JP2022094444A - 触媒昇温システム - Google Patents

Abstract

【課題】現行の触媒を用いることで開発期間や各種試験期間を短縮し、低コストかつ効果的に触媒の昇温ができる触媒昇温システムを提供する。【解決手段】排気ガスが触媒非経由となるように排気管１４の上流側における分岐位置から分岐して排気管１４の下流側における合流位置にて合流する循環・バイパス管７０を設けた。さらに、循環・バイパス管７０には合流位置における排気ガスを吸気圧縮する電動コンプレッサ３０を設け、従来捨てていた排気熱を循環させて再利用するとともに、電動コンプレッサ３０が排気を圧縮した際に発生する熱も利用する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関を搭載した車両に設けられている触媒を昇温する触媒昇温システムに関する。

内燃機関を搭載した車両として例えばディーゼルエンジンを搭載した車両では、いわゆる排ガス規制に対応するため、その排気経路には酸化触媒や触媒担持フィルタなどが設けられている。これら触媒には活性状態となる適温（触媒ごとに異なるが例えば約３００～４００℃）があり、排気ガスを効果的に浄化するべく触媒をできる限り早くその適温まで昇温することが求められ、従来、触媒の昇温技術が考案されている。

例えば特許文献１には、セラミックス基体（触媒）の内部に導電部材群を設置し、当該導電部材群が、セラミックス基体の外側を取り巻くコイルに電流を流すことで発生する誘導加熱を利用してセラミックス基体を加熱・昇温する内燃機関の排気浄化装置が開示されている。

特開２０２０－９４５３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の排気浄化装置のコイル等を、コイル等を有していない現行の触媒に適用する場合、触媒の設計自体を見直し、変更する必要が生じる。触媒の設計を変更した場合、試作品の開発と評価はもちろんのこと、耐久試験や信頼性試験などを再度実施する必要があり、多大な費用と期間が必要となるので、あまり好ましくない。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、現行の触媒を用いることで開発期間や各種試験期間を短縮し、低コストかつ効果的に触媒の昇温ができる触媒昇温システムを提供することを課題とする。

上記課題を達成するため、第１の発明は、内燃機関の排気経路に設けられた触媒を昇温する触媒昇温システムであって、前記内燃機関からの排気を前記触媒を経由させて大気へ導く排気管と、前記触媒の下流側の前記排気管に設けられた下流側分岐・合流位置と、前記触媒の上流側の前記排気管に設けられた上流側分岐・合流位置と、に接続されて前記下流側分岐・合流位置から前記上流側分岐・合流位置へと排気を戻すことが可能な循環・バイパス管と、前記循環・バイパス管に設けられて、前記循環・バイパス管を介して前記下流側分岐・合流位置から吸引した排気を、前記循環・バイパス管を介して前記上流側分岐・合流位置へ圧送することが可能な電動コンプレッサと、前記下流側分岐・合流位置から前記循環・バイパス管へと少なくとも一部の排気の流入を許容する流入許容状態にすることと前記下流側分岐・合流位置から前記循環・バイパス管へ排気が流入することを禁止する流入禁止状態にすることを切替可能な第１切替バルブと、前記触媒の温度を検出あるいは推定することで取得する触媒温度取得手段と、前記触媒温度取得手段を用いて取得した触媒温度に基づいて、前記電動コンプレッサ及び前記第１切替バルブを制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、取得した前記触媒温度に基づいて前記触媒の昇温を要すると判断した場合、前記第１切替バルブを前記流入許容状態にするとともに前記電動コンプレッサを駆動して、前記循環・バイパス管を経由させて前記下流側分岐・合流位置から前記上流側分岐・合流位置へと少なくとも一部の排気を循環させ、取得した前記触媒温度に基づいて前記触媒の昇温を要しないと判断した場合、前記第１切替バルブを前記流入禁止状態にするとともに前記電動コンプレッサを停止する、排気循環部を有する、触媒昇温システムである。

次に、第２の発明は、上記第１の発明に係る触媒昇温システムであって、前記第１切替バルブは、前記循環・バイパス管における前記電動コンプレッサと前記上流側分岐・合流位置の間に設けられている、触媒昇温システムである。

次に、第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る触媒昇温システムであって、前記第１切替バルブを含む複数のバルブで構成された第１切替バルブユニット、あるいは、前記第１切替バルブから置き換えられたバルブである第１切替バルブユニット、を有し、前記上流側分岐・合流位置と前記触媒との間の前記排気管を排気管上流位置とし、前記上流側分岐・合流位置と前記電動コンプレッサとの間の前記循環・バイパス管を循環・バイパス管上流位置とし、前記第１切替バルブユニットは、前記上流側分岐・合流位置より上流側の排気管に対して、前記排気管上流位置を開口して前記循環・バイパス管上流位置を閉鎖する通常浄化モードと、前記排気管上流位置と前記循環・バイパス管上流位置の双方を開口する循環浄化モードと、前記排気管上流位置を閉鎖して前記循環・バイパス管上流位置を開口するバイパスモードと、を切替可能であり、前記循環・バイパス管は、前記下流側分岐・合流位置から前記上流側分岐・合流位置へと少なくとも一部の排気を戻すことと、前記触媒を経由させることなく前記上流側分岐・合流位置から前記下流側分岐・合流位置へと排気を導くことが可能であり、前記電動コンプレッサは、駆動した場合は前記循環・バイパス管を介して前記下流側分岐・合流位置から吸引した排気を、前記循環・バイパス管を介して前記上流側分岐・合流位置へ圧送することが可能であり、駆動していない場合は前記上流側分岐・合流位置から前記循環・バイパス管に流入した排気を、前記下流側分岐・合流位置へと通過させることが可能であり、前記制御装置は、前記内燃機関の運転中に前記内燃機関へ燃料が噴射されているか否かを検出する噴射判定部を有し、前記排気循環部にて、前記内燃機関の運転中に燃料が噴射されている場合、かつ、取得した前記触媒温度が所定温度以上である場合は、前記第１切替バルブユニットを前記通常浄化モードにして前記電動コンプレッサを停止し、前記内燃機関の運転中の燃料が噴射されている場合、かつ、取得した前記触媒温度が前記所定温度未満である場合は、前記第１切替バルブユニットを前記循環浄化モードにして前記電動コンプレッサを駆動し、前記内燃機関の運転中に燃料が噴射されていない場合は、前記第１切替バルブユニットを前記バイパスモードにして前記電動コンプレッサを停止する、触媒昇温システムである。

次に、第４の発明は、上記第３の発明に係る触媒昇温システムであって、触媒昇温システムであって、前記排気管における前記下流側分岐・合流位置の下流側には、前記下流側分岐・合流位置から大気へと排気を導く放出許容状態と、前記下流側分岐・合流位置から大気へ排気の一部を放出して残りの排気の放出を禁止する放出制限状態と、を切替可能な第２切替バルブが設けられており、前記制御装置は、前記排気循環部にて、前記第１切替バルブユニットを前記通常浄化モードにした場合は前記第２切替バルブを前記放出許容状態にして、前記第１切替バルブユニットを前記循環浄化モードにした場合は前記第２切替バルブを前記放出制限状態にして、前記第１切替バルブユニットを前記バイパスモードにした場合は前記第２切替バルブを前記放出許容状態にする、触媒昇温システムである。

