(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷却冷媒によってエンジンを冷却するエンジン冷却手段と、
エンジンの排気系の上流部位に配置された排気冷却部を有して、排気系冷却冷媒により排気系を冷却する排気冷却装置と、
排気系に対して設けられた熱音響装置と、
排気通路の途中に設けられた排気浄化装置と、
上記熱音響装置に流れる排気ガスの流れを切換え可能な切換手段と、
エンジンの運転状態に応じて少なくとも上記排気冷却装置および切換手段を制御する制御手段とを備え、
上記熱音響装置は、排気ガスを高温熱媒体とするとともに上記エンジン冷却手段から導かれるエンジン冷却冷媒を低温熱媒体として、排気ガスのエネルギーを音波のエネルギーに変換する第１エネルギー変換部と、上記エンジン冷却手段から導かれるエンジン冷却冷媒を高温熱媒体とするとともに上記排気冷却装置から導かれる排気系冷却冷媒を低温熱媒体として、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換する第２エネルギー変換部とを備え、
上記切換手段は、上記熱音響装置の第１エネルギー変換部に高温熱媒体として与える排気ガスを、上記排気浄化装置の上流から取り出す状態と、上記排気浄化装置の下流から取り出す状態とに切換え可能であり、
上記制御手段は、エンジンの少なくとも所定の高負荷時に、上記排気冷却部と上記第２エネルギー変換部との間で排気系冷却冷媒を循環させる状態に排気冷却装置を作動させるようになっており、
上記制御手段はまた、少なくとも所定の高負荷時に排気ガスを上記排気浄化装置の上流から取り出す状態とし、冷間時には排気ガスを上記排気浄化装置の下流から取り出す状態とするように上記切換手段を制御することを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの排気装置において、
過給機を備え、
上記制御手段は、過給機が駆動されている所定の高負荷時に上記排気冷却装置を作動させるようになっていることを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項３】
請求項１，２記載のエンジンの排気装置において、
上記制御手段は、所定の高負荷時以外は上記排気冷却部と上記第２エネルギー変換部との間での排気系冷却冷媒の循環を停止する停止状態に上記排気冷却装置を制御することを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの排気装置において、
上記熱音響装置は、外部からの入力により上記第２エネルギー変換部に対して音波を与える加振部をさらに備え、
上記制御手段は、所定の高負荷時において上記排気冷却装置の冷却性能が低下したとき、上記加振部を駆動するようになっていることを特徴とするエンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気装置に関し、とくに熱音響手段が付設された排気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの排気装置に熱音響装置を設け、熱音響現象を利用して余剰エネルギーの回収等を行うことが考えられている。
【０００３】
例えば、特許文献１に示された装置では、排気ガスのエネルギーを利用して音波を発生させる蓄熱器、高温熱交換器および低温熱交換器からなる音響エネルギー発生手段と、音波のエネルギーを電気エネルギーに変換するトランスデューサと、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換する蓄冷器、蓄冷用高温熱交換器および蓄冷用低温熱交換器からなるエネルギー変換手段とを備え、蓄冷用低温熱交換器に空調装置の冷媒を導いている。