JP2008175205A - ハイブリッド型車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】有害物質の排出を低減することが可能なハイブリッド型車両を提供すること。
【解決手段】内燃エンジン２、モータ、フューエルタンクエア抜きシステム及び制御装置１１を備えたハイブリッド型車両において、モータのみによる駆動時においても、フィルタ装置６の洗浄あるいは再生のために、内燃エンジン２を作動させてＨＣを燃焼させる。また、内燃エンジン２のインテークマニホールド３にバキュームリザーバ２２を設け、内燃エンジン２の非作動時においても弁９，９’を開放してフィルタ装置６の洗浄を行えるよう構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃エンジン及びモータを備えたハイブリッド型車両に関する。
近年ますます厳しくなる環境基準を達成できるよう、最近の原動機付き車両は、通常、フューエルタンクエア抜きラインにフィルタ装置が設けられている。このフィルタ装置は、特に活性炭で構成されたフィルタエレメントを備えており、フューエルタンクからの炭化水素（以下「ＨＣ」という。）を大気中に排出しないか、排出してもわずかとなるよう構成されている。
しかし、フィルタエレメントがＨＣによって充満すると、ＨＣがもはや吸収されなくなり、フィルタ装置はその機能を失なってしまう。そこで、フィルタ装置の機能を長期間にわたって維持するために、フィルタエレメントを時々洗浄して再生させる必要がある。フィルタエレメントを再生するための洗浄流は内燃エンジンのインテークマニホールドに導入され、この際、フィルタエレメントから除去されたＨＣも内燃エンジンへ導入されて内燃エンジン内で有害物質が排出されないよう燃焼される。
しかしながら、ハイブリッド原動機を備えたハイブリッド型車両においては、内燃エンジンが常に作動しているとは限らず、モータのみによる駆動時には全く作動していない。そのため、この場合にはＨＣを内燃エンジン内で燃焼させることができず、上記コンセプトは単に補助的なものに過ぎなくなってしまうという問題がある。
本発明は上記問題にかんがみてなされたもので、その目的とするところは、有害物質の排出を低減することが可能なハイブリッド型車両を提供することにある。
上記目的は、独立請求項記載の発明によって達成される。また、特に有利な実施の形態は各従属請求項に記載されている。
すなわち、本発明は、内燃エンジン、モータ、フューエルタンクエア抜きシステム及び制御装置を備えたハイブリッド型車両に関しており、本発明における制御装置は、モータのみによる駆動時においても、フィルタ装置の洗浄或いは再生のために、内燃エンジンを作動させてＨＣを燃焼させることを特徴としている。
ここで、フィルタ装置は、フューエルタンクから大気中へ連通し、弁により開閉可能なフューエルタンクエア抜きラインに設けられており、インテークラインにおけるフィルタ装置とインテークマニホールドの間にも弁が設けられている。そして、フィルタ装置におけるフィルタエレメントがＨＣで充満すると、制御装置がフィルタ装置の洗浄のために弁を操作制御し、各ライン及びフィルタ装置内のＨＣを内燃エンジンへ導入する。なお、このような各ライン及びフィルタ装置内のＨＣの燃焼は、当然、内燃エンジンのアイドリング時にのみ行われる。
ところで、ハイブリッド型車両においては、モータのみによる駆動時には内燃エンジンは非作動状態にあるので、制御装置は、このようなモータのみによる駆動時にはフィルタ装置におけるＨＣの充填度に基づいて内燃エンジンを作動させるように構成されている。すなわち、仮に、モータのみによる駆動時にセンサによりフィルタエレメントにおけるＨＣの充満が検出されると、制御装置はインテークラインにおける弁を開放するとともに内燃エンジンを作動させて、ＨＣが燃焼する。
本発明の一実施形態においては、内燃エンジンのインテークマニホールドにバキュームリザーバを設け、内燃エンジンの非作動時においても弁を開放してフィルタ装置の洗浄を行えるよう構成されている。このバキュームリザーバは、フィルタ装置を洗浄するに十分な体積を有しており、必要な場合に開放される。そして、このような開放は、モータのみによる駆動時にも行われ、この場合、制御装置によりインテークライン及びフューエルタンクエア抜きラインにおける弁が開放されるとともに、バキュームリザーバがインテークマニホールドに接続される。
