(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気が流通する排気管と、
前記内燃機関から排出される排気を浄化する触媒と、
前記触媒からの放熱量を抑制可能な断熱手段と、
前記触媒が所定の活性状態に収束するように、前記断熱手段を制御する断熱制御手段と、
前記触媒または前記触媒を通過する排気から排熱を回収する排熱回収手段と、
前記排熱回収手段の排熱回収量を制御する排熱回収量制御手段と、
を備え、
前記断熱手段は、前記触媒に流入する排気の温度よりも高い媒体を前記触媒の周囲に流通させる媒体流通路を含み、
前記断熱制御手段は、前記媒体の流量を変更することにより前記断熱手段による前記触媒からの放熱量を制御し、
前記触媒の活性化完了後に前記触媒の活性状態を維持するように、前記断熱制御手段は前記媒体の流れを抑制するとともに、前記排熱回収量制御手段は排熱回収量を増やすように制御する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記断熱制御手段は、前記触媒の活性化を促進し、前記触媒の活性化完了後は、前記触媒の活性状態を維持するように、前記断熱手段による前記触媒からの放熱量を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記媒体は前記触媒通過後の前記排気である、
ことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記断熱制御手段は、前記排気の流れにおける前記触媒の下流側に設けられ、前記媒体流通路に流入する排気の流量を制御する排気制御弁を含んで構成されている、
ことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記排気管の延在方向の中間の箇所に、前記排気管を接続するように延在する第１の円筒壁部と、前記第１の円筒壁部の半径方向外側に設けられた第２の円筒壁部と、前記第２の円筒壁部の半径方向外側に設けられた第３の円筒壁部とが設けられ、
前記第１の円筒壁部の内側の空間の長手方向の両端は前記排気管に連通され前記内側の空間に前記触媒が収容され、
前記第１の円筒壁部と前記第２の円筒壁部との間は内側通路として形成され、
前記第２の円筒壁部と前記第３の円筒壁部との間は外側通路として形成され、
前記内側の空間を流れる前記排気の下流側において前記内側の空間を流れる前記排気を前記内側通路に導く排気導入孔が設けられ、
前記内側の空間を流れる前記排気の上流側に位置する前記内側通路の箇所に、前記内側通路に導入された前記排気を前記外側通路に導く連通口が設けられ、
前記内側の空間を流れる前記排気の下流側に位置する前記外側通路の箇所に、前記外側通路に導入された前記排気を前記外側通路から前記排気管に排出する排出口が設けられ、
前記排気制御弁は、前記内側の空間を流れる前記排気の下流側における前記内側の空間の端部の開閉を可能に設けられている、
ことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記内燃機関の暖機状態を検出する暖機状態検出手段を備え、
前記排熱回収手段は、排熱回収により前記内燃機関の暖機を促進するとともに、
前記触媒の活性化が完了し、かつ、前記内燃機関の暖機が完了しておらず予め定められた基準の暖機状態にも達していないと判定した場合に、前記排熱回収量制御手段が排熱回収量を増やすように制御するとともに、前記断熱制御手段が前記媒体の流れを増大させて前記触媒からの放熱量を抑制させ、
前記触媒が活性化され、かつ、前記基準の暖機状態に達していると判定した場合に、前記排熱回収制御手段により排熱回収量を増やすとともに、前記断熱制御手段により前記媒体の流れを抑制して前記触媒からの放熱量を増大させる、
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気を触媒を用いて浄化する排気浄化装置においては、触媒の活性状態を的確に制御することが排気浄化性能の向上を図る上で重要である。
例えば、排気流路に配置された触媒装置を電熱線で加熱することで冷態始動時に早期に触媒を活性化させるようにした排気浄化装置が提案されている（特許文献１参照）。
また、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ:Diesel Particulate Filter）の手動再生の要求頻度を低減させる目的で、車両が停車アイドル状態になった場合、排気絞り制御を行うことで内燃機関の負荷を高めて排気を高温に維持し、触媒を活性化した状態とするようにした排気浄化装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００３】
また、プリ三元触媒装置と、メイン三元触媒装置と、メイン三元触媒を加熱する加熱室と、ＨＣ吸着装置とを設けた排気浄化装置が提案されている（特許文献３参照）。
