JPH10331628A - 発電機駆動型電気加熱触媒システム - Google Patents
発電機駆動型電気加熱触媒システムInfo
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- JPH10331628A JPH10331628A JP10148659A JP14865998A JPH10331628A JP H10331628 A JPH10331628 A JP H10331628A JP 10148659 A JP10148659 A JP 10148659A JP 14865998 A JP14865998 A JP 14865998A JP H10331628 A JPH10331628 A JP H10331628A
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- Japan
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- generator
- electrical
- rectifier bridge
- switch
- charging system
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/1438—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle in combination with power supplies for loads other than batteries
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/22—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems of electric heaters for exhaust systems or their power supply
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気エミッションを減少させるためにコール
ドスタート条件において触媒コンバータを迅速に加熱す
る技術を提供する。 【解決手段】 自動車エンジンシステム内において見ら
れるような触媒コンバータを迅速に且つ電気的に加熱さ
せてクリチカルなコールドスタート条件における汚染物
の排出を減少させることが可能である。コールドスター
ト条件、即ちエンジンの始動期間中において、所定時間
期間の間、触媒コンバータが触媒パワースイッチを触媒
コンバータへ接続する迅速加熱経路を介して直接的に電
気的パワーを受取る。触媒コンバータが電気的に加熱さ
れた後の該所定時間期間に続いて、触媒パワースイッチ
が通常経路を介して自動車エンジンシステムのスタータ
モータ組立体などのジャンクションブロックへ接続され
る。
ドスタート条件において触媒コンバータを迅速に加熱す
る技術を提供する。 【解決手段】 自動車エンジンシステム内において見ら
れるような触媒コンバータを迅速に且つ電気的に加熱さ
せてクリチカルなコールドスタート条件における汚染物
の排出を減少させることが可能である。コールドスター
ト条件、即ちエンジンの始動期間中において、所定時間
期間の間、触媒コンバータが触媒パワースイッチを触媒
コンバータへ接続する迅速加熱経路を介して直接的に電
気的パワーを受取る。触媒コンバータが電気的に加熱さ
れた後の該所定時間期間に続いて、触媒パワースイッチ
が通常経路を介して自動車エンジンシステムのスタータ
モータ組立体などのジャンクションブロックへ接続され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大略、発電機駆動
型電気的加熱触媒システムに関するものであって、更に
詳細には、自動車適用に対する発電機駆動型電気的加熱
触媒システム及び方法に関するものである。
型電気的加熱触媒システムに関するものであって、更に
詳細には、自動車適用に対する発電機駆動型電気的加熱
触媒システム及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の内燃駆動型乗物は排気系において
触媒コンバータを使用している。このコンバータは、化
学的反応によって、そうでなければ不所望の排気ガスの
ほとんどを二酸化炭素と水とに変換させる。これは好適
な解決方法であり、且つ触媒コンバータは排気中の鉛成
分を許容することが不可能なものであるから、無鉛ガソ
リンが自動車適用において触媒コンバータを使用するこ
とを可能としている。
触媒コンバータを使用している。このコンバータは、化
学的反応によって、そうでなければ不所望の排気ガスの
ほとんどを二酸化炭素と水とに変換させる。これは好適
な解決方法であり、且つ触媒コンバータは排気中の鉛成
分を許容することが不可能なものであるから、無鉛ガソ
リンが自動車適用において触媒コンバータを使用するこ
とを可能としている。
【０００３】今日の自動車は燃焼が極めてクリーンであ
り、触媒コンバータの出力側における不所望な排気排出
物のほとんどはコールドスタートからのエンジン動作の
最初の数分間内において発生する。これが発生するの
は、触媒コンバータが低温である場合にはピーク効率に
おいて動作するものではなく、且つピーク触媒コンバー
タ効率に到達し且つそこに維持されるまでにコールドス
タートから典型的に約１０分間のウォームアップ時間が
必要とされるからである。現在の法制では、比較的高い
エミッション即ち排気物を有するこれらの数分間におけ
る場合もエミッションを最小のものとせねばならないこ
ととしている。このことはコールドスタートから迅速に
触媒コンバータを人工的に加熱することの必要性を提起
している。このことを達成するための従来における一つ
の公知の方法は、リッチな空気／燃料混合物を燃焼室内
へ注入することであり、それは高い炭化水素排気ガスを
排気する。次いで、酸素を排気管内へ注入し、加熱した
炭化水素リッチな混合物を触媒コンバータに到達する前
に排気管内において点火させる。この超加熱されたガス
は、触媒コンバータを介して通過し、触媒コンバータを
迅速に加熱させる。この方法は空気ポンプを付加するこ
とを必要とし、それは、電気的ポンプが使用され且つ電
気的技術によってサイクル動作されるものでない限り、
厄介なものであり且つ常にエンジンからパワーを引出す
こととなる。空気ポンプは良好な信頼性のものとして知
られているものではなく、且つ１０万マイル排気エミッ
ションシステム信頼性目標を達成するためのチャレンジ
を提供している。
り、触媒コンバータの出力側における不所望な排気排出
物のほとんどはコールドスタートからのエンジン動作の
最初の数分間内において発生する。これが発生するの
は、触媒コンバータが低温である場合にはピーク効率に
おいて動作するものではなく、且つピーク触媒コンバー
タ効率に到達し且つそこに維持されるまでにコールドス
タートから典型的に約１０分間のウォームアップ時間が
必要とされるからである。現在の法制では、比較的高い
エミッション即ち排気物を有するこれらの数分間におけ
る場合もエミッションを最小のものとせねばならないこ
ととしている。このことはコールドスタートから迅速に
触媒コンバータを人工的に加熱することの必要性を提起
している。このことを達成するための従来における一つ
の公知の方法は、リッチな空気／燃料混合物を燃焼室内
へ注入することであり、それは高い炭化水素排気ガスを
排気する。次いで、酸素を排気管内へ注入し、加熱した
炭化水素リッチな混合物を触媒コンバータに到達する前
