JP4225020B2

JP4225020B2 - Exhaust gas treatment method and exhaust gas collection device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4225020B2
Application number: JP2002271627A
Authority: JP
Inventors: 孝充浅沼; 俊明田中; 信也広田; 貴宣植田; 哲也山下; 泰彰仲野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP2004108243A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを排気通路から取り込んで保持するための排気処理方法及びその方法に使用する排気捕集装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の冷間始動時に排出されるＮＯｘをゼオライト触媒にて捕捉し、そのゼオライト触媒がＮＯｘを放出する際には、ゼオライト触媒を通過した排気ガスの全量を捕集容器に捕集し、その捕集した排気ガスはＥＧＲガスとして吸気通路に還流させる排気捕集装置が知られている（特許文献１又は２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−７０５３９号公報
【特許文献２】
特開２００２−１４７２２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の排気捕集装置では、捕集容器内に保持されている排気ガスの量を把握していないので種々の不都合がある。例えば、排気ガスを捕集する際には、どの程度の量の排気ガスを捕集してよいかが判らないので、排気ガスを入れ過ぎて捕集容器が破損したり、捕集容器に十分余裕があるにも拘わらず捕集が打ち切られて捕集装置による有害物質の放出抑制効果を十分に発揮させることができないおそれがある。捕集容器内に保持された排気ガスを吸気通路に戻す場合にも、次回の捕集に備えて捕集容器が大気圧レベル又はそれ以下になるまで排気ガスを排出することが望ましいが、排気ガスの捕集量が把握されていないために捕集容器内に相当量の排気ガスが残存している状態で排気ガスの還流が打ち切られることがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、捕集容器内に保持されている排気ガスの量に応じて排気ガスの捕集や排出に関する各種の操作を適切に制御することを可能とした内燃機関の排気処理方法及びその方法を実現するための排気捕集装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の排気処理方法は、内燃機関の排気通路に接続された捕集容器に前記排気通路から排気ガスを捕集して保持する内燃機関の排気処理方法において、前記捕集容器内における排気ガスの捕集量に相関する物理量に基づいて前記捕集量を推定する工程と、前記捕集量の推定結果に基づいて、前記捕集容器への排気ガスの捕集操作及び前記捕集容器からの排気ガスの排出操作のうち、少なくともいずれか一方の操作を制御する工程と、を備え、前記捕集量の推定結果に基づいて前記捕集量が所定の限界量に達したか否かを判別し、前記限界量に達したと判別した場合に前記排気通路から前記捕集容器への排気ガスの捕集を禁止する処理を実行し、前記捕集容器への排気ガスの捕集から排出に至るサイクルが終了し、又は中断された後に次のサイクルの排気ガスの捕集が開始されるとき、前回のサイクルの前記推定結果を参照して前記捕集容器内の前記排気ガスの残存状態を判別し、前記排気ガスの残存量が多いときは少ないときよりも前記限界量が大きくなるように、前記残存状態の判別結果に基づいて前記限界量を変化させることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の第１の排気処理方法によれば、捕集容器内における排気ガスの捕集量を推定しているので、その推定結果に応じて捕集容器への排気ガスの捕集操作や排出操作を適切に制御して、捕集容器への排気ガスの入れ過ぎや、捕集容器からの排気ガスの不十分な排出による排気ガスの望ましくない残存等の不都合を防止することができる。なお、本発明において、捕集量に相関する物理量は、捕集容器内における排気ガスの量の変化に相関して変化する関係を有するものであればよく、例えば捕集容器内の圧力、捕集容器へ捕集され、又は捕集容器から排出される排気ガスの流量を物理量として用いることができる。これらの他にも、内燃機関への吸入空気量や、排気通路から捕集装置へ排気ガスを捕集するために、又は捕集装置から排気ガスを排出するために操作される弁手段の開放時間、開度、デューティー比等を物理量として用いることができる。
【０００８】
また、本発明において、捕集量の推定は、上述した物理量から実際の捕集量を演算する概念に限定されず、上述した各種の物理量を利用して捕集量に関する何らかの予想を行う限りはその範囲に含まれる。従って、例えば捕集量に換算可能な圧力等の物理量をそのまま利用して捕集量が限界に達したか否かを判別する場合のように、形式的には捕集量とは異なる物理量が使用されていても実質的に捕集量についての判断等が行われている場合には、捕集量が推定されているものと解されなければならない。
【０００９】
また、本発明の第１の排気処理方法では、捕集量が所定の限界量に達したと判別した場合に排気ガスの捕集を禁止し、またその限界量を捕集容器内の排気ガスの残存状態の判別結果に基づいて変化させる。このような処理を行えば、捕集容器に対する排気ガスの入れ過ぎを防止することができる。また、このように限界量を変化させることにより、次のような作用効果が得られる。
【００１１】
前回のサイクルにおいて排気ガスが捕集容器から十分に排出されなかった場合、限界量が一定であれば次回のサイクルにおいて捕集容器に捕集可能な排気ガスの量は排気ガスの残存量の影響を受けて少なくなる。そのような場合に一時的に限界量を大きく設定すれば、排気ガスの捕集量を十分に確保して排気ガスの捕集による有害物質の放出抑制効果を十分に発揮させることができる。他方、捕集容器内に殆ど残らない程度まで排気ガスが排出されているときは次回の捕集時の捕集時の限界量が小さく設定される。従って、限界量を排気ガスの残存を考慮した大きな値に固定する場合と比較して、捕集容器の強度や耐久性に関する要求が緩やかになる。つまり、捕集容器による捕集が必要となるのは排気通路の触媒が本来の浄化性能を発揮できない例外的な期間であり、内燃機関の運転中において捕集容器から排気ガスを排出できる期間は十分に確保でき、捕集容器に相当量所排気ガスが残存するのは、排気ガスの捕集中や排出中に内燃機関が停止された場合のような例外的ケースと考えられる。従って、限界量が頻繁に大きい値に設定されることを想定して捕集容器を設計する必要はなく、例外的なケースにおいて通常よりも多い量の捕集に耐え得るように捕集容器を設計すればよい。このため、捕集容器に要求される強度や耐久性もそれだけ低くなり、捕集容器の設計自由度が高まる。なお、限界量は、残存量の大小によって二段階又はそれ以上の多段階に切り替えられてもよいし、残存量が増加するほど限界量も大きくなるように残存量に応じて限界量を連続的に変化させてもよい。「残存量が少ないとき」の概念には、残存量が実質的にゼロの場合も含まれる。
【００１２】
本発明の第２の排気処理方法は、内燃機関の排気通路に接続された捕集容器に前記排気通路から排気ガスを捕集して保持する内燃機関の排気処理方法において、前記捕集容器内における排気ガスの捕集量に相関する物理量に基づいて前記捕集量を推定する工程と、前記捕集量の推定結果に基づいて、前記捕集容器への排気ガスの捕集操作及び前記捕集容器からの排気ガスの排出操作のうち、少なくともいずれか一方の操作を制御する工程と、を備え、前記捕集容器に互いに区分された複数の収容部を設け、前記複数の収容部のうち少なくとも一つの収容部を、前記排気通路から前記捕集容器に向かって取り込まれる排気ガスの受入れの可否を切替可能な選択的収容部として構成することにより、前記排気ガスの捕集に実際に使用される前記捕集容器の有効容量を調整可能とし、前記捕集量の推定結果に基づいて、前記選択的収容部における前記排気ガスの受入れの可否を切替制御して前記有効容量を変化させ、前記捕集容器への排気ガスの捕集から排出に至るサイクルが終了し、又は中断された後に次のサイクルの排気ガスの捕集が開始されるとき、前回のサイクルの前記推定結果を参照して前記捕集容器内の前記排気ガスの残存状態を判別し、前記排気ガスの残存量が多いときは少ないときよりも前記有効容量が大きくなるように、前記選択的収容部における前記排気ガスの受入れの可否を切替制御することにより、上述した課題を解決する（請求項２）。
【００１３】
本発明の第２の排気処理方法によれば、捕集量の推定結果に応じて捕集容器の有効容量を変化させることにより、捕集量が多いときは選択的収容部に排気ガスを導いて捕集容器の捕集量を増加させ、捕集量が少ないときは少なくとも一つの選択的収容部を排気ガスの捕集には使用しない、といったように複数の収容部を適宜に使い分けて排気ガスを捕集することができる。各収容部に予め優先順位を設け、優先順位の低いものを選択的収容部として構成して、優先順位が高い収容部から順に排気ガスを導くこともできる。その優先順位は様々な観点から定めてよい。なお、「互いに区分された」の用語は、弁手段を開く等の意図的な接続操作をしない限り、排気ガスの自由な流通ができないように収容部同士が気密に仕切られている状態を意味する。
【００１４】
例えば、容量が大きな収容部から順に排気ガスの捕集に使用する等、各収容部の容量に関連付けて優先順位を定めてもよい。収容部は車両の各部に分散して設けられてもよい。その場合には、車室から遠い収容部ほど優先順位が高くなるように、車室から各収容部への距離に関連付けて優先順位を定めてもよい。この場合には収容部から排気ガスが漏れたときに、その排気ガスが車室へ侵入するおそれを低減できる利点がある。また、排気通路から遠い収容部ほど優先順位が高くなるように、排気通路から各収容部への距離に関連付けて優先順位を定めてもよい。この場合には排気通路から遠い収容部に優先して排気ガスが捕集されるので、捕集容器にて保持される排気ガスの冷却効果を高められる利点がある。
【００１５】
さらに、車両の衝突安全性と関連付けて各収容部の優先順位を定めてもよい。すなわち、衝突によって破損するおそれの低い収容部ほど優先順位が高くなるように優先順位を定めてもよい。このようにすれば、捕集容器に排気ガスが残っている状態で車両が衝突したときに収容部が破損して排気ガスが漏れ出すおそれを低減できる利点がある。
【００１６】
なお、本願明細書において、有効容量の用語は、複数の収容部のそれぞれの容量の合計値として与えられる捕集容器の総容量に対して、排気ガスの受入れが不可能な状態に切替えられている収容部を除外し、排気ガスの捕集に実際に使用できる収容部のみの容量を合計した容量を示すために使用されるものである。
【００１８】
また、本発明の第２の排気処理方法では、前回のサイクルにおける排気ガスの残存量が多いとき捕集容器の有効容量が増加して、捕集容器により大量の排気ガスを捕集できるようになる。従って、前回のサイクルにおける排気ガスが残存しているときでも排気ガスの捕集量を十分に確保して排気ガスの捕集による有害物質の放出抑制効果を十分に発揮させることができる。有効容量を増加させて排気ガスの捕集量を増やしているので、捕集容器の内部圧力の過度の上昇を防止できる利点もある。なお、有効容量は排気ガスの残存量の大小によって二段階又はそれ以上の多段階に切り替えられてもよいし、残存量が増加するほど有効容量も大きくなるように残存量に応じて有効容量を連続的に変化させてもよい。「残存量が少ないとき」の概念には、残存量が実質的にゼロの場合も含まれる。
【００１９】
本発明の第２の排気処理方法においては、前記捕集量の増加に対応して前記有効容量が大きくなるように前記捕集量の推定結果に基づいて前記選択的収容部の前記受入れの可否を切替制御してもよい（請求項３）。この場合には、捕集量が増加すると選択的収容部における排気ガスの受入れが許容されてより大量の排気ガスの捕集に対応できるようになる。
【００２０】
本発明の第１の排気捕集装置は、内燃機関の排気通路に接続され、前記排気通路から捕集される排気ガスを保持可能な捕集容器と、前記捕集容器内における排気ガスの捕集量に相関する物理量に基づいて前記捕集量を推定する捕集量推定手段と、前記捕集量推定手段による推定結果に基づいて、前記捕集容器への排気ガスの捕集操作及び前記捕集容器からの排気ガスの排出操作のうち、少なくともいずれか一方の操作を制御する捕集管理手段と、を備え、前記捕集管理手段は、前記捕集量推定手段による推定結果に基づいて、前記捕集量が所定の限界量に達したか否かを判別し、前記限界量に達したと判別した場合に前記排気通路から前記捕集容器への排気ガスの捕集を禁止する処理を実行し、前記捕集容器への排気ガスの捕集から排出に至るサイクルが終了し、又は中断された後も前記捕集量推定手段の推定結果を保持する推定結果保持手段をさらに備え、前記捕集管理手段は、前記捕集容器への排気ガスの捕集の開始時に、前記推定結果保持手段が保持している前回のサイクルの前記推定結果を参照して前記捕集容器内の前記排気ガスの残存状態を判別し、前記排気ガスの残存量が多いときは少ないときよりも前記限界量が大きくなるように、前記残存状態の判別結果に基づいて前記限界量を変化させることにより、上述した課題を解決する（請求項４）。
【００２１】
この排気捕集装置によれば、捕集容器内における排気ガスの捕集量を推定することができるので、その推定結果に応じて捕集容器への排気ガスの捕集操作や排出操作を適切に制御することにより、本発明の排気処理方法を実現することができる。
【００２６】
