JP2006342700A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に係り、特に、内燃機関の冷間始動時にHC、NOxの排出を抑制するうえで好適な排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification device suitable for suppressing the emission of HC and NOx during a cold start of the internal combustion engine.
従来、例えば特許文献1には、内燃機関の排気ガス浄化装置が開示されている。この従来の装置では、排気通路にバイパス通路を備え、そのバイパス通路の途中にHCを吸着させるHC吸着材を配置している。より具体的には、HC吸着材として、活性炭やゼオライト等が用いられている。また、この装置は、バイパス通路と触媒上流の排気通路とを連通するパージ通路を備え、そのパージ通路の途中にパージ制御バルブを配置している。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification device for an internal combustion engine. In this conventional apparatus, an exhaust passage is provided with a bypass passage, and an HC adsorbing material that adsorbs HC is disposed in the middle of the bypass passage. More specifically, activated carbon, zeolite, or the like is used as the HC adsorbent. In addition, this apparatus includes a purge passage communicating the bypass passage and the exhaust passage upstream of the catalyst, and a purge control valve is disposed in the middle of the purge passage.
上記従来の装置では、触媒温度が十分に上昇していない冷間始動時には、排気ガスが上記バイパス通路に導入される。このため、上記従来の装置によれば、触媒が活性化していない状況下において、HCをHC吸着材に吸着させることにより、大気中にHCが排出されるのを防止することができる。また、上記従来の装置によれば、冷間始動時にHC吸着材に吸着されたHCは、暖機完了後に、パージ動作が行われることにより、パージ通路を介して触媒上流の排気通路に導入される。これにより、HC吸着材から脱離したHCは、触媒によって浄化される。 In the conventional apparatus, exhaust gas is introduced into the bypass passage at the time of cold start when the catalyst temperature is not sufficiently increased. For this reason, according to the conventional apparatus, it is possible to prevent HC from being discharged into the atmosphere by adsorbing HC to the HC adsorbent in a situation where the catalyst is not activated. Further, according to the conventional apparatus, the HC adsorbed on the HC adsorbent during the cold start is introduced into the exhaust passage upstream of the catalyst through the purge passage by performing the purge operation after the warm-up is completed. The Thereby, HC desorbed from the HC adsorbent is purified by the catalyst.
上記従来の排気ガス浄化装置において、冷間始動時には、排気ガス中に含まれている水分が水滴の状態でHC吸着材に到達することとなる。ゼオライト等を用いたHC吸着材は、HCやNOxよりも水の吸着作用の方が強い。このため、HCやNOxに比して水の方が優先的に吸着されることとなり、本来吸着すべきHCやNOxの吸着性能が低下してしまう。また、HC吸着材は、通常、細孔径の異なる素材を混合させて構成され、或いはそのような素材を層状に基材に担持させて構成されているため、炭素数の大きなHCが優先的に吸着され、炭素数の小さなHCやNOxの吸着が阻害されてしまう。上記従来の排気ガス浄化装置は、上記の問題点に対して十分な考慮がされていなかった。このため、炭素数の小さなHCやNOxを吸着させ、冷間始動時における排気ガス浄化性能を十分に確保するという点において、未だ検討の余地を有するものであった。 In the conventional exhaust gas purification device, at the time of cold start, moisture contained in the exhaust gas reaches the HC adsorbent in the form of water droplets. HC adsorbents using zeolite or the like have a stronger water adsorption effect than HC and NOx. For this reason, water is preferentially adsorbed as compared with HC and NOx, and the adsorption performance of HC and NOx that should be adsorbed is reduced. In addition, HC adsorbents are usually configured by mixing materials with different pore diameters, or by supporting such materials on a base material in layers, so HC with a large number of carbons is preferential. Adsorption will inhibit the adsorption of HC and NOx with a small number of carbon atoms. In the conventional exhaust gas purifying apparatus, sufficient consideration has not been given to the above problems. For this reason, there is still room for examination in terms of adsorbing HC and NOx having a small number of carbon atoms and ensuring sufficient exhaust gas purification performance during cold start.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の冷間始動時に、排気ガス中に含まれるHCやNOxを確実に吸着し得る内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can reliably adsorb HC and NOx contained in the exhaust gas when the internal combustion engine is cold-started. The purpose is to provide.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の主排気通路から分岐して設けられた分岐通路と、
