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JP2008002376A - Engine system for hybrid vehicles - Google Patents

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JP2008002376A
JP2008002376A JP2006173367A JP2006173367A JP2008002376A JP 2008002376 A JP2008002376 A JP 2008002376A JP 2006173367 A JP2006173367 A JP 2006173367A JP 2006173367 A JP2006173367 A JP 2006173367A JP 2008002376 A JP2008002376 A JP 2008002376A
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JP
Japan
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exhaust gas
exhaust
internal combustion
combustion engine
passage
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Withdrawn
Application number
JP2006173367A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Shimizu
信幸 清水
Tomojiro Sugimoto
知士郎 杉本
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】ハイブリッド車両の内燃機関の停止時において掃気制御を行った場合にも、排気浄化装置の性能の劣化を抑制できる技術を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両の内燃機関1の排気管5にOセンサ12、排気切換弁10、三元触媒17及び、三元触媒17をバイパスするバイパス管6を設け、バイパス管6にはサブ触媒16を設ける。モータジェネレータ3による掃気制御時に、酸素過多の排気が通過したことをOセンサ12が検出した場合には、排気切換弁10を作動させて排気にバイパス管6を通過させる。
【選択図】図1
Provided is a technique capable of suppressing deterioration in performance of an exhaust purification device even when scavenging control is performed when an internal combustion engine of a hybrid vehicle is stopped.
An exhaust pipe of an internal combustion engine of a hybrid vehicle is provided with an O 2 sensor, an exhaust switching valve, a three-way catalyst, and a bypass pipe that bypasses the three-way catalyst. A catalyst 16 is provided. When the O 2 sensor 12 detects that excessive oxygen exhaust gas has passed during scavenging control by the motor generator 3, the exhaust gas switching valve 10 is operated to allow the exhaust gas to pass through the bypass pipe 6.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、内燃機関及び電動機を含む複数の駆動源を備えたハイブリッドエンジンの制御装置に関し、特に、その内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化用装置の機能を向上させるシステムに関する。   The present invention relates to a control device for a hybrid engine having a plurality of drive sources including an internal combustion engine and an electric motor, and more particularly to a system for improving the function of an exhaust purification device provided in an exhaust passage of the internal combustion engine.

内燃機関及び電動機を複数の駆動源として組み合わせたハイブリッドエンジンは、各駆動源の作動状態を制御しつつ、これら駆動源から発せられる動力を適宜外部に伝達する機能を有する。ハイブリッドエンジンシステムを用いれば、例えば機関燃焼によるエネルギの変換効率が高い運転領域では内燃機関の出力を優先的に活用し、機関燃焼によるエネルギの変換効率が低い運転領域では電動機の出力を優先的に活用するといった制御を行うことができる。その結果、ハイブリッドエンジンを搭載した車両は、従来の内燃機関を搭載した車両に比べ、車両運転に伴う燃料の消費量や排気ガスの排出量を格段に低減することができる。   A hybrid engine in which an internal combustion engine and an electric motor are combined as a plurality of drive sources has a function of appropriately transmitting the power generated from these drive sources to the outside while controlling the operating state of each drive source. If the hybrid engine system is used, for example, the output of the internal combustion engine is preferentially used in an operation region where the energy conversion efficiency by engine combustion is high, and the electric motor output is preferentially used in the operation region where the energy conversion efficiency by engine combustion is low. Control such as utilization can be performed. As a result, a vehicle equipped with a hybrid engine can significantly reduce the amount of fuel consumed and the amount of exhaust gas discharged during vehicle operation compared to a vehicle equipped with a conventional internal combustion engine.

ハイブリッドエンジンにおいて走行中に内燃機関を停止する場合、電動機で強制的に内燃機関の回転を落として停止させる制御が行われることがある。この場合は、内燃機関の停止後、排気ガスの一部は気筒内に残留することになる。そうすると、機関停止中に、気筒内の雰囲気温度が高温となり、例えば燃料噴射弁の噴口部などにデポジットが生成されてしまう場合があった。これに対し、内燃機関への燃料供給の停止後、非燃焼状態にある内燃機関を、所定期間電動機によって動作させる制御を行って気筒内から完全に排気ガスを排出させ、機関停止中の気筒内の温度上昇を抑える技術が提案されている(以下、この制御を「掃気制御」という)。   When the internal combustion engine is stopped while the hybrid engine is running, there is a case where a control for forcibly reducing the rotation of the internal combustion engine with an electric motor is performed. In this case, part of the exhaust gas remains in the cylinder after the internal combustion engine is stopped. Then, when the engine is stopped, the atmospheric temperature in the cylinder becomes high, and deposits may be generated at, for example, the nozzle part of the fuel injection valve. On the other hand, after the fuel supply to the internal combustion engine is stopped, the internal combustion engine in the non-combustion state is controlled by the electric motor for a predetermined period to exhaust the exhaust gas completely from the cylinder, Has been proposed (hereinafter referred to as “scavenging control”).

