JP6171941B2 - Hybrid car - Google Patents
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Description
ここに開示された技術は、NOx吸蔵還元触媒を備えたハイブリッド車に関するものである。 The technology disclosed here relates to a hybrid vehicle including a NOx storage reduction catalyst.
従来より、NOx吸蔵還元触媒が排気通路に設けられたハイブリッド車が知られている。例えば、特許文献1に係るハイブリッド車では、NOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵量が増加すると、NOx吸蔵還元触媒の再生が行われる。NOx吸蔵還元触媒の再生では、エンジンの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるリッチ運転が行われ、吸蔵されたNOxが燃料により還元される。
Conventionally, a hybrid vehicle in which an NOx storage reduction catalyst is provided in an exhaust passage is known. For example, in the hybrid vehicle according to
しかしながら、エンジンの空燃比がNOx吸蔵還元触媒の再生時よりもリーンな運転から、NOx吸蔵還元触媒の再生時のリッチ運転に移行する際に、NOx排出量が一時的に増大する場合がある。NOx吸蔵還元触媒の再生を行うときは、NOx吸蔵還元触媒でNOxを吸蔵できる余裕があまり無いときであるので、このタイミングでNOx排出量が増大することは好ましくない。 However, when shifting from an operation in which the air-fuel ratio of the engine is leaner than that at the time of regeneration of the NOx storage reduction catalyst to a rich operation at the time of regeneration of the NOx storage reduction catalyst, the NOx emission amount may temporarily increase. The regeneration of the NOx occlusion reduction catalyst is performed when there is not much room for NOx occlusion by the NOx occlusion reduction catalyst, so it is not preferable that the NOx emission amount increase at this timing.
ここに開示された技術は、NOx吸蔵還元触媒の再生を行う際のNOx排出量を低減するものである。 The technique disclosed here reduces the amount of NOx emissions when the NOx storage reduction catalyst is regenerated.
ここに開示されたハイブリッド車は、エンジンと、前記エンジンに駆動されて発電するモータジェネレータと、前記エンジンの排気系に設けられた三元触媒及びNOx吸蔵還元触媒と、前記エンジン及び前記モータジェネレータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、空燃比が理論空燃比よりもリッチな状態で前記エンジンを運転することによって前記NOx吸蔵還元触媒を再生する触媒再生運転を実行するように構成されており、空燃比が前記触媒再生運転時よりもリーンな状態で前記エンジンを運転しているリーン運転から該触媒再生運転へ移行するとき、又は、該触媒再生運転から該リーン運転へ移行するときである運転移行時には、前記エンジンへの燃料供給を一旦停止して、移行後の空燃比に対応する運転状態で該エンジンへの燃料供給を再開し、前記リーン運転から前記触媒再生運転へ移行するときに前記エンジンへの燃料供給を停止してから再開するまでの期間は、前記触媒再生運転から前記リーン運転へ移行するときに前記エンジンへの燃料供給を停止してから再開するまでの期間よりも短いものとする。 The hybrid vehicle disclosed herein includes an engine, a motor generator that is driven by the engine to generate electric power, a three-way catalyst and a NOx occlusion reduction catalyst provided in an exhaust system of the engine, the engine and the motor generator. A control unit that controls, and the control unit is configured to perform a catalyst regeneration operation for regenerating the NOx storage reduction catalyst by operating the engine in a state where the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. And when the engine is shifted from the lean operation in which the engine is operated in a leaner state than the catalyst regeneration operation to the catalyst regeneration operation, or when the catalyst regeneration operation is shifted to the lean operation. When the operation is shifted, the fuel supply to the engine is temporarily stopped and the engine is operated in the operation state corresponding to the air-fuel ratio after the shift. The fuel supply resumes, the period from the lean operation to stop and restart the fuel supply to the engine when moving into the catalyst regeneration operation, when the transition to the lean operation from the catalyst regeneration operation It is shorter than the period from when the fuel supply to the engine is stopped to when it is restarted .
前記の構成によれば、排気通路に三元触媒とNOx吸蔵還元触媒とが設けられている。三元触媒は、空燃比に応じてNOxの浄化特性が異なる。例えば、三元触媒は、理論空燃比において高い浄化性能を示し、空燃比がリーンな環境においてはNOxの浄化能力が低い。そこで、NOx吸蔵還元触媒を設けることによって、リーン運転を含む様々な運転状態におけるNOxの浄化を可能としている。 According to the above configuration, the three-way catalyst and the NOx storage reduction catalyst are provided in the exhaust passage. The three-way catalyst has different NOx purification characteristics depending on the air-fuel ratio. For example, a three-way catalyst exhibits high purification performance at a stoichiometric air-fuel ratio, and has a low NOx purification capacity in an environment where the air-fuel ratio is lean. Therefore, by providing the NOx storage reduction catalyst, it is possible to purify NOx in various operating states including lean operation.
NOx吸蔵還元触媒は、NOxの吸蔵量が増大していくと、やがて触媒再生運転を行う必要がある。触媒再生運転では、エンジンの空燃比がリッチな状態にされ、NOx吸蔵還元触媒に吸蔵されたNOxが燃料により還元される。 As the NOx storage amount increases, the NOx storage reduction catalyst eventually needs to perform a catalyst regeneration operation. In the catalyst regeneration operation, the air-fuel ratio of the engine is made rich, and NOx stored in the NOx storage reduction catalyst is reduced by the fuel.
ところで、エンジンの燃焼室から排出されるNOxは、理論空燃比近傍の少しリーンな運転状態において多くなる。一方、そのような運転状態における三元触媒の浄化性能は、最大の性能と比較すると少し低下しており、その結果、三元触媒下流におけるNOx排出量を十分に低減できない。つまり、エンジンの空燃比に対する燃焼室からのNOx排出量とエンジンの空燃比に対する三元触媒のNOx浄化性能との関係に起因して、エンジンの空燃比によっては三元触媒下流におけるNOx排出量を十分に低減できない場合がある。 By the way, the NOx discharged from the combustion chamber of the engine increases in a slightly lean operating state near the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, the purification performance of the three-way catalyst in such an operating state is slightly lower than the maximum performance, and as a result, the NOx emission amount downstream of the three-way catalyst cannot be sufficiently reduced. In other words, due to the relationship between the NOx emission amount from the combustion chamber with respect to the air-fuel ratio of the engine and the NOx purification performance of the three-way catalyst with respect to the air-fuel ratio of the engine, the NOx emission amount downstream of the three-way catalyst depends on the air-fuel ratio of the engine. There are cases where it cannot be reduced sufficiently.
前記触媒再生運転は、エンジンの空燃比がリッチであるため、燃焼室から排出されるNOxが少なく、三元触媒下流におけるNOx排出量も少ない。しかしながら、触媒再生運転に移行する場合には移行前の運転状態、又は、触媒再生運転から移行する場合には移行後の運転状態がリーンな運転状態である場合には、運転の移行時に、エンジンの空燃比が三元触媒下流におけるNOx排出量が多くなる空燃比(即ち、空燃比が理論空燃比近くのリーンな空燃比)に一時的になってしまう場合がある。そうすると、三元触媒下流におけるNOx排出量が増加してしまう虞がある。 In the catalyst regeneration operation, since the air-fuel ratio of the engine is rich, the amount of NOx discharged from the combustion chamber is small, and the amount of NOx discharged downstream of the three-way catalyst is also small. However, when shifting to the catalyst regeneration operation, or when shifting from the catalyst regeneration operation, if the operation state after the transition is a lean operation state, the engine In some cases, the air-fuel ratio of the air-fuel ratio temporarily becomes an air-fuel ratio (ie, a lean air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio) at which the amount of NOx emission downstream of the three-way catalyst increases. As a result, the NOx emission amount downstream of the three-way catalyst may increase.
