JP2018178892A - 内燃機関の触媒暖機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒暖機性を向上させることができる内燃機関の触媒暖機装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、エンジン１から排出される排気ガスが流れる排気通路５と、過給機７の一部であって排気通路５に配置されるタービン９と、タービン９を迂回するようにして排気通路５と接続する排気バイパス通路１１と、排気バイパス通路１１を開閉するウェイストゲートバルブ１２と、排気ガスを浄化する触媒１５と、を有し、触媒１５は、ウェイストゲートバルブ１２よりも排気ガスの流れ方向の下流側の位置における排気通路５に配置される内燃機関の触媒暖機装置において、ウェイストゲートバルブ１２は、排気バイパス通路１１を流れる排気ガスが触れる箇所にヒータ部４２を備えていること、を特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒（触媒コンバータ）を早期に活性化させる内燃機関の触媒暖機装置に関するものである。

内燃機関システムは、一般的に、内燃機関から排出される排気ガスを浄化したうえで外気に排出する触媒を有する。そして、この触媒は、その温度が所望温度以上に上昇して活性化すると、排気ガスを効率良く浄化できるようになる。そのため、例えば内燃機関の冷間始動時においては、触媒を加熱して早期に暖機させることが望ましい。

ここで、特許文献１には、車両用過給装置において、エンジンの暖機時にタービン羽根車に供給される排気ガスを電気ヒータにより加熱することで、加熱された排気ガスによりターボチャージャの排気下流側に配置された触媒の早期暖機を行う技術が開示されている。

特開２０１３−１９３４２号公報

特許文献１に開示される技術においては、エンジンの暖機時にタービン羽根車に供給される排気ガスとは別に一部の排気ガスについてタービン羽根車を迂回させている。すると、このとき、タービン羽根車を迂回した排気ガスが直接触れるウエストゲートバルブ自体の熱容量により、排気ガスの温度が低下するおそれがある。そのため、排気ガスにより触媒を早期に暖機させることができないおそれがある。すなわち、触媒暖機性が低下するおそれがある。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、触媒暖機性を向上させることができる内燃機関の触媒暖機装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気通路と、過給機の一部であって前記排気通路に配置されるタービンと、前記タービンを迂回するようにして前記排気通路と接続する排気バイパス通路と、前記排気バイパス通路を開閉する排気バイパス弁と、前記排気ガスを浄化する触媒と、を有し、前記触媒は、前記排気バイパス弁よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側の位置における前記排気通路に配置される内燃機関の触媒暖機装置において、前記排気バイパス弁は、前記排気バイパス通路を流れる前記排気ガスが触れる箇所に発熱部を備えていること、を特徴とする。

この態様によれば、排気バイパス弁によって排気バイパス通路が開かれて排気ガスが排気バイパス通路を流れる状態において、排気ガスが触れる箇所に形成される発熱部を発熱させることにより、排気バイパス弁における排気ガスが触れる箇所から排気ガスの熱エネルギーが奪われることを防ぐことができる。また、排気バイパス弁における排気ガスが触れる箇所を発熱部により加熱できるので、排気ガスを加熱してその温度を効率良く上昇させることができる。そのため、加熱された排気ガスにより触媒の温度を早期に上昇させて、触媒を早期に暖機させることができる。したがって、触媒暖機性を向上させることができる。

上記の態様においては、前記排気バイパス弁は、外気に触れる本体部と、前記発熱部と前記本体部との間に形成され、前記発熱部よりも熱伝導率の低い材質により形成される低熱伝導率部と、を備えていること、が好ましい。

この態様によれば、排気バイパス弁において、発熱部と本体部との間に、発熱部よりも熱伝導率の低い低熱伝導率部が挟まれている。そのため、発熱部による発熱は、低熱伝導率部により本体部に伝わり難くなるので、本体部を介して外気へ排出され難くなる。その一方で、発熱部による発熱は、排気バイパス通路を流れる排気ガスに効率良く伝わる。したがって、発熱部を発熱させることにより、排気ガスの温度を効率良く上昇させることができる。

上記の態様においては、前記内燃機関の冷間始動時に該当するか否かを判定する冷間始動判定部と、前記冷間始動判定部により前記内燃機関の冷間始動時に該当すると判定がなされたときに、前記発熱部を発熱させる発熱制御部と、を有すること、が好ましい。

