(57)【要約】【課題】燃費を悪化させることなく後処理部によって排気を適切に浄化する。【解決手段】浄化システム１は、エンジン１０の排気が流れる排気路３０に設けられ排気を浄化するＤＰＦ３３と、排気路３０においてＤＰＦ３３の上流側に設けられ、排気を加熱する加熱装置７０と、エンジン１０へ流れる吸気を圧縮する電動過給機５０と、排気の温度及び流量を検出する検出部８０と、排気の温度が所定温度Ｔ１より低く、かつ排気の流量が所定量Ｑ１よりも少ない場合には、電動過給機５０によって吸気をエンジン１０へ送り込み、かつ加熱装置７０によってエンジン１０の排気を加熱させる制御装置９０とを備える。【選択図】図１
2020076327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気が流れる排気路に設けられ前記排気を浄化する後処理部と、
前記排気路において前記後処理部の上流側に設けられ、前記排気を加熱する加熱部と、
前記エンジンへ流れる吸気を圧縮する電動式の過給機と、
前記排気の温度及び流量を検出する検出部と、
前記排気の温度が所定温度より低く、かつ前記排気の流量が所定量よりも少ない場合には、前記過給機によって吸気を前記エンジンへ送り込み、かつ前記加熱部によって前記エンジンの排気を加熱させる制御部と、
を備える、浄化システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記排気の温度が前記所定温度より低く、前記排気の流量が所定量より少なく、かつ前記エンジンの負荷が所定値よりも小さい低負荷時である場合には、前記過給機によって吸気を前記エンジンへ送り込み、かつ前記加熱部によって前記エンジンの排気を加熱させる、
請求項１に記載の浄化システム。
【請求項３】
前記制御部は、
車両の走行状態を取得し、
前記車両が下り坂を走行している場合には前記低負荷時であると推定する、
請求項２に記載の浄化システム。
【請求項４】
前記後処理部は、前記排気中の粒子状物質を捕集するフィルターである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気を浄化する浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック等の車両の排気路には、排気を浄化する浄化装置が搭載されている。当該浄化装置は、例えば排気中の粒子状物質を捕集するフィルターを有しており、捕集した粒子状物質を高温の排気で燃焼する再生処理を行う。再生処理を促すために、例えば、排気路の浄化装置の上流側にて排気に燃焼を噴射して、排気の温度を上昇させる方式が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５２３９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のようにエンジン内では無く排気路に燃料を噴射させる場合には、燃料噴射がエンジンの出力に寄与しないため、燃費の悪化を招く恐れがある。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、燃費を悪化させることなく後処理部によって排気を適切に浄化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様においては、エンジンの排気が流れる排気路に設けられ前記排気を浄化する後処理部と、前記排気路において前記後処理部の上流側に設けられ、前記排気を加熱する加熱部と、前記エンジンへ流れる吸気を圧縮する電動式の過給機と、前記排気の温度及び流量を検出する検出部と、前記排気の温度が所定温度より低く、かつ前記排気の流量が所定量よりも少ない場合には、前記過給機によって吸気を前記エンジンへ送り込み、かつ前記加熱部によって前記エンジンの排気を加熱させる制御部と、を備える、浄化システムを提供する。
【０００７】
また、前記制御部は、前記排気の温度が前記所定温度より低く、前記排気の流量が所定量より少なく、かつ前記エンジンの負荷が所定値よりも小さい低負荷時である場合には、前記過給機によって吸気を前記エンジンへ送り込み、かつ前記加熱部によって前記エンジンの排気を加熱させることとしてもよい。
【０００８】
また、前記制御部は、車両の走行状態を取得し、前記車両が下り坂を走行している場合には前記低負荷時であると推定することとしてもよい。
【０００９】
また、前記後処理部は、前記排気中の粒子状物質を捕集するフィルターであることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃費を悪化させることなく後処理部によって排気を適切に浄化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一の実施形態に係る浄化システム１の構成を説明するための模式図である。
