(57)【要約】【課題】燃費の悪化や触媒の劣化を生じることなくエンジン再始動時の触媒のＮＯｘ浄化機能の低下を防止することを目的とする。【解決手段】  本発明は、排気通路（１）に設けられた触媒（８）と、排気通路の一部をバイパスするように設けられたバイパス触媒（８）と、排気の流れを排気通路のみを流れる第１経路又はバイパス通路を経由する第２経路に切り替え可能な弁（５、６）とを備えて、アイドルストップ条件成立に伴うエンジン停止のために燃料噴射を停止したとき、排気の流れを第１経路に切り替え、エンジン再始動のために燃料噴射を開始したとき排気の流れを第２経路に切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気を外部へ排出する排気通路に設けられ、前記エンジンの排気中のＮＯｘを浄化する触媒と、
前記触媒より上流側の排気通路から分岐して前記排気通路の一部をバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ、前記エンジンの排気中のＮＯｘを浄化するバイパス触媒と、
前記エンジンの排気の流れを、前記排気通路のみを流れる第１経路、又は前記バイパス通路を経由する第２経路に切り替える経路切替弁と、
車両の運転状態に基づいて、所定の開始条件が成立したとき前記エンジンを停止すると判定し、所定の解除条件が成立したとき前記エンジンを再始動すると判定するアイドルストップ判定手段と、
前記アイドルストップ判定手段によって前記エンジンを停止すると判定されたとき前記エンジンへの燃料噴射を停止し、再始動すると判定されたとき前記エンジンへの燃料噴射を開始する燃料噴射手段と、
前記燃料噴射手段によって前記エンジンへの燃料噴射が停止されたとき、前記エンジンの排気の流れを前記第２経路に切り替え、前記燃料噴射手段によって前記エンジンへの燃料噴射が開始されたとき、前記エンジンの排気の流れを前記第１経路に切り替えるように前記経路切替弁を制御する排気経路切替制御手段と、
を備えることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気経路切替制御手段は、前記エンジンへの燃料噴射が停止された後に最初に前記エンジンに吸入された吸気が前記エンジンから排出されるまでに、前記第２経路への切り替え制御が完了するように前記経路切替弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気経路切替制御手段は、前記エンジンへの燃料噴射が開始された後に最初に前記エンジンに吸入された吸気が前記エンジンから排出されるまでに、前記第１経路への切り替え制御が完了するように前記経路切替弁を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記アイドルストップ判定手段は、前記触媒及び前記バイパス触媒の少なくとも一方が劣化していること、前記経路切替弁が故障していること、前記触媒が非活性であること、のうちの少なくとも１つを判定し、いずれかに該当するとき、前記エンジンを停止すると判定することを禁止することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアイドルストップ車両やハイブリッド車両などのエンジンの一時停止を行う車両における排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気系には排気中のＮＯｘを浄化するために三元触媒等の排気浄化触媒が設けられる。排気浄化触媒は酸素貯蔵量が増加するとＮＯｘに対する浄化機能が低下する。
【０００３】
また、所定のエンジン停止条件が成立したときエンジンを停止し、再始動条件が成立したときエンジンを再始動するアイドルストップ車両が知られている。アイドルストップ車両ではエンジン停止条件が成立して燃料供給が停止した後、エンジン回転が完全に停止するまでに燃料を含まない新気が触媒に流れる。これにより、アイドルストップ後のエンジン再始動時における排気中のＮＯｘに対する浄化能力が低下する。
【０００４】
そこで、エンジン停止時や再始動のためのクランキング時に点火を行うことなく燃料を一時的にエンジンに供給し、排気を触媒に流すことで触媒中の酸素を低減させてＮＯｘに対する浄化機能を回復させる技術が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３４９２５１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の技術では触媒の浄化機能を回復させるためだけに燃料を供給するので、燃料消費量が増加して燃費が悪化する。また、触媒に供給された燃料は触媒中で燃焼されるので触媒が劣化するおそれがある。
【０００６】