この態様によれば、内燃機関の冷間始動時にて、発熱部による発熱により排気ガスを加熱してその温度を上昇させることができるので、触媒を早期に暖機させることができる。そのため、内燃機関の冷間始動時において、触媒暖機性を向上させることができる。

上記の態様においては、前記触媒が活性化したか否かを判定する触媒活性判定部を有し、前記発熱制御部は、前記冷間始動判定部により前記内燃機関の冷間始動時に該当すると判定がなされたときに、前記触媒活性判定部により前記触媒が活性化したと判定されたときには、前記発熱部を発熱させないこと、が好ましい。

この態様によれば、触媒が活性化して暖機したときに発熱部を発熱させないので、触媒を早期に暖機させるために必要な発熱部における発熱量を必要最小限に抑えることができる。

上記の態様においては、前記触媒活性判定部は、前記内燃機関に供給される吸気が流れる吸気通路における前記吸気の積算量に基づき前記触媒が活性化したか否かを判定すること、が好ましい。

この態様によれば、吸気通路における吸気の積算量をもとに触媒が活性化したか否かを判定するので、触媒が活性化したか否かを判定するために使用する専用の検出機器などが不要となり、コストを抑制できる。

本発明の内燃機関の触媒暖機装置によれば、触媒暖機性を向上させることができる。

本実施形態の内燃機関の触媒暖機装置が搭載された過給機付きエンジンシステムの概略構成図である。 ウェイストゲートバルブ（排気バイパス弁）の側面図である。 ウェイストゲートバルブ周辺の上面図である。 触媒を暖機する制御方法の一例を示すフローチャート図である。 触媒を暖機する制御方法の変形例を示すフローチャート図である。

本発明の内燃機関の触媒暖機装置について詳細に説明する。そこで、まず、本発明の内燃機関の触媒暖機装置が搭載された過給機付エンジンシステムの概要構成について説明し、その後、内燃機関の触媒暖機装置について説明する。

図１に示すように、本実施形態の過給機付エンジンシステム１０１は、レシプロタイプのエンジン１（内燃機関）を備える。エンジン１の吸気ポート２には、エンジン１に供給される吸入空気（吸気）が流れる吸気通路３が接続され、排気ポート４には、エンジン１から排出される排気ガスが流れる排気通路５が接続される。吸気通路３の入口には、エアクリーナ６が設けられる。エアクリーナ６より下流の吸気通路３には、排気通路５との間に、吸気通路３における吸入空気を昇圧させるための過給機７が設けられる。

過給機７は、吸気通路３に配置されたコンプレッサ８と、排気通路５に配置されたタービン９と、コンプレッサ８とタービン９を一体回転可能に連結する回転軸１０とを含む。過給機７は、排気通路５を流れる排気ガスによりタービン９を回転させて回転軸１０を介してコンプレッサ８を一体的に回転させることにより、吸気通路３における吸入空気を昇圧させる、すなわち過給を行うようになっている。

過給機７に隣接して排気通路５には、タービン９を迂回する排気バイパス通路１１が設けられる。すなわち、排気バイパス通路１１は、タービン９を迂回するようにして排気通路５と接続している。この排気バイパス通路１１には、当該排気バイパス通路１１を開閉する排気バイパス弁としてのウェイストゲートバルブ１２が設けられる。そして、ウェイストゲートバルブ１２によって排気バイパス通路１１を開閉することにより、排気バイパス通路１１を流れる排気ガスの流量が調節され、タービン９へ供給される排気ガスの流量が調節される。これにより、タービン９及びコンプレッサ８の回転速度が調節され、過給機７による過給圧が調節されるようになっている。

図１に示すように、ウェイストゲートバルブ１２は、排気バイパス通路１１に設けられた弁座４１に着座可能に設けられた搖動式の弁体に相当するヒータ部４２を含む。ウェイストゲートバルブ１２を開閉駆動するために、ウェイストゲートバルブ１２にリンク４５とレバー４６を介して接続されたアクチュエータ（不図示）が設けられる（図３参照）。すなわち、アクチュエータによりウェイストゲートバルブ１２が搖動して、ヒータ部４２が弁座４１から離れて開く一方、ヒータ部４２が弁座４１に着座して閉じる。