に排気管内において点火させる。この超加熱されたガス
は、触媒コンバータを介して通過し、触媒コンバータを
迅速に加熱させる。この方法は空気ポンプを付加するこ
とを必要とし、それは、電気的ポンプが使用され且つ電
気的技術によってサイクル動作されるものでない限り、
厄介なものであり且つ常にエンジンからパワーを引出す
こととなる。空気ポンプは良好な信頼性のものとして知
られているものではなく、且つ１０万マイル排気エミッ
ションシステム信頼性目標を達成するためのチャレンジ
を提供している。
【０００４】触媒コンバータの迅速な初期的加熱を起こ
させるその他の方法が従来技術において公知である。一
つの例は、エレクトロニクスにとって一般的な過大寸法
のクリスタル制御型オシレータである。コールドスター
トから初期的にパワーオンされると、過大寸法のクリス
タル制御型オシレータは内部フィードバックループを使
用して、その加熱要素に対して最大の加熱パワーを印加
し、所望の温度動作点に近づくに従い次第にこのパワー
を減少させる。別の従来技術の例は、コールド即ち低温
の環境条件においてウインドシールドを迅速に加熱する
ために使用される技術であり、その場合には、調整され
ることのない電気的パワーが加熱要素へ印加される。こ
の加熱システムは原始的であり、且つ加熱電圧は高い山
（ピーク）対谷の比を有する性質的に鋸歯状である。な
ぜならば、ウインドシールドヒータへ送給されるパワー
は正確に知ることは必要ではないからである。
させるその他の方法が従来技術において公知である。一
つの例は、エレクトロニクスにとって一般的な過大寸法
のクリスタル制御型オシレータである。コールドスター
トから初期的にパワーオンされると、過大寸法のクリス
タル制御型オシレータは内部フィードバックループを使
用して、その加熱要素に対して最大の加熱パワーを印加
し、所望の温度動作点に近づくに従い次第にこのパワー
を減少させる。別の従来技術の例は、コールド即ち低温
の環境条件においてウインドシールドを迅速に加熱する
ために使用される技術であり、その場合には、調整され
ることのない電気的パワーが加熱要素へ印加される。こ
の加熱システムは原始的であり、且つ加熱電圧は高い山
（ピーク）対谷の比を有する性質的に鋸歯状である。な
ぜならば、ウインドシールドヒータへ送給されるパワー
は正確に知ることは必要ではないからである。
【０００５】自動車の触媒コンバータを電気的に加熱す
るためのその他の従来方法は公知ではない。
るためのその他の従来方法は公知ではない。
【０００６】本発明方法は、当該技術分野において一般
的に知られているように、自動車の電気的充電システム
とのインターフェースが関与するものである。そのため
に、先ず、典型的な従来の自動車の電気的充電システム
について基本的な説明を行う。
的に知られているように、自動車の電気的充電システム
とのインターフェースが関与するものである。そのため
に、先ず、典型的な従来の自動車の電気的充電システム
について基本的な説明を行う。
【０００７】充電システムは、自動車の電気系に対して
一定の電圧を維持する。この電圧は、発電機、ブリッジ
整流器、電圧調整器を使用するフィードバックループに
よって調整される。電圧調整器は発電機のフィールド巻
線内に存在する励起電流の量を制御する。発電機の回転
速度及びフィールド電流の量が、発電機／ブリッジ整流
器によって自動車の電気系へ供給されるパワー即ち電力
の量を決定する。フィールド電流の量は電圧調整器によ
って制御され、該電圧調整器は電気系における電圧レベ
ルをモニタし且つ一定電圧を維持するような態様でフィ
ールド電流を調節する。
一定の電圧を維持する。この電圧は、発電機、ブリッジ
整流器、電圧調整器を使用するフィードバックループに
よって調整される。電圧調整器は発電機のフィールド巻
線内に存在する励起電流の量を制御する。発電機の回転
速度及びフィールド電流の量が、発電機／ブリッジ整流
器によって自動車の電気系へ供給されるパワー即ち電力
の量を決定する。フィールド電流の量は電圧調整器によ
って制御され、該電圧調整器は電気系における電圧レベ
ルをモニタし且つ一定電圧を維持するような態様でフィ
ールド電流を調節する。
【０００８】最近の電圧調整器は種々の構成を有してお
り、且つモノリシック、ハイブリッド又はプリント回路
型のものとすることが可能である。幾つかの調整器特徴
は本発明においても使用されているので、本明細書にお
いて説明する。これらの特徴は減少設定点調整、外部又
はバッテリ検知、及び過電圧調整保護である。
り、且つモノリシック、ハイブリッド又はプリント回路
型のものとすることが可能である。幾つかの調整器特徴
は本発明においても使用されているので、本明細書にお
いて説明する。これらの特徴は減少設定点調整、外部又
はバッテリ検知、及び過電圧調整保護である。
【０００９】減少設定点調整は、電圧調整器のランプ
（Ｌ）入力端子へ論理低信号を供給することによって命
令が与えられる。発電機の通常回転期間中、Ｌ端子が低
状態とされると、調整器は「通常」調整設定点の７５％
の調整設定点を確立する。調整器は、更に、点火（Ｉ）
入力端子を包含しており、該端子も同様な機能を有する
が、Ｌ入力端子についてのみ説明する。
（Ｌ）入力端子へ論理低信号を供給することによって命
令が与えられる。発電機の通常回転期間中、Ｌ端子が低
状態とされると、調整器は「通常」調整設定点の７５％
の調整設定点を確立する。調整器は、更に、点火（Ｉ）
入力端子を包含しており、該端子も同様な機能を有する
が、Ｌ入力端子についてのみ説明する。
【００１０】調整器は、特別の入力検知（Ｓ）端子を介
してバッテリ電圧を検知する能力を有している。リモー
ト検知は、より正確なリモート電圧検知を可能とさせ
る。なぜならば、Ｓ入力は、典型的に、比較的高い入力
抵抗を有するように設計されるからである。
してバッテリ電圧を検知する能力を有している。リモー
ト検知は、より正確なリモート電圧検知を可能とさせ
る。なぜならば、Ｓ入力は、典型的に、比較的高い入力
抵抗を有するように設計されるからである。
【００１１】過電圧調整保護は、何らかの理由により、
発電機の出力が乗物の電気系から切断される場合に必要
とされる。次いで起こることは、Ｓ端子が発電機がもは
や電気系（バッテリを包含する）に対してエネルギを供
給するものではないために電圧における降下を検知し且
つ発電機フィールド巻線内において完全な励起電流を発
生させる。このことは発電機の最大出力条件を発生させ
る。発電機の出力端が電気系（発電機負荷）から切断さ
れると、発電機の出力端は非制御状態となり且つ発電機
の限界に到達する場合がある。このことは発電機の内部
部品及びそれに接続されているその他の負荷に対して壊
滅的な損傷を発生する場合があり、それは許容可能なこ
とではない。過電圧保護特徴は、特定した電圧レベルを
超え始めると、フィールド電流を制限することにより、
Ｖｇｏ端子がこの特定した電圧レベルを超えて上昇する
ことを許容するものではない。このフィールド電流に関
する制限は、Ｖｇｏ端子上の電圧が減少し始めると、減
少され、従って過電圧スレッシュホールドと呼ばれる擬
似的調整点を確立する。
発電機の出力が乗物の電気系から切断される場合に必要
とされる。次いで起こることは、Ｓ端子が発電機がもは
や電気系（バッテリを包含する）に対してエネルギを供
給するものではないために電圧における降下を検知し且
つ発電機フィールド巻線内において完全な励起電流を発
生させる。このことは発電機の最大出力条件を発生させ
る。発電機の出力端が電気系（発電機負荷）から切断さ
れると、発電機の出力端は非制御状態となり且つ発電機
の限界に到達する場合がある。このことは発電機の内部
