JP2011179426A - Exhaust emission control system of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve efficiency of heating in an exhaust emission control device using a heating device, concerning an exhaust emission control system of an internal combustion engine, the system including the heating device for heating the exhaust emission control device. <P>SOLUTION: The exhaust emission control system of the internal combustion engine includes: the exhaust emission control device which is installed on an exhaust system of the internal combustion engine; and the heating device which heats the exhaust emission control device. A gas amount passing through the exhaust emission control device during an operation of the heating device is designed to increase more than that during a non-operation. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関し、特に触媒を加熱する機構を備えた排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification system provided with a mechanism for heating a catalyst.

内燃機関の排気系に触媒を含む排気浄化装置を設け、該排気浄化装置をヒータにより加熱する技術が知られている(たとえば、特許文献1を参照)。   A technique is known in which an exhaust gas purification device including a catalyst is provided in an exhaust system of an internal combustion engine, and the exhaust gas purification device is heated by a heater (see, for example, Patent Document 1).

特開平08−28252号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-28252 特開平07−102968号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-102968 特開平10−502149号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-502149 特開平07−250404号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-250404 特開2008−19780号公報JP 2008-19780 A

ところで、ヒータ作動時に排気浄化装置を通過するガス量がヒータ非作動時と同等であると、排気浄化装置の温度を効率的に高めることができず、排気エミッションの悪化やヒータ消費エネルギの増加を招く可能性がある。   By the way, if the amount of gas passing through the exhaust purification device when the heater is operating is equivalent to that when the heater is not operating, the temperature of the exhaust purification device cannot be increased efficiently, leading to deterioration in exhaust emission and increase in heater consumption energy. There is a possibility of inviting.

本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気浄化装置を加熱する加熱装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、加熱装置による排気浄化装置の加熱効率を高めることにある。   The present invention has been made in view of various circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification system for an internal combustion engine including a heating device for heating the exhaust purification device. The purpose is to increase the heating efficiency.

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化装置と、排気浄化装置を加熱する加熱装置と、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、加熱装置の非作動時に排気浄化装置を通過するガス量に対し、加熱装置の作動時に排気浄化装置を通過するガス量を多くするようにした。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an exhaust purification system for an internal combustion engine including an exhaust purification device provided in an exhaust system of the internal combustion engine and a heating device for heating the exhaust purification device. The amount of gas that passes through the exhaust purification device when the heating device is activated is made larger than the amount of gas that passes through the exhaust purification device during non-operation.

詳細には、本発明の内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に配置され、排気を浄化する触媒を含む排気浄化装置と、
前記排気浄化装置を加熱する加熱装置と、
加熱装置の作動時は、同等の機関運転条件下で加熱装置が作動していないときに比べ、排気浄化装置を通過するガス量を多くするための増量処理を行う制御手段と、
を備えるようにした。
Specifically, the exhaust gas purification system for an internal combustion engine of the present invention includes:
An exhaust purification device including a catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifying exhaust;
A heating device for heating the exhaust purification device;
When the heating device is operated, a control means for performing an increase process for increasing the amount of gas passing through the exhaust purification device, compared to when the heating device is not operating under the same engine operating condition,
I was prepared to.

かかる発明によれば、加熱装置の非作動時は、排気浄化装置からガスへ伝達される熱量を少なく抑えることができる。その結果、排気浄化装置の温度低下を抑制することができる。一方、加熱装置の作動時は、加熱装置から排気浄化装置へ加えられた熱がガスによって排気浄化装置の広い範囲に拡散される。その結果、排気浄化装置全体を均一に加熱することが可能になり、排気浄化装置の加熱効率を高めることが可能となる。   According to this invention, when the heating device is not operating, the amount of heat transferred from the exhaust purification device to the gas can be reduced. As a result, the temperature reduction of the exhaust purification device can be suppressed. On the other hand, when the heating device is operated, the heat applied from the heating device to the exhaust purification device is diffused by the gas over a wide range of the exhaust purification device. As a result, the entire exhaust gas purification device can be heated uniformly, and the heating efficiency of the exhaust gas purification device can be increased.

ここで、増量手段は、内燃機関が減速フューエルカット状態にあり、且つ加熱装置が作動しているときに、上記した増量処理を実行するようにしてもよい。内燃機関が減速フュ
ーエルカット状態にあるときは、低温の空気が排気浄化装置を通過することになる。そのため、内燃機関の減速フューエルカット中に加熱装置が作動されない場合においては、排気浄化装置を通過するガス量が減少されることが好ましい。
Here, the increasing means may execute the above-described increasing process when the internal combustion engine is in the deceleration fuel cut state and the heating device is operating. When the internal combustion engine is in the deceleration fuel cut state, low-temperature air passes through the exhaust purification device. Therefore, when the heating device is not operated during the deceleration fuel cut of the internal combustion engine, it is preferable that the amount of gas passing through the exhaust purification device is reduced.

