JP2008215140A

JP2008215140A - Exhaust emission control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2008215140A
Application number: JP2007051854A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yoda; 公一依田; Takaaki Ito; 隆晟伊藤; Keisuke Sano; 啓介佐野; Kazuhiro Wakao; 和弘若尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2008-09-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine capable of treating NOx exhausted at cold start while suppressing fluctuation of an air fuel ratio. <P>SOLUTION: The exhaust emission control device for the internal combustion engine 12 is provided with a branch passage 26 branched from a main exhaust pipe 16 of the internal combustion engine 12; a change-over valve 28 for switching an exhaust gas flow passage between the main exhaust pipe 16 and the branch passage 26; a NOx adsorbent 30 provided on the branch passage 26 and adsorbing NOx included in exhaust gas; a purge means for purging desorption NOx desorbed from the NOx adsorbent 30 to an intake system of the internal combustion engine 12; and a moisture introducing means for selectively introducing moisture to the NOx adsorbent 30 based on the temperature of the NOx adsorbent 30 during execution by the purge means. Preferably, exhaust gas passed through a moisture adsorbent 24 is introduced to the NOx adsorbent 30 and moisture desorbed from the moisture adsorbent 24 is made flow. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

従来、例えば、特開２００５−２９９６３１号公報に開示されるように、内燃機関の始動直後に排出される炭化水素（ＨＣ）、および窒素酸化物（ＮＯｘ）等を浄化するシステムが知られている。このシステムでは、より具体的には、内燃機関の排気通路から分岐して設けられた切り替え可能な迂回路に、ＨＣ吸着材とＮＯｘ吸着材とが設けられている。始動直後の排気ガスは当該迂回路に導入され、これらの吸着材においてＨＣおよびＮＯｘ等が吸着される。そして、触媒の活性が発現した後に、これらの吸着材に吸着された未浄化成分が脱離パージされ、触媒に導入されることにより浄化処理される仕組みになっている。 Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-299631, a system for purifying hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx) and the like discharged immediately after starting an internal combustion engine is known. . More specifically, in this system, the HC adsorbent and the NOx adsorbent are provided in a switchable bypass that is branched from the exhaust passage of the internal combustion engine. The exhaust gas immediately after the start is introduced into the bypass, and HC and NOx are adsorbed by these adsorbents. Then, after the activity of the catalyst is developed, the unpurified components adsorbed on these adsorbents are purged and introduced into the catalyst for purification treatment.

特開２００５−２９９６３１号公報JP-A-2005-299631 特開２００６−３４２７００号公報JP 2006-342700 A 特開平１１−６２５６７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-62567 特開平１０−２５２４４９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-252449 特表２００１−５０３４９７号公報JP-T-2001-503497

ところで、ＮＯｘ吸着材から脱離するＮＯｘの脱離特性は温度に応じて変化する。このため、上記従来のシステムのように、排熱等によりＮＯｘ吸着材を加熱しＮＯｘを脱離させる構成では、脱離するＮＯｘの濃度が過渡的に変動してしまう。したがって、これらの脱離したＮＯｘが吸気系にパージされると、空燃比が急激に変動し機関の燃焼および排気エミッションに悪影響を与える可能性があった。 By the way, the desorption characteristic of NOx desorbed from the NOx adsorbent varies depending on the temperature. For this reason, in the configuration in which the NOx adsorbent is heated by exhaust heat or the like and the NOx is desorbed as in the conventional system described above, the concentration of desorbed NOx changes transiently. Therefore, when these desorbed NOx is purged into the intake system, the air-fuel ratio may fluctuate abruptly and adversely affect engine combustion and exhaust emissions.

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、空燃比の変動を抑制しつつ、冷間始動時に排出されるＮＯｘを処理することのできる内燃機関の排気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 emission control device for an internal combustion engine that can process NOx discharged during cold start while suppressing fluctuations in the air-fuel ratio. The purpose is to do.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
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、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記ＮＯｘ吸着材に水分を導入する水分導入手段と、を備え、
前記水分導入手段は、前記パージ手段の実行時における脱離ＮＯｘの濃度が平準化されるように、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is an exhaust purification device for an internal combustion engine,
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 NOx adsorbent provided in the branch passage and adsorbing NOx contained in the exhaust gas;
Purge means for purging the desorbed NOx desorbed from the NOx adsorbent into the intake system of the internal combustion engine or upstream of the catalyst of the exhaust system;
Moisture introduction means for introducing moisture into the NOx adsorbent,
The moisture introduction unit selectively introduces moisture into the NOx adsorbent so that the concentration of desorbed NOx at the time of execution of the purge unit is leveled.

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記主排気通路における前記分岐通路よりも上流側から分岐して設けられた第２分岐通路と、
前記主排気通路と前記第２分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える第２切替手段と、
前記第２分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれる水分を吸着する水分吸着材と、を更に備え、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材に前記水分吸着材を通過した排気ガスを選択的に流通させることを特徴とする。 The second invention is the first invention, wherein
A second branch passage provided by branching from the upstream side of the branch passage in the main exhaust passage;
Second switching means for switching a flow path of the exhaust gas between the main exhaust passage and the second branch passage;
A moisture adsorbent provided in the second branch passage and adsorbing moisture contained in the exhaust gas;
The moisture introduction means selectively distributes the exhaust gas that has passed through the moisture adsorbent through the NOx adsorbent.

また、第３の発明は、第１または２の発明において、
前記ＮＯｘ吸着材の温度を取得する温度取得手段を更に備え、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材に水分を導入する期間を特定することを特徴とする。 The third invention is the first or second invention, wherein
A temperature acquisition means for acquiring the temperature of the NOx adsorbent;
The moisture introduction means specifies a period during which moisture is introduced into the NOx adsorbent based on the temperature of the NOx adsorbent.

また、第４の発明は、第１乃至３の何れか１つの発明において、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が開始された直後の所定期間に水分を導入することを特徴とする。 The fourth invention is the invention according to any one of the first to third inventions,
The moisture introduction means introduces moisture in a predetermined period immediately after the start of desorption of NOx in the NOx adsorbent.

また、第５の発明は、第１乃至４の何れか１つの発明において、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が完了する直前の所定期間に水分を導入することをすることを特徴とする。 The fifth invention is the invention according to any one of the first to fourth inventions,
The moisture introduction means introduces moisture during a predetermined period immediately before the NOx desorption from the NOx adsorbent is completed.

第６の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
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、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記パージ手段の実行時に、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入する水分導入手段と、
を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a sixth invention is an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine,
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 NOx adsorbent provided in the branch passage and adsorbing NOx contained in the exhaust gas;
Purge means for purging the desorbed NOx desorbed from the NOx adsorbent into the intake system of the internal combustion engine or upstream of the catalyst of the exhaust system;
Moisture introduction means for selectively introducing moisture into the NOx adsorbent during execution of the purge means;
It is characterized by providing.

第７の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気浄化装置であって、
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、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記ＮＯｘ吸着材の温度を取得する温度取得手段と、
前記パージ手段の実行時に、前記ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入する水分導入手段と、
を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a seventh invention is an exhaust purification device for an internal combustion engine,
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 NOx adsorbent provided in the branch passage and adsorbing NOx contained in the exhaust gas;
Purge means for purging the desorbed NOx desorbed from the NOx adsorbent into the intake system of the internal combustion engine or upstream of the catalyst of the exhaust system;
Temperature acquisition means for acquiring the temperature of the NOx adsorbent;
Moisture introduction means for selectively introducing moisture into the NOx adsorbent based on the temperature of the NOx adsorbent during execution of the purge means;
It is characterized by providing.