本発明の第２の排気捕集装置は、内燃機関の排気通路に接続され、前記排気通路から捕集される排気ガスを保持可能な捕集容器と、前記捕集容器内における排気ガスの捕集量に相関する物理量に基づいて前記捕集量を推定する捕集量推定手段と、前記捕集量推定手段による推定結果に基づいて、前記捕集容器への排気ガスの捕集操作及び前記捕集容器からの排気ガスの排出操作のうち、少なくともいずれか一方の操作を制御する捕集管理手段と、を備え、前記捕集容器には互いに区分された複数の収容部が設けられ、前記複数の収容部のうち少なくとも一つの収容部が、前記排気通路から前記捕集容器に向かって取り込まれる排気ガスの受入れの可否を切替可能な選択的収容部として構成されることにより、前記排気ガスの捕集に実際に使用される前記捕集容器の有効容量が調整可能とされ、前記捕集管理手段は、前記捕集量推定手段による推定結果に基づいて、前記選択的収容部における前記排気ガスの受入れの可否を切替制御して前記有効容量を変化させ、前記捕集容器への排気ガスの捕集から排出に至るサイクルが終了し、又は中断された後も前記捕集量推定手段の推定結果を保持する推定結果保持手段をさらに備え、前記捕集管理手段は、前記捕集容器への排気ガスの捕集の開始時に、前記推定結果保持手段が保持している前回のサイクルの前記推定結果を参照して前記捕集容器内の前記排気ガスの残存状態を判別し、前記排気ガスの残存量が多いときは少ないときよりも前記有効容量が大きくなるように、前記選択的収容部における前記排気ガスの受入れの可否を切替制御することにより、上述した課題を解決する（請求項５）。
【００２８】
本発明の第２の排気捕集装置において、前記捕集管理手段は、前記捕集量の増加に対応して前記有効容量が大きくなるように前記捕集量推定手段の推定結果に基づいて前記選択的収容部の前記受入れの可否を切替制御してもよい（請求項６）。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の排気捕集装置及びその捕集装置が組み込まれた内燃機関を示す。図１において、内燃機関１は４つのシリンダ２…２が直列に配置された車両用の４気筒ガソリンエンジンとして構成されている。周知のように、内燃機関１には吸気通路３及び排気通路４が接続され、吸気通路３には吸気濾過用のエアフィルタ５、吸気量調整用のスロットルバルブ６が、排気通路４には排気浄化用の触媒７がそれぞれ設けられている。触媒７には例えば三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒が利用される。内燃機関１には各シリンダ２に対応してインジェクタ（燃料噴射弁）８…８が設けられている。インジェクタ８は吸気通路３に燃料を噴射するように設けられてもよいし、シリンダ２内に燃料を噴射するように設けられてもよい。内燃機関１は火花点火式又は自着火式のいずれでもよい。
【００３４】
内燃機関１の運転状態はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９により制御される。ＥＣＵ９は、例えばマイクロプロセッサ及びその主記憶装置として機能するＲＯＭ、ＲＡＭ等を組み合わせたコンピュータとして構成され、そのＲＯＭに記憶されたプログラムに従って内燃機関１の運転状態の制御に必要な各種の制御を実行する。例えば、ＥＣＵ９は、吸気通路３のエアフローメータが検出する吸入空気量や排気通路４のＯ_２センサが算出する排気中の酸素濃度等を参照して所定の空燃比で内燃機関１が運転されるようにインジェクタ８からの燃料噴射量を制御する。その他にも水温センサやスロットル開度センサ等の出力がＥＣＵ９にて参照されるが、それらのセンサの図示は省略した。
【００３５】
内燃機関１の始動時の有害物質の排出量を削減するため、内燃機関１は排気捕集装置１０Ａを備えている。排気捕集装置１０Ａは、排気ガスを蓄えるための捕集容器１１と、その捕集容器１１と排気通路４とを接続して排気通路４から排気ガスを取り出して捕集容器１１へ捕集するための排気ガス取り出し通路１２と、捕集容器１１から排気ガスを内燃機関１側に還流させるための排気ガス導入通路１３と、排気ガス取り出し通路１２と吸気通路３との接続位置に設けられた第１の弁手段としての切替弁１４と、排気ガス導入通路１３を開閉する第２の弁手段としての開閉弁１５とを備えている。
【００３６】
排気ガス取り出し通路１２は触媒７よりも下流側において排気通路４から分岐する。切替弁１４は、触媒７を通過した排気ガスを矢印Ａで示すように切替弁１４よりも排気通路４のさらに下流側に通過させる排気放出位置と、排気ガスを矢印Ｂで示したように排気ガス取り出し通路１２に導く排気捕集位置との間で切り替え可能である。排気捕集位置において、切替弁１４は排気ガスの全量を排気ガス取り出し通路１２に導いてもよいし、排気通路４の下流側への一部の排気ガスの通過を許容し、残りの排気ガスを排気ガス取り出し通路１２に導いてもよい。触媒７よりも上流側に切替弁１４が設けられ、触媒７を通過する前の排気ガスを捕集容器１１へ捕集するようにしてもよい。
【００３７】
捕集容器１１は単一の収容部２０を備えている。収容部２０は、内燃機関１の冷間始動時において、触媒７が所定の活性化温度に暖機されるまで切替弁１４を排気捕集位置に保持した場合に排気ガス取り出し通路１２に導かれる排気ガスの総量（以下、この値を要求捕集量と呼ぶことがある。）を十分に保持できる容量を備えている。収容部２０は金属製の箱のように容量不変の剛体容器として構成されてもよいし、容量可変のバッグ状に構成されてもよい。収容部２０の入口には排気ガス取り出し通路１２から収容部２０への排気ガスの流入を許容し、収容部２０から排気ガス取り出し通路１２への排気ガスの逆流を阻止するリード弁２１が設けられている。
【００３８】
排気ガス導入通路１３は内燃機関１の吸気通路３に接続されている。開閉弁１５が開かれることにより、矢印Ｃで示すように捕集容器１１に蓄えられた排気ガスが吸気通路３に還流される。なお、排気ガス取り出し通路１２及び排気ガス導入通路１３は金属等の剛体にて構成された配管でもよいし、フレキシブルなチューブでもよい。排気ガス導入通路１３は吸気通路３に代え、又は加えて排気通路４に対して排気ガスを還流するように設けられてもよい。開閉弁１５には例えば電磁弁が使用されるが、その電磁弁は、非通電状態（非励磁状態）にばね等の力で排気ガス導入通路１３を機械的に閉じるものを使用する。
【００３９】
収容部２０には、その内部の圧力に対応した信号を出力する圧力センサ２２が設けられている。ＥＣＵ９は圧力センサ２２の出力信号を参照して捕集容器１１内の排気ガスの捕集量を推定し、その推定結果に基づいて捕集容器１１への排気ガスの捕集操作及び排出操作を制御する。以下、図２〜図４を参照してこれらの制御の一例を説明する。なお、図２〜図４の処理はいずれも内燃機関１の運転中において所定の周期で繰り返し実行される。
【００４０】
図２は、捕集容器１１内の排気ガスの捕集量を推定するためにＥＣＵ９が実行する捕集量推定ルーチンを示している。捕集量推定ルーチンにおいて、ＥＣＵ９はまずステップＳ１において圧力センサ２２の出力信号から圧力を検出し、続くステップＳ２では、検出された圧力と大気圧との差分を捕集量に換算する。そして、ステップＳ３において所定の記憶媒体が保持している捕集量をステップＳ２で換算した最新の値に更新して捕集量推定ルーチンを終える。なお、排気ガスの体積は圧力及び温度に応じて変化するが、ここで換算される捕集量は圧力及び温度を所定の基準値にそれぞれ設定したときの排気ガスの体積を意味する。ステップＳ２の換算にあたっては捕集容器１１内の温度が考慮されてもよい。
【００４１】
なお、ステップＳ２の換算は、圧力の差分と捕集量との対応関係を記述したマップをＥＣＵ９のＲＯＭに予め記憶し、そのマップを参照して行うことができる。圧力を変数とする関数によって捕集量を求めてもよい。圧力センサ２２の出力信号が捕集容器１１内の圧力と大気圧との差分を出力するものであるときはステップＳ２は省略してよい。捕集量を保持する記憶媒体には、ＥＣＵ９に設けられたフラッシュＲＯＭやスタンバイＲＡＭ（バッテリにより記憶が保持されるＲＡＭ）のように、内燃機関１が停止してＥＣＵ９の電源がオフされても捕集量を保持可能な記憶媒体が用いられる。
【００４２】
以上の捕集量推定ルーチンを繰り返し実行することにより、ＥＣＵ９は捕集容器１１内に保持された排気ガスの量（捕集量）を常時把握することができる。
【００４３】
図３は、捕集容器１１への排気ガスの捕集操作を制御するためにＥＣＵ９が実行する捕集操作管理ルーチンを示すフローチャートである。捕集操作管理ルーチンにおいて、ＥＣＵ９は、まずステップＳ１１で所定の捕集条件が成立しているか否か判断する。ここでは触媒７の温度が所定の活性化温度に達していない場合に捕集条件が成立するものとする。捕集条件が成立した場合にはステップＳ１２へ進み、現在捕集が行われているか否か判断する。捕集中でなければステップＳ１３へ進み、内燃機関１の始動に伴う捕集開始か否かを判断する。
【００４４】
そして、内燃機関１の始動に伴う捕集開始であったときはステップＳ１４へ進み、図２の捕集量推定ルーチンに従ってＥＣＵ９の記憶媒体に保持されている捕集量を参照して捕集容器１１に排気ガスが残存しているか否か判断する。なお、捕集容器１１の収容部２０が可撓性を有するバッグにて構成されている場合には収容部２０から排気ガスがほぼ完全に排出されている状態を排気ガスが残存していない状態としてみなしてよいが、収容部２０が金属や樹脂等で成形された剛性を有する容器の場合には、捕集容器１１内の圧力が大気圧にほぼ等しいときは排気ガスが残存していない状態とみなしてもよい。
【００４５】
ステップＳ１４で排気ガスが残存していないと判断した場合にはステップＳ１５へ進み、捕集容器１１における排気ガスの捕集量の限界を定める閾値を通常レベルにセットする。一方、ステップＳ１４で排気ガスが残存していると判断した場合にはステップＳ１６へ進み、捕集容器１１における排気ガスの捕集量の限界を定める閾値を通常レベルよりも高い拡張レベルにセットする。通常レベルは、上述した要求捕集量と同等又は要求捕集量に適度な余裕を加えた値に設定される。拡張レベルは通常レベルよりも大きく、かつ捕集容器１１が耐え得る設計上の限界の捕集量から適度な余裕を差し引いた値に設定される。
【００４６】
ステップＳ１５又はＳ１６で閾値をセットした後はステップＳ１７へ進む。なお、ステップＳ１２で捕集中と判断した場合、又はステップＳ１３で機関始動に伴う捕集ではないと判断した場合にはステップＳ１４〜Ｓ１６をスキップしてステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では切替弁１４を排気捕集位置に制御し、続くステップＳ１８では捕集容器１１内の現在の排気ガスの捕集量が閾値を超えたか否か判断する。そして、捕集量が閾値以下のときは今回のルーチンを終える。一方、ステップＳ１８で捕集量が閾値を超えていればステップＳ１９へ進み、切替弁１４を排気放出位置に切り替えて排気通路４から捕集容器１１への排気ガスの捕集を終了（禁止）し、その後に今回のルーチンを終える。なお、ステップＳ１１で捕集条件が成立していないときもステップＳ１９の処理を実行する。
【００４７】
図４は、捕集容器１１から吸気通路３への排気ガスの還流操作を制御するためにＥＣＵ９が実行する還流操作管理ルーチンを示すフローチャートである。還流操作管理ルーチンにおいて、ＥＣＵ９は、まずステップＳ２１で所定の還流条件が成立しているか否か判断する。ここでは触媒７の温度が所定の活性化温度に達し、かつ排気ガスを還流させる操作を行っても内燃機関１の運転状態が乱れないほどに内燃機関１の運転状態が安定している場合に還流条件が成立するものとする。この条件は、一般のＥＧＲ条件と同様に定めてもよい。
【００４８】
還流条件が成立した場合にはステップＳ２２へ進み、開閉弁１５を開いて捕集容器１１の収容部２０から排気ガス導入通路１３に排気ガスを排出させる。続くステップＳ２３では捕集容器１１に排気ガスが残存しているか否かを図２の捕集量推定ルーチンで推定された捕集量に基づいて判断する。残存の有無の定義は図３のステップＳ１４と同様である。そして、排気ガスが残存しているときは今回のルーチンを終える。一方、排気ガスが残存していないときはステップＳ２４へ進み、開閉弁１５を閉じ、その後に今回のルーチンを終える。ステップＳ２１にて還流条件が成立していないときも開閉弁１５を閉じた状態に維持する。
【００４９】
第１の実施形態によれば、ＥＣＵ９が捕集容器１１内の排気ガスの捕集量を常時把握しているので、捕集容器１１に対して過不足なく排気ガスを捕集し、又は排出することができる。例えば図５（ａ）に示すように、内燃機関１が冷間始動される毎に排気ガスの捕集から還流に至るサイクルを実行する場合において、各サイクルで捕集容器１１の閾値まで排気ガスを捕集し、また、捕集開始時のレベルまで排気ガスを確実に排出することができる。
【００５０】
図５（ｂ）のＸ部に示すように、排気ガスの還流途中で内燃機関１が停止される等して捕集から還流までのサイクルが中断された場合には図１の開閉弁１５が閉じて捕集容器１１内に排気ガスが残存する。そのような残存状態で内燃機関１が始動されて捕集が開始された場合には、図３のステップＳ１６の処理により、捕集量に関する閾値が通常レベルから拡張レベルへと引き上げられる。このため、内燃機関１の始動後に捕集できる排気ガスの量の減少を防止することができる。この場合、捕集容器１１には通常よりも多い排気ガスが一時的に詰め込まれてその内部の圧力が上昇することになるが、内燃機関１の冷間始動後に直ちに内燃機関１を停止させるような使用方法は例外的であり、一般には排気ガスを捕集開始時のレベルまで排出させることが可能であると考えられる。従って、捕集容器１１には拡張レベルでの常時使用を想定してその強度、耐久性等の機械的特性を定める必要はなく、一時的にそのような拡張レベルに耐えられる程度の強度等を与えればよい。
【００５１】
（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態の排気捕集装置及びその捕集装置が組み込まれた内燃機関を示す。なお、図１との共通部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【００５２】
図６から明らかなように、本実施形態の排気捕集装置１０Ｂでは、捕集容器１１に複数の収容部２０Ａ、２０Ｂが設けられている。第１の収容部２０Ａは排気ガスを捕集するメインタンクとして機能するもので、その構成は図１の収容部２０と実質的に同一でよい。収容部２０Ａの容量は上述した要求捕集量と同等又はこれに適度な余裕を加えた値に設定される。一方、第２の収容部２０Ｂは排気ガスを捕集する補助タンクとして機能するものである。第２の収容部２０Ｂも第１の収容部２０Ａと同様に、金属製の箱のように容量不変の剛体容器として構成されてもよいし、容量可変のバッグ状に構成されてもよい。第２の収容部２０Ｂの容量は、上述した捕集量の閾値に関する拡張レベルと通常レベルとの差と同等であれば十分であるが、それよりも大きい値に設定してもよい。
【００５３】
