JP6034133B2 - Exhaust device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気装置に関する。 The present invention relates to an exhaust device for an internal combustion engine.
内燃機関の燃料の一種であるガソリンの添加剤として、無鉛のMMT(メチルシクロペンタジエニルマンガントリカルボニル)等が使用されている。MMTは、有機金属であるために環境問題に関わる化学物質とされ、使用には注意が必要とされる。MMTは、ガソリンエンジン等の内燃機関の各気筒の燃焼室において燃焼されてマンガン酸化物を生成する。内燃機関の排出ガス中に含まれたマンガン酸化物は、内燃機関のエキゾーストマニホールドの下流に設けられた触媒装置によって浄化されるようになっている。 Lead-free MMT (methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl) or the like is used as an additive for gasoline, which is a kind of fuel for internal combustion engines. Since MMT is an organic metal, it is regarded as a chemical substance related to environmental problems, and its use requires attention. MMT is burned in a combustion chamber of each cylinder of an internal combustion engine such as a gasoline engine to generate manganese oxide. Manganese oxide contained in the exhaust gas of the internal combustion engine is purified by a catalyst device provided downstream of the exhaust manifold of the internal combustion engine.
しかし、排出ガス中のマンガン酸化物は、触媒装置の触媒に付着し目詰まりを起こす可能性がある。触媒が目詰まりを起こすと、排出ガスの流通が妨げられるので、内燃機関の背圧が増加する可能性がある。内燃機関の背圧が増加すると、触媒装置では触媒の上流側端面に過剰な背圧が加圧されるので、触媒を保持する力より背圧が大きくなると、触媒が下流側に脱落することがある。また、内燃機関の背圧が増加すると、排気バルブを閉じる際の抵抗が大きくなり、ラッシュアジャスタが伸びきってダンパとなるオイルが過剰に吸い込まれてしまい、排気バルブが不完全閉弁状態になることがある。さらに、内燃機関の背圧が増加すると、内燃機関の出力が低下して、加速が悪くなり走行性能が悪化することがある。 However, manganese oxide in the exhaust gas may adhere to the catalyst of the catalyst device and cause clogging. If the catalyst is clogged, the exhaust gas flow is hindered, which may increase the back pressure of the internal combustion engine. When the back pressure of the internal combustion engine increases, excessive back pressure is applied to the upstream end face of the catalyst in the catalyst device. Therefore, if the back pressure becomes larger than the force that holds the catalyst, the catalyst may fall off downstream. is there. In addition, when the back pressure of the internal combustion engine increases, the resistance when closing the exhaust valve increases, the lash adjuster extends and the oil that becomes the damper is excessively sucked, and the exhaust valve becomes incompletely closed. Sometimes. Furthermore, when the back pressure of the internal combustion engine increases, the output of the internal combustion engine decreases, acceleration may worsen, and traveling performance may deteriorate.
このような触媒の目詰まりを抑制するために、所定の気筒で燃焼サイクル中に点火を停止して、触媒よりも上流側における排気管内で燃料を爆発させる内燃機関の排気装置が開発されている(例えば、特許文献1参照)。この内燃機関の排気装置によれば、触媒よりも上流側における排気管内での爆発で発生した圧力波により、触媒に堆積し始めたマンガン酸化物を除去することができる。また、この内燃機関の排気装置では、触媒よりも上流側における排気管内で燃料を爆発させても触媒の目詰まりが除去できない場合は、ダッシュボードに設けられた警告ランプを点灯するようになっている。 In order to suppress such clogging of the catalyst, an exhaust system for an internal combustion engine has been developed in which ignition is stopped during a combustion cycle in a predetermined cylinder and fuel is exploded in an exhaust pipe upstream of the catalyst. (For example, refer to Patent Document 1). According to the exhaust device of the internal combustion engine, the manganese oxide that has started to accumulate on the catalyst can be removed by the pressure wave generated by the explosion in the exhaust pipe on the upstream side of the catalyst. In addition, in this exhaust system of an internal combustion engine, if clogging of the catalyst cannot be removed even if the fuel is exploded in the exhaust pipe upstream of the catalyst, a warning lamp provided on the dashboard is turned on. Yes.
しかしながら、従来の内燃機関の排気装置にあっては、排気管内での爆発により触媒の温度が上昇してしまい、触媒の劣化が進んでしまうという問題があった。しかも、マンガン酸化物を除去する前に燃焼が終わってしまうので、残存して堆積していたマンガン酸化物により、却って目詰まりを促進してしまうという問題があった。 However, the conventional exhaust system for an internal combustion engine has a problem that the temperature of the catalyst rises due to the explosion in the exhaust pipe, and the catalyst deteriorates. In addition, since combustion ends before the removal of the manganese oxide, there is a problem that clogging is promoted by the remaining manganese oxide.
