JP7424436B1

JP7424436B1 - 排気制御装置

Info

Publication number: JP7424436B1
Application number: JP2022148070A
Authority: JP
Inventors: 聖鎌倉
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2022-09-16
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2024-01-30
Anticipated expiration: 2042-09-16
Also published as: JP2024043082A

Abstract

【課題】暖機の途中では触媒温度の昇温を早めることができ、暖機後では触媒温度の低下を抑制できる排気制御装置を提供すること。【解決手段】排気制御装置は、エンジンから排出された排気が流れる排気通路に排気浄化触媒を備えた排気系で用いられる排気制御装置であって、排気浄化触媒の上流側における排気の温度を取得する取得部と、排気の温度が閾値よりも低いか否かを判定する判定部と、排気の温度が閾値よりも低い場合、排気の流量を低減させる制御を行う制御部と、を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、排気制御装置に関する。

従来、エンジンから排出された排気が流れる排気通路において、例えば酸化触媒やＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒といった排気浄化触媒が設けられることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

排気浄化触媒の浄化性能は、その温度（以下、触媒温度という）に大きく影響を受ける。よって、高い浄化性能を維持するためには、触媒温度を精密に制御することが求められる。例えば冷間始動時などでは、できるだけ早く暖機を行う必要がある。

特開２０１８－３６６９号公報

排気浄化触媒の温度は、排気の温度（以下、排気温度という）や流量に影響を受ける。

例えば、暖機の途中において、排気温度が触媒温度を下回った場合、排気浄化触媒から排気への熱移動が発生することにより、排気浄化触媒が冷却され、触媒温度の昇温が遅れてしまう。

また、暖機後においても、排気温度が触媒温度を下回った場合、上記同様に排気浄化触媒が冷却され、触媒温度が低下してしまう。

本開示の一態様の目的は、暖機の途中では触媒温度の昇温を早めることができ、暖機後では触媒温度の低下を抑制できる排気制御装置を提供することである。

本開示の一態様に係る排気制御装置は、エンジンから排出された排気が流れる排気通路に排気浄化触媒を備えた排気系で用いられる排気制御装置であって、前記排気浄化触媒の上流側における前記排気の温度を取得する取得部と、前記排気の温度が閾値よりも低いか否かを判定する判定部と、前記排気の温度が閾値よりも低い場合、前記排気の流量を低減させるように、気筒に設けられた吸気バルブおよび排気バルブの開度の制御を行う制御部と、を有する。

本開示によれば、暖機の途中では触媒温度の昇温を早めることができ、暖機後では触媒温度の低下を抑制できる。

本開示の実施の形態に係る排気浄化装置の構成例を示すブロック図本開示の実施の形態に係る排気流量低減モード時の排気温度、排気流量、および各種開度の例を示す図本開示の実施の形態に係る排気制御装置の動作例を示すフローチャート

以下、本開示の実施の形態に係る排気制御装置１００について、図面を参照しながら説明する。

図１を用いて、排気制御装置１００の構成について説明する。図１は、排気制御装置１００の構成例を示すブロック図である。

図示は省略するが、排気制御装置１００は、エンジンから排出された排気が流れる排気通路に排気浄化触媒が設けられた排気系において用いられる。

エンジンは、移動体（例えば、自動車、船舶等）搭載用でもよいし、定置式でもよい。また、エンジンは、ディーゼルエンジンでもよいし、その他のエンジンでもよい。

排気浄化触媒は、所定の温度以上で浄化活性を示す触媒である。排気浄化触媒としては、例えば、酸化触媒（例えば、ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）、ＮＯｘ浄化触媒（例えば、ＳＣＲ触媒）等が挙げられるが、これら以外であってもよい。