これに関連した技術としては、掃気制御の実施に併せてスロットル弁の開度を絞り、掃気制御に伴う触媒コンバータ内の三元触媒の酸素ストレージ量の増大を抑制させる技術等が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   As a technique related to this, a technique has been proposed in which the opening of the throttle valve is throttled in conjunction with the scavenging control to suppress an increase in the oxygen storage amount of the three-way catalyst in the catalytic converter accompanying the scavenging control. (For example, refer to Patent Document 1).

ここで、上記の掃気制御を行った場合、掃気中に高温の排気が排気浄化装置に導入されるとともに酸素過多状態となるので、排気浄化装置の温度が過度に高温になり劣化してしまうおそれがあった。
特開2004−19519号公報
Here, when the above scavenging control is performed, exhaust gas at a high temperature is introduced into the exhaust gas purification device and the oxygen excess state occurs during the scavenging, so that the temperature of the exhaust gas purification device may become excessively high and deteriorate. was there.
JP 2004-19519 A

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ハイブリッド車両の内燃機関の停止時において掃気制御を行った場合にも、排気浄化装置の性能の劣化を抑制できる技術を提供することである。   The present invention has been made in view of the above prior art, and an object of the present invention is to suppress deterioration in the performance of the exhaust purification device even when scavenging control is performed when the internal combustion engine of the hybrid vehicle is stopped. It is to provide technology that can.

上記目的を達成するための本発明は、ハイブリッド車両の内燃機関の排気通路に排気浄化装置をバイパスするバイパス路及び該バイパス路に設けられた補助排気浄化装置を備え、掃気制御中には排気にバイパス路を通過させることを最大の特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention comprises a bypass passage for bypassing an exhaust purification device and an auxiliary exhaust purification device provided in the bypass passage in an exhaust passage of an internal combustion engine of a hybrid vehicle. The greatest feature is that it passes through the bypass.

より詳しくは、内燃機関と、
モータジェネレータと、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化装
置と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側と下流側とを連通することにより、前記排気通路を通過する排気に前記排気浄化装置を迂回させるバイパス路と、
前記バイパス路に設けられ、該バイパス路を通過する排気を浄化する補助排気浄化装置と、
前記排気通路を通過する排気に前記排気浄化装置を通過させるか、前記バイパス路を通過させるかを制御する流量制御手段と、
前記内燃機関が停止する際に、前記モータジェネレータによって強制的に前記内燃機関のクランク軸を所定回数回転させて前記内燃機関の気筒内の排気を掃気する掃気手段と、
を備えたハイブリッド車用のエンジンシステムであって、
前記掃気手段による前記排気の掃気中は、前記流量制御手段が、前記排気通路を通過する排気に前記バイパス路を通過させることを特徴とする。
More specifically, an internal combustion engine,
A motor generator;
An exhaust purification device that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifies exhaust gas passing through the exhaust passage;
A bypass path for bypassing the exhaust gas purification apparatus to exhaust gas passing through the exhaust path by communicating the upstream side and the downstream side of the exhaust gas purification apparatus in the exhaust path;
An auxiliary exhaust purification device that is provided in the bypass passage and purifies exhaust gas passing through the bypass passage;
Flow rate control means for controlling whether the exhaust gas that passes through the exhaust passage passes through the exhaust gas purification device or the bypass passage;
Scavenging means for forcibly rotating the crankshaft of the internal combustion engine a predetermined number of times by the motor generator to scavenge the exhaust gas in the cylinder of the internal combustion engine when the internal combustion engine stops;
An engine system for a hybrid vehicle equipped with
During the scavenging of the exhaust gas by the scavenging means, the flow rate control means allows the exhaust gas passing through the exhaust passage to pass through the bypass path.

これによれば、掃気手段による前記排気の掃気中に、高温の排気及び酸素過多の排気が排気浄化装置に導入されることを抑制でき、排気浄化装置の過昇温を抑制することができる。また、補助排気浄化装置を備えているので、前記排気に前記バイパス路を通過させた際に排気エミッションの浄化率が悪化することを抑制できる。   According to this, during the scavenging of the exhaust gas by the scavenging means, it is possible to suppress the introduction of the high-temperature exhaust gas and the excessive oxygen exhaust gas into the exhaust gas purification device, and it is possible to suppress the excessive temperature rise of the exhaust gas purification device. In addition, since the auxiliary exhaust purification device is provided, it is possible to suppress deterioration of the exhaust emission purification rate when the exhaust gas passes through the bypass path.

なお、前記掃気手段による前記排気の掃気中であることは、排気通路に設けられたOセンサ、HC濃度センサ、排気温度センサまたはそれらの組合せによって検出してもよい。 Note that the fact that the exhaust gas is being scavenged by the scavenging means may be detected by an O 2 sensor, an HC concentration sensor, an exhaust gas temperature sensor, or a combination thereof provided in the exhaust passage.

