JP2006226231A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】並列的な複数の排気通路を有する内燃機関の排気浄化装置において、そのサイズを可及的にコンパクト化するとともに、排気通路に設けられた排気浄化のための触媒の温度維持を容易とする。
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関からの排気が流れる複数の排気通路2、3と、複数の排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路の排気流量を調整する複数の排気調整弁10、11と、複数の排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路を流れる排気の浄化を行う複数の排気浄化手段8、9と、を備え、複数の排気浄化手段において、階層的に一の排気浄化手段8の周囲を他の排気浄化手段9が取り囲み、且つ各排気浄化手段が同心状に配置されている。
【選択図】 図1In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a plurality of parallel exhaust passages, the size of the exhaust gas purification device can be made as small as possible, and the temperature of a catalyst for exhaust gas purification provided in the exhaust passage can be easily maintained. To do.
In an exhaust purification device for an internal combustion engine, a plurality of exhaust passages 2 and 3 through which exhaust from the internal combustion engine flows and a plurality of exhaust passages are provided, and a plurality of exhausts for adjusting an exhaust flow rate of the exhaust passages. And a plurality of exhaust gas purifying means 8 and 9 for purifying exhaust gas flowing through the exhaust passages, provided in each of the plurality of exhaust gas passages. Other exhaust purification means 9 surrounds one exhaust purification means 8 and the exhaust purification means are arranged concentrically.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、排気浄化を行う内燃機関の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 that performs exhaust gas purification.
内燃機関において、排気中の粒子状物質が大気に放出されるのを防止するために、排気通路にフィルタが備えられ、そのフィルタによって粒子状物質の捕集が行われる。しかし、フィルタにおける粒子状物質の捕集量には限界容量が存在し、捕集量が過度に多くなると、排気通路における背圧が上昇し、内燃機関の機関負荷を上昇させる結果となる。 In an internal combustion engine, in order to prevent the particulate matter in the exhaust from being released into the atmosphere, a filter is provided in the exhaust passage, and the particulate matter is collected by the filter. However, the trapped amount of particulate matter in the filter has a limit capacity. If the trapped amount is excessively large, the back pressure in the exhaust passage increases, resulting in an increase in the engine load of the internal combustion engine.
従って、フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去する必要がある。この捕集された粒子状物質の酸化除去においては、フィルタに脈動の少ない安定した排気を送り込むことで効率的な酸化除去が可能となる。そこで、内燃機関の排気通路を並列に二本設け、それぞれにフィルタを設置することで、内燃機関の運転状態にかかわらず常に一方のフィルタへ流れ込む排気量を安定的に維持し、効率的な粒子状物質の酸化除去を行う技術が公開されている(例えば、特許文献1を参照。)。
内燃機関の排気浄化装置を複数の排気通路で並列的に構成することで、内燃機関の運転状態の影響を受けにくい状態で、一の通路に設けられたフィルタや吸蔵還元型NOx触媒等に目的とする排気流量を供給することが可能となる。しかし、排気通路を並列的に設けることで、排気浄化装置全体のサイズが大きくなり車輌への搭載性が悪化する。また、放熱面積も大きいため各通路に設けられた排気浄化のための触媒の温度上昇、維持も困難となる。 By constructing the exhaust gas purification device of the internal combustion engine in parallel with a plurality of exhaust passages, the object is to be provided with a filter, a NOx storage reduction catalyst, etc. provided in one passage while being hardly affected by the operating state of the internal combustion engine. It becomes possible to supply the exhaust flow rate. However, by providing the exhaust passages in parallel, the overall size of the exhaust emission control device becomes large, and the mountability to the vehicle deteriorates. Further, since the heat radiation area is large, it is difficult to raise and maintain the temperature of the catalyst for exhaust purification provided in each passage.
本発明では、上記した問題に鑑み、並列的な複数の排気通路を有する内燃機関の排気浄化装置において、そのサイズを可及的にコンパクト化するとともに、排気通路に設けられた排気浄化のための触媒の温度上昇、維持を容易とすることを目的とする。 In the present invention, in view of the above-described problems, in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a plurality of parallel exhaust passages, the size of the exhaust gas purification device can be made as compact as possible, and exhaust purification provided in the exhaust passage can be achieved. The object is to facilitate the temperature rise and maintenance of the catalyst.
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関からの排気が流れる複数の排気通路に設けられた触媒等の各排気浄化手段の相互位置関係に着目した。各排気浄化手段の配置を工夫することで排気浄化装置全体のサイズをコンパクト化することが可能となるとともに、一の排気浄化手段が他の排気浄化手段の断熱構造の機能を果たすことで排気浄化手段の温度上昇、維持を容易とすることが可能となるからである。 In order to solve the above-described problems, the present invention focuses on the mutual positional relationship between exhaust purification means such as catalysts provided in a plurality of exhaust passages through which exhaust from an internal combustion engine flows. By devising the arrangement of each exhaust purification means, it is possible to reduce the overall size of the exhaust purification device, and one exhaust purification means fulfills the function of the heat insulation structure of the other exhaust purification means, thereby purifying the exhaust. This is because the temperature rise and maintenance of the means can be facilitated.
そこで、本発明は、内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関からの排気が流れる複数の排気通路と、前記複数の排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路の排気流量を調整する複数の排気調整弁と、前記複数の排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路を流れる排気の浄化を行う複数の排気浄化手段と、を備え、前記複数の排気浄化手段において、階層的に一の排気浄化手段の周囲を他の排気浄化手段が取り囲み、且つ各排気浄化手段がほぼ同心状に配置されている。 Therefore, the present invention is an exhaust purification device for an internal combustion engine, and is provided in each of a plurality of exhaust passages through which exhaust from the internal combustion engine flows and the plurality of exhaust passages, and a plurality of exhaust passages for adjusting the exhaust flow rate of the exhaust passages Each of the plurality of exhaust passages, and a plurality of exhaust purification means for purifying the exhaust gas flowing through the exhaust passages. Other exhaust purification means surround the exhaust purification means, and the exhaust purification means are arranged substantially concentrically.
上記の内燃機関の排気浄化装置においては、排気通路が複数設けられ、そして各排気通
路にそれぞれ排気調整弁と排気浄化手段が設けられている。従って、各排気通路を流れる排気流量を、換言すると各排気通路に設けられた排気浄化手段に流れ込む排気流量を、対応する排気調整弁によって任意に調整することが可能である。その結果、一の排気浄化手段に流れ込む排気流量を略一定に維持しながら、他の排気浄化手段に残りの排気を流し込むことで、一の排気浄化手段において内燃機関の運転状態に影響されない排気流量の制御が可能となる。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described above, a plurality of exhaust passages are provided, and an exhaust adjustment valve and an exhaust purification means are provided in each exhaust passage. Therefore, the exhaust flow rate flowing through each exhaust passage, in other words, the exhaust flow rate flowing into the exhaust purification means provided in each exhaust passage can be arbitrarily adjusted by the corresponding exhaust adjustment valve. As a result, the exhaust flow rate that is not influenced by the operating state of the internal combustion engine in one exhaust purification unit by flowing the remaining exhaust gas into the other exhaust purification unit while maintaining the exhaust flow rate flowing into one exhaust purification unit substantially constant Can be controlled.
