特許 6898812 エンジンシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6898812

(24)【登録日】2021年6月15日

(45)【発行日】2021年7月7日

(54)【発明の名称】エンジンシステム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/01 20060101AFI20210628BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/01

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-166642(P2017-166642)

(22)【出願日】2017年8月31日

(65)【公開番号】特開2019-44648(P2019-44648A)

(43)【公開日】2019年3月22日

【審査請求日】2020年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103517

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 寛之

(74)【代理人】

【識別番号】100149607

【弁理士】

【氏名又は名称】宇田 新一

(72)【発明者】

【氏名】島村 遼一

(72)【発明者】

【氏名】谷口 昌司

(72)【発明者】

【氏名】内藤 一哉

【審査官】 菅野 京一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４３４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９４１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４１７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１１２３８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
バッテリーと、
前記バッテリーから電力が供給され、前記エンジンを始動させるスターターモーターと、
前記バッテリーから電力が供給され、前記エンジンから排出される排ガスに含まれる成分を分解するプラズマリアクターと、
前記バッテリーから前記スターターモーターへの電力供給、および、前記バッテリーから前記プラズマリアクターへの電力供給を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記エンジンの回転数が第１の閾値以上となったことを条件として、前記バッテリーから前記スターターモーターへの電力供給を停止し、前記バッテリーから前記スターターモーターへの電力供給を停止した後、前記エンジンの回転数が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上となる前に、前記バッテリーから前記プラズマリアクターへの電力供給を開始することを特徴とするエンジンシステム。

【請求項2】

さらに、前記エンジンから供給される動力によって発電するオルタネーターを備え、
前記制御部は、前記バッテリーから前記プラズマリアクターへの電力供給を開始した後、前記エンジンの回転数が前記第２の閾値以上となったことを条件として、前記オルタネーターを作動させることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）などの有害成分を分解する装置として、プラズマリアクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−０１４９４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

有害成分は、エンジン始動直後の低温時に、排ガスに多く含まれるため、プラズマリアクターは、エンジン始動時から起動させることが望ましい。

【0005】

しかし、プラズマリアクターを、エンジン始動時に起動させると、バッテリーの電圧が過度に低下し、エンジンがストールする可能性がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、バッテリーの電圧が過度に低下することを防止しつつ、エンジンが始動した後、燃焼温度が比較的低い状態から、排ガスに含まれる成分を分解することができるエンジンシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明［１］は、エンジンと、バッテリーと、前記バッテリーから電力が供給され、前記エンジンを始動させるスターターモーターと、前記バッテリーから電力が供給され、前記エンジンから排出される排ガスに含まれる成分を分解するプラズマリアクターと、前記バッテリーから前記スターターモーターへの電力供給、および、前記バッテリーから前記プラズマリアクターへの電力供給を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記バッテリーから前記スターターモーターへの電力供給を停止した後に、前記バッテリーから前記プラズマリアクターへの電力供給を開始する、エンジンシステムを含む。

【0008】

このような構成によれば、制御部は、スターターモーターに電力供給しているときには、プラズマリアクターに電力供給しない。

【0009】

これにより、スターターモーターとプラズマリアクターとに同時に電力供給することによってバッテリーの電圧が過度に低下することを、防止できる。

【0010】

また、制御部は、エンジンが始動し、スターターモーターへの電力供給を停止した後に、プラズマリアクターに電力供給する。

【0011】

これにより、エンジンが始動した後、燃焼温度が比較的低い状態から、排ガスに含まれる成分を分解することができる。

【0012】

本発明［２］は、さらに、前記エンジンから供給される動力によって発電するオルタネーターを備え、前記制御部が、前記バッテリーから前記プラズマリアクターへの電力供給を開始した後、前記エンジンの回転数が所定の閾値以上となったことを条件として、前記オルタネーターを作動させる、上記［１］のエンジンシステムを含む。

【0013】

このような構成によれば、オルタネーターの負荷によってエンジンがストールすることを防ぎつつ、エンジンが始動した後、なるべく早期からオルタネーターを作動させることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、バッテリーの電圧が過度に低下することを防止しつつ、エンジンが始動した後、燃焼温度が比較的低い状態から、排ガスに含まれる成分を分解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明のエンジンシステムの一実施形態の概略構成図である。

【図2】図２は、本発明のエンジンシステムの一実施形態の制御を説明するためのフローチャートである。

【図3】図３は、本発明のエンジンシステムの一実施形態の制御を説明するためのタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

１．エンジンシステム１の構成
図１に示すように、エンジンシステム１は、例えば、車両１００に搭載される。エンジンシステム１は、エンジン２と、バッテリー３と、スターターモーター４と、プラズマリアクター５と、オルタネーター６と、制御部７とを備える。