【図２】浄化システム１の動作例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜浄化システムの構成＞
本発明の一の実施形態に係る浄化システムの構成について、図１を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、一の実施形態に係る浄化システム１の構成を説明するための模式図である。浄化システム１は、エンジンの排気を浄化するためのシステムであり、ここではトラック等の車両に搭載されている。浄化システム１は、図１に示すように、エンジン１０と、発電装置１４と、吸気路２０と、排気路３０と、ターボチャージャー４０と、電動過給機５０と、加熱装置７０と、迂回路７４と、検出部８０と、制御装置９０とを有する。
【００１４】
エンジン１０は、気筒（燃焼室）内に噴射された燃料と吸気の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。エンジン１０は、例えばディーゼルエンジンであるが、これに限定されず、例えばガソリンエンジンであってもよい。エンジン１０においては、吸気が気筒内に吸入されると共に、燃焼後の排気が気筒から排出される。
【００１５】
発電装置１４は、ここではエンジン１０と連結されたベルト１４ａを介して発電を行い、バッテリー１６に電力を供給する。発電装置１４は、ブレーキ回生（例えば、車両が下り坂を走行する際のブレーキ回生）時に、発電を行い、負荷となる電動過給機５０や加熱装置７０に電力を供給してもよい。なお、ブレーキ回生時には、エンジン１０内に燃料が噴射されない。
【００１６】
吸気路２０は、吸気がエンジン１０へ流れる通路である。吸気路２０には、エアクリーナー２２と、ＣＡＣ（Charge Air Cooler）２４と、バルブ２６と、ＣＡＣ２８が設けられている。なお、ターボチャージャー４０のコンプレッサ４４及び電動過給機５０も、吸気路２０に設けられている。
【００１７】
エアクリーナー２２は、吸気中の異物を除去する。ＣＡＣ２４は、コンプレッサ４４で圧縮されて温度が上昇した吸気を冷却する。バルブ２６は、電動過給機５０を迂回する迂回路２６ａに設けられた開閉弁であり、開いた際に吸気が迂回路２６ａを流れる。ＣＡＣ２８は、電動過給機５０よりもエンジン１０側に設けられ、例えば電動過給機５０で圧縮された吸気を冷却する。
【００１８】
排気路３０は、エンジン１０の排気が流れる通路である。排気路３０には、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）３２と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３３と、噴射部３５と、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）３６と、還流路３８が設けられている。ターボチャージャー４０のタービン４２、加熱装置７０及び迂回路７４も、排気路３０に設けられている。なお、本実施形態では、ＤＰＦ３３が排気を浄化する浄化部に該当する。
【００１９】
ＤＯＣ３２は、ディーゼル用酸化触媒であり、タービン４２を通過した排気の炭化水素を効率的に酸化して排気の温度を上昇させる。ＤＰＦ３３は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルターである。なお、ＤＰＦ３３は、排気の温度が高くなると、捕集している粒子状物質を燃焼させる再生処理を行う。
【００２０】
噴射部３５は、アンモニアとなる尿素水を排気路３０に噴射する。ＳＣＲ３６は、排気中のＮＯｘを還元反応させる触媒を有し、ＮＯｘとアンモニアとを反応させて無害な窒素と水に還元させる。ＳＣＲ３６による排気の浄化率は、排気の温度が高いほど大きくなる。
還流路３８は、エンジン１０から排出された排気の一部を吸気路２０に還流させる通路である。還流路３８には、排気を冷却する冷却部３８ａと、排気の還流量を調整するためのバルブ３８ｂとが設けられている。
【００２１】
ターボチャージャー４０は、排気の流れを利用して吸気の密度を高くする過給機である。ターボチャージャー４０は、排気路３０に設けられたタービン４２と、吸気路２０に設けられたコンプレッサ４４とを有する。タービン４２は、排気のエネルギーを受けて回転する。コンプレッサ４４は、タービン４２に連結軸を介して連結されている。コンプレッサ４４がタービン４２と共に回転することで、吸気が圧縮される。
【００２２】
電動過給機５０は、エンジン１０へ流れる吸気を圧縮する電動式の過給機であり、ターボチャージャー４０とは別に設けられている。電動過給機５０は、吸気路２０においてエンジン１０の上流に設けられている。電動過給機５０は、バッテリー１６や発電装置１４から電力を受けて回転するモータ５１を有する。すなわち、電動過給機５０は、排気を利用せずに、吸気を圧縮してエンジン１０へ供給する。
【００２３】
加熱装置７０は、排気を加熱する加熱部であり、排気路３０においてＤＰＦ３３の上流側に設けられている。ここでは、加熱装置７０は、ＤＯＣ３２の上流側に設けられているが、これに限定されず、例えばＤＯＣ３２とＤＰＦ３３の間に設けられていてもよい。加熱装置７０は、例えば電気ヒータであり、バッテリー１６や発電装置１４から電力を受けて排気を加熱する。これにより、加熱装置７０によって加熱されて温度が上昇した排気が、ＤＰＦ３３を通過することになり、ＤＰＦ３３における再生処理が促進される。
【００２４】
迂回路７４は、排気路３０において加熱装置７０を迂回している通路である。迂回路７４は、排気路３０においてタービン４２と加熱装置７０の間の地点から分岐し、加熱装置７０と検出部８０の間の地点で合流している。排気は、迂回路７４を流れる際には、加熱装置７０を通過せずにＤＰＦ３３へ流れる。
【００２５】
迂回路７４には、弁７５が設けられている。弁７５は、一例としてバタフライバルブであり、開度を調整することで排気の流量を調整する。弁７５が閉じている際には、排気は、迂回路７４へ向かわずに加熱装置７０を通過する際に加熱される。弁７５が開いている際には、排気は、加熱装置７０へ向かわずに迂回路７４を経由してＤＰＦ３３へ流れる。
【００２６】
検出部８０は、排気の温度及び流量を検出する。検出部８０は、排気の温度を検出する温度センサと、排気の流量を検出する流量センサとを含む。温度センサは、例えばＤＯＣ３２の入口近傍に設けられている。なお、検出部８０は、吸気の量を測定するセンサを含んでもよく、当該センサで測定した吸気量から排気の流量を求めてもよい。
また、検出部８０は、エンジン１０の動作状況（例えば、エンジン１０の回転や負荷状態）を検出してもよい。さらに、検出部８０は、車両の走行状態を検出してもよい。検出部８０は、地図情報や車両に搭載されたセンサによって、例えば走行する道路が下り坂か否かを検出する。検出部８０の検出結果は、制御装置９０に出力される。
【００２７】
制御装置９０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置（Electric Control Unit）である。制御装置９０は、前述した各装置の動作を制御する。
【００２８】
本実施形態では、制御装置９０は、排気路３０を流れる排気の温度及び流量に基づいて、電動過給機５０及び加熱装置７０の動作を制御する。すなわち、制御装置９０は、検出部８０が検出した排気の温度及び流量に基づいて、電動過給機５０、及び加熱装置７０の動作を制御する。
【００２９】
例えば、制御装置９０は、排気の温度が所定温度Ｔ１より低く、かつ排気の流量が所定量Ｑ１よりも少ない場合には、電動過給機５０によって吸気をエンジン１０へ送り込み（過給制御）、かつ加熱装置７０によって排気を加熱させる（加熱制御）。制御装置９０は、バッテリー１６に蓄えられている電力、又は発電装置１４が発電した電力を、電動過給機５０及び加熱装置７０に供給して、過給制御及び加熱制御を行う。これにより、電動過給機５０によってエンジン１０へ送り込まれる吸気の量が増えることで、エンジン１０からＤＰＦ３３へ流れる排気の量が増える。そして、排気路３０においてＤＰＦ３３の上流側に設けられた加熱装置７０が排気を加熱することで、温度が早期に上昇した排気がＤＰＦ３３を通過することになる。この結果、ＤＰＦ３３に捕集された粒子状物質の再生処理が促進される。また、上記の加熱制御を行うことで、従来の排気路３０に燃料を噴射して排気の温度を上昇させる処理が不要となるので、燃料噴射に起因する燃費悪化を抑制できる。
【００３０】
一方で、制御装置９０は、排気の温度が所定温度Ｔ１より高い、又は排気の流量が所定量Ｑ１よりも多い場合には、ＤＰＦ３３が再生処理を行える排気が流れていると判定し、電動過給機５０及び加熱装置７０に電力を供給せず、上記の過給制御及び加熱制御を行わない。例えば、制御装置９０は、エンジン１０の高負荷・高回転時には、排気を迂回路７４へ流させて、加熱装置７０による排気の加熱を抑制する。これにより、排気が加熱装置７０を通過することに起因して圧力損失が発生することを抑制できる。
【００３１】
制御装置９０は、排気の温度及び流量に加えて、エンジン１０の負荷状態も考慮して、電動過給機５０及び加熱装置７０の動作を制御してもよい。具体的には、制御装置９０は、排気の温度が所定温度Ｔ１より低く、排気の流量が所定量Ｑ１より少なく、かつエンジン１０の負荷が所定値Ｆ１よりも小さい低負荷時である場合には、電動過給機５０によって吸気をエンジン１０へ送り込み、かつ加熱装置７０によって排気を加熱させる。これにより、ＤＰＦ３３の活性化が必要な状態である場合に、温度を上昇させた排気をＤＰＦ３３へ送ることができるので、早期にＤＰＦ３３を活性化できる。
【００３２】
制御装置９０は、車両の走行状態から、エンジン１０の負荷状態を推定してもよい。例えば、制御装置９０は、検出部８０の検出結果から車両の走行状態を取得し、車両が下り坂を走行している場合にはエンジン１０の低負荷・低回転状態であると推定する。また、制御装置９０は、車両が高速で平坦路を走行している場合にも、エンジン１０の低負荷・低回転状態であると推定してもよい。なお、制御装置９０は、地図情報から、車両の走行状態を取得してもよい。
【００３３】
＜浄化システムの動作例＞
上述した浄化システム１の動作例について、図２を参照しながら説明する。
【００３４】
図２は、浄化システム１の動作例を説明するためのフローチャートである。図２に示す処理は、制御装置９０のＣＰＵがプログラムを実行することで実現される。
【００３５】
図２の処理は、車両が走行しているところから開始される。ここでは、車両が下り坂を走行しているものとする。このため、エンジン１０の低回転・低負荷状態であり、排気の温度が低い。
【００３６】
まず、制御装置９０は、排気路３０の排気の温度及び流量を検出する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御装置９０は、検出部８０によって、排気の温度及び流量を検出する。
【００３７】
次に、制御装置９０は、エンジン１０の状態を検出する（ステップＳ１０４）。例えば、制御装置９０は、検出部８０の検出結果によって、エンジン１０の回転及び負荷状態を検出する。上記のように車両が下り坂を走行しているので、制御装置９０は、エンジン１０が低回転・低負荷状態であると判定する。なお、ステップＳ１０２、Ｓ１０４の処理は、同時に実行されても良いし、又は逆の順番で実行されてもよい。
【００３８】
次に、制御装置９０は、電動過給機５０による過給及び加熱装置７０による加熱条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０６）。例えば、制御装置９０は、排気の温度が所定温度Ｔ１より低く、排気の流量が所定量Ｑ１より少なく、かつエンジン１０が低負荷状態である条件を満たすか否かを判定する。なお、条件としては、上記に限定されず、制御装置９０は、排気の温度が所定温度Ｔ１より低く、かつ排気の流量が所定量Ｑ１より少ない場合に、条件を満たすと判定してもよい。
【００３９】
そして、ステップＳ１０６で条件が満たされた場合には（Ｙｅｓ）、制御装置９０は、電動過給機５０に電力を供給して、吸気をエンジン１０へ過給させる（ステップＳ１０８）。この際、制御装置９０は、バッテリー１６の電力を電動過給機５０に供給したり、ブレーキ回生時には発電装置１４が発電した電力を電動過給機５０に供給したりする。吸気が過給されることで、エンジン１０からの排気の量も増大する。
【００４０】
次に、制御装置９０は、加熱装置７０に電力を供給して、排気路３０を流れる排気を加熱する（ステップＳ１１０）。この際、制御装置９０は、バッテリー１６の電力を加熱装置７０に供給したり、ブレーキ回生時には発電装置１４が発電した電力を加熱装置７０に供給したりする。ＤＰＦ３３の上流側に位置する加熱装置７０によって排気が加熱されることで、温度が上昇した排気がＤＰＦ３３を通過することになり、ＤＰＦ３３による再生処理が促進される。
【００４１】
＜本実施形態における効果＞
上述した浄化システム１は、排気の温度が所定温度Ｔ１より低く、かつ排気の流量が所定量Ｑ１よりも少ない場合には、電動過給機５０によって吸気をエンジン１０へ送り込み、かつ排気路３０においてＤＰＦ３３の上流側に設けられた加熱装置７０によって排気を加熱させる。
これにより、電動過給機５０の過給によってエンジン１０へ送り込まれる吸気の量が増えることで、エンジン１０からＤＰＦ３３へ流れる排気の量が増える。そして、排気路３０においてＤＰＦ３３の上流側に設けられた加熱装置７０が排気を加熱することで、温度が早期に上昇した排気がＤＰＦ３３を通過することになる。この結果、ＤＰＦ３３に捕集された粒子状物質の再生処理が促進される。また、加熱装置７０が排気を加熱することで、従来の排気路３０に燃料を噴射して排気の温度を上昇させる処理が不要となるので、燃料噴射に起因する燃費悪化を抑制できる。
【００４２】
なお、上記では、浄化システム１は、車両のエンジンの排気を浄化することとしたが、これに限定されない。例えば、浄化システム１は、発電装置等に搭載された定置式エンジンの排気を浄化し、又は建設機械や船舶等の産業装置に搭載されたエンジンの排気を浄化してもよい。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【符号の説明】
【００４４】
１    浄化システム
１０    エンジン
３０    排気路
３３    ＤＰＦ
５０    電動過給機
７０    加熱装置
８０    検出部
９０    制御装置
【図１】
2020076327.tif 000003
【図２】
2020076327.tif 000004