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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024171608
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】触媒暖機システム
(51)【国際特許分類】
F01N 3/20 20060101AFI20241205BHJP
F01N 3/22 20060101ALI20241205BHJP
F02D 17/04 20060101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
F01N3/20 K
F01N3/22 301F
F01N3/22 311Z
F02D17/04 S
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023088706
(22)【出願日】2023-05-30
(71)【出願人】
【識別番号】000002082
【氏名又は名称】スズキ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090273
【弁理士】
【氏名又は名称】國分 孝悦
(72)【発明者】
【氏名】朝長 菜月
【テーマコード（参考）】
3G091
3G092
【Ｆターム（参考）】
3G091AA02
3G091AA14
3G091AB03
3G091BA03
3G091CA03
3G091CA13
3G091DB10
3G091EA17
3G091EA18
3G091EA30
3G091EA32
3G091FA02
3G091FA06
3G091FC07
3G091HA36
3G091HA37
3G091HB03
3G092BB01
3G092BB10
3G092CA01
3G092CB05
3G092FA15
3G092FA20
3G092GA02
3G092HE01Z
3G092HE06Z
(57)【要約】
【課題】触媒を早期に暖機することを目的とする。
【解決手段】本発明の触媒暖機システム１０は、エンジン２０に連結される排気通路４１と、排気通路４１に配置されるヒータ４２と、排気通路４１のうちヒータ４２よりも下流に配置される触媒４３と、排気通路４１のうち触媒４３よりも下流に配置され、排気通路４１を遮断可能な第１のバルブ４６と、排気通路４１のうち、触媒４３と第１のバルブ４６の間の空間と、ヒータ４２よりも上流の空間とを連通させるバイパス通路４４と、を備える。第１のバルブ４６により排気通路４１を遮断することにより、ヒータ４２によって暖められた気体が、触媒４３を昇温させた後にバイパス通路４４を通ってヒータ４２の上流に流出され、排気通路４１に再循環されることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の触媒暖機システム１０は、エンジン２０に連結される排気通路４１と、排気通路４１に配置されるヒータ４２と、排気通路４１のうちヒータ４２よりも下流に配置される触媒４３と、排気通路４１のうち触媒４３よりも下流に配置され、排気通路４１を遮断可能な第１のバルブ４６と、排気通路４１のうち、触媒４３と第１のバルブ４６の間の空間と、ヒータ４２よりも上流の空間とを連通させるバイパス通路４４と、を備える。第１のバルブ４６により排気通路４１を遮断することにより、ヒータ４２によって暖められた気体が、触媒４３を昇温させた後にバイパス通路４４を通ってヒータ４２の上流に流出され、排気通路４１に再循環されることを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンに連結される排気通路と、
前記排気通路に配置されるヒータと、
前記排気通路のうち前記ヒータよりも下流に配置される触媒と、
前記排気通路のうち前記触媒よりも下流に配置され、前記排気通路を遮断可能な第１のバルブと、
前記排気通路のうち、前記触媒と前記第１のバルブの間の空間と、前記ヒータよりも上流の空間とを連通させるバイパス通路と、を備える触媒暖機システムであって、
前記第１のバルブにより前記排気通路を遮断することにより、前記ヒータによって暖められた気体が、前記触媒を昇温させた後に前記バイパス通路を通って前記ヒータの上流に流出され、前記排気通路に再循環されることを特徴とする触媒暖機システム。
前記排気通路に配置されるヒータと、
前記排気通路のうち前記ヒータよりも下流に配置される触媒と、
前記排気通路のうち前記触媒よりも下流に配置され、前記排気通路を遮断可能な第１のバルブと、
前記排気通路のうち、前記触媒と前記第１のバルブの間の空間と、前記ヒータよりも上流の空間とを連通させるバイパス通路と、を備える触媒暖機システムであって、
前記第１のバルブにより前記排気通路を遮断することにより、前記ヒータによって暖められた気体が、前記触媒を昇温させた後に前記バイパス通路を通って前記ヒータの上流に流出され、前記排気通路に再循環されることを特徴とする触媒暖機システム。
【請求項2】
前記エンジンを動作させるモータを備え、
前記モータは、前記第１のバルブにより前記排気通路を遮断している状態で燃料を噴射させないまま前記エンジンを動作させることにより前記排気通路に新気を送り込むことを特徴とする請求項１に記載の触媒暖機システム。
前記モータは、前記第１のバルブにより前記排気通路を遮断している状態で燃料を噴射させないまま前記エンジンを動作させることにより前記排気通路に新気を送り込むことを特徴とする請求項１に記載の触媒暖機システム。
【請求項3】
前記バイパス通路に配置され、前記バイパス通路と前記排気通路との間の気体の流出入を制御する第２のバルブを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の触媒暖機システム。
【請求項4】
前記第２のバルブは、