次に、第５の発明は、上記第３の発明または第４の発明に係る触媒昇温システムであって、前記循環・バイパス管には、前記電動コンプレッサをバイパスするコンプレッサバイパス管と、経路切替バルブと、が設けられており、前記経路切替バルブは、前記循環・バイパス管を、前記電動コンプレッサを経由して前記コンプレッサバイパス管を経由しない圧送経路と、前記コンプレッサバイパス管を経由して前記電動コンプレッサを経由しないバイパス経路と、に切替可能であり、前記制御装置は、前記排気循環部にて、前記電動コンプレッサを駆動する場合は前記経路切替バルブを前記圧送経路に切り替え、前記電動コンプレッサを駆動しない場合は前記経路切替バルブを前記バイパス経路に切り替える、触媒昇温システムである。

次に、第６の発明は、上記第１の発明～第５の発明のいずれか１つに係る触媒昇温システムであって、前記触媒は、前記排気経路に複数設けられており、前記触媒温度取得手段は、最も下流側に設けられた触媒の温度を取得する、触媒昇温システムである。

第１の発明によれば、触媒には一切設計変更を加えておらず、触媒を迂回するバイパス管を設けたうえで電動コンプレッサとバルブを設置するだけの構成である。従来捨てていた排気熱を循環させて再利用するとともに、電動コンプレッサが排気を圧縮した際に発生する熱も利用している。したがって、現行の触媒を用いることで開発期間や各種試験期間を短縮し、低コストかつ効果的に触媒の昇温ができる。

第２の発明によれば、第１切替バルブを電動コンプレッサの吸気側に設ける構成と比較して、浄化前の排気ガスに直接触れることがなくなるため、電動コンプレッサに対する粒子状物質（ＰＭ）や未燃焼ガスの付着などを抑制することができる。

第３の発明によれば、浄化を要しない排気（燃料を噴いていない時の排気）は触媒を通さずにそのまま大気へと放出している。したがって、必要な時だけ触媒を使用することができるため、触媒寿命を延ばすことができる。

第４の発明によれば、電動コンプレッサの吸気側へ積極的に排気を誘導することで、排気熱の再利用率を更に上げることができる。

第５の発明によれば、排気が電動コンプレッサを逆流することがないため、電動コンプレッサを保護することができる。

第６の発明によれば、上流側の触媒の温度が最下流の触媒の温度以上であることは物理的に保証されるので、触媒が複数設けられても簡易に温度管理をすることができる。

第１の実施形態に係る触媒昇温システムを備えた内燃機関システム全体の概略構成の例を説明する図である。 第１の実施形態において通常浄化が行われている場合の排気の流れを示す図である。 第１の実施形態において浄化に加えて触媒昇温が行われている場合の排気の流れを示す図である。 第１の実施形態における制御装置の［全体処理］の処理手順の例を説明するフローチャートである。 第１の実施形態において図４に示すフローチャートの［昇温処理］の詳細を説明するフローチャートである。 第２の実施形態に係る触媒昇温システムを備えた内燃機関システム全体の概略構成の例を説明する図である。 第２の実施形態において通常浄化モードの場合の排気の流れを示す図である。 第２の実施形態において循環浄化モードの場合の排気の流れを示す図である。 第２の実施形態においてバイパスモードの場合の排気の流れを示す図である。 第２の実施形態における制御装置の［全体処理］の処理手順の例を説明するフローチャートである。 第２の実施形態において図１０に示すフローチャートの［触媒迂回処理］の詳細を説明するフローチャートである。 第１切替バルブユニットの変形例を示す図である。

［第１の実施形態に係る内燃機関システム１００の全体構成（図１）］
図１を用いて、本発明に係る触媒昇温システム１０１を備えた内燃機関システム１００の全体構成について説明する。なお、図１の例における内燃機関１０は、ディーゼルエンジンである。

図１に示すように、内燃機関１０には吸排気をするための吸気管１２と排気管１４が接続されており、排気ガスの通路となる排気管１４には、排気ガス浄化装置４０が設けられている。排気ガス浄化装置４０は、上流側に配置される上流側排気ガス浄化装置４１と、下流側に配置される下流側排気ガス浄化装置４５とから構成されている。

上流側排気ガス浄化装置４１の内部には、上流側から、第１酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）４２、粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter。以下、「ＤＰＦ」という。）４４が設けられている。

また、下流側排気ガス浄化装置４５の内部は、上流側から、選択還元触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction。以下、「ＳＣＲ」という。）４６、第２酸化触媒４８が設けられている。ＳＣＲ４６は、ＤＰＦ４４の下流側に排気管１４Ａを介して連結され、排気管１４Ａの内部に尿素水添加弁（還元剤添加弁）１９が設けられている。これら第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６、第２酸化触媒４８は触媒に相当し、以下それぞれについて説明する。

第１酸化触媒４２は、セラミック製の円柱状等に形成されたセル状筒体からなり、その軸方向には多数の貫通孔が形成され、内面に白金（Ｐｔ）等の貴金属がコーティングされている。そして、第１酸化触媒４２は、所定の温度下で多数の貫通孔に排気ガスを通すことにより、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化して除去する。

ＤＰＦ４４は、セラミックス材料等からなる多孔質な部材によって円柱状等に形成され、白金（Ｐｔ）等の触媒物質が含まれており（触媒担持型フィルタと呼ばれる）、軸方向に多数の小孔が設けられたハニカム構造のセル状筒体をなす。各小孔は、隣同士で交互に異なる端部が目封じ部材によって閉塞されている。そして、ＤＰＦ４４は、上流側から各小孔に流入する排気ガスを多孔質材料に通すことで粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、排気ガスのみを隣の小孔を通じて下流側へと流出させる。なお、これら第１酸化触媒４２とＤＰＦ４４、そして後述する第２酸化触媒４８は、３００℃～４００℃が適温とされている。

第１酸化触媒４２の上流側（上流側排気ガス浄化装置４１の上流側）には、燃料添加弁１８と、排気温度検出装置２６Ａ（例えば、排気温度センサ）と、が設けられている。排気温度検出装置２６Ａは、第１酸化触媒４２の上流側の排気管内の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置６０に出力する。燃料添加弁１８は、制御装置６０からの制御信号にて駆動され、微粒子が堆積したＤＰＦ４４を再生する際（粒子状物質を燃焼焼却する際）に、第１酸化触媒４２内で排気ガスと反応させて排気ガスの温度を上昇させるための燃料を噴射する。

なお、第１酸化触媒４２の下流側、且つ、ＤＰＦ４４の上流側には、排気温度検出装置２６Ｂ（例えば、排気温度センサ）が設けられている。更に、ＤＰＦ４４の下流側には、排気温度検出装置２６Ｃ（例えば、排気温度センサ）が設けられている。排気温度検出装置２６Ｂは、第１酸化触媒４２の下流側、且つ、ＤＰＦ４４の上流側を流れる排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置６０に出力する。また、排気温度検出装置２６Ｃは、ＤＰＦ４４の下流側、且つ、ＳＣＲ４６の上流側の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置６０に出力する。