そして、上記音響エネルギー発生手段により発生したエネルギーの一部を上記トランスデューサにより電気エネルギーに変換し、残りのエネルギーを蓄冷器、蓄冷用高温熱交換器および蓄冷用低温熱交換器からなるエネルギー変換手段に送り、蓄冷用低温熱交換器で空調用の冷熱を取り出す（空調装置の冷媒を冷却する）ようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１８０３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高出力エンジン、例えば過給機を備えて高負荷時に過給により充填量を増加して出力を高めるようにしたエンジンでは、高負荷時に、発熱量の増大および排圧の上昇等により排気系上流部位の温度が過度に高くなる傾向があり、これに対する対策が必要となる。
【０００５】
従来、このような場合の対策としては、一般に、高負荷時に空燃比を理論空燃比よりも大幅にリッチにするように燃料噴射量を増量することにより、気化潜熱により排気を冷却する方法が採られていたが、このようにすると燃費が悪化するという問題があった。
【０００６】
このような高出力エンジンにおける高負荷時の排気温度上昇に対する対策としては、従来、上記の熱音響現象を利用することは一切考えられていなかった。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑み、とくに高負荷時の排気系の温度上昇に対する対策として、熱音響現象に着目し、空燃比の大幅なリッチ化等によらずに、効果的に排気系の上流部位を冷却し、高温化を抑制することができるエンジンの排気装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のエンジンの排気装置は、エンジン冷却冷媒によってエンジンを冷却するエンジン冷却手段と、エンジンの排気系の上流部位に配置された排気冷却部を有して、排気系冷却冷媒により排気系を冷却する排気冷却装置と、排気系に対して設けられた熱音響装置と、排気通路の途中に設けられた排気浄化装置と、上記熱音響装置に流れる排気ガスの流れを切換え可能な切換手段と、エンジンの運転状態に応じて少なくとも上記排気冷却装置および切換手段を制御する制御手段とを備え、上記熱音響装置は、排気ガスを高温熱媒体とするとともに上記エンジン冷却手段から導かれるエンジン冷却冷媒を低温熱媒体として、排気ガスのエネルギーを音波のエネルギーに変換する第１エネルギー変換部と、上記エンジン冷却手段から導かれるエンジン冷却冷媒を高温熱媒体とするとともに上記排気冷却装置から導かれる排気系冷却冷媒を低温熱媒体として、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換する第２エネルギー変換部とを備え、上記切換手段は、上記熱音響装置の第１エネルギー変換部に高温熱媒体として与える排気ガスを、上記排気浄化装置の上流から取り出す状態と、上記排気浄化装置の下流から取り出す状態とに切換え可能であり、上記制御手段は、エンジンの少なくとも所定の高負荷時に、上記排気冷却部と上記第２エネルギー変換部との間で排気系冷却冷媒を循環させる状態に排気冷却装置を作動させるようになっており、上記制御手段はまた、少なくとも所定の高負荷時に排気ガスを上記排気浄化装置の上流から取り出す状態とし、冷間時には排気ガスを上記排気浄化装置の下流から取り出す状態とするように上記切換手段を制御するである。
【０００９】
この発明によると、排気系の温度が過度に高くなる傾向が生じる所定の高負荷時には、上記第１エネルギー変換部で熱音響現象により排気ガスのエネルギーが音波のエネルギーに変換され、その音波のエネルギーが第２エネルギー変換部に与えられて、第２エネルギー変換部では音波のエネルギーが高温熱媒体と低温熱媒体との温度差を大きくするように作用し、低温熱媒体である排気系冷却冷媒の温度が引き下げられる。そして、この排気系冷却冷媒が上記排気冷却部と第２エネルギー変換部との間で循環することにより、排気冷却部が位置する排気系上流部位が効果的に冷却される。
【００１０】
