JPH05506704A - 排気ガス放出量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 排気ガス放出量制御方法 本発明は、特にエンジンのウオームアンプ時の排気ガスの放出レベルの制御を改 善するよう内燃エンジンの作動を制御する技術に関する。

エンジンの負荷がより高いレンジに比較して、負荷の低いレンジでは、排気ガス 放出レベルを制御し、かつ安定に作動させることは、一般により困難であると判 っている。更に、エンジンの初期始動後に生じることがあるようにエンジンの作 動温度が低いときには上記問題は、より深刻になることも判っている。

更に、排気システムに設けられた触媒コンバータで作動するエンジンに関連し、 一般に触媒の着火（ｌｉｇｈｔｏｆ’ｆ’　）温度と称されている有効作動温度 に達するまでは、これら触媒は有効とならない。この触媒の着火現象は、排気ガ スによる触媒への熱入力量に一般に依存しており、更に触媒を急速に着火温度ま で有効に加熱するのに十分高温になる排気ガスにも依存している。

従って、本発明の目的は、上記問題の解決または低減および排気放出量の改良さ れた制御を達成にできる内燃エンジンを作動する方法および手段を提供すること にある。

この目的のため、本発明によれば、少なくとも所定値より下まわる温度における アイドリングおよび／または低負荷条件下で内燃エンジンが作動しているときに 、エンジンの燃料要求量を増すようエンジンに寄生負荷をかけ、前期エンジン燃 料要求量に応答してエンジンへの燃料供給レートを増し、排気ガスの温度を上げ ることを特徴とする内燃エンジンを作動する方法が提供される。

エンジンの作動温度および触媒の温度の上昇速度は、排気ガスの温度の上昇速度 より速くされるので、エンジンは、より迅速に安定した作動条件に達し、触媒を 着火するのに必要な時間が短くなり、よって、触媒を用いて排気ガスを有効処理 することなく、エンジンの作動時間を短くできる。すべてのエンジン始動時にい つも寄生負荷の使用が必要であるというわけでないことが理解されよう。例えば 、エンジンが以前作動していたような場合、エンジンを迅速にかつ有効に作動し 、触媒を着火するのにエンジンの作動温度および排気ガスの温度が十分高くなっ ていることがあり、この場合には寄生負荷は不要である。従って、燃料効率を改 善するには、エンジンの温度が所定値（この値は特定エンジンの始動から比較的 短い許容できる時間内にエンジンが許容し得るレベルの安定度で作動し、触媒の 着火が達成される温度として選択される）より下まわる場合の始動時に限りエン ジンに寄生負荷をかける。

本発明は、エンジンに大きな負荷をかけるバルブ機構を内蔵する４サイクルエン ジンよりも排気温度は一般に低くかつ内部運転負荷が小さいエンジン、例えば、 ２サイクルエンジンの運転に特に適することが判っている。

しかしながら、本発明は４サイクルで作動するエンジンにも適用でき、かかるエ ンジンではエンジンの運転の安定度および触媒系の有効性の改善に寄与するもの と解すべきである。

本発明の方法は、エンジンに吸入される空気温度を上昇することまたは排気シス テム内の触媒を直接加熱することを特徴とする。吸気温度の上昇は、エンジンの 作動温度の上昇速度を速くすること、および排ガスの温度の上昇に寄与し、その いずれも排気システムの触媒を有効に作動させるのにかかる時間の短縮にも寄与 する。

本発明によりエンジンにかけられる負荷を寄生負荷と称するが、この負荷をエン ジンにかけることにより生じるエネルギーを利用することは可能であると解すべ きであるが、このエネルギーはエンジンの運転中には通常は必要でないかまたは 生じないエネルギーである。

エンジンの作動のための電気エネルギーを発生するようエンジン装置に通常設け られているオルタネータに電気負荷を結合することにより、好ましい寄生負荷を かけることができる。従って、寄生負荷は、モータ自動車の場合、ライトのいく つかまたはすべてのスイッチをオンにすることによりかけてもよいし、または熱 エネルギーを発生すること、例えばエンジンへの吸気を加熱すること、または車 両の乗員スペースを加熱することによりかけてもよい。