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、触媒を劣化させることなく、マンガン酸化物による触媒の目詰まりを従来よりも抑制できる内燃機関の排気装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an exhaust device for an internal combustion engine that can suppress clogging of the catalyst by manganese oxide more than before without degrading the catalyst. And
本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記目的達成のため、(1)排出ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関の排気装置であって、運転者に所定の情報を知らせる報知手段と、前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記排出ガスの圧力を計測可能な排出ガス圧計測手段と、を備え、前記排出ガス圧計測手段により計測された前記排出ガスの圧力が所定圧より大きいことを条件に、前記報知手段を作動させるとともに、所定回転数で所定時間の間、前記モータリング手段により前記内燃機関をモータリングし、前記所定回転数を、前記触媒に堆積したマンガン酸化物を前記触媒からふるい落とすのに十分な大きさの加振力である第1の加振力より大きく、かつ、前記排気装置に金属疲労を与えてしまう加振力である第2の加振力より小さい加振力を生じる回転数に設定するよう構成する。 In order to achieve the above object, an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention is (1) an exhaust system for an internal combustion engine equipped with a catalyst for purifying exhaust gas, and a notification means for notifying a driver of predetermined information; Motoring means capable of motoring the internal combustion engine, and exhaust gas pressure measuring means capable of measuring the pressure of the exhaust gas, wherein the pressure of the exhaust gas measured by the exhaust gas pressure measuring means is a predetermined pressure. The notification means is operated on the condition that it is larger, and the internal combustion engine is motored by the motoring means for a predetermined time at a predetermined rotational speed, and the predetermined rotational speed is detected by the manganese oxidation deposited on the catalyst. A second excitation force that is greater than a first excitation force that is an excitation force that is large enough to screen off an object from the catalyst and that causes metal fatigue on the exhaust device. Configured to set the rotational speed to produce a force smaller excitation force.
一般に、マンガン酸化物による触媒目詰まりは、以下の過程を経て発生する。(1)車両が、マンガン含有燃料を燃料として、ある程度以上の時間、走行する。(2)触媒の上流側端部にマンガン酸化物が堆積する。(3)マンガン酸化物が触媒の上流側端部に固着する。(4)上述の(2)および(3)を繰り返す。(5)マンガン酸化物による触媒目詰まりが発生する。 In general, catalyst clogging due to manganese oxide occurs through the following process. (1) The vehicle travels for a certain period of time using manganese-containing fuel as fuel. (2) Manganese oxide is deposited on the upstream end of the catalyst. (3) Manganese oxide adheres to the upstream end of the catalyst. (4) Repeat (2) and (3) above. (5) Catalyst clogging due to manganese oxide occurs.
本発明の構成により、内燃機関の排気装置は、排出ガスの圧力が所定圧より大きい場合に、マンガン酸化物による触媒目詰まりが所定量より多いと判断する。内燃機関の排気装置は、マンガン酸化物による触媒目詰まりが所定量より多いと判断した場合、報知手段を作動させる。これにより、運転者は、マンガン酸化物による触媒目詰まりが所定量より多いことを認識できる。 According to the configuration of the present invention, the exhaust device of the internal combustion engine determines that the catalyst clogging with the manganese oxide is larger than the predetermined amount when the pressure of the exhaust gas is larger than the predetermined pressure. When the exhaust device of the internal combustion engine determines that the catalyst is clogged with manganese oxide more than a predetermined amount, the exhaust device operates the notification means. Thereby, the driver | operator can recognize that the catalyst clogging with manganese oxide is more than predetermined amount.
また、内燃機関の排気装置は、マンガン酸化物による触媒目詰まりが所定量より多いと判断した場合、所定回転数で所定時間の間、モータリング手段により内燃機関をモータリングする。これにより、内燃機関が振動し、その振動が排気装置を振動させ、触媒に加振力を与える。よって、内燃機関の排気装置は、触媒の上流側端部にマンガン酸化物が堆積した時点で触媒に加振力が与えるようになるので、マンガン酸化物が触媒に固着する前にマンガン酸化物を触媒から振り落とすことにより、触媒目詰まりを抑制できる。 Further, when the exhaust device of the internal combustion engine determines that the catalyst clogging with the manganese oxide is larger than the predetermined amount, the internal combustion engine is motored by the motoring means for a predetermined time at a predetermined rotation speed. As a result, the internal combustion engine vibrates, and the vibration vibrates the exhaust device, giving an excitation force to the catalyst. Therefore, the exhaust device of the internal combustion engine gives an excitation force to the catalyst when the manganese oxide is deposited on the upstream end portion of the catalyst, so that the manganese oxide is deposited before the manganese oxide adheres to the catalyst. Shaking off from the catalyst can suppress clogging of the catalyst.
上記(1)に記載の内燃機関の排気装置においては、(2)前記モータリング手段の作動をオンオフするモータリングスイッチを備え、前記報知手段を作動させた後、前記モータリングスイッチがオン状態にされたことを条件に、前記所定回転数で前記所定時間の間、前記モータリング手段により前記内燃機関をモータリングするよう構成する。 In the exhaust system for an internal combustion engine according to (1) above, (2) a motoring switch for turning on and off the operation of the motoring means is provided, and after the notification means is operated, the motoring switch is turned on. On the condition that it is done, the internal combustion engine is motored by the motoring means for the predetermined time at the predetermined rotational speed.
