JP2010143565A - ハイブリッド駆動装置を運転するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハイブリッド駆動装置を運転するための方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、内燃機関を有し、内燃機関に駆動連結することができる電気機械を有し、および内燃機関の排気ガスが流れる加熱可能な触媒コンバータを有するハイブリッド駆動装置を運転するための方法に関する。
特に、停止段階後の内燃機関の始動中における触媒コンバータの浄化作用を向上させるために、触媒コンバータが未だ所望の運転温度に達しておらず加熱されている触媒コンバータ低温段階（６、７、１６、１７）において、内燃機関が始動される前に、加熱目的で、加熱される触媒コンバータを通して熱媒体流を搬送するように、内燃機関が電気機械によって駆動されることが提供される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関を有し、内燃機関に駆動連結することができる電気機械を有し、また、内燃機関の排気ガスが流れる加熱可能な触媒コンバータを有するハイブリッド駆動装置を運転するための方法に関する。

下記特許文献１および下記特許文献２に、内燃機関が始動される前に予備加熱される触媒コンバータを有するハイブリッド車両が開示されている。

米国特許第５，３２７，９９１号明細書 特開平１０−０８９０５３Ａ号公報

本発明の目的は、特に、停止状態後の内燃機関の始動中における触媒コンバータの浄化作用を向上させることである。

この目的は、内燃機関を有し、内燃機関に駆動連結することができる電気機械を有し、および、内燃機関の排気ガスが流れる加熱可能な触媒コンバータを有するハイブリッド駆動装置を運転するための方法であって、触媒コンバータが未だ所望の運転温度に達しておらず加熱されている、触媒コンバータ低温段階において、内燃機関が始動される前に、加熱目的で、加熱される触媒コンバータを通して熱媒体流を搬送するために、内燃機関が電気機械により駆動される、方法によって達成される。電気機械は、好ましくは、電動機（モータ）を備える電気機械である。その代わりにまたはそれに加えて、電気機械は、例えばハイブリッド車両の停止始動運転を可能にするために使用されるような発電機を備えてもよい。触媒コンバータ低温段階中、内燃機関が電気機械によって十分に駆動されると共に、内燃機関で燃焼が行われないことが不可欠である。熱媒体流は、最初に、駆動される内燃機関の燃焼室を通して、次に、触媒コンバータを通して搬送される。このようにして、加熱される触媒コンバータは、より迅速に所望の運転温度になることができ、引き続き開始する内燃機関の燃焼中に、触媒コンバータの完全な浄化作用を直ちに付与することができる。熱媒体流が、加熱される触媒コンバータを通過することにより、加熱される触媒コンバータにおいて、熱がより迅速かつ効果的に分配される。

本方法の好ましい例示的な一実施形態は、触媒コンバータ低温段階において、熱媒体流が、加熱すべき触媒コンバータにまたは触媒コンバータ領域に供給される前に加熱装置により加熱されることを特徴とする。加熱装置を触媒コンバータの上流側に配置し得るかまたは触媒コンバータに一体化し得る。加熱装置は、好ましくは、加熱可能なディスク等の電気加熱装置である。

本方法の別の好ましい例示的な実施形態は、熱媒体流が空気を含み、この空気が、触媒コンバータ低温段階において、最初に、内燃機関によって吸入され、次に、加熱目的のために、加熱される触媒コンバータに送り込まれることを特徴とする。熱媒体流は、好ましくは、駆動される内燃機関によって吸入される空気である。本発明の１つの重要な側面では、触媒コンバータ低温段階において、燃料が噴射されず、すなわち、燃焼が行われない。触媒コンバータ低温段階において、内燃機関は、好ましくは、実際にエアポンプまたはエアコンプレッサとして空気のみによって運転される。

本方法の別の好ましい例示的な実施形態は、ハイブリッド駆動装置を備える自動車の少なくとも１つの停止段階において、内燃機関が電気機械により駆動され、同時に、触媒コンバータが加熱されることを特徴とする。停止段階において、自動車は停止している、すなわち移動していない。停止段階で内燃機関を駆動することにより、自動車を駆動するために電気機械によって供給される駆動エネルギーが要求されないという利点が得られる。自動車が電気機械によって走行状態となると、電気機械による内燃機関の駆動を終了することができる。

