JP7342816B2

JP7342816B2 - シリーズハイブリッド車両の排気処理システム

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Publication number: JP7342816B2
Application number: JP2020131659A
Authority: JP
Inventors: 文紀本城
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2020-08-03
Filing date: 2020-08-03
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Description

本開示は、発電用エンジンを備えたシリーズハイブリッド車両の排気処理システムに関する。

特開２０１８－１７８８９２号公報（特許文献１）は、過給機を有する内燃機関の排気通路に配置される触媒暖機装置を開示する。この触媒暖機装置は、過給機のタービンを迂回して、排気ガスを浄化する触媒よりも上流で排気通路と接続される排気バイパス通路を有する。排気バイパス通路を開閉する排気バイパス弁には、排気バイパス通路を流れる排気ガスが触れる箇所に発熱部が備えられている。触媒暖機装置は、排気バイパス通路に排気を流し、発熱部で排気を加熱することで、触媒を早期に暖機させる。

特開２０１８－１７８８９２号公報

しかしながら、特許文献１の触媒暖機装置においては、暖機によって触媒が活性化されるまでの間に、浄化されていない排気ガスが排出される可能性がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、浄化されていない排気ガスの排出を抑制することである。

（１）この開示に係る排気処理システムは、発電用エンジンを備えたシリーズハイブリッド車両の排気処理システムである。シリーズハイブリッド車両の排気処理システムは、発電用エンジンの排気通路に設けられる第１の触媒と、排気通路において第１の触媒よりも上流に設けられる第２の触媒と、第２の触媒または第２の触媒に流入する排気を昇温可能に構成された昇温装置と、発電用エンジンおよび昇温装置を制御する制御装置とを備える。発電用エンジンの始動要求があった場合、制御装置は、暖機制御を実行した後に通常運転で発電用エンジンを運転させる。暖機制御において、制御装置は、発電用エンジンの始動前に、昇温装置を作動させて第２の触媒を活性化させ、第２の触媒を活性化させた後に発電用エンジンを始動させて、第１の触媒を活性化させる。

上記構成によれば、排気処理システムは、第１の触媒、第２の触媒、および、第２の触媒または第２の触媒に流入する排気を昇温可能に構成された昇温装置を備える。発電用エンジンの始動要求（すなわち発電要求）があった場合、制御装置は、発電用エンジンを始動させる前に、昇温装置を作動させて第２の触媒を活性化させる。制御装置は、第２の触媒を活性化させてから、発電用エンジンを始動させて、その排気により第１の触媒を活性化させる。このときの排気は、第２の触媒を通って浄化された後に、第１の触媒に流入し、第１の触媒を活性化させる。ゆえに、第１の触媒が活性化するまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。

（２）ある実施の形態においては、第１の触媒は、通常運転における排気を浄化可能に構成される。また、第２の触媒は、第１の触媒よりも熱容量が小さく、かつ、通常運転よりも低い回転速度で発電用エンジンを運転する低速運転における排気を浄化可能に構成される。暖機制御において、制御装置は、発電用エンジンの始動前に、昇温装置を作動させて第２の触媒を活性化させ、第２の触媒を活性化させた後に発電用エンジンを始動させて、低速運転で発電用エンジンを運転させて第１の触媒を活性化させ、第１の触媒を活性化させた後に、通常運転で発電用エンジンを運転させる。

昇温装置は、第２の触媒を昇温できる性能を有すれば足りる。上記構成によれば、第２の触媒は、その熱容量が第１の触媒よりも小さく、低速運転における排気を浄化可能に構成される。そのため、たとえば第１の触媒を昇温するための昇温装置を設ける場合よりも、低性能かつ小型の昇温装置を用いることができ、コストダウンおよび省スペース化を図ることができる。

さらに、第２の触媒の熱容量は第１の触媒の熱容量よりも小さいので、昇温装置を用いて第１の触媒を活性化させる場合に比べ、触媒の活性化に要する消費電力を低減させることができる。

（３）ある実施の形態においては、第２の触媒は三元触媒である。暖機制御において、制御装置は、発電用エンジンの始動前に、昇温装置を作動させて第２の触媒を活性化させ、第２の触媒を活性化させた後に発電用エンジンを始動させて、低速運転、かつ、空燃比が理論空燃比となるように発電用エンジンを運転させて第１の触媒を活性化させ、第１の触媒を活性化させた後に、通常運転で発電用エンジンを運転させる。

上記構成によれば、第２の触媒には三元触媒が用いられ、暖機制御において発電用エンジンは空燃比が理論空燃比となるように運転される。一般に、三元触媒は、Ｎｏｘ浄化触媒に比べて安価であるため、第２の触媒に三元触媒を用いることで、Ｎｏｘ浄化触媒を用いる場合に比べて排気処理システムの部品コストを抑制することができる。また、暖機制御において制御装置が、発電用エンジンを空燃比が理論空燃比となるように運転することにより、三元触媒により排気を効率よく浄化することができる。

（４）ある実施の形態においては、発電用エンジンはターボチャージャを有する。第１の触媒は、排気通路においてターボチャージャのタービンよりも下流に設けられる。シリーズハイブリッド車両の排気処理システムは、タービンよりも上流の排気通路から分岐し、タービンをバイパスして第１の触媒よりも上流の排気通路に合流するバイパス通路と、バイパス通路を介して排気を流す第１の状態と、バイパス通路を介さずに排気を流す第２の状態とを切り替え可能に構成された切り替え弁とを、さらに備える。第２の触媒および昇温装置は、バイパス通路に設けられる。暖機制御において、制御装置は、第１の触媒が活性化されるまでは、切り替え弁を第１の状態にし、第１の触媒が活性化されると、切り替え弁を第２の状態にする。

バイパス通路を設けずに、タービンより上流の排気通路に第２の触媒を設けた場合、たとえば、通常運転時に第２の触媒によって排気の流れが絞られて圧力損失が生じ、過給遅れが生じる可能性がある。上記構成によれば、排気処理システムにはタービンをバイパスするバイパス通路が設けられ、第２の触媒はバイパス通路に設けられる。そして、第１の触媒が活性化されるまではバイパス通路に排気がバイパスされ、第１の触媒が活性化されると、排気はタービンへと流れる。すなわち、発電用エンジンの通常運転時には、排気が第２の触媒を通過することなくタービンへと流れる。これによって、通常運転時に第２の触媒によって排気の流れが絞られて圧力損失が生じることを回避できるので、過給遅れの発生を抑制することができる。

（５）ある実施の形態においては、昇温装置は、第２の触媒に接触して設けられる電気ヒータである。暖機制御において、制御装置は、発電用エンジンを始動させる前に、電気ヒータを作動させて第２の触媒を昇温して活性化させ、第２の触媒を活性化させた後に発電用エンジンを始動させて、第１の触媒を活性化させる。

上記構成によれば、発電用エンジンの始動要求があった場合、制御装置は、発電用エンジンを始動させる前に、第２の触媒に接触して設けられた電気ヒータを作動させて第２の触媒を活性化させる。制御装置は、第２の触媒を活性化させてから、発電用エンジンを始動させて、その排気により第１の触媒を活性化させる。このときの排気は、第２の触媒を通って浄化された後に、第１の触媒に流入し、第１の触媒を活性化させる。ゆえに、第１の触媒が活性化するまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。

（６）ある実施の形態においては、シリーズハイブリッド車両の排気処理システムは、発電用エンジンのクランク軸に連結される回転電機を、さらに備える。昇温装置は、排気通路において第２の触媒よりも上流に設けられた、排気を昇温する電気ヒータである。暖機制御において、制御装置は、発電用エンジンを始動させる前に、回転電機を用いて発電用エンジンをモータリングし、電気ヒータを作動させて排気を昇温して、第２の触媒を活性化させ、第２の触媒を活性化させた後に発電用エンジンを始動させて、第１の触媒を活性化させる。

