JP2021134727A - 排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の昇温速度を向上させる。【解決手段】一態様の排気浄化システムは、排気ガスが流れる排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する触媒と、触媒の温度を取得する触媒温度取得部と、エンジンに燃料を供給する燃料供給装置と、エンジンの駆動によって発電する発電機と、発電機及び燃料供給装置の動作を制御する制御装置と、を備えている。制御装置は、触媒の温度が所定の温度よりも低い場合に、エンジンに発電負荷が生じるように発電機に負荷トルクを発生させると共に、発電負荷に応じた出力が得られるように燃料供給装置からエンジンへの燃料の供給量を増加させる暖気制御を行う。【選択図】図１

Description

本開示は、排気浄化システムに関する。

内燃機関によって生成された排気ガスを浄化する排気浄化装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、ディーゼル機関の下流側に選択還元触媒（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を配置し、尿素水を加水分解して得られたアンモニアガスを還元剤として用いて、ディーゼル機関の排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元することが記載されている。

特開２０１１−１１２００６号公報

上述のような選択還元触媒は、活性温度まで昇温されたときに還元能力が発揮される。エンジン始動時のように、選択還元触媒の温度が活性温度よりも低いときには選択還元触媒の還元作用が働かないため、選択還元触媒が活性温度に昇温されるまで排気ガスに含まれる窒素酸化物が十分に浄化されず、窒素酸化物が外部に放出される恐れがある。窒素酸化物の放出量を低減するためには、触媒の温度を早期に活性温度まで昇温することが求められる。

そこで、本開示は、触媒の昇温速度を向上させることを目的とする。

一態様では、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気浄化システムが提供される。この排気浄化システムは、排気ガスが流れる排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する触媒と、触媒の温度を取得する触媒温度取得部と、エンジンに燃料を供給する燃料供給装置と、エンジンの駆動によって発電する発電機と、発電機及び燃料供給装置の動作を制御する制御装置と、を備えている。制御装置は、触媒の温度が所定の温度よりも低い場合には、エンジンに発電負荷が印加されるように発電機に負荷トルクを発生させると共に、発電負荷に応じた出力が得られるように燃料供給装置からエンジンへ供給される燃料の量を増加させる暖気制御を実行する。

上記態様に係る排気浄化システムでは、触媒の温度が所定の温度よりも低い場合には、燃料の供給量が増加される。燃料の供給量が増加することにより、エンジンから排出される排気ガスの温度が上昇するので、触媒の昇温速度を向上させることができる。燃料の増加に伴ってエンジンの出力が増加するとエンジン出力とエンジンの負荷のバランスが乱れる可能性があるが、上記態様では、負荷トルクを発生させてエンジンに発電負荷を印加しているので、エンジン出力と負荷のバランスの乱れを抑制することができる。これにより、エンジンが軽負荷状態で動作することが防止され、その結果、エンジンが故障する可能性を低減することができる。

一実施形態に係る排気浄化システムは、発電機によって発電された電力を用いてエンジンに圧縮空気を供給する電動式過給器を更に備えていてもよい。燃料の供給量が増加すると空燃比が乱れる可能性があるが、この実施形態では、電動式過給器によってエンジンに圧縮空気を供給しているので、空燃比の乱れを抑制することができる。

一実施形態に係る排気浄化システムは、エンジンの排気弁の開閉を制御する可変動弁機構を更に備え、制御装置は、暖気制御の実行時には、暖気制御が実行されない通常制御時よりも排気弁の開放タイミングが早まるように可変動弁機構の動作を制御してもよい。排気弁の開放タイミングを早めることにより、エンジンの排気ガスの熱エネルギーを上昇させることができるので、触媒の昇温速度を向上させることができる。

一実施形態に係る排気浄化システムは、排気ガスの流れを用いてエンジンに圧縮空気を供給する排気タービン式過給器と、排気ガスを触媒に導く第１の排気通路と、排気ガスを排気タービン式過給器に導く第２の排気通路と、エンジンからの排気ガスの出力先を第１の排気通路と第２の排気通路との間で切り替えるバルブと、を更に備え、制御装置は、暖気制御の実行時には、排気ガスが第１の排気通路に出力され、通常制御時には、排気ガスが第２の排気通路に出力されるように、バルブを制御してもよい。

