排ガス浄化装置
【課題】燃費悪化を抑制しつつ触媒暖機の早期完了を図った排ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】自身の温度が放出温度未満では排ガス中のＨＣを吸着し、自身の温度が放出温度以上になると吸着したＨＣを放出する吸着材と、自身の温度が活性化温度以上になると吸着材から放出されたＨＣを酸化する触媒と、吸着材の上流側に配置され、排ガスと熱交換して排ガスから熱回収する熱回収器と、を備える。そして、吸着材温度が放出温度未満であり、かつ、触媒温度が活性化温度未満である暖機要求状態の時に、熱回収器による熱回収量を減少させる熱回収減少制御を実施し（Ｓ１３）、かつ、内燃機関の出力を増大させる出力増大制御を実施し（Ｓ１８）、かつ、発電量増大制御（駆動負荷増大制御）を実施する（Ｓ１８）。
【解決手段】自身の温度が放出温度未満では排ガス中のＨＣを吸着し、自身の温度が放出温度以上になると吸着したＨＣを放出する吸着材と、自身の温度が活性化温度以上になると吸着材から放出されたＨＣを酸化する触媒と、吸着材の上流側に配置され、排ガスと熱交換して排ガスから熱回収する熱回収器と、を備える。そして、吸着材温度が放出温度未満であり、かつ、触媒温度が活性化温度未満である暖機要求状態の時に、熱回収器による熱回収量を減少させる熱回収減少制御を実施し（Ｓ１３）、かつ、内燃機関の出力を増大させる出力増大制御を実施し（Ｓ１８）、かつ、発電量増大制御（駆動負荷増大制御）を実施する（Ｓ１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着材で吸着させる排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排ガス中の特定成分（例えばＨＣ）を吸着する吸着材は、吸着材温度が放出温度Ｔ１未満ではＨＣを吸着し、放出温度Ｔ１以上になると吸着していたＨＣを放出する。そして、吸着材から放出されたＨＣを酸化する酸化触媒は、触媒温度が活性化温度Ｔ２以上になると活性化して酸化可能な状態となる。そして、活性化温度Ｔ２は放出温度Ｔ１よりも高温（Ｔ２＞Ｔ１）であるのが一般的である。要するに、酸化触媒の温度が活性化温度Ｔ２に達するまでの間、吸着材でＨＣを吸着させておく。
【０００３】
ところで、内燃機関の冷間始動時において、触媒温度を早期に活性化温度Ｔ２にまで上昇させるべく点火時期を遅角させる制御（点火遅角制御）が特許文献１，２等にて開示されている。但し、内燃機関の始動時から直ぐに点火遅角制御を実施すると、吸着されたＨＣが飽和量に達していない状態で吸着材温度が放出温度Ｔ１以上となり、吸着材による吸着能力が十分に発揮されなくなる。そこで、この種の排ガス浄化装置では、吸着材温度が放出温度Ｔ１に達した時点から点火遅角制御を開始させている。これにより、吸着材での吸着量を十分に増やしつつ触媒暖機の早期完了を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１６３７０号公報
【特許文献２】特開２００１−１６４９３０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、上述した特許文献１記載の制御では、点火時期を遅角させることで触媒暖機を図るものであるため、点火を遅角させることによる燃費悪化を招く。なお、この問題は、排ガス中のＨＣを吸着して酸化させる場合に限らず、例えばＮＯｘを吸着して還元させる場合にも同様に生じ得る。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃費悪化を抑制しつつ触媒暖機の早期完了を図った排ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明では、自身の温度が放出温度未満では内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着し、自身の温度が前記放出温度以上になると吸着した前記特定成分を放出する吸着材と、自身の温度が前記放出温度より高い活性化温度以上になると、前記吸着材から放出された前記特定成分を酸化又は還元する触媒と、前記吸着材の上流側に配置され、排ガスと熱交換して排ガスから熱回収する熱回収器と、前記吸着材の温度が前記放出温度以上であり、かつ、前記触媒の温度が前記活性化温度未満である暖機要求状態であるか否かを判定する判定手段と、前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて前記熱回収器による熱回収量を減少させる熱回収減少制御を実施する熱回収減少制御手段と、前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて前記内燃機関の出力を増大させる出力増大制御を実施する出力増大制御手段と、前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて、前記内燃機関の出力により駆動する機器の駆動負荷を増大させる駆動負荷増大制御を実施する駆動負荷増大制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、排ガスから熱回収する熱回収器を吸着材の上流側に配置し、暖機要求状態である時には熱回収量を減少させる（熱回収減少制御）ので、内燃機関の始動直後における排ガス温度上昇を促進できる。さらに、暖機要求状態である時には内燃機関の出力を増大させる（出力増大制御）ので、内燃機関の始動直後における排ガス温度上昇をより一層促進できる。したがって、点火時期を遅角させることなく（或いは点火遅角量を抑制して）排ガス温度上昇を促進できるので、点火時期遅角による燃費悪化を抑制しつつ触媒暖機の早期完了を図ることができる。
【００１０】
ここで、出力増大制御を実施すると、運転者の出力要求に反して内燃機関の出力が増大し、例えば車両の走行出力が増大して運転者に違和感を与えてしまうことが懸念される。この懸念に対し上記発明によれば、出力増大制御を実施している時には内燃機関の出力により駆動する機器の駆動負荷を増大さる（駆動負荷増大制御）ので、運転者の走行出力要求に対する実際の走行出力が、出力増大制御を実施することに伴い増大することを解消できる。よって、上述した「運転者に違和感を与えてしまう」といった懸念を解消できる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記暖機要求状態であると判定されている時に前記出力増大制御を実施することなく前記熱回収減少制御を実施することで、前記触媒へ供給する熱エネルギを所定値以上確保できるか否かを判定する出力増大要否判定手段を備え、前記出力増大要否判定手段により前記熱エネルギを所定値以上確保できないと判定されたことを条件として、前記出力増大制御を実施することを特徴とする。
【００１２】
これによれば、出力増大制御を実施しなくとも熱回収減少制御の実施だけで触媒暖機に要求される熱エネルギを排ガスから供給できる場合には、出力増大制御は実施させずに熱回収増大制御を実施させることとなるので、出力増大制御の実施により燃費が悪化する機会を減らすことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、前記機器は、前記内燃機関の出力により駆動して発電する発電機であり、バッテリの充電状態が、前記出力増大制御による出力増大分により前記発電機で発電された電力を充電可能な状態であるか否かを判定する発電力増大可否判定手段を備え、前記出力増大分により発電された電力を充電可能な状態であると判定されたことを条件として、前記出力増大制御を実施することを特徴とする。
【００１４】
例えば、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が満充電（ＳＯＣ＝１００％）或いは１００％に近い状態である場合には、内燃機関の出力増大分を発電機で発電しても、その発電電力をバッテリへ充電させることができない（充電できたとしても過充電状態となりバッテリ寿命が短くなる）。これに対し上記発明によれば、バッテリのＳＯＣが高く出力増大分で発電した電力を充電できない状態である場合には、出力増大制御の実施は許可されないので、「出力増大制御により車両の走行出力が増大して運転者に違和感を与えてしまう」といった懸念を確実に解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態において、エンジン制御システム全体の概略構成を示す図。
【図２】図１の浄化装置単体を示す図。
【図３】第１実施形態において、熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】図３の処理を実施したことによる一態様を示すタイムチャート。
【図５】本発明の第２実施形態において、熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を実施したことによる一態様を示すタイムチャート。
【図６】本発明の第３実施形態において、エンジン制御システム全体の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００１７】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる排ガス浄化装置は、点火式のガソリンエンジン（内燃機関）に適用されたものであり、先ず、図１を用いてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
【００１８】
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２には、スロットル開度を調整するスロットルバルブ１３が設けられ、各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１４の各気筒の分岐管部には、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁１５が取り付けられている。
【００１９】
一方、エンジン１１の排気管１６のうち排気マニホールド１７の下流側部分には、排ガス中の有害成分を低減させる浄化装置３０が設置されている。図２（ａ）は浄化装置３０を排ガス流れ方向から見た図であり、図２（ｂ）は（ａ）の拡大図である。図２に示すように、浄化装置３０は、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを浄化する三元触媒又はＨＣ，ＣＯを浄化する酸化触媒（以下、単に「触媒３３」と記載）と、ＨＣを吸着する吸着材３２とを有して構成されている。
【００２０】
より詳細に説明すると、浄化装置３０は、コージェライト等のセラミックでハニカム状に形成された担体３１の内壁面に、ゼオライト等の吸着材３２をコーティングし、この吸着材３２の表面に三元触媒又は酸化触媒等の触媒３３をコーティング等により担持させたものである。触媒３３は無数の微細孔を有する多孔状に形成され、排ガス中のＨＣが触媒３３の微細孔を通過して吸着材３２に吸着されるようになっている。
【００２１】
浄化装置３０の触媒３３の担持量は、浄化装置３０の上流部よりも下流部の方が多くなるように形成され、浄化装置３０の下流部でのＨＣ浄化反応量を多くするようにしている。また、吸着材３２を形成しているゼオライトは、その原料であるシリカ／アルミナの比が大きいほど耐熱性が良くなるが、ＨＣ吸着率が低下してしまうという特性をもっているため、浄化装置３０の吸着材３２（ゼオライト）は、高熱に晒される上流部のシリカ／アルミナの比を大きくして耐熱性を確保し、上流部よりも温度が低くなる下流部のシリカ／アルミナの比を小さくしてＨＣ吸着率を高めるようにしている。