この排気浄化装置では、内燃機関の運転状態に応じて、排気がプリ三元触媒装置、加熱室、ＨＣ吸着装置、メイン三元触媒装置の順番で流通する状態と、排気が加熱室、ＨＣ吸着装置、メイン三元触媒装置をバイパスしプリ三元触媒装置にのみ流通する状態との何れかに切り替えるようにすることでプリ三元触媒装置およびメイン三元触媒装置の活性状態を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３２８７０号公報
【特許文献２】特許第４１７５２８１号公報
【特許文献３】特開２００２−１３８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、触媒はその温度が活性化温度に到達することで活性化するが、触媒の温度が高すぎると触媒の劣化を招くため、触媒の温度は適切な温度範囲に制御する必要がある。
上述した何れの排気浄化装置においても、触媒の昇温を促進することで触媒を早期に活性化させる点については考慮されているものの、触媒が過剰に昇温された場合に触媒の高温化を如何にして抑制させ定められた温度範囲とするかについては特に考慮されていない。
さらに、触媒を活性化させる手段として、触媒自体に加熱装置を設ける技術は上述された技術により開示されているが、それらは触媒からの放熱を考慮していないため、触媒の熱が外気に逃げてしまい、触媒の活性化には不利である。また、断熱性能が固定のものを触媒周囲に設けた場合には、放熱量が固定のため、積極的に放熱したい場合には不利である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒の昇温を促進しつつ、触媒の温度を定められた温度範囲に維持する上で有利な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関から排出される排気が流通する排気管と、前記内燃機関から排出される排気を浄化する触媒と、前記触媒からの放熱量を抑制可能な断熱手段と、前記触媒が所定の活性状態に収束するように、前記断熱手段を制御する断熱制御手段と、前記触媒または前記触媒を通過する排気から排熱を回収する排熱回収手段と、前記排熱回収手段の排熱回収量を制御する排熱回収量制御手段とを備え、前記断熱手段は、前記触媒に流入する排気の温度よりも高い媒体を前記触媒の周囲に流通させる媒体流通路を含み、前記断熱制御手段は、前記媒体の流量を変更することにより前記断熱手段による前記触媒からの放熱量を制御し、前記触媒の活性化完了後に前記触媒の活性状態を維持するように、前記断熱制御手段は前記媒体の流れを抑制するとともに、前記排熱回収量制御手段は排熱回収量を増やすように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、触媒に対する断熱性能を可変とした断熱手段を設けることにより、触媒からの放熱量を増減させることができるようになるため、効率よく触媒の昇温を促進できるとともに、放熱量を増大させることができるので、触媒の温度を定められた温度範囲に維持する上で有利となる。
また、触媒活性化完了後に触媒からの熱を排熱回収手段により回収するとともに、媒体流通量を抑制することにより、断熱手段だけでは触媒を制御できなくなるような場合であっても、触媒を適切な活性状態に保つ上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、断熱制御手段は触媒の活性化を促進し、触媒の活性化後は、触媒の活性状態を維持するように、断熱手段による触媒からの放熱量を制御するので、触媒の活性化を促進しつつ、触媒の温度を定められた温度範囲に維持する上で有利となる。また、触媒を浄化する上でも有利となる。
請求項３記載の発明によれば、触媒通過後の排気を触媒の周囲に流通させることにより、排気の熱を触媒の活性化に使い、流通量を抑制することにより、触媒からの放熱量を増大させることができるので、触媒の活性化を促進しつつ、触媒を定められた温度範囲に維持する上で有利である。
請求項４記載の発明によれば、簡単な構成で排気流量を可変とすることができるため、触媒の活性化を促進しつつ、触媒の温度を定められた温度範囲に維持する上で有利である。また、触媒の後方に設置することで、触媒内の圧力を高めることができるため、触媒の浄化量を増加させる上で有利となる。
請求項５記載の発明によれば、媒体流通路は、排気管に連通し触媒の外周に接して設けられた内側通路と排気管及び内側通路に連通し内側通路の外周に接して設けられた外側通路と、を含み、排気制御弁は、排気管と内側通路及び外側通路との各連通口との間に設けられるため、媒体流通路を流れる排気が排気管に排出され、排気をひとつに集約できるので、排気を処理する上で有利である。また、内側通路だけでなく、外側通路も断熱層として機能するため、断熱手段の性能を向上させる上で有利となる。
請求項６記載の発明によれば、排熱回収手段が内燃機関の暖機を促進するとともに、暖機状態検出手段で検出された暖機状態に基づいて媒体流量を制御することにより、排熱回収手段への放熱量が変化するので、内燃機関の暖機を促進するとともに、触媒が活性状態から外れることを抑制する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態の内燃機関の排気浄化装置２２を示す構成図である。
【図２】排気浄化装置２２の動作を説明する第１の断面図である。