また、排気浄化装置は三元触媒、吸蔵還元型NOx触媒などの排気浄化触媒および/ま
たは排気中の微粒子を捕集するフィルタを意味する。また、補助排気浄化装置についても、三元触媒、吸蔵還元型NOx触媒などの排気浄化触媒および/または排気中の微粒子を
捕集するフィルタでもよく、排気浄化装置と比較して容量を小さくしてもよい。
Further, the exhaust purification device means an exhaust purification catalyst such as a three-way catalyst and a NOx storage reduction catalyst and / or a filter that collects particulates in the exhaust. The auxiliary exhaust purification device may also be an exhaust purification catalyst such as a three-way catalyst or a NOx storage reduction catalyst and / or a filter that collects particulates in the exhaust, and has a smaller capacity than the exhaust purification device. Also good.

また、本発明においては、前記バイパス路における前記補助排気浄化装置の上流側に、前記バイパス路を通過する排気を冷却する冷却装置をさらに備えるようにしてもよい。そうすれば、前記バイパス路に設けられた補助排気浄化装置が過昇温することを抑制することができる。   Moreover, in this invention, you may make it further provide the cooling device which cools the exhaust_gas | exhaustion which passes the said bypass path in the upstream of the said auxiliary exhaust purification apparatus in the said bypass path. If it does so, it can control that the auxiliary exhaust gas purification device provided in the bypass way overheats.

また、本発明においては、前記冷却装置は、前記バイパス路を通過する排気の熱を回収する熱交換器と、前記熱交換器が回収した前記排気の熱を蓄熱する蓄熱装置と、を有し、
前記蓄熱装置に蓄熱された前記排気の熱を前記内燃機関の暖機に用いるようにしてもよい。
In the present invention, the cooling device includes a heat exchanger that recovers heat of the exhaust gas that passes through the bypass passage, and a heat storage device that stores heat of the exhaust gas recovered by the heat exchanger. ,
The heat of the exhaust gas stored in the heat storage device may be used for warming up the internal combustion engine.

そうすれば、前記バイパス路を通過する排気を冷却する際に前記排気から回収した熱を、始動時の機関暖機に用いることができるので、排気のエネルギを有効に利用することができる。   In this case, the heat recovered from the exhaust gas when the exhaust gas passing through the bypass passage is cooled can be used for engine warm-up at the time of starting, so that the energy of the exhaust gas can be used effectively.

なお、上記した本発明の課題を解決する手段については、可能なかぎり組み合わせて用いることができる。   The means for solving the above-described problems of the present invention can be used in combination as much as possible.

本発明にあっては、ハイブリッド車両の内燃機関の停止時において掃気制御を行った場合にも、排気浄化装置の性能の劣化を抑制することができる。   In the present invention, even when the scavenging control is performed when the internal combustion engine of the hybrid vehicle is stopped, the deterioration of the performance of the exhaust emission control device can be suppressed.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明す
る。
The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings.

図1には、本実施例における内燃機関1及び制御系、排気系の概略構成について示す。内燃機関1には、クラッチ2を介して、動力を出力する電動機としての機能と内燃機関1が出力する動力を利用して発電を行う発電機としての機能とを併せ持つモータジェネレータ3が配設されている。このモータジェネレータ3も車両の駆動力源あるいは原動機として機能する。   FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine 1, a control system, and an exhaust system in the present embodiment. The internal combustion engine 1 is provided with a motor generator 3 having both a function as an electric motor that outputs power via a clutch 2 and a function as a generator that generates electric power using the power output from the internal combustion engine 1. ing. The motor generator 3 also functions as a driving force source or a prime mover for the vehicle.

また、内燃機関1には排気管5が接続されている。この排気管5には排気中の酸素濃度を検出するOセンサ12及び排気の温度を検出する排気温センサ13が備えられている。また、排気管5の下流側には排気中のHC、CO、NOxを浄化する三元触媒17が備
えられている。排気管5における三元触媒17の上流側と下流側はバイパス管6によって連通されている。また、バイパス管6には排気浄化のためのサブ触媒16が設けられている。また、排気管5とバイパス管6の分岐部には排気切換弁10が備えられ、排気管5の上流から流れてきた排気に三元触媒17を通過させるかバイパス管6を通過させるかを選択可能なようになっている。なお、上記においてサブ触媒16は補助排気浄化装置に相当し、排気切換弁10は流量制御手段に相当する。
An exhaust pipe 5 is connected to the internal combustion engine 1. The exhaust pipe 5 is provided with an O 2 sensor 12 for detecting the oxygen concentration in the exhaust and an exhaust temperature sensor 13 for detecting the temperature of the exhaust. A three-way catalyst 17 for purifying HC, CO, and NOx in the exhaust is provided downstream of the exhaust pipe 5. An upstream side and a downstream side of the three-way catalyst 17 in the exhaust pipe 5 are communicated with each other by a bypass pipe 6. The bypass pipe 6 is provided with a sub-catalyst 16 for exhaust purification. In addition, an exhaust switching valve 10 is provided at a branch portion between the exhaust pipe 5 and the bypass pipe 6 to select whether the three-way catalyst 17 or the bypass pipe 6 passes through the exhaust gas flowing from the upstream side of the exhaust pipe 5. It is possible. In the above, the sub-catalyst 16 corresponds to an auxiliary exhaust purification device, and the exhaust switching valve 10 corresponds to a flow rate control means.

