(57)【要約】【課題】内燃機関の排気系に設けられた触媒を燃料消費を抑制しつつ加熱できる車両を提供する。【解決手段】車両に動力源として備わる内燃機関１０の排気管２０に設けられた触媒３０に設置され、複数部材同士の摩擦により発熱可能な摩擦発熱機構３０４と、動力源の動力の一部を発熱に必要な力として摩擦発熱機構３０４へ伝達すると共に、その伝達経路にクラッチ３０２を備える伝達機構３００Ａとを有し、伝達機構３００Ａは、車両の減速時にクラッチ３０２が連結され、これにより、摩擦発熱機構３０４は制動力を車両の駆動軸５０に及ぼすと共に触媒３０を加熱する構成とした。【選択図】図１
2009264106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に動力源として備わる内燃機関の排気系に設けられた触媒に設置され、複数部材同士の摩擦により発熱可能な摩擦発熱機構と、
前記動力源の動力の一部を発熱に必要な力として前記摩擦発熱機構へ伝達すると共に、その伝達経路にクラッチを備える伝達機構と、を有し、
前記伝達機構は、前記車両の減速時に前記クラッチが連結され、これにより、前記摩擦発熱機構は制動力を車両の駆動軸に及ぼすと共に前記触媒を加熱することを特徴とする車両。
【請求項２】
動力源として電動モータをさらに有し、
走行開始時に前記電動モータの動力のみで走行し、走行中の減速期間に前記クラッチが連結されて前記摩擦発熱機構が車両の駆動軸に制動力を及ぼすと共に前記触媒を加熱することを特徴とする請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記触媒の活性後に、前記電動モータの動力のみで走行する場合に、前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段をさらに有し、
前記触媒温度推定手段が推定する前記触媒の推定温度に基いて、前記伝達機構の前記クラッチが制御される、ことを特徴とする請求項２に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源として少なくとも内燃機関を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の始動時や減速時には、排気系に設けられた触媒の温度は活性温度以下である、あるいは、活性温度以下に低下することがあるため、排気ガスの浄化の観点から、排気系に設けられた触媒を加熱してできるだけ速やかに活性させる必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１は、内燃機関の内燃機関の排気系に設けられた触媒を加熱するために、触媒の外周に固定された第1の摩擦体の外周面に第２の摩擦体を係合させて第２の摩擦体をモータにより回転駆動させることにより摩擦熱を発生させ、触媒を加熱する技術を開示している。
【特許文献１】特開２００３−２３９７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した技術では、摩擦体を回転駆動させるモータに供給する電力が必要であり、エネルギー消費が増加して燃料の消費量が増えるという問題が存在した。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは内燃機関の排気系に設けられた触媒を燃料消費を抑制しつつ加熱できる車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両は、車両に動力源として備わる内燃機関の排気系に設けられた触媒に設置され、複数部材同士の摩擦により発熱可能な摩擦発熱機構と、前記動力源の動力の一部を発熱に必要な力として前記摩擦発熱機構へ伝達すると共に、その伝達経路にクラッチを備える伝達機構とを有し、前記伝達機構は、前記車両の減速時に前記クラッチが連結され、これにより、前記摩擦発熱機構は制動力を車両の駆動軸に及ぼすと共に前記触媒を加熱することを特徴とする。
【０００７】
上記構成において、動力源として電動モータをさらに有し、走行開始時に前記電動モータの動力のみで走行し、走行中の減速期間に前記クラッチが連結されて前記摩擦発熱機構が車両の駆動軸に制動力を及ぼすと共に前記触媒を加熱する構成を採用できる。
【０００８】
