JP2008215215A

JP2008215215A - Exhaust emission control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2008215215A
Application number: JP2007054257A
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: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2008-09-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suitably achieve both improvement of adsorbing efficiency by temperature decrease in exhaust gas introduced to an adsorbent and reduction of exhaust gas emission by humidifying and heating intake air while providing an excellent moisture removing function, in an exhaust emission control device for an internal combustion engine. <P>SOLUTION: The exhaust emission control device for the internal combustion engine is provided with a main bypass passage 26 bypassing a main exhaust passage 20; a first change-over valve 36 capable of switching an inflow destination of exhaust gas between the main exhaust passage 20 and the main bypass passage 26; the adsorbent 34 arranged on the main bypass passage 20 and having a function to adsorb an unpurified component included in exhaust gas; and a moisture pretreatment part 16 arranged in a portion between an upstream side connection part 30a of the main bypass passage 20 and the adsorbent 34 and having a water permeable membrane 16a for performing moisture exchange and heat exchange between exhaust gas flowing in the portion and intake air flowing on an intake passage 12. <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し、詳しくは、排気通路に触媒で浄化できなかった未浄化成分を吸着するための吸着材を備えた排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly, to an exhaust gas purification apparatus provided with an adsorbent for adsorbing unpurified components that could not be purified by a catalyst in an exhaust passage.

従来、例えば特許文献１には、メイン排気通路を迂回するバイパス通路上に、排気ガス中に含まれるＨＣや水分を吸着可能なＨＣ吸着材が配置された内燃機関の排気浄化装置が開示されている。この従来の排気浄化装置では、冷間始動時には排気ガスをバイパス通路に流すことで、ＨＣや水分をＨＣ吸着材に吸着させて、触媒が活性化するまでの期間中に触媒で浄化できなかったＨＣが大気中に排出されるのを防止している。そして、上記従来の排気浄化装置では、触媒の暖機が完了した後に高温の排気ガスをＨＣ吸着材に導入することで、ＨＣ吸着材からＨＣや水分を脱離させて、吸気系に還流させるようにしている。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses an exhaust purification device for an internal combustion engine in which an HC adsorbent capable of adsorbing HC and moisture contained in exhaust gas is disposed on a bypass passage that bypasses the main exhaust passage. Yes. In this conventional exhaust purification device, exhaust gas is allowed to flow through the bypass passage at the time of cold start so that HC and moisture are adsorbed by the HC adsorbent and cannot be purified by the catalyst during the period until the catalyst is activated. HC is prevented from being discharged into the atmosphere. In the conventional exhaust purification device, after warming up of the catalyst is completed, high-temperature exhaust gas is introduced into the HC adsorbent so that HC and moisture are desorbed from the HC adsorbent and recirculated to the intake system. I am doing so.

特開２００２−１３８８２０号公報JP 2002-138820 A 特開２００６−３４２７００号公報JP 2006-342700 A

上記従来の排気浄化装置のように、バイパス通路上に排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する吸着材を配置する場合、吸着材における吸着対象成分である未浄化成分の吸着能力（吸着効率）は、排気ガス中に含まれる水分によって阻害される。上記従来の排気浄化装置では、ＨＣ吸着材によってＨＣとともに水分を吸着するようにしている。しかしながら、そのようなＨＣ吸着材における水分の吸着能力にも限界がある。このため、上記従来の排気浄化装置において、水分によって吸着対象成分の吸着能力が阻害されるのを回避して必要な吸着能力を確保するためには、より大きな容量のＨＣ吸着材を装着しなければならなくなる。つまり、上記従来の排気浄化装置は、ＨＣ吸着材への水分除去という観点において、未だ改善の余地を残すものであった。 When an adsorbent that adsorbs the unpurified component contained in the exhaust gas is arranged on the bypass passage as in the conventional exhaust purification device, the adsorption capacity (adsorption efficiency) of the unpurified component that is the adsorption target component in the adsorbent ) Is hindered by moisture contained in the exhaust gas. In the conventional exhaust purification apparatus, moisture is adsorbed together with HC by the HC adsorbent. However, there is a limit to the water adsorption capacity of such an HC adsorbent. For this reason, in the conventional exhaust purification device, in order to avoid the inhibition of the adsorption ability of the component to be adsorbed by moisture and to secure the necessary adsorption ability, it is necessary to install a larger capacity HC adsorbent. I will have to. That is, the conventional exhaust purification device still leaves room for improvement in terms of removing moisture from the HC adsorbent.

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、優れた水分除去機能を備えつつ、吸着材に導入される排気ガスの温度低減による吸着効率の向上と吸気の加湿および加温による排気エミッションの低減とを好適に両立させ得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 has an excellent moisture removal function while improving the adsorption efficiency by reducing the temperature of the exhaust gas introduced into the adsorbent, and humidifying and humidifying the intake air. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can suitably achieve both reduction of exhaust emission due to temperature.

第１の発明は、内燃機関に吸入される吸入空気が流れる吸気通路と、
内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、
前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流する主バイパス通路と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記主バイパス通路との間で切り替え可能とする第１切替バルブと、
前記主バイパス通路に配置され、排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記主バイパス通路における前記上流側接続部と前記吸着材との間の部位に配置され、当該部位を流れる排気ガスと前記吸気通路を流れる吸入空気との間で水分交換および熱交換を行う水分透過膜を有する水分前処理部と、
を備えることを特徴とする。 The first invention includes an intake passage through which intake air drawn into the internal combustion engine flows,
A main exhaust passage through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows;
A main bypass passage that branches off from the main exhaust passage at an upstream connection portion with the main exhaust passage and merges with the main exhaust passage again at a downstream connection portion downstream from the upstream connection portion;
A first switching valve capable of switching an inflow destination of exhaust gas between the main exhaust passage and the main bypass passage;
An adsorbent disposed in the main bypass passage and having a function of adsorbing unpurified components contained in the exhaust gas;
Moisture permeation, which is disposed in a portion of the main bypass passage between the upstream connecting portion and the adsorbent, and performs moisture exchange and heat exchange between the exhaust gas flowing through the portion and the intake air flowing through the intake passage. A moisture pretreatment section having a membrane;
It is characterized by providing.

また、第２の発明は、第１の発明において、前記上流側接続部と前記水分前処理部との間の部位において前記主バイパス通路から分岐し、前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位において再び前記主バイパス通路に合流する副バイパス通路と、
前記主バイパス通路と前記副バイパス通路との分岐点或いは合流点に配置され、排気ガスの流入先を前記主バイパス通路と前記副バイパス通路との間で切り替え可能とする第２切替バルブと、
を更に備えることを特徴とする。 Moreover, 2nd invention is branched from the said main bypass channel in the site | part between the said upstream connection part and the said water pretreatment part in 1st invention, The said water pretreatment part and the said adsorbent A sub-bypass passage that merges with the main bypass passage again at a portion in between,
A second switching valve that is disposed at a branch point or a junction between the main bypass passage and the sub bypass passage, and that allows an inflow destination of exhaust gas to be switched between the main bypass passage and the sub bypass passage;
Is further provided.