そして、バキュームリザーバによる負圧によって、ＨＣはインテークライン及びフィルタエレメントから吸引され、内燃エンジン作動時までバキュームリザーバ内に貯蔵される。その後、内燃エンジンが作動すると、バキュームリザーバに貯蔵されていたＨＣが内燃エンジン内へ導入されて燃焼される。すなわち、本発明によれば、内燃エンジンの非作動時であっても、フィルタ装置内のフィルタエレメントの洗浄或いは再生を行うことが可能である。
また、本発明の一実施形態においては、フューエルタンクエア抜きラインにおけるフィルタ装置とフューエルタンクの間に弁を設けるとともに、該弁の閉鎖時に、フューエルタンクに対して加圧可能な加圧装置を設け、さらに、フューエルタンク内のＨＣ濃度及び／又は圧力を検出するセンサを設けている。このような構成とすれば、弁を閉鎖し、フューエルタンクを加圧装置で加圧しながらフューエルタンクの気密性を把握することが可能である。さらに、加圧装置を停止させた後も、時間経過に伴う圧力低下を上記センサにより検出可能であり、この検出された数値に基づきフューエルタンクの気密性を推測することも可能である。
上記解決手段によれば、ハイブリッド型車両におけるＨＣ排出量、すなわち有害物質排出量を大幅に削減することが可能である。
また、フューエルタンクを加圧することにより、燃料の気化を困難にするとともに遅延させることが可能であるという大きな利点が得られる。すなわち、モータのみの駆動時にフューエルタンクを加圧することで、燃料の気化を少なくとも困難にすることが可能である。
その他、本発明による特徴及び効果は、従属請求項、図面及び以下の実施の形態についての説明に記載されている。
なお、上記及び下記の説明における本発明の各特徴は、これらに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、適宜組み合わせて用いることが可能である。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１にはハイブリッド型車両（不図示）のハイブリッド原動機１が示されており、このハイブリッド原動機１は内燃エンジン２とモータ（不図示）を備えている。ハイブリッド型車両は、ここでは特にフルハイブリッド型として形成されているため、内燃エンジン２のみあるいはモータのみを駆動源とすることが可能である。ここで、内燃エンジン２は、インテークマニホールド３を備えつつ排気装置４に接続されている。すなわち、燃料と空気の混合気がインテークマニホールド３を通って内燃エンジン２へ供給され、その後、燃焼ガスが排気装置４を通って大気中へ放出される。
また、インテークマニホールド３にインテークライン５の一端が開口しており、該インテークライン５の他端はフィルタ装置６に接続されている。そして、インテークライン５及びフィルタ装置６はフューエルタンクエア抜きシステムの構成要素であり、該フューエルタンクエア抜きシステムは更にフューエルタンク７を含んで構成されている。
ここで、フィルタ装置６は、再利用あるいは洗浄可能なフィルタエレメント８を備えているとともに、フューエルタンクエア抜きライン１０内に設けられている。そして、このフューエルタンクエア抜きライン１０は、フューエルタンク７から大気中へのガイドとして機能するとともに、第１の弁９で開閉可能に構成されている。さらに、第２の弁９’がインテークライン５内におけるインテークマニホールド３とフィルタ装置６の間に設けられている。
ところで、燃料から蒸発したＨＣは、フューエルタンクエア抜きライン１０を通ってフィルタ装置６へ至り、例えば活性炭フィルタとして形成されたフィルタエレメント８によってその放出が阻止される。
そして、仮にフィルタエレメント８がＨＣで満たされてしまった場合、このフィルタエレメント８の再生あるいは洗浄が必要となる。そのため、制御装置１１が設けられており、この制御装置１１は、第１及び第２の弁９，９’を開放し、外気をフィルタエレメント８を通してインテークマニホールド３へ導入させる。すなわち、この外気がフューエルタンクエア抜きライン１０及びフィルタエレメント８を貫流することにより、該フィルタエレメント８は、再生され、再びＨＣを受け入れることが可能となる。