また、第８の発明は、第７の発明において、
前記主排気通路における前記分岐通路よりも上流側から分岐して設けられた第２分岐通路と、
前記主排気通路と前記第２分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える第２切替手段と、
前記第２分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれる水分を吸着する水分吸着材と、を更に備え、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材に前記水分吸着材を通過した排気ガスを選択的に流通させることを特徴とする。 The eighth invention is the seventh invention, wherein
A second branch passage provided by branching from the upstream side of the branch passage in the main exhaust passage;
Second switching means for switching a flow path of the exhaust gas between the main exhaust passage and the second branch passage;
A moisture adsorbent provided in the second branch passage and adsorbing moisture contained in the exhaust gas;
The moisture introduction means selectively distributes the exhaust gas that has passed through the moisture adsorbent through the NOx adsorbent.

また、第９の発明は、第７または第８の発明において、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材の温度が、該ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離反応が開始されると予想される温度から所定の温度範囲にある場合に、水分を導入することを特徴とする。 The ninth invention is the seventh or eighth invention, wherein
The moisture introduction means introduces moisture when the temperature of the NOx adsorbent is within a predetermined temperature range from a temperature at which NOx desorption reaction in the NOx adsorbent is expected to start. And

また、第１０の発明は、第７乃至第９の何れか１つの発明において、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材の温度が、該ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離反応が完了されると予想される温度までの所定の温度範囲にある場合に、水分を導入することをすることを特徴とする The tenth invention is the invention according to any one of the seventh to ninth inventions,
The moisture introduction means introduces moisture when the temperature of the NOx adsorbent is within a predetermined temperature range up to a temperature at which the NOx desorption reaction in the NOx adsorbent is expected to be completed. It is characterized by

ＮＯｘ吸着材は冷間始動時に排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着している。当該吸着ＮＯｘを脱離させ、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘの濃度は、該吸着材の温度に応じて過渡的に変化する。ここで、ＮＯｘ吸着材に水分が導入されると、ＮＯｘの脱離が促進されることが確認されている。第１の発明によれば、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材に選択的に水分を導入することができるので、過渡的に変化する脱離ＮＯｘの濃度を平準化させることができる。このため、本発明によれば、脱離したＮＯｘを内燃機関の吸気系或いは排気系にパージした場合に生じる空燃比の変動を効果的に抑制しつつ、冷間始動時に吸着された脱離ＮＯｘを処理することができる。 The NOx adsorbent adsorbs NOx contained in the exhaust gas at the cold start. When the adsorbed NOx is desorbed and purged, the concentration of desorbed NOx desorbed from the NOx adsorbent changes transiently according to the temperature of the adsorbent. Here, it has been confirmed that when moisture is introduced into the NOx adsorbent, desorption of NOx is promoted. According to the first invention, in the purge process, moisture can be selectively introduced into the NOx adsorbent, so that the concentration of desorbed NOx that changes transiently can be leveled. Therefore, according to the present invention, the desorbed NOx adsorbed at the cold start while effectively suppressing the fluctuation of the air-fuel ratio that occurs when the desorbed NOx is purged to the intake system or the exhaust system of the internal combustion engine. Can be processed.

また、水分吸着材は冷間始動時の排気ガスに含まれる水分を吸着している。このため、内燃機関が暖機され、温度の高い排気ガスが当該水分吸着材に導入されると、吸着水分が脱離して水分濃度の高い排気ガスとなって排出される。第２の発明によれば、当該水分吸着材を通過した排気ガスを選択的にＮＯｘ吸着材に導入することができるので、所望のタイミングでＮＯｘ吸着材に水分を導入することができる。 Further, the moisture adsorbing material adsorbs moisture contained in the exhaust gas at the time of cold start. For this reason, when the internal combustion engine is warmed up and exhaust gas having a high temperature is introduced into the moisture adsorbent, the adsorbed moisture is desorbed and discharged as exhaust gas having a high moisture concentration. According to the second invention, the exhaust gas that has passed through the moisture adsorbent can be selectively introduced into the NOx adsorbent, so that moisture can be introduced into the NOx adsorbent at a desired timing.

また、上述したとおり、ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘの濃度は、該吸着材の温度に応じて過渡的に変化する。第３の発明によれば、ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、脱離ＮＯｘ濃度を推定することができるので、脱離ＮＯｘ濃度の低い期間を効果的に特定することができ、水分導入期間を適切に判断することができる。 Further, as described above, the concentration of desorbed NOx desorbed from the NOx adsorbent changes transiently according to the temperature of the adsorbent. According to the third invention, since the desorbed NOx concentration can be estimated based on the temperature of the NOx adsorbent, a period during which the desorbed NOx concentration is low can be effectively identified, and the moisture introduction period can be reduced. Judgment can be made appropriately.

また、ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が開始された直後は、該ＮＯｘ吸着材の温度が低いため脱離ＮＯｘ濃度が低い。第４の発明によれば、かかる期間に水分が導入されるので、開始直後のＮＯｘの脱離を効果的に促進し、脱離ＮＯｘ濃度が過渡的となる期間を短縮することができる。 Further, immediately after the start of NOx desorption in the NOx adsorbent, the NOx concentration is low because the temperature of the NOx adsorbent is low. According to the fourth aspect, since moisture is introduced during such a period, the desorption of NOx immediately after the start can be effectively promoted, and the period during which the desorbed NOx concentration becomes transient can be shortened.

また、ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が進行し脱離完了が近づくと、ＮＯｘ吸着材に残存する吸着ＮＯｘが少量となるため、脱離ＮＯｘ濃度が低下する。第５の発明によれば、かかる期間に水分が導入されるので、完了直前のＮＯｘの脱離を効果的に促進し、脱離ＮＯｘ濃度が過渡的となる期間を短縮することができる。 Further, when NOx desorption in the NOx adsorbent progresses and the desorption completion approaches, the amount of adsorbed NOx remaining in the NOx adsorbent becomes small, and the desorbed NOx concentration decreases. According to the fifth aspect, since moisture is introduced during such a period, it is possible to effectively promote the desorption of NOx immediately before completion, and to shorten the period during which the desorbed NOx concentration becomes transient.

ＮＯｘ吸着材は冷間始動時に排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着している。当該吸着ＮＯｘを脱離させ、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘの濃度は、該吸着材の温度に応じて過渡的に変化する。ここで、ＮＯｘ吸着材に水分が導入されると、ＮＯｘの脱離が促進されることが確認されている。第６の発明によれば、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材に選択的に水分を導入することができるので、過渡的に変化する脱離ＮＯｘの濃度を平準化させることができる。このため、本発明によれば、脱離したＮＯｘを内燃機関の吸気系或いは排気系にパージした場合に生じる空燃比の変動を効果的に抑制しつつ、冷間始動時に吸着された脱離ＮＯｘを処理することができる。 The NOx adsorbent adsorbs NOx contained in the exhaust gas at the cold start. When the adsorbed NOx is desorbed and purged, the concentration of desorbed NOx desorbed from the NOx adsorbent changes transiently according to the temperature of the adsorbent. Here, it has been confirmed that when moisture is introduced into the NOx adsorbent, desorption of NOx is promoted. According to the sixth aspect of the invention, in the purge process, moisture can be selectively introduced into the NOx adsorbent, so that the concentration of desorbed NOx that changes transiently can be leveled. Therefore, according to the present invention, the desorbed NOx adsorbed at the cold start while effectively suppressing the fluctuation of the air-fuel ratio that occurs when the desorbed NOx is purged to the intake system or the exhaust system of the internal combustion engine. Can be processed.