以上述べたように構成された内燃機関1及びその排気系には、該内燃機関1及び排気系を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)20が併設さ
れている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御する他、内燃機関1の排気浄化装置10に係る制御を行うユニットである。
The internal combustion engine 1 configured as described above and its exhaust system are provided with an electronic control unit (ECU) 20 for controlling the internal combustion engine 1 and the exhaust system. The ECU 20 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request, and performs control related to the exhaust gas purification device 10 of the internal combustion engine 1.

ECU20には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサ、吸入空気量を検出するエアフローメータなどの内燃機関1の運転状態の制御に係るセンサ類の他、Oセンサ12、排気温センサ13が電気配線を介して接続され、出力信号がECU20に入力されるようになっている。一方、ECU20には、内燃機関1内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における排気切換弁10が電気配線を介して接続され、ECU20によって制御されるようになっている。 The ECU 20 includes an O 2 sensor 12 and an exhaust temperature sensor 13 in addition to sensors related to control of the operating state of the internal combustion engine 1 such as a crank position sensor, an accelerator position sensor, and an air flow meter that detects the intake air amount. An output signal is input to the ECU 20 through electrical wiring. On the other hand, a fuel injection valve (not shown) in the internal combustion engine 1 is connected to the ECU 20 via an electric wiring, and an exhaust gas switching valve 10 in this embodiment is connected via an electric wiring and is controlled by the ECU 20. It is like that.

また、ECU20には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。後述の掃気時流路切換ルーチンも、ECU20のROMに記憶されているプログラムの一つである。   The ECU 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The ROM stores a program for performing various controls of the internal combustion engine 1 and a map storing data. A scavenging flow path switching routine, which will be described later, is also one of the programs stored in the ROM of the ECU 20.

上記のようなハイブリッドシステムにおいて走行中に内燃機関1を停止する場合、モータジェネレータ3で強制的に内燃機関1の回転を落として停止させる制御が行われることがある。この場合は、内燃機関1の停止後、排気ガスの一部は気筒内に残留することになる。そうすると、機関停止中に、気筒内の雰囲気温度が高温となり、例えば図示しない燃料噴射弁の噴口部にデポジットが生成されてしまうような場合があった。   When the internal combustion engine 1 is stopped during traveling in the hybrid system as described above, the motor generator 3 may be controlled to forcibly reduce the rotation of the internal combustion engine 1 to stop it. In this case, after the internal combustion engine 1 is stopped, a part of the exhaust gas remains in the cylinder. As a result, while the engine is stopped, the atmospheric temperature in the cylinder becomes high, and for example, deposits may be generated at the injection port portion of a fuel injection valve (not shown).

それに対し、内燃機関1を停止する際、図示しない各気筒への燃料供給の停止後(或いは停止前後に亘り)、モータジェネレータ3の動力を利用して図示しないクランクシャフトを回転することにより、クランクシャフトの回転速度を徐々に低下させて完全な停止に至らしめて、燃焼室内の排気を掃気する制御(掃気制御)を実施する。   On the other hand, when the internal combustion engine 1 is stopped, after the fuel supply to each cylinder (not shown) is stopped (or before and after the stop), the crankshaft (not shown) is rotated by using the power of the motor generator 3 to A control (scavenging control) for scavenging the exhaust gas in the combustion chamber is performed by gradually decreasing the rotational speed of the shaft to reach a complete stop.

掃気制御を実施する際には、モータジェネレータ3の動力がクラッチ2を介して内燃機関1のクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトの回転動作を補助するようになる
。このため、内燃機関1の停止に伴う機関回転数の急激な低下が抑制される。
When the scavenging control is performed, the power of the motor generator 3 is transmitted to the crankshaft of the internal combustion engine 1 via the clutch 2 to assist the rotation operation of the crankshaft. For this reason, the rapid fall of the engine speed accompanying the stop of the internal combustion engine 1 is suppressed.

そうすると、内燃機関1への燃料供給の停止後、各気筒から完全に高温の排気ガスが排出されるまでクランクシャフトが回転するので、各気筒内の部品が高温に曝されることを抑制できる。   Then, after the fuel supply to the internal combustion engine 1 is stopped, the crankshaft is rotated until exhaust gas having a high temperature is completely exhausted from each cylinder, so that exposure of the components in each cylinder to high temperatures can be suppressed.