前記主排気通路と前記分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える切替手段と、
前記分岐通路上に配置され、HCを吸着する第1HC吸着材と、
前記分岐通路における前記第1HC吸着材の下流側に配置され、前記第1HC吸着材に比して細孔径の小さな素材によって構成され、HCを吸着する第2HC吸着材と、
前記分岐通路における前記第2HC吸着材の下流側に配置され、NOxを吸着するNOx吸着手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention provides a branch passage provided by branching from a main exhaust passage of an internal combustion engine,
Switching means for switching the flow path of the exhaust gas between the main exhaust passage and the branch passage;
A first HC adsorbent disposed on the branch passage and adsorbing HC;
A second HC adsorbent that is disposed on the downstream side of the first HC adsorbent in the branch passage, is made of a material having a smaller pore diameter than the first HC adsorbent, and adsorbs HC;
NOx adsorbing means arranged on the downstream side of the second HC adsorbent in the branch passage and adsorbs NOx;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記分岐通路における前記第1HC吸着材の上流側に配置され、水を吸着する水吸着材を更に備えることを特徴とする。 Moreover, 2nd invention is further equipped with the water adsorption material which is arrange | positioned in the said 1st invention upstream from the said 1st HC adsorption material in the said branch passage, and adsorb | sucks water.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、前記分岐通路における前記第1HC吸着材と前記第2HC吸着材との間の部位と連通するように設けられた第1パージ通路と、
前記第1パージ通路を開放しまたは遮断する第1開閉弁と、
前記分岐通路における前記第1HC吸着材の上流側の部位と連通するように設けられた第2パージ通路と、
前記第2パージ通路を開放しまたは遮断する第2開閉弁と、
前記第1パージ通路および前記第2パージ通路に接続され、前記第1開閉弁およびまたは前記第2開閉弁が開放された状態で、内燃機関の吸気通路に或いは前記主排気通路における最も下流側に配置された触媒よりも上流側の位置に、前記分岐通路内のガスを還流させるガス還流手段とを備え、
前記ガス還流手段は、前記第1パージ通路を介して前記分岐通路内のガスを還流させ、次いで、前記第2パージ通路を介して前記分岐通路内のガスを還流させることを特徴とする。
According to a third invention, in the first or second invention, a first purge passage provided to communicate with a portion of the branch passage between the first HC adsorbent and the second HC adsorbent. ,
A first on-off valve that opens or shuts off the first purge passage;
A second purge passage provided so as to communicate with an upstream portion of the first HC adsorbent in the branch passage;
A second on-off valve that opens or shuts off the second purge passage;
Connected to the first purge passage and the second purge passage, with the first on-off valve and / or the second on-off valve opened, the intake passage of the internal combustion engine or the most downstream side of the main exhaust passage Gas reflux means for refluxing the gas in the branch passage at a position upstream from the arranged catalyst,
The gas recirculation means recirculates the gas in the branch passage through the first purge passage, and then recirculates the gas in the branch passage through the second purge passage.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、前記分岐通路における前記第2HC吸着材と前記NOx吸着材との間の部位と連通するように設けられた第3パージ通路と、
前記第3パージ通路を開放しまたは遮断する第3開閉弁とを更に備え、
前記ガス還流手段は、前記第3パージ通路を介して前記分岐通路内のガスを還流させ、次いで、前記第1パージ通路を介して前記分岐通路内のガスを還流させ、次いで、前記第2パージ通路を介して前記分岐通路内のガスを還流させることを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, a third purge provided to communicate with a portion of the branch passage between the second HC adsorbent and the NOx adsorbent. A passage,
A third on-off valve that opens or shuts off the third purge passage,
The gas recirculation means recirculates the gas in the branch passage through the third purge passage, then recirculates the gas in the branch passage through the first purge passage, and then recirculates the second purge. The gas in the branch passage is recirculated through the passage.