部品及びそれに接続されているその他の負荷に対して壊
滅的な損傷を発生する場合があり、それは許容可能なこ
とではない。過電圧保護特徴は、特定した電圧レベルを
超え始めると、フィールド電流を制限することにより、
Ｖｇｏ端子がこの特定した電圧レベルを超えて上昇する
ことを許容するものではない。このフィールド電流に関
する制限は、Ｖｇｏ端子上の電圧が減少し始めると、減
少され、従って過電圧スレッシュホールドと呼ばれる擬
似的調整点を確立する。
【００１２】益々厳格となる排気エミッション規制はコ
ールドスタート即ち低温での始動期間中に発生する放出
される汚染物が減少されることを要求している。簡単な
電気的手段によって触媒コンバータが迅速に加熱される
電気的解決方法が最も有望で且つ経済的な解決方法であ
ると見られているが、従来技術は自動車の触媒コンバー
タに対して必要とされる電気的加熱技術を提供するもの
ではない。従って、当該技術分野においては、コールド
スタート条件において自動車の触媒コンバータを迅速に
加熱し、その際に排気エミッションを減少させるために
簡単で且つ経済的な態様で使用される技術を提供するこ
とが所望されている。
ールドスタート即ち低温での始動期間中に発生する放出
される汚染物が減少されることを要求している。簡単な
電気的手段によって触媒コンバータが迅速に加熱される
電気的解決方法が最も有望で且つ経済的な解決方法であ
ると見られているが、従来技術は自動車の触媒コンバー
タに対して必要とされる電気的加熱技術を提供するもの
ではない。従って、当該技術分野においては、コールド
スタート条件において自動車の触媒コンバータを迅速に
加熱し、その際に排気エミッションを減少させるために
簡単で且つ経済的な態様で使用される技術を提供するこ
とが所望されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、排気エミッションを減少させるためにコー
ルドスタート即ち低温での始動条件において迅速に触媒
コンバータを加熱するための技術を提供することを目的
とする。
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、排気エミッションを減少させるためにコー
ルドスタート即ち低温での始動条件において迅速に触媒
コンバータを加熱するための技術を提供することを目的
とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、例えば
自動車システムにおいて見られるようなエンジンの触媒
コンバータが、クリチカルなコールドスタート条件期間
中に排気エミッションを減少させるために迅速且つ電気
的に加熱することが可能である。コールドスタート条件
期間中、即ちエンジンの始動時において、所定の時間期
間の間、触媒コンバータは触媒パワースイッチを触媒コ
ンバータへ接続する迅速加熱経路を介して直接的に電気
的パワーを受取る。触媒コンバータが電気的に加熱され
た後の該所定時間期間に続いて、触媒パワースイッチを
通常経路を介して自動車エンジンシステムのジャンクシ
ョンブロックへ接続させる。
自動車システムにおいて見られるようなエンジンの触媒
コンバータが、クリチカルなコールドスタート条件期間
中に排気エミッションを減少させるために迅速且つ電気
的に加熱することが可能である。コールドスタート条件
期間中、即ちエンジンの始動時において、所定の時間期
間の間、触媒コンバータは触媒パワースイッチを触媒コ
ンバータへ接続する迅速加熱経路を介して直接的に電気
的パワーを受取る。触媒コンバータが電気的に加熱され
た後の該所定時間期間に続いて、触媒パワースイッチを
通常経路を介して自動車エンジンシステムのジャンクシ
ョンブロックへ接続させる。
【００１５】本発明の電気的充電システムは触媒コンバ
ータに加えて幾つかの要素を有している。ジャンクショ
ンブロック（ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋ）即ち接続
ブロックは、システムの共通接続点として作用する電気
的ノードを有している。制御モジュールが第一制御信号
と第二制御信号とを発生する。ジェネレータ即ち発電機
が制御モジュールによって発生された第一制御信号を受
取り且つ直流を発生する。該発電機のレギュレータ即ち
調整器機能が第一制御信号に応答してターンオン又はタ
ーンオフされる。制御モジュールによって発生される第
二制御信号に応答して、スイッチが第一出力端子か又は
第二出力端子へスイッチされる。本システムのエンジン
がスタート即ち始動されるまで、該スイッチは活性化さ
れることはなく（即ち、作動されることはなく）且つ該
スイッチのリレースイッチコンタクトの第一出力端子が
ジャンクションブロックの電気的ノードへ接続されて通
常経路を画定する。しかしながら、本システムのエンジ
ンがスタート即ち始動されると、該スイッチは活性化、
即ち作動され、且つ該スイッチのリレースイッチコンタ
クトの第二出力端子が所定時間期間の間触媒コンバータ
へ接続されて触媒コンバータを電気的に加熱する迅速加
熱経路を画定する。
ータに加えて幾つかの要素を有している。ジャンクショ
ンブロック（ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋ）即ち接続
ブロックは、システムの共通接続点として作用する電気
的ノードを有している。制御モジュールが第一制御信号
と第二制御信号とを発生する。ジェネレータ即ち発電機
が制御モジュールによって発生された第一制御信号を受
取り且つ直流を発生する。該発電機のレギュレータ即ち
調整器機能が第一制御信号に応答してターンオン又はタ
ーンオフされる。制御モジュールによって発生される第
二制御信号に応答して、スイッチが第一出力端子か又は
第二出力端子へスイッチされる。本システムのエンジン
がスタート即ち始動されるまで、該スイッチは活性化さ
れることはなく（即ち、作動されることはなく）且つ該
スイッチのリレースイッチコンタクトの第一出力端子が
ジャンクションブロックの電気的ノードへ接続されて通
常経路を画定する。しかしながら、本システムのエンジ
ンがスタート即ち始動されると、該スイッチは活性化、
即ち作動され、且つ該スイッチのリレースイッチコンタ
クトの第二出力端子が所定時間期間の間触媒コンバータ
へ接続されて触媒コンバータを電気的に加熱する迅速加
熱経路を画定する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は従来の自動車充電システ
ムの証明済みの特徴を最小のエキストラな回路と結合さ
せて触媒コンバータの迅速な電気的加熱を与え、クリチ
カルなコールドスタート即ち低温での始動条件期間中に
おける排気エミッションを減少させる電気的充電システ
ムを提供している。触媒コンバータの迅速な加熱を行う
ための従来の解決方法は化学的なものであって、空気ポ
ンプを使用するものであり、該空気ポンプは、本発明の
電気的技術と比較した場合に、信頼性が低く且つコスト
が高い。
ムの証明済みの特徴を最小のエキストラな回路と結合さ
せて触媒コンバータの迅速な電気的加熱を与え、クリチ
カルなコールドスタート即ち低温での始動条件期間中に
おける排気エミッションを減少させる電気的充電システ
ムを提供している。触媒コンバータの迅速な加熱を行う
ための従来の解決方法は化学的なものであって、空気ポ
ンプを使用するものであり、該空気ポンプは、本発明の
電気的技術と比較した場合に、信頼性が低く且つコスト
が高い。
【００１７】図１を参照すると、本発明に基づく発電機
駆動型電気的加熱触媒システム１００の電気的概略図が
