JP2009115050A

JP2009115050A - ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2009115050A
Application number: JP2007291666A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hiranuma; 智平沼; Minehiro Murata; 峰啓村田; Yoshihisa Takeda; 好央武田; Hiroaki Fujita; 博昭藤田
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2009-05-28
Also published as: EP2211033A1; WO2009060866A1; US20100251698A1

Abstract

【課題】シリーズ式ハイブリッド電気自動車のエンジンから大気中に放出されるＮＯｘの量を低減可能なハイブリッド電気自動車の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】シリーズ式ハイブリッド電気自動車１に搭載されたエンジン２の排気通路にアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒４８を介装し、その上流側の排気中に尿素水を供給する尿素水インジェクタ６２を設ける。バッテリ８の充電状態に応じてエンジン２を始動後、排気温度が所定温度Ｔａに達するまでは尿素水供給を停止すると共に、比較的大きなＥＧＲ率として燃料噴射時期を遅角させた第１運転モードでエンジン２を運転することによりエンジン本体３０からのＮＯｘの排出を抑制し、排気温度が所定温度Ｔａに達するとエンジン２をＥＧＲ率及び燃料噴射時期の遅角量が低減された第２運転モードで運転すると共に、尿素水を供給してアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒４８でＮＯｘの選択還元を行う。
【選択図】図４

Description

本発明はハイブリッド電気自動車に用いられるエンジンの排気浄化装置に関し、特にエンジンを発電機の駆動専用とし、発電機で発電した電力をバッテリに蓄えると共に、バッテリから供給される電力で作動するモータにより駆動輪を駆動するようにしたシリーズ式ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置に関する。

従来より、エンジンを専ら発電機の駆動に用いて発電機の発電電力をバッテリに蓄えると共に、バッテリの電力をモータに供給してモータの駆動力により車両の駆動輪を駆動するようにした、いわゆるシリーズ式のハイブリッド電気自動車が開発され実用化されている。
このようなシリーズ式ハイブリッド電気自動車では、バッテリの充電率が低下した場合にエンジンを運転し、エンジンによって駆動された発電機の発電電力をバッテリに充電する。そして、発電機の発電電力によりバッテリの充電率が所定充電率まで復帰すると、エンジンが停止される。

シリーズ式ハイブリッド電気自動車に用いられるエンジンは、エンジンを走行用の動力源の１つとする場合に比べ、排気中に含まれる汚染物質が比較的少ない運転領域で運転することが可能ではあるが、その排気中には依然として汚染物質が含まれているため、排気を浄化するための排気浄化装置が使用される。この排気浄化装置に設けられた触媒を適正温度に維持するようにして排気の浄化を良好に行うようにしたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置が特許文献１によって提案されている。

また、エンジンの排気中には、汚染物質の１つであるＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれており、このＮＯｘを還元して排気を浄化するため、エンジンの排気通路にアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を配設するようにした排気浄化装置が知られている。従って、ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置においても、このようなアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を用いることが考えられる。

アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を排気浄化装置に用いた場合、還元剤としてアンモニアをアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に供給するために、アンモニアに比べて取り扱いが容易な尿素水を排気中に供給するのが一般的であり、この場合には尿素水インジェクタなどを用いて尿素水が排気中に噴射される。尿素水インジェクタから排気中に供給された霧状の尿素水は排気の熱により加水分解し、その結果生成されるアンモニアがアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に供給される。供給されたアンモニアは一旦アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着され、このアンモニアと排気中のＮＯｘとの間の脱硝反応がＮＯｘ触媒によって促進されることによりＮＯｘが還元されて排気の浄化が行われる。

このようなアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を備えた排気浄化装置の場合、エンジンの始動直後はアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒や尿素水インジェクタの温度が低く、噴射された尿素水が排気中で良好に加水分解することができない。このため、エンジンを始動してから排気温度がある程度の温度に上昇するまでは尿素水インジェクタからの尿素水の噴射を中止する必要がある。
特開２００５−２４８８７５号公報

ところが、このようにエンジンの始動後、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒や尿素水インジェクタの温度が上昇するまで尿素水の供給を中止すると、尿素水の供給を中止している間は、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤としたアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの選択還元が行われず、排気を浄化することができないという問題が生じる。

特にシリーズ式ハイブリッド電気自動車の場合には、上述したようにバッテリの充電状態に応じてエンジンの運転及び停止が繰り返されるので、ＮＯｘを選択還元して排気を浄化することのできない状態がエンジンの始動のたびに繰り返され、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の排気浄化効率が大きく低下して、より一層大きな問題となる。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリーズ式ハイブリッド電気自動車のエンジンから大気中に放出されるＮＯｘの量を低減可能なハイブリッド電気自動車の排気浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置は、エンジンを発電機の駆動専用とし、上記発電機で発電した電力をバッテリに蓄えると共に、上記バッテリから供給される電力で作動するモータにより駆動輪を駆動するようにしたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置において、上記エンジンの排気通路に介装され、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元するアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒と、上記アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の上流側の排気中に尿素水を供給する尿素水供給手段と、上記バッテリの充電状態に応じて上記エンジンを運転又は停止させると共に、上記エンジンを始動後に予め設定された供給条件が満たされると上記尿素水供給手段を制御して尿素水の供給を開始し、上記尿素水供給手段からの尿素水供給開始前には上記エンジンを第１運転モードで運転する一方、上記尿素水供給手段からの尿素水供給開始後には上記エンジンを第２運転モードで運転する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記第１運転モードでは上記第２運転モードより上記エンジンからのＮＯｘの排出が抑制されるように、上記第１運転モードと上記第２運転モードとで上記エンジンの運転状態を変更することを特徴とする（請求項１）。

このように構成されたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、エンジンは発電機の駆動専用とされ、駆動輪を駆動するモータに電力を供給するためのバッテリの充電状態に応じ、制御手段によりエンジンが運転又は停止される。
また、制御手段は、エンジンを始動後、予め設定された供給条件が満たされるまでは尿素水供給手段からの尿素水の供給を停止すると共に、エンジンを第１運転モードで運転する。そして上記供給条件が満たされると、エンジンを第２運転モードで運転すると共に、尿素水供給手段を制御して尿素水の供給を開始し、尿素水供給手段からアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の上流側の排気中に尿素水が供給される。尿素水供給手段から排気中に供給された尿素水はエンジンから排出される排気の熱により加水分解し、その結果生成されるアンモニアがアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に供給される。供給されたアンモニアは一旦アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着され、このアンモニアと排気中のＮＯｘとの間の脱硝反応がＮＯｘ触媒によって促進されることによりＮＯｘが還元されて排気の浄化が行われる。

