(57)【要約】【課題】  内燃機関を含むハイブリッド推進システムを備えた自動車に、コストや燃料消費の面で最適な効率の排気ガス処理装置を提供する。【解決手段】  クランク軸(１３１)及び少なくとも１本の気筒(１０２)を有する内燃機関(２)、追加動力源(３)、内燃機関(２)用の燃料貯蔵手段(１１)及び燃料供給手段(１１１,１２２,１２５,１３３)、気筒（１０２）の下流に配設された排気ガス処理装置(１３)を有するハイブリッド自動車推進システム(１)の制御方法が、内燃機関停止モードにおいて排気ガス処理装置に空気を圧送する工程（２０３）、及び、排気ガス処理装置(１３)に燃料が入るように燃料供給手段（１１１,１２２,１２５,１３３）を制御する工程（２０３）を有する。【選択図】図３
2009001265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸及び少なくとも一つの気筒を有する内燃機関と追加動力源と上記内燃機関用の燃料貯蔵手段と上記内燃機関用の燃料供給手段とを有するハイブリッド自動車の、上記内燃機関のために上記気筒の下流に配設された排気ガス処理装置の制御方法であって、
内燃機関停止モードにおいて、上記排気ガス処理装置に空気を圧送する工程と、
上記内燃機関停止モードにおいて、燃料が上記排気ガス処理装置に供給されるように上記燃料供給手段を制御する工程とを有していることを特徴とする制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の制御方法において、
上記排気ガス処理装置に空気を圧送する工程は、上記追加動力源によって上記内燃機関の上記クランク軸を回転させる工程を含み、
上記燃料供給手段を制御する工程は、上記気筒の少なくとも一つに対して燃料供給が許容されるように該燃料供給手段を制御する工程を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項３】
請求項２記載の制御方法において、
上記排気ガス処理装置の温度を判定する工程を有し、
上記燃料供給手段を制御する工程において、上記少なくとも一つの気筒に供給される燃料の量が、上記判定された排気ガス処理装置の温度に応じて制御されることを特徴とする制御方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の制御方法において、
上記追加動力源によって上記内燃機関の上記クランク軸を回転させる工程の実行中に上記内燃機関の空気量制御手段を制御して上記排気ガス処理装置内の燃焼を制御する工程を有していることを特徴とする制御方法。
【請求項５】
請求項４記載の制御方法において、
上記排気ガス処理装置内の燃焼を制御する工程は、上記排気ガス処理装置内の最大温度の位置又は領域を制御する工程を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか一項に記載の制御方法において、
上記燃料供給手段は、燃料噴射手段を備え、
上記燃料供給手段を制御する工程は、上記気筒の少なくとも一つに対して燃料供給が許容されるように上記燃料噴射手段を制御する工程を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の制御方法において、
上記内燃機関が複数の気筒を備えており、
上記排気ガス処理装置の温度を判定する工程を有し、
上記燃料噴射手段を制御する工程において上記燃料供給が許容される気筒の数が上記判定された排気ガス処理装置の温度に応じて変化することを特徴とする制御方法。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれか一項に記載の制御方法において、
上記燃料供給手段は、燃料蒸気保持器と、該燃料蒸気保持器から上記内燃機関へのパージ気体の供給を制御するためのバルブ手段とを備えており、
上記燃料供給手段を制御する工程は、上記バルブ手段を制御して上記パージ気体が上記気筒の少なくとも一つに供給されるのを許容する工程であることを特徴とする制御方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の制御方法において、
上記ハイブリッド自動車は、上記気筒の下流に空気を供給するべく構成されたエアポンプを備え、
上記燃料供給手段は、上記気筒の下流に燃料を供給するべく構成された燃料ポンプを備えており、
上記排気ガス処理装置に空気を圧送する工程は、上記エアポンプを作動させる工程を含み、
上記燃料供給手段を制御する工程は、上記燃料ポンプを作動させる工程を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
クランク軸及び少なくとも一つの気筒を有する内燃機関と、追加動力源と、上記内燃機関のための燃料貯蔵手段及び燃料供給手段と、上記気筒の下流に配設された排気ガス処理装置と、制御装置とを備えたハイブリッド自動車推進システムであって、
上記制御装置は、内燃機関停止モードにおいて、上記排気ガス処理装置に空気を圧送するとともに、上記燃料供給手段を制御して燃料を上記排気ガス処理装置に供給可能とするように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車推進システム。
【請求項１１】
請求項１０記載のハイブリッド自動車推進システムにおいて、
