且つ排気絞り弁１０を閉じてもよい。すなわち、還元剤添加弁９からＮＯx触媒４までの距離が長くなるほど、還元剤添加弁９から排気中へ
還元剤が添加されてからＮＯx触媒４へ還元剤が到達するまでの時間が長くなる。また、ＮＯx触媒４の上流側から下流側へ還元剤が通過するのにも時間がかかる。さらに、排気の流速によっても還元剤がＮＯx触媒４へ到達するまでの時間が変わる。そのため、還元剤添加直後に内燃機関１を停止等させると、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxに還元剤が供給される前に排気の流れが止められてしまう。これに対し、還元剤供給から所定時間経過後に内燃機関１を停止させ、排気絞り弁１０を閉じるようにすればＮＯx触媒４に十分な還元剤を供給することができる。この所定時間は、内燃機関の運転状態、例えば、排気の流量と関係する吸入空気量や機関回転数に応じて変更しても良い。さらに、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxを還元するために最適な時間となるように、前記所定時間を実験等により求めてもよい。
【００４２】
また、本実施例においては、還元剤添加から所定時間経過後に内燃機関を停止させ且つ排気絞り弁１０を閉じているが、これに代えて、還元剤添加後に空燃比センサ１１より得られる排気の空燃比がリーンからストイキ若しくはリッチに変わったときに、内燃機関を停止させ且つ排気絞り弁１０を閉じるようにしてもよい。すなわち、空燃比センサ１１の出力信号がストイキ若しくはリッチに変わった場合には、還元剤がＮＯx触媒４の下流側まで実際に到達しているので、このときに内燃機関を停止させ且つ排気絞り弁１０を閉じることにより、ＮＯx触媒４内に多くの還元剤が存在しているときに排気の流れを止めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例によるハイブリッドシステム、及び内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例による還元剤供給制御のフローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１     内燃機関
２     排気通路
４     ＮＯx吸蔵還元触媒
５     燃料噴射弁
６     ＥＣＵ
７     アクセル開度センサ
８     クランクポジションセンサ
９     還元剤添加弁
１０   排気絞り弁
１１   空燃比センサ
３１   動力分割機構
３２   電動モータ
３３   発電機
３４   バッテリ
３５   インバータ
３６   車軸
３７   減速機
３８   車輪
【図１】
2006112311.tif 000003
【図２】
2006112311.tif 000004