JP7298511B2

JP7298511B2 - 排気浄化システムおよびその制御方法

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Publication number: JP7298511B2
Application number: JP2020031806A
Authority: JP
Inventors: 竜介藤野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
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Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2023-06-27
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Description

本開示は排気浄化システムおよびその制御方法に関し、より詳細には排気通路に配置された触媒装置に流入する排気を加熱装置により加熱する排気浄化システムおよびその制御方法に関する。

エンジンの排気通路に加熱装置を配置して、その加熱装置により排気を加熱する排気浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０－１６９０７０号公報

ところで、排気浄化システムが備える触媒装置はその性能が十分に発揮される温度帯が予め決まっている。そこで、上記の特許文献１に記載の発明は、加熱装置により加熱した排気が流入する触媒装置の入口を通過する排気の温度とその温度帯に基づいて設定した設定温度を比較して加熱装置による加熱とその加熱の停止とを制御している。

しかし、触媒装置の入口を通過する排気の温度が温度帯の下限値に達しただけでは、触媒装置の全体が昇温されておらず、加熱が不十分な状態に陥るという問題がある。一方で、触媒装置の入口を通過する排気の温度が温度帯の上限に達するまで加熱装置による加熱を継続すると、触媒装置を十分に昇温させることが可能となるが、加熱装置で消費されるエネルギーが大きくなるという問題がある。

これらの問題に対して、触媒装置の入口を通過する排気の温度、排気流量、触媒装置の容量や熱容量などを用いてその触媒装置の全体の温度や触媒装置の中心部の温度を予測し、予測したその温度に基づいて加熱装置による加熱を制御する方法がある。また、ＰＩＤ制御により触媒装置の全体が十分に加熱され、かつ、加熱装置で消費されるエネルギーが過剰に大きくならないようにゲインの設定など制御を適正化して加熱装置による加熱を制御する方法がある。

しかしながら、それらの方法では計算負荷が重くなるという問題や計算に用いるモデル化やＰＩＤ制御に用いるゲインの設定など制御の適正化に要するコストが高くなるという問題がある。

本開示の目的は、触媒装置に対する十分な昇温効果と加熱装置で消費されるエネルギーの低減とを両立しつつ、計算負荷を低減するとともに制御の適正化に要するコストを低減する排気浄化システムおよびその制御方法を提供することである。

上記の目的を達成する本発明の一態様の排気浄化システムは、排気通路に配置された触媒装置と、バッテリからの電力の供給によりこの触媒装置を加熱する加熱装置と、を備える排気浄化システムにおいて、前記触媒装置の入口を通過する排気の入口温度を取得する入口温度取得装置と、前記触媒装置の出口を通過する排気の出口温度を取得する出口温度取得装置と、前記加熱装置による加熱の駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置に入口設定温度と出口設定温度とが予め設定されて、前記出口設定温度が、前記触媒装置が活性化したことを判定可能な値の中での下限を示す下限温度に設定されていて、前記入口設定温度が、前記触媒装置の入口側の温度と出口側の温度との間に生じる温度差に基づいて前記出口設定温度よりも高い温度に設定されていて、前記制御装置は、前記入口温度取得装置が取得した前記入口温度が前記入口設定温度以上かつ前記出口温度取得装置が取得した前記出口温度が前記出口設定温度以上の場合に前記加熱装置の駆動を停止し、それ以外の場合に前記加熱装置を駆動する制御を行う構成であることを特徴とする。

上記の目的を達成する本発明の一態様の排気浄化システムの制御方法は、制御装置によりバッテリからの電力が供給されて触媒装置を加熱する加熱装置を制御する排気浄化システムの制御方法において、前記制御装置に予め入口設定温度と出口設定温度とを設定しておき、前記出口設定温度が、前記触媒装置が活性化したことを判定可能な値の中での下限を示す下限温度に設定されていて、前記入口設定温度が、前記触媒装置の入口側の温度と出口側の温度との間に生じる温度差に基づいて前記出口設定温度よりも高い温度に設定されていて、前記触媒装置の入口を通過する排気の入口温度を取得するとともに、前記触媒装置の出口を通過する排気の出口温度を取得し、前記制御装置により、取得した前記入口温度が前記入口設定温度以上かつ取得した前記出口温度が前記出口設定温度以上の場合に前記加熱装置の駆動を停止し、それ以外の場合に前記加熱装置を駆動することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、触媒装置の入口温度に加えて出口温度を判定することで触媒装置の昇温状態を適切に見極めることが可能となる。それ故、触媒装置に対する十分な昇温効果と加熱装置で消費されるエネルギーの低減とを両立することができる。また、入口温度と出口温度との二つの温度を用いることで、触媒装置自体の温度を推定する方法やＰＩＤ制御を用いる方法に比して、計算負荷を低減するとともに制御の適正化に要するコストを低減することができる。

