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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024089279
(43)【公開日】2024-07-03
(54)【発明の名称】ハイブリッド車両
(51)【国際特許分類】
   B60W 20/16 20160101AFI20240626BHJP
   B60K 6/24 20071001ALI20240626BHJP
   B60K 6/442 20071001ALI20240626BHJP
   B60W 10/06 20060101ALI20240626BHJP
   B60W 10/08 20060101ALI20240626BHJP
   F01N 13/08 20100101ALI20240626BHJP
   F01N 3/24 20060101ALI20240626BHJP
   F02D 17/02 20060101ALI20240626BHJP
   B60L 50/16 20190101ALI20240626BHJP
【FI】
B60W20/16
B60K6/24 ZHV
B60K6/442
B60W10/06 900
B60W10/08 900
F01N13/08 B
F01N3/24 S
F01N3/24 Q
F02D17/02 Q
F02D17/02 Z
B60L50/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022204545
(22)【出願日】2022-12-21
(71)【出願人】
【識別番号】000006286
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002664
【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所
(72)【発明者】
【氏名】柳川 健介
(72)【発明者】
【氏名】廣江 健太
(72)【発明者】
【氏名】細野 清隆
(72)【発明者】
【氏名】村上 隆
(72)【発明者】
【氏名】川辺 敬
【テーマコード(参考)】
3D202
3G004
3G091
3G092
5H125
【Fターム(参考)】
3D202AA02
3D202BB09
3D202BB11
3D202CC33
3D202CC35
3D202CC42
3D202CC45
3D202CC47
3D202DD16
3D202DD22
3D202EE01
3G004BA06
3G004DA24
3G004EA01
3G091AA11
3G091AA14
3G091BA01
3G091FA06
3G091HB05
3G092AA01
3G092AA02
3G092AA17
3G092AC02
3G092DC08
3G092DF02
3G092DF08
3G092GA10
3G092HD09
5H125AA01
5H125AC08
5H125AC12
5H125BA00
5H125CA09
5H125EE31
5H125EE48
(57)【要約】
【課題】走行モード切り替え時でのエンジンの始動時において排気浄化装置からの排気の流出を抑制するとともに、排気通路において凝縮水が発生することを抑制する。
【解決手段】エンジン走行モードとEV走行モードとに切り替え可能な車両であって、エンジン2の排気通路35に設けられた三元触媒36と、三元触媒36よりも下流側で排気通路35の開度を調整する2WAYシャッタ52と、EV走行モードによりエンジン2が停止した際は、車両の起動状態が停止されたことによりエンジン2が停止した際より三元触媒36よりも下流側の排気通路35の空気流量を小さくするように2WAYシャッタ52を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンと、走行用モータと、を備え、
少なくとも前記エンジンを稼働させて走行するエンジン走行モードと、
前記エンジンが停止した状態で前記走行用モータによって走行するEV走行モードと、に切り替え可能なハイブリッド車両であって、
前記エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも下流側の前記排気通路の空気流量を調整する調整手段と、
前記EV走行モードにより前記エンジンが停止した際は、前記ハイブリッド車両の起動状態が停止されたことにより前記エンジンが停止した際より前記排気浄化装置よりも下流側の前記排気通路の空気流量を小さくするように前記調整手段を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項2】
前記調整手段は、前記排気通路の前記排気浄化装置よりも下流側に設けられたシャッタであり、
前記排気通路の前記シャッタが設けられる位置、若しくは前記排気浄化装置と前記シャッタとの間の位置と、前記エンジンの吸気通路とを接続するEGR通路と、前記EGR通路に設けられるEGRバルブと、を備え、
前記制御部は、前記EV走行モードにより前記エンジンが停止した際は、前記シャッタを閉じることで前記排気浄化装置よりも下流側の前記排気通路の空気流量を小さくするとともに前記EGRバルブを閉じるように制御する、
ことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両。
【請求項3】
前記エンジンを駆動する電動機を有し、
前記制御部は、前記ハイブリッド車両の起動状態が停止されることにより前記エンジンが停止する際、前記シャッタを開くとともに前記EGRバルブを開き、燃料カット状態で前記エンジンを電動機で強制駆動するモータリングをするように制御する、
ことを特徴とする請求項2記載のハイブリッド車両。
【請求項4】
前記制御部は、前記エンジンが始動する際に、前記ハイブリッド車両の起動状態が停止されたことによる前記エンジンの停止時より前記排気浄化装置よりも下流側の前記排気通路の空気流量が小さくなるように前記調整手段を制御する
ことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両。
【請求項5】
前記調整手段は、前記排気通路の前記排気浄化装置よりも下流側に設けられたシャッタであり、