本方法の別の好ましい例示的な実施形態は、電気機械駆動段階の前に、内燃機関が電気機械により駆動され、同時に、触媒コンバータが加熱されることを特徴とする。電気機械の駆動力が自動車の牽引駆動に必要とされる場合、触媒コンバータの本発明による加熱が終了される。

本方法の別の好ましい例示的な実施形態は、電気機械駆動段階／前記電気機械駆動段階の後の（別の）停止段階において、内燃機関が電気機械により駆動されることを特徴とする。電気機械の駆動エネルギーが自動車の牽引駆動にもはや必要でなくなった場合、触媒コンバータの本発明による加熱工程を再開することが可能である。

本方法の別の好ましい例示的な実施形態は、電気機械駆動段階／前記電気機械駆動段階において、内燃機関が電気機械により駆動され、同時に、触媒コンバータが加熱されることを特徴とする。電気機械の駆動エネルギーの全てが自動車の牽引駆動に必要なわけではない場合、内燃機関を駆動して触媒コンバータを加熱するために、駆動エネルギーの一部を用いることができる。

本方法の別の好ましい例示的な実施形態は、回生（ｒｅｃｕｐｅｒａｔｉｏｎ）段階において、内燃機関が電気機械により駆動され、同時に、触媒コンバータが加熱されることを特徴とする。回生段階において、触媒コンバータを加熱するために、電気機械の変換された駆動エネルギーを特に効果的に用いることができる。

本方法の別の好ましい例示的な実施形態は、内燃機関が点火された後、内燃機関の燃焼が開始されず、燃料が噴射されることなく内燃機関が電気機械により駆動されることを特徴とする。好ましくは触媒コンバータが所望の運転温度に達したときにのみ、内燃機関の燃焼が開始される。このために、触媒コンバータの温度を監視してもよい。しかしながら、予め規定された時間にわたって触媒コンバータを加熱することも可能である。

本方法の別の好ましい例示的な実施形態は、触媒コンバータが所望の運転温度に達したときにのみ、内燃機関の燃焼が開始されることを特徴とする。これに関連して、空気質量と周囲温度と内燃機関の燃焼室内の温度とを監視することが好都合であり得る。対応する制御装置による開始イネーブル信号に従って、内燃機関の燃焼を開始することが可能である。

本発明の別の利点、特徴および詳細は、図面を参照して種々の例示的な実施形態が詳細に説明される以下の説明から理解できる。

単に一例として、本発明による方法を用いてハイブリッド車両を運転することができる一つの方式を示した図である。 単に一例として、本発明による方法を用いてハイブリッド車両を運転することができる異なる方式を示した図である。 単に一例として、本発明による方法を用いてハイブリッド車両を運転することができるさらに異なる方式を示した図である。

本発明は、内燃機関と、それに接続された電気機械とを有する自動車、すなわち、ハイブリッド車両、または自動始動停止機能を有する車両を運転するための方法に関する。内燃機関には、排気ガス触媒コンバータとして具体化される電気的に加熱可能な触媒コンバータが割り当てられる。排気ガス側触媒コンバータの上流側には、電気加熱ディスクが配置される。

電気加熱ディスクによって、自動車の比較的長い停止時間の後に触媒コンバータを加熱することが可能である。しかし、加熱工程は比較的長時間持続する。本発明の重要な一つの側面によれば、触媒コンバータが未だ所望の運転温度に達していないいわゆる触媒コンバータ低温段階において、内燃機関が電気機械によって駆動され、同時に、触媒コンバータが加熱される。この場合、内燃機関には燃料が供給されず、すなわち燃焼が行われない。

