JP5867150B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

車両に搭載される内燃機関の排気の排熱を有効利用する観点から、内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置として、排気流路に配置された触媒装置を電熱線で加熱すると共に、触媒装置の外周側に排気によって液体（内燃機関の冷却水）を加熱する加熱装置を設けることによって排気の排熱を回収するものが提案されている（特許文献１参照）。
この排気浄化装置では、触媒装置の下流側に設けた排気の開閉機構を閉じることにより触媒装置の外周側に排気を導入させることで冷却水の加熱をより効率的に行うようにしている。

また、排熱を回収する目的とは異なるが、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ:Diesel Particulate Filter）の手動再生の要求頻度を低減させる目的で、マルチ噴射による排気昇温を行なっている間に車両が停車アイドル状態になった場合、排気絞り制御を行うことで内燃機関の負荷を高めて排気を高温に維持するものが提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１１−１３２８７０号公報 特許第４１７５２８１号公報

ところで、排熱回収手段と触媒昇温手段は、通常は同じ排気系に配置されているため、その距離に関係なく一定の影響が出てしまう。さらに、排熱回収手段と触媒昇温手段が近傍に配置されていたり、一体に形成されていた場合はその影響が大きい。つまり、排熱回収と触媒昇温は、互いに一定の影響を及ぼしあっているため、それぞれを両立して制御することは難しい。
例えば、前記の排気浄化装置において、排熱回収手段と触媒昇温手段は一体に形成されている。しかし、排熱回収手段は制御されておらず、常に排熱を回収しているため、触媒の活性化が必要な場合においても排熱回収手段は排熱を積極的に回収してしまう。そのため、早期に触媒を活性化したい場合には、触媒からも熱を回収してしまうため、不利に働くことになる。
つまり、排熱回収と触媒昇温は、それぞれを排気ガス状態に応じて精密に制御する必要がある。
ところで、排気ガスの浄化効率が悪い場合においては、内燃機関の暖機または触媒昇温のどちらか排気ガス浄化率のよいほうを選択して優先的に制御することで、より排気ガス浄化に有利な制御をすることができる。
例えば、内燃機関始動直後などの触媒昇温を早期に達成し、排気ガスの浄化を促進したい場合においては、触媒昇温を優先し、早期に排気ガスを浄化するように制御することが重要である。
しかしながら、上述した前者の従来技術は単に排気の排熱を回収するに過ぎず、触媒昇温にとって不利である。また、後者の従来技術は排気の温度を高温に維持することに留まるものであり、内燃機関の暖機と触媒の活性化との双方を両立させる点については特に考慮されていない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気ガス浄化性能の向上に有利な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関から排出される排気を浄化する触媒と、前記内燃機関の排気の排熱を回収し、該内燃機関の暖機を促進する排熱回収手段と、前記触媒を昇温させる触媒昇温手段と、前記触媒の活性状態を検出する触媒活性状態検出手段と、前記内燃機関の暖機状態を検出する暖機状態検出手段と、前記触媒活性状態検出手段で検出された前記活性状態と前記暖機状態検出手段で検出された前記暖機状態とに基づいて前記触媒昇温手段および前記排熱回収手段の制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、前記触媒が活性化されず、かつ、前記内燃機関の暖機が完了していないと判定した場合に、前記触媒昇温手段の動作を実行し、かつ、前記排熱回収手段の動作を停止させ、前記触媒が活性化され、かつ、前記内燃機関の暖機が完了しておらず予め定められた基準の暖機状態にも達していないと判定した場合に、前記排熱回収手段の動作と前記触媒昇温手段の動作とを同時に実行させ、前記触媒が活性化され、かつ、前記内燃機関の暖機が完了しておらず予め定められた前記基準の暖機状態に達していると判定した場合に、前記排熱回収手段の動作を実行し、かつ、前記触媒昇温手段の動作を停止させることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、触媒の活性状態と内燃機関暖機状態との双方に基づいて触媒昇温手段および排熱回収手段の制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、排気の浄化が促進されるように触媒昇温手段と排熱回収手段を適宜制御するとともに、触媒昇温手段により触媒を活性化している時に、排熱回収手段による排気からの熱回収を抑制するようにしたので、触媒昇温手段による触媒の昇温とともに、排熱回収手段による排気系からの排熱回収が抑制され、触媒の活性化が促進されるので、排気ガスの浄化を促進させる上で有利となる。
また、触媒が活性化されず、かつ、内燃機関の暖機が完了していないと判定した場合に、触媒昇温手段の動作を排熱回収手段の動作よりも優先して実行させるようにしたので、早期に触媒を活性化でき排気浄化装置の排気浄化性能を高める上で有利となる。
また、触媒が活性化され、かつ、内燃機関の暖機が完了しておらず予め定められた基準の暖機状態にも達していないと判定した場合に、排熱回収手段の動作と触媒昇温手段の動作とを同時に実行させ、触媒が活性化され、かつ、基準の暖機状態に達していると判定した場合に、排熱回収手段の動作のみを実行させるようにしたので、暖機時間の短縮および燃費の向上を図る上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、排熱回収手段が触媒を収容するようにしたので、排気熱の回収に加え、触媒からの発熱も回収することができるので、排熱回収の効率を高める上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、排熱回収手段による内燃機関の暖気時に、内燃機関の暖機状態に基づいて触媒昇温手段を制御するようにしたので、暖機時間の短縮および燃費の向上を図る上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、基準の暖機状態を簡単かつ的確に判定することができ、触媒昇温手段と排熱回収手段を精密に制御することができる。
請求項５記載の発明によれば、触媒が活性化され、かつ、内燃機関の暖機が完了したと判定した場合に、排熱回収手段の動作および触媒昇温手段の動作の双方を停止させるようにしたので、触媒の過昇温を抑制しつつ内燃機関の暖機を的確に終了させることができる。
請求項６記載の発明によれば、触媒の下流側に排気制御手段を設けるとともに、触媒の近傍に排気通路を設けることにより、触媒の昇温効率を高めるとともに、触媒の昇温動作を的確に制御することができる。