前記排気通路の前記シャッタが設けられる位置、若しくは前記排気浄化装置と前記シャッタとの間の位置に接続されるEGR通路と、前記EGR通路の下流側に設けられるEGRバルブと、を備え、
前記制御部は、
前記エンジンのクランキングが開始されてから完爆までの間は、前記シャッタを閉じることで前記排気浄化装置よりも下流側の前記排気通路の空気流量を小さくするとともに前記EGRバルブを開き、完爆後は前記シャッタを閉じた状態を維持するとともに前記EGRバルブを閉じるように制御する
ことを特徴とする請求項4記載のハイブリッド車両。
【請求項6】
前記調整手段は、前記排気通路の前記排気浄化装置よりも下流側に設けられたシャッタであり、
前記制御部は、
前記エンジンが始動する際に前記エンジンの温度が所定以上の場合は、前記シャッタを開くように制御する
ことを特徴とする請求項4記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハイブリッド車両に搭載したエンジンの排気浄化技術に関する。
【背景技術】
【0002】
エンジンの多くには、排気通路に排気中のNOx等を浄化するための排気浄化触媒(排気浄化装置)が備えられている。排気浄化触媒は、低温時の浄化効率が低下するといった問題がある。
これに対し、特許文献1では、排気浄化触媒の上流側及び下流側に排気通路を開閉する絞り部を備えたエンジンが提案されている。特許文献1では、ハイブリッド車において、走行中にエンジンの運転が停止された場合に、排気浄化触媒の上流側及び下流側の排気通路を閉じて、排気浄化触媒の熱を閉じ込めて温度低下を抑制し、エンジンの運転開始時での排気浄化性能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009-167942号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1のようにエンジンの運転停止時に排気浄化触媒の上流側及び下流側の排気通路を閉じ、例えばエンジンを長時間停止して排気浄化触媒の温度が低下すると、排気通路において閉じ込められた排気から凝縮水が発生し、排気通路や排気浄化装置等が腐食する可能性がある。
特に、ハイブリッド車両のようにエンジンの停止及び始動が頻繁に切り替わるような車両では、エンジン始動時の未燃ガス(未燃燃料)を多く含む排気の排出を抑制することが要求されるとともに、排気通路における凝縮水の発生を抑制することが要求されている。
【0005】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、走行モード切り替え時でのエンジンの始動時において排気浄化装置からの排気の流出を抑制するとともに、排気通路において凝縮水が発生することを抑制するハイブリッド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】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に係るハイブリッド車両は、 エンジンと、走行用モータと、を備え、少なくとも前記エンジンを稼働させて走行するエンジン走行モードと、前記エンジンが停止した状態で前記走行用モータによって走行するEV走行モードと、に切り替え可能なハイブリッド車両であって、前記エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置と、前記排気浄化装置よりも下流側の前記排気通路の空気流量を調整する調整手段と、前記EV走行モードにより前記エンジンが停止した際は、前記ハイブリッド車両の起動状態が停止されたことにより前記エンジンが停止した際より前記排気浄化装置よりも下流側の前記排気通路の空気流量を小さくするように前記調整手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【0007】
これにより、EV走行モードによりエンジンが停止した際には、排気浄化装置よりも下流側の排気通路の空気流量を小さくするように調整手段を制御することで、排気浄化装置周辺において熱が閉じ込められ、排気浄化装置の温度低下を抑制することができる。また、ハイブリッド車両の起動状態が停止されたことによりエンジンが停止した際には、排気浄化装置よりも下流側の排気通路の空気流量を大きくするように調整手段を制御することで、排気通路から排気を排出させて、排気通路での凝縮水の発生を抑制することができる。
【0008】
好ましくは、前記調整手段は、前記排気通路の前記排気浄化装置よりも下流側に設けられたシャッタであり、前記排気通路の前記シャッタが設けられる位置、若しくは前記排気浄化装置と前記シャッタとの間の位置と、前記エンジンの吸気通路とを接続するEGR通路と、前記EGR通路に設けられるEGRバルブと、を備え、前記制御部は、前記EV走行モードにより前記エンジンが停止した際は、前記シャッタを閉じることで前記排気浄化装置よりも下流側の前記排気通路の空気流量を小さくするとともに前記EGRバルブを閉じるように制御するとよい。
【0009】
これにより、EV走行モードによりエンジンが停止した際は、シャッタを閉じるとともにEGRバルブが閉じるので、EGR通路から高温の排気が吸気通路に流入して排気通路及びEGR通路から熱が逃げることを抑制するとともに、吸気通路への熱害を抑制することができる。
好ましくは、前記エンジンを駆動する電動機を有し、前記制御部は、前記ハイブリッド車両の起動状態が停止されることにより前記エンジンが停止する際、前記シャッタを開くとともに前記EGRバルブを開き、燃料カット状態で前記エンジンを電動機で強制駆動するモータリングをするように制御するとよい。
【0010】
これにより、ハイブリッド車両の起動状態が停止によりエンジンが停止する際に、排気通路やEGR通路内の排気を排出して凝縮水の発生を抑制することができる。
好ましくは、前記制御部は、前記エンジンが始動する際に、前記ハイブリッド車両の起動状態が停止されたことによる前記エンジンの停止時より前記排気浄化装置よりも下流側の前記排気通路の空気流量が小さくなるように前記調整手段を制御するとよい。
【0011】
これにより、エンジンの始動時の排気が排気浄化装置よりも下流側の排気通路に排出されることを抑制できる。