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記主バイパス通路における前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位に配置されたタービンと、前記吸気通路における前記水分前処理部より下流側の部位に配置されたコンプレッサとを有するターボ過給機を更に備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the turbine disposed in a portion between the moisture pretreatment unit and the adsorbent in the main bypass passage, and the moisture front in the intake passage. It further has a turbocharger having a compressor arranged at a site downstream of the processing unit.

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、前記水分前処理部は、前記吸気通路の入口に配置されるエアフィルタより下流側の前記吸気通路に配置されていることを特徴とする。 In a fourth aspect based on any one of the first to third aspects, the moisture pretreatment section is disposed in the intake passage downstream of an air filter disposed at an inlet of the intake passage. It is characterized by that.

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、前記主バイパス通路から分岐し、前記吸気通路に接続される還流通路を更に備え、
前記還流通路は、前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位において前記主バイパス通路から分岐していることを特徴とする。 Further, a fifth invention according to any one of the first to fourth inventions, further comprising a return passage branched from the main bypass passage and connected to the intake passage,
The recirculation passage is branched from the main bypass passage at a portion between the moisture pretreatment section and the adsorbent.

第１の発明によれば、以下のような吸着材への効果と、内燃機関の燃焼への効果とを得ることができる。すなわち、吸着材への効果としては、吸着材に導入される排気ガスが水分前処理部によって吸入空気と水分交換および熱交換されるように排気ガスの流路を切り替えることにより、排気ガスを除湿し、冷却することができる。そして、内燃機関の燃焼への効果としては、吸入空気が水分前処理部によって排気ガスと水分交換および熱交換されるように排気ガスの流路を切り替えることにより、吸入空気を加湿し、加温することができる。このため、本発明によれば、優れた水分除去機能を備えつつ、吸着材に導入される排気ガスの温度低減による吸着効率の向上と吸気の加湿および加温による排気エミッションの低減とを好適に両立させることができる。 According to the first invention, the following effects on the adsorbent and the effects on the combustion of the internal combustion engine can be obtained. In other words, the effect on the adsorbent is to dehumidify the exhaust gas by switching the exhaust gas flow path so that the exhaust gas introduced into the adsorbent is exchanged and heat exchanged with the intake air by the moisture pretreatment unit. And can be cooled. As an effect on the combustion of the internal combustion engine, the intake air is humidified and heated by switching the flow path of the exhaust gas so that the moisture is treated and exchanged with the exhaust gas by the moisture pretreatment unit. can do. Therefore, according to the present invention, while having an excellent water removal function, it is preferable to improve the adsorption efficiency by reducing the temperature of the exhaust gas introduced into the adsorbent and reduce the exhaust emission by humidifying and warming the intake air. Both can be achieved.

第２の発明によれば、副バイパス通路側に排気ガスを流すように第２切替バルブを操作するようにすれば、内燃機関の冷間始動後に比較的暖まってきた高温の排気ガスから水分透過膜を保護することができる。また、内燃機関の暖機が比較的進んだ状態で吸入空気が加温されることに伴って内燃機関の出力が低下するのを回避することもできる。 According to the second aspect of the invention, if the second switching valve is operated so that the exhaust gas flows to the side of the sub-bypass passage, moisture permeation from the hot exhaust gas that has been relatively warm after the cold start of the internal combustion engine. The membrane can be protected. It is also possible to avoid a decrease in the output of the internal combustion engine as the intake air is heated while the warm-up of the internal combustion engine is relatively advanced.

第３の発明におけるタービンの配置場所によれば、水分透過膜を介して吸入空気と水分交換を行う排気ガスを加圧することができ、排気ガスから吸入空気への水分交換を好適に促進することができる。また、本発明におけるコンプレッサの配置場所によれば、コンプレッサ６０による吸入空気の吸引により生じた負圧を利用して、排気ガスから吸入空気への水分透過膜を介した水分交換を好適に促進することができる。これにより、上記第１または第２の発明に比して、吸着材に更に十分に乾いた排気ガス（吸着ガス）を導入できるようになり、吸着材の吸着効率を更に向上させることができる。 According to the location of the turbine in the third aspect of the invention, the exhaust gas that exchanges moisture with the intake air can be pressurized via the moisture permeable membrane, and the moisture exchange from the exhaust gas to the intake air is preferably promoted. Can do. Further, according to the location of the compressor in the present invention, the exchange of moisture from the exhaust gas to the intake air through the moisture permeable membrane is preferably promoted by using the negative pressure generated by the suction of the intake air by the compressor 60. be able to. As a result, exhaust gas (adsorbed gas) that is sufficiently dry can be introduced into the adsorbent as compared with the first or second invention, and the adsorption efficiency of the adsorbent can be further improved.

第４の発明によれば、エアフィルタを通過することで圧力降下した後の吸入空気を、水分前処理部に流すことができるようになる。これにより、水分透過膜の内部とその周囲との圧力差を大きくすることができるので、排気ガスから吸入空気への水分交換をより促進することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the intake air after the pressure drop by passing through the air filter can be made to flow to the moisture pretreatment unit. Thereby, since the pressure difference between the inside of the moisture permeable membrane and its surroundings can be increased, the moisture exchange from the exhaust gas to the intake air can be further promoted.

第５の発明によれば、吸着材から未浄化成分を脱離させるパージ動作時を行う場合に、高温の排気ガスが水分前処理部に導入されないようにすることができる。このため、水分透過膜を排気ガスの熱から保護することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when performing a purge operation for desorbing unpurified components from the adsorbent, it is possible to prevent high-temperature exhaust gas from being introduced into the moisture pretreatment unit. For this reason, the moisture permeable membrane can be protected from the heat of the exhaust gas.

