(57)【要約】【課題】消音装置の水没開始を正確に検出して排気口からの水の浸入を防止する車両を提供することである。【解決手段】内燃機関１１と、一端が内燃機関１１の排気マニホールドに接続され、他端が外気に開放されるとともに、車体の下面３に上下方向に移動自在に支持され、内燃機関１１の排気音を低減する消音装置３３と、車体の下面３の消音装置３３と対向する位置に設けられ、消音装置３３が水没開始により浮き上がったことを検出する水没スイッチ５０と、水没スイッチ５０の検出状態が所定時間継続したときに内燃機関１１を始動する制御装置２０とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
一端が前記内燃機関の排気マニホールドに接続され、他端が外気に開放されるとともに、車体の下面に上下方向に移動自在に支持され、前記内燃機関の排気音を低減する消音装置と、
前記車体の下面に設けられ、前記消音装置が水没開始により浮き上がったことを検出する水没スイッチと、
前記水没スイッチの検出状態が所定時間継続したときに前記内燃機関を始動する制御装置と、
を備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関し、特に、内燃機関の排気音を低減する消音装置の水没開始を判断する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の車両は、内燃機関の排気音を低減する消音装置が車体の下面に吊り下げ支持されている。そのため、大雨等で水位が上昇した路面を走行する場合には、消音装置の排気口から水が浸入して排気系に悪影響を与える可能性がある。
【０００３】
そこで、消音装置の近傍が水没した場合には、水没によって排気口の温度が低下する現象を利用して、車両走行中に、内燃機関からの排気ガスを浄化する触媒の温度と消音装置の排気口の温度との温度差を算出し、この温度差が所定値よりも大きいときに、消音装置が水没していると判断する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特に、特許文献１に記載の技術では、ハイブリッド車両がＨＶモードで走行中に、消音装置が水没していると判断した場合に、ＨＶモードからＥＶモードに変更することを禁止（内燃機関の停止を禁止）して排気ガスの排圧によって排気口からの水の浸入を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１２８５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、消音装置の水没判断のために排気ガスの温度を利用しているので、内燃機関が駆動していることが前提となっている。このため、内燃機関が停止している状態では、消音装置の水没開始を判断することができない。
【０００７】
特に、ハイブリッド車両において、内燃機関を停止して走行するＥＶモードで水位が上昇した路面を走行する場合には、消音装置の近傍が水没しても触媒温度と排気口温度との温度差が小さいために、正確な水没判断が困難である。
【０００８】
そこで、本発明では、消音装置の水没開始を正確に検出して排気口からの水の浸入を防止する車両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】
本発明の車両は、内燃機関と、一端が前記内燃機関の排気マニホールドに接続され、他端が外気に開放されるとともに、車体の下面に上下方向に移動自在に支持されており、前記内燃機関の排気音を低減する消音装置と、前記車体の下面に設けられ、前記消音装置が水没開始により浮き上がったことを検出する水没スイッチと、前記水没スイッチの検出状態が所定時間継続したときに前記内燃機関を始動する制御装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、消音装置の水没開始を正確に検出でき、排気口からの水の浸入を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】排気系統の概略構成を示す斜視図である。
【図３】消音装置の拡大図であり、図３（Ａ）は側面図であり、図３（Ｂ）は正面図である。
【図４】図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】消音装置が水没開始したときの拡大図であり、図５（Ａ）は側面図であり、図５（Ｂ）は正面図である。
【図６】排出管の拡大図である。
【図７】消音装置の水没開始時の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示すように、本実施形態のハイブリッド車両１は、内燃機関としてエンジン１１と、エンジン１１の出力軸に接続された動力伝達機構１２と、動力伝達機構１２に接続された主に発電用の第１モータジェネレータ１３と、動力伝達機構１２に図示しない減速ギヤを介して接続された主に駆動用の第２モータジェネレータ１４と、これら全体を制御する制御装置２０とを備える。
