JP2025009480A - Vehicle exhaust system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の排気システムに関する。 The present invention relates to a vehicle exhaust system.
自動車等の車両において、内燃機関であるエンジンで発生する排気ガスを排気する排気経路に、排気ガスを浄化する触媒が設けられることがある。触媒は、その浄化性能を維持するために、触媒が活性化する温度である高温状態であることが求められる。
特許文献1には、金属製の内管に触媒担体が挿入されて収納され、内管の外部には外管が外装されて、内管と外管の間に断熱部材が介在する二重構造の触媒コンバータが開示されている。
In vehicles such as automobiles, a catalyst for purifying exhaust gas may be provided in an exhaust path for exhausting exhaust gas generated by an internal combustion engine. In order to maintain its purification performance, the catalyst is required to be in a high temperature state at which the catalyst is activated.
Patent Document 1 discloses a double-structure catalytic converter in which a catalyst carrier is inserted and housed in a metal inner tube, an outer tube is fitted to the outside of the inner tube, and an insulating member is interposed between the inner tube and the outer tube.
車両の運転状況によって、例えば燃料カット中でエンジンが回転しているときには、燃焼されない吸気(低温空気)が触媒側に流れて、触媒の温度が低下することがある。そのため、触媒が活性化する温度に昇温するまでの間は浄化性能が低下してしまうおそれがある。
特許文献1では、断熱効果によって触媒の暖気特性の改善を図り、排気浄化性能の向上を図ることが可能であるが、車両の運転状況によって低温空気が触媒側に流れて、触媒の温度が低下することについて考慮するものではない。
Depending on the vehicle's operating conditions, for example when the engine is running during fuel cut, unburned intake air (low temperature air) may flow to the catalyst side, causing the temperature of the catalyst to drop. As a result, there is a risk that the purification performance will decrease until the catalyst is heated to an activation temperature.
In Patent Document 1, it is possible to improve the warm-up characteristics of the catalyst by using an insulating effect, thereby improving exhaust purification performance, but it does not take into consideration the fact that low-temperature air flows toward the catalyst depending on the driving conditions of the vehicle, causing a drop in the catalyst temperature.
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、車両の運転状況に起因する触媒の温度の低下を抑制できるようにすることを目的とする。 The present invention was made in consideration of this situation, and aims to suppress the drop in catalyst temperature caused by the vehicle's driving conditions.
本発明の車両の排気システムは、車両に搭載される内燃機関で発生する排気ガスを排気する排気経路と、前記排気経路に設けられ、排気ガスを浄化する触媒とを備えた車両の排気システムであって、前記排気経路の前記触媒の上流側に設けられ、前記触媒側に流入する排気ガス量を調整する第1の弁と、前記車両の運転状況に応じて、前記第1の弁の開度を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。 The exhaust system of the present invention is a vehicle exhaust system that includes an exhaust path that exhausts exhaust gas generated by an internal combustion engine mounted on the vehicle, and a catalyst that is provided in the exhaust path and purifies the exhaust gas. It is characterized in that it also includes a first valve that is provided upstream of the catalyst in the exhaust path and adjusts the amount of exhaust gas that flows into the catalyst, and a control device that controls the opening degree of the first valve depending on the driving conditions of the vehicle.
本発明によれば、車両の運転状況に起因する触媒の温度の低下を抑制できるようになる。 The present invention makes it possible to suppress the drop in catalyst temperature caused by the vehicle's driving conditions.
本発明の一実施形態に係る車両の排気システムは、車両に搭載される内燃機関(1)で発生する排気ガスを排気する排気経路(4)と、前記排気経路(4)に設けられ、排気ガスを浄化する触媒(5)とを備えた車両の排気システムであって、前記排気経路(4)の前記触媒(5)の上流側に設けられ、前記触媒(5)側に流入する排気ガス量を調整する第1の弁(6)と、前記車両の運転状況に応じて、前記第1の弁(6)の開度を制御する制御装置(100)とを備える。
これにより、車両の運転状況によって低温空気が触媒(5)側に流れる状況では、第1の弁(6)の開度を絞ることで、触媒(5)側への低温空気の流入量を制限して、触媒(5)の温度の低下を抑制することができる。第1の弁(6)は触媒(5)の上流側にあるので、触媒(5)側への低温空気の流入そのものを防ぐことができ、低温空気が触媒(5)内で滞留することがない。
An exhaust system for a vehicle according to one embodiment of the present invention is an exhaust system for a vehicle comprising an exhaust path (4) for exhausting exhaust gas generated by an internal combustion engine (1) mounted on a vehicle, and a catalyst (5) provided in the exhaust path (4) for purifying the exhaust gas, a first valve (6) provided upstream of the catalyst (5) in the exhaust path (4) for adjusting the amount of exhaust gas flowing into the catalyst (5), and a control device (100) for controlling the opening degree of the first valve (6) in accordance with the driving conditions of the vehicle.