前記バイパス通路の圧力と、前記排気通路であって前記ヒータの上流の圧力との相対圧に応じて、前記バイパス通路から前記排気通路への気体の流出を制御することを特徴とする請求項３に記載の触媒暖機システム。
前記バイパス通路の圧力と、前記排気通路であって前記ヒータの上流の圧力との相対圧に応じて、前記バイパス通路から前記排気通路への気体の流出を制御することを特徴とする請求項３に記載の触媒暖機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、触媒暖機システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
エンジンを備えた車両は、エンジンから排出された排気ガスを浄化するための触媒（触媒コンバータ）を備えている。触媒は、排気ガスに含まれている有毒成分を酸化、還元することにより浄化する。触媒により酸化、還元を促進させるには早期に触媒を暖機して活性化温度にすることが求められる。
【0003】
特許文献１には、排気マニホールドから流出した排気をタービンよりも下流にバイパスするバイパス通路が設けられており、バイパス通路に三元触媒およびＥＨ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｈｅａｔｅｒ）が配置される排気処理システムが開示されている。この排気処理システムでは、エンジンを始動させる前に、ＥＨを作動させるとともに、燃料噴射を禁止した状態でモータリングを実行する。したがって、エンジンから排出された排気は、ＥＨで昇温されることで三元触媒を暖機することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２２－２８３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１の排気処理システムではＥＨで昇温され、三元触媒を暖機した排気は、そのまま外部に排出しているために、三元触媒を暖機する効率が低下してしまい、三元触媒を早期に暖機することができないという問題があった。
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、触媒を早期に暖機することを目的とする。
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、触媒を早期に暖機することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、エンジンに連結される排気通路と、前記排気通路に配置されるヒータと、前記排気通路のうち前記ヒータよりも下流に配置される触媒と、前記排気通路のうち前記触媒よりも下流に配置され、前記排気通路を遮断可能な第１のバルブと、前記排気通路のうち、前記触媒と前記第１のバルブの間の空間と、前記ヒータよりも上流の空間とを連通させるバイパス通路と、を備える触媒暖機システムであって、前記第１のバルブにより前記排気通路を遮断することにより、前記ヒータによって暖められた気体が、前記触媒を昇温させた後に前記バイパス通路を通って前記ヒータの上流に流出され、前記排気通路に再循環されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、触媒を早期に暖機することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施例の触媒暖機システムの構成の一例を示す図である。
【図2】第１実施例の触媒暖機システムによる処理の一例を示すフローチャートである。
【図3】第１実施例の触媒暖機システムの動作の一例を説明するための図である。
【図4】第１実施例の触媒暖機システムの動作の一例を説明するための図である。
【図5】第２実施例の触媒暖機システムの構成の一例を示す図である。
【図6】第２実施例の触媒暖機システムによる処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明に係る実施形態は、エンジン２０に連結される排気通路４１と、排気通路４１に配置されるヒータ４２と、排気通路４１のうちヒータ４２よりも下流に配置される触媒４３と、排気通路４１のうち触媒４３よりも下流に配置され、排気通路４１を遮断可能な第１のバルブ４６と、排気通路４１のうち、触媒４３と第１のバルブ４６の間の空間と、ヒータ４２よりも上流の空間とを連通させるバイパス通路４４と、を備える触媒暖機システム１０である。触媒暖機システム１０では、第１のバルブ４６により排気通路４１を遮断することにより、ヒータ４２によって暖められた気体が、触媒４３を昇温させた後にバイパス通路４４を通ってヒータ４２の上流に流出され、排気通路４１に再循環される。一度、触媒４３を昇温させた気体は、排気通路４１に再循環されることから、再びヒータ４２によって暖められ、触媒４３を昇温するために再利用されることから、触媒４３を早期に暖機することができる。
【実施例0010】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。
（第１実施例）
図１は、第１実施例に係る触媒暖機システム１０を備えた車両の概略構成を示す図である。なお、図１は、説明の便宜上、本実施例を説明するために簡略化したものであり、車両が通常備える構成については図示されていなくても備えているものとする。
実施例に係る車両は、触媒暖機システム１０を備える。触媒暖機システム１０は、早期に触媒を暖機することにより、エンジンの始動直後から排気ガスを浄化できるシステムである。
（第１実施例）
図１は、第１実施例に係る触媒暖機システム１０を備えた車両の概略構成を示す図である。なお、図１は、説明の便宜上、本実施例を説明するために簡略化したものであり、車両が通常備える構成については図示されていなくても備えているものとする。
実施例に係る車両は、触媒暖機システム１０を備える。触媒暖機システム１０は、早期に触媒を暖機することにより、エンジンの始動直後から排気ガスを浄化できるシステムである。