実施形態の排気浄化システムを例示する構成図である。図１の排気浄化システムにおいて時刻の経過に伴う触媒装置の温度の変化を例示する変化図である。図１の加熱装置の出力電力と加熱装置を通過する排気の流量との関係を例示する関係図である。実施形態の排気浄化システムの制御方法を例示するフロー図である。

以下に、本開示における排気浄化システムおよびその制御方法の実施形態について説明する。図中において、白抜き矢印は吸気または空気の流れを示し、塗り潰し矢印は排気の流れを示し、一点鎖線は信号線を示す。なお、本実施形態において、吸気は内燃機関１の気筒に吸入される気体であり、空気に排気が混合されたものを含むものとする。

図１に例示するように、本実施形態の排気浄化システム１０は車両の内燃機関１から燃料の燃焼により生じた排気が流通する排気通路２の中途位置に配置されて、排気を浄化するものである。内燃機関１は排出された排気が通過する排気通路２と、吸入される吸気が通過する吸気通路３と燃料の燃焼により得られた動力を出力するクランクシャフト４とを備えて構成される。なお、排気浄化システム１０は車両に搭載される内燃機関１に限定されない。

排気浄化システム１０は、排気通路２の中途位置に配置されて、排気管燃料噴射装置１１、酸化触媒装置１２、フィルタ装置１３、還元剤噴射装置１４、選択的還元触媒装置１５、および、還元剤吸着触媒装置１６を備える。

排気管燃料噴射装置１１は排気の流れに関して酸化触媒装置１２の上流側に配置されて、排気通路２に未然の燃料を噴射する。酸化触媒装置１２は排気の流れに関してフィルタ装置１３の上流側に配置されて、排気に含有する炭化水素、一酸化炭素、及び一酸化窒素を酸化する触媒を有する。フィルタ装置１３は排気に含有する粒子状物質を捕集する。還元剤噴射装置１４は排気の流れに関して選択的還元触媒装置１５の上流側に配置されて、尿素水を噴射して選択的還元触媒装置１５に還元剤であるアンモニアを供給する。選択的還元触媒装置１５は排気の流れに関して還元剤吸着触媒装置１６の上流側に配置されて、アンモニアを還元剤として排気に含有する窒素酸化物を還元浄化する触媒を有する。還元剤吸着触媒装置１６は選択的還元触媒装置１５を通過後の排気に含まれる還元剤を吸着除去する触媒を有するとともにアンモニアを還元剤として排気に含有する窒素酸化物を還元浄化する触媒も有する。排気浄化システム１０は排気管燃料噴射装置１１を備えない代わりに、内燃機関１の図示しない燃料噴射装置のポスト噴射により酸化触媒装置１２に未然燃料を供給する構成にしてもよい。

本開示において触媒装置とは排気に含有する窒素酸化物を浄化する触媒を有するものであり、本実施形態における選択的還元触媒装置１５および還元剤吸着触媒装置１６がその触媒装置に相当する。なお、還元剤吸着触媒装置１６がその触媒を有さない場合もあり、その場合に選択的還元触媒装置１５のみが触媒装置に相当する。また、本開示の触媒装置はアンモニアを還元剤として排気に含有する窒素酸化物を還元浄化する触媒を有する装置に限定されるものではない。触媒装置としては、排気中の窒素酸化物を排気がリーン状態のときに一旦吸蔵させ、排気がリッチ空燃比状態のときに吸蔵された窒素酸化物を放出させて、貴金属触媒の三元機能により還元する触媒を有するものでもよい。また、フィルタ装置１３が窒素酸化物を浄化する触媒を有し、粒子状物質の捕集と窒素酸化物の浄化との二つの機能を兼ね備える場合は、その窒素酸化物を浄化可能なフィルタ装置１３も触媒装置に相当する。

排気浄化システム１０は上記の構成に加えて、加熱装置２０と入口温度取得装置２１と出口温度取得装置２２とパラメータ取得装置として回転数取得装置２３および吸気量取得装置２４と電圧取得装置２５と制御装置３０と、を備えて構成される。