【0017】

（１）エンジン２
エンジン２は、例えば、車両１００のエンジンルーム内に配置される。エンジン２には、図示しない吸気系、および、図示しない燃料噴射系が接続される。吸気系、および、燃料噴射系は、制御部７によって制御される。また、エンジン２には、エンジン２の回転数を計測するための図示しないセンサが取り付けられる。センサは、エンジン２の回転数に応じた電気信号を出力する。センサは、図示しない信号配線を介して、制御部７に電気的に接続される。これにより、制御部７は、センサからの電気信号に基づいて、エンジン２の回転数を判断する。

【0018】

（２）バッテリー３
バッテリー３は、例えば、車両１００のエンジンルーム内に配置される。バッテリー３としては、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの公知の二次電池が挙げられる。

【0019】

（３）スターターモーター４
スターターモーター４は、エンジン２を始動させる。スターターモーター４には、バッテリー３から電力が供給される。

【0020】

詳しくは、スターターモーター４は、電源配線８を介して、バッテリー３に電気的に接続される。バッテリー３から電源配線８を介してスターターモーター４に電力が供給されると、スターターモーター４が回転し、スターターモーター４からの駆動力により、エンジン２が回転する。

【0021】

なお、電源配線８の途中には、例えば、図示しないスイッチが介在される。スイッチは、図示しない信号配線を介して、制御部７に電気的に接続される。制御部７は、スイッチをオンすることにより、バッテリー３からスターターモーター４に電力を供給する（スターターモーターＯＮ）。また、制御部７は、スイッチをオフすることにより、バッテリー３からスターターモーター４への電力供給を停止する（スターターモーターＯＦＦ）。

【0022】

（４）プラズマリアクター５
プラズマリアクター５は、エンジン２から排出される排ガスに含まれる有害成分を分解する。プラズマリアクター５には、バッテリー３から電力が供給される。

【0023】

詳しくは、プラズマリアクター５は、電源配線９を介して、バッテリー３に電気的に接続される。プラズマリアクター５は、少なくとも１対の図示しない電極を有する。１対の電極は、互いに間隔を隔てて対向する。バッテリー３から電源配線９を介してプラズマリアクター５に電力が供給されると、１対の電極の間で放電が生じる。これにより、１対の電極の間の気体が、プラズマ状態となる。すなわち、プラズマリアクター５内にプラズマが発生する。

【0024】

また、プラズマリアクター５は、排気管１０の途中に介在される。プラズマリアクター５は、排気管１０を介して、エンジン２に接続される。これにより、プラズマリアクター５には、エンジン２から排出された排ガスが、導入される。プラズマリアクター５に導入された排ガスに含まれる有害成分（例えば、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ）など）は、プラズマリアクター５内のプラズマにより、分解される。プラズマリアクター５を通過した排ガスは、排気管１０を介して、車外に排出される。

【0025】

なお、電源配線９の途中には、例えば、図示しないスイッチと、図示しない昇圧回路（例えば、フライバックコンバーターなど）とが介在される。スイッチは、図示しない信号配線を介して、制御部７に電気的に接続される。制御部７は、スイッチをオンすることにより、バッテリー３からプラズマリアクター５に電力を供給する（プラズマリアクターＯＮ）。また、制御部７は、スイッチをオフすることにより、バッテリー３からプラズマリアクター５への電力供給を停止する（プラズマリアクターＯＦＦ）。

【0026】

（５）オルタネーター６
オルタネーター６は、エンジン２から供給される動力によって発電する。オルタネーター６は、電源配線１２を介して、バッテリー３に電気的に接続される。オルタネーター６で発電された電力は、電源配線１２を介して、バッテリー３に充電される。

【0027】

なお、オルタネーター６は、例えば、図示しないアクチュエータによって、エンジン２から動力を受けて発電する発電状態（オルタネーターＯＮ）と、エンジン２から動力を受けず、発電しない発電停止状態（オルタネーターＯＦＦ）とに切り替えられる。アクチュエータは、図示しない信号配線を介して、制御部７に電気的に接続される。アクチュエータは、制御部７によって制御される。

【0028】

（６）制御部７
制御部７は、バッテリー３からスターターモーター４への電力供給、および、バッテリー３からプラズマリアクター５への電力供給を制御する。制御部７は、車両１００における電気的な制御を実行するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備える。制御部７は、電源配線１３を介して、バッテリー３に接続される。制御部７は、車両１００のイグニションスイッチがオンされたときに、バッテリー３から電源配線１３を介して電力が供給されることにより、起動する。

【0029】

２．エンジンシステム１の制御
図２および図３を参照して、エンジンシステム１の制御について説明する。

【0030】

ユーザーが車両１００のエンジン２を始動するとき、制御部７は、図２に示すように、ユーザーのキー操作やリモート操作に基づいて、バッテリー３からスターターモーター４に電力を供給する。すると、スターターモーター４がＯＮされる（Ｓ１）。