As a result, in a situation where low-temperature air flows toward the catalyst (5) due to the driving conditions of the vehicle, the opening of the first valve (6) is narrowed to limit the amount of low-temperature air flowing into the catalyst (5), thereby suppressing a drop in the temperature of the catalyst (5). Since the first valve (6) is located upstream of the catalyst (5), it is possible to prevent the low-temperature air from flowing into the catalyst (5), and the low-temperature air does not stagnate within the catalyst (5).
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。
図1に、実施例に係る車両の排気システムの概略構成を示す。車両は、内燃機関であるエンジン1を搭載した自動車である。
エンジン1は、その詳細な説明は省略するが、シリンダ内において燃料を燃焼させ、それによって発生した燃焼ガスを用いて自動車の駆動力を得る。エンジン1には、吸気を導入する吸気経路2が接続する。吸気経路2は、エンジン1に接続する吸気管2aを含んで構成される。吸気側の各気筒には、燃料を噴射するインジェクタ3が設置される。また、エンジン1には、エンジン1で発生する排気ガスを排気する排気経路4が接続する。排気経路4は、エンジン1に接続する排気管4a、触媒コンバータ(以下、単に触媒と称する)5を含んで構成される。触媒5は、排気ガス中の有害物質を酸化、還元によって浄化する三元触媒等である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 shows a schematic configuration of an exhaust system for a vehicle according to an embodiment of the present invention. The vehicle is an automobile equipped with an engine 1, which is an internal combustion engine.
Although a detailed description of the engine 1 is omitted, the engine 1 burns fuel in cylinders and obtains driving force for the automobile using the combustion gas generated by the combustion. An
排気経路4の触媒5の上流側には、触媒5側に流入する排気ガス量を調整する第1の弁6が設置される。また、排気経路4の触媒5の下流側には、触媒5側から流出する排気ガス量を調整する第2の弁7が設置される。また、排気経路4には、触媒5の温度Tを検出する温度センサ8が設置される。
A
また、自動車には、ECU(Electronic Control Unit)100が搭載される。ECU100は、エンジン制御を司り、インジェクタ3による燃料噴射、吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミング、点火プラグによる点火時期等を制御する。
本実形例では、ECU100が、排気システムの制御装置として機能する。図1には、ECU100が排気システムの制御装置として機能するための機能構成を示す。ECU100は、排気システムの制御に必要な情報を取得する取得部101と、排気システムの制御に必要な判定を行う判定部102と、第1の弁6及び第2の弁7に指令を出力する出力部103とを備える。
ECU100には、アクセルペダル9aの操作を検出するアクセルペダルセンサ9の検出結果と、ブレーキペダル10aの操作を検出するブレーキペダルセンサ10の検出結果とが入力される。また、ECU100には、車速Vが入力される。また、ECU100には、温度センサ8で検出する触媒5の温度Tが入力される。
The automobile is also equipped with an ECU (Electronic Control Unit) 100. The ECU 100 is responsible for engine control, and controls fuel injection by the
In this embodiment, the
The ECU 100 receives the detection results of an accelerator pedal sensor 9 that detects the operation of an accelerator pedal 9a and a
ECU100において、取得部101は、アクセルペダルセンサ9から入力される検出結果と、ブレーキペダルセンサ10から入力される検出結果とを取得する。また、取得部101は、車速Vを取得する。また、取得部101は、温度センサ8から入力される触媒5の温度Tを取得する。なお、温度センサ8で触媒5の温度Tを直接的に検出する例としたが、例えば取得部101が、運転状況(負荷)や外気温度に基づいて触媒5の温度Tを推定演算するようにしてもよい。
In the
判定部102は、取得部101で取得したアクセルペダルセンサ9での検出結果、ブレーキペダルセンサ10での検出結果、車速Vに基づいて、自動車の運転状況を判定する。本実施例では、自動車の運転状況として、燃料カット中であるか否か、停車時であるか否かを判定する。また、判定部102は、取得部101で取得した触媒5の温度Tと、予め設定された閾値1、閾値2との関係を判定する。閾値1は、触媒5が劣化してしまう温度の上限(劣化温度上限)よりやや低い温度を想定したものである。また、閾値2は、触媒5が活性化する温度(活性化温度)よりやや高い温度を想定したものであり、閾値1よりも小さい値(閾値1よりも低い温度)である。
The