図１に示す吸気スロットルバルブ１０は、エンジンへ供給される吸気が流れる吸気通路（図示略）に設けられている。

図１に示す可変ノズルターボ（ＶＮＴ：Variable Nozzle Turbo）２０は、排気通路のうち排気浄化触媒よりも上流側に設けられている。なお、可変ノズルターボ２０は、可変容量ターボ（ＶＧＴ：Variable Geometry Turbo）または可変翼ターボ（ＶＧＳ：Variable Geometry System）とも呼ばれる。

図１に示す排気再循環バルブ３０は、排気通路と吸気通路とを連結した排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）通路（図示略）に設けられている。

吸気スロットルバルブ１０、可変ノズルターボ２０、および排気再循環バルブ３０は、排気制御装置１００と電気的に接続されている。

排気制御装置１００は、図示しないハードウェアとして、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置、コンピュータプログラムを格納したハードディスク、フラッシュメモリなどの補助記憶装置、それらを接続するバス等を有する。以下に説明する排気制御装置１００の機能は、ＣＰＵが補助記憶装置から読み出したコンピュータプログラムを主記憶装置のＲＡＭに展開して実行することにより実現される。例えば、排気制御装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であってもよい。

図１に示すように、排気制御装置１００は、取得部１１０と、判定部１２０と、制御部１３０とを有する。

取得部１１０は、エンジンの駆動中において随時、排気浄化触媒の上流側を流れる排気の温度（以下、排気温度という）と、排気浄化触媒の温度（以下、触媒温度という）を取得する。

ここでいう「取得」とは、取得部１１０がセンサ等から値を「受け取る」という意味のほか、取得部１１０自身が値を「算出する」という意味を含む。すなわち、取得部１１０により取得される排気温度および触媒温度は、実測値でもよいし、算出値でもよい。

例えば、排気温度は、排気浄化触媒よりも上流側の排気通路に設けられた排気温度センサにより検知された値でもよい。または、例えば、排気温度は、エンジン回転数と燃料噴射量に応じて排気温度が定められたマップデータと、センサ等により実際に検知されたエンジン回転数および燃料噴射量とに基づいて算出された値でもよい。

例えば、触媒温度は、排気浄化触媒自体の温度を検知する触媒温度センサにより検知された値でもよい。または、例えば、触媒温度は、排気浄化触媒よりも上流側の排気通路に設けられた排気温度センサにより検知された排気温度に基づいて算出された値でもよい。

判定部１２０は、排気温度が触媒温度（閾値の一例）よりも低いか否かを判定する。

なお、この判定は、取得部１１０によって排気温度および触媒温度が取得される度に行われる。

制御部１３０は、排気温度が触媒温度よりも低い場合、排気の流量を低減させる制御として排気流量低減モードを行う。

排気流量低減モードでは、例えば、吸気スロットルバルブ１０、可変ノズルターボ２０、および排気再循環バルブ３０それぞれの開度が制御される。

ここで、図２を用いて、排気流量低減モードにおいて制御される開度について説明する。図２は、排気流量低減モード時の排気温度、排気流量、および、吸気スロットルバルブ１０、可変ノズルターボ２０、および排気再循環バルブ３０それぞれの開度の例を示す図である。なお、図２の横軸は、経過時間を示している。

図２に示すａは、閾値（例えば、触媒温度）である。図２に示すｂは、例えば、排気温度が閾値ａを下回ってから再び閾値ａに戻るまでの期間である。期間ｂは、排気流量低減モードが実行される期間である。

図２に示すように、期間ｂにおいて、排気再循環バルブ３０の開度は規定値よりも大きくなるように制御され、可変ノズルターボ２０の開度は規定値よりも小さくなるように制御され、吸気スロットルバルブ１０の開度は規定値よりも小さくなるように制御される。これにより、図２に示すように、排気流量は、低減される。

なお、上記各規定値は、例えば、エンジン回転数および燃料噴射量によって決まる開度であるが、これに限定されない。

また、吸気スロットルバルブ１０および可変ノズルターボ２０において、規定値から減少させる開度の量は、排気温度と触媒温度との温度差に応じて決まる値でもよいし、規定値に所定の係数を掛けることで決まる値でもよい。