【0031】

すると、図３に示すように、時点ｔ０において、スターターモーター４が回転し、エンジン２が回転する。このとき、エンジン２の回転数Ｒは、第１の閾値Ｒ１よりも低い。また、スターターモーター４が回転することにより、バッテリー３の電圧が低下する。このとき、バッテリー３の電圧は、プラズマリアクター５がＯＦＦされていることにより、少なくとも、制御部７がダウンしない程度の電圧に保たれる。具体的には、バッテリー３の電圧は、例えば、６Ｖ以上である。

【0032】

次いで、制御部７は、図２に示すように、吸気系および燃料噴射系を制御して、エンジン２を点火する（Ｓ２）。

【0033】

すると、図３に示すように、時点ｔ１において、エンジン２の回転数Ｒが上昇する。また、バッテリー３の電圧は、徐々に、スターターモーター４がＯＮされる前の電圧（初期電圧Ｖ０）に向かって回複する。

【0034】

次いで、制御部７は、図２に示すように、エンジン２の回転数Ｒが第１の閾値Ｒ１以上となったことを条件として（Ｓ３：ＹＥＳ）、バッテリー３からスターターモーター４への電力供給を停止する（Ｓ４）。

【0035】

第１の閾値Ｒ１は、例えば、６００ｒｐｍである。

【0036】

なお、制御部７は、バッテリー３の電圧が初期電圧Ｖ０以上となったことを条件として、バッテリー３からスターターモーター４への電力供給を停止することもできる。

【0037】

図３に示すように、エンジン２の回転数Ｒは、スターターモーター４がＯＦＦされた時点ｔ２の後、さらに上昇する。

【0038】

次いで、図２に示すように、制御部７は、バッテリー３からプラズマリアクター５への電力供給を開始する（Ｓ５）。

【0039】

詳しくは、制御部７は、図３に示すように、スターターモーター４がＯＦＦされた後、エンジン２の回転数Ｒが第２の閾値Ｒ２以上となる前に、時点ｔ３において、バッテリー３からプラズマリアクター５への電力供給を開始する。好ましくは、制御部７は、スターターモーター４がＯＦＦされた直後に、バッテリー３からプラズマリアクター５への電力供給を開始する。より好ましくは、制御部７は、スターターモーター４がＯＦＦされるとほぼ同時に、バッテリー３からプラズマリアクター５への電力供給を開始する。これにより、エンジン２の回転数Ｒが比較的低く、エンジン２の燃焼温度が低いときから、プラズマリアクター５によって、排ガスに含まれる有害成分（特に、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ）など）を分解することができる。

【0040】

次いで、図２に示すように、制御部７は、バッテリー３からプラズマリアクター５への電力供給を開始した後、エンジン２の回転数Ｒが第２の閾値Ｒ２以上となったことを条件として（Ｓ６、ＹＥＳ）、オルタネーター６を作動させる（Ｓ７）。

【0041】

第２の閾値Ｒ２は、オルタネーター６の負荷によってエンジン２がストールしない程度の回転数である。第２の閾値Ｒ２は、例えば、７００ｒｐｍ以上、例えば、１０００ｒｐｍ以下である。

【0042】

エンジン２の回転数Ｒが第２の閾値Ｒ２以上となったことを条件としてオルタネーター６を作動させることにより、オルタネーター６の負荷によってエンジン２がストールすることを防ぎつつ、エンジン２が始動した後、なるべく早期からオルタネーター６を作動させることができる。

【0043】

また、図３に示すように、オルタネーター６を作動させた時点ｔ４から後、オルタネーター６からの電力を利用して、バッテリー３の電圧を昇圧することができる。バッテリー３の電圧を昇圧することにより、電源配線９の途中に介在される昇圧回路の効率が向上し、省電力化を図ることができる。

【0044】

３．作用効果
エンジンシステム１によれば、図３に示すように、制御部７は、スターターモーター４に電力供給しているときには、プラズマリアクター５に電力供給しない。

【0045】

これにより、スターターモーター４とプラズマリアクター５とに同時に電力供給することによってバッテリー３の電圧が過度に低下することを、防止できる。

【0046】

また、制御部７は、エンジン２が始動し、スターターモーター４への電力供給を停止した後に、プラズマリアクター５に電力供給する。

【0047】

これにより、エンジン２が始動した後、燃焼温度が比較的低い状態から、排ガスに含まれる有害成分を分解することができる。

【符号の説明】

【0048】

１ エンジンシステム
２ エンジン
３ バッテリー
４ スターターモーター
５ プラズマリアクター
６ オルタネーター
７ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】