第２の収容部２０Ｂは第１の収容部２０Ａと開閉弁２３を介して接続される。開閉弁２３は電磁弁であり、開閉弁１５と同様に非通電時は閉じる位置に保持される。また、第２の収容部２０Ｂは逆止弁２４を介して排気ガス導入通路１３の開閉弁１５よりも上流側（第１の収容部２０Ａに近い側）に接続される。逆止弁２４は第２の収容部２０Ｂから排気ガス導入通路１３への排気ガスの排出を許容し、その逆方向の排気ガスの流れを阻止する。開閉弁２３を閉じた場合、第２の収容部２０Ｂは排気ガスを受入れ不可能となり、開閉弁２３を開いた場合に第２の収容部２０Ｂへ排気ガスを受入れ可能となる。従って、第２の収容部２０Ｂが選択的収容部として機能する。
【００５４】
以上のように構成された捕集容器１１においては、開閉弁２３を開閉して第２の収容部２０Ｂを排気ガスの受入れ可能な状態と、受入れ不可能な状態との間で切替制御することにより、排気ガスの捕集に実際に使用される捕集容器１１の有効容量を増減させることができる。例えば、内燃機関１の始動時に排気ガスが捕集容器１１に残存している場合に開閉弁２３を開いて第２の収容部２０Ｂを使用可能とすれば、捕集容器１１の全体の内部圧力を過度に上昇させることなく、通常時よりも大量の排気ガスを捕集容器１１内に保持することができる。
【００５５】
本実施形態においても、ＥＣＵ９が図２のルーチンを繰り返し実行することにより、圧力センサ２２の信号に基づいて捕集容器１１の全体の排気ガスの捕集量を推定することができる。そして、ＥＣＵ９が図４のルーチンを繰り返し実行することにより、捕集量の推定結果に基づいて還流操作を適切に制御することができる。但し、図４のステップＳ２４では開閉弁２３も併せて閉じることが望ましい。
【００５６】
また、図７の捕集管理ルーチンをＥＣＵ９が繰り返し実行することにより、捕集量の推定結果に基づいて捕集操作を適切に制御することができる。なお、図７のルーチンは、図３の捕集操作管理ルーチンの一部を変更したものであり、図３と同一部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５７】
図７の捕集管理ルーチンにおいては、捕集の開始時点で捕集容器１１内に排気ガスが残存しているか否か判断され、その判断結果に応じて捕集量の閾値が通常レベル又は拡張レベルに設定されるまでは図３の例と同様である。そして、閾値が通常レベルに設定された場合には続いてステップＳ３１で第２の収容部２０Ｂに通じる開閉弁２３を閉じ、閾値が拡張レベルに設定された場合にはステップＳ３３で第２の収容部２０Ｂに通じる開閉弁２３を開ける。開閉弁２３を制御した後はステップＳ３２又はＳ３４で圧力を捕集量に換算するマップを選択する。すなわち、第２の収容部２０Ｂの使用の有無に応じて圧力と捕集容器１１の全体の捕集量（収容部２０Ａ、２０Ｂの捕集量の合計値）との相関関係が異なるので、開閉弁２３の開閉状態に応じて、図２の捕集量推定ルーチンで使用するマップを切り替える。マップに代えて換算式により圧力を捕集量に換算している場合にはその換算式を切り替えればよい。ステップＳ３２又はＳ３４の実行後はステップＳ１７以下に進み、図３と同様の処理を行う。
【００５８】
第２の実施形態によれば、内燃機関１の始動時に排気ガスが残存している場合には第２の収容部２０Ｂが排気ガスを受入れ可能な状態に切り替えられるので、第１の実施形態よりも捕集容器１１内の圧力を低く抑えつつ第１の実施形態と同様に冷間始動時における捕集容器１１内の全体の捕集量を増加させることができる。
【００５９】
（第３の実施形態）
図８により本発明の第３の実施形態を説明する。なお、本実施形態は上述した図６の排気捕集装置１０Ｂを利用し、ＥＣＵ９により図８の捕集操作管理ルーチンを繰り返し実行するものである。
【００６０】
図８の捕集操作管理ルーチンにおいて、ＥＣＵ９はまずステップＳ４１で圧力センサ２２の出力に基づいて捕集容器１１内の圧力を検出する。次に、ステップＳ４２において、圧力が所定の限界に達するまで捕集が進んでいるか否かを判断する。この処理は、捕集容器１１内の圧力を利用して捕集容器１１内の排気ガスの捕集量が限界量に達したか否かを推定していることに等しい。すなわち、本実施形態は、圧力等の物理量を利用して間接的に捕集量を推定する場合に相当する。
【００６１】
ステップＳ４２において、圧力が限界に達していなければ今回のルーチンを終える。一方、圧力が限界に達しているときはステップＳ４３に進み、第２の収容部２０Ｂが現在排気ガスの捕集に使用されているか否か、すなわち開閉弁２３が開かれているか否かを判断する。そして、第２の収容部２０Ｂが使用されていないときは開閉弁２３を開くことにより、第２の収容部２０Ｂを排気ガスが受入れ可能な状態に切り替えて今回のルーチンを終える。一方、ステップＳ４３において第２の収容部２０Ｂが既に使用されているときはステップＳ４５へ進み、排気通路４の切替弁１４を排気放出位置に設定して捕集容器１１への排気ガスの捕集を終える。続いてステップＳ４６で第２の収容部２０Ｂに通じる開閉弁２３を閉じ、その後に今回のルーチンを終える。
【００６２】
以上の捕集操作管理ルーチンによれば、排気ガスの捕集開始時にまず第１の収容部２０Ａに排気ガスが捕集され、第１の収容部２０Ａの圧力が限界に達すると第２の収容部２０Ｂが排気ガスを受入れ可能な状態へと切り替えられて捕集容器１１の有効容量が増加し、両収容部２０Ａ、２０Ｂにより排気ガスが捕集される。その後、圧力が再び限界に達するまで捕集量が増加すると捕集が打ち切られる。なお、本実施形態は、閾値が通常レベルの際に第１の収容部２０Ａのみで排気ガスを捕集することを前提としない。従って、第１の収容部２０Ａ、２０Ｂの容量は第１、第２の実施形態のように設定する必要はなく、任意に設定してよい。
【００６３】
第２及び第３の実施形態では、第１の収容部２０Ａが優先して排気ガスの捕集に使用され、第２の収容部２０Ｂの優先順位は低く設定されている。このような優先順位に基づく収容部の使い分けは、複数の収容部の間で排気ガスの捕集に関する適応性が異なる場合に好適である。
【００６４】
例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示すように車両のルーフサイドのフレーム５０内に収容部としての捕集タンク５１を配置し、図９（ｃ）、（ｄ）に示すようにリアバンパ５２の内側に収容部としての捕集タンク５３を配置した場合について優先順位を検討する。なお、図９（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線における断面図、図９（ｄ）は同図（ｃ）のｄ−ｄ線における断面図である。
【００６５】
図９の例においては、フレーム５０内の捕集タンク５１の方が、リアバンパ５２内の捕集タンク５３よりも車室に近い。一方、排気ガスの有害性を考慮すると、排気ガスは乗員からなるべく離れた位置に保持することが望ましい。そこで、バンパー側の捕集タンク５３を第１の収容部２０Ａとして使用し、フレーム側の捕集タンク５１を第２の収容部２０Ｂとして使用することが望ましいと考えられる。以上の他にも、捕集容器の収容部は車両の適宜の位置に分散して配置してよく、それらの優先順位も上記のように様々な観点から設定してよい。
【００６６】
以上の実施形態では、ＥＣＵ９が捕集量推定手段及び捕集管理手段として機能し、図２のステップＳ３の更新結果を保存するＥＣＵ９のフラッシュＲＯＭ等が推定結果保持手段として機能する。
【００６７】
本発明は以上の実施形態に限定されることなく、本発明の技術思想と実質的に同一である限りは様々な形態で実施することができる。例えば、上述した第２及び第３の実施形態では、捕集容器１１に二つの収容部２０Ａ、２０Ｂを設け、第２の収容部２０Ｂを選択的収容部としたが、収容部の数は３以上あってもよく、選択的収容部は２以上であってもよい。収容部の優先順位については一定に固定される必要はなく、必要に応じて優先順位を変化させてもよい。図１０に、収容部の構成に関する各種の変形例を示す。
【００６８】
図１０（ａ）は、三つの収容部２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃをそれぞれ開閉弁２３及び２５を間に挟んで直列的に接続した例を示す。収容部２０Ａ〜２０Ｃと排気ガス導入通路１３との接続は図６の例と同様である。この例では、開閉弁２３、２５を順次開くことにより収容部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの順で排気ガスを取り込むことができる。収容部２０Ｂ、２０Ｃが選択的収容部として機能し、優先順位は収容部２０Ａ、２０Ｂそして２０Ｃの順となる。開閉弁２３、２５を同時に開いたときは収容部２０Ｂと２０Ｃの優先順位は互いに等しい。
【００６９】
図１０（ｂ）は選択的収容部としての収容部２０Ｂ及び２０Ｃを収容部２０Ａと接続せず、排気ガス取り出し通路１２に並列的に接続した例を示す。排気ガス取り出し通路１２と収容部２０Ｂ及び２０Ｃとの間はそれぞれ開閉弁２３、２５によって個別に開閉可能とされている。収容部２０Ａ〜２０Ｃと排気ガス導入通路１３との接続は図６の例と同様である。この例では、開閉弁２３及び２５をいずれも閉じることにより、収容部２０Ａのみで排気ガスを捕集し、開閉弁２３及び２５の少なくともいずれか一方を開くことにより捕集容器の有効容量を拡張することができる。また、優先順位は収容部２０Ａが最も高いが、収容部２０Ｂ、２０Ｃの間の優先順位は開閉弁２３及び２５を開く順序によって適宜に変更することができる。
【００７０】
図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の例に対して収容部２０Ａ〜２０Ｃと排気ガス導入通路１３との接続を変更した例を示す。この例では収容部２０Ａ〜２０Ｃのそれぞれと排気ガス導入通路１３との間に個別に開閉弁１５Ａ〜１５Ｃが設けられている。従って、収容部２０Ａ〜２０Ｃと排気ガス導入通路１３との間を収容部２０Ａ〜２０Ｃのそれぞれにおいて個別に接続又は断続させることができる。この例では、各収容部から排気ガス導入通路１３への排気ガスの排出順序を制御できる。例えば、優先順位の低い収容部から高いものへと順に排気ガスを排出するようにして、排気ガスの捕集に関する適応性の低い収容部からいち早く排気ガスを抜き取ることができる。
【００７１】
以上の各例では最も優先度の高い収容部を固定し、優先順位が２番目以降の収容部を選択的収容部として構成したが、全ての収容部を選択的収容部として構成してもよい。
【００７２】
上記の各実施形態では、捕集量を推定するための物理量として圧力を検出したが、本発明はこれに限らず各種の物理量を検出してよい。例えば、排気ガス取り出し通路１２の排気ガスの流量と、排気ガス導入通路１３の排気ガスの流量とをそれぞれ流量計で検出して、捕集容器１１への排気ガスの流入量の積算値から流出量の積算値を差し引くことにより求めてもよい。切替弁１４が排気捕集位置に切り替えられているときに排気ガスの全量が排気ガス取り出し通路１２に導かれる場合には、切替弁１４が排気捕集位置にある間の吸気通路３における吸気流量を積算することにより、捕集容器１１に取り込まれた排気ガスの量を求めることができる。切替弁１４が排気捕集位置にあるときに一部の排気ガスが排気通路４の下流側へ通過する場合には、全量を排気ガス取り出し通路１２へ導く場合の吸気流量の積算値に対して、排気ガス取り出し通路１２への排気ガスの分配率を乗算すれば捕集容器１１に導かれる排気ガスの量を求めることができる。さらに切替弁１４が排気捕集位置に切り替えられている時間に基づいて捕集容器１１への排気ガスの流入量を求めることもできる。開閉弁１５が開かれている時間に基づいて捕集容器１１からの排気ガスの排出量を求めることもできる。
【００７３】
捕集容器１１からの排気ガスの排出は、吸気通路３へ還流する例に限定されず、排気通路４へ排気ガスを戻してもよく、さらに捕集容器１１内で排気ガスを浄化して捕集容器１１から大気中へ排気を放出してもよい。
【００７４】
以上の実施形態では、内燃機関１の始動から触媒７が活性化されるまでの排気ガスの捕集から還流までを一つのサイクルとみなしたが、本発明はこれに限らず、例えば吸蔵又は吸着型の触媒がＮＯｘ等の有害物質を開始する際の排気ガスの捕集から排出までを一つのサイクルとみなし、次回のサイクルの開始時において排気ガスの残存の有無により捕集量に関する閾値や有効容量を変化させてよい。閾値や有効容量の変化は二段階に限らず、それ以上の多段階的な変化又は連続的な変化でもよい。また、第３の実施形態から明らかなように、本発明における、推定結果に基づいた捕集操作の制御は、次回のサイクルにおける閾値又は有効容量の制御に限らず、捕集中に逐次更新される捕集量に基づいて閾値や有効容量を変化させる場合もその範囲に含むものである。
【００７５】
捕集容器の収容部は、所望量の排気ガスを保持できる容量を備えていればその形状を問わないものである。例えば、収容部は管状に構成されてもよい。単一のタンクやバッグの内部を複数の収容部に仕切ってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の排気処理方法、及び排気捕集装置によれば、捕集容器内における排気ガスの捕集量を推定しているので、その推定結果に応じて捕集容器への排気ガスの捕集操作や排出操作を適切に制御して、捕集容器への排気ガスの入れ過ぎや、捕集容器からの排気ガスの不十分な排出による排気ガスの望ましくない残存等の不都合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の排気捕集装置を示す図。
【図２】図１のＥＣＵが実行する捕集量推定ルーチンを示す図。
【図３】図１のＥＣＵが実行する捕集操作管理ルーチンを示す図。
【図４】図１のＥＣＵが実行する還流操作管理ルーチンを示す図。
【図５】図２〜図４の制御を実行することによる排気ガスの捕集、保持及び還流のサイクルと捕集量との関係を示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態の排気捕集装置を示す図。
【図７】図６のＥＣＵが実行する捕集操作管理ルーチンを示す図。
【図８】本発明の第３の実施形態においてＥＣＵが実行する捕集操作管理ルーチンを示す図。
【図９】捕集容器の収容部を分散して配置した様子を示す図。
【図１０】捕集容器を構成する収容部の変形例を示す図。
【符号の説明】
１内燃機関
３吸気通路
４排気通路
７触媒
９エンジンコントロールユニット
１０Ａ、１０Ｂ排気捕集装置
１１捕集容器
１２排気ガス取り出し通路
１３排気ガス導入通路
１４切替弁
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ開閉弁
１６、２０、２０Ａ収容部
