JP2021124024A - 熱電発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】廃熱回収と後処理装置の再生時の昇温を効果的に両立させる熱電発電システムを提供する。【解決手段】エンジンの排気系に設けられており、排気を浄化する後処理装置と、後処理装置の外周側、又は、後処理装置よりも上流側に排気からの廃熱を伝達可能に配置される高温側金属板部と、高温側金属板部の外周側に配置される低温側金属板部と、を含み、高温側金属板部と低温側金属板部とに生じる温度差により発電可能な第１熱電素子１１と、後処理装置に流入する排気の温度を上昇させて、後処理装置の浄化能力を回復させる再生制御時に、電力を第１熱電素子１１に供給することにより高温側金属板部を発熱させ、後処理装置を加熱する補助制御を実施する補助制御部１４０と、を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、熱電発電システムに関し、特に、エンジンの排気を浄化する後処理装置に設けられる熱電発電システムに関する。

従来、エンジンの廃熱回収システムとしては、例えば、ランキンサイクルシステムが知られている。ランキンサイクルシステムにおいては、熱エネルギを力学的エネルギに変換した後、電気エネルギに変換するため、複雑な機械的構成が必要となる。そこで、熱エネルギを直接的に電気エネルギに変化させる熱電発電技術が熱エネルギの回収方法として期待されている。

この種の熱電発電技術を用いる装置の一例として、例えば、特許文献１には、排気通路の触媒の上流側、又は触媒の外周に熱電素子を設け、触媒の温度が活性温度域未満である場合は、熱電素子に電力を供給し、熱電素子の発熱により触媒の活性化を促進すると共に、触媒の温度が活性温度域以上である場合は、熱電素子により発電し、排気が有する熱エネルギを回収するようにした技術が開示されている。

特開２００６−３４０４６号公報

ところで、後処理装置には、排気ガス中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭ）を捕集するフィルタや、ＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＮＯｘ触媒が設けられる場合がある。フィルタは、ＰＭを燃焼除去するフィルタ再生が定期的に必要であり、ＮＯｘ触媒は、硫黄被毒から回復させる触媒再生が定期的に必要である。これら何れの再生においても、排気ガスの温度を酸化触媒の活性温度域よりも高温にする必要がある。

上記文献１に記載の技術では、触媒の温度が、触媒の活性温度域を超えて上昇すると熱電素子による発熱から熱電素子による発電へ切替えているため、フィルタやＮＯｘ触媒の再生時に排気ガスの温度上昇を妨げてしまう可能性がある。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、廃熱回収と後処理装置の再生時の昇温を効果的に両立させる熱電発電システムの提供を目的とする。

本開示の技術は、エンジンの排気系に設けられており、排気を浄化する後処理装置と、
前記後処理装置の外周側、又は、前記後処理装置よりも上流側に排気からの廃熱を伝達可能に配置される高温側金属板部と、前記高温側金属板部の外周側に配置される低温側金属板部と、を含み、前記高温側金属板部と前記低温側金属板部とに生じる温度差により発電可能な第１熱電素子と、前記後処理装置に流入する排気の温度を上昇させて、前記後処理装置の浄化能力を回復させる再生制御時に、電力を前記第１熱電素子に供給することにより前記高温側金属板部を発熱させ、前記後処理装置を加熱する補助制御を実施する補助制御部と、を備えることを特徴とする。

また、前記後処理装置よりも下流側の排気管の外周側に排気からの廃熱を伝達可能に配置される高温側金属板部と、該高温側金属板部の外周側に配置される低温側金属板部と、を含み、該高温側金属板部と該低温側金属板部とに生じる温度差により発電可能な第２熱電素子をさらに備え、前記補助制御部は、前記再生制御時に、前記第２熱電素子で発電した電力を、前記第１熱電素子に供給することにより、前記補助制御を実施することが好ましい。

また、前記後処理装置は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを含み、前記再生制御は、前記フィルタの温度を上昇させて、該フィルタに堆積した前記粒子状物質を燃焼除去するフィルタ再生制御であることが好ましい。

また、前記後処理装置は、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒を含み、前記再生制御は、前記ＮＯｘ触媒の温度を上昇させて、該ＮＯｘ触媒を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御であることが好ましい。

