JPH0783038A - ヒータ付触媒の電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒を加熱する場合において、バッテリーの
電圧降下を防ぎ、装置内の損失を少なくして効率を良く
すること。 【構成】 バッテリー１と、コンデンサ２，３，４と、
ダイオード１０と、充電スイッチ６と、放電スイッチ７
と、充電スイッチ６及び放電スイッチ７を制御する制御
装置９とを備え、制御装置９は充電スイッチ６をオフと
して放電スイッチ７をオンにするとともにコンデンサ
２，３，４を直列接続に切り換える放電モードと、充電
スイッチ６をオンにして放電スイッチ７をオフにすると
ともにコンデンサ２，３，４を並列接続にする充電モー
ドとを備え、内燃機関の始動に連動して放電モードを選
択し、所定温度到達時或いは所定時間経過時に充電モー
ドを選択し、コンデンサ２，３，４の充電完了時に充電
完了モードを選択するヒータ付触媒の電源装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明はヒータ付触媒の電源装
置に係わり、特に内燃機関の排気浄化のためのヒータ付
触媒の電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気浄化のための触媒は、一
般に所定の温度に達しないと活性化せず、浄化機能が得
られない。特に、ヒータの付いていない触媒は排気温に
よって加熱されるが、冷間始動時には排気温が低く、し
かも内燃機関本体が未だ暖機されていないことから燃料
の燃焼率も悪く、排気浄化が困難であった。

【０００３】そこで、特開昭４８−５４３１２号公報に
示されるように、ヒータに触媒をコーティングして触媒
を加熱する装置が開発された。しかし、上記の公報に開
示されたヒータ付触媒はヒータの電源がバッテリーであ
るため、内燃機関始動と同時にヒータに電流を流す場合
にバッテリーに負担がかかり、バッテリーの劣化が早く
なる恐れがあった。

【０００４】そこで、特開平４−２７６１１１号公報に
よって示されるように、ヒータの電源にコンデンサを用
いることにより、バッテリーに負担をかけることなく、
且つ、バッテリーからの通電に較べて急速に触媒を加熱
することが可能になった。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】しかし、特開平４−
２７６１１１号公報では、ヒータの電源としてバッテリ
ーをそのままコンデンサに充電しているため、触媒を活
性温度まで加熱するために必要な電力を供給するには、
放電直後に流れる突入電流が非常に大きくなってしま
う。そのため、装置内のスイッチやケーブルを大電流用
にしなければならず、コストが高くなる。更にスイッチ
やケーブル、抵抗による損失も大きいので、効率も悪く
なる。また、コンデンサの放電が終わる頃、すなわち内
燃機関が始動して安定した運転を開始した時点には触媒
としての機能を発揮する温度に達しているが、まだ排気
ガスが充分高温になっていないため、通電を停止すると
排気ガスによって触媒が再び冷却されてしまう恐れがあ
る。

【０００６】更に、従来はコンデンサを充電する時に、
コンデンサへの急激な充電を防ぐために、コンデンサと
電圧源との間に抵抗を配設していたため、コンデンサの
充電時に抵抗で消費される電力が無駄であった。

【０００７】そこで、触媒の加熱時、及びコンデンサの
充電時における損失を減らし、効率良く触媒を加熱する
ことを本発明の課題とした。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明において、バッテリーと、複数のコンデンサ
と、複数のコンデンサ，ヒータ，及びバッテリーに接続
され各々の接続を切り換えるスイッチと、スイッチを制
御する制御装置とを備え、制御装置は複数のコンデンサ
を直列に接続するとともにヒータとコンデンサの両端を
接続する放電モードと、複数のコンデンサを並列に接続
するとともにバッテリー，並列接続されたコンデンサ，
及びヒータを直列接続する充電モードとを備えるように
した。

【０００９】

【作用】上記構成のヒータ付触媒の電源装置において、
制御装置が充電モードを選択しているときには複数のコ
ンデンサが並列接続しており、バッテリーからコンデン
サへ充電を行っている。制御装置が放電モードを選択す
るとスイッチによりコンデンサを直列接続に切り換え
る。その結果、コンデンサの両端の電圧はコンデンサの
数とバッテリー電圧の積になるので、コンデンサの両端
の電圧を昇圧することができる。それと同時にヒータへ
放電を行い触媒を加熱する。また、コンデンサを充電す
る時に急激な充電を避けるために設ける抵抗を触媒加熱
用のヒータが兼ねているので、放電モードを停止した直
後に充電モードに切り換えることにより、ヒータを保温
しながらコンデンサの充電を行うことができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明におけるヒータ付触媒の電源装
置の一実施例を示している。バッテリー１と、３つのコ
ンデンサ２，３，４と、逆流防止用ダイオード１０と、
触媒を加熱するためのヒータ５と、充電スイッチ６と、
放電スイッチ７と、触媒の温度を測定する温度センサ８
と、充電スイッチ６及び放電スイッチ７を制御する制御
装置９とを備える。またバッテリー１は１２Ｖのものを
使用している。