【図３】排気浄化装置２２の動作を説明する第２の断面図である。
【図４】本実施の形態の内燃機関の排気浄化装置２２の動作フローチャートである。
【図５】排気浄化装置２２を車両に搭載して動作させた場合の車速、触媒温度、冷却水温度の推移を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の形態の内燃機関の排気浄化装置について図面を参照して説明する。
図１に示すように、排気浄化装置２２が適用されるエンジン１０（内燃機関）は、燃焼室１２、燃料噴射装置１４、排気流路１６、冷却装置１８、後述するＥＣＵ２０などを含んで構成されている。
燃焼室１２は、燃料が燃焼される空間を形成するものである。
燃料噴射装置１４は、燃料を燃焼室１２内に向けて噴射するものであり、燃料噴射装置１４は、ＥＣＵ２０により燃料の噴射タイミング、噴射量が制御される。
【００１０】
排気流路１６は、排気マニホールド１７に接続された排気管２４によって構成され、燃焼室１２で燃料が燃焼されることで発生する排気を車両の外部に導いて排出するものである。
【００１１】
冷却装置１８は、何れの不図示のウォータジャケットと、ウォータジャケットに接続されたラジエータとを含んで構成された冷却水循環回路を備え、ウォータポンプによって冷却水を冷却水循環回路に循環させるものである。
冷却水循環回路は、後述する装置本体３４の媒体流通路に接続されている。
【００１２】
排気浄化装置２２は、触媒２６、温度管理装置２８、媒体温度センサ３０、排気温度センサ３２、前記のＥＣＵ２０を含んで構成されている。
【００１３】
触媒２６は、排気流路１６に配置され、エンジン１０から排出される排気を浄化するものである。
触媒２６としては、酸化触媒、三元触媒、ＮＯｘ吸蔵触媒など従来公知の様々な触媒が使用可能である。
【００１４】
温度管理装置２８は、触媒２６の放熱量を可変とするものであり、図１、図２に示すように、装置本体３４と、排気制御弁３６と、流入管３８と、流出管４０と、媒体制御弁４２とを含んで構成されている。
装置本体３４は、排気管２４の長手方向の中間部に介設されている。
装置本体３４は、排気管２４と同軸の第１、第２、第３の円筒壁部４４、４６、４８を備え、それらの円筒壁部４４、４６、４８は排気管２４の長手方向に沿って延在している。
第１の円筒壁部４４は、排気管２４よりも小さい内径で設けられている。
第１の円筒壁部４４は、その内側に排気の流通が可能な収容室４５を形成するものであり、収容室４５に触媒２６が収容されている。
第１の円筒壁部４４のうち、排気の流れの上流側の開口が排気を導入する導入口５０であり、排気の流れの下流側の開口が排気を排出する第１の排出口５２となっている。
第１の円筒壁部４４のうち第１の排出口５２近傍の箇所に、その全周にわたって多数の排気導入孔５４が貫通形成されている。
排気制御弁３６は、ＥＣＵ２０の制御により第１の排出口５２を開閉するように設けられている。排気制御弁３６は、触媒２６の下流側に設けられ触媒２６を通過する排気の流量を制御するものであり、後述する第１の媒体流通路６４に流入する排気の流量を制御するものである。
【００１５】
第２の円筒壁部４６は、第１の円筒壁部４４の半径方向の外側に第１の円筒壁部４４と間隔をおいて設けられ、第１の円筒壁部４４の外周面と第２の円筒壁部４６の内周面との間に内側環状空間Ｓ１が形成されている。
第２の円筒壁部４６の長手方向で第１の排出口５２側の端部は、端面壁５４により第１の円筒壁部４４に接続されている。
【００１６】
第３の円筒壁部４８は、第２の円筒壁部４６の半径方向の外側に第２の円筒壁部４６と間隔をおいて設けられ、第２の円筒壁部４６の外周面と第３の円筒壁部４８の内周面との間に外側環状空間Ｓ２が形成されている。
排気の流れの上流側に位置する第３の円筒壁部４８の端部は、排気管２４に接続されると共に端面壁５６を介して第１の円筒壁部４４の端部に接続されている。
この端面壁５６と、排気の流れの上流側に位置する第２の円筒壁部４６の端部との間には空間Ｓ３が確保され、この空間Ｓ３により内側環状空間Ｓ１と外側環状空間Ｓ２とが連通している。
また、排気の流れの下流側に位置する第３の円筒壁部４８の端部は、排気管２４に接続され、この第３の円筒壁部４８の端部と、排気の流れの下流側に位置する第２の円筒壁部４６の端部との間には環状の空間Ｓ４が確保され、この環状の空間Ｓ４は第２の排出口５８となっている。
本実施の形態では、第１の円筒部４４と第２の円筒部４６と第３の円筒部４８と排気制御弁３６とが、特許請求の範囲の断熱手段として機能する。
【００１７】
したがって、排気制御弁３６が第１の排出口５２を閉じると、図４に示すように、触媒２６を通過した後の排気が排気導入孔５４から内側環状空間Ｓ１、空間Ｓ３、外側環状空間Ｓ２を通り第２の排出口５８から排気管２４に至る排気流通路６０が形成される。
この場合、触媒２６を通過した後の排気は、排気流通路６０による抵抗により排気流通路６０に滞留した状態となり、装置本体３４内の排気圧は１気圧から２気圧程度を維持した状態となる。これにより、触媒２６の昇温が促進される。