本実施の形態の内燃機関の排気浄化装置２２を示す構成図である。 触媒２６および熱回収手段２８の動作を説明する第１の断面図である。 触媒２６および熱回収手段２８の動作を説明する第２の断面図である。 本実施の形態の内燃機関の排気浄化装置２２の動作フローチャートである。 排気浄化装置２２を車両に搭載して動作させた場合の車速、触媒温度、冷却水温度の推移を示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態の内燃機関の排気浄化装置について図面を参照して説明する。
図１に示すように、排気浄化装置２２が適用されるエンジン１０（内燃機関）は、燃焼室１２、燃料噴射装置１４、排気流路１６、冷却装置１８、後述するＥＣＵ２０などを含んで構成されている。
燃焼室１２は、燃料が燃焼される空間を形成するものである。
燃料噴射装置１４は、燃料を燃焼室１２内に向けて噴射するものであり、燃料噴射装置１４は、ＥＣＵ２０により燃料の噴射タイミング、噴射量が制御される。

排気流路１６は、排気マニホールド１７に接続された排気管２４によって構成され、燃焼室１２で燃料が燃焼されることで発生する排気を車両の外部に導いて排出するものである。

冷却装置１８は、何れの不図示のウォータジャケットと、ウォータジャケットに接続されたラジエータとを含んで構成された冷却水循環回路を備え、ウォータポンプによって冷却水を冷却水循環回路に循環させるものである。
冷却水循環回路は、後述する熱回収装置３４の媒体流通路に接続されている。

排気浄化装置２２は、触媒２６、排熱回収手段２８、媒体温度センサ３０、排気温度センサ３２、前記のＥＣＵ２０を含んで構成されている。

触媒２６は、排気流路１６に配置され、エンジン１０から排出される排気を浄化するものである。
触媒２６としては、酸化触媒、三元触媒、ＮＯｘ吸蔵触媒など従来公知の様々な触媒が使用可能である。