【００１１】ここで、本実施例ではコンデンサ２，３，
４、ヒータ及びバッテリーに接続され各々の接続を切り
換えるスイッチについて、コンデンサ２，３，４の充電
時にオンするスイッチを充電スイッチ６、ヒータ５への
放電時にオンするスイッチを放電スイッチ７とした。以
下に充電スイッチ６及び放電スイッチ７について説明す
る。

【００１２】充電スイッチ６は、充電スイッチ６を閉じ
ることによりコンデンサ２，３，４が並列接続の状態
で、且つコンデンサを充電するように設けられている。
また、放電スイッチ７は、放電スイッチ７を閉じること
によりコンデンサ２，３，４が並列接続から直列接続に
切り換わり、コンデンサ２，３，４の両端の電圧がバッ
テリー１（１２Ｖ）とコンデンサの数（３個）の積（１
２Ｖ×３個＝３６Ｖ）になるように設けられている。ま
たコンデンサ２，３，４に流れる電流の方向を制限する
ためにダイオードを図１の位置に配設している。また、
放電スイッチはコンデンサ２，３，４の接続の切り換え
と同時にヒータ５へ放電を行うように設けられている。

【００１３】制御装置９は、温度センサ８からの検出信
号の他にイグニッションスイッチ１１、コンデンサ２，
３，４の並列接続時の電圧１２のそれぞれの状態に基づ
いて、充電モード及び放電モードを選択している。充電
モードは充電スイッチ６を閉じてコンデンサ２，３，４
を並列接続するのと共に、放電スイッチ７を開き、放電
モードは放電スイッチ７を閉じてコンデンサ２，３，４
を直列接続すると共に、充電スイッチ６を開くように制
御されている。

【００１４】本実施例の動作について図１，図２を用い
て説明する。図１は本実施例の回路図であり、図２は図
１の動作説明におけるフローチャートである。図２のス
テップ１０１にて、内燃機関の始動と同時にイグニッシ
ョンスイッチ１１がオンになったことが判定されると、
それに連動して、以下のように制御装置９が作動する。
ステップ１０２にて、触媒の温度Ｔが活性温度（本実施
例では３００℃とする）に達しているか否かが判定さ
れ、活性温度（３００℃）に達していないと判定する
と、ステップ１０３にて、放電スイッチ７が閉じてコン
デンサ２，３，４が直列接続になり、ヒータ５に放電を
行う。ここで、予め前回走行時にコンデンサ２，３，４
は並列接続の状態で充電されており、ヒータ５に対する
通電は、このコンデンサ２，３，４を直列接続にしたと
きの電圧が制御装置９を通してヒータ５に電源電圧とし
て印加される。すなわち、第２実施例においては、３つ
のコンデンサ２，３，４を並列接続にして充電している
ので、放電時には昇圧回路を用いることなく、バッテリ
ー電圧１２Ｖの３倍の３６Ｖの電圧をヒータに印加する
ことになる。その結果、ヒータ５に印加される電力も大
きくなり、急速に触媒を加熱することが可能になる。こ
こで、イグニッションスイッチ１１がオンになるのと同
時に点火装置１３が作動して、内燃機関を始動させる。