炭素数の大きなHCは、一般に蒸気圧が低く吸着され易いが、逆に、炭素数の小さなHCは、蒸気圧が高く吸着されにくい。このため、HC吸着材が単一で構成されていると、そのHC吸着材を通過した後のガス中には、炭素数の小さなHCが残存してしまう。これに対し、第1の発明によれば、第1HC吸着材によって比較的炭素数の大きなHCを吸着させることができると共に、第2HC吸着材によって比較的炭素数の小さなHCについても確実に吸着させることが可能となる。また、本発明では、NOx吸着材は、上記の第1および第2HC吸着材に比して下流側に配置されている。このため、NOxの吸着を妨げるHCをその上流側の第1および第2吸着材で予め除去することができるので、最も吸着されにくいNOxを確実に吸着させることが可能となる。 HC having a large carbon number generally has a low vapor pressure and is easily adsorbed. On the contrary, HC having a small carbon number has a high vapor pressure and is difficult to be adsorbed. For this reason, when a single HC adsorbent is configured, HC having a small number of carbons remains in the gas after passing through the HC adsorbent. On the other hand, according to the first invention, HC having a relatively large carbon number can be adsorbed by the first HC adsorbent, and HC having a relatively small carbon number can be adsorbed by the second HC adsorbent reliably. It becomes possible. In the present invention, the NOx adsorbent is arranged on the downstream side as compared with the first and second HC adsorbents. For this reason, since HC that prevents NOx adsorption can be removed in advance by the first and second adsorbents on the upstream side, it is possible to reliably adsorb the NOx that is hardly adsorbed.
第2の発明では、分岐通路における最上流側に配置した水吸着材によって、冷間始動時の排気ガス中に多量に含まれる水を除去することができ、これにより、第1および第2HC吸着材並びにNOx吸着材の吸着効率が水の吸着によって低下するのを防止することができる。 In the second invention, the water adsorbent disposed on the most upstream side in the branch passage can remove a large amount of water contained in the exhaust gas at the time of cold start, and thereby the first and second HC adsorption It is possible to prevent the adsorption efficiency of the material and the NOx adsorbent from decreasing due to the adsorption of water.
第3の発明によれば、第1HC吸着材より先に、下流側に配置された第2HC吸着材のパージ動作が個別に実行される。このように、本発明によれば、パージ動作を吸着材毎に個別に行うことにより、各吸着材がパージ動作を完了しているか或いは未完了であるかの判断を行うことが可能となる。このため、パージ動作が途中で中断されることがあっても、その後、パージ動作の再開が可能となったときに、どの吸着材からパージ動作を再開すれば良いかが分かるので、パージ動作を効率的に行うことができる。また、本発明によれば、パージ動作時に、下流側に配置された第2HC吸着材に吸着されていたHCが、上流側に配置された第1HC吸着材に再吸着されるのを防止することができる。 According to the third aspect of the invention, the purge operation of the second HC adsorbent disposed downstream is performed separately from the first HC adsorbent. Thus, according to the present invention, it is possible to determine whether each adsorbent has completed the purge operation or not yet by performing the purge operation individually for each adsorbent. For this reason, even if the purge operation is interrupted in the middle, when the purge operation can be resumed after that, it is understood from which adsorbent the purge operation should be resumed. Can be done efficiently. In addition, according to the present invention, it is possible to prevent HC adsorbed on the second HC adsorbent disposed on the downstream side from being re-adsorbed on the first HC adsorbent disposed on the upstream side during the purge operation. Can do.