好ましくは、前記調整手段は、前記排気通路の前記排気浄化装置よりも下流側に設けられたシャッタであり、前記排気通路の前記シャッタが設けられる位置、若しくは前記排気浄化装置と前記シャッタとの間の位置に接続されるEGR通路と、前記EGR通路の下流側に設けられるEGRバルブと、を備え、前記制御部は、前記エンジンのクランキングが開始されてから完爆までの間は、前記シャッタを閉じることで前記排気浄化装置よりも下流側の前記排気通路の空気流量を小さくするとともに前記EGRバルブを開き、完爆後は前記シャッタを閉じた状態を維持するとともに前記EGRバルブを閉じるように制御するとよい。
【0012】
これにより、エンジンのクランキングが開始されてから完爆までの間は、排気をEGR通路に流入させ吸気に還流して排気中の未燃ガスを再利用し、完爆後にはEGR通路に排気を貯蔵することができる。
好ましくは、前記調整手段は、前記排気通路の前記排気浄化装置よりも下流側に設けられたシャッタであり、前記制御部は、前記エンジンが始動する際に前記エンジンの温度が所定以上の場合は、前記シャッタを開くように制御するとよい。
【0013】
これにより、高温の排気がEGR通路を介して吸気通路に流入することを抑制し、エンジンの保護を図ることができる。
【発明の効果】
【0014】
本願発明によれば、走行中に走行モードの切り替わりによりエンジンの始動・停止が比較的頻繁に切り替わる可能性の高いハイブリッド車において、EV走行モードによりエンジンが停止した際に、排気通路に排気を閉じ込めて排気浄化装置の温度低下を抑制することができる。これにより、その後EV走行モードからエンジン走行モードに移行した際に、エンジン始動直後での排気浄化装置における排気浄化性能を向上させることができる。
【0015】
また、ハイブリッド車両の起動状態が停止されたことによりエンジンが停止した際は、排気通路から排気を排出させて、シャッタから上流側の排気通路での凝縮水の発生を抑制し、排気浄化装置の保護を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の実施形態のハイブリッド車の走行駆動系の概略構成図である。
図2】本実施形態に係るハイブリッド車両のエンジンの吸排気系の構成図である。
図3】EGR制御部において実行されるストレージEGR制御の制御手順を示すフローチャートである。
図4】凝縮水対策制御の制御手順を示すフローチャートである。
図5】吸気量推定制御手順を示すフローチャートである。
図6】空燃比推定噴射制御手順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】
【0017】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両(以下、車両1という)の走行駆動系の概略構成図である。
本発明の一実施形態における車両1は、エンジン2の出力によってモータジェネレータ9(電動機)を駆動して発電するとともに、車輪を駆動する電動のフロントモータ4(走行用モータ)を備えたプラグインハイブリッド車やハイブリッド車等の車両である。
【0018】
エンジン2は、フロントトランスアクスル7を介して前輪3の駆動軸8を駆動可能であるとともに、フロントトランスアクスル7を介してモータジェネレータ9(電動機)を駆動して発電させることが可能となっている。また、エンジン2と前輪3とは、フロントトランスアクスル7内に配置されたクラッチ16を介して接続されている。
フロントモータ4は、フロントコントロールユニット10を介して、車両1に搭載された駆動用バッテリ11やモータジェネレータ9から電力を供給されて駆動し、フロントトランスアクスル7を介して前輪3の駆動軸8を駆動する。
【0019】
モータジェネレータ9によって発電された電力は、フロントコントロールユニット10を介して駆動用バッテリ11を充電可能であるとともに、フロントモータ4及びリヤモータ6に電力を供給可能である。駆動用バッテリ11は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成されている。また、駆動用バッテリ11には、駆動用バッテリ11の充電率SOCを検出する充電率検出部11aを備えている。
【0020】
フロントコントロールユニット10は、車両に搭載されたハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づき、フロントモータ4の出力を制御するとともに、モータジェネレータ9の発電量及び出力を制御する機能を有する。
エンジンコントロールユニット22は、エンジン2の制御装置であり、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号(要求出力)に基づき、エンジン2における燃料噴射量及び燃料噴射時期、吸気量等を制御して、エンジン2の駆動制御を行う。ハイブリッドコントロールユニット20は、車両1の総合的な制御を行うための制御装置である。エンジンコントロールユニット22及びハイブリッドコントロールユニット20は、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)及びタイマ等を含んで構成される。
【0021】
ハイブリッドコントロールユニット20の入力側には、フロントコントロールユニット10、エンジンコントロールユニット22等が接続されており、これらの機器からの検出及び作動情報が入力される。
一方、ハイブリッドコントロールユニット20の出力側には、フロントコントロールユニット10、エンジンコントロールユニット22、フロントトランスアクスル7のクラッチ16等が接続されている。
【0022】
そして、ハイブリッドコントロールユニット20は、車両1のアクセル操作情報度等の各種検出量及び各種作動情報に基づいて、車両1の走行駆動に必要とする車両要求出力を演算し、エンジンコントロールユニット22やフロントコントロールユニット10に制御信号を送信して、走行モード(EVモード、シリーズモード、パラレルモード)の切換え、エンジン2とフロントモータ4の出力、モータジェネレータの発電電力及び出力、フロントトランスアクスル7におけるクラッチ16の断接を制御する。
【0023】
EVモードでは、エンジン2を停止し、モータ46を駆動して走行させる。
シリーズモードでは、フロントトランスアクスル7のクラッチ16を切断し、エンジン2によりモータジェネレータ9を駆動させることで発電を行うとともに、フロントモータ4を駆動して走行させる。なお、シリーズモードでは、エンジン2の回転速度を効率のよい値に設定する。