【００２２】
吸着材３２は、自身の温度が放出温度Ｔ１未満となっている低温時には、排ガス中のＨＣを吸着する。一方、自身の温度が放出温度Ｔ１以上になると、吸着しているＨＣが離脱して放出される。また、触媒３３は、自身の温度が活性化温度Ｔ２（例えば約２５０℃）以上になると活性化して、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを酸化、還元する機能が発揮されるようになる。そして、活性化温度Ｔ２は放出温度Ｔ１よりも高い温度である。
【００２３】
そして、排ガス温度が低温となっているエンジン１１の冷間始動時には、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２未満となっているため触媒３３は未活性状態であり、エンジン１１から排出されるＨＣを浄化することができない。そこで、触媒３３が未活性でＨＣを浄化できない期間には、浄化装置３０に流入する排ガス中のＨＣは、触媒３３の微細孔を通過して吸着材３２に一旦吸着される。その後、浄化装置３０の温度が上昇して、吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１まで上昇するとともに触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２まで上昇すると、吸着材３２から離脱したＨＣが触媒３３で酸化されて浄化されることとなる。
【００２４】
なお、触媒３３は吸着材３２の上層側に担持されているので、触媒３３は排ガスに直接晒されることとなる。そのため、触媒温度Ｔｃは吸着材温度Ｔａよりも常に高温となる。よって、吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１に達してＨＣが放出される時期から、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達して浄化可能になる時期までの時間を短くすることができる。よって、吸着材３２から放出されるＨＣが触媒３３で浄化されることなく浄化装置３０から排出されてしまうことを抑制できる。
【００２５】
エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ１８」と記載）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された燃料噴射制御プログラム（図示せず）を実行することで、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度及びエンジン負荷）に応じて燃料噴射弁１５の燃料噴射量を制御する。具体的には、エンジン回転速度及びエンジン負荷と最適噴射量との関係を予め試験して取得しておき、その試験に基づき作成されたエンジン回転速度及びエンジン負荷と最適噴射量との関係を示す噴射量マップを参照して、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき最適噴射量（目標噴射量）を算出する。
【００２６】
また、ＥＣＵ１８は、前記ＲＯＭに記憶された点火制御プログラム（図示せず）を実行することで、点火プラグ１９の点火時期を制御する。具体的には、エンジン回転速度及びエンジン負荷と最適噴射量との関係を予め試験して取得しておき、その試験に基づき作成されたエンジン回転速度及びエンジン負荷と最適点火時期との関係を示す点火時期マップを参照して、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき最適点火時期（目標点火時期）を算出する。
【００２７】
そして、エンジン１１の冷間始動時には、燃料噴射量を増量させる増量補正や、点火時期を遅角させる遅角補正等の触媒暖機制御（点火遅角制御）を実施することで、排ガス温度の上昇を促進させて触媒３３の早期活性化を図ることができる。
【００２８】
図１に示すエンジン１１は、冷却水（熱媒体）により冷却される水冷式であり、エンジン１１と熱交換した冷却水はラジエータ２０により外気と熱交換して冷却される。エンジン１１及びラジエータ２０間にて冷却水を循環させる循環配管２１には、ラジエータ２０をバイパスして冷却水を循環させるバイパス配管２２が接続されている。そして、冷却水温度が所定以下である冷間始動時には、ラジエータ２０をバイパスしてバイパス配管２２を冷却水が循環するようサーモスタット２３（切替バルブ）が作動する。これによりエンジン１１の暖機促進が図られる。一方、冷却水温度が所定以上であれば、冷却水がラジエータ２０を循環するようサーモスタット２３が作動する。
【００２９】
なお、エンジン出力を駆動源として作動するウォータポンプ２４により冷却水は循環する。したがって、エンジン回転速度が速いほどウォータポンプ２４の回転速度が速くなり、循環流量も増大し、ラジエータ２０により冷却水が外気と熱交換する量（冷却される量）も増大する。また、冷却水は、車室内を空調する空調装置の熱源としても利用されており、車室内へ向けて送風される送風空気は、冷却水と熱交換することで加熱されて温風となり、車室内へ吹き出される。
【００３０】
排気管１６のうち排気マニホールド１７の下流側部分、かつ浄化装置３０の上流側部分には、排ガスと熱交換する熱媒体を循環させることにより排ガスから熱回収する熱回収器４０が設置されている。本実施形態では、熱回収器４０に循環させる熱媒体として、ウォータポンプ２４により循環する冷却水が用いられている。
【００３１】
エンジン１１及び熱回収器４０間にて冷却水を循環させる熱回収用配管２５には、冷却水の流量を調整する流量調整バルブ４１（流量調整手段）が設けられている。この流量調整バルブ４１は電磁式のバルブであり、ＥＣＵ１８により電磁バルブの開度が制御される。そして、そのバルブ開度を制御することで、冷却水が熱回収器４０を循環する循環流量が調整（制御）される。
【００３２】
したがって、流量調整バルブ４１のバルブ開度を全閉にして熱回収器４０への循環流量をゼロにすれば、ウォータポンプ２４から吐出される冷却水の全量が循環配管２１を循環する。一方、流量調整バルブ４１を開ければ、ウォータポンプ２４から吐出される冷却水の一部が熱回収器４０へ循環し、冷却水は排ガスと熱交換して熱回収する。このように排ガスから熱回収することで、エンジン１１の冷間始動時において、エンジン１１の暖機促進が図られるとともに、車室内へ送風される空調風の早期加熱を図ることができる。
【００３３】
排気管１６のうち熱回収器４０の上流側部分には、排ガス温度を検出する排ガス温度センサ４２が備えられている。排ガス温度センサ４２により検出された温度は、熱回収器４０へ流入してくる排ガスであって、熱交換される前の排ガスの温度（以下、「排ガス入口温度Ｔｅｘ」と記載）である。ＥＣＵ１８は、検出された排ガス入口温度Ｔｅｘに基づき、流量調整バルブ４１の作動を制御して熱回収器４０への循環流量を調整することで、排熱回収量を調整する。
【００３４】
図１に示す車両は所謂ハイブリッド式の車両であり、エンジン１１の出力に加えて、バッテリ２６から電力供給されて駆動するモータジェネレータ２７（発電機）の出力を走行駆動源とする。また、エンジン出力によりモータジェネレータ２７を駆動させることにより発電した電力をバッテリ２６へ充電させることも可能である。図１の例では、エンジン１１により回転駆動するクランクシャフトはモータジェネレータ２７によりアシストされて駆動する。そして、エンジン１１及びモータジェネレータ２７の出力がトランスミッション２８へ伝達されて駆動輪２９を駆動させる。
【００３５】
ＥＣＵ１８は、バッテリ２６の充電状態（ＳＯＣ）が所定範囲内となるよう充放電制御する。特に、充電率を示すＳＯＣが下限値よりも低下している場合にはエンジン出力によりモータジェネレータ２７で発電させてバッテリ２６を充電させる。よって、この場合にはモータジェネレータ２７による上記アシストは不可である。また、ＳＯＣが１００％になっている場合、或いは上限値よりも高くなっている場合には、バッテリ２６を充電させるとバッテリ２６の劣化を招く。よって、この場合にはバッテリ２６への充電を禁止、或いはモータジェネレータ２７での発電を禁止させるように制御する。
【００３６】
ところで、エンジン１１の冷間始動時において、上述した点火時期の遅角補正等の触媒暖機制御（点火遅角制御）を実施すると燃費悪化を招く。そこで本実施形態では、このような燃費悪化を抑制すべく、吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１に達してから、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達するまでは、以下に説明する「熱回収減少制御」「エンジン出力増大制御」及び「発電量増大制御（駆動負荷増大制御）」を実施する。なお、吸着材温度Ｔａ及び触媒温度Ｔｃは、排ガス温度センサ４２の検出値（排ガス入口温度Ｔｅｘ）、及び熱回収量等に基づき推定する。
【００３７】
「熱回収減少制御」では、触媒温度Ｔｃの温度上昇を促進して触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達することを早めさせるよう、熱回収器４０への冷却水の循環を停止させ（或いは循環流量を低下させ）て、熱回収量を最小にする。これにより、排ガス入口温度Ｔｅｘの上昇を図る。「エンジン出力増大制御」では、上述した噴射量マップに基づき算出した目標噴射量（通常時目標噴射量）を増量するよう補正することで、エンジン出力を増大させる。これにより、排ガス入口温度Ｔｅｘの上昇が促進され、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達することを早まらせて触媒暖機の早期完了を図る。
【００３８】
なお、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達すると、その時点でエンジン出力増大制御及び発電量増大制御を終了し、それ以降は通常時目標噴射量で燃料を噴射するよう制御する。
【００３９】
図３は、ＥＣＵ１８が有するマイクロコンピュータによる熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御の処理手順を示すフローチャートである。当該処理は、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして起動した後、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【００４０】
先ず、図３に示すステップＳ１０において、排ガス温度センサ４２により検出された排ガス入口温度Ｔｅｘを取得する。また、取得した排ガス入口温度Ｔｅｘ及び熱回収器４０による熱回収量に基づき触媒温度Ｔｃを推定する。熱回収量は、流量調整バルブ４１の開度及びエンジン冷却水温度に基づき算出すればよい。そして、算出した熱回収量に基づき熱回収器４０での熱交換による温度低下分を算出し、その温度低下分を排ガス入口温度Ｔｅｘから減算することで触媒温度Ｔｃを算出する。なお、図３の処理では、吸着材温度Ｔａは触媒温度Ｔｃと同じであるとみなす。
【００４１】