上記実施形態では、暖気制御の実行時には、排気ガスが第１の排気通路を介して触媒に供給されるので、排気タービン式過給器に熱エネルギーを奪われることなく、触媒を優先的に昇温させることができる。一方、通常制御時には、第２の排気通路を介して排気タービン式過給に排気ガスを供給することによって、排気ガスのエネルギーを利用してエンジンを過給することができる。

一実施形態に係る排気浄化システムは、発電機によって発電された電力を用いて触媒を加熱する電気ヒータを更に備えてもよい。この実施形態では、電気ヒータを用いて触媒を加熱することにより、触媒の昇温速度を向上させることができる。

一実施形態では、触媒が、アンモニアを還元剤として用いて排気ガスに含まれる排気ガスを還元する選択還元触媒であってもよい。

本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、触媒の昇温速度を向上させることができる。

一実施形態の排気浄化システムの構成を概略的に示す図である。 可変動弁機構による排気弁の開放タイミングを示す図である。 窒素酸化物の排出量を示す図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととし、同一又は相当の部分に対する重複した説明は省略する。

図１は、一実施形態に係る排気浄化システムの概略構成図である。排気浄化システム１は、エンジン（内燃機関）を有する車両に搭載され、車両のエンジン１０から排出された排気ガスを浄化する。排気浄化システム１が搭載される車両は、駆動源としてエンジン１０及びモータジェネレータ５１を備えるハイブリッド車であってもよい。

エンジン１０は、例えばディーゼルエンジンである。図１に示すように、エンジン１０は、複数の気筒１１と、複数の気筒１１から空気を排出する排気マニホールド１２と、複数の気筒１１内に空気を供給する吸気マニホールド１３と、を有している。複数の気筒１１の各々の内部には、ピストンが設けられ、当該ピストンが各気筒１１内で往復移動することにより、クランクが回転させられる。また、複数の気筒１１の各々には、吸気弁１１ａ及び排気弁１１ｂが形成されている。なお、各気筒１１には、複数の吸気弁１１ａと複数の排気弁１１ｂが形成されていてもよい。後述するように、エンジン１０には、複数の気筒１１のバルブタイミング（吸気弁１１ａや排気弁１１ｂの開閉タイミング）を変更する可変動弁機構１４が設けられている。エンジン１０には、排気マニホールド１２を介して排気管１５が接続されている。

図１に示すように、排気浄化システム１は、排気浄化装置２０、排気タービン式過給器３０及び電動式過給器４０を備えている。排気浄化装置２０は、排気管１５の下流側に設けられ、エンジン１０から排出された排気ガスを浄化する。

図１に示すように、排気浄化装置２０は、酸化触媒２１、フィルタユニット２２及び選択還元触媒２３を有している。酸化触媒２１、フィルタユニット２２及び選択還元触媒２３は、排気管１５に連通するケース２０ｃ内に収容されている。排気管１５及びケース２０ｃは、エンジン１０からの排気ガスが流れる排気通路Ｐを構成する。酸化触媒２１、フィルタユニット２２及び選択還元触媒２３は、排気通路Ｐの上流側（エンジン１０側）から、この順にケース２０ｃ配置されている。

酸化触媒２１は、例えばアルミナ製の担体に、白金、パラジウム等の貴金属、又は、金属酸化物等の触媒成分を担持させたものである。酸化触媒２１は、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化させて浄化する。この酸化触媒２１は、例えば２２０℃以上の温度域で活性化される。

フィルタユニット２２は、ケース２０ｃ内における酸化触媒２１の下流側に設けられている。フィルタユニット２２は、例えばＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を含んでおり、排気ガス中の粒子状物質を捕集する。このフィルタユニット２２には、窒素酸化物等を酸化させる酸化触媒が担持されていてもよい。この酸化触媒は、エンジン１０から供給された未燃の燃料を酸化反応させて、その酸化反応によって生じる熱を用いて捕集された粒子状物質を燃焼させる。

選択還元触媒２３は、ケース２０ｃ内におけるフィルタユニット２２の下流側に設けられている。選択還元触媒２３は、アンモニアを還元剤として用いて窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｎ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）に還元する。この選択還元触媒２３は、例えば１８０℃以上の高温域で活性化され、窒素酸化物を還元する能力を獲得する。