【0024】
パラレルモードでは、フロントトランスアクスル7のクラッチ16を接続し、エンジン2及びフロントモータ4の動力を伝達して前輪3を駆動させる。
ハイブリッドコントロールユニット20は、例えば、高速領域のように、エンジン2の効率のよい領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、パラレルモードを除く領域、即ち中低速領域では、駆動用バッテリ11の充電率SOC(充電量)に基づいてEVモードとシリーズモードとの間で切換える。なお、EVモードが本発明のEV走行モード、シリーズモードやパラレルモードが本発明のエンジン走行モードに該当する。
【0025】
図2は、本発明の一実施形態に係るエンジン2の吸排気系の構成図である。
本実施形態に係るエンジン2は、例えば複数の気筒を備えたガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。
図2に示すように、エンジン2の吸気通路31には、エンジン2に向かって上流側から順番に、エアクリーナ32、スロットルバルブ33が備えられている。
【0026】
エンジン2の排気通路35には、エンジン2から下流側へ順番に、三元触媒36(排気浄化装置)、パティキュレートフィルタ37、マフラ38が備えられている。
エンジン2には、排気の一部をEGRガスとして吸気側に還流する高圧EGR装置40が備えられている。高圧EGR装置40は、吸気通路31のスロットルバルブ33より下流側と排気通路35の三元触媒36より上流側とを連通する高圧EGR通路43と、高圧EGR通路43を開閉する(開度を調整する)高圧EGRバルブ44、高圧EGR通路43を通過するEGRガスを冷却する高圧EGRクーラ45を備えている。
【0027】
さらに、本実施形態では、高圧EGR装置40とは別にストレージEGR装置50を備えている。
ストレージEGR装置50は、パティキュレートフィルタ37とマフラ38との間の排気通路35と吸気通路31のスロットルバルブ33より下流側とを連通するストレージEGR通路51(EGR通路)と、当該ストレージEGR通路51と排気通路35との分岐部に2WAYシャッタ52(調整手段)と、を備えている。
【0028】
2WAYシャッタ52は、ストレージEGR通路51側とマフラ38側へと流入する排気の割合を調整する、すなわちマフラ38側へと流れる空気流量を調整するように開度を変更可能となっている。
ストレージEGR通路51には、2WAYシャッタ52側から吸気マニホールド42に向かって順番に、排気コンプレッサ53、排気貯蔵タンク54、ストレージEGRクーラ55、ストレージEGRバルブ56を備えている。
【0029】
排気コンプレッサ53は、駆動用バッテリ11等の蓄電池から供給された電力によって駆動する電動コンプレッサであり、排気通路35から排気貯蔵タンク54に向かって排気を圧縮供給する。
排気貯蔵タンク54は、排気(EGRガス)を貯留する貯蔵タンクである。排気貯蔵タンク54の容量は、後述する通り、エンジン2の始動開始から排気空燃比が計測可能となるまでの間の排気を貯蔵可能な容量にすればよい
【0030】
ストレージEGRクーラ55は、ストレージEGR通路51を通過するEGRガスを冷却する冷却機であり、走行風やエンジン2に備えられたファンによって外気と熱交換する。なお、高圧EGRクーラ45とストレージEGRクーラ55は一体的に構成されているが、EGRガスの流路は互いに異なる。
ストレージEGRバルブ56は、ストレージEGR通路51の開度を調整する。
【0031】
また、エアクリーナ32とスロットルバルブ33との間の吸気通路31には、吸気流量を検出する吸気流量センサ(MAF60)と、スロットルバルブ33を挟んで上流側と下流側の夫々の吸気通路31に吸気温度及び吸気圧力を検出する吸気温度圧力センサ(上流側が第1吸気温度圧力センサ61、下流側が第2吸気温度圧力センサ62)を備えている。
【0032】
排気マニホールド41と三元触媒36との間の排気通路35には、空燃比を検出するリニア空燃比センサ(LAFS63)を備えている。
更に、ストレージEGRクーラ55とストレージEGRバルブ56との間のストレージEGR通路51には、EGRガスの温度及び圧力を検出するEGRガス温度圧力センサ64が備えられている。
【0033】
また、排気貯蔵タンク54とストレージEGRクーラ55との間のストレージEGR通路51内の圧力と、パティキュレートフィルタ37と2WAYシャッタ52との間の排気通路35内の圧力との差を検出する差圧センサ(DPS65)が備えられている。
ハイブリッドコントロールユニット20には、EGR制御部70(制御部)か備えられている。
【0034】
EGR制御部70は、エンジンの運転状態(運転、停止、クランキング状態、エンジン水温、エンジン回転速度等)、吸気流量センサ、第1吸気温度圧力センサ61、第2吸気温度圧力センサ62、LAFS63、EGRガス温度圧力センサ64、差圧センサ65の検出情報を基に、2WAYシャッタ52、排気コンプレッサ53、高圧EGRバルブ44、ストレージEGRバルブ56を作動制御する。
【0035】
本実施形態では、エンジン2の始動時に2WAYシャッタ52をマフラ38側に移動させ、ストレージEGR通路51側の通路の開度を大きくするとともにマフラ38側の通路の開度を小さくすることで、排気の大部分をストレージEGR通路51側に流し、エンジン2始動時の排気通路35から車外への排気の流出を抑制する。このとき、EGRガスをエンジン2に導入することが適さないような場合には、ストレージEGRバルブ56を閉じることでストレージEGR通路51内に排気を貯留する。また、エンジン2の停止時には2WAYシャッタ52をマフラ38側に移動させ、三元触媒36やパティキュレートフィルタ37(以下、触媒という)の熱が排気通路35から車外へと逃げることを抑制する。このとき、排気通路35内に凝縮水が発生する可能性が有る場合は、2WAYシャッタ52をストレージEGR通路51側に移動させ、排気通路35内の排気を車外に逃がすことで凝縮水の発生を抑制する。
【0036】
