(57)【要約】【課題】モータによる動力で駆動される際に、排気ガスが流れる排気管に設けられた排ガス浄化用の触媒装置の冷却を防止するハイブリッド車両を提供する。【解決手段】冷却通路２２は、回転軸２６から上流側及び下流側のそれぞれに向かって内径が広がっており、その後再び内径が小さくなって、回転軸２６が設けられた位置での内径と同じ内径になる形状を有している。第１開閉弁２４及び第２開閉弁２５はそれぞれ板状部材であり、回転軸２６の軸方向からこれらを見たときに、交差するような配置、すなわち回転軸２６の周方向に関してずれた配置となっている。【選択図】図３
2017024677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン及びモータを動力源として備え、前記モータが前記動力源となる場合に前記モータによる動力によって前記エンジンが回転するハイブリッド車両であって、
前記エンジンから排気された排気ガスが流通する排気通路に設けられ、前記排気ガスを浄化する触媒装置と、
前記エンジンの吸気通路と前記排気通路のうち前記触媒装置よりも上流側とを連通するＥＧＲ通路と
を備え、
該ＥＧＲ通路は、ＥＧＲクーラが設けられた冷却通路と、前記ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路とを備え、
前記冷却通路は、回転軸に一体回転可能に取り付けられるとともに該回転軸の回転により前記冷却通路を開閉する板状の第１開閉弁を有し、
前記バイパス通路は、前記回転軸に一体回転可能に取り付けられるとともに該回転軸の回転により前記バイパス通路を開閉する板状の第２開閉弁を有し、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁は、前記回転軸の軸方向から見たときに交差するような配置となっており、
前記冷却通路及び前記バイパス通路はそれぞれ、前記回転軸から上流側及び下流側のそれぞれに向かって通路幅が広がっており、
前記モータが前記動力源となるときに、前記エンジンへの燃料供給を停止するとともに、前記回転軸を回転させて前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開弁することにより前記冷却通路及び前記バイパス通路を全開にする制御部をさらに有するハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジン及びモータを動力源として備えるハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジン及びモータを動力源として備えるハイブリッド車両が記載されている。このハイブリッド車両には、エンジンからの排気ガスが流れる排気管に、排気ガスを浄化する触媒装置が設けられている。このハイブリッド車両がモータによる動力で駆動される場合、エンジンにおいて燃料噴射は停止するものの、モータによる動力によってピストンの往復運動は行われる。すると、シリンダへの吸気及び排気が行われて、排気された空気が排気管を流れる。シリンダから排気された空気は外気温と同じ程度の温度であるので、排気管を流れるときに触媒装置を冷やしてしまい、触媒装置に設けられた触媒の活性を低下してしまう。これを防ぐために、特許文献１では、エンジンの吸気側と排気側とをつなぐＥＧＲ通路を介して、排気された空気を吸気側に戻して循環させることにより、外気温の空気が触媒装置を冷やさないようにしている。
【０００３】
特許文献２には、２つの流路を有するＥＧＲ通路が記載されている。一方の流路には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが設けられている。各流路には、各流路を開閉する開閉弁が設けられている。各開閉弁は、同一の回転軸に設けられて、当該回転軸の回転によって各流路を開閉する。一方の開閉弁が一方の流路を全開するときは他方の開閉弁が他方の流路を全閉し、一方の開閉弁が一方の流路を半開するときは他方の開閉弁も他方の流路を半開するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２９０６０号公報
