JP3598795B2 - ディーゼルエンジン - Google Patents
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- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は触媒の排ガス浄化作用を良好に保つよう構成したディーゼルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、エンジンの排気通路に設けられる触媒は排ガスを浄化する役目を果たすものであるが、通過する排ガスの温度が例えば１５０℃を下回る低い値であると、その浄化効率が低下する。低温の排ガスは、特にエンジン負荷が小さくなったときに顕著に現れる。そのため従来から、エンジンの負荷状態に応じて排ガスが触媒に流入するまえに、低温の排ガスの温度を上げる工夫がなされている。
【０００３】
例えば実公平５−１６１５号公報には、触媒の入口部に電気ヒータを配置し、エンジンの負荷状態に応じて電気ヒータをオン・オフ制御する技術が開示されている。この技術は、電気ヒータを加熱することにより排ガスの温度を上昇させ、触媒作用を十分に行わせるようにするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ディーゼルエンジン固有の問題として、エンジン減速時に排気温度が低下し、これによって触媒の浄化効率が下がるという問題がある。これはディーゼルエンジンがスロットルを有せず、又は有していてもガソリンエンジンほどには吸気を絞らないため、大量の空気が排ガスとして触媒を流れるからである。減速時のこのような大量の低温排ガスに対しては、従来のような電気ヒータの加熱方法では十分対応することができない。
【０００５】
従って本発明の目的は、エンジン減速時に排ガスを良好に加熱し得るように構成したディーゼルエンジンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、触媒の排気入力側の排気通路に電気加熱触媒を設け、ディーゼルエンジン減速時にオルタネータの出力を電気加熱触媒に付与するよう構成することにより達成される。
【０００７】
オルタネータは、通常はバッテリに対して例えば１２Ｖを供給するものであるが、フィールドコイルの界磁を制御することにより電気加熱触媒に対して例えば３０Ｖを供給することができる。本発明は、減速時に、電気加熱触媒の電源をバッテリからではなく、オルタネータからとることにより、触媒に流入する排ガスを良好に加熱しようとするものである。
エンジン減速時であると判断する条件には、アクセルスイッチがオフになっていることが含まれていることが好ましい。
そして、電気加熱触媒により触媒を加熱する場合には、オルタネータの出力を電気加熱触媒に全て付与することが好ましい。
【０００８】
また減速時に、吸気通路に設けた吸気調整器を調節して吸気を減じ、燃料噴射を低減することも、排ガス加熱に有効である。これはエンジンからの排ガスの減少により、電気加熱触媒による排ガスの加熱が効率良く行われるからである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、排気通路に電気加熱触媒を備えたディーゼルエンジンの概略図を示すものである。図のように、エンジン本体１は吸気通路２を介してエアクリーナ（Ａ／Ｃ）３と接続され、また排気通路４を介して電気加熱触媒（ＥＨＣ）５および触媒６に接続される。吸気通路２と排気通路４間にはターボチャージャー７が設けられている。また吸気通路２には、吸気調整器としてスロットル８が備えられる。
【００１０】
エンジン加速時には、エンジン本体１から排出された高温の排ガスが、排気通路４を通ってＥＨＣ５及び触媒６に流れ込む。このとき排ガスは十分高温なので、ＥＨＣ５には通電の必要がない。高温の排ガスは触媒６で効率良く浄化され外部に排出される。一方減速時には、エンジン本体１からの排ガス温度が低下するので、ＥＨＣ５に通電を行う。このとき、必要に応じてスロットル８を調節して吸気を減じ、燃料噴射を止めるようにする。これは排ガスの減少に効果があるだけではなく、ＥＨＣ５による排ガスの加熱に有効である。以下、ＥＨＣ５の通電方法について詳述する。
【００１１】
図２は、本発明に係るディーゼルエンジンに備えられる電気系統の一実施例を示すものである。図のように、ＥＨＣ５はＥＨＣコントロールＳＷ９の一方の出力端子に接続され、ＳＷ９の他方の出力端子にはバッテリ１０が接続される。ＥＨＣ５の入力端子にはオルタネータ１１の出力端子Ｂが接続される。オルタネータ１１はエンジンにより駆動され、その出力は、バッテリ１０に供給されるときは例えば１２Ｖに調整され、ＥＨＣ５に供給されるときは例えば３０Ｖに調整される。供給電圧の調整法については後述する。