第4の発明によれば、最下流側に配置されたNOx吸着材から第2HC吸着材、次いで、第1HC吸着材という順で、個別にパージ動作を実行することができる。 According to the fourth invention, the purge operation can be executed individually in the order of the NOx adsorbent disposed on the most downstream side, the second HC adsorbent, and then the first HC adsorbent.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1における排気ガス浄化装置を備えた内燃機関システムの構成を説明するための図である。内燃機関10は、シリンダヘッド12を備えている。シリンダヘッド12には、吸気通路14および主排気通路16がそれぞれ連通している。主排気通路16には、排気ガスを浄化するための上流触媒18および下流触媒20が直列に配置されている。また、上流触媒18の上流には、その位置で排気空燃比を検出するための空燃比センサ22が配置されている。更に、上流触媒18と下流触媒20との間には、その位置の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発生する酸素センサ24が配置されている。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an internal combustion engine system including an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The
主排気通路16の途中には、下流触媒20の下流側の部位に、切替装置26が設けられている。切替装置26は、排気ガスの流入先を主排気通路16とバイパス通路28との間で切り替えるための装置である。より具体的には、切替装置26は、主排気通路16とバイパス通路28とを切り替えるための切替バルブ30と、その切替バルブ30を駆動するための負圧ダイアフラム32を備えている。負圧ダイアフラム32は、エンジン負圧を利用したものであり、図示しない電磁弁によって制御される。切替装置26には、バイパス通路28の一端が連通している。バイパス通路28の他端は、切替装置26の下流側の部位において、主排気通路16に再び連通している。また、切替装置26の内部におけるバイパス通路28への入口部34は、その先端部34aが周囲の壁面より突出するように構成されている。このため、周囲の壁面に付着している水がバイパス通路28内に流入するのを防止することができる。
In the middle of the
バイパス通路28の途中には、複数の吸着材が配置されている。具体的には、排気ガスの流れの上流側に、すなわち、切替装置26に近い側に、先ず、排気ガス中に含まれる水を吸着させるための水吸着材36が配置されている。水吸着材36は、細孔径の大きなゼオライト系の素材に用いて構成されている。また、バイパス通路28には、水吸着材36の下流側に、比較的炭素数の大きなHCを主として吸着させるための第1HC吸着材38が配置されている。第1HC吸着材38の素材としては、例えば、活性炭やゼオライトを用いることができる。
A plurality of adsorbents are arranged in the middle of the
バイパス通路28には、第1HC吸着材38の下流側に、更に、比較的炭素数の小さなHCを主として吸着させるための第2HC吸着材40が配置されている。第2HC吸着材40の素材としては、第1HC吸着材38と同様に、活性炭やゼオライト等が用いられている。ただし、第2HC吸着材40は、第1HC吸着材38に比して細孔径の小さな素材が用いられている。バイパス通路28には、第2HC吸着材40の下流側に、更に、NOxを吸着させるためのNOx吸着材42が配置されている。NOx吸着材の素材としては、例えば、セリウムにパラジウムを担持したものを用いることができる。尚、第2HC吸着材40の素材としては、炭素数の小さなHC(エタンC2H6等)をより効果的に吸着させるべく、ゼオライトに銀を担持した素材を用いてもよい。
In the
バイパス通路28における第2HC吸着材40とNOx吸着材42との間の部位には、第3パージ通路44が連通している。第3パージ通路44は、その途中に第3開閉弁46を備え、その端部において主パージ通路48に連通している。以下、同様に、バイパス通路28における第1HC吸着材38と第2HC吸着材40との間の部位には、第1パージ通路50が、水吸着材36と第1HC吸着材38との間の部位には、第2パージ通路52が、切替装置26と水吸着材36との間の部位には、第4パージ通路54が、それぞれ連通している。また、第1、第2、第4パージ通路50、52、54は、その途中に、それぞれ第1、第2、第4開閉弁56、58、60を備え、また、それぞれの端部において主パージ通路48に連通している。
A
バイパス通路28における切替装置26と水吸着材36との間の部位には、バイパス通路28に流入する排気ガスの温度を測定するための第1温度センサ62が組み込まれている。また、バイパス通路28におけるNOx吸着材42と合流部64との間の部位には、当該部位を流れる排気ガスの温度を測定するための第2温度センサ66が組み込まれている。また、主パージ通路48は、その途中に、パージ制御バルブ68を備え、その端部において吸気通路14(サージタンク内)に連通している。
A
本実施形態のシステムは、ECU70を備えている。ECU70には、上述した空燃比センサ22、酸素センサ24、第1温度センサ62、第2温度センサ66、およびエンジン冷却水温度を測定するための水温センサ72等の各種センサが接続されている。また、ECU70には、上述した切替装置26、第1〜第4開閉弁56、58、48、60、およびパージ制御バルブ68等のアクチュエータが接続されている。
The system of this embodiment includes an
次に、図2および図3を参照して、本実施の形態1のシステムの動作を説明する。
[吸着時の動作]
先ず、冷間始動時に、内燃機関10から排出されるHC、NOxを上記吸着材に吸着させるための動作について説明する。図2は、そのような機能を実現するために、ECU70が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図2に示すルーチンは、内燃機関10の始動直後に起動されるものとする。図2に示すルーチンでは、先ず、エンジン冷却水温度が設定温度以下であるか否かが判別される(ステップ100)。その結果、エンジン冷却水温度が設定温度よりも高いと判定された場合、すなわち、暖機が完了している場合には、今回の処理サイクルが速やかに終了される。
Next, the operation of the system of the first embodiment will be described with reference to FIG. 2 and FIG.
