(57)【要約】【課題】排気管内に堆積したカーボンを燃焼させるための制御が複雑化することを抑制する。【解決手段】排気管内のカーボン除去装置１０は、燃料が燃焼されることでクランクシャフトに回転力を生じさせるエンジン１２から排出された排気ガスが通過する排気管３２と、燃料がエンジン１２に供給されていない状態でクランクシャフトが回転されている際に、排気管３２内にエンジン１２を介して空気を供給させる空気供給装置３６と、を備えている。当該構成により、排気管３２内に堆積したカーボンと当該排気管３２内に供給された空気中の酸素を反応させることができる。すなわち、当該構成では、エンジン１２の空燃比を制御しなくても、排気管３２内に堆積したカーボンを燃焼させることができる。その結果、排気管３２内に堆積したカーボンを燃焼させるための制御が複雑化することを抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が燃焼されることで出力軸に回転力を生じさせる内燃機関から排出された排気ガスが通過する排気管と、
前記燃料が前記内燃機関に供給されていない状態で前記出力軸が回転されている際に、前記排気管内に前記内燃機関を介して空気を供給させる空気供給部と、
を備えた排気管内のカーボン除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管内のカーボン除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、排気管内に堆積したカーボンを燃焼させることが可能とされた排気ガス浄化装置が開示されている。この排気ガス浄化装置では、フィルタ上にカーボンが堆積すると、フィルタ温度が所定の温度以上となるように制御され、次に、エンジンの混合気の空燃比が理論空燃比あるいはリッチとなるように制御される。その後、空燃比が短時間だけ間欠的にリーンとなるように制御される。これにより、フィルタ上に担持した触媒には、間欠的に酸素が供給され、堆積したカーボンを少しずつ燃焼させることができる。また、堆積したカーボンを少しずつ燃焼させるように制御することで、触媒温度が所定の温度以上に昇温されることが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３２８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された排気ガス浄化装置は、触媒の過剰な加熱を抑制するという観点では有用な装置ではあるが、排気管内に堆積したカーボンを燃焼させるための制御が複雑である。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、排気管内に堆積したカーボンを燃焼させるための制御が複雑化することを抑制することができる排気管内のカーボン除去装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の排気管内のカーボン除去装置は、燃料が燃焼されることで出力軸に回転力を生じさせる内燃機関から排出された排気ガスが通過する排気管と、前記燃料が前記内燃機関に供給されていない状態で前記出力軸が回転されている際に、前記排気管内に前記内燃機関を介して空気を供給させる空気供給部と、を備えている。
【０００７】
請求項１記載の排気管内のカーボン除去装置によれば、内燃機関から排出された排気ガスが排気管を通過する。この排気管内には、排気ガスに含まれるカーボンが堆積することがある。ここで、請求項１記載の発明では、燃料が内燃機関に供給されていない状態で当該内燃機関の出力軸が回転されている際に、空気供給部が排気管内に内燃機関を介して空気を供給させる。これにより、排気管内に堆積したカーボンと当該排気管内に供給された空気中の酸素を反応させることができる。すなわち、請求項１記載の発明では、内燃機関の空燃比を制御しなくても、排気管内に堆積したカーボンを燃焼させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る排気管内のカーボン除去装置は、排気管内に堆積したカーボンを燃焼させるための制御が複雑化することを抑制することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の排気管内のカーボン除去装置を備えた車両を模式的に示した側面図である。
【図２】本実施形態の排気管内のカーボン除去装置を備えた車両を模式的に示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１及び図２を用いて本発明の実施形態に係る排気管内のカーボン除去装置について説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＵＰ、矢印ＦＲ、矢印ＬＨ及び矢印ＲＨは、車両の上方向、前方向、車両左右方向（車幅方向）の左側及び右側方向をそれぞれ示している。また以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。
【００１１】
図１及び図２に示されるように、本実施形態の排気管内のカーボン除去装置１０は、内燃機関としてのエンジン１２及びモータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する所謂ハイブリッドの車両１４に設けられている。以下、先ず車両１４の概略の構成について説明し、次に排気管内のカーボン除去装置１０について説明する。
【００１２】
（車両１４の概略の構成）