更に、冷却水または空気循環ポンプまたはコンプレ・ソサまたはファンにより冷 却水または空気の循環を制限してエンジンにかかる負荷を大きくすることにより エンジンにかかる負荷を増加できる。エンジンをコンプレッサ、例えば空気コン プレッサまたは空調用コンプレッサに選択的に結合できるようになっていれば、 このコンプレッサは寄生負荷をエンジンにかけるのに使用できる。

エンジンにより駆動されるオルタネータに結合された電気ヒータ素子により寄生 負荷をかける結果、熱エネルギーが発生する。かかる熱エネルギーは、エンジン へ吸入される空気を加熱し、よって吸気温度を上昇させるのに、または排気シス テム内の触媒を直接加熱するのに有効に利用できる。かかる熱エネルギーの有効 利用は、排気触媒の着火に必要な時間の短縮に有効に寄与する。

従って、エンジンの作動条件に関する入力信号を受けてエンジンへの必要な燃料 供給レートを決定するようになっているＥＣＵと、エンジン負荷手段と、燃料供 給手段とから成り、少なくとも所定値より下まわる温度におけるアイドリングお よび／または低負荷条件下で内燃エンジンが作動しているときに、エンジンの燃 料要求量を増すようエンジンに寄生負荷をかけ、前期エンジン燃料要求量に応答 してエンジンへの燃料供給レートを増し、排気ガスの温度を上げるよう前記ＥＣ Ｕはプログラムされていることを特徴とする内燃エンジン管理システムか更に提 供される。

本発明に係るシステムは、エンジン冷却用流体を循環させるようエンジンにより 駆動される流体循環手段と、エンジン冷却流体の循環を選択的に制限して前記寄 生負荷をかける循環制御手段とを含んでもよい。これとは異なり、前記負荷手段 は、前記寄生負荷をかけるようエンジンにより駆動されるオルタネータに電気的 負荷手段を結合することもできる。電気的負荷手段はヒーター素子から構成でき る。

好ましくは、寄生負荷の印加は、燃料効率および排気ガス放出量が重要なファク タとなっているほとんどの内燃エンジンの管理システムの一部に通常内蔵されて いるＥＣＵにより制御することが好ましい。

添付図面中、 第１図は、本発明を実施するのに適したＥＣＵおよびその他の部品の好適な配列 を略図で示し、第２図は、本発明を実施するための実際的手段が設けられた内燃 機関を示す。

第１図を参照すると、ＥＣＵＩＯには、エンジンの温度、エンジンへの負荷およ びエンジンの速度に関する信号が入力されている。ＥＣＵＩＯへの給電は、力・ ストアウト１３によって決定されるオルタネータ１２の出力およびバッテリー１ １の条件に応じて、バッテリーまたはオルタネータ１２から行われる。バッテリ ー１１は、充電式電源として設けられており、エンジンにより駆動されるオルタ ネータ１２により充電される。

リレー１５は、ヒータ素子１６への給電を制御するもので、このリレー１５は、 スイッチ１７を介してＥＣＵｌｏにより制御される。ＥＣＵＩＯは、エンジンの 温度が所定レベル（このレベルより下では、エンジンの作動安定度を許容できる レベルにし、かつ触媒を急速に着火させるのに補助をすることが好ましい）より 下まわるか否かを始動操作中に判断するようプログラムされて０る。

この温度の代表的所定値は、３５℃である。

先に述べたように、ある始動条件では、先の作動期間からエンジンが冷却されな かった結果、エンジンはすでに有効作動温度になっている場合も有り得る。かか る状況では、ウオームアツプ（暖機）時間を短くするため寄生負荷を用いる必要 はない。またノくツテリー１１からの給電が所定値以下の場合、例えば通常１２ ボルトの／くツテリーで１０ボルトしかなかった場合、二のノくツテリーへの負 荷は許容できないもので、ＥＣＵＩＯの作動には有害となり得るので、ＥＣＵＩ Ｏは、電気的な寄生負荷をかけ続けることはできない。ＥＣＵＩＯがノく・ソテ リ−条件およびエンジン温度から寄生負荷をかけるべきであると判断した場合、 ＥＣＵＩＯは、リレー１５を附勢して、ヒーター素子１６とオルタネータ１２を 結合する。