続くステップＳ１１（判定手段）では、ステップＳ１０で算出した触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２未満であるか否かを判定する。Ｔｃ＜Ｔ２であると判定された場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、続くステップＳ１２（判定手段）において、吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１より高いか否かを判定する。ここでは、吸着材温度Ｔａが触媒温度Ｔｃと同じ温度であるとみなす。Ｔｃ＞Ｔ１であると判定された場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、触媒温度Ｔｃの上昇が要求される暖機要求状態であるとみなし、続くステップＳ１３（熱回収減少制御手段）において、流量調整バルブ４１を全閉に制御して熱回収減少制御を実施する。
【００４２】
要するに、触媒温度Ｔｃ＜活性化温度Ｔ２かつ吸着材温度Ｔａ＞放出温度Ｔ１であれば、吸着材３２からＨＣが放出されつつも、その放出されたＨＣを触媒３３で浄化できない状態であるとみなして、早期に触媒暖機を完了させるべく熱回収減少制御を実施する。これにより、排ガス入口温度Ｔｅｘの上昇ひいては触媒温度Ｔｃ及び吸着材温度Ｔａの上昇を促進できるので、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達するまでの時間を短くできる。
【００４３】
一方、吸着材温度Ｔａ≦放出温度Ｔ１であると判定された場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、吸着材３２でＨＣを吸着させている状態であるとみなして図３の処理を一旦終了する。但し、吸着材温度Ｔａ≦放出温度Ｔ１の場合であっても、吸着材３２で吸着されるＨＣが飽和量に達している場合には、ステップＳ１３に進み熱回収減少制御を実施するようにしてもよい。
【００４４】
また、触媒温度Ｔｃ≧活性化温度Ｔ２であると判定された場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、ステップＳ２０に進み、エンジン出力増大制御を実施することなく通常運転時の目標エンジン出力となるようエンジン制御する。例えば、通常時目標噴射量となるよう燃料噴射を制御する。また、点火遅角制御による触媒暖機も実施しない。
【００４５】
続くステップＳ１４（出力増大要否判定手段）では、熱回収減少制御のみで触媒暖機に要する熱エネルギを触媒３３へ十分に供給できるか否かを判定する。具体的には、熱回収減少制御により温度上昇した排ガスにより触媒３３へ供給される熱エネルギ、及び現時点での触媒温度Ｔｃに基づき、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２にまで達するのに要する時間を算出し、その時間が予め設定された目標時間以内であれば、熱回収減少制御のみで触媒暖機に要する熱エネルギを供給可能と判定する。
【００４６】
ステップＳ１４で肯定判定されれば、出力増大制御及び点火遅角による触媒暖機等を実施することなく、図３の処理を終了する。一方、ステップＳ１４で否定判定されれば、続くステップＳ１５において、出力増大制御によりエンジン出力が増加するその出力増加分を算出する。そして、次のステップＳ１６にて、ステップＳ１５で算出した出力増加分に相当する、モータジェネレータ２７による発電量を算出する。
【００４７】
続くステップＳ１７（発電力増大可否判定手段）では、ステップＳ１６で算出した発電量がバッテリ２６の充電可能量よりも大きいか否か、つまり、前記発電量を全てバッテリ２６へ充電させてもＳＯＣの上限値を超えることにならないか否かを判定する。発電量≦充電可能量と判定されれば（Ｓ１７：ＮＯ）、続くステップＳ１８（出力増大制御手段，駆動負荷増大制御手段（発電量増大制御手段））において、エンジン出力増大制御を実施するとともに発電量増大制御を実施する。一方、発電量＞充電可能量と判定されれば（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１９に進み、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を実施することなく、点火遅角制御を実施することで排ガス温度を上昇させて触媒暖機を行う。
【００４８】
エンジン出力増大制御を実施しない時には、先述した噴射量マップに基づき算出した目標噴射量（通常時目標噴射量）となるよう噴射制御する。この通常時目標噴射量に対して、予め設定された所定量だけ増量させる制御が、上記エンジン出力増大制御である。また、モータジェネレータ２７による発電量を、前記増量分に相当する出力増加分だけ増大させてバッテリ２６へ充電させる制御が、上記発電量増大制御である。
【００４９】
図４は、図３の処理を実施したことによる一態様を示すタイムチャートである。図４の（ａ）は車両の走行動力、（ｂ）はエンジン出力、（ｃ）はバッテリ２６の充放電量、（ｄ）はエンジン直下排気熱量、（ｅ）は熱回収器４０による排気熱回収量、（ｆ）は触媒温度Ｔｃ、（ｇ）中の実線は触媒３３へ流入するＨＣの流量、（ｇ）中の一点鎖線は触媒３３から流出するＨＣの流量を示す。
【００５０】
エンジンを始動したｔ１時点から吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１に達するまでは、以下に説明する「熱回収増大制御」及び「エンジン出力減少制御」を実施してもよい。「熱回収増大制御」では、吸着材温度Ｔａの温度上昇を抑制して吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１に達することを遅らせるよう、熱回収器４０を循環する冷却水の流量（循環流量）を最大にして、最大能力で熱回収させる。これにより、浄化装置３０へ流入する排ガス温度の低下を図る。「エンジン出力減少制御」では、上述した噴射量マップに基づき算出した目標噴射量（通常時目標噴射量）を減量するよう補正することで、エンジン出力を減少させる。これにより、浄化装置３０へ流入する排ガス温度の低下を図る。
【００５１】
このように、ｔ２時点までの期間に熱回収増大制御を実施すれば、（ｅ）に示す如く排熱回収量は増大する。また、ｔ２時点までの期間にモータ出力増大制御を実施すれば、エンジン出力減少制御を実施しても走行動力の低下が回避され、走行動力を、ドライバが要求する走行動力に維持させることができる。これらの制御は、エンジン直下排気温度（排ガス入口温度Ｔｅｘ）が放出温度Ｔ１に達したｔ２時点、或いは、推定した触媒温度Ｔｃ（つまり吸着材温度Ｔａ）が放出温度Ｔ１に達した時点で両制御を終了させる。
【００５２】
その後、触媒温度Ｔｃ（つまり吸着材温度Ｔａ）が放出温度Ｔ１に達したｔ２時点で熱回収増大制御及びエンジン出力減少制御を終了させるとともに、熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を実施する。なお、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達した時点で熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を終了させる。
【００５３】
ｔ２時点以降に熱回収減少制御を実施することにより、（ｅ）に示す如く排熱回収量は減少する。また、ｔ２時点以降にエンジン出力増大制御を実施することにより（（ｂ）参照）、エンジン直下排気熱量は増大する（（ｄ）参照）。これらの制御の実施により、触媒温度Ｔｃはｔ２時点から急上昇する（（ｆ）参照）。したがって、点火時期を遅角させることなく（或いは点火遅角量を抑制して）排ガス温度上昇を促進できるので、点火時期遅角による燃費悪化を抑制しつつ触媒暖機の早期完了を図ることができる。
【００５４】
さらに、ｔ２時点以降に発電量増大制御を実施することにより、（ｃ）に示す如くバッテリ充電量は増大する。よって、運転者の走行出力要求に対する実際の走行出力が、出力増大制御を実施することに伴い増大することを解消でき、運転者に違和感を与えてしまうことを回避できる。
【００５５】
以上に詳述した本実施形態によれば、以下の効果が発揮される。
【００５６】
（１）浄化装置３０の上流側に熱回収器４０を配置し、熱回収器４０への冷却水循環流量を調整して熱回収量を調整することで、浄化装置３０へ流入する排ガスの温度（排ガス出口温度Ｔｏｕｔ）を調整することを可能にしている。
【００５７】
（２）吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１に達した以降は循環流量をゼロにする（熱回収減少制御）とともにエンジン出力を増大させる（出力増大制御）ので、浄化装置３０へ流入する排ガス温度の上昇を促進できる。そのため、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達するまでの時間を短くできる。よって、点火時期を遅角させることなく（或いは点火遅角量を抑制して）排ガス温度上昇を促進できるので、点火時期遅角による燃費悪化を抑制しつつ触媒暖機の早期完了を図ることができる。
【００５８】
（３）出力増大制御を実施している時には、その出力増大分を発電させて充電させる（発電量増大制御）ので、運転者の走行出力要求に対する実際の走行出力が、出力増大制御を実施することに伴い増大することを解消でき、運転者に違和感を与えてしまうことを回避できる。
【００５９】
（４）出力増大制御を実施しなくとも熱回収減少制御の実施だけで触媒暖機に要求される熱エネルギを排ガスから供給できるか否かを判定し（Ｓ１４）、供給可能である場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、出力増大制御は実施させずに熱回収増大制御を実施させる。そのため、出力増大制御の実施機会を減らすことができ、ひいては燃費向上を図ることができる。
【００６０】
（５）出力増大制御による出力増大分に相当する発電量が、バッテリ２６の充電可能量よりも大きいか否かを判定し（Ｓ１７）、発電量＞充電可能量である場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を実施することなく、点火遅角制御を実施することで排ガス温度を上昇させて触媒暖機を行う。よって、出力増大制御により車両の走行出力が増大して運転者に違和感を与えてしまう、といった不具合を確実に回避できる。
【００６１】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１にまで上昇した時点で、熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御の実施開始タイミングを同じにしているが、本実施形態では、熱回収減少制御の実施開始を、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御よりも先に実施開始させている。
【００６２】
ここで、厳密には、吸着材３２は放出温度Ｔ１よりも低い温度（放出開始温度）で放出を開始するが、放出温度Ｔ１未満であれば吸着機能も発揮されている。つまり、吸着材温度Ｔａが放出開始温度（例えば１００℃）以上かつ放出温度Ｔ１（例えば１５０℃）未満である温度範囲にある場合には、吸着と放出が同時に為され、放出温度Ｔ１にまで上昇した時点で吸着機能が発揮されなくなる。
【００６３】
そして、上記温度範囲（１００℃≦Ｔａ＜１５０℃）では、吸着材温度Ｔａが高くなるほど吸着率が徐々に低下していく。この点を鑑み、図５（ｈ）に示す例では、熱回収減少制御を開始させるタイミングを吸着材３２が放出開始温度に達したｔ２ａ時点とし、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を開始させるタイミングを、吸着材３２が放出温度Ｔ１に達したｔ２時点としている。なお、この場合には、特許請求の範囲に記載の放出温度は放出開始温度に相当する。