ケース２０ｃ内における選択還元触媒２３の上流側には、噴射器２４が設けられている。噴射器２４は、尿素供給器２５に接続されており、この尿素供給器２５は、噴射器２４を介してタンク内に貯えられた尿素をケース２０ｃ内に供給する。尿素供給器２５からケース２０ｃに供給された尿素は、ケース２０ｃを流れる排気ガスの熱で加水分解されてアンモニアになる。このアンモニアは、選択還元触媒２３上で窒素酸化物と反応して窒素酸化物を還元する。なお、尿素供給器２５からケース２０ｃ内に供給される尿素の量は、後述する制御装置６０によって制御される。

一実施形態では、排気浄化装置２０は、電気ヒータ２６を有していてもよい。電気ヒータ２６は、例えば選択還元触媒２３を囲むように設けられている。電気ヒータ２６は、後述するバッテリ５３に電気的に接続され、当該バッテリ５３から供給される電力によって発熱して選択還元触媒２３を加熱する。また、ケース２０ｃ内には、排気ガスの温度を計測する温度センサ２７が設けられていてもよい。この温度センサ２７は、例えば選択還元触媒２３の上流側で排気ガスの温度を計測し、計測された温度を示す温度情報を後述する制御装置６０に出力する。制御装置６０は、温度センサ２７から出力された温度情報の経時的変化に基づいて、選択還元触媒２３の温度を取得する。すなわち、温度センサ２７及び制御装置６０は、選択還元触媒２３の温度を取得する触媒温度取得部７０を構成する。

排気タービン式過給器３０は、排気ガスの流れを用いてエンジン１０に圧縮空気を供給する機能を有している。排気タービン式過給器３０は、例えばターボチャージャーであり、タービンホイール３１とコンプレッサホイール３２とを有している。タービンホイール３１は、排気管１５に連通するタービン室３１ｃ内に設けられており、エンジン１０から排出された排気ガスの流れによって回転する。コンプレッサホイール３２は、コンプレッサ室３２ｃ内に設けられ、回転軸３３によってタービンホイール３１に連結されている。コンプレッサホイール３２は、タービンホイール３１の回転に伴って回転する。

排気タービン式過給器３０のコンプレッサ室３２ｃには、第１吸気管３５及び第２吸気管３６が接続されている。コンプレッサホイール３２は、回転することによって、第１吸気管３５からコンプレッサ室３２ｃ内に空気を取り込み、圧縮された空気を第２吸気管３６へ送り出す。第２吸気管３６へ送り出された空気は、第３吸気管３７を介してエンジン１０に供給される。なお、エンジン１０に供給される空気は、経路の途中でインタークーラー３８によって冷却されてもよい。

第１吸気管３５には、コンプレッサバルブ３９が設けられている。コンプレッサバルブ３９は、コンプレッサ室３２ｃへの空気の供給と供給の遮断とを切り替えることができる。コンプレッサバルブ３９は、後述する制御装置６０に接続されており、制御装置６０によってその開閉が制御される。

電動式過給器４０は、後述するモータジェネレータ５１によって発電された電力を用いてエンジン１０に圧縮空気を供給する機能を有している。電動式過給器４０は、例えば電動スーパーチャージャーであり、コンプレッサ４１及びモータ４２を有している。コンプレッサ４１は、モータ４２の駆動力を受けて回転して第１吸気管３５から空気を取り込み、圧縮された空気をインタークーラー３８に供給する。インタークーラー３８で冷却された空気は、第３吸気管３７を介してエンジン１０に供給される。

排気浄化システム１は、可変動弁機構１４を更に備えている。可変動弁機構１４は、エンジン１０の吸気弁１１ａ及び排気弁１１ｂの開弁タイミングを変更可能とするものである。一実施形態では、可変動弁機構１４は、吸気カム１４ａ及び排気カム１４ｂを有しており、吸気カム１４ａ及び排気カム１４ｂの位相角を変化させることにより、吸気弁１１ａ及び排気弁１１ｂの開度をそれぞれ制御する。可変動弁機構１４の動作は、後述する制御装置６０によって制御される。