本開示の技術によれば、廃熱回収と後処理装置の再生時の昇温を効果的に両立させる熱電発電システムを提供することができる。

本実施形態に係るエンジンの排気系を示す模式的な全体構成図である。 本実施形態に係る熱電発電システムを模式的に示す図である。 本実施形態に係る制御装置及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。 本実施形態に係る制御装置による制御を説明するチャート図である。 他の実施形態に係る熱電発電システムの要部を模式的に示す図である。

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る熱電発電システムを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［全体構成］
図１は、本実施形態に係る車両１に搭載されたエンジン３０の排気系を示す模式的な全体構成図である。

車両１には、駆動力源の一例としてのエンジン３０が搭載されている。エンジン３０は、シリンダＣが形成されたシリンダブロックＣＢを備えている。各シリンダＣには、図示しないピストンが往復移動自在に収容されている。ピストンは、不図示のコネクティングロッドやクランクアーム等を介してクランクシャフト３５に連結されており、ピストンの往復運動が回転運動に変換されてクランクシャフト３５に伝達されるようになっている。

なお、エンジン３０は、図示例の直列多気筒エンジンに限定されず、Ｖ型エンジン或は水平対向型エンジン等であってもよい。また、エンジン３０は、多気筒エンジンに限定されず、単気筒エンジンであってもよい。

クランクシャフト３５には、駆動プーリ３６が設けられている。駆動プーリ３６には、ベルト３７及び、従動プーリ３８を介してオルタネータ３９が接続されている。オルタネータ３９により発電される電力は、充電残量（ＳＯＣ：state of charge）に応じて車載バッテリ７０に蓄電されたり、或いは、不図示の電装品や詳細を後述する熱電発電システム１０の第１熱電素子１１に供給されたりする。

エンジン３０の排気系には、排気上流側から順に、排気マニホールド３１、上流配管３２、前段後処理装置４０、接続配管３３、後段後処理装置６０及び、下流配管３４等が設けられている。下流排気通路３４には、何れも不図示の消音器やテールパイプ等が設けられている。

前段後処理装置４０は、排気上流側から順に、酸化触媒４１及び、フィルタ４２を備えている。なお、前段後処理装置４０に備えられる触媒等は、これらに限定されず、これらの何れか一方、又は、他の触媒等を備えてもよい。前段後処理装置４０には、熱電発電システム１０の第１熱電素子１１が設けられている。

酸化触媒４１は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分等を担持して形成されており、排気中に含まれるＨＣやＣＯを酸化する。酸化触媒４１は、筒内インジェクタ４のポスト噴射や排気管インジェクタ５の排気管噴射によって未燃燃料（ＨＣ）が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。

フィルタ４２は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気ガスの流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ４２は、排気ガス中のＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積量が所定量に達すると、これを燃焼除去するフィルタ再生が実施される。フィルタ再生は、ポスト噴射や排気管噴射によって酸化触媒４１に未燃燃料（ＨＣ）を供給し、フィルタ４２に流入する排気ガスの温度をＰＭ燃焼温度（例えば、約６００℃）以上に上昇させることで行われる。なお、フィルタ再生は、前回のフィルタ再生実施からの累積走行距離が所定の閾値距離に達した場合等、所定のインターバル毎に実施してもよい。

後段後処理装置５０は、排気上流側から順に、尿素水噴射装置５１及び、選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction:以下、ＳＣＲ触媒）６１を有する。

尿素水噴射装置５１は、尿素水を貯留する尿素水タンク５２と、尿素水タンク５２内の尿素水に浸漬されて異物を除去するストレーナ５３と、ストレーナ５３に接続された供給配管５４と、供給配管５４に設けられて尿素水タンク５２から尿素水を汲み上げる尿素水ポンプ５５と、供給配管５４から供給される尿素水を接続配管３３内に噴射する尿素水インジェクタ５６とを備えている。

尿素水インジェクタ５６から噴射された尿素水は、排気熱や排気中の水蒸気により加水分解されてアンモニア（ＮＨ３）に生成され、下流側のＳＣＲ触媒６１に還元剤として供給される。

