(57)【要約】【課題】エンジンの冷間始動時に排気浄化用触媒の触媒床温度を短時間のうちに活性温度まで昇温し得るハイブリッド自動車の冷間時昇温方法を提供する。【解決手段】エンジン１とモータジェネレータ２を併用し且つ前記エンジン１からの排気ガス１４を導く排気管１５の途中に選択還元型触媒１６（排気浄化用触媒）を備えたハイブリッド自動車の冷間時昇温方法に関し、前記選択還元型触媒１６の入側に電熱ヒータ１９を備え、該電熱ヒータ１９を発進時の電力走行中に作動させて前記選択還元型触媒１６を予熱しておき、エンジン１の始動後はモータジェネレータ２を発電機として利用することでエンジン負荷を増加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとモータジェネレータを併用し且つ前記エンジンからの排気ガスを導く排気管の途中に排気浄化用触媒を備えたハイブリッド自動車の冷間時昇温方法であって、前記排気浄化用触媒の入側に電熱ヒータを備え、該電熱ヒータを発進時の電力走行中に作動させて前記排気浄化用触媒を予熱しておき、エンジン始動後はモータジェネレータを発電機として利用することでエンジン負荷を増加することを特徴とするハイブリッド自動車の冷間時昇温方法。
【請求項２】
エンジン始動後にモータジェネレータによりエンジン負荷を増加している間は、インタークーラを迂回させて吸気をエンジンに導くことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車の冷間時昇温方法。
【請求項３】
エンジン始動後にモータジェネレータによりエンジン負荷を増加している間は、ＥＧＲクーラを迂回させてＥＧＲガスをエンジンに直接環流することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド自動車の冷間時昇温方法。
【請求項４】
エンジン始動後も電熱ヒータを継続して作動させることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のハイブリッド自動車の冷間時昇温方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車の冷間時昇温方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯx（窒素酸化物）を還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxと還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
【０００３】
他方、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア（ＮＨ3）を用いてＮＯxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアそのものを搭載して走行することに関し安全確保が困難であるため、近年においては、尿素水を還元剤として使用することが提案されている。
【０００４】
即ち、排気管の途中（一般的には終端付近）に選択還元型触媒を介装し、その入側に備えた尿素水添加弁により排気ガスの流れに尿素水を添加すると、該尿素水がアンモニアと炭酸ガスに分解され、選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化されることになる。
【０００５】
尚、この種の尿素水を還元剤とする選択還元型触媒を用いた排気浄化装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６１７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、尿素水を還元剤として使用する場合、その還元反応時における十分な触媒活性を得るのに約１８０℃以上の触媒床温度が必要となるので、長時間に亘るエンジン停止時間を経た冷間始動時には、選択還元型触媒が約１８０℃以上に暖まるまで尿素水の添加を開始することができない時間帯が生じ、この間のＮＯx排出量が増えてしまうという問題がある。
【０００８】