上記制御装置は、上記追加動力源によって上記クランク軸を回動させて上記排気ガス処理装置に空気を圧送するとともに、上記燃料供給手段を制御して燃料を上記気筒の少なくとも一つに供給可能とするように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車推進システム。
【請求項１２】
請求項１１記載のハイブリッド自動車推進システムにおいて、
上記制御装置は、上記排気ガス処理装置の温度を判定して、該判定した排気ガス処理装置の温度に応じて上記燃料供給手段を制御するように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車推進システム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載のハイブリッド自動車推進システムにおいて、
上記制御装置は、上記追加動力源による上記クランク軸の回転の間、上記内燃機関の空気量制御手段を制御することで、上記排気ガス処理装置内の燃焼を制御するように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車推進システム。
【請求項１４】
請求項１３記載のハイブリッド自動車推進システムにおいて、
上記制御装置は、上記排気ガス処理装置内の最高温度の位置又は領域を制御することによって、上記排気ガス処理装置内の燃焼を制御するように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車推進システム。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車推進システムにおいて、
上記燃料供給手段は燃料噴射手段を有し、
上記制御装置は、上記燃料噴射手段を制御することによって上記燃料供給手段を制御して、燃料を上記気筒の少なくとも１つに供給可能とするように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車推進システム。
【請求項１６】
請求項１５記載のハイブリッド自動車推進システムにおいて、
上記内燃機関は複数の気筒を有し、
上記制御装置は、上記排気ガス処理装置の温度を判定して、該判定した排気ガス処理装置の温度に応じて上記燃料が供給可能とされる気筒の数を決定するように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車推進システム。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車推進システムにおいて、
上記燃料供給手段は、燃料蒸気保持器と、該燃料蒸気保持器から上記内燃機関へのパージ気体の供給を制御するためのバルブ手段とを有しており、
上記制御装置は、上記バルブ手段を制御することによって上記燃料供給手段を制御して、パージ気体を上記内燃機関の気筒の少なくとも一つに供給可能とするように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車推進システム。
【請求項１８】
請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車推進システムにおいて、
上記気筒の下流に空気を供給するべく構成されたエアポンプを備え、
上記燃料供給手段は、上記気筒の下流に燃料を供給するべく構成された燃料ポンプを有し、
上記制御装置は、上記エアポンプ及び上記燃料ポンプを制御するように構成されていることを特徴とするハイブリッド自動車推進システム。
【請求項１９】
上記クレーム１０乃至１８のいずれか一項に記載の推進システムを備えたハイブリッド自動車。
【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、ハイブリッド自動車推進システム、及び、追加動力源を有するハイブリッド自動車内の内燃機関（エンジン）の排気ガス処理方法に関連する。ここにおいて、エンジンはクランク軸と少なくとも一本の気筒を有し、ハイブリッド自動車は、エンジンのための燃料貯蔵手段及び燃料供給手段を有し、排気ガス処理装置は気筒の下流に配設される。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車の動力伝達装置は、二つの組み合わされた自動車推進用の動力源を含む。通常、内燃機関（エンジン）が追加動力源と組み合わされ、追加動力源は、エンジンを介して充填され、又は、様々な方法によって自動車の制動エネルギーを回収することによって充填され得るエネルギー貯蔵装置に連結され、若しくは、そのようなエネルギー貯蔵装置を含む。
【０００３】
所謂ハイブリッド電気自動車（hybrid electric vehicle）においては、追加動力源は、エネルギー貯蔵のために再充電可能なバッテリを含むエネルギー貯蔵装置に連結された電気モータである。別のハイブリッド自動車においては、追加動力源は、電気部品の代わりに、基本的に圧力タンクの形式の、エネルギー貯蔵のための流体アキュムレータと連通する可変容量型ポンプを含む場合がある。また、エネルギーを貯蔵し、且つ、油圧式伝動装置（トランスミッション）に接続されるフライホイールを追加動力源が含む、ハイブリッド自動車構成も存在する。更に別のハイブリッド自動車の概念においては、追加動力源がエネルギー貯蔵のためのエアタンクに接続されたエア・エンジンを含む。追加動力源はまた、モペット等の原動機付き自転車のように、人間の場合もある。
【０００４】