図１に示すように、排気管１５には、バルブ１６が設けられている。バルブ１６は、例えば三方弁であり、第１ポート１６ａ、第２ポート１６ｂ及び第３ポート１６ｃを有している。また、排気管１５は、流路Ｌ１、流路Ｌ２（第２の排気通路）、流路Ｌ３（第１の排気通路）及び流路Ｌ４を含んでいる。流路Ｌ１の一端は、エンジン１０の排気マニホールド１２に接続され、流路Ｌ１の他端は、バルブ１６の第１ポート１６ａに接続されている。流路Ｌ２の一端は、バルブ１６の第２ポート１６ｂに接続され、流路Ｌ２の他端は、排気タービン式過給器３０のタービン室３１ｃに接続されている。流路Ｌ３の一端は、バルブ１６の第３ポート１６ｃに接続され、流路Ｌ３の他端は、流路Ｌ４の途中位置に接続されている。流路Ｌ４の一端は、排気タービン式過給器３０のタービン室３１ｃに接続され、流路Ｌ４の他端は、排気浄化装置２０のケース２０ｃに接続されている。

バルブ１６は、排気ガスの出力先を流路Ｌ２と流路Ｌ３との間で切り替えることができる。例えば、バルブ１６の第１ポート１６ａと第２ポート１６ｂとが連通された場合には、エンジン１０からの排気ガスは流路Ｌ１，Ｌ２を通ってタービン室３１ｃへ送られる。タービン室３１ｃに送られた排気ガスは、タービンホイール３１を回転させる。一方、バルブ１６の第１ポート１６ａと第３ポート１６ｃとが連通された場合には、エンジン１０からの排気ガスは、流路Ｌ３に送られる。流路Ｌ３に送られた排気ガスは、流路Ｌ３及び流路Ｌ４を通って排気浄化装置２０に送られる。排気浄化装置２０へ送られた排気ガスは、酸化触媒２１、フィルタユニット２２及び選択還元触媒２３によって浄化される。すなわち、流路Ｌ３は、エンジン１０からの排気ガスを排気タービン式過給器３０を経由せずに流路Ｌ４へ送るバイパス通路として機能する。

図１に示すように、排気浄化システム１は、モータジェネレータ（発電機）５１、インバータ５２、バッテリ５３、燃料供給装置５５及び制御装置６０を更に備えている。

モータジェネレータ５１は、エンジン１０の出力軸に接続されており、電動機及び発電機として機能する。モータジェネレータ５１が電動機として機能する場合には、モータジェネレータ５１は、バッテリ５３から電力の供給を受けて車両を駆動させるための動力を発生する。一方、モータジェネレータ５１が発電機として機能する場合には、モータジェネレータ５１は、回生発電用の負荷トルクを発生させ、エンジン１０の回転によって発電する。モータジェネレータ５１が発電した電力は、インバータ５２を介してバッテリ５３に供給される。

バッテリ５３は、例えばリチウムイオン電池等の種々の二次電池である。インバータ５２は、モータ４２、モータジェネレータ５１及びバッテリ５３に電気的に接続されており、モータ４２、モータジェネレータ５１及びバッテリ５３に供給される電力を制御する。例えば、モータジェネレータ５１が電動機として機能する場合には、インバータ５２は、バッテリ５３の直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ５１に供給する。一方、モータジェネレータ５１が発電機として機能する場合には、モータジェネレータ５１によって発電された電力を受けてバッテリ５３を充電する。さらに、インバータ５２は、モータ４２に電力を供給して、電動式過給器４０を作動させる。

燃料供給装置５５は、エンジン１０に軽油等の燃料を供給する。燃料供給装置５５は、例えば、燃料を貯える燃料タンクと、燃料をエンジン１０に噴射する噴射器とを有している。燃料供給装置５５は、制御装置６０に接続されており、制御装置６０からの制御信号に応じてエンジン１０に対する燃料の供給量を調整可能に構成されている。

制御装置６０は、排気浄化システム１全体の動作を制御する。制御装置６０は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。制御装置６０は、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種機能を実現する。

制御装置６０は、バルブ１６、温度センサ２７、コンプレッサバルブ３９、モータジェネレータ５１、インバータ５２及び燃料供給装置５５と通信可能に接続されている。例えば、制御装置６０は、温度センサ２７からケース２０ｃ内の排気ガスの温度情報を取得し、温度情報の経時的変化から選択還元触媒２３の温度を取得する。制御装置６０は、選択還元触媒２３の温度に応じて、バルブ１６の各ポートの接続状態、コンプレッサバルブ３９の開閉、モータジェネレータ５１の動作、インバータ５２の動作、及び、燃料供給装置５５からエンジン１０への燃料の供給量を制御する。