このような冷間始動時に触媒活性が得られない問題は、最近の自動車業界内での台頭が著しいハイブリッド自動車においても同様であり、例え発進時に電力走行によりエンジンを停止状態としてＮＯxの排出を抑えられたとしても、充放電収支でバッテリが所定の閾値を下まわった時にエンジンが始動した段階で該エンジンは未だ冷えたままであり、選択還元型触媒が排気ガスにより暖められて十分な触媒活性が得られるまで尿素水の添加を開始できないことが懸念されている。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、エンジンの冷間始動時に排気浄化用触媒の触媒床温度を短時間のうちに活性温度まで昇温し得るハイブリッド自動車の冷間時昇温方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、エンジンとモータジェネレータを併用し且つ前記エンジンからの排気ガスを導く排気管の途中に排気浄化用触媒を備えたハイブリッド自動車の冷間時昇温方法であって、前記排気浄化用触媒の入側に電熱ヒータを備え、該電熱ヒータを発進時の電力走行中に作動させて前記排気浄化用触媒を予熱しておき、エンジン始動後はモータジェネレータを発電機として利用することでエンジン負荷を増加することを特徴とするものである。
【００１１】
このようにした場合、発進時の電力走行中はエンジンが停止状態にあることから排気ガスの排出量が零に抑えられ、しかも、この電力走行中に電熱ヒータの作動により前記排気浄化用触媒が予熱され、電力走行による発進後にエンジンが始動される段階までに排気浄化用触媒の触媒床温度が嵩上げされる。
【００１２】
そして、エンジン始動後にモータジェネレータが発電機として利用されてエンジン負荷が増加されると、このエンジン負荷の増加に応じて燃料噴射量が増加することにより排気温度が急速に上昇し、既に電熱ヒータの予熱により嵩上げされている排気浄化用触媒の触媒床温度が短時間のうちに活性温度まで昇温されることになる。
【００１３】
尚、電力走行中に電熱ヒータも使うことでバッテリの充電量が低下するが、そもそもバッテリが満杯となればモータジェネレータを発電機として利用することはできなくなるため、この間の電力消費量は、次のエンジン始動時にモータジェネレータで発電される電力を蓄えるための充電余裕分となる。
【００１４】
また、エンジン始動後にモータジェネレータによりエンジン負荷を増加している間は、インタークーラを迂回させて吸気をエンジンに導くことが好ましく、このようにすれば、吸気をインタークーラで冷やさずにエンジンに導くことで排気温度を効率良く高めることが可能となる。
【００１５】
更に、エンジン始動後にモータジェネレータによりエンジン負荷を増加している間は、ＥＧＲクーラを迂回させてＥＧＲガスをエンジンに直接環流することが好ましく、このようにすれば、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラで冷やさずにエンジンに直接環流することで排気温度を効率良く高めることが可能となる。
【００１６】
尚、エンジン始動後も電熱ヒータを継続して作動させることが好ましく、このようにすれば、電熱ヒータによる加熱も併用することで排気温度を更に効率良く高めることが可能になると共に、モータジェネレータにより発電される電力を電熱ヒータで消費することでバッテリの充電が満杯にならないよう充放電収支を制御し、モータジェネレータの発電機としての利用を継続させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
上記した本発明のハイブリッド自動車の冷間時昇温方法によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１８】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、発進時の電力走行中に排気ガスの排出量を零に抑えつつ電熱ヒータの作動により排気浄化用触媒を予熱して触媒床温度を嵩上げすることができ、しかも、エンジン始動後にはモータジェネレータを発電機として利用することでエンジン負荷を増加して排気温度を急速に上昇することができるので、排気浄化用触媒の触媒床温度を短時間のうちに活性温度まで昇温することができ、該排気浄化用触媒をエンジン始動後の早い段階から活性状態として排気浄化性能を向上することができる。
【００１９】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、吸気をインタークーラで冷やさずにエンジンに導くことで排気温度を効率良く高めることができ、排気浄化用触媒の触媒床温度をより早く活性温度まで昇温することができる。
【００２０】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラで冷やさずにエンジンに直接環流することで排気温度を効率良く高めることができ、排気浄化用触媒の触媒床温度をより早く活性温度まで昇温することができる。
【００２１】