上記構成において、前記触媒の活性後に、前記電動モータの動力のみで走行する場合に、前記触媒の温度を推定する触媒温度推定手段をさらに有し、前記触媒温度推定手段が推定する前記触媒の推定温度に基いて、前記伝達機構の前記クラッチが制御される、構成を採用できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内燃機関の排気系に設けられた触媒を燃料消費を抑制しつつ加熱可能な車両が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の要部構成を示す図である。
【００１２】
この車両は、内燃機関１０、この内燃機関１０の排気管２０に設けられた排気ガス浄化のための三元触媒等からなる触媒３０、後述する動力伝達機構２００から回転駆動力が伝達される駆動軸５０、この駆動軸５０から回転トルクが伝達される車輪６０、車両を総合的に制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００、動力伝達機構２００、伝達機構３００Ａ、摩擦発熱機構３０４等を備えている。
【００１３】
摩擦発熱機構３０４は、複数部材同士の摩擦により発熱可能な構成を有している。具体的には、摩擦発熱機構３０４は、例えば、触媒３０の外周に固定された第1の摩擦体と、この第1の摩擦体の外周面に係合させる第２の摩擦体とを備え、第２の摩擦体に伝達機構３００Ａから回転駆動力を供給する構成とすることがえできるが、このような構成に限定されるわけではなく、複数の部材同士の摩擦により発熱して触媒３０を加熱できる構成であればよい。
【００１４】
伝達機構３００Ａは、歯車機構３００，３０３、伝達軸３０１、クラッチ３０２等から構成される。
【００１５】
歯車機構３００は、駆動軸５０の回転トルク（動力）の一部を伝達軸３０１に伝達するように、互いに噛合する複数の歯車で構成されている。
【００１６】
伝達軸３０１は、歯車機構３００から伝達される回転トルクを歯車機構３０３に伝達する。
【００１７】
クラッチ３０２は、例えば、電磁クラッチ等から構成され、伝達軸３０１の途中に設けられ、上記したＥＣＵ１００からの制御指令に応じて連結、開放される。クラッチ３０２が連結された状態では、駆動軸５０の回転トルクは、伝達軸３０１を介して歯車機構３０３に伝達され、クラッチ３０２が開放された状態では、駆動軸５０の回転トルクは、歯車機構３０３に伝達されない。
【００１８】
歯車機構３０３は、伝達軸３０１を通じて供給される回転トルクを摩擦発熱機構３０４へ伝達するように、互いに噛合する複数の歯車で構成されている。
【００１９】
動力伝達機構２００は、動力分割機構２０１、発電機及び動力源として機能するジェネレータ２０２、動力分割機構２０１から伝達される回転を減速して駆動軸５０へ伝達する減速機２０３、動力源として機能するモータ２０４、インバータ２１０、バッテリ２２０等から構成される。
【００２０】
インバータ２１０は、ＥＣＵ１００により制御され、直流／交流変換を行うと共に、バッテリ２２０、ジェネレータ２０２及びモータ２０４との間で電力の授受を行う。
【００２１】
バッテリ２２０は、充電した直流電力をインバータ２１０へ供給し、また、インバータ２１０から供給される直流電力を充電する。
【００２２】
動力分割機構２０１は、上記したＥＣＵ１００により制御され、内燃機関１０と、ジェネレータ２０２と、減速機２０３と、モータ２０４との間で動力（回転トルク）の授受を行う。
【００２３】
例えば、内燃機関１０の始動時には、動力分割機構２０１は、内燃機関１０のクランキングのために、ジェネレータ２０２から供給される回転トルクを内燃機関１０へ供給する。
【００２４】
車両の停車中に、バッテリ２２０の充電状態が低下したような場合には、内燃機関１０の動力をジェネレータ２０２へ供給して発電させる。
【００２５】
車両の発進時、通常走行時等には、モータ２０４の回転トルクを減速機２０３へ伝達して駆動軸５０を回転駆動させる。
【００２６】
定常走行時などの内燃機関の効率のよい運転領域では、内燃機関１０の動力を減速機２０３に伝達して駆動軸５０を回転駆動させると共に、内燃機関１０の動力の一部を、ジェネレータ２０２へ供給する。このとき、モータ２０４の回転トルクを減速機２０３に追加的に伝達することもできる。
【００２７】
次に、上記構成の車両における伝達機構３００Ａ及び摩擦発熱機構３０４の制御方法の一例について説明する。
【００２８】