また、触媒２６を通過した後の排気は、触媒２６内で浄化される際の反応熱により、触媒２６内に流入する排気の温度よりも高い温度となっている。
また、排気制御弁３６が第１の排出口５２を開くと、図３に示すように、触媒２６を通過した後の排気は抵抗が大きな排気流通路６０にはほとんど流れることなく、第１の排出口５２から下流側の排気管２４に流れる。
収容室６２の外側に、触媒２６通過後の排気が流通する第１の媒体流通路６４が設けられている。すなわち、第１の媒体流通路６４は、触媒２６に流入する排気の温度よりも高い媒体である排気を触媒２６の周囲に流通させる媒体流通路として機能する。
本実施の形態では、第１の媒体流通路６４は、収容室６２の外側全域に接して設けられた内側通路（内側環状空間Ｓ１）と、内側通路に連通し内側通路の外側全域に接して設けられた外側通路（外側環状空間Ｓ２）とを含んでいる。
より詳細に説明すると、第１の媒体流通路６４は、収容室６２に連通し収容室６２の長さ方向の全域かつ収容室６２の外側全域に接して設けられた内側通路（内側環状空間Ｓ１）と、内側通路に連通し内側通路の長さ方向の全域かつ内側通路の外側全域に接して設けられた外側通路（外側環状空間Ｓ２）とを含んでいる。
すなわち、第１の媒体流通路６４は、排気管２４に連通し、触媒２６の外周に接して設けられた内側通路（内側環状空間Ｓ１）と、排気管２４及び内側通路に連通し内側通路の外周に接して設けられた外側通路（外側環状空間Ｓ２）とを含んでいる。そして、排気制御弁３６は、排気管２４と内側通路及び外側通路との各連通口の間に設けられている。
【００１８】
また、第１、第２、第３の円筒壁部４４、４６、４８の内部には、触媒２６の周囲に冷却水を流通させる不図示の冷却水用の媒体流通路が形成され、排気流通路６０を流れる排気の熱により媒体流通路を流れる冷却水を加熱することができるように構成されている。
本実施の形態では、前記冷却水用の媒体流通路は、収容室６２の外側に設けられ、エンジン１０と熱交換される冷却水が流通する第２の媒体流通路を構成している。
【００１９】
流入管３８は、一端が冷却装置１８の冷却水循環回路の上流側に接続され、他端が前記の媒体流通路の一端に接続され、流出管４０は、一端が冷却装置１８の冷却水循環回路の下流側に接続され、他端が前記の媒体流通路の他端に接続されている。
これにより、媒体流通路は、冷却水循環回路を構成する流路と並列に接続されている。
したがって、冷却水は、冷却装置１８と媒体流通路とにわたって循環可能となっている。
【００２０】
媒体制御弁４２は、流入管３８に設けられＥＣＵ２０の制御により開閉されることで冷却装置１８および前記の冷却水用の媒体流通路を循環する冷却水の流量を制御するものである。本実施の形態では、媒体制御弁４２は特許請求の範囲の排熱回収量制御手段に相当する。
【００２１】
本実施の形態では、温度管理装置２８は、媒体としての排気を流通させることにより触媒２６からの放熱を抑制あるいは促進して触媒２６に対する断熱性能を可変とした、すなわち、触媒２６からの放熱量を抑制可能とした断熱手段と、触媒２６または触媒２６を通過する排気から熱を回収する排熱回収手段とを構成する。
断熱手段は収容室６２を含んで構成されている。
すなわち、収容室６２に収容された触媒２６に排気が流通することで触媒２６が加熱される。
すなわち、第１の媒体流通路６４に媒体としての排気を流通させると、第１の媒体流通路６４に流通する排気が触媒２６の外側を覆うため、触媒２６から外部への放熱が抑制される。
このとき、第１の媒体流通路６４に流通する排気が触媒２６の外側を覆う断熱層として機能するとみることができる。また、第１の媒体流通路６４に排気が流通しない状態では、触媒２６の外側を覆う断熱層の機能が低下するとみることができる。
したがって、第１の媒体流通路６４に流通する排気の流量によって断熱手段の断熱性能が可変される。
また、第２の媒体流通路に媒体としての冷却水を流通させると、第２の媒体流通路に流通する冷却水が触媒２６の外側を覆うため、冷却水と排気あるいは冷却水と触媒２６との間で熱交換がなされ、触媒２６から外部への放熱が促進される。
このとき、第２の媒体流通路に流通する冷却水が触媒２６の熱を回収する排熱回収手段として機能するとみることができる。また、第２の媒体流通路に冷却水が流通しない状態では、触媒２６からの熱回収が抑制されるため、触媒を昇温する機能が向上するとみることができる。
したがって、第２の媒体流通路に流通する冷却水の流量によって触媒２６からの熱回収量を可変することができる。
【００２２】
本実施の形態では、冷却装置１８と媒体流通路とを接続することで触媒２６通過後の排気の排熱によりエンジン１０の冷却水を直接昇温させる場合について説明した。
しかしながら、冷却装置１８と媒体流通路との間に熱交換装置を介設し、冷却装置１８と前記熱交換装置との間で冷却水を循環させ、前記熱交換装置と媒体流通路との間で冷却水と熱交換される熱交換媒体を流通させるようにしてもよい。この場合、触媒２６通過後の排気の排熱によりエンジン１０の冷却水は前記熱交換媒体を介して昇温させられることになる。また、熱交換媒体として水や油など従来公知の液体が使用可能である。
言い換えると、エンジン１０の冷却水、上記水や油などの熱交換媒体は、何れもエンジン１０と熱交換される熱交換媒体である。