しかし、ハイブリッド原動機１は、内燃エンジン２を全く使用せず、モータのみによる駆動状態となる場合があり、このような駆動状態においては、インテークマニホールド３とフィルタ装置６の間に圧力差が生じないことに伴い、フィルタエレメント８の再生あるいは洗浄がなされない。したがって、フィルタエレメント８がＨＣで満たされると、フューエルタンクエア抜きライン１０を介してこのＨＣが大気中に放出されてしまうという危険性がある。当然、このようなＨＣの大気中への放出はいかなる場合にも防ぐ必要がある。
そこで、本発明によれば、制御装置１１を更にフィルタエレメント８の状態に応じてモータを作動させるように構成しており、フィルタエレメント８からインテークマニホールド３へ流通するＨＣを燃焼させることが可能である。
ここで、ＨＣの大気中への放出を低減あるいは阻止するための改良点１〜８を図２に基づいて以下に説明する。なお、これら各改良点は、それぞれ別々に用いることも、互いに組み合わせて用いることも可能である。
＜改良点１＞
改良点１としては、フューエルタンクエア抜きライン１０内におけるフィルタ装置６とフューエルタンク７の間に第３の弁９”が設けられているとともに、該第３の弁９”が閉鎖された状態でフューエルタンク７に対して加圧する加圧装置１２が設けられている。さらに、少なくともフューエルタンク７内の圧力を検出可能なセンサ１３も設けられている。
しかして、第３の弁９”が閉鎖されてフューエルタンク７内の圧力が高められているため、燃料から蒸発するＨＣ量が阻止或いは抑制される。また、センサ１３によって時間経過に伴うフューエルタンク７内の圧力低下が検出され、このフューエルタンク７あるいはこれに接続されたフューエルタンクエア抜きライン１０の気密性を把握することが可能である。さらに、フューエルタンク７内の圧力を高めることで、ガス状のＨＣのフィルタ装置６への流入を低減することも可能である。
＜改良点２＞
改良点２としては、フィルタ装置６あるいはフィルタエレメント８のＨＣの充填状態をより良好に検出するために、充填レベルセンサ１４を設けるとともに、これを制御装置１１に接続している。
＜改良点３＞
改良点３としては、制御装置１１が、例えばフィルタエレメント８においてＨＣの高い充填度が検出された場合に内燃エンジン２を作動させるようないわゆる優先制御を実行し、同時に、エア流通量の制御も行われる。したがって、所定の点検過程を省略することが可能である。
例えば、ラムダセンサによってＨＣ割合を算出し、これに基づき混合気におけるリッチな部分を推定することが可能である。仮に混合気がリッチであれば、所定の点検過程が省略され、フューエルタンクのエア抜きが優先的に行われる。
＜改良点４＞
改良点４では、フューエルタンクエア抜きライン１０、フィルタエレメント８及びインテークライン５を通ってインテークマニホールド３へ供給される流量を大きくするため、第２の弁９’とフィルタ装置６の間にポンプ１６が設けられており、該ポンプ１６によって、フィルタ装置６からインテークマニホールド３への流れが形成される。
なお、このポンプ１６を、例えば電動ポンプとして形成したり、クランクシャフト又はカムシャフトを介して内燃エンジン２により駆動される第２のポンプ１６’として形成することができる。
そして、第１及び第２のポンプ１６，１６’によって流量を積極的に増大させることが可能であり、ハイブリッド型車両においては第１のポンプ１６が不要、あるいは用いられないので、この場合、該第１のポンプ１６は内燃エンジン２における機械的なブレーキ力のバキュームポンプとして用いられている。なお、第１及び第２のポンプ１６，１６’は共に制御装置に接続されており、これら第１及び第２のポンプ１６，１６’によれば、インテークマニホールド３での高い負圧においても大きな流量を達成することが可能である。
＜改良点５＞