しかし、従来、上記の掃気制御を実施すると、高温の排気が下流側の三元触媒に導入され、さらに掃気制御によって酸素過多の状態の空気が三元触媒に導入されるので、三元触媒が過昇温してしまうおそれがあった。   However, conventionally, when the above scavenging control is performed, the high temperature exhaust gas is introduced into the downstream three-way catalyst, and further, the oxygen-excess air is introduced into the three-way catalyst by the scavenging control. There was a risk of overheating.

そこで、本実施例においては、掃気制御が行われている際には、排気切換弁10を作動させて内燃機関1からの排気をバイパス管6に導入させ、三元触媒17には導入させないこととした。   Therefore, in this embodiment, when the scavenging control is being performed, the exhaust gas switching valve 10 is operated to introduce the exhaust gas from the internal combustion engine 1 into the bypass pipe 6 and not into the three-way catalyst 17. It was.

図2には、本実施例における掃気時流路切換ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは、内燃機関1の稼動中は所定期間毎にECU20によって実行されるルーチンである。   FIG. 2 shows a flowchart of the scavenging flow path switching routine in the present embodiment. This routine is a routine executed by the ECU 20 every predetermined period while the internal combustion engine 1 is in operation.

本ルーチンが実行されると、まずS101において、機関停止要求が出たかどうかが判定される。具体的にはECU20において機関停止要求が出た際にONされる機関停止要求フラグがONされているかどうかを読み込むことによって判定してもよい。ここで、機関停止要求が出ていないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、機関停止要求が出ていると判定された場合にはS102に進む。   When this routine is executed, it is first determined in S101 whether an engine stop request has been issued. Specifically, it may be determined by reading whether the engine stop request flag that is turned on when the engine stop request is issued in the ECU 20 is turned on. Here, if it is determined that the engine stop request has not been issued, this routine is temporarily terminated as it is. On the other hand, if it is determined that an engine stop request has been issued, the process proceeds to S102.

S102においては、S101の機関停止要求がイグニッションオフによるものかどうかが判定される。具体的にはイグニッションスイッチの出力信号をECU20に読み込むことによって判定する。これは、S101における機関停止要求が、運転者がイグニッションオフすることによるものか、停車時などに自動的に出されたものかを判定するためである。ここでイグニッションオフによる機関停止要求であると判定された場合にはS109に進む。一方、停車時などに自動的に出されたものであると判定された場合はS103に進む。   In S102, it is determined whether the engine stop request in S101 is due to ignition off. Specifically, it is determined by reading the output signal of the ignition switch into the ECU 20. This is to determine whether the engine stop request in S101 is due to the driver turning off the ignition or is automatically issued when the vehicle is stopped. If it is determined that the engine stop request is due to the ignition off, the process proceeds to S109. On the other hand, if it is determined that it is automatically issued when the vehicle stops, the process proceeds to S103.

S103においては、フュエルカットが行われ、図示しないVVTが最遅角側に制御される。これにより内燃機関1の各気筒における燃焼が停止する。また、VVTが最遅角側に制御されることによって、掃気制御中に内燃機関1の各気筒に導入された吸気が吹き返しで吸気側に逆流しないようになる。S103の処理が終了するとS104に進む。   In S103, fuel cut is performed and VVT (not shown) is controlled to the most retarded angle side. Thereby, the combustion in each cylinder of the internal combustion engine 1 is stopped. Further, by controlling the VVT to the most retarded angle side, the intake air introduced into each cylinder of the internal combustion engine 1 during the scavenging control is blown back and does not flow backward to the intake side. When the process of S103 ends, the process proceeds to S104.

S104においては、掃気制御が開始される。具体的には、モータジェネレータ3の駆動力がクラッチ2を介して内燃機関1に伝達され、図示しないクランクシャフトが強制的に回転される。なお、このS104の処理を実行するECU20は掃気手段に相当する。S104の処理が終了するとS105に進む。   In S104, scavenging control is started. Specifically, the driving force of the motor generator 3 is transmitted to the internal combustion engine 1 via the clutch 2, and a crankshaft (not shown) is forcibly rotated. The ECU 20 that executes the process of S104 corresponds to a scavenging means. When the process of S104 ends, the process proceeds to S105.