【００２３】
媒体温度センサ３０は、冷却水循環回路の冷却水の温度を媒体温度Ｔｗとして検出し、検出した媒体温度ＴｗをＥＣＵ２０に供給するものである。
排気温度センサ３２は、エンジン１０から排出される排気の温度を排気温度Ｔｇとして検出し、検出した排気温度ＴｇをＥＣＵ２０に供給するものである。本実施の形態では、排気温度センサ３２は、触媒２６の上流側の排気温度を検出する。
【００２４】
ＥＣＵ２０は、エンジン１０の制御を行う電子制御ユニットである。
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納するＲＯＭ、ワーキングエリアを提供するＲＡＭ、周辺回路とのインタフェースをとるインタフェース部などがバスによって接続されたマイクロコンピュータによって構成されている。そして、前記ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより機能する。
本実施の形態では、ＥＣＵ２０の入力側には、媒体温度センサ３０、排気温度センサ３２が接続され、ＥＣＵ２０の出力側には、排気制御弁３６、媒体制御弁４２が接続されている。
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、媒体温度センサ３０、排気温度センサ３２からの検出情報に基づき排気制御弁３６、媒体制御弁４２を制御する。
【００２５】
また、ＥＣＵ２０は、ＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、暖機状態検出手段と、触媒活性状態検出手段と、制御手段として機能する。
暖機状態検出手段は、エンジン１０の暖機状態を検出するものであり、本実施の形態では、媒体温度センサ３０により検出された媒体温度Ｔｗに基づいてエンジン１０の暖機状態を検出する。
触媒活性状態検出手段は、触媒２６の活性状態を検出するものであり、本実施の形態では、排気温度センサ３２により検出された排気温度Ｔｇに基づいて触媒２６の温度を推定し、推定された触媒温度に基づいて触媒２６の活性状態を検出する。
制御手段は、触媒活性状態検出手段で検出された活性状態に基づいて媒体としての排気、冷却水の流通量を制御するものであり、制御手段は、前記排気制御弁３６、前記媒体制御弁４２を含んで構成されている。
また、制御手段は、触媒２６が所定の活性状態に収束するように、断熱手段を制御する断熱制御手段として機能する。すなわち、断熱制御手段は排気制御弁３６を含んで構成され、断熱制御手段は第１の媒体流通路６４に流入する媒体（排気）の流量を排気制御弁３６により変更することにより断熱手段による触媒２６からの放熱量を制御する。
【００２６】
次に、図４に示すフローチャートを参照して排気浄化装置２２の動作について説明する。
まず、第１の暖機判定温度ＴＡ、第２の暖機判定温度ＴＢ、触媒活性温度について説明しておく。
第１の暖機判定温度ＴＡは、エンジン１０の暖機が完了した状態における媒体温度Ｔｗとして規定される。
第２の暖機判定温度ＴＢは、エンジン１０の暖機が完了していないが、予め定められた基準の暖機状態である場合の媒体温度Ｔｗとして規定される。したがって、ＴＡ＞ＴＢの関係となる。
第２の暖機判定温度ＴＢは、例えば、エンジン１０の暖機完了状態で触媒２６が浄化する排気の浄化量をＸとした場合、この浄化量がＸ／２となるときの媒体温度Ｔｗとして規定することができる。
触媒活性判定温度ＴＣは、触媒２６が活性化され排気浄化機能を有効に発揮できる触媒温度として規定される。
【００２７】
図４の処理は、エンジン１０が始動されることにより実施される。
まず、ＥＣＵ２０は、媒体温度センサ３０により検出された媒体温度Ｔｗが第１の暖機判定温度ＴＡより高いか否かを判定する（ステップＳ１０：暖機状態検出手段）。すなわち、エンジン１０の暖機が完了したか否かを判定する。
ステップＳ１０の判定結果が否定であれば、ＥＣＵ２０は、排気温度センサ３２により検出された排気温度Ｔｇに基づいて触媒２６の温度を推定し、推定された触媒温度が触媒活性温度以上であるか否かに基づいて触媒２６が活性化しているか否かを判定する（ステップＳ１２：触媒状態検出手段）。
ステップＳ１２の判定結果が否定であれば、ＥＣＵ２０は、排気制御弁３６を閉じると共に、媒体制御弁４２を閉じる（ステップＳ１４）。
排気制御弁３６を閉じることにより、図２に示すように、エンジン１０から排出された排気は、装置本体３４の排気流通路６０に滞留した状態となるため、触媒２６の昇温が促進される。
さらに媒体制御弁４２を閉じることにより、装置本体３４の媒体流通路における冷却水の流通が停止されて触媒２６通過後の排気の排熱による冷却水を昇温させる動作が停止するため、触媒２６の昇温がさらに促進される。
すなわち、触媒２６を昇温させる動作を冷却水を昇温させる動作よりも優先して実行することにより、エンジン１０の暖機よりも触媒２６の昇温を優先して行う。
この場合、第１の媒体流通路６４に流通する排気が触媒２６の外側を覆うため、触媒２６から外部への放熱が抑制され、かつ、第２の媒体流通路には冷却水が流通しないため、第１の媒体流通路６４に流通する排気の熱と第２の媒体流通路の冷却水との熱交換、あるいは、触媒２６と第２の媒体流通路の冷却水との熱交換が抑制された状態となる。