本発明は、燃費の悪化や触媒の劣化を生じることなくエンジン再始動時の触媒のＮＯｘ浄化機能の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と、排気通路の一部をバイパスするように設けられたバイパス触媒と、排気の流れを排気通路のみを流れる第１経路又はバイパス通路を経由する第２経路に切り替え可能な弁とを備えて、アイドルストップ開始条件成立に伴うエンジン停止のために燃料噴射を停止したとき、排気の流れを第１経路に切り替え、アイドルストップ解除条件成立に伴うエンジン再始動のために燃料噴射を開始したとき排気の流れを第２経路に切り替える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アイドルストップに伴うエンジン停止時に排気経路を切り替えて燃料を含まない新気がバイパス触媒に流れることを防止して、バイパス触媒の酸素貯蔵量の増加による排気中のＮＯｘ浄化能力の低下を防止できる。その後、アイドルストップからのエンジン再始動時に排気経路を切り替えて燃料を含む排気をバイパス触媒に流すことで、排気中のＮＯｘを効率よく浄化することができ、ＮＯｘの大気への放出量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は本発明における排気浄化装置の全体構成図である。
【００１０】
エンジン４の各気筒は排気マニホールド３を介して排気通路１と連通し、エンジン４から排出された排気は排気通路１を下流へと流れる。バイパス通路２は分岐点１ａで排気通路１と分岐し、分岐点１ａより下流で排気通路１と合流する。
【００１１】
バイパス弁５（経路切替弁）はバイパス通路２の内部に設けられ、開閉することでバイパス通路２への排気の流れを切り替える。排気通路弁６（経路切替弁）は、分岐点１ａより少しだけ下流の排気通路１の内部に設けられ、開閉することで排気通路１への排気の流れを切り替える。バイパス弁５及び排気通路弁６は、一方が開状態であるときは他方が閉状態となるように開閉状態が制御される。
【００１２】
第１触媒コンバータ７（バイパス触媒）はバイパス通路２に設けられ、バイパス弁５が開いているときに排気中のＮＯｘを浄化して下流へと排出する。第２触媒コンバータ８（触媒）はバイパス通路２より下流の排気通路１に設けられ、排気通路内を流通する排気中のＮＯｘを浄化して下流へと排出する。第１触媒コンバータ７及び第２触媒コンバータ８は排気中のＮＯｘ、ＣＯ及びＨ2Ｏを反応させて無害のＮ2、Ｈ2Ｏ及びＣＯ2に変換する三元触媒であり、ＮＯｘの浄化能力は触媒中の酸素貯蔵量が低いほど高くなる。
【００１３】
コントローラ９は、車両の運転状態によってアイドルストップ開始条件を判定し、条件が成立したとき燃料カット信号を燃料噴射装置に送信する。アイドルストップ解除条件が成立したとき燃料カット信号をオフにする。ここで、アイドルストップ開始条件とは、例えばアクセルペダル操作量がゼロ、ブレーキペダルスイッチがオン状態、車速が所定値以下であるなどであり、これらの条件を全て満たす場合に条件成立となる。アイドルストップ解除条件とは、例えばアクセル操作量がゼロでない、ブレーキペダルスイッチがオフ状態などであり、これらの条件を一つでも満たすとき条件成立となる。またコントローラ９は、燃料カット信号に同期してバイパス弁５及び排気通路弁６に弁５、６の駆動信号を送信する。
【００１４】
次にコントローラ９で行う制御について図２を参照しながら説明する。図２は本実施形態における排気浄化装置の制御を示したフローチャートである。なお、本制御は所定時間（例えば１０ｍｓ）毎に繰り返し行う。
【００１５】
ステップＳ１では、バイパス弁５が閉状態であり排気通路弁６が開状態であるか否かを判定する。判定の条件が成立すればステップＳ４へ進み、非成立であればステップＳ２へ進む。
【００１６】
ステップＳ２では、燃料カット信号がオンであるか否かを判定する。オンであればステップＳ３へ進み、オフであれば処理を終了する。燃料カット信号は、アイドルストップ条件が成立したときコントローラ９から燃料噴射装置に送信される信号であり、アイドルストップ状態へ移行する場合は燃料カット信号がオンとなり、燃料噴射がカットされることでエンジン４が停止する。
【００１７】
またここで、弁５、６や触媒コンバータ７、８に異常がある場合には、アイドルストップ判定の結果にかかわらずアイドルストップを禁止する、すなわち燃料カット信号がオンになることを禁止する。アイドルストップの禁止制御について詳細は後述する。
【００１８】
ステップＳ３では、バイパス弁５を閉状態とし、排気通路弁６を開状態として処理を終了する。これにより、エンジン４からの排気は第２バイパス通路３へと流れる。ここで、ステップＳ２において燃料カット信号がオンとなって燃料噴射が停止された後、最初にエンジン４に吸入された吸気が排気行程においてエンジン４から排出されるまでに、バイパス弁５の閉弁及び排気通路弁６の開弁を完了させる。