以上、排気制御装置１００の構成について説明した。

次に、図３を用いて、排気制御装置１００の動作について説明する。図３は、排気制御装置１００の動作例を示すフローチャートである。図３のフローは、例えば、エンジンの始動直後に開始され、エンジンの駆動中において繰り返し行われる。

まず、取得部１１０は、排気温度および触媒温度を取得する（ステップＳ１）。

次に、判定部１２０は、排気温度は触媒温度よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２）。

排気温度が触媒温度以上である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、フローは、再びステップＳ１から開始する。

排気温度が触媒温度より低い場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御部１３０は、排気流量低減モードを実行する（ステップＳ３）。その後、フローは、再びステップＳ１から開始する。

なお、ステップＳ３の後、再度開始されたフローにおいて、排気温度が触媒温度以上となった場合、制御部１３０は、排気流量低減モードの実行を終了する。

以上、排気制御装置１００の動作について説明した。

以上説明したように、本実施の形態の排気制御装置１００は、エンジンから排出された排気が流れる排気通路に排気浄化触媒を備えた排気系で用いられる排気制御装置であって、排気浄化触媒の上流側における排気の温度を取得する取得部１１０と、排気の温度が閾値（例えば、排気浄化触媒の温度）よりも低いか否かを判定する判定部１２０と、排気の温度が閾値よりも低い場合、排気の流量を低減させる制御を行う制御部１３０と、を有することを特徴とする。

この特徴により、排気の温度が閾値よりも低い場合に排気の流量を低減させることができるので、暖機の途中（触媒温度が活性温度に至っていない状態）では触媒温度の昇温を早めることができ、暖機後（触媒温度が活性温度に至った状態）では触媒温度の低下を抑制できる。

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。

［変形例１］
実施の形態では、閾値が排気浄化触媒の温度である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、閾値は、排気浄化触媒の浄化性能の下限値（例えば、パーセンテージ）に対応する温度であってもよい。

［変形例２］
実施の形態では、排気流量低減モードにおいて、吸気スロットルバルブ１０の開度、可変ノズルターボ２０の開度、および排気再循環バルブ３０の開度が全て制御される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、排気流量低減モードでは、吸気スロットルバルブ１０の開度、可変ノズルターボ２０の開度、および排気再循環バルブ３０の開度のうち、少なくとも１つの開度が制御されてもよい。

［変形例３］
実施の形態では、排気流量低減モードが吸気スロットルバルブ１０、可変ノズルターボ２０、および排気再循環バルブ３０それぞれの開度の制御である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、排気流量低減モードは、エンジンの気筒に設けられた吸気バルブおよび排気バルブそれぞれの開度の制御（いわゆる気筒休止）であってもよい。

以上、変形例について説明した。上記変形例は適宜組み合わせてもよい。

本開示の排気制御装置は、排気浄化触媒の温度制御に有用である。

１０吸気スロットルバルブ
２０可変ノズルターボ
３０排気再循環バルブ
１００排気制御装置
１１０取得部
１２０判定部
１３０制御部

Claims

エンジンから排出された排気が流れる排気通路に排気浄化触媒を備えた排気系で用いられる排気制御装置であって、
前記排気浄化触媒の上流側における前記排気の温度を取得する取得部と、
前記排気の温度が閾値よりも低いか否かを判定する判定部と、
前記排気の温度が閾値よりも低い場合、前記排気の流量を低減させるように、気筒に設けられた吸気バルブおよび排気バルブの開度の制御を行う制御部と、を有する、
排気制御装置。
前記制御は、
前記排気の温度が前記閾値に至るまで行われる、
請求項１に記載の排気制御装置。
前記閾値は、
前記排気浄化触媒の温度である、
請求項１に記載の排気制御装置。
前記閾値は、
前記排気浄化触媒の浄化性能の下限値に対応する温度である、
請求項１に記載の排気制御装置。