すなわち、触媒２６に対する断熱手段の断熱性能が断熱性を高める方向に可変された状態で、排気の熱により触媒２６が加熱されるため、早期に触媒２６を活性化でき排気浄化装置２２の排気浄化性能を高める上で有利となる。
ステップＳ１４を実行したならばステップＳ１０に戻る。
【００２８】
ステップＳ１２の判定結果が肯定であれば、ＥＣＵ２０は、媒体温度センサ３０により検出された媒体温度Ｔｗが第２の暖機判定温度ＴＢより高いか否かを判定する（ステップＳ１６：暖機状態検出手段）。すなわち、エンジン１０の暖機が中程度なされた状態でるか否かを判定する。
ステップＳ１６の判定結果が否定であれば、ＥＣＵ２０は、排気制御弁３６を閉じた状態を維持すると共に、媒体制御弁４２を開く（ステップＳ１８）。
媒体制御弁４２を開かれることにより、第２の媒体流通路における冷却水の流通がなされ、排気制御弁３６が閉じられていることで触媒２６通過後の排気の排熱による冷却水の昇温動作が実行される。
すなわち、触媒２６の活性化が完了した段階では、触媒２６の昇温動作を維持しつつエンジン１０の暖機が促進される。
言い換えると、ステップＳ１６、Ｓ１８は、触媒２６が活性化され、かつ、エンジン１０の暖機が完了しておらず予め定められた基準の暖機状態にも達していないと判定した場合に、冷却水を昇温させる動作と触媒２８を昇温させる動作を同時に実行させることに相当する。
さらに言い換えると、ステップＳ１６、Ｓ１８は、触媒２６が活性化され、かつ、エンジン１０の暖機が完了していないと判定した場合に、冷却水を昇温させる動作と触媒２８を昇温させる動作を同時に実行させることに相当する。
これにより、暖機時間の短縮および燃費の向上を図る上で有利となる。
ステップＳ１８を実行したならばステップＳ１６に戻る。
この場合、先ほどと同様に第１の媒体流通路６４に流通する排気が触媒２６の外側を覆うことで触媒２６から外部への放熱が抑制される一方、第２の媒体流通路には冷却水が流通するため、第１の媒体流通路６４に流通する排気の熱と第２の媒体流通路の冷却水との熱交換、あるいは、触媒２６と第２の媒体流通路の冷却水との熱交換が促進された状態となる。
したがって、ステップＳ１２、Ｓ１６、Ｓ１８の処理は、触媒２６の活性化が完了し、かつ、エンジン１０の暖機が完了しておらず予め定められた基準の暖機状態にも達していないと判定した場合に、排熱回収制御手段が排熱回収量を増やすように制御するとともに、断熱制御手段が第１の媒体流通路６４における媒体（排気）の流れを増大させて触媒２６からの放熱量を抑制させることに相当している。
【００２９】
ステップＳ１６の判定結果が肯定であれば、ＥＣＵ２０は、媒体制御弁４２を開いた状態を維持すると共に、排気制御弁３６を開く（ステップＳ２０）。
排気制御弁３６が開くと、図３に示すように、触媒２６を通過した後の排気は、第１の排出口５２から下流側の排気管２４に排出されるため、装置本体３４内の排気圧が元に戻り、エンジン１０の回転が円滑に維持される。
すなわち、エンジン１０の回転を円滑に維持しながら、触媒２６の昇温動作およびエンジン１０の暖機が促進される。
言い換えると、ステップＳ１６、Ｓ２０は、触媒２８が活性化され、かつ、基準の暖機状態に達していると判定した場合に、触媒２８を昇温させる動作を停止し、冷却水を昇温させる動作を実行させることに相当する。
さらに言い換えると、ステップＳ１６、Ｓ２０は、触媒２６が活性化され、かつ、エンジン１０の暖機が完了していないと判定した場合に、冷却水を昇温させる動作のみを実行させることに相当する。
これにより、暖機時間の短縮および燃費の向上を図る上で有利となる。
ステップＳ２０を実行したならばステップＳ１０に戻る。
この場合、第１の媒体流通路６４に対する排気の流通が停止されて排気が触媒２６の外側を覆う状態が解除されるため、触媒２６から外部への放熱が促進され、かつ、第２の媒体流通路には冷却水が流通するため、触媒２６と第２の媒体流通路の冷却水との熱交換が促進された状態となる。
したがって、ステップＳ１２、Ｓ１６、Ｓ２０の処理は、触媒２６が活性化され、かつ、基準の暖機状態に達していると判定した場合に、排熱回収制御手段により排熱回収量を増やすとともに、断熱制御手段により第１の媒体流通路６４における媒体（排気）の流れを抑制して触媒２６からの放熱量を増大させることに相当する。
すなわち、触媒２６の活性化完了後に触媒２６の活性状態を維持するように、断熱制御手段は、第１の媒体流通路６４における媒体（排気）の流れを抑制するとともに、排熱回収量制御手段は排熱回収量を増やすように制御する。
【００３０】
ステップＳ１０の判定結果が肯定ならば、エンジン１０の暖機が完了したので、ＥＣＵ２０は、排気制御弁３６を開いた状態を維持しつつ、媒体制御弁４２を閉じる（ステップＳ２２）。
すなわち、エンジン１０の暖機が終了したので、暖機の促進を停止し、通常の動作に移行して一連の処理を終了する。
言い換えると、ステップＳ１０、Ｓ２２は、触媒２６が活性化され、かつ、エンジン１０の暖機が完了したと判定した場合に、触媒２８を昇温させる動作と、冷却水を昇温させる動作との双方を停止させることに相当する。