ここで、複数の排気浄化手段において、階層的に一の排気浄化手段の周囲を他の排気浄化手段が取り囲むようにすることで、排気浄化手段の配置に際して空間を効率的に利用することが可能となり、以て排気浄化装置に要する空間、特に排気浄化手段の設置に要する空間の容積を抑制することが可能となりそのダウンサイジングが図られる。また、一の排気浄化手段が他の排気浄化手段によって階層的に取り囲まれることで、他の排気浄化手段が一の排気浄化手段に対する断熱構造体として機能する。その結果、一の排気浄化手段の温度上昇、維持が容易に行われる。 Here, in the plurality of exhaust gas purification means, it is possible to efficiently use the space when arranging the exhaust gas purification means by surrounding the exhaust gas purification means hierarchically with the other exhaust gas purification means. Thus, the volume of the space required for the exhaust purification device, particularly the space required for installation of the exhaust purification means can be suppressed, and downsizing can be achieved. In addition, since one exhaust purification unit is hierarchically surrounded by another exhaust purification unit, the other exhaust purification unit functions as a heat insulating structure for the one exhaust purification unit. As a result, the temperature rise and maintenance of one exhaust purification means can be easily performed.
また、一の排気浄化手段と他の排気浄化手段との配置上の相互関係では、それぞれが同心状に配置されている。このように互いを配置することで、複数の排気浄化手段における熱分布がより均一となるため、熱応力によるひずみの発生等、熱を起因とする各排気浄化手段への負荷が軽減され得る。 Moreover, in the mutual relationship on arrangement | positioning of one exhaust gas purification means and another exhaust gas purification means, each is arrange | positioned concentrically. By arranging each other in this manner, the heat distribution in the plurality of exhaust purification means becomes more uniform, so that the load on each exhaust purification means caused by heat, such as generation of strain due to thermal stress, can be reduced.
そして、上記の内燃機関の排気浄化装置で、前記複数の排気調整弁において、各排気調整弁の開度を制御し、該排気調整弁に対応した排気浄化手段への排気流量を調整する排気調整弁制御手段を、更に備える場合、前記複数の排気浄化手段のうち内側に位置する排気浄化手段の温度を上昇させるとき、前記排気調整弁制御手段は、該内側に位置する排気浄化手段に排気を流入させ、該複数の排気浄化手段のうち外側に位置する排気浄化手段への排気流入を抑制するようにしてもよい。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, in the plurality of exhaust gas control valves, the exhaust gas adjustment valve controls the opening degree of each exhaust gas control valve and adjusts the exhaust gas flow rate to the exhaust gas purification unit corresponding to the exhaust gas control valve. In the case of further comprising a valve control means, when the temperature of the exhaust purification means located inside among the plurality of exhaust purification means is raised, the exhaust control valve control means sends exhaust to the exhaust purification means located inside. It is also possible to suppress the inflow of exhaust gas to the exhaust gas purification means located outside of the plurality of exhaust gas purification means.
排気調整弁制御手段は、各排気通路に設けられた排気調整弁の開度を制御して、その排気調整弁が設けられている排気通路の排気の流量、即ち該排気通路に設けられている排気浄化手段に流入する排気の流量を調整する機能を有する。ここで、複数の排気浄化手段のうち、「内側に位置する排気浄化手段」と「外側に位置する排気浄化手段」においては、両者の相対的な関係において、内側と外側が決定されている。即ち、上述したように、複数の排気浄化手段が階層的に取り囲まれるように設けられている内燃機関の排気浄化装置において、そのうち二つの排気浄化手段の関係において、内側に位置する排気浄化手段と外側に位置する排気浄化手段とが決定されるのであり、以下に記載の発明においても同様である。 The exhaust regulating valve control means controls the opening degree of the exhaust regulating valve provided in each exhaust passage, and is provided in the exhaust passage, that is, the exhaust passage provided with the exhaust regulating valve. It has a function of adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification means. Here, among the plurality of exhaust gas purification means, the “exhaust gas purification means positioned inside” and the “exhaust gas purification means positioned outside” determine the inner side and the outer side in a relative relationship between them. That is, as described above, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided so that a plurality of exhaust gas purification means are hierarchically surrounded, the exhaust gas purification means located on the inner side in relation to the two exhaust gas purification means, The exhaust purification means located outside is determined, and the same applies to the invention described below.
ここで、排気調整弁制御手段によって外側に位置する排気浄化手段よりも内側に位置する排気浄化手段に優先的に排気を流入させる理由は、内側に位置する排気浄化手段の方が、外側に位置する排気浄化手段と比べて、より多くの排気浄化手段に取り囲まれているため、その放熱が抑制され得る。その結果、上記の内燃機関の排気浄化装置においては、内側に位置する排気浄化手段の方がより暖まりやすいため、優先的に内側に位置する排気浄化手段に排気を流入させることで早期の暖機を達成することが可能となる。 Here, the reason why the exhaust gas is preferentially flowed into the exhaust purification means located inside the exhaust purification means located outside by the exhaust adjustment valve control means is that the exhaust purification means located inside is located outside. Since it is surrounded by more exhaust gas purification means than the exhaust gas purification means, the heat dissipation can be suppressed. As a result, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described above, the exhaust gas purification means located on the inner side is more likely to be warmed. Therefore, the exhaust gas is preferentially allowed to flow into the exhaust gas purification means located on the inner side. Can be achieved.
また、内側に位置する排気浄化手段に排気を流入させている際、外側に位置する排気浄化手段への排気の流入は、排気調整弁制御手段によって、完全に中断されているか、もしくはその排気流量が内側に位置する排気浄化手段への排気流量より少なく制御されるのが好ましい。 In addition, when exhaust is flowing into the exhaust purification means located on the inner side, the inflow of exhaust gas to the exhaust purification means located on the outer side is completely interrupted by the exhaust control valve control means, or the exhaust flow rate thereof Is preferably controlled to be less than the exhaust gas flow rate to the exhaust gas purification means located inside.
ここで、上記の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気調整弁制御手段により前記
内側に位置する排気浄化手段に排気を流入させ、その温度を上昇させているとき、前記複数の排気通路のうちいずれかの排気通路の背圧が所定圧を超える場合、該排気調整弁制御手段は、前記外側に位置する排気浄化手段に対応する排気調整弁の開度を大きくし該外側に位置する排気浄化手段への排気流入量を増加させるようにしてもよい。
Here, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, when exhaust gas is caused to flow into the exhaust gas purification unit located inside by the exhaust gas control valve control unit and the temperature thereof is increased, among the plurality of exhaust passages When the back pressure of any of the exhaust passages exceeds a predetermined pressure, the exhaust control valve control means increases the opening of the exhaust control valve corresponding to the exhaust purification means located outside and exhausts the exhaust purification valve located outside. The amount of exhaust flowing into the means may be increased.