この結果エンジン負荷が増加し、エンジンの燃料要求量が増し、ＥＣＵは、エン ジンへの燃料供給量を適度に増す。この結果、増加した量の燃料が燃焼するので 、排気ガス温度が上昇し、次にエンジンおよび排気触媒の温度の上昇速度が速く なり、この結果エンジンが安定に作動し、触媒が着火するまでの時間が短くなる 。

ＥＣＵＩＯは、予め決めた条件（例えば、エンジンが所定温度に達しているか否 かの条件、または、純粋に時間ベースにした始動からの実時間、またはエンジン が始動から回転した所定回転数に対応する時間）の達成に従って、寄生負荷を切 るようプログラムできる。

ヒーター素子１６は、エンジンに吸入される空気の通路内に設け、燃焼室へ送ら れる空気の温度を上昇し、その結果その後に生じる排気ガスの温度を上昇するよ うにすることが便利で、かつ望ましいことが判っている。

またヒーター素子１６は排気システム内に設け、内部の触媒を直接加熱して触媒 の迅速な着火を誘導しかつ排気ガスシステムの有効な作動を得ることができるこ とも判っている。

ヒーター素子からのエネルギーは、エンジンのより急速なウオームアツプの達成 および排気ガス温度の上昇及び排気触媒の急速な着火の誘導にも有利に利用でき るので、寄生負荷としてヒーター素子を使用することは、エンジンに加えられる 負荷の最も好適な形態の一つであることが判っている。

第２図を参照すると、エンジン２０にはインジェクタ手段２１を含む燃料供給手 段が設けられており、このエンジン２０は、空気吸入システム２２および排気シ ステム２４を有する。空気吸入システム２２を通してエンジン２０に空気を導く ことができ、発生した排気ガスは、排気ガス放出レベルを制御するよう排気シス テム２４内で処理できる。排気システム２４内にはこの目的のため触媒２５が設 けられている。

エンジン２０は、ベルト２９を介してオルタネータ２７およびコンプレッサまた はポンプ２８を駆動する。

オルタネータ２７は、エンジン２０を作動させる電力を発電し、ポンプ２８は、 エンジン冷却用流体を循環させる。オルタネータ２７またはコンプレッサまたは ポンプ２８へかかる負荷が増加する結果、エンジン２０への負荷も増加すると解 される。

吸入システム２２内には、電気ヒーター素子２３が設けられているが、この素子 はエンジン２０に寄生負荷をかけるようオルタネータ２７への電気負荷の一部と して接続できる。このヒーター素子２３は、吸入された空気を加熱し、よって吸 入された空気の温度を上昇するのにも使用できる。

排気システム２４内には別の電気ヒーター素子２６が設けられているが、この素 子はエンジン２０へ寄生負荷を加えるようオルタネータ２７への電気負荷の一部 として接続できる。このヒーター素子２６は、排気システム２４内の触媒２５を 直接加熱し、触媒の迅速な着火を誘導して排気システムが有効に作動できるよう 使用できる。

ポンプ２８には、エンジン冷却用流体の循環を選択的に制限するための開口度可 変バルブまたは調節自在なベント状の循環制御手段を嵌合できる。このような制 限の結果、ポンプ２８にかかる負荷が増し、よってエンジン２０への負荷も増す ことになる。

Ｆｉｌｌ。

要　約　書 少なくとも所定値より下まわる温度におけるアイドリングおよび／または低負荷 条件下で内燃エンジン（２ｏ）が作動しているときに、エンジンの燃料要求量を 増すようエンジン（２０）に寄生負荷をかけ、前記エンジン燃料要求量に応答し てエンジン（２０）への燃料供給レートを増し、排気ガスの温度を上げる工程か らなる排気ガスの放出レベルの制御を改善するために内燃エンジン（２０）の動 作を制御する方法。この方法はさらに、エンジン（２０）により駆動されるオル タネータ（２７）に接続されたそれぞれのヒーター素子（２３，２６）でエンジ ン（２０）に吸入される空気の温度を上げる工程および／またはエンジン排気シ ステム（２４）内の触媒（２５）を直接加熱する工程を含むものである。