上記構成によれば、制御装置は、発電用エンジンの始動要求があった場合に、発電用エンジンのクランク軸に連結される回転電機により発電用エンジンをモータリングし、これによる排気を電気ヒータにより昇温させる。昇温された排気は、第２の触媒に流入し、触媒を活性化させる。モータリングによる排気には、ＮＯｘ等が含まれないため、第２の触媒が活性化するまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。そして、第２の触媒の活性化後に発電用エンジンを始動させて、その排気により第１の触媒を活性化させる。このとき、第１の触媒に流入する排気は、第２の触媒によって浄化されているため、第１の触媒が活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。

（７）ある実施の形態においては、制御装置は、通常運転においては、発電用エンジンの熱効率が最大となる最大熱効率点で発電用エンジンを運転する。

シリーズハイブリッド車両においては、エンジンが発電用エンジンとして設けられるため、車両の走行状態にかかわらず、エンジンの動作点を適宜制御することができる。通常運転においては、最大熱効率点で発電用エンジンを運転することにより、効率を高めることができる。

本開示によれば、浄化されていない排気ガスの排出を抑制することができる。

実施の形態１に係る車両の全体構成を概略的に示す図である。実施の形態１における排気処理システムを含むエンジンの概略構成を示す図である。暖機制御においてＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。第１排気通路にＥＨＣを設けた排気処理システムを含むエンジンの概略構成を示す図である。第２排気通路にＥＨＣを設けた排気処理システムを含むエンジンの概略構成を示す図である。変形例１における暖機制御においてＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。実施の形態２における排気処理システムを含むエンジンの概略構成を示す図である。実施の形態２における暖機制御においてＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。第１排気通路にＥＨおよび三元触媒を設けた排気処理システムを含むエンジンの概略構成を示す図である。第２排気通路にＥＨおよび三元触媒を設けた排気処理システムを含むエンジンの概略構成を示す図である。変形例３における暖機制御においてＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。

以下、実施の形態１について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
＜車両の全体構成＞
図１は、実施の形態１に係る車両３００の全体構成を概略的に示す図である。車両３００は、発電用のエンジン１を備える、所謂シリーズハイブリッド車両である。車両３００は、エンジン１と、第１モータジェネレータ２と、第２モータジェネレータ３と、電力制御装置（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」とも称する）４と、伝達ギヤ５と、駆動軸６と、バッテリ７と、監視ユニット９と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００と、バッテリＥＣＵ２５０とを備える。さらに、車両３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０と、補機バッテリ１２０と、低圧補機装置１３０とを備える。

エンジン１は、たとえば、コモンレール式のディーゼルエンジンである。なお、エンジン１としては、その他の形式のディーゼルエンジンであってもよい。実施の形態１に係るエンジン１は、後述の図２に示すように、４つの気筒１２を含む。

第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３の各々は、交流回転電機である。交流回転電機は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機を含む。

第１モータジェネレータ２は、エンジン１のクランク軸に連結される。第１モータジェネレータ２は、エンジン１を始動する際にバッテリ７の電力を用いてエンジン１のクランク軸を回転させる。また、第１モータジェネレータ２はエンジン１の動力を用いて発電することが可能である。第１モータジェネレータ２によって発電された交流電力は、ＰＣＵ４により直流電力に変換されてバッテリ７に充電される。また、第１モータジェネレータ２によって発電された交流電力は、第２モータジェネレータ３に供給される場合もある。

第２モータジェネレータ３のロータは、伝達ギヤ５を介して駆動軸６に機械的に接続される。第２モータジェネレータ３は、バッテリ７からの電力および第１モータジェネレータ２により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動軸６を回転させる。また、第２モータジェネレータ３は、制動時や加速度低減時には、回生制動によって発電することも可能である。第２モータジェネレータ３によって発電された交流電力は、ＰＣＵ４により直流電力に変換されてバッテリ７に充電される。

ＰＣＵ４は、ＥＣＵ２００からの制御信号に従って、バッテリ７に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３に供給する。また、ＰＣＵ４は、第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３が発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ７に供給する。ＰＣＵ４は、第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３の状態（力行および回生）をそれぞれ別々に制御可能に構成される。ＰＣＵ４は、たとえば、第１モータジェネレータ２に対して設けられるインバータ４ａと、第２モータジェネレータ３に対して設けられるインバータ４ｂと、各インバータに供給される直流電圧をバッテリ７の出力電圧以上に昇圧するコンバータ４ｃとを含んで構成される。

バッテリ７は、車両３００を走行させるための電力を蓄える。バッテリ７は、積層された複数のセル８を含んで構成される。セル８は、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。また、セル８は、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池（全固体電池）であってもよい。なお、バッテリ７は、大容量のキャパシタであってもよい。

バッテリ７の正極端子は、電力線ＰＬを介してＰＣＵ４に電気的に接続されている。バッテリ７の負極端子は、電力線ＮＬを介してＰＣＵ４に電気的に接続されている。

監視ユニット９は、バッテリ７の状態を監視する。具体的には、監視ユニット９は、バッテリ７の電圧を検出する電圧センサと、バッテリ７に入出力される電流を検出する電流センサと、バッテリ７の温度を検出する温度センサとを含む（いずれも図示せず）。各センサは、その検出結果を示す信号をバッテリＥＣＵ２５０に出力する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、電力線ＰＬ，ＮＬに電気的に接続され、電力線ＰＬ，ＮＬから供給される電圧を降圧して電力線ＥＬに供給する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、バッテリ７の出力電圧を降圧して、補機バッテリ１２０および低圧補機装置１３０への供給電力を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、ＥＣＵ２００によって制御される。

補機バッテリ１２０は、車両３００に搭載される低圧補機装置１３０を作動させるための電力を蓄える。補機バッテリ１２０は、たとえば、鉛蓄電池を含んで構成される。補機バッテリ１２０の電圧は、バッテリ７の電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。

低圧補機装置１３０は、車両３００に搭載される複数の補機装置を含む。補機装置は、たとえば、音響機器、映像機器、ナビゲーション装置、および、後述するヒータ７７（図２）を含む。低圧補機装置１３０は、バッテリ７および補機バッテリ１２０から電力の供給を受けて作動する。

ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０、メモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory））２２０および各種信号を入出力するための入出力バッファ（図示せず）とを含んで構成される。ＣＰＵ２１０は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭに展開して実行する。ＲＯＭに格納されているプログラムには、ＣＰＵ２１０によって実行される処理が記されている。ＥＣＵ２００は、入出力バッファから入力される各種信号、およびメモリ２２０に記憶された情報に基づいて、ＣＰＵ２１０により所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいて車両３００が所望の状態となるように各機器を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

ＥＣＵ２００は、エンジン１、ＰＣＵ４およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１０等の車両３００の各種機器を制御する。

バッテリＥＣＵ２５０は、ＣＰＵ、メモリおよび各種信号を入出力するための入出力バッファとを含んで構成される（いずれも図示せず）。バッテリＥＣＵ２５０は、監視ユニット９からの各種センサの検出結果を用いて、バッテリ７のＳＯＣ（State Of Charge）を算出可能に構成される。ＳＯＣの算出方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、あるいは、開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法等、種々の公知の手法を採用できる。バッテリＥＣＵ２５０は、バッテリ７のＳＯＣを監視し、バッテリ７のＳＯＣが所定ＳＯＣ未満になった場合に、ＥＣＵ２００にエンジン１の始動要求（換言すれば発電要求）を出力する。

実施の形態１に係るＥＣＵ２００が実行する主要な制御として、暖機制御が挙げられる。暖機制御の詳細については後述するが、暖機制御は、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制するための制御である。たとえば、ＥＣＵ２００は、エンジン１の始動要求を受けた際に暖機制御を実行する。ＥＣＵ２００は、暖機制御を実行して適切にエンジン１を始動させて、バッテリ７を充電する。

