JPH064343U - ハイブリッドエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンに電動・発電機を組合わせたハイブ
リッドエンジンにより、エンジンの排気ガスの有害成分
等を有効に低減する。 【構成】 ハイブリッドエンジン１を、エンジン２の駆
動系に電動・発電機３を連結して構成する。そして電動
・発電機３の制御系に、発電制御系３０と負荷条件調整
系３１を設け、負荷条件調整系３１は低温時に電動・発
電機３を作動してその電動・発電機負荷によりエンジン
駆動系の負荷を可変制御し、エンジン２が常に排気ガス
の有害成分の排出が最少な最適燃焼負荷条件で運転する
ように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両用エンジンとして、熱機関のエンジンに電動・発電機を組合わ せたハイブリッドエンジンの制御装置に関し、詳しくは、低温時の排気ガス低減 対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、エンジンにおいては、エンジン自身のフリクションと走行時に必要な 負荷に相当するトルクを発生するように制御されるので、走行時には低負荷から 高負荷に及ぶ広い範囲で負荷制御される。そのためにエンジンの冷態時や低負荷 等の条件では、燃焼の悪化で排気ガス中のＨＣ，ＣＯの有害成分の排出が多くな る。

【０００３】 一方近年、車両においては、環境保全の点で排気ガス規制が更に強化される傾 向にある。ここで排気ガスの有害成分の排出状態を考察すると、特に低温時に触 媒が活性化する以前に排出されるＨＣ，ＣＯが、全排気ガス全体の９０％を占め ることが知られている。このため低温時のＨＣ，ＣＯを低減する対策が、重要視 されてきている。この対策として、エンジンを改良したり、触媒にヒータを装着 して活性化を促進する等の方法が提案されているが、エンジン始動後１分位まで の短い時間の対策であるから、容易に実現することが難しい。

【０００４】 ここでハイブリッドエンジンとして、エンジンに電動・発電機を組合わせたシ ステムでは、電動・発電機の負荷を増減することでエンジンの負荷を可変制御す ることができる。一般にエンジンでは、排気ガスの有害成分の多い運転条件、逆 に少ない運転条件が試験等により判明しており、このため電動・発電機を制御す ることによりエンジンを最適燃焼負荷条件で運転するように調整することで、低 温時や低負荷時の排気ガスの有害成分を効果的に低減することが期待される。

【０００５】 従来、上記エンジンと発電機を組合わせたシステムに関しては、例えば特開昭 ５０−２１３９号公報の先行技術があり、エンジンにより発電機を駆動して発電 するように構成し、エンジン回転数と水温により運転初期の励磁電流を制御する ことが示されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記先行技術のものにあっては、エンジンの運転状態に対応して発 電機の発電能力を増減制御するものであり、エンジンの排気ガス低減には役立た ない。

【０００７】 本考案は、この点に鑑みてなされたもので、エンジンに電動・発電機を組合わ せたハイブリッドエンジンにより、エンジンの排気ガスの有害成分等を有効に低 減することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、エンジンの駆動系に電動・発電機が連結 されるハイブリッドエンジンにおいて、減速エネルギにより電動・発電機を作動 してバッテリに充電する発電制御手段と、所定の条件で電動・発電機負荷を可変 して付与する負荷条件調整手段とを有し、この負荷条件調整手段は、低温始動を 検出手段と、低温時にエンジンが常に最適燃焼負荷条件になるように電動・発電 機負荷を定めてこれに応じた励磁電流を出力する排気ガス低減指示手段と、励磁 電流により電動・発電機を作動する駆動制御手段とを備えるものである。

【０００９】

【作用】

上記構成に基づき、ハイブリッドエンジンの始動時にエンジンが駆動して、低 温時には負荷条件調整手段の排気ガス低減指示手段と駆動制御手段により電動・ 発電機が作動して、エンジン駆動系の負荷を電動・発電機負荷により増減するよ うに可変制御され、これによりエンジンが常に排気ガスの有害成分の排出が最少 な最適燃焼負荷条件で運転されるようになる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１において、本考案のハ イブリッドエンジンを用いた車両の駆動系と、制御系について説明する。先ずハ イブリッドエンジン１は、熱機関のエンジン２と、電動・発電機３とを有する。 エンジン２のクランク軸４は、クラッチ５を介して変速機６に連結され、変速機 ６の出力軸７がディファレンシャル装置８，車軸９を介して駆動輪１０に連結さ れる。また電動・発電機３の回転軸１１も、クラッチ１２を介して変速機６にパ ラレル式に連結され、このクラッチ１２の接断制御により発電したり、エンジン ２に電動・発電機３の負荷を付与して負荷条件を調整することが可能に構成され ている。