制御手段は、こうしてエンジンを運転している際に、尿素水供給手段からの尿素水供給開始前にエンジンを第１運転モードで運転している場合には、尿素水供給手段からの尿素水供給開始後にエンジンを第２運転モードで運転している場合よりエンジンからのＮＯｘの排出が抑制されるように、第１運転モードと第２運転モードとでエンジンの運転状態を変更する。

具体的には、上記ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置において、上記制御手段は、上記第１運転モードにおける上記エンジンのＥＧＲ率を、上記第２運転モードにおける上記エンジンのＥＧＲ率より大きくすることにより、上記第１運転モードと上記第２運転モードとで上記エンジンの運転状態を変更するようにしてもよい（請求項２）。
このように構成されたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、尿素水供給手段からの尿素水供給開始前には、比較的大きいＥＧＲ率のもとでエンジンを運転することにより、エンジンからのＮＯｘ排出を抑制し、尿素水が供給されない状態でも大気中へのＮＯｘの排出量が低減される。一方、尿素水供給手段からの尿素水供給開始後には、比較的小さいＥＧＲ率のもとでエンジンを運転することにより、尿素水供給開始前よりもエンジンからのＮＯｘ排出量が増大するものの、排気中に供給された尿素水から生成されたアンモニアを還元剤として、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの選択還元が行われ、大気中へのＮＯｘの排出量は引き続き少ない状態に維持される。

更に、上記制御手段は、上記エンジンのＥＧＲ率の変更と共に、上記第１運転モードにおける上記エンジンの燃料噴射時期を、上記第２運転モードにおける上記エンジンの噴射時期より遅角することにより、上記第１運転モードと上記第２運転モードとで上記エンジンの運転状態を変更するようにしてもよい（請求項３）。
このように構成されたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、尿素水供給手段からの尿素水供給開始前には、比較的大きいＥＧＲ率のもとで燃料噴射時期を比較的大きく遅角させてエンジンを運転することにより、エンジンからのＮＯｘ排出を抑制し、尿素水が供給されない状態でも大気中へのＮＯｘの排出量が低減される。一方、尿素水供給手段からの尿素水供給開始後には、比較的小さいＥＧＲ率のもとで尿素水供給開始前より燃料噴射時期を進角させてエンジンを運転することにより、尿素水供給開始前よりもエンジンからのＮＯｘ排出量が増大するものの、良好な燃費性能を確保しながら、排気中に供給された尿素水から生成されたアンモニアを還元剤として、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの選択還元が行われ、大気中へのＮＯｘの排出量は引き続き少ない状態に維持される。

或いは、上記ハイブリッド電気自動車の排気浄化装置において、上記制御手段は、上記第１運転モードにおける上記エンジンの燃料噴射時期を、上記第２運転モードにおける上記エンジンの燃料噴射時期より遅角することにより、上記第１運転モードと上記第２運転モードとで上記エンジンの運転状態を変更するようにしてもよい（請求項４）。
このように構成されたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、尿素水供給手段からの尿素水供給開始前には、燃料噴射時期を比較的大きく遅角させてエンジンを運転することにより、エンジンからのＮＯｘ排出を抑制し、尿素水が供給されない状態でも大気中へのＮＯｘの排出量が低減される。一方、尿素水供給手段からの尿素水供給開始後には、燃料噴射時期を尿素水供給開始前よりも進角させてエンジンを運転することにより、尿素水供給開始前よりもエンジンからのＮＯｘ排出量が増大するものの、良好な燃費性能を確保しながら、排気中に供給された尿素水から生成されたアンモニアを還元剤として、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの選択還元が行われ、大気中へのＮＯｘの排出量は引き続き少ない状態に維持される。

本発明のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、エンジンを運転している際に、尿素水供給手段からの尿素水供給開始前にエンジンを第１運転モードで運転している場合には、尿素水供給手段からの尿素水供給開始後にエンジンを第２運転モードで運転している場合よりエンジンからのＮＯｘ排出量が少なくなるように、第１運転モードと第２運転モードとでエンジンの運転状態を変更するようにしたので、尿素水供給手段からの尿素水の供給が行われずにアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの選択還元が困難な場合にも、大気中に放出されるＮＯｘの量を良好に低減することができる。

また、請求項２のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、尿素水供給手段からの尿素水供給開始前には、比較的大きいＥＧＲ率のもとでエンジンを運転することにより、エンジンからのＮＯｘ排出を抑制するので、尿素水が供給されない状態でも大気中へのＮＯｘの排出量を確実に低減することができる。
更に、尿素水供給手段からの尿素水供給開始後には、比較的小さいＥＧＲ率のもとでエンジンを運転するので、エンジンを高効率運転状態に移行させてエンジンの良好な燃費を確保しながら、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒によってＮＯｘの選択還元を行うことにより、大気中に排出される排気を良好に浄化することができる。

また、請求項３のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、尿素水供給手段からの尿素水供給開始前には、比較的大きいＥＧＲ率のもとで燃料噴射時期を比較的大きく遅角させてエンジンを運転することにより、エンジンからのＮＯｘ排出を抑制するので、尿素水が供給されない状態でも大気中へのＮＯｘの排出量を、より一層確実に低減することができる。

更に、尿素水供給手段からの尿素水供給開始後には、比較的小さいＥＧＲ率のもとで尿素水供給開始前より燃料噴射時期を進角させてエンジンを運転するので、エンジンを高効率運転状態に移行させてエンジンの良好な燃費性能を確保しながら、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒によってＮＯｘの選択還元を行うことにより、大気中に排出される排気を良好に浄化することができる。