排気調整弁制御手段によって内側に位置する排気浄化手段に優先的に排気を流入させている場合、内燃機関の運転状態によっては、外側に位置する排気浄化手段に流入する排気流量が減少することで排気通路の背圧が上昇し、内燃機関の機関負荷が上昇する虞がある。そこで、このような場合には、外側に位置する排気浄化手段への排気流入量を増加させて、排気通路の背圧が過度に上昇するのを抑制する。従って、上記の所定圧とは、内燃機関の機関負荷が上昇すると判断されるときの排気通路における背圧と定義される。 When exhaust is preferentially caused to flow into the exhaust purification means located inside by the exhaust control valve control means, depending on the operating state of the internal combustion engine, the exhaust flow rate flowing into the exhaust purification means located outside may decrease. There is a risk that the back pressure of the exhaust passage will increase and the engine load of the internal combustion engine will increase. Therefore, in such a case, the exhaust inflow amount to the exhaust gas purification means located on the outside is increased to suppress an excessive increase in the back pressure of the exhaust passage. Therefore, the predetermined pressure is defined as the back pressure in the exhaust passage when it is determined that the engine load of the internal combustion engine increases.
また、上記の内燃機関の排気浄化装置で、前記複数の排気調整弁において、各排気調整弁の開度を制御し、該排気調整弁に対応した排気浄化手段への排気流量を調整する排気調整弁制御手段を、更に備える場合、前記内燃機関からの排気温度が所定排気温度以下であるとき、前記排気調整弁制御手段は、前記複数の排気浄化手段のうち内側に位置する排気浄化手段への排気流入を抑制し、該複数の排気浄化手段のうち外側に位置する排気浄化手段に排気を流入させるようにしてもよい。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, in the plurality of exhaust gas control valves, the exhaust gas adjustment valve is configured to control an opening degree of each exhaust gas control valve and adjust an exhaust gas flow rate to an exhaust gas purification unit corresponding to the exhaust gas control valve. In the case where the valve control means is further provided, when the exhaust temperature from the internal combustion engine is equal to or lower than a predetermined exhaust temperature, the exhaust control valve control means supplies the exhaust purification means positioned inside among the plurality of exhaust purification means. The exhaust inflow may be suppressed, and the exhaust may be allowed to flow into the exhaust purification means located outside of the plurality of exhaust purification means.
ここで、排気調整弁制御手段によって内側に位置する排気浄化手段よりも外側に位置する排気浄化手段に優先的に排気を流入させる理由は、内側に位置する排気浄化手段の温度低下を防止するためである。即ち、内側に位置する排気浄化手段の方が、外側に位置する排気浄化手段と比べて、より多くの排気浄化手段に取り囲まれその放熱が抑制され得る。そこで、排気温度が低い場合は外側に位置する排気浄化手段に優先的に排気を流すことで、内側に位置する排気浄化手段の温度が低下するのを防止し得る。従って、上記の所定排気温度とは、内側に位置する排気浄化手段の温度を低下させる程度に低い排気の温度と定義される。 Here, the reason why the exhaust gas is preferentially caused to flow into the exhaust gas purification unit located outside the exhaust gas purification unit positioned inside by the exhaust gas control valve control unit is to prevent the temperature reduction of the exhaust gas purification unit located inside. It is. That is, the exhaust purification means located on the inner side is surrounded by more exhaust purification means than the exhaust purification means located on the outer side, and the heat radiation can be suppressed. Therefore, when the exhaust gas temperature is low, the exhaust gas is preferentially flowed to the exhaust gas purification unit located outside, so that the temperature of the exhaust gas purification unit located inside can be prevented from decreasing. Therefore, the predetermined exhaust temperature is defined as an exhaust temperature that is low enough to lower the temperature of the exhaust purification means located inside.
また、外側に位置する排気浄化手段に排気を流入させている際、内側に位置する排気浄化手段への排気の流入は、温度低下防止の観点から、排気調整弁制御手段によって、完全に中断されているのが好ましい。しかし、内側に位置する排気浄化手段の温度が比較的高温である場合には、多少その温度が低下しても排気浄化能力に支障がない場合がある。そこで、前記排気調整弁制御手段により前記外側に位置する排気浄化手段に排気を流入させているとき、前記内側に位置する排気浄化手段の温度が所定床温を超える場合、該排気調整弁制御手段は、前記内側に位置する排気浄化手段に対応する排気調整弁の開度を大きくし該内側に位置する排気浄化手段への排気流入量を増加させるようにしてもよい。 Further, when exhaust gas is allowed to flow into the exhaust gas purification means located outside, the inflow of exhaust gas to the exhaust gas purification means located inside is completely interrupted by the exhaust gas control valve control means from the viewpoint of preventing a temperature drop. It is preferable. However, when the temperature of the exhaust purification means located on the inside is relatively high, there is a case where there is no problem in the exhaust purification capability even if the temperature is somewhat lowered. Therefore, when exhaust gas is flowing into the exhaust purification means located outside by the exhaust adjustment valve control means, if the temperature of the exhaust purification means located inside exceeds a predetermined bed temperature, the exhaust adjustment valve control means The exhaust adjustment valve corresponding to the exhaust purification means located inside may be increased in opening to increase the amount of exhaust flowing into the exhaust purification means located inside.
即ち、内側に位置する排気浄化手段の温度が低温の排気流入によっても排気浄化能力に支障がないと判定される程度の温度、即ち上記の所定床温である場合は、外側に位置する排気浄化手段だけではなく内側に位置する排気浄化手段にも排気を流し込むことで、外側に位置する排気浄化手段が過度に冷却されないようにするものである。 That is, when the temperature of the exhaust purification means located on the inside is a temperature at which it is determined that there is no problem with the exhaust purification ability even when the low temperature exhaust gas flows, that is, the above-described predetermined floor temperature, the exhaust purification means located on the outside. By exhausting the exhaust gas into not only the means but also the exhaust purification means located inside, the exhaust purification means located outside is prevented from being excessively cooled.
ここで、上記の内燃機関の排気浄化装置において、前記複数の排気浄化手段のそれぞれは、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する場合、前記複数のフィルタのうち内側に位置するフィルタから外側に位置するフィルタの順に、各フィルタに捕集された粒子状物質の酸化除去を行うようにしてもよい。 Here, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, when each of the plurality of exhaust gas purification means has a filter that collects particulate matter in the exhaust gas, from the filter located inside among the plurality of filters. You may make it perform the oxidation removal of the particulate matter collected by each filter in order of the filter located outside.
フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去するためには、フィルタ温度を粒子状物質が酸化除去される温度にまで上昇させる必要がある。そして、温度が上昇させられたフィルタにおいては捕集された粒子状物質が酸化除去されることで、酸化熱が発生する。そこ
で、階層的に形成されているフィルタ(排気浄化手段)において内側から外側に順にフィルタの温度を上昇させていくと、より断熱的な状況の下でフィルタ温度が上昇させられるため、より効率的にフィルタ温度が上昇する。更に、より外側のフィルタはその内側のフィルタの酸化除去における発熱で暖められるため、より容易に外側のフィルタ温度を上昇させることが可能となる。
In order to oxidize and remove the particulate matter collected by the filter, it is necessary to raise the filter temperature to a temperature at which the particulate matter is oxidized and removed. Then, in the filter whose temperature has been raised, the collected particulate matter is oxidized and removed, so that oxidation heat is generated. Therefore, if the temperature of the filter is raised in order from the inside to the outside in the hierarchically formed filter (exhaust gas purification means), the filter temperature is raised under a more adiabatic condition, so that it is more efficient. The filter temperature rises. Furthermore, since the outer filter is warmed by heat generated by oxidation removal of the inner filter, the outer filter temperature can be increased more easily.
また、上記までの内燃機関の排気浄化装置において、前記複数の排気浄化手段のそれぞれは、吸蔵還元型NOx触媒を有する場合、前記複数の吸蔵還元型NOx触媒のうち内側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の高温領域でのNOx浄化率は、該複数の吸蔵還元型NOx触媒のうち外側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の高温領域でのNOx浄化率と比べて大きくなるようにしてもよい。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as described above, when each of the plurality of exhaust gas purification means has a storage reduction type NOx catalyst, the storage reduction type NOx located inside of the plurality of storage reduction type NOx catalysts. The NOx purification rate in the high temperature region of the catalyst may be larger than the NOx purification rate in the high temperature region of the NOx storage reduction catalyst located outside of the plurality of NOx storage reduction catalysts.
上述したように、内側に位置する吸蔵還元型NOx触媒(排気浄化手段)は、外側に位置する吸蔵還元型NOx触媒と比べて、より断熱効果が得られる状況下にある。従って、内側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の温度は、外側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の温度に比べて、平均的に高くなる。そこで、上記のように内側と外側の吸蔵還元型NOx触媒において高温領域でのNOx浄化率を違えることで、吸蔵還元型NOx触媒における温度分布に応じたNOx浄化を達成することが可能となる。換言すると、高温領域でのNOx浄化率を違えることで、内側と外側の吸蔵還元型NOx触媒のNOx浄化性能が平準化される。 As described above, the NOx storage reduction catalyst (exhaust gas purification means) located on the inner side is in a situation where a more adiabatic effect can be obtained than the NOx storage reduction catalyst located on the outer side. Therefore, the temperature of the NOx storage reduction catalyst located on the inner side becomes higher on average than the temperature of the NOx storage reduction catalyst located on the outer side. Therefore, by changing the NOx purification rate in the high temperature region between the inner and outer storage reduction type NOx catalysts as described above, it is possible to achieve NOx purification according to the temperature distribution in the storage reduction type NOx catalyst. In other words, by changing the NOx purification rate in the high temperature region, the NOx purification performance of the inner and outer NOx storage reduction catalysts is leveled.
また、上記までの内燃機関の排気浄化装置において、前記複数の排気浄化手段のそれぞれは、吸蔵還元型NOx触媒を有する場合、前記複数の吸蔵還元型NOx触媒のうち内側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の低温領域でのNOx浄化率は、該複数の吸蔵還元型NOx触媒のうち外側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の低温領域でのNOx浄化率と比べて大きくなるようにしてもよい。 Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as described above, when each of the plurality of exhaust gas purification means has a storage reduction type NOx catalyst, the storage reduction type NOx located inside of the plurality of storage reduction type NOx catalysts. The NOx purification rate in the low temperature region of the catalyst may be larger than the NOx purification rate in the low temperature region of the NOx storage reduction catalyst located outside of the plurality of NOx storage reduction catalysts.
上述したように、内側に位置する吸蔵還元型NOx触媒は、外側に位置する吸蔵還元型NOx触媒と比べて、より断熱効果が得られる状況下にあるため、その温度は上昇しやすい。そこで、温度上昇しやすい内側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の低温領域でのNOx浄化率をより高めることで、排気浄化装置として、より低い温度の排気の浄化を行い得る。一方で、温度上昇しにくい外側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の高温側のNOx浄化率を高めることで、排気浄化装置として、より高い温度の排気の浄化を行い得る。 As described above, the NOx storage reduction catalyst located on the inner side is in a situation where a more adiabatic effect can be obtained as compared to the NOx storage reduction catalyst located on the outer side, and therefore its temperature is likely to rise. Therefore, by increasing the NOx purification rate in the low temperature region of the NOx storage reduction catalyst located on the inner side where the temperature is likely to rise, the exhaust purification device can purify exhaust at a lower temperature. On the other hand, by increasing the NOx purification rate on the high temperature side of the NOx storage reduction catalyst located on the outside where the temperature is unlikely to rise, the exhaust purification device can purify exhaust at a higher temperature.
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路、前記排気調整弁、前記排気浄化手段はそれぞれ二個ずつ設けられてもよい。即ち、内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関からの排気が流れる二つの排気通路と、前記二つの排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路の排気流量を調整する二つの排気調整弁と、前記二つの排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路を流れる排気の浄化を行う二つの排気浄化手段と、を備え、前記二つの排気浄化手段において、階層的に一の排気浄化手段の周囲を他の排気浄化手段が取り囲み、且つ各排気浄化手段が同心状に配置されている。そして、上述した排気調整弁制御手段による排気流量の制御が行われる。 Here, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described above, two exhaust passages, two exhaust adjustment valves, and two exhaust gas purification means may be provided. That is, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, which is provided in each of two exhaust passages through which exhaust from the internal combustion engine flows and the two exhaust passages, and two exhaust control valves for adjusting the exhaust flow rate of the exhaust passages And two exhaust purification means provided in each of the two exhaust passages for purifying the exhaust gas flowing through the exhaust passage. In the two exhaust purification means, one of the exhaust purification means is hierarchically arranged. Other exhaust purification means surround the periphery, and each exhaust purification means is arranged concentrically. Then, the exhaust flow rate is controlled by the above-described exhaust regulating valve control means.
並列的な複数の排気通路を有する内燃機関の排気浄化装置において、そのサイズを可及的にコンパクト化するとともに、排気通路に設けられた排気浄化のための触媒の温度上昇、維持を容易とすることが可能となる。 In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a plurality of parallel exhaust passages, the size of the exhaust gas purification device is made as small as possible and the temperature of a catalyst for exhaust gas purification provided in the exhaust passage is easily increased and maintained. It becomes possible.
ここで、本発明に内燃機関の排気浄化装置の実施の形態について図面に基づいて説明す
る。
Here, an embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described based on the drawings.