一方、内燃機関の減速フューエルカット中に加熱装置が作動される場合において、排気浄化装置を通過するガス量が減少されると、排気浄化装置の一部が過熱したり、排気浄化装置全体が昇温するまでの時間が長くなったりする可能性がある。特に、加熱装置が排気浄化装置の一部(たとえば、ガス流れ方向における上流側の部位)を加熱する構成、又は加熱装置が排気浄化装置へ流入するガス(以下、「入ガス」と称する)を加熱する構成においては、上記した問題が顕著となる。   On the other hand, when the heating device is operated during the deceleration fuel cut of the internal combustion engine, if the amount of gas passing through the exhaust purification device is reduced, a part of the exhaust purification device overheats or the entire exhaust purification device rises. There is a possibility that the time to warm up will become longer. In particular, a configuration in which the heating device heats a part of the exhaust purification device (for example, a portion on the upstream side in the gas flow direction), or a gas that flows into the exhaust purification device (hereinafter referred to as “inlet gas”). In the structure to heat, the above-mentioned problem becomes remarkable.

これに対し、内燃機関が減速フューエルカット状態にあり、且つ加熱装置が作動しているときに増量処理が実行されると、加熱装置が排気浄化装置の一部を加熱する構成や加熱装置が入ガスを加熱する構成においても、排気浄化装置全体を均一に加熱することが可能になる。   On the other hand, when the internal combustion engine is in the deceleration fuel cut state and the heating device is operating, when the increase processing is executed, the heating device heats a part of the exhaust gas purification device or the heating device is turned on. Even in the configuration in which the gas is heated, the entire exhaust emission control device can be heated uniformly.

なお、本発明において、排気浄化装置を通過するガス量を増量する方法としては、内燃機関の吸気通路に配置されたスロットル弁の開度を増加させる方法、排気浄化装置より下流の排気通路から吸気通路へ排気の一部(EGRガス)を導くEGR機構を備えた構成においてはEGRガスの還流量を増加させる方法、等を利用することができる。   In the present invention, as a method of increasing the amount of gas passing through the exhaust purification device, a method of increasing the opening of a throttle valve disposed in the intake passage of the internal combustion engine, an intake air from an exhaust passage downstream of the exhaust purification device, In a configuration including an EGR mechanism that guides part of the exhaust gas (EGR gas) to the passage, a method of increasing the recirculation amount of the EGR gas, or the like can be used.

本発明によれば、排気浄化装置を加熱するヒータを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、ヒータによる排気浄化装置の加熱効率を高めることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the exhaust gas purification system of the internal combustion engine provided with the heater which heats an exhaust gas purification apparatus, the heating efficiency of the exhaust gas purification apparatus by a heater can be improved.

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. 発電機構の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows the structure of an electric power generation mechanism typically. 内燃機関が減速フューエルカット状態にあるときにECUによって実行されるルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the routine performed by ECU when an internal combustion engine is in a deceleration fuel cut state.

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.

図1は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関(ガソリンエンジン)である。なお、内燃機関1は、圧縮着火式内燃機関(ディーゼルエンジン)であってもよい。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a 4-stroke cycle spark ignition internal combustion engine (gasoline engine). The internal combustion engine 1 may be a compression ignition internal combustion engine (diesel engine).

内燃機関1は、複数の気筒2を備えている。ただし、図1においては、複数の気筒2のうち1気筒のみが図示されている。気筒2内には、ピストン3がシリンダ軸方向へ摺動自在に装填されている。ピストン3は、コネクティングロッド4を介してクランクシャフト5と連結されている。   The internal combustion engine 1 includes a plurality of cylinders 2. However, in FIG. 1, only one cylinder among the plurality of cylinders 2 is shown. A piston 3 is slidably loaded in the cylinder 2 in the cylinder axial direction. The piston 3 is connected to the crankshaft 5 via a connecting rod 4.

内燃機関1には、気筒2内に連通する吸気ポート6と排気ポート7とが設けられている。吸気ポート6の開口端と排気ポート7の開口端は、吸気バルブ8と排気バルブ9とによりそれぞれ開閉されるようになっている。また、吸気バルブ8と排気バルブ9とは、吸気カム10と排気カム11とにより開閉駆動されるようになっている。さらに、内燃機関1には、吸気ポート6内へ燃料を噴射する燃料噴射弁12と、気筒2内に火花を発生させる
点火プラグ13とが取り付けられている。
The internal combustion engine 1 is provided with an intake port 6 and an exhaust port 7 that communicate with the cylinder 2. The opening end of the intake port 6 and the opening end of the exhaust port 7 are opened and closed by an intake valve 8 and an exhaust valve 9, respectively. The intake valve 8 and the exhaust valve 9 are driven to open and close by an intake cam 10 and an exhaust cam 11. Further, a fuel injection valve 12 that injects fuel into the intake port 6 and a spark plug 13 that generates a spark in the cylinder 2 are attached to the internal combustion engine 1.

前記した吸気ポート6には、吸気通路60が接続されている。吸気通路60には、スロットル弁14が配置されている。吸気通路60に取り込まれた新気(空気)は、スロットル弁14によって調量された後に吸気ポート6へ導かれる。吸気ポート6へ導かれた新気は、吸気バルブ8が開弁したときに燃料噴射弁12から噴射された燃料とともに気筒内へ流入する。気筒2内に流入した新気(空気)及び燃料は、点火プラグ13が発生する火花を火種として燃焼する。   An intake passage 60 is connected to the intake port 6 described above. A throttle valve 14 is disposed in the intake passage 60. The fresh air (air) taken into the intake passage 60 is metered by the throttle valve 14 and then guided to the intake port 6. The fresh air guided to the intake port 6 flows into the cylinder together with the fuel injected from the fuel injection valve 12 when the intake valve 8 is opened. Fresh air (air) and fuel that have flowed into the cylinder 2 burn using the spark generated by the spark plug 13 as a spark.