（ＩＶ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、電熱ヒータによる加熱も併用することで排気温度を更に効率良く高めることができると共に、モータジェネレータにより発電される電力を電熱ヒータで消費することでバッテリの充電が満杯にならないよう充放電収支を制御することができ、これによりモータジェネレータの発電機としての利用を継続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】本形態例における冷間始動の実施手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、エンジン１とモータジェネレータ２を併用し且つその相互間に動力を断接可能なクラッチ３を介装したハイブリッド自動車を概略的に示しており、前記モータジェネレータ２が変速機４と接続されていて、減速時にモータジェネレータ２を発電機として作動させることによりエネルギ回生しながら回生ブレーキをかけてインバータ５を介しバッテリ６に蓄電し、走行時にはモータジェネレータ２を電動モータとして作動させることによりエンジン１をトルクアシストしてエンジン１の負担を軽減し得るようにしてあるが、発進時にあっては、モータジェネレータ２のみによる電力走行を行い、バッテリ６が所定の閾値を下まわった時にエンジン１が始動されるようになっている。
【００２５】
ここで、前記エンジン１にはターボチャージャ７が搭載されており、エアクリーナ８から導いた吸気９を吸気管１０を通し前記ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａへ導いて加圧し、その加圧された吸気９をインタークーラ１１を通して空冷してから吸気マニホールド１２を介しエンジン１の各気筒に分配して導入するようにしてある。
【００２６】
そして、このエンジン１の各気筒から排気マニホールド１３を介し排出された排気ガス１４を前記ターボチャージャ７のタービン７ｂへ送り、該タービン７ｂを駆動した排気ガス１４を排気管１５を通して車外へ排出するようにしてある。
【００２７】
また、前記排気管１５の途中には、酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させる性質を備えた選択還元型触媒１６が装備されており、該選択還元型触媒１６より上流側の排気管１５に貫通装着された尿素水添加弁１７から噴射された尿素水が排気ガス１４中でアンモニアと炭酸ガスに分解され、前記選択還元型触媒１６上で排気ガス１４中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化されるようになっている。
【００２８】
更に、選択還元型触媒１６が収容されている触媒マフラー１８の入口には、前記バッテリ６の電力により作動する電熱ヒータ１９が装備されており、以下に詳述する発進時の電力走行中に作動して発熱するようにしてある。
【００２９】
また、特に本形態例においては、前記コンプレッサ７ａより下流の吸気管１０に、インタークーラ１１を迂回させてエンジン１側へ吸気９を導くバイパスパイプ２０が設けられており、流路切替バルブ２１により前記バイパスパイプ２０を選択して吸気９を流すこともできるようになっている。
【００３０】
更に、前記エンジン１には、排気マニホールド１３の出口付近から排気ガス１４の一部をＥＧＲガス１４’として抜き出して吸気マニホールド１２の入口付近に再循環するＥＧＲパイプ２２が設けられており、該ＥＧＲパイプ２２の途中にＥＧＲガス１４’を冷却するＥＧＲクーラ２３が装備され且つその下流側にＥＧＲガス１４’の再循環量を調整するＥＧＲバルブ２４が装備されている。
【００３１】
しかも、前記ＥＧＲパイプ２２には、前記ＥＧＲクーラ２３を迂回させてエンジン１側へＥＧＲガス１４’を導くバイパスパイプ２５が設けられており、流路切替バルブ２６によりＥＧＲガス１４’が前記バイパスパイプ２５を選択して流れるようになっている。
【００３２】
そして、以上のように構成されたハイブリッド自動車に関し、本形態例にあっては、図２にフローチャートで示す如き手順で冷間始動を実施する。即ち、先ず発進を電力走行で行いながら電熱ヒータ１９を作動させて選択還元型触媒１６を予熱しておき、エンジン１の始動後はモータジェネレータ２を発電機として利用することでエンジン負荷を増加する。
【００３３】
また、エンジン１の始動後にモータジェネレータ２によりエンジン負荷を増加している間は、インタークーラ１１を迂回させて吸気９をエンジン１に導くと共に、ＥＧＲクーラ２３を迂回させてＥＧＲガス１４’をエンジン１に直接環流する。
【００３４】
而して、このようにした場合、発進時の電力走行中はエンジン１が停止状態にあることからＮＯx排出量が零に抑えられ、しかも、この電力走行中に電熱ヒータ１９の作動により前記選択還元型触媒１６が予熱され、電力走行による発進後にエンジン１が始動される段階までに選択還元型触媒１６の触媒床温度が嵩上げされる。