[Operation during adsorption]
First, the operation for adsorbing HC and NOx discharged from the
上記ステップ100において、エンジン冷却水温度が設定温度以下であると判定された場合、すなわち、冷間始動時であると認められた場合には、切替バルブ30が開弁される(ステップ102)。切替バルブ30は、通常時は、バイパス通路28の入口を閉塞しているが、本ステップ102において、冷間始動時と認められた場合に、主排気通路16とバイパス通路28とが連通状態となるように切り替えられる。
When it is determined in
次に、上流触媒18の活性判定が実行される(ステップ104)。具体的には、上流触媒18の温度が所定の設定温度以上であるか否かが判別される。上流触媒18の温度は、例えば、内燃機関10の始動開始後に上流触媒18に流入するガス量を吸入空気量Gaに基づき推定し、その吸入空気量Gaとガス流通時間との関係に基づいて予め定められたマップにより取得することができる。
Next, the activity determination of the
上記ステップ104において、上流触媒18の温度が上記設定温度以上であると判定された場合、すなわち、上流触媒18が活性状態にあると判断できる場合には、切替バルブ30が閉弁される、すなわち、バイパス通路28への排気ガスの流入が遮断される(ステップ106)。
When it is determined in
一方、上記ステップ104において、上流触媒18の温度が上記設定温度に達していないと判定された場合には、水吸着材36等に流入するガス温度判定が実行される(ステップ108)。具体的には、第1温度センサ62により検出される当該流入ガスの温度が所定の設定温度以上であるか否かが判別される。その結果、当該流入ガス温度が上記設定温度を下回る間は、排気ガスをバイパス通路28に流入させる制御が継続される。その一方で、当該流入ガス温度が上記設定温度以上であると判定された場合には、上流触媒18が未だ活性状態になっていなくても、切替バルブ30が閉弁される。このような制御によれば、バイパス通路28に流入する排気ガスの温度が上昇した場合に、HCやNOxが第1HC吸着材38等からパージされ、大気中に放出されるのを防止することができる。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した図2に示すルーチンによれば、バイパス通路28における最上流側に配置した水吸着材36によって、冷間始動時の排気ガス中に多量に含まれる水を除去することができ、これにより、第1および第2HC吸着材38、40、並びにNOx吸着材42の吸着効率が水の吸着によって低下するのを防止することができる。
According to the routine shown in FIG. 2 described above, the
炭素数の大きなHCは、一般に蒸気圧が低く吸着され易いが、逆に、炭素数の小さなHCは、蒸気圧が高く吸着されにくい。このため、HC吸着材が単一で構成されていると、そのHC吸着材を通過した後のガス中には、炭素数の小さなHCが残存してしまう。これに対し、本実施形態のシステムでは、HC吸着材を2つに分割している。具体的には、既述した通り、炭素数の大きなHCを主として吸着させるための第1HC吸着材38を上流側に配置すると共に、その下流側に、細孔径の小さな素材が用いられ、炭素数の小さなHCを主として吸着させることに特化した第2HC吸着材40を配置することとしている。このため、炭素数の小さなHCについても確実に吸着させることができる。
HC having a large carbon number generally has a low vapor pressure and is easily adsorbed. On the contrary, HC having a small carbon number has a high vapor pressure and is difficult to be adsorbed. For this reason, when a single HC adsorbent is configured, HC having a small number of carbons remains in the gas after passing through the HC adsorbent. On the other hand, in the system of this embodiment, the HC adsorbent is divided into two. Specifically, as described above, the
また、炭素数の大きなHCは、脱離しにくく、言い換えれば、吸着保持時間を長く維持することができる。本実施形態による吸着材の配置順序では、そのような炭素数の大きなHCを、上流側の第1HC吸着材38で吸着させることとしている。このため、その逆配置の場合に比して、内燃機関10の始動後に排気ガスの温度が上昇していく過程においても、吸着性能を良好に確保することができる。
In addition, HC having a large number of carbons is difficult to desorb, in other words, the adsorption holding time can be maintained long. In the arrangement sequence of the adsorbent according to the present embodiment, such a large HC HC is adsorbed by the
また、本実施形態による吸着材の配置順序では、NOxを吸着するNOx吸着材42を最下流側に配置しているため、NOxの吸着を妨げる水やHCをその上流側の吸着材36、38、40で予め除去することができる。これにより、最も吸着されにくいNOxを確実に吸着させることが可能となる。
Further, in the arrangement sequence of the adsorbent according to the present embodiment, the
[パージ動作]
次に、上記吸着材に吸着されたHC、NOxをパージさせるための動作について説明する。図3は、そのような機能を実現するために、ECU70が実行するルーチンのフローチャートである。図3に示すルーチンでは、先ず、エンジン冷却水温度が設定温度以上であるか否かが判別される(ステップ200)。その結果、エンジン冷却水温度が設定温度以上になると、次いで、下流触媒20の活性判定が実行される(ステップ202)。具体的には、下流触媒20の温度が所定の設定温度以上であるか否かが判別される。下流触媒20の温度は、上述した上流触媒18の場合と同様に、吸入空気量Gaとガス流通時間との関係に基づいて予め定められたマップにより取得される。