ＮＯｘ吸着材は冷間始動時に排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着している。当該吸着ＮＯｘを脱離させ、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘの濃度は、該吸着材の温度に応じて過渡的に変化する。ここで、ＮＯｘ吸着材に水分が導入されると、ＮＯｘの脱離が促進されることが確認されている。第７の発明によれば、パージ処理する場合において、ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて脱離ＮＯｘ濃度の低い温度範囲を推定し、ＮＯｘ吸着材に選択的に水分を導入することができるので、過渡的に変化する脱離ＮＯｘの濃度を効果的に平準化させることができる。このため、本発明によれば、脱離したＮＯｘを内燃機関の吸気系或いは排気系にパージした場合に生じる空燃比の変動を効果的に抑制しつつ、冷間始動時に吸着された脱離ＮＯｘを処理することができる。 The NOx adsorbent adsorbs NOx contained in the exhaust gas at the cold start. When the adsorbed NOx is desorbed and purged, the concentration of desorbed NOx desorbed from the NOx adsorbent changes transiently according to the temperature of the adsorbent. Here, it has been confirmed that when moisture is introduced into the NOx adsorbent, desorption of NOx is promoted. According to the seventh invention, when purging, it is possible to estimate the temperature range where the desorbed NOx concentration is low based on the temperature of the NOx adsorbent, and to selectively introduce moisture into the NOx adsorbent. The concentration of desorbed NOx that changes transiently can be effectively leveled. Therefore, according to the present invention, the desorbed NOx adsorbed at the cold start while effectively suppressing the fluctuation of the air-fuel ratio that occurs when the desorbed NOx is purged to the intake system or the exhaust system of the internal combustion engine. Can be processed.

また、水分吸着材は冷間始動時の排気ガスに含まれる水分を吸着している。このため、内燃機関が暖機され、温度の高い排気ガスが当該水分吸着材に導入されると、吸着水分が脱離して水分濃度の高い排気ガスとなって排出される。第８の発明によれば、当該水分吸着材を通過した排気ガスを選択的にＮＯｘ吸着材に導入することができるので、所望のタイミングでＮＯｘ吸着材に水分を導入することができる。 Further, the moisture adsorbing material adsorbs moisture contained in the exhaust gas at the time of cold start. For this reason, when the internal combustion engine is warmed up and exhaust gas having a high temperature is introduced into the moisture adsorbent, the adsorbed moisture is desorbed and discharged as exhaust gas having a high moisture concentration. According to the eighth aspect, since the exhaust gas that has passed through the moisture adsorbent can be selectively introduced into the NOx adsorbent, moisture can be introduced into the NOx adsorbent at a desired timing.

また、ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が開始された直後は、該ＮＯｘ吸着材の温度が低いため脱離ＮＯｘ濃度が低い。第９の発明によれば、該ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、かかる期間を効果的に特定して水分が導入されるので、開始直後のＮＯｘの脱離を効果的に促進し、脱離ＮＯｘ濃度が過渡的となる期間を短縮することができる。 Further, immediately after the start of NOx desorption in the NOx adsorbent, the NOx concentration is low because the temperature of the NOx adsorbent is low. According to the ninth aspect, since moisture is introduced by effectively specifying such a period based on the temperature of the NOx adsorbent, the desorption of NOx immediately after the start is effectively promoted and desorption is performed. The period during which the NOx concentration becomes transient can be shortened.

また、ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が進行し脱離完了が近づくと、ＮＯｘ吸着材に残存する吸着ＮＯｘが少量となるため、脱離ＮＯｘ濃度が低下する。第１０の発明によれば、該ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、かかる期間を効果的に特定して水分が導入されるので、完了直前のＮＯｘの脱離を効果的に促進し、脱離ＮＯｘ濃度が過渡的となる期間を短縮することができる。 Further, when NOx desorption in the NOx adsorbent progresses and the desorption completion approaches, the amount of adsorbed NOx remaining in the NOx adsorbent becomes small, and the desorbed NOx concentration decreases. According to the tenth invention, since moisture is introduced by effectively specifying such a period based on the temperature of the NOx adsorbent, the NOx desorption immediately before completion is effectively promoted and desorption is performed. The period during which the NOx concentration becomes transient can be shortened.

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図を示す。図１に示すとおり、本実施の形態の排気浄化システム１０は、内燃機関（以下、単に「エンジン」とも称す）１２を備えている。エンジン１２は、複数の気筒を有する多気筒エンジンとして構成されている。 Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the exhaust purification system 10 of the present embodiment includes an internal combustion engine (hereinafter, also simply referred to as “engine”) 12. The engine 12 is configured as a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders.

エンジン１２の吸気側には、空気を大気中から取り込んで吸気マニホールドに導くための吸気管１４が接続されている。吸気管１４の入口には、図示しないエアクリーナが取り付けられている。また、エンジン１２の排気側には、主排気管１６が接続されている。主排気管１６の途中には、排気浄化触媒１８が配置されている。排気浄化触媒１８には、温度センサ５２が設けられている。温度センサ５２は、排気浄化触媒１８の温度TCを検知することができる。 An intake pipe 14 is connected to the intake side of the engine 12 for taking air from the atmosphere and guiding it to the intake manifold. An air cleaner (not shown) is attached to the inlet of the intake pipe 14. A main exhaust pipe 16 is connected to the exhaust side of the engine 12. An exhaust purification catalyst 18 is disposed in the middle of the main exhaust pipe 16. A temperature sensor 52 is provided in the exhaust purification catalyst 18. The temperature sensor 52 can detect the temperature TC of the exhaust purification catalyst 18.

また、主排気管１６における排気浄化触媒１８の下流には、分岐通路２０が接続されている。主排気管１６と分岐通路２０との接続部には、排気ガスの流入先を主排気管１６と分岐通路２０との間で切り替えるための切替弁２２が設けられている。また、分岐通路２０の途中には、排気ガスに含まれる水分を吸着するための水分吸着材２４が配置されている。水分吸着材２４にはゼオライト系の吸着材が使用される。 A branch passage 20 is connected to the main exhaust pipe 16 downstream of the exhaust purification catalyst 18. A switching valve 22 for switching an inflow destination of the exhaust gas between the main exhaust pipe 16 and the branch passage 20 is provided at a connection portion between the main exhaust pipe 16 and the branch passage 20. Further, a moisture adsorbing material 24 for adsorbing moisture contained in the exhaust gas is arranged in the middle of the branch passage 20. A zeolite-based adsorbent is used as the moisture adsorbent 24.

また、主排気管１６における分岐通路２０との接続部の下流には、分岐通路２６が接続されている。主排気管１６と分岐通路２６との接続部には、排気ガスの流入先を主排気管１６と分岐通路２６との間で切り替えるための切替弁２８が設けられている。また、分岐通路２６の途中には、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するためのＮＯｘ吸着材３０が配置されている。ＮＯｘ吸着材３０にはゼオライト系の吸着材が使用される。ＮＯｘ吸着材３０には、温度センサ５４が設けられている。温度センサ５４は、ＮＯｘ吸着材３０の温度TNを検知することができる。 A branch passage 26 is connected downstream of the main exhaust pipe 16 connected to the branch passage 20. A switching valve 28 for switching the inflow destination of the exhaust gas between the main exhaust pipe 16 and the branch passage 26 is provided at a connection portion between the main exhaust pipe 16 and the branch passage 26. Further, a NOx adsorbent 30 for adsorbing NOx contained in the exhaust gas is disposed in the branch passage 26. As the NOx adsorbent 30, a zeolite-based adsorbent is used. The NOx adsorbent 30 is provided with a temperature sensor 54. The temperature sensor 54 can detect the temperature TN of the NOx adsorbent 30.

