米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 機械工学 -> 日産自動車株式会社

発明の名称 排気浄化装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−9887(P2007−9887A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−195310(P2005−195310)
出願日 平成17年7月4日(2005.7.4)
代理人 【識別番号】100075513
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜
発明者 岸本 洋一
要約 課題
燃費の悪化や触媒の劣化を生じることなくエンジン再始動時の触媒のNOx浄化機能の低下を防止することを目的とする。

解決手段
特許請求の範囲
【請求項1】
エンジンの排気を外部へ排出する排気通路に設けられ、前記エンジンの排気中のNOxを浄化する触媒と、
前記触媒より上流側の排気通路から分岐して前記排気通路の一部をバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ、前記エンジンの排気中のNOxを浄化するバイパス触媒と、
前記エンジンの排気の流れを、前記排気通路のみを流れる第1経路、又は前記バイパス通路を経由する第2経路に切り替える経路切替弁と、
車両の運転状態に基づいて、所定の開始条件が成立したとき前記エンジンを停止すると判定し、所定の解除条件が成立したとき前記エンジンを再始動すると判定するアイドルストップ判定手段と、
前記アイドルストップ判定手段によって前記エンジンを停止すると判定されたとき前記エンジンへの燃料噴射を停止し、再始動すると判定されたとき前記エンジンへの燃料噴射を開始する燃料噴射手段と、
前記燃料噴射手段によって前記エンジンへの燃料噴射が停止されたとき、前記エンジンの排気の流れを前記第2経路に切り替え、前記燃料噴射手段によって前記エンジンへの燃料噴射が開始されたとき、前記エンジンの排気の流れを前記第1経路に切り替えるように前記経路切替弁を制御する排気経路切替制御手段と、
を備えることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項2】
前記排気経路切替制御手段は、前記エンジンへの燃料噴射が停止された後に最初に前記エンジンに吸入された吸気が前記エンジンから排出されるまでに、前記第2経路への切り替え制御が完了するように前記経路切替弁を制御することを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
【請求項3】
前記排気経路切替制御手段は、前記エンジンへの燃料噴射が開始された後に最初に前記エンジンに吸入された吸気が前記エンジンから排出されるまでに、前記第1経路への切り替え制御が完了するように前記経路切替弁を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の排気浄化装置。
【請求項4】
前記アイドルストップ判定手段は、前記触媒及び前記バイパス触媒の少なくとも一方が劣化していること、前記経路切替弁が故障していること、前記触媒が非活性であること、のうちの少なくとも1つを判定し、いずれかに該当するとき、前記エンジンを停止すると判定することを禁止することを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の排気浄化装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明はアイドルストップ車両やハイブリッド車両などのエンジンの一時停止を行う車両における排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
エンジンの排気系には排気中のNOxを浄化するために三元触媒等の排気浄化触媒が設けられる。排気浄化触媒は酸素貯蔵量が増加するとNOxに対する浄化機能が低下する。
【0003】
また、所定のエンジン停止条件が成立したときエンジンを停止し、再始動条件が成立したときエンジンを再始動するアイドルストップ車両が知られている。アイドルストップ車両ではエンジン停止条件が成立して燃料供給が停止した後、エンジン回転が完全に停止するまでに燃料を含まない新気が触媒に流れる。これにより、アイドルストップ後のエンジン再始動時における排気中のNOxに対する浄化能力が低下する。
【0004】
そこで、エンジン停止時や再始動のためのクランキング時に点火を行うことなく燃料を一時的にエンジンに供給し、排気を触媒に流すことで触媒中の酸素を低減させてNOxに対する浄化機能を回復させる技術が特許文献1に開示されている。