ＳＣＲ４６は、尿素水添加弁１９により添加された尿素水（還元剤溶液）を用いて窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害化する触媒である。具体的には、尿素水添加弁１９から添加（噴射）された尿素水は、排気ガスの排気熱によって加水分解され、その際、アンモニア（ＮＨ₃）が生成される。そして、ＳＣＲ４６を排気ガスが通過する際に、ＳＣＲ４６に吸着したアンモニアによって排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が選択的に還元浄化される。なお、ＳＣＲ４６は、上述した第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４および後述する第２酸化触媒４８と比べて適温となる温度が高く、３５０℃～４５０℃が適温とされている。

アンモニアによるＮＯｘの還元浄化が行われる際、アンモニアがＮＯｘと反応しきれずに余剰となると、その余剰アンモニアがＳＣＲ４６の下流側の排気管１４Ｂを介して第２酸化触媒４８に流入する。かかる場合に、第２酸化触媒４８は、流入した余剰アンモニアを酸化して除去する。

尿素水添加弁１９は、制御装置６０からの制御信号にて駆動され、排気管１４ＡのＤＰＦ４４の下流側、且つ、ＳＣＲ４６の上流側に配置されて、所定時間（例えば、２００ミリ秒～４００ミリ秒である。）毎に、排気ガス中に尿素水（還元剤溶液）を添加（吐出）する。尿素水添加弁１９は、図示しない供給管、尿素水ポンプを介して尿素水タンク（還元剤タンク）に連結される。尿素水ポンプは、制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）６０からの駆動信号により回転駆動される電動ポンプであり、正逆いずれの方向にも回転が可能となっている。尿素水ポンプの正回転により尿素水タンク内の尿素水（還元剤溶液）の吸い上げが行われ、尿素水が供給管を介して尿素水添加弁１９に供給される。また、尿素水ポンプの逆回転により供給管内の尿素水が吸い戻され、尿素水タンク内に流入される。尚、供給管には、供給管内の尿素水の圧力を検出する水圧センサを設けてもよい。

第２酸化触媒４８は、ＳＣＲ４６の下流側に、排気管１４Ｂを介して連結されている。第２酸化触媒４８には、触媒温度検出装置２８（例えば、触媒温度センサ）が設けられている。触媒温度検出装置２８は、第２酸化触媒４８の温度に応じた検出信号を制御装置６０に出力する。ここで、触媒温度検出装置２８によって温度を検出する対象を第２酸化触媒４８としているのは、上流側の触媒（第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６）の温度は、最下流の第２酸化触媒４８の温度以上であることは物理的に保証されるからである。つまり、触媒が複数設けられても、最下流の触媒の温度さえ検出すれば、簡易に温度の管理や温度に基づいた制御をすることができる。

排気管１４Ｂには、ＳＣＲ４６の下流側に、排気温度検出装置（例えば、排気温度センサ）２６Ｄ（例えば、排気温度センサ）が設けられている。排気温度検出装置２６Ｄは、ＳＣＲ４６の下流側、且つ、第２酸化触媒４８の上流側の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置６０に出力する。

以上のように排気管１４は、内燃機関１０からの排気ガスを触媒（第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６、第２酸化触媒４８）を経由させて大気へ導く。

循環・バイパス管７０は、第２酸化触媒４８の下流側の排気管１４に設けられた下流側分岐・合流位置７４と、第１酸化触媒４２の上流側の排気管１４に設けられた上流側分岐・合流位置７２と、に接続される。また、循環・バイパス管７０は、後述する電動コンプレッサ３０の吸気・圧縮によって、下流側分岐・合流位置７４から上流側分岐・合流位置７２へと排気ガスを戻すことが可能である。

電動コンプレッサ３０は、循環・バイパス管７０に設けられる。具体的には、内燃機関システム１００を備える車両に搭載されたバッテリーから動力を得て駆動し、循環・バイパス管７０を介して下流側分岐・合流位置７４から吸引した排気ガスを、循環・バイパス管７０を介して上流側分岐・合流位置７２へ圧送する。上流側分岐・合流位置７２に圧送された排気ガスは、再び触媒（第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６、第２酸化触媒４８）を経由して下流側分岐・合流位置７４に戻り、再び電動コンプレッサ３０に吸気される。これにより、従来捨てていた排気熱を循環させて再利用するとともに、電動コンプレッサ３０が排気ガスを圧縮した際に発生する熱も利用することができる。

第１切替バルブ５０は、電動コンプレッサ３０の排気側に設けられ、排気ガスの流れを制御するものである。一つの流れの制御として、下流側分岐・合流位置７４から循環・バイパス管７０へと、少なくとも一部の排気ガスの流入を許容する流入許容状態にする。電動コンプレッサ３０は、第１切替バルブ５０により排気ガスの流れを流入許容状態に制御した時に、駆動される。ここで「少なくとも一部の排気ガス」としたのは、最下流の第２酸化触媒４８を出た排気ガスには、電動コンプレッサ３０に吸気されずに排気管１４を通ってそのまま大気へ放出されるものもあるからである。

また、第１切替バルブ５０は、もう一つの流れの制御として、下流側分岐・合流位置７４から循環・バイパス管７０へ排気ガスが流入することを禁止する流入禁止状態にする。つまり、第１切替バルブ５０が完全に閉じることで、下流側分岐・合流位置７４から循環・バイパス管７０への排気ガスの流入はもちろん、上流側分岐・合流位置７２から循環・バイパス管７０への排気ガスの流入も禁止される。これにより、排気ガスが循環・バイパス管７０へ流れることは一切なくなり、排気ガスは、通常通り触媒経由で大気へと放出される。しかも、第１切替バルブ５０が電動コンプレッサ３０の排気側に設けられているため、仮に第１切替バルブ５０を電動コンプレッサ３０の吸気側（電動コンプレッサ３０と下流側分岐・合流位置７４の間）に設ける構成と比較して、浄化前の排気ガスに直接触れることがなくなる。よって、電動コンプレッサ３０に対する粒子状物質（ＰＭ）や未燃焼ガスの付着などを抑制することができる。

制御装置６０は、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、記憶装置６３、タイマ６４等を有している。制御装置６０（ＣＰＵ６１）には、種々の装置からの検出信号が入力され制御装置６０（ＣＰＵ６１）は、電動コンプレッサ３０や第１切替バルブ５０への制御信号を出力する。なお、制御装置６０の入出力は、上記の装置、電動コンプレッサ３０あるいは第１切替バルブ５０に限定されるものではない。記憶装置６３は、例えばＦｌａｓｈ－ＲＯＭ等の記憶装置であり、カメラの制御や画像処理等を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。また制御装置６０（ＣＰＵ６１）は、排気循環部６１Ａを有しているが、これらの詳細については後述する。