【００１１】 また制御系について説明する。先ず減速エネルギを回生してバッテリ充電する 発電制御系３０と、所定の条件で電動・発電機負荷を可変して付与する負荷条件 調整系３１とを有する。発電制御系３０は、アクセル開度センサ２０と車速セン サ２１の信号が入力する減速判定部３２を有し、所定の車速以上でアクセル開放 する場合に減速を判断する。減速信号とバッテリ容量センサ２２の信号は、発電 モード制御部３３に入力して、減速時にバッテリ容量が少ない場合に発電モード を判断し、発電モード信号をクラッチ接断制御部３４と駆動制御部３５に出力す る。クラッチ接断制御部３４は、発電モード信号によりクラッチ１２に接続信号 を出力する。駆動制御部３５は、発電モード信号が入力すると、電動・発電機３ に発電励磁電流を供給して作動し、発電した電力をバッテリ３６に充電する。

【００１２】 負荷条件調整系３１は、水温センサ２３と触媒センサ２４の信号が入力する低 温始動検出部３７を有し、水温Ｔｗまたは触媒温度Ｔｓが設定値ｔ０，ｔ１以下 の場合は、低温始動を検出する。また低温始動検出信号，アクセル開度センサ２ ０とエンジン回転数センサ２５の信号は、排気ガス低減指示部３８に入力し、低 温時に排気ガス排出マップを参照して各運転条件での排気ガスの排出状態をチェ ックし、ＨＣ，ＣＯの有害成分の排出が最少となる最適燃焼負荷条件にするため の電動・発電機負荷信号を発生する。

【００１３】 排気ガス排出マップは、図２に示すようにアクセル開度とエンジン回転数のト ルク特性において、最適燃焼負荷条件でのＨＣ，ＣＯの最少排出領域Ｄが設定さ れている。そこで、エンジン負荷Ｒｅが、この領域の負荷Ｒｔより低い負荷条件 では電動・発電機３の発電負荷Ｒｇを増大し、逆にこの領域の負荷Ｒｔより高い 負荷条件では電動・発動機３から出力トルクＲｍを発生するように制御すること で、常に最適負荷に調整することができるのであり、この場合の電動・発動機３ の発電負荷Ｒｇ又は電動発動機３の出力トルクＲｍに対応した負荷信号を励磁電 流出力部３９に入力する。励磁電流出力部３９は、発電負荷Ｒｇ又は出力トルク Ｒｍに対して励磁電流Ｉｇ又はＩｍを定めて駆動制御部３５に出力する。

【００１４】 またエンジン制御系４０として、点火時期制御部４１と燃料噴射制御部４２を 有し、エンジン回転数センサ２５、吸入空気量センサ２６、水温センサ２３等の 信号により点火時期θｉ、噴射量Ｔｉを定めてエンジン２に出力する。ここでこ れらの制御部４１，４２は、アクセル操作等に応じた負荷条件、及び上述の負荷 条件調整系３１により調整される負荷条件に対応して点火時期等を設定するよう に構成される。

【００１５】 次に、この実施例の作用を、図３のフローチャートを用いて説明する。先ずス テップＳ１でハイブリッドエンジン１を始動すると、ステップＳ２で水温Ｔｗを チェックして設定値ｔ０以下の場合は、ステップＳ３で触媒温度Ｔｓをチェック して設定値ｔ１以下の場合は、ステップＳ４に進むのであり、こうして低温始動 の状態になる。そしてこの低温状態でアクセル踏込みにより発進走行する場合は 、クラッチ５の接続によりエンジン２の動力が変速機６に入力し、且つ変速動力 が駆動輪１０に伝達して車両走行する。