この構成により、運転者は、報知手段の作動でマンガン酸化物による触媒目詰まりが所定量より多いことを認識する。運転者は、触媒目詰まりを解消すべく、モータリングスイッチをオン状態に操作して、モータリング手段が所定回転数で所定時間の間、内燃機関をモータリングする。これにより、この内燃機関の排気装置によれば、モータリング手段による触媒からのマンガン酸化物の振り落とし処理を運転者の意思により実行するので、運転者の意思とは別に自動的にモータリング手段を作動させる場合のように、運転者が不意の振動発生で異常動作と誤認識することを防止できる。また、この内燃機関の排気装置によれば、モータリング手段による触媒からのマンガン酸化物の振り落とし処理を最低限の頻度で行うようにできるので、燃費を向上することができる。 With this configuration, the driver recognizes that the catalyst clogging due to the manganese oxide is greater than a predetermined amount due to the operation of the notification means. The driver operates the motoring switch to turn on to eliminate the clogging of the catalyst, and the motoring means motors the internal combustion engine at a predetermined rotational speed for a predetermined time. As a result, according to the exhaust system of the internal combustion engine, the manganese oxide is shaken off from the catalyst by the motoring means according to the driver's intention. Therefore, the motoring means is automatically performed separately from the driver's intention. It is possible to prevent the driver from erroneously recognizing abnormal operation due to unexpected vibrations, as in the case of operating the vehicle. Further, according to the exhaust device of the internal combustion engine, the manganese oxide shake-off process from the catalyst by the motoring means can be performed with a minimum frequency, so that the fuel consumption can be improved.
本発明によれば、触媒を劣化させることなく、マンガン酸化物による触媒の目詰まりを従来よりも抑制できる内燃機関の排気装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust apparatus of the internal combustion engine which can suppress the clogging of the catalyst by manganese oxide than before can be provided, without deteriorating a catalyst.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態では、本発明が適用される内燃機関を、内燃機関としての直列4気筒のガソリンエンジン(以下、単にエンジンという)を利用するガソリン車に適用したものとしている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the internal combustion engine to which the present invention is applied is applied to a gasoline vehicle using an in-line four-cylinder gasoline engine (hereinafter simply referred to as an engine) as the internal combustion engine.
まず、構成について説明する。 First, the configuration will be described.
図1に示すように、本実施の形態のエンジン1は、エンジン本体2と、吸気装置3と、排気装置4と、報知手段としての報知ランプ5と、モータリングスイッチ6と、ECU(Electronic Control Unit)7とを含んで構成されている。本実施の形態では、内燃機関の排気装置は、ECU7を含んで構成されるとともに、後述する報知ランプ5と、スタータ17とを制御するようになっている。 As shown in FIG. 1, the engine 1 of the present embodiment includes an engine body 2, an intake device 3, an exhaust device 4, a notification lamp 5 as a notification means, a motoring switch 6, an ECU (Electronic Control). Unit) 7. In the present embodiment, the exhaust device for the internal combustion engine includes an ECU 7 and controls a notification lamp 5 and a starter 17 described later.
エンジン本体2は、シリンダブロック10と、シリンダヘッド20とを備えている。シリンダブロック10およびシリンダヘッド20は、4つのシリンダ11を備えている。シリンダ11は、鉛直方向を長手方向にして設けられている。
The engine body 2 includes a
シリンダブロック10は、ピストン12と、コネクティングロッド13と、クランクシャフト14と、クランク角センサ15とを備えている。ピストン12は、シリンダ11内で往復動可能に設けられている。ピストン12は、コネクティングロッド13に回転可能に連結されている。コネクティングロッド13は、クランクシャフト14に回転可能に連結されている。クランク角センサ15は、クランクシャフト14の回転数を検出してECU7に入力するようになっている。
The
また、エンジン本体2では、シリンダブロック10とシリンダヘッド20とピストン12とによって、燃焼室16が形成されている。エンジン本体2は、燃焼室16において燃料と空気との混合気を所望のタイミングで燃焼させることによりピストン12を往復動させ、コネクティングロッド13を介してクランクシャフト14を回転させるようになっている。