また、過給機７に隣接して吸気通路３には、コンプレッサ８を迂回する吸気バイパス通路１７が設けられる。すなわち、吸気バイパス通路１７は、コンプレッサ８を迂回するようにして吸気通路３と接続している。この吸気バイパス通路１７には、当該吸気バイパス通路１７を開閉する吸気バイパス弁としてのエアバイパスバルブ１８が設けられる。

吸気通路３において、過給機７のコンプレッサ８とエンジン１との間には、インタークーラ１３が設けられる。このインタークーラ１３は、コンプレッサ８により昇圧されて高温となった吸入空気を適温に冷却するためのものである。インタークーラ１３とエンジン１との間の吸気通路３には、サージタンク３ａが設けられる。また、インタークーラ１３より下流であってサージタンク３ａより上流の吸気通路３には、電動式のスロットル弁である電子スロットル装置１４が設けられる。この電子スロットル装置１４は、吸気通路３に配置されるバタフライ形のスロットル弁２１を備える。この電子スロットル装置１４は、運転者によるアクセルペダル（不図示）の操作に応じてスロットル弁２１が開閉駆動され、開度が調節されるように構成される。

タービン９より下流の排気通路５には、排気ガスを浄化するための触媒１５（触媒コンバータ）が設けられる。本実施形態では、触媒１５は、ウェイストゲートバルブ１２よりも排気ガスの流れ方向の下流側の位置における排気通路５に配置されている。

エンジン１には、燃焼室１６に燃料を噴射供給するためのインジェクタ２５が設けられる。インジェクタ２５には、燃料タンク（図示略）から燃料が供給されるようになっている。また、エンジン１には、各気筒に対応して点火プラグ２９が設けられる。各点火プラグ２９は、高電圧を受けて点火動作する。

ＥＣＵ５０（電子制御装置）は、中央処理装置（ＣＰＵ）と、所定の制御プログラム等を予め記憶したり、ＣＰＵの演算結果等を一時的に記憶したりする各種メモリと、これら各部と接続される外部入力回路及び外部出力回路とを備える。そして、ＥＣＵ５０は、過給機付エンジンシステム１０１における各種制御を行う。本実施形態では、エンジン１の運転状態に応じて燃料噴射制御、吸気量制御及び過給制御をそれぞれ実行するために、インジェクタ２５、電子スロットル装置１４の駆動部及びウェイストゲートバルブ１２のアクチュエータがそれぞれエンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ５０により制御される。

ここで、各種センサとして、水温センサ５３、エアフローメータ５４及び油温センサ５５が設けられる。水温センサ５３は、エンジン１の水温（冷却水温）ＴＨＷを検出する。エアフローメータ５４は、エアクリーナ６の直下流の吸気通路３を流れる吸入空気の流量（以下、「吸気流量Ｇａ」という。）を検出する。油温センサ５５は、エンジン１の潤滑油の温度を検出する。

次に、本実施形態の内燃機関の触媒暖機装置について説明する。以上のような過給機付エンジンシステム１０１において、本実施形態の内燃機関の触媒暖機装置は、排気通路５と、タービン９と、排気バイパス通路１１と、ウェイストゲートバルブ１２と、触媒１５と、ＥＣＵ５０などから構成される。

本実施形態のウェイストゲートバルブ１２は、図２と図３に示すように、ヒータ部４２（発熱部）と、低熱伝導率部４３と、本体部４４などを備えている。そして、本体部４４の上に低熱伝導率部４３が形成され、低熱伝導率部４３の上にヒータ部４２が形成されている。

ヒータ部４２は、ウェイストゲートバルブ１２において排気バイパス通路１１を流れる排気ガス（詳しくは、排気バイパス通路１１を介して下流側の排気通路５に流れ込む排気ガス）が直接触れる箇所に形成されている。すなわち、ヒータ部４２は、排気バイパス通路１１に設けられた弁座４１に対して当接および離間するウェイストゲートバルブ１２の弁体に該当する部分である。なお、図１に示す例においては、弁座４１は、排気バイパス通路１１における下流側の排気通路５との接続部分に設けられている。そして、ヒータ部４２は、排気ガスが直接触れる表面４２ａを備えている。また、ヒータ部４２は、低熱伝導率部４３や本体部４４よりも熱伝導率の高い材質、例えば、銅やアルミニウムなどにより形成されている。