図3は、ストレージEGR装置50におけるストレージEGR制御の制御手順を示すフローチャートである。図4は、凝縮水対策制御の制御手順を示すフローチャートである。図5は、吸気量推定制御手順を示すフローチャートである。図6は、空燃比推定噴射制御手順を示すフローチャートである。図3~6の制御は、EGR制御部70において実行される。
【0037】
ストレージEGR制御は、車両1の電源スイッチON(IG-ON)後に所定時間毎に繰り返し実行される。
図3に示すように、ストレージEGR制御は、始めにステップS10では、エンジンコントロールユニット22等よりエンジン状態(運転、停止、クランキング状態、エンジン回転速度、エンジン水温等)を取得する。そして、ステップS20に進む。
【0038】
ステップS20では、エンジン2が停止状態であるか否かを判別する。エンジン停止状態である場合には、ステップS30に進む。エンジン2が作動状態である場合には、ステップS70に進む。なお、エンジン停止状態とは、エンジン2の気筒内の燃料を意図的に燃焼させていない状態であることであり、惰性でエンジン2が回転している状態も含める。
【0039】
ステップS30では、エンジン回転速度Neが0以下であるか否かを判別する。エンジン回転速度Neが0以下の場合には、ステップS40に進む。エンジン回転速度Neが0より大きい、すなわち惰性で回転している場合には、図4に示すステップS200に進む。
ステップS40では、車両1の電源スイッチがオンであるか否かを判別する。電源スイッチがオンである場合、すなわちアイドルストップやEV走行でエンジン2が停止している場合には、ステップS60に進む。電源スイッチがオフである場合、すなわち車両がシャットダウン状態である場合には、ステップS50に進む。
【0040】
ステップS50では、第1制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52を中開度(ストレージEGR通路51とマフラ38側の排気通路35の両方が開いた状態)にする。本実施形態では、ストレージEGR通路51側(以下、EGR側という)とマフラ38側との開度比を5:5にする。また、ストレージEGRバルブ56を閉じる(ストレージEGR通路51の吸気側を閉鎖する)。そして、本ルーチンをリターンする。第1制御は、車両の電源がオフにされることによるエンジン停止時に実施される制御である。この場合は、エンジン2が停止された状態で長時間経過することが予想されるので、排気通路35内で凝縮水が発生することを抑制すべく、2WAYシャッタ52を制御して排気通路35側を開く。このとき、ストレージEGRバルブ56を閉じることで、排気が吸気通路31側へ流れることを抑制する。なお、このとき、モータジェネレータ9でエンジン2をモータリングし、ストレージEGR通路51内や排気通路35内の排気の排出を促進させることが好ましい。
【0041】
ステップS60では、第2制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52により排気通路35のマフラ側を閉じる。なお、排気通路35のマフラ側を閉じるとは、排気の大部分がストレージEGR通路51側(以下、EGR側という)へと流れるようにすることを指し、排気通路35のマフラ側を完全に閉鎖する必要はない。本実施形態では、EGR側とマフラ側との開度比を9:1にする。また、ストレージEGRバルブ56を閉じる。そして、本ルーチンをリターンする。第2制御は、アイドルストップやEV走行によるエンジン停止時に実施される制御である。この場合は、比較的短時間でエンジン2が再始動されることが考えられるので、触媒の温度低下を抑制するために排気通路35のマフラ側を閉じる。このとき、ストレージEGRバルブ56を閉じることで、排気通路35の熱が吸気通路31側へ逃げることを抑制する。
【0042】
ステップS70では、エンジン2がクランキングから完爆状態までの間の状態であるか否かを判別する。クランキングから完爆状態までの間の状態である場合には、ステップS80に進む。クランキングから完爆状態までの間の状態でない場合、即ち完爆後の運転状態である場合には、ステップS110に進む。
ステップS80では、エンジン水温が低い(例えば80℃以下の暖気前状態)であるか否かを判別する。エンジン水温が80℃以下である場合には、ステップS100に進む。エンジン水温が80℃より高い場合には、ステップS90に進む。
【0043】
ステップS100では、第3制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52を中開度(EGR側とマフラ側との両方が開いている状態)にする。本実施形態では、EGR側の方が大きく開いている状態とする。また、ストレージEGRバルブ56の開度を中開度(全開と全閉の間の任意の開度)にする。そして、本ルーチンをリターンする。第3制御は、低温時のエンジン始動初期に実施される制御である。この場合は、触媒が活性化しておらず排気浄化効率が悪いため、排気の大部分をEGR側へ流し、排気通路35から排気が車外に排出されることを抑制する。このとき、ストレージEGRバルブ56を開くことで、ストレージEGR通路51内の圧力が高くなりすぎないようにする。なお、エンジン始動初期はストレージEGR通路51内に十分な酸素が存在しているため、ストレージEGRバルブ56を開いてもエンジン始動性への悪影響は小さい。なお、このときこのとき排気コンプレッサ53を駆動させて排気をストレージEGR通路51へ圧送してもよい。
【0044】
ステップS90では、第4制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52によりストレージEGR通路51を閉じる。なお、ストレージEGR通路51を閉じるとは、排気の大部分が排気通路35のマフラ側へと流れるようにすることを指し、ストレージEGR通路51を完全に閉鎖する必要はない。本実施形態では、2WAYシャッタ52のEGR側とマフラ側との開度比を1:9にする。また、ストレージEGRバルブ56を閉じる。そして、本ルーチンをリターンする。第4制御は、高温時のエンジン始動初期に実施される制御である。この場合は、排気通路35のマフラ側の開度を大きくすることで、排圧の上昇を抑制し、エンジン始動性を向上させる。このとき、触媒が活性しており排気浄化効率が十分であると考えられるため、排気の大部分を排気通路35から車外に排出するとともに、排気がEGR側に流れることを抑制し、エンジン始動初期に吸気にEGRが導入され始動性が悪化することを抑制する。