また、ステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２０の処理は、断熱制御手段が、触媒２６の活性化を促進し、触媒２６の活性化完了後は、触媒２６の活性状態を維持するように、断熱手段による触媒２６からの放熱量を制御することに相当する。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態では、制御手段は、触媒活性状態検出手段で検出された触媒２６の活性状態に基づいて触媒２６が活性化した状態を維持しつつ触媒２６の過剰な昇温を抑制するように排気制御弁３６および媒体制御弁４２を制御している。
また、制御手段は、触媒２６が活性化した後、暖機状態検出手段で検出された暖機状態に基づいてエンジン１０の暖機を促進するように排気制御弁３６および媒体制御弁４２を制御している。
【００３２】
なお、図５は、排気浄化装置２２を搭載した車両を走行させた場合の車速、触媒温度、冷却水温度の推移を示す線図である。
触媒温度が触媒活性判定温度ＴＣに到達するまで排気制御弁３６、媒体制御弁４２の双方が閉じられている。
触媒温度が触媒活性判定温度ＴＣに到達すると、排気制御弁３６が閉じられた状態を維持し、媒体制御弁４２が開かれる。
冷却水温度が第２の暖機判定温度ＴＢに到達すると、排気制御弁３６が開かれ、媒体制御弁４２が開かれた状態を維持する。
冷却水温度が第１の暖機判定温度ＴＡに到達すると、排気制御弁３６が開かれた状態を維持し、媒体制御弁４２が閉じられる。
【００３３】
本実施の形態によれば、媒体（排気）を流通させることにより触媒２６に対する断熱性能を可変とした断熱手段を設けることにより、触媒２６からの放熱量を増減させることができるため、効率よく触媒２６の昇温を促進できるとともに、放熱量を増大させることができるので、触媒２６の温度を定められた温度範囲に維持する上で有利となる。
【００３４】
また、本実施の形態によれば、断熱制御手段は、触媒２６の活性化を促進し、触媒２６の活性化後は、触媒２６の活性状態を維持するように、断熱手段による触媒２６からの放熱量を制御するので、触媒２６の活性化を促進しつつ、触媒２６の温度を定められた温度範囲に維持する上で有利となる。また、触媒２６を浄化する上でも有利となる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、触媒２６通過後の排気を触媒２６の周囲に流通させることにより、排気の熱を触媒２６の活性化に使い、流通量を抑制することにより、触媒２６からの放熱量を増大させることができるので、触媒２６の活性化を促進しつつ、触媒２６を定められた温度範囲に維持する上で有利である。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、排気の流れにおける触媒２６の下流側に、第１の媒体流通路６４に流入する排気の流量を制御する排気制御弁３６を設けたので、簡単な構成で排気流量を可変とすることができるため、触媒２６の活性化を促進しつつ、触媒２６の温度を定められた温度範囲に維持する上で有利である。また、触媒２６の後方に設置することで、触媒２６内の圧力を高めることができるため、触媒２６の浄化量を増加させる上で有利となる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、第１の媒体流通路６４は、排気管２４に連通し、触媒２６の外周に接して設けられた内側通路（内側環状空間Ｓ１）と、排気管２４及び内側通路に連通し内側通路の外周に接して設けられた外側通路（外側環状空間Ｓ２）とを含み、排気制御弁３６は、排気管２４と内側通路及び外側通路との各連通口の間に設けられている。
したがって、第１の媒体流通路６４を流れる排気が排気管２４に排出され、排気をひとつに集約できるので、排気を処理する上で有利である。また、内側通路だけでなく、外側通路も断熱層として機能するため、断熱手段の性能を向上させる上で有利となる。
【００３８】
また、本実施の形態によれば、触媒２６の活性化完了後に触媒２６からの熱を排熱回収手段により回収するとともに、第１の媒体流通路６４を流れる排気の流通量を抑制することにより、断熱手段だけでは触媒２６を制御できなくなるような場合であっても、触媒２６を適切な活性状態に保つ上で有利となる。
【００３９】
また、本実施の形態によれば、排熱回収手段がエンジン１０の暖機を促進するとともに、暖機状態検出手段で検出された暖機状態に基づいて第１の媒体流通路６４を流れる排気の流量を制御することにより、排熱回収手段への放熱量が変化するので、エンジン１０の暖機を促進するとともに、触媒２６が活性状態から外れることを抑制する上で有利となる。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、断熱手段としての温度管理装置２８は、収容室６２の外側に設けられ触媒通過後の排気が流通する第１の媒体流通路６４を備え、媒体として触媒通過後の排気を用いるようにしたので、簡単な構成で触媒の温度管理を適切に行うことができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、第１の媒体流通路６４は、収容室６２の外側全域に接して設けられた内側通路（内側環状空間Ｓ１）と、内側通路に連通し内側通路の外側全域に接して設けられた外側通路（外側環状空間Ｓ２）とを含んでいる。
