(57)【要約】【課題】排気温度が低い運転条件のときに触媒温度の低下を抑制することの可能な触媒温度低下抑制装置を提案する。【解決手段】本発明で提案する触媒温度低下抑制装置は、エンジン１の排気通路Ｅに介装されたマフラ（触媒）４よりも排気上流の排気通路Ｅに取出口１１が設けられると共に吸気通路Ｉに導入口１２が設けられ、還流制御バルブ１３により開閉制御される排気還流通路１０と、取出口１１とマフラ４との間の排気通路Ｅに設けられた排気シャッタ３と、触媒の活性温度に対する排気温度が低温条件に該当すると判断したときに、還流制御バルブ１３を開制御すると共に排気シャッタ３を閉制御する制御手段１４と、を含んた構成とする。排気温度が低いときには、排気シャッタ３を閉じて排気還流通路１０により排気を還流させ、触媒へ流れる排気を抑止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に介装された触媒よりも排気上流の前記排気通路に取出口が設けられると共に吸気通路に導入口が設けられ、還流制御バルブにより開閉制御される排気還流通路と、
前記取出口と前記触媒との間の前記排気通路に設けられた排気シャッタと、
前記触媒の活性温度に対する排気温度が低温条件に該当すると判断したときに、前記還流制御バルブを開制御すると共に前記排気シャッタを閉制御する制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする触媒温度低下抑制装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記排気通路に設けられた温度センサに従って前記低温条件を判断することを特徴とする請求項１記載の触媒温度低下抑制装置。
【請求項３】
前記制御手段は、エンジンの吸入空気量及び回転速度に基づいて前記低温条件を判断することを特徴とする請求項１記載の触媒温度低下抑制装置。
【請求項４】
前記取出口よりも排気上流の前記排気通路に、過給器のタービンが組み入れられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の触媒温度低下抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気系に備えられた触媒の温度管理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特にディーゼルエンジンにおいて、排気中のＮＯｘを還元反応により無害成分に浄化処理するべく、液体還元剤又はその前駆体を排気中に噴射供給すると共にその下流の排気通路に還元触媒を設けたり、あるいは、排気中の粒子状物質を捕捉するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を排気通路に設けることが行われている（特許文献１，２）。
【特許文献１】特開２００３−２９３７４３号公報
【特許文献２】特開２００４−２６３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
排気通路中に設けられる上記のような各触媒には活性温度があり、該温度より低いときには機能低下し得ることが知られている。特に、減速やアイドル時など比較的温度の低い排気が触媒に流れて触媒温度が低下すると、その後の加速時に所望の触媒性能が発揮されにくくなるといった改善点がある。
【０００４】
本発明はこの点に着目したもので、排気温度が低い運転条件のときに触媒温度の低下を抑制することの可能な触媒温度低下抑制装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明で提案する触媒温度低下抑制装置は、エンジンの排気通路に介装された触媒よりも排気上流の前記排気通路に取出口が設けられると共に吸気通路に導入口が設けられ、還流制御バルブにより開閉制御される排気還流通路と、前記取出口と前記触媒との間の前記排気通路に設けられた排気シャッタと、前記触媒の活性温度に対する排気温度が低温条件に該当すると判断したときに、前記還流制御バルブを開制御すると共に前記排気シャッタを閉制御する制御手段と、を含んた構成とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記提案に係る触媒温度低下抑制装置は、触媒の活性温度に対して排気が低温で、触媒機能が十分に発揮されないと判断される場合には、触媒の上流にある排気シャッタを閉制御して、還流制御バルブを開いた排気還流通路を通じ吸気側へ排気を還流させることができる。すなわち、排気温度が触媒活性に不十分な低温条件にあるときには排気を吸気側へ還流させて、排気シャッタよりも下流の触媒へ流れ込む排気を極力抑止することにより、触媒の温度低下抑制を可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に係る触媒温度低下抑制装置について、図１に第１の実施形態、図２に第２の実施形態を示している。
【０００８】
エンジン１は、一例としてトレーラ等大型車両のディーゼルエンジンで、排気ターボ式の過給器２を備えている。過給器２は、排気通路Ｅにタービン２ａが組み入れられると共に吸気通路Ｉにコンプレッサ２ｂが組み入れられている。