【特許文献２】特開２００９−２５００９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド車両をモータによる動力で駆動中に、エンジンから排気された空気をＥＧＲ通路を介して吸気側に循環する場合、２つの流路を有するＥＧＲ通路のほうが１つの流路のＥＧＲ通路よりも圧力損失が小さくなる。しかしながら、流路が２つあると、各流路を開閉するための開閉弁も２つあることになる。各開閉弁をそれぞれ開閉する２つの機構を設けると、コスト増及び大型化してしまうし、特許文献２に記載の構成を利用すると、エンジンから排気された空気をＥＧＲ通路を介して吸気側に循環する際に各流路を両方とも全開にはできないことから、圧力損失が大きくなるといった問題点があった。
【０００６】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、モータによる動力で駆動される際に、排気ガスが流れる排気管に設けられた排気ガス浄化用の触媒装置の冷却を防止するハイブリッド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】
【０００７】
この発明に係るハイブリッド車両は、エンジン及びモータを動力源として備え、モータが動力源となる場合にモータによる動力によってエンジンが回転するハイブリッド車両であって、エンジンから排気された排気ガスが流通する排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する触媒装置と、エンジンの吸気通路と排気通路のうち触媒装置よりも上流側とを連通するＥＧＲ通路とを備え、ＥＧＲ通路は、ＥＧＲクーラが設けられた冷却通路と、ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路とを備え、冷却通路は、回転軸に一体回転可能に取り付けられるとともに回転軸の回転により冷却通路を開閉する板状の第１開閉弁を有し、バイパス通路は、回転軸に一体回転可能に取り付けられるとともに回転軸の回転によりバイパス通路を開閉する板状の第２開閉弁を有し、第１開閉弁及び第２開閉弁は、回転軸の軸方向から見たときに交差するような配置となっており、冷却通路及びバイパス通路はそれぞれ、回転軸から上流側及び下流側のそれぞれに向かって通路幅が広がっており、モータが動力源となるときに、エンジンへの燃料供給を停止するとともに、回転軸を回転させて第１開閉弁及び第２開閉弁を開弁することにより冷却通路及びバイパス通路を全開にする制御部をさらに有する。尚、「エンジンが回転する」とは、エンジンへの燃料供給は停止しているものの、ピストンの往復運動は行われて、シリンダへの吸気及びシリンダからの排気は行われている状態を意味する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ＥＧＲ通路を構成する冷却通路及びバイパス通路のそれぞれを開閉する第１開閉弁及び第２開閉弁が１つの回転可能な回転軸に一体回転可能に取り付けられるとともに、回転軸の軸方向から見たときに交差するような配置となっており、冷却通路及びバイパス通路はそれぞれ、排気ガスが流れる方向に関して回転軸から上流側及び下流側のそれぞれに向かって内径が広がっていることにより、冷却通路及びバイパス通路の両方を第１開閉弁及び第２開閉弁が全開にでき、エンジンから排気された空気を小さな圧力損失でＥＧＲ通路を介して吸気側へ循環するので、モータによる動力でハイブリッド車両が駆動される際に、排気ガスが流れる排気管に設けられた排気ガス浄化用の触媒装置の冷却を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成模式図である。
【図２】この実施の形態に係るハイブリッド車両に設けられたＥＧＲ通路の構成模式図である。
【図３】図２において矢印Ａの方向から見た、冷却通路の内部の模式図である。
【図４】図２において矢印Ａの方向から見た、冷却通路の内部の模式図である。
【図５】図２において矢印Ａの方向から見た、冷却通路の内部の模式図である。