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における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。図１に示す内燃機関１０は、筒内に空気を取り込むための吸気通路１２を備えている。吸気通路１２の入口には、吸入空気を濾過するためのエアフィルタ１４が取り付けられている。また、エアフィルタ１４の下流側には、図２を参照して後述する水分前処理部１６が配置されている。また、水分前処理部１６の下流側には、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ１８が配置されている。このような吸気通路１２内に取り込まれた空気は、水分前処理部１６を通過した後に、内燃機関１０の燃焼室内に取り込まれるようになっている。 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 purification device according to Embodiment 1 of the present invention. An internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 includes an intake passage 12 for taking air into a cylinder. An air filter 14 for filtering the intake air is attached to the inlet of the intake passage 12. Further, a moisture pretreatment unit 16 to be described later with reference to FIG. 2 is disposed on the downstream side of the air filter 14. A throttle valve 18 for adjusting the amount of intake air is disposed downstream of the moisture pretreatment unit 16. The air taken into the intake passage 12 is taken into the combustion chamber of the internal combustion engine 10 after passing through the moisture pretreatment unit 16.

また、図１に示す内燃機関１０は、筒内から排出された排気ガスが流れる排気通路として、主排気通路２０と、バイパス通路２２とを備えている。主排気通路２０には、排気ガスを浄化可能な触媒２４が配置されている。 The internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 includes a main exhaust passage 20 and a bypass passage 22 as exhaust passages through which exhaust gas discharged from the cylinder flows. A catalyst 24 capable of purifying exhaust gas is disposed in the main exhaust passage 20.

バイパス通路２２は、主排気通路２０を迂回する通路として設けられている。より具体的には、バイパス通路２２は、主バイパス通路２６および副バイパス通路２８という２つのバイパス通路を有している。 The bypass passage 22 is provided as a passage that bypasses the main exhaust passage 20. More specifically, the bypass passage 22 has two bypass passages, a main bypass passage 26 and a sub bypass passage 28.

主バイパス通路２６は、主排気通路２０との接続部の一方である上流側接続部３０ａを、触媒２４の下流側に備えている。また、主バイパス通路２６は、主排気通路２０との接続部の他方である下流側接続部３０ｂを、上流側接続部３０ａより下流側に備えている。このように、主バイパス通路２６は、上流側接続部３０ａを起点とし、下流側接続部３０ｂを終点とする通路である。 The main bypass passage 26 includes an upstream connection portion 30 a that is one of the connection portions with the main exhaust passage 20 on the downstream side of the catalyst 24. Further, the main bypass passage 26 includes a downstream connection portion 30b, which is the other of the connection portions with the main exhaust passage 20, on the downstream side of the upstream connection portion 30a. Thus, the main bypass passage 26 is a passage that starts from the upstream connection portion 30a and ends at the downstream connection portion 30b.

主バイパス通路２６の途中には、上流側接続部３０ａ側から順に、分岐部３２、水分前処理部１６、および吸着材３４が配置されている。もう一方の副バイパス通路２８は、分岐部３２において主バイパス通路２６から分岐し、主バイパス通路２６における水分前処理部１６と吸着材３４との間の部位に合流するように構成されている。吸着材３４は、排気ガス中に含まれる未浄化成分（ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ等）を吸着する機能を有する吸着材である。 In the middle of the main bypass passage 26, a branch portion 32, a moisture pretreatment portion 16, and an adsorbent 34 are arranged in this order from the upstream connection portion 30a side. The other sub-bypass passage 28 is configured to branch from the main bypass passage 26 at the branch portion 32 and to join a portion of the main bypass passage 26 between the moisture pretreatment portion 16 and the adsorbent 34. The adsorbent 34 is an adsorbent having a function of adsorbing unpurified components (HC, NOx, CO, etc.) contained in the exhaust gas.

また、上流側接続部３０ａには、排気ガスの流入先を主排気通路２０と主バイパス通路２６との間で切り替え可能とする第１切替バルブ３６が配置されている。また、分岐部３２には、排気ガスの流入先を主バイパス通路２６と副バイパス通路２８との間で切り替え可能とする第２切替バルブ３８が配置されている。尚、ここでは、第２切替バルブ３８を主バイパス通路２６と副バイパス通路２８との分岐部３２（分岐点）に配置するようにしているが、このような第２切替バルブ３８は、主バイパス通路２６と副バイパス通路２８との合流点に配置するようにしてもよい。 In addition, a first switching valve 36 that enables switching of the inflow destination of the exhaust gas between the main exhaust passage 20 and the main bypass passage 26 is disposed in the upstream connection portion 30a. The branch portion 32 is provided with a second switching valve 38 that can switch the inflow destination of the exhaust gas between the main bypass passage 26 and the sub bypass passage 28. Here, the second switching valve 38 is arranged at the branching portion 32 (branch point) between the main bypass passage 26 and the sub bypass passage 28. However, the second switching valve 38 has a main bypass passage. You may make it arrange | position at the junction of the channel | path 26 and the sub bypass channel | path 28. FIG.

上記の構成によれば、図１中に示す「ｂ」方向に流路が連通するように第１切替バルブ３６が制御された状態であれば、触媒２４を通過した排気ガスをそのまま主排気通路２０を通って大気中に排出されるようにすることができる。 According to the above configuration, if the first switching valve 36 is controlled so that the flow path communicates in the “b” direction shown in FIG. 1, the exhaust gas that has passed through the catalyst 24 is directly used as the main exhaust passage. 20 can be discharged into the atmosphere.

また、図１中に示す「ａ」方向に流路が連通するように第１切替バルブ３６および第２切替バルブ３８がそれぞれ制御された状態であれば、触媒２４を通過した排気ガスの全部を、主排気通路２０から主バイパス通路２６に導入し、水分前処理部１６および吸着材３４を順に通過させた後に、再び主排気通路２０に戻したうえで大気中に排出することができる。以下の本明細書中においては、排気ガスが主バイパス通路２６のみを通過する迂回ルートを、「主バイパスルート」と称することとする。 Further, if the first switching valve 36 and the second switching valve 38 are respectively controlled so that the flow paths communicate with each other in the “a” direction shown in FIG. 1, all of the exhaust gas that has passed through the catalyst 24 is removed. Then, after being introduced from the main exhaust passage 20 into the main bypass passage 26 and passing through the moisture pretreatment section 16 and the adsorbent 34 in order, it can be returned to the main exhaust passage 20 and discharged into the atmosphere. In the following description, a bypass route through which exhaust gas passes only through the main bypass passage 26 is referred to as a “main bypass route”.