示されている。図１の発電機駆動型電気的加熱触媒シス
テム１００によって表わされる電気的充電システムは、
自動車の電気的システム又は充電システムを具備する任
意のその他の内燃システムとすることが可能である。ジ
ャンクションブロック接続点１０１は通常スタータソレ
ノイド上であるスタータ組立体ユニット１０５に通常位
置している共通電気系接続点である。ジャンクションブ
ロック接続点１０１はスタータ組立体ユニット１０５上
とすることが可能であり、又は、典型的に、エンジンコ
ンパートメント内の任意の箇所に位置させることが可能
である。バッテリ１１５は自動車用のＤＣバッテリであ
る。電気系負荷１２５は乗物の電気系に通常負荷を与え
る全ての電気回路を表わしている。オルタネータとして
も知られている発電機１７０は通常の態様で自動車電気
系を充電するために電気的パワーを発生し、その場合に
発電機ロータフィールド巻線１９０におけるフィールド
電流によって励起され且つ動作中のエンジンによって機
械的に回転される。発電機１７０は発電機ロータフィー
ルド巻線１９０、発電機ステータ１８０、整流器ブリッ
ジ１６０、レギュレータ即ち調整器１５０を有してい
る。発電機ステータ１８０は整流器ブリッジ１６０に対
して三相電気的パワーを出力する発電機ステータ巻線１
２１を有している。本実施例はデルタ巻線として発電機
ステータ巻線１２１を例示しているが、本発明はＹ巻線
を具備する発電機に対しても同様に適用可能である。整
流器ブリッジ１６０は６個の整流器ダイオード１１６を
包含しており且つ発電機ステータ１８０の三相出力を直
流（ＤＣ）へ変換すべく作用し、該直流は、次いで、自
動車電気系に分配される。整流器ブリッジ１６０のＤＣ
出力は、リレー単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチコンタク
ト１１１の共通スイッチへ経路付けされ、且つ電圧調整
器１５０の電圧調整器Ｖｇｏ入力端１７５へ経路付けさ
れる。電気的加熱触媒パワースイッチ（ＥＨＣスイッ
チ）１１０は、リレーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１
１の位置を制御するリレーコイル１０６から構成されて
いる電気的リレーを包含している。リレーＳＰＤＴスイ
ッチコンタクト１１１の一方の出力端はジャンクション
ブロック接続点１０１へ経路付けされており、且つ自動
車の電気系において通常見られる電流経路である。リレ
ーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１１の他方の出力端は
電気的加熱触媒（ＥＨＣ）１２０へ経路付けされてお
り、且つこれは、電気的加熱触媒１２０が触媒コンバー
タの迅速な加熱のための電気的パワーを受取る場合の経
路である。更に説明するように、リレーＳＰＤＴスイッ
チコンタクト１１１は、該通常経路を介して、エンジン
が始動されるまでジャンクションブロック接続点１０１
へ接続され、次いで、電気的加熱触媒１２０の加熱要素
へ加熱用のパワーを供給するのに十分な例えば約３０秒
の固定した時間期間の間リレーＳＰＤＴスイッチコンタ
クト１１１によって迅速加熱経路へスイッチされる。
駆動型電気的加熱触媒システム１００の電気的概略図が
示されている。図１の発電機駆動型電気的加熱触媒シス
テム１００によって表わされる電気的充電システムは、
自動車の電気的システム又は充電システムを具備する任
意のその他の内燃システムとすることが可能である。ジ
ャンクションブロック接続点１０１は通常スタータソレ
ノイド上であるスタータ組立体ユニット１０５に通常位
置している共通電気系接続点である。ジャンクションブ
ロック接続点１０１はスタータ組立体ユニット１０５上
とすることが可能であり、又は、典型的に、エンジンコ
ンパートメント内の任意の箇所に位置させることが可能
である。バッテリ１１５は自動車用のＤＣバッテリであ
る。電気系負荷１２５は乗物の電気系に通常負荷を与え
る全ての電気回路を表わしている。オルタネータとして
も知られている発電機１７０は通常の態様で自動車電気
系を充電するために電気的パワーを発生し、その場合に
発電機ロータフィールド巻線１９０におけるフィールド
電流によって励起され且つ動作中のエンジンによって機
械的に回転される。発電機１７０は発電機ロータフィー
ルド巻線１９０、発電機ステータ１８０、整流器ブリッ
ジ１６０、レギュレータ即ち調整器１５０を有してい
る。発電機ステータ１８０は整流器ブリッジ１６０に対
して三相電気的パワーを出力する発電機ステータ巻線１
２１を有している。本実施例はデルタ巻線として発電機
ステータ巻線１２１を例示しているが、本発明はＹ巻線
を具備する発電機に対しても同様に適用可能である。整
流器ブリッジ１６０は６個の整流器ダイオード１１６を
包含しており且つ発電機ステータ１８０の三相出力を直
流（ＤＣ）へ変換すべく作用し、該直流は、次いで、自
動車電気系に分配される。整流器ブリッジ１６０のＤＣ
出力は、リレー単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチコンタク
ト１１１の共通スイッチへ経路付けされ、且つ電圧調整
器１５０の電圧調整器Ｖｇｏ入力端１７５へ経路付けさ
れる。電気的加熱触媒パワースイッチ（ＥＨＣスイッ
チ）１１０は、リレーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１
１の位置を制御するリレーコイル１０６から構成されて
いる電気的リレーを包含している。リレーＳＰＤＴスイ
ッチコンタクト１１１の一方の出力端はジャンクション
ブロック接続点１０１へ経路付けされており、且つ自動
車の電気系において通常見られる電流経路である。リレ
ーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１１の他方の出力端は
電気的加熱触媒（ＥＨＣ）１２０へ経路付けされてお
り、且つこれは、電気的加熱触媒１２０が触媒コンバー
タの迅速な加熱のための電気的パワーを受取る場合の経
路である。更に説明するように、リレーＳＰＤＴスイッ
チコンタクト１１１は、該通常経路を介して、エンジン
が始動されるまでジャンクションブロック接続点１０１
へ接続され、次いで、電気的加熱触媒１２０の加熱要素
へ加熱用のパワーを供給するのに十分な例えば約３０秒
の固定した時間期間の間リレーＳＰＤＴスイッチコンタ
クト１１１によって迅速加熱経路へスイッチされる。
【００１８】電圧調整器１５０は四つの入力と二つの出
力とを有している。これら四つの入力は電圧調整器ラン
プ入力１５５（Ｌ）、電圧調整器リモート検知入力１６
５（Ｓ）、電圧調整器Ｖｇｏ入力１７５（整流器ブリッ
ジ１６０からの出力電圧）、及び電圧調整器位相入力１
８５（Ｐ）である。電圧調整器１５０の出力は、電圧調
整器フィールド出力１９５（Ｆ＋）及び電圧調整器フィ
ールドモニタ入力１４５（Ｆｍ）である。電圧調整器リ
モート検知入力１６５は通常の態様で電気系電圧をモニ
タするために使用され、且つジャンクションブロック接
続点１０１へ接続している。電圧調整器Ｖｇｏ入力１７
５は整流器ブリッジ１６０の整流出力へ接続されている
整流器ブリッジ１６０のＤＣ出力をモニタし、且つ、更
に、調整器１５０及び発電機ロータフィールド巻線１９
０に対する電流源として作用する。電圧調整器位相入力
１８５は整流器ブリッジ１６０からの位相信号を受取
り、それは電圧調整器１５０によって使用されて調整器
ブリッジ１６０と発電機ステータ１８０の結合体内部の
発生することのある障害をモニタする。電圧調整器ラン