In the engine body 2, a
クランクシャフト14には、図示しないフライホイール等を介して、モータリング手段としてのスタータ17が接続されている。スタータ17は、例えば直流モータにより構成されている。スタータ17は、エンジン1をモータリング可能になっている。すなわち、スタータ17が駆動することにより、フライホイール等を介してクランクシャフト14が回転され、エンジン1を始動することができる。
A starter 17 as motoring means is connected to the
シリンダヘッド20は、吸気ポート21と、吸気バルブ22と、図示しない吸気カムシャフトと、排気ポート23と、排気バルブ24と、図示しない排気カムシャフトと、点火プラグ25とを備えている。吸気ポート21は、吸気装置3の吸気通路と燃焼室16とを連通する。吸気バルブ22は、昇降により吸気ポート21と燃焼室16との間を開閉し、吸気装置3の吸気通路から燃焼室16への吸入空気Aの導入を制御するようになっている。吸気カムシャフトは、吸気バルブ22を昇降させる。
The
排気ポート23は、燃焼室16と排気装置4の排気通路とを連通する。排気バルブ24は、昇降により燃焼室16と排気ポート23との間を開閉し、燃焼室16から排気装置4の排気通路への排出ガスGの排出を制御するようになっている。排気カムシャフトは、排気バルブ24を昇降させる。
The
吸気バルブ22は、開弁時に燃焼室16を吸気通路に連通させ、排気バルブ24は、開弁時に燃焼室16を排気通路に連通させるようになっている。そして、吸気バルブ22の開弁により燃焼室16が吸気通路に連通した状態でピストン12が下降するとき、燃焼室16は、吸気通路を通して吸入空気Aを吸入することができる。また、排気バルブ24の開弁により燃焼室16が排気通路に連通した状態でピストン12が上昇するとき、燃焼室16は、排気通路を通して排出ガスGを排出することができる。
The
点火プラグ25は、燃焼室16内に火花点火可能に露出して設けられている。点火プラグ25は、ECU7によって、点火時期を制御されるようになっている。
The
吸気装置3は、吸気口管30と、エアクリーナ31と、吸気管32と、エアフローメータ33と、スロットルバルブ34と、サージタンク35と、吸気マニホールド36とを備えている。エアクリーナ31は、吸気装置3の上流部で、内蔵するフィルタにより吸入空気Aから粉塵等を除去して清浄化するようになっている。エアフローメータ33は、吸入空気Aの吸入流量を検出してECU7に入力するようになっている。
The intake device 3 includes an
スロットルバルブ34は、エアクリーナ31とサージタンク35との間に設けられるとともに、電子制御式で各シリンダ11に供給される吸入空気Aの吸入流量を調節するようになっている。吸気マニホールド36は、吸気管32と各シリンダ11とを接続している。
The
吸入空気Aは、吸気口管30から、エアクリーナ31→スロットルバルブ34→サージタンク35→吸気マニホールド36という順で流通されて、各シリンダ11に流入されるようになっている。また、吸気マニホールド36と各シリンダ11との接続により、エンジン本体2と吸気装置3とが接続されている。
The intake air A is distributed from the
排気装置4は、排気マニホールド40と、排気管41と、背圧計測手段としての背圧センサ42と、排気後処理器43と、テールパイプ44とを備えている。
The exhaust device 4 includes an exhaust manifold 40, an
排気マニホールド40は、各シリンダ11から排出された排出ガスGを流通させる。この排気マニホールド40と各シリンダ11との接続により、エンジン本体2と排気装置4とが接続されている。排気管41は、排気マニホールド40と排気後処理器43とを接続している。背圧センサ42は、排気管41での排出ガスGの圧力を計測可能となっており、計測したガス圧をECU7に入力するようになっている。
The exhaust manifold 40 circulates the exhaust gas G discharged from each cylinder 11. By connecting the exhaust manifold 40 and each cylinder 11, the engine body 2 and the exhaust device 4 are connected. The
排気後処理器43は、酸化触媒コンバータ(CCo)46と、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)47とを備えている。排気後処理器43の構成は特に限られず、公知のまたは新規のものを使用することができる。
The exhaust after-
本実施の形態では、酸化触媒コンバータ46は、筒状のケーシング46aと、ケーシング46aに内蔵される触媒としての触媒担体46bとを備えている。触媒担体46bに含まれる触媒物質としては、例えばPt/CeO2、Mn/CeO2、Fe/CeO2、Ni/CeO2、Cu/CeO2等を用いることができる。酸化触媒コンバータ46は、排出ガスG中に含まれるHCやCO等の未燃成分をO2と反応させ、CO、CO2、H2O等に酸化して浄化するようになっている。ディーゼルパティキュレートフィルタ47は、PM(粒子状物質)を捕集するようになっている。したがって、排気装置4は、排出ガスGを浄化する触媒を備えている。
In the present embodiment, the oxidation
テールパイプ44は、排気後処理器43の下流側に接続されている。テールパイプ44の下流側端部は大気に開放されている。このため、排気後処理器43を通過した排出ガスGは、テールパイプ44を経て大気に放出されるようになっている。
The tail pipe 44 is connected to the downstream side of the exhaust after-
報知ランプ5は、運転者に所定の情報を知らせるものであり、例えば車両のダッシュボードに設けられている。報知ランプ5は、ECU7に接続されるとともに、ECU7からの指示により点滅可能になっている。モータリングスイッチ6は、例えば車両のコンソールに設けられている。モータリングスイッチ6は、ECU7に接続されるとともに、オンオフ操作によりスタータ17の作動のオンオフを切り替えるようになっている。 The notification lamp 5 notifies the driver of predetermined information, and is provided, for example, on the dashboard of the vehicle. The notification lamp 5 is connected to the ECU 7 and can be blinked according to an instruction from the ECU 7. The motoring switch 6 is provided, for example, on a vehicle console. The motoring switch 6 is connected to the ECU 7 and switches on / off the operation of the starter 17 by an on / off operation.