２０Ｂ、２０Ｃ収容部（選択的収容部）
２２圧力センサ
２３、２５開閉弁
２４逆止弁
５０フレーム
５１捕集タンク(収容部）
５２リアバンパ
５３捕集タンク（収容部）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust treatment method for taking in and holding exhaust gas discharged from an internal combustion engine from an exhaust passage, and an exhaust collection device used in the method.
[0002]
[Prior art]
NOx discharged at the cold start of the internal combustion engine is captured by the zeolite catalyst, and when the zeolite catalyst releases NOx, the entire amount of exhaust gas that has passed through the zeolite catalyst is collected in a collection container, An exhaust gas collecting device is known in which the collected exhaust gas is recirculated to the intake passage as EGR gas (see Patent Document 1 or 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-70539 A
[Patent Document 2]
JP 2002-147227 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional exhaust collection device has various disadvantages because it does not grasp the amount of exhaust gas held in the collection container. For example, when collecting exhaust gas, it is not known how much exhaust gas can be collected, so the exhaust container may be damaged too much, or the collection container may be damaged. In spite of this, there is a possibility that the collection is stopped and the effect of suppressing the release of harmful substances by the collection device cannot be fully exhibited. Even when the exhaust gas retained in the collection container is returned to the intake passage, it is desirable to exhaust the exhaust gas until the collection container reaches the atmospheric pressure level or lower in preparation for the next collection. Since the amount of collected gas is not known, the exhaust gas recirculation may be interrupted while a considerable amount of exhaust gas remains in the collection container.
[0005]
Therefore, the present invention provides an internal combustion engine exhaust treatment method capable of appropriately controlling various operations related to exhaust gas collection and exhaust according to the amount of exhaust gas held in the collection container, and An object of the present invention is to provide an exhaust gas collecting device for realizing the method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  Of the present inventionFirstAn exhaust treatment method is an internal combustion engine exhaust treatment method in which exhaust gas is collected and retained from the exhaust passage in a collection vessel connected to the exhaust passage of the internal combustion engine. A step of estimating the collection amount based on a physical quantity correlated with the amount, and an exhaust gas collection operation to the collection container and an exhaust gas from the collection container based on the estimation result of the collection amount A step of controlling at least one of the discharge operations ofAnd determining whether or not the collected amount has reached a predetermined limit amount based on the estimation result of the collected amount, and if it is determined that the limit amount has been reached, the exhaust passage to the collecting container The exhaust gas collection process is prohibited, and the cycle from exhaust gas collection to exhaust in the collection container ends or is interrupted, and then the next cycle exhaust gas collection begins. When the exhaust gas remaining amount in the collection container is determined with reference to the estimation result of the previous cycle, the limit amount is larger than when it is small when the exhaust gas remaining amount is large. The limit amount is changed based on the determination result of the remaining stateThus, the above-described problem is solved (claim 1).
[0007]
  Of the present inventionFirstAccording to the exhaust treatment method, the amount of exhaust gas trapped in the collection container is estimated, so the exhaust gas collection and discharge operations in the collection container are appropriately controlled according to the estimation result. Thus, it is possible to prevent inconveniences such as excessive exhaust gas being put into the collection container and undesirable remaining of the exhaust gas due to insufficient discharge of the exhaust gas from the collection container. In the present invention, the physical quantity that correlates with the collection amount may be any one that has a relationship that changes in correlation with the change in the amount of exhaust gas in the collection container. The flow rate of the exhaust gas collected in or discharged from the collection container can be used as a physical quantity. In addition to these, the amount of intake air to the internal combustion engine and the opening of valve means operated to collect exhaust gas from the exhaust passage to the collection device or to discharge exhaust gas from the collection device Time, opening degree, duty ratio, etc. can be used as physical quantities.
[0008]
Further, in the present invention, the estimation of the collection amount is not limited to the concept of calculating the actual collection amount from the above-described physical amount, as long as some prediction regarding the collection amount is performed using the various physical amounts described above. Included in that range. Therefore, there is a physical quantity that is formally different from the collected quantity, such as when determining whether the collected quantity has reached the limit by using the physical quantity such as pressure that can be converted into the collected quantity as it is. Even if it is used, when the judgment about the amount of collection is made substantially, it must be understood that the amount of collection is estimated.
[0009]
Further, in the first exhaust treatment method of the present invention, when it is determined that the trapped amount has reached a predetermined limit amount, the exhaust gas is prohibited from being collected, and the limit amount is set to the exhaust gas in the collection container. The remaining state is changed based on the determination result of the remaining state.By performing such a process, it is possible to prevent the exhaust gas from being excessively added to the collection container.Moreover, the following effects can be obtained by changing the limit amount in this way.
