[发明专利]混合动力车辆的催化剂升温装置

说明书

技术领域

本发明涉及安装在混合动力车辆上的发动机的催化剂，特别涉及有效 地利用安装在混合动力车辆上的功率模块的热量来避免排气排放物恶化的 技术。

背景技术

一般来说，在发动机的排气系统中设置有用于净化排气中的特定成分 的催化转换器。作为该催化转换器，广泛地使用三元催化转换器，该三元 催化转换器用于氧化一氧化碳(CO)和未燃烧的碳氢化合物(HC)并还 原氮氧化物(NO_x)，从而使它们变为二氧化碳(CO₂)、水蒸气 (H₂O)、以及氮气(N₂)，其中一氧化碳(CO)、碳氢化合物 (HC)、以及氮氧化物(NO_x)是排气中的特定的三种成分。

该三元催化转换器所包含的催化剂存在以下问题：在低温下功能会下 降，在冷起动时如果不及早地使催化剂的温度上升，则无法净化由于燃烧 不稳定而包含大量的上述特定的三种成分的排气。

另外，以下的混合动力车辆已被实用化：包括通过燃料的燃烧能量动 作的发动机和通过电能动作的马达来作为车辆行驶时的动力源，并且在该 动力源与驱动轮之间设置有自动变速器(包括动力分配机构)。在这样的 混合动力车辆中，例如根据运转状态分开使用发动机和马达来行驶，由此 能够在维持预定的行驶性能的同时降低燃料消耗量和排气量。具体地说， 包括仅将发动机作为动力源而行驶的发动机行驶模式、仅将马达作为动力 源(使发动机停止)而行驶的马达行驶模式、以及将发动机和马达这两者 作为动力源而行驶的发动机+马达行驶模式等发动机和马达的动作状态不 同的多个运转模式，并且按照将车速(或动力源转速)和加速器操作量等 运转状态作为参数的动力源映射图等预先确定的模式切换条件来自动地进 行切换。即，即使车辆正在行驶，也会产生发动机间歇运转的状态。

并且，除此以外，在仅通过马达使驱动轮旋转、并且发动机作为经由 发电机向马达供应电力的电力供应源而动作的被称为串联(直列)式的车 辆中，有也称为带发动机发电机的电动汽车的混合动力车辆。另外，还有 被称为并联(并列)式的以下的混合动力车辆：通过发动机和马达这两者 直接驱动车轮，马达能够辅助发动机的动力并能够作为发电机对蓄电池进 行充电而行驶。

日本专利文献特开2006-132394号公报公开了能够抑制成本的增加 并能够有效、可靠地净化排气的串联式混合动力车辆的排气净化装置。该 串联式混合动力车辆的排气净化装置的特征在于，在包括通过内燃机驱动 的发电机、通过发电机的输出经由逆变器而充电的行驶用蓄电池、以及从 蓄电池经由逆变器接受电力供应的马达的串联式混合动力车辆中，包括： 排气净化单元，被设置在内燃机的排气路径上；以及升温单元，通过在内 燃机停止时从蓄电池经由逆变器接受电力的供应来提高排气净化单元的温 度。并且，排气净化单元的特征在于，在前段配置氧化催化剂，在后段配 置捕集排气中的颗粒物的过滤器。另外，排气净化单元的特征在于，过滤 器是堇青石制过滤器，升温单元是设置在过滤器的周围并通过被供应电力 来发热的加热器。

根据该串联式混合动力车辆的排气净化装置，在内燃机停止时从行驶 用的蓄电池经由逆变器向升温单元供应电力来使设置在串联式混合动力车 辆的内燃机的排气路径上的排气净化装置升温。并且，由于排气净化装置 为所谓的连续再生式过滤器，因此通过前段氧化催化剂使排气中的碳氢化 合物(HC)和一氧化碳(CO)变为二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)，并有 效地使NOx中的一氧化氮(NO)变为二氧化氮(NO₂)，暂时提高NO₂的浓度，然后通过后段的过滤器来捕集PM，使捕集到的PM在前段中生 成的NO₂中燃烧。另外，当过滤器为不具有通电性的堇青石过滤器时，在 堇青石过滤器的周围设置加热器，向该加热器供应电力以使其发热，由此 使堇青石过滤器升温。

安装在混合动力车辆上的晶闸管或功率晶体管等电子部件的性能的提 高非常显著，与此相应地来自电子部件(发热元件)的发热量变大。另一 方面，例如在安装有感应电动机和直流蓄电池的混合动力车辆(包括电动 汽车、燃料电池车辆)中，通过逆变器进行电力变换，从直流蓄电池向感 应电动机供应电力。伴随着电动机的额定输出的上升，这样的逆变器等电 子部件的发热量也会上升，从而需要充分的冷却对策。