前記した排気ポート7には、排気通路70が接続されている。排気通路70の途中には、排気浄化装置15が配置されている。排気浄化装置15は、酸化機能を有する触媒を含み、排気中の有害ガス成分を酸化又は還元する。気筒2内で燃焼されたガス(既燃ガス)は、排気バルブ9が開弁したときに気筒2内から排気ポート7へ排出される。排気ポート7に排出された既燃ガスは、排気通路70により排気浄化装置15へ導かれ、排気浄化装置15において浄化された後に大気中に排出される。   An exhaust passage 70 is connected to the exhaust port 7 described above. In the middle of the exhaust passage 70, an exhaust purification device 15 is disposed. The exhaust purification device 15 includes a catalyst having an oxidation function, and oxidizes or reduces harmful gas components in the exhaust. Gas (burned gas) burned in the cylinder 2 is discharged from the cylinder 2 to the exhaust port 7 when the exhaust valve 9 is opened. The burned gas discharged to the exhaust port 7 is guided to the exhaust purification device 15 by the exhaust passage 70, and after being purified by the exhaust purification device 15, is discharged into the atmosphere.

なお、排気浄化装置15の直上流には加熱装置16が配置されている。加熱装置16は、電気エネルギを熱エネルギに変換する電気式のヒータであり、排気浄化装置15へ流入する排気(入ガス)を加熱する。加熱装置16は、たとえば、排気浄化装置15の温度が該排気浄化装置15の酸化及び還元機能が活性する温度域より低いときに作動することにより、排気浄化装置15の早期昇温及び早期活性を図る。   A heating device 16 is disposed immediately upstream of the exhaust purification device 15. The heating device 16 is an electric heater that converts electric energy into heat energy, and heats the exhaust gas (incoming gas) flowing into the exhaust gas purification device 15. The heating device 16 operates, for example, when the temperature of the exhaust purification device 15 is lower than a temperature range in which the oxidation and reduction functions of the exhaust purification device 15 are activated, thereby increasing the early temperature rise and early activation of the exhaust purification device 15. Plan.

また、上記した内燃機関1には、発電機構100が併設されている。発電機構100は、図2に示すように、オルタネータ101、高電圧バッテリ102、低電圧バッテリ103、切換スイッチ104、切換スイッチ105を備えている。   Further, the internal combustion engine 1 is provided with a power generation mechanism 100. As shown in FIG. 2, the power generation mechanism 100 includes an alternator 101, a high voltage battery 102, a low voltage battery 103, a changeover switch 104, and a changeover switch 105.

オルタネータ101は、内燃機関1の出力軸(または、該出力に連動して回転する部材)とプーリやベルトなどを介して連結され、出力軸の運動エネルギ(回転エネルギ)を電気エネルギに変換する発電機である。   The alternator 101 is connected to the output shaft of the internal combustion engine 1 (or a member that rotates in conjunction with the output) via a pulley, a belt, or the like, and generates power that converts the kinetic energy (rotational energy) of the output shaft into electrical energy. Machine.

詳細には、オルタネータ101は、三相の捲線を有するステータコイルと、ロータに巻回されたフィールドコイルと、ステータコイルに発生した交流電流を直流電流に整流する整流器と、フィールドコイルに対する界磁電流(フィールド電流)の通電(オン)と非通電(オフ)を切り換えるレギュレータ101aと、を具備する三相交流発電機である。   Specifically, the alternator 101 includes a stator coil having a three-phase winding, a field coil wound around the rotor, a rectifier that rectifies an alternating current generated in the stator coil into a direct current, and a field current for the field coil. This is a three-phase AC generator including a regulator 101a that switches between energization (on) and non-energization (off) of (field current).

このように構成されたオルタネータ101は、フィールドコイルに界磁電流が通電されたときに、ステータコイルに誘起電流(三相交流電流)を発生させ、発生した三相交流電流を直流電流に整流して出力する。   The alternator 101 configured in this manner generates an induced current (three-phase alternating current) in the stator coil when a field current is applied to the field coil, and rectifies the generated three-phase alternating current into a direct current. Output.

オルタネータ101の出力は、切換スイッチ104の入力端子104aに入力されるようになっている。切換スイッチ104は、一つの入力端子104aと2つの出力端子104b,104cを具備し、入力端子104aの接続先を2つの出力端子104b,104cの何れか一方に切り換える回路である。   The output of the alternator 101 is input to the input terminal 104 a of the changeover switch 104. The change-over switch 104 is a circuit that includes one input terminal 104a and two output terminals 104b and 104c, and switches the connection destination of the input terminal 104a to one of the two output terminals 104b and 104c.