[Purge operation]
Next, an operation for purging HC and NOx adsorbed on the adsorbent will be described. FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the
上記ステップ202において、下流触媒20の温度が上記設定温度以上であると判定された場合、すなわち、十分に暖機が完了し、下流触媒20が活性化していることが認められた場合には、次いで、パージガスの温度判定が実行される(ステップ204)。具体的には、第2温度センサ66により検出されるパージガス温度Tpgが、吸着材の耐久性とパージ効率との兼ね合いを考慮した所定の設定温度の範囲内にあるか否かが判別される。その結果、パージガス温度Tpgが上記設定温度範囲内にあると認められた場合には、次いで、第3開閉弁46が開弁される(ステップ206)。
When it is determined in
次に、エンジン運転負荷判定が実行される(ステップ208)。具体的には、アクセル開度やエンジン回転数に基づき、現在のエンジン運転負荷が設定負荷以上であるか否かが判別される。その結果、現在のエンジン運転負荷が設定負荷以上であると判定された場合、すなわち、パージ動作を実行しても問題とならない運転負荷以上であると認められた場合には、パージ制御バルブ68が開弁される(ステップ210)。
Next, engine operating load determination is executed (step 208). Specifically, it is determined whether or not the current engine operating load is equal to or greater than the set load based on the accelerator opening and the engine speed. As a result, when it is determined that the current engine operating load is equal to or higher than the set load, that is, when it is determined that the engine operating load is higher than the operating load that does not cause a problem even if the purge operation is performed, the
次に、パージ量判定が実行される(ステップ212)。具体的には、現在のパージ量が設定量に達したか否かが判別される。現在のパージ量は、上記ステップ210におけるパージ制御バルブ68の開弁後の経過時間とパージガス温度Tpgとの関係に基づいて推定することができる。上記ステップ212において、パージ量が設定量に達すると、次いで、パージ制御バルブ68および第3開閉弁46が順に閉弁される(ステップ214、216)。以上のステップ204〜216までの一連の処理が実行されることによって、NOx吸着材42に吸着されたNOxが吸気通路14に再吸入される。
Next, the purge amount determination is executed (step 212). Specifically, it is determined whether or not the current purge amount has reached a set amount. The current purge amount can be estimated based on the relationship between the elapsed time after opening the
ステップ218〜230までは、第2HC吸着材40に対して行われるパージ動作の一連の処理を示している。個々のステップの処理は、上述したNOx吸着材42の場合と同様であるため、ここでは、それらの各ステップについての詳細な説明を省略する。本ルーチンでは、第2HC吸着材40に対するパージ動作が行われた後は、以後順に、第1HC吸着材38、水吸着材40に対しても同様にパージ動作が実行される(図3中に示す<繰り返し>〜ステップ234参照)。
以上説明した図3に示すルーチンによれば、最下流側に配置されたNOx吸着材42から順に、個別にパージ動作が実行される。パージ動作を吸着材毎に個別に行うことにより、各吸着材がパージ動作を完了しているか或いは未完了であるかの判断を行うことが可能となる。このため、パージ動作が途中で中断されることがあっても、その後、パージ動作の再開が可能となったときに、どの吸着材からパージ動作を再開すれば良いかが分かるので、パージ動作を効率的に行うことができる。
According to the routine shown in FIG. 3 described above, the purge operation is executed individually in order from the
また、例えば、一ヶ所に設けられたパージ通路を介して複数の吸着材のパージ動作を一度に行おうとすると、パージ動作時における上流側のHC吸着材から脱離したHCが、その下流側のHC吸着材に再吸着してしまう。これに対し、本実施形態では、吸着材毎に個別にパージ動作を行うこととしているため、吸着材に導入されるパージガス中に上流側の吸着材で吸着されたガスが含まないようにすることができる。このため、本実施形態の構成によれば、パージ動作時に、上記の再吸着が生ずるのを防止することができる。 Further, for example, when purging a plurality of adsorbents at once through a purge passage provided at one location, HC desorbed from the upstream HC adsorbent during the purge operation is Re-adsorbed to the HC adsorbent. On the other hand, in this embodiment, since the purge operation is performed individually for each adsorbent, the purge gas introduced into the adsorbent does not include the gas adsorbed by the upstream adsorbent. Can do. For this reason, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to prevent the re-adsorption from occurring during the purge operation.