それに対し、前記の構成では、リーン運転から触媒再生運転に移行するとき、又は、触媒再生運転からリーン運転に移行するときには、エンジンへの燃料供給が一旦停止され、移行後の空燃比に対応する運転状態でエンジンへの燃料供給が再開される。つまり、燃料供給量を連続的に変化させながら、移行前の運転状態(リーン運転又は触媒再生運転)に対応する空燃比から移行後の運転状態(触媒再生運転又はリーン運転)に対応する空燃比へ変更するのではなく、燃料供給を一旦停止して(即ち、燃焼を一旦停止して)、運転状態を移行後の空燃比に対応する運転状態に変更してから、その運転状態で燃料供給を再開する。こうすることで、リーン運転から触媒再生運転への移行時又は触媒再生運転からリーン運転への移行時にエンジンの空燃比が三元触媒下流におけるNOx排出量が多くなる空燃比となってしまうことを防止することができる。その結果、NOx吸蔵還元触媒の再生を行う際のNOx排出量の増大を抑制することができる。 On the other hand, in the above configuration, when shifting from the lean operation to the catalyst regeneration operation, or when shifting from the catalyst regeneration operation to the lean operation, the fuel supply to the engine is temporarily stopped to correspond to the air-fuel ratio after the transition. The fuel supply to the engine is resumed in the operating state. In other words, while continuously changing the fuel supply amount, the air-fuel ratio corresponding to the operation state after transition (catalyst regeneration operation or lean operation) from the air-fuel ratio corresponding to the operation state before transition (lean operation or catalyst regeneration operation). The fuel supply is temporarily stopped (that is, the combustion is temporarily stopped), the operation state is changed to the operation state corresponding to the air-fuel ratio after the transition, and the fuel supply is performed in the operation state. To resume. In this way, the engine air-fuel ratio becomes the air-fuel ratio that increases the NOx emission downstream of the three-way catalyst when shifting from lean operation to catalyst regeneration operation or when shifting from catalyst regeneration operation to lean operation. Can be prevented. As a result, it is possible to suppress an increase in NOx emission when the NOx storage reduction catalyst is regenerated.
燃料供給を停止すると燃焼が停止されるため、NOx吸蔵還元触媒の温度が低下してしまう。そこで、リーン運転から触媒再生運転への移行時の燃料供給の停止期間を短くする。こうすることで、燃料供給の停止によるNOx吸蔵還元触媒の活性低下を抑制することができ、NOx吸蔵還元触媒の再生を効率良く行うことができる。When the fuel supply is stopped, the combustion is stopped, so that the temperature of the NOx storage reduction catalyst is lowered. Therefore, the fuel supply stop period at the time of transition from the lean operation to the catalyst regeneration operation is shortened. By doing so, it is possible to suppress a decrease in the activity of the NOx storage reduction catalyst due to the stop of the fuel supply, and it is possible to efficiently regenerate the NOx storage reduction catalyst.
また、前記制御部は、前記エンジンにより前記モータジェネレータを駆動して発電を行う発電運転時には前記リーン運転を行うように構成されており、前記触媒再生運転時には、前記発電運転時に比べて、スロットル弁が閉じられるようにしてもよい。 Further, the control unit is configured to perform the lean operation during a power generation operation in which the motor generator is driven by the engine to generate power, and in the catalyst regeneration operation, the throttle valve is compared with during the power generation operation. May be closed.
前記の構成によれば、触媒再生運転時には、スロットル弁が閉じられるので発電運転時に比べて新気量が少なく、負荷が低い運転状態となる。そのため、燃焼室から排出される排気ガスが低減されるので、NOx排出量自体も低減される。 According to the above configuration, during the catalyst regeneration operation, the throttle valve is closed, so that the amount of fresh air is less than that during the power generation operation, and the load is low. Therefore, since the exhaust gas discharged from the combustion chamber is reduced, the NOx emission amount itself is also reduced.
さらに、前記制御部は、前記運転移行の際に前記エンジンへの燃料供給を再開するときに、前記スロットル弁を移行後の空燃比に対応する開度に調整してから時間遅れを経て該燃料供給を再開するようにしてもよい。 Furthermore, the control unit adjusts the throttle valve to an opening corresponding to the air-fuel ratio after the transition when restarting the fuel supply to the engine at the time of the transition to the operation, and then the fuel is passed through a time delay. The supply may be resumed.
前記の構成によれば、触媒再生運転時にはスロットル弁が閉じられるので、触媒再生運転に対応する空燃比を実現するためには、スロットル弁の開度(即ち、空気量)も考慮して燃料量が設定される。しかし、スロットル弁を変更しても、燃料室に吸入される空気は即座には反応せず、若干の応答遅れを有する。つまり、スロットル弁の変更と略同時に若しくはスロットル弁の変更より前に燃料供給を再開する、又は、スロットル弁を変更してすぐに燃料供給を再開すると、空気充填量が所望の値になっておらず、所望の空燃比で燃焼を再開させることができない。それに対し、スロットル弁を変更してから、時間遅れを経て燃料噴射を再開することによって、燃料噴射を再開するときには、空気充填量がスロットル弁の開度に対応した値に近づいており、所望の空燃比又は所望の空燃比に近い空燃比で燃焼を再開させることができる。 According to the above configuration, the throttle valve is closed during the catalyst regeneration operation. Therefore, in order to realize the air-fuel ratio corresponding to the catalyst regeneration operation, the fuel amount is also taken into account in consideration of the throttle valve opening (that is, the air amount). Is set. However, even if the throttle valve is changed, the air taken into the fuel chamber does not react immediately and has a slight response delay. In other words, if the fuel supply is restarted substantially simultaneously with the change of the throttle valve or before the change of the throttle valve, or if the fuel supply is restarted immediately after the change of the throttle valve, the air filling amount becomes the desired value. Therefore, combustion cannot be resumed at a desired air-fuel ratio. On the other hand, when the fuel injection is resumed by changing the throttle valve and then restarting the fuel injection after a time delay, the air filling amount approaches the value corresponding to the opening of the throttle valve, and the desired value is reached. Combustion can be resumed at an air-fuel ratio or an air-fuel ratio close to the desired air-fuel ratio.
尚、時間遅れは、スロットル弁を変更してから、空気充填量がスロットル弁の開度に対応した値に変化するまでの時間以上に設定されることが好ましい。 The time delay is preferably set to be equal to or longer than the time from when the throttle valve is changed until the air charge amount changes to a value corresponding to the opening of the throttle valve.
また、前記制御部は、前記運転移行時には、移行後の運転を再開する際に前記エンジンの回転数を維持するように前記モータジェネレータを作動させるようにしてもよい。 The controller may operate the motor generator so as to maintain the rotational speed of the engine when the operation after the transition is resumed when the operation after the transition is resumed.
運転移行時にはエンジン負荷が変わるので、エンジン回転数もそれに応じて変動する場合がある。それに対して、前記の構成によれば、モータジェネレータを作動させて、エンジン回転数を維持する。こうすることによって、エンジン回転数の変動に起因して乗員に与える違和感を低減することができる。 Since the engine load changes at the time of operation transition, the engine speed may vary accordingly. On the other hand, according to the above configuration, the motor generator is operated to maintain the engine speed. By doing so, it is possible to reduce the uncomfortable feeling given to the occupant due to fluctuations in the engine speed.
また、前記制御部は、前記リーン運転から前記触媒再生運転へ移行するときには、前記エンジンへの燃料供給を停止する前に前記エンジンの回転数を上昇させるようにしてもよい。 The control unit may increase the rotational speed of the engine before stopping the fuel supply to the engine when shifting from the lean operation to the catalyst regeneration operation.
前記の構成の場合、燃料供給を停止すると燃焼が停止されるため、NOx吸蔵還元触媒の温度が低下してしまう。そこで、燃料供給を停止するときには、予めエンジン回転数を上昇させ、NOx吸蔵還元触媒の温度を上昇させる。こうすることで、燃料供給の停止によるNOx吸蔵還元触媒の活性低下を抑制することができ、NOx吸蔵還元触媒の再生を効率良く行うことができる。 In the case of the above configuration, when the fuel supply is stopped, combustion is stopped, so that the temperature of the NOx storage reduction catalyst is lowered. Therefore, when the fuel supply is stopped, the engine speed is increased in advance, and the temperature of the NOx storage reduction catalyst is increased. By doing so, it is possible to suppress a decrease in the activity of the NOx storage reduction catalyst due to the stop of the fuel supply, and it is possible to efficiently regenerate the NOx storage reduction catalyst .