切換スイッチ104の二つの出力端子104b,104cの一方(以下、「第1出力端子」と称する)104bは、高電圧バッテリ102に接続されている。2つの出力端子104b,104cの他方(以下、「第2出力端子」と称する)104cは、低電圧バッテリ103に接続されている。   One of the two output terminals 104 b and 104 c (hereinafter referred to as “first output terminal”) 104 b of the changeover switch 104 is connected to the high voltage battery 102. The other of the two output terminals 104 b and 104 c (hereinafter referred to as “second output terminal”) 104 c is connected to the low voltage battery 103.

高電圧バッテリ102は、高電圧(たとえば、42V程度)の電気を充放電可能なバッ
テリであり、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、或いはリチウムイオン電池により構成されている。一方、低電圧バッテリ103は、高電圧バッテリ102より低い電圧(たとえば、14V程度)の電気を充放電可能なバッテリであり、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、或いはリチウムイオン電池により構成されている。
The high voltage battery 102 is a battery capable of charging and discharging high voltage (for example, about 42 V) electricity, and is constituted by a lead storage battery, a nickel metal hydride battery, or a lithium ion battery. On the other hand, the low voltage battery 103 is a battery capable of charging and discharging electricity having a voltage (for example, about 14 V) lower than that of the high voltage battery 102, and is constituted by a lead storage battery, a nickel hydrogen battery, or a lithium ion battery.

切換スイッチ105は、2つの入力端子105a、105bと、1つの出力端子105cと、を備えている。2つの入力端子105a、105bのうち一方の入力端子(以下、「第1入力端子」と称する)105aは、前記切換スイッチ104と高電圧バッテリ102とを接続する電源ラインに接続されている。2つの入力端子105a、105bのうち他方の入力端子(以下、「第2入力端子」と称する)は、前記切換スイッチ104と低電圧バッテリ103とを接続する電源ラインに接続されている。さらに、切換スイッチ105の出力端子105cは、前記した加熱装置16に接続されている。   The changeover switch 105 includes two input terminals 105a and 105b and one output terminal 105c. One of the two input terminals 105 a and 105 b (hereinafter referred to as “first input terminal”) 105 a is connected to a power supply line that connects the changeover switch 104 and the high voltage battery 102. The other input terminal (hereinafter referred to as “second input terminal”) of the two input terminals 105 a and 105 b is connected to a power supply line that connects the changeover switch 104 and the low-voltage battery 103. Furthermore, the output terminal 105 c of the changeover switch 105 is connected to the heating device 16 described above.

以下では、切換スイッチ104を第1切換スイッチ104と称し、切換スイッチ105を第2切換スイッチ105と称するものとする。   Hereinafter, the changeover switch 104 is referred to as a first changeover switch 104, and the changeover switch 105 is referred to as a second changeover switch 105.

ここで図1に戻り、内燃機関1には、ECU17が併設されている。ECU17は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAMなどを備えた電子制御ユニットである。ECU17には、クランクポジションセンサ18、アクセルポジションセンサ19、温度センサ20等の各種センサの出力信号が入力されるようになっている。   Returning to FIG. 1, the internal combustion engine 1 is provided with an ECU 17. The ECU 17 is an electronic control unit that includes a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and the like. The ECU 17 is supplied with output signals from various sensors such as a crank position sensor 18, an accelerator position sensor 19, and a temperature sensor 20.

クランクポジションセンサ18は、内燃機関1の出力軸(クランクシャフト)の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ19は、アクセルペダルの操作量(踏み込み量)に相関する電気信号を出力するセンサである。温度センサ20は、排気浄化装置15の温度(触媒床温)に相関する電気信号を出力するセンサである。なお、温度センサ20は、排気浄化装置15から流出する排気の温度に相関する電気信号を出力するセンサであってもよい。   The crank position sensor 18 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the rotational position of the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1. The accelerator position sensor 19 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with an operation amount (depression amount) of the accelerator pedal. The temperature sensor 20 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the temperature of the exhaust purification device 15 (catalyst bed temperature). The temperature sensor 20 may be a sensor that outputs an electrical signal correlated with the temperature of the exhaust gas flowing out from the exhaust purification device 15.

ECU17は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、上記した各種機器を制御する。たとえば、ECU17は、レギュレータ101aのオン/オフをデューティ制御することにより、オルタネータ101の発電電圧を変更する。詳細には、ECU17は、オルタネータ101の発電電圧を高める場合は、レギュレータ101aのオン時間が長く(オフ時間が短く)なるようにデューティ比を決定する。一方、オルタネータ101の発電電圧を低める場合は、ECU17は、レギュレータ101aのオン時間が短く(オフ時間が長く)なるようにデューティ比を決定する。さらに、ECU17は、オルタネータ101の実際の発電電圧をセンシングし、実際の発電電圧と目標発電電圧との差に応じてデューティ比のフィードバック制御も行う。   The ECU 17 controls the various devices described above based on the output signals of the various sensors described above. For example, the ECU 17 changes the generated voltage of the alternator 101 by duty-controlling on / off of the regulator 101a. Specifically, when increasing the power generation voltage of the alternator 101, the ECU 17 determines the duty ratio so that the ON time of the regulator 101a is long (OFF time is short). On the other hand, when lowering the power generation voltage of the alternator 101, the ECU 17 determines the duty ratio so that the ON time of the regulator 101a is short (off time is long). Further, the ECU 17 senses the actual power generation voltage of the alternator 101, and also performs feedback control of the duty ratio according to the difference between the actual power generation voltage and the target power generation voltage.