【0045】
ステップS110では、吸気量が計測可能であるか否かを判別する。吸気量が計測可能であるか否かは、例えば吸気流量センサ(MAF60)の出力が安定したか否かによって判別すればよい。吸気量が計測可能である場合には、ステップS120に進む。吸気量が計測不能である場合には、図5に示すステップS300に進む。
ステップS120では、排気空燃比が計測可能であるか否かを判別する。排気空燃比が計測可能であるか否かは、例えば排気空燃比センサ(LAFS63)が活性状態であるか否かによって判別すればよい。排気空燃比が計測可能である場合には、ステップS130に進む。排気空燃比が計測不能である場合には、図6に示すステップS400に進む。
【0046】
ステップS130では、触媒昇温中状態または触媒冷態状態であるようなエンジン運転状態であるか否かを判別する。触媒昇温中状態とは、触媒冷態状態であって昇温のための制御、たとえは触媒ヒータを作動させたり、ポスト噴射を行っている状態である。以下、触媒冷態状態には触媒昇温中状態が含まれるものとする。触媒冷態状態か否かは、例えば、エンジン温度が所定温度以下である場合や、所定温度以上であっても所定時間以上運転を経過していないような、触媒温度が未だ十分に活性化してない状態であることが確実なエンジン運転状態であるか否かを判別する。触媒冷態状態である場合には、ステップ140に進む。触媒冷態状態でない、即ち触媒昇温完了状態である場合には、ステップS150に進む。
【0047】
ステップS140では、第5制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52をEGR側の中開度(マフラ側の方が大きく開いている状態)とする。また、ストレージEGRバルブ56の開度を中開度にする。2WAYシャッタ52の開度やストレージEGRバルブ56の開度は、要求されるEGR量に基づいて制御される。そして、本ルーチンをリターンする。第5制御は、エンジン始動完了後(完爆後)で触媒冷態状態であるときに実施される。この場合、2WAYシャッタ52で排気通路35のマフラ側の開度を狭め、2WAYシャッタ52より上流側、すなわち触媒側の排圧を上げることで触媒昇温を促す。ただし、エンジン2が要求出力を出せないほどに排圧が上がりすぎないように、2WAYシャッタ52の開度は調整される。
【0048】
ステップS150では、エンジン状態が温態であるか否かを判別する。エンジン状態が温態であるか否かは、例えばエンジン温度が所定の温態範囲内であるか否かによって判別すればよい。エンジン状態が温態である場合には、ステップS160に進む。エンジン状態が温態でない場合には、ステップS170に進む。
ステップS160では、第6制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52をEGR側の中開度(マフラ側の方が大きく開いている状態)とする。また、ストレージEGRバルブ56の開度を中開度にする。2WAYシャッタ52の開度やストレージEGRバルブ56の開度は、要求されるEGR量に基づいて制御される。そして、本ルーチンをリターンする。第6制御は、エンジン始動完了後(完爆後)で触媒、エンジン2の両方が十分に暖まっているときに実施される。この場合、要求されるEGR量に応じて2WAYシャッタ52を制御すればよい。このとき、2WAYシャッタ52を第5制御に比べEGR側にする(マフラ側の開度を大きくする)ことで、排圧が上がりすぎないようにしエンジン2の;出力を確保することが好ましい。
【0049】
ステップS170では、エンジン2が高温(温態状態より高温)であるため、フェールセーフとして、2WAYシャッタ52によりEGR側を閉じる。また、ストレージEGRバルブ56を閉鎖する。すなわち、吸気通路31へのEGRガスの導入を行わない。そして、本ルーチンをリターンする。
図4に示すように、ステップS200では、排気貯蔵タンク54内の圧力が大気圧以下であるか否かを判別する。排気貯蔵タンク54内の圧力が大気圧以下であるか否かについては、例えば2WAYシャッタ52の開度とエンジン2の運転時間や、排気貯蔵タンク54内に圧力センサを備えて検出した値に基づいて判別すればよい。排気貯蔵タンク54内の圧力が大気圧以下である場合には、ステップS210に進む。排気貯蔵タンク54内の圧力が大気圧より高い場合には、ステップS230に進む。
【0050】
ステップS210では、モータジェネレータ9によるエンジン回転速度の低下を遅延化する制御をオフにする。エンジン2の回転中にエンジン2への燃料供給を停止するとエンジン回転速度が低下するが、本実施形態の車両1では、エンジン2への燃料供給停止時にモータジェネレータ9の作動制御によりエンジン回転速度の低下を遅延させる制御を行って、エンジン2を緩やかに停止させることが可能である。本ステップではこの遅延制御を停止する。そして、ステップS220に進む。
【0051】
ステップS220では、第7制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52を中開度(本実施形態ではEGR側とマフラ側との開度比を5:5)にする。また、ストレージEGRバルブ56を閉じる。そして、図3に示すストレージEGR制御に戻り、EGR制御のルーチンをリターンする。第7制御は、惰性でエンジン2が回転している状態であり、ストレージEGR通路51内に排気を導入可能な場合に実施される。この場合、2WAYシャッタ52を中開度とすることでストレージEGR通路51内を掃気する。また、ストレージEGRバルブ56は閉じることで高温のEGRガスが吸気に導入されないようにする。
【0052】
ステップS230では、モータジェネレータ9による回転速度の低下を遅延化する制御をオンにする。そして、ステップS240に進む。
ステップS240では、エンジン始動時の排気が排気貯蔵タンク54に貯蔵中であるか否かを判別する。排気貯蔵タンク54に排気が貯蔵中であるか否かについては、例えばエンジン始動時からの2WAYシャッタ52の開度(EGR側の開度)やストレージEGRバルブ56の開度の推移に基づいて判定すればよい。エンジン始動時の排気が排気貯蔵タンク54に貯蔵されている場合には、ステップS250に進む。貯蔵されていない場合には、ステップS260に進む。