S105では、排気ガスは酸素過多の状態かどうかが判定される。具体的には、Oセンサ12によって排気管5を通過する排気の酸素濃度が検出され、検出された酸素濃度が閾値以上かどうかが判定される。ここで、排気ガスは酸素過多の状態でないと判定された場合は、掃気制御による酸素過多の排気が排気管5の少なくともOセンサ12の設置場所に到達していないと判定されるので、S105の処理の前に戻り、排気ガスが酸素過多の状態と判定されるまで、繰り返しS105の処理が実行される。S105において、排気ガスが酸素過多の状態と判定された場合には、掃気制御による酸素過多の排気が排気管5の少なくともOセンサ12の設置場所に到達し、また、掃気制御開始時に気筒内に存
在した高温の排気が排気管3とバイパス管6との分岐点の上流あたりに存在すると推定されるので、S106に進む。
In S105, it is determined whether the exhaust gas is in an excessive oxygen state. Specifically, the oxygen concentration of the exhaust gas passing through the exhaust pipe 5 is detected by the O 2 sensor 12, and it is determined whether or not the detected oxygen concentration is equal to or greater than a threshold value. Here, when it is determined that the exhaust gas is not in an excessive oxygen state, it is determined that the excessive oxygen exhaust gas by the scavenging control has not reached at least the location where the O 2 sensor 12 is installed in the exhaust pipe 5. The process of S105 is repeated until it is determined that the exhaust gas is in an excessive oxygen state. If it is determined in S105 that the exhaust gas is in an excessive oxygen state, the excessive oxygen exhaust gas by the scavenging control reaches at least the installation location of the O 2 sensor 12 in the exhaust pipe 5, and the scavenging control is started in the cylinder. Since it is presumed that the high-temperature exhaust gas existing at the upstream of the branch point between the exhaust pipe 3 and the bypass pipe 6 is present, the process proceeds to S106.

S106においては、排気切換弁10が作動され、排気がバイパス管6に導入される。S106の処理が終了するとS107に進む。   In S <b> 106, the exhaust gas switching valve 10 is operated and exhaust gas is introduced into the bypass pipe 6. When the process of S106 ends, the process proceeds to S107.

S107においては、掃気制御が終了したかどうかが判定される。例えば、本実施例の掃気制御では、気筒への燃料供給の停止後、モータジェネレータ3によってクランクシャフトを強制的に10回転させるとした場合、ここでは、S104において掃気制御が開始されてからクランクシャフトが10回転したかどうかが判定される。そして、クランクシャフトが10回転していない場合には、また掃気制御が終了していないと判定され、S107の処理の前に進む。このように、掃気制御が終了したと判定されるまでS107の処理が繰り返し実行される。そして、S107において掃気制御が終了したと判定された場合にはS108に進む。   In S107, it is determined whether or not the scavenging control is finished. For example, in the scavenging control of this embodiment, when the crankshaft is forcibly rotated 10 times by the motor generator 3 after the fuel supply to the cylinder is stopped, here, after the scavenging control is started in S104, the crankshaft is controlled. Is determined whether it has rotated 10 times. If the crankshaft has not rotated 10 times, it is determined that the scavenging control has not been completed, and the process proceeds to S107. As described above, the process of S107 is repeatedly executed until it is determined that the scavenging control has been completed. If it is determined in S107 that the scavenging control has been completed, the process proceeds to S108.

S108においては、排気切換弁10によって、排気管5の上流から流入する排気に三元触媒17を通過させるように流路を切換える。S108の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。   In S108, the exhaust switching valve 10 switches the flow path so that the three-way catalyst 17 passes through the exhaust flowing from the upstream of the exhaust pipe 5. When the process of S108 ends, this routine is temporarily ended.

説明をS102に戻して、今回の機関停止要求がイグニッションオフによるものと判定された場合には、S109に進む。S109においては、まずフュエルカット及びVVT最遅角処理が実行される。処理の内容はS103と同じである。S109の処理が終了するとS110に進む。   Returning to S102, if it is determined that the current engine stop request is due to the ignition off, the process proceeds to S109. In S109, first, fuel cut and VVT maximum retardation processing are executed. The content of the process is the same as S103. When the process of S109 ends, the process proceeds to S110.

S110においては、モータジェネレータ3によって内燃機関が強制停止される。具体的には、気筒への燃料供給停止からクランクシャフトが2回転する間にモータジェネレータ3によってクランクシャフトの回転が強制停止される。S110の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。   In S110, the internal combustion engine is forcibly stopped by the motor generator 3. Specifically, the rotation of the crankshaft is forcibly stopped by the motor generator 3 while the crankshaft rotates twice after the fuel supply to the cylinder is stopped. When the processing of S110 ends, this routine is once ended.

以上、説明したように、本実施例においては、掃気制御中であり、高温の排気及び、その後に続く酸素過多の排気が三元触媒17の上流側を通過していると判定された場合に、排気切換弁10の作動により排気をバイパス管6に導入させる。そのことにより、三元触媒17に高温の排気及び酸素過多の排気が導入され、三元触媒17が過昇温することを抑制できる。   As described above, in this embodiment, the scavenging control is being performed, and it is determined that the high-temperature exhaust gas and the excessive oxygen exhaust gas that has passed thereafter pass through the upstream side of the three-way catalyst 17. Then, the exhaust gas is introduced into the bypass pipe 6 by the operation of the exhaust gas switching valve 10. As a result, high-temperature exhaust gas and oxygen-exhaust exhaust gas are introduced into the three-way catalyst 17, and the three-way catalyst 17 can be prevented from being excessively heated.