加熱装置２０は排気の流れに関して選択的還元触媒装置１５よりも上流側で、かつ、フィルタ装置１３よりも下流側の排気通路２に配置される。より好ましくは、還元剤噴射装置１４よりも上流側の排気通路２に配置される。加熱装置２０が還元剤噴射装置１４よりも上流側の排気通路２に配置されることで、噴射された還元剤が付着することを回避するには有利となる。加熱装置２０としては自身を通過する空気を加熱する電気ヒータで構成され、バッテリ５にスイッチを介して接続される。このバッテリ５は内燃機関１の動力により発電する発電機６により充電されるとともに内燃機関１を始動させるスタータ７に電力を供給する。

入口温度取得装置２１は選択的還元触媒装置１５の入口を通過する排気の温度である入口温度Ｔｘを取得する装置である。入口温度取得装置２１は直に排気の温度を取得する温度センサで構成され、加熱装置２０と選択的還元触媒装置１５との間の排気通路２に配置される。

出口温度取得装置２２は還元剤吸着触媒装置１６の出口を通過する排気の温度である出口温度Ｔｙを取得する装置である。出口温度取得装置２２は直に排気の温度を取得する温度センサで構成され、排ガスの流れに関して還元剤吸着触媒装置１６より下流側の排気通路２に配置される。なお、前述したとおり還元剤吸着触媒装置１６が窒素酸化物を浄化する触媒を有しない場合に、出口温度取得装置２２は選択的還元触媒装置１５と還元剤吸着触媒装置１６との間に配置されることが望ましい。また、排気の流れに関して還元剤吸着触媒装置１６よりも下流側に弁装置や分岐通路が備えられる場合は、それらの装置よりも上流側に配置されることが望ましい。

回転数取得装置２３および吸気量取得装置２４は加熱装置２０を通過する排気の流量Ｑｇに関するパラメータを取得するパラメータ取得装置である。回転数取得装置２３は内燃機関１のクランクシャフト４の回転数Ｎｅを取得する装置である。吸気量取得装置２４は吸気通路３の吸気量Ｑｘを取得する装置である。本実施形態において、パラメータ取得装置は取得したパラメータに基づいて加熱装置２０を通過する排気の流量Ｑｇを取得可能な装置であればよく、回転数取得装置２３および吸気量取得装置２４に限定されない。例えば、パラメータ取得装置としては加熱装置２０を通過する排気の流量を直に取得する流量取得装置で構成されてもよい。

電圧取得装置２５は加熱装置２０へ電力を供給するバッテリ５の電圧Ｖｘを取得する装置である。電圧取得装置２５はバッテリ５の電圧Ｖｘを直に取得する装置に限定されずに、バッテリ５の電圧Ｖｘを間接的に取得する装置でもよい。例えば、電圧取得装置２５は発電機６からバッテリ５への発電状態を監視する装置でもよい。

制御装置３０は排気浄化システム１０の制御を行う装置であり、排気管燃料噴射装置１１の未然燃料の噴射によるフィルタ装置１３の再生制御や還元剤噴射装置１４の還元剤の噴射制御に加えて、加熱装置２０の加熱を制御する。制御装置３０は信号線により排気管燃料噴射装置１１、還元剤噴射弁１４、加熱装置２０、および、各種取得装置に電気的に接続される。

制御装置３０は各種情報処理を行う中央演算装置（ＣＰＵ）、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。

制御装置３０は、入口設定温度Ｔａと、出口設定温度Ｔｂと、設定流量Ｑａを示すアイドル回転数Ｎｉおよび最低吸入量Ｑｍと、設定電圧Ｖａとが予め内部記憶装置に設定される。また、制御装置３０は、機能要素として判定部３１および加熱制御部３２を有する。各機能要素は、プログラムとして内部記憶装置に記憶されていて、適時、中央演算装置により実行されている。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能するプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）や電気回路で構成されてもよい。