このようにして、高負荷時に、空燃比の大幅なリッチ化等によらなくとも、排気系上流部位の高温化が有効に防止される。
【００１１】
しかも、上記第１エネルギー変換部の低温熱媒体および第２エネルギー変換部の高温熱媒体としてエンジン冷却冷媒を利用しているため、これらに別個の熱媒体を必要とせず、熱媒体の供給系統を簡略化することができる。
【００１２】
また、所定の高負荷時には、排気浄化装置の上流から比較的大きなエネルギーを持った排気ガスが取り出されるように切換手段が制御されるので、その排気ガスのエネルギーが利用されて第１エネルギー変換部での音波のエネルギーへの変換、さらには第２エネルギー変換部での熱エネルギーへの変換が行われることにより、排気冷却装置による冷却作用が高められる。
【００１３】
一方、冷間時には排気ガスが上記排気浄化装置の下流から取り出されることにより、排気ガスによる排気浄化装置の暖機作用は損なわれず、かつ、排気浄化装置通過後の排気ガスに残されている余剰エネルギーは有効に利用され、エンジン冷却冷媒に熱を与えてエンジンを暖機する作用が得られる。従って、エンジンおよび排気浄化装置の暖機を効果的に行なうことができる。
【００１４】
本発明は過給機を備えたエンジンに適用されることが好ましく、この場合、上記制御手段は、過給機が駆動されている所定の高負荷時に上記排気冷却装置を作動させるようにすればよい。
【００１５】
つまり、過給機付きエンジンでは高負荷時に過給によって排気系上流部位が過度に高温化し易くなるが、上記のように排気冷却装置が作動することにより、有効に排気系上流部位の高温化を抑制することができる。
【００１６】
本発明の排気装置において、上記制御手段は、所定の高負荷時以外は上記排気冷却部と上記第２エネルギー変換部との間での排気系冷却冷媒の循環を停止する停止状態に上記排気冷却装置を制御することが好ましい。
【００１７】
このようにすると、高負荷時以外のときに、不用意に排気系が冷却されることが防止される。
【００１８】
また、本発明の排気装置において、上記熱音響装置は、外部からの入力により上記第２エネルギー変換部に対して音波を与える加振部をさらに備え、上記制御手段は、所定の高負荷時において上記排気冷却装置の冷却性能が低下したとき、上記加振部を駆動するようになっていることが好ましい。
【００１９】
このようにすると、所定の高負荷時において排気冷却装置の冷却性能が低下したとき、加振により第２エネルギー変換部でのエネルギー変換作用が助勢されることにより、排気冷却装置の冷却性能が高められる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明は、所定の高負荷時に、第１エネルギー変換部での排気エネルギーから音波のエネルギーへの変換、および第２エネルギー変換部での音波のエネルギーから熱エネルギーへの変換が、エンジンの冷却冷媒を利用しつつ効果的に行われ、これによって排気系冷却冷媒の温度が引き下げられ、その排気系冷却冷媒により排気系の上流部位が充分に冷却されるため、排気系上流部位の高温化を防止することができる。そして、空燃比の大幅なリッチ化等を必要としなくなるため、燃費を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係るエンジン１の排気装置の概略構成図である。
【００２３】
エンジン１のシリンダヘッド２およびシリンダブロック３の内部には図略のウォータジャケットが形成されており、エンジン冷却冷媒Ｗｃが導かれるように構成されている。またエンジン１には、ウォータジャケット内を流通するエンジン冷却冷媒Ｗｃの温度Ｔｗを検出するための水温センサＳＮ１が設けられている。上記ウォータジャケット等により、エンジン冷却冷媒Ｗｃでエンジンを冷却するエンジン冷却手段が構成されている。
【００２４】
エンジン１には、ウォータジャケット内のエンジン冷却冷媒（冷却水等）Ｗｃをエンジン１の外部に導出するエンジン冷却冷媒取出部４が設けられている。エンジン冷却冷媒取出部４は、エンジン冷却冷媒Ｗｃを後述の熱音響手段２０に導くものである。エンジン冷却冷媒取出部４には開閉弁４ａが設けられている。