ＳＣＲ触媒６１（本開示のＮＯｘ触媒の一例）は、例えば多孔質のセラミック製担体にゼオライト等を担持して形成されている。ＳＣＲ触媒６１は、尿素水インジェクタ５６から還元剤として供給されるアンモニアを吸着すると共に、吸着したアンモニアで通過する排気中からＮＯｘを選択的に還元浄化する。

第１排気温度センサ９１は、酸化触媒４１の出口部に設けられており、酸化触媒４１を通過した排気の温度を取得する。差圧センサ９２は、フィルタ４２の上下流に設けられており、フィルタ４２の前後差圧Ｐを取得する。第２排気温度センサ９３は、ＳＣＲ触媒６１の出口部に設けられており、ＳＣＲ触媒６１を通過した排気の温度を取得する。これら各センサ９１〜９３のセンサ値は、電気的に接続された制御装置１００に送信される。

［熱電発電システム］
図２は、本実施形態に係る熱電発電システム１０を模式的に示す図である。熱電発電システム１０は、第１熱電素子１１と、送受電装置１９と、第２熱電素子２１と、受電装置２９とを備えている。

第１熱電素子１１は、前段後処理装置４０の外周側に不図示のブラケット等により、前段後処理装置４０からの廃熱を伝達可能に固定される。なお、第１熱電素子１１は、前段後処理装置４０の外周面に直接貼り付けて固定されてもよい。また、第１熱電素子１１は、前段後処理装置４０よりも上流側の上流配管３２に固定されてもよい。

第１熱電素子１１は、前段後処理装置４０の外周側に配置される筒状の高温側金属板部１３と、高温側金属板部１３の外周面に沿って設けられる高温側電極１４と、高温側金属板部１３よりも前段後処理装置４０の外周側に配置される筒状の低温側金属板部１５と、低温側金属板部１５の内周面に沿って設けられる低温側電極１６と、高温側電極１４と低温側電極１６との間に設けられるｎ型半導体１７と、ｐ型半導体１８とを備え、高温側金属板部１３が低温側金属板部１５の内側に挿入された二重筒状に形成されている。第１熱電素子１１は、高温側金属板部１３と低温側金属板部１５との間に温度差が発生すると、連結する閉回路に電流が流れるゼーベック効果により発電する。本実施形態において、第１熱電素子１１は、高温側金属板部１３と低温側金属板部１５とを連結する閉回路に電流を流すと、これら金属板部１３，１５に温度差が発生するペルティエ効果により、高温側金属板部１３を発熱させる。

このように、第１熱電素子１１においては、低温側金属板部１５の外周面は、エンジンルーム内で前段後処理装置４０の外周に露出されるため、車両１の走行に伴う走行風や不図示のファンによる冷却風が、低温側金属板部１５の外周面に沿って流れることにより、低温側金属板部１５を効果的に冷却するように構成されている。一方、前段後処理装置４０内を流れる高温排気の放熱が高温側金属板部１３に伝達されることにより、高温側金属板部１３を効果的に加熱するように構成されている。これにより、高温排気の廃熱を利用した高効率の発電が可能になり、前段後処理装置４０からの放熱を効果的に遮断しつつ、オルタネータ３９の負荷低減による燃費性能の向上を図ることも可能になる。

なお、第１熱電素子１１は、所定の金属により形成される高温側金属板部１３と、高温側金属板部１３とは異なる金属により形成される低温側金属板部１５とを接合して筒状に形成されたものでもよい。また、第１熱電素子１１は、前段後処理装置４０の外周を３６０度覆う筒状に形成される必要はなく、前段後処理装置４０の外周を部分的に覆う半筒状に形成されてもよい。低温側金属板部１５の材料は特に限定されないが、融点や熱伝導率、コスト等を考慮して採用されることが好ましく、具体的には、銅、アルミニウムが挙げられる。高温側金属板部１３の材料も同様に特に限定されないが、銅やアルミニウムなどを選択することができる。

第１熱電素子１１で発電された電力は、低温側金属板部１５の外周面に設けられ、磁界共鳴方式（磁界共振結合方式）によって電力の送受電を行う送受電装置１５Ａから、不図示のシャシフレーム等に送受電装置１５Ａと対向して配置された送受電装置１９に、非接触状態で送電される。送受電装置１９に送電された電力は、制御装置１００によって、エンジン３０の負荷（例えば、発熱量）や車載バッテリ７０のＳＯＣに基づいて、不図示の電装品や車載バッテリ７０に適宜に供給すればよい。また、第１熱電素子１１の発電量は、制御装置１００によって制御される。