[0011]
If exhaust gas is not sufficiently discharged from the collection container in the previous cycle, the amount of exhaust gas that can be collected in the collection container in the next cycle is affected by the remaining exhaust gas if the limit amount is constant. Will be less. In such a case, if the limit amount is temporarily set to be large, a sufficient amount of exhaust gas can be collected, and the effect of suppressing the release of harmful substances by collecting the exhaust gas can be sufficiently exerted. On the other hand, when the exhaust gas is exhausted to the extent that it hardly remains in the collection container, the limit amount at the time of collection at the next collection is set small. Therefore, as compared with the case where the limit amount is fixed to a large value considering the remaining exhaust gas, the requirements regarding the strength and durability of the collection container are moderated. In other words, the collection by the collection container is necessary in an exceptional period when the catalyst in the exhaust passage cannot exhibit the original purification performance, and the period during which the exhaust gas can be discharged from the collection container during the operation of the internal combustion engine is A sufficiently large amount of exhaust gas remaining in the collection container can be considered as an exceptional case, such as when the internal combustion engine is stopped during exhaust gas trapping or exhaustion. Therefore, it is not necessary to design the collection container assuming that the limit amount is frequently set to a large value. In exceptional cases, the collection container should be able to withstand a larger amount of collection than usual. Just design. For this reason, the intensity | strength and durability which are requested | required of a collection container also become low, and the design freedom of a collection container increases. The limit amount may be switched to two or more stages depending on the amount of the remaining amount, or the limit amount is continuously set according to the remaining amount so that the limit amount increases as the remaining amount increases. It may be changed to. The concept of “when the remaining amount is small” includes the case where the remaining amount is substantially zero.
[0012]
  Of the present inventionSecondExhaust treatment methodIs a correlation between the amount of exhaust gas collected in the collection container in the exhaust treatment method of the internal combustion engine in which exhaust gas is collected and held from the exhaust passage in a collection container connected to the exhaust passage of the internal combustion engine. A step of estimating the collected amount based on the physical quantity to be collected, and an exhaust gas collecting operation to the collecting container and an exhaust gas discharging operation from the collecting container based on the estimation result of the collected amount A step of controlling at least one of the operations,The collection container is provided with a plurality of storage sections separated from each other, and at least one of the plurality of storage sections is set to accept or reject the exhaust gas taken from the exhaust passage toward the collection container. By configuring as a selective storage unit that can be switched, the effective capacity of the collection container that is actually used for collecting the exhaust gas can be adjusted, and the selection based on the estimation result of the collected amount The effective capacity is changed by switching control of whether or not the exhaust gas can be received in the automatic storage unit.When the cycle from exhaust gas collection to exhaust in the collection container ends or is interrupted and the next cycle exhaust gas collection begins, refer to the estimation result of the previous cycle The exhaust gas remaining in the collection container is determined, and the exhaust gas in the selective accommodating portion is larger when the remaining amount of the exhaust gas is larger than when it is small. The above-described problem is solved by switching control of whether or not to accept the item (Claim 2).
[0013]
According to the second exhaust treatment method of the present invention,By changing the effective capacity of the collection container according to the estimation result of the collected amount, when the collected amount is large, the exhaust gas is guided to the selective storage part to increase the collected amount of the collecting container, When the collection amount is small, the exhaust gas can be collected by appropriately using a plurality of housing parts such that at least one selective housing part is not used for collecting the exhaust gas. It is also possible to prioritize each storage unit in advance and configure a low-priority storage unit as a selective storage unit so that the exhaust gas is guided in order from the storage unit with the highest priority. The priority order may be determined from various viewpoints. Note that the term “separated from each other” means a state in which the housing parts are airtightly partitioned so that the exhaust gas cannot freely flow unless an intentional connection operation such as opening the valve means is performed. To do.
[0014]
For example, the priority order may be determined in association with the capacity of each housing part, such as using exhaust gas in order from the housing part having the largest capacity. The accommodating part may be provided in a distributed manner in each part of the vehicle. In that case, the priority may be determined in association with the distance from the vehicle compartment to each of the storage units so that the priority is higher in the storage unit farther from the vehicle compartment. In this case, when the exhaust gas leaks from the housing portion, there is an advantage that the possibility of the exhaust gas entering the vehicle compartment can be reduced. Further, the priority order may be set in association with the distance from the exhaust passage to each of the storage units so that the priority order becomes higher as the storage unit is farther from the exhaust passage. In this case, since the exhaust gas is collected in preference to the accommodating portion far from the exhaust passage, there is an advantage that the cooling effect of the exhaust gas held in the collection container can be enhanced.
[0015]
Furthermore, you may determine the priority of each accommodating part linked | related with the collision safety of a vehicle. In other words, the priority order may be set so that the priority order is higher in the housing portion that is less likely to be damaged by the collision. If it does in this way, when a vehicle collides in the state where exhaust gas remains in a collection container, there is an advantage which can reduce a possibility that an accommodating part may be damaged and exhaust gas may leak.
[0016]
In the specification of the present application, the term effective capacity is switched to a state in which exhaust gas cannot be received with respect to the total capacity of the collection container given as the total value of the respective capacities of the plurality of storage units. It is used to indicate the total capacity of only the storage units that can actually be used to collect exhaust gas, excluding existing storage units.
[0018]
In the second exhaust treatment method of the present invention,When the remaining amount of exhaust gas in the previous cycle is large, the effective capacity of the collection container increases, and a large amount of exhaust gas can be collected by the collection container. Therefore, even when the exhaust gas remains in the previous cycle, it is possible to sufficiently secure the amount of collected exhaust gas and sufficiently exhibit the effect of suppressing the release of harmful substances by collecting the exhaust gas. Since the amount of exhaust gas collected is increased by increasing the effective capacity, there is also an advantage that an excessive increase in the internal pressure of the collection container can be prevented. The effective capacity may be switched to two or more stages depending on the amount of remaining exhaust gas, or the effective capacity may be increased according to the remaining amount so that the effective capacity increases as the remaining amount increases. It may be changed continuously. The concept of “when the remaining amount is small” includes the case where the remaining amount is substantially zero.
[0019]
  Of the present inventionSecondIn the exhaust processing method, the acceptance / rejection of the selective accommodation unit may be switched based on an estimation result of the collection amount so that the effective capacity increases in response to the increase in the collection amount. Good (Claim 3). In this case, when the collection amount increases, the exhaust gas is allowed to be received in the selective accommodating portion, and a larger amount of exhaust gas can be collected.
[0020]
  A first exhaust collection device according to the present invention is connected to an exhaust passage of an internal combustion engine, and is capable of holding exhaust gas collected from the exhaust passage, and collecting exhaust gas in the collection container. A collected amount estimating means for estimating the collected amount based on a physical quantity correlated with the collected amount;Based on the estimation result by the collection amount estimating means, the collection control is performed to control at least one of the exhaust gas collection operation to the collection container and the exhaust gas discharge operation from the collection container. Collection management means, wherein the collection management means determines whether or not the collection amount has reached a predetermined limit amount based on the estimation result by the collection amount estimation means, and the limit amount When it is determined that the exhaust gas is reached, the process of prohibiting the collection of the exhaust gas from the exhaust passage to the collection container is executed, and the cycle from the collection of the exhaust gas to the collection container to the exhaust is completed. Or an estimation result holding means for holding the estimation result of the collected amount estimation means even after being interrupted, and the collection management means, at the start of collecting exhaust gas in the collection container, Before the previous cycle held by the estimation result holding means The remaining state of the exhaust gas in the collection container is determined with reference to the estimation result, and the remaining state is determined so that the limit amount is larger when the remaining amount of the exhaust gas is larger than when it is small. The limit amount is changed based on the resultTo solve the above-mentioned problems (Claim 4).
[0021]
According to this exhaust gas collecting device, the amount of exhaust gas trapped in the collection container can be estimated, so that the exhaust gas collecting operation and the exhaust operation to the collection container are appropriately performed according to the estimation result. By controlling so, the exhaust treatment method of the present invention can be realized.
[0026]
A second exhaust collection device of the present invention is connected to an exhaust passage of an internal combustion engine, and is capable of holding exhaust gas collected from the exhaust passage, and collecting exhaust gas in the collection container. A collection amount estimating means for estimating the collection amount based on a physical quantity correlated with the collection amount; and an operation for collecting exhaust gas in the collection container based on an estimation result by the collection amount estimation means; and A collection management means for controlling at least one of the exhaust gas discharge operations from the collection container; andThe collection container is provided with a plurality of storage portions separated from each other, and at least one of the plurality of storage portions receives exhaust gas taken from the exhaust passage toward the collection container. By being configured as a selective accommodation unit that can be switched, the effective capacity of the collection container that is actually used for collecting the exhaust gas can be adjusted. Based on the estimation result by the collection amount estimation means, the effective capacity is changed by switching the acceptance / rejection of the exhaust gas in the selective accommodating portion., Further comprising estimation result holding means for holding the estimation result of the collection amount estimation means even after the cycle from collection to exhaust of exhaust gas in the collection container is ended or interrupted, The management means refers to the estimation result of the previous cycle held by the estimation result holding means at the start of collection of the exhaust gas in the collection container, and controls the exhaust gas in the collection container. By determining the remaining state, and performing switching control of whether or not the exhaust gas can be received in the selective accommodating portion so that the effective capacity becomes larger when the exhaust gas remaining amount is large than when it is small, The problem thus solved is solved (claim 5).
[0028]
In the second exhaust collection device of the present invention,The collection management means switches and controls the acceptance of the selective accommodation unit based on the estimation result of the collection amount estimation means so that the effective capacity increases in response to the increase in the collection amount. May do (Claim 6).
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows an exhaust gas collecting apparatus according to a first embodiment of the present invention and an internal combustion engine in which the collecting apparatus is incorporated. In FIG. 1, an internal combustion engine 1 is configured as a four-cylinder gasoline engine for a vehicle in which four cylinders 2 ... 2 are arranged in series. As is well known, an intake passage 3 and an exhaust passage 4 are connected to the internal combustion engine 1. An intake air filter 5 and an intake air amount adjusting throttle valve 6 are connected to the intake passage 3. A purification catalyst 7 is provided. As the catalyst 7, for example, a three-way catalyst or a NOx storage reduction catalyst is used. The internal combustion engine 1 is provided with injectors (fuel injection valves) 8... 8 corresponding to the respective cylinders 2. The injector 8 may be provided so as to inject fuel into the intake passage 3 or may be provided so as to inject fuel into the cylinder 2. The internal combustion engine 1 may be either a spark ignition type or a self-ignition type.
[0034]
The operating state of the internal combustion engine 1 is controlled by an engine control unit (ECU) 9. The ECU 9 is configured, for example, as a computer that combines a microprocessor and a ROM, RAM, and the like that function as a main storage device, and executes various controls necessary for controlling the operating state of the internal combustion engine 1 in accordance with a program stored in the ROM. To do. For example, the ECU 9 determines the intake air amount detected by the air flow meter in the intake passage 3 and the O 2 in the exhaust passage 4.₂The fuel injection amount from the injector 8 is controlled so that the internal combustion engine 1 is operated at a predetermined air-fuel ratio with reference to the oxygen concentration in the exhaust gas calculated by the sensor. Besides, outputs from the water temperature sensor, the throttle opening sensor and the like are referred to by the ECU 9, but illustration of these sensors is omitted.
[0035]
In order to reduce the amount of harmful substances discharged when the internal combustion engine 1 is started, the internal combustion engine 1 includes an exhaust collection device 10A. The exhaust collection device 10A connects the collection container 11 for storing exhaust gas, the collection container 11 and the exhaust passage 4, takes out the exhaust gas from the exhaust passage 4, and collects it in the collection container 11. The exhaust gas extraction passage 12 for the exhaust gas, the exhaust gas introduction passage 13 for returning the exhaust gas from the collection container 11 to the internal combustion engine 1 side, and the connection position of the exhaust gas extraction passage 12 and the intake passage 3 are provided. A switching valve 14 as a first valve means and an opening / closing valve 15 as a second valve means for opening and closing the exhaust gas introduction passage 13 are provided.