排熱回収手段２８は、触媒２６を収容すると共に、触媒２６通過後の排気の排熱でエンジン１０の冷却水を昇温させるものである。
排熱回収手段２８は、図１、図２に示すように、熱回収装置３４と、排気制御弁３６と、流入管３８と、流出管４０と、媒体制御弁４２とを含んで構成されている。
熱回収装置３４は、排気管２４の長手方向の中間部に介設されている。
熱回収装置３４は、排気管２４と同軸の第１、第２、第３の円筒壁部４４、４６、４８を備え、それらの円筒壁部４４、４６、４８は排気管２４の長手方向に沿って延在している。
第１の円筒壁部４４は、排気管２４よりも小さい内径で設けられている。
上記の触媒２６は、第１の円筒壁部４４の内側に収容されている。
第１の円筒壁部４４のうち、排気の流れの上流側の開口が排気を導入する導入口５０であり、排気の流れの下流側の開口が排気を排出する第１の排出口５２となっている。
第１の円筒壁部４４のうち第１の排出口５２近傍の箇所に、その全周にわたって多数の排気導入孔５４が貫通形成されている。
排気制御弁３６は、ＥＣＵ２０の制御により第１の排出口５２を開閉するように設けられている。排気制御弁３６は、触媒２６の下流側に設けられ触媒２６を通過する排気の流量を制御する排気流量制御手段を構成する。

第２の円筒壁部４６は、第１の円筒壁部４４の半径方向の外側に第１の円筒壁部４４と間隔をおいて設けられ、第１の円筒壁部４４の外周面と第２の円筒壁部４６の内周面との間に内側環状空間Ｓ１が形成されている。
第２の円筒壁部４６の長手方向で第１の排出口５２側の端部は、端面壁５４により第１の円筒壁部４４に接続されている。

第３の円筒壁部４８は、第２の円筒壁部４６の半径方向の外側に第２の円筒壁部４６と間隔をおいて設けられ、第２の円筒壁部４６の外周面と第３の円筒壁部４８の内周面との間に外側環状空間Ｓ２が形成されている。
排気の流れの上流側に位置する第３の円筒壁部４８の端部は、排気管２４に接続されると共に端面壁５６を介して第１の円筒壁部４４の端部に接続されている。
この端面壁５６と、排気の流れの上流側に位置する第２の円筒壁部４６の端部との間には空間Ｓ３が確保され、この空間Ｓ３により内側環状空間Ｓ１と外側環状空間Ｓ２とが連通している。
また、排気の流れの下流側に位置する第３の円筒壁部４８の端部は、排気管２４に接続され、この第３の円筒壁部４８の端部と、排気の流れの下流側に位置する第２の円筒壁部４６の端部との間には環状の空間Ｓ４が確保され、この環状の空間Ｓ４は第２の排出口５８となっている。

したがって、排気制御弁３６が第１の排出口５２を閉じると、図４に示すように、触媒２６を通過した後の排気が排気導入孔５４から内側環状空間Ｓ１、空間Ｓ３、外側環状空間Ｓ２を通り第２の排出口５８から排気管２４に至る排気流通路６０が形成される。
すなわち、排気流通路６０は、触媒２６を通過後の排気が触媒２６の周囲に流れる排気通路に相当する。
この場合、触媒２６を通過した後の排気は、排気流通路６０による抵抗により排気流通路６０に滞留した状態となり、熱回収装置３４内の排気圧は１気圧から２気圧程度を維持した状態となる。これにより、触媒２６の昇温が促進される。
また、排気制御弁３６が第１の排出口５２を開くと、図３に示すように、触媒２６を通過した後の排気は抵抗が大きな排気流通路６０にはほとんど流れることなく、第１の排出口５２から下流側の排気管２４に流れる。
本実施の形態では、排気制御弁３６と、この排気制御弁３６を制御するＥＣＵ２０とが触媒２６を昇温させる触媒昇温手段に相当しており、触媒昇温手段は、排気制御弁３６により触媒２６を通過する排気の流量を制御することで触媒２６の昇温動作を実行あるいは停止する。
なお、触媒昇温手段は、触媒２６を昇温させることができればよいのであり、燃料噴射装置１４によるポスト噴射を行ったり、媒体２６を加熱するヒータを設けるなど従来公知の様々な構成、制御が採用可能である。