また、図１中に示す「ａ」方向に流路が連通するように第１切替バルブ３６が制御され、かつ、図１中に示す「ｂ」方向に流路が連通するように第２切替バルブ３８が制御された状態であれば、触媒２４を通過した排気ガスの全部を、主排気通路２０から主バイパス通路２６に導入した後に副バイパス通路２８を介させることで、水分前処理部１６を通過させずに吸着材３４のみを通過させるようにすることができる。また、この場合に、吸着材３４を通過した排気ガスは、上記主バイパスルートが選択された場合と同様に、再び主排気通路２０に戻された上で大気中に排出される。以下の本明細書中においては、排気ガスが水分前処理部１６を介さないようにして主バイパス通路２６および副バイパス通路２８を通過する迂回ルートを、「副バイパスルート」と称することとする。 Further, the first switching valve 36 is controlled so that the flow path communicates in the “a” direction shown in FIG. 1, and the second switching is performed so that the flow path communicates in the “b” direction shown in FIG. If the valve 38 is in a controlled state, all of the exhaust gas that has passed through the catalyst 24 is introduced from the main exhaust passage 20 into the main bypass passage 26 and then passed through the sub bypass passage 28, thereby allowing the moisture pretreatment unit 16. It is possible to allow only the adsorbent 34 to pass without passing through. Further, in this case, the exhaust gas that has passed through the adsorbent 34 is returned to the main exhaust passage 20 again and discharged into the atmosphere, as in the case where the main bypass route is selected. In the following description, a bypass route through which the exhaust gas does not pass through the moisture pretreatment unit 16 and passes through the main bypass passage 26 and the sub bypass passage 28 is referred to as a “sub bypass route”.

また、主バイパス通路２６には、水分前処理部１６と吸着材３４との間の部位において、還流通路４０が連通している。還流通路４０は、その途中にパージ制御バルブ４２を備え、その端部において水分前処理部１６より下流側の吸気通路１２に連通している。このような構成によれば、図１中に示す「ａ」方向に流路が連通するようにパージ制御バルブ４２が制御された状態であれば、主バイパス通路２６を流れる排気ガスを、吸気通路１２内に生じている負圧を利用して、吸気側に還流させることができる。 Further, a reflux passage 40 communicates with the main bypass passage 26 at a portion between the moisture pretreatment unit 16 and the adsorbent 34. The reflux passage 40 includes a purge control valve 42 in the middle thereof, and communicates with the intake passage 12 on the downstream side of the moisture pretreatment unit 16 at the end thereof. According to such a configuration, if the purge control valve 42 is controlled so that the flow path communicates in the “a” direction shown in FIG. 1, the exhaust gas flowing through the main bypass passage 26 is taken into the intake passage. The negative pressure generated in the air can be recirculated to the intake side.

更に、水分前処理部１６には、水分透過膜１６ａの温度を検出するための温度センサ４４が組み込まれている。
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０には、内燃機関１０を制御するための各種センサや上記温度センサ４４が接続されている。また、ＥＣＵ５０には、上述したスロットルバルブ１８、切替バルブ３６、３８、およびパージ制御バルブ４２等の各種アクチュエータが接続されている。 Furthermore, the moisture pretreatment unit 16 incorporates a temperature sensor 44 for detecting the temperature of the moisture permeable membrane 16a.
The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. Various sensors for controlling the internal combustion engine 10 and the temperature sensor 44 are connected to the ECU 50. The ECU 50 is connected to various actuators such as the throttle valve 18, the switching valves 36 and 38, and the purge control valve 42 described above.

図２は、図１に示す水分前処理部１６を拡大して示す図である。図２に示すように、水分前処理部１６は、中空糸構造の水分透過膜１６ａを備えている。より具体的には、水分透過膜１６ａは、主バイパス通路２６に導入された排気ガス（すなわち、その後に吸着材３４を通過することになる排気ガス）の除湿および冷却を行うものである。ここでは、水分透過膜１６ａとして、樹脂製の高分子透過膜が用いられているものとする。図２に示す例では、水分前処理部１６内における主バイパス通路２６の部位が、そのような水分透過膜１６ａとして構成されている。 FIG. 2 is an enlarged view of the moisture pretreatment unit 16 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the moisture pretreatment unit 16 includes a moisture permeable membrane 16a having a hollow fiber structure. More specifically, the moisture permeable membrane 16a performs dehumidification and cooling of the exhaust gas introduced into the main bypass passage 26 (that is, exhaust gas that will subsequently pass through the adsorbent 34). Here, a polymer permeable membrane made of resin is used as the moisture permeable membrane 16a. In the example shown in FIG. 2, the part of the main bypass passage 26 in the moisture pretreatment unit 16 is configured as such a moisture permeable membrane 16a.

また、図２に示すように、水分前処理部１６の内部は、水分透過膜１６ａ内を流れる排気ガスと、その水分透過膜１６ａの外側を流れる吸入空気との流れ方向が対向するように構成されている。つまり、水分前処理部１６内は、吸入空気が水分透過膜１６ａの周囲を当該水分透過膜１６ａと対向するようにして流れるように構成されている。更に付け加えると、水分前処理部１６においては、排気ガスとの間での水分交換と熱交換を担う２次側空気として吸入空気が用いられている。尚、図２に示す例とは逆に、吸入空気が中空糸構造の水分透過膜１６ａ内を流れるようにし、排気ガスがその水分透過膜１６ａの周囲を対向して流れるようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 2, the inside of the moisture pretreatment unit 16 is configured such that the flow direction of the exhaust gas flowing in the moisture permeable membrane 16a and the intake air flowing outside the moisture permeable membrane 16a are opposed to each other. Has been. That is, the moisture pretreatment unit 16 is configured such that the intake air flows around the moisture permeable membrane 16a so as to face the moisture permeable membrane 16a. In addition, in the moisture pretreatment unit 16, intake air is used as secondary air that performs moisture exchange and heat exchange with the exhaust gas. In contrast to the example shown in FIG. 2, the intake air may flow through the moisture permeable membrane 16a having a hollow fiber structure, and the exhaust gas may flow around the moisture permeable membrane 16a.

ところで、炭素と水素からなる燃料を燃焼すると、燃料に含まれる水素と空気（助燃空気）中の酸素とから水が生成されるため、排気ガス中には水分が高濃度で共存することになる。より具体的には、ガソリンエンジンにおいて理論空燃比の下で燃焼がなされた場合には、排気ガス中の水分濃度は、体積濃度で約１３ｖｏｌ％となる。これは、大気中の水分濃度よりも高い数字である。 By the way, when a fuel composed of carbon and hydrogen is combusted, water is generated from hydrogen contained in the fuel and oxygen in the air (support air), so that moisture exists in a high concentration in the exhaust gas. . More specifically, when combustion is performed at a stoichiometric air-fuel ratio in a gasoline engine, the water concentration in the exhaust gas is about 13 vol% in volume concentration. This is a number higher than the moisture concentration in the atmosphere.

