JP3598795B2 - ディーゼルエンジン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は触媒の排ガス浄化作用を良好に保つよう構成したディーゼルエンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、エンジンの排気通路に設けられる触媒は排ガスを浄化する役目を果たすものであるが、通過する排ガスの温度が例えば150℃を下回る低い値であると、その浄化効率が低下する。低温の排ガスは、特にエンジン負荷が小さくなったときに顕著に現れる。そのため従来から、エンジンの負荷状態に応じて排ガスが触媒に流入するまえに、低温の排ガスの温度を上げる工夫がなされている。
【0003】
例えば実公平5−1615号公報には、触媒の入口部に電気ヒータを配置し、エンジンの負荷状態に応じて電気ヒータをオン・オフ制御する技術が開示されている。この技術は、電気ヒータを加熱することにより排ガスの温度を上昇させ、触媒作用を十分に行わせるようにするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ディーゼルエンジン固有の問題として、エンジン減速時に排気温度が低下し、これによって触媒の浄化効率が下がるという問題がある。これはディーゼルエンジンがスロットルを有せず、又は有していてもガソリンエンジンほどには吸気を絞らないため、大量の空気が排ガスとして触媒を流れるからである。減速時のこのような大量の低温排ガスに対しては、従来のような電気ヒータの加熱方法では十分対応することができない。
【0005】
従って本発明の目的は、エンジン減速時に排ガスを良好に加熱し得るように構成したディーゼルエンジンを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、触媒の排気入力側の排気通路に電気加熱触媒を設け、ディーゼルエンジン減速時にオルタネータの出力を電気加熱触媒に付与するよう構成することにより達成される。
【0007】
オルタネータは、通常はバッテリに対して例えば12Vを供給するものであるが、フィールドコイルの界磁を制御することにより電気加熱触媒に対して例えば30Vを供給することができる。本発明は、減速時に、電気加熱触媒の電源をバッテリからではなく、オルタネータからとることにより、触媒に流入する排ガスを良好に加熱しようとするものである。
エンジン減速時であると判断する条件には、アクセルスイッチがオフになっていることが含まれていることが好ましい。
そして、電気加熱触媒により触媒を加熱する場合には、オルタネータの出力を電気加熱触媒に全て付与することが好ましい。
【0008】
また減速時に、吸気通路に設けた吸気調整器を調節して吸気を減じ、燃料噴射を低減することも、排ガス加熱に有効である。これはエンジンからの排ガスの減少により、電気加熱触媒による排ガスの加熱が効率良く行われるからである。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は、排気通路に電気加熱触媒を備えたディーゼルエンジンの概略図を示すものである。図のように、エンジン本体1は吸気通路2を介してエアクリーナ(A/C)3と接続され、また排気通路4を介して電気加熱触媒(EHC)5および触媒6に接続される。吸気通路2と排気通路4間にはターボチャージャー7が設けられている。また吸気通路2には、吸気調整器としてスロットル8が備えられる。
【0010】
エンジン加速時には、エンジン本体1から排出された高温の排ガスが、排気通路4を通ってEHC5及び触媒6に流れ込む。このとき排ガスは十分高温なので、EHC5には通電の必要がない。高温の排ガスは触媒6で効率良く浄化され外部に排出される。一方減速時には、エンジン本体1からの排ガス温度が低下するので、EHC5に通電を行う。このとき、必要に応じてスロットル8を調節して吸気を減じ、燃料噴射を止めるようにする。これは排ガスの減少に効果があるだけではなく、EHC5による排ガスの加熱に有効である。以下、EHC5の通電方法について詳述する。
【0011】
図2は、本発明に係るディーゼルエンジンに備えられる電気系統の一実施例を示すものである。図のように、EHC5はEHCコントロールSW9の一方の出力端子に接続され、SW9の他方の出力端子にはバッテリ10が接続される。EHC5の入力端子にはオルタネータ11の出力端子Bが接続される。オルタネータ11はエンジンにより駆動され、その出力は、バッテリ10に供給されるときは例えば12Vに調整され、EHC5に供給されるときは例えば30Vに調整される。供給電圧の調整法については後述する。
【0012】
EHCコントロールSW9は、電子制御装置(ECU)12からの制御信号により、オルタネータ11の出力をEHC5又はバッテリ10に切り換える。図のようにECU12は、アクセルSWの状況、車速、エンジン回転数、冷却水温、バッテリ電圧VAなどの信号を入力し、それらに基づいて各種の制御信号を出力する。その一つがEHCコントロールSW9への切換制御信号であり、その他にもスロットル8やインジェクタ13に調整用の制御信号を出力する。
【0013】