改良点５においては、例えばラムダセンサのようなＨＣ検出センサ１５が酸素濃度の測定を目的としてインテークライン５におけるフィルタ装置６と第２の弁９’の間に設けられている。また、このＨＣ検出センサ１５を炎イオン化検出センサとして形成することも可能であり、この炎イオン化検出センサは洗浄流のＨＣ濃度を検出する。そのため、第２の弁９’を開放するための時間を短縮することが可能である。すなわち、洗浄流のＨＣ濃度を検出することにより、洗浄流が燃焼ガスに与える影響を制御装置１１においてあらかじめ算出することが可能であるため、第２の弁９’を迅速に制御することが可能となる。
＜改良点６＞
改良点６においては、質量流量（特にフューエルタンクエア抜きの質量流量）の測定装置１７がインテークライン５におけるフィルタ装置６と第２の弁９’の間に設けられており、この測定装置１７は、例えばホットフィルムセンサとして形成されている。また、この測定装置１７は、特に第１のポンプ１６又は第２のポンプ１６’と制御装置１１に接続されている。
＜改良点７＞
ここでは、図３及び図４に基づいて説明する。これら図３及び図４には、ハイブリッド型車両の車速を示す曲線が符号１８で示されている。また、符号１９及び２０はそれぞれ内燃エンジン２のトルクとモータのトルクを示している。
ここで、例えば、充填レベルセンサ１４がフィルタエレメント８における高いＨＣ充填度を検出した場合、ハイブリッド型車両を駆動するに足りる内燃エンジン２のトルクをモータによってこのトルクを発生させるように切り換える。したがって、内燃エンジン２はインテークマニホールド３内の低い負圧をもって作動し、大きな圧力差が生じる。
しかして、図３及び図４に示すように、内燃エンジン２によるトルクとモータによるトルクを合わせた総トルク２１は変速機入力時には変化がない。図３に示すように、ここでは内燃エンジン２がハイブリッド型車両の主な駆動源となっており、符合１９で示すトルクが発生している。一方、モータにより発生するトルク２０はマイナスとなっており、モータが発電機としてバッテリへの充電に用いられていることを示している。
すなわち、上記総トルク２１は、内燃エンジン２によるトルク＋１２０Ｎｍとモータによるトルク−２０Ｎｍとにより＋１００Ｎｍのトルクとなっている。一方、図４においては、内燃エンジン２とモータのトルク配分が図３に示すものと全く異なっている。すなわち、内燃エンジン２が発生するトルク１９が＋２５Ｎｍとなっており、モータが発生するトルクは＋７５Ｎｍとなっている。なお、この場合も総トルク２１は＋１００Ｎｍと変わっておらず、そのため、車速１８も図３に示す場合と図４に示す場合とで変化はない。
＜改良点８＞
改良点８においては、バキュームリザーバ２２が内燃エンジン２のインテークマニホールド３に付設されており、該バキュームリザーバ２２は、第１及び第２の弁９，９’が開放されている場合並びに内燃エンジン２が非作動状態にある場合にフィルタ装置６の洗浄を可能にする。ここで、このバキュームリザーバ２２とインテークマニホールド３の間には、不意あるいは不都合な逆流を阻止するための逆止弁２３が設けられている。
そして、バキュームリザーバ２２は洗浄に必要な、例えば改良点４における第１及び第２のポンプ１６，１６’により生じるような圧力を発生させる。なお、このバキュームリザーバ２２は、内燃エンジン２の非作動時におけるフィルタ装置６の唯一の洗浄手段である。
以上説明した改良点は、上述のように、それぞれ別々に用いることも、互いに組み合わせて用いることも可能である。特に、改良点３及び改良点５、改良点４及び改良点６並びに改良点５及び改良点８を組み合わせるのが好ましい。
フューエルタンクエア抜きシステムの標準的な構成を示す図である。 図１に示すフューエルタンクエア抜きシステムに他の構成要素を付加して示す図である。 本発明によるハイブリッド型車両のトルク配分と車速を示すグラフである。 フューエルタンクエア抜き時の図３に相当するグラフである。
符号の説明
１ ハイブリッド原動機
２ 内燃エンジン
３ インテークマニホールド
４ 排気装置
５ インテークライン
６ フィルタ装置
７ フューエルタンク
８ フィルタエレメント
９，９’，９” 弁
１０ フューエルタンクエア抜きライン
１１ 制御装置
１２ 加圧装置
１３ センサ
１４ 充填レベルセンサ
１５ ＨＣ検出センサ
１６，１６’ ポンプ
１７ 測定装置
１８ 車速を示す曲線
１９ 内燃エンジンのトルクを示す曲線
２０ モータのトルクを示す曲線