なお、排気管１４、循環・バイパス管７０、電動コンプレッサ３０、第１切替バルブ５０、触媒温度検出装置２８および制御装置６０（排気循環部６１Ａ）で構成されるのが触媒昇温システム１０１である。

制御装置６０には、吸気管１２に設けられた吸入空気流量検出装置２０（例えば、エアフローメーター）の検出信号、アクセル開度検出装置２２の検出信号、回転検出装置２４の検出信号、のそれぞれが入力されている。また、制御装置６０には、上述した各排気温度検出装置２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄや触媒温度検出装置２８の検出信号が入力されている。

そして、制御装置６０は、これらの入力された検出信号に基づいて内燃機関の運転状態を検出することができる。また、制御装置６０は、検出した内燃機関の運転状態や、アクセル開度検出装置２２からの検出信号に応じて、インジェクタ１６から噴射する燃料量や、燃料添加弁１８から添加（噴射）する未燃燃料量、尿素水添加弁１９から添加（噴射）する尿素水添加量に係る制御信号を出力する。

燃料添加弁１８から排気ガス中に噴射された燃料は、第１酸化触媒４２によって排気ガス中に残った酸素との酸化反応が生じて燃焼し、その発熱により排気ガス温度が上昇する。この高温になった排気ガスによりＤＰＦ４４の床温が上昇して、所定温度以上（例えば、５９０℃以上）になると、ＤＰＦ４４内に堆積した粒子状物質（ＰＭ）が燃焼焼却される。このような状態を所定の時間、維持することによってＤＰＦ４４内に堆積した粒子状物質（ＰＭ）を燃焼させて除去し、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するというＤＰＦ４４の捕集機能を回復（再生）させることができる。

吸入空気流量検出装置２０（例えば、吸気流量センサ）は、内燃機関の吸気管１２に設けられて内燃機関が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置６０に出力する。アクセル開度検出装置２２（例えば、アクセル開度センサ）は、運転者が操作するアクセルの開度（すなわち、運転者の要求負荷）に応じた検出信号を制御装置６０に出力する。回転検出装置２４（例えば、回転センサ）は、例えば、内燃機関のクランクシャフトの回転数（すなわち、エンジン回転数）に応じた検出信号を制御装置６０に出力する。

［第１の実施形態の排気ガスの流れ（図２、図３］
次に図２、図３を用いて、図１に示す触媒昇温システム１０１による排気ガスの流れを説明する。まず、図２では、触媒昇温システム１０１により触媒が適温となり、通常の浄化が行われている場合の排気ガスの流れを示す。

具体的には、内燃機関１０から排出された排気ガスは、排気管１４を通って上流側分岐・合流位置７２に至る。ここで、通常の浄化が行われている場合、第１切替バルブ５０により流入禁止状態となっているため、排気ガスは、第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６、第２酸化触媒４８を通過し、以降は排気管１４を通って大気へと放出される。

次に、図３では、触媒の温度が低く昇温が必要で、触媒昇温システム１０１が働いている場合の排気ガスの流れを示す。この排気ガスの流れは、触媒が昇温される間継続される。具体的には、内燃機関１０から排出された排気ガスは、排気管１４を通って上流側分岐・合流位置７２に至る。ここで、排気ガスは、循環・バイパス管７０から循環してきた排気ガスと合流する。触媒昇温システム１０１が働いている場合、第１切替バルブ５０により流入許容状態となっているためである。合流した２つの排気ガスは、ともに第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６、第２酸化触媒４８を通過しつつこれら触媒に熱をうばわれ、以降は排気管１４を通り下流側分岐・合流位置７４に至る。そして、排気ガスの一部は、電動コンプレッサ３０に吸気・圧縮され、触媒にうばわれずに残った熱に加えて圧縮により生じた熱を持って、再び上流側分岐・合流位置７２に至る。

このように、本実施形態における触媒昇温システム１０１は、触媒には一切設計変更を加えておらず、触媒を迂回するバイパス管を設けたうえで電動コンプレッサとバルブを設置するだけの構成である。従来捨てていた排気熱を循環させて再利用するとともに、電動コンプレッサが排気を圧縮した際に発生する熱も利用している。したがって、現行の触媒を用いることで開発期間や各種試験期間を短縮し、低コストかつ効果的に触媒の昇温ができる。

［第１の実施形態における制御装置６０の処理手順（図４、図５）］
次に、図４、図５に示すフローチャートを用いて、制御装置６０の処理の流れを説明する。制御装置６０は、所定時間毎にて、図４に示す制御フローを起動し、ステップＳ１１０に処理を進める。初期設定としては、電動コンプレッサ３０は停止、第１切替バルブ５０は閉となっている。

ステップＳ１１０にて制御装置６０は、触媒温度検出装置２８から出力された検出信号から触媒温度を取得し、ステップＳ１２０へ処理を進める。

ステップＳ１２０にて制御装置６０は、触媒温度が２００℃以下の場合（Ｙｅｓ）は触媒の昇温を要すると判断しステップＳ１３０へ処理を進める。なお、制御装置６０は、触媒温度が２００℃より高い場合（Ｎｏ）は触媒の昇温を要すると判断して処理を終了し、次の制御フローが開始されるタイミングを待ち受ける。

ところで、先に第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４および第２酸化触媒４８の適温は３００℃～４００℃の範囲で、ＳＣＲ４６は、それよりも比較的高い３５０℃～４５０℃の範囲であると述べた。そうであるなら、例えば取得した触媒温度が３４９℃であっても触媒の昇温を要すると判断しても良いように思われる。にもかかわらず、触媒の昇温を要すると判断する温度を２００℃以下と設定している。

この判断基準は、触媒には化学反応が起こると温度が上がる（昇温反応）ものもあることに加え、熱によって触媒が痛むことを考慮したことに基づく。つまり、２００℃以下を低温領域と定め、後述するように３００℃よりも低い２５０℃までとりあえず昇温させ、後は触媒自体の昇温反応で温度が上がっていくのに任せることとした。これにより触媒寿命を延ばすことができる。

ステップＳ１３０にて制御装置６０は、電動コンプレッサ３０を駆動する。次に、ステップＳ１４０にて制御装置６０は、第１切替バルブ５０を開けて流入許容状態にする。なお、これらステップＳ１３０とステップＳ１４０は、同タイミングで行われるのが望ましく、順序はどちらが先でも後でも構わない。

ステップＳ５００にて制御装置６０は、［昇温処理］を実行してステップＳ１５０へ処理を進める。なお、［昇温処理］（図５）の詳細については後述する。

ステップＳ１５０にて制御装置６０は、第１切替バルブ５０を閉じて流入禁止状態にする。次に、ステップＳ１６０にて制御装置６０は、電動コンプレッサ３０を停止する。なお、これらステップＳ１５０とステップＳ１６０も、同タイミングで行われるのが望ましく、順序はどちらが先でも後でも構わない。

［昇温処理（図５）］
次に図５を用いて、図４に示すフローチャートのステップＳ５００の［昇温処理］の詳細を説明する。図４に示すフローチャートのステップＳ５００の処理を実行する際、制御装置６０は図５に示すステップＳ５１０へ処理を進める。