＜エンジンの構成＞
図２は、実施の形態１における排気処理システムを含むエンジン１の概略構成を示す図である。エンジン１は、エンジン本体１０と、エアクリーナ２０と、インタークーラ２６と、吸気マニホールド２８と、吸気絞り弁２９と、過給機３０と、排気マニホールド５０と、排気処理装置５６と、排気再循環装置（以下「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置」とも称する）６０とを備える。

エンジン本体１０は、複数の気筒１２と、コモンレール１４と、複数のインジェクタ１６とを含む。実施の形態１においては、エンジン１は、直列４気筒エンジンを一例として説明するが、その他の気筒レイアウト（たとえば、Ｖ型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。

複数のインジェクタ１６は、複数の気筒１２の各々に設けられ、その各々がコモンレール１４に接続されている燃料噴射装置である。コモンレール１４には、高圧ポンプ（図示せず）によって加圧された高圧状態の燃料が貯留されている。複数のインジェクタ１６には、コモンレール１４に貯留された高圧燃料が供給される。複数のインジェクタ１６は、ＥＣＵ２００からの制御信号ＩＪ１～ＩＪ４に従って動作し、各気筒１２に燃料を噴射する。

エアクリーナ２０は、エンジン１の外部から吸入される空気から異物を除去する。エアクリーナ２０には、第１吸気通路２２の一方端が接続される。

第１吸気通路２２の他方端には、過給機３０のコンプレッサ３２の吸気流入口が接続される。コンプレッサ３２の吸気流出口には、第２吸気通路２４の一方端が接続される。コンプレッサ３２は、第１吸気通路２２から流入する空気を過給して第２吸気通路２４に供給する。

第２吸気通路２４の他方端には、インタークーラ２６の一方端が接続される。インタークーラ２６は、第２吸気通路２４を流通する空気を冷却する空冷式あるいは水冷式の熱交換器である。

インタークーラ２６の他方端には、第３吸気通路２７の一方端が接続される。第３吸気通路２７の他方端には、吸気マニホールド２８が接続される。吸気マニホールド２８は、エンジン本体１０の複数の気筒１２の各々の吸気ポートに連結される。

吸気絞り弁２９は、第３吸気通路２７に設けられる。より具体的には、吸気絞り弁２９は、インタークーラ２６と、第３吸気通路２７におけるＥＧＲ通路６６との合流点との間に設けられる。吸気絞り弁２９は、ＥＣＵ２００からの制御信号に従って動作する。吸気絞り弁２９は、たとえば、第３吸気通路２７から吸気マニホールド２８に流入する吸気の流量を調整する。

排気マニホールド５０は、エンジン本体１０の複数の気筒１２の各々の排気ポートに連結される。排気マニホールド５０には、第１排気通路５２の一方端が接続される。第１排気通路５２の他方端は、過給機３０のタービン３６の排気流入口に接続される。

過給機３０は、コンプレッサ３２と、タービン３６とを含む。コンプレッサ３２のハウジング内にはコンプレッサホイール３４が収納され、タービン３６のハウジング内にはタービンホイール３８が収納される。コンプレッサホイール３４とタービンホイール３８とは、連結軸４２によって連結され、一体的に回転する。そのため、コンプレッサホイール３４は、タービンホイール３８に供給される排気の排気エネルギーによって回転駆動される。

タービン３６の排気流出口には、第２排気通路５４の一方端が接続される。第２排気通路５４には、排気処理装置５６が設けられる。排気処理装置５６は、ＮＯｘ浄化触媒５６ａと、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）５６ｂと、３つの排気温度センサ５６ｃ，５６ｄ，５６ｅとを含む。

ＮＯｘ浄化触媒５６ａは、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する機能を有する。ＮＯｘ浄化触媒５６ａとしては、たとえば、ＬＮＴ触媒（Lean Nitrogen oxides Trap catalyst）を用いることができる。ＮＯｘ浄化触媒５６ａは、たとえば、ＮＯｘ浄化触媒５６ａは、排気空燃比がリーンであるとき（周囲に酸素が過剰にあるとき）に排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比またはリッチであるとき（周囲に酸素がないとき）にＮＯｘを放出する機能を有する。排気空燃比が理論空燃比またはリッチであるときにＮＯｘ浄化触媒５６ａから放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣ（炭化水素）およびＣＯ（一酸化炭素）を還元材として還元されて浄化される。また、ＮＯｘ浄化触媒５６ａは、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＨＣおよびＣＯを酸化して浄化する機能も有する。ＮＯｘ浄化触媒５６ａとしては、たとえば、選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒）を用いることも可能である。

ＤＰＦ５６ｂは、ＮＯｘ浄化触媒５６ａよりも排気の流路（排気通路）における下流側に設けられる。ＤＰＦ５６ｂは、流通する排気に含まれる粒子状物質（以下「ＰＭ（Particulate Matter）」とも称する）を捕集する。ＤＰＦ５６ｂは、たとえば、セラミックおよび／またはステンレス等によって形成される。

第１排気温度センサ５６ｃは、ＮＯｘ浄化触媒５６ａよりも排気の流路における上流側に設けられる。第１排気温度センサ５６ｃは、排気処理装置５６に流入する排気の温度Ｔ１を検出する。第１排気温度センサ５６ｃは、検出した排気温度Ｔ１を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

第２排気温度センサ５６ｄは、ＮＯｘ浄化触媒５６ａとＤＰＦ５６ｂとの間に設けられる。第２排気温度センサ５６ｄは、ＮＯｘ浄化触媒５６ａから流出する排気の温度Ｔ２を検出する。第２排気温度センサ５６ｄは、検出した排気温度Ｔ２を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

第３排気温度センサ５６ｅは、ＤＰＦ５６ｂよりも排気の流路における下流側に設けられる。第３排気温度センサ５６ｅは、ＤＰＦ５６ｂから流出する排気の温度Ｔ３を検出する。第３排気温度センサ５６ｅは、検出した排気温度Ｔ３を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

排気処理装置５６の後端には、第３排気通路５８の一方端が接続される。第３排気通路５８の他方端には、マフラー等が接続される。第３排気通路５８の他方端には、触媒等の排気から特定の成分を除去する追加の排気処理装置が接続されてもよい。

ＥＧＲ装置６０は、第３吸気通路２７と排気マニホールド５０とを接続する。ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲクーラ６４と、ＥＧＲ通路６６とを含む。ＥＧＲ通路６６は、第３吸気通路２７と排気マニホールド５０とを接続する。ＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲクーラ６４とは、ＥＧＲ通路６６の途中に設けられる。

ＥＧＲバルブ６２は、ＥＣＵ２００からの制御信号に従って、排気マニホールド５０からＥＧＲ通路６６を経由して吸気マニホールド２８に還流する排気（以下、吸気マニホールド２８に還流される排気を「ＥＧＲガス」とも称する）の流量を調整する。

ＥＧＲクーラ６４は、たとえば、ＥＧＲ通路６６を流通するＥＧＲガスを冷却する水冷式あるいは空冷式の熱交換器である。排気マニホールド５０内の排気がＥＧＲ装置６０を経由してＥＧＲガスとして吸気側に戻されることによって気筒内の燃焼温度が低下され、ＮＯｘの生成量が低減される。

ここで、ＮＯｘ浄化触媒５６ａは、その温度が上昇するにつれて排気の浄化性能が高まる特性を有する。そのため、ＮＯｘ浄化触媒５６ａがその機能（排気中のＮＯｘを浄化する機能）を発揮するためには、ＮＯｘ浄化触媒５６ａを暖機して所定温度（たとえば後述の第２温度Ｔｔｈ２）以上にし、活性化させる必要がある。そのため、たとえばエンジン１の始動時等のような、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化されていないような場合においては、ＮＯｘ浄化触媒５６ａの暖機が完了するまでの間に、浄化されていない排気が車外に排出される可能性がある。