前記ハイブリッド車によれば、NOx吸蔵還元触媒の再生を行う際のNOx排出量の増大を抑制することができる。 According to the hybrid vehicle, it is possible to suppress an increase in NOx emission when the NOx storage reduction catalyst is regenerated.
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
《発明の実施形態1》
図1は、ハイブリッド車1(以下、「車両1」という)の概略図であり、図2は、ハイブリッド車のエンジン及び制御システムを示す図である。この車両1は、所謂シリーズ式のハイブリッド車であって、エンジン10と、回転軸が該エンジン10の出力軸(後述のエキセントリックシャフト13)に連結されていて、エンジン10を駆動して始動させかつ該始動後のエンジン10により駆動されて発電するモータジェネレータ20と、このモータジェネレータ20によって発電された電力が蓄電(充電)される高電圧・大容量のバッテリ30と、エンジン10に駆動されることによるモータジェネレータ20の発電電力及びバッテリ30の蓄電電力(放電電力)のうちの少なくとも一方の電力で駆動される走行用モータ40とを備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram of a hybrid vehicle 1 (hereinafter referred to as “
モータジェネレータ20、バッテリ30及び走行用モータ40の間には、インバータ50が設けられている。このインバータ50を介して、モータジェネレータ20の発電電力が、バッテリ30及び/又は走行用モータ40に供給されるとともに、バッテリ30からの放電電力が、モータジェネレータ20及び/又は走行用モータ40に供給される。
An
走行用モータ40は、モータジェネレータ20の発電電力及びバッテリ30からの放電電力の少なくとも一方が供給されることにより駆動される。この走行用モータ40の駆動力が、デファレンシャル装置60を介して、駆動輪としての左右の前輪61に伝達され、これにより、車両1が走行する。尚、走行用モータ40は、回生発電電力を発生可能なものであって、車両1の減速時にジェネレータとして作動して、その発電した電力(回生発電電力)がバッテリ30に充電される。また、バッテリ30は、車両1の外部の電源による外部充電が可能である。
The traveling
エンジン10は、モータジェネレータ20による発電用にのみ使用される。エンジン10は、本実施形態では、水素タンク70に貯留されている水素ガスが、燃料として供給される水素エンジンである。
図2に示すように、エンジン10は、ツインロータ式(2気筒)のロータリピストンエンジンであって、2つの繭状のロータハウジング11内(気筒内)に形成されるロータ収容室11aに、概略三角形状のロータ12がそれぞれ収容されて構成されている。2つのロータハウジング11は、3つのサイドハウジング(図示せず)の間に挟み込むようにして該サイドハウジングと一体化されてなり、各ロータハウジング11とその両側のサイドハウジングとで各ロータ収容室11aが形成される。尚、図2では、2つのロータハウジング11(2つの気筒)を展開した状態で図示しており、2つのロータハウジング11内の中央部にそれぞれ描いているエキセントリックシャフト13は、同じものである。
As shown in FIG. 2, the
前記各ロータ12は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがロータハウジング11のトロコイド内周面に摺接しており、このことで、各ロータ12により各ロータ収容室11a(各気筒内)に3つの作動室(燃焼室に相当)が画成される。そして、各ロータ12は、該ロータ12の3つのアペックスシールが各々ロータハウジング11のトロコイド内周面に当接した状態でエキセントリックシャフト13の周りを自転しながら、該エキセントリックシャフト13の軸心の周りに公転するようになっている。ロータ12が1回転する間に、該ロータ12の各頂部間にそれぞれ形成された作動室が周方向に移動しながら、吸気、圧縮、膨張(燃焼)及び排気の各行程を行い、これにより発生する回転力がロータ12を介して出力軸としてのエキセントリックシャフト13から出力される。
Each of the
前記各ロータ収容室11aには、吸気行程にある作動室に連通するように吸気通路14が連通しているとともに、排気行程にある作動室に連通するように排気通路15が連通している。吸気通路14は、上流側では1つであるが、下流側では、2つの分岐路に分岐してそれぞれ前記各ロータ収容室11aに連通している。吸気通路14の前記分岐部よりも上流側には、ステッピングモータ等のスロットル弁アクチュエータ90により駆動されて吸気通路14の断面積(弁開度)を調節するスロットル弁16が配設されている。吸気通路14の前記分岐部よりも下流側の各分岐路には、前記水素タンク70から供給された水素(燃料)を吸気通路14内に噴射する予混合用インジェクタ17(燃料噴射弁)が配設されている。この予混合用インジェクタ17により噴射された水素は空気と混合された状態(予混合状態)で、吸気行程にある作動室に供給される。
Each
前記排気通路15は、上流側では、各ロータ収容室11aにそれぞれ連通するように2つ設けられているが、下流側では、1つに合流されている。この排気通路15の該合流部よりも下流側には、排気ガスを浄化するための三元触媒81とNOx吸蔵還元触媒(以下、「NOx触媒」という)82とが配設されている。尚、図2において吸気通路14及び排気通路15に図示した矢印は、吸気及び排気の流れを示している。
Two
前記各ロータハウジング11(各気筒)には、前記水素タンク70から供給された水素(燃料)をロータ収容室11a内(気筒内)に直接噴射する直噴用インジェクタ18(燃料噴射弁)と、前記予混合用インジェクタ17又は直噴用インジェクタ18より噴射された水素の点火を行う2つの点火プラグ19とが設けられている。
In each rotor housing 11 (each cylinder), a direct injection injector 18 (fuel injection valve) that directly injects hydrogen (fuel) supplied from the
予混合用インジェクタ17及び直噴用インジェクタ18は、後述のエンジン水温センサ106により検出されたエンジン冷却水の温度(エンジン水温)に応じて切り替えられるようになっている。
The premixing injector 17 and the
尚、本実施形態では、予混合用インジェクタ17は各分岐路において1つしか設けられていないが、直噴用インジェクタ18は、各ロータハウジング11において、エキセントリックシャフト13の軸方向(図2の紙面に垂直な方向)に2つ並んで配設されている(図2では、1つしか見えていない)。
In the present embodiment, only one premixing injector 17 is provided in each branch path, but the
車両1には、バッテリ30に出入りする電流及びバッテリ30の電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ101と、車両1のドライバによるアクセルペダルの踏み込み量(ドライバの操作によるアクセル開度)を検出するアクセル開度センサ102と、車両1の車速を検出する車速センサ103と、エキセントリックシャフト13に設けられ、エキセントリックシャフト13の回転角度位置を検出する回転角センサ104と、エンジン10の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ105と、ロータハウジング11の内部に形成されたウォータジャケット(図示せず)に臨んで該ウォータジャケット内を流れるエンジン冷却水の温度(エンジン水温)を検出するエンジン水温センサ106と、水素タンク70内の圧力(つまり水素タンク70内の水素残量)を検出するタンク圧力センサ107と、吸気通路14内に吸入される吸気流量を検出するエアフローセンサ108と、バッテリ30の温度を検出するバッテリ温度センサ109と、エンジン10の作動制御や、インバータ50の作動制御(つまりモータジェネレータ20及び走行用モータ40の作動制御)等を行うコントロールユニット100とが設けられている。
The
前記エアフローセンサ108により検出される吸気流量は、エンジン10の各気筒への空気充填量に対応している。また、回転角センサ104は、エンジン10の回転数(以下、エンジン回転数という)を検出するエンジン回転数センサを兼ねている。さらに、空燃比センサ105により検出される排気ガスの空燃比は、エンジン10の実空燃比に対応している。