また、分岐通路２６にはパージ通路３２の一端が連通している。パージ通路３２は、その他端において吸気管１４と連通している。パージ通路３２の途中には、パージ制御弁３４が配置されている。パージ制御弁３４はデューティ駆動されることにより任意のデューティ比で開閉し、その結果、実質的に任意の開度を実現する制御弁である。 In addition, one end of a purge passage 32 communicates with the branch passage 26. The purge passage 32 communicates with the intake pipe 14 at the other end. A purge control valve 34 is arranged in the middle of the purge passage 32. The purge control valve 34 is a control valve that opens and closes at an arbitrary duty ratio by being driven by a duty and, as a result, realizes an arbitrary opening degree.

本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の出力部には、上述した切替弁２２、２８、パージ制御弁３４の他、図示しない種々の機器が接続されている。ＥＣＵ５０の入力部には、温度センサ５２、５４等の種々のセンサ類が接続されている。ＥＣＵ５０は、入力された各種の情報に基づいて、所定のプログラムに従って各機器を駆動する。 The system according to the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50 as shown in FIG. In addition to the switching valves 22 and 28 and the purge control valve 34 described above, various devices (not shown) are connected to the output unit of the ECU 50. Various sensors such as temperature sensors 52 and 54 are connected to the input unit of the ECU 50. The ECU 50 drives each device in accordance with a predetermined program based on various types of input information.

［実施の形態１の動作］
次に、図２を参照して、本実施形態の動作について説明する。エンジン１２の冷間始動時には、不完全燃焼によるＨＣやＮＯｘが発生しやすい。また、排気浄化触媒１８が活性発現温度（３５０〜４００℃程度）に到達していないため、排気ガスに含まれるＮＯｘを十分に浄化することができず、これらのＮＯｘが大気中に放出されてしまうおそれがある。 [Operation of Embodiment 1]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. When the engine 12 is cold started, HC and NOx are likely to be generated due to incomplete combustion. Further, since the exhaust purification catalyst 18 has not reached the activity expression temperature (about 350 to 400 ° C.), NOx contained in the exhaust gas cannot be sufficiently purified, and these NOx are released into the atmosphere. There is a risk that.

そこで、排気浄化触媒１８が活性温度に達するまでの期間は、分岐通路２６に配置されたＮＯｘ吸着材３０にＮＯｘを吸着させることとしている。より具体的には、切替弁２８の開弁側が分岐通路２６側に切り替えられる。これにより、排気浄化触媒１８において浄化できなかったＮＯｘは、ＮＯｘ吸着材３０を通過する際に吸着されるため、ＮＯｘが大気中に放出されることを効果的に抑制することができる。 Therefore, during the period until the exhaust purification catalyst 18 reaches the activation temperature, NOx is adsorbed by the NOx adsorbent 30 disposed in the branch passage 26. More specifically, the valve opening side of the switching valve 28 is switched to the branch passage 26 side. Thereby, since NOx that could not be purified by the exhaust purification catalyst 18 is adsorbed when passing through the NOx adsorbent 30, it is possible to effectively suppress the release of NOx into the atmosphere.

ここで、ＮＯｘ吸着材３０に使用されるゼオライト系の吸着材は、ＮＯｘだけでなく水分をも吸着する性質を有する。このため、排気ガスに多量の水分が含まれていると、当該水分が該ＮＯｘ吸着材３０に吸着されてしまい、ＮＯｘの吸着性能が低下してしまう。そこで、本実施の形態のシステムにおいては、図１に示すとおり、ＮＯｘ吸着材３０の上流側に水分吸着材２４が設けられている。水分吸着材２４は、排気ガスに含まれている水分をＮＯｘ吸着材３０の上流において吸着する。より具体的には、切替弁２２の開弁側が分岐通路２０側に切り替えられる。これにより、ＮＯｘ吸着材３０におけるＮＯｘ吸着性能が低下する事態を効果的に抑制することができる。 Here, the zeolite-based adsorbent used for the NOx adsorbent 30 has a property of adsorbing not only NOx but also moisture. For this reason, if the exhaust gas contains a large amount of moisture, the moisture is adsorbed by the NOx adsorbent 30 and the NOx adsorption performance is lowered. Therefore, in the system of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the moisture adsorbent 24 is provided on the upstream side of the NOx adsorbent 30. The moisture adsorbent 24 adsorbs moisture contained in the exhaust gas upstream of the NOx adsorbent 30. More specifically, the valve opening side of the switching valve 22 is switched to the branch passage 20 side. Thereby, the situation where the NOx adsorption performance in the NOx adsorbent 30 is reduced can be effectively suppressed.

一方、排気浄化触媒１８が活性温度に達した後は、当該排気浄化触媒１８においてＮＯｘを浄化することができる。このため、切替弁２２および２８の開弁側が主排気管１６側に切り替えられる。これにより、ＮＯｘが浄化された排気ガスが主排気管１６を通過して大気に放出される。 On the other hand, after the exhaust purification catalyst 18 reaches the activation temperature, the exhaust purification catalyst 18 can purify NOx. For this reason, the valve opening side of the switching valves 22 and 28 is switched to the main exhaust pipe 16 side. As a result, the exhaust gas from which NOx has been purified passes through the main exhaust pipe 16 and is released to the atmosphere.

また、上述したＮＯｘ吸着材３０に吸着されたＮＯｘは、排気浄化触媒１８が活性温度に達した後に浄化処理される。より具体的には、吸着されたＮＯｘは、該ＮＯｘ吸着材３０の温度上昇とともに脱離する。そして、吸気管１４の負圧によりパージ通路３２を介して再び吸気系にパージされ、エンジン１２において燃焼処理される。 Further, the NOx adsorbed on the NOx adsorbent 30 described above is purified after the exhaust purification catalyst 18 reaches the activation temperature. More specifically, the adsorbed NOx is desorbed as the temperature of the NOx adsorbent 30 increases. Then, the intake pipe 14 is purged again by the negative pressure of the intake pipe 14 through the purge passage 32 and is combusted in the engine 12.

ここで、ＮＯｘ吸着材３０に吸着されたＮＯｘの脱離特性は、該ＮＯｘ吸着材３０の温度に依存している。図２（ａ）は、ＮＯｘ吸着材３０におけるＮＯｘの脱離濃度と該吸着材の温度との関係を示した図である。この図に示すとおり、ＮＯｘ吸着材３０におけるＮＯｘの脱離濃度は、脱離開始温度Ｔ１から上昇し始め、ピーク温度Ｔ３で最大となった後、脱離完了温度Ｔ５でゼロとなる曲線となっている。このため、かかる脱離ＮＯｘをエンジン１２の吸気系にパージすることとすると、空燃比が急激に変動し機関の燃焼および排気エミッションが悪化してしまう。 Here, the desorption characteristic of NOx adsorbed on the NOx adsorbent 30 depends on the temperature of the NOx adsorbent 30. FIG. 2A is a diagram showing the relationship between the NOx desorption concentration in the NOx adsorbent 30 and the temperature of the adsorbent. As shown in this figure, the NOx desorption concentration in the NOx adsorbent 30 begins to rise from the desorption start temperature T1, reaches a maximum at the peak temperature T3, and then becomes a curve that becomes zero at the desorption completion temperature T5. ing. For this reason, if such desorbed NOx is purged into the intake system of the engine 12, the air-fuel ratio changes rapidly, and the combustion and exhaust emission of the engine deteriorate.