そこで、実施の形態１においては、エンジン１の始動要求があった場合に、ＥＣＵ２００が暖機制御を実行する。以下、暖機制御および暖機制御を実行するための構成について具体的に説明する。

実施の形態１においては、排気マニホールド５０から流出したタービン３６よりも上流の排気をタービン３６よりも下流にバイパスするバイパス通路７０が設けられている。すなわち、バイパス通路７０は、排気マニホールド５０から流出した排気をタービン３６を介さずに排気処理装置５６に流す。バイパス通路７０の一方端は、第１排気通路５２に接続される。バイパス通路７０の他方端は、排気処理装置５６よりも排気の流路における上流側の第２排気通路５４に接続される。

バイパス通路７０と第２排気通路５４との合流部には、排気の流路を切り替える切り替え弁７２が設けられている。切り替え弁７２は、排気マニホールド５０から流出した排気を、バイパス通路７０にバイパスする第１状態と、排気マニホールド５０から流出した排気を、バイパス通路７０にバイパスしない第２状態とに切り替え可能に構成される。すなわち、切り替え弁７２が第１状態であると、排気マニホールド５０から流出した排気は、バイパス通路７０を介して排気処理装置５６に流れる。切り替え弁７２が第２状態であると、排気マニホールド５０から流出した排気は、タービン３６を介して排気処理装置５６に流れる。切り替え弁７２は、ＥＣＵ２００からの制御信号に従って、第１状態と第２状態とを切り替える。

バイパス通路７０には、電気加熱式触媒（以下「ＥＨＣ（Electrically Heated Catalyst）」とも称する）７５が設けられる。ＥＨＣ７５は、三元触媒７６とヒータ７７とを含む。三元触媒は、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および、未燃焼炭化水素（ＨＣ）を浄化する触媒である。三元触媒は、還元性ガス（Ｈ２、ＣＯまたは炭化水素）の存在下でＮＯｘを窒素および酸素に還元する。また、三元触媒は、酸化性ガスの存在下で一酸化炭素を二酸化炭素に酸化する。また、三元触媒は、酸化性ガスの存在下で未燃焼炭化水素（ＨＣ）を二酸化炭素および水に酸化する。三元触媒が効率良く酸化または還元するためには、エンジン本体１０において、燃料が完全燃焼し、かつ、酸素の余らない理論空燃比（stoichiometry）で燃焼（ストイキ燃焼）することが望ましい。また、三元触媒７６の熱容量は、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａの熱容量よりも小さくなるように構成される。すなわち、三元触媒７６は、ＮＯｘ浄化触媒５６ａよりも小さい熱量で活性化できるように構成されている。

ヒータ７７は、三元触媒７６を昇温可能に構成される。ヒータ７７は、たとえば、三元触媒７６に接触して設けられた、電気ヒータである。実施の形態１においては、ヒータ７７は、三元触媒７６よりも排気の流路における上流側に設けられる。ただし、ヒータ７７が設けれる位置は、三元触媒７６よりも排気の流路における上流側に限られるものではなく、たとえば三元触媒７６よりも排気の流路における下流側に設けられてもよい。また、ヒータ７７は、たとえば、三元触媒７６を覆うように設けられてもよい。

ＥＣＵ２００は、エンジン１の始動要求を受けると、暖機制御を実行する。暖機制御において、ＥＣＵ２００は、エンジン１（エンジン本体１０）を始動させる前にヒータ７７を作動させて三元触媒７６を暖機する（昇温する）。ＥＣＵ２００は、たとえば、規定の出力でヒータ７７を作動させ、ヒータ７７の作動時間が予め定められた第１所定時間を経過した場合に、三元触媒７６が活性化したと判定する。第１所定時間は、たとえば、上記規定の出力でのヒータ７７の作動により、三元触媒７６の温度を第１温度Ｔｔｈ１以上にすることができる時間である。第１温度Ｔｔｈ１は、三元触媒７６が活性化する温度である。すなわち、第１所定時間は、上記規定の出力でのヒータ７７の作動により、三元触媒７６を活性化させるために要する熱量を、三元触媒７６に供給することができる時間である。第１所定時間は、三元触媒７６の仕様に基づいて定められてもよいし、実験またはシミュレーション等の結果に基づいて定められてもよい。なお、三元触媒７６の温度を検出可能な温度センサをさらに設け、三元触媒７６の温度が第１温度Ｔｔｈ１以上になった場合に三元触媒７６が活性化されたとＥＣＵ２００が判定してもよい。

さらに、ＥＣＵ２００は、エンジン１を始動させる前に、切り替え弁７２を第１状態にし、排気がバイパス通路７０を流れるようにする。切り替え弁７２を第１状態にするタイミングは、エンジン１の始動前であれば適宜設定することが可能である。

ＥＣＵ２００は、三元触媒７６の暖機が完了すると、エンジン１を始動させ、エンジン１を第１運転させる。第１運転とは、エンジン１を、理論空燃比かつ低回転速度で運転させることである。低回転速度とは、後述する第２運転におけるエンジン回転速度よりも低い回転速度である。第１運転におけるエンジン回転速度は、三元触媒７６により適切に浄化可能な排気の流量との関係により定められる。ＥＣＵ２００がエンジン１を理論空燃比で運転することにより、三元触媒７６により効率よく排気を浄化することができる。そして、ＥＣＵ２００が低回転速度でエンジン１を運転することにより、排気の流量を三元触媒７６で適切に浄化できる流量に制限し、排気を適切に浄化することができる。なお、低回転速度での運転は、本開示に係る「低速運転」の一例に相当する。

三元触媒７６により浄化された排気は、排気処理装置５６に流入する。当該排気により、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａが暖機される（昇温される）。ＮＯｘ浄化触媒５６ａに流入する排気は、上述のとおり、三元触媒７６により浄化されている。そのため、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が排気処理装置５６から排出されることを抑制することができる。

ＥＣＵ２００は、たとえば、第２排気温度センサ５６ｄの温度Ｔ２を監視し、温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２以上になった場合に、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したと判定する。ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したと判定すると、ＥＣＵ２００は、切り替え弁７２を第２状態にして、排気をタービン３６へと流す。

ＥＣＵ２００は、エンジン１を第１運転から第２運転に切り替える。第２運転とは、エンジン１の動作点を高熱効率点に設定し、当該動作点でエンジン１を運転させることである。高熱効率点とは、たとえば、エンジン１の動作線上において、最も熱効率が高くなる動作点である。実施の形態１に係るエンジン１は発電用エンジンであるがゆえ、車両３００の走行状態にかかわらず、エンジン１の動作点を高熱効率点に設定することができる。なお、第２運転においては、基本的には空燃比が理論空燃比よりもリーンである状態で運転される。ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化した後においては、タービン３６を介して排気を流し、エンジン１を第２運転させることにより、効率良くエンジン１を運転させることができる。エンジン１を第２運転しても、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化しているため、排気を適切に浄化することができる。エンジン１を第２運転することにより、バッテリ７の充電に要する燃料消費を抑制することができる。なお、第２運転は、本開示に係る「通常運転」の一例に相当する。

なお、実施の形態１に係る「排気処理システム」は、排気通路（第１排気通路５２、第２排気通路５４）と、バイパス通路７０と、切り替え弁７２と、ＥＨＣ７５と、排気処理装置５６と、ＥＣＵ２００とを含んで構成される。

＜暖機制御においてＥＣＵにより実行される処理＞
図３は、暖機制御においてＥＣＵ２００により実行される処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される各ステップは、エンジン１が停止された場合にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。図３および後述の図６に示すフローチャートの各ステップは、ＥＣＵ２００によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がＥＣＵ２００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。なお、以下においては、ステップを「Ｓ」と略して記載する。