【特許文献1】特開2002−349251公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記従来の技術では触媒の浄化機能を回復させるためだけに燃料を供給するので、燃料消費量が増加して燃費が悪化する。また、触媒に供給された燃料は触媒中で燃焼されるので触媒が劣化するおそれがある。
【0006】
本発明は、燃費の悪化や触媒の劣化を生じることなくエンジン再始動時の触媒のNOx浄化機能の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と、排気通路の一部をバイパスするように設けられたバイパス触媒と、排気の流れを排気通路のみを流れる第1経路又はバイパス通路を経由する第2経路に切り替え可能な弁とを備えて、アイドルストップ開始条件成立に伴うエンジン停止のために燃料噴射を停止したとき、排気の流れを第1経路に切り替え、アイドルストップ解除条件成立に伴うエンジン再始動のために燃料噴射を開始したとき排気の流れを第2経路に切り替える。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、アイドルストップに伴うエンジン停止時に排気経路を切り替えて燃料を含まない新気がバイパス触媒に流れることを防止して、バイパス触媒の酸素貯蔵量の増加による排気中のNOx浄化能力の低下を防止できる。その後、アイドルストップからのエンジン再始動時に排気経路を切り替えて燃料を含む排気をバイパス触媒に流すことで、排気中のNOxを効率よく浄化することができ、NOxの大気への放出量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図1は本発明における排気浄化装置の全体構成図である。
【0010】
エンジン4の各気筒は排気マニホールド3を介して排気通路1と連通し、エンジン4から排出された排気は排気通路1を下流へと流れる。バイパス通路2は分岐点1aで排気通路1と分岐し、分岐点1aより下流で排気通路1と合流する。
【0011】
バイパス弁5(経路切替弁)はバイパス通路2の内部に設けられ、開閉することでバイパス通路2への排気の流れを切り替える。排気通路弁6(経路切替弁)は、分岐点1aより少しだけ下流の排気通路1の内部に設けられ、開閉することで排気通路1への排気の流れを切り替える。バイパス弁5及び排気通路弁6は、一方が開状態であるときは他方が閉状態となるように開閉状態が制御される。
【0012】
第1触媒コンバータ7(バイパス触媒)はバイパス通路2に設けられ、バイパス弁5が開いているときに排気中のNOxを浄化して下流へと排出する。第2触媒コンバータ8(触媒)はバイパス通路2より下流の排気通路1に設けられ、排気通路内を流通する排気中のNOxを浄化して下流へと排出する。第1触媒コンバータ7及び第2触媒コンバータ8は排気中のNOx、CO及びH2Oを反応させて無害のN2、H2O及びCO2に変換する三元触媒であり、NOxの浄化能力は触媒中の酸素貯蔵量が低いほど高くなる。
【0013】
コントローラ9は、車両の運転状態によってアイドルストップ開始条件を判定し、条件が成立したとき燃料カット信号を燃料噴射装置に送信する。アイドルストップ解除条件が成立したとき燃料カット信号をオフにする。ここで、アイドルストップ開始条件とは、例えばアクセルペダル操作量がゼロ、ブレーキペダルスイッチがオン状態、車速が所定値以下であるなどであり、これらの条件を全て満たす場合に条件成立となる。アイドルストップ解除条件とは、例えばアクセル操作量がゼロでない、ブレーキペダルスイッチがオフ状態などであり、これらの条件を一つでも満たすとき条件成立となる。またコントローラ9は、燃料カット信号に同期してバイパス弁5及び排気通路弁6に弁5、6の駆動信号を送信する。
【0014】
次にコントローラ9で行う制御について図2を参照しながら説明する。図2は本実施形態における排気浄化装置の制御を示したフローチャートである。なお、本制御は所定時間(例えば10ms)毎に繰り返し行う。
【0015】
ステップS1では、バイパス弁5が閉状態であり排気通路弁6が開状態であるか否かを判定する。判定の条件が成立すればステップS4へ進み、非成立であればステップS2へ進む。
【0016】
ステップS2では、燃料カット信号がオンであるか否かを判定する。オンであればステップS3へ進み、オフであれば処理を終了する。燃料カット信号は、アイドルストップ条件が成立したときコントローラ9から燃料噴射装置に送信される信号であり、アイドルストップ状態へ移行する場合は燃料カット信号がオンとなり、燃料噴射がカットされることでエンジン4が停止する。
【0017】
またここで、弁5、6や触媒コンバータ7、8に異常がある場合には、アイドルストップ判定の結果にかかわらずアイドルストップを禁止する、すなわち燃料カット信号がオンになることを禁止する。アイドルストップの禁止制御について詳細は後述する。