そこで、本実施の形態においては、ＮＯｘ吸着材３０に水分を導入することにより、脱離ＮＯｘの濃度を平準化させることとする。すなわち、ＮＯｘ吸着材３０に水分が導入されるとＮＯｘの脱離が促進されることが確認されている。このため、ＮＯｘの脱離濃度が低い期間において、該ＮＯｘ吸着材３０に水分を導入することとすれば、脱離するＮＯｘの濃度を平準化させることができる。 Therefore, in the present embodiment, the concentration of desorbed NOx is leveled by introducing moisture into the NOx adsorbent 30. That is, it has been confirmed that desorption of NOx is promoted when moisture is introduced into the NOx adsorbent 30. For this reason, if moisture is introduced into the NOx adsorbent 30 during a period when the NOx desorption concentration is low, the concentration of desorbed NOx can be leveled.

より具体的には、本実施の形態においては、ＮＯｘの脱離が開始された直後の所定期間および脱離ピーク後の所定期間に水分を導入することとする。ＮＯｘ吸着材３０へ導入される水分は、水分吸着材２４に吸着された水分が使用される。つまり、上述したＮＯｘの吸着動作において、水分吸着材２４には排気ガス中に含まれる水分が吸着されている。このため、エンジン１２の暖機完了後に排気ガスを該水分吸着材２４に導入することとすれば、該吸着材に吸着されていた水分を排気熱により脱離させ、排気ガスの水分濃度を効果的に上昇させることができる。より具体的には、パージ動作実行時に切替弁２２が分岐通路２０側に切り替えられ、水分吸着材２４に排気ガスが導入される。 More specifically, in the present embodiment, moisture is introduced during a predetermined period immediately after the start of NOx desorption and a predetermined period after the desorption peak. As the moisture introduced into the NOx adsorbent 30, the moisture adsorbed on the moisture adsorbent 24 is used. That is, in the above-described NOx adsorption operation, moisture contained in the exhaust gas is adsorbed to the moisture adsorbent 24. For this reason, if the exhaust gas is introduced into the moisture adsorbent 24 after the warm-up of the engine 12 is completed, the moisture adsorbed on the adsorbent is desorbed by the exhaust heat, and the moisture concentration of the exhaust gas is effective. Can be raised. More specifically, the switching valve 22 is switched to the branch passage 20 side when the purge operation is performed, and the exhaust gas is introduced into the moisture adsorbing material 24.

図２（ｂ）は、ＮＯｘ吸着材３０に導入されるパージガスの水分濃度と該吸着材の温度との関係を示した図である。図中の実線は、ＮＯｘの脱離開始温度Ｔ１から脱離濃度がピーク脱離濃度の略半分まで上昇した温度Ｔ２までの期間と、脱離濃度がピーク脱離濃度の略半分まで下降した温度Ｔ４からＮＯｘの脱離完了温度Ｔ４までの期間において、上記水分吸着材２４を通過させた場合の排気ガスの水分濃度変化を示しており、図中の点線は、上記水分吸着材２４を通過させない排気ガスの水分濃度変化を示している。この図に実線で示すとおり、水分吸着材２４を通過させた排気ガスは、温度Ｔ１〜Ｔ２およびＴ３〜Ｔ４において水分濃度が上昇している。一方、この図に点線で示すとおり、水分吸着材２４を通過させない排気ガスは、水分濃度が一定となっている。 FIG. 2B is a diagram showing the relationship between the moisture concentration of the purge gas introduced into the NOx adsorbent 30 and the temperature of the adsorbent. The solid line in the figure shows the period from the NOx desorption start temperature T1 to the temperature T2 at which the desorption concentration has increased to approximately half of the peak desorption concentration, and the temperature at which the desorption concentration has decreased to approximately half of the peak desorption concentration. In the period from T4 to NOx desorption completion temperature T4, the moisture concentration change of the exhaust gas when the moisture adsorbent 24 is allowed to pass is shown, and the dotted line in the figure does not allow the moisture adsorbent 24 to pass. It shows the moisture concentration change of the exhaust gas. As shown by the solid line in this figure, the exhaust gas that has passed through the moisture adsorbent 24 has an increased moisture concentration at temperatures T1 to T2 and T3 to T4. On the other hand, as shown by the dotted line in this figure, the exhaust gas that does not pass through the moisture adsorbent 24 has a constant moisture concentration.

図２（ｃ）は、ＮＯｘ吸着材３０におけるＮＯｘの脱離濃度と該吸着材の温度との関係を示した図である。より具体的には、図中の実線で示す曲線は、図２（ｂ）に実線で示すパージガスの水分濃度変化によるＮＯｘの脱離濃度変化を示しており、図中の点線は、図２（ｂ）に点線で示すパージガスの水分濃度が一定である場合のＮＯｘの脱離濃度変化を示している。 FIG. 2C is a diagram showing the relationship between the NOx desorption concentration in the NOx adsorbent 30 and the temperature of the adsorbent. More specifically, the curve shown by the solid line in the figure shows the change in the desorption concentration of NOx due to the change in the moisture concentration of the purge gas shown by the solid line in FIG. 2B, and the dotted line in the figure shows the curve in FIG. b) shows the NOx desorption concentration change when the moisture concentration of the purge gas indicated by the dotted line is constant.

この図に示すとおり、パージガス中の水分濃度を変化させた場合のＮＯｘ脱離濃度は、水分濃度を変化させない場合に比して平準化されている。このように、ＮＯｘ吸着材３０への水分導入時期を効果的に制御することにより、ＮＯｘ脱離濃度をより平準化することができる。これにより、パージガスの導入による空燃比の急激な変動を抑制し、排気エミッションが悪化する事態を効果的に抑制することができる。 As shown in this figure, the NOx desorption concentration when the moisture concentration in the purge gas is changed is leveled as compared with the case where the moisture concentration is not changed. As described above, the NOx desorption concentration can be more leveled by effectively controlling the timing of water introduction into the NOx adsorbent 30. As a result, it is possible to suppress sudden fluctuations in the air-fuel ratio due to the introduction of the purge gas, and to effectively suppress the situation where exhaust emission deteriorates.

［実施の形態１における具体的処理］
次に、図３を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図３は、ＥＣＵ５０が、ＮＯｘ吸着材３０に吸着されたＮＯｘを浄化するための処理を実行するルーチンのフローチャートである。 [Specific Processing in Embodiment 1]
Next, with reference to FIG. 3, the specific content of the process performed in this Embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a flowchart of a routine in which the ECU 50 executes a process for purifying NOx adsorbed on the NOx adsorbent 30.

図３に示すルーチンでは、先ず、パージ条件が成立しているか否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、温度センサ５２の出力信号に基づいて、排気浄化触媒１８の温度TCが検知される。次に、排気浄化触媒１８の温度TCが所定の活性発現温度αに達しているか否かが判定される。所定値αは、排気浄化触媒１８が活性状態となったか否かを判定するための温度として、予め設定された値が使用される。その結果、TC≧αの成立が認められない場合には、排気浄化触媒１８の活性が未だ発現しておらず、排気浄化触媒１８の下流に排出されているＮＯｘをＮＯｘ吸着材３０に吸着する必要があると判定され、本ルーチンは速やかに終了し、他のルーチンにおいてＮＯｘの吸着処理が実行される。 In the routine shown in FIG. 3, it is first determined whether or not a purge condition is satisfied (step 100). Here, specifically, the temperature TC of the exhaust purification catalyst 18 is detected based on the output signal of the temperature sensor 52. Next, it is determined whether or not the temperature TC of the exhaust purification catalyst 18 has reached a predetermined activity expression temperature α. As the predetermined value α, a preset value is used as a temperature for determining whether or not the exhaust purification catalyst 18 is activated. As a result, when the establishment of TC ≧ α is not recognized, the activity of the exhaust purification catalyst 18 has not yet developed, and NOx discharged downstream of the exhaust purification catalyst 18 is adsorbed to the NOx adsorbent 30. The routine is promptly terminated, and NOx adsorption processing is executed in another routine.