ECU7は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)と、固定されたデータの記憶を行うROM(Read Only Memory)と、一時的にデータを記憶するRAM(Random Access Memory)と、書き換え可能な不揮発性のメモリからなるバックアップメモリと、A/D変換器やバッファ等を有する入力インターフェース回路と、駆動回路等を有する出力インターフェース回路とを含んで構成されている。 The ECU 7 is rewritable with a central processing unit (CPU) as a central processing unit, a ROM (Read Only Memory) for storing fixed data, and a RAM (Random Access Memory) for temporarily storing data A backup memory composed of a non-volatile memory, an input interface circuit having an A / D converter, a buffer, and the like, and an output interface circuit having a drive circuit and the like are included.
例えば、ROMには、本実施の形態に係るマンガン酸化物除去プログラムやマップ等が記憶され、記憶装置として機能するようになっている。CPUは、このROMに記憶されたマンガン酸化物除去プログラムやマップに基づいて演算処理を実行するようになっている。また、本実施の形態では、車両の制御プログラムは、ECU7によって予め決められた時間間隔(例えば、10ms)ごとに実行されるようになっている。 For example, the ROM stores a manganese oxide removal program, a map, and the like according to the present embodiment, and functions as a storage device. The CPU executes arithmetic processing based on the manganese oxide removal program and map stored in the ROM. In the present embodiment, the vehicle control program is executed at predetermined time intervals (for example, 10 ms) by the ECU 7.
また、RAMには、本実施の形態に係るエンジン1の燃料にマンガンが含有されているか否かを記憶するマンガン含有フラグが設定されている。例えば、運転者がマンガンチェッカを利用して排気装置4の排気通路中にマンガンが付着していると判断した場合、車両の設定スイッチを操作してマンガン含有フラグをオンに設定するようになっている。あるいは、CPUがGPS情報等に基づき、車両がマンガン含有燃料の利用される地域を走行していると判断した場合、自動的にマンガン含有フラグをオンに設定するようになっている。 In addition, a manganese-containing flag that stores whether or not manganese is contained in the fuel of the engine 1 according to the present embodiment is set in the RAM. For example, if the driver determines that manganese is attached to the exhaust passage of the exhaust device 4 using a manganese checker, the manganese-containing flag is set to ON by operating the setting switch of the vehicle. Yes. Alternatively, when the CPU determines that the vehicle is traveling in an area where manganese-containing fuel is used based on GPS information or the like, the manganese-containing flag is automatically set to ON.
ECU7の入力インターフェース回路には、モータリングスイッチ6や、エアフローメータ33や、背圧センサ42等が接続されている。これらモータリングスイッチ6や、エアフローメータ33や、背圧センサ42等で検出された情報は、ECU7に取り込まれるようになっている。
The motoring switch 6, the
ECU7の出力インターフェース回路には、報知ランプ5や、スロットルバルブ35の図示しないスロットルモータ等が接続されている。そして、ECU7が、報知ランプ5の点滅を制御したり、あるいはエンジン1の運転制御、例えばスロットルバルブ35の開度制御等を実行するようになっている。
A notification lamp 5 and a throttle motor (not shown) of the
本実施の形態の内燃機関の排気装置は、報知ランプ5と、スタータ17と、背圧センサ42と、を備え、背圧センサ42により計測された排出ガスGの圧力が所定圧より大きいことを条件に、報知ランプ5を作動させるとともに、所定回転数で所定時間の間、スタータ17によりエンジン1をモータリングするようになっている。ここでの所定圧、所定回転数、所定時間は、エンジン1ごとに適宜設定することができる。
The exhaust system for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a notification lamp 5, a starter 17, and a
また、本実施の形態の内燃機関の排気装置は、モータリングスイッチ6を備え、報知ランプ5を作動させた後、モータリングスイッチ6がオン状態にされたことを条件に、所定回転数で所定時間の間、スタータ17によりエンジン1をモータリングするようになっている。 Further, the exhaust system for an internal combustion engine of the present embodiment includes a motoring switch 6 and is operated at a predetermined rotational speed on condition that the motoring switch 6 is turned on after the notification lamp 5 is operated. During the time, the engine 1 is motored by the starter 17.
また、本実施の形態の内燃機関の排気装置は、所定回転数は、エンジン1の振動により触媒担体46bの加振力が所定値より大きくなるものであるようにしている。
In the exhaust system for the internal combustion engine of the present embodiment, the predetermined rotational speed is such that the excitation force of the
次に、動作について説明する。 Next, the operation will be described.