【００１２】
ＥＨＣコントロールＳＷ９は、電子制御装置（ＥＣＵ）１２からの制御信号により、オルタネータ１１の出力をＥＨＣ５又はバッテリ１０に切り換える。図のようにＥＣＵ１２は、アクセルＳＷの状況、車速、エンジン回転数、冷却水温、バッテリ電圧ＶＡなどの信号を入力し、それらに基づいて各種の制御信号を出力する。その一つがＥＨＣコントロールＳＷ９への切換制御信号であり、その他にもスロットル８やインジェクタ１３に調整用の制御信号を出力する。
【００１３】
次に本実施例の動作を図２を参照しながら説明する。まずイグニッションＳＷ１４をオンにしてエンジンを始動する。同時に、開閉ＳＷ１５をオンにしてＩＣレギュレータ１７を用いてバッテリ１０からフィールドコイル１６に界磁電流を流す。これにより、エンジンの回転に伴ってオルタネータ１１が発電を開始し、ステータコイル１８から整流回路１９を介して出力が得られる。このとき、コントロールＳＷ９はバッテリ１０側にオンされており、エンジンの加速とともにオルタネータ１１の発電した電気エネルギーはバッテリ１０に蓄積される。このような状況下でエンジンが減速状態に入ると、ＥＣＵ１２はこれを検出し排ガスの低温化に対処するよう制御信号を出力する。
【００１４】
図３は、ＥＣＵ１２の制御フローを示す図である。まず、アクセルＳＷがオフかどうかを検出する。ＮＯ（オン）の場合は図中のリターンに行く。ＹＥＳ（オフ）の場合は車速が０以上かどうかを検出する。ＮＯ（０未満）の場合はリターンに行く。ＹＥＳ（０以上）の場合はエンジン回転数がアイドル以上かどうかを検出する。ＮＯ（アイドル未満）の場合はリターンに行く。ＹＥＳ（アイドル以上）の場合はエンジン減速と判断し、ＥＣＵ１２はここで、ＥＨＣ５に通電が行われるように、コントロールＳＷ９を切り替えるための制御信号を出力する。また必要に応じて、ＥＨＣ５への通電に先立って、スロットル８の閉成および燃料噴射の停止を指令する。
【００１５】
図４はＥＨＣ５の通電タイミングを示すタイムチャートであり、同図（ａ）はＥＣＵ１２からの制御信号、（ｂ）は界磁電流、（ｃ）はＥＨＣコントロールＳＷ９の状況をそれぞれ示すものである。まず時刻ｔ１までは通常の発電制御がなされ、オルタネータ１１からバッテリ１０にコントロールＳＷ９を介して例えば１２Ｖの電圧が出力されている。このような状況下でＥＣＵ１２は、上述の制御フローに従ってエンジンの減速を検知すると、時刻ｔ１においてコントロールＳＷ９に切換制御信号を出力する。同時にＩＣレギュレータ１７によりフィールドコイル１６の界磁電流が減少調整され、時刻ｔ２でオルタネータ１１の発電が停止する。その後時刻ｔ３でコントロールＳＷ９がバッテリ１０側からＥＨＣ５側に切り替えられる。時刻ｔ４ではＩＣレギュレータ１７によりフィールドコイル１６の界磁電流が今度は増加調整され、オルタネータ１１の発電が開始する。そして時刻ｔ５からはフル励磁が行われ、オルタネータ１１からＥＨＣ５にコントロールＳＷ９を介して例えば約３０Ｖの電圧が出力される。時刻ｔ６において切換用の制御信号がオフされると、再びフィールドコイル１６の界磁電流が減少調整され、時刻ｔ７でオルタネータ１１の発電が停止する。その後時刻ｔ８でコントロールＳＷ９がＥＨＣ５側からバッテリ１０側に切り替えられる。時刻ｔ９では再びフィールドコイル１６の界磁電流が増加調整され、オルタネータ１１の発電が開始する。今度の界磁電流は時刻ｔ１０で通常の１２Ｖが出力されるよう調整される。ここで、コントロールＳＷ９の切換操作時にオルタネータ１１の発電を停止するのは、コントロールＳＷ９のリレー接点保護のためである。
【００１６】
このように本発明では、減速時に生ずる排ガスの温度低下を簡素な構成で抑制することができる。また、ＥＨＣによる加熱により減速時も触媒を十分活性化した状態に維持できるので、減速後の加速時においても排ガスの悪化を防止することができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジン減速時に排ガスを良好に加熱可能なディーゼルエンジンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気通路に電気加熱触媒を備えたディーゼルエンジンの概略を示す図である。
【図２】本発明のディーゼルエンジンに備えられる電気系統の一実施例を示す図である。
【図３】電子制御ユニットの制御フローを示す図である。
【図４】（ａ）はＥＣＵからの制御信号、（ｂ）は界磁電流、（ｃ）はＥＨＣコントロールＳＷの状況をそれぞれ示すものである。
【符号の説明】
５ 電気加熱触媒（ＥＨＣ）
９ ＥＨＣコントロールＳＷ
１０ バッテリ
１１ オルタネータ
１２ 電子制御装置（ＥＣＵ）
１６ フィールドコイル
１７ ＩＣレギュレータ
１８ ステータコイル
１９ 整流回路
【発明の属する技術分野】
本発明は触媒の排ガス浄化作用を良好に保つよう構成したディーゼルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、エンジンの排気通路に設けられる触媒は排ガスを浄化する役目を果たすものであるが、通過する排ガスの温度が例えば１５０℃を下回る低い値であると、その浄化効率が低下する。低温の排ガスは、特にエンジン負荷が小さくなったときに顕著に現れる。そのため従来から、エンジンの負荷状態に応じて排ガスが触媒に流入するまえに、低温の排ガスの温度を上げる工夫がなされている。
【０００３】
例えば実公平５−１６１５号公報には、触媒の入口部に電気ヒータを配置し、エンジンの負荷状態に応じて電気ヒータをオン・オフ制御する技術が開示されている。この技術は、電気ヒータを加熱することにより排ガスの温度を上昇させ、触媒作用を十分に行わせるようにするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ディーゼルエンジン固有の問題として、エンジン減速時に排気温度が低下し、これによって触媒の浄化効率が下がるという問題がある。これはディーゼルエンジンがスロットルを有せず、又は有していてもガソリンエンジンほどには吸気を絞らないため、大量の空気が排ガスとして触媒を流れるからである。減速時のこのような大量の低温排ガスに対しては、従来のような電気ヒータの加熱方法では十分対応することができない。
【０００５】
従って本発明の目的は、エンジン減速時に排ガスを良好に加熱し得るように構成したディーゼルエンジンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、触媒の排気入力側の排気通路に電気加熱触媒を設け、ディーゼルエンジン減速時にオルタネータの出力を電気加熱触媒に付与するよう構成することにより達成される。
【０００７】
オルタネータは、通常はバッテリに対して例えば１２Ｖを供給するものであるが、フィールドコイルの界磁を制御することにより電気加熱触媒に対して例えば３０Ｖを供給することができる。本発明は、減速時に、電気加熱触媒の電源をバッテリからではなく、オルタネータからとることにより、触媒に流入する排ガスを良好に加熱しようとするものである。
エンジン減速時であると判断する条件には、アクセルスイッチがオフになっていることが含まれていることが好ましい。
そして、電気加熱触媒により触媒を加熱する場合には、オルタネータの出力を電気加熱触媒に全て付与することが好ましい。
【０００８】
また減速時に、吸気通路に設けた吸気調整器を調節して吸気を減じ、燃料噴射を低減することも、排ガス加熱に有効である。これはエンジンからの排ガスの減少により、電気加熱触媒による排ガスの加熱が効率良く行われるからである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、排気通路に電気加熱触媒を備えたディーゼルエンジンの概略図を示すものである。図のように、エンジン本体１は吸気通路２を介してエアクリーナ（Ａ／Ｃ）３と接続され、また排気通路４を介して電気加熱触媒（ＥＨＣ）５および触媒６に接続される。吸気通路２と排気通路４間にはターボチャージャー７が設けられている。また吸気通路２には、吸気調整器としてスロットル８が備えられる。
【００１０】
エンジン加速時には、エンジン本体１から排出された高温の排ガスが、排気通路４を通ってＥＨＣ５及び触媒６に流れ込む。このとき排ガスは十分高温なので、ＥＨＣ５には通電の必要がない。高温の排ガスは触媒６で効率良く浄化され外部に排出される。一方減速時には、エンジン本体１からの排ガス温度が低下するので、ＥＨＣ５に通電を行う。このとき、必要に応じてスロットル８を調節して吸気を減じ、燃料噴射を止めるようにする。これは排ガスの減少に効果があるだけではなく、ＥＨＣ５による排ガスの加熱に有効である。以下、ＥＨＣ５の通電方法について詳述する。
【００１１】
図２は、本発明に係るディーゼルエンジンに備えられる電気系統の一実施例を示すものである。図のように、ＥＨＣ５はＥＨＣコントロールＳＷ９の一方の出力端子に接続され、ＳＷ９の他方の出力端子にはバッテリ１０が接続される。ＥＨＣ５の入力端子にはオルタネータ１１の出力端子Ｂが接続される。オルタネータ１１はエンジンにより駆動され、その出力は、バッテリ１０に供給されるときは例えば１２Ｖに調整され、ＥＨＣ５に供給されるときは例えば３０Ｖに調整される。供給電圧の調整法については後述する。
【００１２】
ＥＨＣコントロールＳＷ９は、電子制御装置（ＥＣＵ）１２からの制御信号により、オルタネータ１１の出力をＥＨＣ５又はバッテリ１０に切り換える。図のようにＥＣＵ１２は、アクセルＳＷの状況、車速、エンジン回転数、冷却水温、バッテリ電圧ＶＡなどの信号を入力し、それらに基づいて各種の制御信号を出力する。その一つがＥＨＣコントロールＳＷ９への切換制御信号であり、その他にもスロットル８やインジェクタ１３に調整用の制御信号を出力する。
【００１３】
次に本実施例の動作を図２を参照しながら説明する。まずイグニッションＳＷ１４をオンにしてエンジンを始動する。同時に、開閉ＳＷ１５をオンにしてＩＣレギュレータ１７を用いてバッテリ１０からフィールドコイル１６に界磁電流を流す。これにより、エンジンの回転に伴ってオルタネータ１１が発電を開始し、ステータコイル１８から整流回路１９を介して出力が得られる。このとき、コントロールＳＷ９はバッテリ１０側にオンされており、エンジンの加速とともにオルタネータ１１の発電した電気エネルギーはバッテリ１０に蓄積される。このような状況下でエンジンが減速状態に入ると、ＥＣＵ１２はこれを検出し排ガスの低温化に対処するよう制御信号を出力する。
【００１４】
図３は、ＥＣＵ１２の制御フローを示す図である。まず、アクセルＳＷがオフかどうかを検出する。ＮＯ（オン）の場合は図中のリターンに行く。ＹＥＳ（オフ）の場合は車速が０以上かどうかを検出する。ＮＯ（０未満）の場合はリターンに行く。ＹＥＳ（０以上）の場合はエンジン回転数がアイドル以上かどうかを検出する。ＮＯ（アイドル未満）の場合はリターンに行く。ＹＥＳ（アイドル以上）の場合はエンジン減速と判断し、ＥＣＵ１２はここで、ＥＨＣ５に通電が行われるように、コントロールＳＷ９を切り替えるための制御信号を出力する。また必要に応じて、ＥＨＣ５への通電に先立って、スロットル８の閉成および燃料噴射の停止を指令する。
【００１５】
図４はＥＨＣ５の通電タイミングを示すタイムチャートであり、同図（ａ）はＥＣＵ１２からの制御信号、（ｂ）は界磁電流、（ｃ）はＥＨＣコントロールＳＷ９の状況をそれぞれ示すものである。まず時刻ｔ１までは通常の発電制御がなされ、オルタネータ１１からバッテリ１０にコントロールＳＷ９を介して例えば１２Ｖの電圧が出力されている。このような状況下でＥＣＵ１２は、上述の制御フローに従ってエンジンの減速を検知すると、時刻ｔ１においてコントロールＳＷ９に切換制御信号を出力する。同時にＩＣレギュレータ１７によりフィールドコイル１６の界磁電流が減少調整され、時刻ｔ２でオルタネータ１１の発電が停止する。その後時刻ｔ３でコントロールＳＷ９がバッテリ１０側からＥＨＣ５側に切り替えられる。時刻ｔ４ではＩＣレギュレータ１７によりフィールドコイル１６の界磁電流が今度は増加調整され、オルタネータ１１の発電が開始する。そして時刻ｔ５からはフル励磁が行われ、オルタネータ１１からＥＨＣ５にコントロールＳＷ９を介して例えば約３０Ｖの電圧が出力される。時刻ｔ６において切換用の制御信号がオフされると、再びフィールドコイル１６の界磁電流が減少調整され、時刻ｔ７でオルタネータ１１の発電が停止する。その後時刻ｔ８でコントロールＳＷ９がＥＨＣ５側からバッテリ１０側に切り替えられる。時刻ｔ９では再びフィールドコイル１６の界磁電流が増加調整され、オルタネータ１１の発電が開始する。今度の界磁電流は時刻ｔ１０で通常の１２Ｖが出力されるよう調整される。ここで、コントロールＳＷ９の切換操作時にオルタネータ１１の発電を停止するのは、コントロールＳＷ９のリレー接点保護のためである。
【００１６】
このように本発明では、減速時に生ずる排ガスの温度低下を簡素な構成で抑制することができる。また、ＥＨＣによる加熱により減速時も触媒を十分活性化した状態に維持できるので、減速後の加速時においても排ガスの悪化を防止することができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジン減速時に排ガスを良好に加熱可能なディーゼルエンジンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気通路に電気加熱触媒を備えたディーゼルエンジンの概略を示す図である。
【図２】本発明のディーゼルエンジンに備えられる電気系統の一実施例を示す図である。
【図３】電子制御ユニットの制御フローを示す図である。
【図４】（ａ）はＥＣＵからの制御信号、（ｂ）は界磁電流、（ｃ）はＥＨＣコントロールＳＷの状況をそれぞれ示すものである。
【符号の説明】
５ 電気加熱触媒（ＥＨＣ）
９ ＥＨＣコントロールＳＷ
１０ バッテリ
１１ オルタネータ
１２ 電子制御装置（ＥＣＵ）
１６ フィールドコイル
１７ ＩＣレギュレータ
１８ ステータコイル
１９ 整流回路
Claims (3)
- エンジンの排気通路に設けられた触媒と、上記触媒の排気入力側の排気通路に設けられた電気加熱触媒と、上記エンジンにより駆動されるオルタネータと、上記エンジン減速時に上記オルタネータの出力を上記電気加熱触媒に付与する接続回路とを備えたことを特徴とする、ディーゼルエンジン。
- 上記のエンジン減速時であると判断する条件に、アクセルスイッチがオフになっていることが含まれていることを特徴とする、請求項１記載のディーゼルエンジン。
- 上記電気加熱触媒により触媒を加熱する場合には、上記オルタネータの出力を上記電気加熱触媒に全て付与することを特徴とする、請求項１又は２記載のディーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02042998A JP3598795B2 (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | ディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02042998A JP3598795B2 (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | ディーゼルエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11200851A JPH11200851A (ja) | 1999-07-27 |
| JP3598795B2 true JP3598795B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=12026807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02042998A Expired - Fee Related JP3598795B2 (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | ディーゼルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3598795B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8919100B2 (en) * | 2011-06-06 | 2014-12-30 | GM Global Technology Operations LLC | Method of using a regenerative brake system for heating a motor vehicle catalytic converter and powering other electrical accessories |
| US8875505B2 (en) * | 2012-04-05 | 2014-11-04 | GM Global Technology Operations LLC | Internal combustion engine and method for controlling internal combustion engine speed |
| JP2014218947A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 株式会社デンソー | 車両の触媒暖機制御装置 |
-
1998
- 1998-01-16 JP JP02042998A patent/JP3598795B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11200851A (ja) | 1999-07-27 |
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