The intake flow rate detected by the
コントロールユニット100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスと、を備えている。コントロールユニット100には、バッテリ電流・電圧センサ101、アクセル開度センサ102、車速センサ103、回転角センサ104、空燃比センサ105、エンジン水温センサ106、タンク圧力センサ107、エアフローセンサ108、バッテリ温度センサ109等からの各種信号が入力されるようになっている。コントロールユニット100は、制御部の一例である。
The
そして、コントロールユニット100は、前記入力信号に基づいて、スロットル弁アクチュエータ90、ポート噴射用インジェクタ17、直噴用インジェクタ18、点火プラグ19に対して制御信号を出力してエンジン10を制御するとともに、インバータ50に対して制御信号を出力してモータジェネレータ20及び走行用モータ40を制御する。
Based on the input signal, the
インバータ50は、モータジェネレータ20の作動状態を、バッテリ30からの電力供給により駆動トルクを発生させてエンジン10を駆動する駆動状態と、エンジン10による駆動により発電して該発電電力をバッテリ30や走行用モータ40に供給する発電状態とに切り換える機能を持っている。そして、コントロールユニット100は、インバータ50を制御して、エンジン10の始動時には、モータジェネレータ20の作動状態を前記駆動状態としてエンジン10を始動し、エンジン10の始動後には、前記発電状態に切り換える。モータジェネレータ20が前記発電状態にあるとき、インバータ50の制御によりモータジェネレータ20の吸収トルクを変更することで、モータジェネレータ20による発電電力を変更することができるようになっている。また、インバータ50は、モータジェネレータ20を、エンジン10を駆動もせずかつ発電もしない空回り状態(モータジェネレータ20の吸収トルクが0である状態)にすることも可能であり、コントロールユニット100がインバータ50を制御してモータジェネレータ20を空回り状態にしたとき、エンジン10は、負荷がかからない無負荷運転状態となる。一方、モータジェネレータ20が前記発電状態にあるとき、エンジン10は、モータジェネレータ20の発電動作による負荷がかかる有負荷運転状態となる。
The
さらに、インバータ50は、走行用モータ40の駆動を、バッテリ30からの放電電力のみでもって行う第1態様と、モータジェネレータ20からの発電電力のみでもって行う第2態様と、バッテリ30及びモータジェネレータ20の両方からの電力でもって行う第3態様とに切換えることができる機能を持っている。
また、コントロールユニット100は、バッテリ電流・電圧センサ101により検出された、バッテリ30に出入りする電流及びバッテリ30の電圧に基づいて、バッテリ30の残存容量(SOC)を検出する。コントロールユニット100は、バッテリ30のSOCが高い状況では該1態様を優先的に使用し、SOCが低い状況では第2態様又は第3態様を優先的に使用する。ここでの第2態様とは、発電電力が全て走行用モータ40で消費される場合と、発電電力が走行用モータ40での消費とバッテリ30の充電との両方に使われる場合とがある。前者の場合には、SOCを維持しながら走行用モータ40を駆動し、後者の場合には、SOCを増加させながら(充電しながら)走行用モータ40を駆動する。第3態様の状況としては、アクセル開度センサ102等からの入力情報に基づくドライバの加速要求が大きい場面や、バッテリ30の放電可能電力が低い場合等が挙げられる。尚、タンク圧力センサ107による水素タンク70内の水素残量が所定値以下になった場合やエンジン10がオーバーヒートした場合などでは第1態様を選択する。
The
コントロールユニット100は、発電要求に基づいて、エンジン10にモータジェネレータ20を駆動させ発電を行う(以下、この運転を「発電運転」という)。発電要求は、例えば、バッテリの放電可能電力が低いとき又は、ドライバの加速要求が大きいときに発せられる。また、要求される発電量は、バッテリの放電可能電力又はドライバの加速要求の大きさに応じて変化する。
Based on the power generation request, the
コントロールユニット100は、発電運転時は、燃費向上のために、理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比(例えば、空気過剰率λ=2.3)でエンジン10を作動させる。このとき、エンジン10は、燃費向上のために最も効率のよい所定回転数(例えば2000rpm)での定回転数運転とされる。ただし、発電要求が大きい場合には、該発電要求に応じた、所定回転数よりも高いエンジン回転数でエンジン10が運転される。
During power generation operation, the
また、コントロールユニット100は、NOx触媒82におけるNOxの吸蔵量が所定量以上となると、エンジン10に触媒再生運転を実行させる。詳しくは、コントロールユニット100は、NOx吸蔵量を推定しており、推定により求めたNOx吸蔵量が所定量以上となると、エンジン10に触媒再生運転を実行させる。触媒再生運転では、エンジン10は、空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比(例えば、空気過剰率λ=0.8)で運転される。エンジン10をリッチ空燃比で運転することによって、NOx触媒82に到達した燃料が還元剤として機能して、NOx触媒82に吸蔵されたNOxを還元する。触媒再生運転は、NOx吸蔵量が十分に低減するまで(例えば、NOx吸蔵量が0となるまで)継続される。例えば、触媒再生運転は、予め設定された、NOx吸蔵量が十分に低減する所定時間(例えば10秒)だけ行われてもよい。
Further, the
触媒再生運転は、発電運転時と同じエンジン回転数での定回転数運転とされる。また、触媒再生運転時には、モータジェネレータ20が空回り状態にされ、エンジン10はアイドル運転状態にされる。アイドル運転状態は、基本的には無負荷運転状態であるが、エンジン10に所定負荷以下の軽負荷(エンジン補機と同様の軽負荷)がかかる軽負荷運転状態であってもよい。
The catalyst regeneration operation is a constant speed operation at the same engine speed as that during the power generation operation. Further, during the catalyst regeneration operation, the
以下に、コントロールユニット100による触媒再生運転を詳しく説明する。図3は、触媒再生運転のフローチャートの前半部分である。図4は、触媒再生運転のフローチャートの後半部分である。
Hereinafter, the catalyst regeneration operation by the
まず、ステップS101において、コントロールユニット100は、前記各種センサからの出力信号を読み込む。
First, in step S101, the
そして、コントロールユニット100は、ステップS102において、NOx吸蔵量をメモリから読み出す。コントロールユニット100は、エンジン10の運転中にNOx触媒82に補足されるNOx補足量を算出し、該NOx補足量を積算して、NOx吸蔵量をメモリに記憶している。
In step S102, the
詳しくは、NOx補足量は、NOx触媒82の状態を含むエンジン運転状態に応じて変化する。NOx補足量は、現在のエンジン運転状態においてNOx触媒82で吸蔵できる最大吸蔵量と、前回のエンジン運転までに積算されたNOx吸蔵量と、現在のエンジン運転状態においてNOx触媒82に流入するNOx量とに基づいて算出される。
Specifically, the NOx supplement amount changes according to the engine operating state including the state of the
NOx触媒82で吸蔵できる最大吸蔵量は、排気ガスの状態及びNOx触媒82の状態に応じて変化する。そこで、コントロールユニット100は、エンジン回転数、エンジン負荷(出力)、排気ガス温度、及びNOx触媒温度等を予め設定されたマップに照らし合わせて、NOx触媒82で吸蔵できる最大吸蔵量を求める。
The maximum storage amount that can be stored by the
前回のエンジン運転までに積算されたNOx吸蔵量は、メモリから読み出される。 The NOx occlusion amount accumulated up to the previous engine operation is read from the memory.