一方、上記ステップ１００において、TC≧αの成立が認められた場合には、既に排気浄化触媒１８の活性が発現しており、パージ処理を実行する条件が成立していると判定され、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材３０の温度（以下、「ＮＯｘ吸着材温度」と称す）TNが取得される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、温度センサ５４の出力信号に基づいてＮＯｘ吸着材温度TNが検知される。次に、ＮＯｘ吸着材温度TNが所定値Ｔ１より小さいか否かが判定される（ステップ１０４）。所定値Ｔ１は、ＮＯｘ吸着材３０に吸着されていたＮＯｘが脱離を開始する温度である。ＥＣＵ５０は、上述したＮＯｘ吸着材３０における吸着ＮＯｘの脱離特性（図２（ａ）に示す特性）を記憶している。ここでは、具体的には、かかる脱離特性に基づいて所定値Ｔ１が特定される。 On the other hand, if the establishment of TC ≧ α is recognized in step 100, it is determined that the activity of the exhaust purification catalyst 18 has already been developed and the conditions for executing the purge process are established, and the next The process proceeds to step, where the temperature TN of the NOx adsorbent 30 (hereinafter referred to as “NOx adsorbent temperature”) TN is acquired (step 102). Here, specifically, the NOx adsorbent temperature TN is detected based on the output signal of the temperature sensor 54. Next, it is determined whether or not the NOx adsorbent temperature TN is smaller than a predetermined value T1 (step 104). The predetermined value T1 is a temperature at which NOx adsorbed on the NOx adsorbent 30 starts to desorb. The ECU 50 stores the adsorption NOx desorption characteristics (characteristics shown in FIG. 2A) of the NOx adsorbent 30 described above. Here, specifically, the predetermined value T1 is specified based on such desorption characteristics.

上記ステップ１０４において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ１の成立が認められた場合には、未だＮＯｘの脱離温度に達していないと判定され、次のステップに移行し、水分濃度の低いパージガスを該ＮＯｘ吸着材３０に導入する処理が実行される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、切替弁２２および切替弁２８の開弁側が主排気管１６に設定され、パージ制御弁３４が開弁制御される。排気浄化触媒１８を通過した排気ガスは、吸気管１４の負圧により分岐通路２６からＮＯｘ吸着材３０に導入される。これにより、ＮＯｘ吸着材３０は排熱により加熱される。ＮＯｘ吸着材３０を通過したパージガスは、パージ通路３２を介して吸気管１４にパージされる。 In the above step 104, when it is recognized that the NOx adsorbent temperature TN <predetermined value T1 is established, it is determined that the NOx desorption temperature has not yet been reached. Is introduced into the NOx adsorbent 30 (step 106). Specifically, the open side of the switching valve 22 and the switching valve 28 is set in the main exhaust pipe 16, and the purge control valve 34 is controlled to open. The exhaust gas that has passed through the exhaust purification catalyst 18 is introduced into the NOx adsorbent 30 from the branch passage 26 by the negative pressure of the intake pipe 14. Thereby, the NOx adsorbent 30 is heated by the exhaust heat. The purge gas that has passed through the NOx adsorbent 30 is purged to the intake pipe 14 via the purge passage 32.

一方、上記ステップ１０４において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ１の成立が認められない場合、すなわちＮＯｘ吸着材温度TNがＮＯｘの脱離開始温度Ｔ１に達している場合には、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材温度TNが所定値Ｔ２よりも小さいか否かが判定される（ステップ１０８）。所定値Ｔ２は、ＮＯｘ吸着材３０における吸着ＮＯｘの脱離濃度がピーク時の略半分となる温度である。ここでは、具体的には、上述した吸着ＮＯｘの脱離特性に基づいて所定値Ｔ２が特定される。 On the other hand, if the establishment of the NOx adsorbent temperature TN <predetermined value T1 is not recognized in step 104, that is, if the NOx adsorbent temperature TN has reached the NOx desorption start temperature T1, the next step is performed. It is determined whether or not the NOx adsorbent temperature TN is smaller than a predetermined value T2 (step 108). The predetermined value T2 is a temperature at which the desorption concentration of adsorbed NOx in the NOx adsorbent 30 is approximately half that at the peak. Here, specifically, the predetermined value T2 is specified based on the desorption characteristic of the adsorbed NOx described above.

上記ステップ１０６において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ２の成立が認められた場合には、吸着ＮＯｘの脱離が開始されたと判定され、次のステップに移行し、水分濃度の高いパージガスを該ＮＯｘ吸着材３０に導入する処理が実行される（ステップ１１０）。ここでは、具体的には、切替弁２２の開弁側が水分吸着材２４側に、切替弁２８の開弁側が主排気管１６にそれぞれ設定され、パージ制御弁３４が開弁制御される。排気浄化触媒１８を通過した排気ガスは、先ず、水分吸着材２４に導入され、排気ガスの排熱により吸着水分が脱離する。次いで、多量の水分を含んだ排気ガスが、吸気管１４の負圧により分岐通路２６からＮＯｘ吸着材３０に導入される。これにより、ＮＯｘ吸着材３０において吸着ＮＯｘの脱離が促進され、脱離濃度が上昇する。ＮＯｘ吸着材３０を通過したパージガスは、パージ通路３２を介して吸気管１４にパージされる。 If the establishment of the NOx adsorbent temperature TN <predetermined value T2 is confirmed in the above step 106, it is determined that the desorption of the adsorbed NOx has started, and the routine proceeds to the next step, where a purge gas with a high moisture concentration is added A process of introducing into the NOx adsorbent 30 is executed (step 110). Specifically, the opening side of the switching valve 22 is set to the moisture adsorbent 24 side, the opening side of the switching valve 28 is set to the main exhaust pipe 16, and the purge control valve 34 is controlled to open. The exhaust gas that has passed through the exhaust purification catalyst 18 is first introduced into the moisture adsorbent 24, and the adsorbed moisture is desorbed by the exhaust heat of the exhaust gas. Next, exhaust gas containing a large amount of moisture is introduced into the NOx adsorbent 30 from the branch passage 26 by the negative pressure of the intake pipe 14. As a result, the desorption of adsorbed NOx is promoted in the NOx adsorbent 30, and the desorption concentration increases. The purge gas that has passed through the NOx adsorbent 30 is purged to the intake pipe 14 via the purge passage 32.

一方、上記ステップ１０８において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ２の成立が認められない場合には、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材温度TNが所定値Ｔ３よりも小さいか否かが判定される（ステップ１１２）。所定値Ｔ３は、ＮＯｘ吸着材３０における吸着ＮＯｘの脱離濃度がピークとなる温度である。ここでは、具体的には、上述した吸着ＮＯｘの脱離特性に基づいて所定値Ｔ３が特定される。 On the other hand, if the establishment of NOx adsorbent temperature TN <predetermined value T2 is not recognized in step 108, the process proceeds to the next step to determine whether the NOx adsorbent temperature TN is lower than the predetermined value T3. (Step 112). The predetermined value T3 is a temperature at which the desorption concentration of adsorbed NOx in the NOx adsorbent 30 reaches a peak. Here, specifically, the predetermined value T3 is specified based on the desorption characteristic of the adsorbed NOx described above.