プ入力１５５は制御モジュール１３０からの信号を受取
り、一方電圧調整器ランプ入力１５５は、後に説明する
ように、電圧調整器１５０のオン／オフ条件を制御する
ために使用される。電圧調整器フィールドモニタ出力１
４５は、診断目的のために使用される。電圧調整器フィ
ールド出力１９５は発電機ロータフィールド巻線１９０
を励起させるために電流を供給し、且つこの励起電流
は、エンジン速度及び電気系負荷１２５の電流と結合さ
れて、発電機ステータ巻線１２１の出力、整流器ブリッ
ジ１６０によって出力されるＤＣ電圧、従って、電圧調
整器Ｖｇｏ入力及びリレーＳＰＤＴスイッチコンタクト
１１１の共通端子において存在する電圧を決定する。
力とを有している。これら四つの入力は電圧調整器ラン
プ入力１５５（Ｌ）、電圧調整器リモート検知入力１６
５（Ｓ）、電圧調整器Ｖｇｏ入力１７５（整流器ブリッ
ジ１６０からの出力電圧）、及び電圧調整器位相入力１
８５（Ｐ）である。電圧調整器１５０の出力は、電圧調
整器フィールド出力１９５（Ｆ＋）及び電圧調整器フィ
ールドモニタ入力１４５（Ｆｍ）である。電圧調整器リ
モート検知入力１６５は通常の態様で電気系電圧をモニ
タするために使用され、且つジャンクションブロック接
続点１０１へ接続している。電圧調整器Ｖｇｏ入力１７
５は整流器ブリッジ１６０の整流出力へ接続されている
整流器ブリッジ１６０のＤＣ出力をモニタし、且つ、更
に、調整器１５０及び発電機ロータフィールド巻線１９
０に対する電流源として作用する。電圧調整器位相入力
１８５は整流器ブリッジ１６０からの位相信号を受取
り、それは電圧調整器１５０によって使用されて調整器
ブリッジ１６０と発電機ステータ１８０の結合体内部の
発生することのある障害をモニタする。電圧調整器ラン
プ入力１５５は制御モジュール１３０からの信号を受取
り、一方電圧調整器ランプ入力１５５は、後に説明する
ように、電圧調整器１５０のオン／オフ条件を制御する
ために使用される。電圧調整器フィールドモニタ出力１
４５は、診断目的のために使用される。電圧調整器フィ
ールド出力１９５は発電機ロータフィールド巻線１９０
を励起させるために電流を供給し、且つこの励起電流
は、エンジン速度及び電気系負荷１２５の電流と結合さ
れて、発電機ステータ巻線１２１の出力、整流器ブリッ
ジ１６０によって出力されるＤＣ電圧、従って、電圧調
整器Ｖｇｏ入力及びリレーＳＰＤＴスイッチコンタクト
１１１の共通端子において存在する電圧を決定する。
【００１９】制御モジュールは、図１に示したように、
ＥＨＣスイッチ１１０と電圧調整器１５０の両方を制御
することが可能である。例えば、該制御モジュールは、
例えば従来のエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）又は電
気的加熱触媒（ＥＨＣ）制御モジュールなどの多数の形
態をとることが可能である。ＥＣＭの場合には、該制御
モジュールは非常に複雑であり、エンジン及びエンジン
の電子制御に関する多数の機能を具備しているが、本発
明によって単に二、三のＥＣＭ機能が使用されるに過ぎ
ない。制御モジュール１３０は本発明において使用され
る三つの出力を供給する。これらの出力は欠陥出力１４
０、スイッチ制御出力１３５、電圧調整器ランプ入力１
５５である。欠陥出力１４０は、電気的充電システム内
において欠陥が発生したことを表わすために使用され且
つ該システムの設計条件に依存する。スイッチ制御出力
１３５は、リレーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１１の
状態を変化させるためにリレーコイル１０６を付勢する
ために使用される。電圧調整器ランプ入力１５５は、電
圧調整器１５０の入力端Ｌへ経路付けされ、且つこの機
能については前に説明した。
ＥＨＣスイッチ１１０と電圧調整器１５０の両方を制御
することが可能である。例えば、該制御モジュールは、
例えば従来のエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）又は電
気的加熱触媒（ＥＨＣ）制御モジュールなどの多数の形
態をとることが可能である。ＥＣＭの場合には、該制御
モジュールは非常に複雑であり、エンジン及びエンジン
の電子制御に関する多数の機能を具備しているが、本発
明によって単に二、三のＥＣＭ機能が使用されるに過ぎ
ない。制御モジュール１３０は本発明において使用され
る三つの出力を供給する。これらの出力は欠陥出力１４
０、スイッチ制御出力１３５、電圧調整器ランプ入力１
５５である。欠陥出力１４０は、電気的充電システム内
において欠陥が発生したことを表わすために使用され且
つ該システムの設計条件に依存する。スイッチ制御出力
１３５は、リレーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１１の
状態を変化させるためにリレーコイル１０６を付勢する
ために使用される。電圧調整器ランプ入力１５５は、電
圧調整器１５０の入力端Ｌへ経路付けされ、且つこの機
能については前に説明した。
【００２０】電気的加熱触媒１２０はリレーＳＰＤＴス
イッチコンタクト１１１を介して迅速加熱コンタクト経
路を介して適宜のパワーが経路付け即ちそれに供給され
る場合に、迅速に加熱することの可能な触媒コンバータ
／ヒータ組立体である。
イッチコンタクト１１１を介して迅速加熱コンタクト経
路を介して適宜のパワーが経路付け即ちそれに供給され
る場合に、迅速に加熱することの可能な触媒コンバータ
／ヒータ組立体である。
【００２１】動作について説明すると、エンジンのスタ
ート（始動）に応答して、制御モジュール１３０が、電
圧調整器ランプ入力１５５を低論理レベルとさせること
によって電圧調整器１５０の調整電圧設定点を減少さ
せ、その際にエンジンのスタートアップにおけるエンジ
ン負荷トルクを減少させる。電気的加熱触媒パワースイ
ッチ１１０のリレーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１１
が本充電システム（発電機ＤＣ出力）を乗物の電気系
（リレーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１１を介してジ
ャンクションブロック接続点１０１への経路）を切断
し、且つ本充電システムを電気的加熱触媒１２０内の加
熱要素へ接続させる。次いで、制御モジュール１３０
が、電圧調整器１５０をして、電圧調整器ランプ入力１
５５を高論理レベルとさせるべく命令を与えることによ
って通常の調整状態において稼動させる。この点におい
て、バッテリ１１５の電圧は、命令が与えられた調整点
よりも低い（電圧調整器リモート検知入力によって検知
される）。このことは、電圧調整器１５０をして、発電
機ロータフィールド巻線１９０を完全に付勢させること
によって発電機１７０の「フルオン（ｆｕｌｌ−ｏ
ｎ）」即ち満杯出力の命令を与え、且つ発電機１７０は
それが動作する速度に対し、又は電圧調整器１５０の過
電圧保護特徴が活性化するまで、その最大出力へ移行す
る。何れの場合においても、上昇された電圧が電気的加
熱触媒１２０の加熱要素へ印加され、該加熱要素をして
可及的に迅速に加熱を行わせる。注意すべきことである
が、過電圧条件は、電圧調整器１５０の過電圧保護特徴
によって制御される。本発明の重要な側面は、発電機ロ
ータフィールド巻線１９０を介しての電流が発電機１７
０の上昇された出力において送給され且つより低い設定
点調整電圧又は乗物のシステム電圧においてではないと
いうことである。この迅速加熱期間中における電気的加
熱触媒１２０に対して増加させた電気的パワーを供給す