２１ 内燃エンジン＋モータのトルクを示す曲線
２２ バキュームリザーバ
２３ 逆止弁

Claims (9)

  1. ａ）内燃エンジン（２）及びモータを備え、
    ｂ）フューエルタンク（７）と、再生可能なフィルタ装置（６）と、インテークマニホールド（３）と、該再生可能なフィルタ装置（６）から前記インテークマニホールド（３）へ案内するインテークライン（５）とを含んで構成したフューエルタンクエア抜きシステムを備え、
    ｃ）前記フィルタ装置（６）を、前記フューエルタンク（７）から大気中へ連通し、第１の弁（９）によって開閉可能なフューエルタンクエア抜きライン（１０）に設け、
    ｄ）前記インテークライン（５）における前記フィルタ装置（６）と前記インテークマニホールド（３）の間に第２の弁（９’）を設け、
    ｅ）前記フィルタ装置（６）を洗浄するため、外気を前記フューエルタンクエア抜きライン（１０）、前記フィルタ装置（６）及び前記インテークライン（５）を通して前記内燃エンジン（２）へ導入し、前記フューエルタンクエア抜きライン（１０）及び前記インテークライン（５）内並びに前記フィルタ装置（６）内にある炭化水素を前記内燃エンジン（２）内へ導入して燃焼させるよう前記第１及び第２の弁（９，９’）を制御する制御装置（１１）を設け、
    ｆ）該制御装置（１１）を、前記モータによる駆動時に、前記フィルタ装置（６）の炭化水素の充填度に基づき前記内燃エンジン（２）を作動させるよう構成した
    ことを特徴とするハイブリッド型車両。
  2. 前記内燃エンジン（２）の前記インテークマニホールド（３）にバキュームリザーバ（２２）を設け、前記内燃エンジン（２）の非作動時においても前記第１及び第２の弁（９，９’）を開放して前記フィルタ装置（６）の洗浄を行えるよう構成したことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド型車両。
  3. 前記フューエルタンクエア抜きライン（１０）における前記フィルタ装置（６）と前記フューエルタンク（７）の間に第３の弁（９”）を設け、
    該第３の弁（９”）の閉鎖時に、前記フューエルタンク（７）に対して加圧可能な加圧装置（１２）を設け、
    前記フューエルタンク（７）内の圧力を検出するセンサ（１３）を設けた
    ことを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド型車両。
  4. 前記フィルタ装置（６）における炭化水素の充填度を検出する充填レベルセンサ（１４）を設けるとともに、該充填レベルセンサ（１４）を前記制御装置（１１）に接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド型車両。
  5. 前記フィルタ装置（６）を通り、前記インテークマニホールド（３）への流れを生成するポンプ（１６，１６’）を前記第２の弁（９’）と前記フィルタ装置（６）の間に設け、
    前記ポンプ（１６，１６’）を電動ポンプ又は前記内燃エンジン（２）により機械的に駆動されるポンプとして構成した
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド型車両。
  6. 前記インテークライン（５）における前記フィルタ装置（６）と前記第２の弁（９’）の間に炭化水素検出センサ（１５）を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド型車両。
  7. 前記炭化水素検出センサ（１５）をラムダセンサ又は炎イオン化検出センサとして構成したことを特徴とする請求項６記載のハイブリッド型車両。
  8. 前記インテークライン（５）における前記フィルタ装置（６）と前記第２の弁（９’）の間に質量流量を測定する測定装置（１７）を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のハイブリッド型車両。
  9. 前記測定装置（１７）をホットフィルムセンサとして構成したことを特徴とする請求項８記載のハイブリッド型車両。
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