ハイブリッド自動車の動力伝達装置は、エンジンと追加動力源（例：電気モータ）との両方が機械式伝動装置に接続され、車輪にトルクを加えるパラレル・ハイブリッド配列として設けられ得る。そこにおいて追加動力源が電気モータであるとき、これは、一体化されたジェネレータ及びモータとして設けられることが多い。パラレル・ハイブリッド配列と異なり、シリーズ・ハイブリッド配列においては、エンジンから車輪への動力伝達経路は存在しない。エンジンの主な役割は、そこに接続される追加動力源、及び/又は、エネルギー貯蔵装置に動力を供給することである。パラレル・ハイブリッド配列とシリーズ・ハイブリッド配列とが組み合わされたハイブリッド配列は、両配列の特徴を持ち、動力伝達経路が、エンジンから車輪へ機械的に向けられたり、或いは、エンジンから当該エンジンに接続された追加動力源又はエネルギー貯蔵装置に向けられたりするのを可能とする、パワー・スプリット装置を備える。
【０００５】
通常、殆どのエンジン付きハイブリッド自動車の制御は、動力伝達装置内の動力分配に関する沢山の異なるモードを含む。例えば、エンジンからの出力が車輪への動力伝達経路と、例えばジェネレータを介してバッテリーに向かうようなエネルギー貯蔵装置への動力伝達経路とに分割される、巡航モードで自動車が動かされる場合がある。別の例として、エンジンがアイドリングする間、エネルギー貯蔵装置が例えばジェネレータを介してエンジンによって充電される、エネルギー貯蔵装置充電モード（ハイブリッド電気自動車においては、通常、バッテリー充電モードと呼ばれる）で自動車が動かされる場合がある。パラレル・ハイブリッド配列、或いは、パラレル・シリーズ混合ハイブリッド配列においては、エンジン、及び、例えば電気モータのような追加動力の両方から車輪へ動力が供給される出力増大モードも存在し得る。
【０００６】
加えて、殆どのエンジン付ハイブリッド自動車の制御は、エンジンが停止されるエンジン停止モードを通常、含んでいる。エンジン停止モードにおいては、自動車の推進力が追加動力源のみによって供給される。エンジン停止モードの一例は、パラレル・ハイブリッド自動車、又は、パラレル・シリーズ混合ハイブリッド自動車における、所謂、電気自動車モードである。自動車がエンジン停止モードで動作することが出来るようにするためには、必要な補機が追加動力源によって動力供給されなくてはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、触媒コンバータとして知られる排気ガス処理装置は、通常、エンジンの排気システムの中に設けられる。触媒コンバータは、炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）、及び、窒素酸化物（NOx）のような毒性の気体を、二酸化炭素（CO２）、窒素（N２）、及び、水（H２O）のような物質に転化する。触媒コンバータは、その温度がその活性温度を下回るとき、十分な転化効率を示すことが出来ない。ハイブリッド自動車に伴う問題は、エンジン停止モードの間、触媒コンバータの温度が活性温度を下まわる可能性があることであり、そのような場合、エンジンが再始動したときのHC及びNOxの排出量が多くなり得る。
【０００８】
冷間始動の間に触媒コンバータを迅速に加熱するための多くの解決策が知られている。例えば特許文献１は、気筒内にリッチな混合気を供給することと排気ガス中に二次エアを導入することとを組み合わせて、触媒コンバータを加熱することを提案する。しかし、この方法では、エア・ポンプの形式の二次エアを導入する為の追加の構成要素が必要となってエンジンシステムの複雑化及びコスト増加を招くという問題がある。一方、特許文献２は、触媒コンバータを加熱するために、エンジン気筒にリッチ混合気を供給することと、エンジン・サイクルの比較的遅いタイミングにおいて点火を行うべく点火時機を調節することとの組み合わせが開示されている。しかしながら、特許文献２の技術においては、点火時機の遅れが大きすぎる場合、不安定な燃焼が生じる可能性があり、そして更に、振動を生じさせて自動車の運転性に悪影響を与える可能性がある。また、この技術は燃料消費量を増大させ、エンジンの利用可能なトルクを低減させ、そして、触媒コンバータを加熱するためのエネルギーが熱的に運ばれるため、エンジンと触媒コンバータとの間に温度低下という形でかなりのエネルギー損失が生じることとなる。
【特許文献１】米国特許第６１６１３７７号明細書
【特許文献２】米国特許第６９０１７４９号明細書
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関を含むハイブリッド推進システムを備えた自動車からの排出物を低減することを目的とする。
【００１０】
本発明はまた、内燃機関を含むハイブリッド推進システムを備えた自動車に、最適な効率の排気ガス処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
これらの目的は、内燃機関停止モードにおいて、上記排気ガス処理装置に空気を圧送する工程と、上記内燃機関停止モードにおいて、燃料が上記排気ガス処理装置に供給されるように上記燃料供給手段を制御する工程とを有することによって達成される。
【００１２】
この制御方法によれば、排気ガス処理装置に供給された空気と燃料がその中で燃焼することが可能となり、エンジン停止モードの間に排気ガス処理装置の温度がその活性温度を下回わるまで低下することを防ぐ。したがって、エンジンが再始動されるとき、排気ガス処理装置は直ぐに十分な転化効率を示すことが可能となり、それゆえ、冷間始動時におけるエミッションの悪化を回避することができる。つまり、エンジン停止モードにおいて排気ガス処理装置の最適効率が維持され、ハイブリッド自動車推進システムからの排出物が低減される。