【0053】
ステップS250では、第8制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52により排気通路35のマフラ側を閉じる。本実施形態では、EGR側とマフラ側との開度比を9:1にする。また、ストレージEGRバルブ56を全閉から中間開度の間とする。本実施形態では、ストレージEGRバルブ56の開度を10%にする。そして、図3に示すストレージEGR制御に戻り、ストレージEGR制御のルーチンをリターンする。第8制御は、惰性でエンジン2が回転している状態であり、ストレージEGR通路51内に排気が導入できず、ストレージEGR通路51内にエンジン始動時の排気が溜まっている場合に実施される。この場合、2WAYシャッタ52により排気通路35のマフラ側を閉じてストレージEGR通路51内の排気が車外に排出されないようにするとともに、ストレージEGRバルブ56を少し開いて排気を吸気側に戻す。このとき、遅延制御を実施することで排気が循環する時間を長くし、触媒による排気の浄化を促す。
【0054】
ステップS260では、第9制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52を中開度とする。本実施形態では、EGR側とマフラ側との開度比を5:5にする。また、ストレージEGRバルブの開度を全閉から中間開度の間(本実施形態では10%)にする。そして、図3に示すストレージEGR制御に戻り、ストレージEGR制御のルーチンをリターンする。第9制御は、惰性でエンジン2が回転している状態であり、ストレージEGR通路51内に排気が導入できず、ストレージEGR通路51内にエンジン始動時の排気が溜まっていない場合に実施される。この場合、第8制御に比べストレージEGR通路51内の排気はクリーンであると考えられるため、2WAYシャッタ52のマフラ側の開度を第8制御に比べ大きくし、ストレージEGR通路51内の排気の一部がマフラ側へと流れ車外に排出されることを許容する。
【0055】
図5に示すように、ステップS300では、2WAYシャッタ52の上流側の排気通路35内の圧力がストレージEGR通路51内の圧力より高いか否かを判別する。2WAYシャッタ52の上流側の圧力がストレージEGR通路51内の圧力より高いか否かについては、例えば差圧センサ65の検出値に基づいて判別すればよい。2WAYシャッタ52の上流側の圧力がストレージEGR通路51内の圧力より高い場合には、ステップS310に進む。2WAYシャッタ52の上流側の圧力がストレージEGR通路51内の圧力以下の場合には、ステップS320に進む。
【0056】
ステップS310では、第10制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52をマフラ側の中開度とする。また、ストレージEGRバルブ56を閉じる。そして、図3に示すストレージEGR制御に戻り、ストレージEGR制御のルーチンをリターンする。第10制御は、エンジン完爆後であって吸気量が計測不可な状態で、ストレージEGR通路51に排気が導入可能な場合に実施される。この場合、2WAYシャッタ52を中開度として排気の一部をストレージEGR通路51に導入するが、吸気量が計測不可であり適切なEGR導入量を算出することができないため、ストレージEGRバルブ56は閉じる。
【0057】
ステップS320では、第11制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52によりEGR側を閉じる(EGR側とマフラ側との開度比を0:10にする)。また、ストレージEGRバルブ56を閉じる。そして、図3に示すストレージEGR制御に戻り、ストレージEGR制御のルーチンをリターンする。第11制御は、エンジン完爆後であって吸気量が計測不可な状態で、ストレージEGR通路51に排気が導入できない場合に実施される。この場合、第10制御と同様に適切なEGR導入量を算出することができないため、ストレージEGRバルブ56を閉じるが、ストレージEGR通路51に排気を導入することができないので、2WAYシャッタ52によりEGR側を閉じる。
【0058】
図6に示すように、ステップS400では、上記ステップS300と同様に、2WAYシャッタ52の上流側の圧力がストレージEGR通路51内の圧力より高いか否かを判別する。2WAYシャッタ52の上流側の圧力がストレージEGR通路51内の圧力より高い場合には、ステップS410に進む。2WAYシャッタ52の上流側の圧力がストレージEGR通路51内の圧力以下の場合には、ステップS420に進む。
【0059】
ステップS410では、第12制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52をマフラ側の中開度とする。また、ストレージEGRバルブ56を開く。そして、図3に示すストレージEGR制御に戻り、ストレージEGR制御のルーチンをリターンする。第12制御は、エンジン完爆後であって吸気量が計測可能、排気空燃比が計測不可な状態で、ストレージEGR通路51に排気が導入可能な場合に実施される。この場合、2WAYシャッタ52を中開度として排気の一部をストレージEGR通路51に導入するが、第10制御とは異なり吸気量が計測可能であるため、適切なEGR導入量を導入するように2WAYシャッタ52、ストレージEGRバルブ56の開度を制御する。
【0060】
ステップS420では、第13制御を実行する。詳しくは、2WAYシャッタ52によりEGR側を閉じる。また、ストレージEGRバルブ56を開く。そして、図3に示すストレージEGR制御に戻り、ストレージEGR制御のルーチンをリターンする。第13制御は、エンジン完爆後であって吸気量が計測可能、排気空燃比が計測不可な状態で、ストレージEGR通路51に排気が導入できない場合に実施される。この場合、ストレージEGR通路51に排気が導入できないため2WAYシャッタ52によりEGR側を閉じるが、ストレージEGR通路51内には排気が残っているため、これを吸気通路31に導入すべく、ストレージEGRバルブ56を要求EGR量に応じて開く。
【0061】
なお、本実施形態のように、高圧EGR装置40が備えられている場合には、高圧EGR装置40において高圧EGRクーラ45によって十分にEGRガスが冷却できないような高圧時には、高圧EGR装置40の代わりにEGRガス温度の低いストレージEGR装置50を代用してもよい。