図1は、本発明に係る内燃機関1の排気浄化装置の概略構成を表す図である。内燃機関1で発生した排気は、排気通路へと送られる。本発明に係る排気浄化装置の排気通路は、先ず内側排気通路2と外側排気通路3との二本の排気通路で構成される。内側排気通路2の途中には、排気浄化を行う内側排気浄化手段が設けられ、それは内側酸化触媒6と内側フィルタ8とで構成されている。内側酸化触媒6は排気中の未燃燃料成分等を酸化する酸化触媒であり、内側フィルタ8は主に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって吸蔵還元型NOx触媒(以下、「NOx触媒」という。)が担持されているフィルタである。また、内側フィルタ8は内側酸化触媒6の下流側に位置している。一方で、外側排気通路3の途中には、排気浄化を行う外側排気浄化手段が設けられ、それは外側酸化触媒7と外側フィルタ9とで構成されている。外側酸化触媒7は排気中の未燃燃料成分等を酸化する酸化触媒であり、外側フィルタ9は主に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであってNOx触媒が担持されているフィルタである。また、外側フィルタ9は外側酸化触媒7の下流側に位置している。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust emission control device for an internal combustion engine 1 according to the present invention. Exhaust gas generated in the internal combustion engine 1 is sent to the exhaust passage. The exhaust passage of the exhaust emission control device according to the present invention is first composed of two exhaust passages, an
ここで、内側排気浄化手段は、外側排気浄化手段にその周囲を取り囲まれるように配置されている。具体的には、内側酸化触媒6の周囲には外側酸化触媒7がそれを取り囲むように同心状に配置され、内側フィルタ8の周囲には外側フィルタ9がそれを取り囲むように同心状に配置されている。また、内側フィルタ8に担持されたNOx触媒の高温領域でのNOx浄化率は、外側フィルタ9に担持されたNOx触媒の高温領域でのNOx浄化率より大きくなるように設定されている。
Here, the inner exhaust purification means is disposed so as to be surrounded by the outer exhaust purification means. Specifically, the
更に、内側酸化触媒6の上流側の内側排気通路2には、排気中に燃料を添加する内側燃料添加弁4が設けられ、外側酸化触媒7の上流側の外側排気通路3には、排気中に燃料を添加する外側燃料添加弁5が設けられている。更に、内側フィルタ8の下流側の内側排気通路2には、該内側排気通路2を流れる排気の流量を調整する内側排気調整弁10が設けられ、外側フィルタ9の下流側の外側排気通路3には、該外側排気通路3を流れる排気の流量を調整する外側排気調整弁11が設けられている。そして、内側排気調整弁10と外側排気調整弁11との下流側で、内側排気通路2と外側排気通路3とは合流し、排気通路12となる。
Further, the
また、図1に示す内燃機関1の排気浄化装置には、該内燃機関1や排気浄化装置の各要素を制御するための電子制御ユニット(以下、「ECU」という)20が併設されている。このECU20は、CPUの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するROM、RAM等を備えており、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。
1 is provided with an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 20 for controlling each element of the internal combustion engine 1 and the exhaust purification device. The
ここで、内側排気調整弁10および外側排気調整弁11は、ECU20からの制御信号によってその開度が調整される。即ち、ECU20からの指令によって、各排気調整弁の開度が調整され、各排気通路を流れる排気の流量、即ち各酸化触媒や各フィルタに流れ込む排気の流量が調整される。
Here, the opening degree of the inner
更に、内側酸化触媒6と内側フィルタ8との間、外側酸化触媒7と外側フィルタ9との間、内側フィルタ8の下流側、および外側フィルタ9の下流側にそれぞれ排気温度を検出する排気温度センサ30、31、32、33が設けられている。そして、それぞれの排気温度センサはECU20と電気的に接続されており、ECU20各部位における排気温度を検出し、それより各フィルタに流れ込む排気温度や各フィルタの温度等を推定することが可能となる。
Further, exhaust temperature sensors that detect exhaust temperatures between the inner oxidation catalyst 6 and the
このように構成される内燃機関1の排気浄化装置は、内側排気通路2が外側排気通路3に取り囲まれている構造となっているため、そのサイズは可及的にコンパクト化されている。即ち、内側排気通路2と外側排気通路3を単純に並列に並べるよりも、排気浄化装置のサイズをより小さくし、車輌等への搭載性が向上する。尚、本実施例においては、内側排気通路2と外側排気通路3の二本だが、三本以上の排気通路を本実施例のごとく階層的に設けてもよい。
The exhaust emission control device for the internal combustion engine 1 configured as described above has a structure in which the
また、内燃機関1から排出された排気は、内側排気通路2および外側排気通路3に流れ込み、それぞれの設けられた内側排気浄化手段と外側排気浄化手段によって排気の浄化が行われる。例えば、内側酸化触媒6や外側酸化触媒7によって排気中の未燃燃料成分が酸化されたり、内側フィルタ8および外側フィルタ9によって排気中の粒子状物質が捕集されるとともに、それぞれに担持されているNOx触媒によってNOxの還元浄化が行われたりする。
Further, the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 flows into the
ここで、各酸化触媒や各フィルタによる排気浄化を効率的に行うためには、酸化触媒やNOx触媒が触媒機能を発揮し得る活性温度に達している必要があり、またフィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去するためにはフィルタ温度を目的とする温度まで上昇させる必要がある。そこで、内燃機関1の排気浄化装置におけるフィルタの温度上昇の制御に関する一例を図2に示す。図2は、フィルタの温度上昇のための排気調整弁の制御(以下、「排気調整弁制御」という。)に関するフローチャートである。尚、本実施例における排気調整弁制御は、ECU20によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
Here, in order to efficiently perform exhaust purification using each oxidation catalyst or each filter, the oxidation catalyst or the NOx catalyst needs to reach an activation temperature at which the catalytic function can be exhibited, and is collected by the filter. In order to oxidize and remove particulate matter, it is necessary to raise the filter temperature to a target temperature. An example relating to the control of the temperature rise of the filter in the exhaust emission control device of the internal combustion engine 1 is shown in FIG. FIG. 2 is a flowchart regarding control of the exhaust adjustment valve (hereinafter referred to as “exhaust adjustment valve control”) for increasing the temperature of the filter. The exhaust gas control valve control in this embodiment is a routine that is repeatedly executed by the
S101では、内燃機関1が運転状態にあるか否かが判定される。即ち、内燃機関1から排気の排出が行われているか否かが判定される。内燃機関1が運転状態にあると判定されるとS102へ進み、内燃機関1が運転状態にないと判定されると本制御を終了する。 In S101, it is determined whether or not the internal combustion engine 1 is in an operating state. That is, it is determined whether or not exhaust gas is discharged from the internal combustion engine 1. If it is determined that the internal combustion engine 1 is in the operating state, the process proceeds to S102, and if it is determined that the internal combustion engine 1 is not in the operating state, this control is terminated.