【0018】
ステップS3では、バイパス弁5を閉状態とし、排気通路弁6を開状態として処理を終了する。これにより、エンジン4からの排気は第2バイパス通路3へと流れる。ここで、ステップS2において燃料カット信号がオンとなって燃料噴射が停止された後、最初にエンジン4に吸入された吸気が排気行程においてエンジン4から排出されるまでに、バイパス弁5の閉弁及び排気通路弁6の開弁を完了させる。
【0019】
一方、ステップS1においてバイパス弁5が閉状態であり排気通路弁6が開状態であると判定されたとき、ステップS4へ進んで燃料カット信号がオフであるか否かを判定する。オフであればステップS5へ進んで、オンであれば処理を終了する。
【0020】
ステップS5では、バイパス弁5を開状態とし、排気通路弁6を閉状態として処理を終了する。これにより、エンジン4からの排気はバイパス通路2へと流れる。ここで、ステップS4において燃料カット信号がオフとなって燃料噴射が開始された後、最初にエンジン4に吸入された吸気が排気行程においてエンジン4から排出されるまでに、バイパス弁5の開弁及び排気通路弁6の閉弁を完了させる。
【0021】
以上の制御をまとめて図3を参照しながら本実施形態の作用を説明する。図3は、本実施形態における排気浄化装置の弁の作動を示したタイミングチャートである。(a)はアイドルストップ条件の成立、(b)は燃料カット信号、(c)は燃料噴射信号、(d)は排気行程、(e)はバイパス弁駆動信号、(f)はバイパス弁の開閉状態、(g)は排気通路弁駆動信号、(h)は排気通路弁の開閉状態をそれぞれ示す。
【0022】
時刻t1においてエンジン4は運転中であり、時刻t1で噴射した燃料はエンジン4の圧縮及び膨張行程を経て時刻t2において排気される。この排気はバイパス弁5が開状態、排気通路弁6が閉状態であるので、バイパス通路2へ流通して第1触媒コンバータ7において排気中のNOxが浄化される。ここで、例えば4気筒エンジン4の場合、燃料噴射信号の間隔はクランク角180度である。
【0023】
時刻t3においてアイドルストップ条件が成立すると燃料カット信号がオンとなり、バイパス弁駆動信号を閉に、排気通路弁駆動信号を開に切り替える。その後駆動信号によってバイパス弁が駆動され、バイパス弁5が閉状態、排気通路弁6が開状態となる。
【0024】
時刻t4において、燃料カット信号をオンにする前の最後に噴射した燃料がエンジン4から排出される。その後の最初の排気行程である時刻t5において、エンジン4から燃料を含まない新気が排出される。この新気はバイパス弁5が閉状態、排気通路弁6が開状態であるので、第2バイパス通路3を介して第2の触媒コンバータ8に流通する。このようにしてエンジン停止までの間、クランク角180度ごとにエンジン4から排出される新気は全て第2バイパス通路3を介して第2の触媒コンバータ8に流通する。
【0025】
時刻t6において車両の運転状態が変化してアイドルストップ条件が非成立となると停止しているエンジン4のクランキングを開始して、時刻t7において燃料カット信号をオフにして燃料噴射を開始することでエンジン4を再始動する。このとき同時にバイパス弁駆動信号を開に、排気通路弁駆動信号を閉に切り替える。その後駆動信号によってバイパス弁が駆動され、バイパス弁5が開状態、排気通路弁6が閉状態となる。
【0026】
燃料カット信号をオフにした後、最初に噴射された燃料が時刻t8においてエンジン4から排出される。このとき、バイパス弁5は開状態、排気通路弁6が閉状態となっているので、排気はバイパス通路2へ流通して第1触媒コンバータ7において排気中のNOxが浄化される。アイドルストップ条件成立に伴うエンジン停止時に、第1触媒コンバータ7にはほとんど新気が流れていないので酸素貯蔵量は低く抑えられており、第1触媒コンバータ7は所望のNOx浄化能力を発揮することができる。
【0027】
次に、図4を参照しながらアイドルストップの禁止制御について説明する。図4は本実施形態における排気浄化装置のアイドルストップの禁止制御を示したフローチャートである。なお、本制御は所定時間(例えば10ms)毎に繰り返し行う。
【0028】
ステップS11では、バイパス弁5が故障しているか否かを判定する。故障していれば、アイドルストップ時に第1触媒コンバータ7をバイパスさせることができないので、ステップS17へ進んでアイドルストップを禁止する。故障していなければステップS12へ進む。バイパス弁5の故障は、例えば断線診断によって判断される。
【0029】
ステップS12では、排気通路弁6が故障しているか否かを判定する。故障していれば、アイドルストップ時に第1触媒コンバータ7をバイパスさせることができないので、ステップS17へ進んでアイドルストップを禁止する。故障していなければステップS13へ進む。排気通路弁6の故障は、例えば断線診断によって判断される。
【0030】