図２に例示するように、選択的還元触媒装置１５および還元剤吸着触媒装置１６が活性化して、窒素酸化物を還元浄化する性能が十分に発揮される温度帯として下限温度Ｔｄと上限温度Ｔｕとが予め設定される。これらの下限温度Ｔｄと上限温度Ｔｕとは触媒の種類に応じて予め定められた固定値であり、選択的還元触媒装置１５や還元剤吸着触媒装置１６の実際の温度を示している。なお、本実施形態において選択的還元触媒装置１５や還元剤吸着触媒装置１６の実際の温度はそれぞれの装置の中心部の温度やそれぞれの装置における全域の温度のうちの最低温度を示すものとする。また、選択的還元触媒装置１５および還元剤吸着触媒装置１６は下限温度Ｔｄよりも低い温度や上限温度Ｔｕよりも高い温度で窒素酸化物を全く還元浄化できないわけではない。

入口設定温度Ｔａおよび出口設定温度Ｔｂのそれぞれは触媒装置が活性化したことを判定可能な値に設定される。触媒装置が活性化したことを判定可能な値としては、下限温度Ｔｄと上限温度Ｔｕとの間の温度が例示される。入口設定温度Ｔａおよび出口設定温度Ｔｂのそれぞれが下限温度Ｔｄと上限温度Ｔｕとの間に設定されることで、選択的還元触媒装置１５や還元剤吸着触媒装置１６の昇温効果を見極めるには有利となる。なお、本実施形態において下限温度Ｔｄと上限温度Ｔｕとの間の温度とは、下限温度Ｔｄと上限温度Ｔｕとを含んでもよい。

また、入口設定温度Ｔａは出口設定温度Ｔｂよりも高い温度に設定される。選択的還元触媒装置１５や還元剤吸着触媒装置１６は排気が入口から出口に向かって流れるために入口側の温度が出口側の温度よりも高くなる傾向にある。そこで、入口設定温度Ｔａを出口設定温度Ｔｂよりも高い温度に設定することで、入口側の温度と出口側の温度との間に生じる温度差を考慮した加熱制御が可能となる。

本実施形態で、出口設定温度Ｔｂは下限温度Ｔｄに設定され、入口設定温度Ｔａは下限温度Ｔｄに触媒装置が十分に活性化した状態における入口温度Ｔｘと出口温度Ｔｙとの差分の平均値よりも高い温度を加算した温度に設定される。なお、入口設定温度Ｔａと出口設定温度Ｔｂとの関係はこれに限定されずに、予め実験や試験、あるいはシミュレーションにより求まるものであり、排気浄化システム１０の構成、加熱装置２０の出力電力、内燃機関１の排気量などにより適宜設定可能である。

図３に例示するように、加熱装置２０の出力電力と加熱装置２０を通過する排気の流量Ｑｇとは正の相関となり、加熱装置２０の出力電力は加熱装置２０を通過する排気の流量Ｑｇの大小により設定可能な値が定められている。つまり、加熱装置２０の出力電力を大きくして加熱装置２０により触媒装置を迅速に昇温するには排気の流量を大きくする必要がある。

本実施形態において、加熱装置２０の出力電力を最大値Ｐｍａｘにするには、排気の流量Ｑｇを設定流量Ｑａよりも多い状態にする必要がある。設定流量Ｑａは、回転数取得装置２３が取得する内燃機関１の回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｉよりも多く、かつ、吸気量取得装置２４が取得する吸気量Ｑｘが内燃機関１において燃焼可能な最低吸入量Ｑｍよりも多い状態の流量である。

設定電圧Ｖａは内燃機関１が始動して発電機６による発電が開始されたことを判定可能な値に設定される。バッテリ５の電圧Ｖｘは内燃機関１が始動して発電機６による発電が開始されてその発電機６で発電された電力が充電される状態になると、その設定電圧Ｖａ以上の電圧に確保される。設定電圧Ｖａはスタータ７が駆動可能な電圧に設定されることが好ましい。

判定部３１は入口温度取得装置２１、出口温度取得装置２２、回転数取得装置２３、吸気量取得装置２４、および、電圧取得装置２５のそれぞれが取得する取得値が入力されて、入力されたそれらの取得値に基づいて、加熱装置２０の駆動の有無を判定する機能要素である。具体的に、判定部３１はそれらの取得値と、予め設定された入口設定温度Ｔａ、出口設定温度Ｔｂ、アイドル回転数Ｎｉ、最低吸入量Ｑｍ、および、設定電圧Ｖａとを比較して加熱装置２０の駆動の有無を判定し、その判定結果を加熱制御部３２に出力する機能要素である。