S102では、内側フィルタ8の温度がライトオフ温度より低いか否かが判定される。内側フィルタ8の温度は、排気温度センサ32によって検出される、内側フィルタ8から排出される排気の温度に基づいて推定される。ここで、ライトオフ温度とは、内側フィルタ8に担持されたNOx触媒が活性状態となる温度である。従って、S102では内側フィルタ8に担持されたNOx触媒の活性状態が判定される。内側フィルタ8の温度がライトオフ温度より低いとき、即ちNOx触媒が活性状態にないときはS103へ進む。一方で、内側フィルタ8の温度がライトオフ温度より低くないときは本制御を終了する。
In S102, it is determined whether or not the temperature of the
S103では、外側排気調整弁11を全閉することが可能か否かが判定される。後述するように、内側フィルタ8の昇温は内燃機関1からの排気を優先的に内側フィルタ8に流し込むことで行われる。このとき、外側排気調整弁11を全閉とすることで、排気通路の背圧が上昇し内燃機関の機関負荷が大きく上昇するのは好ましくない。そこで、内燃機関1の運転状態が、外側排気調整弁11を全閉することが可能な運転状態であるか、換言すると外側排気調整弁11を全閉することで排出される排気量が、機関負荷が大きく上昇しない程度の量であるかが判定される。外側排気調整弁11を全閉することが可能であると判定されるとS104へ進み、外側排気調整弁11を全閉することが可能でないと判定されるとS107へ進む。
In S103, it is determined whether or not the outer
S104では、内側フィルタ8の温度が、内側フィルタ8に流れ込む排気温度より低いか否かが判定される。即ち、内側フィルタ8の温度を排気温度によって上昇させることが可能か否かが判定される。ここで、該排気温度として、排気温度センサ30によって検出された排気温度が用いられる。内側フィルタ8の温度が排気温度より低いと判定されると
S105へ進み、内側フィルタ8の温度が排気温度より低くないと判定されるとS108へ進む。
In S104, it is determined whether or not the temperature of the
S105では、内側排気調整弁10の開度を全開とし、その後S106へ進み、外側排気調整弁11の開度を全閉として、本制御を終了する。また、S107では、内側排気調整弁10および外側排気調整弁11の開度をともに全開として、本制御を終了する。また、S108では、外側排気調整弁11の開度を全開として、本制御を終了する。
In S105, the opening degree of the inner
本制御においては、先ず、S105およびS106の処理によって、内側フィルタ8の昇温を図るときは、内燃機関1からの排気を外側フィルタ9には流さずに、内側フィルタ8に優先的に流す。内側フィルタ8は外側フィルタ9に取り囲まれるように配置されているため、外側フィルタ9に比べて放熱量が少ない。従って、外側フィルタ9に比べて早期に温度が上昇しやすく、温度維持も容易である。そこで、内側フィルタ8に排気を優先的に流すことで、排気浄化装置の排気浄化能力を早期に立ち上げることが可能となる。また、また、内側フィルタ8に担持されたNOx触媒の高温領域でのNOx浄化率は、外側フィルタ9に担持されたNOx触媒の高温領域でのNOx浄化率より大きくなるように設定されているため、内側フィルタ8と外側フィルタ9における温度分布に応じたNOx浄化を行うことが可能となる。
In this control, first, when the temperature of the
次に、S107の処理によっては、内燃機関1の排気通路における背圧上昇を回避するべく、内側排気調整弁10と外側排気調整弁11の開度が全開にされる。この際は、内側フィルタ8と外側フィルタ9の温度上昇を図りつつ、背圧上昇の回避が行われる。また、S108の処理が行われる場合は、内側フィルタ8の温度は十分に上昇していることを意味しているため、S108の処理によっては外側フィルタ9の温度上昇が行われる。このとき、外側フィルタ9は排気の熱によって温度上昇されるとともに、内包している内側フィルタ8から伝播する熱によっても温度上昇される。
Next, depending on the processing of S107, the opening degree of the inner
本制御によると、並列的に設けられた内側排気通路2と外側排気通路3を有する内燃機関1の排気浄化装置において、NOx触媒の担持された内側フィルタ8および外側フィルタ9の温度上昇、維持が容易となる。
According to this control, in the exhaust purification device of the internal combustion engine 1 having the
また、本実施例においては、内側フィルタ8に担持されたNOx触媒の高温領域でのNOx浄化率は、外側フィルタ9に担持されたNOx触媒の高温領域でのNOx浄化率より大きくなるように設定されているが、これに代えて、内側フィルタ8に担持されたNOx触媒の低温領域でのNOx浄化率を、外側フィルタ9に担持されたNOx触媒の低温領域でのNOx浄化率より大きくなるように設定してもよい。このようにすることで、内側フィルタ8と外側フィルタ9によってより幅広い温度領域で排気中のNOx浄化が可能となる。
In the present embodiment, the NOx purification rate in the high temperature region of the NOx catalyst supported on the
次に、図1に示す内燃機関1の排気浄化装置において行う排気調整弁制御の別の実施例について、図3に基づいて説明する。尚、本実施例における排気調整弁制御は、ECU20によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図3において、図2に示す排気調整弁制御と同一の処理については、同一の参照番号を付することで詳細な説明は省略する。
Next, another embodiment of the exhaust regulating valve control performed in the exhaust purification device of the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 will be described based on FIG. The exhaust gas control valve control in this embodiment is a routine that is repeatedly executed by the
本実施例においては、S103の処理に代わってS201の処理が行われる。S201では、外側排気調整弁11の限界開度が算出される。ここで、限界開度とは、仮に内側排気調整弁10を全開とし外側排気調整弁11を全閉としたときに発生する排気通路の背圧が、機関負荷が比較的高くなる所定圧より高くなると判定される場合に、その背圧を所定
圧まで低下させるために必要な外側排気調整弁11の開度をいう。従って、この限界開度は、内燃機関1から排出される排気量に関連する内燃機関1の運転状態に基づいて決定される。S201の処理が終了すると、S104へ進む。尚、S103の処理が無くなるため、併せてS107の処理も無くなる。
In the present embodiment, the process of S201 is performed instead of the process of S103. In S201, the limit opening of the outer
また、本制御においては、S105の処理が終了すると、S202へ進む。S202では、S201で算出された限界開度に基づいて、外側排気調整弁11の開度が調整される。S202の処理後、本制御を終了する。
In this control, when the process of S105 is completed, the process proceeds to S202. In S202, the opening degree of the outer
本制御においては、内側フィルタ8の温度上昇を行うとき、S105およびS202の処理によって、排気浄化装置の排気浄化能力を早期に立ち上げることが可能となるとともに、排気通路における背圧の過度な上昇も回避することが可能となる。
In this control, when the temperature of the
次に、図1に示す内燃機関1の排気浄化装置において行う排気調整弁制御の別の実施例について、図4に基づいて説明する。尚、本実施例における排気調整弁制御は、ECU20によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図4において、図2および図3に示す排気調整弁制御と同一の処理については、同一の参照番号を付することで詳細な説明は省略する。