ところで、上述した実施の形態1においては、NOx吸着材42のみに対するパージ動作が完了した後に、第2HC吸着材40に対するパージ動作を行うこととしているが、本発明におけるパージ動作の実行順序は、これに限定されるものではない。NOxは、HC吸着材にはほとんど吸着されない。従って、NOx吸着材42および第2HC吸着材40については、同時にパージ動作を実行させてもよい。
By the way, in the first embodiment described above, the purge operation for the
また、上述した実施の形態1においては、第1HC吸着材38等を配置するために主排気通路16に並列して設けた通路を、主排気通路16から分岐した後に再び主排気通路16に合流させるバイパス通路28として構成している。これにより、パージ動作時に、大気に比して温度の高い排気ガスをパージガスとして導入させることが可能となっている。しかしながら、本発明においてHC吸着材等を配置させるための分岐通路は、そのようなバイパス通路28に限られるものではなく、例えば、他端が大気に開放されたものであってもよい。
Further, in the first embodiment described above, the passage provided in parallel with the
尚、上述した実施の形態1においては、バイパス通路28が前記第1の発明における「分岐通路」に、切替装置26が前記第1の発明における「切替手段」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態1においては、ECU70が上記図3に示すルーチンの一連の処理を実行することにより、前記第3の発明における「ガス還流手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the
Further, in the first embodiment described above, the “gas recirculation means” according to the third aspect of the present invention is realized by the
実施の形態2.
次に、図4を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
図4は、本発明の実施の形態2における排気ガス浄化装置を備えた内燃機関システムの構成を説明するための図である。以下、図4において、図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の参照符号を用いて、その詳細な説明を省略または簡略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of an internal combustion engine system including the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. Hereinafter, in FIG. 4, the same reference numerals are used for the same elements as those shown in FIG. 1, and the detailed description thereof is omitted or simplified.
本実施形態のシステムは、図4に示すように、主パージ通路80の端部が吸気通路14ではなく、主排気通路16に連通している点と、その主パージ通路80中にパージ制御バルブ66に代えて、主パージ通路80中のガスを強制的に主排気通路16に導くためのパージ制御ポンプ82を備えている点を除き、上述した実施の形態1と同様に構成されている。
As shown in FIG. 4, the system of the present embodiment has a point that the end of the
具体的には、図4に示すように、主パージ通路80は、空燃比センサ22の下流側であって上流触媒18の上流側となる位置で主排気通路16と連通している。主排気通路16に連通させる主パージ通路80の位置は、上記の位置に限らず、例えば、酸素センサ24の下流側であって下流触媒20の上流側となる位置であってもよい。しかしながら、上流触媒18は下流触媒20に比してより早く活性化されるため、上記の図4に示す位置にすることで、より早期にパージ動作を開始できるという利点もある。また、主排気通路16に連通させる主パージ通路80の位置を空燃比センサ22や酸素センサ24の下流側とすることで、パージされたガスがそれらのセンサ出力を乱さないようにすることができる。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
本実施形態のシステムにおけるパージ動作は、上述した実施の形態1における図3に示すルーチンに類似するルーチンの処理を、ECU84に実行させることにより実現されるものである。より具体的には、図3中に示すステップ210、224において、パージ制御バルブ66を開弁させることに代え、パージ制御ポンプ82を作動させることにより、また、図3中に示すステップ214、228、232において、パージ制御バルブ66を閉弁させることに代え、パージ制御ポンプ82を停止させることにより、本実施形態においても同様のパージ動作が可能となる。
The purge operation in the system of the present embodiment is realized by causing the
以上説明した本実施形態のパージ動作の手法によれば、排気側にパージガスを戻すことにより、上述した実施の形態1における手法に比して、空燃比制御を乱すことなくパージ動作を行うことができる。 According to the purge operation method of the present embodiment described above, the purge operation can be performed without disturbing the air-fuel ratio control by returning the purge gas to the exhaust side as compared with the method in the first embodiment. it can.