第１熱電素子１１への給電は、制御装置１００からの指令に応じて、送受電装置１９から送受電装置１５Ａに、磁界共鳴方式によって非接触状態で行なわれる。なお、第１熱電素子１１は、電磁誘導方式等の他のワイヤレス方式や有線により送受電を行ってもよい。

第２熱電素子２１は、下流配管３４の外周側に不図示のブラケット等により、下流配管３４からの廃熱が伝達可能に固定される。なお、第２熱電素子２１は、下流配管３４の外周面に直接貼り付けて固定されてもよい。

第２熱電素子２１は、筒状の高温側金属板部２３と、高温側金属板部２３の外周面に沿って設けられる高温側電極２４と、筒状の低温側金属板部２５と、低温側金属板部２５の内周面に沿って設けられる低温側電極２６と、高温側電極２４と低温側電極２６との間に設けられるｎ型半導体２７と、ｐ型半導体２８とを備え、高温側金属板部２３が低温側金属板部２５の内側に挿入された二重筒状に形成されている。第２熱電素子２１は、高温側金属板部２３と低温側金属板部２５との間に温度差が発生すると、ゼーベック効果により発電する。

このように、第２熱電素子２１においては、低温側金属板部２５の外周面は、下流配管３４の外周に露出されるため、車両１の走行に伴う走行風が低温側金属板部２５の外周面に沿って流れることにより、低温側金属板部２５を効果的に冷却するように構成されている。一方、下流配管３４内を流れる高温排気の放熱が高温側金属板部２３に伝達されることにより、高温側金属板部２３を効果的に加熱するように構成されている。このような、高温側金属板部２３の加熱作用は、特に、フィルタ再生時やＳＣＲ触媒６１を硫黄被毒から回復させる触媒再生時に促進されるようになる。これにより、高温排気の廃熱を利用した高効率の発電が可能になり、下流配管３４からの放熱を効果的に遮断しつつ、オルタネータ３９の負荷低減による燃費性能の向上を図ることも可能になる。また、第２熱電素子２１は、前段後処理装置４０の下流側の下流配管３４に配置されているため、前段後処理装置４０の保温や昇温を妨げることなく、排気の廃熱を回収して発電することが可能に構成されている。

なお、第２熱電素子２１は、所定の金属により形成される高温側金属板部２３と、高温側金属板部２３とは異なる金属により形成される低温側金属板部２５とを接合して筒状に形成されたものでもよい。また、第２熱電素子２１は、下流配管３４の外周を３６０度覆う筒状に形成される必要はなく、下流配管３４の外周を部分的に覆う半筒状に形成されてもよい。低温側金属板部２５の材料は特に限定されないが、融点や熱伝導率、コスト等を考慮して採用されることが好ましく、具体的には、銅、アルミニウムが挙げられる。高温側金属板部２３の材料も同様に特に限定されないが、銅やアルミニウムなどを選択することができる。

第２熱電素子２１で発電された電力は、低温側金属板部２５の外周面に設けられ、磁界共鳴方式によって電力の送電を行う送電装置２５Ａから、不図示のシャシフレーム等に送電装置２５Ａと対向して配置された受電装置２９に、非接触状態で送電される。受電装置２９に送電された電力は、制御装置１００によって、エンジン３０の負荷や、後述する触媒昇温制御や補助制御の実施状態や、車載バッテリ７０のＳＯＣに基づいて、第１熱電素子１１や電装品や車載バッテリ７０に適宜に供給すればよい。本実施形態において、第２熱電素子２１は、高温側金属板部２３と低温側金属板部２５との間に温度差が発生すると、常に発電を行うように構成されている。これにより、排気の廃熱を効果的に回収すると共に、大気に放出される排気の温度を効果的に抑制することができる。なお、第２熱電素子２１は、電磁誘導方式等の他のワイヤレス方式や有線により送受電を行ってもよい。

図３は、本実施形態に係る制御装置１００及び関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。

制御装置１００は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互にバス等で接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備え、制御プログラムを実行する。