出力部103は、判定部102での判定結果に基づいて、すなわち自動車の運転状況、及び触媒5の温度Tに応じて、第1の弁6及び第2の弁7に指令を出力して、それぞれの開度を制御する。図3(a)には、第1の弁6及び第2の弁7を全閉とした状態を模式的に示す。また、図3(b)には、第1の弁6の開度を制限し、第2の弁7を全開とした状態を模式的に示す。また、図3(c)には、第1の弁6及び第2の弁7を全開とした状態を模式的に示す。なお、第2の弁7の開度を制限した状態の図示は省略するが、第1の弁6の開度を制限した状態と同様である。
Based on the result of the judgment by the
図2は、ECU100が実行する排気システムの制御処理の例を示すフローチャートである。図2のフローチャートは、繰り返し実行される。
ステップS1で、判定部102は、取得部101で取得したアクセルペダルセンサ9での検出結果及び/又はブレーキペダルセンサ10での検出結果に基づいて、燃料カット中であるか否かを判定する。燃料カット中であれば、惰性走行中、減速時、又はアイドリングストップ中であるといえる。燃料カット中である場合、ステップS2に進み、燃料カット中でない場合、ステップS10に進む。
Fig. 2 is a flowchart showing an example of a control process for the exhaust system executed by the
In step S1, the
ステップS2で、判定部102は、取得部101で取得した車速Vに基づいて、車速Vが0を超えているか否かを判定する。本実施例では、自動車が、車速の低下を検知してエンジン1を停止する、停車時エンジン停止機能(所謂アイドリングストップ機能)を有するものとする。車速Vが0を超えている場合、ステップS3に進み、車速Vが0を超えていない場合、すなわちエンジン1が停止中である場合、ステップS6に進む。
In step S2, the
ステップS3で、判定部102は、取得部101で取得した触媒5の温度Tが、閾値1未満であるか否かを判定する。閾値1は、触媒5の劣化温度上限よりやや低い温度を想定したものであり、本発明でいう第1の閾値に相当する。触媒5の温度Tが閾値1未満である場合、ステップS4に進み、触媒5の温度Tが閾値1未満でない場合、ステップS5に進む。
In step S3, the
ステップS4で、出力部103は、第1の弁(図2では弁1と記す)6に、その開度を制限する指令を出力する。開度を制限するとは、全開と比べて開度を絞ることをいう。燃料カット中は、エンジン1の回転により、燃焼されない吸気(低温空気)が触媒5側に流れて、触媒5の温度が低下する。そこで、第1の弁6の開度を制限することにより、触媒5側への低温空気の流入量を制限して、触媒5の浄化性能を維持すべく、触媒5の温度の低下を抑制する。
一方、ステップS5で、出力部103は、第1の弁6に、全開とする指令を出力する。触媒5の温度Tが閾値1(触媒5の劣化温度上限よりやや低い温度)を超えているときは、第1の弁6を全開として、触媒5側への低温空気の流入量を制限せず、触媒5の熱劣化を防止する。
In step S4, the
On the other hand, in step S5, the
ステップS6で、判定部102は、取得部101で取得した触媒5の温度Tが、閾値1未満であるか否かを判定する。閾値1が、本発明でいう第2の閾値に相当する。触媒5の温度Tが閾値1未満である場合、ステップS7に進み、触媒5の温度Tが閾値1未満でない場合、ステップS9に進む。なお、ステップS6でも劣化温度上限よりやや低い温度を想定した閾値を用いることから、ステップS3と同じ閾値1を用いたが、閾値1とは別の値にしてもよい。
In step S6, the
ステップS7で、出力部103は、第1の弁6に、全閉とする指令を出力する。そして、ステップS8で、出力部103は、第2の弁(図2では弁2と記す)7に、全閉とする指令を出力する。エンジン1が停止中であり、吸排気がないので、第1の弁6及び第2の弁7を全閉とすることができる。図3(a)に示すように、第1の弁6及び第2の弁7を全閉とすることにより、触媒5の上下流を塞いだ密閉空間を形成し、その保温効果により、触媒5の浄化性能を維持すべく、触媒5の温度の低下を抑制する。
一方、ステップS9で、出力部103は、第1の弁6に、全開とする指令を出力する。触媒5の温度Tが閾値1(触媒5の劣化温度上限よりやや低い温度)を超えているときは、第1の弁6を全開として、放熱を妨げないようにして、触媒5の熱劣化を防止する。
In step S7, the
On the other hand, in step S9, the
ステップS10で、出力部103は、第1の弁6に、全開とする指令を出力する。
ステップS11で、判定部102は、取得部101で取得した触媒5の温度Tが、閾値2未満であるか否かを判定する。閾値2は、触媒5の活性化温度よりやや高い温度を想定したものであり、閾値1よりも小さい値(閾値1よりも低い温度)である。閾値2が、本発明でいう第3の閾値に相当する。触媒5の温度Tが閾値2未満である場合、ステップS12に進み、触媒5の温度Tが閾値2未満でない場合、ステップS13に進む。
In step S10, the
In step S11, the
ステップS12で、出力部103は、第2の弁7に、その開度を制限する指令を出力する。通常の走行時(アクセルペダル9aの踏み込みがあり、燃料カット中でない走行時)に、触媒5の温度Tが閾値2(触媒5の活性化温度)未満であるときは、第2の弁7の開度を制限することにより、触媒5側からの排気ガスの流出量を制限して、高温の排気ガスを触媒5付近に滞留させて、触媒5の浄化性能を維持すべく、触媒5を昇温させる。
一方、ステップS13で、出力部103は、第2の弁7に、全開とする指令を出力する。通常の走行時(アクセルペダル9aの踏み込みがあり、燃料カット中でない走行時)には、触媒5を昇温させる必要があるとき以外(ステップS12)、ステップS10、S13を経て、図3(c)に示すように、第1の弁6及び第2の弁7を全開とする。
In step S12, the
On the other hand, in step S13, the
以上述べたように、車両の運転状況によって低温空気が触媒(5)側に流れる状況では、第1の弁6の開度を絞ることで、触媒5側への低温空気の流入量を制限して、触媒5の温度の低下を抑制することができる。第1の弁6は触媒5の上流側にあるので、触媒5側への低温空気の流入そのものを防ぐことができ、低温空気が触媒5内で滞留することがない。
As described above, when the vehicle's operating conditions cause cold air to flow toward the catalyst (5), the opening of the