【００２５】
またエンジン１の排気系には、当該エンジン１の燃焼室で発生した排気ガスを排出するための排気通路１０が設けられている。
【００２６】
排気通路１０の上流部には、エンジン１の各気筒の排気ポートに接続される排気マニフォールド１１が設けられている。この排気マニフォールド１１の下流の排気通路１０には、排気ターボ過給機１２のタービンが介設されている。この排気ターボ過給機１２は、上記タービンと、吸気通路に介設されて上記タービンに連結された図外のコンプレッサとからなり、排気ガスのエネルギーによりタービンが駆動され、それに連動してコンプレッサが回転することにより吸気を過給するようになっている。
【００２７】
上記排気ターボ過給機１２より下流の排気通路１０には、三元触媒からなる排気浄化装置１３が介設されている。この三元触媒はよく知られているように、理論空燃比での燃焼においてはＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘに対し高い浄化性能を示すものである。
【００２８】
また、排気系に対し、排気冷却装置５と、熱音響装置２０とが設けられている。
【００２９】
排気冷却装置５は、排気系の上流部位に配置された排気冷却部５ａを有して、排気系冷却冷媒（不凍液等）Ｗｅにより排気系を冷却するものである。上記排気冷却部５ａは、例えば排気マニフォールド１１の周囲に形成された冷媒ジャケット等からなる。この排気冷却部５ａと後記蓄冷用低温熱交換器２６２との間に、排気系冷却冷媒を循環させる排気系冷却冷媒通路６が設けられ、この排気系冷却冷媒通路６の途中に、電動ポンプ７と、電磁弁からなる冷媒流量制御弁８とが設けられている。そして、電動ポンプ７がオンになるとともに冷媒流量制御弁８が開かれると、排気系冷却冷媒の循環が行われて、排気冷却装置５が作動状態となり、電動ポンプ７がオフになるとともに冷媒流量制御弁８が閉じられると、排気系冷却冷媒の循環が停止されて、排気冷却装置５が停止状態となる。
【００３０】
さらに、排気系冷却冷媒通路６には、排気系冷却冷媒の温度を検出する冷媒温度センサＳＮ２が設けられている。
【００３１】
熱音響装置２０は、排気ガスのエネルギーを利用して音波を発生させ、その音波のエネルギーを電気エネルギーに変換し、また音波のエネルギーを利用して低温熱源から高温熱源に熱を移動させるヒートポンプ機能を発揮することができる装置である。
【００３２】
この熱音響装置２０は、ステンレス等により円形断面に形成された気柱管２１を有し、この気柱管２１の内部には、窒素、ヘリウム、アルゴン、およびヘリウムとアルゴンとの混合ガスなどの作動流体（不活性ガス）が封入されている。気柱管２１は、図１に示すように、略矩形ループ状に形成されたループ部２２と、ループ部２２の一つのコーナー部分に接続された共鳴部２３とを含んでいる。共鳴部２３は、ループ部２２の径と略同径の円形断面を有する管部２３ａと、管部２３ａの先端に接続された閉鎖端部２３ｂとを有し、共鳴器として機能する。閉鎖端部２３ｂは、管部２３ａの先端から閉鎖端に向かうにつれて徐々に拡径されている。閉鎖端部２３ｂの閉鎖端には、発電発振装置２４が配置されている。発電発振装置２４は、振動部材（膜）と、この振動部材に取り付けられた磁石と、この磁石を支持するとともに閉鎖端部２３ｂ等に固定されたばねと、磁石の周囲に配置されたコイル等（何れも図示省略）とを含むものである。
【００３３】
また気柱管２１のループ部２２の対向する部位に、第１エネルギー変換部２５と、第２エネルギー変換部２６とが設けられている。
【００３４】
第１エネルギー変換部２５は、排気ガスを高温熱媒体とするとともにエンジン冷却手段から導かれるエンジン冷却冷媒を低温熱媒体として、排気ガスのエネルギーを音波のエネルギーに変換するものであり、蓄熱器２５０と、その一端側に配置された高温熱交換器２５１と、他端側に配置された低温熱交換器２５２とを備えている。