【００１３】
また、上記排気ガス処理装置に空気を圧送する工程は、上記追加動力源によって上記内燃機関の上記クランク軸を回転させる工程を含み、上記燃料供給手段を制御する工程は、上記気筒の少なくとも一つに対して燃料供給が許容されるように該燃料供給手段を制御する工程を含むことが好ましい。
【００１４】
エンジン停止モードにおいては、少なくとも１本の気筒内において燃焼が抑制される。火花点火エンジンにおいて、これは火花を抑制することを含む。これは、追加動力源によって回転させられるクランク軸と、それによって気筒内を動かされるピストンを備えたエンジンが、排気ガス処理装置へ空気を圧送するエアポンプとして働くことになることを意味する。また、少なくとも１本の気筒内に入ることが可能とされた燃料は、排気ガス処理装置へ移送され、その中において、空気と燃料が燃焼されて、エンジン停止モードの間に排気ガス処理装置の温度がその活性温度を下回るまで低下することを防止することになる。
【００１５】
追加動力源によてエンジンのクランク軸を回すことは、例えば、少なくとも一つがパワー・スプリット機能を提供する一つ以上の伝動装置によって行われ得る。
【００１６】
本発明の制御方法は、上記排気ガス処理装置の温度を判定する工程を有し、上記燃料供給手段を制御する工程において、上記少なくとも一つの気筒に供給される燃料の量が、上記判定された排気ガス処理装置の温度に応じて制御されることが好ましい。
【００１７】
例えば、もし排気ガス処理装置の温度を下げるのが望ましいならば、供給される燃料量が低減され得、反対に、もし排気ガス処理装置の温度を上げるのが望ましいならば、供給される燃料量が増量され得る。燃料の供給量の制御は、排気ガス処理装置の温度の監視及び制御に有利な制御方法を可能にさせる。
【００１８】
本発明の制御方法は、上記追加動力源によって上記内燃機関の上記クランク軸を回転させる工程の実行中に上記内燃機関の空気量制御手段を制御して上記排気ガス処理装置内の燃焼を制御する工程を有していることが好ましい。
【００１９】
例えば、供給される燃料の量に基づいて空気量を調節することにより、排気ガス処理装置の温度がその活性温度より下に下がるのを抑制する為の対策の間、燃焼可能な空気と燃料の混合気が触媒コンバーターに供給されるのを確かなものとすることが出来る。
【００２０】
また、上記排気ガス処理装置内の燃焼を制御する工程は、上記排気ガス処理装置内の最大温度の位置又は領域を制御する場合がある。
【００２１】
それによって、詳細は後述するが、例えばスロットル弁を有する空気量制御手段は、触媒コンバータの長手方向の温度分布を制御するのに使用可能である。更に、このようにして最大温度の位置を移動させることは、高温への暴露による触媒コンバータの損傷の恐れを低減する。具体的には、触媒コンバータの上流端が過剰温度となる恐れが実質的に低減され、それによって触媒コンバータの損傷が効果的に回避され得る。
【００２２】
上記燃料供給手段は、燃料噴射手段を備え、上記燃料供給手段を制御する工程は、上記気筒の少なくとも一つに対して燃料供給が許容されるように上記燃料噴射手段を制御する工程を含むことが好ましい。
【００２３】
燃焼が抑制されている間に燃料噴射を可能とすることにより、燃料は気筒内で空気を完全に混合され得る。気筒の下流側における長い流路での輸送が、触媒コンバータに到達する前の空気および燃料の更なる混合を可能とする。これは、触媒コンバータの横方向の広がりに亘って空気と燃料を均一に分配させ、触媒コンバータ内において、触媒コンバータに対する破損のリスクを最小にしながら排気ガス処理装置を効果的に加熱すべく混合気が燃焼される。これは、エンジン・システムに追加の装備を必要とすることなく、燃料噴射手段の使用によって簡単に提供される。
【００２４】
また、追加動力源によってエンジンのクランク軸を回転すること、及び、燃料が気筒の少なくとも１本に入ることが可能になるよう燃料噴射手段を制御することは、自動車の運転者や乗員に違和感を生じさせる従来の多くの触媒加熱手法とは対照的であり、そして、自動車内に如何なる振動ももたらさない。また、触媒コンバータを加熱するためのエネルギーが化学的に、即ち、空気と燃料の混合気として輸送され、そして、触媒コンバータ内で熱エネルギーに変換させられるので、エンジンと触媒コンバータとの間に基本的にエネルギー損失は存在しない。
【００２５】
エンジンが複数の気筒を有するとき、本発明の制御方法は、燃料噴射手段を制御する工程の中に、排気ガス処理装置の温度を判定する工程を有し、燃料供給が可能とされる気筒の数が排気ガス処理装置の温度に応じるのが好ましい。
【００２６】
そのようにして、燃料は、排気ガス処理装置の温度に応じて、少なくとも１本の気筒の中に噴射され得る。例えば、もし排気ガス温度の低下が必要とされるならば、点火を抑制した状態で燃料が噴射される気筒の数は減らされ、そして、もし排気ガス温度の上昇が必要とされるならば、点火を抑制した状態で燃料が噴射される気筒の数は増やされ得る。
【００２７】
本発明の幾つかの実施形態において、上記燃料供給手段は、燃料蒸気保持器と、該燃料蒸気保持器から上記内燃機関へのパージ気体の供給を制御するためのバルブ手段とを備えており、上記燃料供給手段を制御する工程は、上記バルブ手段を制御して上記パージ気体が上記気筒の少なくとも一つに供給されるのを許容する工程である。