このため、上記のように、水分前処理部１６内において、水分透過膜１６ａ内を排気ガスが流れるようにし、その周囲を吸入空気（大気）が流れるようにすると、排気ガス中に含まれる水分が水分透過膜１６ａを通って吸入空気側に移動するようになる。その結果、水分前処理部１６内において、排気ガスが除湿されるとともに、その一方で吸入空気が加湿されることになる。 Therefore, as described above, when the exhaust gas flows in the moisture permeable membrane 16a and the intake air (atmosphere) flows around the moisture permeable membrane 16a as described above, the moisture contained in the exhaust gas. Moves to the intake air side through the moisture permeable membrane 16a. As a result, the exhaust gas is dehumidified in the moisture pretreatment unit 16, while the intake air is humidified.

更に、上記のように、水分前処理部１６内において、水分透過膜１６ａ内を排気ガスが流れるようにし、その周囲を吸入空気（大気）が流れるようにすると、水分透過膜１６ａを介して、排気ガスと当該排気ガスより低温の吸入空気との間で熱交換がなされる。その結果、水分前処理部１６において、排気ガスが冷却されるとともに、その一方で吸入空気が加温されることになる。 Further, as described above, when the exhaust gas flows in the moisture permeable membrane 16a and the intake air (atmosphere) flows around the moisture permeable membrane 16a in the moisture pretreatment section 16, the moisture permeable membrane 16a passes through the moisture permeable membrane 16a. Heat exchange is performed between the exhaust gas and intake air having a temperature lower than that of the exhaust gas. As a result, in the moisture pretreatment unit 16, the exhaust gas is cooled, while the intake air is heated.

以上説明したように、本実施形態の水分前処理部１６によれば、バイパス通路２２に導入された排気ガスを、吸入空気との間で同時に水分交換および熱交換させることができる。これにより、吸着材３４への効果としては、吸着材３４に導入される排気ガス中の水分濃度が低減されることにより（つまり、より乾いた排気ガスを吸着材３４に供給できるようになることにより）、水分による吸着阻害影響を低減することができ、吸着材３４の吸着効率を好適に向上させることができる。また、吸着材３４の吸着効率は、吸着ガスの温度が低い方が高くなる。従って、吸着材３４に導入される排気ガスが冷却されることによっても、吸着効率を好適に向上させることができる。 As described above, according to the moisture pretreatment unit 16 of the present embodiment, the exhaust gas introduced into the bypass passage 22 can be simultaneously subjected to moisture exchange and heat exchange with the intake air. As a result, the effect on the adsorbent 34 is that the moisture concentration in the exhaust gas introduced into the adsorbent 34 is reduced (that is, drier exhaust gas can be supplied to the adsorbent 34. ), It is possible to reduce the influence of moisture on the adsorption inhibition, and the adsorption efficiency of the adsorbent 34 can be suitably improved. Further, the adsorption efficiency of the adsorbent 34 becomes higher when the temperature of the adsorbed gas is lower. Therefore, the adsorption efficiency can be suitably improved by cooling the exhaust gas introduced into the adsorbent 34.

また、水分前処理部１６が設置されたことによる内燃機関１０の燃焼への効果としては、吸入空気が加湿されることにより、燃焼温度を下げることができ、ＮＯｘ排出量の低減を好適に図ることができる。更に、吸入空気が加温されることにより、冷間始動時において燃料のガス化を促進することができ、排気エミッション（主にＨＣ、ＰＭ）を好適に低減することができる。 Further, as an effect on the combustion of the internal combustion engine 10 due to the installation of the moisture pretreatment unit 16, the combustion temperature can be lowered by humidifying the intake air, and the NOx emission amount is suitably reduced. be able to. Further, by heating the intake air, fuel gasification can be promoted during cold start, and exhaust emissions (mainly HC and PM) can be suitably reduced.

［実施の形態１における吸着動作とパージ動作］
図３は、本実施形態において、吸着材３４に未浄化成分を吸着させる吸着動作、および吸着材３４から未浄化成分を脱離させるパージ動作を実現するために、ECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、内燃機関１０の冷間始動時に起動されるものとする。 [Adsorption operation and purge operation in Embodiment 1]
FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in order to realize an adsorption operation for adsorbing the unpurified component on the adsorbent 34 and a purge operation for desorbing the unpurified component from the adsorbent 34 in the present embodiment. is there. Note that this routine is started when the internal combustion engine 10 is cold started.

図３に示すルーチンでは、先ず、吸着待機状態にあるか否かが判別される（ステップ１００）。より具体的には、本ステップ１００では、吸着材３４からの未浄化成分のパージが十分になされているか否かが、ＥＣＵ５０のメモリ内のパージ完了履歴を参照することによって判断される。 In the routine shown in FIG. 3, it is first determined whether or not the suction standby state is set (step 100). More specifically, in this step 100, it is determined by referring to the purge completion history in the memory of the ECU 50 whether or not the unpurified component is sufficiently purged from the adsorbent 34.

上記ステップ１００において、前回の内燃機関１０の運転時にパージが十分になされており、吸着待機状態にあると判定された場合には、第１切替バルブ３６が「ａ」側に、第２切替バルブ３８が「ａ」側に、およびパージ制御バルブ４２が「ｂ」側に、それぞれ制御される（ステップ１０２）。これにより、バイパス通路２２では、上記主バイパスルートが選択される。この場合には、排気ガスが水分前処理部１６に導入されて吸入空気と水分交換および熱交換がなされる。その結果、排気ガスは除湿されるとともに冷却される。その一方で、吸入空気は加湿されるとともに加温される。その後、除湿および冷却された排気ガスは、吸着材３４に導入され、排気ガス中に含まれるHC等の未浄化成分が吸着材３４に吸着されて取り除かれたうえで大気中に排出される。 In the above step 100, when it is determined that the purge has been sufficiently performed during the previous operation of the internal combustion engine 10 and is in the adsorption standby state, the first switching valve 36 is set to the “a” side, and the second switching valve is set. 38 is controlled to the “a” side, and the purge control valve 42 is controlled to the “b” side (step 102). Thereby, in the bypass passage 22, the main bypass route is selected. In this case, the exhaust gas is introduced into the moisture pretreatment unit 16 to exchange moisture and heat with the intake air. As a result, the exhaust gas is dehumidified and cooled. On the other hand, the intake air is humidified and heated. Thereafter, the dehumidified and cooled exhaust gas is introduced into the adsorbent 34, and unpurified components such as HC contained in the exhaust gas are adsorbed and removed by the adsorbent 34 and then discharged into the atmosphere.