【０００９】
排気通路Ｅは、排気マニホールドＥ１から排気管Ｅ２が延長され、この排気管Ｅ２にタービン２ａが組み入れられている。また、排気管Ｅ２には、タービン２ａよりも排気下流において、排気ブレーキを構成する排気シャッタ３が設けられている。この例では、排気ブレーキを構成する排気シャッタ３を触媒温度低下抑制装置に利用しているが、別途専用に設けたものであってもよい。このような排気シャッタ３よりもさらに排気下流に、ＤＰＦや還元触媒等の各触媒を収納したマフラ４が設けられる。
【００１０】
吸気通路Ｉは、エアクリーナ（図示せず）から延長された吸気管Ｉ１にコンプレッサ２ｂが組み入れられ、さらに、該コンプレッサ２ｂよりも吸気下流にインタークーラ５が設けられている。そして、インタークーラ５よりも吸気下流において吸気管Ｉ１は、吸気マニホールドＩ２へ接続される。
【００１１】
触媒温度低下抑制装置を構成する排気還流通路１０は、その取出口１１が、排気シャッタ３よりも排気上流の排気通路Ｅに設けられる。図１に示す第１の実施形態では、排気マニホールドＥ１に取出口１１が設けられ、図２に示す第２の実施形態では、タービン２ａよりも排気下流の排気管Ｅ２に取出口１１が設けられている。そして、この排気還流通路１０の導入口１２は、還流制御バルブ１３を介して吸気マニホールドＩ２に設けられ、当該還流制御バルブ１３を制御することにより、排気還流通路１０の開閉が制御される。排気還流通路１０は、近年ではＥＧＲ（排気還流）装置としてほとんどのエンジンに備えられており、これを触媒温度低下抑制装置用に利用することができる。
【００１２】
第１の実施形態と第２の実施形態とでは取出口１１を設ける位置が異なっているだけであるが、第２の実施形態における排気還流通路１０は、取出口１１がタービン２ａよりも排気下流に開口しているので、排気還流を実施したときでもタービン２ａを通過する排気流量が減少しない。したがって、タービン２ａの回転速度が落ちずに済み、その後の加速時における過給器２のタイムラグが抑制されるという利点がある。
【００１３】
このような触媒温度低下抑制装置の制御手段であるＥＣＵ（電子制御ユニット）１４は、排気管Ｅ２に設置した排気温度センサ１５による排気温度の情報、あるいは、エンジン１のＥＣＵからエンジン運転状況（吸入空気量、回転速度等）の情報を受信し、これに基づいて排気シャッタ３及び還流制御バルブ１３の開閉を制御する。
【００１４】
温度センサ１５により測定される排気温度の情報を使用する場合、ＥＣＵ１４は、その測定温度と、メモリに記憶してある触媒活性温度とを比較し、排気温度が触媒活性温度を下回るか否か判別することによって、触媒の活性温度に対する排気温度の低温条件を判断する。一方、エンジン運転状況の情報を使用する場合、ＥＣＵ１４は、エンジンＥＣＵから吸入空気量Ｑ及び回転速度Ｎｅの情報を受信し、メモリに記憶してある図３に示すようなマップの斜線領域にその値があるか否か判別することによって、触媒の活性温度に対する排気温度の低温条件を判断する。当該斜線領域は、エンジン運転状況が減速やアイドリングなどの負荷が低いときに相当する。
【００１５】
ＥＣＵ１４は、これら判断の結果、低温条件に該当すると判断したときには、排気シャッタ３を閉制御（全閉にはならない）して排気流量を絞り且つ還流制御バルブ１３を開制御する（必ずしも全開でなくともよい）。取出口１１とマフラ４との間に設けた排気シャッタ３を閉じ且つ還流制御バルブ１３を開けることで、排気還流通路１０を通じ吸気通路Ｉへ排気が還流され、マフラ４へ流れていく排気が抑制される。すなわち、排気温度が触媒活性に不十分な低温条件にあるときには排気を吸気側へ還流させて、排気シャッタ３よりも下流のマフラ４にある触媒へ流れ込む排気を極力抑止することにより、触媒の温度低下抑制が可能となる。この効果について、図４にシミュレーション結果を図示している。
【００１６】
図示のように、点線で示す触媒活性温度に対し、触媒温度低下抑制装置による制御なし（細線）の場合と、触媒温度低下抑制装置による制御ありの場合（太線）とでは、触媒温度が活性温度を上回っている時間に大きな差が出る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】触媒温度低下抑制装置の第１の実施形態を示した図。
【図２】触媒温度低下抑制装置の第２の実施形態を示した図。
【図３】排気シャッタ及び還流制御バルブの制御に使用するＱとＮｅのマップ。
【図４】触媒温度低下抑制装置の効果を示すシミュレーション結果のグラフ。
【符号の説明】
【００１８】
１  エンジン
２  過給器
３  排気シャッタ
４  マフラ（触媒）
１０  排気還流通路
１１  取出口
１２  導入口
１３  還流制御バルブ
１４  ＥＣＵ（制御手段）
１５  温度センサ
Ｅ  排気通路
Ｉ  吸気通路
【図１】
2009150356.tif 000003
【図２】
2009150356.tif 000004
【図３】
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【図４】
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