【0011】
触媒暖機システム１０は、内燃機関としてのエンジン２０、モータ３０、排気浄化装置４０、制御装置６０等を備える。
エンジン２０は、車両を駆動させるための動力源である。エンジン２０は、燃料を燃焼させることで動力を発生させる。エンジン２０は、燃料を燃焼させることにより発生した排気ガスを排気浄化装置４０側に排出する。
エンジン２０は、車両を駆動させるための動力源である。エンジン２０は、燃料を燃焼させることで動力を発生させる。エンジン２０は、燃料を燃焼させることにより発生した排気ガスを排気浄化装置４０側に排出する。
【0012】
モータ３０は、駆動していないエンジン２０を動作させる。具体的には、モータ３０は、通電されることで、エンジン２０のクランクシャフトを強性的に回転させてエンジン２０を動作させる。エンジン２０は、クランクシャフトの回転に応じて、機械的にピストンが往復運動するとともに吸気バルブや排気バルブが開閉する。このとき、燃料を噴射させずに、モータ３０がエンジン２０を動作させるとエンジン２０の各部品の駆動によって、吸気管から取り込んだ気体（新気）を、燃焼させずにエンジン２０を経由してそのまま排気浄化装置４０に送り込むことができる。モータ３０は、制御装置６０によって制御される。
なお、モータ３０は、エンジン２０を始動するときに用いるセルモータであってもよく、ハイブリッド車両等に搭載されるエンジン２０をアシストするためのモータ等であってもよい。
なお、モータ３０は、エンジン２０を始動するときに用いるセルモータであってもよく、ハイブリッド車両等に搭載されるエンジン２０をアシストするためのモータ等であってもよい。
【0013】
排気浄化装置４０は、エンジン２０からの排気ガスを浄化して外部に排出する。排気浄化装置４０は、排気通路４１と、ヒータ４２と、触媒４３と、バイパス通路４４と、第１のバルブ４６と、第２のバルブ４７と、第１の圧力センサ４８と、第２の圧力センサ４９と、温度センサ５０とを有する。
【0014】
排気通路４１は、エンジン２０に連結されている通路である。具体的に、排気通路４１は、エンジン２０で燃焼された排気ガスを外部に排出するために流したり、吸気管から取り込まれた気体を燃焼させずにエンジン２０を経由してそのまま流したりする。排気通路４１は、例えば排気管から構成される。また、排気通路４１は、後述するバイパス通路４４の流入口４５ａよりも下流側に延びる下流側排気通路部４１ａを有する。下流側排気通路部４１ａは、例えばテールパイプから構成される。
【0015】
ヒータ４２は、排気通路４１のうち触媒４３よりも上流に配置される。ヒータ４２は、通電されることで発熱する。ヒータ４２は、発熱することにより暖めた周辺の気体を介して触媒４３を加熱する。ヒータ４２は、制御装置６０によって制御される。
触媒４３は、排気通路４１のうちヒータ４２よりも下流に配置される。触媒４３は、排気ガスに含まれている有毒成分を酸化、還元することにより浄化する。触媒４３は、例えば三元触媒が用いられる。
触媒４３は、排気通路４１のうちヒータ４２よりも下流に配置される。触媒４３は、排気ガスに含まれている有毒成分を酸化、還元することにより浄化する。触媒４３は、例えば三元触媒が用いられる。
【0016】
バイパス通路４４は、排気通路４１のうち触媒４３と第１のバルブ４６の間の空間と、ヒータ４２よりも上流の空間とを連通させる通路である。バイパス通路４４は、排気通路４１のうち触媒４３の下流を流れる気体を、排気通路４１のうちヒータ４２の上流に戻すように再循環させる。したがって、触媒４３と第１のバルブ４６の間の空間に隣接するバイパス通路４４の開口が、排気通路４１からバイパス通路４４に気体が流入する流入口４５ａである。一方、ヒータ４２よりも上流の空間に隣接するバイパス通路４４の開口が、バイパス通路４４から排気通路４１に気体が流出する流出口４５ｂである。バイパス通路４４は、例えば気体を流すことが可能な配管から構成される。
【0017】
第１のバルブ４６は、排気通路４１のうち、触媒４３よりも下流、更にはバイパス通路４４の流入口４５ａよりも下流に配置される。第１のバルブ４６は、開閉することで気体の流れを切替え可能である。ここでは、第１のバルブ４６は、排気通路４１から外部への気体の排出を制御可能である。
具体的に、第１のバルブ４６は、開くことで気体を触媒４３から外部に排出させ、閉じることで気体を触媒４３から外部に排出させずに流入口４５ａからバイパス通路４４に流入させる。すなわち、エンジン２０で燃焼された排気ガスを外部に排出する場合には第１のバルブ４６を開く。一方、吸気管から取り込まれた気体を、ヒータ４２で暖めて触媒４３を昇温させた後に、外部に排出させずにバイパス通路４４に流入させる場合には第１のバルブ４６を閉じる。したがって、第１のバルブ４６を閉じることで、排気通路４１が遮断可能である。
なお、図１に示す第１のバルブ４６は開いた状態である。第１のバルブ４６は、例えばバタフライバルブが用いられるが、その他の形式のバルブであってもよい。第１のバルブ４６は、制御装置６０からの指示によって開閉を任意に制御する。
具体的に、第１のバルブ４６は、開くことで気体を触媒４３から外部に排出させ、閉じることで気体を触媒４３から外部に排出させずに流入口４５ａからバイパス通路４４に流入させる。すなわち、エンジン２０で燃焼された排気ガスを外部に排出する場合には第１のバルブ４６を開く。一方、吸気管から取り込まれた気体を、ヒータ４２で暖めて触媒４３を昇温させた後に、外部に排出させずにバイパス通路４４に流入させる場合には第１のバルブ４６を閉じる。したがって、第１のバルブ４６を閉じることで、排気通路４１が遮断可能である。
なお、図１に示す第１のバルブ４６は開いた状態である。第１のバルブ４６は、例えばバタフライバルブが用いられるが、その他の形式のバルブであってもよい。第１のバルブ４６は、制御装置６０からの指示によって開閉を任意に制御する。
【0018】