ステップＳ５１０にて制御装置６０は、一定時間が経過したか否かを判定する。制御装置６０は、一定時間が経過した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ５２０へ処理を進め、一定時間が経過していない場合（Ｎｏ）は一定時間が経過するまでステップＳ５１０の処理を繰り返す。

ステップＳ５２０に進めた場合、制御装置６０は、再度、触媒温度検出装置２８から出力された検出信号から触媒温度を再取得し、ステップＳ５３０へ処理を進める。

ステップＳ５３０にて制御装置６０は、取得した触媒温度が２５０℃に達しか否かを判定する。制御装置６０は、触媒温度が２５０℃に達した場合（Ｙｅｓ）は昇温処理を終了し、触媒温度が２５０℃に達していない場合（Ｎｏ）はステップＳ５１０へ処理を進める。上述したように、触媒を２５０℃までとりあえず昇温させ、後は触媒自体の昇温反応で温度が上がっていくのに任せることとした。

ステップＳ１２０～１６０、Ｓ５００～５３０の処理を実行している制御装置６０（ＣＰＵ６１）は、取得した触媒温度に基づいて触媒の昇温を要すると判断した場合、第１切替バルブ５０を流入許容状態にするとともに電動コンプレッサ３０を駆動して、循環・バイパス管７０を経由させて下流側分岐・合流位置７４から上流側分岐・合流位置７２へと少なくとも一部の排気を循環させ、取得した触媒温度に基づいて触媒の昇温を要しないと判断した場合、第１切替バルブ５０を流入禁止状態にするとともに電動コンプレッサ３０を停止する、排気循環部６１Ａ（図１参照）に相当している。

以上、第１の実施形態に係る触媒昇温システム１０１を説明したが、例えば、以下のような各種の形態を採用することができる。

本実施形態では、制御装置６０によって第１切替バルブ５０を開閉制御することで流入許容状態・流入禁止状態を実現したが、逆止弁を用いてもよい。つまり、上流側分岐・合流位置７２から電動コンプレッサ３０（停止中）を経由して下流側分岐・合流位置７４に至る排気の流れを止め、逆に、下流側分岐・合流位置７４から電動コンプレッサ３０（駆動中）を経由して上流側分岐・合流位置７２に至る排気の流れを許す逆止弁である。このような逆止弁を用いた場合、制御装置６０によって制御する必要がないため、より簡易に触媒昇温システム１０１を実現することができる。

［第２の実施形態に係る内燃機関システム２００の全体構成（図６）］
続いて、図６を用いて、本発明に係る触媒昇温システム２０１を備えた内燃機関システム２００の全体構成について説明する。第２の実施形態では、燃料を噴いていない時は触媒を迂回して排気ガスを大気に放出する点、電動コンプレッサの吸気側へ積極的に排気ガスを誘導すべく触媒の下流で排気を絞っている点が第１の実施形態と異なる。なお、第１の実施形態に係る内燃機関システム１００の各構成と共通するものについては、同じ符号を付して対応させ、その詳細な説明を適宜省略する。

第１切替バルブユニット８０は、第１切替バルブ５０に補助バルブ８１を加えることで構成される。第１切替バルブユニット８０は、第１切替バルブ５０および補助バルブ８１の開閉の組み合わせで、排気ガスの流路が異なる３つのモードを作る。

つまり、第１のモードである通常浄化モードは、上流側分岐・合流位置７２より上流側の排気管１４に対し、排気管上流位置７３Ａを開口して循環・バイパス管上流位置７３Ｂを閉鎖するものである。具体的には、第１切替バルブ５０は閉、補助バルブ８１は開という組み合わせとなる。なお、循環・バイパス管上流位置７３Ｂとは、上流側分岐・合流位置７２と第１酸化触媒４２との間の空間のことであり、排気管上流位置７３Ａとは、上流側分岐・合流位置７２と電動コンプレッサ３０との間の空間のことである。

また、第２のモードである循環浄化モードは、上流側分岐・合流位置７２より上流側の排気管１４に対し、排気管上流位置７３Ａと循環・バイパス管上流位置７３Ｂの双方を開口するものである。具体的には、第１切替バルブ５０も補助バルブ８１も開という組み合わせとなる。

更に、第３のモードであるバイパスモードは、上流側分岐・合流位置７２より上流側の排気管１４に対し、排気管上流位置７３Ａを閉鎖して循環・バイパス管上流位置７３Ｂを開口するものである。具体的には、第１切替バルブ５０は開、補助バルブ８１は閉という組み合わせとなる。

第２切替バルブ８２は、排気管１４における下流側分岐・合流位置７４の下流側に設置され、下流側分岐・合流位置７４から大気へと排気ガスを導く放出許容状態と、下流側分岐・合流位置７４から大気へ排気ガスの一部を放出して残りの排気ガスの放出を禁止する放出制限状態と、を切り替えることができる。具体的には、排気管１４における第２切替バルブ８２の設置個所の近傍にバイパス８４を設ける。これにより、第２切替バルブ８２が全開の時は放出許容状態となり、全閉の時は放出制限状態とすることができる。第２切替バルブ８２の働きにより、排気が電動コンプレッサ３０の吸気側へ誘導されることになるため、電動コンプレッサ３０が吸気圧縮する排気の量が増加し、結果的に排気熱の再利用率を更に上げることができる。

循環・バイパス管７５は、第１の実施形態で説明した流路に加え、上述したバイパスモードの際には、排気ガスが触媒（第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６、第２酸化触媒４８）を経由することなく上流側分岐・合流位置７２から下流側分岐・合流位置７４へと流れる流路にもなり得る。また、循環・バイパス管７５は、電動コンプレッサ３０をバイパスするコンプレッサバイパス管８８を備える。

経路切替バルブ８６は、いわゆる三方弁であり、循環・バイパス管７５とコンプレッサバイパス管８８の分岐・合流位置のうち電動コンプレッサ３０の排気側における位置に設けられる。具体的には、循環浄化モードの際には、循環・バイパス管７５の経路を、電動コンプレッサ３０を経由してコンプレッサバイパス管８８を経由しない圧送経路となるように切り替える。また、バイパスモードの際には、逆にコンプレッサバイパス管８８を経由して電動コンプレッサ３０を経由しないコンプレッサバイパス経路となるように循環・バイパス管７５の経路を切り替える。

制御装置６０は、電動コンプレッサ３０や第１切替バルブ５０のほか、補助バルブ８１、第２切替バルブ８２、経路切替バルブ８６への制御信号を出力する。

［第２の実施形態の排気ガスの流れ（図７～図９）］
次に図７～図９を用いて、図６に示す触媒昇温システム２０１による排気ガスの流れを説明する。まず、図７では、触媒昇温システム２０１により触媒が適温となり、通常浄化モードとなっている場合の排気ガスの流れを示す。