【００１６】 このときステップＳ４でエンジン２の負荷条件をチェックして、エンジン負荷 Ｒｅが最少のＨＣ、ＣＯとなる最適燃焼負荷Ｒｔと等しい場合はそのまま戻るが 、これ以外の場合はステップＳ５に進んで最適燃焼負荷Ｒｔに対する変動状態を チェックする。そこで図２のＰ１のように、或るアクセル開度でのエンジン負荷 Ｒｅが最適燃焼負荷Ｒｔより小さい場合は、ステップＳ６で励磁電流Ｉｇが増大 されるのであり、このため駆動制御部３５により電動・発電機３は発電負荷Ｒｇ が掛かった状態で作動し、エンジン２の駆動系の負荷を増してエンジンの出力ト ルクを増大するようになる。これによりエンジン制御系４０では点火時期θｉや 燃料噴射量Ｔｉが高出力側に設定され、図２の破線のように出力アップするので あり、こうしてエンジン負荷Ｒｅが最適燃焼負荷Ｒｔと等しくなるように調整さ れる。

【００１７】 一方、図２のＰ２のように、エンジン負荷Ｒｅが最適燃焼負荷Ｒｔより大きい 場合は、ステップＳ７で励磁電流Ｉｍで制御されるのであり、このため電動・発 電機３は発動機状態で作動し、出力トルクＲｍを発生する。そしてエンジン２の 駆動系のトルクを減少するようになる。これによりエンジン制御系４０では点火 時期θｉや燃料噴射量Ｔｉが低出力側に設定され、図２の破線のように出力ダウ ンするのであり、こうしてこの場合もエンジン負荷Ｒｅが最適燃焼負荷Ｒｔと等 しくなるように調整される。こうして低温時には電動・発電機３の負荷可変制御 により、エンジン負荷Ｒｅが常に最適燃焼負荷Ｒｔと一致して、排気ガスの有害 成分の排出が最少に確保される。

【００１８】 その後、水温Ｔｗまたは触媒Ｔｓの温度が設定値ｔ０，ｔ１に達して触媒が活 性化すると、ステップＳ２またはステップＳ３からステップＳ８に進み、電動・ 発電機３の駆動制御信号が出力しなくなって電動・発電機３の制御が停止する。 そこでエンジン２はアクセル操作による負荷条件の通常の運転状態に復帰し、こ の場合の排気ガスは活性化した触媒により有効に浄化される。

【００１９】 また上述のエンジン運転で走行する際の減速時には、発電モード制御部３３か らバッテリ容量の不足に応じて発電モード信号が出力する。このためクラッチ１ ２が接続して電動・発電機３が車輪駆動され、このとき電動・発電機３が駆動制 御部３５により発電可能に作動する。こうして電動・発電機３で減速エネルギを 回生して発電した電力がバッテリ３６に充電されて、バッテリ３６は常に充分な 電気容量を保つようになる。

【００２０】 以上、本考案の実施例について説明したが、これのみに限定されない。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、エンジンに電動・発電機を組合わせた ハイブリッドエンジンにおいて、低温時にはエンジンが電動・発電機負荷制御に より常に最適燃焼負荷条件で運転するように制御されるので、排気ガスの有害成 分の排出を最少にすることができる。エンジンの運転を最適化するので、エンジ ンの燃焼状態を良好に保つこともできて、燃焼性能、出力性能、燃費等も向上す る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るハイブリッドエンジンの制御装置
の実施例の駆動系と制御系を示す構成図である。

【図２】排気ガス排出マップを示す図である。

【図３】ハイブリッドエンジンの動作状態を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ ハイブリッドエンジン ２ エンジン ３ 電動・発電機 ３０ 発電制御系 ３１ 負荷条件調整系 ３５ 駆動制御部 ３７ 低温始動検出部 ３８ 排気ガス低減指示部 ３９ 励磁電流出力部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの駆動系に電動・発電機が連結
   されるハイブリッドエンジンにおいて、減速エネルギに
   より電動・発電機を作動してバッテリに充電する発電制
   御手段と、所定の条件で電動・発電機負荷を可変して付
   与する負荷条件調整手段とを有し、この負荷条件調整手
   段は、低温始動を検出手段と、低温時にエンジンが常に
   最適燃焼負荷条件になるように電動・発電機負荷を定め
   てこれに応じた励磁電流を出力する排気ガス低減指示手
   段と、励磁電流により電動・発電機を作動する駆動制御
   手段とを備えることを特徴とするハイブリッドエンジン
   の制御装置。
2. 【請求項２】 上記排気ガス低減指示手段は、排気ガス
   排出マップにおいて有害成分の排出が最少な領域を参照
   し、エンジン負荷条件がこの領域の負荷より低い場合は
   電動・発電機を発電制御し、この領域の負荷より高い場
   合は電動・発電機を電動機制御するように定めることを
   特徴とする請求項１記載のハイブリッドエンジンの制御
   装置。