ここでは、本実施の形態における内燃機関の排気装置の動作について、図2に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートは、ECU7のCPUによって、RAMを作業領域として実行されるマンガン除去プログラムの実行内容を表す。また、車両は走行中と停止中のいずれであっても構わない。 Here, the operation of the exhaust device of the internal combustion engine in the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart represents the execution content of the manganese removal program executed by the CPU of the ECU 7 using the RAM as a work area. Further, the vehicle may be running or stopped.
マンガン除去プログラムの実行に先立って、運転者あるいはCPUが、車両がマンガン含有燃料を利用していると判断した場合は、マンガン含有フラグをオンにする。そして、ECU7が、マンガン含有フラグがオンであるか否かを判断する(ステップS1)。ECU7が、マンガン含有フラグがオンでないと判断した場合は(ステップS1;NO)、処理をメインルーチンに戻す。これにより、マンガン含有燃料を使用していない場合は、以下のマンガン除去プログラムを実行する必要がないので、処理を簡易化することができる。 Prior to execution of the manganese removal program, if the driver or the CPU determines that the vehicle is using manganese-containing fuel, the manganese-containing flag is turned on. Then, the ECU 7 determines whether or not the manganese-containing flag is on (step S1). If the ECU 7 determines that the manganese-containing flag is not on (step S1; NO), the process is returned to the main routine. Thereby, when the manganese-containing fuel is not used, it is not necessary to execute the following manganese removal program, so that the processing can be simplified.
ECU7が、マンガン含有フラグがオンであると判断した場合は(ステップS1;YES)、ECU7は、触媒担体46bにマンガン酸化物が堆積しているか否かを検出する(ステップS2)。触媒担体46bにマンガン酸化物が堆積しているか否かは、背圧センサ42により検出された排出ガスGの圧力が所定圧より大きいか否かに基づき、ECU7により判断される。ECU7が、触媒担体46bにマンガン酸化物が堆積していないと判断した場合は(ステップS2;NO)、処理をメインルーチンに戻す。
When the ECU 7 determines that the manganese-containing flag is on (step S1; YES), the ECU 7 detects whether or not manganese oxide is deposited on the
ECU7が、触媒担体46bにマンガン酸化物が堆積していると判断した場合は(ステップS2;YES)、ECU7は、報知ランプ5を点灯する(ステップS3)。これにより、運転者は触媒担体46bにマンガン酸化物が堆積していることを認識するようになる。そして、運転者が触媒担体46bからマンガン酸化物を除去すべきと判断した場合は、モータリングスイッチ6をオン状態にする。
When the ECU 7 determines that manganese oxide is deposited on the
そして、ECU7は、モータリングスイッチ6がオン状態であるか否かを判断する(ステップS4)。ECU7が、モータリングスイッチ6がオン状態であると判断した場合は(ステップS4;YES)、ECU7は、スタータ17を作動させ、エンジン1をモータリングする(ステップS5)。 Then, the ECU 7 determines whether or not the motoring switch 6 is on (step S4). When the ECU 7 determines that the motoring switch 6 is on (step S4; YES), the ECU 7 operates the starter 17 to motor the engine 1 (step S5).
モータリングにより、エンジン1が振動し、排気装置4が共振して触媒担体46bに加振力が発生する。加振力は、触媒担体46bの質量と、振られる加速度により決定される。ここでの加速度は振幅と振動数により決定される。したがって、加振力を決定する要素としては、質量、振幅、振動数の全てを含むことになる。また、質量は大きいほど、振幅は大きいほど、振動数は高いほど、加振力は大きくなる。この際のエンジン回転数Neと加振力との関係は、例えば図3に示すようになる。なお、ここで示すエンジン回転数Neと加振力との関係は一例であり、この関係はエンジン仕様ごとで異なったものになる。
Due to the motoring, the engine 1 vibrates, the exhaust device 4 resonates, and an excitation force is generated in the
ここで、マンガン酸化物を触媒担体46bから振い落とすには、所定値以上の加振力を加えることで可能になる。例えば、図3に示すように、マンガン酸化物を触媒担体46bから振い落とすのに十分な大きさの加振力をF1に設定する。この場合、モータリングの際のエンジン回転数Neは、加振力がF1より大きくなるように設定する必要がある。
Here, the manganese oxide can be shaken off from the
その一方で、加振力が大きすぎると排気マニホールド40に金属疲労を与えてしまう可能性があるので好ましくない。例えば、排気マニホールド40に金属疲労を与えてしまう大きさの加振力をF2に設定できる。この場合、モータリングの際のエンジン回転数Neは、加振力がF2より小さくなるように設定する必要がある。 On the other hand, if the excitation force is too large, there is a possibility that the exhaust manifold 40 may be subjected to metal fatigue, which is not preferable. For example, it sets the excitation force magnitude would give metal fatigue in the exhaust manifold 40 to the F 2. In this case, the engine rotation speed Ne during motoring needs to be set so that the excitation force is smaller than F 2.