【００３５】
そして、エンジン１の始動後にモータジェネレータ２が発電機として利用されてエンジン負荷が増加されると、このエンジン負荷の増加に応じて燃料噴射量が増加することにより排気温度が急速に上昇し、既に電熱ヒータ１９の予熱により嵩上げされている選択還元型触媒１６の触媒床温度が短時間のうちに活性温度まで昇温されることになる。
【００３６】
尚、電力走行中に電熱ヒータ１９も使うことでバッテリ６の充電量が低下するが、そもそもバッテリ６が満杯となればモータジェネレータ２を発電機として利用することはできなくなるため、この間の電力消費量は、次のエンジン１の始動時にモータジェネレータ２で発電される電力を蓄えるための充電余裕分となる。
【００３７】
また、エンジン１の始動後にモータジェネレータ２によりエンジン負荷を増加している間に、インタークーラ１１を迂回させて吸気９をエンジン１に導くと共に、ＥＧＲクーラ２３を迂回させてＥＧＲガス１４’をエンジン１に直接環流すると、吸気９やＥＧＲガス１４’をインタークーラ１１やＥＧＲクーラ２３で冷やさずにエンジン１に導くことで排気温度を効率良く高めることが可能となる。
【００３８】
尚、電熱ヒータ１９は、エンジン１の始動後も継続して作動させるようにしても良く、そのようにすれば、電熱ヒータ１９による加熱も併用することで排気温度を更に効率良く高めることが可能になると共に、モータジェネレータ２により発電される電力を電熱ヒータ１９で消費することでバッテリ６の充電が満杯にならないよう充放電収支を制御し、モータジェネレータ２の発電機としての利用を継続させることが可能となる。
【００３９】
従って、上記形態例によれば、発進時の電力走行中にＮＯx排出量を零に抑えつつ電熱ヒータ１９の作動により選択還元型触媒１６を予熱して触媒床温度を嵩上げすることができ、しかも、エンジン１の始動後にはモータジェネレータ２を発電機として利用することでエンジン負荷を増加して排気温度を急速に上昇することができるので、選択還元型触媒１６の触媒床温度を短時間のうちに活性温度まで昇温することができ、該選択還元型触媒１６をエンジン１の始動後の早い段階から活性状態として尿素水添加弁１７による尿素水の添加を開始し、前記選択還元型触媒１６上で排気ガス１４中のＮＯxを良好に還元浄化させて従来よりＮＯx浄化性能を向上することができる。
【００４０】
また、特に本形態例においては、吸気９をインタークーラ１１で冷やさずにエンジン１に導くことで排気温度を効率良く高めることができ、更には、ＥＧＲガス１４’をＥＧＲクーラ２３で冷やさずにエンジン１に直接環流することでも排気温度を効率良く高めることができるので、選択還元型触媒１６の触媒床温度をより早く活性温度まで昇温させて尿素水添加弁１７による尿素水の添加を開始することができる。
【００４１】
更に、エンジン１の始動後も電熱ヒータ１９による加熱を併用した場合には、排気温度を更に効率良く高めることができると共に、モータジェネレータ２により発電される電力を電熱ヒータ１９で消費することでバッテリ６の充電が満杯にならないよう充放電収支を制御することができ、これによりモータジェネレータ２の発電機としての利用を継続させることができる。
【００４２】
尚、本発明のハイブリッド自動車の冷間時昇温方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、ハイブリッド自動車の排気管の途中に備えられる排気浄化用触媒については、燃料（炭化水素）を還元剤とする選択還元型触媒であっても良いし、排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス中のＯ2濃度が低下した時に未燃ＨＣやＣＯ等の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化する性質を備えたＮＯx吸蔵還元触媒が排気浄化用触媒であっても良く、これ以外の様々な排気浄化用触媒を搭載したハイブリッド自動車について適用することが可能であること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１      エンジン
２      モータジェネレータ
６      バッテリ
９      吸気
１１    インタークーラ
１４’  ＥＧＲガス
１６    選択還元型触媒（排気浄化用触媒）
１９    電熱ヒータ
２３    ＥＧＲクーラ
【図１】
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【図２】
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