また、第１、第２、第３の円筒壁部４４、４６、４８の内部には、触媒２６の周囲に冷却水を流通させる不図示の媒体流通路が形成され、排気流通路６０を流れる排気の熱により媒体流通路を流れる冷却水を加熱することができるように構成されている。

流入管３８は、一端が冷却装置１８の冷却水循環回路の上流側に接続され、他端が前記の媒体流通路の一端に接続され、流出管４０は、一端が冷却装置１８の冷却水循環回路の下流側に接続され、他端が前記の媒体流通路の他端に接続されている。
これにより、媒体流通路は、冷却水循環回路を構成する流路と並列に接続されている。
したがって、冷却水は、冷却装置１８と媒体流通路とにわたって循環可能となっている。

媒体制御弁４２は、流入管３８に設けられＥＣＵ２０の制御により開閉されることで冷却装置１８および前記の媒体流通路を循環する冷却水の流量を制御するものである。
媒体制御弁４２が冷却水の流量を制御することにより、排熱回収手段２８は冷却水の昇温動作を実行あるいは停止する。

本実施の形態では、冷却装置１８と媒体流通路とを接続することで触媒２６通過後の排気の排熱によりエンジン１０の冷却水を直接昇温させる場合について説明した。
しかしながら、冷却装置１８と媒体流通路との間に熱交換装置を介設し、冷却装置１８と前記熱交換装置との間で冷却水を循環させ、前記熱交換装置と媒体流通路との間で冷却水と熱交換される熱交換媒体を流通させるようにしてもよい。この場合、触媒２６通過後の排気の排熱によりエンジン１０の冷却水は前記熱交換媒体を介して昇温させられることになる。また、熱交換媒体として水や油など従来公知の液体が使用可能である。

媒体温度センサ３０は、冷却水循環回路の冷却水の温度を媒体温度Ｔｗとして検出し、検出した媒体温度ＴｗをＥＣＵ２０に供給するものである。
排気温度センサ３２は、エンジン１０から排出される排気の温度を排気温度Ｔｇとして検出し、検出した排気温度ＴｇをＥＣＵ２０に供給するものである。本実施の形態では、排気温度センサ３２は、触媒２６の上流側の排気温度を検出する。

ＥＣＵ２０は、エンジン１０の制御を行う電子制御ユニットである。
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納するＲＯＭ、ワーキングエリアを提供するＲＡＭ、周辺回路とのインタフェースをとるインタフェース部などがバスによって接続されたマイクロコンピュータによって構成されている。そして、前記ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより機能する。
本実施の形態では、ＥＣＵ２０の入力側には、媒体温度センサ３０、排気温度センサ３２が接続され、ＥＣＵ２０の出力側には、排気制御弁３６、媒体制御弁４２が接続されている。
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、媒体温度センサ３０、排気温度センサ３２からの検出情報に基づき排気制御弁３６、媒体制御弁４２を制御する。

また、ＥＣＵ２０は、ＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、暖機状態検出手段と、触媒活性状態検出手段と、制御手段として機能する。
暖機状態検出手段は、エンジン１０の暖機状態を検出するものであり、本実施の形態では、媒体温度センサ３０により検出された媒体温度Ｔｗに基づいてエンジン１０の暖機状態を検出する。
触媒活性状態検出手段は、触媒２６の活性状態を検出するものであり、本実施の形態では、排気温度センサ３２により検出された排気温度Ｔｇに基づいて触媒２６の温度を推定し、推定された触媒温度に基づいて触媒２６の活性状態を検出する。
制御手段は、触媒活性状態検出手段で検出された活性状態と暖機状態検出手段で検出された暖機状態との双方に基づいて、排気制御弁３６および媒体制御弁４２の開閉動作を制御するものである。

次に、図４に示すフローチャートを参照して排気浄化装置２２の動作について説明する。
まず、第１の暖機判定温度ＴＡ、第２の暖機判定温度ＴＢ、触媒活性温度について説明しておく。
第１の暖機判定温度ＴＡは、エンジン１０の暖機が完了した状態における媒体温度Ｔｗとして規定される。
第２の暖機判定温度ＴＢは、エンジン１０の暖機が完了していないが、予め定められた基準の暖機状態である場合の媒体温度Ｔｗとして規定される。したがって、ＴＡ＞ＴＢの関係となる。
第２の暖機判定温度ＴＢは、例えば、エンジン１０の暖機完了状態で触媒２６が浄化する排気の浄化量をＸとした場合、この浄化量がＸ／２となるときの媒体温度Ｔｗとして規定することができる。
触媒活性判定温度ＴＣは、触媒２６が活性化され排気浄化機能を有効に発揮できる触媒温度として規定される。

図４の処理は、エンジン１０が始動されることにより実施される。
まず、ＥＣＵ２０は、媒体温度センサ３０により検出された媒体温度Ｔｗが第１の暖機判定温度ＴＡより高いか否かを判定する（ステップＳ１０：暖機状態検出手段）。すなわち、エンジン１０の暖機が完了したか否かを判定する。
ステップＳ１０の判定結果が否定であれば、ＥＣＵ２０は、排気温度センサ３２により検出された排気温度Ｔｇに基づいて触媒２６の温度を推定し、推定された触媒温度が触媒活性温度以上であるか否かに基づいて触媒２６が活性化しているか否かを判定する（ステップＳ１２：触媒状態検出手段）。
ステップＳ１２の判定結果が否定であれば、ＥＣＵ２０は、排気制御弁３６を閉じると共に、媒体制御弁４２を閉じる（ステップＳ１４）。
排気制御弁３６を閉じることにより、図２に示すように、エンジン１０から排出された排気は、熱回収装置３４の排気流通路６０に滞留した状態となるため、触媒２６の昇温が促進される。
さらに媒体制御弁４２を閉じることにより、熱回収装置３４の媒体流通路における冷却水の流通が停止されて触媒２６通過後の排気の排熱による冷却水を昇温させる動作が停止するため、触媒２６の昇温がさらに促進される。
すなわち、触媒２６を昇温させる動作を排熱回収手段２８の動作よりも優先して実行することにより、エンジン１０の暖機よりも触媒２６の昇温を優先して行う。すなわち、触媒昇温手段により触媒２６の活性化を促進する時に、排熱回収手段２８による排気からの熱回収を抑制する。
言い換えると、ステップＳ１２、Ｓ１４は、触媒２６が活性化されず、かつ、エンジン１０の暖機が完了していないと判定した場合に、触媒昇温手段の動作を排熱回収手段２８の動作よりも優先して実行させることに相当する。
これにより、排熱回収手段２８の媒体流通路６０には冷却水が流通しないため、排気の熱と冷却水との熱交換が抑制された状態で、排気の熱により触媒２６が加熱されることになる。したがって、早期に触媒２６を活性化でき排気浄化装置２２の排気浄化性能を高める上で有利となる。
ステップＳ１４を実行したならばステップＳ１０に戻る。

ステップＳ１２の判定結果が肯定であれば、ＥＣＵ２０は、媒体温度センサ３０により検出された媒体温度Ｔｗが第２の暖機判定温度ＴＢより高いか否かを判定する（ステップＳ１６：暖機状態検出手段）。すなわち、エンジン１０の暖機が中程度なされた状態であるか否かを判定する。
ステップＳ１６の判定結果が否定であれば、ＥＣＵ２０は、排気制御弁３６を閉じた状態を維持すると共に、媒体制御弁４２を開く（ステップＳ１８）。
媒体制御弁４２が開かれることにより、熱回収装置３４の媒体流通路における冷却水の流通がなされ、排気制御弁３６が閉じられていることで触媒２６通過後の排気の排熱による冷却水の昇温動作が実行される。
すなわち、触媒２６の活性化が完了した段階では、触媒２６の昇温動作を維持しつつエンジン１０の暖機が促進される。
言い換えると、ステップＳ１６、Ｓ１８は、触媒２６が活性化され、かつ、エンジン１０の暖機が完了しておらず予め定められた基準の暖機状態にも達していないと判定した場合に、排熱回収手段２８の動作と触媒昇温手段の動作とを同時に実行させることに相当する。
さらに言い換えると、ステップＳ１６、Ｓ１８は、触媒２６が活性化され、かつ、エンジン１０の暖機が完了していないと判定した場合に、排熱回収手段２８の動作と触媒昇温手段の動作を同時に実行させることに相当する。
これにより、暖機時間の短縮および燃費の向上を図る上で有利となる。
また、ステップＳ１６、Ｓ１８は、排熱回収手段２８によるエンジン１０の暖機時にエンジン１０の暖機状態に基づいて触媒昇温手段による触媒２６の昇温量を制御することに相当する。
ステップＳ１８を実行したならばステップＳ１６に戻る。

ステップＳ１６の判定結果が肯定であれば、ＥＣＵ２０は、媒体制御弁４２を開いた状態を維持すると共に、排気制御弁３６を開く（ステップＳ２０）。
排気制御弁３６が開くと、図３に示すように、触媒２６を通過した後の排気は、第１の排出口５２から下流側の排気管２４に排出されるため、熱回収装置３４内の排気圧が元に戻り、エンジン１０の回転が円滑に維持される。
すなわち、エンジン１０の回転を円滑に維持しながら、触媒２６の昇温動作およびエンジン１０の暖機が促進される。
言い換えると、ステップＳ１６、Ｓ２０は、触媒２８が活性化され、かつ、基準の暖機状態に達していると判定した場合に、排熱回収手段２８の動作を実行し、触媒昇温手段の動作を停止することに相当する。
さらに言い換えると、ステップＳ１６、Ｓ２０は、触媒２６が活性化され、かつ、エンジン１０の暖機が完了していないと判定した場合に、排熱回収手段２８の動作のみを実行させることに相当する。
また、ステップＳ１６、Ｓ２０は、排熱回収手段２８によるエンジン１０の暖機時にエンジン１０の暖機状態に基づいて触媒昇温手段による触媒２６の昇温量を制御することに相当する。
これにより、暖機時間の短縮および燃費の向上を図る上で有利となる。
ステップＳ２０を実行したならばステップＳ１０に戻る。

ステップＳ１０の判定結果が肯定ならば、エンジン１０の暖機が完了したので、ＥＣＵ２０は、排気制御弁３６を開いた状態を維持しつつ、媒体制御弁４２を閉じる（ステップＳ２２）。
すなわち、エンジン１０の暖機が終了したので、暖機の促進を停止し、通常の動作に移行して一連の処理を終了する。
言い換えると、ステップＳ１０、Ｓ２２は、触媒２６が活性化され、かつ、エンジン１０の暖機が完了したと判定した場合に、排熱回収手段２８の動作および触媒昇温手段の動作の双方を停止させることに相当する。