【００１３】
動力伝達機構１２には遊星歯車機構が用いられている。遊星歯車機構は、外歯歯車のサンギヤ、内歯歯車のリングギヤ及びプラネタリキャリヤを備えており、プラネタリキャリヤにはエンジン１１の出力軸が、サンギヤには第１モータジェネレータ１３が、リングギヤには第２モータジェネレータ１４がそれぞれ接続されている。また、動力伝達機構１２には、図示しないギヤ機構を介してデファレンシャルギヤ１５が接続されており、デファレンシャルギヤ１５には車軸を介して駆動輪１６，１６が接続されている。
【００１４】
エンジン１１及び第２モータジェネレータ１４の駆動力は、動力伝達機構１２、ギヤ機構、デファレンシャルギヤ１５を介して駆動輪１６，１６に伝達される。
【００１５】
第１モータジェネレータ１３及び第２モータジェネレータ１４は、いずれも発電機あるいは電動機として駆動できる同期発電電動機である。第１モータジェネレータ１３及び第２モータジェネレータ１４は、図示しないインバータを介してバッテリ１７に接続されており、バッテリ１７から電力供給を受けるとともに、バッテリ１７に対して充電を行うことが可能である。
【００１６】
制御装置２０には、運転者のアクセルの踏み込みや、ブレーキペダルの踏み込み等の運転要求に基づいて、燃費及び出力特性等が最適となるように、エンジン１１、第１モータジェネレータ１３、第２モータジェネレータ１４を制御する。ハイブリッド車両１の主な走行モードとしては、エンジン１１を停止して第２モータジェネレータ１４のみで走行するＥＶモードと、エンジン１１と第２モータジェネレータ１４との両方を駆動して走行するＨＶモードとがある。制御装置２０は、ＨＶモードからＥＶモードに変わる場合に、エンジン１１を停止する。逆に、ＥＶモードからＨＶモードに変わる場合には、エンジン１１を始動する。エンジン１１の始動後はエンジン１１の排気マニホールドに接続された排気管３０ａから排気ガスが排出される。
【００１７】
次にエンジン１１から排出される排気ガスの排気装置２について説明する。排気装置２は、図示しない車体の下方に配置されており、エンジン１１の排気マニホールドに接続される上流側の排気部２ａと、その下流側に連続して接続され、排気ガスを車体の外部に排出する下流側の排気部２ｂとから構成されている。
【００１８】
図２に示すように、上流側の排気部２ａは、排気ガスを浄化する三元触媒３１と、排気音を低減するサブマフラ３２とを備えている。エンジン１１の排気マニホールドに接続されている排気管３０ａの下流端には、三元触媒３１が接続されている。三元触媒３１の下流端には排気管３０ｂを介してサブマフラ３２が接続されている。サブマフラ３２の下流端には排気管３０ｃが接続されており、この排気管３０ｃの下流端にはフランジ３４ａが設けられている。サブマフラ３２の両側面には一対のブラケット３２ａが固定されており、このブラケット３２ａは図示しない弾性部材を介して車体の下面に支持されている。よって、上流側の排気部２ａは、排気管３０ａがエンジン１１の排気マニホールドに接続固定され、ブラケット３２ａが車体の下面に支持されることによって、車体の下面に吊り下げ支持されている。
【００１９】
下流側の排気部２ｂは、消音装置としてのメインマフラ３３と、メインマフラ３３を車体の上下方向に移動自在に支持する支持手段４０（後述）と、柔軟性を有する蛇腹状のフレキシブル管３５とを備えている。
【００２０】
排気管３０ｃのフランジ３４ａには、このフランジ３４ａと同形状のフランジ３４ｂを介して排気管３０ｄが固定されている。この排気管３０ｄの下流端にはメインマフラ３３が接続されている。また、排気管３０ｄの途中部分には、フレキシブル管３５が介在しており、このフレキシブル管３５によって、メインマフラ３３は上下左右方向に動くことが可能となっている。メインマフラ３３の後端には、排気ガスを外部に排出する排出管３６が設けられている。図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、排出管３６は、メインマフラ３３から平行に延びる延出部３６ａと、この延出部３６ａから連続して車体の下方に向かって屈曲する屈曲部３６ｂとを備えている。
【００２１】
メインマフラ３３は、車体の前後方向に長い円柱形状であり、排気音を低減するために所定の容積を有している。メインマフラ３３の内部は、複数の空間に区画されており、それら空間はそれぞれ連通して、メインマフラ３３の内部において長い流路を形成している。また、各空間にはグラスウールやスチールウール等の吸音材が充填されている。メインマフラ３３は、アルミニウム合金等の軽金属材料によって形成されている。このように、  メインマフラ３３の内部は殆ど空間で構成されており、全体として水に浮く比重を有する。