制御装置６０は、選択還元触媒２３の温度に応じて、暖気制御又は通常制御を実行する。より詳細には、制御装置６０は、選択還元触媒２３の温度が所定の温度よりも低い場合には暖気制御を実行し、選択還元触媒２３の温度が所定の温度以上の場合には通常制御を実行する。暖気制御は、選択還元触媒２３を急速に昇温させる制御である。なお、所定の温度は、予め定められた温度であり、例えば選択還元触媒２３の活性温度（例えば１８０℃）であってもよい。

まず、制御装置６０によって行われる暖気制御について説明する。上記のように、暖気制御は、選択還元触媒２３の温度が所定の温度よりも低いときに行われる。暖気制御時には、制御装置６０は、第１ポート１６ａと第３ポート１６ｃとが連通し、第１ポート１６ａと第２ポート１６ｂの連通が遮断されるようにバルブ１６を制御する。この制御によって、エンジン１０からの排気ガスは、タービン室３１ｃに供給されることなく、排気浄化装置２０に供給される。排気浄化装置２０に供給された排気ガスは、酸化触媒２１、フィルタユニット２２及び選択還元触媒２３を加熱する。

また、暖気制御時には、制御装置６０は、コンプレッサバルブ３９を閉鎖させる。コンプレッサバルブ３９の閉鎖によって、排気タービン式過給器３０の作動が停止され、排気ガスのエネルギーが排気タービン式過給器３０に奪われることが防止される。その結果、排気浄化装置２０が優先的に加熱される。

さらに、暖気制御時には、制御装置６０は、モータジェネレータ５１に負荷トルクを発生させる。この負荷トルクとは、エンジン１０の回転によって回生発電を行うための負のトルクである。エンジン１０が、負荷トルクに抗して回転することによって、モータジェネレータ５１において回生電力が発生する。

ここで、モータジェネレータ５１が負荷トルクを発生させることにより、エンジン１０には発電負荷が印加させる。このとき、制御装置６０は、エンジン１０において発電負荷に応じたエンジン出力が得られるように、燃料供給装置５５からエンジン１０へ供給される燃料の供給量を増加させる。例えば、制御装置６０は、エンジン１０の出力と負荷とが釣り合うように、発電負荷に応じた分だけエンジン１０への燃料の供給量を増加させる。エンジン１０への燃料の供給量が増加することにより、エンジン１０から排出される排気ガスの熱エネルギーが増加する。この排気ガスが排気浄化装置２０に供給されることにより、酸化触媒２１、フィルタユニット２２及び選択還元触媒２３の昇温速度が向上する。

モータジェネレータ５１によって発電された電力は、インバータ５２に送られる。インバータ５２は、発電された電力の一部をバッテリ５３に供給してバッテリ５３を充電する。また、インバータ５２は、発電された電力の一部を電動式過給器４０のモータ４２に供給して、電動式過給器４０を作動させる。電動式過給器４０の作動によって、エンジン１０に圧縮空気が供給される。エンジン１０への空気の供給量が増加することによって、燃料の増加に伴う空燃比の乱れが抑制される。また、モータジェネレータ５１によって発電された電気を用いて電動式過給器４０を動作させることによって、バッテリ５３の電力を消費せずにエンジン１０への空気の供給量を増加させることができる。

さらに、インバータ５２は、モータジェネレータ５１によって発電された電力の一部をバッテリ５３を介して電気ヒータ２６に供給してもよい。電気ヒータ２６は、供給された電力によって発熱し、選択還元触媒２３を加熱する。その結果、暖気制御時の選択還元触媒２３の昇温速度がより早められる。

また、制御装置６０は、暖気制御時には、通常制御時と比較してエンジン１０の排気弁１１ｂの開放タイミングが早まるように可変動弁機構１４を制御してもよい。図２は、排気弁１１ｂの開弁タイミングを示す図である。図２において、ＴＤＣは上死点を意味し、ＢＤＣは下死点を意味している。図２において、破線の曲線Ｒ１は、通常制御時の排気弁１１ｂの開度（排気カム１４ｂのリフト量）を示しており、実線の曲線Ｒ２は、暖気制御時の排気弁１１ｂの開度を示している。