【００３５】
蓄熱器２５０は、配置箇所における気柱管２１の軸方向と平行に延びる狭い通路を複数有する。蓄熱器２５０としては、セラミック等からなるハニカム構造体、ステンレス等からなる薄いメッシュを微小間隔で配列したもの、およびステンレス等の金属製繊維を集合させた不織布等を採用することができる。
【００３６】
高温熱交換器２５１は、排気通路１０に接続され、排気通路１０から導かれる排気ガスＧｅと気柱管２１内の作動流体とが熱交換を行い得るように構成されている。とくに本実施形態では、排気浄化装置１３より上流の排気通路１０から取出した排気ガスＧｅを高温熱交換器２５１に導く状態と、排気浄化装置１３より下流の排気通路１０から取り出した排気ガスＧｅを高温熱交換器２５１に導く状態とに切換えることができるように、排気ガス取出部分の通路およびバルブ等が構成されている。
【００３７】
すなわち、排気通路１０の排気浄化装置１３より上流部には、排気ガス取出し通路１５ａが排気切換バルブ１７ａを介して接続されるとともに、排気ガス戻し通路１５ｂが接続されており、また、排気通路１０の排気浄化装置１３より下流部にも、排気ガス取出し通路１５ｃが排気切換バルブ１７ｂを介して接続されるとともに、排気ガス戻し通路１５ｄが接続されている。さらに、高温熱交換器２５１のガス流入口に通じる通路１５ｅに、上記両排気ガス取出し通路１５ａ，１５ｃが排気切換バルブ１７ｃを介して接続されるとともに、高温熱交換器２５１のガス流出口に通じる通路１５ｆに、上記両排気ガス戻し通路１５ｂ，１５ｄが排気切換バルブ１７ｄを介して接続されている。
【００３８】
各排気切換バルブ１７ａ〜１７ｄは、三方電磁バルブからなっている。そして、これらのバルブ１７ａ〜１７ｄが同時に切換えられることにより、図１中に実線矢印イで示すように、排気ガスが排気浄化装置１３より上流の排気通路１０から通路１５ａ，１５ｅを通って高温熱交換器２５１に送られ、高温熱交換器２５１を経た後に通路１５ｆ，１５ｂを通って排気通路１０に戻される第１排気ガス取出状態と、図１中に破線矢印ロで示すように、排気ガスが排気浄化装置１３より下流の排気通路１０から通路１５ｃ，１５ｅを通って高温熱交換器２５１に送られ、高温熱交換器２５１を経た後に通路１５ｆ，１５ｄを通って排気通路１０に戻される第２排気ガス取出状態とに、排気通路１０と高温熱交換器２５１との間の排気ガス流通経路が切換えられるようになっている。
【００３９】
また、低温熱交換器２５２は、エンジン冷却冷媒取出部４と接続され、エンジン冷却冷媒取出部４から与えられるエンジン冷却冷媒Ｗｃ（低温熱媒体）と気柱管２１内の作動流体とが熱交換を行い得るように構成されている。
【００４０】
第２エネルギー変換部２６は、エンジン冷却手段から導かれるエンジン冷却冷媒を高温熱媒体とするとともに排気冷却装置５から導かれる排気系冷却冷媒を低温熱媒体として、音波のエネルギーを熱エネルギーに変換するものであり、蓄冷器２６０と、その一端側に配置された蓄冷用高温熱交換器２６１と、他端側に配置された蓄冷用低温熱交換器２６２とを備えている。
【００４１】
蓄冷器２６０は、蓄熱器２５０と同様に構成されている。
【００４２】
蓄冷用高温熱交換器２６１は、上記低温熱交換器２５２を経由したエンジン冷却冷媒取出部４と接続され、エンジン冷却冷媒取出部４から与えられるエンジン冷却冷媒Ｗｃと気柱管２１内の作動流体とが熱交換を行い得るように構成されている。
【００４３】
蓄冷用低温熱交換器２６２は、排気冷却装置５の排気系冷却冷媒通路６に接続され、排気系冷却冷媒通路６から与えられる排気系冷却冷媒Ｗｅと気柱管２１内の作動流体とが熱交換を行い得るように構成されている。
【００４４】
また、発電発振装置２４には、電流を与えて加振するための第１スイッチＳＷ１と、電気エネルギーを取り出すための第２スイッチＳＷ２とが並列に接続されている。
【００４５】
