(57)【要約】  排気ガス処理装置（１５）を暖機するための方法を紹介している。その方法は次のステップ、即ち、排気ガス処理装置（１５）を暖機する必要性を検出するステップ（Ｓ１）、および排気ガスを発生する内燃エンジン（３）を電動モータ（５）が補助駆動するように、電動モータ（３）を制御するステップ（Ｓ５）を有している。そこで内燃エンジン（３）は電動モータ（５）により、事前設定自在の回転数に保持される。【選択図】図１
2014513235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス処理装置（１５）を暖機するための方法であって、
排気ガス処理装置を暖機する必要性を検出する（Ｓ３）ステップを有し、
更に、排気ガスを発生する内燃エンジン（３）を電動モータ（５）が補助駆動するように、電動モータ（５）を制御するステップ（Ｓ５）を有し、
内燃エンジン（３）が、事前設定自在の回転数に保持される
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
内燃エンジン（３）を補助駆動することにより、内燃エンジン（３）の排気ガスが、電動モータ（５）を使わずに内燃エンジン（３）を駆動する時と較べて、高い温度を有している
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１および２のいずれかに記載の方法において、
内燃エンジン（３）が独力で駆動できないように、内燃エンジン（３）の噴射パラメータおよび／または点火パラメータを選択するステップ（Ｓ７）を有している
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
内燃エンジン（３）の燃焼でトルク発生割合を犠牲にして、電動モータ（５）を使わない内燃エンジン（３）の駆動と比較して排気ガスの温度が高くなるように、回転数および噴射パラメータおよび／または点火パラメータを決定する
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法において、
排気ガス処理装置において実際温度を検出するステップ（Ｓ９ａ）を有している
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
実際温度を事前設定自在の温度規定値と比較するステップ（Ｓ９ａ）、そして実際温度が事前設定自在の温度規定値に相当する又はこれを上回ると、電動モータによる補助駆動過程を終了するステップを有している
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の方法において、
排気ガス処理装置（１５）を暖機する必要性を検出した後に、事前設定自在の時間間隔が経過すると直ぐに、電動モータ（３）による補助駆動過程を終了するステップを有している
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法を実施するように構成されている制御装置（１）。
【請求項９】
コンピュータプログラム要素であって、
プロセッサで実行される時、請求項１〜７のいずれかに記載の方法を実施するように構成されている
コンピュータプログラム要素。
【請求項１０】
コンピュータ読み取り可能な媒体であって、
請求項９に記載のプログラム要素が格納されている媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータを使って内燃エンジンを補助駆動することによる排気ガス処理装置の暖機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気ガスの低減および排気ガスの監視は、現代産業分野における重要なテーマである。内燃エンジンの排気ガスは特に、例えば排出規制により排気ガス処理装置で処理せねばならない。排気ガス処理装置が最適に機能するためには、特定温度での使用が必要である。
【０００３】
排気ガス処理装置は、必要とする使用温度を得る又は保持するために、内燃エンジンで発生した排気ガスを使って暖機する。そこでは内燃エンジンにおける燃焼によるエネルギの大半が、エンジンのトルクを発生するために使用される。そのエネルギの僅かな割合が、発熱ないし熱エネルギの形態で排出される。
【０００４】
排出目標を達成するために、冷温スタート時には触媒装置を出来るだけ急速に使用温度に到達させねばならない。その一つの方法は点火角度を遅らせることである。その場合にはトルクを発生するためのエネルギ割合が減少し、同時に発熱の割合が増加する。排気ガスと一緒に熱として排気ガス処理装置に排出されるエネルギの割合は、無制限に増加することができない。それが制限を受ける理由は、トルクを発生するエネルギ割合を過剰に低減すると、内燃エンジンが自己の損失を埋め合わせできず、従って不円滑に回転する、それどころか停止するからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上により、排気ガス処理装置の暖機を改善および／または加速することに対する要求がある場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのような要求は、独立請求項に従う本発明の対象によりカバーすることができる。本発明の利点ある実施形態は、従属請求項に記載している。本発明の実施形態に関して特徴、詳細、そして可能性のある利点を、以下において詳細に検討する。