したがって、図3に示す場合では、マンガン酸化物を触媒担体46bから振い落とすために好ましいエンジン回転数Neは、加振力がF1より大きくF2より小さくなる回転数N1となる。よって、ECU7は、エンジン回転数NeをN1にして、所定時間のモータリングを行うようにする。また、ここでの所定時間は、適宜設定することができ、例えば走行1万キロメートルに対して、数秒のモータリングを数回程度の頻度とすることができる。
Therefore, in the case shown in FIG. 3, a preferred engine rotational speed Ne to drop wiped manganese oxide from the
モータリングの終了後、あるいはECU7が、モータリングスイッチ6がオン状態でないと判断した場合は(ステップS4;NO)、処理をメインルーチンに戻す。 After the end of motoring, or when the ECU 7 determines that the motoring switch 6 is not on (step S4; NO), the process is returned to the main routine.
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の排気装置によれば、ECU7は、排出ガスGの圧力が所定圧より大きい場合に、マンガン酸化物による触媒目詰まりが所定量より多いと判断する。そして、ECU7は、マンガン酸化物による触媒目詰まりが所定量より多いと判断した場合、報知ランプ5を点灯させる。これにより、運転者は、マンガン酸化物による触媒目詰まりが所定量より多いことを認識できる。 As described above, according to the exhaust device for an internal combustion engine according to the present embodiment, the ECU 7 determines that the catalyst clogging with manganese oxide is larger than the predetermined amount when the pressure of the exhaust gas G is larger than the predetermined pressure. To do. When the ECU 7 determines that the catalyst clogging due to the manganese oxide is greater than the predetermined amount, the ECU 7 turns on the notification lamp 5. Thereby, the driver | operator can recognize that the catalyst clogging with manganese oxide is more than predetermined amount.
そして、ECU7は、マンガン酸化物による触媒目詰まりが所定量より多いと判断した場合、所定回転数で所定時間の間、スタータ17によりエンジン1をモータリングする。これにより、エンジン1が振動し、その振動が排気装置4を振動させ、触媒担体46bに加振力を与える。よって、ECU7は、触媒担体46bの上流側端部にマンガン酸化物が堆積した時点で触媒担体46bに加振力が与えるようになるので、マンガン酸化物が触媒担体46bに固着する前にマンガン酸化物を触媒担体46bから振り落とすことにより、触媒目詰まりを抑制できる。
When the ECU 7 determines that the catalyst clogging due to the manganese oxide is greater than a predetermined amount, the ECU 7 motorizes the engine 1 by the starter 17 for a predetermined time at a predetermined rotation speed. As a result, the engine 1 vibrates, and the vibration vibrates the exhaust device 4 to apply an excitation force to the
また、本実施の形態に係る内燃機関の排気装置によれば、運転者は、報知ランプ5の作動でマンガン酸化物による触媒目詰まりが所定量より多いことを認識する。運転者は、触媒目詰まりを解消すべく、モータリングスイッチ6をオン状態に操作して、スタータ17が所定回転数で所定時間の間、エンジン1をモータリングする。これにより、ECU7は、スタータ17による触媒からのマンガン酸化物の振り落とし処理を運転者の意思により実行するので、運転者の意思とは別に自動的にスタータ17を作動させる場合のように、運転者が不意の振動発生で異常動作と誤認識することを防止できる。また、ECU7は、スタータ17による触媒担体46bからのマンガン酸化物の振り落とし処理を最低限の頻度で行うようにできるので、燃費を向上することができる。
Further, according to the exhaust device for an internal combustion engine according to the present embodiment, the driver recognizes that the catalyst clogging due to the manganese oxide is larger than the predetermined amount by the operation of the notification lamp 5. The driver operates the motoring switch 6 to turn on the catalyst 1 to eliminate the catalyst clogging, and the starter 17 motors the engine 1 for a predetermined time at a predetermined rotation speed. As a result, the ECU 7 executes the process of removing the manganese oxide from the catalyst by the starter 17 with the driver's intention, so that the starter 17 is automatically operated separately from the driver's intention. It is possible to prevent a person from erroneously recognizing abnormal operation due to unexpected vibration. Further, since the ECU 7 can perform the manganese oxide swing-off process from the
また、本実施の形態に係る内燃機関の排気装置によれば、モータリングの所定回転数は、エンジン1の振動により触媒担体46bの加振力が所定値より大きくなるものとしている。このため、ECU7は、スタータ17を所定回転数で回転させることにより、触媒担体46bに発生する加振力を所定値よりも大きくできるので、スタータ17による触媒担体46bからのマンガン酸化物の振り落とし処理を確実に行うことができる。
Further, according to the exhaust system for an internal combustion engine according to the present embodiment, the predetermined rotational speed of the motoring is such that the excitation force of the
上述した本実施の形態の内燃機関の排気装置においては、ECU7におけるマンガン除去プログラムの実行に先立って、運転者あるいはCPUが車両がマンガン含有燃料を利用しているか否かを判断する場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の排気装置においては、これに限られず、ECU7は、全ての燃料に対してマンガン除去プログラムを実行するようにしてもよい。 In the exhaust system for an internal combustion engine of the present embodiment described above, a case where the driver or the CPU determines whether or not the vehicle uses manganese-containing fuel prior to execution of the manganese removal program in the ECU 7 will be described. ing. However, the exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to this, and the ECU 7 may execute a manganese removal program for all fuels.