高電圧バッテリ102の充電を行う場合は、ECU17は、オルタネータ101の発電電圧を高電圧バッテリ102の充電に適した電圧(高電圧)と一致するようにレギュレータ101aをデューティ制御するとともに、入力端子104aと第1出力端子104bとが接続されるように第1切換スイッチ104を制御する。   When charging the high-voltage battery 102, the ECU 17 controls the duty of the regulator 101a so that the power generation voltage of the alternator 101 matches the voltage (high voltage) suitable for charging the high-voltage battery 102, and the input terminal 104a. And the first output terminal 104b are controlled to control the first changeover switch 104.

低電圧バッテリ103の充電を行う場合は、ECU17は、オルタネータ101の発電電圧を低電圧バッテリ103の充電に適した電圧(低電圧)と一致するようにレギュレータ101aをデューティ制御するとともに、入力端子104aと第2出力端子104cとが接続されるように第1切換スイッチ104を制御する。   When charging the low-voltage battery 103, the ECU 17 controls the duty of the regulator 101a so that the power generation voltage of the alternator 101 matches the voltage (low voltage) suitable for charging the low-voltage battery 103, and the input terminal 104a. And the second output terminal 104c are controlled to control the first changeover switch 104.

なお、車両の走行状態が減速状態にあるときは、駆動輪から内燃機関1に伝達される運動エネルギによってオルタネータ101のロータが回転される。その際、オルタネータ1
01にフィールド電流が印加されれば、駆動輪の運動エネルギを電気エネルギに変換(回生発電)することができる。
When the traveling state of the vehicle is in a deceleration state, the rotor of the alternator 101 is rotated by the kinetic energy transmitted from the drive wheels to the internal combustion engine 1. At that time, alternator 1
If a field current is applied to 01, the kinetic energy of the driving wheel can be converted into electric energy (regenerative power generation).

そこで、ECU17は、内燃機関1が減速フューエルカット状態にあるときにオルタネータ101にフィールド電流を印加させるとともに、オルタネータ101が回生発電した電力を高電圧バッテリ102又は低電圧バッテリ103に充電させる回生発電制御を実施する。   Therefore, the ECU 17 applies a field current to the alternator 101 when the internal combustion engine 1 is in the deceleration fuel cut state, and regenerative power generation control for charging the high voltage battery 102 or the low voltage battery 103 with the electric power regenerated by the alternator 101. To implement.

また、ECU17は、温度センサ20の出力信号値(触媒床温)が所望の温度域より低いときに加熱装置16を作動させる。その際、排気浄化装置15の触媒床温を炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)などの酸化機能が活性する温度域(以下、「活性温度域」と称する)まで昇温させるのであれば、ECU17は、低電圧バッテリ103から加熱装置16へ電力を供給させる。詳細には、ECU17は、第2切換スイッチ105の第2入力端子105bと出力端子105cとが接続されるように第2切換スイッチ105を制御して加熱装置16を作動させる。   Further, the ECU 17 operates the heating device 16 when the output signal value (catalyst bed temperature) of the temperature sensor 20 is lower than a desired temperature range. At that time, the catalyst bed temperature of the exhaust purification device 15 may be raised to a temperature range in which an oxidizing function such as hydrocarbon (HC) or carbon monoxide (CO) is activated (hereinafter referred to as “active temperature range”). For example, the ECU 17 supplies power from the low voltage battery 103 to the heating device 16. Specifically, the ECU 17 operates the heating device 16 by controlling the second changeover switch 105 so that the second input terminal 105b and the output terminal 105c of the second changeover switch 105 are connected.

排気浄化装置15のHC酸化機能やCO酸化機能は、凡そ200℃以上の低温域で活性する。さらに、内燃機関1が冷間始動されたときは、触媒床温が活性温度域へ昇温するまでに比較的長い時間がかかる。そのため、高電圧バッテリ102の電力を利用して排気浄化装置15の加熱が行われると、バッテリ(高電圧バッテリ102と低電圧バッテリ103を含む)から持ち出される電力が不要に増加したり、排気浄化装置15が過熱したりする可能性がある。これに対し、低電圧バッテリ103の電力を利用して排気浄化装置15の加熱が行われると、バッテリから持ち出される電力の不要な増加や排気浄化装置15の過熱を抑制することができる。   The HC oxidation function and CO oxidation function of the exhaust purification device 15 are activated in a low temperature range of approximately 200 ° C. or higher. Furthermore, when the internal combustion engine 1 is cold-started, it takes a relatively long time for the catalyst bed temperature to rise to the active temperature range. Therefore, when the exhaust purification device 15 is heated using the power of the high voltage battery 102, the power taken out from the battery (including the high voltage battery 102 and the low voltage battery 103) increases unnecessarily, or the exhaust purification device 15 The device 15 may overheat. On the other hand, when the exhaust gas purification device 15 is heated using the electric power of the low voltage battery 103, an unnecessary increase in the electric power taken out from the battery and overheating of the exhaust gas purification device 15 can be suppressed.