補正嘗の翻訳文提比書（特許法第１８４条の８）平成　４　年　８　月　２６日 国

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも所定値より下まわる温度におけるアイドリングおよび／または低 負荷条件下で内燃エンジンが作動しているときに、エンジンの燃料要求量を増す ようエンジンに寄生負荷をかけ、前期エンジン燃料要求量に応答してエンジンヘ の燃料供給レートを増し、排気ガスの温度を上げることを特徴とする内燃エンジ ン作動方法。
2. ２．エンジンにより駆動される流体循環手段によりエンジン冷却用流体の循環を 制限することにより寄生負荷をかけることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．エンジンにより駆動されるオルタネータに電気負荷を結合することにより寄 生負荷をかけることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. ４．電気負荷はヒーター素子から成ることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. ５．エンジンに吸入される空気の温度を上げるよう前記ヒーター素子により生じ た熱を加えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ６．エンジン排気システム内の触媒を直接加熱するよう前記ヒーター素子により 生じた熱を加えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. ７．エンジンに吸入される空気の温度を上げることを更に特徴とする請求項１に 記載の方法。
8. ８．エンジン排気システム内の触媒を直接加熱することを更に特徴とする請求項 １に記載の方法。
9. ９．エンジンの作動条件に関する入力信号を受けてエンジンヘの必要な燃料供給 レートを決定するようになっているＥＣＵと、エンジン負荷手段と、燃料供給手 段とから成り、少なくとも所定値より下まわる温度におけるアイドリングおよび ／または低負荷条件下で内燃エンジンが作動しているときに、エンジンの燃料要 求量を増すようエンジンに寄生負荷をかけ、前期エンジン燃料要求量に応答して エンジンヘの燃料供給レートを増し、排気ガスの温度を上げるよう前記ＥＣＵは プログラムされていることを特徴とする内燃エンジン管理システム。
10. １０．前記負荷手段は、エンジン冷却用流体を循環させるようエンジンにより駆 動される流体循環手段と、エンジン冷却流体の循環を選択的に制限して前記寄生 負荷をかける循環制御手段とを含む請求項９に記載のシステム。
11. １１．前記負荷手段は、前記寄生負荷をかけるようエンジンにより駆動されるオ ルタネータに結合可能な電気的負荷手段を含む、請求項９に記載のシステム。
12. １２．電気的負荷手段はヒーター素子から成ることを特徴とする請求項１１に記 載のシステム。
13. １３．前記ヒーター素子は、エンジンに吸入される空気の温度を上げるようにな っていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. １４．前記ヒーター素子は、エンジン排気システム内の触媒を直接加熱するよう になっていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
15. １５．ＥＣＵは、エンジンにより駆動されるオルタネータに結合された電気エネ ルギー蓄積装置から給電され、前記ＥＣＵは前記蓄積装置のレベルが所定値を上 まわったときに限り前記電気負荷をかけるようプログラムされていることを特徴 とする請求項１１、１２、１３または１４に記載のシステム。
16. １６．ＥＣＵは、寄生負荷の印加期間を制御するようプログラムされていること を特徴とする請求項９に記載のシステム。
17. １７．前記期間は、エンジンの作動温度により決定されることを特徴とする請求 項１６に記載のシステム。
18. １８．前記期間は、エンジン始動からの回転数により決定されることを特徴とす る請求項１６に記載のシステム。
19. １９．前記期間は、エンジン始動からの所定時間インターバルにより決定される 請求項１６に記載のシステム。
20. ２０．入力信号は、エンジン温度、エンジン負荷およびエンジン速度に関連する ことを特徴とする請求項９〜１４、１６〜１９のいずれかに記載のシステム。
21. ２１．エンジンに吸入される空気の温度を上げるようヒーター素子が設けられて いることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
22. ２２．エンジン排気システム内の触媒を直接加熱するようヒーター素子が設けら れていることを特徴とする請求項９に記載のシステム。