次に、水分透過膜１６ａの温度が所定の判定値Ｔ１以上であるか否かが判別される（ステップ１０４）。樹脂製の水分透過膜１６ａの保護のため、本ステップ１０４では、水分透過膜１６ａの温度が当該水分透過膜１６ａの耐熱性を考慮した上限温度Ｔ１に達した時点で当該水分透過膜１６ａへの排気ガスの導入を停止するようにしている。 Next, it is determined whether or not the temperature of the moisture permeable membrane 16a is equal to or higher than a predetermined determination value T1 (step 104). In order to protect the resin permeable membrane 16a, in this step 104, when the temperature of the moisture permeable membrane 16a reaches the upper limit temperature T1 considering the heat resistance of the moisture permeable membrane 16a, The introduction of exhaust gas is stopped.

上記ステップ１０４において、水分透過膜１６ａの温度が判定値Ｔ１に達したと判定された場合、つまり、水分前処理部１６が正常に動作する所定の温度範囲を外れた場合には、第２切替バルブ３８がｂ側に制御される（ステップ１０６）。これにより、バイパス通路２２では、副バイパスルートが選択される。この場合には、主バイパス通路２６に導入された排気ガスは、水分前処理部１６を介さずにそのまま吸着材３４に導入される。 If it is determined in step 104 that the temperature of the moisture permeable membrane 16a has reached the determination value T1, that is, if the moisture pretreatment unit 16 is outside the predetermined temperature range in which the moisture pretreatment unit 16 operates normally, the second switching is performed. The valve 38 is controlled to the b side (step 106). Thereby, in the bypass passage 22, a sub bypass route is selected. In this case, the exhaust gas introduced into the main bypass passage 26 is directly introduced into the adsorbent 34 without passing through the moisture pretreatment unit 16.

次に、上記ステップ１０２における吸着動作の開始時点から所定時間が経過したか否かが判別される（ステップ１０８）。その結果、所定時間の経過が確認された場合には、吸着動作を完了すべく、第１切替バルブ３６が「ｂ」側に制御される（ステップ１１０）。これにより、システムはパージ待機状態とされる。 Next, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the start of the suction operation in step 102 (step 108). As a result, when it is confirmed that the predetermined time has elapsed, the first switching valve 36 is controlled to the “b” side to complete the adsorption operation (step 110). As a result, the system is placed in a purge standby state.

次に、触媒２４の暖気が完了したか等の所定の条件に基づいて、パージ開始タイミングが到来したか否かが判別される（ステップ１１２）。その結果、パージ開始タイミングが到来したと判定された場合には、パージ制御バルブ４２が「ａ」側に制御される（ステップ１１４）。これにより、暖気されて高温となった排気ガスが、下流側接続部３０ｂ側から主バイパス通路２６に導入される。その結果、高温の排気ガスが吸着材３４に供給されることで、未浄化成分が吸着材３４から脱離（パージ）し、還流通路４０を介して吸気通路１２に還流される。吸気通路１２に戻された未浄化成分は、再び燃焼に付された後に活性状態にある触媒２４によって浄化される。 Next, it is determined whether or not the purge start timing has arrived based on a predetermined condition such as whether the warming of the catalyst 24 has been completed (step 112). As a result, if it is determined that the purge start timing has arrived, the purge control valve 42 is controlled to the “a” side (step 114). As a result, the exhaust gas that has been warmed and heated to a high temperature is introduced into the main bypass passage 26 from the downstream connection portion 30b side. As a result, when the high-temperature exhaust gas is supplied to the adsorbent 34, unpurified components are desorbed (purged) from the adsorbent 34, and are returned to the intake passage 12 through the reflux passage 40. The unpurified component returned to the intake passage 12 is purified by the catalyst 24 in an active state after being subjected to combustion again.

次に、パージ完了条件が成立したか否かが判別される（ステップ１１６）。より具体的には、本ステップ１１６では、吸着材３４の温度が所定温度に達したか否か、およびパージ実行時間が所定時間に達したか否かの少なくとも一方が成立しているか否かが判別される。その結果、パージ完了条件が成立したと判定された場合には、パージ制御バルブ４２が「ｂ」側に制御される（ステップ１１８）。これにより、パージ動作が終了される。 Next, it is determined whether or not a purge completion condition is satisfied (step 116). More specifically, in this step 116, it is determined whether or not at least one of whether the temperature of the adsorbent 34 has reached a predetermined temperature and whether the purge execution time has reached a predetermined time is satisfied. Determined. As a result, when it is determined that the purge completion condition is satisfied, the purge control valve 42 is controlled to the “b” side (step 118). Thereby, the purge operation is terminated.

以上説明した図３に示すルーチンによれば、水分前処理部１６によって除湿と冷却がされた後の排気ガス（吸着ガス）を吸着材３４に導入できるようになるため、吸着材３４の吸着効率を好適に向上させることができる。また、これと同時に、水分前処理部１６によって加湿と加温がされた後の吸入空気を内燃機関１０に供給できるようになるため、排気エミッションを好適に低減することができる。このように、本実施形態のシステムによれば、吸着材３４の吸着効率の向上と排気エミッションの低減とを良好に両立させることが可能となる。 According to the routine shown in FIG. 3 described above, the exhaust gas (adsorbed gas) after being dehumidified and cooled by the moisture pretreatment unit 16 can be introduced into the adsorbent 34. Can be suitably improved. At the same time, the intake air that has been humidified and heated by the moisture pretreatment unit 16 can be supplied to the internal combustion engine 10, so that the exhaust emission can be suitably reduced. As described above, according to the system of the present embodiment, it is possible to satisfactorily achieve both improvement of the adsorption efficiency of the adsorbent 34 and reduction of exhaust emission.

また、上記ルーチンの処理によれば、吸着動作の実行時に水分透過膜１６ａの温度が判定値Ｔ１を超えた場合には、主バイパス通路２６に導入された排気ガスは、水分前処理部１６を介さずに、副バイパス通路２８を介して吸着材３４に導入されるようになる。このため、内燃機関１０の冷間始動後に比較的暖まってきた高温の排気ガスから水分透過膜１６ａを保護することができる。また、このように、排気ガスが比較的暖まってきた後に副バイパス通路２８を介させたことにより、内燃機関１０の暖機が比較的進んだ状態で吸入空気が加温されることに伴って内燃機関１０の出力が低下するのを回避することもできる。 Further, according to the routine processing, if the temperature of the moisture permeable membrane 16a exceeds the determination value T1 during the adsorption operation, the exhaust gas introduced into the main bypass passage 26 passes through the moisture pretreatment unit 16. Instead, the adsorbent 34 is introduced via the sub-bypass passage 28. For this reason, the moisture permeable membrane 16a can be protected from the high-temperature exhaust gas that has been relatively warm after the cold start of the internal combustion engine 10. In addition, as described above, the intake air is heated while the warm-up of the internal combustion engine 10 is relatively advanced by passing through the auxiliary bypass passage 28 after the exhaust gas is relatively warm. It is also possible to avoid a decrease in the output of the internal combustion engine 10.