以上のように本実施形態に係る車両1では、車両走行中においてシリーズモードやパラレルモードからEVモードに切り替わった場合にはエンジン2が停止する。このように車両1の電源スイッチ(イグニッションスイッチ)オン状態でエンジン停止状態になった場合には、ステップS60の第2制御が行われる。これにより、2WAYシャッタ52により排気通路35のマフラ側を閉じる。これにより触媒周辺において熱が閉じ込められ、触媒の温度低下を抑制することができる。したがって、その後EVモードから比較的短時間でシリーズモードやパラレルモードに切り替わった際に触媒が活性状態に保たれているので、エンジン始動直後から排気浄化性能を良好に発揮させることができる。なお、このときスロットルバルブ33を閉じることで、吸気通路31から熱が逃げることも抑制することができる。
【0062】
また、車両1の電源スイッチオフによりエンジン2が停止した状態では、第1制御が行われる。これにより、2WAYシャッタ52を中開度とし、マフラ38側への排気通路35を開いて排気を排出し、2WAYシャッタ52から上流側の排気通路35での凝縮水の発生を抑制し、触媒の腐食を回避することができる。
すなわち、第2制御では第1制御に比べマフラ側へと流れる空気流量を小さくするように2WAYシャッタ52を制御することで、車両1の電源スイッチオン状態でエンジン停止状態になった場合には触媒の温度低下を抑制する。逆に、第1制御では第2制御に比べマフラ側へと流れる空気流量を大きくするように2WAYシャッタ52を制御することで、車両1の電源スイッチオフによりエンジン2が停止した状態では排気を逃がし凝縮水の発生を抑制する。
【0063】
また、2WAYシャッタ52と吸気通路31とを接続するストレージEGR通路51を備えるとともに、ストレージEGR通路51にはストレージEGRバルブ56が備えられたストレージEGR装置50を有しており、EV走行によりエンジン2が停止した際には、EGRバルブを閉じる。これにより、ストレージEGR通路51から高温の排気が吸気通路31に流入して排気通路35及びストレージEGR通路51から熱が逃げることを抑制するとともに、吸気通路31への熱害を抑制することができる。
【0064】
また、エンジン2が停止する際、ステップS50の第1制御を行うことで、2WAYシャッタ52のマフラ側を開くとともにストレージEGRバルブ56を開き、燃料カット状態でエンジン2をモータリングする。これにより、車両1の起動状態からの電源オフによりエンジン2が停止する際には、排気通路35やストレージEGR通路51内の排気を排出して凝縮水の発生を抑制することができる。
【0065】
また、エンジン2の始動時には、ステップS100の第3制御、ステップS140の第5制御、ステップS160の第6制御、ステップS310の第10制御、ステップS410の第12制御のように、2WAYシャッタ52のマフラ側を閉じる(開度を抑える、すなわちEGR側に対してマフラ側の開度の方が小さくなるようにする)ように制御される。これにより、エンジン2の始動時の排気が排気通路35から車外に排出されることを抑制することができる。
【0066】
このとき、エンジン2がクラキングから完爆状態になるまでの間に実施されるステップS100の第3制御においては、2WAYシャッタ52のマフラ側の開度を抑えるとともにEGRバルブが開くように制御される。そして、完爆後、より詳細には完爆後から吸気量が計測可能となるまでの間は、ステップS310の第10制御が行われることで、エンジン2のクランキングが開始されてから完爆までの間は、排気をストレージEGR通路51に流入させ吸気に還流して排気中の未燃ガスを再利用し、完爆後にはストレージEGR通路51に排気を貯蔵することができる。
【0067】
また、エンジン2が始動する際にエンジン水温が高い場合には、ステップS90の第4制御が行われる。これにより、2WAYシャッタ52のマフラ側の開度が大きくなり、ストレージEGR通路51への排気の流入が抑制され、高温の排気が吸気通路31に流入することを抑制し、エンジン2の保護を図ることができる。このとき、ストレージEGRバルブ56は閉じられていることが好ましい。
【0068】
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
例えば上記実施形態では、ストレージEGR装置50のストレージEGR通路51が、スロットルバルブ33とエンジン2との間の吸気通路31(吸気マニホールド42)に接続されているが、スロットルバルブ33の上流側の吸気通路31にストレージEGR通路51が接続された構成でもよい。また、高圧EGR装置40を備えていなくてもよい。更に、本発明はストレージEGR装置50を備えないハイブリッド車両にも適用可能である。
【0069】
また、排気コンプレッサ53や排気貯蔵タンク54は備えていなくてもよい。
また、上記実施形態では、排気通路35からストレージEGR通路51が分岐する箇所に2WAYシャッタ52を設けているが、三元触媒36等の排気浄化装置の下流に排気通路35の開度を調整するシャッタを備え、排気浄化装置とシャッタとの間にストレージEGR通路51を接続した構成でもよい。
【0070】
また、本実施形態では、ハイブリッドコントロールユニット20にEGR制御部70を備えているが、エンジンコントロールユニット22やその他のコントロールユニットに制御部を備えてもよい。
また、本実施形態では、EVモード、パラレルモード、シリーズモードが切替可能なプラグインハイブリッド車に本発明を適用しているが、少なくともパラレルモードやシリーズモードのようにエンジンを作動させるモードと、EVモードのようにエンジンを作動しないモードとで切換えられるハイブリッド車に広く適用可能である。
【符号の説明】
【0071】
1 車両(ハイブリッド車両)
2 エンジン
4 フロントモータ(走行用モータ)
9 モータジェネレータ(電動機)
31 吸気通路
35 排気通路
36 三元触媒(排気浄化装置)
42 吸気マニホールド(吸気通路)
51 ストレージEGR通路(EGR通路)
52 2WAYシャッタ(シャッタ)
56 ストレージEGRバルブ(EGRバルブ)
70 EGR制御部(制御部)
図1
図2
図3
図4
図5
図6