本実施形態では、図３に示すように、ヒータ部４２は、電気式ヒータ４２ｂを備えている。図３に示す例では、電気式ヒータ４２ｂは、ヒータ部４２の内部に配置されている。なお、電気式ヒータ４２ｂは、ヒータ部４２の表面４２ａに配置されていてもよい。本実施形態では、このように、ヒータ部４２が電気式ヒータ４２ｂを備えているので、ウェイストゲートバルブ１２自体を電気式ヒータ４２ｂにより加熱できる。なお、ヒータ部４２の表面４２ａは、蛇腹状や凹凸状に形成されていてもよい。これにより、ヒータ部４２から排気ガスへ熱が伝わり易くなる。

低熱伝導率部４３は、ヒータ部４２と本体部４４との間にて、ヒータ部４２と本体部４４に挟まれるようにして形成されている。低熱伝導率部４３は、ヒータ部４２よりも熱伝導率の低い材質、例えば、鉄やニッケルクロム合金などにより形成されている。本実施形態では、このようにして、ウェイストゲートバルブ１２において、排気ガスが触れるヒータ部４２と、後述するように外気が触れる本体部４４との間に、熱を伝え難い材料が挟まれている。そのため、ヒータ部４２の電気式ヒータ４２ｂによる発熱は、外気に触れる本体部４４に伝わり難くなる一方で、排気バイパス通路１１を流れる排気ガスに効率良く伝わる。したがって、ヒータ部４２の発熱により、排気ガスを加熱してその温度を効率良く上昇させることができる。なお、低熱伝導率部４３は、さらに本体部４４よりも熱伝導率の低い材質により形成されるとしてもよい。

本体部４４は、ヒータ部４２に対して低熱伝導率部４３を介して形成されている。本体部４４は、ヒータ部４２よりも熱伝導率の低い材質、例えば、鉄やニッケルクロム合金などにより形成されている。

本体部４４は、アーム部４４ａとシャフト４４ｂを備えている。そして、アーム部４４ａに、低熱伝導率部４３を介してヒータ部４２が取り付けられている。また、アーム部４４ａは、シャフト４４ｂと一体に形成されている。シャフト４４ｂは、図３に示すように、タービンハウジング３１（ターボチャージャ本体）に設けられた支持孔３２に挿入されている。なお、支持孔３２には例えばブッシュ（不図示）が嵌め込まれており、このブッシュを介してシャフト４４ｂがタービンハウジング３１に回転可能に支持されている。このようにして、本実施形態では、ウェイストゲートバルブ１２とタービンハウジング３１は、シャフト４４ｂを介して面接触している。

そして、シャフト４４ｂにおいてタービンハウジング３１の外側（図３の上側）に突出した部分は、リンク４５とレバー４６を介してアクチュエータ（不図示）に接続されている。また、シャフト４４ｂにおいてタービンハウジング３１の外側に突出した部分は、外気（タービンハウジング３１の外側の空気）に触れている。このようにして、本体部４４は、外気に触れている。

このような構成のウェイストゲートバルブ１２は、アクチュエータの駆動により、アーム部４４ａがシャフト４４ｂの中心軸Ｏを中心に回転することにより、ヒータ部４２が弁座４１に対して当接または離間して、排気バイパス通路１１を開閉する。

また、本実施形態のＥＣＵ５０は、図１に示すように、冷間始動判定部６１と、触媒活性判定部６２と、ヒータ制御部６３（発熱制御部）を備えている。冷間始動判定部６１は、エンジン１の冷間始動時に該当するか否かを判定する。なお、エンジン１の冷間始動時とは、例えばエンジン１の水温ＴＨＷが所定温度未満である低温状態下においてエンジン１が始動する時である。触媒活性判定部６２は、触媒１５が活性化したか否かを判定する。ヒータ制御部６３は、ウェイストゲートバルブ１２のヒータ部４２の電気式ヒータ４２ｂへの通電を制御する。なお、冷間始動判定部６１と触媒活性判定部６２とヒータ制御部６３は、それぞれ、ＥＣＵ５０とは別に設けられていてもよい。

次に、本実施形態の内燃機関の触媒暖機装置において行われる触媒を暖機する制御方法について説明する。

本実施形態では、エンジン１の冷間始動時において、ウェイストゲートバルブ１２により排気バイパス通路１１を開いて、排気ガスを過給機７の一部であるタービン９を迂回させながら流して、触媒１５を暖機する。そして、このとき、本実施形態では、触媒暖機性を向上させるため、以下のような制御を行う。