したがって、内側通路（内側環状空間Ｓ１）と外側通路（外側環状空間Ｓ２）とが２つの断熱層として機能するため、断熱手段の断熱性能を確保する上で有利となる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、排熱回収手段としての温度管理装置２８は、収容室６２の外側に設けられエンジン１０と熱交換される冷却水（熱交換媒体）が流通する第２の媒体流通路をさらに備え、媒体として冷却水（熱交換媒体）を用いるようにしたので、エンジン１０の暖機を促進する上で有利となる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、冷却水（熱交換媒体）の流量を制御する媒体制御弁４２を含んで構成されているので、簡単な構成で排熱回収量の可変を行うことができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、触媒活性状態検出手段で検出された活性状態に基づいて触媒２６が活性化した状態を維持しつつ触媒２６の過剰な昇温を抑制するように排気制御弁３６および媒体制御弁４２を制御するようにしたので、触媒２６の昇温を促進しつつ、触媒２６の温度を定められた温度範囲に維持する上でより一層有利となる。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、触媒２６が活性化した後、暖機状態検出手段で検出された暖機状態に基づいてエンジン１０の暖機を促進するように排気制御弁３６および媒体制御弁４２を制御するようにしたので、エンジン１０の暖機を促進する上で有利となる。
【００４６】
また、本実施の形態では、第２の媒体流通路を流通する冷却水によって回収した排気の熱をエンジン１０の冷却水を昇温させるために用いたが、潤滑油や空気などのその他流体を昇温させたり、熱エネルギーを電気エネルギーなど他のエネルギーに変換して回収する物としても良く、限定されるものではない。
また、本実施の形態では、エンジン１０は、ガソリンエンジンであるが、エンジン１０がディーゼルエンジンであってもよく限定されるものではない。
また、本実施の形態では、触媒に流入する温度よりも高い温度の媒体を、触媒通過後の排気としたが、例えば過熱された空気や潤滑油などその他の流体としても良く、限定されるものではない。
また、本実施の形態では断熱制御手段が排気制御弁を含むものとしたが、断熱制御手段は、媒体の制御手段に見合ったものであれば良く、これに限定されるものではない。例えば、媒体が潤滑油の場合には、オイルポンプなどを断熱制御手段として適用することができる。
また、本実施の形態では媒体流通路を内側通路と外側通路の二つとしたが、ひとつまたは３つ以上としても良く、限定されるものではない。
また、本実施の形態では、内側通路は触媒の外側全域に接していると記載したが、接する箇所はその一部でも良く、限定されるものではない。
また、本実施の形態では、外側通路は内側通路の外周全域に接していると記載したが、接する箇所はその一部でも良く、限定されるものではない。
また、本実施の形態では、触媒通過後の排気は最初に内側通路を通り、その後外側通路に流れる構成としたが、最初に外側通路を通りその後内側通路を通るような構成としても良く、限定されるものではない。
また、本実施の形態では、断熱手段としての温度管理装置２８は、排気が流通する第１の媒体流通路６４と冷却水が流通する第２の媒体流通路との両方を含んでいるが、第１の媒体流通路６４のみとしてもよく、限定されるものではない。この場合、触媒２６に流入する排気の温度よりも高い温度の媒体の流量を制御することにより、断熱性能を可変とすることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０……エンジン、１２……燃焼室、１４……燃料噴射装置、１６……排気流路、１８……冷却装置、２０……ＥＣＵ（暖機状態検出手段、活性状態検出手段、断熱制御手段）、２２……排気浄化装置、２４……排気管、２６……触媒、２８……温度管理装置（断熱手段、排熱回収手段）、３０……媒体温度センサ、３２……排気温度センサ、３６……排気制御弁（断熱手段、断熱制御手段）、４２……媒体制御弁（排熱回収量制御手段）、６０……媒体流通路、６２……収容室、６４……第１の媒体流通路（媒体流通路、断熱手段）、Ｓ１……内側環状空間（内側通路）、Ｓ２……外側環状空間（外側通路）。
【図１】
0005867151.tif 000002
【図２】
0005867151.tif 000003
【図３】
0005867151.tif 000004
【図４】
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【図５】
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