ＥＣＵ１００は、車両の走行中、通常は、伝達機構３００Ａのクラッチ３０２を開放する、すなわち、摩擦発熱機構３０４を動作させないようにする。そして、車両の減速時には、伝達機構３００Ａのクラッチ３０２を連結させて、摩擦発熱機構３０４を動作させる。これにより、摩擦発熱機構３０４は、車両に制動力を与えるブレーキとして機能するとともに、その摩擦熱により触媒３０を加熱する。すなわち、車両の減速時に、摩擦発熱機構３０４が車両の減速をアシストしつつ、触媒３０を加熱する。
【００２９】
このとき、摩擦発熱機構３０４が車両に及ぼす制動力は、クラッチ３０２の滑り量を制御することで調整可能である。また、別の方法として、摩擦発熱機構３０４における摩擦部材同士の面圧を調整する面圧調整機構を設けて、この面圧を制御することにより摩擦発熱機構３０４が車両に及ぼす制動力を調整可能である。さらに、歯車機構３００や歯車機構３０３をその減速比を可変できる構造のものとし、摩擦発熱機構３０４に伝達される回転数を可変にすることでも、摩擦発熱機構３０４が車両に及ぼす制動力を調整可能である。
【００３０】
尚、歯車機構３００や歯車機構３０３の減速比は、駆動軸５０側からみてできるだけ低いほうが摩擦発熱機構３０４の摩擦部材を高速で回転させるのには有利であるが、自己のイナーシャの加速分によりトルクを消費するため、車両毎に最適値が存在する。
【００３１】
次に、上記構成の車両におけるＥＣＵ１００による伝達機構３００Ａ及び摩擦発熱機構３０４の制御方法の他の例について図２を参照して説明する。
【００３２】
図２に示すように、車両の走行開始当初はモータ２０４の動力のみで走行するＥＶ走行を実施する。走行開始時に内燃機関１０を始動させないので、このＥＶ走行中に排気ガスは排出されず、また、触媒３０も活性温度以下である。
【００３３】
そして、上記ＥＶ走行中の減速時において、伝達機構３００Ａのクラッチ３０２を連結し、触媒３０を加熱する。同時に、外気温度、摩擦発熱機構３０４の回転数、摩擦発熱機構３０４の動作回数等の触媒３０の温度変化に影響を及ぼす情報に基いて触媒３０の温度を推定する。
【００３４】
図２に示すように、触媒３０の推定温度が触媒活性温度を越えたところで、内燃機関１０の始動を許可する。これにより、内燃機関１０の始動時には触媒３０が既に活性状態になっているので、内燃機関１の始動直後から排気ガスを浄化することができる。
【００３５】
また、例えば、触媒３０の温度が活性温度以上になっている状態で、長時間ＥＶ走行（モータ２０４の動力のみで走行）を続けたような場合には、図２の円Ａに示すように、触媒３０の温度が活性温度よりも低下する可能性がある。
【００３６】
このため、外気温度、燃料カット時間、触媒３０への流入空気量等の触媒３０の温度変化に関わる情報から触媒３０の温度を常時推定し、この推定温度が活性温度を下回るかを常に監視する。
【００３７】
そして、触媒３０の推定温度が活性温度を下回り、かつ、車両の減速時に、伝達機構３００Ａのクラッチ３０２を連結し、触媒３０を加熱し、触媒３０の温度を活性温度以上に保持させる。これにより、エネルギー消費を抑えつつ内燃機関１の始動に備えることができる。
【００３８】
上記実施形態では、いわゆるハイブリッド車両を例示したが、これに限定されるわけではなく、動力源が内燃機関のみの車両にも本発明を適用可能である。
【００３９】
また、触媒３０の温度を推定する構成としたが、触媒３０に温度センサを設けて触媒３０の温度を直接検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の要部構成を示す図である。
【図２】走行状態、触媒温度及び車速との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    内燃機関
２０    排気管（排気系）
３０    触媒
５０    駆動軸
６０    車輪
１００  ＥＣＵ
２００  動力伝達機構
２０１  動力分割機構
２０２  ジェネレータ
２０３  減速機
２０４  モータ
２１０  インバータ
２２０  バッテリ
３００  歯車機構（伝達機構）
３０１  伝達軸（伝達機構）
３０２  クラッチ（伝達機構）
３０３  歯車機構（伝達機構）
３０４  摩擦発熱機構
【図１】
2009264106.tif 000003
【図２】
2009264106.tif 000004