【００２８】
燃料蒸気保持器からのパージガスを使用することにより、空気と燃料が吸気マニフォールドに導入されて混合され、そして、気筒と触媒コンバータとの間で更に混合される。これは、その中において排気ガス処理装置を加熱すべく混合気が燃焼される触媒コンバータの横方向の広がりに亘って空気と燃料を均一に分配させる。
【００２９】
以降に例示するように、本発明の実施形態の幾つかにおいて、ハイブリッド自動車が気筒の下流に空気を供給すべく構成されたエアポンプを有し、そして、燃料供給手段が気筒の下流に燃料を供給すべく構成された燃料ポンプを有し、排気ガス処理装置に空気を圧送する工程がエアポンプを作動させる工程を有し、燃料供給手段を制御する工程が燃料ポンプを作動させる工程を有する。
【００３０】
本発明の目的はまた、特許請求の範囲のいずれかに従うハイブリッド自動車及びハイブリッド自動車推進システムを用いて達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１が、シリーズ/パラレル混合配列を備えたハイブリッド自動車推進システム１の構成部品を示し、推進システム１は、内燃機関（エンジン）２、及び、電気モータ３の形式の追加動力源３を有する。第一伝動装置４が公知の方法でエンジン２、ジェネレータ５、及び、第二伝動装置６との間の機械的連結を提供し、同様に第二伝動装置６は、エンジン２（第一伝動装置４を介する）、モータ３、及び、自動車の車輪７との間の機械的連結を提供する。ジェネレータ５は、複数のバッテリを有するエネルギー貯蔵装置９に連結される充電器８と、変換器（コンバータ）１０とに電気的に接続され、後者（コンバータ）はモータ３に接続される。燃料タンク１１を有する燃料貯蔵手段１１、及び、触媒コンバータの形式の排気ガス処理装置１３を備えた排気システム１２がエンジン２用に設けられる。
【００３２】
伝動装置４、６は、後述するように制御可能とされていて、エンジン２からの動力伝達経路が、車輪７に機械的に導かれるのを可能とするため、或いは、ジェネレータ５及び充電器８を介してモータ３かバッテリ９に導かれるのを可能とするためのパワー・スプリット装置として機能する。伝動装置４、６はまた、後述するように、モータ３からの機械的動力がエンジン２に向かうのを可能とする。
【００３３】
図２に、図１で示したハイブリッド自動車推進システムの部品の一部について少し詳細に図式的に示す。内燃機関（エンジン）２は、クランク軸１３１に連結された往動ピストン１０３を備えた気筒１０２を少なくとも１本有する。クランク軸１３１は図１にも示すように伝動装置４、６を介してモータ３に機械的に連結される（伝動装置４、６は、図２において破線で示される）。
【００３４】
気筒１０２と吸気通路１０４との連通は、少なくとも一つの吸気バルブ１０５によって制御され、そして、気筒１０２と排気通路１０６との間の連通は、少なくとも一つの排気バルブ１０７によって制御される。気筒１０２の下流に、触媒コンバータ１３が設けられる。
【００３５】
推進システム１はまた、計算能力及びデータ記憶能力を持つ制御装置１０９を有し、そして、それは単一のユニットとして設けられる場合も有れば、論理的に相互接続された一つ以上の物理的ユニットとして設けられる場合もある。制御装置１０９は、スロットル弁を有する空気流量制御手段１１１、及び、吸気通路１０４内に少なくとも一つの燃料噴射弁を有する燃料噴射手段１１１を制御するように構成される。この実施形態において、そこにおいてエンジンが１本より多い数の気筒を持つとき、燃料噴射は、各気筒に連通している吸気通路１０４の分離部分に設けられた一つの燃料噴射弁によって、夫々の気筒に関して独立制御される（所謂、ポート噴射）。その代わりに、公知のように、燃料噴射が各気筒１０２の中に設けられる場合もある（所謂、直接燃料噴射）。更なる代替例として、一本より多い数の気筒、或いは、全ての気筒に対して単一の燃料噴射弁が、例えば一本より多い数の気筒、或いは、全ての気筒に連通する吸気通路の上流において設けられる。燃料噴射手段１１１は燃料ポンプ１２１を介して燃料タンク１１と連通する。
【００３６】
加えて、制御装置１０９はまた、吸気通路１０４の中に置かれた空気流量センサー１１４から受ける信号に基づいてエンジンの空気流量を判定するように構成される。代替例として、公知のように、空気流量は吸気マニフォールド圧、スロットル位置、エンジン速度、吸気温度、及び、大気圧のような因子に基づいて算出され得る。これらの因子の判定方法は公知であり、ここでの更なる説明は行なわない。
【００３７】
更に、各気筒において、点火プラグを有する点火手段１１６が設けられ、それは制御装置１０９によって制御可能である。
【００３８】
制御装置１０９は、空気流量、ラムダ値（空燃比）、大気温度、エンジン負荷、及び、エンジン回転速度に少なくとも部分的に基づいて触媒コンバータ１３の温度を判定するよう構成される。代替例として、制御装置１０９は、排気通路１０６の気筒１０２と触媒コンバータ１３の間、或いは、触媒コンバータの中に配設された温度センサーからの信号を受けるように構成され、その信号に基づいて、触媒コンバータの温度が判定され得る。
【００３９】
制御装置１０９は更に、バッテリ９（図１を参照）の充電状態（state of charge: SOC）に相当するデータを受けるように構成される。加えて、制御装置１０９は、公知のように、自動車のアクセルペダル１１７からの信号に基づいて要求トルク・パラメータの値を調節するように構成される。制御装置１０９は、少なくともSOCと要求トルクに基づいて、推進システム１が巡航モード、バッテリ充電モード、出力増大モード、又は、エンジン停止モードである電気自動車モードの何れで運転することになるかを判定するように構成される。それらの運転モードは、上述の（背景技術）において簡単に説明されている。