Next, another embodiment of the exhaust regulating valve control performed in the exhaust purification device of the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 will be described based on FIG. The exhaust gas control valve control in this embodiment is a routine that is repeatedly executed by the
本実施例においては、S108の処理に代わってS301からS303の処理が行われる。本制御では、S104で内側フィルタ8の温度が排気温度より低くないと判定されると、S301に進む。S301では、内側フィルタ8に流入する排気温度が所定排気温度TEXより低いか否かが判定される。ここで、所定排気温度TEXとは、排気が温度上昇した内側フィルタ8に流れ込んだとき、それに担持されたNOx触媒の活性が弱まる程度の低温の排気温度である。従って、S301では、低温の排気を内側フィルタ8に流し込むことで、フィルタ8の活性が低下するか否かを判定する。該排気温度が所定排気温度TEXより低いと判定されると、S302へ進む。一方で、排気温度が所定排気温度TEXより低くないと判定されると、本制御を終了する。
In the present embodiment, the processes from S301 to S303 are performed instead of the process of S108. In this control, if it is determined in S104 that the temperature of the
S302では、内側排気調整弁10の開度が調整される。即ち、排気温度が比較的低いため、この排気が内側フィルタ8に流れ込んで内側フィルタ8の温度が低下しないように、内側フィルタ8への排気の流入量を抑制すべく内側排気調整弁10の開度が調整される。S302の処理が終了すると、S303へ進む。S303では、外側排気調整弁11の開度を全開とし、本制御を終了する。
In S302, the opening degree of the inner
本制御においては、内側フィルタ8の温度上昇を行うとき、S105およびS202の処理によって、排気浄化装置の排気浄化能力を早期に立ち上げることが可能となるとともに、排気通路における背圧の過度な上昇も回避することが可能となる。更に、排気温度が比較的低いとき、外側フィルタ9に優先的に排気を流すことで内側フィルタ8の温度低下を抑制することも可能となる。
In this control, when the temperature of the
次に、図1に示す内燃機関1の排気浄化装置において行う排気調整弁制御の別の実施例について、図5に基づいて説明する。尚、本実施例における排気調整弁制御は、ECU20によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図5において、図2、図3および図4に示す排気調整弁制御と同一の処理については、同一の参照番号を付することで詳細な説明は省略する。
Next, another embodiment of the exhaust regulating valve control performed in the exhaust purification device of the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 will be described based on FIG. The exhaust gas control valve control in this embodiment is a routine that is repeatedly executed by the
本制御では、S102で内側フィルタ8の温度がライトオフ温度より低くないと判定さ
れると、S401に進む。S401では、内側フィルタ8の温度が所定床温TFより高いか否かが判定される。ここで、所定床温TFとは、内側フィルタ8に担持されたNOx触媒の活性が低下しない温度であって、具体的にはライトオフ温度より若干高い温度である。内側フィルタ8の温度が所定床温TFより高いと判定されるとS402へ進み、一方で内側フィルタ8の温度が所定床温TFより高くないと判定されると本制御を終了する。
In this control, if it is determined in S102 that the temperature of the
S402では、外側フィルタ9の温度がライトオフ温度より低いか否かが判定される。外側フィルタ9の温度は、排気温度センサ33によって検出される、外側フィルタ9から排出される排気の温度に基づいて推定される。よって、S402では外側フィルタ9に担持されたNOx触媒の活性状態が判定される。外側フィルタ9の温度がライトオフ温度より低いとき、即ちNOx触媒が活性状態にないときはS403へ進む。一方で、外側フィルタ9の温度がライトオフ温度より低くないときは本制御を終了する。
In S402, it is determined whether or not the temperature of the
S403では、内側フィルタ8の低下可能温度dTが算出される。低下可能温度dTとは、内側フィルタ8に比較的低温の排気が流れ込んでもその床温がライトオフ温度より高い温度を維持し得る場合における、内側フィルタ8の有する温度のマージンである。即ち、比較的低温の排気が流れ込んでもdT分の温度マージンが内側フィルタ8にはあるため、内側フィルタ8は活性を失わないことになる。S403の処理が終了すると、S404へ進む。
In S403, the temperature dT that can be lowered of the
S404では、S403で算出された低下可能温度dTに対応する内側排気調整弁10の開度が算出される。この開度算出にあたっては、内側フィルタ8に流入する排気温度や排気流量が考慮される。例えば、排気温度が低くなるほど、もしくは排気流量が多くなるほど、一定の低下可能温度dTに対応する内側排気調整弁10の開度は小さくなる。S404の処理が終了すると、S405へ進む。
In S404, the opening degree of the inner
S405では、S404で算出された開度に基づいて、内側排気調整弁10の開度が調整される。その後、S405へ進み、外側排気調整弁11の開度が全開にされ、本制御を終了する。
In S405, the opening of the inner
本制御によると、図4に示した排気調整弁制御の効果に加えて、内側フィルタ8の温度をライトオフ温度より低下させずに、外側フィルタ9の温度が過度に低下するのを回避することが可能となる。
According to this control, in addition to the effect of the exhaust regulating valve control shown in FIG. 4, it is possible to avoid the temperature of the
次に、図1に示す内燃機関1の排気浄化装置において行う排気調整弁制御の別の実施例について、図6に基づいて説明する。尚、本実施例における排気調整弁制御は、ECU20によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
Next, another embodiment of the exhaust regulating valve control performed in the exhaust purification device of the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 will be described based on FIG. The exhaust gas control valve control in this embodiment is a routine that is repeatedly executed by the
S501では、S101と同様に、内燃機関1が運転状態にあるか否かが判定される。内燃機関1が運転状態にあると判定されるとS502へ進み、内燃機関1が運転状態にないと判定されると本制御を終了する。 In S501, as in S101, it is determined whether or not the internal combustion engine 1 is in an operating state. When it is determined that the internal combustion engine 1 is in the operating state, the process proceeds to S502, and when it is determined that the internal combustion engine 1 is not in the operating state, this control is terminated.