具体的には、内燃機関１０から排出された排気ガスは、排気管１４を通って上流側分岐・合流位置７２に至る。ここで、通常浄化モードの場合、第１切替バルブ５０は閉、補助バルブ８１は開という組み合わせとなっているため、排気ガスは、第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６、第２酸化触媒４８を通過し、以降は排気管１４を通って大気へと放出される。

次に、図８では、触媒の温度が低く昇温が必要で、触媒昇温システム２０１が働いている場合の排気ガスの流れを示す。この排気ガスの流れは、触媒が昇温される間継続される。具体的には、内燃機関１０から排出された排気ガスは、排気管１４を通って上流側分岐・合流位置７２に至る。ここで、排気ガスは、圧送経路となった循環・バイパス管７５から循環してきた排気ガスと合流する。触媒昇温システム２０１が働いている場合、つまり循環浄化モードの場合、第１切替バルブ５０も補助バルブ８１も開という組み合わせとなっているためである。合流した２つの排気ガスは、ともに第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６、第２酸化触媒４８を通過しつつこれら触媒に熱をうばわれ、以降は排気管１４を通り下流側分岐・合流位置７４に至る。ここで、循環浄化モードの場合、第２切替バルブ８２は閉じているため、排気ガスの大部分が電動コンプレッサ３０に吸気・圧縮される。更に、循環・バイパス管７５は圧送経路となっているため、圧縮された排気ガスは、再び上流側分岐・合流位置７２に至る。

次に、図９では、燃料を噴いていない時の排気ガスの流れを示す。この排気ガスの流れは、触媒の温度に関わらず、燃料を噴いていない間継続される。具体的には、内燃機関１０から排出された排気ガスは、排気管１４を通って上流側分岐・合流位置７２に至る。ここで、バイパスモードの場合、第１切替バルブ５０は開、補助バルブ８１は閉という組み合わせとなっているため、排気ガスは、コンプレッサバイパス経路となった循環・バイパス管７５を通って大気へと放出される。このように、浄化を要しない排気ガス（燃料を噴いていない時の排気）は触媒を通らず循環・バイパス管７５を経由して大気へと放出される。したがって、必要な時だけ触媒を使用することになるため、触媒寿命を延ばすことができる。また、コンプレッサバイパス管８８により、排気が電動コンプレッサ３０を逆流することがないため、電動コンプレッサ３０を保護することができる。

［第２の実施形態における制御装置６０の処理手順（図１０、図１１）］
次に、図１０、図１１に示すフローチャートを用いて、制御装置６０の処理の流れを説明する。制御装置６０は、所定時間毎にて、図１０に示す制御フローを起動し、ステップＳ２１０に処理を進める。初期設定としては、電動コンプレッサ３０は停止、通常浄化モード（第１切替バルブ５０は閉、補助バルブは開の組み合わせ）、第２切替バルブ８２は開となっている。

ステップＳ２１０にて制御装置６０は、排気温度検出装置２６Ａから出力された検出信号に基づいて排気温度を取得しステップＳ２１３へ処理を進める。

ステップＳ２１３にて制御装置６０は、燃料が噴射されているか否かを判定し、ステップＳ２１５に処理を進める。制御装置６０は、インジェクタ１６に対して燃料を噴射するタイミングで電気信号を送っているが、その電気信号をモニタすることで燃料噴射の有無を検出するとともに、最後の燃料噴射から次の燃料噴射まで継続して燃料が噴射されていないことも検出することができる。燃料噴射が一定期間継続してなされないケースとして、ディーゼル車が慣性で動いている時（例えばアクセルを一気に踏み込んで急に離した時からしばらくの間や、十分にスピードが出たうえで下り坂をアクセルを踏まずに走っている間など）が考えられる。

ステップＳ２１５にて制御装置６０は、燃料噴射の判定結果から燃料が噴射されていると判定した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２２０へ処理を進め、燃料が噴射されていないと判定した場合（Ｎｏ）はステップＳ６００へ処理を進める。

ステップＳ２１３～Ｓ２１５の処理を実行している制御装置６０（ＣＰＵ６１）は、内燃機関１０の運転中に内燃機関１０へ燃料が噴射されているか否かを検出する、噴射判定部６１Ｂ（図７参照）に相当している。

ステップＳ６００にて制御装置６０は、［触媒迂回処理］を実行してステップＳ２２０へ処理を進める。なお、［触媒迂回処理］（図１１）の詳細については後述する。

ステップＳ２２０にて制御装置６０は、触媒温度検出装置２８から出力された検出信号に基づいて触媒温度を取得し、ステップＳ２３０へ処理を進める。

ステップＳ２３０にて制御装置６０は、触媒温度が２００℃以下の場合（Ｙｅｓ）は触媒の昇温を要すると判断しステップＳ２４０へ処理を進める。なお、制御装置６０は、触媒温度が２００℃より高い場合（Ｎｏ）は触媒の昇温を要すると判断して処理を終了し、次の制御フローが開始されるタイミングを待ち受ける。

ステップＳ２４０にて制御装置６０は、電動コンプレッサ３０を駆動する。次に、ステップＳ２５０にて制御装置６０は、第１切替バルブ５０も補助バルブ８１も開にして循環浄化モードにしステップＳ２６０へ処理を進める。

ステップＳ２６０にて制御装置６０は、第２切替バルブ８２を閉じる。なお、ステップＳ２４０～ステップＳ２６０は、同タイミングで行われるのが望ましく、順序はどちらが先でも後でも構わない。

ステップＳ５００にて制御装置６０は、［昇温処理］を実行してステップＳ２７０へ処理を進める。なお、［昇温処理］（図５）の詳細については第１の実施形態と同じなので省略する。

ステップＳ２７０にて制御装置６０は、第２切替バルブ８２を開けてステップＳ２８０へ処理を進める。

ステップＳ２８０にて制御装置６０は、第１切替バルブ５０を閉、補助バルブ８１を開にして通常浄化モードにする。更に、ステップＳ２９０にて制御装置６０は、電動コンプレッサ３０を停止する。なお、ステップＳ２７０～ステップＳ２９０も、同タイミングで行われるのが望ましく、順序はどちらが先でも後でも構わない。

ステップＳ２２０～Ｓ２９０、Ｓ５００～Ｓ５３０、Ｓ６００～Ｓ６５０の処理を実行している制御装置６０（ＣＰＵ６１）は、内燃機関１０の運転中に燃料が噴射されている場合、かつ、取得した触媒温度が所定温度以上である場合は、第１切替バルブユニット８０を通常浄化モードにして電動コンプレッサ３０を停止し、内燃機関１０の運転中の燃料が噴射されている場合、かつ、取得した触媒温度が所定温度未満である場合は、第１切替バルブユニット８０を循環浄化モードにして電動コンプレッサ３０を駆動し、内燃機関１０の運転中に燃料が噴射されていない場合は、第１切替バルブユニット８０をバイパスモードにして電動コンプレッサ３０を停止する、排気循環部６１Ａ（図６参照）に相当している。