【００６４】
これによれば、熱回収減少制御をｔ２時点よりも早く開始させるので、触媒暖機の早期完了を促進できる。なお、本実施形態に反して熱回収減少制御をｔ２ａ時点よりも早く開始させてしまうと、放出開始温度に達する時期を早めてしまい、吸着材３２でのＨＣ吸着量を十分に確保できなくなる。一方、熱回収減少制御をｔ２ａ時点よりも遅く開始させてしまうと、触媒暖機の完了が遅くなってしまう。要するに本実施形態では、熱回収減少制御をｔ２ａ時点で開始することで、ＨＣ吸着量の増大及び触媒暖機の早期完了のバランスを最適にできる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、エンジン出力増大制御をｔ２ａ時点よりも遅く開始させるので、エンジン出力増大制御による排気エミッションの悪化を低減できる。なお、本実施形態に反してエンジン出力増大制御をｔ２時点よりも早く開始させてしまうと、放出開始温度に達する時期を早めてしまい、吸着材３２でのＨＣ吸着量を十分に確保できなくなる。一方、エンジン出力増大制御をｔ２時点よりも遅く開始させてしまうと、触媒暖機の完了が遅くなってしまう。要するに本実施形態では、エンジン出力増大制御をｔ２時点で開始することで、排気エミッションの低減及び触媒暖機の早期完了のバランスを最適にできる。
【００６６】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、駆動負荷増大制御として発電量増大制御を実施している。つまり、エンジン出力増大制御による出力増大分を、モータジェネレータ２７（内燃機関の出力により駆動する機器）により発電して電力に変換し、その発電電力をバッテリ２６に充電させている。これに対し本実施形態では、駆動負荷増大制御として、以下に説明する蓄冷量増大制御を実施している。
【００６７】
図６は、本実施形態にかかるエンジン制御システム全体の概略構成を説明する図であり、図６に示す車両には、エンジン出力を駆動源とするコンプレッサ５０（内燃機関の出力により駆動する機器）を備えた空調装置が搭載されている。上記コンプレッサ５０は、冷凍サイクルに冷媒を循環させるべく冷媒を吸入・吐出するものである。
【００６８】
上記コンプレッサ５０は、これが備える電磁駆動式のコントロールバルブ（ＣＶ５０ａ）の通電操作によって冷媒の吐出容量を連続的に可変設定可能な可変容量型圧縮機であり、エンジン１１のクランク軸の回転動力がコンプレッサ５０に伝達される状況下、ＣＶ５０ａへの通電操作により上記吐出容量が調節される。なお、以下の説明では、上記吐出容量が０より大きくなる状態をコンプレッサ５０が駆動されるものとし、上記吐出容量が０となる状態をコンプレッサ５０が停止されるものとする。
【００６９】
コンプレッサ５０により圧縮された冷媒は、コンデンサ５１にて外気と熱交換して冷却され、その後レシーバ５２にて気液分離される。レシーバ５２内の液冷媒は膨張弁５３で急激に膨張した後、エバポレータ５４（蒸発器）にて蒸発する。そして、ＤＣモータ等によって回転駆動される送風ファン５５から送風された空気は、エバポレータ５４内の冷媒と熱交換することで冷却された後、冷風として車室内へ送風される。
【００７０】
また、エバポレータ５４は、その内部に封入される蓄冷剤５４ａ（例えばパラフィン）を有しており、エバポレータ５４内で蒸発した冷媒により蓄冷剤５４ａを冷却することで、蓄冷（蓄熱）可能に構成されている。詳しくは、コンプレッサ５０が駆動されることでエバポレータ５４に供給された冷媒と蓄冷剤５４ａとの熱交換によって、冷媒の熱がエバポレータ５４に蓄えられる。その後、コンプレッサ５０が停止される状況下、送風ファン５５から送風された空気と蓄冷剤５４ａとが熱交換することにより、上記送風された空気が冷却され、冷却された空気が車室内へと送られることで車室内を冷房することが可能となる。
【００７１】
本実施形態では、このように蓄冷可能な空調装置を採用し、エンジン出力増大制御を実施する時には、ＣＶ５０ａにより吐出容量を増大させ（例えば吐出容量を最大にし）つつ、送風ファン５５の作動を停止させる（蓄冷量増大制御）。これにより、エンジン出力増大制御による出力増大分でコンプレッサ５０を駆動させて蓄冷剤５４ａにて蓄冷させることができ、車室内に冷風を送風させることが要求される時には、送風ファン５５を作動させて蓄冷剤５４ａにより送風空気を冷却する。
【００７２】
なお、エバポレータ５４の温度が設定温度以下になると、エバポレータ５４の外表面に付着している水分が凍結（フロスト）し、熱交換効率が著しく低下してしまう。そこで、このようなフロストを防止すべく、エバポレータ５４の温度（或いは、エバポレータ５４の下流側の空気温度）が所定温度以下になると、ＣＶ５０ａにより吐出容量を低下させる。このようなフロスト防止制御を実施することで、エンジン出力増大制御を実施している最中であってもコンプレッサ５０を駆動できない場合がある。このように蓄冷ができない場合には、図３のステップＳ１７での肯定判定と同様にしてエンジン出力増大制御を禁止し、図３のステップＳ１９と同様にして点火遅角による触媒暖機を実施させることが望ましい。
【００７３】
以上により、発電量増大制御に替えて蓄冷量増大制御を実施する本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。
【００７４】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００７５】
・図３のステップＳ１９を実施するにあたり、充電可能量分だけ出力増大制御及び発電量増大制御を実施しつつ、点火遅角制御を実施するようにしてもよい。これによれば、出力増大制御及び発電量増大制御を全く実施しない図３の場合に比べて、点火遅角量を抑制して燃費悪化を抑制できる。
【００７６】
・上記各実施形態では、熱回収器４０において、ラジエータ２０を流通するエンジン冷却水と排ガスとを熱交換させているが、エンジン冷却水を、他の熱媒体と熱交換させ、前記他の熱媒体と排ガスとを熱交換させるようにしてもよい。この場合の熱回収増大制御では、エンジン冷却水の循環流量を増大させてもよいし、他の熱媒体を循環させる電動ポンプによる循環流量を増大させるようにしてもよいし、両循環流量を増大させてもよい。
【００７７】
・図１に示す実施形態では、流量調整バルブ４１の開度を制御することで熱回収増大制御を実施しているが、例えば、排ガスが熱回収器４０をバイパスして流通するバイパス通路を排気管１６に形成し、排ガスの流通経路をバイパス通路及び熱回収器４０のいずれかに切り替える切替バルブを設けるようにしてもよい。この場合、切替バルブの作動を制御して、バイパス通路へ排ガスを流通させる状態から熱回収器４０へ排ガスを流通させる状態に切り替えることで、熱回収増大制御を実施すればよい。
【００７８】
・上記各実施形態では、熱回収量調整手段として流量調整バルブ４１を設けているが、ウォータポンプ２４が電動モータにより駆動されるエンジンにおいては、ウォータポンプ２４の回転速度を可変制御することで循環流量を調整できるようになるため、この場合には流量調整バルブ４１を廃止して、ウォータポンプ２４の作動を制御することで熱回収器４０への循環流量を調整するようにしてもよい。
【００７９】
・図１に示す実施形態では、排気管１６のうち熱回収器４０の上流側部分に排ガス温度センサ４２を設けて、排ガス入口温度Ｔｅｘから触媒温度Ｔｃ及び吸着材温度Ｔａを推定して制御しているが、このような温度センサを浄化装置３０に設けて、触媒３３の温度を直接検出するようにしてもよい。或いは、排ガス温度センサ４２を熱回収器４０の下流側に配置して、当該排ガス温度センサ４２による検出値、冷却水の循環流量及びエンジン１１の運転状態に基づき触媒温度Ｔｃ及び吸着材温度Ｔａを推定するようにしてもよい。
【００８０】
・上記各実施形態では、吸着材３２と触媒３３とを一体に構成した浄化装置３０を採用しているが、本発明の実施にあたり、吸着材３２と触媒３３とを別体に構成してもよい。この場合、吸着材を触媒の上流側に配置させることで、吸着材の雰囲気温度を触媒の雰囲気温度よりも高くさせておくことが望ましい。これによれば、吸着材温度が放出温度Ｔ１に達した時点から触媒が活性化温度Ｔ２に達するまでの時間（吸着も酸化もできていない時間）を短くできる。
【００８１】
・上記第２実施形態では、モータ機能と発電機能とを有するモータジェネレータ２７を電動モータとして採用しているが、発電機能を有していない電動モータを採用してもよい。
【００８２】
・上記各実施形態では、浄化対象となる排ガス中の特定成分がＨＣであり、このＨＣを吸着／酸化させる吸着材／触媒に本発明を適用させているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、例えばリーンバーンのガソリンエンジンやディーゼルエンジンの場合において、排ガス中のＮＯｘを特定成分として吸着させる吸着材、及びそのＮＯｘを還元させる触媒に本発明を適用させてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
２７…モータジェネレータ（内燃機関の出力により駆動する機器）、３２…吸着材、３３…触媒、４０…熱回収器、５０…コンプレッサ（内燃機関の出力により駆動する機器）、Ｓ１１，Ｓ１２…判定手段、Ｓ１３…熱回収減少制御手段、Ｓ１４…出力増大要否判定手段、Ｓ１７…発電力増大可否判定手段、Ｓ１８…出力増大制御手段，駆動負荷増大制御手段（発電量増大制御手段）、Ｔ１…放出温度、Ｔ２…活性化温度。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着材で吸着させる排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排ガス中の特定成分（例えばＨＣ）を吸着する吸着材は、吸着材温度が放出温度Ｔ１未満ではＨＣを吸着し、放出温度Ｔ１以上になると吸着していたＨＣを放出する。そして、吸着材から放出されたＨＣを酸化する酸化触媒は、触媒温度が活性化温度Ｔ２以上になると活性化して酸化可能な状態となる。そして、活性化温度Ｔ２は放出温度Ｔ１よりも高温（Ｔ２＞Ｔ１）であるのが一般的である。要するに、酸化触媒の温度が活性化温度Ｔ２に達するまでの間、吸着材でＨＣを吸着させておく。
【０００３】
ところで、内燃機関の冷間始動時において、触媒温度を早期に活性化温度Ｔ２にまで上昇させるべく点火時期を遅角させる制御（点火遅角制御）が特許文献１，２等にて開示されている。但し、内燃機関の始動時から直ぐに点火遅角制御を実施すると、吸着されたＨＣが飽和量に達していない状態で吸着材温度が放出温度Ｔ１以上となり、吸着材による吸着能力が十分に発揮されなくなる。そこで、この種の排ガス浄化装置では、吸着材温度が放出温度Ｔ１に達した時点から点火遅角制御を開始させている。これにより、吸着材での吸着量を十分に増やしつつ触媒暖機の早期完了を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１６３７０号公報