NOx触媒82に流入するNOx量は、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて変化する。そこで、コントロールユニットは、エンジン回転数及びエンジン負荷を予め設定されたマップに照らし合わせて、NOx触媒82に流入するNOx量を求める。
The amount of NOx flowing into the
コントロールユニット100は、こうして求めた現在のエンジン運転状態においてNOx触媒82で吸蔵できる最大吸蔵量と、前回のエンジン運転までに積算されたNOx吸蔵量と、現在のエンジン運転状態においてNOx触媒82に流入するNOx量とに基づいて現在のエンジン運転状態におけるNOx補足量を算出する。そして、コントロールユニット100は、求めたNOx補足量を前回までのNOx吸蔵量に積算していき、NOx吸蔵量としてメモリに記憶していく。
The
ステップS102では、コントロールユニット100は、こうしてメモリに記憶されたNOx吸蔵量を読み出す。
In step S102, the
続く、ステップS103において、コントロールユニット100は、発電運転中か否かを判定する。発電運転中でなければ、コントロールユニット100はステップS101へ戻る一方、発電運転中であれば、コントロールユニット100は、ステップS104へ進む。発電運転中は、所定の有負荷の運転状態となっており、そのときの空燃比は理論空燃比よりもリーンなA1となっている。尚、発電運転は、触媒再生運転よりも空燃比がリーンな運転であるリーン運転の一例である。
In step S103, the
ステップS104では、コントロールユニット100は、NOx吸蔵量がNOx触媒82の再生が必要な程度まで増大したか否かを判定する。具体的には、コントロールユニット100は、NOx吸蔵量が所定の第1吸蔵量以上か否かを判定する。この第1吸蔵量は、NOx触媒82の最大吸蔵量よりも小さく且つ最大吸蔵量に近い値であって、NOx触媒82の再生の必要性を判定するための値である。NOx吸蔵量が第1吸蔵量以上であるときには、コントロールユニット100はステップS107へ進む一方、NOx吸蔵量が第1吸蔵量未満であるときには、コントロールユニット100はステップS105へ進む。
In step S104, the
ステップS105では、コントロールユニット100は、NOx吸蔵量が前記第1吸蔵量の90%の値以上か否かを判定する。NOx吸蔵量が第1吸蔵量の90%の値以上であるときには、コントロールユニット100はステップS106へ進む一方、NOx吸蔵量が第1吸蔵量の90%の値未満であるときには、コントロールユニット100はステップS101へ戻る。
In step S105, the
ステップS106では、コントロールユニット100は、バッテリのSOCが所定の第1容量(例えば、30%)以下か否かを判定する。SOCが第1容量以下であるときには、コントロールユニット100はステップS107へ進む一方、SOCが第1容量よりも大きいときには、コントロールユニット100は、ステップS101へ戻る。
In step S106, the
つまり、ステップS104においてNOx吸蔵量がNOx触媒82の再生が必要な程度まで増大していないと判定された場合であっても、常にステップS101へ戻るわけではなく、NOx吸蔵量がすぐにNOx触媒82の再生が必要な程度の量に達する状態であり且つSOCが或る程度低い場合には、ステップS101へ戻らずに、ステップS107へ進む。
In other words, even if it is determined in step S104 that the NOx occlusion amount has not increased to the extent that regeneration of the
ステップS107において、コントロールユニット100は、エンジン10による発電を中止する。つまり、コントロールユニット100は、モータジェネレータ20を空回り状態にして、エンジン10によるモータジェネレータ20の駆動を停止する。
In step S107, the
続くステップS108以降では、コントロールユニット100は、発電運転から触媒再生運転への移行制御を行う。この移行制御は、運転移行時における燃焼室からのNOx排出量を低減するものであり、NOx抑制移行制御と称する。
In subsequent step S108, the
NOx抑制移行制御においては、まず、ステップS108において、コントロールユニット100は、予混合用インジェクタ17及び直噴用インジェクタ18による燃料供給を停止し(ステップS108)、スロットル弁16をアイドル運転に対応する開度(以下、「アイドル開度」という)まで閉じる(ステップS109)。このとき、点火プラグ19の作動も停止される。
In the NOx suppression transition control, first, in step S108, the
燃料供給の停止とスロットル弁16の変更とが略同時に行われる。図5(A)、(B)に示すように、燃料供給が停止されると、筒内の空燃比は、図5(D)に示すように、リーン側に大きく変動する。燃料供給の停止中は、空燃比は非常にリーンな状態となっている。 The fuel supply is stopped and the throttle valve 16 is changed almost simultaneously. As shown in FIGS. 5A and 5B, when the fuel supply is stopped, the air-fuel ratio in the cylinder largely fluctuates to the lean side as shown in FIG. 5D. While the fuel supply is stopped, the air-fuel ratio is very lean.
その後、コントロールユニット100は、モータジェネレータ20を作動させ、エンジン回転数が目標回転数となるようにモータジェネレータ20をフィードバック制御する(ステップS110)。目標回転数は、発電運転におけるエンジン回転数と同じ回転数である。
Thereafter, the
そして、コントロールユニット100は、ステップS111において、スロットル弁16の開度のアイドル開度への変更を開始した後、所定の第1待機時間だけ待機する。図5(B),(C)に示すように、スロットル弁16の開度が変更されると、その開度の変更から少し遅れて空気量が変化する。そして、第1待機時間経過したときには、空気量は、アイドル開度に応じた空気量となっている。つまり、第1待機時間は、スロットル弁16に対する空気充填量の応答遅れを含んでおり、スロットル弁16の変更を開始してから、空気充填量がアイドル開度に応じた充填量となるまでの時間である。
In step S111, the
そして、第1待機時間が経過すると、コントロールユニット100は、ステップS112へ進む。
Then, when the first standby time has elapsed, the
ステップS112では、コントロールユニット100は、燃料供給を再開して触媒再生運転を実行する。具体的には、コントロールユニット100は、理論空燃比よりもリッチな空燃比A2に相当する燃料量で燃料供給を再開する(ステップS112)。尚、燃料供給再開時の燃料量は、スロットル弁16の開度がアイドル開度であること等を考慮して空燃比A2となるように設定された予測値である。燃料供給の再開後は、コントロールユニット100は、空燃比センサ105により検出される実空燃比が空燃比A2に一致するように、燃料供給量をフィードバック制御する。
In step S112, the
このように、スロットル弁16の開度がアイドル開度になるとすぐに燃料供給が再開されるのではなく、スロットル弁16の開度がアイドル開度となってから、スロットル弁16の開度に対する空気量の応答遅れに対応する時間遅れを経て燃料供給が再開される。こうすることで、空気過剰率λが略1.2の空燃比でエンジン10が運転されることがなく、空燃比A2の状態でエンジン10の運転が再開される。その結果、発電運転から触媒再生運転への移行時のNOx排出量を低減できる。
In this way, the fuel supply is not resumed as soon as the throttle valve 16 opens to the idle opening, but after the throttle valve 16 opens to the idle opening, The fuel supply is resumed after a time delay corresponding to the response delay of the air amount. By doing so, the
その後、ステップS113において、コントロールユニット100は、モータジェネレータ20のフィードバック制御を終了する。
Thereafter, in step S113, the
モータジェネレータ20は、図5(E)に示すように、燃料供給の停止及びスロットル弁16の変更と略同時にフィードバック制御が開始される。モータジェネレータ20のフィードバック制御は、燃料供給の停止中から燃料供給の再開後まで継続される。これにより、燃料供給を再開してエンジン運転を再開するときのエンジン回転数の変動を低減することができる。つまり、触媒再生運転を開始するときには、空気充填量及び燃料量が発電運転とは異なる条件でエンジン運転が再開される。そのため、エンジン運転の再開時にはエンジン回転数が変動しやすい。具体的には、触媒再生運転は発電運転に比べて負荷が非常に小さいので、エンジン運転の再開時にエンジン回転数が落ち込み易い。それに対して、エンジン運転の再開時にモータジェネレータ20のフィードバック制御を行っておくことによって、エンジン回転数の変動をモータジェネレータ20によって低減することができる。その結果、図5(F)に示すように、エンジン回転数は、発電運転、運転移行時及び触媒再生運転に亘って、一定に維持されている。
As shown in FIG. 5E, the
こうして、発電運転から触媒再生運転に移行されると、コントロールユニット100は、所定の実行時間だけ触媒再生運転を実行する(ステップS114)。この実行時間は、前記第1吸蔵量のNOxが還元されるのに十分な時間であり、予め実験等によって求められている。そして、実行時間が経過すると、コントロールユニット100は、触媒再生運転を終了すべく、ステップS115へ進む。
Thus, when the power generation operation is shifted to the catalyst regeneration operation, the
ステップS115においては、コントロールユニット100は、発電要求の有無を判定する。発電要求が有る場合には、コントロールユニット100は、ステップS116へ進む一方、発電要求が無い場合には、コントロールユニット100は、ステップS121へ進む。
In step S115, the
ステップS116において、コントロールユニット100は、モータジェネレータ20を作動させ、エンジン回転数が目標回転数となるようにモータジェネレータ20をフィードバック制御する。目標回転数は、発電運転におけるエンジン回転数と同じ回転数である。
In step S116, the
また、コントロールユニット100は、予混合用インジェクタ17及び直噴用インジェクタ18による燃料供給を停止し(ステップS117)、スロットル弁16を発電運転に対応する開度(以下、「発電開度」という)まで開く(ステップS118)。
Further, the
そして、コントロールユニット100は、ステップS119において、スロットル弁16の開度の発電開度への変更を開始した後、所定の第2待機時間だけ待機する。この第2待機時間は、スロットル弁16の変更を開始してから、空気充填量が発電開度に応じた充填量となるまでの時間である。つまり、第2待機時間は、スロットル弁16に対する空気充填量の応答遅れを含んでいる。第2待機時間は、前記第1待機時間よりも長く設定されている。
In step S119, the
そして、第2待機時間が経過すると、コントロールユニット100は、ステップS120へ進んで、燃料供給を再開して発電運転を再開する。
Their to, the second standby time has elapsed, the