る特定の方法が選択された理由は、発電機１７０の特性
が上昇させた出力電圧及び高いエンジン回転数（ＲＰ
Ｍ）において効率を増加させるからであり、その条件
は、通常、コールドスタート即ち低温における始動での
高エンジンアイドル期間中に発生するからである。
ート（始動）に応答して、制御モジュール１３０が、電
圧調整器ランプ入力１５５を低論理レベルとさせること
によって電圧調整器１５０の調整電圧設定点を減少さ
せ、その際にエンジンのスタートアップにおけるエンジ
ン負荷トルクを減少させる。電気的加熱触媒パワースイ
ッチ１１０のリレーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１１
が本充電システム（発電機ＤＣ出力）を乗物の電気系
（リレーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１１を介してジ
ャンクションブロック接続点１０１への経路）を切断
し、且つ本充電システムを電気的加熱触媒１２０内の加
熱要素へ接続させる。次いで、制御モジュール１３０
が、電圧調整器１５０をして、電圧調整器ランプ入力１
５５を高論理レベルとさせるべく命令を与えることによ
って通常の調整状態において稼動させる。この点におい
て、バッテリ１１５の電圧は、命令が与えられた調整点
よりも低い（電圧調整器リモート検知入力によって検知
される）。このことは、電圧調整器１５０をして、発電
機ロータフィールド巻線１９０を完全に付勢させること
によって発電機１７０の「フルオン（ｆｕｌｌ−ｏ
ｎ）」即ち満杯出力の命令を与え、且つ発電機１７０は
それが動作する速度に対し、又は電圧調整器１５０の過
電圧保護特徴が活性化するまで、その最大出力へ移行す
る。何れの場合においても、上昇された電圧が電気的加
熱触媒１２０の加熱要素へ印加され、該加熱要素をして
可及的に迅速に加熱を行わせる。注意すべきことである
が、過電圧条件は、電圧調整器１５０の過電圧保護特徴
によって制御される。本発明の重要な側面は、発電機ロ
ータフィールド巻線１９０を介しての電流が発電機１７
０の上昇された出力において送給され且つより低い設定
点調整電圧又は乗物のシステム電圧においてではないと
いうことである。この迅速加熱期間中における電気的加
熱触媒１２０に対して増加させた電気的パワーを供給す
る特定の方法が選択された理由は、発電機１７０の特性
が上昇させた出力電圧及び高いエンジン回転数（ＲＰ
Ｍ）において効率を増加させるからであり、その条件
は、通常、コールドスタート即ち低温における始動での
高エンジンアイドル期間中に発生するからである。
【００２２】電気的加熱触媒パワースイッチ１１０が活
性化されておらず（即ち、作動されておらず）且つ迅速
加熱パワーが電気的加熱触媒１２０へ供給されていない
場合には、電圧調整器１５０によって使用される検知入
力は電圧調整器リモート検知入力１６５である。電気的
加熱触媒パワースイッチ１１０が活性化され（即ち、作
動され）且つ迅速加熱パワーが電気的加熱触媒１２０へ
供給されると、電圧調整器リモート検知入力１６５にお
ける電圧はその前の値以下に降下し（通常の（即ち、典
型的な）充電システム出力は、常に、スタチックなバッ
テリ１１５の電圧を超えている）、前述した最大出力即
ち過電圧調整条件を発生させる。注意すべきことである
が、ジャンクションブロック接続点１０１を介しての整
流器ブリッジ１６０の出力からリモート検知入力１６５
への通常のフィードバックループはリレーＳＰＤＴスイ
ッチコンタクト１１１の活性化即ち作動によって中断さ
れている。その結果、電圧調整器Ｖｇｏ入力１７５にお
ける電圧は、発電機１７０が出力飽和状態に到達するか
又は過電圧保護が活性状態となるかの何れかとなるまで
上昇する。過電圧保護が活性状態となる過電圧の値は、
電気的加熱触媒１２０及び整流器ブリッジ１６０の能力
に対する所望の最大値に対して設定される。注意すべき
ことであるが、電気加熱触媒パワースイッチ１１０が活
性化されると、電圧調整器ランプ入力１５５は低状態へ
移行され、発電機ロータフィールド巻線１９０内の電流
をして初期的にターンオフさせ、従って電気的加熱触媒
パワースイッチ１１０はドライ（即ち、非駆動）状態に
スイッチさせることが可能である。このことは極めて有
益的である。なぜならば、著しいパワーが印加されるコ
ンタクトのスイッチング動作の欠点は公知だからであ
る。
性化されておらず（即ち、作動されておらず）且つ迅速
加熱パワーが電気的加熱触媒１２０へ供給されていない
場合には、電圧調整器１５０によって使用される検知入
力は電圧調整器リモート検知入力１６５である。電気的
加熱触媒パワースイッチ１１０が活性化され（即ち、作
動され）且つ迅速加熱パワーが電気的加熱触媒１２０へ
供給されると、電圧調整器リモート検知入力１６５にお
ける電圧はその前の値以下に降下し（通常の（即ち、典
型的な）充電システム出力は、常に、スタチックなバッ
テリ１１５の電圧を超えている）、前述した最大出力即
ち過電圧調整条件を発生させる。注意すべきことである
が、ジャンクションブロック接続点１０１を介しての整
流器ブリッジ１６０の出力からリモート検知入力１６５
への通常のフィードバックループはリレーＳＰＤＴスイ
ッチコンタクト１１１の活性化即ち作動によって中断さ
れている。その結果、電圧調整器Ｖｇｏ入力１７５にお
ける電圧は、発電機１７０が出力飽和状態に到達するか
又は過電圧保護が活性状態となるかの何れかとなるまで
上昇する。過電圧保護が活性状態となる過電圧の値は、
電気的加熱触媒１２０及び整流器ブリッジ１６０の能力
に対する所望の最大値に対して設定される。注意すべき
ことであるが、電気加熱触媒パワースイッチ１１０が活
性化されると、電圧調整器ランプ入力１５５は低状態へ
移行され、発電機ロータフィールド巻線１９０内の電流
をして初期的にターンオフさせ、従って電気的加熱触媒
パワースイッチ１１０はドライ（即ち、非駆動）状態に
スイッチさせることが可能である。このことは極めて有
益的である。なぜならば、著しいパワーが印加されるコ
ンタクトのスイッチング動作の欠点は公知だからであ
る。
【００２３】前述したことから明らかなように、自動車
適用例における発電機パワーを使用する触媒システムを
電気的に加熱するための新規な技術が提供されている。
この技術の一つの利点は、電気的加熱触媒１２０に対す
る迅速加熱パワーを制限するか又は調整するために電気
的加熱触媒１２０に対する別個の検知接続が必要とされ
ないということである。更に、電圧調整器１５０（電圧
調整器Ｖｇｏ入力１７５）に対する動作パワーが発電機
出力からとられるということは決定的な利点である。フ
ィールド巻線を更に励起させるために付加させた電圧を
使用しており、発電機システムの更により大きな出力能
力とさせている。更に、本発明の別の利点としては、電
気的加熱触媒パワースイッチ１１０がスイッチする場合
に、それは、リレーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１１
からパワーを取除いたドライスイッチ動作であるという
ことであり、それは電気的加熱触媒パワースイッチ１１
０が機械的なリレーで実現されるか又はソリッドステー
トスイッチで実現されるかにかかわるものではない。更
に、迅速加熱モードにない場合の減少エンジン負荷に対
する設定点電圧が、電圧調整器ランプ入力１５５におけ
る論理レベル状態の制御によって達成される。このこと
は、調整器をターンオフさせることなしに通常動作と迅
速加熱モードとの間のスイッチングの場合に出力端にお
いて電流が存在しない状態を示している。このことは触
媒加熱の開始に対しより高速のサイクル時間とすること