第２のバルブ４７は、バイパス通路４４の流出口４５ｂに配置される。第２のバルブ４７は、開閉することで気体の流れを切替え可能である。第２のバルブ４７は、バイパス通路４４と排気通路４１との間の気体の流出入を制御する。
具体的に、第２のバルブ４７は、開くことで気体をバイパス通路４４から排気通路４１に流出させる。一方、第２のバルブ４７は、閉じることで気体をバイパス通路４４から排気通路４１に流出させない、あるいは排気通路４１からバイパス通路４４に逆流させないようにすることができる。
なお、図１に示す第２のバルブ４７は閉じた状態である。第２のバルブ４７は、例えばバタフライバルブが用いられるが、その他の形式のバルブであってもよい。第２のバルブ４７は、バイパス通路４４の圧力と、排気通路４１であってヒータ４２の上流の圧力との相対圧に基づいた制御装置６０からの指示によって、バイパス通路４４から排気通路４１への気体の流出を制御する。
具体的に、第２のバルブ４７は、開くことで気体をバイパス通路４４から排気通路４１に流出させる。一方、第２のバルブ４７は、閉じることで気体をバイパス通路４４から排気通路４１に流出させない、あるいは排気通路４１からバイパス通路４４に逆流させないようにすることができる。
なお、図１に示す第２のバルブ４７は閉じた状態である。第２のバルブ４７は、例えばバタフライバルブが用いられるが、その他の形式のバルブであってもよい。第２のバルブ４７は、バイパス通路４４の圧力と、排気通路４１であってヒータ４２の上流の圧力との相対圧に基づいた制御装置６０からの指示によって、バイパス通路４４から排気通路４１への気体の流出を制御する。
【0019】
第１の圧力センサ４８は、排気通路４１に配置される。具体的に、第１の圧力センサ４８は、排気通路４１のうちヒータ４２の上流に配置される。第１の圧力センサ４８は、ヒータ４２の上流の空間の気体の圧力を測定する。制御装置６０は、第１の圧力センサ４８により測定された圧力の情報を受信する。
第２の圧力センサ４９は、バイパス通路４４に配置される。具体的に、第２の圧力センサ４９は、バイパス通路４４のうち流出口４５ｂ付近に配置される。第２の圧力センサ４９は、バイパス通路４４のうち流出口４５ｂ付近の気体の圧力を測定する。制御装置６０は、第２の圧力センサ４９により測定された圧力の情報を受信する。
温度センサ５０は、排気通路４１の触媒４３付近に配置される。温度センサ５０は、触媒４３の温度あるいは触媒４３付近の温度を測定する。制御装置６０は、温度センサ５０により測定された温度の情報を受信する。
第２の圧力センサ４９は、バイパス通路４４に配置される。具体的に、第２の圧力センサ４９は、バイパス通路４４のうち流出口４５ｂ付近に配置される。第２の圧力センサ４９は、バイパス通路４４のうち流出口４５ｂ付近の気体の圧力を測定する。制御装置６０は、第２の圧力センサ４９により測定された圧力の情報を受信する。
温度センサ５０は、排気通路４１の触媒４３付近に配置される。温度センサ５０は、触媒４３の温度あるいは触媒４３付近の温度を測定する。制御装置６０は、温度センサ５０により測定された温度の情報を受信する。
【0020】
制御装置６０は、エンジン２０、モータ３０、排気浄化装置４０を制御する。制御装置６０は、車両を制御する制御装置を兼ねていてもよく、車両を制御する制御装置と異なる装置であってもよい。また、制御装置６０は、例えば、一つのＥＣＵ（Electronic Control Unit）で構成したり、複数のＥＣＵが協働して構成したりしてもよい。
制御装置６０は、第１の圧力センサ４８、第２の圧力センサ４９、温度センサ５０により測定された情報に基づいて、モータ３０、ヒータ４２、第１のバルブ４６、第２のバルブ４７を制御する。
制御装置６０は、第１の圧力センサ４８、第２の圧力センサ４９、温度センサ５０により測定された情報に基づいて、モータ３０、ヒータ４２、第１のバルブ４６、第２のバルブ４７を制御する。
【0021】
図２は、本実施例に係る触媒暖機システム１０の制御装置６０が実行する処理を示すフローチャートである。図２のフローチャートは、例えば、制御装置６０のＥＣＵに含まれるＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。また、図２のフローチャートは、エンジン２０を駆動させていない場合であって、触媒４３が活性化温度となっていない場合に実行される。ここで、エンジン２０を駆動させていない場合とは、エンジン２０の始動前の状態や、ハイブリッド車両等においてエンジン２０の駆動を一時的に停止させてモータ３０のみを駆動させている状態が含まれる。
【0022】
Ｓ１０では、制御装置６０は、燃料を噴射せずにモータ３０に通電して作動させることにより、駆動していないエンジン２０を動作させる。したがって、吸気管から取り込んだ気体（新気）が、燃焼せずにエンジン２０を経由してそのまま排気浄化装置４０の排気通路４１に沿って流れる。また、制御装置６０は、第１のバルブ４６を閉めるとともにヒータ４２を発熱させる。したがって、排気通路４１に流れた気体は、ヒータ４２によって暖められ、対流熱伝達によって触媒４３を昇温させることができる。また、第１のバルブ４６が閉じていることにより、触媒４３を昇温させた気体は、外部に排出されずにバイパス通路４４の流入口４５ａを通ってバイパス通路４４に流入する。また、制御装置６０は、カウンタＴ（継続時間）を０にリセットして、カウントを開始する。
【0023】
Ｓ１１では、制御装置６０は、バイパス通路４４の圧力（流出口４５ｂの圧力）が排気通路４１の圧力よりも大きいか否かを判定する。具体的に、制御装置６０は、第２の圧力センサ４９により測定される圧力Ｐ２と、第１の圧力センサ４８により測定される圧力Ｐ１とを比較して、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力Ｐ２が排気通路４１の圧力Ｐ１よりも大きい（Ｐ２＞Ｐ１）か否かを判定する。バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力が排気通路４１の圧力よりも大きい場合にはＳ１２に進む。