S502では、内側フィルタ8および外側フィルタ9において、捕集された粒子状物質量が所定量を超えて粒子状物質の酸化除去を行うフィルタの再生が必要か否かが判定される。具体的には、内燃機関1で消費された燃料量や内燃機関1の運転履歴、各フィルタを流れた排気流量等に基づいて、内側フィルタ8および外側フィルタ9に捕集された粒子状物質量を推定し、それらが基準値である所定量を上回った場合には各フィルタの再生が必要であると判定される。フィルタの再生が必要であると判定されるとS503へ進み、フィルタの再生が必要ではないと判定されると本制御を終了する。
In S502, in the
S503では、内側フィルタ8の再生が実行される。具体的には、内側燃料添加弁4より排気中に燃料が添加されるとともに、内側排気調整弁10を内側フィルタ8の温度が過度に昇温しない程度に閉じる。このようにすることで、内側酸化触媒6や内側フィルタ8における排気流量が極めて低い状態となり、効率的に、捕集された粒子状物質の酸化除去が行われる。S503の処理が終了すると、S504へ進む。
In S503, regeneration of the
S504では、外側フィルタ9が再生可能状態にあるか否か、即ち、外側フィルタ9に捕集された粒子状物質が酸化除去可能程度に、外側フィルタ9の温度が上昇しているか否かが判定される。具体的には、排気温度センサ33によって検出される、外側フィルタ9から排出される排気温度に基づいて外側フィルタ9が再生可能状態にあるか否かが判定される。外側フィルタ9が再生可能状態にあると判定されるとS507へ進み、外側フィルタ9が再生可能状態にないと判定されるとS505へ進む。
In S504, it is determined whether or not the
S505では、内側フィルタ8に流れ込む排気流量を減らし、外側フィルタ9に流れ込む排気流量を増やすべく内側排気調整弁10と外側排気調整弁11の開度が調整される。S505の処理が終了すると、S506へ進む。
In S505, the opening amounts of the inner
S506では、外側フィルタ9の昇温が実行される。具体的には、外側燃料添加弁5から排気中に燃料が添加されて外側酸化触媒7で酸化熱を発生させ排気温度を上昇させる。これにより、外側フィルタ9に流れ込む排気温度を上昇させて、外側フィルタ9の温度上昇を行う。
In S506, the temperature of the
S507では、内側フィルタ8の場合と同じように、外側フィルタ9の再生を実行する。具体的には、外側燃料添加弁5より排気中に燃料が添加されるとともに、外側排気調整弁11を外側フィルタ9の温度が過度に昇温しない程度に閉じる。S507の処理後、本制御を終了する。
In S507, as in the case of the
本制御によると、図1に示す内燃機関1の排気浄化装置におけるフィルタの再生にあたって、外側フィルタ9より内側フィルタ8を優先的に再生させる。内側フィルタ8は外側フィルタ9に取り囲まれるように設けられているため放熱量が少なくなり、効率的に内側フィルタ8の再生が行われる。また、内側フィルタ8の再生時に発生した熱によって外側フィルタ9が暖められるため、その後の外側フィルタ9の再生も円滑に行われる。
According to this control, the
1・・・・内燃機関
2・・・・内側排気通路
3・・・・外側排気通路
4・・・・内側燃料添加弁
5・・・・外側燃料添加弁
6・・・・内側酸化触媒
7・・・・外側酸化触媒
8・・・・内側フィルタ
9・・・・外側フィルタ
10・・・・内側排気調整弁
11・・・・外側排気調整弁
12・・・・排気通路
20・・・・ECU
30・・・・排気温度センサ
31・・・・排気温度センサ
32・・・・排気温度センサ
33・・・・排気温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ....
30 ...
Claims (9)
前記複数の排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路の排気流量を調整する複数の排気調整弁と、
前記複数の排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路を流れる排気の浄化を行う複数の排気浄化手段と、を備え、
前記複数の排気浄化手段において、階層的に一の排気浄化手段の周囲を他の排気浄化手段が取り囲み、且つ各排気浄化手段がほぼ同心状に配置されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A plurality of exhaust passages through which exhaust from the internal combustion engine flows;
A plurality of exhaust adjustment valves provided in each of the plurality of exhaust passages for adjusting the exhaust flow rate of the exhaust passages;
A plurality of exhaust gas purification means provided in each of the plurality of exhaust passages for purifying exhaust gas flowing through the exhaust passage;
The exhaust gas of the internal combustion engine characterized in that, in the plurality of exhaust gas purification means, one exhaust gas purification means is hierarchically surrounded by other exhaust gas purification means, and each of the exhaust gas purification means is arranged substantially concentrically. Purification equipment.
前記複数の排気浄化手段のうち内側に位置する排気浄化手段の温度を上昇させるとき、前記排気調整弁制御手段は、該内側に位置する排気浄化手段に排気を流入させ、該複数の排気浄化手段のうち外側に位置する排気浄化手段への排気流入を抑制することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 In the plurality of exhaust gas control valves, the exhaust gas control valve further includes an exhaust gas control valve control unit that controls an opening degree of each exhaust gas control valve and adjusts an exhaust gas flow rate to an exhaust gas purification unit corresponding to the exhaust gas control valve,
When the temperature of the exhaust purification means located inside among the plurality of exhaust purification means is raised, the exhaust control valve control means causes the exhaust to flow into the exhaust purification means located inside, and the plurality of exhaust purification means 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein exhaust gas flowing into an exhaust gas purification unit located outside is suppressed.
前記内燃機関からの排気温度が所定排気温度以下であるとき、前記排気調整弁制御手段は、前記複数の排気浄化手段のうち内側に位置する排気浄化手段への排気流入を抑制し、該複数の排気浄化手段のうち外側に位置する排気浄化手段に排気を流入させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 In the plurality of exhaust gas control valves, the exhaust gas control valve further includes an exhaust gas control valve control unit that controls an opening degree of each exhaust gas control valve and adjusts an exhaust gas flow rate to an exhaust gas purification unit corresponding to the exhaust gas control valve,
When the exhaust gas temperature from the internal combustion engine is equal to or lower than a predetermined exhaust gas temperature, the exhaust gas control valve control unit suppresses the inflow of exhaust gas to the exhaust gas purification unit located inside of the plurality of exhaust gas purification units, and The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas is caused to flow into an exhaust gas purification means located outside of the exhaust gas purification means.
前記複数のフィルタのうち内側に位置するフィルタから外側に位置するフィルタの順に、各フィルタに捕集された粒子状物質の酸化除去を行うことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Each of the plurality of exhaust purification means has a filter that collects particulate matter in the exhaust,
2. The exhaust gas of an internal combustion engine according to claim 1, wherein oxidation removal of particulate matter collected by each filter is performed in the order of the filter located inside from the filter located inside among the plurality of filters. Purification equipment.
前記複数の吸蔵還元型NOx触媒のうち内側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の高温領域でのNOx浄化率は、該複数の吸蔵還元型NOx触媒のうち外側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の高温領域でのNOx浄化率と比べて大きいことを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 Each of the plurality of exhaust purification means has an NOx storage reduction catalyst,
Of the plurality of NOx storage reduction catalysts, the NOx purification rate in the high temperature region of the NOx storage reduction catalyst located inside is the high temperature of the NOx storage reduction catalyst located outside of the NOx storage reduction catalyst. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust gas purification ratio is larger than a NOx purification rate in a region.
前記複数の吸蔵還元型NOx触媒のうち内側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の低温領域でのNOx浄化率は、該複数の吸蔵還元型NOx触媒のうち外側に位置する吸蔵還元型NOx触媒の低温領域でのNOx浄化率と比べて大きいことを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 Each of the plurality of exhaust purification means has an NOx storage reduction catalyst,
Among the plurality of NOx storage reduction catalysts, the NOx purification rate in the low temperature region of the NOx storage reduction catalyst located inside is the low temperature of the NOx storage reduction catalyst located outside of the NOx storage reduction catalyst. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust gas purification ratio is larger than a NOx purification rate in a region.
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