エンジン１が停止されると、ＥＣＵ２００は、当該フローチャートを開始する。なお、車両３００の起動時においても、ＥＣＵ２００は、当該フローチャートを開始する。

ＥＣＵ２００は、エンジン１の始動要求があるか否かを判定する（Ｓ１）。エンジン１の始動要求がないと判定すると（Ｓ１においてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、再びＳ１の処理を実行し、エンジン１の始動要求があるか否かを監視する。

エンジン１の始動要求があったと判定すると（Ｓ１においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、暖機制御を開始する。暖機制御においてＥＣＵ２００は、まず、ヒータ７７を作動させて、ＥＨＣ７５の三元触媒７６を暖機する（Ｓ３）。ついで、ＥＣＵ２００は、切り替え弁７２を第１状態にする（Ｓ５）。これにより、エンジン１が始動された際に、排気がバイパス通路７０を流れるようになる。なお、Ｓ５の処理は、エンジン１の始動前に実行されればよく、たとえば、Ｓ３の処理の前、あるいは後述のＳ７の処理で肯定判定された後に実行されてもよい。

ＥＣＵ２００は、三元触媒７６が活性化したか否かを判定する（Ｓ７）。具体的には、ＥＣＵ２００は、ヒータ７７を作動させてから第１所定時間が経過したか否かを判定する。ＥＣＵ２００は、ヒータ７７を作動させてから第１所定時間が経過していない場合には（Ｓ７においてＮＯ）、第１所定時間が経過するのを待つ。

ヒータ７７を作動させてから第１所定時間が経過した場合には（Ｓ７においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、三元触媒７６が活性化したと判定する。なお、この場合に、ＥＣＵ２００は、ヒータ７７を停止させてもよい。三元触媒７６が活性化したと判定すると、ＥＣＵ２００は、エンジン１を始動させて、エンジン１を第１運転させる（Ｓ９）。エンジン１を第１運転させることによる排気によって、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａが暖機される。

ＥＣＵ２００は、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したか否かを判定する（Ｓ１１）。具体的には、ＥＣＵ２００は、第２排気温度センサ５６ｄにより検出される温度Ｔ２を監視し、温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２以上になった場合にＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したと判定する。

ＥＣＵ２００は、温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２未満である場合には（Ｓ１１においてＮＯ）、温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２以上になるのを待つ（Ｓ１１においてＮＯ）。温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２以上になると、ＥＣＵ２００は、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したと判定し（Ｓ１１においてＹＥＳ）、切り替え弁７２を第２状態にする（Ｓ１３）。これにより、排気がタービン３６を介して流れるようになる。

ＥＣＵ２００は、エンジン１を第１運転から第２運転に切り替える（Ｓ１５）。これにより、排気処理装置５６により排気を適切に浄化しつつ、効率良くエンジン１を運転させることができる。

以上のように、実施の形態１に係る排気処理システムを備えた車両３００において、ＥＣＵ２００は、エンジン１の始動要求（発電要求）があった場合に、エンジン１の始動前にＥＨＣ７５のヒータ７７を作動させて、三元触媒７６を活性化させる。そして、三元触媒７６の活性化後に、ＥＣＵ２００は、切り替え弁７２が第１状態の状態で、エンジン１を第１運転（理論空燃比かつ低回転速度）し、バイパス通路７０を介して排気を排気処理装置５６に流入させる。この排気により排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａを暖機させる。排気処理装置５６に流入する排気は、三元触媒７６によって浄化されているため、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。また、ＥＣＵ２００は、エンジン１を第１運転することにより、排気の流量を三元触媒７６で適切に浄化できる流量に制限するとともに、三元触媒７６により効率よく排気を浄化することができる。

また、一般に、三元触媒はＮＯｘ浄化触媒よりも安価である。第１運転において、空燃比が理論空燃比である状態でエンジン１を運転することにより、ＥＨＣ７５に三元触媒７６を用いることができる。これにより、ＥＨＣ７５のコストを抑制することができる。

ＮＯｘ浄化触媒５６ａを活性化させると、ＥＣＵ２００は、切り替え弁７２が第２状態の状態で、エンジン１を第２運転する。これにより、高熱効率点でエンジン１を運転させることができる。よって、バッテリ７の充電に要する燃料消費を抑制することができる。また、排気処理装置５６により排気を適切に浄化することができる。

さらに、実施の形態１においては、バイパス通路７０が設けられ、バイパス通路７０にＥＨＣ７５が設けられた。たとえば、バイパス通路７０を設けずにＥＨＣ７５を第１排気通路５２に設けると、第２運転時において、ＥＨＣ７５によって排気の流れが絞られて圧力損失が生じ、過給遅れが生じる可能性がある。実施の形態１においては、バイパス通路７０を設けることにより、第２運転時に過給遅れを生じせることを抑制することができる。

また、ＮＯｘ浄化触媒５６ａの暖機時には、タービン３６をバイパスさせることにより、たとえばタービン３６の回転により排気の熱エネルギーが奪われることを抑制することができる。これにより、ＮＯｘ浄化触媒５６ａを早期に活性化させることができる。

また、排気処理装置５６にＥＨＣを採用して、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａをヒータで暖機して活性化させることも考えられる。しかしながら、ＮＯｘ浄化触媒５６ａは、第２運転時の排気を適切に浄化できるように構成されるため、その熱容量は比較的大きい。そのため、ＮＯｘ浄化触媒５６ａを活性化させるために要する消費電力も比較的大きい。すなわち、ＮＯｘ浄化触媒５６ａを活性化させるためには、バッテリ７から多くの電力を取り出すことになり、その分、車両３００の走行可能距離が短くなってしまう可能性がある。実施の形態１においては、ヒータ７７の消費電力は、ＮＯｘ浄化触媒５６ａよりも熱容量が小さく構成された三元触媒７６を活性化させるための電力で足りるので、ヒータでＮＯｘ浄化触媒５６ａを活性化させる場合に比べ、消費電力を抑制することができる。これにより、車両３００の走行可能距離が短くなることを抑制することができる。

［変形例１］
実施の形態１においては、バイパス通路７０が設けられ、バイパス通路７０にＥＨＣ７５が設けられた。しかしながら、排気の浄化の観点からは、バイパス通路７０を省略することも可能である。上述の圧力損失が生じる可能性はあるものの、たとえば、バイパス通路７０を省略し、第１排気通路５２、または、第２排気通路５４にＥＨＣ７５を設けてもよい。なお、ＥＨＣ７５が第２排気通路５４に設けられる場合には、ＥＨＣ７５は、排気処理装置５６よりも排気の流路における上流側の位置に設けられる。

図４は、第１排気通路５２にＥＨＣ７５を設けた排気処理システムを含むエンジン１の概略構成を示す図である。図５は、第２排気通路５４にＥＨＣ７５を設けた排気処理システムを含むエンジン１の概略構成を示す図である。いずれの構成においても、実施の形態１の図２に示すエンジン１の構成に対して、バイパス通路７０および切り替え弁７２が省略されている。

上記のいずれの構成においても、エンジン１の始動要求があった場合に、ＥＣＵ２００は、暖機制御を実行する。変形例１における暖機制御において、ＥＣＵ２００は、エンジン１を始動させる前にＥＨＣ７５のヒータ７７を駆動させて三元触媒７６を活性化させる。三元触媒７６を活性化させた後、ＥＣＵ２００は、エンジン１を始動させて、エンジン１を第１運転で運転する。ＥＣＵ２００は、エンジン１を第１運転で運転させて、その排気で排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａを活性化させる。ＮＯｘ浄化触媒５６ａを活性化させる際の排気は、三元触媒７６によって浄化されているため、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が排気処理装置５６から排出されることを抑制することができる。

ＮＯｘ浄化触媒５６ａを活性化させると、ＥＣＵ２００は、第１運転から第２運転に切り替えてエンジン１を運転する。これにより、高熱効率点でエンジン１を運転させることができる。