図２に示すように、通常制御時の排気行程では、気筒１１内のピストンが下死点付近にあるクランク角度Ｃ１で排気弁１１ｂが開状態となり、気筒１１内のピストンが上死点付近にあるクランク角度Ｃ２で排気弁１１ｂが閉状態となる。これに対し、暖気制御時の排気行程では、クランク角度Ｃ１よりも早いタイミングであるクランク角度Ｃ３で排気弁１１ｂが開状態となるようにバルブタイミングが変化される（進角させる）。例えば、クランク角度Ｃ３は、クランク角度Ｃ１よりも５０°以上１２０°以下だけ小さな角度であってもよい。暖気制御時の排気行程では、通常制御時と同じクランク角度Ｃ２で排気弁１１ｂが閉状態となる。

暖気制御時には、排気弁１１ｂの開放タイミングが早められることで、膨張行程の途中から排気弁１１ｂが開放されることになり、排気弁１１ｂから排出される排気ガスの熱エネルギーが大きくなる。この排気ガスを排気浄化装置２０に供給することにより、排気浄化装置２０の酸化触媒２１、フィルタユニット２２及び選択還元触媒２３の昇温速度が向上する。

次に、制御装置６０によって行われる通常制御について説明する。上記のように、通常制御は、選択還元触媒２３の温度が所定の温度以上であるときに行われる。通常制御時には、制御装置６０は、インバータ５２を制御して電動式過給器４０のモータ４２への電力供給を停止する。これにより、電動式過給器４０の作動が停止され、電動式過給器４０からエンジン１０への圧縮空気の供給が停止される。

また、制御装置６０は、第１ポート１６ａと第３ポート１６ｃとの連通が遮断され、第１ポート１６ａと第２ポート１６ｂとが連通されるようにバルブ１６を制御する。この制御によって、エンジン１０からの排気ガスは、タービン室３１ｃに供給され、タービンホイール３１が回転する。さらに、制御装置６０は、コンプレッサバルブ３９を開放させる。コンプレッサバルブ３９の開放によって、第１吸気管３５からコンプレッサ室３２ｃ内に空気が取り込こまれ圧縮される。圧縮された空気は、第２吸気管３６及び第３吸気管３７を介してエンジン１０に供給される。これにより、エンジン１０が過給される。

さらに、通常制御では、制御装置６０は、車両の走行状態に応じてモータジェネレータ５１の動作を制御する。例えば、制御装置６０は、車両の減速時には、回生ブレーキを使用して発電するようにモータジェネレータ５１を制御し、車両の加速時には、バッテリ５３に蓄電された電力を利用して駆動力を発生するようにモータジェネレータ５１を制御する。

図３は、選択還元触媒２３の温度と窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量との関係を示している。図３において、線Ａ１は、エンジン１０から排出される窒素酸化物の積算量を意味しており、線Ａ２は、大気中に放出される窒素酸化物の積算量を意味している。図３において、線Ａ３は、選択還元触媒２３の温度の経時的変化を意味しており、線Ａ４は、大気中に放出される窒素酸化物の目標積算量である。選択還元触媒２３の温度が活性温度（ここでは、１８０℃）よりも低いときには窒素酸化物が浄化されないため、図３に示すように、車両の始動時から選択還元触媒２３の温度が活性温度に達するまでの間に、目標積算量よりも多くの窒素酸化物が大気中に放出されることとなる。大気中に放出される窒素酸化物の積算量を目標積算量の範囲内に抑えるためには、車両の始動時から選択還元触媒２３の温度が活性温度に達するまでに要する時間を短縮することが必要である。

このような問題に対し、上記実施形態に係る排気浄化システム１では、選択還元触媒２３の温度が所定の温度よりも低い場合には、暖気制御が行われ、燃料の供給量が増加される。燃料の供給量が増加することにより、エンジン１０から排出される排気ガスの温度が上昇されるので、選択還元触媒２３の昇温速度を向上させることができる。選択還元触媒２３の昇温速度が向上することにより、選択還元触媒２３の温度が活性温度に達するまでに要する時間を短縮することができるので、大気中に放出される窒素酸化物の量を低減することができる。なお、燃料の増加に伴ってエンジン１０の出力が増加するとエンジン１０の出力と負荷のバランスが乱れる可能性があるが、排気浄化システム１では、負荷トルクを発生させてエンジン１０に発電負荷を生じさせているので、エンジン１０の出力と負荷のバランスの乱れを抑制することができる。これにより、エンジン１０が軽負荷状態で動作することが防止され、その結果、エンジンが故障する可能性を低減することができる。