加熱制御部３２は判定部３１の判定結果が入力されて、その判定結果に基づいて加熱装置２０の駆動を制御する機能要素である。

図４に例示するように、本実施形態の排気浄化システム１０の制御方法を制御装置３０の機能として説明する。この制御方法はイグニッションキーがオンの状態になると開始され、イグニッションキーがオフの状態になると終了する。制御フローは所定の周期ごとに繰り返し行われ、リターンでスタートや前のステップに戻ると一周期が経過するものとする。

イグニッションキーがオンの状態になると、判定部３１は各取得装置（２１～２５）を介してそれぞれの取得値（入口温度Ｔｘ、出口温度Ｔｙ、回転数Ｎｅ、吸気量Ｑｘ、電圧Ｖｘ）を取得する（Ｓ１１０）。

ついで、判定部３１は取得した入口温度Ｔｘと出口温度Ｔｙとの基づいた加熱装置２０の駆動の有無の判定を行うための判定を行う。判定部３１は取得した回転数Ｎｅおよび吸気量Ｑｘに基づいて得られる加熱装置２０を通過する排気の流量Ｑｇが設定流量Ｑａよりも多いか否かを判定する（Ｓ１２０）。具体的に、このステップＳ１２０は、取得した回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｉよりも多いか否かを判定するとともに取得した吸気量Ｑｘが最低吸入量Ｑｍよりも多いか否かを判定するステップである。また、判定部３１は取得した電圧Ｖｘが設定電圧Ｖａよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１３０）。

排気の流量Ｑｇが設定流量Ｑａよりも多いと判定し（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、かつ、電圧Ｖｘが設定電圧Ｖａよりも大きいと判定すると（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、判定部３１は入口温度Ｔｘと出口温度Ｔｙとの基づいた加熱装置２０の駆動の有無の判定を行う。一方、排気の流量Ｑｇが設定流量Ｑａ以下と判定する（Ｓ１２０：ＮＯ）、または、電圧Ｖｘが設定電圧Ｖａ以下と判定すると（Ｓ１３０：ＮＯ）、判定部３１は加熱装置２０の駆動を停止するという判定結果を加熱制御部３２に送る。ついで、加熱制御部３２がその判定結果に基づいて加熱装置２０の駆動を停止する（Ｓ１７０）。なお、このステップ１７０を行う際に加熱装置２０の駆動が停止している場合に、その停止が継続される。

温度に基づいた加熱装置２０の駆動の有無の判定において、判定部３１は取得した入口温度Ｔｘが入口設定温度Ｔａよりも低いか否かを判定する（Ｓ１４０）。また、判定部３１は取得した出口温度Ｔｙが出口設定温度Ｔｂよりも低いか否かを判定する（Ｓ１５０）。

この二つの判定により、判定部３１は、入口温度Ｔｘが入口設定温度Ｔａ以上（Ｓ１４０：ＮＯ）、かつ、出口温度Ｔｙが出口設定温度Ｔｂ以上（Ｓ１５０：ＮＯ）の場合に、加熱装置２０の駆動を停止するという判定結果を加熱制御部３２に送る。次いで、加熱制御部３２がその判定結果に基づいて加熱装置２０の駆動を停止する（Ｓ１７０）。

一方、判定部３１は、入口温度Ｔｘが入口設定温度Ｔａよりも低い（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、または、出口温度Ｔｙが出口設定温度Ｔｂよりも低い（Ｓ１５０：ＹＥＳ）場合に、加熱装置２０を駆動するという判定結果を加熱制御部３２に送る。ついで、加熱制御部３２がその判定結果に基づいて加熱装置２０を駆動する（Ｓ１６０）。なお、このステップ１６０を行う際に加熱装置２０が駆動している場合に、その駆動が継続される。

以上のステップＳ１１０～Ｓ１７０はイグニッションキーがオフの状態になるまで、繰り返し行われる。

図２に例示するように、本開示の制御方法による加熱装置２０による触媒装置の加熱は内燃機関１が冷間始動した直後に行われる。なお、本開示の制御方法による加熱装置２０の触媒装置の加熱は内燃機関１の燃料の噴射が停止して車両が減速しているときにも行われる。

図中では、点線の軌跡が本開示の制御方法を行わない、つまり、加熱装置２０を用いない状態の触媒装置の温度を示し、一点鎖線の軌跡が入口温度Ｔｘのみの判定で加熱装置２０の駆動の有無を判定した制御の触媒装置の温度を示し、実線の軌跡が本開示の制御方法による触媒装置の温度を示す。なお、触媒装置の温度は実験により求めたものであり、触媒装置の中心部の温度を示すものとする。