具体的には、図４に示すように、ＩＧ（イグニション）がＯＮにされると（ステップＳ１）、ＥＣＵ５０は、水温センサ５３によるエンジン１の始動時の水温ＴＨＷ（以下、「始動時水温」という。）の検出値を読み込んで格納し、エンジン１を始動させる（ステップＳ２，Ｓ３）。

次に、始動時水温が所定温度Ａ以下であり（ステップＳ４：ＹＥＳ）、かつ、吸入空気量積算値ＧＡＩが所定値Ｂ以下である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）には、電気式ヒータ４２ｂへの通電がＯＮ（ウェイストゲートヒータＯＮ）とされる（ステップＳ６）。すなわち、冷間始動判定部６１により、始動時水温が所定温度Ａ以下であってエンジン１の冷間始動時に該当すると判定され、かつ、触媒活性判定部６２により、吸入空気量積算値ＧＡＩが所定値Ｂ以下であって触媒１５が活性化していないと判定された場合には、ヒータ制御部６３は、電気式ヒータ４２ｂへの通電を行う。このようにして、エンジン１の冷間始動時にて、触媒１５の暖機が未だ完了していないときには、電気式ヒータ４２ｂへの通電を行ってヒータ部４２を発熱させる。

また、このように、本実施形態では、触媒活性判定部６２は、吸入空気量積算値ＧＡＩに基づき、触媒１５が活性化したか否かを判定する。ここで、吸入空気量積算値ＧＡＩとは、エンジン１の始動時からの吸気通路３を流れる吸入空気の積算量である。本実施形態では、吸入空気量積算値ＧＡＩは、触媒活性判定部６２により、エアフローメータ５４による吸気流量Ｇａの検出値をもとに算出される。

そして、前記のように電気式ヒータ４２ｂへの通電を行ってヒータ部４２を発熱させた後、吸入空気量積算値ＧＡＩが所定値Ｂよりも大きくなったときに、電気式ヒータ４２ｂへの通電がＯＦＦとされる。すなわち、触媒活性判定部６２により、吸入空気量積算値ＧＡＩが所定値Ｂよりも大きくなって、触媒１５が活性化したと判定された場合には、ヒータ制御部６３は、電気式ヒータ４２ｂへの通電を停止する。このようにして、触媒１５の暖機が完了したときに、ヒータ部４２における発熱が停止される。

一方、始動時水温が所定温度Ａよりも高い場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、電気式ヒータ４２ｂへの通電がＯＦＦとされる。すなわち、冷間始動判定部６１により、始動時水温が所定温度Ａよりも高くエンジン１の冷間始動時に該当しないと判定された場合には、ヒータ制御部６３は、電気式ヒータ４２ｂへの通電を行わない。

また、始動時水温が所定温度Ａ以下である（ステップＳ４：ＹＥＳ）が、吸入空気量積算値ＧＡＩが所定値Ｂより大きい場合（ステップＳ５：ＮＯ）にも、電気式ヒータ４２ｂへの通電がＯＦＦとされる。すなわち、冷間始動判定部６１によりエンジン１の冷間始動時に該当すると判定されたが、触媒活性判定部６２により、吸入空気量積算値ＧＡＩが所定値Ｂより大きく触媒１５が活性化していると判定された場合にも、ヒータ制御部６３は、電気式ヒータ４２ｂへの通電を行わない。

ここで、所定温度Ａは、例えば５０℃とする。なお、所定温度Ａは、水温ＴＨＷと触媒温度ＴＨＣ（触媒１５の温度）の相関により、例えば０℃〜８０℃の範囲内のいずれかの温度としてもよい。また、所定値Ｂは、例えば５００ｇとする。なお、所定値Ｂは、吸入空気量積算値ＧＡＩと触媒温度ＴＨＣの相関により、例えば５０ｇ〜２０００ｇの範囲内のいずれかの値としてもよい。