【特許文献２】特開２００１−１６４９３０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、上述した特許文献１記載の制御では、点火時期を遅角させることで触媒暖機を図るものであるため、点火を遅角させることによる燃費悪化を招く。なお、この問題は、排ガス中のＨＣを吸着して酸化させる場合に限らず、例えばＮＯｘを吸着して還元させる場合にも同様に生じ得る。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃費悪化を抑制しつつ触媒暖機の早期完了を図った排ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明では、自身の温度が放出温度未満では内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着し、自身の温度が前記放出温度以上になると吸着した前記特定成分を放出する吸着材と、自身の温度が前記放出温度より高い活性化温度以上になると、前記吸着材から放出された前記特定成分を酸化又は還元する触媒と、前記吸着材の上流側に配置され、排ガスと熱交換して排ガスから熱回収する熱回収器と、前記吸着材の温度が前記放出温度以上であり、かつ、前記触媒の温度が前記活性化温度未満である暖機要求状態であるか否かを判定する判定手段と、前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて前記熱回収器による熱回収量を減少させる熱回収減少制御を実施する熱回収減少制御手段と、前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて前記内燃機関の出力を増大させる出力増大制御を実施する出力増大制御手段と、前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて、前記内燃機関の出力により駆動する機器の駆動負荷を増大させる駆動負荷増大制御を実施する駆動負荷増大制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、排ガスから熱回収する熱回収器を吸着材の上流側に配置し、暖機要求状態である時には熱回収量を減少させる（熱回収減少制御）ので、内燃機関の始動直後における排ガス温度上昇を促進できる。さらに、暖機要求状態である時には内燃機関の出力を増大させる（出力増大制御）ので、内燃機関の始動直後における排ガス温度上昇をより一層促進できる。したがって、点火時期を遅角させることなく（或いは点火遅角量を抑制して）排ガス温度上昇を促進できるので、点火時期遅角による燃費悪化を抑制しつつ触媒暖機の早期完了を図ることができる。
【００１０】
ここで、出力増大制御を実施すると、運転者の出力要求に反して内燃機関の出力が増大し、例えば車両の走行出力が増大して運転者に違和感を与えてしまうことが懸念される。この懸念に対し上記発明によれば、出力増大制御を実施している時には内燃機関の出力により駆動する機器の駆動負荷を増大さる（駆動負荷増大制御）ので、運転者の走行出力要求に対する実際の走行出力が、出力増大制御を実施することに伴い増大することを解消できる。よって、上述した「運転者に違和感を与えてしまう」といった懸念を解消できる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記暖機要求状態であると判定されている時に前記出力増大制御を実施することなく前記熱回収減少制御を実施することで、前記触媒へ供給する熱エネルギを所定値以上確保できるか否かを判定する出力増大要否判定手段を備え、前記出力増大要否判定手段により前記熱エネルギを所定値以上確保できないと判定されたことを条件として、前記出力増大制御を実施することを特徴とする。
【００１２】
これによれば、出力増大制御を実施しなくとも熱回収減少制御の実施だけで触媒暖機に要求される熱エネルギを排ガスから供給できる場合には、出力増大制御は実施させずに熱回収増大制御を実施させることとなるので、出力増大制御の実施により燃費が悪化する機会を減らすことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、前記機器は、前記内燃機関の出力により駆動して発電する発電機であり、バッテリの充電状態が、前記出力増大制御による出力増大分により前記発電機で発電された電力を充電可能な状態であるか否かを判定する発電力増大可否判定手段を備え、前記出力増大分により発電された電力を充電可能な状態であると判定されたことを条件として、前記出力増大制御を実施することを特徴とする。
【００１４】
例えば、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が満充電（ＳＯＣ＝１００％）或いは１００％に近い状態である場合には、内燃機関の出力増大分を発電機で発電しても、その発電電力をバッテリへ充電させることができない（充電できたとしても過充電状態となりバッテリ寿命が短くなる）。これに対し上記発明によれば、バッテリのＳＯＣが高く出力増大分で発電した電力を充電できない状態である場合には、出力増大制御の実施は許可されないので、「出力増大制御により車両の走行出力が増大して運転者に違和感を与えてしまう」といった懸念を確実に解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態において、エンジン制御システム全体の概略構成を示す図。
【図２】図１の浄化装置単体を示す図。
【図３】第１実施形態において、熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】図３の処理を実施したことによる一態様を示すタイムチャート。
【図５】本発明の第２実施形態において、熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を実施したことによる一態様を示すタイムチャート。
【図６】本発明の第３実施形態において、エンジン制御システム全体の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００１７】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる排ガス浄化装置は、点火式のガソリンエンジン（内燃機関）に適用されたものであり、先ず、図１を用いてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
【００１８】
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２には、スロットル開度を調整するスロットルバルブ１３が設けられ、各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１４の各気筒の分岐管部には、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁１５が取り付けられている。
【００１９】
一方、エンジン１１の排気管１６のうち排気マニホールド１７の下流側部分には、排ガス中の有害成分を低減させる浄化装置３０が設置されている。図２（ａ）は浄化装置３０を排ガス流れ方向から見た図であり、図２（ｂ）は（ａ）の拡大図である。図２に示すように、浄化装置３０は、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを浄化する三元触媒又はＨＣ，ＣＯを浄化する酸化触媒（以下、単に「触媒３３」と記載）と、ＨＣを吸着する吸着材３２とを有して構成されている。
【００２０】
より詳細に説明すると、浄化装置３０は、コージェライト等のセラミックでハニカム状に形成された担体３１の内壁面に、ゼオライト等の吸着材３２をコーティングし、この吸着材３２の表面に三元触媒又は酸化触媒等の触媒３３をコーティング等により担持させたものである。触媒３３は無数の微細孔を有する多孔状に形成され、排ガス中のＨＣが触媒３３の微細孔を通過して吸着材３２に吸着されるようになっている。
【００２１】
浄化装置３０の触媒３３の担持量は、浄化装置３０の上流部よりも下流部の方が多くなるように形成され、浄化装置３０の下流部でのＨＣ浄化反応量を多くするようにしている。また、吸着材３２を形成しているゼオライトは、その原料であるシリカ／アルミナの比が大きいほど耐熱性が良くなるが、ＨＣ吸着率が低下してしまうという特性をもっているため、浄化装置３０の吸着材３２（ゼオライト）は、高熱に晒される上流部のシリカ／アルミナの比を大きくして耐熱性を確保し、上流部よりも温度が低くなる下流部のシリカ／アルミナの比を小さくしてＨＣ吸着率を高めるようにしている。
【００２２】
吸着材３２は、自身の温度が放出温度Ｔ１未満となっている低温時には、排ガス中のＨＣを吸着する。一方、自身の温度が放出温度Ｔ１以上になると、吸着しているＨＣが離脱して放出される。また、触媒３３は、自身の温度が活性化温度Ｔ２（例えば約２５０℃）以上になると活性化して、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを酸化、還元する機能が発揮されるようになる。そして、活性化温度Ｔ２は放出温度Ｔ１よりも高い温度である。
【００２３】
そして、排ガス温度が低温となっているエンジン１１の冷間始動時には、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２未満となっているため触媒３３は未活性状態であり、エンジン１１から排出されるＨＣを浄化することができない。そこで、触媒３３が未活性でＨＣを浄化できない期間には、浄化装置３０に流入する排ガス中のＨＣは、触媒３３の微細孔を通過して吸着材３２に一旦吸着される。その後、浄化装置３０の温度が上昇して、吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１まで上昇するとともに触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２まで上昇すると、吸着材３２から離脱したＨＣが触媒３３で酸化されて浄化されることとなる。
【００２４】
なお、触媒３３は吸着材３２の上層側に担持されているので、触媒３３は排ガスに直接晒されることとなる。そのため、触媒温度Ｔｃは吸着材温度Ｔａよりも常に高温となる。よって、吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１に達してＨＣが放出される時期から、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達して浄化可能になる時期までの時間を短くすることができる。よって、吸着材３２から放出されるＨＣが触媒３３で浄化されることなく浄化装置３０から排出されてしまうことを抑制できる。
【００２５】
エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ１８」と記載）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された燃料噴射制御プログラム（図示せず）を実行することで、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度及びエンジン負荷）に応じて燃料噴射弁１５の燃料噴射量を制御する。具体的には、エンジン回転速度及びエンジン負荷と最適噴射量との関係を予め試験して取得しておき、その試験に基づき作成されたエンジン回転速度及びエンジン負荷と最適噴射量との関係を示す噴射量マップを参照して、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき最適噴射量（目標噴射量）を算出する。
【００２６】
また、ＥＣＵ１８は、前記ＲＯＭに記憶された点火制御プログラム（図示せず）を実行することで、点火プラグ１９の点火時期を制御する。具体的には、エンジン回転速度及びエンジン負荷と最適噴射量との関係を予め試験して取得しておき、その試験に基づき作成されたエンジン回転速度及びエンジン負荷と最適点火時期との関係を示す点火時期マップを参照して、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき最適点火時期（目標点火時期）を算出する。