本開示の制御方法では、イグニッションキーがオンの状態になり内燃機関１が冷間始動すると、上記のステップが順に行われる。時刻ｔ１が経過するまでの間はステップＳ１２０およびステップＳ１３０の判定により温度に基づく加熱装置２０の駆動の有無の判定を行っていない期間である。時刻ｔ１になると、ステップＳ１２０およびステップＳ１３０の判定により温度に基づく加熱装置２０の駆動の有無の判定が許可されて、温度の判定により加熱装置２０の駆動により触媒装置の温度が昇温する。

本開示の制御方法では、時刻ｔ２になると触媒装置の温度が下限温度Ｔｄを超える。一方、入口温度Ｔｘのみの判定で加熱装置２０の駆動の有無を判定した制御では時刻ｔ３になるまで触媒装置の温度が下限温度Ｔｄを超えない。これは、入口温度Ｔｘが入口設定温度Ｔａを超える時刻が時刻ｔ１と時刻ｔ２との間にあり、入口温度Ｔｘのみの判定加熱装置２０の駆動の有無を判定した制御では触媒装置の温度が十分に昇温しないうちに加熱装置２０の駆動を停止してしまうからである。

以上のように、本開示の排気浄化システム１０は、触媒装置の入口温度Ｔｘに加えて出口温度Ｔｙを判定し、入口温度Ｔｘが入口設定温度Ｔａ以上、かつ、出口温度Ｔｙが出口設定温度Ｔｂ以上の場合に触媒装置が十分に昇温した状態と判定し、それ以外の場合に触媒装置の昇温が不十分と判定する。このように、排気浄化システム１０によれば、二つの温度に基づいて判定することで触媒装置の昇温状態を適切に見極めることができる。これにより、触媒装置に対する十分な昇温効果と加熱装置２０で消費されるエネルギーの低減とを両立することができる。

また、本開示の排気浄化システム１０は、入口温度Ｔｘと出口温度Ｔｙとの二つの温度を用いて、それぞれと予め設定された入口設定温度Ｔａと出口設定温度Ｔｂとを比較することで加熱装置２０の駆動の有無を判定する。このように、排気浄化システム１０によれば、温度の比較判定という簡易な判定方法を用いることで、触媒装置自体の温度を推定する方法やＰＩＤ制御を用いる方法に比して、計算負荷を低減するとともに制御の適正化に要するコストを低減することができる。

排気浄化システム１０は加熱装置２０の駆動の有無の判定において、入口温度Ｔｘと出口温度Ｔｙとの両方の温度を同時に用いる。そのため、入口設定温度Ｔａと出口設定温度Ｔｂとの関係を、触媒装置が十分に活性化した状態における入口温度Ｔｘと出口温度Ｔｙとの差分の平均値に基づいて設定するとよい。具体的に、入口設定温度Ｔａを出口設定温度Ｔｂにその差分の平均値よりも高い温度を加算した温度に設定することが望ましい。このように設定することで、触媒装置の昇温速度を確保するには有利になる。

加熱装置２０は排気通路２に配置されて自身を通過する排気を加熱する電気ヒータを例示したが、触媒装置を直に加熱する装置としてもよい。本開示の排気浄化システム１０は加熱装置が触媒装置を直に加熱する装置で構成されても適用可能である。

本実施形態において、入口温度取得装置２１として触媒装置の入口の近傍に配置された温度センサと、出口温度取得装置２２として触媒装置の出口の近傍に配置された温度センサとの二つの温度センサを用いたが、温度センサを触媒装置の入口の近傍にのみ配置する構成にしてもよい。出口温度Ｔｙは、入口温度Ｔｘ、排気の流量Ｑｇ、触媒装置の熱容量から推定可能である。そこで、出口温度取得装置２２としては、それらの取得値から出口温度Ｔｙを推定する装置や制御装置３０の機能要素が例示される。なお、触媒装置の温度を推定する方法は触媒装置の全域の温度や触媒装置の中心部の温度を推定するものであり、出口温度Ｔｙを推定する方法と比して計算が複雑であることはいうまでもない。

本実施形態において、触媒装置が活性化したことを判定可能な値として還元剤噴射装置１４の噴射の有無を判定する噴射判定温度Ｔｎに基づいた温度を用いてもよい。噴射判定温度Ｔｎは還元剤である尿素水が十分に加水分解する温度を判定可能な温度である。この場合に、出口設定温度Ｔｂが噴射判定温度Ｔｎの近傍の値に設定され、入口設定温度Ｔａがその噴射判定温度Ｔｎの近傍の値よりも高い下限温度Ｔｄの近傍の値に設定される。