また、制御装置１００は、制御プログラムの実行により、酸化触媒温度推定部１１０、触媒昇温制御部１２０、フィルタ再生制御部１３０、補助制御部１４０及び、発電制御部１５０を備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

酸化触媒温度推定部１１０は、第１排気温度センサ９１から送信される酸化触媒出口温度に基づいて、酸化触媒４１の内部温度に相当するＤＯＣ触媒温度Ｔ_ＤＯＣを推定する。なお、ＤＯＣ触媒温度Ｔ_ＤＯＣは、不図示のエンジン回転数センサやアクセル開度センサ、吸入空気流量センサ（Mass flow sensor:以下、ＭＡＦセンサ）等により取得されるエンジン３０の運転状態に基づいて推定してもよい。酸化触媒温度推定部１１０により推定されるＤＯＣ触媒温度Ｔ_ＤＯＣは、触媒昇温制御部１２０、フィルタ再生制御部１３０及び、発電制御部１５０に送信される。

触媒昇温制御部１２０は、酸化触媒温度推定部１１０から送信される酸化触媒温度Ｔ_ＤＯＣが所定の活性温度（例えば、約２００℃）よりも低い場合に、高温側金属板部１３が発熱するように第１熱電素子１１に通電し、ＤＯＣ触媒温度Ｔ_ＤＯＣを活性温度Ｔ_ＡＣＴまで上昇させる触媒昇温制御を実施する。触媒昇温制御における通電量は、酸化触媒温度推定部１１０から送信されるＤＯＣ触媒温度Ｔ_ＤＯＣと活性温度Ｔ_ＡＣＴとの偏差に基づいてフィードバック制御すればよい。

このように、触媒昇温制御によれば、酸化触媒４１の触媒温度を早期に活性温度Ｔ_ＡＣＴまで上昇させることで、排気エミッション性能を効果的に向上させることが可能になる。また、エンジン３０の燃料噴射（例えば、アーリーポスト噴射）増加による触媒の昇温が不要となり、燃費性能の悪化を防止することが可能になる。触媒昇温制御は、酸化触媒温度Ｔ_ＤＯＣが活性温度Ｔ_ＡＣＴに達すると終了する。

フィルタ再生制御部１３０は、差圧センサ９２から送信される前後差圧Ｐが所定の上限差圧に達した場合、或いは、前回のフィルタ再生実施からのインターバル（例えば、累積走行距離や累積走行時間）が所定のインターバルに達した場合等、所定の実行条件が成立すると、フィルタ４２に堆積しているＰＭを燃焼除去するフィルタ再生制御を実施する。

具体的には、フィルタ再生制御部１３０は、酸化触媒温度推定部１１０から送信されるＤＯＣ触媒温度Ｔ_ＤＯＣがＰＭ燃焼温度となるように、筒内インジェクタ４のポスト噴射や排気管インジェクタ５の排気管噴射によりフィルタ再生制御を行う。フィルタ再生制御におけるポスト噴射や排気管噴射の燃料噴射量は、ＰＭ燃焼温度と酸化触媒温度推定部１１０から送信されるＤＯＣ触媒温度Ｔ_ＤＯＣとの偏差に基づいてフィードバック制御すればよい。フィルタ再生制御は、差圧センサ９２から送信される前後差圧Ｐが所定の下限差圧まで低下した場合、燃料総噴射量が所定の上限噴射量に達した場合、或は、フィルタ再生制御開始からの経過時間が上限時間に達すると終了する。

補助制御部１４０は、フィルタ再生制御部１３０によるフィルタ再生制御の実施中に、高温側金属板部１３が発熱するように第１熱電素子１１に通電することによりフィルタ４３を加熱し、フィルタ再生を補助する補助制御を実施する。

具体的には、補助制御部１４０は、酸化触媒温度推定部１１０から送信されるＤＯＣ触媒温度Ｔ_ＤＯＣが、活性温度Ｔ_ＡＣＴよりも高く、かつ、ＰＭ燃焼温度よりも低い所定の第１目標温度となるように補助制御を行う。補助制御における第１熱電素子１１への通電量は、予め設定した目標通電量に基づいてフィードフォワード制御すればよい。このように、フィルタ再生制御の実施中に、第１熱電素子１１の発熱によりフィルタ４２を加熱する補助制御を並行して実行することにより、フィルタ４２の温度をＰＭ燃焼温度まで早期かつ効率的に上昇させることが可能となる。また、ポスト噴射や排気管噴射による燃料噴射制御と並行して補助制御を実施することで、燃料噴射制御の総燃料噴射量を効果的に削減することが可能になる。

