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JP2010001779A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2010001779A
JP2010001779A JP2008160378A JP2008160378A JP2010001779A JP 2010001779 A JP2010001779 A JP 2010001779A JP 2008160378 A JP2008160378 A JP 2008160378A JP 2008160378 A JP2008160378 A JP 2008160378A JP 2010001779 A JP2010001779 A JP 2010001779A
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adsorbent
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catalyst
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公一 依田
Takaaki Ito
隆晟 伊藤
Keisuke Sano
啓介 佐野
Kazuhiro Wakao
和弘 若尾
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、吸着材から吸着対象成分等の特定の成分を脱離させる脱離動作時に、脱離熱に起因する排気ガスの温度低下によって、吸着材の下流側に配置された触媒の浄化能力が低下するのを良好に回避することを目的とする。
【解決手段】内燃機関10の主排気通路14を迂回するバイパス通路20に配置され、排気ガス中に含まれる特定の成分(HC、NOx)を吸着する吸着材24を備える。当該吸着材24よりも下流側の主排気通路14に配置され、排気ガスを浄化可能な触媒18を備える。この触媒18に、当該触媒18の浄化率が高くなる特定の浄化温度範囲で相転移を起こす潜熱型蓄熱材18aを備える。この潜熱型蓄熱材18aの潜熱容量Clatが、上記相転移に要する総熱量が吸着材24から上記特定の成分が脱離する際の総脱離熱量Cdesorp以上となるように設定する。
【選択図】図2
The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine, and in the desorption operation for desorbing a specific component such as a component to be adsorbed from the adsorbent, the adsorbent is caused by the temperature drop of the exhaust gas caused by the desorption heat. It is an object to satisfactorily avoid a decrease in the purification capacity of the catalyst disposed on the downstream side of the catalyst.
An adsorbent is provided in a bypass passage that bypasses a main exhaust passage of an internal combustion engine and adsorbs specific components (HC, NOx) contained in the exhaust gas. A catalyst 18 that is disposed in the main exhaust passage 14 on the downstream side of the adsorbent 24 and can purify the exhaust gas is provided. The catalyst 18 is provided with a latent heat storage material 18a that undergoes phase transition in a specific purification temperature range in which the purification rate of the catalyst 18 is high. The latent heat capacity C lat of the latent heat type heat storage material 18 a is set so that the total heat amount required for the phase transition is equal to or greater than the total desorption heat amount C desorb when the specific component is desorbed from the adsorbent 24.
[Selection] Figure 2

Description

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

従来、例えば特許文献1には、メイン通路から分岐するバイパス通路に、排気の温度を抑制する蓄熱材、排気の炭化水素をトラップする吸着材、およびヒータ付き触媒を備える内燃機関の排気浄化装置が開示されている。この従来の排気浄化装置では、メイン通路に配置されたメイン触媒が未だ活性化していない始動直後には、切替バルブを操作してバイパス通路に排気を導くようにすることで、吸着材に炭化水素を吸着させるようにしている。そして、メイン触媒が活性化した後において、ヒータ付き触媒がヒータによる加熱によって活性温度になった際に、切替バルブを操作してバイパス通路に高温の排気を導くようにすることで、吸着材から炭化水素を脱離させるようにしている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that includes, in a bypass passage branched from a main passage, a heat storage material that suppresses the temperature of exhaust gas, an adsorbent that traps exhaust hydrocarbons, and a catalyst with a heater. It is disclosed. In this conventional exhaust purification device, immediately after the start-up when the main catalyst arranged in the main passage is not yet activated, the switching valve is operated to guide the exhaust to the bypass passage, so that the adsorbent has hydrocarbons. Is adsorbed. Then, after the main catalyst is activated, when the catalyst with a heater reaches the activation temperature due to the heating by the heater, the switching valve is operated to guide the high-temperature exhaust to the bypass passage, so that the adsorbent Hydrocarbons are desorbed.

特開平10−184346号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-184346 特開平5−79319号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-79319 特開平5−59937号公報JP-A-5-59937 特開平11−125113号公報JP 11-125113 A