【００２２】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４に示すように、支持手段４０は、メインマフラ３３の両側に設けられており、メインマフラ３３と車体の下面３とを接続している。支持手段４０は、車体の下面３に揺動自在に支持される車体側揺動部材４１と、メインマフラ３３に揺動自在に支持されるマフラ側揺動部材４２と、これら揺動部材を接続するゴムインシュレータ４３とを備えている。車体側揺動部材４１及びマフラ側揺動部材４２は、断面円形状の軸部材をコ字形状に屈曲して形成されている。
【００２３】
車体の下面３のメインマフラ３３の両側に対応する位置には、メインマフラ３３の長手方向に延びる孔３ａを有する支持部３ｂがそれぞれ設けられている。支持部３ｂの孔３ａには、車体側揺動部材４１の上側の軸４１ａが挿入されており、車体側揺動部材４１は、支持部３ｂの孔３ａに対して揺動自在に支持されている。車体側揺動部材４１の下側の軸４１ｂには、ゴムインシュレータ４３が回動自在に支持されている。ゴムインシュレータ４３は、軸４１ｂと平行な２つの孔４３ａ、４３ｂを有しており、これらの孔４３ａ、４３ｂは上下に配置されている。上側の孔４３ａに軸４１ｂが挿入されている。
【００２４】
ゴムインシュレータ４３の下側の孔４３ｂには、マフラ側揺動部材４２の上側の軸４２ａが挿入されている。マフラ側揺動部材４２の下側の軸４２ｂは、メインマフラ３３の側面に揺動自在に支持されている。メインマフラ３３の側面には、メインマフラ３３の長手方向に延びる孔３３ａを有する支持部３３ｂが設けられている。この孔３３ａにマフラ側揺動部材４２の下側の軸４２ｂが挿入されている。車体側揺動部材４１及びマフラ側揺動部材４２のコ字形状の開放端には、エンドプレート４１ｃ，４２ｃがそれぞれ取り付けられる。
【００２５】
このように支持手段４０によって、メインマフラ３３は、車体の下面３から車体の上下方向に移動自在に吊り下げ支持されて、車体の下面３に近接する位置と、自重により下方に吊り下げられる位置との間で上下移動自在に支持される。
【００２６】
車体の下面３においてメインマフラ３３の後端部と対向する位置には、メインマフラ３３が水没開始により浮き上がったことを検出する水没スイッチ５０が設けられている。水没スイッチ５０は、防水性の機械式スイッチである。また、水没スイッチ５０は制御装置２０に接続されており、水没スイッチ５０がオンしている信号を制御装置２０に出力する。制御装置２０は、水没スイッチ５０からの信号に基づき、水没スイッチ５０のオン状態が連続されているときのオン回数をカウントするカウント手段を備えている。カウント手段によるカウント内容の詳細については後述する。
【００２７】
次に支持手段４０の動作について説明する。図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、メインマフラ３３が水没開始した状態を示している。なお、図中符号Ｌは水面を示す。図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、メインマフラ３３が水没開始すると、メインマフラ３３に浮力が作用し、車体側揺動部材４１及びマフラ側揺動部材４２がメインマフラ３３のそれぞれ外側に揺動して折り畳まれるとともに、ゴムインシュレータ４３も弾性変形する。メインマフラ３３の浮き上がりに追従してフレキシブル管３５も変形する。このように、下流側の排気部２ｂは、水没開始するとメインマフラ３３の浮力によって浮き上がる。
【００２８】
さらに、水位が上昇すると、メインマフラ３３は車体の下面３に設けられた水没スイッチ５０を押圧して水没スイッチ５０をオンする。水没がおさまると、浮力がなくなりメインマフラ３３は自重で下降する。また、メインマフラ３３が自重により最下位置にあるときには、ゴムインシュレータ４３によって通常走行時の振動は吸収される。なお、上流側の排気部２ａは、車体の下面３に支持されているので水没しても浮き上がらない。
【００２９】
ここで、メインマフラ３３の排出管３６の取付位置について説明する。図６は、水没開始時にメインマフラ３３が浮力によって浮き上がり水没スイッチ５０を押圧している状態を示している。図６に示すように、排出管３６は、水没スイッチ５０がオンした状態において、延出部３６ａの下端３６ａ１が水面Ｌよりも高い位置となるように、メインマフラ３３に取り付けられている。このように取り付けることによって、水没スイッチ５０がオンした状態でも下端３６ａ１からの水の浸入を防ぐことができる。このため、屈曲部３６ｂの終端３６ｂ１は水面Ｌに水没していてもよい。
【００３０】