また、請求項４のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置によれば、尿素水供給手段からの尿素水供給開始前には、燃料噴射時期を比較的大きく遅角させてエンジンを運転することにより、エンジンからのＮＯｘ排出を抑制するので、尿素水が供給されない状態でも大気中へのＮＯｘの排出量を確実に低減することができる。
更に、尿素水供給手段からの尿素水供給開始後には、尿素水供給開始前よりも燃料噴射時期を進角させてエンジンを運転するので、エンジンを高効率運転状態に移行させてエンジンの良好な燃費性能を確保しながら、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒によってＮＯｘの選択還元を行うことにより、大気中に排出される排気を良好に浄化することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用されたシリーズ式のハイブリッド電気自動車１の全体構成図である。
４気筒のディーゼルエンジンであるエンジン２の出力軸は発電機４の回転軸に連結されており、エンジン２の出力は専ら発電機４の駆動に用いられる。エンジン２によって駆動される発電機４の発電電力は、インバータ６を介してバッテリ８に蓄えられる。インバータ６は、発電機４から供給される電力によってバッテリ８が適正に充電されるよう、発電機４とバッテリ８との間に流れる電流を制御することにより、発電機４の発電電力を調整する。また発電機４は、エンジン２が停止しているときにバッテリ８からインバータ６を介して電力が供給されることによりモータとして作動し、エンジン２をクランキングする機能も有している。

一方、ハイブリッド電気自動車１には走行用のモータ１０が搭載されており、モータ１０の出力軸は、減速装置１２、差動装置１４及び１対の駆動軸１６を介して左右の駆動輪１８に連結されている。モータ１０にはインバータ６を介してバッテリ８の電力が供給され、インバータ６によってモータ１０に供給される電力を調整することにより、モータ１０から駆動輪１８に伝達される駆動力を調整することができるようになっている。

また、車両制動時には、モータ１０が発電機として作動し、駆動輪１８の回転による運動エネルギがモータ１０に伝達されて交流電力に変換されることにより回生制動トルクを発生する。そして、この交流電力はインバータ６によって直流電力に変換された後、バッテリ８に充電され、駆動輪１８の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。

ＨＥＶ−ＥＣＵ（制御手段）２０は、エンジン２、発電機４、インバータ６及びモータ１０や車両の運転状態、ならびにエンジン２を制御するためのエンジンＥＣＵ（制御手段）２２や、バッテリ８の状態を監視するバッテリＥＣＵ２４などから情報を収集し、これらの情報に基づき、エンジン２、発電機４、インバータ６及びモータ１０が適正に作動するよう、エンジンＥＣＵ２２やバッテリＥＣＵ２４に指令を送りながら統合制御を行う。

即ち、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０にはアクセルペダル２６の操作量を検出するアクセル開度センサ２８が接続されており、アクセル開度センサ２８が検出したアクセルペダル２６の操作量に応じてインバータ６を制御することにより、運転者の要求に応じてモータ１０から駆動輪１８に伝達される駆動力を調整する。また、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は車両制動時にインバータ６を制御し、発電機として作動するモータ１０からバッテリ８に供給される電力を調整して、モータ１０が発生する回生制動力の制御を行う。更に、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、バッテリ８を充電する必要が生じたときに、エンジン２を始動してエンジン２により発電機４を駆動するようエンジンＥＣＵ２２に指令を送ると共に、発電機４から所定の発電電力を発生させることによってバッテリ８が適正に充電されるようインバータ６を制御する。

エンジンＥＣＵ２２は、エンジン２の運転制御全般を行うために設けられており、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令に基づき、発電機４を駆動して発電機４からバッテリ８の充電に必要な発電電力を得るためのエンジン２の運転制御などを行って、エンジン２の燃料の噴射量や噴射時期などを調整すると共に、エンジン２から得た各種情報をＨＥＶ−ＥＣＵ２０に送っている。

また、バッテリＥＣＵ２４は、バッテリ８の温度や電圧、インバータ６とバッテリ８との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１８の充電率ＳＯＣを求め、上記検出結果と共にＨＥＶ−ＥＣＵ２０に送っている。
このように構成されたハイブリッド電気自動車１において運転者がアクセルペダル２６を踏み込むと、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はアクセル開度センサ２８が検出したアクセルペダル２６の操作量と、図示しない走行速度センサが検出した車両走行速度とに基づき、駆動輪１８に伝達すべき駆動トルクを求め、この駆動トルクをモータ１０が発生するようにインバータ６を制御する。これによりバッテリ８の電力がインバータ６を介してモータ１０に供給され、モータ１０が発生する駆動トルクが減速機１２、差動装置１４及び駆動軸１６を介して左右の駆動輪１８に伝達されて車両が走行する。

モータ１０への電力供給によってバッテリ８の充電率は徐々に低下するので、バッテリ８が過放電状態にならないようにするため、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はバッテリＥＣＵ２４から送られたバッテリ８の充電率ＳＯＣに応じ、エンジン２を運転して発電機４を駆動するようエンジンＥＣＵ２２に指令を送る。
エンジンＥＣＵ２２は、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令に従ってエンジン２の運転制御を行い、バッテリ８の充電率が低下して充電が必要となったときにエンジン２を始動し、エンジン２に発電機４を駆動させる。このとき、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は所定の目標回転数において所定の目標電力が発電機４によって発電されるようにインバータ６を制御し、これに対応してエンジンＥＣＵ２２はエンジン２の回転数が目標回転数となるようにエンジン２を制御する。そして、このときの目標回転数及び目標電力は、バッテリ８を効率良く充電可能であると共に、エンジン２の回転数及び負荷が予め設定された運転領域内にあるように定められている。この予め定められた運転領域としては、例えば排気中のＮＯｘの濃度を極力低くするような運転領域や、エンジン２の運転効率が比較的高くなるような運転領域などであり、ハイブリッド電気自動車１の仕様や、エンジン２の仕様などによって予め定められる。

エンジン２を運転している場合、エンジン２の排気中にはＮＯｘやパティキュレートなどの大気汚染物質が含まれるため、エンジン２の排気は大気中に排出する前に浄化する必要がある。そこで、以下ではエンジン２において排気を浄化するための構成について、エンジン２のシステム構成図である図２に基づき詳細に説明する。
図２に示すようにエンジン２は、各気筒内において燃料を燃焼させることにより発電機４を駆動するための駆動力を発生するエンジン本体３０を有する。エンジン本体３０の各気筒には、燃料を燃焼させるための空気を吸気管３２から導入してエンジン本体３０の各気筒に供給するための吸気マニホールド３４が接続されている。また、エンジン本体３０の各気筒には、燃料の燃焼によって発生した排気を排出するための排気マニホールド３６が接続されており、この排気マニホールド３６は合流して排気管（排気通路）３８に接続されている。