ステップS120において、コントロールユニット100は、空燃比A1に相当する燃料量で燃料供給を再開する。尚、燃料供給再開時の燃料量は、スロットル弁16の開度が発電開度であること等を考慮して空燃比A1となるように設定された予測値である。燃料供給の再開後は、コントロールユニット100は、空燃比センサ105により検出される実空燃比が空燃比A1に相当する空燃比に一致するように、燃料供給量をフィードバック制御する。その後、コントロールユニット100は、ステップS123へ進む。
In step S120, the
尚、ステップS115において発電要求が無いと判定された場合には、ステップS121において、コントロールユニット100は、エンジン10の運転を停止する。その後、コントロールユニット100は、ステップS122へ進む。
When it is determined in step S115 that there is no power generation request, the
ステップS122では、コントロールユニット100は、メモリに記憶しているNOx吸蔵量をリセットする。その後、コントロールユニット100は、リターンする。
In step S122, the
触媒再生運転から発電運転への移行時におけるNOx抑制移行制御では、発電運転から触媒再生運転への移行時と同様に、図5(A)、(B)に示すように、燃料供給の停止とスロットル弁16の変更とが略同時に行われる。燃料供給が停止されると、筒内の空燃比は、図5(D)に示すように、リーン側に大きく変動する。燃料供給の停止中は、空燃比は非常にリーンな状態となっている。 In the NOx suppression transition control during the transition from the catalyst regeneration operation to the power generation operation, as shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), as in the transition from the power generation operation to the catalyst regeneration operation, The change of the throttle valve 16 is performed substantially simultaneously. When the fuel supply is stopped, the air-fuel ratio in the cylinder largely fluctuates to the lean side as shown in FIG. While the fuel supply is stopped, the air-fuel ratio is very lean.
また、スロットル弁16の開度が変更されると、その開度の変更から少し遅れて空気量が変化する。そして、第2待機時間経過したときには、空気量は、発電開度に応じた空気量となっている。 Further, when the opening degree of the throttle valve 16 is changed, the air amount changes with a slight delay from the change of the opening degree. When the second standby time has elapsed, the air amount is an air amount corresponding to the power generation opening.
そして、空気量が発電開度に応じた空気量となった後に燃料供給が再開される。こうすることで、空気過剰率λが略1.2の空燃比でエンジン10が運転されることなく、空燃比A1の状態でエンジン10の運転が再開される。その結果、触媒再生運転から発電運転への移行時のNOx排出量を低減することができる。
Then, the fuel supply is resumed after the air amount becomes the air amount corresponding to the power generation opening. By doing so, the operation of the
また、図5(E)に示すように、燃料供給の停止及びスロットル弁16の変更と略同時にモータジェネレータ20のフィードバック制御が開始される。モータジェネレータ20のフィードバック制御は、燃料供給の停止中から燃料供給の再開後まで継続される。これにより、燃料供給を再開してエンジン運転を再開するときのエンジン回転数の変動を低減することができる。つまり、触媒再生運転を開始するときには、空気充填量及び燃料量が発電運転とは異なる条件でエンジン運転が再開される。そのため、エンジン運転の再開時にはエンジン回転数が変動しやすい。具体的には、発電運転は触媒再生運転に比べて負荷が大きいので、エンジン運転の再開時にエンジン回転数が吹け上がり易い。それに対して、エンジン運転の再開時にモータジェネレータ20のフィードバック制御を行っておくことによって、エンジン回転数の変動をモータジェネレータ20によって低減することができる。その結果、図5(F)に示すように、エンジン回転数は、発電運転、運転移行時及び触媒再生運転に亘って、一定に維持されている。
Further, as shown in FIG. 5E, the feedback control of the
したがって、ハイブリッド車1は、エンジン10と、前記エンジン10に駆動されて発電するモータジェネレータ20と、前記エンジン10の排気系に設けられた三元触媒81及びNOx吸蔵還元触媒82と、前記エンジン10及び前記モータジェネレータ20を制御するコントロールユニット100とを備え、前記コントロールユニット100は、空燃比が理論空燃比よりもリッチな状態で前記エンジン10を運転することによって、前記NOx吸蔵還元触媒82に吸蔵されたNOxを還元して該NOx吸蔵還元触媒82を再生する触媒再生運転を実行するように構成されており、空燃比が前記触媒再生運転時よりもリーンな状態で前記エンジン10を運転しているリーン運転から該触媒再生運転へ移行するとき、又は、該触媒再生運転から該リーン運転へ移行するときである運転移行時には、前記エンジン10への燃料供給を一旦停止して、移行後の空燃比に対応する運転状態で該エンジン10への燃料供給を再開する。
Therefore, the
前記の構成によれば、リーン運転から触媒再生運転に移行するとき、又は、触媒再生運転からリーン運転に移行するときには、空燃比が変化する。このとき、空気充填量及び燃料量を移行前の運転の空燃比に対応する量から移行後の運転の空燃比に対応する量に変更しても、空燃比は瞬時には変化しない。例えば、スロットル弁16に制御信号を出力してから筒内への吸気量が変更されるまでの時間遅れや、予混合用インジェクタ17又は直噴用インジェクタ18に制御信号を出力してから筒内への噴射量が変更されるまでの時間遅れや、空燃比センサ105の出力に基づくフィードバック制御をする際の応答性等の理由により、空燃比は、移行前の運転の空燃比から移行後の運転の空燃比へ漸次又は連続的に変化する。
According to the above configuration, the air-fuel ratio changes when shifting from the lean operation to the catalyst regeneration operation or when shifting from the catalyst regeneration operation to the lean operation. At this time, even if the air filling amount and the fuel amount are changed from the amount corresponding to the air-fuel ratio of the operation before the transition to the amount corresponding to the air-fuel ratio of the operation after the transition, the air-fuel ratio does not change instantaneously. For example, the time delay from when the control signal is output to the throttle valve 16 until the intake air amount into the cylinder is changed, or after the control signal is output to the premixing injector 17 or the
リーン運転や触媒再生運転の空燃比は通常、燃焼室からのNOx排出量や三元触媒81の特性等を考慮し、三元触媒81下流におけるNOx排出量が少なくなる空燃比に設定されている。
The air-fuel ratio in the lean operation and the catalyst regeneration operation is normally set to an air-fuel ratio that reduces the NOx emission amount downstream of the three-
しかしながら、リーン運転の空燃比と触媒再生運転の空燃比との間で空燃比が漸次又は連続的に変化すると、エンジンの空燃比が、一時的にではあるが、三元触媒81下流におけるNOx排出量が増大する空燃比になってしまう。
However, if the air-fuel ratio changes gradually or continuously between the air-fuel ratio in the lean operation and the air-fuel ratio in the catalyst regeneration operation, the air-fuel ratio of the engine is temporarily, but the NOx emission downstream of the three-
それに対し、前記の構成では、リーン運転から触媒再生運転に移行するとき、又は、触媒再生運転からリーン運転に移行するときに、燃料供給を停止して、移行後の空燃比に対応する運転状態で燃料供給を再開する。これにより、リーン運転の空燃比と触媒再生運転の空燃比との間にある、三元触媒81下流におけるNOx排出量が増大する空燃比でエンジン10を運転することを回避することができ、触媒再生運転への移行時又は触媒再生運転からの移行時のNOx排出量を低減することができる。
On the other hand, in the above configuration, when shifting from the lean operation to the catalyst regeneration operation, or when shifting from the catalyst regeneration operation to the lean operation, the fuel supply is stopped, and the operation state corresponding to the air-fuel ratio after the transition Then restart the fuel supply. As a result, it is possible to avoid operating the
また、燃料供給を停止している間に、筒内の未燃ガスを掃気できるので、移行後の運転再開時の空燃比を正確に調整することができる。 Further, since the unburned gas in the cylinder can be scavenged while the fuel supply is stopped, it is possible to accurately adjust the air-fuel ratio when the operation is resumed after the transition.