また、補助制御においては、第２熱電素子２１で発電した電力が、第１熱電素子１１に供給されるようになっている。すなわち、フィルタ再生制御時に前段後処理装置４０から流れ出る高温排気の廃熱を無駄にすることなく、下流側の第２熱電素子２１によって効果的に電力として回収できるように構成されている。これにより、車載バッテリ７０の電力を直接使用するよりも、オルタネータ３９の負荷を効果的に低減し、燃費の悪化を抑止することが可能になる。

発電制御部１５０は、第１熱電素子１１の発電を制御する。具体的には、発電制御部１５０は、酸化触媒温度推定部１１０から送信される酸化触媒温度Ｔ_ＤＯＣが活性温度Ｔ_ＡＣＴを超えており、かつ、補助制御部１４０による補助制御が実施されていない場合に、エンジン３０の負荷や排気温度、車載バッテリ７０のＳＯＣに基づいて、第１熱電素子１１により発電を行う熱電素子発電制御を実施する。これにより、排気の廃熱を効果的に回収することができる。また、排気の温度を低下させることにより、後段後処理装置６０に収容されたＳＣＲ触媒６１等が必要以上に昇温することを抑制することも可能になり、排気エミッション性能を効果的に維持することができる。

次に、図４に基づいて、本実施形態に係る制御装置による制御のフローを説明する。本制御は、好ましくは、エンジン３０の不図示のイグニッションスイッチのＯＮ操作と同時に開始される。

ステップＳ１１０では、酸化触媒温度Ｔ_ＤＯＣが活性温度未満か否かを判定する。酸化触媒温度Ｔ_ＤＯＣが活性温度未満の場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１２０に進む。一方、酸化触媒温度Ｔ_ＤＯＣが活性温度以上の場合（Ｎｏ）、本制御はステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１２０では、第１熱電素子１１に通電する触媒昇温制御を実施する。

ステップＳ１３０では、酸化触媒温度Ｔ_ＤＯＣが活性温度に達しているか否かを判定する。酸化触媒温度Ｔ_ＤＯＣが活性温度に達していない場合（Ｎｏ）には、本制御はステップＳ１２０を繰り返し実行する。一方、酸化触媒温度Ｔ_ＤＯＣが活性温度に達している場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、差圧センサ９２から送信される前後差圧Ｐが所定の上限差圧に達するか、或いは、前回のフィルタ再生実施からのインターバルが所定のインターバルに達する、フィルタ再生の実行条件が成立するか否かを判定する。フィルタ再生の実行条件が成立する場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１５０に進む。一方、実行条件が不成立の場合（Ｎｏ）、本制御はリターンされる。

ステップＳ１５０では、筒内インジェクタ４のポスト噴射や排気管インジェクタ５の排気管噴射によるフィルタ再生制御、及び、第１熱電素子１１に通電する補助制御を実施する。

ステップＳ１６０では、フィルタ再生の終了条件が成立しているか否かを判定する。フィルタ再生の終了条件が成立していない場合（Ｎｏ）には、本制御はステップＳ１５０を繰り返し実行する。一方、フィルタ再生の終了条件が成立している場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１７０では、エンジン３０の負荷や排気温度、車載バッテリ７０のＳＯＣに基づいて、第１熱電素子１１により発電を行う熱電素子発電制御を実施する。その後、本制御はリターンされる。

以上詳述した本実施形態によれば、高温側金属板部１３は、前段後処理装置４０からの伝熱により加熱されることで温度が上昇する。一方、低温側金属板部１５は、エンジンルーム内を通過する走行風やファンによる冷却風により温度が下降する。このため、高温側金属板部１３と低温側金属板部１５とに温度差（温度勾配）が発生し、第１熱電素子１１が発電を行うように構成されている。これにより、低温側金属板部１５と高温側金属板部１３との間に連続的に温度差が生じるようになり、前段後処理装置４０の廃熱を利用した高効率の発電を実現することが可能になる。