【0024】
Ｓ１２では、制御装置６０は、第２のバルブ４７を開く。このように、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力が排気通路４１の圧力よりも大きい場合に第２のバルブ４７を開くことにより、バイパス通路４４の気体をバイパス通路４４の流出口４５ｂから排気通路４１に流出させることができる。
図３は、Ｓ１２の処理を実行した後の触媒暖機システム１０の状態を示す図である。
図３では、気体の流れを矢印Ａ１で示している。図３に示すように、触媒４３を昇温させた気体は、外部に排出されずにバイパス通路４４の流入口４５ａを通ってバイパス通路４４に流入して、バイパス通路４４の流出口４５ｂを通って排気通路４１に流出される。したがって、一度、触媒４３を昇温させた気体は、排気通路４１に再循環されることから、再びヒータ４２によって暖められ、触媒４３を昇温するために再利用されることから、触媒４３を早期に暖機することができる。
図３は、Ｓ１２の処理を実行した後の触媒暖機システム１０の状態を示す図である。
図３では、気体の流れを矢印Ａ１で示している。図３に示すように、触媒４３を昇温させた気体は、外部に排出されずにバイパス通路４４の流入口４５ａを通ってバイパス通路４４に流入して、バイパス通路４４の流出口４５ｂを通って排気通路４１に流出される。したがって、一度、触媒４３を昇温させた気体は、排気通路４１に再循環されることから、再びヒータ４２によって暖められ、触媒４３を昇温するために再利用されることから、触媒４３を早期に暖機することができる。
【0025】
図２のフローチャートに戻り、Ｓ１１においてバイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力が排気通路４１の圧力よりも大きくない場合にはＳ１３に進む。
Ｓ１３では、制御装置６０は、第２のバルブ４７を閉じる。このように、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力が排気通路４１の圧力よりも大きくない場合に第２のバルブ４７を閉じることにより、排気通路４１の気体が流出口４５ｂからバイパス通路４４に逆流しないようにすることができる。
Ｓ１３では、制御装置６０は、第２のバルブ４７を閉じる。このように、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力が排気通路４１の圧力よりも大きくない場合に第２のバルブ４７を閉じることにより、排気通路４１の気体が流出口４５ｂからバイパス通路４４に逆流しないようにすることができる。
【0026】
Ｓ１４では、制御装置６０は、触媒４３が活性化温度になったか否かを判定する。具体的に、制御装置６０は、温度センサ５０により測定された温度に基づいて触媒４３が活性化温度になったか否かを判定する。活性化温度になっていない場合にはＳ１５に進む。
Ｓ１５では、制御装置６０は、バイパス通路４４の圧力（流出口４５ｂの圧力）および排気通路４１の圧力が所定の条件であるか否かを判定する。具体的に、制御装置６０は、第２の圧力センサ４９により測定される圧力Ｐ２と、第１の圧力センサ４８により測定される圧力Ｐ１とを取得して、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力Ｐ２から排気通路４１の圧力Ｐ１を減算した値が閾値（圧力Ｐｔｈ１）よりも小さく（Ｐ２－Ｐ１＜Ｐｔｈ１）、かつバイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力Ｐ２が閾値（圧力Ｐｔｈ２）よりも大きい（Ｐ２＞Ｐｔｈ２）か否かを判定する。
Ｓ１５では、制御装置６０は、バイパス通路４４の圧力（流出口４５ｂの圧力）および排気通路４１の圧力が所定の条件であるか否かを判定する。具体的に、制御装置６０は、第２の圧力センサ４９により測定される圧力Ｐ２と、第１の圧力センサ４８により測定される圧力Ｐ１とを取得して、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力Ｐ２から排気通路４１の圧力Ｐ１を減算した値が閾値（圧力Ｐｔｈ１）よりも小さく（Ｐ２－Ｐ１＜Ｐｔｈ１）、かつバイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力Ｐ２が閾値（圧力Ｐｔｈ２）よりも大きい（Ｐ２＞Ｐｔｈ２）か否かを判定する。
【0027】
ここで、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力Ｐ２から排気通路４１の圧力Ｐ１を減算した値と、閾値（圧力Ｐｔｈ１）とを比較するのは、バイパス通路４４の流出口４５ｂから排気通路４１に気体を流出させることができるか否かを判定するためである。すなわち、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力Ｐ２が排気通路４１の圧力Ｐ１よりもある程度大きいことにより、バイパス通路４４から排気通路４１に気体が流出されると推定できる。一方、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力Ｐ２と排気通路４１の圧力Ｐ１との差圧が小さい場合には、バイパス通路４４から排気通路４１に気体を流出できないために再循環が行われずに滞留していると推定できる。
また、バイパス通路４４の圧力Ｐ２と、閾値（圧力Ｐｔｈ２）とを比較するのは、吸気管から取り込んだ気体でバイパス通路４４（あるいは排気通路４１）が満されているか否かを判定するためである。すなわち、バイパス通路４４の圧力Ｐ２が小さいことで吸気管から気体を取り込むことができると推定できる。一方、バイパス通路４４の圧力Ｐ２が大きいと吸気管から気体を取り込むことができないために再循環が行われずに気体が滞留していると推定できる。