上記ステップ１０８において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ３の成立が認められた場合には、ＮＯｘの脱離を促進する必要がないと判断され、上述したステップ１０６に移行し、水分濃度の低いパージガスを該ＮＯｘ吸着材３０に導入する処理が実行される。これにより、ＮＯｘ吸着材３０におけるＮＯｘの脱離が、水分濃度が高いパージガスに比して抑制される。ＮＯｘ吸着材３０を通過したパージガスは、パージ通路３２を介して吸気管１４にパージされる。 If it is determined in step 108 that NOx adsorbent temperature TN <predetermined value T3 is established, it is determined that it is not necessary to promote NOx desorption, the process proceeds to step 106 described above, and the moisture concentration is low. A process of introducing the purge gas into the NOx adsorbent 30 is executed. Thereby, desorption of NOx in the NOx adsorbent 30 is suppressed as compared with a purge gas having a high moisture concentration. The purge gas that has passed through the NOx adsorbent 30 is purged to the intake pipe 14 via the purge passage 32.

一方、上記ステップ１１２において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ３の成立が認められない場合には、次のステップに移行し、ＮＯｘ吸着材温度TNが所定値Ｔ４よりも小さいか否かが判定される（ステップ１１２）。所定値Ｔ４は、ＮＯｘ吸着材３０における吸着ＮＯｘの脱離濃度がピーク時の略半分まで下降した場合の温度である。ここでは、具体的には、上述した吸着ＮＯｘの脱離特性に基づいて所定値Ｔ４が特定される。 On the other hand, if the establishment of the NOx adsorbent temperature TN <predetermined value T3 is not recognized in step 112, the process proceeds to the next step, and it is determined whether or not the NOx adsorbent temperature TN is smaller than the predetermined value T4. (Step 112). The predetermined value T4 is a temperature when the desorption concentration of the adsorbed NOx in the NOx adsorbent 30 drops to about half of the peak. Here, specifically, the predetermined value T4 is specified based on the desorption characteristic of the adsorbed NOx described above.

上記ステップ１１４において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ４の成立が認められた場合には、吸着ＮＯｘの脱離を促進させる必要があると判定され、上記ステップ１１０に移行し、水分濃度が高いパージガスを該ＮＯｘ吸着材３０に導入する処理が実行される。これにより、ＮＯｘ吸着材３０において吸着ＮＯｘの脱離が促進され、脱離濃度が上昇する。ＮＯｘ吸着材３０を通過したパージガスは、パージ通路３２を介して吸気管１４にパージされる。 In step 114, when it is recognized that NOx adsorbent temperature TN <predetermined value T4 is established, it is determined that it is necessary to promote desorption of adsorbed NOx, and the routine proceeds to step 110, where the moisture concentration is high. A process of introducing the purge gas into the NOx adsorbent 30 is executed. As a result, the desorption of adsorbed NOx is promoted in the NOx adsorbent 30, and the desorption concentration increases. The purge gas that has passed through the NOx adsorbent 30 is purged to the intake pipe 14 via the purge passage 32.

一方、上記ステップ１１４において、ＮＯｘ吸着材温度TN＜所定値Ｔ４の成立が認められない場合には、吸着ＮＯｘの脱離完了する程度まで温度が上昇していると考えられるので、本ルーチンは速やかに終了される。 On the other hand, if it is not confirmed in step 114 that NOx adsorbent temperature TN <predetermined value T4 is established, it is considered that the temperature has risen to the extent that adsorption NOx is completely desorbed, so this routine is promptly performed. Is finished.

以上説明したとおり、本実施の形態の排気浄化システム１０によれば、吸着ＮＯｘの脱離濃度が低くなる期間において、水分濃度の高いパージガスがＮＯｘ吸着材３０に導入される。これにより、脱離するＮＯｘの濃度を平準化することができ、かかるパージガスを吸気系統にパージした場合のエミッションの悪化を抑制することができる。 As described above, according to the exhaust purification system 10 of the present embodiment, a purge gas having a high moisture concentration is introduced into the NOx adsorbent 30 during a period in which the desorption concentration of adsorbed NOx is low. As a result, the concentration of desorbed NOx can be leveled, and deterioration of emissions when such purge gas is purged into the intake system can be suppressed.

ところで、上述した実施の形態１においては、パージ制御を実施する場合にパージガスを吸気管１４にパージする構成としているが、パージ先は吸気系に限らない。すなわち、ＮＯｘ吸着材３０から脱離したＮＯｘを浄化することができるのであれば、排気浄化触媒１８等の排気系に設けられた触媒の上流にパージする構成でもよい。 In the first embodiment described above, purge gas is purged to the intake pipe 14 when performing purge control, but the purge destination is not limited to the intake system. That is, as long as the NOx desorbed from the NOx adsorbent 30 can be purified, a configuration in which purging is performed upstream of a catalyst provided in an exhaust system such as the exhaust purification catalyst 18 may be employed.

また、上述した実施の形態１においては、ＮＯｘ吸着材３０の温度TNに基づいて脱離ＮＯｘの濃度を推定し、当該濃度の低い期間に水分濃度の高いパージガスの導入することとしているが、判定に使用される値は温度TNに限らない。すなわち、分岐通路２６にＮＯｘセンサを設けて脱離ＮＯｘの濃度を直接検出し、脱離ＮＯｘの濃度が平準化されるように水分導入時期を制御することとしてもよい。 In the first embodiment described above, the concentration of desorbed NOx is estimated based on the temperature TN of the NOx adsorbent 30, and a purge gas having a high moisture concentration is introduced during a period in which the concentration is low. The value used for is not limited to temperature TN. That is, a NOx sensor may be provided in the branch passage 26 to directly detect the concentration of desorbed NOx, and the moisture introduction timing may be controlled so that the concentration of desorbed NOx is leveled.

また、上述した実施の形態１においては、ＮＯｘ吸着材３０の温度TNがＴ１〜Ｔ２、およびＴ３〜Ｔ４の範囲にある場合に、水分濃度の高いパージガスを導入することとしているが、水分導入時期はこれらの範囲に限られない。すなわち、水分濃度が高い雰囲気下において、吸着ＮＯｘの脱離が促進される特性を利用するのであれば、水分導入時期は特にこれに限定せず、脱離ＮＯｘ濃度が平準化されるように、より詳細に導入時期を制御することとしてもよい。 In Embodiment 1 described above, when the temperature TN of the NOx adsorbent 30 is in the range of T1 to T2 and T3 to T4, a purge gas having a high moisture concentration is introduced. Is not limited to these ranges. That is, if the characteristic that the desorption of adsorbed NOx is promoted in an atmosphere with a high water concentration is utilized, the water introduction time is not particularly limited to this, so that the desorbed NOx concentration is leveled. The introduction timing may be controlled in more detail.

また、上述した実施の形態１においては、ＮＯｘ吸着材３０に水分を導入するために、水分吸着材２４に吸着された水分を排気ガスを媒体として該ＮＯｘ吸着材３０に導入することとしているが、水分の導入手法はこれに限られない。すなわち、ＮＯｘ吸着材３０に所望のタイミングで水分を供給できるのであれば、ＮＯｘ吸着材３０に水分供給装置を設ける構成としてもよいし、他の公知の手法によりＮＯｘ吸着材３０に水分を供給することとしてもよい。 In Embodiment 1 described above, in order to introduce moisture into the NOx adsorbent 30, the moisture adsorbed by the moisture adsorbent 24 is introduced into the NOx adsorbent 30 using exhaust gas as a medium. The method of introducing moisture is not limited to this. That is, if moisture can be supplied to the NOx adsorbent 30 at a desired timing, the NOx adsorbent 30 may be provided with a moisture supply device, or moisture may be supplied to the NOx adsorbent 30 by other known methods. It is good as well.