なお、図５は、排気浄化装置２２を搭載した車両を走行させた場合の車速、触媒温度、冷却水温度の推移を示す線図である。
触媒温度が触媒活性判定温度ＴＣに到達するまで排気制御弁３６、媒体制御弁４２の双方が閉じられている。
触媒温度が触媒活性判定温度ＴＣに到達すると、排気制御弁３６が閉じられた状態を維持し、媒体制御弁４２が開かれる。
冷却水温度が第２の暖機判定温度ＴＢに到達すると、排気制御弁３６が開かれ、媒体制御弁４２が開かれた状態を維持する。
冷却水温度が第１の暖機判定温度ＴＡに到達すると、排気制御弁３６が開かれた状態を維持し、媒体制御弁４２が閉じられる。

本実施の形態の排気浄化装置２２によれば、暖機状態検出手段でエンジン１０が暖機された状態でないことが検出され、かつ、触媒活性状態検出手段で触媒２６が活性化された状態でないことが検出された場合に、排熱回収手段２８の動作よりも触媒昇温手段の動作を優先して実行させるようにした。
したがって、触媒２６の早期活性化が必要な場合、触媒昇温手段の動作を優先して実行させることで、触媒２６が早期に活性化され、排気ガスの浄化を促進させる上で有利となる。

本実施の形態によれば、触媒２８の活性状態とエンジン１０の暖機状態との双方に基づいて触媒昇温手段および排熱回収手段２８の制御を行うようにしたので、エンジン１０の暖機と触媒２８の活性化との双方を両立させることができる。

また、触媒２８が活性化されず、かつ、エンジン１０の暖機が完了していないと判定した場合に、触媒昇温手段の動作を排熱回収手段２８の動作よりも優先して実行させるようにしたので、早期に触媒２６を活性化でき排気浄化装置２２の性能を高める上で有利となる。

また、排熱回収手段２８によるエンジン１０の暖機時にエンジン１０の暖機状態に基づいて触媒昇温手段による触媒２６の昇温量を制御するようにしたので、暖機時間の短縮および燃費の向上を図る上で有利となる。

また、触媒２８が活性化され、かつ、エンジン１０の暖機が完了しておらず予め定められた基準の暖機状態にも達していないと判定した場合に、排熱回収手段２８の動作と触媒昇温手段の動作とを同時に実行させ、触媒２８が活性化され、かつ、基準の暖機状態に達していると判定した場合に、排熱回収手段２８の動作のみを実行させるようにしたので、暖機時間の短縮および燃費の向上を図る上で有利となる。

また、冷却水の温度が予め定められた第１の暖機判定温度ＴＡを上回ると暖機が完了したと判定し、冷却水の温度が第１の暖機判定温度ＴＡよりも低い第２の暖機判定温度ＴＢを上回ると基準の暖機状態に達していると判定し、エンジン１０の暖機が完了した状態で触媒２８が浄化する排気の浄化量をＸとした場合、触媒２８が浄化する排気の浄化量がＸ／２となるときの冷却水の温度を第２の暖機判定温度ＴＢとしたので、基準の暖機状態を簡単かつ的確に判定することができる。

また、触媒２８が活性化され、かつ、エンジン１０の暖機が完了したと判定した場合に、排熱回収手段２８の動作および触媒昇温手段の動作の双方を停止させるようにしたので、触媒２６の過昇温を抑制しつつエンジン１０の暖機を的確に終了させることができる。

また、排熱回収手段２８は、触媒２６の周囲に冷却水を流通させる媒体流通路６０に流通する冷却水の流量を媒体制御弁４２により制御することで冷却水の昇温動作を実行あるいは停止するようにしたので、冷却水の昇温動作を的確に制御することができる。

また、触媒昇温手段は、触媒２８の下流側に設けられ触媒２８を通過する排気の流量を制御する排気制御弁３６により触媒２８を通過する排気の流量を制御することで触媒２８の昇温動作を実行あるいは停止するようにしたので、触媒２８の昇温動作を的確に制御することができる。