また、変形例として、図５に示すように、始動時水温が所定温度Ａ以下である場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）に、吸入空気量積算値ＧＡＩを考慮しないで、電気式ヒータ４２ｂへの通電がＯＮとされる（ステップＳ１５）としてもよい。そして、この変形例では、感温媒体としてのバイメタルをウェイストゲートバルブ１２に付けておき、ウェイストゲートバルブ１２の温度が所定温度以上になりバイメタルが変形した場合には、電気式ヒータ４２ｂへの通電をＯＦＦとすることが考えられる。このように、電気式ヒータ４２ｂへの通電をＯＦＦする際のスイッチとしてバイメタルを使用する場合には、冷間始動判定部６１による冷間始動判定（通電ＯＮ条件の判定）のみ行い、触媒活性判定部６２による触媒活性判定（通電ＯＦＦ条件の判定）を行わないとしてもよい。

また、その他の変形例として、エンジン１の始動後の燃料噴射量が一定値に達した時に、電気式ヒータ４２ｂへの通電をＯＮからＯＦＦとしてもよい。また、その他の変形例として、冷間始動判定部６１は、始動時水温の代わりに、油温センサ５５で検出されたエンジン１の始動時の油温をもとに、エンジン１の冷間始動時に該当するか否かを判定してもよい。

以上のように、本実施形態の内燃機関の触媒暖機装置において、ウェイストゲートバルブ１２は、排気バイパス通路１１を流れる排気ガスが直接触れる箇所にヒータ部４２を備えている。

これにより、ウェイストゲートバルブ１２によって排気バイパス通路１１が開かれて排気ガスが排気バイパス通路１１を流れる状態において、排気バイパス通路１１を流れる排気ガスが直接触れる箇所に形成されるヒータ部４２を発熱させることにより、ウェイストゲートバルブ１２における排気バイパス通路１１を流れる排気ガスが直接触れる箇所から排気ガスの熱エネルギーが奪われることを防ぐことができる。すなわち、ウェイストゲートバルブ１２により排気バイパス通路１１を開いて排気ガスを排気バイパス通路１１に流すことによりタービン９による熱損失を防ぐときに、本実施形態では、さらにウェイストゲートバルブ１２自体の熱容量により熱損失することを防ぐことができる。また、ウェイストゲートバルブ１２における排気バイパス通路１１を流れる排気ガスが直接触れる箇所をヒータ部４２により加熱できるので、排気ガスを加熱してその温度を効率良く上昇させることができる。そのため、加熱された排気ガスにより触媒１５の温度を早期に上昇させて、触媒１５を早期に暖機させることができる。したがって、触媒暖機性を向上させることができる。

また、本実施形態では、排気通路５と排気バイパス通路１１とが接続する部分に、すなわち、排気ガスが集合して通過する部分であって、かつ、外気に触れない部分に、ヒータ部４２が配置されている。そのため、電気式ヒータ４２ｂへ通電する際に投入される電気エネルギーが、効率良く排気ガスの温度を上昇させるために使われる。したがって、排気ガスの温度を効率良く上昇させることができる。

また、本実施形態では、ヒータ部４２における発熱手段として電気式ヒータ４２ｂが使用されている。そのため、ヒータ制御部６３は、最適条件で電気式ヒータ４２ｂに通電させるように制御できる。したがって、本実施形態によれば、様々な条件に応じて排気ガスの温度を効率良く上昇させることができる。

また、ウェイストゲートバルブ１２は、外気に触れる本体部４４と、ヒータ部４２と本体部４４との間に形成され、ヒータ部４２よりも熱伝導率の低い材質により形成される低熱伝導率部４３と、を備えている。

このようにして、本実施形態では、ウェイストゲートバルブ１２において、ヒータ部４２と本体部４４との間に、ヒータ部４２よりも熱伝導率の低い低熱伝導率部４３が挟まれている。そのため、ヒータ部４２の電気式ヒータ４２ｂによる発熱は、低熱伝導率部４３により本体部４４に伝わり難くなるので、本体部４４を介して外気へ排出され難くなる。その一方で、ヒータ部４２の電気式ヒータ４２ｂによる発熱は、排気バイパス通路１１を流れる排気ガスに効率良く伝わる。したがって、ヒータ部４２を発熱させることにより、排気ガスを加熱してその温度を効率良く上昇させることができる。

また、本実施形態の内燃機関の触媒暖機装置は、エンジン１の冷間始動時に該当するか否かを判定する冷間始動判定部６１と、冷間始動判定部６１によりエンジン１の冷間始動時に該当すると判定がなされたときに、ヒータ部４２を発熱させるヒータ制御部６３と、を有する。