【００４０】
制御装置１０９は更に、モータ３の出力トルクを制御するように構成される。制御装置１０９はまた、公知の方法で伝動装置４、６内の動力伝達経路を制御するための駆動部（不図示）を制御するように構成される。モータ３、伝動装置４、６、及び、エンジンの適切な制御により、推進システム１内の動力伝達経路が制御され、そして、推進システム１の動作モードが選択され得る。
【００４１】
エンジン停止モードにおいては、制御装置１０９が、後述するように触媒コンバータ１３の温度に応じて、燃料噴射及び点火が抑制されるように燃料噴射手段１１１及び点火手段１１６を制御するように構成される。
【００４２】
図３に、本発明の好ましい実施形態に従った方法を示す。制御装置１０９は、ステップ２０１において、SOCと要求トルクとに基づいて、推進システム１が電気自動車モードが動作することになることを判定し、燃料噴射と点火が抑制（例えば、停止、又は、禁止）される。燃料噴射と点火が抑制される一方で、触媒コンバータ１３の温度が監視される。制御装置１０９は、触媒コンバータ１３の温度が予め設定された第一温度閾値を下回るかどうかを判定する（ステップ２０２）。もし触媒コンバータ１３の温度が第一温度閾値を下回っていないと判定したならば、燃料噴射と点火は抑制された状態に留まる。
【００４３】
もし触媒コンバータ１３の温度が第一温度閾値を下回るならば、点火は抑制された状態に維持される一方で、クランク軸１３１がモータ３によって回転させられるようにモータ３及び伝動装置４、６が制御される活性保持対策が実行される（ステップ２０３）。さらに、燃料噴射は可能とされる。加えて、スロットル弁１１０が開かれるように制御される。したがって、ピストン１０３の移動によって、空気が気筒１０３を通って圧送され、そして、気筒１０２から空気と燃料が移送されて排気通路１０６を通り、その中において実質的に均質な空気/燃料混合気が提供される。混合気は触媒コンバータ１３に到達し、そこにおいて触媒コンバータ１３の温度を上昇させるべく燃焼される。それにより、触媒コンバータ１３の温度の更なる低下が抑制され、活性されたままとなり得る。
【００４４】
このコンバータ活性維持対策が行われている間、触媒コンバータ１３の温度が監視される。したがって制御装置１０９は、ステップ２０４において触媒コンバータ１３の温度が予め設定された第二温度閾値を上回るかどうかを判定する。なお、第二温度閾値は第一温度閾値よりも大きな値に設定される。もし触媒コンバータ１３の温度が第二温度閾値を上回らないと判定されたならば、コンバータ活性維持対策は継続される（ステップ２０３に戻る）。もし触媒コンバータ１３の温度が第二温度閾値を上回ると判定されたならば、クランク軸１３１の回転が停止し、そして、（ステップ２０１に戻って）燃料噴射手段１１１が燃料噴射を抑制するように制御されるべく、モータ３及び伝動装置４、６が制御される（ステップ２０５）。
【００４５】
制御装置１０９は、触媒コンバータ１３の温度を監視し続け、そして、触媒コンバータ１３の温度が第一温度閾値を下回るかどうかを判定し続ける（ステップ２０２）。
【００４６】
本発明が、如何なる本数の気筒を備えたエンジン、即ち、１本又はそれ以上の本数の気筒を備えたエンジンに適用可能であることを記しておく。実施形態の幾つかにおいて、エンジン２が複数の気筒１０２を持ち、そして、燃料噴射が個々の気筒に対して独立して制御可能であるとき、上述のコンバータ活性維持対策の実行中において、燃料供給が可能とされる気筒１０２の数を、排気ガス処理システムの温度に基づき変化させることもできる。
【００４７】
例の一つとして、エンジンが４本の気筒を備えると仮定する。コンバータ活性維持対策の間、もし触媒コンバータ温度が第一温度閾値を下回るならば、燃料は全気筒に噴射される。もし触媒温度が第一温度閾値を上回り、且つ、（第一温度閾値よりも高く設定された）第二温度閾値を下回るならば、燃料は２本の気筒１０２のみに噴射される。もし触媒温度が第二温度閾値を上回るならば、触媒活性維持対策は中止される。コンバータ活性維持対策の間に燃料が噴射される気筒の数を制御することにより、触媒コンバータ１３の温度の粗調整が実現される。
【００４８】
コンバータ活性維持対策の実行中に燃料が噴射される気筒の数に関わらず、触媒コンバータ１３の温度の緻密な制御が実現するよう各気筒に噴射される燃料の量が制御される。追加の温度制御、或いは、代替となる温度制御が、燃料噴射パルスの振動数を制御することによって提供され得る。
【００４９】
図２及び図４を参照して説明する。実施形態の幾つかにおいて、方法は、触媒活性維持対策の間の触媒コンバータ１３内の燃焼を制御すべくスロットル弁１１０を制御する工程を有する。燃焼可能な空気と燃料の混合気が触媒コンバータに供給されるように、噴射された燃料の流量に基づいてスロットル弁が制御される。
【００５０】