なお、上記のS105においては、Oセンサ12の出力信号によって排気ガスが酸素過多の状態かどうかを検出したが、これに加え、排気温センサ13の出力信号を取得し、排気の温度が低下したかどうかを検出してもよい。そうすれば、より確実に、掃気制御によって燃焼していない酸素過多の排気が通過しているかどうかを判定することができる。また、Oセンサ12の代わりに排気中のHC濃度を検出するHCセンサを用いてもよい。 In S105 described above, whether or not the exhaust gas is in an excessive oxygen state is detected by the output signal of the O 2 sensor 12, but in addition to this, the output signal of the exhaust temperature sensor 13 is acquired and the temperature of the exhaust gas decreases. It may be detected whether or not. If it does so, it can be determined more reliably whether the exhaust gas of excess oxygen which is not combusting is passing by scavenging control. Further, instead of the O 2 sensor 12, an HC sensor that detects the HC concentration in the exhaust gas may be used.

次に、本発明の実施例2について説明する。本実施例においては、バイパス管におけるサブ触媒の上流側に熱交換器と蓄熱装置を設け、サブ触媒が高温の排気によって過昇温されることを抑制するとともに、排気のエネルギを有効利用する例について説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a heat exchanger and a heat storage device are provided on the upstream side of the sub-catalyst in the bypass pipe, and the sub-catalyst is prevented from being overheated by high-temperature exhaust gas, and the exhaust energy is effectively used. Will be described.

図3には、本実施例における内燃機関1及び制御系、排気系の概略構成について示す。本実施例においては、実施例1の図1に示した構成と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。   FIG. 3 shows a schematic configuration of the internal combustion engine 1, the control system, and the exhaust system in the present embodiment. In the present embodiment, the same components as those illustrated in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図3に示すように、本実施例における内燃機関1の排気系では、バイパス管6におけるサブ触媒16の上流に熱交換器22が設けられている。熱交換器22には熱媒体循環路23が設けられ、バイパス管6を通過する排気と熱媒体との間で熱交換が可能なようになっている。さらに熱媒体循環路23には蓄熱装置24が熱交換可能に接続されており、バイパス管6を通過する排気の熱が蓄熱装置24に蓄熱可能なようになっている。   As shown in FIG. 3, in the exhaust system of the internal combustion engine 1 in the present embodiment, a heat exchanger 22 is provided upstream of the sub catalyst 16 in the bypass pipe 6. The heat exchanger 22 is provided with a heat medium circulation path 23 so that heat can be exchanged between the exhaust gas passing through the bypass pipe 6 and the heat medium. Further, a heat storage device 24 is connected to the heat medium circulation path 23 so as to be able to exchange heat, and heat of exhaust gas passing through the bypass pipe 6 can be stored in the heat storage device 24.

この蓄熱装置24には、図示しない冷却水路が熱交換可能に接続されており、内燃機関1の冷間始動時には、冷却水が蓄熱装置24に導かれ、蓄熱装置24に蓄熱された排気のエネルギで内燃機関1の暖機を促進するようになっている。   A cooling water passage (not shown) is connected to the heat storage device 24 so that heat can be exchanged. When the internal combustion engine 1 is cold-started, the cooling water is led to the heat storage device 24 and the energy of the exhaust gas stored in the heat storage device 24 is stored. Thus, the warm-up of the internal combustion engine 1 is promoted.

以上、説明したように、本実施例においては、バイパス管6におけるサブ触媒16の上流に熱交換器22が設けられ、バイパス管6を通過する排気と熱媒体とが熱交換することにより、排気を冷却するようになっている。従って、高温の排気がそのままサブ触媒16に導入されることを抑制でき、サブ触媒16の過昇温を抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, the heat exchanger 22 is provided upstream of the sub catalyst 16 in the bypass pipe 6, and the exhaust gas passing through the bypass pipe 6 and the heat medium exchange heat, thereby Is supposed to cool. Accordingly, it is possible to suppress the high-temperature exhaust gas from being introduced into the sub catalyst 16 as it is, and to suppress the excessive temperature rise of the sub catalyst 16.

また、排気から回収されたエネルギは、蓄熱装置24を介して、内燃機関1の冷間始動時における暖機に利用される。従って、排気のエネルギを有効に再利用することができる。なお、上記において熱交換器22、熱媒体循環路23及び蓄熱装置24は、本実施例において冷却装置に相当する。   Further, the energy recovered from the exhaust is used for warming up the internal combustion engine 1 during a cold start via the heat storage device 24. Therefore, the exhaust energy can be effectively reused. In the above, the heat exchanger 22, the heat medium circulation path 23, and the heat storage device 24 correspond to a cooling device in this embodiment.