これにより、エンジン１の冷間始動時にて、ヒータ部４２による発熱により排気ガスを加熱してその温度を上昇させることができるので、触媒１５を早期に暖機させることができる。そのため、エンジン１の冷間始動時において、触媒暖機性を向上させることができる。

また、本実施形態の内燃機関の触媒暖機装置は、触媒１５が活性化したか否かを判定する触媒活性判定部６２を有する。そして、ヒータ制御部６３は、冷間始動判定部６１によりエンジン１の冷間始動時に該当すると判定がなされたときに、触媒活性判定部６２により触媒１５が活性化したと判定されたときには、ヒータ部４２を発熱させない。

これにより、触媒１５が活性化して暖機したときにヒータ部４２を発熱させないので、触媒１５を早期に暖機させるために必要なヒータ部４２における発熱量を必要最小限に抑えることができる。

また、触媒活性判定部６２は、吸入空気量積算値ＧＡＩに基づき触媒１５が活性化したか否かを判定する。これにより、触媒１５が活性化したか否かを判定するために使用する専用の検出機器などが不要となり、コストを抑制できる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

１ エンジン
３ 吸気通路
５ 排気通路
７ 過給機
９ タービン
１１ 排気バイパス通路
１２ ウェイストゲートバルブ
１５ 触媒（触媒コンバータ）
３１ タービンハウジング
３２ 支持孔
４１ 弁座
４２ ヒータ部
４２ａ 表面
４２ｂ 電気式ヒータ
４３ 低熱伝導率部
４４ 本体部
４４ａ アーム部
４４ｂ シャフト
４５ リンク
４６ レバー
５０ ＥＣＵ
５３ 水温センサ
５４ エアフローメータ
６１ 冷間始動判定部
６２ 触媒活性判定部
６３ ヒータ制御部
１０１ 過給機付エンジンシステム
ＴＨＷ 水温（冷却水温）
ＴＨＣ 触媒温度
ＧＡＩ 吸入空気量積算値
Ｇａ 吸気流量
Ｏ 中心軸
Ａ 所定温度
Ｂ 所定値

Claims (5)

1. 内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気通路と、過給機の一部であって前記排気通路に配置されるタービンと、前記タービンを迂回するようにして前記排気通路と接続する排気バイパス通路と、前記排気バイパス通路を開閉する排気バイパス弁と、前記排気ガスを浄化する触媒と、を有し、前記触媒は、前記排気バイパス弁よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側の位置における前記排気通路に配置される内燃機関の触媒暖機装置において、
   前記排気バイパス弁は、
   前記排気バイパス通路を流れる前記排気ガスが触れる箇所に発熱部を備えていること、
   を特徴とする内燃機関の触媒暖機装置。
2. 請求項１の内燃機関の触媒暖機装置において、
   前記排気バイパス弁は、
   外気に触れる本体部と、
   前記発熱部と前記本体部との間に形成され、前記発熱部よりも熱伝導率の低い材質により形成される低熱伝導率部と、
   を備えていること、
   を特徴とする内燃機関の触媒暖機装置。
3. 請求項１または２の内燃機関の触媒暖機装置において、
   前記内燃機関の冷間始動時に該当するか否かを判定する冷間始動判定部と、
   前記冷間始動判定部により前記内燃機関の冷間始動時に該当すると判定がなされたときに、前記発熱部を発熱させる発熱制御部と、
   を有すること、
   を特徴とする内燃機関の触媒暖機装置。
4. 請求項３の内燃機関の触媒暖機装置において、
   前記触媒が活性化したか否かを判定する触媒活性判定部を有し、
   前記発熱制御部は、前記冷間始動判定部により前記内燃機関の冷間始動時に該当すると判定がなされたときに、前記触媒活性判定部により前記触媒が活性化したと判定されたときには、前記発熱部を発熱させないこと、
   を特徴とする内燃機関の触媒暖機装置。
5. 請求項４の内燃機関の触媒暖機装置において、
   前記触媒活性判定部は、前記内燃機関に供給される吸気が流れる吸気通路における前記吸気の積算量に基づき前記触媒が活性化したか否かを判定すること、
   を特徴とする内燃機関の触媒暖機装置。

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