ステップＳ２５０およびＳ２７０の処理を実行している制御装置６０（ＣＰＵ６１）は、第１切替バルブユニットを通常浄化モードにした場合は第２切替バルブを放出許容状態にして、第１切替バルブユニットを循環浄化モードにした場合は第２切替バルブを放出制限状態にして、第１切替バルブユニットをバイパスモードにした場合は第２切替バルブを放出許容状態にする、排気循環部６１Ａ（図６参照）に相当している。

［触媒迂回処理（図１１）］
次に図１１を用いて、図１０に示すフローチャートのステップＳ６００の［触媒迂回処理］の詳細を説明する。図１０に示すフローチャートのステップＳ６００の処理を実行する際、制御装置６０は図１１に示すステップＳ６１０へ処理を進める。

ステップＳ６１０にて制御装置６０は、第１切替バルブ５０を開、補助バルブ８１を閉にしてバイパスモードにしてステップＳ６２０へ処理を進める。

ステップＳ６２０にて制御装置６０は、一定時間が経過したか否かを判定する。制御装置６０は、一定時間が経過した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ６３０へ処理を進め、一定時間が経過していない場合（Ｎｏ）は一定時間が経過するまでステップＳ６２０の処理を繰り返す。

ステップＳ６３０に進めた場合、制御装置６０は、再度、排気温度検出装置２６Ａ～２６Ｄから出力された検出信号から排気温度を再取得し、ステップＳ６４０へ処理を進める。

ステップＳ６４０にて制御装置６０は、取得した排気温度に基づいて内燃機関１０の運転中に燃料が噴射されているか否かを判定し、燃料が噴射されていると判定した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ６５０へ処理を進め、燃料が噴射されていないと判定した場合（Ｎｏ）はステップＳ６２０へ処理を進める。

ステップＳ６５０に進めた場合、制御装置６０は、第１切替バルブ５０を閉、補助バルブ８１を開にして通常浄化モードにして触媒迂回処理を終了する。

ステップＳ６１０の処理を実行している制御装置６０（ＣＰＵ６１）は、電動コンプレッサを駆動する場合は経路切替バルブを圧送経路に切り替え、電動コンプレッサを駆動しない場合は経路切替バルブをバイパス経路に切り替える、排気循環部６１Ａ（図１参照）に相当している。

以上、第２の実施形態に係る触媒昇温システム２０１を説明したが、例えば、以下のような各種の形態を採用することができる。

本実施形態では、複数のバルブ（第１切替バルブ５０および補助バルブ８１）から構成された第１切替バルブユニット８０を用いて３つのモード（通常浄化モード、循環浄化モード、バイパスモード）を実現するものとして説明した。しかし、図１２に示すように、一つの第１切替バルブユニット９０を用いてモードを切り替えても良い。このような第１切替バルブユニット９０によれば、通常浄化モードを基準の０度とし、上流側分岐・合流位置７２より上流側の排気管１４に対し、排気管上流位置７３Ａを開口して循環・バイパス管上流位置７３Ｂを閉鎖する。また、１８０度回転すると循環浄化モードとなり、排気管上流位置７３Ａと循環・バイパス管上流位置７３Ｂの双方を開口する。更に、反時計回りに９０度回転するとバイパスモードとなり、排気管上流位置７３Ａを閉鎖して循環・バイパス管上流位置７３Ｂを開口する。

また、下流側分岐・合流位置７４から大気へ排気ガスの一部を放出して残りの排気ガスの放出を禁止する放出制限状態を、排気管１４を全開・全閉にする第２切替バルブ８２とバイパス８４の構成で実現した。しかし、排気ガスの流れを絞りさえすればよく、例えばバイパス８４を設けずに絞り弁のみで実現してもよい。

また、本実施形態では、燃料が噴射されているか否かの判定に際し、インジェクタ１６に送られる電気信号をモニタするものとして説明したが、内燃機関１０の運転状態に応じて予め設定された燃料噴射領域をマップとして記憶するようにしても良い。例えば制御装置６０は、内燃機関の回転数と排気温度に応じて燃料が噴射されているか否かが設定されたマップを記憶し、当該マップを用いて燃料噴射の有無を判定するようにしても良い。なお、燃料噴射領域は、実際の車両を用いた実験やシミュレーション等を用いて確認された値が適宜設定される。

以上、本発明を実施するための形態について、上述した各実施形態について説明した。しかしながら、当業者であれば、本発明の目的を逸脱することなく種々の代用、手直し、あるいは変更が可能であることは明らかである。すなわち、本発明を実施するための形態は、本明細書に添付した特許請求の範囲の精神および目的を逸脱しない全ての代用、手直し、あるいは変更を含みうるものである。例えば、本発明を実施するための形態として、以下のような各種の形態を採用することができる。

（１）上述した各実施形態では、触媒として第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６、第２酸化触媒４８を備える排気ガス浄化装置４０を例に説明した。しかしながら、触媒の数、組み合わせはこれに限定されるものでなく、必要に応じて加除しても構わない。例えば、３つの触媒（第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４、ＳＣＲ４６）としたうえで触媒昇温システムを適用できる。その場合、最も下流側に設けられたＳＣＲ４６に触媒温度検出装置２８を取り付けることが望ましい。上流側の触媒（第１酸化触媒４２、ＤＰＦ４４）の温度がＳＣＲ４６の温度以上であることは物理的に保証されるので、簡易に温度管理をすることができるからである。

（２）２００℃以下を低温領域と定め、制御装置６０は、触媒温度が２００℃（第１の閾値）以下の場合に触媒の昇温を要すると判断して昇温処理を開始し、２５０℃（第２の閾値）に達したところで昇温処理を終了するものとして説明した。しかしながら、両閾値を異なる値とするのではなく同じ値としても構わない。例えば、２５０℃より低い温度を低温領域と定め、２５０℃に達したら昇温処理を終了するようにしても良い。このようにしても、エンジン始動時は触媒の温度は気温（２０℃～４０℃）と等しいため、制御装置６０の処理は結局同一となる。ただし、一旦昇温処理が済み、触媒が適温となった以降に温度が下がってくる場合では両者に違いが生じる。その場合、各実施形態のように両閾値を異なる値としたほうが、昇温処理のオン・オフが繰り返される状況を抑制することができる。なお、両閾値を何℃とするかは触媒の数や組み合わせによって異なり、適宜変更され得る。

（３）触媒温度検出装置２８を用いて触媒温度を取得するものとして説明したが、触媒温度検出装置２８を用いることなく、これを除く各種検出装置（吸入空気流量検出装置２０、回転検出装置２４、排気温度検出装置２６Ａ～２６Ｄなど）によって取得した値から推定計算により算出しても良い。