第１スイッチＳＷ１には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８を介してバッテリ２９が接続されている。バッテリ２９は、例えば、車両に既設されているものであり、当該車両に設けられた電気負荷７０に対して給電可能に構成されている。そして、第１スイッチＳＷ１が接続されたときには、バッテリ２９からＡＣ／ＤＣコンバータ２８を介して交流電流が供給されることにより、発電発振装置２４を加振することが可能になっている。つまり、第１スイッチＳＷ１が接続されたときは、発電発振装置２４が加振部として機能する。
【００４６】
第２スイッチＳＷ２には、図略の発電量制御器を介し、電気負荷７０が接続されている。そして、第２スイッチＳＷ２が接続されたときには、発電発振装置２４で生成された電気を発電量制御器から各電気負荷７０に供給するように構成されている。
【００４７】
図２は、本実施形態に係る排気装置の制御ブロック図である。
【００４８】
この図に示す制御ユニット１００は、エンジン１の排気装置を含む車両の電子制御を総合的に行うものであり、図略のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力装置等からなり、排気冷却装置５、熱音響装置２０等を制御する制御手段を構成している。
【００４９】
制御ユニット１００に接続される入力要素には、エンジン水温センサＳＮ１、冷媒温度センサＳＮ２等が含まれており、それぞれの検出信号によって、エンジン水温Ｔｗ（エンジン冷却冷媒Ｗｃの温度）、並びに排気系冷却冷媒の温度Ｔｅを検出することができるようになっている。さらに、エンジンの運転状態の判別のため、エンジン回転数を検出する回転数センサＳＮ３、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサＳＮ４等からの信号も制御ユニット１００に入力される。
【００５０】
また制御ユニット１００に接続される出力要素には、エンジン冷却冷媒取出部４の開閉弁４ａ、排気系冷却冷媒通路６中の電動ポンプ７および冷媒流量制御弁８、排気切換バルブ１７ａ〜１７ｄ、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、ＡＣ／ＤＣコンバータ２８等が含まれている。制御ユニット１００は、入力要素の検出信号に応じ、予め記憶されたプログラムに従って、出力要素となる各種ディバイスを制御する。また電気負荷７０には制御ユニット１００からの制御信号に基づき、バッテリ２９（又は直接ＡＣ／ＤＣコンバータ２８）から必要な電力が供給される。
【００５１】
制御ユニット１００は、運転状態判定部１０１、排気冷却装置制御部１０２、排気経路切換制御部１０３、並びに熱音響装置制御部１０４を機能的に含んでいる。
【００５２】
運転状態判定部１０１は、エンジン回転数センサＳＮ３、スロットル開度センサＳＮ４等からの信号に基づいて運転状態を調べ、排気マニフォールド１１の温度が過度に高くなることが懸念されるような高負荷時かどうかを判定する。さらに運転状態判定部１０１は、エンジン水温センサＳＮ１の信号に基づいてエンジン１の温度状態を調べ、エンジン１が冷間時かどうかの判定も行う。
【００５３】
排気冷却装置制御部１０２は、運転状態判定部１０１での判定に応じ、高負荷時に排気冷却装置５を作動状態とするように、電動ポンプ７および冷媒流量制御弁８を制御する。
【００５４】
排気経路切換制御部１０３は、運転状態判定部１０１で判別したエンジンの運転状態および温度状態に応じ、排気切換バルブ１７ａ〜１７ｄを制御して、排気通路１０と高温熱交換器２５１との間の排気ガス流通経路を上記第１排気ガス取出状態または上記第２排気ガス取出状態とする。
【００５５】
熱音響装置制御部１０４は、運転状態判定部１０１によって判定されたエンジン１の運転状態および温度状態、並びに冷媒温度センサＳＮ２によって検出された冷媒温度等に基づき、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を制御して、熱音響装置２０の動作状態を制御する。