なお、オルタネータ101が高電圧で回生発電を行っているときは、オルタネータ101が発電した高電圧の電力を利用して加熱装置16を作動させるようにしてもよい。その場合は、バッテリから持ち出される電力の不要な増加を抑制しつつ、触媒床温を速やかに活性温度域まで上昇させることが可能となる。   When the alternator 101 is performing regenerative power generation at a high voltage, the heating device 16 may be operated using the high voltage power generated by the alternator 101. In that case, it is possible to quickly increase the catalyst bed temperature to the active temperature range while suppressing an unnecessary increase in electric power taken out from the battery.

次に、排気浄化装置15に付着又は堆積した有機可溶成分(SOF:Soluble Organic Fraction)が酸化される温度域(以下、「SOF反応温度域」と称する)まで排気浄化装置15の触媒床温を昇温させる場合には、ECU17は、高電圧バッテリ102から加熱装置16へ電力を供給させる。詳細には、ECU17は、第2切換スイッチ105の第1入力端子105aと出力端子105cとが接続されるように第2切換スイッチ105を制御して加熱装置16を作動させる。   Next, the catalyst bed temperature of the exhaust purification device 15 is increased to a temperature range (hereinafter referred to as “SOF reaction temperature range”) where organic soluble components (SOF: Soluble Organic Fraction) attached or deposited on the exhaust purification device 15 are oxidized. When raising the temperature of the ECU 17, the ECU 17 supplies power from the high voltage battery 102 to the heating device 16. Specifically, the ECU 17 controls the second changeover switch 105 to operate the heating device 16 so that the first input terminal 105a and the output terminal 105c of the second changeover switch 105 are connected.

排気浄化装置15に堆積したSOFは、凡そ400℃以上の高温域で酸化及び除去される。そのため、低電圧バッテリ103の電力を利用して加熱装置16が作動させられると、触媒床温がSOF反応温度域に上昇するまでに長い時間がかかったり、触媒床温がSOF反応温度域まで上昇しなかったりする可能性がある。これに対し、高電圧バッテリ102の電力を利用して排気浄化装置15の加熱が行われると、触媒床温を速やかにSOF反応温度域まで上昇させることができる。   The SOF accumulated in the exhaust purification device 15 is oxidized and removed in a high temperature range of about 400 ° C. or higher. Therefore, when the heating device 16 is operated using the power of the low voltage battery 103, it takes a long time for the catalyst bed temperature to rise to the SOF reaction temperature range, or the catalyst bed temperature rises to the SOF reaction temperature range. There is a possibility of not doing. In contrast, when the exhaust purification device 15 is heated using the power of the high voltage battery 102, the catalyst bed temperature can be quickly raised to the SOF reaction temperature range.

なお、オルタネータ101が高電圧で回生発電を行っているときは、たとえSOF除去処理の実行条件が成立していなくても、オルタネータ101が発電した高電圧の電力を利用してSOF除去処理が行われるようにしてもよい。その場合、排気浄化装置15に付着又は堆積するSOFの量を常時少なく抑えることが可能となる。また、排気浄化装置15に付着又は堆積したSOFの量を演算するためのロジックやセンサを省くことも可能となる。   When the alternator 101 is performing regenerative power generation at a high voltage, the SOF removal process is performed using the high-voltage power generated by the alternator 101 even if the conditions for executing the SOF removal process are not satisfied. You may be made to be. In that case, the amount of SOF adhering to or depositing on the exhaust purification device 15 can be constantly reduced. In addition, it is possible to omit a logic and a sensor for calculating the amount of SOF attached or deposited on the exhaust purification device 15.

ところで、内燃機関1が減速フューエルカット状態にあるときは、低温の排気により排気浄化装置15が冷却されるため、触媒床温が活性温度域又はSOF反応温度域より低くなる可能性がある。これに対し従来では、内燃機関1が減速フューエルカット状態にあるときは、スロットル弁14の開度を絞ることにより、排気浄化装置15を通過する排気量を減少させる対策が採られていた。   By the way, when the internal combustion engine 1 is in the deceleration fuel cut state, the exhaust purification device 15 is cooled by the low-temperature exhaust gas, so the catalyst bed temperature may be lower than the activation temperature range or the SOF reaction temperature range. On the other hand, conventionally, when the internal combustion engine 1 is in the deceleration fuel cut state, measures have been taken to reduce the amount of exhaust gas passing through the exhaust purification device 15 by reducing the opening of the throttle valve 14.

しかしながら、本実施例で例示したように、加熱装置16が排気浄化装置15と別体で設けられる場合、言い換えれば加熱装置16が排気浄化装置15へ流入する排気(入ガス)を加熱するように構成された場合においては、加熱装置16の作動中に排気量の低減が図られると、排気浄化装置15の一部(たとえば、上流側の部位や、径方向の中心に位置する部位など)が過熱されたり、排気浄化装置15の全体が所望の温度域となるまでに時間がかかったりする可能性がある。   However, as illustrated in the present embodiment, when the heating device 16 is provided separately from the exhaust purification device 15, in other words, the heating device 16 heats the exhaust gas (incoming gas) flowing into the exhaust purification device 15. In the case of being configured, when the exhaust amount is reduced during the operation of the heating device 16, a part of the exhaust purification device 15 (for example, a portion on the upstream side or a portion located in the center in the radial direction). It may be overheated or it may take time for the entire exhaust gas purification device 15 to reach a desired temperature range.