エンジン本体３０には、各気筒内に燃料を噴射するためのインジェクタ４０が気筒毎に設けられており、各インジェクタ４０には、図示しない燃料噴射ポンプから高圧の燃料が供給される。また、吸気マニホールド３４と排気マニホールド３６との間には、エンジン本体３０から排出された排気の一部を吸気側に還流するためのＥＧＲ通路４２が接続されており、このＥＧＲ通路４２に介装されたＥＧＲ弁４４の開度を制御することにより吸気側に還流する排気の量を変更して、ＥＧＲ率を調整することができるようになっている。

排気管３８には、エンジン本体３０から排出される排気を浄化して大気中に排出するための排気後処理装置４６が介装されている。この排気後処理装置４６は、上流側ケーシング４８と、上流側ケーシング４８の下流側に連通路５０で連通された下流側ケーシング５２とで構成されている。上流側ケーシング４８内には、前段酸化触媒５４が収容されると共に、この前段酸化触媒５４の下流側にパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）５６が収容されている。

フィルタ５６は、排気中のパティキュレートを捕集することによりエンジン本体３０から排出される排気を浄化する。また、前段酸化触媒５４は排気中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化させてＮＯ_２（二酸化窒素）を生成するので、このように前段酸化触媒５４とフィルタ５６とを配置することにより、フィルタ５６に捕集され堆積しているパティキュレートは、前段酸化触媒５４から供給されたＮＯ_２と反応して酸化し、フィルタ５６の連続再生が行われるようになっている。

一方、下流側ケーシング５２内には、アンモニアを吸着し、吸着したアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を選択還元して排気を浄化するアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒（以下ＳＣＲ触媒という）５８が収容されると共に、このＳＣＲ触媒５８の下流側にはＳＣＲ触媒５８から流出したアンモニアを除去するための後段酸化触媒６０が収容されている。この後段酸化触媒６０は、後述するフィルタ５６の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するＣＯ（一酸化炭素）を酸化し、ＣＯ_２（二酸化炭素）として大気中に排出する機能も有している。

また、連通路５０には、連通路５０内の排気中に尿素水を噴射供給する尿素水インジェクタ（尿素水供給手段）６２が設けられており、尿素水を蓄えた尿素水タンク６４から図示しない尿素水供給ポンプを介して尿素水インジェクタ６２に尿素水が供給され、尿素水インジェクタ６２を開閉することによって尿素水インジェクタ６２から連通路５０内の排気中に尿素水が噴射されるようになっている。

尿素水インジェクタ６２から噴射された霧状の尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、ＳＣＲ触媒５８に供給される。ＳＣＲ触媒５８は供給されたアンモニアを一旦吸着し、吸着したアンモニアと排気中のＮＯｘとの脱硝反応を促進することにより、ＮＯｘを無害なＮ_２とする。なお、このとき、アンモニアがＮＯｘと反応せずにＳＣＲ触媒５８から流出した場合には、このアンモニアが後段酸化触媒６０によって除去されるようになっている。

更に、下流側ケーシング５２内のＳＣＲ触媒５８上流側には排気温度を検出するための排気温度センサ６６が設けられており、この排気温度センサ６６はＳＣＲ触媒５８に流入する排気の温度を検出する。
エンジンＥＣＵ２２は、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令に対応してエンジン本体３０や尿素水インジェクタ６２の制御を行うものであって、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、エンジン本体３０の回転数を検出する回転数センサ６８など、エンジン本体３０に設けられた図示しない各種センサからの情報に基づき、エンジン本体３０のインジェクタ４から各気筒への燃料供給量、ＥＧＲ弁４４の開度、及び尿素水インジェクタ６２からの尿素水供給量などの様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。

以上のように構成されるエンジン２は、モータ１０への電力供給によってバッテリ８の充電率が低下し、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０がバッテリＥＣＵ２４によって検出されたバッテリ８の充電率ＳＯＣに基づき、バッテリ８を充電する必要があると判断した場合に、エンジンＥＣＵ２２によって始動される。そして始動後は、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令に基づき、発電機４の発電電力によってバッテリ８が適正に充電されるよう、エンジンＥＣＵ２２によって制御される。

このようなエンジン２による発電機４の駆動、及び発電機４の発電電力によるバッテリ８の充電によってバッテリ８の充電率を適正に維持するため、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は図３のフローチャートに従い、充電制御を所定の制御周期で繰り返し実行する。この充電制御は、ハイブリッド電気自動車１の車室内に設けられた図示しない始動スイッチがオンに操作されると開始され、オフに操作されると終了するようになっている。

始動スイッチのオン操作によって充電制御が開始されると、まずＨＥＶ−ＥＣＵ２０はステップＳ１でフラグＦ１の値が１であるか否かを判定する。このフラグＦ１はバッテリ８の充電の要否を示すものであり、フラグＦ１の値が０であるときにはバッテリ８の充電が不要であることを示す一方、フラグＦ１の値が１であるときにはバッテリ８の充電が必要であることを示す。

充電制御開始時におけるフラグＦ２の初期値は０となっているので、ステップＳ１の判定によりＨＥＶ−ＥＣＵ２０は処理をステップＳ２に進める。ステップＳ２においてＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、バッテリＥＣＵ２４によって検出されたバッテリ８の充電率ＳＯＣが所定の下限充電率ＳＬを下回ったか否かを判定する。
下限充電率ＳＬはバッテリ８の充電の要否を判断するための判定値である。バッテリ８の充電率ＳＯＣが下限充電率ＳＬを下回っていない場合、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、充電を必要とするほどバッテリ８の充電率ＳＯＣが低下していないものと判断し、処理をステップＳ３に進め、エンジンＥＣＵ２２にエンジン２の停止を指令すると共に、発電機４による発電を行わないようにインバータ６を制御する。エンジン２は既に停止状態にあることから、エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令を受けてエンジン２を停止状態に維持する。

更に、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は次のステップＳ４でエンジンＥＣＵ２２に尿素水の供給の停止を指令した後、その制御周期を終了する。尿素水インジェクタ６２からの尿素水の供給はまだ行われていないので、エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令を受けて尿素水の供給停止状態を維持する。
次の制御周期でＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、再びステップＳ１から処理を開始する。フラグＦ１の値が０のままであるため、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は処理をステップＳ１からステップＳ２に進め、再びバッテリ８の充電率ＳＯＣが所定の下限充電率ＳＬを下回ったか否かを判定する。従って、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、バッテリ８の充電率ＳＯＣが下限充電率ＳＬを下回らない限りステップＳ１乃至Ｓ４の処理を繰り返し、エンジン２が停止状態に維持されて発電機４による発電が行われない状態に維持されると共に尿素水インジェクタ６２からの尿素水の供給が停止状態に維持される。