【００５６】
次に、本実施形態に係る制御ユニット１００による排気装置１０の制御例について説明する。
【００５７】
図３は、本実施形態に係る排気装置１０の制御例を示すフローチャートである。
【００５８】
このフローチャートに示す処理がスタートすると、制御ユニット１００は、先ず各種信号を入力し（ステップＳ１）、次いで運転状態を検出する（ステップＳ２）。そして、排気マニフォールド１１の温度が過度に高くなることが懸念されるような高負荷時か否かを判別し（ステップＳ３）、例えばスロットル開度が所定開度以上か否かを判別する。
【００５９】
高負荷時であることを判別した場合（ステップＳ３の判定がＹＥＳの場合）、制御ユニット１００は、冷媒流量制御弁８を開くとともに電動ポンプ７をオンとすることにより、排気冷却装置５を作動状態とする（ステップＳ４）。また、排気切換バルブ１７ａ〜１７ｂを、上記第１排気ガス取出状態とするように制御する（ステップＳ５）。
【００６０】
高負荷時において、制御ユニット１００はさらに、冷媒温度センサＳＮ２により検出される排気系冷却冷媒の温度Ｔｅが所定温度Ｔｅ０以上か否かを判別し（ステップＳ６）、これによって排気冷却装置５の冷却性能が低下したか否かを調べる。
【００６１】
そして、排気系冷却冷媒の温度Ｔｅが所定温度Ｔｅ０より低いとき（ステップＳ６の判定がＮＯのとき）は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＷ２をともにオフとする（ステップＳ７）。一方、排気系冷却冷媒の温度Ｔｅが所定温度Ｔｅ０以上のとき（ステップＳ６の判定がＹＥＳのとき）は、第１スイッチＳＷ１をオンとする（ステップＳ８）。
【００６２】
また、上記ステップＳ３で高負荷時でないと判定した場合、制御ユニット１００は、冷媒流量制御弁８を閉じるとともに電動ポンプ７をオフとすることにより、排気冷却装置５を停止状態とする（ステップＳ９）。
【００６３】
この場合に制御ユニット１００はさらに、エンジン水温センサＳＮ１で検出される水温Ｔｗが所定水温以下か否かにより、エンジン１が冷間時か否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、冷間時であれば、排気切換バルブ１７ａ〜１７ｂを、上記第２排気ガス取出状態とするように制御する（ステップＳ１１）。一方、冷間時でなければ、排気切換バルブ１７ａ〜１７ｂを、上記第１排気ガス取出状態とするように制御する（ステップＳ１２）とともに、第２スイッチＳＷ２をオンとする（ステップＳ１３）。
【００６４】
以上のような本実施形態の排気装置によると、エンジンの高負荷時には、冷媒流量制御弁８が開かれるとともに電動ポンプ７がオンとされることにより、排気冷却部５ａと第２エネルギー変換部２６の蓄冷用低温熱交換器２６２との間で排気系冷却冷媒Ｗｅが循環する状態に排気冷却装置５が作動され、かつ、排気切替バルブ１７ａ〜１７ｄが第１排気ガス取出状態とされることにより、排気通路１０の排気浄化装置１３より上流から取り出された排気ガスが第１エネルギー変換部２５の高温熱交換器２５１に送られる。
【００６５】
この状態では、第１エネルギー変換部２５で熱音響現象により排気ガスのエネルギーが音波のエネルギーに変換され、その音波が第２エネルギー変換部２６に伝わり、第２エネルギー変換部２６では、蓄冷器２６０の両端部間に蓄冷用高温熱交換器２６１側が高温、蓄冷用低温熱交換器２６２側が低温となる温度勾配が形成される。この場合、蓄冷用高温熱交換器２６１側はエンジン冷却冷媒Ｗｃの温度に保たれることから、蓄冷用低温熱交換器２６２側が降温し、排気系冷却冷媒Ｗｅの温度が引き下げられる。
【００６６】
そして、この排気系冷却冷媒Ｗｅが排気冷却部５ａと蓄冷用低温熱交換器２６２との間で循環することにより、排気冷却部５ａが位置する排気マニフォールド１１が効果的に冷却される。