気体の流れ方向が矢印Fで示される図４を参照すると、スロットル弁１１０は、コンバータ活性維持対策の間に排気ガス処理システム１３の中の最高温度の位置を制御するためにも使用される。比較的小さな空気量が供給されるようにスロットル弁１１０を制御すると、空気/燃料混合気は触媒コンバータ１３の比較的上流部において燃焼させられるであろう。その結果、図４中に曲線T１で示すように、触媒コンバータ内の温度分布は、比較的上流部に最大温度の領域が存在するようになるであろう。大きな空気量が供給されるようにスロットル弁１１０を制御すると、空気/燃料混合気は触媒コンバータ１３の比較的下流部において燃焼させられるであろう。その結果、図４中に曲線T２、T３で示すように、触媒コンバータ内の温度分布は、空気流量に応じて、下流部に最大温度の領域が存在するようになるであろう。言い換えれば、空気量が増加するほど、最大温度の領域を下流に移動させることになる。
【００５１】
したがって、最大温度の位置はコンバータ活性維持対策の間に変更可能であり、それにより、触媒コンバータ全体に亘って温度を活性温度よりも高く維持することを確かなものとする。
【００５２】
スロットル弁の代わりに、或いは、スロットル弁に加えて、空気量制御手段が、例えば、可変バルブタイミング（variable valve timing: VVT）システム及び/又はカムプロファイル移動（cam profile shifting: CPS）システムの形式の、吸気バルブ１０５及び/又は排気バルブ１１７用の制御手段（不図示）を有する場合がある。そのような吸気バルブ及び/又は排気バルブの制御手段は、触媒活性維持対策の間に触媒コンバータ１３内の燃焼を制御するためのスロットル弁１１０の代わりとして、或いは、それに追加して使用され得る。
【００５３】
モータ３の代わりに、推進システム１の別の動力源によってクランク軸１３１が回転され得ることを記しておく。
【００５４】
図５を参照すると、パラレル・ハイブリッド構造を有するハイブリッド推進システム１の構成要素を示す、代替実施形態が記述される。推進システム１は、内燃機関（エンジン）２、及び、電気モータとジェネレータ３とが組み合わされた形式の追加動力源３（以下、モータ/ジェネレータ３と記載する）を有する。モータ/ジェネレータ３は、変換器（コンバータ）１０を介して、複数のバッテリを有するエネルギー貯蔵装置９に電気的に連結される。燃料タンクの形式の燃料貯蔵手段１１、及び、触媒コンバータの形式の排気ガス処理装置１３を備える排気システム１２が、エンジン２に設けられる。
【００５５】
伝動装置４が公知の方法で、エンジン２、モータ/ジェネレータ３、及び、自動車の二つの車輪７との間の機械的な結合を提供する。伝動装置４は、後述するように制御可能であり、そして、エンジンからの動力伝達経路が、車輪に機械的に向かうことを可能としたり、又は、モータ/ジェネレータ３に向かうことを可能とするパワー・スプリット装置として作動する。伝動装置４はまた、後で説明するように、モータ/ジェネレータ３からの機械的動力をエンジン２に向かうようにすることが可能である。
【００５６】
図６が、図５のハイブリッド自動車推進システムの一部をある程度詳細に示す概略図であり、各構成部品は、以下の説明を除いて、上述の図２について言及した構成部品に一致する。エンジン・システムには、公知の如く残留する蒸発燃料に関するカーボンを収容可能なキャニスタ１２２の形式の燃料蒸気保持器が設けられている。キャニスタ１２２は、蒸気放出バルブ１２３を介して、燃料タンク１１と連通可能である。更に、キャニスタ１２２には、キャニスタ空気口１２４が設けられている。キャニスタ１２２及び燃料タンク１１は、制御装置１０９によって制御可能なパージガス供給バルブ１２５の形式のバルブ手段を介して、吸気通路１０４と連通可能である。
【００５７】
図７が、図５に示すハイブリッド自動車推進システムの代替実施形態に従った方法を示す。この方法は、幾つかの例外を除き、前述の図３に関して記述した方法に一致する。
【００５８】
図３にも示したように、ステップ２０１において、制御装置１０９は、推進システム１が電気自動車モードで運転される予定かどうかを判定し、そして、触媒コンバータ１３の温度が監視される。ステップ２０２において、もし触媒コンバータ１３の温度が第一温度閾値を下回るならば、ステップ２０２aにおいて、キャニスタ１２２の燃料含有量が、予め設定されたキャニスタ・レベル閾値を上回っているかどうかが判定される。キャニスタ１２２の含有量は、例えば、ラムダ値（空燃比）、噴射された燃料、および、空気量の測定値に基づいて、既知の方法で決定される。もしステップ２０２aにおいて、キャニスタ１２２内の燃料含有量がレベル閾値を下回るならば、コンバータ活性維持対策は実行されない、即ち、代替のコンバータ活性維持対策は実行されない。
【００５９】
もしステップ２０２aにおいて、キャニスタ１２２内の燃料含有量がレベル閾値を上回るならば、ステップ２０３においてコンバータ活性維持対策が実行され、点火は抑制されたまま、モータ３及び伝動装置４が、クランク軸１３１がモータ/ジェネレータ３によって回転させられるように、制御される。また、キャニスタ１２２から吸気通路１０４内に流入する燃料と、スロットル弁１１０を開くことで該通路１０４内に流入する空気とを混合させるべくパージガス供給バルブ２５が制御される。したがって、ピストン１０３の動きにより、空気及び燃料が気筒１０３を通って圧送され、そして、空気/燃料混合気が排気通路１０６を通って移送されて触媒コンバータ１３に到達し、そこで触媒コンバータ１３の温度を上昇すべく燃焼させられる。
【００６０】
図３に示したのと同様に、コンバータ活性維持対策が実行されている間、ステップ２０４において制御装置１０９は触媒コンバータ１３の温度が、（第一温度閾値より高い値に）予め設定された第二温度閾値を上回っているかどうかを判定し、そして、もし触媒コンバータ１３の温度が第二温度閾値を上回るならば、モータ３及び伝動装置４が、クランク軸１３１の回転が止まるように制御される（ステップ２０５）。