バッテリ８の放電が進み、バッテリ８の充電率ＳＯＣが下限充電率ＳＬを下回ると、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は処理をステップＳ２からステップＳ５に進める。
ステップＳ５でＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、ステップＳ２においてバッテリ８の充電が必要であると判断したことからフラグＦ１の値を１とし、次のステップＳ６ではエンジン２を始動する。

即ち、ステップＳ６においてＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、エンジンＥＣＵ２２にエンジン２を始動するよう指令を送ると共に、発電機４がモータとして作動するようにインバータ６を制御する。これに合わせて、エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令に従い、エンジン２を始動するべくエンジン２への燃料の供給を開始する。こうして発電機４がモータとして作動することによりエンジン２をクランキングすると共に、エンジンＥＣＵ２２がエンジン２への燃料供給を開始することにより、エンジン２が始動する。

エンジン２の始動が完了すると、エンジンＥＣＵ２２はエンジン２の始動を完了した旨の情報をＨＥＶ−ＥＣＵ２０に通知する。これを受けてＨＥＶ−ＥＣＵ２０は発電機４のモータ作動を終了するようインバータ６に制御信号を送出した後、処理をステップＳ６からステップＳ７に進める。
ステップＳ７でＨＥＶ−ＥＣＵ２０はエンジンＥＣＵ２２から送られてくる情報に基づき、排気温度センサ６６によって検出されたＳＣＲ触媒５８に流入する排気の温度Ｔｃが所定温度Ｔａに達したか否かを判定する。この所定温度Ｔａは、尿素水インジェクタ６２から排気中に噴射された尿素水に含まれる尿素が支障なく加水分解してアンモニアに転化可能な下限温度に基づいて、例えば２００℃に設定される。そして、エンジン２を始動してから間もないために排気温度Ｔｃが所定温度Ｔａに達していない場合、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は尿素水インジェクタ６２から尿素水を噴射することができないものと判断して処理をステップＳ８に進める。

ステップＳ８では、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０が第１運転モードを選択すると共に、エンジンＥＣＵ２２に対してエンジン２を第１運転モードで運転するよう指令する。この第１運転モードでＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、バッテリ８を効率良く充電可能な電力として予め定められた目標電力Ｗｔを、予め定められた目標回転数Ｎｔのもとで発電機４が発電するようにインバータ６を制御する。また、エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令を受け、第１運転モードで運転するようにエンジン２を制御する。

この第１運転モードにおいてエンジンＥＣＵ２２は、目標回転数Ｎｔでエンジン２を運転すると共に、エンジン本体３０からのＮＯｘの排出を抑制する運転状態となるようにエンジン２を制御する。より具体的には、エンジン２のＥＧＲ率を所定の目標ＥＧＲ率ＲｅとするようにＥＧＲ弁４４の開度を制御すると共に、エンジン２の各インジェクタ４０における燃料噴射時期を、予め定められた基準燃料噴射時期から所定の遅角量Ｄｆだけ遅角させる。

この目標ＥＧＲ率Ｒｅは、エンジン２の排気を大量に吸気側に還流させて、エンジン本体３０の各燃焼室における燃焼温度を低下させ、エンジン本体３０からのＮＯｘ排出量を大幅に低減可能な値として、例えば４０〜５０％に設定されている。また、燃料噴射時期は、このようなＥＧＲ率による大量ＥＧＲと組み合わせてエンジン本体３０からのＮＯｘ排出量を低減するように遅角量Ｄｆが設定されている。なお、基準燃料噴射時期は、エンジン２を高効率で運転可能な燃料の噴射時期として予め求められ設定されている。

ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、このようにしてステップＳ８で第１運転モードによるエンジン２の運転と発電機４による発電を行い、次のステップＳ９に処理を進めると、エンジンＥＣＵ２２に尿素水の供給の停止を指令する。尿素水インジェクタ６２からの尿素水の供給はまだ行われていないので、エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令を受けて尿素水の供給停止状態を維持する。

更に次のステップＳ１２に処理を進めると、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はバッテリＥＣＵ２４によって検出されたバッテリ８の充電率ＳＯＣが所定の上限充電率ＳＵに達したか否かを判定する。上限充電率ＳＵは、バッテリ８の充電が完了したか否かを判定するための判定値であり、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はステップＳ１２でバッテリ８の充電率ＳＯＣが上限充電率ＳＵに達したと判定することにより、バッテリ８の充電が完了したものと判断する。そして、バッテリ８の充電率ＳＯＣが上限充電率ＳＵに達していない場合、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はその制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップＳ１から処理を開始する。

次の制御周期では、バッテリ８の充電が必要となってフラグＦ１の値が既に１となっており、エンジン２が始動されて運転中であることから、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は処理をステップＳ１から直接ステップＳ７に進める。ステップＳ７でＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、エンジンＥＣＵ２２から送られてくる情報に基づき、排気温度センサ６６によって検出されたＳＣＲ触媒５８に流入する排気の温度Ｔｃが所定温度Ｔａに達したか否かを再び判定する。

従って、エンジン２を始動した後、排気温度Ｔｃが上昇して所定温度Ｔａに達しない限りは、制御周期毎にステップＳ１からステップＳ７を経てステップＳ８及びＳ９の処理が繰り返され、上述したような第１運転モードによるエンジン２の運転と発電機４による発電が行われると共に、尿素水インジェクタ６２からの尿素水の供給は停止状態に維持される。このため、排気中に供給された尿素から生成されるアンモニアを還元剤としたＮＯｘの選択還元を行うことはできないが、この間はエンジン２が第１運転モードで運転されることにより、エンジン本体３０からのＮＯｘ排出量が低く抑えられるので、排気後処理装置４６から大気中へのＮＯｘ排出量を低く維持することができる。

エンジン２の運転が継続し、排気温度Ｔｃが上昇して所定温度Ｔａに達すると、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はステップＳ７の判定によって処理をステップＳ１０に進める。
ステップＳ１０では、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０が第２運転モードを選択すると共に、エンジンＥＣＵ２２に対してエンジン２を第２運転モードで運転するよう指令する。この第２運転モードでＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、上述した第１運転モードと同様に、バッテリ８を効率良く充電可能な電力として予め定められた目標電力Ｗｔを、予め定められた目標回転数Ｎｔのもとで発電機４が発電するようにインバータ６を制御する。また、エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令を受け、第２運転モードで運転するようにエンジン２を制御する。