１０ 内燃機関
１２ 吸気管
１４ 排気管
１４Ａ 排気管
１４Ｂ 排気管
１６ インジェクタ
１８ 燃料添加弁
１９ 尿素水添加弁
２０ 吸入空気流量検出装置
２２ アクセル開度検出装置
２４ 回転検出装置
２６Ａ 排気温度検出装置
２６Ｂ 排気温度検出装置
２６Ｃ 排気温度検出装置
２６Ｄ 排気温度検出装置
２８ 触媒温度検出装置
３０ 電動コンプレッサ
４０ 排気ガス浄化装置
４１ 上流側排気ガス浄化装置
４２ 第１酸化触媒
４５ 下流側排気ガス浄化装置
４８ 第２酸化触媒
５０ 第１切替バルブ
６０ 制御装置
６１Ａ 排気循環部
６１Ｂ 噴射判定部
７０ 循環・バイパス管
７２ 上流側分岐・合流位置
７３Ａ 排気管上流位置
７３Ｂ 循環・バイパス管上流位置
７４ 下流側分岐・合流位置
７５ 循環・バイパス管
８０ 第１切替バルブユニット
８１ 補助バルブ
８２ 第２切替バルブ
８４ バイパス
８６ 経路切替バルブ
８８ コンプレッサバイパス管
１００ 内燃機関システム
１０１ 触媒昇温システム

Claims (6)

1. 内燃機関の排気経路に設けられた触媒を昇温する触媒昇温システムであって、
   前記内燃機関からの排気を前記触媒を経由させて大気へ導く排気管と、
   前記触媒の下流側の前記排気管に設けられた下流側分岐・合流位置と、前記触媒の上流側の前記排気管に設けられた上流側分岐・合流位置と、に接続されて前記下流側分岐・合流位置から前記上流側分岐・合流位置へと排気を戻すことが可能な循環・バイパス管と、
   前記循環・バイパス管に設けられて、前記循環・バイパス管を介して前記下流側分岐・合流位置から吸引した排気を、前記循環・バイパス管を介して前記上流側分岐・合流位置へ圧送することが可能な電動コンプレッサと、
   前記下流側分岐・合流位置から前記循環・バイパス管へと少なくとも一部の排気の流入を許容する流入許容状態にすることと前記下流側分岐・合流位置から前記循環・バイパス管へ排気が流入することを禁止する流入禁止状態にすることを切替可能な第１切替バルブと、
   前記触媒の温度を検出あるいは推定することで取得する触媒温度取得手段と、
   前記触媒温度取得手段を用いて取得した触媒温度に基づいて、前記電動コンプレッサ及び前記第１切替バルブを制御する制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、
   取得した前記触媒温度に基づいて前記触媒の昇温を要すると判断した場合、前記第１切替バルブを前記流入許容状態にするとともに前記電動コンプレッサを駆動して、前記循環・バイパス管を経由させて前記下流側分岐・合流位置から前記上流側分岐・合流位置へと少なくとも一部の排気を循環させ、取得した前記触媒温度に基づいて前記触媒の昇温を要しないと判断した場合、前記第１切替バルブを前記流入禁止状態にするとともに前記電動コンプレッサを停止する、排気循環部を有する、
   触媒昇温システム。
2. 請求項１に記載の触媒昇温システムであって、
   前記第１切替バルブは、前記循環・バイパス管における前記電動コンプレッサと前記上流側分岐・合流位置の間に設けられている、
   触媒昇温システム。
3. 請求項１または２に記載の触媒昇温システムであって、
   前記第１切替バルブを含む複数のバルブで構成された第１切替バルブユニット、あるいは、前記第１切替バルブから置き換えられたバルブである第１切替バルブユニット、を有し、
   前記上流側分岐・合流位置と前記触媒との間の前記排気管を排気管上流位置とし、前記上流側分岐・合流位置と前記電動コンプレッサとの間の前記循環・バイパス管を循環・バイパス管上流位置とし、
   前記第１切替バルブユニットは、前記上流側分岐・合流位置より上流側の排気管に対して、前記排気管上流位置を開口して前記循環・バイパス管上流位置を閉鎖する通常浄化モードと、前記排気管上流位置と前記循環・バイパス管上流位置の双方を開口する循環浄化モードと、前記排気管上流位置を閉鎖して前記循環・バイパス管上流位置を開口するバイパスモードと、を切替可能であり、
   前記循環・バイパス管は、前記下流側分岐・合流位置から前記上流側分岐・合流位置へと少なくとも一部の排気を戻すことと、前記触媒を経由させることなく前記上流側分岐・合流位置から前記下流側分岐・合流位置へと排気を導くことが可能であり、
   前記電動コンプレッサは、駆動した場合は前記循環・バイパス管を介して前記下流側分岐・合流位置から吸引した排気を、前記循環・バイパス管を介して前記上流側分岐・合流位置へ圧送することが可能であり、駆動していない場合は前記上流側分岐・合流位置から前記循環・バイパス管に流入した排気を、前記下流側分岐・合流位置へと通過させることが可能であり、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関の運転中に前記内燃機関へ燃料が噴射されているか否かを検出する噴射判定部を有し、
   前記排気循環部にて、
   前記内燃機関の運転中に燃料が噴射されている場合、かつ、取得した前記触媒温度が所定温度以上である場合は、前記第１切替バルブユニットを前記通常浄化モードにして前記電動コンプレッサを停止し、
   前記内燃機関の運転中の燃料が噴射されている場合、かつ、取得した前記触媒温度が前記所定温度未満である場合は、前記第１切替バルブユニットを前記循環浄化モードにして前記電動コンプレッサを駆動し、
   前記内燃機関の運転中に燃料が噴射されていない場合は、前記第１切替バルブユニットを前記バイパスモードにして前記電動コンプレッサを停止する、
   触媒昇温システム。
4. 請求項３に記載の触媒昇温システムであって、
   前記排気管における前記下流側分岐・合流位置の下流側には、前記下流側分岐・合流位置から大気へと排気を導く放出許容状態と、前記下流側分岐・合流位置から大気へ排気の一部を放出して残りの排気の放出を禁止する放出制限状態と、を切替可能な第２切替バルブが設けられており、
   前記制御装置は、
   前記排気循環部にて、
   前記第１切替バルブユニットを前記通常浄化モードにした場合は前記第２切替バルブを前記放出許容状態にして、
   前記第１切替バルブユニットを前記循環浄化モードにした場合は前記第２切替バルブを前記放出制限状態にして、
   前記第１切替バルブユニットを前記バイパスモードにした場合は前記第２切替バルブを前記放出許容状態にする、
   触媒昇温システム。
5. 請求項３または４に記載の触媒昇温システムであって、
   前記循環・バイパス管には、前記電動コンプレッサをバイパスするコンプレッサバイパス管と、経路切替バルブと、が設けられており、
   前記経路切替バルブは、前記循環・バイパス管を、前記電動コンプレッサを経由して前記コンプレッサバイパス管を経由しない圧送経路と、前記コンプレッサバイパス管を経由して前記電動コンプレッサを経由しないバイパス経路と、に切替可能であり、
   前記制御装置は、
   前記排気循環部にて、
   前記電動コンプレッサを駆動する場合は前記経路切替バルブを前記圧送経路に切り替え、
   前記電動コンプレッサを駆動しない場合は前記経路切替バルブを前記バイパス経路に切り替える、
   触媒昇温システム。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の触媒昇温システムであって、
   前記触媒は、前記排気経路に複数設けられており、
   前記触媒温度取得手段は、最も下流側に設けられた触媒の温度を取得する、
   触媒昇温システム。

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