図６は、変形例１における暖機制御においてＥＣＵ２００により実行される処理の手順を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、図３のフローチャートに対してＳ５およびＳ１３の処理を削除したものである。その他の処理については、図３のフローチャートの処理と同様であるため、同じステップ番号を付し、その説明は繰り返さない。

以上のように、変形例１に係る排気処理システムにおいても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。

［変形例２］
実施の形態１および変形例１においては、エンジン１はディーゼルエンジンである例について説明した。しかしながら、エンジン１はディーゼルエンジンであることに限られるものではなく、たとえばガソリンエンジンであってもよい。

エンジン１がガソリンエンジンである場合には、ＥＣＵ２００は、第２運転においても、空燃比が理論空燃比である状態でエンジン１を運転してもよい。第１運転および第２運転の両方において空燃比が理論空燃比である状態でエンジン１が運転されるようにすると、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａを三元触媒に置き換えても、排気を効率よく浄化することができる。上述したとおり、一般に、三元触媒はＮＯｘ浄化触媒よりも安価である。そのため、エンジン１がガソリンエンジンである場合には、排気処理システムの部品コストを抑制することができる。

なお、変形例２は、後述する実施の形態２および変形例３とも組み合わせることが可能である。

［実施の形態２］
実施の形態１および変形例１，２においては、ＥＨＣ７５を用いた暖機制御について説明した。実施の形態２においては、ＥＨ（Electric Heater）を用いた暖機制御について説明する。

再び図１を参照して、実施の形態２に係る車両３００Ａは、エンジン１Ａと、第１モータジェネレータ２と、第２モータジェネレータ３と、ＰＣＵ４と、伝達ギヤ５と、駆動軸６と、バッテリ７と、監視ユニット９と、ＥＣＵ２００Ａとを備える。さらに、車両３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０と、補機バッテリ１２０と、低圧補機装置１３０とを備える。すなわち、実施の形態２に係る車両３００Ａは、実施の形態１に係る車両３００に対して、エンジン１をエンジン１Ａに、ＥＣＵ２００をＥＣＵ２００Ａにそれぞれ代えたものである。車両３００Ａのその他の構成については、車両３００と同様であるため、繰り返し説明しない。エンジン１ＡおよびＥＣＵ２００Ａについては、図７を参照しながら具体的に説明する。

図７は、実施の形態２における排気処理システムを含むエンジン１Ａの概略構成を示す図である。実施の形態２に係るエンジン１Ａの排気処理システムのバイパス通路７０には、三元触媒７６およびＥＨ７９が設けられている。ＥＨ７９は、三元触媒７６よりも排気の流路における上流側に設けられている。ＥＨ７９は、ＥＣＵ２００Ａからの制御信号に従って作動し、バイパス通路７０を流れる排気を昇温する。なお、ＥＨ７９およびＥＣＵ２００Ａ以外の構成は、実施の形態１に係るエンジン１と同様であるため、繰り返し説明しない。なお、三元触媒７６の熱容量は、実施の形態１と同様に、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａの熱容量よりも小さくなるように構成されている。

ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａの始動要求を受けると、暖機制御を実行する。暖機制御において、ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａを始動させる前にＥＨ７９を作動させる。ＥＣＵ２００Ａは、切り替え弁７２を第１状態にする。そして、ＥＣＵ２００Ａは、第１モータジェネレータ２を用いたエンジン１Ａのモータリングを実行する。なお、ＥＣＵ２００Ａは、モータリングの実行時には、エンジン１Ａ（エンジン本体１０）への燃料噴射を禁止する。モータリングによってエンジン本体１０から排気が排出される。この排気をＥＨ７９で昇温し、昇温された排気で三元触媒７６を暖機する。

モータリングによってエンジン本体１０から排出される排気には、ＮＯｘ等が含まれない。そのため、当該排気を用いて三元触媒７６を暖機することにより、ＮＯｘ等を含む排気が車外に排出されることを抑制しつつ、三元触媒７６を活性化させることができる。

モータリングの実行中、ＥＣＵ２００Ａは、三元触媒７６が活性化したか否かを監視する。具体的には、ＥＣＵ２００Ａは、たとえば、規定の出力でＥＨ７９を作動させ、かつ、モータリングを開始してからの時間（すなわち、ＥＨ７９により昇温された排気が三元触媒７６に流入し始めてからの時間）が、予め定められた第２所定時間を経過した場合に、三元触媒７６が活性化したと判定する。第２所定時間は、たとえば、上記規定の出力でＥＨ７９を作動させ、かつ、モータリングを実行した場合に、三元触媒７６の温度を第１温度Ｔｔｈ１以上にすることができる時間である。第２所定時間は、三元触媒７６の仕様に基づいて定められてもよいし、実験またはシミュレーション等の結果に基づいて定められてもよい。また、三元触媒７６の温度を検出可能な温度センサをさらに設け、三元触媒７６の温度が第１温度Ｔｔｈ１以上になった場合に三元触媒７６が活性化されたとＥＣＵ２００Ａが判定してもよい。三元触媒７６が活性化したと判定すると、ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａを始動させ、エンジン１Ａを第１運転させる。

エンジン１Ａを第１運転させることによる排気は、活性化された三元触媒７６により適切に浄化される。そして、三元触媒７６により浄化された排気は、排気処理装置５６に流入する。当該排気により、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａが暖機される（昇温される）。ＮＯｘ浄化触媒５６ａに流入する排気は、上述のとおり、三元触媒７６により浄化されている。そのため、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が排気処理装置５６から排出されることを抑制することができる。

ＥＣＵ２００Ａは、たとえば、第２排気温度センサ５６ｄの温度Ｔ２を監視し、温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２以上になった場合に、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したと判定する。ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したと判定すると、ＥＣＵ２００Ａは、切り替え弁７２を第２状態にして、排気をタービン３６へと流す。

また、ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａを第１運転から第２運転に切り替える。エンジン１Ａの第２運転による排気は、ＮＯｘ浄化触媒５６ａにより適切に浄化される。エンジン１Ａを第２運転することにより、熱効率のよい動作点でエンジン１Ａを運転することができる。よって、バッテリ７の充電に要する燃料消費を抑制することができる。

上記のように、ＮＯｘ浄化触媒５６ａの暖機時には、タービン３６をバイパスさせて排気を流通させる。これにより、たとえばタービン３６の回転により排気の熱エネルギーが奪われることを抑制することができるので、タービン３６をバイパスさせない場合に比べ、早期にＮＯｘ浄化触媒５６ａを活性化させることができる。すなわち、モータリングに要する時間を短くすることができるので、バッテリ７の電力消費を抑制することができ、車両３００Ａの走行可能距離の減少を抑制することができる。

＜暖機制御においてＥＣＵにより実行される処理＞
図８は、実施の形態２における暖機制御においてＥＣＵ２００Ａにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される各ステップは、エンジン１が停止された場合にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。図８および後述の図１１に示すフローチャートの各ステップは、ＥＣＵ２００Ａによるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がＥＣＵ２００Ａ内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

エンジン１Ａが停止されると、ＥＣＵ２００Ａは、当該フローチャートを開始する。なお、車両３００Ａの起動時においても、ＥＣＵ２００Ａは、当該フローチャートを開始する。

ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａの始動要求があるか否かを判定する（Ｓ５１）。エンジン１Ａの始動要求がないと判定すると（Ｓ５１においてＮＯ）、ＥＣＵ２００Ａは、再びＳ５１の処理を実行し、エンジン１Ａの始動要求があるか否かを監視する。