なお、本実施の形態では、排熱回収手段２８の媒体流通路６０が触媒２６の周囲に設けられており、媒体流通路６０が排気の流れの上流側により近い箇所に位置するため、冷却水（熱交換媒体）の昇温をより効率的に行う上で有利となり、また、排熱回収手段２８の小型化を図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、排熱回収手段２８によって回収した排気の熱をエンジン１０の冷却水を昇温させるために用いたが、潤滑油や空気などのその他流体を昇温させたり、熱エネルギーを電気エネルギーなど他のエネルギーに変換して回収する物としても良く、限定されるものではない。
また、本実施の形態では、エンジン１０は、ガソリンエンジンであるが、エンジン１０がディーゼルエンジンであってもよく限定されるものではない。

１０……エンジン、１２……燃焼室、１４……燃料噴射装置、１６……排気流路、１８……冷却装置、２０……ＥＣＵ（暖機状態検出手段、活性状態検出手段、制御手段）２２……排気浄化装置、２４……排気管、２６……触媒、２８……排熱回収手段２８、３０……媒体温度センサ、３２……排気温度センサ、３６……排気制御弁（排気流量制御手段）、４２……媒体制御弁（媒体流量制御手段）、６０……媒体流通路。

Claims (6)

1. 内燃機関から排出される排気を浄化する触媒と、
   前記内燃機関の排気の排熱を回収し、該内燃機関の暖機を促進する排熱回収手段と、
   前記触媒を昇温させる触媒昇温手段と、
   前記触媒の活性状態を検出する触媒活性状態検出手段と、
   前記内燃機関の暖機状態を検出する暖機状態検出手段と、
   前記触媒活性状態検出手段で検出された前記活性状態と前記暖機状態検出手段で検出された前記暖機状態とに基づいて前記触媒昇温手段および前記排熱回収手段の制御を行う制御手段と、を備え
   前記制御手段は、前記触媒が活性化されず、かつ、前記内燃機関の暖機が完了していないと判定した場合に、前記触媒昇温手段の動作を実行し、かつ、前記排熱回収手段の動作を停止させ、前記触媒が活性化され、かつ、前記内燃機関の暖機が完了しておらず予め定められた基準の暖機状態にも達していないと判定した場合に、前記排熱回収手段の動作と前記触媒昇温手段の動作とを同時に実行させ、前記触媒が活性化され、かつ、前記内燃機関の暖機が完了しておらず予め定められた前記基準の暖機状態に達していると判定した場合に、前記排熱回収手段の動作を実行し、かつ、前記触媒昇温手段の動作を停止させる
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記排熱回収手段は、前記触媒を収容している
   ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記制御手段は、前記排熱回収手段による前記内燃機関の暖機時に前記暖機状態に基づいて前記触媒昇温手段による前記触媒の昇温量を制御する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記暖機状態検出手段は、前記暖機状態として前記内燃機関の冷却水の温度を検出するものであり、
   前記制御手段は、前記冷却水の温度が予め定められた第１の暖機判定温度ＴＡを上回ると前記暖機が完了したと判定し、前記冷却水の温度が前記第１の暖機判定温度ＴＡよりも低い第２の暖機判定温度ＴＢを上回ると前記基準の暖機状態に達していると判定する、
   ことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記制御手段は、前記触媒が活性化され、かつ、前記内燃機関の暖機が完了したと判定した場合に、前記排熱回収手段の動作および前記触媒昇温手段の動作の双方を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１から４に何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記触媒昇温手段は、前記触媒の下流側に設けられ前記触媒を通過する排気の流量を制御する排気流量制御手段を備え、
   前記触媒昇温手段は、前記排気流量制御手段により前記触媒を通過する排気の流量を制御することで前記触媒の昇温動作を実行あるいは停止し、
   さらに、前記触媒を通過後の排気が前記触媒の周囲に流れる排気通路が備えられ、
   前記触媒昇温手段は、前記排気流量制御手段により前記排気通路を通過する排気の流量を制御することで前記触媒の昇温動作を実行あるいは停止する、
   ことを特徴とする請求項１から５に何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。

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