を可能とする。
適用例における発電機パワーを使用する触媒システムを
電気的に加熱するための新規な技術が提供されている。
この技術の一つの利点は、電気的加熱触媒１２０に対す
る迅速加熱パワーを制限するか又は調整するために電気
的加熱触媒１２０に対する別個の検知接続が必要とされ
ないということである。更に、電圧調整器１５０（電圧
調整器Ｖｇｏ入力１７５）に対する動作パワーが発電機
出力からとられるということは決定的な利点である。フ
ィールド巻線を更に励起させるために付加させた電圧を
使用しており、発電機システムの更により大きな出力能
力とさせている。更に、本発明の別の利点としては、電
気的加熱触媒パワースイッチ１１０がスイッチする場合
に、それは、リレーＳＰＤＴスイッチコンタクト１１１
からパワーを取除いたドライスイッチ動作であるという
ことであり、それは電気的加熱触媒パワースイッチ１１
０が機械的なリレーで実現されるか又はソリッドステー
トスイッチで実現されるかにかかわるものではない。更
に、迅速加熱モードにない場合の減少エンジン負荷に対
する設定点電圧が、電圧調整器ランプ入力１５５におけ
る論理レベル状態の制御によって達成される。このこと
は、調整器をターンオフさせることなしに通常動作と迅
速加熱モードとの間のスイッチングの場合に出力端にお
いて電流が存在しない状態を示している。このことは触
媒加熱の開始に対しより高速のサイクル時間とすること
を可能とする。
【００２４】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図１】 本発明の好適実施例に基づく発電機駆動型電
気的加熱触媒システムを示した概略図。
気的加熱触媒システムを示した概略図。
１００ 発電機駆動型電気的加熱触媒システム １０１ ジャンクションブロック接続点 １０５ スタータ組立体ユニット １０６ リレーコイル １１０ 電気的加熱触媒パワースイッチ（ＥＨＣ） １１１ リレー単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチコンタク
ト １１５ バッテリ １１６ 整流器ダイオード １２１ 発電機ステータ巻線 １２５ 電気系負荷 １３０ 制御モジュール １４５ 電圧調整器フィールドモニタ入力 １５０ 調整器 １５５ 電圧調整器ランプ入力 １６０ 整流器ブリッジ １６５ 電圧調整器リモート検知入力 １７０ 発電機 １７５ 電圧調整器Ｖｇｏ入力 １８０ 発電機ステータ １８５ 電圧調整器位相入力 １９０ 発電機ロータフィールド巻線 １９５ 電圧調整器フィールド出力
ト １１５ バッテリ １１６ 整流器ダイオード １２１ 発電機ステータ巻線 １２５ 電気系負荷 １３０ 制御モジュール １４５ 電圧調整器フィールドモニタ入力 １５０ 調整器 １５５ 電圧調整器ランプ入力 １６０ 整流器ブリッジ １６５ 電圧調整器リモート検知入力 １７０ 発電機 １７５ 電圧調整器Ｖｇｏ入力 １８０ 発電機ステータ １８５ 電圧調整器位相入力 １９０ 発電機ロータフィールド巻線 １９５ 電圧調整器フィールド出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステファン ウエイン アンダーソン アメリカ合衆国， インディアナ 46011, アンダーソン， ウエスト ワンハンド レッド ノース 7603
Claims (19)
- 【請求項１】 触媒コンバータの迅速な電気的加熱を与
える電気的充電システムにおいて、 本電気的充電システムの共通接続点として作用する電気
的ノードを具備するジャンクションブロックが設けられ
ており、 第一制御信号と第二制御信号とを発生する制御モジュー
ルが設けられており、 前記制御モジュールによって発生される第一制御信号を
受取り且つ直流を発生する発電機が設けられており、前
記発電機は前記第一制御信号に応答してターンオン又は
オフされ、且つ前記発電機が機能的であり且つ回転して
いると、前記第一制御信号は強制的にオフ状態とされ且
つ前記発電機が減少設定点モードへ入り、 第一出力端子と第二出力端子とを具備するスイッチが設
けられており、前記スイッチが第一出力端子へスイッチ
されるか又は第二出力端子へスイッチされるかは前記制
御モジュールによって発生される第二制御信号によって
制御され、 触媒が設けられており、 本電気的充電システムのエンジンが始動されるまで、前
記スイッチは活性化されることはなく且つ前記スイッチ
のリレースイッチコンタクトの第一出力端子が通常の経
路を画定するために前記ジャンクションブロックの電気
的ノードへ接続しており、且つ本電気的充電システムの
エンジンが始動される場合に、前記スイッチが活性化さ
れ且つ前記スイッチのリレースイッチコンタクトの第二
出力端子が所定時間期間の間前記触媒へ接続されて前記
触媒を電気的に加熱する迅速加熱経路を画定する、こと
を特徴とするシステム。 - 【請求項２】 請求項１において、前記直流が前記発生
器の整流器ブリッジによって発生されることを特徴とす
るシステム。 - 【請求項３】 請求項１において、前記発電機が、更
に、 発電機ロータフィールド巻線、 三相電気的パワーを発生する発電機ステータ巻線を具備
する発電機ステータ、 整流器ブリッジであって、前記発電機ステータによって
発生された三相電気的パワーが前記整流器ブリッジへ供
給され且つ前記整流器ブリッジが三相電気的パワーを直
流へ変換し且つ前記整流器ブリッジが複数個の整流器ダ
イオードを具備している整流器ブリッジ、 前記発電機の調整器機能を実行し且つ前記整流器ブリッ
ジの電圧をモニタし且つ制御するために前記発電機の整
流器ブリッジによって発生された直流を受取るための第
一入力端子と、前記整流器ブリッジ及び前記発電機ステ
ータ内部の何らかの障害をモニタするために前記発電機
の回転に関する情報を与える前記整流器ブリッジからの
位相信号を受取るための第二入力端子と、本調整器をタ
ーンオン又はターンオフさせることの可能な前記制御モ
ジュールからの第一制御信号を受取るための第三入力端
子と、本電気的充電システムの電圧をモニタするために
前記ジャンクションブロックからのモニタ信号を受取る
ための第四入力端子とを具備しており且つ発電機ロータ
フィールド巻線を励起させる励起電流を発生する調整
器、を有していることを特徴とするシステム。 - 【請求項４】 触媒コンバータの迅速な電気的加熱を与
える電気的充電システムにおいて、 本電気的充電システムの共通接続点として作用する電気
的ノードを具備するジャンクションブロックが設けられ
ており、 前記ジャンクションブロックに負荷が結合されており、 第一制御信号と第二制御信号とを発生する制御モジュー
ルが設けられており、 本電気的充電システムを充電するための電気的パワーを
発生する発電機が設けられており、前記発電機が、 発電機ロータフィールド巻線、 三相電気的パワーを発生する発電機ステータ巻線を具備
する発電機ステータ、 整流器ブリッジであって、前記発電機ステータによって
発生される前記三相電気的パワーが前記整流器ブリッジ
へ供給され且つ前記整流器ブリッジは前記三相電気的パ
ワーを直流へ変換し、且つ前記整流器ブリッジが複数個
の整流器ダイオードを具備している整流器ブリッジ、 前記発電機の整流器ブリッジによって発生された直流を
受取るための第一入力端子と、前記発電機の回転に関す
る情報を与える前記整流器ブリッジからの位相信号を受
取るための第二入力端子と、本調整器をターンオン又は
ターンオフすることの可能な前記制御モジュールからの
第一制御信号を受取るための第三入力端子と、本電気的
充電システムの電圧をモニタするために前記ジャンクシ