また、前記コントロールユニット100は、前記エンジン10により前記モータジェネレータ20を駆動して発電を行う発電運転時には前記リーン運転を行うように構成されており、前記触媒再生運転時には、前記発電運転時に比べて、スロットル弁16が閉じられる。
Further, the
前記の構成によれば、触媒再生運転時には、発電運転時に比べて新気量が少なく、負荷が低い運転状態となるので、燃焼室から排出されるNOxを低減することができる。 According to the above configuration, during the catalyst regeneration operation, the amount of fresh air is less than that during the power generation operation, and the load is low, so that NOx discharged from the combustion chamber can be reduced.
さらに、前記コントロールユニット100は、前記運転移行の際に前記エンジ10への燃料供給を再開するときに、前記スロットル弁16を移行後の運転の空燃比に対応する開度に調整してから時間遅れを経て該燃料供給を再開する。
Further, when the
空気充填量は、スロットル弁16を変更してもすぐには反応せず、応答遅れを有する。そのため、スロットル弁16を所望の開度にしてすぐに燃料供給を開始すると、空気充填量が所望の開度に対応する量になる前に燃料供給が開始される虞がある。そこで、スロットル弁16を移行後の運転の空燃比に対応する開度に調整してから時間遅れを経て燃料供給を再開することによって、移行後の運転の空燃比で適切にエンジン10の運転を再開することができる。
The air filling amount does not react immediately even when the throttle valve 16 is changed, and has a response delay. Therefore, if the fuel supply is started immediately after the throttle valve 16 is set to the desired opening, the fuel supply may be started before the air filling amount reaches an amount corresponding to the desired opening. Therefore, by adjusting the throttle valve 16 to an opening corresponding to the air-fuel ratio of the operation after the transition, the fuel supply is resumed after a time delay, so that the
また、前記コントロールユニット100は、前記運転移行時には、移行後の運転を再開する際に前記エンジン10の回転数を維持するように前記モータジェネレータ20を作動させる。
Further, the
前記の構成によれば、触媒再生運転と発電運転とでは負荷が異なるため、移行後の運転を再開する際にエンジン回転数の変動が生じ易い。そこで、移行後の運転を再開するときに、エンジン回転数を維持するようにモータジェネレータ20を作動させることによって、エンジン回転数の変動を抑制することができる。その結果、乗員への違和感を低減することができる。
According to the above configuration, since the load is different between the catalyst regeneration operation and the power generation operation, the engine speed is likely to fluctuate when restarting the operation after the transition. Therefore, when the operation after the transition is resumed, the fluctuation in the engine speed can be suppressed by operating the
さらに、前記リーン運転から前記触媒再生運転へ移行するときに前記エンジン10への燃料供給を停止してから再開するまでの第1待機時間は、前記触媒再生運転から前記リーン運転へ移行するときに前記エンジン10への燃料供給を停止してから再開するまでの第2待機時間よりも短い。
Furthermore, the first waiting time from when the fuel supply to the
触媒再生運転に移行する際には、NOxの還元を効率良く行うためにNOx触媒82の温度を高くしておくことが好ましい。そのため、第1待機時間を第2待機時間よりも短くすることによって、エンジン10の燃焼が停止している期間を短くする。これにより、触媒再生運転への移行時のNOx触媒82の温度低下をできる限り抑制している。
When shifting to the catalyst regeneration operation, it is preferable to raise the temperature of the
《発明の実施形態2》
続いて、実施形態2について説明する。実施形態2は、触媒再生運転への移行時に燃料供給を停止する際の制御が実施形態1と異なる。そこで、実施形態2のうち実施形態1と異なる部分を中心に説明する。図6は、実施形態2に係る触媒再生運転のフローチャートの一部を示し、図7は、触媒再生運転のタイミングチャートを示す。図7において、(A)は燃料噴射量を、(B)はスロットル弁の開度を、(C)は空気充填量を、(D)は空燃比を、(E)はモータジェネレータの作動を、(F)はエンジン回転数を示す。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
Next, Embodiment 2 will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in the control for stopping the fuel supply when shifting to the catalyst regeneration operation. Therefore, the second embodiment will be described focusing on portions different from the first embodiment. 6 shows a part of a flowchart of the catalyst regeneration operation according to the second embodiment, and FIG. 7 shows a timing chart of the catalyst regeneration operation. In FIG. 7, (A) shows the fuel injection amount, (B) shows the throttle valve opening, (C) shows the air filling amount, (D) shows the air-fuel ratio, and (E) shows the operation of the motor generator. , (F) indicates the engine speed.
触媒再生運転のフローチャートにおいてステップS101〜S107までの制御は、実施形態1と同様である。 In the flowchart of the catalyst regeneration operation, the control from step S101 to S107 is the same as in the first embodiment.
そして、ステップS107で発電を中止した後、コントロールユニット100は、ステップS201において、スロットル弁16を所定開度だけ開いてエンジン10を所定時間だけ運転する。その後、コントロールユニット100は、ステップS108へ進む。ステップS108以降の制御は、実施形態1と同様である。
Then, after stopping the power generation in step S107, the
つまり、図7(B)に示すように、触媒再生運転への移行時において燃料供給を停止する前にスロットル弁16が所定開度だけ開かれる。これにより、図7(C)に示すように、空気量が増加し、図7(F)に示すように、エンジン回転数が上昇する。その結果、排気ガスの温度が高くなり、NOx触媒82の温度が上昇する。
That is, as shown in FIG. 7B, the throttle valve 16 is opened by a predetermined opening before stopping the fuel supply at the time of shifting to the catalyst regeneration operation. As a result, the air amount increases as shown in FIG. 7C, and the engine speed increases as shown in FIG. 7F. As a result, the temperature of the exhaust gas increases and the temperature of the
エンジン回転数を上昇させて運転を所定時間実行した後、燃料供給の停止、スロットル弁16のアイドル開度への変更及びモータジェネレータ20のフィードバック制御が実行される。
After the engine speed is increased and the operation is executed for a predetermined time, the fuel supply is stopped, the throttle valve 16 is changed to the idle opening, and the feedback control of the
したがって、実施形態2では、前記コントロールユニット100は、前記リーン運転から前記触媒再生運転に移行するときには、前記エンジン10への燃料供給を停止する前に前記エンジン10の回転数を上昇させる。
Therefore, in the second embodiment, when the
これにより、燃焼供給の停止前にNOx触媒82の温度を予め上昇させておくことによって、燃料供給の停止によりNOx触媒82の温度が低下したとしても、触媒再生運転時のNOx触媒82の温度を確保することができる。その結果、NOx触媒82の再生を効率良く行うことができる。
Thereby, even if the temperature of the
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
<< Other Embodiments >>
As described above, the embodiment has been described as an example of the technique disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to an embodiment in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately performed. Moreover, it is also possible to combine each component demonstrated by the said embodiment and it can also be set as a new embodiment. In addition, among the components described in the attached drawings and detailed description, not only the components essential for solving the problem, but also the components not essential for solving the problem in order to illustrate the technology. May also be included. Therefore, it should not be immediately recognized that these non-essential components are essential as those non-essential components are described in the accompanying drawings and detailed description.