また、バイパス通路４４の圧力Ｐ２と、閾値（圧力Ｐｔｈ２）とを比較するのは、吸気管から取り込んだ気体でバイパス通路４４（あるいは排気通路４１）が満されているか否かを判定するためである。すなわち、バイパス通路４４の圧力Ｐ２が小さいことで吸気管から気体を取り込むことができると推定できる。一方、バイパス通路４４の圧力Ｐ２が大きいと吸気管から気体を取り込むことができないために再循環が行われずに気体が滞留していると推定できる。
【0028】
所定の条件を満たさない場合にはＳ１６に進み、所定の条件を満たす場合にはＳ１７に進む。
Ｓ１６では、制御装置６０は、カウンタＴ（継続時間）を０にリセットした上で、カウントを開始してＳ１１に戻る。
Ｓ１６では、制御装置６０は、カウンタＴ（継続時間）を０にリセットした上で、カウントを開始してＳ１１に戻る。
【0029】
Ｓ１７では、制御装置６０は、カウンタＴ（継続時間）が所定の期間（Ｔｔｈ）よりも長いか否かを判定する。このように判定するのは、Ｓ１５の所定の条件が満たす状態、すなわち再循環が行われずに気体が滞留している状態が、どの程度継続しているかを判定するためである。カウンタＴが所定の期間（Ｔｔｈ）よりも長い場合にはＳ１８に進み、カウンタＴが所定の期間（Ｔｔｈ）よりも長くない場合にはＳ１１に戻る。
【0030】
Ｓ１８では、制御装置６０は、第１のバルブ４６を開き、第２のバルブ４７を閉じる。第１のバルブ４６を開くことにより、排気通路４１に滞留している気体が、吸気管から取り込んだ気体によって押し出され、排気通路４１から外部に排出される。このとき、排気通路４１に滞留している気体はヒータ４２によって暖められていることから、排気通路４１内を通って外部に排出されるときに、対流熱伝達によって触媒４３を昇温させながら排出される。
【0031】
図４は、Ｓ１８の処理により、第１のバルブ４６を開いたときの触媒暖機システム１０の状態を示す図である。
図４は、気体の流れを矢印Ａ２で示している。図４に示すように、ヒータ４２により暖められた気体が滞留している場合であっても、第１のバルブ４６を開くことにより触媒４３を昇温させながら、排気通路４１内を通って外部に排出される。また、第２のバルブ４７を閉じることにより、触媒４３に熱を伝えるはずの気体がヒータ４２および触媒４３を通らずに、バイパス通路４４を経由して外部に排出されることを防止することができる。
また、制御装置６０は、第１のバルブ４６を開いてから一定時間が経過することにより第１のバルブ４６を閉じた上でＳ１１に戻り、触媒４３が活性化温度になるまでＳ１１からＳ１８までの処理を続ける。なお、Ｓ１８では第２のバルブ４７を閉じる場合について説明したが、第２のバルブ４７を開いてもよい。
図４は、気体の流れを矢印Ａ２で示している。図４に示すように、ヒータ４２により暖められた気体が滞留している場合であっても、第１のバルブ４６を開くことにより触媒４３を昇温させながら、排気通路４１内を通って外部に排出される。また、第２のバルブ４７を閉じることにより、触媒４３に熱を伝えるはずの気体がヒータ４２および触媒４３を通らずに、バイパス通路４４を経由して外部に排出されることを防止することができる。
また、制御装置６０は、第１のバルブ４６を開いてから一定時間が経過することにより第１のバルブ４６を閉じた上でＳ１１に戻り、触媒４３が活性化温度になるまでＳ１１からＳ１８までの処理を続ける。なお、Ｓ１８では第２のバルブ４７を閉じる場合について説明したが、第２のバルブ４７を開いてもよい。
【0032】
図２のフローチャートに戻り、Ｓ１４において触媒４３が活性化温度になった場合にはＳ１９に進む。
Ｓ１９では、制御装置６０は、モータ３０の作動を停止することにより、エンジン２０の動作を停止させる。したがって、吸気管から気体が取り込まれなくなる。また、制御装置６０は、第１のバルブ４６を開くとともに、第２のバルブ４７を閉じる。更に、制御装置６０は、ヒータ４２の発熱を停止させる。
ここでは、触媒４３が既に活性化温度になっているためにエンジン２０を始動した場合であっても、エンジン２０の始動直後から触媒４３によって排気ガスを浄化することができる。また、第１のバルブ４６が開いていることから浄化した排気ガスを排気通路４１から外部に排出することができる。更に、第２のバルブ４７が閉じていることから、排気ガスが、触媒４３を通らずにバイパス通路４４を経由して外部に排出されることを防止することができる。
Ｓ１９の処理が終了することにより、図２のフローチャートの処理を終了する。
Ｓ１９では、制御装置６０は、モータ３０の作動を停止することにより、エンジン２０の動作を停止させる。したがって、吸気管から気体が取り込まれなくなる。また、制御装置６０は、第１のバルブ４６を開くとともに、第２のバルブ４７を閉じる。更に、制御装置６０は、ヒータ４２の発熱を停止させる。
ここでは、触媒４３が既に活性化温度になっているためにエンジン２０を始動した場合であっても、エンジン２０の始動直後から触媒４３によって排気ガスを浄化することができる。また、第１のバルブ４６が開いていることから浄化した排気ガスを排気通路４１から外部に排出することができる。更に、第２のバルブ４７が閉じていることから、排気ガスが、触媒４３を通らずにバイパス通路４４を経由して外部に排出されることを防止することができる。
Ｓ１９の処理が終了することにより、図２のフローチャートの処理を終了する。
【0033】
以上のように、本実施例によれば、触媒暖機システム１０は、排気通路４１のうち触媒４３よりも下流に配置され、排気通路４１を遮断可能な第１のバルブ４６と、排気通路４１のうち、触媒４３と第１のバルブ４６の間の空間と、ヒータ４２よりも上流の空間とを連通させるバイパス通路４４と、を備える。第１のバルブ４６により排気通路４１を遮断することにより、ヒータ４２によって暖められた気体が、触媒４３を昇温させた後にバイパス通路４４を通ってヒータ４２の上流に流出され、排気通路４１に再循環される。したがって、一度、触媒４３を昇温させた気体は、排気通路４１に再循環されることから、再びヒータ４２によって暖められ、触媒４３を昇温するために再利用されることから、触媒４３を早期に暖機することができる。このように、触媒４３を昇温させた気体を再循環させることにより、新たに気体を取り込むよりも早期に触媒４３を暖機することができる。また、再循環させるときのモータ３０の出力は、新たに気体を取り込むときのモータ３０の出力よりも低減させることができる。