【図６】この実施の形態に係るハイブリッド車両の変形例の構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、この実施の形態に係るハイブリッド車両１は、ディーゼルエンジン２及びモータ３を動力源として備えている。ディーゼルエンジン２の出力軸４の一端は、ベルト５およびプーリ６，７を介してモータ３の回転軸８に連結されている。また、ディーゼルエンジン２の出力軸４の他端は、変速機９とディファレンシャル１０とを介して車軸１１に連結されている。
【００１１】
ディーゼルエンジン２には、吸気マニホールド１２及び排気マニホールド１３が接続されている。吸気マニホールド１２には吸気管１４が接続され、排気マニホールド１３には排気管１５が接続されている。吸気管１４には、吸気絞り弁２０及び吸気絞り弁２０を回転させて吸気管１４を開閉させる駆動装置２８が設けられている。ここで、吸気マニホールド１２及び吸気管１４は吸気通路を構成し、排気マニホールド１３及び排気管１５は排気通路を構成する。モータ３及び駆動装置２８はそれぞれ、制御装置であるＥＣＵ１８に電気的に接続されている。
【００１２】
排気管１５には、排気ガスに含まれるＰＭを捕捉するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１６が設けられている。ＤＰＦ１６には、排気ガスを浄化する浄化触媒が担持されている。排気管１５には、ディーゼルエンジン２とＤＰＦ１６との間に、酸化触媒１７が設けられている。ＤＰＦ１６及び酸化触媒１７は触媒装置を構成する。
【００１３】
ディーゼルエンジン２には、一端が吸気マニホールド１２に接続されるとともに他端が排気マニホールド１３に接続されたＥＧＲ通路１９が設けられている。図２に示されるように、ＥＧＲ通路１９は、ＥＧＲクーラ２１が設けられた冷却通路２２と、ＥＧＲクーラ２１をバイパスするバイパス通路２３とを備えている。冷却通路２２には、冷却通路２２を開閉する第１開閉弁２４が設けられ、バイパス通路２３には、バイパス通路２３を開閉する第２開閉弁２５が設けられている。第１開閉弁２４及び第２開閉弁２５は、１つの回転可能な回転軸２６に一体回転可能に取り付けられている。回転軸２６は、ＥＣＵ１８に電気的に接続された駆動装置２７によって回転されるようになっている。すなわち、ＥＣＵ１８からの指令によって駆動装置２７が回転軸２６を回転させることにより、冷却通路２２及びバイパス通路２３のそれぞれにおいて、第１開閉弁２４及び第２開閉弁２５が回転する。駆動装置２７及びＥＣＵ１８は制御部を構成する。
【００１４】
図３に示されるように、冷却通路２２は、回転軸２６から上流側及び下流側のそれぞれに向かって通路幅が広がっており、その後再び通路幅が小さくなって、回転軸２６が設けられた位置での通路幅と同じ通路幅になる形状を有している。図３に図示していないが、バイパス通路２３（図２参照）も同じ形状を有している。尚、冷却通路２２及びバイパス通路２３において、回転軸２６の軸方向に沿った通路幅は、回転軸２６から上流側及び下流側のそれぞれに向かって一定となっている。冷却通路２２及びバイパス通路２３において、回転軸２６の軸方向に垂直な方向かつ両通路２２，２３の流路方向に垂直な方向に沿った通路幅は、回転軸２６から上流側及び下流側のそれぞれに向かって広がっている。
【００１５】
第１開閉弁２４及び第２開閉弁２５はそれぞれ板状部材であり、回転軸２６の軸方向からこれらを見たときに、交差するような配置、すなわち回転軸２６の周方向に関してずれた配置となっている。第１開閉弁２４及び第２開閉弁２５がなす角度θは、０°＜θ＜１８０°である。すなわち、回転軸２６の軸方向からこれらを見たときに、重なり合う配置となっていなければよい。
【００１６】