なお、本実施例では、熱交換器22においてバイパス管6を通過する排気と熱媒体との間で熱交換を行わせ、排気から回収した熱を蓄熱装置24に蓄熱する例について説明した。これに対し、熱交換器22において、例えばバイパス管6を通過する排気と冷却水との間で熱交換を行わせるようにし、単に排気の冷却のみを行うようにしても構わない。これによっても、高温の排気がそのままサブ触媒16に導入されることを抑制でき、サブ触媒16の過昇温を抑制することができる。   In the present embodiment, an example in which heat exchange is performed between the exhaust gas passing through the bypass pipe 6 and the heat medium in the heat exchanger 22 and heat collected from the exhaust gas is stored in the heat storage device 24 has been described. On the other hand, in the heat exchanger 22, for example, heat exchange may be performed between the exhaust gas passing through the bypass pipe 6 and the cooling water, and only the exhaust gas may be cooled. Also by this, it is possible to suppress the high-temperature exhaust gas from being introduced into the sub catalyst 16 as it is, and it is possible to suppress the excessive temperature increase of the sub catalyst 16.

本発明の実施例1に係る内燃機関及び制御系、排気系の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine, a control system, and an exhaust system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る掃気時流路切換ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow path switching routine at the time of scavenging concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る内燃機関及び吸排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine and intake / exhaust system which concern on Example 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・内燃機関
2・・・クラッチ
3・・・モータジェネレータ
5・・・排気管
6・・・バイパス管
10・・・排気切換弁
12・・・Oセンサ
13・・・排気温センサ
16・・・サブ触媒
17・・・三元触媒
20・・・ECU
22・・・熱交換器
23・・・熱媒体循環路
24・・・蓄熱装置
1 ... internal combustion engine 2 ... clutch 3 ... motor-generator 5 ... exhaust pipe 6 ... bypass pipe 10 ... exhaust switching valve 12 ... O 2 sensor 13 ... exhaust gas temperature sensor 16 ... Sub-catalyst 17 ... Three-way catalyst 20 ... ECU
22 ... Heat exchanger 23 ... Heat medium circulation path 24 ... Heat storage device

Claims (3)

内燃機関と、
モータジェネレータと、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側と下流側とを連通することにより、前記排気通路を通過する排気に前記排気浄化装置を迂回させるバイパス路と、
前記バイパス路に設けられ、該バイパス路を通過する排気を浄化する補助排気浄化装置と、
前記排気通路を通過する排気に前記排気浄化装置を通過させるか、前記バイパス路を通過させるかを制御する流量制御手段と、
前記内燃機関が停止する際に、前記モータジェネレータによって強制的に前記内燃機関のクランク軸を所定回数回転させて前記内燃機関の気筒内の排気を掃気する掃気手段と、
を備えたハイブリッド車用のエンジンシステムであって、
前記掃気手段による前記排気の掃気中は、前記流量制御手段が、前記排気通路を通過する排気に前記バイパス路を通過させることを特徴とするハイブリッド車用のエンジンシステム。
An internal combustion engine;
A motor generator;
An exhaust purification device that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifies exhaust gas passing through the exhaust passage;
A bypass path for bypassing the exhaust gas purification apparatus to exhaust gas passing through the exhaust path by communicating the upstream side and the downstream side of the exhaust gas purification apparatus in the exhaust path;
An auxiliary exhaust purification device that is provided in the bypass passage and purifies exhaust gas passing through the bypass passage;
Flow rate control means for controlling whether the exhaust gas that passes through the exhaust passage passes through the exhaust gas purification device or the bypass passage;
Scavenging means for forcibly rotating the crankshaft of the internal combustion engine a predetermined number of times by the motor generator to scavenge the exhaust gas in the cylinder of the internal combustion engine when the internal combustion engine stops;
An engine system for a hybrid vehicle equipped with
During the scavenging of the exhaust gas by the scavenging means, the flow rate control means allows the exhaust gas passing through the exhaust passage to pass through the bypass path.
前記バイパス路における前記補助排気浄化装置の上流側に、前記バイパス路を通過する排気を冷却する冷却装置をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車用のエンジンシステム。   2. The engine system for a hybrid vehicle according to claim 1, further comprising a cooling device that cools exhaust gas that passes through the bypass passage upstream of the auxiliary exhaust purification device in the bypass passage. 前記冷却装置は、前記バイパス路を通過する排気の熱を回収する熱交換器と、前記熱交換器が回収した前記排気の熱を蓄熱する蓄熱装置と、を有し、
前記蓄熱装置に蓄熱された前記排気の熱を前記内燃機関の暖機に用いることを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車用のエンジンシステム。
The cooling device includes a heat exchanger that recovers heat of exhaust gas that passes through the bypass passage, and a heat storage device that stores heat of the exhaust gas recovered by the heat exchanger,
The engine system for a hybrid vehicle according to claim 2, wherein the heat of the exhaust gas stored in the heat storage device is used to warm up the internal combustion engine.
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