そこで、本実施例では、ECU17は、減速フューエルカット中に加熱装置16を作動させる場合は、加熱装置16が作動しない場合に比べ、排気量を増加させるようにした。詳細には、ECU17は、ECU17は、減速フューエルカット中に加熱装置16を作動させる場合は、加熱装置16が作動しない場合に比べ、スロットル弁14の開度を大きくするようにした。   Therefore, in this embodiment, the ECU 17 increases the exhaust amount when the heating device 16 is operated during the deceleration fuel cut as compared with the case where the heating device 16 is not operated. Specifically, the ECU 17 increases the opening of the throttle valve 14 when the heating device 16 is operated during the deceleration fuel cut as compared with the case where the heating device 16 is not operated.

このように減速フューエルカット中の排気量が制御されると、加熱装置16の非作動時における排気浄化装置15の温度低下を抑制しつつ、加熱装置16の作動時における過熱効率の向上を図ることが可能となる。   When the exhaust amount during the deceleration fuel cut is controlled in this way, the temperature reduction of the exhaust purification device 15 when the heating device 16 is not operating is suppressed, and the superheating efficiency when the heating device 16 is operating is improved. Is possible.

以下、内燃機関1が減速フューエルカット状態にあるときの排気量の調整手順について図3に沿って説明する。図3は、内燃機関1が減速フューエルカット状態にあるときにECU17が実行するルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、予めECU17のROMなどに記憶されているルーチンであり、ECU17によって周期的に実行されるルーチンである。   Hereinafter, the procedure for adjusting the displacement when the internal combustion engine 1 is in the deceleration fuel cut state will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a routine executed by the ECU 17 when the internal combustion engine 1 is in the deceleration fuel cut state. This routine is a routine that is stored in advance in the ROM of the ECU 17 or the like, and is a routine that is periodically executed by the ECU 17.

図3のルーチンでは、ECU17は、先ずS101において内燃機関1が減速フューエルカット状態にあるか否かを判別する。S101において否定判定された場合は、ECU17は、本ルーチンの実行を終了する。一方、S101において肯定判定された場合は、ECU17は、S102へ進む。   In the routine of FIG. 3, the ECU 17 first determines whether or not the internal combustion engine 1 is in a deceleration fuel cut state in S101. If a negative determination is made in S101, the ECU 17 ends the execution of this routine. On the other hand, if an affirmative determination is made in S101, the ECU 17 proceeds to S102.

S102では、ECU17は、加熱装置16が作動状態にあるか否かを判別する。言い換えれば、加熱装置16の作動条件(たとえば、温度センサ20の出力信号(触媒床温)が活性温度域又はSOF反応温度域より低い)が成立しているか否かを判別する。   In S102, the ECU 17 determines whether or not the heating device 16 is in an operating state. In other words, it is determined whether or not the operating condition of the heating device 16 (for example, the output signal (catalyst bed temperature) of the temperature sensor 20 is lower than the activation temperature range or the SOF reaction temperature range) is established.

前記S102において否定判定された場合は、ECU17は、S104へ進み、スロットル弁14の開度が減速フューエルカット時の目標開度と一致するようにスロットル弁14を制御する。一方、前記S102において肯定判定された場合は、ECU17は、S103へ進み、スロットル弁14の開度が減速フューエルカット時の目標開度より大きな開度となるようにスロットル弁14を制御する。その際のスロットル弁14の開度は、加熱装置16の加熱効率が最も高くなる開度、言い換えれば排気浄化装置15の全体が最も速く目標温度に達する開度であり、予め実験などを用いた適合処理によって求められている。   If a negative determination is made in S102, the ECU 17 proceeds to S104 and controls the throttle valve 14 so that the opening of the throttle valve 14 matches the target opening at the time of deceleration fuel cut. On the other hand, if an affirmative determination is made in S102, the ECU 17 proceeds to S103 and controls the throttle valve 14 so that the opening of the throttle valve 14 is larger than the target opening at the time of deceleration fuel cut. The opening of the throttle valve 14 at that time is the opening at which the heating efficiency of the heating device 16 becomes the highest, in other words, the opening at which the entire exhaust purification device 15 reaches the target temperature the fastest. It is sought by conformity processing.

以上述べたようにECU17が図3のルーチンを実行することにより、本発明に係わる制御手段が実現される。その結果、加熱装置16の非作動時においては排気浄化装置15
から排気へ伝達される熱量を少なく抑えることができ、加熱装置16の作動時においては加熱装置16が発生した熱を排気浄化装置15の広い範囲に拡散させることができる。よって、加熱装置16の非作動時における排気浄化装置15の温度を抑制することが可能になるとともに、加熱装置16の作動時における排気浄化装置15の加熱効率を高めることが可能になる。
As described above, when the ECU 17 executes the routine of FIG. 3, the control means according to the present invention is realized. As a result, when the heating device 16 is not operating, the exhaust purification device 15
The amount of heat transferred from the exhaust to the exhaust can be reduced, and the heat generated by the heating device 16 can be diffused over a wide range of the exhaust purification device 15 when the heating device 16 is in operation. Therefore, it is possible to suppress the temperature of the exhaust purification device 15 when the heating device 16 is not operated, and it is possible to increase the heating efficiency of the exhaust purification device 15 when the heating device 16 is operated.

