JP2006274934A - 排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動後、サブエンジンからの排気熱を用いて、排気浄化部の早期活性化を図り、排気浄化性能の向上及び排気浄化部の低コスト化を実現すること。
【解決手段】 車両走行時に使用するメインエンジン１００と、所定条件下において補機９００を駆動するために設けられたサブエンジン２００と、から排出された排気ガスを浄化するための排気浄化システムであって、メインエンジン１００から排出された排気ガスを車外へ導くメイン排気通路３００と、メイン排気通路３００に設けられ、排気ガスを浄化するための複数の排気浄化部４００Ａ，４００Ｂと、サブエンジン２００から排出された排気ガスを複数の排気浄化部の間に導くサブ排気通路５００と、サブ排気通路５００の接続端よりも下流側に位置する排気浄化部４００Ｂを暖めるためにサブエンジン２００を駆動するサブエンジン制御部と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気浄化システムに関する。

従来から、メインエンジンが停止した状態（アイドルストップ）で補機（エアコンやパワステユニット）を駆動するため、サブエンジンを設けた車両が存在する（特許文献１参照）。
特開２０００−３４５８７４号公報

しかしながら、従来は、補機の駆動以外にサブエンジンを利用しておらず、サブエンジンを有効に活用しているとは言い難かった。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、サブエンジンを用いて、排気の浄化を促進することにある。

上記目的を達成するため、本発明にあっては、車両走行時に使用するメインエンジンと、所定条件下において補機を駆動するために設けられたサブエンジンと、から排出された排気ガスを浄化するための排気浄化システムであって、
メインエンジンから排出された排気ガスを車外へ導くメイン排気通路と、
前記メイン排気通路に設けられ、排気ガスを浄化するための複数の排気浄化部と、
サブエンジンから排出された排気ガスを前記複数の排気浄化部の間に導くサブ排気通路と、
前記サブ排気通路の接続端よりも下流側に位置する前記排気浄化部を暖めるために前記サブエンジンを駆動するサブエンジン制御部と、
を有することを特徴とする。

これにより、エンジン始動後、サブエンジンからの排気熱を用いて、排気浄化部の早期活性化を図ることができ、排気浄化性能の向上及び排気浄化部の低コスト化を実現できる。

前記サブエンジン制御部は、前記複数の排気浄化部の内、前記サブ排気通路の接続端よりも上流側に位置する前記排気浄化部が所定の活性温度に達するまで、前記サブエンジンを駆動することを特徴とする。

これにより、上流側の排気浄化部が完全に暖まってから、下流側の排気浄化部の温度上昇が始まる現象を踏まえて、適正なサブエンジンの駆動制御を行なうことができ、効果的に排気浄化部の早期活性化を図ることができる。

前記サブエンジン制御部は、前記メインエンジンの始動後の積算燃料消費量が所定値に達するまで、前記サブエンジンを駆動することを特徴とする。

積算燃料消費量を熱量とみなし、サブエンジンの駆動によって暖まる下流側の排気浄化部に十分な熱量が伝わるまでを、積算燃料消費量によって判断することにより、より容易に、サブエンジンの駆動制御を行なうことができる。

前記サブエンジン制御部は、始動時のエンジン水温が所定温度以上の場合には、サブエンジンを駆動しないことを特徴とする。

メインエンジンが始動した時点で、エンジン水温が高ければ、排気浄化部の温度も高い状態で維持されている可能性が高いため、サブエンジンによって暖める必要がないと判断する。したがって、無駄にサブエンジンを駆動することはなく、効率的に排気浄化部の早期活性化を図ることができる。

前記サブエンジン制御部が、前記サブエンジンの駆動を停止する際に、前記メインエンジンの発生トルクが、補機の駆動に必要な分だけ増大するように、前記メインエンジンの駆動を制御するメインエンジン制御部を更に有することを特徴とする。

この構成によれば、サブエンジンを停止させる際に、補機を駆動するための負荷がメインエンジン側に移行し、メインエンジンのトルクが急激に低下することを防止できる。

本発明によれば、エンジン始動後、サブエンジンからの排気熱を用いて、排気浄化部の早期活性化を図ることができ、排気浄化性能の向上及び排気浄化部の低コスト化を実現できる。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜第１実施形態＞
（構成）
本発明の実施形態に係る排気浄化システムを適用したエンジンルーム内の構成について図１を用いて説明する。図１は、メインエンジン１００、サブエンジン２００及びその周辺構成のレイアウトを示す図である。

メインエンジン１００は、車両走行時に使用するためのものであり、その車両の能力に応じて、例えば２０００ｃｃといった排気量を有している。一方、サブエンジン２００は、所定条件下、例えば、アイドル時などメインエンジン１００を停止させる状態において、補機９００を駆動するために設けられている。ここでの補機９００は、エアコンやパワーステアリング用ポンプなど、メインエンジン１００の停止に伴いその作動が停止されると、空調が効かない、操舵抵抗が増加するなど乗員に不都合が生じる装置である。サブエンジン２００は、駆動する補機９００の負荷に応じて、例えば５０ｃｃといった排気量を有している。