10 内燃機関
14 吸気通路
16 排気通路
18 上流触媒
20 下流触媒
26 切替装置
28 バイパス通路
36 水吸着材
38 第1HC吸着材
40 第2HC吸着材
42 NOx吸着材
44 第3パージ通路
46 第3開閉弁
48、80 主パージ通路
50 第1パージ通路
52 第2パージ通路
54 第4パージ通路
56 第1開閉弁
58 第2開閉弁
60 第4開閉弁
68 パージ制御バルブ
70、84 ECU(Electronic Control Unit)
82 パージ制御ポンプ
10
82 Purge control pump
Claims (4)
前記主排気通路と前記分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える切替手段と、
前記分岐通路上に配置され、HCを吸着する第1HC吸着材と、
前記分岐通路における前記第1HC吸着材の下流側に配置され、前記第1HC吸着材に比して細孔径の小さな素材によって構成され、HCを吸着する第2HC吸着材と、
前記分岐通路における前記第2HC吸着材の下流側に配置され、NOxを吸着するNOx吸着手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 A branch passage provided by branching from the main exhaust passage of the internal combustion engine;
Switching means for switching the flow path of the exhaust gas between the main exhaust passage and the branch passage;
A first HC adsorbent disposed on the branch passage and adsorbing HC;
A second HC adsorbent that is disposed on the downstream side of the first HC adsorbent in the branch passage, is made of a material having a smaller pore diameter than the first HC adsorbent, and adsorbs HC;
NOx adsorbing means arranged on the downstream side of the second HC adsorbent in the branch passage and adsorbs NOx;
An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine, comprising:
前記第1パージ通路を開放しまたは遮断する第1開閉弁と、
前記分岐通路における前記第1HC吸着材の上流側の部位と連通するように設けられた第2パージ通路と、
前記第2パージ通路を開放しまたは遮断する第2開閉弁と、
前記第1パージ通路および前記第2パージ通路に接続され、前記第1開閉弁およびまたは前記第2開閉弁が開放された状態で、内燃機関の吸気通路に或いは前記主排気通路における最も下流側に配置された触媒よりも上流側の位置に、前記分岐通路内のガスを還流させるガス還流手段とを備え、
前記ガス還流手段は、前記第1パージ通路を介して前記分岐通路内のガスを還流させ、次いで、前記第2パージ通路を介して前記分岐通路内のガスを還流させることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 A first purge passage provided to communicate with a portion between the first HC adsorbent and the second HC adsorbent in the branch passage;
A first on-off valve that opens or shuts off the first purge passage;
A second purge passage provided so as to communicate with an upstream portion of the first HC adsorbent in the branch passage;
A second on-off valve that opens or shuts off the second purge passage;
Connected to the first purge passage and the second purge passage, with the first on-off valve and / or the second on-off valve opened, the intake passage of the internal combustion engine or the most downstream side of the main exhaust passage Gas reflux means for refluxing the gas in the branch passage at a position upstream from the arranged catalyst,
The gas recirculation means recirculates the gas in the branch passage through the first purge passage, and then recirculates the gas in the branch passage through the second purge passage. 3. An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to 1 or 2.
前記第3パージ通路を開放しまたは遮断する第3開閉弁とを更に備え、
前記ガス還流手段は、前記第3パージ通路を介して前記分岐通路内のガスを還流させ、次いで、前記第1パージ通路を介して前記分岐通路内のガスを還流させ、次いで、前記第2パージ通路を介して前記分岐通路内のガスを還流させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
A third purge passage provided to communicate with a portion between the second HC adsorbent and the NOx adsorbent in the branch passage;
A third on-off valve that opens or shuts off the third purge passage,
The gas recirculation means recirculates the gas in the branch passage through the third purge passage, then recirculates the gas in the branch passage through the first purge passage, and then recirculates the second purge. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas in the branch passage is recirculated through the passage.
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