また、水分前処理部１６をエアフィルタ１４の下流側の吸気通路１２に配置したことにより、エアフィルタ１４を通過することで圧力降下した後の吸入空気を、水分透過膜１６ａの周囲に流すことができるようになる。これにより、水分透過膜１６ａの内部とその周囲との圧力差を大きくすることができるので、排気ガスから吸入空気への水分交換をより促進することができる。 In addition, by arranging the moisture pretreatment section 16 in the intake passage 12 on the downstream side of the air filter 14, the intake air after the pressure drop by passing through the air filter 14 flows around the moisture permeable membrane 16a. Will be able to. Thereby, since the pressure difference between the inside of the moisture permeable membrane 16a and its surroundings can be increased, the moisture exchange from the exhaust gas to the intake air can be further promoted.

また、還流通路４０を水分前処理部１６より下流側の主バイパス通路２６に配置したことにより、パージ動作時の高温の排気ガスが水分前処理部１６に導入されないようにすることができる。このため、水分透過膜１６ａを排気ガスの熱から保護することもできる。 Further, by arranging the reflux passage 40 in the main bypass passage 26 on the downstream side of the moisture pretreatment unit 16, it is possible to prevent high-temperature exhaust gas during the purge operation from being introduced into the moisture pretreatment unit 16. Therefore, the moisture permeable membrane 16a can be protected from the heat of the exhaust gas.

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。
［システム構成］
図４は、本発明の実施の形態２における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。尚、図４において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその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.
[System configuration]
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of an internal combustion engine system including the exhaust purification device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図４に示すシステムにおける図１に示すシステムとの主な相違点は、主バイパス通路２６における水分前処理部１６より下流側の部位に設けられたタービン６０ａによってコンプレッサ６０ｂを駆動するターボ過給機６０を備えている点である。 The main difference of the system shown in FIG. 4 from the system shown in FIG. 1 is that the turbocharger that drives the compressor 60b by the turbine 60a provided at the downstream side of the moisture pretreatment unit 16 in the main bypass passage 26. 60.

図４に示すシステムでは、上記のように、タービン６０ａは、主バイパス通路２６における水分前処理部１６と吸着材３４との間の部位に、より具体的には、主バイパス通路２６における水分前処理部１６と還流通路４０の接続点との間の部位に配置されている。コンプレッサ６０ｂは、吸気通路１２における水分前処理部１６より下流側の部位に配置されている。このような構成では、水分透過膜１６ａ内を流れる排気ガスとの間で水分交換と熱交換を担う２次側空気として、排気エネルギを利用するコンプレッサ６０ｂにより吸引される大気が利用されることになる。 In the system shown in FIG. 4, as described above, the turbine 60 a is disposed at a position between the moisture pretreatment unit 16 and the adsorbent 34 in the main bypass passage 26, more specifically, before the moisture in the main bypass passage 26. It arrange | positions in the site | part between the process part 16 and the connection point of the reflux path 40. FIG. The compressor 60 b is disposed at a site downstream of the moisture pretreatment unit 16 in the intake passage 12. In such a configuration, the atmosphere sucked by the compressor 60b that uses exhaust energy is used as the secondary air that performs moisture exchange and heat exchange with the exhaust gas flowing in the moisture permeable membrane 16a. Become.

以上のように構成された本実施形態のシステムにおいても、ＥＣＵ５０に上記図３に示すルーチンを実行させるようにすれば、上述した実施の形態１と同様の効果を奏することができる。そのうえで、本実施形態の場合には、上述した位置にターボ過給機６０を配置したことにより、以下のような優れた効果を更に奏することができる。 Even in the system of the present embodiment configured as described above, if the ECU 50 is caused to execute the routine shown in FIG. 3, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained. In addition, in the case of the present embodiment, the following excellent effects can be further achieved by arranging the turbocharger 60 at the position described above.

タービン６０ａの上流側の排気ガスの圧力は、タービン６０ａが通路抵抗となるため、タービン６０ａの下流側に比して高くなる。上述した構成では、タービン６０ａが、水分前処理部１６より上流側ではなく、当該水分前処理部１６より下流側に配置されている。つまり、水分前処理部１６が、主バイパス通路２６において排気ガスの圧力が高い部位に配置されることになる。これにより、水分前処理部１６内において、水分透過膜１６ａ内を流れる排気ガスを加圧することができる。その結果、排気ガスから吸入空気への水分交換が、上述した実施の形態１に比して、より促進されるようになる。 The pressure of the exhaust gas on the upstream side of the turbine 60a is higher than that on the downstream side of the turbine 60a because the turbine 60a serves as a passage resistance. In the configuration described above, the turbine 60 a is arranged not on the upstream side of the moisture pretreatment unit 16 but on the downstream side of the moisture pretreatment unit 16. That is, the moisture pretreatment unit 16 is disposed in a portion where the exhaust gas pressure is high in the main bypass passage 26. Thereby, the exhaust gas flowing through the moisture permeable membrane 16a can be pressurized in the moisture pretreatment unit 16. As a result, moisture exchange from the exhaust gas to the intake air is further promoted as compared with the first embodiment.

また、排気エネルギによりタービン６０ａが回転させられることによってコンプレッサ６０ｂが駆動されると、コンプレッサ６０ｂより下流側の吸入空気の圧力は加圧されることになる。その一方で、コンプレッサ６０ｂが駆動される際、コンプレッサ６０ｂより上流側の吸入空気の圧力は、コンプレッサ６０ｂによって吸入空気が吸引されることで負圧となる。上述した構成では、コンプレッサ６０ｂが、水分前処理部１６より上流側ではなく、当該水分前処理部１６より下流側に配置されている。つまり、水分前処理部１６が、吸気通路１２における吸入空気の圧力の低い部位に配置されることになる。これにより、水分前処理部１６内において、水分透過膜１６ａの周囲を圧力の低い吸入空気が流れることとなる。その結果、エアフィルタ１４の通過による圧力降下分しか吸入空気の圧力が下がらない上述した実施の形態１に比して、排気ガスから吸入空気への水分透過膜１６ａを介した水分交換が、コンプレッサ６０ｂによる吸引により生じた負圧を利用して、より促進されるようになる。 Further, when the compressor 60b is driven by rotating the turbine 60a by the exhaust energy, the pressure of the intake air downstream from the compressor 60b is increased. On the other hand, when the compressor 60b is driven, the pressure of the intake air upstream from the compressor 60b becomes a negative pressure as the intake air is sucked by the compressor 60b. In the configuration described above, the compressor 60 b is disposed not on the upstream side of the moisture pretreatment unit 16 but on the downstream side of the moisture pretreatment unit 16. That is, the moisture pretreatment unit 16 is disposed at a portion of the intake passage 12 where the pressure of the intake air is low. As a result, the low-pressure intake air flows around the moisture permeable membrane 16 a in the moisture pretreatment unit 16. As a result, compared to the first embodiment described above in which the pressure of the intake air is reduced only by the pressure drop due to the passage of the air filter 14, the moisture exchange from the exhaust gas to the intake air via the moisture permeable membrane 16a is performed by the compressor. The negative pressure generated by the suction by 60b is used for further promotion.