[0036]
The exhaust gas extraction passage 12 branches from the exhaust passage 4 on the downstream side of the catalyst 7. The switching valve 14 has an exhaust discharge position where exhaust gas that has passed through the catalyst 7 passes further downstream of the exhaust passage 4 than the switching valve 14 as indicated by arrow A, and exhaust gas as indicated by arrow B. It is possible to switch between the exhaust collection position leading to the gas extraction passage 12. At the exhaust collection position, the switching valve 14 may guide the entire amount of exhaust gas to the exhaust gas take-out passage 12 or allow a part of the exhaust gas to pass downstream of the exhaust passage 4 and the remaining exhaust gas. May be guided to the exhaust gas extraction passage 12. A switching valve 14 may be provided on the upstream side of the catalyst 7, and exhaust gas before passing through the catalyst 7 may be collected in the collection container 11.
[0037]
  The collection container 11 is a singleHousing part 20It has. When the internal combustion engine 1 is cold started, the accommodating portion 20 is guided to the exhaust gas extraction passage 12 when the switching valve 14 is held at the exhaust collection position until the catalyst 7 is warmed up to a predetermined activation temperature. It has a capacity that can sufficiently hold the total amount of exhaust gas (hereinafter, this value may be referred to as a required collection amount). The accommodating part 20 may be configured as a rigid container having an invariable capacity like a metal box, or may be configured in a variable capacity bag shape. A reed valve 21 is provided at the inlet of the storage unit 20 to allow the exhaust gas to flow into the storage unit 20 from the exhaust gas extraction passage 12 and prevent the backflow of exhaust gas from the storage unit 20 to the exhaust gas extraction passage 12. ing.
[0038]
The exhaust gas introduction passage 13 is connected to the intake passage 3 of the internal combustion engine 1. By opening the on-off valve 15, the exhaust gas stored in the collection container 11 is recirculated to the intake passage 3 as indicated by an arrow C. The exhaust gas extraction passage 12 and the exhaust gas introduction passage 13 may be pipes made of a rigid body such as metal, or may be flexible tubes. The exhaust gas introduction passage 13 may be provided so as to recirculate the exhaust gas to the exhaust passage 4 instead of or in addition to the intake passage 3. For example, a solenoid valve is used as the on-off valve 15, and the solenoid valve that mechanically closes the exhaust gas introduction passage 13 with a force of a spring or the like in a non-energized state (non-excited state) is used.
[0039]
The accommodating portion 20 is provided with a pressure sensor 22 that outputs a signal corresponding to the internal pressure. The ECU 9 estimates the collection amount of the exhaust gas in the collection container 11 with reference to the output signal of the pressure sensor 22, and performs the exhaust gas collection operation and the discharge operation to the collection container 11 based on the estimation result. Control. Hereinafter, an example of these controls will be described with reference to FIGS. 2 to 4 are repeatedly executed at a predetermined cycle while the internal combustion engine 1 is in operation.
[0040]
FIG. 2 shows a collection amount estimation routine executed by the ECU 9 in order to estimate the collection amount of exhaust gas in the collection container 11. In the collection amount estimation routine, the ECU 9 first detects the pressure from the output signal of the pressure sensor 22 in step S1, and in the subsequent step S2, converts the difference between the detected pressure and the atmospheric pressure into the collection amount. In step S3, the collection amount held by the predetermined storage medium is updated to the latest value converted in step S2, and the collection amount estimation routine is completed. The volume of the exhaust gas varies depending on the pressure and temperature. The trapped amount converted here means the volume of the exhaust gas when the pressure and temperature are set to predetermined reference values, respectively. In the conversion in step S2, the temperature in the collection container 11 may be considered.
[0041]
The conversion in step S2 can be performed by storing a map describing the correspondence between the pressure difference and the collected amount in advance in the ROM of the ECU 9, and referring to the map. The collected amount may be obtained by a function having pressure as a variable. When the output signal of the pressure sensor 22 outputs the difference between the pressure in the collection container 11 and the atmospheric pressure, step S2 may be omitted. Even if the internal combustion engine 1 is stopped and the power of the ECU 9 is turned off, such as a flash ROM provided in the ECU 9 or a standby RAM (a RAM in which storage is held by a battery) is used as a storage medium that holds the collected amount. A storage medium capable of holding the collected amount is used.
[0042]
By repeatedly executing the collection amount estimation routine described above, the ECU 9 can always grasp the amount of exhaust gas (collection amount) held in the collection container 11.
[0043]
FIG. 3 is a flowchart showing a collection operation management routine executed by the ECU 9 in order to control the exhaust gas collection operation in the collection container 11. In the collection operation management routine, the ECU 9 first determines whether or not a predetermined collection condition is satisfied in step S11. Here, it is assumed that the collection condition is satisfied when the temperature of the catalyst 7 does not reach the predetermined activation temperature. If the collection condition is satisfied, the process proceeds to step S12 to determine whether or not the collection is currently being performed. If the trap is not concentrated, the process proceeds to step S13, and it is determined whether or not the trap is started when the internal combustion engine 1 is started.
[0044]
When the collection starts with the start of the internal combustion engine 1, the process proceeds to step S14, and the collection container is referred to the collection amount held in the storage medium of the ECU 9 according to the collection amount estimation routine of FIG. 11 determines whether or not exhaust gas remains. In addition, when the accommodating part 20 of the collection container 11 is comprised by the bag which has flexibility, the state by which exhaust gas does not remain | survive is the state in which exhaust gas is almost exhausted from the accommodating part 20 In the case where the container 20 is a rigid container formed of metal, resin, or the like, the exhaust gas does not remain when the pressure in the collection container 11 is substantially equal to the atmospheric pressure. May be considered.
[0045]
If it is determined in step S14 that no exhaust gas remains, the process proceeds to step S15, and a threshold value that determines the limit of the amount of exhaust gas collected in the collection container 11 is set to a normal level. On the other hand, if it is determined in step S14 that the exhaust gas remains, the process proceeds to step S16, and the threshold value that defines the limit of the amount of exhaust gas collected in the collection container 11 is set to an expansion level higher than the normal level. . The normal level is set equal to the above-described required collection amount or a value obtained by adding an appropriate margin to the required collection amount. The expansion level is larger than the normal level, and is set to a value obtained by subtracting an appropriate margin from the design limit collection amount that the collection container 11 can withstand.
[0046]
After setting the threshold value in step S15 or S16, the process proceeds to step S17. If it is determined in step S12 that the trap is concentrated, or if it is determined in step S13 that the trap is not due to engine start, steps S14 to S16 are skipped and the process proceeds to step S17. In step S17, the switching valve 14 is controlled to the exhaust collection position, and in the subsequent step S18, it is determined whether or not the current collection amount of the exhaust gas in the collection container 11 exceeds the threshold value. When the collected amount is equal to or less than the threshold value, the current routine is finished. On the other hand, if the collection amount exceeds the threshold value in step S18, the process proceeds to step S19, the switching valve 14 is switched to the exhaust discharge position, and the collection of the exhaust gas from the exhaust passage 4 to the collection container 11 is terminated (prohibited). Then, this routine is finished. Note that the process of step S19 is also executed when the collection condition is not satisfied in step S11.
[0047]
FIG. 4 is a flowchart showing a recirculation operation management routine executed by the ECU 9 in order to control the recirculation operation of the exhaust gas from the collection container 11 to the intake passage 3. In the reflux operation management routine, the ECU 9 first determines whether or not a predetermined reflux condition is satisfied in step S21. Here, when the operating state of the internal combustion engine 1 is stable enough that the operating state of the internal combustion engine 1 is not disturbed even when the temperature of the catalyst 7 reaches a predetermined activation temperature and the exhaust gas is recirculated. It is assumed that the reflux condition is satisfied. This condition may be determined in the same manner as a general EGR condition.
[0048]
When the recirculation condition is satisfied, the process proceeds to step S22, where the on-off valve 15 is opened and the exhaust gas is discharged from the storage portion 20 of the collection container 11 into the exhaust gas introduction passage 13. In the subsequent step S23, it is determined whether or not the exhaust gas remains in the collection container 11 based on the collection amount estimated by the collection amount estimation routine of FIG. The definition of the presence or absence of the remaining is the same as step S14 in FIG. When the exhaust gas remains, this routine is finished. On the other hand, when the exhaust gas does not remain, the process proceeds to step S24, the on-off valve 15 is closed, and then the current routine is finished. Even when the reflux condition is not satisfied in step S21, the on-off valve 15 is kept closed.
[0049]
According to the first embodiment, since the ECU 9 always knows the amount of exhaust gas collected in the collection container 11, the exhaust gas is collected or discharged without excess or deficiency with respect to the collection container 11. can do. For example, as shown in FIG. 5 (a), when a cycle from exhaust gas collection to recirculation is executed every time the internal combustion engine 1 is cold-started, the exhaust gas reaches the threshold of the collection container 11 in each cycle. The exhaust gas can be reliably discharged to the level at the start of collection.
[0050]
As shown in part X of FIG. 5B, when the cycle from collection to recirculation is interrupted because the internal combustion engine 1 is stopped during the recirculation of the exhaust gas, the on-off valve 15 of FIG. The exhaust gas remains in the collection container 11 by closing. When the internal combustion engine 1 is started and the collection is started in such a remaining state, the threshold relating to the collection amount is raised from the normal level to the expansion level by the process of step S16 in FIG. For this reason, it is possible to prevent a reduction in the amount of exhaust gas that can be collected after the internal combustion engine 1 is started. In this case, the collection container 11 is temporarily filled with more exhaust gas than usual and the internal pressure rises. However, the internal combustion engine 1 is stopped immediately after the cold start of the internal combustion engine 1. Such a use method is exceptional, and it is generally considered that exhaust gas can be discharged to the level at the start of collection. Therefore, it is not necessary to define the mechanical properties such as strength and durability of the collection container 11 on the assumption that the collection container 11 is always used at the expansion level. Give it.
[0051]
  (Second Embodiment)
  FIG.These show the exhaust gas collection apparatus of the 2nd Embodiment of this invention, and the internal combustion engine incorporating the collection apparatus. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a common part with FIG. 1, and those description is abbreviate | omitted.
[0052]
  FIG.As is clear from the above, in the exhaust collection device 10B of the present embodiment, the collection container 11 is provided with a plurality of accommodating portions 20A, 20B. The first accommodating portion 20A functions as a main tank that collects exhaust gas, and the configuration thereof may be substantially the same as the accommodating portion 20 of FIG. The capacity of the accommodating portion 20A is set to be equal to or equal to the above-described required collection amount or a value with an appropriate margin added thereto. On the other hand, the 2nd accommodating part 20B functions as an auxiliary | assistant tank which collects exhaust gas. Similarly to the first accommodating portion 20A, the second accommodating portion 20B may be configured as a rigid container having a constant capacity like a metal box, or may be configured in a variable capacity bag shape. The capacity of the second storage unit 20B is sufficient as long as it is equal to the difference between the expansion level and the normal level related to the collection amount threshold described above, but may be set to a larger value.
[0053]
The second accommodating portion 20B is connected to the first accommodating portion 20A via the on-off valve 23. The on-off valve 23 is an electromagnetic valve, and is held at the closed position when not energized, like the on-off valve 15. Further, the second accommodating portion 20B is connected to the upstream side (the side closer to the first accommodating portion 20A) of the exhaust gas introduction passage 13 with respect to the exhaust gas introduction passage 13 via the check valve 24. The check valve 24 allows the exhaust gas to be discharged from the second accommodating portion 20B to the exhaust gas introduction passage 13, and blocks the flow of the exhaust gas in the reverse direction. When the on-off valve 23 is closed, the second accommodating portion 20B cannot accept exhaust gas, and when the on-off valve 23 is opened, the second accommodating portion 20B can accept exhaust gas. Therefore, the 2nd accommodating part 20B functions as a selective accommodating part.
[0054]
In the collection container 11 configured as described above, the on-off valve 23 is opened and closed, and the second storage portion 20B is switched between a state where exhaust gas can be received and a state where it cannot be received. Thus, the effective capacity of the collection container 11 actually used for collecting the exhaust gas can be increased or decreased. For example, if the on-off valve 23 is opened and the second storage portion 20B can be used when exhaust gas remains in the collection container 11 when the internal combustion engine 1 is started, the internal pressure of the entire collection container 11 can be used. Therefore, a larger amount of exhaust gas can be held in the collection container 11 than usual.