内燃機関が電気機械によって駆動されるかまたは始動されることにより、内燃機関は、コンプレッサとして機能し、かつ内燃機関の排気ガス側に配置される触媒コンバータに、加熱ディスクによって加熱される熱媒体流、好ましくは空気流を供給する。このようにして、加熱ディスク等の電気加熱装置のみによって可能であるよりもかなり迅速に、触媒コンバータを所望の運転温度にすることができる。低温の触媒コンバータをより迅速に所望の運転温度にするために、自動車の比較的長い停止時間の後の内燃機関の最初の始動の前に、好ましくは、本発明による方法が用いられる。このことにより、触媒コンバータが、内燃機関の燃焼工程の開始直後に触媒コンバータの最適な浄化作用を付与することが実現される。

図１〜図３は、本発明による方法を用いて、ハイブリッド駆動装置、またはハイブリッド駆動装置を有するハイブリッド車両を運転することができる、それぞれ、異なる方式を、Ｘ軸１とＹ軸２とを有するデカルト座標グラフでそれぞれ示している。時間、例えば秒がＸ軸１にプロットされている。ハイブリッド車両の速度、例えばキロメートル毎時がＹ軸２にプロットされている。

図１は、内燃機関と電気機械と加熱可能な触媒コンバータとを有するハイブリッド車両において、本発明による方法をどのように用いることができるかの第１の例示的な実施形態を、特性曲線４に基づいて示している。水平線６は、ハイブリッド車両の比較的長い停止時間の後に、触媒コンバータの加熱が行われていることを示している。

別の破線の水平線７は、内燃機関が、図示した時間に電気機械によって駆動または始動されていることを示している。上昇線１１は、ハイブリッド車両が電気機械によって走行状態にあることを示している。別の水平線１２は、車両が電気機械により駆動されて比較的ゆっくり走行していることを示している。下降線１３は、電気機械による駆動速度が、停止状態に向かって減少していることを示している。

別の水平線１６は、ハイブリッド車両が停止しているときに触媒コンバータが再び加熱されていることを示している。別の破線の水平線１７は、内燃機関が前記時間に電気機械によって再び駆動し始動されていることを示している。ハイブリッド車両が停止しているときに、内燃機関の駆動と触媒コンバータの加熱とを同時に行うことによって、内燃機関の燃焼工程が開始される前に、触媒コンバータを特に迅速かつ効果的に加熱することができる。

上昇線２１は、ハイブリッド車両を上昇速度まで加速するために、内燃機関の燃焼工程が開始されていることを示している。前記上昇速度に達したときに、例えば、時間２５において、内燃機関の燃焼工程を再び終了することができ、時間２５以降の水平線２２で示したように、電気機械を使用して駆動を継続することができる。

さらなる下降線２３は、電気機械による駆動速度が、停止状態に向かって減少していることを示している。さらなる水平線２７は、触媒コンバータの加熱が行われず、および内燃機関が電気機械によって駆動されず、ハイブリッド車両が停止していることを示している。

さらなる上昇線２８は、ハイブリッド車両が、時間２９まで電気機械によって加速され、その後、内燃機関によって加速されていることを示している。図１に示した例示的な実施形態では、触媒コンバータが２つの停止段階６、１６で加熱され、同時に、内燃機関が、破線７、１７で示したように電気機械によって駆動される。

図２と図３は、図１の座標グラフと同様の座標グラフを示している。座標軸および同じ段階を示すために、同じ参照番号が用いられている。繰り返しを避けるために、図１の上記説明を参照されたい。主に、図示した例示的な実施形態の相違点について以下に説明する。

図２に示した例示的な実施形態には、ハイブリッド車両を運転するために、本発明による方法をどのように用いることができるかの第２の例示的な実施形態が、特性曲線４４に基づいて示されている。水平線４６は、比較的長い停止時間の後に電気機械が作動していることを示している。上昇線４７は、ハイブリッド車両が電気機械によって加速されていることを示している。さらなる水平線４８は、ハイブリッド車両が電気機械により駆動されて比較的ゆっくり走行していることを示している。

下降線４９は、ハイブリッド車両の走行速度が、いわゆる回生段階で減少していることを示している。回生中に、負の加速エネルギーは電気機械、特に発電機で電気エネルギーに変換される。破線５１は、内燃機関が回生段階で電気機械によって駆動されていることを示している。別の下降線５２は、触媒コンバータの加熱が行われていることを示している。さらなる破線の水平線５５は、ハイブリッド車両が停止しているときでも、触媒コンバータの加熱が行われたままであることを示している。別の水平線５６は、ハイブリッド車両が停止しているときでも、内燃機関が電気機械によって駆動されていることを示している。