【0034】
また、本実施例によれば、モータ３０は、第１のバルブ４６により排気通路４１を遮断している状態で燃料を噴射させないままエンジン２０を動作させることにより排気通路４１に気体を送り込む。このように、モータ３０により気体を排気通路４１に送り込むことにより、触媒４３を昇温させた気体を排気通路４１に再循環されることができる。
【0035】
また、本実施例によれば、触媒暖機システム１０はバイパス通路４４の流出口４５ｂに配置され、排気通路４１への気体の流出を制御する第２のバルブ４７を備える。第２のバルブ４７を備えることにより、触媒４３に熱を伝えるはずの気体がヒータ４２および触媒４３を通らずに、バイパス通路４４を経由して外部に排出されることを防止することができる。
【0036】
また、本実施例によれば、触媒暖機システム１０はバイパス通路４４の圧力と、排気通路４１であってヒータ４２の上流の圧力との相対圧に応じて、気体の出入りを制御する第２のバルブ４７を備える。第２のバルブ４７を備えることにより、触媒４３に熱を伝えるはずの気体がヒータ４２および触媒４３を通らずに、バイパス通路４４を経由して外部に排出されることを防止することができる。
【0037】
（第２実施例）
図５は、第２実施例に係る触媒暖機システム１１０を備えた車両の概略構成を示す図である。本実施例の触媒暖機システム１１０は、内燃機関としてのエンジン２０、モータ３０、排気浄化装置１４０、制御装置６０等を備える。本実施例の排気浄化装置１４０は、第１実施例の第２のバルブ４７を第２のバルブ１４７に置換し、第１実施例の第２の圧力センサ４８を削除したものである。なお、図１と同様の構成は、同一符号を付して説明を省略する。
図５は、第２実施例に係る触媒暖機システム１１０を備えた車両の概略構成を示す図である。本実施例の触媒暖機システム１１０は、内燃機関としてのエンジン２０、モータ３０、排気浄化装置１４０、制御装置６０等を備える。本実施例の排気浄化装置１４０は、第１実施例の第２のバルブ４７を第２のバルブ１４７に置換し、第１実施例の第２の圧力センサ４８を削除したものである。なお、図１と同様の構成は、同一符号を付して説明を省略する。
【0038】
第２のバルブ１４７は、バイパス通路４４の流出口４５ｂに配置される。第２のバルブ１４７は、バイパス通路４４と排気通路４１との間の気体の流出入を制御する。第２のバルブ１４７は、一方向にしか流れないチェックバルブ（逆止弁）であり、バイパス通路４４から排気通路４１への気体の流出を許容するが、逆に排気通路４１からバイパス通路４４への気体の流入を禁止する。第２のバルブ１４７は、自身の構造に基づき、バイパス通路４４の圧力と、排気通路４１であってヒータ４２の上流の圧力との相対圧に応じて、バイパス通路４４から排気通路４１への気体の流出を制御する。具体的には、第２のバルブ１４７は、バイパス通路４４の圧力が排気通路４１の圧力よりも高い場合（あるいは所定圧力以上、高い場合）に、バイパス通路４４から排気通路４１への気体の流出を許容する。
【0039】
図６は、本実施例に係る触媒暖機システム１１０の制御装置６０が実行する処理を示すフローチャートである。なお、図６のフローチャートは、図２のフローチャートのＳ１１～Ｓ１３を削除したものであり、図２のフローチャートと同様の処理は適宜、説明を省略する。
【0040】
Ｓ２０では、制御装置６０は、燃料を噴射せずにモータ３０を作動させることにより、エンジン２０を動作させる。また、制御装置６０は、第１のバルブ４６を閉めるとともにヒータ４２を発熱させ、更にカウンタＴ（継続時間）を０にリセットして、カウントを開始する。この処理は、Ｓ１０と同様の処理である。
Ｓ２０の処理によって、吸気管から取り込んだ気体（新気）が、燃焼せずにエンジン２０を経由してそのまま排気浄化装置４０の排気通路４１に沿って流れる。排気通路４１に流れた気体は、ヒータ４２によって暖められ、対流熱伝達によって触媒４３を昇温させることができる。また、第１のバルブ４６が閉じていることにより、触媒４３を昇温させた気体は、外部に排出されずにバイパス通路４４の流入口４５ａを通ってバイパス通路４４に流入する。バイパス通路４４の気体の圧力が排気通路４１の圧力よりも高くなる（あるいは所定圧力以上、高くなる）ことにより第２のバルブ１４７が開くために、バイパス通路４４の気体がバイパス通路４４の流出口４５ｂから排気通路４１に流出される。したがって、第１実施例と同様に、一度、触媒４３を昇温させた気体は、排気通路４１に再循環されることから、再びヒータ４２によって暖められ、触媒４３を昇温するために再利用されることから、触媒４３を早期に暖機することができる。
Ｓ２０の処理によって、吸気管から取り込んだ気体（新気）が、燃焼せずにエンジン２０を経由してそのまま排気浄化装置４０の排気通路４１に沿って流れる。排気通路４１に流れた気体は、ヒータ４２によって暖められ、対流熱伝達によって触媒４３を昇温させることができる。また、第１のバルブ４６が閉じていることにより、触媒４３を昇温させた気体は、外部に排出されずにバイパス通路４４の流入口４５ａを通ってバイパス通路４４に流入する。バイパス通路４４の気体の圧力が排気通路４１の圧力よりも高くなる（あるいは所定圧力以上、高くなる）ことにより第２のバルブ１４７が開くために、バイパス通路４４の気体がバイパス通路４４の流出口４５ｂから排気通路４１に流出される。したがって、第１実施例と同様に、一度、触媒４３を昇温させた気体は、排気通路４１に再循環されることから、再びヒータ４２によって暖められ、触媒４３を昇温するために再利用されることから、触媒４３を早期に暖機することができる。