次に本実施例の動作を図2を参照しながら説明する。まずイグニッションSW14をオンにしてエンジンを始動する。同時に、開閉SW15をオンにしてICレギュレータ17を用いてバッテリ10からフィールドコイル16に界磁電流を流す。これにより、エンジンの回転に伴ってオルタネータ11が発電を開始し、ステータコイル18から整流回路19を介して出力が得られる。このとき、コントロールSW9はバッテリ10側にオンされており、エンジンの加速とともにオルタネータ11の発電した電気エネルギーはバッテリ10に蓄積される。このような状況下でエンジンが減速状態に入ると、ECU12はこれを検出し排ガスの低温化に対処するよう制御信号を出力する。
【0014】
図3は、ECU12の制御フローを示す図である。まず、アクセルSWがオフかどうかを検出する。NO(オン)の場合は図中のリターンに行く。YES(オフ)の場合は車速が0以上かどうかを検出する。NO(0未満)の場合はリターンに行く。YES(0以上)の場合はエンジン回転数がアイドル以上かどうかを検出する。NO(アイドル未満)の場合はリターンに行く。YES(アイドル以上)の場合はエンジン減速と判断し、ECU12はここで、EHC5に通電が行われるように、コントロールSW9を切り替えるための制御信号を出力する。また必要に応じて、EHC5への通電に先立って、スロットル8の閉成および燃料噴射の停止を指令する。
【0015】
図4はEHC5の通電タイミングを示すタイムチャートであり、同図(a)はECU12からの制御信号、(b)は界磁電流、(c)はEHCコントロールSW9の状況をそれぞれ示すものである。まず時刻t1までは通常の発電制御がなされ、オルタネータ11からバッテリ10にコントロールSW9を介して例えば12Vの電圧が出力されている。このような状況下でECU12は、上述の制御フローに従ってエンジンの減速を検知すると、時刻t1においてコントロールSW9に切換制御信号を出力する。同時にICレギュレータ17によりフィールドコイル16の界磁電流が減少調整され、時刻t2でオルタネータ11の発電が停止する。その後時刻t3でコントロールSW9がバッテリ10側からEHC5側に切り替えられる。時刻t4ではICレギュレータ17によりフィールドコイル16の界磁電流が今度は増加調整され、オルタネータ11の発電が開始する。そして時刻t5からはフル励磁が行われ、オルタネータ11からEHC5にコントロールSW9を介して例えば約30Vの電圧が出力される。時刻t6において切換用の制御信号がオフされると、再びフィールドコイル16の界磁電流が減少調整され、時刻t7でオルタネータ11の発電が停止する。その後時刻t8でコントロールSW9がEHC5側からバッテリ10側に切り替えられる。時刻t9では再びフィールドコイル16の界磁電流が増加調整され、オルタネータ11の発電が開始する。今度の界磁電流は時刻t10で通常の12Vが出力されるよう調整される。ここで、コントロールSW9の切換操作時にオルタネータ11の発電を停止するのは、コントロールSW9のリレー接点保護のためである。
【0016】
このように本発明では、減速時に生ずる排ガスの温度低下を簡素な構成で抑制することができる。また、EHCによる加熱により減速時も触媒を十分活性化した状態に維持できるので、減速後の加速時においても排ガスの悪化を防止することができる。
【0017】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジン減速時に排ガスを良好に加熱可能なディーゼルエンジンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】排気通路に電気加熱触媒を備えたディーゼルエンジンの概略を示す図である。
【図2】本発明のディーゼルエンジンに備えられる電気系統の一実施例を示す図である。
【図3】電子制御ユニットの制御フローを示す図である。
【図4】(a)はECUからの制御信号、(b)は界磁電流、(c)はEHCコントロールSWの状況をそれぞれ示すものである。
【符号の説明】
5 電気加熱触媒(EHC)
9 EHCコントロールSW
10 バッテリ
11 オルタネータ
12 電子制御装置(ECU)
16 フィールドコイル
17 ICレギュレータ
18 ステータコイル
19 整流回路
Claims (3)
- エンジンの排気通路に設けられた触媒と、上記触媒の排気入力側の排気通路に設けられた電気加熱触媒と、上記エンジンにより駆動されるオルタネータと、上記エンジン減速時に上記オルタネータの出力を上記電気加熱触媒に付与する接続回路とを備えたことを特徴とする、ディーゼルエンジン。
- 上記のエンジン減速時であると判断する条件に、アクセルスイッチがオフになっていることが含まれていることを特徴とする、請求項1記載のディーゼルエンジン。
- 上記電気加熱触媒により触媒を加熱する場合には、上記オルタネータの出力を上記電気加熱触媒に全て付与することを特徴とする、請求項1又は2記載のディーゼルエンジン。
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-
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