【００２７】
そして、エンジン１１の冷間始動時には、燃料噴射量を増量させる増量補正や、点火時期を遅角させる遅角補正等の触媒暖機制御（点火遅角制御）を実施することで、排ガス温度の上昇を促進させて触媒３３の早期活性化を図ることができる。
【００２８】
図１に示すエンジン１１は、冷却水（熱媒体）により冷却される水冷式であり、エンジン１１と熱交換した冷却水はラジエータ２０により外気と熱交換して冷却される。エンジン１１及びラジエータ２０間にて冷却水を循環させる循環配管２１には、ラジエータ２０をバイパスして冷却水を循環させるバイパス配管２２が接続されている。そして、冷却水温度が所定以下である冷間始動時には、ラジエータ２０をバイパスしてバイパス配管２２を冷却水が循環するようサーモスタット２３（切替バルブ）が作動する。これによりエンジン１１の暖機促進が図られる。一方、冷却水温度が所定以上であれば、冷却水がラジエータ２０を循環するようサーモスタット２３が作動する。
【００２９】
なお、エンジン出力を駆動源として作動するウォータポンプ２４により冷却水は循環する。したがって、エンジン回転速度が速いほどウォータポンプ２４の回転速度が速くなり、循環流量も増大し、ラジエータ２０により冷却水が外気と熱交換する量（冷却される量）も増大する。また、冷却水は、車室内を空調する空調装置の熱源としても利用されており、車室内へ向けて送風される送風空気は、冷却水と熱交換することで加熱されて温風となり、車室内へ吹き出される。
【００３０】
排気管１６のうち排気マニホールド１７の下流側部分、かつ浄化装置３０の上流側部分には、排ガスと熱交換する熱媒体を循環させることにより排ガスから熱回収する熱回収器４０が設置されている。本実施形態では、熱回収器４０に循環させる熱媒体として、ウォータポンプ２４により循環する冷却水が用いられている。
【００３１】
エンジン１１及び熱回収器４０間にて冷却水を循環させる熱回収用配管２５には、冷却水の流量を調整する流量調整バルブ４１（流量調整手段）が設けられている。この流量調整バルブ４１は電磁式のバルブであり、ＥＣＵ１８により電磁バルブの開度が制御される。そして、そのバルブ開度を制御することで、冷却水が熱回収器４０を循環する循環流量が調整（制御）される。
【００３２】
したがって、流量調整バルブ４１のバルブ開度を全閉にして熱回収器４０への循環流量をゼロにすれば、ウォータポンプ２４から吐出される冷却水の全量が循環配管２１を循環する。一方、流量調整バルブ４１を開ければ、ウォータポンプ２４から吐出される冷却水の一部が熱回収器４０へ循環し、冷却水は排ガスと熱交換して熱回収する。このように排ガスから熱回収することで、エンジン１１の冷間始動時において、エンジン１１の暖機促進が図られるとともに、車室内へ送風される空調風の早期加熱を図ることができる。
【００３３】
排気管１６のうち熱回収器４０の上流側部分には、排ガス温度を検出する排ガス温度センサ４２が備えられている。排ガス温度センサ４２により検出された温度は、熱回収器４０へ流入してくる排ガスであって、熱交換される前の排ガスの温度（以下、「排ガス入口温度Ｔｅｘ」と記載）である。ＥＣＵ１８は、検出された排ガス入口温度Ｔｅｘに基づき、流量調整バルブ４１の作動を制御して熱回収器４０への循環流量を調整することで、排熱回収量を調整する。
【００３４】
図１に示す車両は所謂ハイブリッド式の車両であり、エンジン１１の出力に加えて、バッテリ２６から電力供給されて駆動するモータジェネレータ２７（発電機）の出力を走行駆動源とする。また、エンジン出力によりモータジェネレータ２７を駆動させることにより発電した電力をバッテリ２６へ充電させることも可能である。図１の例では、エンジン１１により回転駆動するクランクシャフトはモータジェネレータ２７によりアシストされて駆動する。そして、エンジン１１及びモータジェネレータ２７の出力がトランスミッション２８へ伝達されて駆動輪２９を駆動させる。
【００３５】
ＥＣＵ１８は、バッテリ２６の充電状態（ＳＯＣ）が所定範囲内となるよう充放電制御する。特に、充電率を示すＳＯＣが下限値よりも低下している場合にはエンジン出力によりモータジェネレータ２７で発電させてバッテリ２６を充電させる。よって、この場合にはモータジェネレータ２７による上記アシストは不可である。また、ＳＯＣが１００％になっている場合、或いは上限値よりも高くなっている場合には、バッテリ２６を充電させるとバッテリ２６の劣化を招く。よって、この場合にはバッテリ２６への充電を禁止、或いはモータジェネレータ２７での発電を禁止させるように制御する。
【００３６】
ところで、エンジン１１の冷間始動時において、上述した点火時期の遅角補正等の触媒暖機制御（点火遅角制御）を実施すると燃費悪化を招く。そこで本実施形態では、このような燃費悪化を抑制すべく、吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１に達してから、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達するまでは、以下に説明する「熱回収減少制御」「エンジン出力増大制御」及び「発電量増大制御（駆動負荷増大制御）」を実施する。なお、吸着材温度Ｔａ及び触媒温度Ｔｃは、排ガス温度センサ４２の検出値（排ガス入口温度Ｔｅｘ）、及び熱回収量等に基づき推定する。
【００３７】
「熱回収減少制御」では、触媒温度Ｔｃの温度上昇を促進して触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達することを早めさせるよう、熱回収器４０への冷却水の循環を停止させ（或いは循環流量を低下させ）て、熱回収量を最小にする。これにより、排ガス入口温度Ｔｅｘの上昇を図る。「エンジン出力増大制御」では、上述した噴射量マップに基づき算出した目標噴射量（通常時目標噴射量）を増量するよう補正することで、エンジン出力を増大させる。これにより、排ガス入口温度Ｔｅｘの上昇が促進され、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達することを早まらせて触媒暖機の早期完了を図る。
【００３８】
なお、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達すると、その時点でエンジン出力増大制御及び発電量増大制御を終了し、それ以降は通常時目標噴射量で燃料を噴射するよう制御する。
【００３９】
図３は、ＥＣＵ１８が有するマイクロコンピュータによる熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御の処理手順を示すフローチャートである。当該処理は、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして起動した後、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。
【００４０】
先ず、図３に示すステップＳ１０において、排ガス温度センサ４２により検出された排ガス入口温度Ｔｅｘを取得する。また、取得した排ガス入口温度Ｔｅｘ及び熱回収器４０による熱回収量に基づき触媒温度Ｔｃを推定する。熱回収量は、流量調整バルブ４１の開度及びエンジン冷却水温度に基づき算出すればよい。そして、算出した熱回収量に基づき熱回収器４０での熱交換による温度低下分を算出し、その温度低下分を排ガス入口温度Ｔｅｘから減算することで触媒温度Ｔｃを算出する。なお、図３の処理では、吸着材温度Ｔａは触媒温度Ｔｃと同じであるとみなす。
【００４１】
続くステップＳ１１（判定手段）では、ステップＳ１０で算出した触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２未満であるか否かを判定する。Ｔｃ＜Ｔ２であると判定された場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、続くステップＳ１２（判定手段）において、吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１より高いか否かを判定する。ここでは、吸着材温度Ｔａが触媒温度Ｔｃと同じ温度であるとみなす。Ｔｃ＞Ｔ１であると判定された場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、触媒温度Ｔｃの上昇が要求される暖機要求状態であるとみなし、続くステップＳ１３（熱回収減少制御手段）において、流量調整バルブ４１を全閉に制御して熱回収減少制御を実施する。
【００４２】
要するに、触媒温度Ｔｃ＜活性化温度Ｔ２かつ吸着材温度Ｔａ＞放出温度Ｔ１であれば、吸着材３２からＨＣが放出されつつも、その放出されたＨＣを触媒３３で浄化できない状態であるとみなして、早期に触媒暖機を完了させるべく熱回収減少制御を実施する。これにより、排ガス入口温度Ｔｅｘの上昇ひいては触媒温度Ｔｃ及び吸着材温度Ｔａの上昇を促進できるので、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達するまでの時間を短くできる。
【００４３】
一方、吸着材温度Ｔａ≦放出温度Ｔ１であると判定された場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、吸着材３２でＨＣを吸着させている状態であるとみなして図３の処理を一旦終了する。但し、吸着材温度Ｔａ≦放出温度Ｔ１の場合であっても、吸着材３２で吸着されるＨＣが飽和量に達している場合には、ステップＳ１３に進み熱回収減少制御を実施するようにしてもよい。
【００４４】
また、触媒温度Ｔｃ≧活性化温度Ｔ２であると判定された場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、ステップＳ２０に進み、エンジン出力増大制御を実施することなく通常運転時の目標エンジン出力となるようエンジン制御する。例えば、通常時目標噴射量となるよう燃料噴射を制御する。また、点火遅角制御による触媒暖機も実施しない。
【００４５】
続くステップＳ１４（出力増大要否判定手段）では、熱回収減少制御のみで触媒暖機に要する熱エネルギを触媒３３へ十分に供給できるか否かを判定する。具体的には、熱回収減少制御により温度上昇した排ガスにより触媒３３へ供給される熱エネルギ、及び現時点での触媒温度Ｔｃに基づき、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２にまで達するのに要する時間を算出し、その時間が予め設定された目標時間以内であれば、熱回収減少制御のみで触媒暖機に要する熱エネルギを供給可能と判定する。
【００４６】
ステップＳ１４で肯定判定されれば、出力増大制御及び点火遅角による触媒暖機等を実施することなく、図３の処理を終了する。一方、ステップＳ１４で否定判定されれば、続くステップＳ１５において、出力増大制御によりエンジン出力が増加するその出力増加分を算出する。そして、次のステップＳ１６にて、ステップＳ１５で算出した出力増加分に相当する、モータジェネレータ２７による発電量を算出する。
【００４７】