この第２運転モードにおいてエンジンＥＣＵ２２は、目標回転数Ｎｔでエンジン２を運転すると共に、エンジン２のＥＧＲ率を０％とするようにＥＧＲ弁４４の開度を制御すると共に、エンジン２の各インジェクタ４０における燃料噴射時期を基準燃料噴射時期とする。なお、第２運転モードにおけるＥＧＲ率は、エンジン２の仕様などに応じ、必要であれば数％程度に設定するようにしてもよいが、いずれにしても第１運転モードの場合の目標ＥＧＲ率Ｒｅよりは大幅に減少したものとなる。

このように第２運転モードにおいてＥＧＲ率を０％（もしくは数％）として第１運転モードに比べて大幅にＥＧＲ率を低下させると共に、燃料噴射時期を基準燃料噴射時期とすることにより、エンジン本体３０の各燃焼室における燃焼効率が上昇し、エンジン２を高効率で運転することができる。
一方、このようにしてエンジン２のＥＧＲ率を減少させると共に燃料噴射時期を基準噴射時期に戻すことにより、エンジン本体３０からのＮＯｘ排出量は増大するが、上述したように排気温度Ｔｃが所定温度Ｔａに達して尿素水インジェクタ６２から尿素水を供給可能な状態にあることから、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は次のステップＳ１１に処理を進めて、尿素水の供給を行うようにエンジンＥＣＵ２２に指令を発する。

エンジンＥＣＵ２２はＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令を受け、第２運転モードで運転しているときのエンジン２の単位時間あたりのＮＯｘ排出量を演算し、その排出量のＮＯｘを全て選択還元する上で必要なアンモニア供給量に基づき、単位時間あたりの尿素水の目標供給量Ｍ１を求める。こうして求めた目標供給量Ｍ１に基づき、エンジンＥＣＵ２２は尿素水インジェクタ６２を制御して尿素水の供給を行う。

尿素水インジェクタ６２から噴射された尿素水中の尿素は、前述したように排気の熱によって加水分解し、アンモニアが生成される。尿素水から生成されたアンモニアは還元剤としてＳＣＲ触媒５８に流入し、排気中のＮＯｘを還元して排気を浄化する。従って、エンジン２が第２運転モードで運転することにより上述のようにエンジン本体３０からのＮＯｘ排出量が増大しても、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤としたＳＣＲ触媒５８による選択還元によって、排気後処理装置４６から大気中に排出されるＮＯｘの量は引き続き低く抑えられる。

こうしてステップＳ１０で第２運転モードを選択し、ステップＳ１１で尿素水の供給を行うと、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は次のステップＳ１２に処理を進め、前述したようにバッテリＥＣＵ２４によって検出されたバッテリ８の充電率ＳＯＣが所定の上限充電率ＳＵに達したか否かを判定する。そして、バッテリ８の充電率ＳＯＣが上限充電率ＳＵに達していない場合、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はその制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップＳ１から処理を開始する。

次の制御周期では、バッテリ８の充電が必要となってフラグＦ１の値が既に１となっており、エンジン２が運転中であることから、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は処理をステップＳ１から直接ステップＳ７に進める。ステップＳ７でＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、エンジンＥＣＵ２２から送られてくる情報に基づき、排気温度センサ６６によって検出されたＳＣＲ触媒５８に流入する排気の温度Ｔｃが所定温度Ｔａに達したか否かを再び判定する。
排気温度Ｔｃは既に所定温度Ｔａに達しているので、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はステップＳ７の判定によって処理をステップＳ１０及び次のステップＳ１１に進め、上述したようにして第２運転モードによるエンジン２の運転及び発電機４による発電を行い、更に処理をステップＳ１２に進める。

従って、ステップＳ１２において、バッテリ８の充電率ＳＯＣが上限充電率ＳＵに達していないとＨＥＶ−ＥＣＵ２０が判定する限りは、第２運転モードによるエンジン２の運転及び発電機４による発電が行われ、エンジン２が高効率で運転されると共にエンジン本体３０から排出されたＮＯｘが、尿素水インジェクタ６２によって供給された尿素水から生成されるアンモニアを還元剤として、ＳＣＲ触媒５８によって選択還元され、排気が浄化される。

なお、本実施形態では、ステップＳ７の判定によって第１運転モードから第２運転モードに移行する際には、エンジン２のＥＧＲ率を直ちに第２運転モードに対応した目標ＥＧＲ率に切り換えるのではなく、ステップＳ７で最初に排気温度Ｔｃが所定温度Ｔａに達したと判定したから所定の期間をかけて徐々に第２運転モードに対応した目標ＥＧＲ率に変更するようにしている。また、このときの燃料噴射時期についても同様に、ステップＳ７で最初に排気温度Ｔｃが所定温度Ｔａに達したと判定したから所定の期間をかけて徐々に基準燃料噴射時期に変更するようにしている。このようにすることで、エンジン２の運転状態の急変を避け、スムーズに第１運転モードから第２運転モードに移行させることができる。

こうして第２運転モードで運転するエンジン２によって発電機４を駆動し、発電機４による目標電力Ｗｔの発電電力によってバッテリ８の充電が進み、ステップＳ１２においてバッテリ８の充電率ＳＯＣが上限充電率ＳＵに達したと判定すると、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０はバッテリ８の充電が完了したものと判断して処理をステップＳ１３に進め、フラグＦ１の値を０にリセットする。

次に、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は処理をステップＳ３に進め、エンジンＥＣＵ２２にエンジン２を停止するよう指令すると共に、インバータ６を制御して発電機４による発電を停止する。エンジンＥＣＵ２２は、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令を受け、エンジン２への燃料供給を中止することにより、エンジン２を停止させる。
更に、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は処理をステップＳ４に進め、エンジンＥＣＵ２２に尿素水インジェクタ６２からの尿素水の供給を停止するよう指令した後、その制御周期を終了する。エンジンＥＣＵ２２は、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０からの指令を受け、尿素水インジェクタ６２を制御して尿素水の供給を停止する。