図３の状態では、冷却通路２２の通路幅が回転軸２６から上流側に向かって広がる形状となっているので、第１開閉弁２４と、冷却通路２２の回転軸２６から上流側に向かう内表面部分とがおおよそ平行な状態となるとともに、第１開閉弁２４と、冷却通路２２の回転軸２６から下流側に向かう内表面部分とがおおよそ平行な状態となっている。このため、第１開閉弁２４の上流側の端部から下流側の端部までの範囲で、冷却通路２２内を空気が流れる方向に冷却通路２２を見たときに、回転軸２６が設けられた部分の冷却通路２２の開口面積が最も小さくなる。このため、第１開閉弁２４が冷却通路２２の軸方向に平行な状態となっていなくても、図３の状態で第１開閉弁２４は、冷却通路２２を全開した状態となっている。
【００１７】
一方、第２開閉弁２５は、回転軸２６が設けられた位置において回転軸２６に対して垂直な仮想線Ｌに関し、第１開閉弁２４と対称な配置となっている。上述したように、バイパス通路２３（図２参照）の形状は冷却通路２２の形状と同じなので、第２開閉弁２５もバイパス通路２３を全開した状態となっている。その結果、図３の状態では、第１開閉弁２４及び第２開閉弁２５はそれぞれ、冷却通路２２及びバイパス通路２３を同時に全開することになる。
【００１８】
図４には、第１開閉弁２４が仮想線Ｌと重なる状態を示している。この状態では、第１開閉弁２４は冷却通路２２を全閉している。一方、第２開閉弁２５は、バイパス通路２３（図２参照）の回転軸２６から上流側に向かう内表面部分とおおよそ平行な状態となるとともに、バイパス通路２３の回転軸２６から下流側に向かう内表面部分とおおよそ平行な状態となっている。すなわち、第２開閉弁２５は、バイパス通路２３を全開した状態となっている。
【００１９】
図５には、第２開閉弁２５が仮想線Ｌと重なる状態を示している。この状態では、第２開閉弁２５はバイパス通路２３（図２参照）を全閉している。一方、第１開閉弁２４は、冷却通路２２の回転軸２６から上流側に向かう内表面部分とおおよそ平行な状態となるとともに、冷却通路２２の回転軸２６から下流側に向かう内表面部分とおおよそ平行な状態となっている。すなわち、第１開閉弁２４は、冷却通路２２を全開した状態となっている。
【００２０】
次に、この実施の形態に係るハイブリッド車両１の動作について説明する。
図１に示されるように、このハイブリッド車両１がモータ３によって走行する場合、ディーゼルエンジン２への燃料供給が停止される。ＥＣＵ１８がモータ３を駆動すると、モータ３による動力が、回転軸８と、ベルト５およびプーリ６，７とを介して、ディーゼルエンジン２の出力軸４に伝わる。すなわち、モータ３による動力によって出力軸４が回転し、これによりディーゼルエンジン２の各シリンダ内のピストンが往復運動を行う。この状態を、この実施の形態では、「モータ３による動力によってディーゼルエンジン２が回転する」状態と定義する。
【００２１】
ピストンの往復運動が行われると、各シリンダに空気が吸入され、ピストンによって圧縮・膨張された後、排気マニホールド１３に排気される。シリンダへの燃料噴射が停止されているので、シリンダ内で圧縮・膨張されても燃焼は行われず、排気マニホールド１３に排気される空気の温度はほぼ外気温と同程度である。この空気が排気マニホールド１３から排気管１５を流通して酸化触媒１７及びＤＰＦ１６を流通すると、ディーゼルエンジン２の稼働時に昇温された酸化触媒１７及びＤＰＦ１６を冷却してしまう。そうすると、それらの触媒成分の活性が低下してしまい、ハイブリッド車両１の動力源がモータ３からディーゼルエンジン２に切り換わったときに、酸化触媒１７及びＤＰＦ１６が排気ガスによって十分に昇温するまで、排気ガスの浄化性能が悪化してしまう。
【００２２】
そこで、ＥＣＵ１８は、駆動装置２８を駆動させて吸気絞り弁２０を全閉にするとともに、図２に示されるように駆動装置２７を駆動させて回転軸２６を回転させ、第１開閉弁２４及び第２開閉弁２５がそれぞれ冷却通路２２及びバイパス通路２３を全開にする状態に、すなわち第１開閉弁２４及び第２開閉弁２５を図３の状態にする。すると、図１に示されるように、ＥＧＲ通路１９を空気が流れる際の圧力損失を低下することができるので、ディーゼルエンジン２の各シリンダから排気マニホールド１３に排気された空気の大部分は、ＥＧＲ通路１９を通って吸気マニホールド１２に流入する。吸気絞り弁２０が全閉となっているので、吸気管１４を介して吸気マニホールド１２に新規に供給される空気がない。そのため、吸気マニホールド１２内の空気は、ディーゼルエンジン２の各シリンダに吸引された後、排気マニホールド１３へ排気され、ＥＧＲ通路１９を通って再び吸気マニホールド１２に流入する。すなわち、空気の大部分が、吸気マニホールド１２、ディーゼルエンジン２の各シリンダ、排気マニホールド１３、ＥＧＲ通路１９、そして再び吸気マニホールド１２の順に循環することになる。その結果、酸化触媒１７及びＤＰＦ１６を流通する空気はほとんどないことになるので、酸化触媒１７及びＤＰＦ１６の冷却が防止される。