次に、メインマフラ３３の水没開始判断及びそのときの制御に関して図７の制御ルーチンを参照して説明する。メインマフラ３３の水没開始判断は、水没スイッチ５０のオン状態が連続する時間と、メインマフラ３３の水没を判断するための所定時間とを比較することによって行われる。図７の制御ルーチンでは、水没スイッチ５０のオン状態が連続する時間を、水没スイッチ５０のオン状態が連続する回数を算出することによって計測している。すなわち、制御ルーチンを１回繰り返すごとに、水没スイッチ５０のオンオフ状態が検出されるので、このときオン状態が連続する回数によって、オン状態の連続時間を計測している。また、オン状態の連続時間をオン状態が連続する回数によって計測しているので、連続時間と比較する所定時間も所定回数としている。このため、以下の説明では、オン状態の連続時間を連続回数として、所定時間を所定回数として説明する。
【００３１】
図７の制御ルーチンにおいて、ステップＳ１０でエンジン１１が停止しているかを判断する。ステップＳ１０では、制御装置２０が走行モードを確認する。ＨＶモードであればエンジン１１は駆動しており、ＥＶモードであればエンジン１１は停止している。このため、ＨＶモードであればステップＳ１７に進み、制御ルーチンの最初に戻る。ＥＶモードであればステップＳ１１に進む。
【００３２】
ステップＳ１１では、水没スイッチ５０がオンしているかを検出する。ステップＳ１１において、水没スイッチ５０がオフしているときには、メインマフラ３３は水没開始していないので、ステップＳ１５に進んでカウンタ手段をクリアし、続くステップＳ１６においてエンジン１１の停止を確認して、制御ルーチンの最初に戻る。
【００３３】
一方、ステップＳ１１において、水没スイッチ５０がオンする状態には、走行中に段差等を乗り越えたときの上下振動による一時的なスイッチオン、メインマフラ３３の一時的な浸水によるスイッチオン、メインマフラ３３の水没開始によるスイッチオンがあるが、いずれのスイッチオンでもステップＳ１２に進む。
【００３４】
ステップＳ１２では、水没スイッチ５０のオン状態の連続回数を算出する。制御ルーチンを１回繰り返すごとに、水没スイッチ５０のオンオフ状態が検出されるので、このときオン状態が連続していればそのオン回数をカウントアップする。カウントアップは、制御装置２０のカウンタ手段に記憶されたこれまでのオン状態の回数に、今回のオン状態の回数（１回）が加算されることによって行われる。今回が初めてのスイッチオンであればオン連続回数は１回となり、この回数は制御装置２０のカウンタ手段にカウントされて記憶される。連続回数を算出した後、ステップＳ１３に進む。
【００３５】
ステップＳ１３では、水没スイッチ５０のオン状態の連続回数と、メインマフラ３３が水没開始した状態を判別するための所定回数Ｔとを比較する。まず、所定回数Ｔについて説明する。走行中に段差等を乗り越えてメインマフラ３３が上下振動する状態や、メインマフラ３３が一時的に浸水する状態では、水没スイッチ５０が一時的にオンする。このような状態はメインマフラ３３が水没開始した状態ではないので、当該状態を正確に判別するために所定回数Ｔが設定されている。すなわち、上述した上下振動によるスイッチオンや、一時的な浸水によるスイッチオンでは一時的にオン信号が出力される。一方、水没開始によるスイッチオンでは連続的にオン信号が出力される。
【００３６】
このため、水没スイッチ５０のオン連続回数をカウントすることによって、メインマフラ３３が水没開始した状態であるかを判断する。なお、所定回数Ｔは、メインマフラ３３の形状や大きさ等に応じて予め最適な回数に設定される。
【００３７】
水没スイッチ５０のオン連続回数が所定回数Ｔよりも少ないときには、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６ではエンジン１１が停止していることを確認してステップＳ１７に進み、制御ルーチンの最初に戻る。
【００３８】
そして、再度、ステップＳ１０から開始されて、ステップＳ１１を経由したステップＳ１２では水没スイッチ５０がオンした連続回数を算出する。今回は２回目の制御ルーチンであるので連続回数は、前回カウンタ手段に記憶された１回に、今回の１回が加算されて連続回数は２回になり、この回数がカウンタ手段に新たに記憶される。
【００３９】
このように制御ルーチンが複数回繰り返されて、水没スイッチ５０のオン連続回数が所定回数Ｔよりも多くなったときに、メインマフラ３３が水没開始状態であると判断してステップＳ１４に進む。なお、制御ルーチンを繰り返している間も水位が上昇する場合もあるが、図６に示すように、水没スイッチ５０がオンした状態において、排出管３６は、延出部３６ａの下端３６ａ１が水面Ｌよりも高い位置となるようにメインマフラ３３に取り付けられているので、排出管３６の下端３６ａ１からの水の浸入は防止される。