１０排気浄化システム
１５選択的還元触媒装置
１６還元剤吸着触媒装置
２０加熱装置
２１入口温度取得装置
２２出口温度取得装置
２３回転数取得装置
２４吸気量取得装置
２５電圧取得装置
３０制御装置
Ｔａ入口設定温度
Ｔｂ出口設定温度
Ｑａ設定流量
Ｖａ設定電圧

Claims

排気通路に配置された触媒装置と、バッテリからの電力の供給によりこの触媒装置を加熱する加熱装置と、を備える排気浄化システムにおいて、
前記触媒装置の入口を通過する排気の入口温度を取得する入口温度取得装置と、前記触媒装置の出口を通過する排気の出口温度を取得する出口温度取得装置と、前記加熱装置による加熱の駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置に入口設定温度と出口設定温度とが予め設定されて、前記出口設定温度が、前記触媒装置が活性化したことを判定可能な値の中での下限を示す下限温度に設定されていて、前記入口設定温度が、前記触媒装置の入口側の温度と出口側の温度との間に生じる温度差に基づいて前記出口設定温度よりも高い温度に設定されていて、
前記制御装置は、前記入口温度取得装置が取得した前記入口温度が前記入口設定温度以上かつ前記出口温度取得装置が取得した前記出口温度が前記出口設定温度以上の場合に前記加熱装置の駆動を停止し、それ以外の場合に前記加熱装置を駆動する制御を行う構成であることを特徴とする排気浄化システム。
前記触媒装置が還元剤噴射装置から噴射された還元剤を用いる選択的還元触媒装置であり、
前記出口設定温度は、前記還元剤噴射装置の噴射の有無を判定する噴射判定温度の近傍の値に設定され、前記入口設定温度は、前記出口設定温度よりも高い前記下限温度の近傍の値に設定される請求項１に記載の排気浄化システム。
前記加熱装置は排気の流れに関して前記触媒装置の上流側の前記排気通路に配置されて通過する排気を加熱する構成であり、
前記加熱装置を通過する排気の流量に関するパラメータを取得するパラメータ取得装置を備え、
前記制御装置に設定流量が予め設定されて、
前記制御装置は前記パラメータ取得装置が取得したパラメータに基づいて得られた前記加熱装置を通過する排気の流量が前記設定流量よりも多い場合に前記入口温度と前記出口温度とに基づいて前記加熱装置の駆動の有無を判定し、排気の流量が前記設定流量以下の場合に前記加熱装置の駆動を停止する制御を行う構成である請求項１または２に記載の排気浄化システム。
前記加熱装置の出力と前記設定流量とが正の相関があり、前記設定流量は前記加熱装置により排気を加熱するときの出力の最大値に基づいて設定される請求項３に記載の排気浄化システム。
前記加熱装置へ電力を供給する前記バッテリの電圧を取得する電圧取得装置を備え、
前記制御装置に設定電圧が予め設定されて、
前記制御装置は前記電圧取得装置が取得した電圧が前記設定電圧よりも高い場合に前記入口温度と前記出口温度とに基づいて前記加熱装置の駆動の有無を判定し、取得した電圧が前記設定電圧以下の場合に前記加熱装置の駆動を停止する制御を行う構成である請求項１～４のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
制御装置によりバッテリからの電力が供給されて触媒装置を加熱する加熱装置を制御する排気浄化システムの制御方法において、
前記制御装置に予め入口設定温度と出口設定温度とを設定しておき、前記出口設定温度が、前記触媒装置が活性化したことを判定可能な値の中での下限を示す下限温度に設定されていて、前記入口設定温度が、前記触媒装置の入口側の温度と出口側の温度との間に生じる温度差に基づいて前記出口設定温度よりも高い温度に設定されていて、
前記触媒装置の入口を通過する排気の入口温度を取得するとともに、前記触媒装置の出口を通過する排気の出口温度を取得し、
前記制御装置により、取得した前記入口温度が前記入口設定温度以上かつ取得した前記出口温度が前記出口設定温度以上の場合に前記加熱装置の駆動を停止し、それ以外の場合に前記加熱装置を駆動することを特徴とする排気浄化システムの制御方法。