エンジン１Ａの始動要求があったと判定すると（Ｓ５１においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００Ａは、暖機制御を開始する。暖機制御においてＥＣＵ２００Ａは、まず、切り替え弁７２を第１状態にする（Ｓ５３）。そして、ＥＣＵ２００Ａは、ＥＨ７９を作動させる（Ｓ５５）。なお、Ｓ５３、Ｓ５５、および、後述のＳ５７の処理の実行順は、適宜変更されてもよい。

そして、ＥＣＵ２００Ａは、第１モータジェネレータ２を用いたエンジン１Ａのモータリングを実行する（Ｓ５７）。この場合において、ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａへの燃料噴射を禁止する。モータリングによってエンジン本体１０から排出される排気は、バイパス通路７０を流れ、ＥＨ７９によって昇温される。そして、昇温された排気が三元触媒７６に流入することにより、三元触媒７６が暖機される。

ＥＣＵ２００Ａは、三元触媒７６が活性化したか否かを判定する（Ｓ５８）。具体的には、ＥＣＵ２００Ａは、規定の出力でＥＨ７９を作動させ、かつ、モータリングを開始してから第２所定時間が経過したか否かを判定する。ＥＣＵ２００Ａは、ＥＨ７９を作動させ、かつ、モータリングを開始してから第２所定時間が経過していない場合には（Ｓ５８においてＮＯ）、第２所定時間が経過するのを待つ。

ＥＨ７９を作動させ、かつ、モータリングを開始してから第２所定時間が経過した場合には（Ｓ５８においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００Ａは、三元触媒７６が活性化したと判定する。三元触媒７６が活性化したと判定すると、ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａを始動させて、エンジン１Ａを第１運転させる（Ｓ５９）。エンジン１Ａを第１運転させることによる排気は、三元触媒７６により浄化されて排気処理装置５６に流入する。そして、この排気によって、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａが暖機される。

ＥＣＵ２００Ａは、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したか否かを判定する（Ｓ６０）。具体的には、ＥＣＵ２００Ａは、第２排気温度センサ５６ｄにより検出される温度Ｔ２を監視し、温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２以上になった場合にＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したと判定する。

ＥＣＵ２００Ａは、温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２未満である場合には（Ｓ６０においてＮＯ）、温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２以上になるのを待つ。温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２以上になると、ＥＣＵ２００Ａは、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したと判定し（Ｓ６０においてＹＥＳ）、切り替え弁７２を第２状態にする（Ｓ６１）。そして、ＥＣＵ２００Ａは、ＥＨ７９を停止させて（Ｓ６３）、エンジン１Ａを第１運転から第２運転に切り替える（Ｓ６５）。これにより、排気処理装置５６により排気を適切に浄化しつつ、効率良くエンジン１Ａを運転させることができる。

以上のように、実施の形態２に係る排気処理システムを備えた車両３００Ａにおいて、ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａの始動要求（発電要求）があった場合に、切り替え弁７２を第１状態にして、第１モータジェネレータ２を用いたエンジン１Ａのモータリングを実行する。そして、ＥＣＵ２００Ａは、モータリングによってエンジン本体１０から排出される排気をＥＨ７９で昇温する。そして、当該昇温された排気で三元触媒７６を活性化させる。モータリングによってエンジン本体１０から排出される排気には、ＮＯｘ等が含まれないため、ＮＯｘ等を含む排気を車外に排出させることなく三元触媒７６を活性化させることができる。そして、三元触媒７６の活性化後に、ＥＣＵ２００Ａは、切り替え弁７２が第１状態の状態で、エンジン１Ａを始動させて第１運転（理論空燃比かつ低回転速度）し、バイパス通路７０を介して排気を排気処理装置５６に流入させる。この排気により排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａを暖機させる。排気処理装置５６に流入する排気は、三元触媒７６によって浄化されているため、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が車外に排出されることを抑制することができる。また、ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａを第１運転することにより、排気の流量を三元触媒７６で適切に浄化できる流量に制限するとともに、三元触媒７６により効率よく排気を浄化することができる。

ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化すると、ＥＣＵ２００Ａは、切り替え弁７２を第２状態にして、エンジン１Ａを第１運転から第２運転に切り替える。第２運転時には、タービン３６を介して排気を流すことにより、熱効率のよい動作点でエンジン１Ａを運転することができる。これにより、バッテリ７の充電に要する燃料消費を抑制することができる。

［変形例３］
実施の形態２においては、バイパス通路７０が設けられ、バイパス通路７０にＥＨ７９および三元触媒７６が設けられた。しかしながら、ＥＨ７９および三元触媒７６は、第１排気通路５２、または、第２排気通路５４に設けられてもよい。なお、ＥＨ７９および三元触媒７６が第２排気通路５４に設けられる場合には、ＥＨ７９および三元触媒７６は、排気処理装置５６よりも排気の流路における上流側の位置に設けられる。

図９は、第１排気通路５２にＥＨ７９および三元触媒７６を設けた排気処理システムを含むエンジン１Ａの概略構成を示す図である。図１０は、第２排気通路５４にＥＨ７９および三元触媒７６を設けた排気処理システムを含むエンジン１Ａの概略構成を示す図である。いずれの構成においても、実施の形態２の図７に示すエンジン１Ａの構成に対して、バイパス通路７０および切り替え弁７２が省略されている。

上記のいずれの構成においても、エンジン１Ａの始動要求があった場合に、ＥＣＵ２００Ａは、暖機制御を実行する。変形例３における暖機制御において、ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａを始動させる前に、ＥＨ７９を作動させつつ、第１モータジェネレータ２を用いたエンジン１Ａのモータリングを実行する。モータリングによってエンジン本体１０から排出される排気をＥＨ７９で昇温し、昇温された排気で三元触媒７６を暖機する。モータリングによってエンジン本体１０から排出される排気には、ＮＯｘ等が含まれない。そのため、ＮＯｘ等を含む排気を車外に排出させることなく三元触媒７６を活性化させることができる。

三元触媒７６を活性化させると、ＥＣＵ２００Ａは、エンジン１Ａを始動させ、エンジン１Ａを第１運転で運転させる。エンジン１Ａを第１運転させることによる排気は、活性化された三元触媒７６により適切に浄化される。そして、三元触媒７６により浄化された排気は、排気処理装置５６に流入する。当該排気により、排気処理装置５６のＮＯｘ浄化触媒５６ａが暖機される（昇温される）。ＮＯｘ浄化触媒５６ａに流入する排気は、上述のとおり、三元触媒７６により浄化されている。そのため、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化されるまでの間においても、浄化されていない排気が排気処理装置５６から排出されることを抑制することができる。

ＥＣＵ２００Ａは、たとえば、第２排気温度センサ５６ｄの温度Ｔ２を監視し、温度Ｔ２が第２温度Ｔｔｈ２以上になった場合に、ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したと判定する。ＮＯｘ浄化触媒５６ａが活性化したと判定すると、ＥＣＵ２００Ａは、第１運転から第２運転に切り替える。これにより、高熱効率点でエンジン１を運転させることができる。エンジン１Ａが第２運転されることにより、バッテリ７の充電に要する燃料消費を抑制することができる。このときの排気は、排気処理装置５６により適切に浄化される。

図１１は、変形例３における暖機制御においてＥＣＵ２００Ａにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。図１１に示すフローチャートは、図８のフローチャートに対してＳ５３およびＳ６１の処理を削除したものである。その他の処理については、図８のフローチャートの処理と同様であるため、同じステップ番号を付し、その説明は繰り返さない。