続くステップＳ１７（発電力増大可否判定手段）では、ステップＳ１６で算出した発電量がバッテリ２６の充電可能量よりも大きいか否か、つまり、前記発電量を全てバッテリ２６へ充電させてもＳＯＣの上限値を超えることにならないか否かを判定する。発電量≦充電可能量と判定されれば（Ｓ１７：ＮＯ）、続くステップＳ１８（出力増大制御手段，駆動負荷増大制御手段（発電量増大制御手段））において、エンジン出力増大制御を実施するとともに発電量増大制御を実施する。一方、発電量＞充電可能量と判定されれば（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１９に進み、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を実施することなく、点火遅角制御を実施することで排ガス温度を上昇させて触媒暖機を行う。
【００４８】
エンジン出力増大制御を実施しない時には、先述した噴射量マップに基づき算出した目標噴射量（通常時目標噴射量）となるよう噴射制御する。この通常時目標噴射量に対して、予め設定された所定量だけ増量させる制御が、上記エンジン出力増大制御である。また、モータジェネレータ２７による発電量を、前記増量分に相当する出力増加分だけ増大させてバッテリ２６へ充電させる制御が、上記発電量増大制御である。
【００４９】
図４は、図３の処理を実施したことによる一態様を示すタイムチャートである。図４の（ａ）は車両の走行動力、（ｂ）はエンジン出力、（ｃ）はバッテリ２６の充放電量、（ｄ）はエンジン直下排気熱量、（ｅ）は熱回収器４０による排気熱回収量、（ｆ）は触媒温度Ｔｃ、（ｇ）中の実線は触媒３３へ流入するＨＣの流量、（ｇ）中の一点鎖線は触媒３３から流出するＨＣの流量を示す。
【００５０】
エンジンを始動したｔ１時点から吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１に達するまでは、以下に説明する「熱回収増大制御」及び「エンジン出力減少制御」を実施してもよい。「熱回収増大制御」では、吸着材温度Ｔａの温度上昇を抑制して吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１に達することを遅らせるよう、熱回収器４０を循環する冷却水の流量（循環流量）を最大にして、最大能力で熱回収させる。これにより、浄化装置３０へ流入する排ガス温度の低下を図る。「エンジン出力減少制御」では、上述した噴射量マップに基づき算出した目標噴射量（通常時目標噴射量）を減量するよう補正することで、エンジン出力を減少させる。これにより、浄化装置３０へ流入する排ガス温度の低下を図る。
【００５１】
このように、ｔ２時点までの期間に熱回収増大制御を実施すれば、（ｅ）に示す如く排熱回収量は増大する。また、ｔ２時点までの期間にモータ出力増大制御を実施すれば、エンジン出力減少制御を実施しても走行動力の低下が回避され、走行動力を、ドライバが要求する走行動力に維持させることができる。これらの制御は、エンジン直下排気温度（排ガス入口温度Ｔｅｘ）が放出温度Ｔ１に達したｔ２時点、或いは、推定した触媒温度Ｔｃ（つまり吸着材温度Ｔａ）が放出温度Ｔ１に達した時点で両制御を終了させる。
【００５２】
その後、触媒温度Ｔｃ（つまり吸着材温度Ｔａ）が放出温度Ｔ１に達したｔ２時点で熱回収増大制御及びエンジン出力減少制御を終了させるとともに、熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を実施する。なお、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達した時点で熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を終了させる。
【００５３】
ｔ２時点以降に熱回収減少制御を実施することにより、（ｅ）に示す如く排熱回収量は減少する。また、ｔ２時点以降にエンジン出力増大制御を実施することにより（（ｂ）参照）、エンジン直下排気熱量は増大する（（ｄ）参照）。これらの制御の実施により、触媒温度Ｔｃはｔ２時点から急上昇する（（ｆ）参照）。したがって、点火時期を遅角させることなく（或いは点火遅角量を抑制して）排ガス温度上昇を促進できるので、点火時期遅角による燃費悪化を抑制しつつ触媒暖機の早期完了を図ることができる。
【００５４】
さらに、ｔ２時点以降に発電量増大制御を実施することにより、（ｃ）に示す如くバッテリ充電量は増大する。よって、運転者の走行出力要求に対する実際の走行出力が、出力増大制御を実施することに伴い増大することを解消でき、運転者に違和感を与えてしまうことを回避できる。
【００５５】
以上に詳述した本実施形態によれば、以下の効果が発揮される。
【００５６】
（１）浄化装置３０の上流側に熱回収器４０を配置し、熱回収器４０への冷却水循環流量を調整して熱回収量を調整することで、浄化装置３０へ流入する排ガスの温度（排ガス出口温度Ｔｏｕｔ）を調整することを可能にしている。
【００５７】
（２）吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１に達した以降は循環流量をゼロにする（熱回収減少制御）とともにエンジン出力を増大させる（出力増大制御）ので、浄化装置３０へ流入する排ガス温度の上昇を促進できる。そのため、触媒温度Ｔｃが活性化温度Ｔ２に達するまでの時間を短くできる。よって、点火時期を遅角させることなく（或いは点火遅角量を抑制して）排ガス温度上昇を促進できるので、点火時期遅角による燃費悪化を抑制しつつ触媒暖機の早期完了を図ることができる。
【００５８】
（３）出力増大制御を実施している時には、その出力増大分を発電させて充電させる（発電量増大制御）ので、運転者の走行出力要求に対する実際の走行出力が、出力増大制御を実施することに伴い増大することを解消でき、運転者に違和感を与えてしまうことを回避できる。
【００５９】
（４）出力増大制御を実施しなくとも熱回収減少制御の実施だけで触媒暖機に要求される熱エネルギを排ガスから供給できるか否かを判定し（Ｓ１４）、供給可能である場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、出力増大制御は実施させずに熱回収増大制御を実施させる。そのため、出力増大制御の実施機会を減らすことができ、ひいては燃費向上を図ることができる。
【００６０】
（５）出力増大制御による出力増大分に相当する発電量が、バッテリ２６の充電可能量よりも大きいか否かを判定し（Ｓ１７）、発電量＞充電可能量である場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を実施することなく、点火遅角制御を実施することで排ガス温度を上昇させて触媒暖機を行う。よって、出力増大制御により車両の走行出力が増大して運転者に違和感を与えてしまう、といった不具合を確実に回避できる。
【００６１】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、吸着材温度Ｔａが放出温度Ｔ１にまで上昇した時点で、熱回収減少制御、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御の実施開始タイミングを同じにしているが、本実施形態では、熱回収減少制御の実施開始を、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御よりも先に実施開始させている。
【００６２】
ここで、厳密には、吸着材３２は放出温度Ｔ１よりも低い温度（放出開始温度）で放出を開始するが、放出温度Ｔ１未満であれば吸着機能も発揮されている。つまり、吸着材温度Ｔａが放出開始温度（例えば１００℃）以上かつ放出温度Ｔ１（例えば１５０℃）未満である温度範囲にある場合には、吸着と放出が同時に為され、放出温度Ｔ１にまで上昇した時点で吸着機能が発揮されなくなる。
【００６３】
そして、上記温度範囲（１００℃≦Ｔａ＜１５０℃）では、吸着材温度Ｔａが高くなるほど吸着率が徐々に低下していく。この点を鑑み、図５（ｈ）に示す例では、熱回収減少制御を開始させるタイミングを吸着材３２が放出開始温度に達したｔ２ａ時点とし、エンジン出力増大制御及び発電量増大制御を開始させるタイミングを、吸着材３２が放出温度Ｔ１に達したｔ２時点としている。なお、この場合には、特許請求の範囲に記載の放出温度は放出開始温度に相当する。
【００６４】
これによれば、熱回収減少制御をｔ２時点よりも早く開始させるので、触媒暖機の早期完了を促進できる。なお、本実施形態に反して熱回収減少制御をｔ２ａ時点よりも早く開始させてしまうと、放出開始温度に達する時期を早めてしまい、吸着材３２でのＨＣ吸着量を十分に確保できなくなる。一方、熱回収減少制御をｔ２ａ時点よりも遅く開始させてしまうと、触媒暖機の完了が遅くなってしまう。要するに本実施形態では、熱回収減少制御をｔ２ａ時点で開始することで、ＨＣ吸着量の増大及び触媒暖機の早期完了のバランスを最適にできる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、エンジン出力増大制御をｔ２ａ時点よりも遅く開始させるので、エンジン出力増大制御による排気エミッションの悪化を低減できる。なお、本実施形態に反してエンジン出力増大制御をｔ２時点よりも早く開始させてしまうと、放出開始温度に達する時期を早めてしまい、吸着材３２でのＨＣ吸着量を十分に確保できなくなる。一方、エンジン出力増大制御をｔ２時点よりも遅く開始させてしまうと、触媒暖機の完了が遅くなってしまう。要するに本実施形態では、エンジン出力増大制御をｔ２時点で開始することで、排気エミッションの低減及び触媒暖機の早期完了のバランスを最適にできる。
【００６６】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、駆動負荷増大制御として発電量増大制御を実施している。つまり、エンジン出力増大制御による出力増大分を、モータジェネレータ２７（内燃機関の出力により駆動する機器）により発電して電力に変換し、その発電電力をバッテリ２６に充電させている。これに対し本実施形態では、駆動負荷増大制御として、以下に説明する蓄冷量増大制御を実施している。
【００６７】
図６は、本実施形態にかかるエンジン制御システム全体の概略構成を説明する図であり、図６に示す車両には、エンジン出力を駆動源とするコンプレッサ５０（内燃機関の出力により駆動する機器）を備えた空調装置が搭載されている。上記コンプレッサ５０は、冷凍サイクルに冷媒を循環させるべく冷媒を吸入・吐出するものである。
【００６８】
上記コンプレッサ５０は、これが備える電磁駆動式のコントロールバルブ（ＣＶ５０ａ）の通電操作によって冷媒の吐出容量を連続的に可変設定可能な可変容量型圧縮機であり、エンジン１１のクランク軸の回転動力がコンプレッサ５０に伝達される状況下、ＣＶ５０ａへの通電操作により上記吐出容量が調節される。なお、以下の説明では、上記吐出容量が０より大きくなる状態をコンプレッサ５０が駆動されるものとし、上記吐出容量が０となる状態をコンプレッサ５０が停止されるものとする。
【００６９】
コンプレッサ５０により圧縮された冷媒は、コンデンサ５１にて外気と熱交換して冷却され、その後レシーバ５２にて気液分離される。レシーバ５２内の液冷媒は膨張弁５３で急激に膨張した後、エバポレータ５４（蒸発器）にて蒸発する。そして、ＤＣモータ等によって回転駆動される送風ファン５５から送風された空気は、エバポレータ５４内の冷媒と熱交換することで冷却された後、冷風として車室内へ送風される。
【００７０】