【０００７】
本発明の第一観点に基づいて、排気ガス処理装置を暖機する方法を紹介する。当該方法は次のステップ、即ち、排気ガス処理装置を暖機する必要性を検出する、そして排気ガスを発生する内燃エンジンを電動モータが補助駆動するように電動モータを制御する、というステップを有している。そこでは内燃エンジンが事前設定自在の回転数に、電動モータにより保持される。
【０００８】
別の言い方をすれば本発明のアイデアは、高い排気ガス温度が生じるように、エンジン回転を考慮しないで内燃エンジンを駆動することに基づいている。そこでは内燃エンジンでバランスのとれた回転数変化を、電動モータにより確保する。
【０００９】
そのために例えば点火時期を遅く選択して、シリンダの燃焼室で燃料混合体が完全に燃焼する前に、ピストンが下側死点の方向に十分に動いているようにすることがある。このことは、燃焼時に放出される熱エネルギが増加することになる。しかしながら同時に、エンジンの回転トルクないし出力が減少する。このことは電動モータを使わない駆動では、内燃エンジンが“不円滑な”回転または停止となる場合がある。しかしながら本発明によれば、電動モータが内燃エンジンを補助駆動して、事前設定できる例えば一定回転数に保持する。その回転数は、例えば自動車の制御装置により自動的に、あるいは自動車の運転者により設定することができる。
【００１０】
当該方法は例えば、内燃エンジンと電動モータを備えたハイブリッドカーに使用することができる。
【００１１】
排気ガス処理装置は、例えば触媒装置および粒子フィルタのように、多くの構成部品を有していることがある。更に排気ガス処理装置の中に、それに接して、あるいはその前にＯ２センサを設けていることがある。本発明の方法を使うことにより、触媒装置およびＯ２センサのような個々の部品、あるいは排気ガス処理装置全体を暖機することができる。
【００１２】
排気ガス処理装置を暖機する必要性を検出するためには、例えば内燃エンジンの冷温スタートを検知または測定できる例えば検知器またはセンサを設けていることがある。更に排気ガス処理装置の中に直接、温度センサを設けていることもある。
【００１３】
電動モータの制御には、電動モータの回転数の調整ないし再調整を含んでいることがある。電動モータは内燃エンジンのトルクとは関係なく、内燃エンジンを補助駆動することができる。電動モータが保持する事前設定自在の内燃エンジン回転数は、例えば一定とすることがあるが、例えば制御装置または自動車の運転者により変更する場合もある。
【００１４】
本発明による方法が有する利点は、例えば内燃エンジンの冷温スタート後に、排気ガス処理装置の最適使用温度に到達するまでの時間、それは“ライトオフ”時間とも呼ばれるが、それを短縮できることである。内燃エンジンの排気ガスを使って排気ガス処理装置を強力且つ加速して暖機することにより、特に触媒装置およびＯ２センサで、より急速に必要な使用温度に到達することができる。このことが排出物（エミッション）の低減に至る。更にこの方法をハイブリッドカーに使用する時には、早めに内燃エンジンを切ることができ、それがＣＯ２の低減に至る。
【００１５】
本発明の実施例によれば、電動モータが内燃エンジンを補助駆動することにより、内燃エンジンの排気ガスが、電動モータを使わずに内燃エンジンを駆動する時と較べて、同じ回転数で高い温度を有している。そのとき内燃エンジンの燃焼で、より大きな割合のエネルギが熱エネルギとして放出されるので、排気ガスの温度が高くなっている。
【００１６】
本発明の別の実施例によれば、当該方法は更に次のステップ、即ち、内燃エンジンが独力で駆動できないように、内燃エンジンの噴射パラメータおよび／または点火パラメータを選択する、というステップを有している。噴射パラメータおよび点火パラメータは例えば、噴射量、噴射時間、噴射間隔、噴射する燃料混合体の成分、および点火時期とすることがある。エンジン回転を考慮せずにこれらのパラメータを選択することにより、排気ガスにおいて発熱上昇が大きくなることを確保している。
【００１７】
例えば噴射パラメータおよび点火パラメータは、内燃エンジンのトルク発生とは関係なく、出来るだけ高い排気ガスの温度が確保されるように選択することができる。
【００１８】
本発明の別の実施例によれば、内燃エンジンの燃焼でトルク発生割合を犠牲にして、電動モータを使わない内燃エンジンの駆動と比較して排気ガスの温度が高くなるように、事前設定自在の回転数および噴射パラメータおよび／または点火パラメータを選択ないし決定している。
【００１９】
本発明の別の実施例によれば、当該方法は更に、排気ガス処理装置において実際温度を検出する、というステップを有している。その実際温度は、例えば触媒装置のような排気ガス処理装置の構成部品の位置、あるいは排気ガス処理装置の前にあるＯ２センサの位置で検出することができる。実際温度はセンサを使って直接的に、または例えば排気ガス処理装置の範囲で冷却水温度を介して間接的にも検出することができる。その実際温度は例えば連続的に測定する、あるいは規則的な間隔で検出することもある。実際温度の測定値は、評価のために更に制御装置に送ることがある。