以上のように、変形例３に係る排気処理システムにおいても、浄化されていない排気が車外へ排出されることを抑制することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａエンジン、２第１モータジェネレータ、３第２モータジェネレータ、４ＰＣＵ、４ａ，４ｂインバータ、４ｃコンバータ、５伝達ギヤ、６駆動軸、７バッテリ、８セル、９監視ユニット、１０エンジン本体、１２気筒、１４コモンレール、１６インジェクタ、２０エアクリーナ、２２第１吸気通路、２４第２吸気通路、２６インタークーラ、２７第３吸気通路、２８吸気マニホールド、２９吸気絞り弁、３０過給機、３２コンプレッサ、３４コンプレッサホイール、３６タービン、３８タービンホイール、４２連結軸、５０排気マニホールド、５２第１排気通路、５４第２排気通路、５６排気処理装置、５６ａＮＯｘ浄化触媒、５６ｃ排気温度センサ、５６ｃ第１排気温度センサ、５６ｄ第２排気温度センサ、５６ｅ第３排気温度センサ、５８第３排気通路、６０ＥＧＲ装置、６２ＥＧＲバルブ、６４ＥＧＲクーラ、６６ＥＧＲ通路、７０バイパス通路、７２切り替え弁、７５ＥＨＣ、７６三元触媒、７７ヒータ、７９ＥＨ、１１０ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２０補機バッテリ、１３０低圧補機装置、２００ＥＣＵ、２１０ＣＰＵ、２２０メモリ、２５０バッテリＥＣＵ、３００，３００Ａ車両。

Claims

発電用エンジンを備えたシリーズハイブリッド車両の排気処理システムであって、
前記発電用エンジンの排気通路に設けられる第１の触媒と、
前記排気通路において前記第１の触媒よりも上流に設けられる第２の触媒と、
前記第２の触媒または前記第２の触媒に流入する排気を昇温可能に構成された昇温装置と、
前記発電用エンジンおよび前記昇温装置を制御する制御装置とを備え、
前記発電用エンジンの始動要求があった場合、前記制御装置は、暖機制御を実行した後に通常運転で前記発電用エンジンを運転させ、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンの始動前に、前記昇温装置を作動させて前記第２の触媒を活性化させ、
前記第２の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第１の触媒を活性化させ、
前記第１の触媒は、前記通常運転における排気を浄化可能に構成され、
前記第２の触媒は、前記第１の触媒よりも熱容量が小さく、かつ、前記通常運転よりも低い回転速度で前記発電用エンジンを運転する低速運転における排気を浄化可能に構成され、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンの始動前に、前記昇温装置を作動させて前記第２の触媒を活性化させ、
前記第２の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記低速運転で前記発電用エンジンを運転させて前記第１の触媒を活性化させ、
前記第１の触媒を活性化させた後に、前記通常運転で前記発電用エンジンを運転させる、シリーズハイブリッド車両の排気処理システム。
前記第２の触媒は三元触媒であり、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンの始動前に、前記昇温装置を作動させて前記第２の触媒を活性化させ、
前記第２の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記低速運転、かつ、空燃比が理論空燃比となるように前記発電用エンジンを運転させて前記第１の触媒を活性化させ、
前記第１の触媒を活性化させた後に、前記通常運転で前記発電用エンジンを運転させる、請求項１に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。
前記発電用エンジンはターボチャージャを有し、
前記第１の触媒は、前記排気通路において前記ターボチャージャのタービンよりも下流に設けられ、
前記シリーズハイブリッド車両の排気処理システムは、
前記タービンよりも上流の前記排気通路から分岐し、前記タービンをバイパスして前記第１の触媒よりも上流の前記排気通路に合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路を介して排気を流す第１の状態と、前記バイパス通路を介さずに排気を流す第２の状態とを切り替え可能に構成された切り替え弁とを、さらに備え、
前記第２の触媒および前記昇温装置は、前記バイパス通路に設けられ、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記第１の触媒が活性化されるまでは、前記切り替え弁を前記第１の状態にし、
前記第１の触媒が活性化されると、前記切り替え弁を前記第２の状態にする、請求項１または請求項２に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。
前記昇温装置は、前記第２の触媒に接触して設けられる電気ヒータであり、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンを始動させる前に、前記電気ヒータを作動させて前記第２の触媒を昇温して活性化させ、
前記第２の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第１の触媒を活性化させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。
前記発電用エンジンのクランク軸に連結される回転電機を、さらに備え、
前記昇温装置は、前記排気通路において前記第２の触媒よりも上流に設けられた、排気を昇温する電気ヒータであり、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンを始動させる前に、前記回転電機を用いて前記発電用エンジンをモータリングし、
前記電気ヒータを作動させて排気を昇温して、前記第２の触媒を活性化させ、
前記第２の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第１の触媒を活性化させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。
前記制御装置は、前記通常運転においては、前記発電用エンジンの熱効率が最大となる最大熱効率点で前記発電用エンジンを運転する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。
発電用エンジンを備えたシリーズハイブリッド車両の排気処理システムであって、
前記発電用エンジンの排気通路に設けられる第１の触媒と、
前記排気通路において前記第１の触媒よりも上流に設けられる第２の触媒と、
前記第２の触媒または前記第２の触媒に流入する排気を昇温可能に構成された昇温装置と、
前記発電用エンジンおよび前記昇温装置を制御する制御装置とを備え、
前記発電用エンジンの始動要求があった場合、前記制御装置は、暖機制御を実行した後に通常運転で前記発電用エンジンを運転させ、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンの始動前に、前記昇温装置を作動させて前記第２の触媒を活性化させ、
前記第２の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第１の触媒を活性化させ、
前記発電用エンジンはターボチャージャを有し、
前記第１の触媒は、前記排気通路において前記ターボチャージャのタービンよりも下流に設けられ、
前記シリーズハイブリッド車両の排気処理システムは、
前記タービンよりも上流の前記排気通路から分岐し、前記タービンをバイパスして前記第１の触媒よりも上流の前記排気通路に合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路を介して排気を流す第１の状態と、前記バイパス通路を介さずに排気を流す第２の状態とを切り替え可能に構成された切り替え弁とを、さらに備え、
前記第２の触媒および前記昇温装置は、前記バイパス通路に設けられ、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記第１の触媒が活性化されるまでは、前記切り替え弁を前記第１の状態にし、
前記第１の触媒が活性化されると、前記切り替え弁を前記第２の状態にする、シリーズハイブリッド車両の排気処理システム。
前記発電用エンジンのクランク軸に連結される回転電機を、さらに備え、
前記昇温装置は、前記排気通路において前記第２の触媒よりも上流に設けられた、排気を昇温する電気ヒータであり、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンを始動させる前に、前記回転電機を用いて前記発電用エンジンをモータリングし、
前記電気ヒータを作動させて排気を昇温して、前記第２の触媒を活性化させ、
前記第２の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第１の触媒を活性化させる、請求項７に記載のシリーズハイブリッド車両の排気処理システム。
発電用エンジンを備えたシリーズハイブリッド車両の排気処理システムであって、
前記発電用エンジンの排気通路に設けられる第１の触媒と、
前記排気通路において前記第１の触媒よりも上流に設けられる第２の触媒と、
前記第２の触媒または前記第２の触媒に流入する排気を昇温可能に構成された昇温装置と、
前記発電用エンジンおよび前記昇温装置を制御する制御装置とを備え、
前記発電用エンジンの始動要求があった場合、前記制御装置は、暖機制御を実行した後に通常運転で前記発電用エンジンを運転させ、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンの始動前に、前記昇温装置を作動させて前記第２の触媒を活性化させ、
前記第２の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第１の触媒を活性化させ、
前記発電用エンジンのクランク軸に連結される回転電機を、さらに備え、
前記昇温装置は、前記排気通路において前記第２の触媒よりも上流に設けられた、排気を昇温する電気ヒータであり、
前記暖機制御において、前記制御装置は、
前記発電用エンジンを始動させる前に、前記回転電機を用いて前記発電用エンジンをモータリングし、
前記電気ヒータを作動させて排気を昇温して、前記第２の触媒を活性化させ、
前記第２の触媒を活性化させた後に前記発電用エンジンを始動させて、前記第１の触媒を活性化させる、シリーズハイブリッド車両の排気処理システム。