【００６１】
図８を参照すると、シリーズ・ハイブリッド構造を備えたハイブリッド自動車推進システム１の構成部品を示す、別の代替実施形態が記述される。推進システム１は、内燃機関（エンジン）２、及び、電気モータの形態の追加動力源３を有する。エンジン２は、充電器８と電気的に接続された発電機５に機械的に接続され、そして充電器は、複数のバッテリ９とコンバータ１０に接続される。コンバータ１０は、自動車の二つの車輪７と機械的に接続されたモータ３に接続される。燃料タンク１１を有する燃料貯蔵手段、及び、触媒コンバータ１３の形式の排気ガス処理装置を備えた排気システム１２がエンジン２用に設けられる。
【００６２】
推進システム１は、空気と燃料を排気システム１２内の触媒コンバータ１３の上流に供給可能に構成されたエアポンプ１３２及び燃料ポンプ１３３を有する。
【００６３】
燃料ポンプは、燃料タンクから燃料が供給されるように構成される。エアポンプ１３２及び燃料ポンプは、モータ３によって機械的結合を介して駆動されるように構成され、例えば、ベルト駆動、及び、モータ３とポンプ１３２、１３３との係合/解放する、制御装置１０９によって制御可能なクラッチ１３４を含む。
【００６４】
図９が、図８のハイブリッド自動車推進システム１における、別の代替実施形態に従う方法を示す。この方法は、幾つかの異なる点を除き、図３において上述した方法に一致する。
【００６５】
ステップ２０１では、制御装置１０９において、推進システム１がエンジンが停止されるモードで運転する予定かどうかを判定する。図３と同様に、触媒コンバータ１３の温度が、制御装置１０９によって監視される。もし、ステップ２０２において触媒コンバータ１３の温度が第一温度閾値を下回ると判定されるならば、ステップ２０３において、クラッチ１３４がポンプ１３２、１３３を係合すべく制御されてコンバータ活性維持対策が実行される。それにより、空気と燃料が混合気を形成すべく排気装置１２の中に導入され、その混合気は触媒コンバータ１３に到達し、そこにおいて触媒コンバータ１３の温度を上昇させるべく燃焼させられる。
【００６６】
図３と同様に、コンバータ活性維持対策が実行されている間、制御装置１０９は、触媒コンバータ１３の温度が予め設定された第二温度閾値を上回るかどうか判定する（ステップ２０４）。ここで、第二温度閾値は第一温度閾値に比べて高い値に設定されている。そして、もし触媒コンバータ１３の温度が第二温度閾値を上回るならば、クラッチ１３４は、ポンプ１３２、１３３を解放すべく制御される（ステップ２０５）。モータ３の代わりに、図８のエアポンプ１３２及び燃料ポンプ１３３が、推進システム１内の幾つかの代替駆動手段によって駆動され得ることを記しておく。
【００６７】
もちろん本発明は、一方が内燃機関である二つ以上の推進動力源を組み合わせた如何なるハイブリッド自動車にも適用可能である。
【００６８】
上述のように、火花点火エンジンを備えた実施形態を記述してきたが、本発明が例えばディーゼル・エンジンのような別の種類の内燃機関を備えたハイブリッド自動車推進システムに適用可能であることを記しておくべきである。ディーゼル・エンジンの場合、コンバータ活性保持対策は、例えば、クランク軸を追加動力源で回転させながら、各気筒の排気行程の間、即ち、各排気バルブが開放しているときに燃料を噴射する工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】シリーズ・パラレル混合ハイブリッド構造を備えたハイブリッド自動車推進システムの概略図である。
【図２】図１のハイブリッド自動車推進システムの一部を詳しく示す概略図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態に従う方法を示すフローチャートである。
【図４】図２の触媒コンバータの温度分布を示す概略図である。
【図５】パラレル・ハイブリッド構造を備えたハイブリッド自動車推進システムの概略図である。
【図６】図５のハイブリッド自動車推進システムの一部を詳しく示す概略図である。
【図７】本発明の代替実施形態に従う方法を示すフローチャートである。
【図８】シリーズ・ハイブリッド構造を備えたハイブリッド自動車推進システムの概略図である。
【図９】本発明の別の代替実施形態に従う方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１      ハイブリッド自動車推進システム
２      内燃機関（エンジン）
３      モータ
４      第一伝動装置
５      ジェネレータ
６      第二伝動装置
７      車輪
８      充電器
９      エネルギー貯蔵装置
１０    変換器（コンバータ）
１１    燃料タンク
１２    排気システム
１３    排気ガス処理装置（コンバータ）
【図１】
2009001265.tif 000003
【図２】
2009001265.tif 000004
【図３】
2009001265.tif 000005
【図４】
2009001265.tif 000006
【図５】
2009001265.tif 000007
【図６】
2009001265.tif 000008
【図７】
2009001265.tif 000009
【図８】
2009001265.tif 000010
【図９】
2009001265.tif 000011