【0041】
Ｓ２４では、制御装置６０は、触媒４３が活性化温度になったか否かを判定する。この処理は、Ｓ１４と同様の処理である。活性化温度になっていない場合にはＳ２５に進み、活性化温度になった場合にはＳ２９に進む。
Ｓ２５では、制御装置６０は、バイパス通路４４の圧力（流出口４５ｂの圧力）が所定の条件であるか否かを判定する。具体的に、制御装置６０は、第２の圧力センサ４９により測定される圧力Ｐ２を取得して、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力Ｐ２が閾値（圧力Ｐｔｈ２）よりも大きい（Ｐ２＞Ｐｔｈ２）か否かを判定する。バイパス通路４４の圧力Ｐ２が大きいと吸気管から気体を取り込むことができないために再循環が行われずに気体が滞留していると推定できる。
Ｓ２５では、制御装置６０は、バイパス通路４４の圧力（流出口４５ｂの圧力）が所定の条件であるか否かを判定する。具体的に、制御装置６０は、第２の圧力センサ４９により測定される圧力Ｐ２を取得して、バイパス通路４４の流出口４５ｂの圧力Ｐ２が閾値（圧力Ｐｔｈ２）よりも大きい（Ｐ２＞Ｐｔｈ２）か否かを判定する。バイパス通路４４の圧力Ｐ２が大きいと吸気管から気体を取り込むことができないために再循環が行われずに気体が滞留していると推定できる。
【0042】
所定の条件を満たさない場合にはＳ２６に進み、所定の条件を満たす場合にはＳ２７に進む。
Ｓ２６では、制御装置６０は、カウンタＴ（継続時間）を０にリセットした上で、カウントを開始してＳ２４に戻る。この処理は、Ｓ１６と同様の処理である。
Ｓ２７では、制御装置６０は、カウンタＴ（継続時間）が所定の期間（Ｔｔｈ）よりも長いか否かを判定する。この処理は、Ｓ１７と同様の処理である。カウンタＴが所定の期間（Ｔｔｈ）よりも長い場合にはＳ２８に進み、カウンタＴが所定の期間（Ｔｔｈ）よりも長くない場合にはＳ２４に戻る。
Ｓ２６では、制御装置６０は、カウンタＴ（継続時間）を０にリセットした上で、カウントを開始してＳ２４に戻る。この処理は、Ｓ１６と同様の処理である。
Ｓ２７では、制御装置６０は、カウンタＴ（継続時間）が所定の期間（Ｔｔｈ）よりも長いか否かを判定する。この処理は、Ｓ１７と同様の処理である。カウンタＴが所定の期間（Ｔｔｈ）よりも長い場合にはＳ２８に進み、カウンタＴが所定の期間（Ｔｔｈ）よりも長くない場合にはＳ２４に戻る。
【0043】
Ｓ２８では、制御装置６０は、第１のバルブ４６を開く。第１のバルブ４６を開くことにより、排気通路４１に滞留する気体が、吸気管から取り込んだ気体によって押し出され、排気通路４１から外部に排出される。また、制御装置６０は、第１のバルブ４６を開いてから一定時間が経過することにより第１のバルブ４６を閉じる。この処理は、Ｓ１８と同様の処理である。
Ｓ２９では、制御装置６０は、モータ３０の作動を停止することにより、エンジン２０の動作を停止させ、吸気管からの気体の取り込みを停止する。また、制御装置６０は、第１のバルブ４６を開くとともに、ヒータ４２の発熱を停止させる。
ここでは、触媒４３が既に活性化温度になっているためにエンジン２０を始動した場合であっても、エンジン２０の始動直後から触媒４３によって排気ガスを浄化することができる。また、第１のバルブ４６が開いていることから浄化した排気ガスを排気通路４１から外部に排出することができる。更に、第２のバルブ１４７はチェックバルブであることから、排気ガスが、触媒４３を通らずにバイパス通路４４を経由して外部に排出されることを防止することができる。
Ｓ２９の処理が終了することにより、図６のフローチャートの処理を終了する。
Ｓ２９では、制御装置６０は、モータ３０の作動を停止することにより、エンジン２０の動作を停止させ、吸気管からの気体の取り込みを停止する。また、制御装置６０は、第１のバルブ４６を開くとともに、ヒータ４２の発熱を停止させる。
ここでは、触媒４３が既に活性化温度になっているためにエンジン２０を始動した場合であっても、エンジン２０の始動直後から触媒４３によって排気ガスを浄化することができる。また、第１のバルブ４６が開いていることから浄化した排気ガスを排気通路４１から外部に排出することができる。更に、第２のバルブ１４７はチェックバルブであることから、排気ガスが、触媒４３を通らずにバイパス通路４４を経由して外部に排出されることを防止することができる。
Ｓ２９の処理が終了することにより、図６のフローチャートの処理を終了する。
【0044】
以上のように、本実施例によれば、第２のバルブ１４７にチェックバルブを用いることにより、制御装置６０が第２のバルブ１４７を制御する必要がないことから、制御装置６０による処理負担の軽減を図ることができる。
【0045】
以上、本発明に係る各実施例について説明したが、本発明は上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能であり、各実施例の構成の一部または処理の一部を他の実施例の構成または処理に組み合わせてもよい。
【0046】
なお、本実施例では、第２のバルブ４７，１４７をバイパス通路４４の流出口４５ｂに配置する場合について説明したが、バイパス通路４４の流入口４５ａと流出口４５ｂとの間に配置してもよい。この場合、第２のバルブ４７，１４７はバイパス通路４４の流入口４５ａと流出口４５ｂとの間であって、流入口４５ａよりも流出口４５ｂの近くに配置することができる。
【符号の説明】
【0047】
１０、１１０：触媒暖機システム ２０：エンジン ３０：モータ ４０、１４０：排気浄化装置 ４１：排気通路 ４２：ヒータ ４３：触媒 ４４：バイパス通路 ４５ａ：流入口 ４５ｂ：流出口 ４６：第１のバルブ ４７：第２のバルブ ４８：第１の圧力センサ ４９：第２の圧力センサ ５０：温度センサ ６０：制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】