次の制御周期では、処理が再びステップＳ１から開始されるが、バッテリ８の充電が完了してフラグＦ１の値が０にリセットされているので、ＨＥＶ−ＥＣＵ２０は処理をステップＳ２に進め、バッテリＥＣＵ２４によって検出されたバッテリ８の充電率ＳＯＣが下限充電率ＳＬを下回ったか否かを判定する。従って、バッテリ８の充電率ＳＯＣが再び低下して下限充電率ＳＬを下回らない限り、前述したようにステップＳ１乃至Ｓ４の処理が制御周期毎に繰り返されて、エンジン２が停止状態に維持され発電機４による発電が行われない状態とされると共に、尿素水インジェクタ６２による尿素水の供給停止状態が維持される。

以上のようなＨＥＶ−ＥＣＵ２０による充電制御が行われたときの、エンジン２の運転状態、ＳＣＲ触媒５８に流入する排気の温度、尿素水の供給状態、排気後処理装置４６から排出される排気中のＮＯｘ濃度、エンジン２のＥＧＲ率及び燃料噴射時期の遅角量のそれぞれの時間的変化を図４に示す。なお、図４における燃料噴射時期遅角量は、第２運転モードでエンジン２を運転する際の基準燃料噴射時期からの遅角量として示している。

図４において、バッテリ８の充電率ＳＯＣが低下して時刻ｔ１に下限充電率ＳＬを下回り、エンジン２が始動されたとすると、まず時刻ｔ１以降においてエンジン２は第１運転モードで運転される。
第１運転モードにおいてエンジンＥＣＵ２２は、エンジン回転数が目標回転数Ｎｔとなるようにインジェクタ４による燃料供給量を制御する。また、このとき燃料噴射時期は、基準燃料噴射時期から遅角量Ｄｆだけ遅角されている。更にエンジンＥＣＵ２２は、エンジン２におけるＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率ＲｅとなるようにＥＧＲ弁４４の開度を制御することにより、エンジン２では大量の排気がＥＧＲ通路４２を介して吸気側に還流される。

これと同時にＨＥＶ−ＥＣＵ２０は、発電機４が目標回転数Ｎｔのもとで目標電力Ｗｔの電力を発電するようにインバータ６を制御する。この結果、発電機４の発電電力によってバッテリ８の充電が開始され、バッテリ８の充電率ＳＯＣが徐々に上昇していく。
エンジン２の第１モードでの運転によってエンジン２の排気温度は徐々に上昇するが、エンジン２を始動してからしばらくの間、排気温度Ｔｃは尿素水インジェクタ６２からの尿素水の供給が可能となる所定温度Ｔａよりは低くなっている。従って、尿素水インジェクタ６２からの尿素水の供給は行われない。このため、排気温度の上昇によってＳＣＲ触媒５８が活性化しても、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤としたＮＯｘの選択還元により排気を浄化することはできない。

しかしながら、上述したように、エンジン２の始動後はエンジン２が第１運転モードで運転されることにより、エンジン２のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率Ｒｅとされて大量の排気が吸気側に還流されると共に、燃料噴射時期が基準噴射時期から遅角量Ｄｆだけ遅角されるので、エンジン本体３０からのＮＯｘの排出が大幅に抑制される。即ち、このような大量の排気還流と燃料噴射時期の遅角を行わなかった場合には、図４中に一点鎖線で示すように、エンジン本体３０から排出された大量のＮＯｘがそのまま排気後処理装置４６から排出され、排気後処理装置４６から放出される排気は高いＮＯｘ濃度を有することになる。これに対し、実際にはエンジン２を第１運転モードで運転することにより、実線で示すようにエンジン本体３０からのＮＯｘの排出が抑制されるので、排気後処理装置４６から排出される排気中のＮＯｘの濃度は低く抑えられる。

第１運転モードによるエンジン２の運転が継続することによりエンジン２の排気温度Ｔｃが上昇し、時刻ｔ２で所定温度Ｔａに達すると、尿素水インジェクタ６２からの尿素水の供給が可能となったものとして、尿素水インジェクタ６２から目標供給量Ｍ１による尿素水の供給が開始される。尿素水から生成されたアンモニアは還元剤としてＳＣＲ触媒５８に供給され、エンジン本体３０から排出された排気に含まれるＮＯｘの選択還元が行われることにより排気が浄化される。

また、これに合わせてエンジン２の運転が第１運転モードから第２運転モードに切り換えられる。第２運転モードでは、エンジン回転数が第１運転モードの場合と同じく目標回転数Ｎｔになるようにエンジン２が制御されると共に、発電機４が目標回転数Ｎｔのもとで目標電力Ｗｔの発電を行うようインバータ６が制御されるが、エンジン２のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率Ｒｅから０％（又は数％）に変更されると共に、遅角量Ｄｆだけ遅角されていた燃料噴射時期が基準燃料噴射時期に変更される。なお、第１運転モードから第２運転モードへの切り換えによりＥＧＲ率及び燃料噴射時期を変更する際には、図４に示すように、それぞれ第２運転モードに対応した値に徐々に近づけていくことにより、エンジン２の運転をスムーズに切り換えるようにしている。

エンジン２が第２運転モードで運転されることにより、エンジン本体３０からのＮＯｘ排出量は第１運転モードの場合よりも増大するが、上述したように第２運転モードへの移行に伴って尿素水インジェクタ６２からの尿素水の供給が開始されているので、エンジン本体３０から排出されたＮＯｘはＳＣＲ触媒５８において選択還元され、図４に示すように排気後処理装置４６から排出される排気中のＮＯｘ濃度は引き続き低く維持される。

第２運転モードで運転されるエンジン２によって駆動された発電機４の発電電力によりバッテリ８の充電が進み、時刻ｔ３でバッテリ８の充電率ＳＯＣが上限充電率ＳＵに達すると、バッテリ８の充電が完了したものとしてエンジン２が停止されると共に、尿素水インジェクタ６２からの尿素水の供給が停止される。
以上のように、バッテリ８の充電が必要となってエンジン２を運転する際に、エンジン２の排気温度が低いために尿素水インジェクタ６２から尿素水を供給することができない場合には、エンジン２を第１運転モードで運転し、エンジン２のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率Ｒｅとすると共に燃料噴射時期を基準噴射時期から遅角量Ｄｆだけ遅角することにより、エンジン本体３０からのＮＯｘの排出を抑制するようにしたので、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤としたＳＣＲ触媒５８によるＮＯｘの選択還元が困難であっても、排気後処理装置４６から排出されるＮＯｘの量を確実に低減することができる。