以上のように、本実施形態におけるターボ過給機６０の配置によれば、排気ガスから吸入空気への水分透過膜１６ａを介した水分交換を効果的に促進させることができる。このため、吸着動作時に十分に乾いた排気ガス（吸着ガス）を吸着材３４に導入できるようになる。これにより、実施の形態１に比して、吸着材３４の吸着効率を更に向上させることができる。更に付け加えると、配置場所を工夫しながらに排気エネルギを利用するターボ過給機６０を備えるという本実施形態の手法によれば、以上のような水分交換の促進を、例えばモータなどの電気的な手段を用いる新たな動力源を備えることなく実現することができる。これにより、電力エネルギの供給が必要なく、かつ、制御が簡便なシステムを構築することができる。 As described above, according to the arrangement of the turbocharger 60 in the present embodiment, it is possible to effectively promote moisture exchange from the exhaust gas to the intake air through the moisture permeable membrane 16a. For this reason, exhaust gas (adsorbed gas) that is sufficiently dry during the adsorption operation can be introduced into the adsorbent 34. Thereby, compared with Embodiment 1, the adsorption | suction efficiency of the adsorbent 34 can further be improved. In addition, according to the method of the present embodiment in which the turbocharger 60 that uses exhaust energy is provided while devising the arrangement location, the moisture exchange is promoted as described above, for example, by an electric motor such as a motor. This can be realized without providing a new power source using the means. As a result, it is possible to construct a system that does not require the supply of power energy and is easy to control.

本発明の実施の形態１における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of an internal combustion engine system provided with the exhaust gas purification apparatus in Embodiment 1 of this invention. 図１に示す水分前処理部１６を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the moisture pre-processing part 16 shown in FIG. 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. 本発明の実施の形態２における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of an internal combustion engine system provided with the exhaust gas purification apparatus in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０内燃機関
１２吸気通路
１４エアフィルタ
１６水分前処理部
１６ａ水分透過膜
２０主排気通路
２２バイパス通路
２４触媒
２６主バイパス通路
２８副バイパス通路
３０ａ上流側接続部
３０ｂ下流側接続部
３２分岐部
３４吸着材
３６第１切替バルブ
３８第２切替バルブ
４０還流通路
４２パージ制御バルブ
４４温度センサ
５０ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
６０ターボ過給機
６０ｂコンプレッサ
６０ａタービン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Intake passage 14 Air filter 16 Moisture pretreatment part 16a Moisture permeable membrane 20 Main exhaust passage 22 Bypass passage 24 Catalyst 26 Main bypass passage 28 Sub bypass passage 30a Upstream side connection part 30b Downstream side connection part 32 Branch part 34 Adsorption Material 36 First switching valve 38 Second switching valve 40 Recirculation passage 42 Purge control valve 44 Temperature sensor 50 ECU (Electronic Control Unit)
60 Turbocharger 60b Compressor 60a Turbine

Claims

内燃機関に吸入される吸入空気が流れる吸気通路と、
内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、
前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流する主バイパス通路と、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記主バイパス通路との間で切り替え可能とする第１切替バルブと、
前記主バイパス通路に配置され、排気ガス中に含まれる未浄化成分を吸着する機能を有する吸着材と、
前記主バイパス通路における前記上流側接続部と前記吸着材との間の部位に配置され、当該部位を流れる排気ガスと前記吸気通路を流れる吸入空気との間で水分交換および熱交換を行う水分透過膜を有する水分前処理部と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An intake passage through which intake air taken into the internal combustion engine flows;
A main exhaust passage through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows;
A main bypass passage that branches off from the main exhaust passage at an upstream connection portion with the main exhaust passage and merges with the main exhaust passage again at a downstream connection portion downstream from the upstream connection portion;
A first switching valve capable of switching an inflow destination of exhaust gas between the main exhaust passage and the main bypass passage;
An adsorbent disposed in the main bypass passage and having a function of adsorbing unpurified components contained in the exhaust gas;
Moisture permeation, which is disposed in a portion of the main bypass passage between the upstream connecting portion and the adsorbent, and performs moisture exchange and heat exchange between the exhaust gas flowing through the portion and the intake air flowing through the intake passage. A moisture pretreatment section having a membrane;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:

前記上流側接続部と前記水分前処理部との間の部位において前記主バイパス通路から分岐し、前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位において再び前記主バイパス通路に合流する副バイパス通路と、
前記主バイパス通路と前記副バイパス通路との分岐点或いは合流点に配置され、排気ガスの流入先を前記主バイパス通路と前記副バイパス通路との間で切り替え可能とする第２切替バルブと、
を更に備え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 sub-bypass that branches off from the main bypass passage at a portion between the upstream connection portion and the moisture pretreatment portion and merges with the main bypass passage again at a portion between the moisture pretreatment portion and the adsorbent. A passage,
A second switching valve that is disposed at a branch point or a junction between the main bypass passage and the sub bypass passage, and that allows an inflow destination of exhaust gas to be switched between the main bypass passage and the sub bypass passage;
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising:

前記主バイパス通路における前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位に配置されたタービンと、前記吸気通路における前記水分前処理部より下流側の部位に配置されたコンプレッサとを有するターボ過給機を更に備え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 turbocharger having a turbine disposed in a portion of the main bypass passage between the moisture pretreatment portion and the adsorbent and a compressor disposed in a portion of the intake passage downstream of the moisture pretreatment portion. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising a feeder.

前記水分前処理部は、前記吸気通路の入口に配置されるエアフィルタより下流側の前記吸気通路に配置されてい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。 4. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the moisture pretreatment unit is disposed in the intake passage downstream of an air filter disposed at an inlet of the intake passage. 5. Exhaust purification device.

前記主バイパス通路から分岐し、前記吸気通路に接続される還流通路を更に備え、
前記還流通路は、前記水分前処理部と前記吸着材との間の部位において前記主バイパス通路から分岐してい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。 A recirculation passage branched from the main bypass passage and connected to the intake passage;
The exhaust gas of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the reflux passage is branched from the main bypass passage at a portion between the moisture pretreatment portion and the adsorbent. Purification equipment.