また、フィルタ再生制御時に、ポスト噴射や排気管噴射による燃料噴射制御と並行して、第１熱電素子１１に通電する補助制御を実施するように構成されている。これにより、フィルタ４２の温度をＰＭ燃焼温度まで早期かつ効率的に上昇させることが可能となり、さらには、燃料噴射制御の総燃料噴射量を効果的に削減することが可能になり、エンジン３０の燃費性能を確実に向上させることが可能になる。

［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態においては、補助制御は、フィルタ再生制御時に併用されるものとして説明したが、排気をリッチ状態にして排気温度を硫黄離脱温度（例えば、約６００℃）まで上昇させて、ＳＣＲ触媒６１を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御時に併用されてもよい。

また、低温側金属板部１５，２５の上面には、所定の高さで突出する熱交換用のフィン１５Ｂ，２５Ｂを複数設けてもよい（図５（Ａ，Ｂ）参照）。フィン１５Ｂ，２５Ｂを形成することで、低温側金属板部１５，２５の表面積が拡大され、低温側金属板部１５，２５と空気との熱交換により、低温側金属板部１５，２５の冷却が促進されるようになる。結果として、低温側金属板部１５，２５と高温側金属板部１３，２３との温度差が拡大することになり、熱電素子１１，２１での発電を促進することが可能になる。フィン１５Ｂ，２５Ｂを構成する材料としては、特に限定されないが、熱伝導率及びコストの観点から銅及びアルミニウムを好適に採用することができる。

１ 車両
４ 筒内インジェクタ
５ 排気管インジェクタ
１０ 熱電発電システム
１１ 第１熱電素子
１３ 高温側金属板部
１５ 低温側金属板部
１５Ａ 送受電装置
１９ 送受電装置
２１ 第２熱電素子
２３ 高温側金属板部
２５ 低温側金属板部
２５Ａ 送電装置
２９ 受電装置
３０ エンジン
３２ 上流配管
３３ 接続配管
３４ 下流配管
４０ 前段後処理装置
４１ 酸化触媒
４２ フィルタ
５０ 後段後処理装置
６１ ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）
７０ 車載バッテリ
１００ 制御装置
１１０ 酸化触媒温度推定部
１２０ 触媒昇温制御部
１３０ フィルタ再生制御部
１４０ 補助制御部
１５０ 発電制御部

Claims (4)

1. エンジンの排気系に設けられており、排気を浄化する後処理装置と、
   前記後処理装置の外周側、又は、前記後処理装置よりも上流側に排気からの廃熱を伝達可能に配置される高温側金属板部と、前記高温側金属板部の外周側に配置される低温側金属板部と、を含み、前記高温側金属板部と前記低温側金属板部とに生じる温度差により発電可能な第１熱電素子と、
   前記後処理装置に流入する排気の温度を上昇させて、前記後処理装置の浄化能力を回復させる再生制御時に、電力を前記第１熱電素子に供給することにより前記高温側金属板部を発熱させ、前記後処理装置を加熱する補助制御を実施する補助制御部と、を備える
   ことを特徴とする熱電発電システム。
2. 前記後処理装置よりも下流側の排気管の外周側に排気からの廃熱を伝達可能に配置される高温側金属板部と、該高温側金属板部の外周側に配置される低温側金属板部と、を含み、該高温側金属板部と該低温側金属板部とに生じる温度差により発電可能な第２熱電素子をさらに備え、
   前記補助制御部は、前記再生制御時に、前記第２熱電素子で発電した電力を、前記第１熱電素子に供給することにより、前記補助制御を実施する
   請求項１に記載の熱電発電システム。
3. 前記後処理装置は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを含み、
   前記再生制御は、前記フィルタの温度を上昇させて、該フィルタに堆積した前記粒子状物質を燃焼除去するフィルタ再生制御である
   請求項１又は請求項２に記載の熱電発電システム。
4. 前記後処理装置は、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒を含み、
   前記再生制御は、前記ＮＯｘ触媒の温度を上昇させて、該ＮＯｘ触媒を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御である
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の熱電発電システム。

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