また、上記実施形態に係る排気浄化システム１では、暖気制御の実行時には、暖気制御が実行されない通常制御時よりも排気弁１１ｂの開放タイミングが早まるように可変動弁機構１４を制御しているので、エンジン１０の排気ガスの熱エネルギーを増加させることができる。したがって、選択還元触媒２３の昇温速度を向上させることができる。

以上、種々の実施形態に係る排気浄化システムについて説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。

例えば、上記実施形態では、暖気制御時に、通常制御時と同じクランク角度Ｃ２で排気弁１１ｂが閉状態となるようにしているが、排気弁１１ｂの閉鎖タイミングは任意に設定することができる。例えば、制御装置６０は、暖気制御時には、通常制御時よりも早いタイミングで排気弁１１ｂを開放すると共に、通常制御時よりも早いタイミングで排気弁１１ｂを閉鎖してもよい。

また、上記実施形態では、温度センサ２７で計測された排気ガスの温度に基づいて選択還元触媒２３の温度を取得しているが、温度センサを用いて選択還元触媒２３の温度を直接計測してもよい。また、一実施形態では、エンジン１０の温度、ラジエター内の冷却水の温度等が予め定められた閾値よりも低いときに、選択還元触媒２３の温度が所定の温度よりも低いと判定し、暖気制御を実行してもよい。さらに、選択還元触媒２３とは異なる他の触媒、例えば酸化触媒２１の温度が所定の温度よりも低いときに暖気制御が実行されてもよい。

また、図１に示す例では、インバータ５２が、バッテリ５３を介して電気ヒータ２６に電力を供給しているが、一実施形態では、インバータ５２が、モータジェネレータ５１によって発電された電力をバッテリ５３を介さずに電気ヒータ２６に直接供給してもよい。

上記実施形態では、モータジェネレータ５１が、電動機及び発電機として機能しているが、少なくとも発電機として機能すればよい。

１…排気浄化システム、１０…エンジン、１１ｂ…排気弁、１４…可変動弁機構、１６…バルブ、２３…選択還元触媒、２６…電気ヒータ、３０…排気タービン式過給器、４０…電動式過給器、５１…モータジェネレータ（発電機）、５５…燃料供給装置、６０…制御装置、７０…触媒温度取得部、Ｐ…排気通路。

Claims (6)

1. エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気浄化システムであって、
   前記排気ガスが流れる排気通路に設けられ、前記排気ガスを浄化する触媒と、
   前記触媒の温度を取得する触媒温度取得部と、
   前記エンジンに燃料を供給する燃料供給装置と、
   前記エンジンの駆動によって発電する発電機と、
   前記発電機及び前記燃料供給装置の動作を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記触媒の温度が所定の温度よりも低い場合には、前記エンジンに発電負荷が印加されるように前記発電機に負荷トルクを発生させると共に、前記発電負荷に応じたエンジン出力が得られるように前記燃料供給装置から前記エンジンへ供給される前記燃料の量を増加させる暖気制御を実行する、排気浄化システム。
2. 前記発電機によって発電された電力を用いて前記エンジンに圧縮空気を供給する電動式過給器を更に備える、請求項１に記載の排気浄化システム。
3. 前記エンジンの排気弁の開閉を制御する可変動弁機構を更に備え、
   前記制御装置は、前記暖気制御の実行時には、前記暖気制御が実行されない通常制御時よりも前記排気弁の開放タイミングが早まるように前記可変動弁機構の動作を制御する、請求項１又は２に記載の排気浄化システム。
4. 前記排気ガスの流れを用いて前記エンジンに圧縮空気を供給する排気タービン式過給器と、
   前記排気ガスを前記触媒に導く第１の排気通路と、
   前記排気ガスを前記排気タービン式過給器に導く第２の排気通路と、
   前記エンジンからの前記排気ガスの出力先を前記第１の排気通路と前記第２の排気通路との間で切り替えるバルブと、
   を更に備え、
   前記制御装置は、前記暖気制御の実行時には、前記排気ガスが前記第１の排気通路に出力され、前記通常制御時には、前記排気ガスが前記第２の排気通路に出力されるように、前記バルブを制御する、請求項３に記載の排気浄化システム。
5. 前記発電機によって発電された電力を用いて前記触媒を加熱する電気ヒータを更に備える、請求項１〜４の何れか一項に記載の排気浄化システム。
6. 前記触媒が、アンモニアを還元剤として用いて排気ガスに含まれる排気ガスを還元する選択還元触媒である、請求項１〜５の何れか一項に記載の排気浄化システム。

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