図２に示されるように、車両１４は、エンジン１２と、ハイブリッドトランスアクスル１６と、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、インバータ１８と、バッテリ２０と、を備えている。
【００１３】
エンジン１２は、燃焼室に吸入された空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによって出力軸としてのクランクシャフト２２に回転力を生じさせるガソリンエンジンである。また、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、交流電動機であり、一例として三相交流同期電動機である。
【００１４】
ハイブリッドトランスアクスル１６は、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、最終減速機２４と、動力分割機構２６と、リダクションギヤ２３と、最終減速機２４と、が図示しないケースに取付けられることによって構成されている。このハイブリッドトランスアクスル１６には、エンジン１２が接続されている。そして、ハイブリッドトランスアクスル１６及びエンジン１２は、図示しないマウントを介して車両１４の一部を構成する車体（ボディ）に支持されている。
【００１５】
エンジン１２が発生する駆動力は、動力分割機構２６によって２経路に分割される。すなわち、エンジン１２が発生する駆動力の一方は最終減速機２４及びドライブシャフト２８を介して駆動輪３０へ伝達され、エンジン１２が発生する駆動力の他方はモータジェネレータＭＧ１へ伝達される。
【００１６】
動力分割機構２６は、一例としてサンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤで構成される遊星歯車を含んで構成されている。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１２のクランクシャフト２２に連結される。サンギヤは、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータＭＧ２の回転軸および最終減速機２４に連結される。
【００１７】
そして、エンジン１２、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２が、動力分割機構２６を介して連結されることによって、エンジン１２、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２の回転速度が、共線図において直線で結ばれる関係になっている。
【００１８】
インバータ１８は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２の駆動を制御するものである。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構２６によって分割されたエンジン１２の動力を用いて発電する。モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力は、インバータ１８を介して交流から直流に変換されて、バッテリ２０に蓄えられる。
【００１９】
モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ２０に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、リダクションギヤ２３、最終減速機２４及びドライブシャフト２８を介して駆動輪３０に伝達される。なお、本実施形態の車両１４の駆動輪３０は前輪である。
【００２０】
また、車両１４の制動時等には、ドライブシャフト２８、最終減速機２４及びリダクションギヤ２３を介して駆動輪３０によりモータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２が発電機として動作する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、車両の運動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとしても機能する。そして、モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、バッテリ２０に蓄えられる。
【００２１】
（排気管内のカーボン除去装置１０）
図１及び図２に示されるように、排気管内のカーボン除去装置１０は、エンジンから排出された排気ガスが通過する排気管３２と、排気管３２内を通過する排気ガスを浄化する触媒を電気的に加熱することが可能とされた電気加熱式触媒３４（ＥＨＣ３４）と、排気管３２内に堆積したカーボンを燃焼させるための空気を排気管３２内に供給する空気供給部としての空気供給装置３６と、を含んで構成されている。
【００２２】
排気管３２は、車両１４の前部に設けられたエンジン１２から排出される排気ガスが通過することで当該排気ガスを冷却させながら車両１４の後方側へ導くためのものである。この排気管３２は、一例としてエキゾーストマニフォールド、エキゾーストパイプ、ＥＨＣ３４、消音器等により構成されている。
【００２３】