上昇線２１は、触媒コンバータが所望の運転温度に達したときに、上記の例示的な実施形態と同様に、内燃機関が始動されていることを示している。したがって、図２の例示的な実施形態では、回生段階中におよび第２の停止段階で本発明による方法を用いて、触媒コンバータが加熱される。

図３に示した例示的な実施形態には、ハイブリッド車両を運転するために、本発明による方法をどのように用いることができるかの別の例示的な実施形態が、特性曲線６４に基づいて示されている。水平線６６、上昇線６７、別の水平線６８および下降線６９は、ハイブリッド車両が、電気機械によって停止状態から比較的低速まで加速され、次に、再び制動されていることを示している。

破線７１は、ハイブリッド車両の第２の停止段階で、触媒コンバータの加熱が行われるようになるかまたは行われていることを示している。別の水平線７２は、第２の停止段階で、内燃機関が電気機械によって駆動されていることを示している。触媒コンバータが所望の運転温度に達したときに、上昇線２１で示したように、内燃機関の燃焼工程が開始される。図３に示した例示的な実施形態では、ハイブリッド車両の第２の停止段階でのみ、触媒コンバータの本発明による加熱が行われる。

６、７、１６、１７、５５、５６、７１、７２ 触媒コンバータ低温段階、停止段階
５１、５２ 触媒コンバータ低温段階、回生段階
１１−１３、４７−４８ 電気機械駆動段階
４９ 電気機械駆動段階、回生段階

Claims (10)

1. 内燃機関を有し、前記内燃機関に駆動連結することができる電気機械を有し、および、前記内燃機関の排気ガスが流れる加熱可能な触媒コンバータを有するハイブリッド駆動装置を運転するための方法において、前記触媒コンバータが未だ所望の運転温度に達しておらず加熱されている、触媒コンバータ低温段階（６、７、１６、１７；５１、５２、５５、５６；７１、７２）では、前記内燃機関が始動される前に、加熱目的で、前記加熱される触媒コンバータを通して熱媒体流を搬送するために、前記内燃機関が前記電気機械によって駆動されることを特徴とする方法。
2. 前記触媒コンバータ低温段階（６、７、１６、１７；５１、５２、５５、５６；７１、７２）において、前記熱媒体流が、加熱すべき前記触媒コンバータにまたは触媒コンバータ領域に供給される前に加熱装置によって加熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記熱媒体流が空気を含み、前記空気が、前記触媒コンバータ低温段階（６、７、１６、１７；５１、５２、５５、５６；７１、７２）において、最初に、前記内燃機関によって吸入され、次に、加熱目的のために、前記加熱される触媒コンバータに送り込まれることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ハイブリッド駆動装置を備える自動車の少なくとも１つの停止段階（６、７、１６、１７；５５、５６；７１、７２）において、前記内燃機関が前記電気機械によって駆動され、同時に、前記触媒コンバータが加熱されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 電気機械駆動段階（１１〜１３）の前に、前記内燃機関が前記電気機械によって駆動され、同時に、前記触媒コンバータが加熱されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 電気機械駆動段階（４７〜４９）／前記電気機械駆動段階（１１〜１３）の後の（別の）停止段階（１６、１７；５５、５６；７１、７２）において、前記内燃機関が前記電気機械によって駆動され、同時に、前記触媒コンバータが加熱されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 電気機械駆動段階／前記電気機械駆動段階において、前記内燃機関が前記電気機械によって駆動され、同時に、前記触媒コンバータが加熱されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 回生段階（４９、５１、５２）において、前記内燃機関が前記電気機械によって駆動され、同時に、前記触媒コンバータが加熱されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記内燃機関が点火された後、前記内燃機関の燃焼が開始されず、燃料が噴射されることなく前記内燃機関が前記電気機械によって駆動されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記触媒コンバータが前記所望の運転温度に達したときにのみ、前記内燃機関の燃焼が開始されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。

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