[0055]
Also in the present embodiment, the ECU 9 repeatedly executes the routine of FIG. 2, whereby the amount of exhaust gas collected in the entire collection container 11 can be estimated based on the signal from the pressure sensor 22. Then, the ECU 9 can appropriately control the reflux operation based on the estimation result of the collection amount by repeatedly executing the routine of FIG. However, it is desirable to close the on-off valve 23 in step S24 of FIG.
[0056]
In addition, by repeatedly executing the collection management routine of FIG. 7, the collection operation can be appropriately controlled based on the estimation result of the collection amount. The routine of FIG. 7 is a modification of part of the collection operation management routine of FIG. 3, and the same parts as those of FIG.
[0057]
In the collection management routine of FIG. 7, it is determined whether or not exhaust gas remains in the collection container 11 at the start of collection, and the threshold of the collection amount is set to a normal level or expanded according to the determination result. The process is the same as the example of FIG. 3 until the level is set. Then, when the threshold is set to the normal level, the on-off valve 23 communicating with the second storage unit 20B is closed in step S31, and when the threshold is set to the expansion level, the second storage is performed in step S33. The on-off valve 23 leading to the part 20B is opened. After controlling the on-off valve 23, a map for converting the pressure into the collected amount is selected in step S32 or S34. That is, since the correlation between the pressure and the total collection amount of the collection container 11 (total value of the collection amounts of the storage units 20A and 20B) differs depending on whether the second storage unit 20B is used or not, The map used in the collection amount estimation routine of FIG. When the pressure is converted into the collected amount by a conversion formula instead of the map, the conversion formula may be switched. After execution of step S32 or S34, the process proceeds to step S17 and subsequent steps, and the same processing as in FIG. 3 is performed.
[0058]
According to the second embodiment, when the exhaust gas remains when the internal combustion engine 1 is started, the second storage portion 20B is switched to a state in which the exhaust gas can be received. In the same manner as in the first embodiment, it is possible to increase the total collection amount in the collection container 11 at the time of cold start while keeping the pressure in the collection container 11 low.
[0059]
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the above-described exhaust collection device 10B of FIG. 6 is used, and the collection operation management routine of FIG.
[0060]
In the collection operation management routine of FIG. 8, the ECU 9 first detects the pressure in the collection container 11 based on the output of the pressure sensor 22 in step S41. Next, in step S42, it is determined whether or not the collection proceeds until the pressure reaches a predetermined limit. This process is equivalent to estimating whether the collection amount of the exhaust gas in the collection container 11 has reached the limit amount using the pressure in the collection container 11. That is, the present embodiment corresponds to a case where the collection amount is estimated indirectly using a physical quantity such as pressure.
[0061]
In step S42, if the pressure has not reached the limit, the current routine is terminated. On the other hand, when the pressure has reached the limit, the process proceeds to step S43, and it is determined whether or not the second accommodating portion 20B is currently used for collecting exhaust gas, that is, whether or not the on-off valve 23 is opened. To do. And when the 2nd accommodating part 20B is not used, the on-off valve 23 is opened, the 2nd accommodating part 20B is switched to the state which can accept exhaust gas, and this routine is complete | finished. On the other hand, when the second accommodating portion 20B is already used in step S43, the process proceeds to step S45, where the switching valve 14 of the exhaust passage 4 is set to the exhaust discharge position and the exhaust gas is collected in the collection container 11. Finish. Subsequently, in step S46, the on-off valve 23 communicating with the second accommodating portion 20B is closed, and then this routine is finished.
[0062]
According to the above collection operation management routine, the exhaust gas is first collected in the first accommodating portion 20A at the start of collecting the exhaust gas, and the second accommodating is performed when the pressure in the first accommodating portion 20A reaches the limit. The part 20B is switched to a state capable of receiving the exhaust gas, the effective capacity of the collection container 11 is increased, and the exhaust gas is collected by both the accommodating parts 20A and 20B. Thereafter, when the amount of collection increases until the pressure reaches the limit again, the collection is terminated. Note that this embodiment does not assume that exhaust gas is collected only by the first storage unit 20A when the threshold value is at a normal level. Accordingly, the capacities of the first accommodating portions 20A and 20B do not need to be set as in the first and second embodiments, and may be set arbitrarily.
[0063]
In the second and third embodiments, the first accommodating portion 20A is preferentially used for collecting exhaust gas, and the priority order of the second accommodating portion 20B is set low. Such proper use of the storage units based on the priority order is suitable when the adaptability regarding the collection of exhaust gas differs among the plurality of storage units.
[0064]
For example, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), a collection tank 51 as an accommodating portion is disposed in a frame 50 on the roof side of the vehicle, and a rear bumper is provided as shown in FIGS. 9 (c) and 9 (d). The order of priority will be examined for the case where the collection tank 53 as the accommodating portion is disposed inside 52. 9B is a sectional view taken along line bb in FIG. 9A, and FIG. 9D is a sectional view taken along line dd in FIG. 9C.
[0065]
In the example of FIG. 9, the collection tank 51 in the frame 50 is closer to the vehicle compartment than the collection tank 53 in the rear bumper 52. On the other hand, considering the harmfulness of the exhaust gas, it is desirable to hold the exhaust gas at a position as far as possible from the occupant. Therefore, it is considered desirable to use the bumper-side collection tank 53 as the first storage unit 20A and the frame-side collection tank 51 as the second storage unit 20B. In addition to the above, the storage portions of the collection container may be distributed and arranged at appropriate positions of the vehicle, and their priorities may be set from various viewpoints as described above.
[0066]
In the above embodiment, the ECU 9 functions as a collection amount estimation unit and a collection management unit, and the flash ROM or the like of the ECU 9 that stores the update result in step S3 in FIG. 2 functions as an estimation result holding unit.
[0067]
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms as long as it is substantially the same as the technical idea of the present invention. For example, in the above-described second and third embodiments, the collection container 11 is provided with two accommodating portions 20A and 20B, and the second accommodating portion 20B is a selective accommodating portion, but the number of accommodating portions is three. There may be two or more, and there may be two or more selective accommodating portions. The priority order of the storage units does not need to be fixed, and the priority order may be changed as necessary. In FIG. 10, the various modifications regarding the structure of an accommodating part are shown.
[0068]
FIG. 10A shows an example in which three accommodating portions 20A, 20B, and 20C are connected in series with the on-off valves 23 and 25 interposed therebetween, respectively. Connection between the accommodating portions 20A to 20C and the exhaust gas introduction passage 13 is the same as that in the example of FIG. In this example, the exhaust gas can be taken in the order of the accommodating portions 20A, 20B, and 20C by sequentially opening the on-off valves 23 and 25. The accommodating units 20B and 20C function as selective accommodating units, and the priority order is the order of the accommodating units 20A, 20B, and 20C. When the on-off valves 23 and 25 are opened at the same time, the priorities of the accommodating portions 20B and 20C are equal to each other.
[0069]
FIG. 10B shows an example in which the accommodating portions 20B and 20C as selective accommodating portions are not connected to the accommodating portion 20A but are connected in parallel to the exhaust gas extraction passage 12. The exhaust gas extraction passage 12 and the accommodating portions 20B and 20C can be individually opened and closed by opening and closing valves 23 and 25, respectively. Connection between the accommodating portions 20A to 20C and the exhaust gas introduction passage 13 is the same as that in the example of FIG. In this example, by closing both the on-off valves 23 and 25, the exhaust gas is collected only by the accommodating portion 20A, and by opening at least one of the on-off valves 23 and 25, the effective capacity of the collection container is expanded. can do. Moreover, although the priority order is the highest in the accommodating portion 20A, the priority order between the accommodating portions 20B and 20C can be appropriately changed according to the order in which the on-off valves 23 and 25 are opened.
[0070]
FIG. 10C shows an example in which the connection between the accommodating portions 20A to 20C and the exhaust gas introduction passage 13 is changed with respect to the example of FIG. In this example, on-off valves 15 </ b> A to 15 </ b> C are individually provided between the accommodating portions 20 </ b> A to 20 </ b> C and the exhaust gas introduction passage 13. Accordingly, the accommodating portions 20A to 20C and the exhaust gas introduction passage 13 can be individually connected or interrupted in each of the accommodating portions 20A to 20C. In this example, it is possible to control the discharge order of the exhaust gas from each housing portion to the exhaust gas introduction passage 13. For example, the exhaust gas can be quickly extracted from the accommodating part with low adaptability regarding the collection of the exhaust gas by exhausting exhaust gas in order from the accommodating part with the lower priority to the higher one.
[0071]
In each of the above examples, the storage unit with the highest priority is fixed and the storage units with the second or higher priority are configured as selective storage units. However, all the storage units may be configured as selective storage units. .
[0072]
In each of the above embodiments, the pressure is detected as a physical quantity for estimating the collection amount. However, the present invention is not limited to this, and various physical quantities may be detected. For example, the flow rate of the exhaust gas in the exhaust gas take-out passage 12 and the flow rate of the exhaust gas in the exhaust gas introduction passage 13 are detected by flow meters, respectively, and the outflow from the integrated value of the inflow amount of exhaust gas into the collection container 11 You may obtain | require by subtracting the integrated value of quantity. If the entire amount of exhaust gas is guided to the exhaust gas extraction passage 12 when the switching valve 14 is switched to the exhaust collection position, the intake flow rate in the intake passage 3 while the switch valve 14 is in the exhaust collection position Is accumulated, the amount of exhaust gas taken into the collection container 11 can be obtained. When some of the exhaust gas passes downstream of the exhaust passage 4 when the switching valve 14 is in the exhaust collection position, the integrated value of the intake flow rate when the entire amount is led to the exhaust gas extraction passage 12 is used. By multiplying the exhaust gas distribution ratio to the exhaust gas extraction passage 12, the amount of exhaust gas guided to the collection container 11 can be obtained. Furthermore, the amount of exhaust gas flowing into the collection container 11 can be determined based on the time during which the switching valve 14 is switched to the exhaust collection position. The amount of exhaust gas discharged from the collection container 11 can also be obtained based on the time during which the on-off valve 15 is open.
[0073]
Exhaust gas discharge from the collection container 11 is not limited to the example of recirculation to the intake passage 3, and the exhaust gas may be returned to the exhaust passage 4. Further, the exhaust gas is purified in the collection container 11 and captured. Exhaust gas may be discharged from the collection container 11 into the atmosphere.
[0074]
In the above embodiment, from the start of the internal combustion engine 1 to the exhaust gas collection until the catalyst 7 is activated is considered as one cycle, but the present invention is not limited to this, for example, occlusion or adsorption. From the exhaust gas collection to the exhaust when the type catalyst starts NOx and other harmful substances is regarded as one cycle, and the threshold and effective value for the collection amount depends on the presence or absence of exhaust gas at the start of the next cycle The capacity may be changed. The change in threshold value and effective capacity is not limited to two stages, and may be a multistage change or a continuous change beyond that. Further, as is apparent from the third embodiment, the control of the collection operation based on the estimation result in the present invention is not limited to the control of the threshold value or effective capacity in the next cycle, but is sequentially updated to the collection concentration. The range including the threshold value and the effective capacity based on the collected amount is also included in the range.
[0075]
The shape of the collection container is not limited as long as it has a capacity capable of holding a desired amount of exhaust gas. For example, the accommodating part may be configured in a tubular shape. You may partition the inside of a single tank or bag into a some accommodating part.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the exhaust treatment method and the exhaust collection device of the present invention, the amount of exhaust gas collected in the collection container is estimated. Appropriate control of exhaust gas collection and discharge operations to the collection container, excessive exhaust gas in the collection container, and undesirable remaining of exhaust gas due to insufficient exhaust gas exhaust from the collection container, etc. Inconvenience can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an exhaust collection device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a collection amount estimation routine executed by the ECU of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a collection operation management routine executed by the ECU of FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing a reflux operation management routine executed by the ECU of FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the collection, retention, and recirculation cycle of exhaust gas and the collection amount by executing the control of FIGS.
FIG. 6 is a view showing an exhaust gas collecting apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a collection operation management routine executed by the ECU of FIG. 6;
FIG. 8 is a diagram showing a collection operation management routine executed by an ECU in a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a state in which the collection containers are dispersedly arranged.