ＥＨＣ３４は、ＥＣＵ３８による制御により通電されるヒータが組み込まれた触媒と、触媒の温度を検出するための触媒温度センサと、ＥＨＣ３４を構成する所定の部材間の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗検出部と、を含んで構成されている。そして、通電されることで発熱したヒータの熱が触媒に伝達されることで、触媒の温度を昇温させることが可能となっている。また、排気ガス中のカーボンがＥＨＣ３４に堆積すると、当該ＥＨＣ３４の所定の部材間の絶縁抵抗が低下する。この絶縁抵抗値が所定の抵抗値を下回ったことが絶縁抵抗検出部によって検出されることで、カーボンがＥＨＣ３４に堆積していることを検出することが可能となっている。なお、絶縁抵抗検出部によって検出された絶縁抵抗値はＥＣＵ３８に入力されるようになっている。また、本実施形態では、触媒温度センサによって触媒の温度を検出することができると共にＥＨＣ３４においてカーボンが堆積している部分の温度を推定することが可能となっている。なお、触媒温度センサによって検出された温度はＥＣＵ３８に入力されるようになっている。
【００２４】
空気供給装置３６は、エンジン１２内に供給される空気の流量を調節するスロットルバルブ４０と、作動することによりスロットルバルブ４０の開度を変更するアクチュエータ４２と、アクチュエータ４２の作動を制御するＥＣＵ３８と、を含んで構成されている。
【００２５】
そして、本実施形態では、ＥＨＣ３４の絶縁抵抗検出部によって検出された抵抗値が所定の抵抗値を下回っている（カーボンがＥＨＣ３４に堆積している）と共に、ＥＨＣ３４の触媒温度センサによって検出される温度が所定の温度（カーボンが燃焼する温度（一例として６００℃））以上である場合で、かつエンジン１２のクランクシャフト２２が回転している場合に、ＥＣＵ３８がアクチュエータ４２を作動される。これにより、スロットルバルブ４０が開いて、エンジン１２外の空気がスロットルバルブ４０を介してエンジン１２内に流入する。
【００２６】
（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００２７】
図１及び図２に示されるように、本実施形態の車両１４では、スロットルバルブ４０の開度がアクチュエータ４２によって変更されることで、エンジン１２内に供給される空気の量が調節される。そして、エンジン１２の内部においてスロットルバルブ４０を介して供給された空気と燃料との混合気が燃焼されることで、エンジン１２が駆動力を発生する（回転力がクランクシャフト２２に生じる）。また、バッテリ２０に蓄えられた電力及びモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくとも一方がモータジェネレータＭＧ２に供給されると、モータジェネレータＭＧ２が駆動力を発生する。そして、エンジン１２及びモータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方から出力される駆動力によって駆動輪３０が駆動されて、車両１４が走行する。
【００２８】
また、図１に示されるように、車両１４が坂道を下っている際において、車両１４の運転手がアクセルペダルを踏み込んでいない状態では、エンジン１２への燃料の供給が停止される。この状態で、カーボンがＥＨＣ３４に堆積していると共に、ＥＨＣ３４の触媒温度センサによって検出される温度が所定の温度以上となっていると、ＥＣＵ３８がモータジェネレータＭＧ１を作動させてエンジン１２のクランクシャフト２２を回転させると共に、ＥＣＵ３８がアクチュエータ４２を作動させることでスロットルバルブ４０が開かれた状態にされる。これにより、エンジン１２外の空気がスロットルバルブ４０を介してエンジン１２内に流入し、またエンジン１２内に流入した空気は排気管３２を通じて車両後方側へ排出される。ここで、排気管３２を通過する空気には酸素が含まれている。そのため、排気管３２の一部を構成するＥＨＣ３４に堆積したカーボンと空気中の酸素が反応する（燃焼する）。このように、本実施形態では、エンジン１２の空燃比を制御しなくても、排気管３２内に堆積したカーボンを燃焼させることができる。すなわち、本実施形態では、排気管３２内に堆積したカーボンを燃焼させるための制御が複雑化することを抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、バッテリ２０が満充電されている状態で、車両１４の運動エネルギをバッテリ２０に回生しなくてもよい場合に、当該車両１４の運動エネルギをモータジェネレータＭＧ２及びインバータ１８を介してモータジェネレータＭＧ１に供給している。これにより、本実施形態では、バッテリ２０からの電力の供給が無くても、モータジェネレータＭＧ１によりエンジン１２のクランクシャフト２２を回転させることができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、ハイブリッドの車両１４に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、エンジン１２のみの駆動力によって走行する車両に本発明を適用してもよい。この場合、車両が減速している際や坂道を下っていることにより、燃料がエンジン１２に供給されていない状態で、かつ、駆動輪３０側からドライブシャフト２８及び最終減速機２４等を介してクランクシャフト２２が回転されている状態の時に、ＥＣＵ３８がアクチュエータ４２を作動させることでスロットルバルブ４０が開かれた状態となるように制御すればよい。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１０   排気管内のカーボン除去装置
１２   エンジン（内燃機関）
２２   クランクシャフト（出力軸）
３２   排気管
３６   空気供給装置（空気供給部）
【図１】
2017129087.tif 000003
【図２】
2017129087.tif 000004