【００２０】
本発明の別の実施例によれば、当該方法は更に次のステップ、即ち、実際温度を事前設定自在の温度規定値と比較する、そして実際温度が事前設定自在の温度規定値に相当する又はこれを上回ると直ぐに、電動モータによる内燃エンジンの補助駆動過程を終了する、というステップを有している。
【００２１】
温度規定値は例えば、排気ガス処理装置ないし排気ガス処理装置構成部品の最適使用温度に相当している場合がある。それを例えばハイブリッドカーの制御装置に設定し、メモリすることができる。その事前設定自在の温度規定値は、例えば２５０℃の領域にあることがある。制御装置は、実際に測定した温度と事前設定された温度規定値の比較を行い、温度規定値に到達していると直ぐ、対応して補助駆動過程を終了することができる。その後、“通常駆動”に切り替えることができる。その“通常駆動”とは、自動車で内燃エンジンのみを使った駆動、または電動モータのみを使った駆動とすることができる。更に“通常駆動”が、電動モータと内燃エンジンの組み合わせを使ったハイブリッド駆動である場合もある。
【００２２】
本発明の別の実施例によれば、当該方法は更に次のステップ、即ち、排気ガス処理装置を暖機する必要性を検出した後に、事前設定自在の時間間隔が経過すると直ぐに、電動モータによる内燃エンジンの補助駆動過程を終了する、というステップを有している。
【００２３】
即ち、排気ガス処理装置における実際温度の測定値と関係なく、補助駆動過程を終了することがある。例えば事前設定された時間経過後でも、排気ガス処理装置において最適使用温度に達しない場合には、当該方法を中断して“通常駆動”に切り替える。事前設定自在の時間間隔は、内燃エンジンの冷温スタート後の例えば２〜５分とすることがある。
【００２４】
本発明の第二観点に基づいて、制御装置について述べるが、それは上記の方法を実施するように実施されている。そのために制御装置は配線を介して、内燃エンジン、電動モータ、および例えば温度センサのようなセンサと接続状態にある。そこで制御装置は、例えば実際温度の測定値のような信号を受信し、そして内燃エンジンおよび電動モータの駆動を制御し調整するように実施されている。そのために制御装置が例えば、設定自在の内燃エンジン回転数を規定し、そして噴射パラメータおよび点火パラメータを設定することができる。
【００２５】
本発明の第三観点に基づいて、コンピュータプログラム要素について述べるが、それがプロセッサ、例えば制御装置で実施される時、上記の方法を実施するように構成されている。
【００２６】
本発明の第五観点に基づいて、コンピュータ読み取り可能な媒体について述べるが、上記したプログラム要素が、その媒体にメモリされている。
【００２７】
本発明の別の特徴および利点は専門家にとって、添付の図面を参照した以下の例示的な実施形態の説明から明らかである。しかしながら、その実施形態は本発明を制限するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例による方法の概略ダイアグラム。
【図２】本発明の実施例による方法を実施するために適した制御装置を備えているハイブリッドカーシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
すべての図は、本発明による装置およびその構成部品ないし方法ステップを概略的に図示しているに過ぎない。特に間隔および大きさ関係が、図では尺度に忠実に描かれていない。対応する要素には、図において同じ参照符号を設けている。
【実施例】
【００３０】
図１において、本発明の実施例による方法のダイアグラムを図示している。ステップＳ１において内燃エンジン３が始動する。ステップＳ３において、排気ガス処理装置を暖機する必要性を検出する。暖機する必要性に対して可能性のある原因は、例えば内燃エンジン３が冷温スタートする場合である。排気ガス処理装置１５を暖機する必要性を検出するために、排気ガス処理装置１５の実際温度を測定して、ステップＳ９ａと同様に温度規定値と比較することがある。代替として冷温スタートを直接、内燃エンジンで検出することもある。排気ガス処理装置１５を暖機せねばならないことをシステムが確認した場合には、ステップＳ５において電動モータ５を制御して、内燃エンジン３を補助駆動するないし動かせる。そこでは電動モータ５が制御されて、事前規定された回転トルクで内燃エンジン３を駆動する。
【００３１】
ステップＳ７において、内燃エンジン３の噴射パラメータおよび点火パラメータを、排気ガス処理装置１５および特に内部に配設された触媒装置１７を最適に暖機するように選択ないし設定する。そのとき噴射パラメータおよび点火パラメータは、内燃エンジン３が独力で駆動できないように選択されている。内燃エンジン３のエンジン回転を考慮しないで噴射パラメータおよび点火パラメータを変更することは、排気ガス温度の上昇が大きくなることに至る。その高くなった温度により、触媒装置１７および排気ガス処理装置１５の前にあるＯ２センサ１９が、より急速に最適駆動温度に到達することになる。従って電動モータ５を使うことにより、所謂ライトオフ時間が短縮されて、排気ガスの放出が低減する。
【００３２】