また、エバポレータ５４は、その内部に封入される蓄冷剤５４ａ（例えばパラフィン）を有しており、エバポレータ５４内で蒸発した冷媒により蓄冷剤５４ａを冷却することで、蓄冷（蓄熱）可能に構成されている。詳しくは、コンプレッサ５０が駆動されることでエバポレータ５４に供給された冷媒と蓄冷剤５４ａとの熱交換によって、冷媒の熱がエバポレータ５４に蓄えられる。その後、コンプレッサ５０が停止される状況下、送風ファン５５から送風された空気と蓄冷剤５４ａとが熱交換することにより、上記送風された空気が冷却され、冷却された空気が車室内へと送られることで車室内を冷房することが可能となる。
【００７１】
本実施形態では、このように蓄冷可能な空調装置を採用し、エンジン出力増大制御を実施する時には、ＣＶ５０ａにより吐出容量を増大させ（例えば吐出容量を最大にし）つつ、送風ファン５５の作動を停止させる（蓄冷量増大制御）。これにより、エンジン出力増大制御による出力増大分でコンプレッサ５０を駆動させて蓄冷剤５４ａにて蓄冷させることができ、車室内に冷風を送風させることが要求される時には、送風ファン５５を作動させて蓄冷剤５４ａにより送風空気を冷却する。
【００７２】
なお、エバポレータ５４の温度が設定温度以下になると、エバポレータ５４の外表面に付着している水分が凍結（フロスト）し、熱交換効率が著しく低下してしまう。そこで、このようなフロストを防止すべく、エバポレータ５４の温度（或いは、エバポレータ５４の下流側の空気温度）が所定温度以下になると、ＣＶ５０ａにより吐出容量を低下させる。このようなフロスト防止制御を実施することで、エンジン出力増大制御を実施している最中であってもコンプレッサ５０を駆動できない場合がある。このように蓄冷ができない場合には、図３のステップＳ１７での肯定判定と同様にしてエンジン出力増大制御を禁止し、図３のステップＳ１９と同様にして点火遅角による触媒暖機を実施させることが望ましい。
【００７３】
以上により、発電量増大制御に替えて蓄冷量増大制御を実施する本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。
【００７４】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００７５】
・図３のステップＳ１９を実施するにあたり、充電可能量分だけ出力増大制御及び発電量増大制御を実施しつつ、点火遅角制御を実施するようにしてもよい。これによれば、出力増大制御及び発電量増大制御を全く実施しない図３の場合に比べて、点火遅角量を抑制して燃費悪化を抑制できる。
【００７６】
・上記各実施形態では、熱回収器４０において、ラジエータ２０を流通するエンジン冷却水と排ガスとを熱交換させているが、エンジン冷却水を、他の熱媒体と熱交換させ、前記他の熱媒体と排ガスとを熱交換させるようにしてもよい。この場合の熱回収増大制御では、エンジン冷却水の循環流量を増大させてもよいし、他の熱媒体を循環させる電動ポンプによる循環流量を増大させるようにしてもよいし、両循環流量を増大させてもよい。
【００７７】
・図１に示す実施形態では、流量調整バルブ４１の開度を制御することで熱回収増大制御を実施しているが、例えば、排ガスが熱回収器４０をバイパスして流通するバイパス通路を排気管１６に形成し、排ガスの流通経路をバイパス通路及び熱回収器４０のいずれかに切り替える切替バルブを設けるようにしてもよい。この場合、切替バルブの作動を制御して、バイパス通路へ排ガスを流通させる状態から熱回収器４０へ排ガスを流通させる状態に切り替えることで、熱回収増大制御を実施すればよい。
【００７８】
・上記各実施形態では、熱回収量調整手段として流量調整バルブ４１を設けているが、ウォータポンプ２４が電動モータにより駆動されるエンジンにおいては、ウォータポンプ２４の回転速度を可変制御することで循環流量を調整できるようになるため、この場合には流量調整バルブ４１を廃止して、ウォータポンプ２４の作動を制御することで熱回収器４０への循環流量を調整するようにしてもよい。
【００７９】
・図１に示す実施形態では、排気管１６のうち熱回収器４０の上流側部分に排ガス温度センサ４２を設けて、排ガス入口温度Ｔｅｘから触媒温度Ｔｃ及び吸着材温度Ｔａを推定して制御しているが、このような温度センサを浄化装置３０に設けて、触媒３３の温度を直接検出するようにしてもよい。或いは、排ガス温度センサ４２を熱回収器４０の下流側に配置して、当該排ガス温度センサ４２による検出値、冷却水の循環流量及びエンジン１１の運転状態に基づき触媒温度Ｔｃ及び吸着材温度Ｔａを推定するようにしてもよい。
【００８０】
・上記各実施形態では、吸着材３２と触媒３３とを一体に構成した浄化装置３０を採用しているが、本発明の実施にあたり、吸着材３２と触媒３３とを別体に構成してもよい。この場合、吸着材を触媒の上流側に配置させることで、吸着材の雰囲気温度を触媒の雰囲気温度よりも高くさせておくことが望ましい。これによれば、吸着材温度が放出温度Ｔ１に達した時点から触媒が活性化温度Ｔ２に達するまでの時間（吸着も酸化もできていない時間）を短くできる。
【００８１】
・上記第２実施形態では、モータ機能と発電機能とを有するモータジェネレータ２７を電動モータとして採用しているが、発電機能を有していない電動モータを採用してもよい。
【００８２】
・上記各実施形態では、浄化対象となる排ガス中の特定成分がＨＣであり、このＨＣを吸着／酸化させる吸着材／触媒に本発明を適用させているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、例えばリーンバーンのガソリンエンジンやディーゼルエンジンの場合において、排ガス中のＮＯｘを特定成分として吸着させる吸着材、及びそのＮＯｘを還元させる触媒に本発明を適用させてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
２７…モータジェネレータ（内燃機関の出力により駆動する機器）、３２…吸着材、３３…触媒、４０…熱回収器、５０…コンプレッサ（内燃機関の出力により駆動する機器）、Ｓ１１，Ｓ１２…判定手段、Ｓ１３…熱回収減少制御手段、Ｓ１４…出力増大要否判定手段、Ｓ１７…発電力増大可否判定手段、Ｓ１８…出力増大制御手段，駆動負荷増大制御手段（発電量増大制御手段）、Ｔ１…放出温度、Ｔ２…活性化温度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身の温度が放出温度未満では内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着し、自身の温度が前記放出温度以上になると吸着した前記特定成分を放出する吸着材と、
自身の温度が前記放出温度より高い活性化温度以上になると、前記吸着材から放出された前記特定成分を酸化又は還元する触媒と、
前記吸着材の上流側に配置され、排ガスと熱交換して排ガスから熱回収する熱回収器と、
前記吸着材の温度が前記放出温度以上であり、かつ、前記触媒の温度が前記活性化温度未満である暖機要求状態であるか否かを判定する判定手段と、
前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて前記熱回収器による熱回収量を減少させる熱回収減少制御を実施する熱回収減少制御手段と、
前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて前記内燃機関の出力を増大させる出力増大制御を実施する出力増大制御手段と、
前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて、前記内燃機関の出力により駆動する機器の駆動負荷を増大させる駆動負荷増大制御を実施する駆動負荷増大制御手段と、
を備えることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記暖機要求状態であると判定されている時に前記出力増大制御を実施することなく前記熱回収減少制御を実施することで、前記触媒へ供給する熱エネルギを所定値以上確保できるか否かを判定する出力増大要否判定手段を備え、
前記出力増大要否判定手段により前記熱エネルギを所定値以上確保できないと判定されたことを条件として、前記出力増大制御を実施することを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記機器は、前記内燃機関の出力により駆動して発電する発電機であり、
バッテリの充電状態が、前記出力増大制御による出力増大分により前記発電機で発電された電力を充電可能な状態であるか否かを判定する発電力増大可否判定手段を備え、
前記出力増大分により発電された電力を充電可能な状態であると判定されたことを条件として、前記出力増大制御を実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項１】
自身の温度が放出温度未満では内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着し、自身の温度が前記放出温度以上になると吸着した前記特定成分を放出する吸着材と、
自身の温度が前記放出温度より高い活性化温度以上になると、前記吸着材から放出された前記特定成分を酸化又は還元する触媒と、
前記吸着材の上流側に配置され、排ガスと熱交換して排ガスから熱回収する熱回収器と、
前記吸着材の温度が前記放出温度以上であり、かつ、前記触媒の温度が前記活性化温度未満である暖機要求状態であるか否かを判定する判定手段と、
前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて前記熱回収器による熱回収量を減少させる熱回収減少制御を実施する熱回収減少制御手段と、
前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて前記内燃機関の出力を増大させる出力増大制御を実施する出力増大制御手段と、
前記暖機要求状態であると判定されている時に、暖機要求状態でないと判定されている時に比べて、前記内燃機関の出力により駆動する機器の駆動負荷を増大させる駆動負荷増大制御を実施する駆動負荷増大制御手段と、
を備えることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記暖機要求状態であると判定されている時に前記出力増大制御を実施することなく前記熱回収減少制御を実施することで、前記触媒へ供給する熱エネルギを所定値以上確保できるか否かを判定する出力増大要否判定手段を備え、
前記出力増大要否判定手段により前記熱エネルギを所定値以上確保できないと判定されたことを条件として、前記出力増大制御を実施することを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記機器は、前記内燃機関の出力により駆動して発電する発電機であり、
バッテリの充電状態が、前記出力増大制御による出力増大分により前記発電機で発電された電力を充電可能な状態であるか否かを判定する発電力増大可否判定手段を備え、
前記出力増大分により発電された電力を充電可能な状態であると判定されたことを条件として、前記出力増大制御を実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１９６２８９（Ｐ２０１１−１９６２８９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６５３４５（Ｐ２０１０−６５３４５）
【出願日】平成２２年３月２２日（２０１０．３．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２２日（２０１０．３．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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