以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、各実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、各実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
本実施例では、触媒5の上流側及び下流側にそれぞれ第1の弁6及び第2の弁7を設けたが、触媒5の上流側に第1の弁6を設けるだけでも、車両の運転状況に起因する触媒5の温度の低下を抑制できるようになる。この場合、図2のフローチャートにおいて、ステップS8、S11~S13の処理を省けばよい。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, each embodiment merely shows a specific example of the implementation of the present invention. The technical scope of the present invention is not limited to each embodiment. Various modifications of the present invention are possible without departing from the spirit of the present invention, and these modifications are also included in the technical scope of the present invention.
In this embodiment, the
1:エンジン、2:吸気経路、3:インジェクタ、4:排気経路、5:触媒、6:第1の弁、7:第2の弁、8:温度センサ、9:アクセルペダルセンサ、10:ブレーキペダルセンサ、100:ECU、101:取得部、102:判定部、103:出力部 1: engine, 2: intake path, 3: injector, 4: exhaust path, 5: catalyst, 6: first valve, 7: second valve, 8: temperature sensor, 9: accelerator pedal sensor, 10: brake pedal sensor, 100: ECU, 101: acquisition unit, 102: judgment unit, 103: output unit
Claims (6)
前記排気経路に設けられ、排気ガスを浄化する触媒とを備えた車両の排気システムであって、
前記排気経路の前記触媒の上流側に設けられ、前記触媒側に流入する排気ガス量を調整する第1の弁と、
前記車両の運転状況に応じて、前記第1の弁の開度を制御する制御装置とを備えることを特徴とする車両の排気システム。 An exhaust path for discharging exhaust gas generated by an internal combustion engine mounted on a vehicle;
A catalyst provided in the exhaust path for purifying exhaust gas,
a first valve provided in the exhaust path upstream of the catalyst and configured to adjust an amount of exhaust gas flowing into the catalyst;
a control device that controls an opening degree of the first valve in accordance with a driving condition of the vehicle.
前記制御装置は、前記第2の弁を制御することを特徴とする請求項1に記載の車両の排気システム。 a second valve provided in the exhaust path downstream of the catalyst and configured to adjust an amount of exhaust gas flowing out from the catalyst side;
2. The vehicle exhaust system of claim 1, wherein the controller controls the second valve.
前記制御装置は、燃料カット中ではなく、前記触媒の温度が、前記第1の閾値よりも小さい第3の閾値未満である場合、前記第2の弁の開度を制限することを特徴とする請求項2に記載の車両の排気システム。 a second valve provided in the exhaust path downstream of the catalyst and configured to adjust an amount of exhaust gas flowing out from the catalyst side;
3. The exhaust system of claim 2, wherein the control device limits the opening degree of the second valve when a fuel cut is not being performed and the temperature of the catalyst is lower than a third threshold value that is lower than the first threshold value.
前記制御装置は、前記第1の弁を全閉とするとともに、前記第2の弁も全閉とすることを特徴とする請求項3に記載の車両の排気システム。 a second valve provided in the exhaust path downstream of the catalyst and configured to adjust an amount of exhaust gas flowing out from the catalyst side;
4. The exhaust system for a vehicle according to claim 3, wherein the control device fully closes the first valve and also fully closes the second valve.
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