【００４０】
ステップＳ１４ではエンジン１１を始動する。エンジン１１の始動により、排出管３６からの排気ガスの排圧によって、排出管３６からの水の浸入が防止される。エンジン１１の始動後は、ステップＳ１１へ進み、水没スイッチ５０がオンしているかを検出する。水没スイッチ５０がオンしていれば、ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４に進みエンジン１１の駆動を継続する。
【００４１】
一方、ステップＳ１１において、水没スイッチ５０がオンしていない場合には、水位が下がってメインマフラ３３が自重にて下降したと判断し、ステップＳ１５に進んでカウンタ手段に記憶されている回数をクリアして、続いてステップＳ１６に進んでエンジン１１を停止する。
【００４２】
このように、メインマフラ３３が水没開始状態であると、ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ１７のループが繰り返されて、水没スイッチ５０のオン連続回数がカウントアップされて増加して、所定回数Ｔを超えることになる。また、走行中に段差等を乗り越えてメインマフラ３３が上下振動する状態や、メインマフラ３３が一時的に浸水する状態では、上記ループを繰り返しても、水没スイッチ５０のオン連続回数が所定回数Ｔを超えることはない。よって、メインマフラ３３の水没開始状態と、メインマフラ３３が上下振動する状態やメインマフラ３３が一時的に浸水する状態とが明確に判別される。
【００４３】
上述の制御ルーチンでは、水没スイッチ５０のオン状態の連続時間を、水没スイッチ５０のオン状態が連続する回数に基づいて算出しているが、水没スイッチ５０のオン時間を直接計測して、この計測時間とメインマフラ３３が水没開始した状態を判別する所定時間とを比較してもよい。
【００４４】
以上説明したように、メインマフラ３３が水没開始した場合、メインマフラ３３に作用する浮力によって、メインマフラ３３が車体の下面３に設けられた水没スイッチ５０を押圧するので、メインマフラ３３の水没開始を正確に検出することができ、また、この検出に基づき、エンジン１１を始動して排気ガスによる排圧で排出管３６からの水の浸入を防止できる。
【００４５】
また、水没スイッチ５０のオン状態が一定時間以上継続するときに、水没開始であると判断するので、車体の振動による水没スイッチ５０のオン、一時的な浸水による水没スイッチオン等の状態を除外でき、メインマフラ３３の水没開始を精度よく判断できる。
【００４６】
このとき、排出管３６における水が浸入する最低部分を水面よりも高い位置に設定しているので、水没スイッチ５０のオン状態が一定時間以上継続しても、排出管３６からの水の浸入を防止できる。
【００４７】
さらに、メインマフラ３３の車体の下面３への移動検出に、光学式、静電容量式、絶縁抵抗式等のセンサを使用すると汚れ等が付着して正確な検出が困難になるが、本実施形態では、水没スイッチ５０に機械式のスイッチを使用しているので、メインマフラ３３の車体の下面への接触を正確に検出することができる。
【００４８】
上述の実施形態では、ハイブリッド車両について説明したが、通常の車両についても本発明を適用することができる。例えば、車両が渡川する場合や、大雨等で水位が上昇した路面を走行する場合において、アイドリングストップ等の機能によってエンジンが停止する場合に、本発明を適用することによって、排出管からの水の浸入を防止することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  ハイブリッド車両、２  排気装置、２ａ  排気部、２ｂ  排気部、３  下面、３ａ，３３ａ，４３ａ，４３ｂ  孔、３ｂ  支持部、１１  エンジン、２０  制御装置、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ  排気管、３１  三元触媒、３２  サブマフラ、３３  メインマフラ、３３ｂ  支持部、３５  フレキシブル管、３６  排出管、３６ａ  延出部、３６ａ１  下端、３６ｂ  屈曲部、３６ｂ１  終端、４０  支持手段、４１  車体側揺動部材、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ  軸、４１ｃ，４２ｃ  エンドプレート、４２  マフラ側揺動部材、４３  ゴムインシュレータ、５０  水没スイッチ、Ｌ  水面。
【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】
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【図７】
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