また、エンジン２の排気温度が上昇して尿素水インジェクタ６２から尿素水を供給することができようになると、エンジン２を第２運転モードで運転し、エンジン２のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率Ｒｅより小さくして０％（又は数％）とすると共に、燃料噴射時期の遅角をやめて基準噴射時期とすることにより、エンジン２を高効率で運転し、良好な燃費性能を確保することができる。このとき、尿素水インジェクタ６２から尿素水が供給されることにより、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤としてＳＣＲ触媒５８においてＮＯｘが選択還元されるので、エンジン２が第２運転モードに移行することによりエンジン本体３０からのＮＯｘ排出量が増大しても、排気後処理装置４６から排出される排気中のＮＯｘの量を引き続き低く抑えることができる。

以上で本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、エンジン２を第１運転モードで運転する際に、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率Ｒｅとして大量の排気還流を行うと共に、燃料噴射時期を遅角量Ｄｆだけ基準燃料噴射時期から遅角することにより、エンジン本体３０からのＮＯｘの排出を抑制するようにしたが、ＮＯｘ排出の抑制方法については、これに限定されるものではない。即ち、燃料噴射時期の遅角は行わずにＥＧＲ率のみを目標ＥＧＲ率Ｒｅとしてもよいし、ＥＧＲ率を第２運転モードのように０％（又は数％）のままとし、燃料噴射時期を基準燃料噴射時期から遅角量Ｄｆだけ遅角するようにしてもよい。或いは、上述したようなＥＧＲ率や燃料噴射時期に代え、異なる方法によってエンジン２の運転状態を変更し、ＮＯｘの排出を抑制するようにしてもよい。

更に、上記実施形態では、第１運転モードにおける目標ＥＧＲ率Ｒｅ及び遅角量Ｄｆをいずれも一定値としたが、エンジン２の運転状態や周囲の環境などに応じて可変としてもよい。これは、第２運転モードにおけるＥＧＲ率や燃料噴射時期についても同様である。
また、上記実施形態では、エンジン２の運転を第１運転モードから第２運転モードに切り換えてＥＧＲ率及び燃料噴射時期を変更する際には、それぞれ第２運転モードに対応した値に徐々に近づけていくようにしたが、直ちに第２運転モードに対応した値に切り換えるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ＳＣＲ触媒５８に流入する排気の温度のみで尿素水の供給の可否を判定するようにしたが、尿素水供給の可否判定条件はこれに限定されるものではなく、例えば、尿素水インジェクタ６２の故障の有無や、尿素水タンク６４内の尿素水貯蔵量、或いはエンジン２の各種運転状態などを判定条件に含めるようにしてもよい。更に、排気温度の計測位置も上記実施形態の位置に限定されるものではなく、ＳＣＲ触媒５８の触媒温度を用いたり、エンジン２の運転状態に基づいて推定したりしてもよい。

また、上記実施形態では、排気後処理装置４６として、ＳＣＲ触媒５８のほかにフィルタ５６を設け、これに対応してフィルタ５６の上流側に前段酸化触媒５４を設けると共にＳＣＲ触媒５８の下流側に後段酸化触媒６０を設けるようにしたが、ＳＣＲ触媒５８以外の構成及び配置については、これに限定されるものではなく、必要に応じて省略することも可能であると共に、更に別の排気浄化装置と組み合わせることも可能である。

なお、上記実施形態では、エンジン２を４気筒のディーゼルエンジンとしたが、エンジン２の気筒数及び形式はこれに限定されるものではなく、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元するＳＣＲ触媒５８を有したエンジンを搭載するシリーズ式のハイブリッド電気自動車であれば本発明を同様に適用可能である。

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用されたハイブリッド電気自動車の全体構成図である。図１のハイブリッド電気自動車に搭載されているエンジンのシステム構成図である。ＨＥＶ−ＥＣＵが行う充電制御のフローチャートである。図３の充電制御におけるエンジンの運転状態、エンジンのＥＧＲ率、燃料噴射時期の遅角量及び尿素水の供給状態と、排気温度及び排気後処理装置から排出される排気中のＮＯｘ濃度との関係を時間的変化によって示すタイムチャートである。

符号の説明

１ハイブリッド電気自動車
２エンジン
４発電機
８バッテリ
１０モータ
１８駆動輪
２０ＨＥＶ−ＥＣＵ（制御手段）
２２エンジンＥＣＵ（制御手段）
３８排気管（排気通路）
４０インジェクタ
４４ＥＧＲ弁
５８ＳＣＲ触媒（アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒）
６２尿素水インジェクタ（尿素水供給手段）

Claims

エンジンを発電機の駆動専用とし、上記発電機で発電した電力をバッテリに蓄えると共に、上記バッテリから供給される電力で作動するモータにより駆動輪を駆動するようにしたハイブリッド電気自動車の排気浄化装置において、
上記エンジンの排気通路に介装され、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元するアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒と、
上記アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の上流側の排気中に尿素水を供給する尿素水供給手段と、
上記バッテリの充電状態に応じて上記エンジンを運転又は停止させると共に、上記エンジンを始動後に予め設定された供給条件が満たされると上記尿素水供給手段を制御して尿素水の供給を開始し、上記尿素水供給手段からの尿素水供給開始前には上記エンジンを第１運転モードで運転する一方、上記尿素水供給手段からの尿素水供給開始後には上記エンジンを第２運転モードで運転する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記第１運転モードでは上記第２運転モードより上記エンジンからのＮＯｘの排出が抑制されるように、上記第１運転モードと上記第２運転モードとで上記エンジンの運転状態を変更することを特徴とするハイブリッド電気自動車の排気浄化装置。
上記制御手段は、上記第１運転モードにおける上記エンジンのＥＧＲ率を、上記第２運転モードにおける上記エンジンのＥＧＲ率より大きくすることにより、上記第１運転モードと上記第２運転モードとで上記エンジンの運転状態を変更することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置。
上記制御手段は、上記エンジンのＥＧＲ率の変更と共に、上記第１運転モードにおける上記エンジンの燃料噴射時期を、上記第２運転モードにおける上記エンジンの噴射時期より遅角することにより、上記第１運転モードと上記第２運転モードとで上記エンジンの運転状態を変更することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置。
上記制御手段は、上記第１運転モードにおける上記エンジンの燃料噴射時期を、上記第２運転モードにおける上記エンジンの燃料噴射時期より遅角することにより、上記第１運転モードと上記第２運転モードとで上記エンジンの運転状態を変更することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の排気浄化装置。