尚、上述した実施の形態１においては、主排気管１６が前記第１、第６、または第７の発明における「主排気通路」に、分岐通路２６が前記第１、第６、または第７の発明における「分岐通路」に、切替弁２８が前記第１、第６、または第７の発明における「切替手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０６または１１０の処理を実行することにより、前記第１、第６、または第７の発明における「パージ手段」が、上記ステップ１０６または１１０の処理を実行することにより、前記第１、第６、または第７の発明における「水分導入手段」が、それぞれ実現されている。 In the first embodiment described above, the main exhaust pipe 16 is the “main exhaust passage” in the first, sixth, or seventh invention, and the branch passage 26 is the first, sixth, or seventh. The switching valve 28 corresponds to the “branch passage” in the present invention, and the “switching means” in the first, sixth, or seventh invention, respectively. Further, when the ECU 50 executes the process of step 106 or 110, the “purge means” in the first, sixth, or seventh invention executes the process of step 106 or 110. The “moisture introduction means” in the first, sixth, or seventh invention is realized.

また、上述した実施の形態１においては、分岐通路２０が前記第２または第８の発明における「第２分岐通路」に、切替弁２２が前記第２または第８の発明における「第２切替手段」に、それぞれ相当している。 Further, in the first embodiment described above, the branch passage 20 is the “second branch passage” in the second or eighth invention, and the switching valve 22 is the “second switching means” in the second or eighth invention. Respectively.

また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより、前記第３または第７の発明における「温度取得手段」が実現されている。 In the first embodiment described above, the “temperature acquisition means” according to the third or seventh aspect of the present invention is realized by the ECU 50 executing the processing of step 102.

本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of Embodiment 1 of this invention. ＮＯｘ吸着材に吸着された吸着ＮＯｘの脱離特性について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the desorption characteristic of adsorption | suction NOx adsorbed | sucked to NOx adsorbent. 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０排気浄化システム
１２内燃機関（エンジン）
１４吸気管
１６排気管
１８排気浄化触媒
２０分岐通路
２２切替弁
２４水分吸着材
２６分岐通路
２８、切替弁
３０ＮＯｘ吸着材
３２パージ通路
３６パージ制御弁
５０ ECU(Electronic Control Unit)
５２、５４温度センサ
TC 排気浄化触媒温度
TN ＮＯｘ吸着材温度 10 Exhaust Purification System 12 Internal Combustion Engine (Engine)
14 intake pipe 16 exhaust pipe 18 exhaust purification catalyst 20 branch passage 22 switching valve 24 moisture adsorbent 26 branch passage 28, switching valve 30 NOx adsorbent 32 purge passage 36 purge control valve 50 ECU (Electronic Control Unit)
52, 54 Temperature sensor
TC exhaust purification catalyst temperature
TN NOx adsorbent temperature

Claims

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、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記ＮＯｘ吸着材に水分を導入する水分導入手段と、を備え、
前記水分導入手段は、前記パージ手段の実行時における脱離ＮＯｘの濃度が平準化されるように、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 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 NOx adsorbent provided in the branch passage and adsorbing NOx contained in the exhaust gas;
Purge means for purging the desorbed NOx desorbed from the NOx adsorbent into the intake system of the internal combustion engine or upstream of the catalyst of the exhaust system;
Moisture introduction means for introducing moisture into the NOx adsorbent,
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the moisture introduction means selectively introduces moisture into the NOx adsorbent so that the concentration of desorbed NOx at the time of execution of the purge means is leveled.

前記主排気通路における前記分岐通路よりも上流側から分岐して設けられた第２分岐通路と、
前記主排気通路と前記第２分岐通路との間で排気ガスの流路を切り替える第２切替手段と、
前記第２分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれる水分を吸着する水分吸着材と、を更に備え、
前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材に前記水分吸着材を通過した排気ガスを選択的に流通させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。 A second branch passage provided by branching from the upstream side of the branch passage in the main exhaust passage;
Second switching means for switching a flow path of the exhaust gas between the main exhaust passage and the second branch passage;
A moisture adsorbent provided in the second branch passage and adsorbing moisture contained in the exhaust gas;
2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the moisture introduction unit selectively causes the exhaust gas that has passed through the moisture adsorbent to flow through the NOx adsorbent.

前記ＮＯｘ吸着材の温度を取得する温度取得手段を更に備え、
前記水分導入手段は、
前記ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材に水分を導入する期間を特定す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浄化装置。 A temperature acquisition means for acquiring the temperature of the NOx adsorbent;
The moisture introduction means includes
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein a period during which moisture is introduced into the NOx adsorbent is specified based on the temperature of the NOx adsorbent.

前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が開始された直後の所定期間に水分を導入す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浄化装置。 The exhaust purification of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the moisture introduction means introduces moisture in a predetermined period immediately after the start of desorption of NOx in the NOx adsorbent. apparatus.

前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離が完了する直前の所定期間に水分を導入することをすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。 5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the moisture introduction unit introduces moisture during a predetermined period immediately before the NOx desorption from the NOx adsorbent is completed. Exhaust purification device.

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、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記パージ手段の実行時に、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入する水分導入手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 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 NOx adsorbent provided in the branch passage and adsorbing NOx contained in the exhaust gas;
Purge means for purging the desorbed NOx desorbed from the NOx adsorbent into the intake system of the internal combustion engine or upstream of the catalyst of the exhaust system;
Moisture introduction means for selectively introducing moisture into the NOx adsorbent during execution of the purge means;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:

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、
前記分岐通路に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着材と、
前記ＮＯｘ吸着材から脱離する脱離ＮＯｘを前記内燃機関の吸気系に或いは排気系の触媒上流にパージするパージ手段と、
前記ＮＯｘ吸着材の温度を取得する温度取得手段と、
前記パージ手段の実行時に、前記ＮＯｘ吸着材の温度に基づいて、前記ＮＯｘ吸着材に水分を選択的に導入する水分導入手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 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 NOx adsorbent provided in the branch passage and adsorbing NOx contained in the exhaust gas;
Purge means for purging the desorbed NOx desorbed from the NOx adsorbent into the intake system of the internal combustion engine or upstream of the catalyst of the exhaust system;
Temperature acquisition means for acquiring the temperature of the NOx adsorbent;
Moisture introduction means for selectively introducing moisture into the NOx adsorbent based on the temperature of the NOx adsorbent during execution of the purge means;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:

前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材の温度が、該ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離反応が開始されると予想される温度から所定の温度範囲にある場合に、水分を導入することを特徴とする請求項７または８記載の内燃機関の排気浄化装置。 The moisture introduction means introduces moisture when the temperature of the NOx adsorbent is within a predetermined temperature range from a temperature at which NOx desorption reaction in the NOx adsorbent is expected to start. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 7 or 8.

前記水分導入手段は、前記ＮＯｘ吸着材の温度が、該ＮＯｘ吸着材におけるＮＯｘの脱離反応が完了されると予想される温度までの所定の温度範囲にある場合に、水分を導入することをすることを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項記載の内燃機関の排気浄化装置。 The moisture introduction means introduces moisture when the temperature of the NOx adsorbent is within a predetermined temperature range up to a temperature at which the NOx desorption reaction in the NOx adsorbent is expected to be completed. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 7 to 9, characterized by: