(57)【要約】【課題】ブレーキ回生時に排気の温度を適切に調整できる。【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ＳＣＲ３６と、排気路３０においてＳＣＲ３６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、排気の温度を検出する検出部８０と、ブレーキ回生時に、排気の温度が温度Ｔ１よりも低い場合には加熱装置７０によって排気を加熱させ、排気の温度が温度Ｔ２よりも高い場合には電動過給機５０によって過給された吸気を加熱装置７０へ向かわせる制御装置９０とを備える。【選択図】図１
2020076324.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浄化部と、
前記排気路において前記浄化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、
前記排気の温度を検出する検出部と、
ブレーキ回生時に、前記排気の温度が第１閾値よりも低い場合には前記加熱部によって前記排気を加熱させ、前記排気の温度が前記第１閾値よりも大きい第２閾値よりも高い場合には前記過給機によって過給された吸気を前記加熱部へ向かわせる制御部と、
を備える、浄化システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記エンジンが搭載された車両が下り坂を走行する際のブレーキ回生時に、前記排気の温度が前記第１閾値よりも低い場合には前記加熱部によって前記排気を加熱させ、前記排気の温度が前記第２閾値よりも高い場合には前記過給機によって過給された吸気を前記加熱部へ向かわせる、
請求項１に記載の浄化システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記排気の温度が前記第２閾値よりも高い場合には、前記エンジン内に燃料を噴射しない状態で前記吸気を前記エンジンを経由して前記加熱部へ向かわせる、
請求項１又は２に記載の浄化システム。
【請求項４】
前記加熱部及び前記過給機に電力を供給する発電装置を更に備え、
前記加熱部は、前記電力の供給を受けて前記排気を加熱し、
前記制御部は、前記排気の温度が前記第２閾値よりも高い場合には、前記加熱部に前記電力を供給させつつ、前記過給機によって過給された吸気を前記加熱部へ向かわせる、
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、エンジンの排気を浄化する浄化装置が搭載されている。浄化装置は、例えば排気中のＮＯｘを還元反応させる触媒を有するが、ＮＯｘを適切に浄化するためには排気の温度が高い方が望ましい。そこで、排気路において浄化装置の上流側に、排気を加熱する加熱装置を設ける方式が提案されている。
【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】
ところで、車両の走行状況によっては排気の温度が変動するが、例えばエンジン内に燃料が噴射されない状態であるブレーキ回生時に排気の温度が低い場合には、早期に排気の温度を上昇させることが望ましい。一方で、加熱装置で排気を加熱し続けると、加熱装置自体の温度が過大になり不具合が発生する恐れがある。
【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、ブレーキ回生時に排気の温度を適切に調整でき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浄化部と、前記排気路において前記浄化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、前記排気の温度を検出する検出部と、ブレーキ回生時に、前記排気の温度が第１閾値よりも低い場合には前記加熱部によって前記排気を加熱させ、前記排気の温度が前記第１閾値よりも大きい第２閾値よりも高い場合には前記過給機によって過給された吸気を前記加熱部へ向かわせる制御部と、を備える、浄化システムを提供する。
【０００７】
また、前記制御部は、前記エンジンが搭載された車両が下り坂を走行する際のブレーキ回生時に、前記排気の温度が前記第１閾値よりも低い場合には前記加熱部によって前記排気を加熱させ、前記排気の温度が前記第２閾値よりも高い場合には前記過給機によって過給された吸気を前記加熱部へ向かわせることとしてもよい。
【０００８】
また、前記制御部は、前記排気の温度が前記第２閾値よりも高い場合には、前記エンジン内に燃料を噴射しない状態で前記吸気を前記エンジンを経由して前記加熱部へ向かわせることとしてもよい。
【０００９】
また、前記浄化システムは、前記加熱部及び前記過給機に電力を供給する発電装置を更に備え、前記加熱部は、前記電力の供給を受けて前記排気を加熱し、前記制御部は、前記排気の温度が前記第２閾値よりも高い場合には、前記加熱部に前記電力を供給させつつ、前記過給機によって過給された吸気を前記加熱部へ向かわせることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ブレーキ回生時に排気の温度を適切に調整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】ブレーキ回生時の加熱制御及び過給制御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、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及び加熱装置７０も、排気路３０に設けられている。なお、本実施形態では、ＳＣＲ３６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。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。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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ＳＣＲ３６の上流側に設けられている。ここでは、加熱装置７０は、噴射部３５とＳＣＲ３６の間に設けられている。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、ＳＣＲ３６を通過することになる。なお、加熱装置７０の上流側に位置する噴射部３５から噴射された尿素水は、加熱装置７０によって加熱されることで、アンモニアになりやすくなる。この結果、ＳＣＲ３６におけるアンモニアと排気のＮＯｘとの還元反応が促進される。
【００２３】
検出部８０は、排気の温度を検出する。検出部８０は、ここではＳＣＲ３６の入口での排気の温度を検出する温度センサを含む。なお、これに限定されず、検出部８０は、例えば加熱装置７０に取り付けた熱電対によって加熱装置７０の温度を検出することで、排気の温度を推定してもよい。検出部８０の検出結果は、制御装置９０に出力される。
【００２４】
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。
【００２５】
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に基づいて、加熱装置７０及び電動過給機５０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に基づいて、加熱装置７０及び電動過給機５０の動作を制御する。
【００２６】
例えば、制御装置９０は、排気の温度が第１閾値である温度Ｔ１よりも低い場合には、ＳＣＲ３６の上流側に位置する加熱装置７０によって排気を加熱させる（以下、加熱制御とも呼ぶ）。ここで、温度Ｔ１は、例えばＳＣＲ３６によって排気のＮＯｘの浄化が開始される温度に設定されており、加熱装置７０は、排気の温度が温度Ｔ１を超えるように加熱制御を行う。これにより、例えばエンジン１０の低回転・低負荷時のように排気の温度が低くなる場合には、早期に排気の温度を上昇させることができる。また、温度Ｔ１よりも温度が高い排気がＳＣＲを通過することで、ＳＣＲ３６によるＮＯｘの浄化が適切に行われる。
【００２７】
一方で、制御装置９０は、排気の温度が第１閾値よりも大きい第２閾値である温度Ｔ２よりも高い場合には、電動過給機５０によって過給された吸気を加熱装置７０へ向かわせる（以下、過給制御とも呼ぶ）。この際、制御装置９０は、加熱装置７０による排気の加熱を停止させる。排気の温度が温度Ｔ２よりも高い場合には、加熱装置７０自体が加熱し過ぎて温度が過大になっている可能性が高いので、上記の過給制御を行うことで吸気によって加熱装置７０を冷却できる。これにより、加熱装置７０の温度が過大になることに起因して不具合が発生することを抑制できる。
【００２８】
車両においては、車両が下り坂を走行する際に、ブレーキに伴う回生（ブレーキ回生）を行う。具体的には、制御装置９０は、エンジンブレーキの動作中に発電装置１４によって回生電力を得るブレーキ回生を行う。本実施形態では、制御装置９０は、ブレーキ回生時に、上述した加熱制御及び過給制御を行う。すなわち、制御装置９０は、発電装置１４が発電した回生電力を電動過給機５０及び加熱装置７０に供給させながら、加熱装置７０による加熱制御や電動過給機５０による過給制御を行う。車両が下り坂を走行する際には、発電装置１４が発電した回生電力がバッテリー１６の容量を超える可能性があるが、電動過給機５０及び加熱装置７０に回生電力を供給することで、回生電力を無駄にすることなく排気の温度を適切に調整できる。
【００２９】
制御装置９０は、排気の温度が温度Ｔ２よりも高い場合には、エンジン１０内（すなわち燃焼室）に燃料を噴射させない状態で吸気をエンジン１０を経由して加熱装置７０へ向かわせる。これにより、エンジン１０内で燃焼が行われずに吸気の温度上昇を抑制できるので、当該吸気が加熱装置７０を冷却しやすくなる。
【００３０】
なお、上記では、排気の温度が温度Ｔ２よりも高い場合には、加熱装置７０に電力を供給させないこととしたが、これに限定されない。例えば、制御装置９０は、排気の温度が温度Ｔ２よりも高い場合に、加熱装置７０に電力を供給させつつ、電動過給機５０によって過給された吸気を加熱装置７０へ向かわせてもよい。この際、制御装置９０は、排気を加熱している加熱装置７０の温度が上昇しないように、十分な吸気を加熱装置７０に送って加熱装置７０を冷却することが望ましい。上記の制御により、ブレーキ回生時に発電装置１４が発電した電力が電動過給機５０及び加熱装置７０に供給されて消費されることで、ブレーキ回生を積極的に行える。
【００３１】
＜浄化システムの動作例＞
上述した浄化システム１のブレーキ回生時の加熱制御及び過給制御の一例について、図２を参照しながら説明する。
【００３２】
図２は、ブレーキ回生時の加熱制御及び過給制御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。
【００３３】
図２の処理は、例えば車両が下り坂を走行して、ブレーキ回生を実行するところから開始させる（ステップＳ１０２）。制御装置９０は、発電装置１４が発電した電力（回生電力）をバッテリー１６に供給する。
【００３４】
次に、制御装置９０は、排気路３０の排気の温度を検出する（ステップＳ１０４）。ここでは、制御装置９０は、ＳＣＲ３６の上流に設けられた検出部８０によって、排気の温度を検出する。
【００３５】
次に、制御装置９０は、検出部８０が検出した排気の温度が温度Ｔ１（第１閾値）より低いか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ブレーキ回生を行っている際には、排気の温度が、ＳＣＲ３６が排気を適切に浄化する温度Ｔ１より低くなることが想定される。
【００３６】
そして、ステップＳ１０６で排気の温度が温度Ｔ１よりも低い場合には（Ｙｅｓ）、制御装置９０は、発電装置１４が発電した電力（又は、バッテリー１６に蓄えられている電力）を加熱装置７０に供給する（ステップＳ１０８）。これにより、加熱装置７０は、電力を受けて排気路３０の排気を加熱する。この結果、排気の温度が温度Ｔ１よりも大きくなり、ＳＣＲ３６による排気の浄化が促進される。
【００３７】
その後、制御装置９０は、検出部８０によって排気の温度を検出し、排気の温度が温度Ｔ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、制御装置９０は、加熱装置７０によって排気が過剰に加熱されたか否かを判定する。
【００３８】
そして、ステップＳ１１０で排気の温度が温度Ｔ２（第２閾値）よりも大きい場合には（Ｙｅｓ）、制御装置９０は、発電装置１４が発電した電力（又は、バッテリー１６に蓄えられた電力）を電動過給機５０に供給する（ステップＳ１１２）。これにより、電動過給機５０は、電力を受けて吸気を過給し、エンジン１０を経由して加熱装置７０へ吸気を向かわせる。この際、エンジン１０内に燃料を噴射していないため、エンジン１０を通過する際の吸気の温度上昇を抑制できる。この結果、吸気によって加熱装置７０が冷却されることになり、排気の温度が過大に上昇することを抑制できる。
【００３９】
＜本実施形態における効果＞
上述した浄化システム１において、制御装置９０は、ブレーキ回生時に、排気の温度が温度Ｔ１よりも低い場合には加熱装置７０によって排気を加熱させ（加熱制御）、排気の温度が温度Ｔ２よりも高い場合には電動過給機５０によって過給された吸気を加熱装置７０へ向かわせる（過給制御）。
これにより、ブレーキ回生によって排気の温度が温度Ｔ１よりも低くなった場合には、加熱装置７０によって排気を加熱して温度を上昇させることで、ＳＣＲ３６による排気の浄化を早期に行える。一方で、加熱装置７０によって加熱された排気の温度が温度Ｔ２より大きい場合には、電動過給機５０が過給した吸気を加熱装置７０へ向かわせて加熱装置７０を冷却することで、排気の温度上昇を抑制できる（別言すれば、加熱装置７０が過剰に加熱して不具合が発生することを防止できる）。また、加熱装置７０及び電動過給機５０は、ブレーキ回生による回生電力を受けて動作する。このため、ブレーキ回生時に上述した加熱制御及び過給制御を行うことで、ブレーキ回生を積極的に行いながら、排気の温度を適切に調整できる（この結果、ＳＣＲ３６による排気の浄化率が向上しうる）。
【００４０】
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。
【００４１】
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】
【００４２】
１    浄化システム
１０    エンジン
１４    発電装置
３０    排気路
３６    ＳＣＲ
５０    電動過給機
７０    加熱装置
８０    検出部
９０    制御装置
【図１】
2020076324.tif 000003
【図２】
2020076324.tif 000004