メインエンジン１００から排出された排気ガスを車外へ導くためメイン排気通路３００が設けられている。そして、メイン排気通路３００上には、排気ガスを浄化するための排気浄化部４００Ａ、４００Ｂが設けられている。排気浄化部４００Ａ、４００Ｂは、白金やロジウムなどの貴金属を基体に担持させた三元触媒を内包しており、排気浄化部４００Ａ、４００Ｂに導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比（λ＝１）の時、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）などの大気汚染物質を浄化する。なお、図１には、２つの排気浄化部４００Ａ、４００Ｂが示されているが、３つ以上設けてもよい。サブエンジン２００から排出された排気ガスは、サブ排気通路５００によって、複数の排気浄化部４００Ａ、４００Ｂの間に導かれる。そして、サブエンジン２００を制御するサブエンジン制御部６００は、サブ排気通路５００の接続端５００ａよりも下流側に位置する排気浄化部４００Ｂを暖めるためにサブエンジン２００を駆動する。

排気浄化部に用いられる触媒は、その温度が活性化温度に達しないと、排気ガス浄化力を十分に発揮することができない。そこで、排気浄化用触媒が活性化していないエンジンの冷間始動時に、特に後段の排気浄化部４００Ｂを効果的に暖機するため、サブエンジン２００を駆動する。これにより、エンジン始動後、サブエンジン２００からの排気熱を用いて、排気浄化部４００Ｂの早期活性化を図ることができ、排気浄化性能の向上及び排気浄化部の低コスト化を実現できる。

サブエンジン制御部６００は、複数の排気浄化部４００Ａ、４００Ｂの内、サブ排気通路５００の接続端５００ａよりも上流側に位置する排気浄化部４００Ａが所定の活性温度に達するまで、サブエンジン２００を駆動する。これは、図２に示すように、上流側の排気浄化部４００Ａの温度がほぼサーチレイトして、完全に暖まってから、下流側の排気浄化部４００Ｂの温度上昇が始まる現象を踏まえたものである。

上流側の排気浄化部４００Ａの温度がほぼ上がりきった時点Ｔ１を経過後は、上流側の排気浄化部４００Ａから排出される排気ガスが十分な熱量を有しているため、下流側の排気浄化部４００Ｂの温度が急激に上昇する。したがって、サブエンジン制御部６００は、Ｔ１までの間、サブエンジン２００を駆動して、一点鎖線で示すように、下流側の排気浄化部４００Ｂの温度を上昇させ、Ｔ１を過ぎれば、サブエンジン２００を停止する。つまり、エンジン始動後、Ｔ１経過後までは、メインエンジン１００とサブエンジン２００の両方で燃焼が行なわれ、Ｔ１経過後はメインエンジン１００のみで燃焼が行なわれる。

また、サブエンジン制御部６００は、Ｔ１が経過したか否かを、メインエンジン１００の始動後の積算燃料消費量が所定値に達したか否かによって判定する。燃料消費量は、不図示の燃料タンクからインジェクタ８００から噴射すべく演算された毎回の燃料噴射量をメインエンジン制御部７００で積算して求める。そして、その燃料消費量を積算することによって積算燃料消費量が導かれる。積算燃料消費量に比例した熱量がメインエンジン１００で発生し、メインエンジン１００で発生した熱量に比例した熱量が、排気ガスとして排出されるため、結果として、排気浄化部４００Ａ、４００Ｂの温度上昇は、積算燃料消費量に比例することとなる。

このように、積算燃料消費量を熱量とみなし、サブエンジンの駆動によって暖まる下流側の排気浄化部に十分な熱量が伝わるまでを、積算燃料消費量によって判断することにより、排気浄化部に温度センサを取り付けなくとも、より容易に、適正なサブエンジン２００の駆動制御を行なうことができ、効果的に排気浄化部の早期活性化を図ることができる。

なお、サブエンジン制御部６００は、始動時のエンジン水温が所定温度以上の場合には、サブエンジン２００を駆動しない。メインエンジン１００が始動した時点で、エンジン水温が高ければ、排気浄化部４００Ｂの温度も高い状態で維持されている可能性が高いため、サブエンジン２００によって暖める必要がないと判断する。したがって、無駄にサブエンジン２００を駆動することはなく、効率的に排気浄化部の早期活性化を図ることができる。

メインエンジン１００には、メインエンジン１００の回転数やトルクを制御するためのメインエンジン制御部７００が設けられている。メインエンジン制御部７００は、サブエンジン制御部６００がサブエンジン２００の駆動を停止する際に、メインエンジン１００の発生トルクが、補機９００の駆動に必要な分だけ増大するように、メインエンジン１００の駆動を制御する。

この構成によれば、サブエンジン２００を停止させる際に、補機９００を駆動するための負荷がメインエンジン１００側に移行し、メインエンジン１００のトルクが急激に低下することを防止できる。

（制御）
図３は、サブエンジン制御部６００及びメインエンジン制御部７００が行なう制御の流れを示すフローチャートである。このフローチャートで示す制御は、エンジンの始動をトリガーに行なわれる。