また、上述した本実施の形態の内燃機関の排気装置においては、報知手段として報知ランプ5を利用する場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の排気装置においては、これに限られず、例えば報知ブザー等であってもよい。 Further, in the exhaust system for an internal combustion engine of the present embodiment described above, the case where the notification lamp 5 is used as the notification means has been described. However, the exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to this, and may be a notification buzzer or the like, for example.
また、上述した本実施の形態の内燃機関の排気装置においては、マンガン酸化物が触媒担体46bに堆積していると判断した場合に報知ランプ5を点灯させて、マンガン酸化物の除去を行うか否かを運転者が判断する場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の排気装置においては、これに限られず、例えばマンガン酸化物が触媒担体46bに堆積していると判断した場合に全てマンガン酸化物の除去を行うようにしてもよい。この場合、報知ランプ5やモータリングスイッチ6を不要にすることができる。
Further, in the exhaust system for an internal combustion engine of the present embodiment described above, when it is determined that manganese oxide is deposited on the
また、上述した本実施の形態の内燃機関の排気装置においては、車両をガソリン車とした場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の排気装置においては、これに限られず、例えば車両を駆動源としてエンジンと駆動用電動機の両方を備えたハイブリッド車としてもよい。この場合、エンジン1のモータリングはスタータ17ではなく、例えば発電用電動機を利用する。 Further, in the exhaust system for an internal combustion engine of the present embodiment described above, a case where the vehicle is a gasoline vehicle has been described. However, the exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to this, and may be a hybrid vehicle including, for example, a vehicle as a drive source and both an engine and a drive motor. In this case, the motoring of the engine 1 is not the starter 17 but uses, for example, a generator motor.
以上のように、本発明に係る内燃機関の排気装置は、触媒を劣化させることなく、マンガン酸化物による触媒の目詰まりを従来よりも抑制できるという効果を奏するものであり、内燃機関の排気装置に有用である。 As described above, the exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention has an effect that the clogging of the catalyst by the manganese oxide can be suppressed more than before without deteriorating the catalyst. Useful for.
1 エンジン(内燃機関)
2 エンジン本体
3 吸気装置
4 排気装置
5 報知ランプ(報知手段)
6 モータリングスイッチ
7 ECU
17 スタータ(モータリング手段)
42 背圧センサ(背圧計測手段)
46b 触媒担体(触媒)
G 排出ガス
1 engine (internal combustion engine)
2 Engine body 3 Intake device 4 Exhaust device 5 Notification lamp (notification means)
6 Motoring switch 7 ECU
17 Starter (Motoring means)
42 Back pressure sensor (Back pressure measuring means)
46b Catalyst carrier (catalyst)
G exhaust gas
Claims (2)
運転者に所定の情報を知らせる報知手段と、前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記排出ガスの圧力を計測可能な背圧計測手段と、を備え、
前記背圧計測手段により計測された前記排出ガスの圧力が所定圧より大きいことを条件に、前記報知手段を作動させるとともに、所定回転数で所定時間の間、前記モータリング手段により前記内燃機関をモータリングし、
前記所定回転数を、前記触媒に堆積したマンガン酸化物を前記触媒からふるい落とすのに十分な大きさの加振力である第1の加振力より大きく、かつ、前記排気装置に金属疲労を与えてしまう加振力である第2の加振力より小さい加振力を生じる回転数に設定することを特徴とする内燃機関の排気装置。 An exhaust system for an internal combustion engine including a catalyst for purifying exhaust gas,
Informing means for notifying the driver of predetermined information, motoring means capable of motoring the internal combustion engine, and back pressure measuring means capable of measuring the pressure of the exhaust gas,
The notifying means is operated on the condition that the pressure of the exhaust gas measured by the back pressure measuring means is larger than a predetermined pressure, and the internal combustion engine is controlled by the motoring means for a predetermined time at a predetermined rotation speed. Motoring and
The predetermined rotational speed is greater than a first excitation force that is an excitation force large enough to screen the manganese oxide deposited on the catalyst from the catalyst, and the exhaust device is subjected to metal fatigue. An exhaust system for an internal combustion engine, characterized in that the engine speed is set to a rotational speed that generates an excitation force smaller than a second excitation force that is an excitation force to be applied.
前記報知手段を作動させた後、前記モータリングスイッチがオン状態にされたことを条件に、前記所定回転数で前記所定時間の間、前記モータリング手段により前記内燃機関をモータリングすることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気装置。 A motoring switch for turning on and off the operation of the motoring means;
The internal combustion engine is motored by the motoring means for the predetermined time at the predetermined rotational speed on the condition that the motoring switch is turned on after the notification means is activated. An exhaust system for an internal combustion engine according to claim 1.
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