なお、本実施例では、高電圧バッテリ102と低電圧バッテリ103を備えた構成を例に挙げたが、バッテリを1つのみ有する構成についても本発明を適用可能である。   In the present embodiment, the configuration including the high voltage battery 102 and the low voltage battery 103 is taken as an example. However, the present invention can be applied to a configuration having only one battery.

また、内燃機関1が排気浄化装置15より下流の排気通路70から吸気通路60へ排気の一部(EGRガス)を導くEGR機構を備えている場合は、EGRガス量を増加させることにより排気浄化装置15を通過するガス量を増加させるようにしてもよい。   Further, when the internal combustion engine 1 includes an EGR mechanism that guides part of the exhaust gas (EGR gas) from the exhaust passage 70 downstream of the exhaust purification device 15 to the intake passage 60, the exhaust gas purification is performed by increasing the EGR gas amount. The amount of gas passing through the device 15 may be increased.

その場合は、排気浄化装置15を通過するガスの増加は、主としてEGRガスの増加に依るものとなる。そのため、排気浄化装置15を通過する空気量の増加を抑えつつ、排気浄化装置15を通過するガス量を増加させることができる。よって、低温な空気による冷却損失を低減することができる。さらに、EGRガスは、加熱装置16により一端加熱された高温なガスであるため、排気浄化装置15の触媒床温がより短期間に昇温するようになる。その結果、加熱装置16による排気浄化装置15の加熱効率を一層高めることが可能である。   In that case, the increase in the gas passing through the exhaust purification device 15 mainly depends on the increase in the EGR gas. Therefore, the amount of gas passing through the exhaust purification device 15 can be increased while suppressing an increase in the amount of air passing through the exhaust purification device 15. Therefore, it is possible to reduce cooling loss due to low-temperature air. Furthermore, since the EGR gas is a high-temperature gas heated once by the heating device 16, the catalyst bed temperature of the exhaust gas purification device 15 rises in a shorter time. As a result, the heating efficiency of the exhaust purification device 15 by the heating device 16 can be further increased.

1 内燃機関
2 気筒
3 ピストン
4 コネクティングロッド
5 クランクシャフト
6 吸気ポート
7 排気ポート
12 燃料噴射弁
13 点火プラグ
14 スロットル弁
15 排気浄化装置
16 加熱装置
17 ECU
20 温度センサ
60 吸気通路
70 排気通路
100 発電機構
101 オルタネータ
101a レギュレータ
102 高電圧バッテリ
103 低電圧バッテリ
104 第1切換スイッチ
104a 入力端子
104b 第1出力端子
104c 第2出力端子
105 第2切換スイッチ
105a 第1入力端子
105b 第2入力端子
105c 出力端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Cylinder 3 Piston 4 Connecting rod 5 Crankshaft 6 Intake port 7 Exhaust port 12 Fuel injection valve 13 Spark plug 14 Throttle valve 15 Exhaust purification device 16 Heating device 17 ECU
20 temperature sensor 60 intake passage 70 exhaust passage 100 power generation mechanism 101 alternator 101a regulator 102 high voltage battery 103 low voltage battery 104 first changeover switch 104a input terminal 104b first output terminal 104c second output terminal 105 second changeover switch 105a first Input terminal 105b Second input terminal 105c Output terminal

Claims (4)

内燃機関の排気通路に配置され、排気を浄化する触媒を含む排気浄化装置と、
前記排気浄化装置を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置の作動時は、同等の機関運転条件下で前記加熱装置が作動していないときに比べ、前記排気浄化装置を通過するガス量を多くするための増量処理を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
An exhaust purification device including a catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifying exhaust;
A heating device for heating the exhaust purification device;
Control means for performing an increase process for increasing the amount of gas passing through the exhaust emission control device when the heating device is operating, compared to when the heating device is not operating under equivalent engine operating conditions;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising:
請求項1において、前記制御手段は、内燃機関が減速フューエルカット状態にあり且つ前記加熱装置が作動しているときに前記増量処理を実行することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。   2. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means executes the increase processing when the internal combustion engine is in a deceleration fuel cut state and the heating device is operating. 請求項1又は2において、前記加熱装置は、前記排気浄化装置より上流に配置され、前記排気浄化装置へ流入するガスを加熱することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。   3. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the heating device is disposed upstream of the exhaust gas purification device and heats a gas flowing into the exhaust gas purification device. 請求項1乃至3の何れか1項において、前記制御手段は、内燃機関の吸気通路に配置されたスロットル弁の開度を増加させることにより増量処理を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。   4. The exhaust gas purification of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means performs an increase process by increasing an opening degree of a throttle valve disposed in an intake passage of the internal combustion engine. system.
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