【００１９】
一方、ステップＳ１においてバイパス弁５が閉状態であり排気通路弁６が開状態であると判定されたとき、ステップＳ４へ進んで燃料カット信号がオフであるか否かを判定する。オフであればステップＳ５へ進んで、オンであれば処理を終了する。
【００２０】
ステップＳ５では、バイパス弁５を開状態とし、排気通路弁６を閉状態として処理を終了する。これにより、エンジン４からの排気はバイパス通路２へと流れる。ここで、ステップＳ４において燃料カット信号がオフとなって燃料噴射が開始された後、最初にエンジン４に吸入された吸気が排気行程においてエンジン４から排出されるまでに、バイパス弁５の開弁及び排気通路弁６の閉弁を完了させる。
【００２１】
以上の制御をまとめて図３を参照しながら本実施形態の作用を説明する。図３は、本実施形態における排気浄化装置の弁の作動を示したタイミングチャートである。（ａ）はアイドルストップ条件の成立、（ｂ）は燃料カット信号、（ｃ）は燃料噴射信号、（ｄ）は排気行程、（ｅ）はバイパス弁駆動信号、（ｆ）はバイパス弁の開閉状態、（ｇ）は排気通路弁駆動信号、（ｈ）は排気通路弁の開閉状態をそれぞれ示す。
【００２２】
時刻ｔ１においてエンジン４は運転中であり、時刻ｔ１で噴射した燃料はエンジン４の圧縮及び膨張行程を経て時刻ｔ２において排気される。この排気はバイパス弁５が開状態、排気通路弁６が閉状態であるので、バイパス通路２へ流通して第１触媒コンバータ７において排気中のＮＯｘが浄化される。ここで、例えば４気筒エンジン４の場合、燃料噴射信号の間隔はクランク角１８０度である。
【００２３】
時刻ｔ３においてアイドルストップ条件が成立すると燃料カット信号がオンとなり、バイパス弁駆動信号を閉に、排気通路弁駆動信号を開に切り替える。その後駆動信号によってバイパス弁が駆動され、バイパス弁５が閉状態、排気通路弁６が開状態となる。
【００２４】
時刻ｔ４において、燃料カット信号をオンにする前の最後に噴射した燃料がエンジン４から排出される。その後の最初の排気行程である時刻ｔ５において、エンジン４から燃料を含まない新気が排出される。この新気はバイパス弁５が閉状態、排気通路弁６が開状態であるので、第２バイパス通路３を介して第２の触媒コンバータ８に流通する。このようにしてエンジン停止までの間、クランク角１８０度ごとにエンジン４から排出される新気は全て第２バイパス通路３を介して第２の触媒コンバータ８に流通する。
【００２５】
時刻ｔ６において車両の運転状態が変化してアイドルストップ条件が非成立となると停止しているエンジン４のクランキングを開始して、時刻ｔ７において燃料カット信号をオフにして燃料噴射を開始することでエンジン４を再始動する。このとき同時にバイパス弁駆動信号を開に、排気通路弁駆動信号を閉に切り替える。その後駆動信号によってバイパス弁が駆動され、バイパス弁５が開状態、排気通路弁６が閉状態となる。
【００２６】
燃料カット信号をオフにした後、最初に噴射された燃料が時刻ｔ８においてエンジン４から排出される。このとき、バイパス弁５は開状態、排気通路弁６が閉状態となっているので、排気はバイパス通路２へ流通して第１触媒コンバータ７において排気中のＮＯｘが浄化される。アイドルストップ条件成立に伴うエンジン停止時に、第１触媒コンバータ７にはほとんど新気が流れていないので酸素貯蔵量は低く抑えられており、第１触媒コンバータ７は所望のＮＯｘ浄化能力を発揮することができる。
【００２７】
次に、図４を参照しながらアイドルストップの禁止制御について説明する。図４は本実施形態における排気浄化装置のアイドルストップの禁止制御を示したフローチャートである。なお、本制御は所定時間（例えば１０ｍｓ）毎に繰り返し行う。
【００２８】
ステップＳ１１では、バイパス弁５が故障しているか否かを判定する。故障していれば、アイドルストップ時に第１触媒コンバータ７をバイパスさせることができないので、ステップＳ１７へ進んでアイドルストップを禁止する。故障していなければステップＳ１２へ進む。バイパス弁５の故障は、例えば断線診断によって判断される。
【００２９】
ステップＳ１２では、排気通路弁６が故障しているか否かを判定する。故障していれば、アイドルストップ時に第１触媒コンバータ７をバイパスさせることができないので、ステップＳ１７へ進んでアイドルストップを禁止する。故障していなければステップＳ１３へ進む。排気通路弁６の故障は、例えば断線診断によって判断される。
【００３０】