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。 About the said embodiment, it is good also as following structures.
前記実施形態では、エンジン10はロータリピストンエンジンであるが、これに限られるものではない。エンジン10はレシプロエンジンであってもよい。また、燃料は水素に限られるものではなく、ガソリンや軽油等であってもよい。
In the said embodiment, although the
前記実施形態では、触媒再生運転への移行時又は触媒再生運転からの移行時に、燃料供給を停止、スロットル弁16の変更、モータジェネレータ20の作動の順で実行している。しかし、これらの順序は、これに限られるものではない。これらの制御を異なる順序で行ってもよいし、同時に行ってもよい。ただし、最初に燃料供給を停止することによって無駄な燃料の供給を防止することができる。
In the embodiment described above, the fuel supply is stopped, the throttle valve 16 is changed, and the
また、燃料供給の停止は、スロットル弁16を変更した後であって、空燃比センサ105により検出される実空燃比が、三元触媒81下流におけるNOx排出量が増大する空燃比に達する前の所定の空燃比となったときに実行してもよい。例えば、発電運転(λ=2.3)から触媒再生運転(λ=0.8)に移行するときには、スロットル弁16を閉じる方向に変更して実空燃比が2.0となったときに燃料供給を停止してもよい。また、触媒再生運転(λ=0.8)から発電運転(λ=2.3)に移行するときには、スロットル弁16を開く方向に変更して実空燃比が1.0となったときに燃料供給を停止してもよい。このように、実空燃比が所定の空燃比となるまで燃料供給を継続する構成においては、スロットル弁16の変更を開始したときに燃料量のフィードバック制御を中止し、スロットル弁16の変更開始時の燃料量で燃料供給を継続するようにしてもよい。
Further, the fuel supply is stopped after the throttle valve 16 is changed and before the actual air-fuel ratio detected by the air-
前記実施形態では、燃料供給を停止してから第1待機時間又は第2待機時間の経過を待って燃料供給を再開している。ただし、スロットル弁16を移行後の空燃比に対応する開度に調整してから時間遅れを経て燃料供給を再開する構成は、これに限られるものではない。例えば、スロットル弁16を移行後の空燃比に対応する開度に調整してから、エアフローセンサ108の出力の変動が所定値以下に収まったときに燃料供給を再開するようにしてもよい。
In the embodiment, the fuel supply is resumed after the first standby time or the second standby time has elapsed since the fuel supply was stopped. However, the configuration in which the fuel supply is restarted after a time delay after the throttle valve 16 is adjusted to the opening corresponding to the air-fuel ratio after the transition is not limited to this. For example, after the throttle valve 16 is adjusted to an opening corresponding to the air-fuel ratio after the transition, the fuel supply may be resumed when the fluctuation in the output of the
前記実施形態では、発電運転を、触媒再生運転よりも空燃比がリーンな運転であるリーン運転の例として説明しているが、リーン運転は発電運転に限られるものではない。触媒再生運転よりも空燃比がリーンな運転であれば、任意の運転状態がリーン運転となり得る。 In the above-described embodiment, the power generation operation is described as an example of the lean operation in which the air-fuel ratio is leaner than that of the catalyst regeneration operation. However, the lean operation is not limited to the power generation operation. If the air-fuel ratio is leaner than the catalyst regeneration operation, any operation state can be the lean operation.
以上説明したように、ここに開示された技術は、NOx吸蔵還元触媒を備えたハイブリッド車について有用である。 As described above, the technology disclosed herein is useful for a hybrid vehicle including a NOx storage reduction catalyst.
1 ハイブリッド車
10 エンジン
16 スロットル弁
20 モータジェネレータ
81 三元触媒
82 NOx吸蔵還元触媒
100 コントロールユニット(制御部)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記エンジンに駆動されて発電するモータジェネレータと、
前記エンジンの排気系に設けられた三元触媒及びNOx吸蔵還元触媒と、
前記エンジン及び前記モータジェネレータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
空燃比が理論空燃比よりもリッチな状態で前記エンジンを運転することによって前記NOx吸蔵還元触媒を再生する触媒再生運転を実行するように構成されており、
空燃比が前記触媒再生運転時よりもリーンな状態で前記エンジンを運転しているリーン運転から該触媒再生運転へ移行するとき、又は、該触媒再生運転から該リーン運転へ移行するときである運転移行時には、前記エンジンへの燃料供給を一旦停止して、移行後の空燃比に対応する運転状態で該エンジンへの燃料供給を再開し、
前記リーン運転から前記触媒再生運転へ移行するときに前記エンジンへの燃料供給を停止してから再開するまでの期間は、前記触媒再生運転から前記リーン運転へ移行するときに前記エンジンへの燃料供給を停止してから再開するまでの期間よりも短いハイブリッド車。 Engine,
A motor generator driven by the engine to generate electricity;
A three-way catalyst and a NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust system of the engine;
A control unit for controlling the engine and the motor generator;
The controller is
It is configured to perform a catalyst regeneration operation for regenerating the NOx storage reduction catalyst by operating the engine in a state where the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio,
An operation that is performed when the catalyst regeneration operation is shifted from the lean operation in which the engine is operated in a state where the air-fuel ratio is leaner than that during the catalyst regeneration operation, or when the catalyst regeneration operation is shifted to the lean operation. At the time of transition, the fuel supply to the engine is temporarily stopped, and the fuel supply to the engine is resumed in the operation state corresponding to the air-fuel ratio after the transition ,
During the transition from the lean operation to the catalyst regeneration operation, the period from when the fuel supply to the engine is stopped to when it is restarted is the fuel supply to the engine when the catalyst regeneration operation is shifted to the lean operation. A hybrid vehicle that is shorter than the period from when the vehicle is stopped to when it is restarted .
前記制御部は、前記エンジンにより前記モータジェネレータを駆動して発電を行う発電運転時には前記リーン運転を行うように構成されており、
前記触媒再生運転時には、前記発電運転時に比べて、スロットル弁が閉じられるハイブリッド車。 The hybrid vehicle according to claim 1,
The control unit is configured to perform the lean operation during a power generation operation in which the engine is driven by the engine to generate power.
A hybrid vehicle in which the throttle valve is closed during the catalyst regeneration operation compared to during the power generation operation.
前記制御部は、前記運転移行の際に前記エンジンへの燃料供給を再開するときに、前記スロットル弁を移行後の運転の空燃比に対応する開度に調整してから時間遅れを経て該燃料供給を再開するハイブリッド車。 The hybrid vehicle according to claim 2,
The control unit adjusts the throttle valve to an opening corresponding to the air-fuel ratio of the operation after the transition when restarting the fuel supply to the engine at the time of the operation transition, and then passes the fuel after a time delay. A hybrid vehicle that resumes supply.
前記制御部は、前記運転移行時には、移行後の運転を再開する際に前記エンジンの回転数を維持するように前記モータジェネレータを作動させるハイブリッド車。 The hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The control unit is a hybrid vehicle that operates the motor generator so as to maintain the rotational speed of the engine when the operation after the transition is resumed at the time of the transition to the operation.
前記制御部は、前記リーン運転から前記触媒再生運転へ移行するときには、前記エンジンへの燃料供給を停止する前に前記エンジンの回転数を上昇させるハイブリッド車。 In the hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 4,
When the control unit shifts from the lean operation to the catalyst regeneration operation, the hybrid vehicle increases the engine speed before stopping the fuel supply to the engine.
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