FIG. 10 is a view showing a modified example of the accommodating portion constituting the collection container.
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine
3 Intake passage
4 Exhaust passage
7 Catalyst
9 Engine control unit
10A, 10B Exhaust collector
11 Collection container
12 Exhaust gas extraction passage
13 Exhaust gas introduction passage
14 Switching valve
15, 15A, 15B, 15C Open / close valve
16, 20, 20A housing part
20B, 20C housing (selective housing)
22 Pressure sensor
23, 25 On-off valve
24 Check valve
50 frames
51 Collection tank (container)
52 Rear bumper
53 Collection tank (container)

Claims

内燃機関の排気通路に接続された捕集容器に前記排気通路から排気ガスを捕集して保持する内燃機関の排気処理方法において、
前記捕集容器内における排気ガスの捕集量に相関する物理量に基づいて前記捕集量を推定する工程と、
前記捕集量の推定結果に基づいて、前記捕集容器への排気ガスの捕集操作及び前記捕集容器からの排気ガスの排出操作のうち、少なくともいずれか一方の操作を制御する工程と、を備え、
前記捕集量の推定結果に基づいて前記捕集量が所定の限界量に達したか否かを判別し、前記限界量に達したと判別した場合に前記排気通路から前記捕集容器への排気ガスの捕集を禁止する処理を実行し、
前記捕集容器への排気ガスの捕集から排出に至るサイクルが終了し、又は中断された後に次のサイクルの排気ガスの捕集が開始されるとき、前回のサイクルの前記推定結果を参照して前記捕集容器内の前記排気ガスの残存状態を判別し、前記排気ガスの残存量が多いときは少ないときよりも前記限界量が大きくなるように、前記残存状態の判別結果に基づいて前記限界量を変化させることを特徴とする内燃機関の排気処理方法。In an exhaust treatment method for an internal combustion engine that collects and holds exhaust gas from the exhaust passage in a collection container connected to the exhaust passage of the internal combustion engine,
Estimating the collection amount based on a physical quantity correlated with the collection amount of exhaust gas in the collection container; and
Based on the estimation result of the collected amount, a step of controlling at least one of the exhaust gas collecting operation to the collecting container and the exhaust gas discharging operation from the collecting container; equipped with a,
Based on the estimation result of the collected amount, it is determined whether or not the collected amount has reached a predetermined limit amount, and when it is determined that the limit amount has been reached, from the exhaust passage to the collecting container Perform a process that prohibits the collection of exhaust gases,
When the cycle from exhaust gas collection to exhaust in the collection container ends or is interrupted and the next cycle exhaust gas collection begins, refer to the estimation result of the previous cycle. And determining the remaining state of the exhaust gas in the collection container, and based on the determination result of the remaining state so that the limit amount becomes larger when the remaining amount of the exhaust gas is large than when it is small. An exhaust gas processing method for an internal combustion engine, characterized by changing a limit amount .

内燃機関の排気通路に接続された捕集容器に前記排気通路から排気ガスを捕集して保持する内燃機関の排気処理方法において、In an exhaust treatment method for an internal combustion engine that collects and holds exhaust gas from the exhaust passage in a collection container connected to the exhaust passage of the internal combustion engine,
前記捕集容器内における排気ガスの捕集量に相関する物理量に基づいて前記捕集量を推定する工程と、  Estimating the collection amount based on a physical quantity correlated with the collection amount of exhaust gas in the collection container; and
前記捕集量の推定結果に基づいて、前記捕集容器への排気ガスの捕集操作及び前記捕集容器からの排気ガスの排出操作のうち、少なくともいずれか一方の操作を制御する工程と、を備え、  Based on the estimation result of the collected amount, a step of controlling at least one of the exhaust gas collecting operation to the collecting container and the exhaust gas discharging operation from the collecting container; With
前記捕集容器に互いに区分された複数の収容部を設け、前記複数の収容部のうち少なくとも一つの収容部を、前記排気通路から前記捕集容器に向かって取り込まれる排気ガスの受入れの可否を切替可能な選択的収容部として構成することにより、前記排気ガスの捕集に実際に使用される前記捕集容器の有効容量を調整可能とし、前記捕集量の推定結果に基づいて、前記選択的収容部における前記排気ガスの受入れの可否を切替制御して前記有効容量を変化させ、  The collection container is provided with a plurality of storage sections separated from each other, and at least one of the plurality of storage sections is set to accept or reject the exhaust gas taken from the exhaust passage toward the collection container. By configuring as a selective storage unit that can be switched, the effective capacity of the collection container that is actually used for collecting the exhaust gas can be adjusted, and the selection based on the estimation result of the collected amount Change the effective capacity by switching control of whether or not to accept the exhaust gas in the automatic storage unit,
前記捕集容器への排気ガスの捕集から排出に至るサイクルが終了し、又は中断された後に次のサイクルの排気ガスの捕集が開始されるとき、前回のサイクルの前記推定結果を参照して前記捕集容器内の前記排気ガスの残存状態を判別し、前記排気ガスの残存量が多いときは少ないときよりも前記有効容量が大きくなるように、前記選択的収容部における前記排気ガスの受入れの可否を切替制御することを特徴とする内燃機関の排気処理方法。  When the cycle from exhaust gas collection to exhaust in the collection container ends or is interrupted and the next cycle exhaust gas collection begins, refer to the estimation result of the previous cycle. The exhaust gas remaining state in the collection container is discriminated, and when the remaining amount of the exhaust gas is large, the effective capacity of the exhaust gas in the selective accommodating portion is larger than when the remaining amount is small. An exhaust treatment method for an internal combustion engine, wherein switching control of acceptability is performed.

前記捕集量の増加に対応して前記有効容量が大きくなるように前記捕集量の推定結果に基づいて前記選択的収容部の前記受入れの可否を切替制御することを特徴とする請求項２に記載の排気処理方法。 Claim 2, wherein the switching and control whether the receiving selective receiving unit based on an estimation result of the effective capacitance becomes large as the collection amount corresponding to the increase of the collection amount The exhaust treatment method according to 1.

内燃機関の排気通路に接続され、前記排気通路から捕集される排気ガスを保持可能な捕集容器と、
前記捕集容器内における排気ガスの捕集量に相関する物理量に基づいて前記捕集量を推定する捕集量推定手段と、
前記捕集量推定手段による推定結果に基づいて、前記捕集容器への排気ガスの捕集操作及び前記捕集容器からの排気ガスの排出操作のうち、少なくともいずれか一方の操作を制御する捕集管理手段と、を備え、
前記捕集管理手段は、前記捕集量推定手段による推定結果に基づいて、前記捕集量が所定の限界量に達したか否かを判別し、前記限界量に達したと判別した場合に前記排気通路から前記捕集容器への排気ガスの捕集を禁止する処理を実行し、
前記捕集容器への排気ガスの捕集から排出に至るサイクルが終了し、又は中断された後も前記捕集量推定手段の推定結果を保持する推定結果保持手段をさらに備え、
前記捕集管理手段は、前記捕集容器への排気ガスの捕集の開始時に、前記推定結果保持手段が保持している前回のサイクルの前記推定結果を参照して前記捕集容器内の前記排気ガスの残存状態を判別し、前記排気ガスの残存量が多いときは少ないときよりも前記限界量が大きくなるように、前記残存状態の判別結果に基づいて前記限界量を変化させることを特徴とする内燃機関の排気捕集装置。 A collection container connected to the exhaust passage of the internal combustion engine and capable of holding exhaust gas collected from the exhaust passage;
A collection amount estimating means for estimating the collection amount based on a physical quantity correlated with the collection amount of exhaust gas in the collection container;
Based on the estimation result by the collection amount estimating means, the collection control is performed to control at least one of the exhaust gas collection operation to the collection container and the exhaust gas discharge operation from the collection container. Collection management means,
The collection management means determines whether or not the collection amount has reached a predetermined limit amount based on the estimation result by the collection amount estimation means, and determines that the limit amount has been reached. Performing a process of prohibiting collection of exhaust gas from the exhaust passage to the collection container;
Further comprising an estimation result holding means for holding the estimation result of the collected amount estimation means even after the cycle from collection to exhaust of exhaust gas in the collection container ends or is interrupted,
The collection management means refers to the estimation result of the previous cycle held by the estimation result holding means at the start of collecting exhaust gas in the collection container, and The remaining state of the exhaust gas is determined, and the limit amount is changed based on the determination result of the remaining state so that when the remaining amount of the exhaust gas is large, the limit amount becomes larger than when the remaining amount is small. An exhaust gas collecting device for an internal combustion engine.

内燃機関の排気通路に接続され、前記排気通路から捕集される排気ガスを保持可能な捕集容器と、A collection container connected to the exhaust passage of the internal combustion engine and capable of holding exhaust gas collected from the exhaust passage;
前記捕集容器内における排気ガスの捕集量に相関する物理量に基づいて前記捕集量を推定する捕集量推定手段と、  A collection amount estimating means for estimating the collection amount based on a physical quantity correlated with the collection amount of exhaust gas in the collection container;
前記捕集量推定手段による推定結果に基づいて、前記捕集容器への排気ガスの捕集操作及び前記捕集容器からの排気ガスの排出操作のうち、少なくともいずれか一方の操作を制御する捕集管理手段と、を備え、  Based on the estimation result by the collection amount estimating means, the collection control is performed to control at least one of the exhaust gas collection operation to the collection container and the exhaust gas discharge operation from the collection container. Collection management means,
前記捕集容器には互いに区分された複数の収容部が設けられ、前記複数の収容部のうち少なくとも一つの収容部が、前記排気通路から前記捕集容器に向かって取り込まれる排気ガスの受入れの可否を切替可能な選択的収容部として構成されることにより、前記排気ガスの捕集に実際に使用される前記捕集容器の有効容量が調整可能とされ、  The collection container is provided with a plurality of storage portions separated from each other, and at least one of the plurality of storage portions receives exhaust gas taken from the exhaust passage toward the collection container. By being configured as a selective storage unit capable of switching availability, the effective capacity of the collection container actually used for collecting the exhaust gas can be adjusted,
前記捕集管理手段は、前記捕集量推定手段による推定結果に基づいて、前記選択的収容部における前記排気ガスの受入れの可否を切替制御して前記有効容量を変化させ、  The collection management means, based on the estimation result by the collected amount estimation means, switches the availability of the exhaust gas in the selective accommodating portion to change the effective capacity,
前記捕集容器への排気ガスの捕集から排出に至るサイクルが終了し、又は中断された後も前記捕集量推定手段の推定結果を保持する推定結果保持手段をさらに備え、  Further comprising an estimation result holding means for holding the estimation result of the collected amount estimation means even after the cycle from collection to exhaust of exhaust gas in the collection container ends or is interrupted,
前記捕集管理手段は、前記捕集容器への排気ガスの捕集の開始時に、前記推定結果保持手段が保持している前回のサイクルの前記推定結果を参照して前記捕集容器内の前記排気ガスの残存状態を判別し、前記排気ガスの残存量が多いときは少ないときよりも前記有効容量が大きくなるように、前記選択的収容部における前記排気ガスの受入れの可否を切替制御することを特徴とする内燃機関の排気捕集装置。  The collection management means refers to the estimation result of the previous cycle held by the estimation result holding means at the start of collecting exhaust gas in the collection container, and Determining the remaining state of the exhaust gas, and switching control of whether or not the exhaust gas can be received in the selective accommodating portion so that the effective capacity becomes larger when the exhaust gas remaining amount is large than when it is small. An exhaust gas collecting device for an internal combustion engine.

前記捕集管理手段は、前記捕集量の増加に対応して前記有効容量が大きくなるように前記捕集量推定手段の推定結果に基づいて前記選択的収容部の前記受入れの可否を切替制御することを特徴とする請求項５に記載の排気捕集装置。The collection management means switches and controls the acceptance of the selective accommodation unit based on the estimation result of the collection amount estimation means so that the effective capacity increases corresponding to the increase in the collection amount. The exhaust gas collecting apparatus according to claim 5 , wherein