ステップＳ１３では、第１触媒コンバータ７が劣化しているか否かを判定する。故障していれば、アイドルストップに伴うエンジン停止時に第１触媒コンバータ７への新気の流入を防止しても、エンジン再始動時に排気の浄化を行うことができないので、ステップＳ１７へ進んでアイドルストップを禁止する。劣化していなければステップＳ１４へ進む。第１触媒コンバータ７の劣化は、例えば第１触媒コンバータ７の前後に設けられるＯ２センサやＡ／Ｆセンサの検出値を比較することで判断される。
【００３１】
ステップＳ１４では、第２触媒コンバータ８が劣化しているか否かを判定する。故障していれば、アイドルストップに伴うエンジン停止時に第１触媒コンバータ７への新気の流入を防止するために排気を第２通路側へ流すと、排気は第２触媒コンバータ８を通過して排気中のＮＯｘが浄化されることなく大気へ放出されることになるので、ステップＳ１７へ進んでアイドルストップを禁止する。劣化していなければステップＳ１５へ進む。第２触媒コンバータ８の劣化は、例えば第２触媒コンバータ８の前後に設けられるＯ２センサやＡ／Ｆセンサの検出値を比較することで判断される。
【００３２】
ステップＳ１５では、第２触媒コンバータ８が非活性であるか否かを判定する。非活性であれば、アイドルストップに伴うエンジン停止時に第１触媒コンバータ７への新気の流入を防止するために排気を第２通路側へ流すと、排気は非活性である第２触媒コンバータ８を通過して排気中のＮＯｘが浄化されることなく大気へ放出されるので、ステップＳ１７へ進んでアイドルストップを禁止する。非活性でなければステップＳ１６へ進んでアイドルストップを許可する。第２触媒コンバータ８の活性状態は、例えば第２触媒コンバータ８の温度が所定値以下であることにより判断される。
【００３３】
このように制御することで、アイドルストップに伴うエンジン停止時及びエンジン再始動時に排気中のＮＯｘが第１触媒コンバータ７又は第２触媒コンバータ８において十分に浄化されずに大気に放出されることを防止することができる。
【００３４】
以上のように本実施形態では、アイドルストップに伴うエンジン停止時に第１触媒コンバータ７に新気が流れないように排気をバイパスすることで第１触媒コンバータ７への新気の流入を防止するので、第１触媒コンバータ７の酸素貯蔵量の増加を抑制することができる。その後、エンジン再始動時に排気を第１触媒コンバータ７に流すので、再始動時の排気中のＮＯｘを効率よく浄化することができる。よって、アイドルストップ後のエンジン再始動時における排気中のＮＯｘの大気への放出量の増加を防止することができる。
【００３５】
また、触媒のＮＯｘに対する浄化能力を維持するのに燃料ガスを供給する必要がないので、無駄な燃料消費による燃費の悪化及び触媒における燃料の燃焼による触媒の劣化を防止することができる。
【００３６】
さらに、アイドルストップに伴うエンジン停止時に燃料噴射が停止された後、最初にエンジン４に吸入された吸気が排気行程においてエンジン４から排出されるまでに、バイパス弁５の閉弁及び排気通路弁６の開弁を完了させるので、第１触媒コンバータ７へ酸素が流入することがなく、エンジン再始動時のＮＯｘ浄化機能をさらに高く維持することできる。
【００３７】
さらに、アイドルストップ後のエンジン再始動時に燃料噴射が開始された後、最初にエンジン４に吸入された吸気が排気行程においてエンジン４から排出されるまでに、バイパス弁５の開弁及び排気通路弁６の閉弁を完了させるので、燃焼ガスを確実に第１触媒コンバータ７へ流入させてエンジン再始動時のＮＯｘ浄化機能をさらに高く維持することできる。
【００３８】
さらに、バイパス弁５又は排気通路弁６が故障しているとき、第１触媒コンバータ７又は第２触媒コンバータ８が劣化しているとき、あるいは第２触媒コンバータ８が非活性であるときは、アイドルストップを禁止するので、エンジン停止に伴う触媒への酸素の流入がなく、エンジン再始動時のＮＯｘ浄化能力の低下による排気の悪化を防止できる。
【００３９】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態における排気浄化装置を示す全体構成図である。
【図２】本実施形態における排気浄化装置の制御を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態における排気浄化装置のバイパス弁の作動を示すタイミングチャートである。
【図４】本実施形態における排気浄化装置のアイドルストップの禁止制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１  排気通路
１ａ  分岐点
２  バイパス通路
３  排気マニホールド
４  エンジン
５  バイパス弁
６  排気通路弁
７  第１触媒コンバータ
８  第２触媒コンバータ
９  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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