ステップS13では、第1触媒コンバータ7が劣化しているか否かを判定する。故障していれば、アイドルストップに伴うエンジン停止時に第1触媒コンバータ7への新気の流入を防止しても、エンジン再始動時に排気の浄化を行うことができないので、ステップS17へ進んでアイドルストップを禁止する。劣化していなければステップS14へ進む。第1触媒コンバータ7の劣化は、例えば第1触媒コンバータ7の前後に設けられるO2センサやA/Fセンサの検出値を比較することで判断される。
【0031】
ステップS14では、第2触媒コンバータ8が劣化しているか否かを判定する。故障していれば、アイドルストップに伴うエンジン停止時に第1触媒コンバータ7への新気の流入を防止するために排気を第2通路側へ流すと、排気は第2触媒コンバータ8を通過して排気中のNOxが浄化されることなく大気へ放出されることになるので、ステップS17へ進んでアイドルストップを禁止する。劣化していなければステップS15へ進む。第2触媒コンバータ8の劣化は、例えば第2触媒コンバータ8の前後に設けられるO2センサやA/Fセンサの検出値を比較することで判断される。
【0032】
ステップS15では、第2触媒コンバータ8が非活性であるか否かを判定する。非活性であれば、アイドルストップに伴うエンジン停止時に第1触媒コンバータ7への新気の流入を防止するために排気を第2通路側へ流すと、排気は非活性である第2触媒コンバータ8を通過して排気中のNOxが浄化されることなく大気へ放出されるので、ステップS17へ進んでアイドルストップを禁止する。非活性でなければステップS16へ進んでアイドルストップを許可する。第2触媒コンバータ8の活性状態は、例えば第2触媒コンバータ8の温度が所定値以下であることにより判断される。
【0033】
このように制御することで、アイドルストップに伴うエンジン停止時及びエンジン再始動時に排気中のNOxが第1触媒コンバータ7又は第2触媒コンバータ8において十分に浄化されずに大気に放出されることを防止することができる。
【0034】
以上のように本実施形態では、アイドルストップに伴うエンジン停止時に第1触媒コンバータ7に新気が流れないように排気をバイパスすることで第1触媒コンバータ7への新気の流入を防止するので、第1触媒コンバータ7の酸素貯蔵量の増加を抑制することができる。その後、エンジン再始動時に排気を第1触媒コンバータ7に流すので、再始動時の排気中のNOxを効率よく浄化することができる。よって、アイドルストップ後のエンジン再始動時における排気中のNOxの大気への放出量の増加を防止することができる。
【0035】
また、触媒のNOxに対する浄化能力を維持するのに燃料ガスを供給する必要がないので、無駄な燃料消費による燃費の悪化及び触媒における燃料の燃焼による触媒の劣化を防止することができる。
【0036】
さらに、アイドルストップに伴うエンジン停止時に燃料噴射が停止された後、最初にエンジン4に吸入された吸気が排気行程においてエンジン4から排出されるまでに、バイパス弁5の閉弁及び排気通路弁6の開弁を完了させるので、第1触媒コンバータ7へ酸素が流入することがなく、エンジン再始動時のNOx浄化機能をさらに高く維持することできる。
【0037】
さらに、アイドルストップ後のエンジン再始動時に燃料噴射が開始された後、最初にエンジン4に吸入された吸気が排気行程においてエンジン4から排出されるまでに、バイパス弁5の開弁及び排気通路弁6の閉弁を完了させるので、燃焼ガスを確実に第1触媒コンバータ7へ流入させてエンジン再始動時のNOx浄化機能をさらに高く維持することできる。
【0038】
さらに、バイパス弁5又は排気通路弁6が故障しているとき、第1触媒コンバータ7又は第2触媒コンバータ8が劣化しているとき、あるいは第2触媒コンバータ8が非活性であるときは、アイドルストップを禁止するので、エンジン停止に伴う触媒への酸素の流入がなく、エンジン再始動時のNOx浄化能力の低下による排気の悪化を防止できる。
【0039】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本実施形態における排気浄化装置を示す全体構成図である。
【図2】本実施形態における排気浄化装置の制御を示すフローチャートである。
【図3】本実施形態における排気浄化装置のバイパス弁の作動を示すタイミングチャートである。
【図4】本実施形態における排気浄化装置のアイドルストップの禁止制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0041】
1 排気通路
1a 分岐点
2 バイパス通路
3 排気マニホールド
4 エンジン
5 バイパス弁
6 排気通路弁
7 第1触媒コンバータ
8 第2触媒コンバータ
9 コントローラ




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013