【００１５】ステップ１０４にて、触媒が活性温度（３
００℃）になったか否かを判定して、活性温度（３００
℃）になっていると判定されれば、ステップ１０５に
て、放電スイッチ７がオフになる。ステップ１０６に
て、イグニッションスイッチ１１がオフになっているか
否かを判定して、イグニッションスイッチ１１がオフで
あると判定されれば、ステップ１０７にて、充電スイッ
チ６が閉じてコンデンサ２，３，４を並列接続に切り換
えて充電を行う。制御装置９は、コンデンサ２，３，４
の並列接続時の電圧１２を監視しており、ステップ１０
８にて、コンデンサ２，３，４の並列接続時の電圧１２
が１２Ｖになったか否かを判定して、コンデンサ２，
３，４の電圧１２が１２Ｖになっていれば、ステップ１
０９にて、充電が完了したと判定されて、充電スイッチ
６が開き、制御装置９の動作を終了する。ここで、コン
デンサの急速な充電を避けるために、通常はコンデンサ
２，３，４とバッテリー１の間に抵抗を挿入しておく
が、本発明ではその抵抗の役割を、ヒータ５が行ってい
るため、コンデンサ２，３，４を充電しながらヒータ５
を保温することが可能になる。すなわち、触媒が活性温
度（３００℃）に到達してすぐに通電を停止するのでは
なく、コンデンサ２，３，４が充電するまで触媒を保温
することができる。

【００１６】本実施例において、ステップ１０１からス
テップ１０５が放電モードで、ステップ１０６からステ
ップ１０９が充電モードである。

【００１７】本実施例では内燃機関始動と同時にヒータ
５に放電するようにしてあるが、必ずしも内燃機関の始
動と同時に放電する必要はない。内燃機関始動前に、例
えば、自動車のドアにキーを入れた時に内燃機関の始動
を予測してコンデンサ２，３，４からヒータ５に放電し
て、内燃機関始動前に触媒を加熱しておいても良い。

【００１８】しかし、内燃機関始動後にヒータ５に放電
し始めると、排気ガスの浄化が遅れてしまうので、内燃
機関始動後に放電するのは好ましくない。

【００１９】さらに、本実施例では制御装置は、温度セ
ンサを用いて、触媒の温度によって各スイッチを切り換
えるようにしているが、温度センサの代わりにタイマを
用いて、内燃機関の始動と同時に放電モードを選択し
て、所定温度経過時に充電モードを選択するようにして
も良い。さらに温度センサとタイマを用いて、温度と時
間の両方によって制御されるようにすると、もし触媒が
なかなか所定の温度に到達しない場合でも、触媒を加熱
し続けることなく、タイマにより触媒の加熱を停止する
ことができる。しかし、温度センサの代わりにタイマの
みによって制御を行うと、例えば、長時間自動車を運転
してからエンジンを止めて、その直後に再びエンジンを
始動するときに、触媒の温度は高温を維持しており、そ
の状態で再び触媒を加熱してしまい、触媒を焼損する恐
れがあるので、タイマのみによって放電スイッチ、充電
スイッチの制御を行うことはあまり好ましくない。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、バッテリー，複数のコ
ンデンサ及びヒータの接続を制御装置及びスイッチを用
いて切り換えることでコンデンサの両端の電圧を昇圧す
ることが可能になり、ヒータへの放電時には短時間の加
熱で触媒を活性化することができる。また、コンデンサ
を充電する時に急激な充電を避けるために設ける抵抗を
触媒加熱用のヒータが兼ねているので、放電モードを停
止した直後に充電モードに切り換えることにより、ヒー
タを保温しながらコンデンサの充電を行うことができ
る。更に、ヒータ加熱用の電源をコンデンサにしている
ため、バッテリーからの電力供給が行われているときに
ヒータへの放電を行う場合において、バッテリーの電圧
降下を防ぐことが可能であり、その結果バッテリーの劣
化を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における一実施例のヒータ付触媒の電源
装置の回路図

【図２】図１の動作のフローチャート

【符号の説明】

１ バッテリー ２、３、４ コ
ンデンサ ５ ヒータ ６ 充電スイッ
チ ７ 放電スイッチ ８ 温度センサ ９ 制御装置 １０ ダイオー
ド １１ イグニッションスイッチ １２ コンデンサ２，３，４を並列に接続したときの電
圧 １３ 点火装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太 田 信 之 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気ガス通路に設置され、排
   気浄化をおこなうための触媒及びその触媒を加熱するヒ
   ータからなるヒータ付触媒において、バッテリーと、複
   数のコンデンサと、該複数のコンデンサ，ヒータ及びバ
   ッテリーに接続され各々の接続を切り換えるスイッチ
   と、該スイッチを制御する制御装置とを備え、前記制御
   装置は前記複数のコンデンサを直列に接続すると共に前
   記ヒータと前記コンデンサの両端を接続する放電モード
   と、前記複数のコンデンサを並列に接続すると共に前記
   バッテリー，前記並列接続されたコンデンサ及び前記ヒ
   ータを直列接続する充電モードとを備えることを特徴と
   するヒータ付触媒の電源装置。