まず、ステップＳ３０１において、始動時のエンジン水温が所定値（例えば８０度）よりも低いか否かを判断する。もし、始動時のエンジン水温が所定値以上であれば、排気浄化部４００Ｂ内の触媒も活性化温度に達しているか、それに近い温度と判断できるため、ステップＳ３０２に進み、サブエンジン２００を始動しないように（或いは停止するように）制御し、本フローの処理を終了する。

一方、もし、始動時のエンジン水温が所定値よりも低ければ、ステップＳ３０３に進み、サブエンジン２００を駆動する。この際、サブエンジン２００に供給される空気量に基づいて空燃比がλ＝１になるように、燃料噴射量を演算し、サブエンジン２００に設けられた不図示のインジェクタにより噴射する。なお、サブエンジン２００に供給される空気量は、不図示のスロットル弁の開度により決まるが、ここでは、スロットル弁は、常に全開の一定開度を維持するよう制御される。

次に、ステップＳ３０４に進み、メインエンジン１００とサブエンジン２００の両方を駆動した状態で、メインエンジン１００に供給された積算燃料消費量が、所定値より多くなったか否か判定する。この判定は、積算燃料消費量が所定値以下になるまで、所定時間ごとに、繰り返される。

積算燃料消費量が所定値以下になると、ステップＳ３０５に進み、メインエンジン１００の出力トルクを所定値まで上昇させる。これは、上述したように、サブエンジン２００を停止させる際に、補機９００を駆動するための負荷がメインエンジン１００側に移行し、メインエンジン１００のトルクが急激に低下することを防止するためのものである。したがって、補機９００を駆動するのに必要な分だけ出力トルクを上昇させればよい。

メインエンジン１００の出力トルクが上昇した時点で、ステップＳ３０６に進み、サブエンジン２００を停止し、メインエンジン１００のみの駆動に切り換える。

なお、図１ではメインエンジン１００をレシプロエンジンとして示しているが、ロータリエンジンであっても良い。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る排気浄化システムを適用したエンジンルーム内の構成を示す図である。第２実施形態は、第１実施形態と、排気浄化ユニット４００の構成及びサブ排気通路５５０のレイアウトが異なるのみであり、その他の構成及び動作は第１実施形態と同様であるから、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。

図４に示すシステムでは、１つの排気浄化ユニット４００の中に、２つの排気浄化部４００ａ、４００ｂが組み込まれている。これらは担体と呼ばれ、上流側の排気浄化部４００ａは下流側の排気浄化部４００ｂに比べて、活性化しやすい触媒が用いられている。

このように、１つの排気浄化ユニット４００の中に２つの排気浄化部４００ａ、４００ｂが収容されている場合には、その排気浄化部の間に、サブエンジン２００からの排気ガスが導かれるようにサブ排気通路５５０をレイアウトすることが有効である。このようにレイアウトすることで、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、エンジン始動後、サブエンジン２００からの排気熱を用いて、排気浄化部４００ｂの早期活性化を図ることができ、排気浄化性能の向上及び排気浄化部の低コスト化を実現できる。

本発明の第１実施形態としての排気浄化システムの構成を示す図である。 上流側の排気浄化部と、下流側の排気浄化部の温度変化を示す図である。 本発明の第１実施形態としての排気浄化システムの動作を示す図である。 本発明の第２実施形態としての排気浄化システムの構成を示す図である。

符号の説明

１００ メインエンジン
２００ サブエンジン
３００ メイン排気通路
４００ 排気浄化部
５００ サブ排気通路
６００ サブエンジン制御部
７００ メインエンジン制御部
８００ インジェクタ
９００ 補機

Claims (5)

1. 車両走行時に使用するメインエンジンと、所定条件下において補機を駆動するために設けられたサブエンジンと、から排出された排気ガスを浄化するための排気浄化システムであって、
   前記メインエンジンから排出された排気ガスを車外へ導くメイン排気通路と、
   前記メイン排気通路に設けられ、排気ガスを浄化するための複数の排気浄化部と、
   前記サブエンジンから排出された排気ガスを前記複数の排気浄化部の間に導くサブ排気通路と、
   前記サブ排気通路の接続端よりも下流側に位置する前記排気浄化部を暖めるために前記サブエンジンを駆動するサブエンジン制御部と、
   を有することを特徴とする排気浄化システム。
2. 前記サブエンジン制御部は、前記複数の排気浄化部の内、前記サブ排気通路の接続端よりも上流側に位置する前記排気浄化部が所定の活性温度に達するまで、前記サブエンジンを駆動することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
3. 前記サブエンジン制御部は、前記メインエンジンの始動後の積算燃料消費量が所定値に達するまで、前記サブエンジンを駆動することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
4. 前記サブエンジン制御部は、始動時のエンジン水温が所定温度以上の場合には、前記サブエンジンを駆動しないことを特徴とする請求項１、２または３に記載の排気浄化システム。
5. 前記サブエンジン制御部が、前記サブエンジンの駆動を停止する際に、前記メインエンジンの発生トルクが、補機の駆動に必要な分だけ増大するように、前記メインエンジンの駆動を制御するメインエンジン制御部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。

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