【００６７】
従って、排気ターボ過給機１２を備えたエンジン１において、過給により排気温度が過度に上昇し易くなる高負荷時に、排気マニフォールド１１の高温化が有効に防止される。
【００６８】
しかも、第１エネルギー変換部２５の低温熱交換器２５２および第２エネルギー変換部２６の蓄冷用高温熱交換器２６１にそれぞれエンジン冷却冷媒Ｗｃが熱媒体として与えられるようにしているため、これらに別個の熱媒体を必要とせず、熱媒体の供給系統を簡略化することができる。
【００６９】
この高負荷時において、排気系冷却冷媒Ｗｅの温度Ｔｅが所定温度Ｔｅ０以上のとき、つまり排気冷却装置５の冷却性能が低下して排気系冷却冷媒Ｗｅの温度Ｔｅが充分に下がらないときは、第１スイッチＳＷ１がオンとされる。この状態では、バッテリ２９からＡＣ／ＤＣコンバータ２８を介して交流電流が供給されて、発電発振装置２４が加振され、それによる音波のエネルギーが第２エネルギー変換部２６に与えられる。これにより、第２エネルギー変換部２６でのエネルギー変換作用が助成され、排気系冷却冷媒Ｗｅの温度Ｔｅが引き下げられて、排気冷却装置５による冷却作用が高められる。
【００７０】
また、高負荷時以外は、冷媒流量制御弁８が閉じられるとともに電動ポンプ７がオフとされることにより、排気冷却装置５の作動が停止される。従って、不用意に排気系が冷却されることが避けられ、排気ガスの過冷却によって排気浄化装置１３の浄化性能が低下する等の不具合が生じることがない。
【００７１】
そして、高負荷時以外であって、かつ、エンジン水温Ｔｗが所定水温より高い温間時であれば、排気切替バルブ１７ａ〜１７ｄが第１排気ガス取出状態とされるとともに、第２スイッチＷ２がオンとされる。この状態では、第１エネルギー変換部２５において生じた音波が共鳴部２３を経て発電発振装置２４に伝わり、この発電発振装置２４で音波のエネルギーが電気エネルギーに変換され、第２スイッチＷ２を介して電気負荷７０に供給される。
【００７２】
また、エンジン水温Ｔｗが所定水温より低い冷間時には、排気浄化装置１３より上流から排気ガスを取り出すと排気ガスによる排気浄化装置１３の暖機作用が損なわれる。
【００７３】
そこで、冷間時には、排気切替バルブ１７ａ〜１７ｄが第２排気ガス取出状態とされることにより、排気通路１０の排気浄化装置１３より下流から取り出された排気ガスが第１エネルギー変換部２５の高温熱交換器２５１に送られる。このようにすると、排気ガスによる排気浄化装置１３の暖機作用は損なわれず、かつ、排気浄化装置１３通過後の排気ガスに残されている余剰エネルギーは有効に利用され、第１エネルギー変換部２５を介してエンジン冷却冷媒Ｗｃに熱を与え、エンジンを暖機する作用が得られる。従って、エンジン１および排気浄化装置１３の暖機が効果的に行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの排気装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るエンジンの排気装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るエンジンの排気装置の制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１  エンジン
５  排気冷却装置
５ａ  排気冷却部
７  電動ポンプ
８  冷媒流量制御弁
１０  排気通路
１２  排気ターボ過給機
１３  排気浄化装置
１７ａ〜１７ｄ  排気切換バルブ
２０  熱音響装置
２４  発電発振装置
２５  第１エネルギー変換部
２６  第２エネルギー変換部
１００  制御ユニット
Ｗｃ  エンジン冷却冷媒
Ｗｅ  排気系冷却冷媒
【図１】
0005018596.tif 000002
【図２】
0005018596.tif 000003
【図３】
0005018596.tif 000004