ステップＳ９において、異なった方法パラメータを確認することができる。ステップＳ９ａ〜Ｓ９ｃは、互いに並行して又は互いに選択して実施することがある。ステップＳ９ａでは、排気ガス処理装置１５および特に触媒装置１７の実際温度を検出して、温度規定値と比較する。実際温度が温度規定値以下である場合には、矢印で示すように当該方法を続ける、即ち、ステップＳ５とＳ７を繰り返すことがある。そのために例えば電動モータ５そして内燃エンジン３の噴射パラメータおよび点火パラメータを、制御装置１を使って再調整することがある。排気ガス処理装置１５の実際温度が、事前設定された温度規定値に相当する、又はその温度規定値と較べて高い場合には、ステップＳ１１において電動モータ５による補助駆動を終了して、ハイブリッドカーでの“通常”走行モードに移る。そこで通常走行モードが、例えば内燃エンジンによる駆動の場合がある。その場合には内燃エンジン３の燃焼で十分なエネルギ割合をトルク発生のために供給することができ、それにより内燃エンジン３の独力による駆動が可能である。代替として“通常駆動”で自動車を電動モータ５によってのみ、または電動モータと内燃エンジンの組み合わせにより駆動することもある。
【００３３】
ステップＳ９ａに加えて又は代替としてステップＳ９ｂにおいて、排気ガス処理装置１５を暖機する必要性を確認した後に、即ち、例えば冷温スタートした後に、どれ位の時間が経過しているかを検出する。その検出された時間値を、事前設定自在の時間間隔と比較する。検出された時間値が、事前設定された時間間隔と較べて短い場合には、ステップＳ５およびＳ７を繰り返す。検出された時間値が、事前設定された時間間隔と較べて同じ又は長い場合には、補助駆動過程を終了して通常走行モードに移る。
【００３４】
別の追加または代替のステップＳ９ｃを設けていることもある。ステップＳ９ｃにおいては、当該方法を更に実施できるようにするために、まだ電動モータ５のバッテリが十分エネルギを有しているかを確認する。十分にエネルギがある場合には当該方法を継続し、ステップＳ５およびＳ７を繰り返す。最早エネルギが十分でない場合には、内燃エンジン３を使った通常の走行モードに切り替える。
【００３５】
記載している方法は、例えば触媒装置の暖機手段のような別の暖機手段と組み合わせることがある。個々の噴射量の状態および配分を排気ガス温度に合わせることにより、使用温度の最適化を追加して行うことができる。排気ガス処理装置を最適温度設定するこの追加の方法は、ＨＳＰ（均質スプリット）と呼ばれる。
【００３６】
図２において、上記の方法を実施するために適している制御ユニット１を備えたハイブリッドカーシステムを概略的に図示している。そのハイブリッドカーシステムは制御装置１の他に、内燃エンジン３および電動モータ５を有している。その内燃エンジン３および電動モータ５は、カップリング１１を使って互いに接続することができる。排気ガス処理装置１５は内燃エンジン３と接続されている。排気ガス処理装置１５は、触媒装置１７を有している。更に排気ガス処理装置の前に、Ｏ２センサ１９を設けている。ハイブリッドカーシステムは更に、コンバータ９、自動変速機７、自動車ホイール１３が付いた車軸を有している。制御装置１は、言及したハイブリッドカーシステム構成要素全てと接続状態にあり、これらを制御ないし調整することができる。特に制御装置１は、排気ガス処理装置１５またはＯ２センサ１９の場所における実際温度値を検出することができる。更に制御装置１は、内燃エンジン３の噴射パラメータおよび点火パラメータを調整し、そして内燃エンジン３および電動モータ５の回転数を設定ないし調整することができる。
【００３７】
制御装置１の構成は、冷温スタート後に電動モータ５が内燃エンジン３を補助駆動して事前設定自在の回転数に保持するべく、電動モータを制御するようになっている。以上のようにして内燃エンジン３の熱い排気ガスが、必要時に排気ガス処理装置１５を急速に最適の使用温度にする。それによりＣＯ２排出を低減することができる。
【００３８】
最後に、“有する”または類似の表現は、別の要素またはステップを設けている場合のあることを排除するものではないことに注意されたい。更に、不定冠詞“一つ”は、複数を排除しないことを示唆しておきたい。その他に、記載した特徴の異なった実施形態との関連を、任意に互いに組み合わせることができる。更に請求項に記載の参照符号は、請求項の範囲を制限するものとして解釈するべきでないことに注意されたい。
【符号の説明】
【００３９】
１      制御装置
３      内燃エンジン
５      電動モータ
７      自動変速機
９      コンバータ
１１    カップリング
１３    自動車ホイール
１５    排気ガス処理装置
１７    触媒装置
１９    Ｏ２センサ
【図１】
2014513235.tif 000003
【図２】
2014513235.tif 000004
【国際調査報告】
2014513235.tif 000005
2014513235.tif 000006
2014513235.tif 000007
2014513235.tif 000008
2014513235.tif 000009
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