【００２３】
このように、ＥＧＲ通路１９を構成する冷却通路２２及びバイパス通路２３のそれぞれを開閉する第１開閉弁２４及び第２開閉弁２５が１つの回転可能な回転軸２６に一体回転可能に取り付けられるとともに、回転軸２６の軸方向から見たときに交差するような配置となっており、冷却通路２２及びバイパス通路２３はそれぞれ、排気ガスが流れる方向に関して回転軸２６から上流側及び下流側のそれぞれに向かって通路幅が広がっていることにより、冷却通路２２及びバイパス通路２３の両方を第１開閉弁２４及び第２開閉弁２５が全開にでき、ディーゼルエンジン２から排気された空気を小さな圧力損失でＥＧＲ通路１９を介して吸気側へ循環するので、モータ３による動力でハイブリッド車両１が駆動される際に、排気ガスが流れる排気管１５に設けられた酸化触媒１７及びＤＰＦ１６の冷却を防止することができる。
【００２４】
この実施の形態では、ディーゼルエンジン２の出力軸４とモータ３の回転軸８とが、ベルト５およびプーリ６，７を介して動力伝達可能に連結されていたが、この形態に限定するものではない。図６に示されるように、ディーゼルエンジン２と変速機９との間にモータ３が配置され、ディーゼルエンジン２の出力軸４とモータ３の回転軸８とが連結されたハイブリッド車両１００でもよい。出力軸４と回転軸８との間に、動力の伝達を遮断するクラッチ等がなければ、ハイブリッド車両１００の動力源がモータ３の場合、モータ３による動力によってディーゼルエンジン２の各シリンダ内のピストンが往復運動を行う。ハイブリッド車両１００においても、ハイブリッド車両１のＥＧＲ通路１９の構成及び動作を適用することにより、同じ効果を得ることができる。
【００２５】
この実施の形態では、浄化触媒はＤＰＦ１６に担持されていたが、この形態に限定するものではない。酸化触媒１７とＤＰＦ１６との間あるいはＤＰＦ１６の下流側に、浄化触媒を担持した装置を設けてもよい。この場合、当該装置と酸化触媒１７とＤＰＦ１６とが触媒装置を構成する。また、この実施の形態では、動力源の１つがディーゼルエンジン２であったが、ＥＧＲ通路を有するものであればガソリンエンジンであってもよい。ただし、ガソリンエンジンの場合は、排気管には、ＤＰＦ１６の代わりに、ＰＭを除去するフィルタ部材が設けられるか、あるいはフィルタ部材がなくてもよい。
【００２６】
この実施の形態では、ＥＧＲ通路１９の一端が吸気マニホールド１２に接続されるとともに他端が排気マニホールド１３に接続されていたが、この形態に限定するものではない。ＥＧＲ通路１９の一端は、吸気絞り弁２０とディーゼルエンジン２との間で吸気通路と接続されていればよく、ＥＧＲ通路１９の他端は、触媒装置とディーゼルエンジン２との間で排気通路と接続されていればよい。
【符号の説明】
【００２７】
１，１００  ハイブリッド車両、２  ディーゼルエンジン（エンジン）、３  モータ、１２  吸気マニホールド（吸気通路）、１３  排気マニホールド（排気通路）、１４  吸気管（吸気通路）、１５  排気管（排気通路）、１６  ＤＰＦ（触媒装置）、１７  酸化触媒（触媒装置）、１８  ＥＣＵ（制御部）、１９  ＥＧＲ通路、２１  ＥＧＲクーラ、２２  冷却通路、２３  バイパス通路、２４  第１開閉弁、２５  第２開閉弁、２６  回転軸、２７  駆動装置（制御部）。
【図１】
2017024677.tif 000003
【図２】
2017024677.tif 000004
【図３】
2017024677.tif 000005
【図４】
2017024677.tif 000006
【図５】
2017024677.tif 000007
【図６】
2017024677.tif 000008