ョンブロックからのモニタ信号を受取るための第四入力
端子とを具備しており且つ前記発電機ロータフィールド
巻線を励起する励起電流を発生する調整器、を有してお
り、 前記発電機が機能的であり且つ回転している場合に、前
記第一制御信号が強制的にオフ状態とされ且つ前記調整
器が減少設定点モードへ入り、 電気的リレー及び前記整流器ブリッジによって発生され
た直流を受取り且つ第一出力端子と第二出力端子とを具
備しているリレースイッチコンタクトを具備しているス
イッチが設けられており、前記電気的リレーは前記制御
モジュールによって発生される第二制御信号に応答して
前記リレースイッチコンタクトの位置を制御し、 触媒が設けられており、 本電気的充電システムのエンジンが始動されるまで、前
記スイッチは不作動状態であり且つ前記スイッチのリレ
ースイッチコンタクトの第一出力端子が前記ジャンクシ
ョンブロックの電気的ノードへ接続して通常経路を画定
しており、且つ本電気的充電システムのエンジンが始動
されると、前記スイッチが作動され且つ前記スイッチの
リレースイッチコンタクトの第二出力端子が所定時間期
間の間前記触媒へ接続されて前記触媒を電気的に加熱す
る迅速加熱経路を画定する、ことを特徴とする電気的充
電システム。 - 【請求項５】 触媒コンバータの迅速な電気的加熱を与
える電気的充電システムにおいて、 本電気的充電システムの共通接続点として作用する電気
的ノードを具備するジャンクションブロックが設けられ
ており、 負荷が前記ジャンクションブロックへ結合しており、 第一制御信号と第二制御信号とを発生する制御モジュー
ルが設けられており、 本電気的充電システムを充電するための電気的パワーを
発生し且つ本電気的充電システムのエンジンによって機
械的に回転される発電機が設けられており、前記発電機
が、 発電機ロータフィールド巻線、 三相電気的パワーを発生する発電機ステータ巻線を具備
する発電機ステータ、 整流器ブリッジであって、前記発電機ステータによって
発生される三相電気的パワーが前記整流器ブリッジへ供
給され且つ前記整流器ブリッジが三相電気的パワーを直
流へ変換し且つ複数個の整流器ダイオードを具備してい
る整流器ブリッジ、 前記整流器ブリッジの電圧を制御するために前記発電機
の整流器ブリッジによって発生される直流を受取るため
の第一入力端子と、前記整流器ブリッジ及び前記発電機
ステータ内部の何らかの障害をモニタするために前記発
電機の回転に関する情報を与える前記整流器ブリッジか
らの位相信号を受取るための第二入力端子と、本調整器
をターンオン又はターンオフさせることの可能な前記制
御モジュールからの第一制御信号を受取るための第三入
力端子と、本電気的充電システムの電圧をモニタするた
めに前記ジャンクションブロックからのモニタ信号を受
取るための第四入力端子とを具備しており且つ前記発電
機ロータフィールド巻線を励起する励起電流を発生する
調整器、を有しており、 前記発電機が機能的であり且つ回転している場合に、前
記第一制御信号が強制的にオフ状態とされ且つ前記調整
器が減少設定点モードへ入り、 電気的リレー及び前記整流器ブリッジによって発生され
る直流を受取り且つ第一出力端子と第二出力端子とを具
備するリレースイッチコンタクトを具備している触媒パ
ワースイッチが設けられており、前記電気的リレーは前
記制御モジュールによって発生される第二制御信号に応
答して前記リレースイッチコンタクトの位置を制御し、 触媒が設けられており、 本電気的充電システムのエンジンが始動されるまで、前
記触媒パワースイッチは作動されることはなく且つ前記
触媒パワースイッチのリレースイッチコンタクトの第一
出力端子が通常経路を画定するために前記ジャンクショ
ンブロックの電気的ノードへ接続しており、 本電気的充電システムのエンジンが始動されると、前記
触媒パワースイッチが作動されて且つ前記触媒パワース
イッチのリレースイッチコンタクトの第二出力端子が所
定時間期間の間前記触媒へ接続されて前記触媒を電気的
に加熱する迅速加熱経路を画定する、ことを特徴とする
システム。 - 【請求項６】 請求項５において、前記電気的ノードが
前記ジャンクションブロックのスタータソレノイド上に
位置されていることを特徴とするシステム。 - 【請求項７】 請求項５において、前記負荷が本電気的
充電システムに負荷をかける複数個の電気的回路から構
成されていることを特徴とするシステム。 - 【請求項８】 請求項５において、前記触媒パワースイ
ッチの電気的リレーがリレーコイルであり且つ前記制御
モジュールによって発生される第二制御信号が前記リレ
ースイッチコンタクトの位置を変化させるために前記リ
レーコイルを付勢させることを特徴とするシステム。 - 【請求項９】 請求項５において、前記触媒パワースイ
ッチのリレースイッチコンタクトが単極双投（ＳＰＤ
Ｔ）であることを特徴とするシステム。 - 【請求項１０】 請求項５において、前記触媒が電気的
に加熱することの可能な本電気的充電システムの触媒コ
ンバータであることを特徴とするシステム。 - 【請求項１１】 請求項５において、本電気的充電シス
テムのエンジンが始動されると、前記調整器が前記発電
機をして加速した割合で前記触媒を加熱するために上昇
された電圧を発生させることを特徴とするシステム。 - 【請求項１２】 請求項１１において、前記発電機の調
整器が前記上昇された電圧が過電圧条件に到達すること
を許容するものではないことを特徴とするシステム。 - 【請求項１３】 請求項１２において、前記過電圧条件
が部分的に前記整流器ブリッジによって決定されること
を特徴とするシステム。 - 【請求項１４】 請求項５において、本電気的充電シス
テムのエンジンが始動され且つ前記迅速加熱経路が確立
されると、前記調整器が励起電流を発生することはな
く、その際に前記触媒パワースイッチが非駆動状態にお
いてスイッチ可能となることを可能とさせることを特徴
とするシステム。 - 【請求項１５】 エンジンのコールドスタート期間中に
汚染物の排出を減少させるためにエンジンの触媒コンバ
ータの迅速な電気的加熱を与える方法において、 エンジンを始動させると、パワースイッチとスタータ組
立体との間の接続として画定されている通常経路から前
記パワースイッチと触媒コンバータとの間の接続として
所定時間期間の間画定される迅速加熱経路へスイッチ
し、 前記所定時間期間の後に、前記迅速加熱経路から前記通
常経路へスイッチさせる、上記各ステップを有すること
を特徴とする方法。 - 【請求項１６】 請求項１５において、前記通常経路が
前記パワースイッチのリレースイッチコンタクトと前記
スタータ組立体との間の接続であり且つ前記迅速加熱経
路が前記リレースイッチコンタクトと触媒コンバータと
の間の接続であることを特徴とする方法。 - 【請求項１７】 請求項１５において、前記所定時間期
間の間前記迅速加熱経路へスイッチングすると、前記触
媒コンバータを加熱することを特徴とする方法。 - 【請求項１８】 請求項１５において、前記迅速加熱経
路において、前記パワースイッチが作動され且つ前記通
常経路において、前記パワースイッチが作動されること
がないことを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 請求項１５において、前記通常経路が
前記リレースイッチコンタクトの第一出力端と前記スタ
ータ組立体との間の接続であり且つ前記迅速加熱経路が
前記リレースイッチコンタクトの第二出力端と前記触媒
コンバータとの間の接続であることを特徴とする方法。
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