ところで、吸着材に吸着されていた炭化水素などの吸着対象成分や水分などの吸着阻害成分が吸着材から脱離する際には、脱離反応に伴う脱離熱の影響によって、吸着材を通過した排気ガスの温度が低下してしまう。その結果、吸着材の下流側に配置された触媒に流入する排気ガスの温度が低下することになるので、当該触媒の温度が低下してしまい、吸着材から脱離した上記吸着対象成分を当該触媒によって十分に浄化することが困難となる可能性がある。   By the way, when adsorption target components such as hydrocarbons and adsorption-inhibiting components such as moisture adsorbed on the adsorbent are desorbed from the adsorbent, the adsorbent passes through the adsorbent due to the influence of desorption heat associated with the desorption reaction As a result, the temperature of the exhaust gas is reduced. As a result, the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst disposed on the downstream side of the adsorbent decreases, so the temperature of the catalyst decreases, and the adsorption target component desorbed from the adsorbent It may be difficult to sufficiently purify the catalyst.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸着材から吸着対象成分等の特定の成分を脱離させる脱離動作時に、脱離熱に起因する排気ガスの温度低下によって、吸着材の下流側に配置された触媒の浄化能力が低下するのを良好に回避し得る内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and during the desorption operation for desorbing a specific component such as a component to be adsorbed from the adsorbent, the temperature of the exhaust gas is reduced due to the heat of desorption. Thus, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can satisfactorily avoid a decrease in the purification capacity of the catalyst disposed downstream of the adsorbent.

第1の発明は、内燃機関の排気浄化装置であって、
排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる特定の成分を吸着する吸着材と、
前記吸着材よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記触媒に備えられ、前記触媒の浄化率が高くなる特定の浄化温度範囲で相転移を起こす潜熱型蓄熱材とを備え、
前記潜熱型蓄熱材の潜熱容量が、前記相転移に要する総熱量が前記吸着材から前記特定の成分が脱離する際の総脱離熱量以上となるように設定されていることを特徴とする。
A first invention is an exhaust emission control device for an internal combustion engine,
An adsorbent disposed in the exhaust passage and adsorbing specific components contained in the exhaust gas;
A catalyst arranged in the exhaust passage downstream of the adsorbent and capable of purifying exhaust gas;
A latent heat storage material that is provided in the catalyst and causes a phase transition in a specific purification temperature range in which the purification rate of the catalyst is high;
The latent heat capacity of the latent heat type heat storage material is set such that the total amount of heat required for the phase transition is equal to or greater than the total amount of heat of desorption when the specific component is desorbed from the adsorbent. .

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記排気通路は、内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流するバイパス通路とを含み、
前記吸着材は、前記バイパス通路に配置され、
前記潜熱型蓄熱材を備える前記触媒は、前記下流側接続部よりも下流側の前記主排気通路に配置されていることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The exhaust passage branches from the main exhaust passage at an upstream connection portion between the main exhaust passage through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows and the main exhaust passage, and is connected downstream from the upstream connection portion. A bypass passage that merges with the main exhaust passage again in the section,
The adsorbent is disposed in the bypass passage;
The catalyst including the latent heat type heat storage material is arranged in the main exhaust passage on the downstream side of the downstream connection portion.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記吸着材からの前記特定の成分の脱離完了後から当該吸着材の吸着性能が回復するまでに要する時間が、前記潜熱型蓄熱材の前記相転移の開始から終了までに要する時間よりも短くなるように、前記吸着材の冷却性能が設定されていることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The time required from the completion of desorption of the specific component from the adsorbent to the recovery of the adsorption performance of the adsorbent is shorter than the time required from the start to the end of the phase transition of the latent heat storage material. As described above, the cooling performance of the adsorbent is set.

また、第4の発明は、第1または第2の発明において、
前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離完了後から当該吸着材の吸着性能が回復するまでに要する時間が、前記潜熱型蓄熱材の前記相転移の開始から終了までに要する時間よりも短くなるように、前記潜熱型蓄熱材の保温性能が設定されていることを特徴とする。
Moreover, 4th invention is 1st or 2nd invention,
The time required from the completion of desorption of the unpurified components from the adsorbent to the recovery of the adsorption performance of the adsorbent is shorter than the time required from the start to the end of the phase transition of the latent heat storage material. As described above, the heat retention performance of the latent heat storage material is set.

また、第5の発明は、第2乃至第4の発明の何れかにおいて、
排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な流路切替手段と、
前記潜熱型蓄熱材の温度を取得する温度取得手段と、
前記相転移が起こる温度よりも前記潜熱型蓄熱材の温度が高い場合に、前記吸着材に排気ガスが流入するように前記流路切替手段を制御する流路制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the second to fourth inventions,
A flow path switching means capable of switching an inflow destination of exhaust gas between the main exhaust passage and the bypass passage;
Temperature acquisition means for acquiring the temperature of the latent heat storage material;
A flow path control means for controlling the flow path switching means so that exhaust gas flows into the adsorbent when the temperature of the latent heat storage material is higher than the temperature at which the phase transition occurs;
Is further provided.

また、第6の発明は、第5の発明において、
前記潜熱型蓄熱材の温度が、前記相転移が完了した後に前記潜熱型蓄熱材の温度が上昇し始める変曲点に達したか否かを判定する温度判定手段を更に備え、
前記流路制御手段は、前記潜熱型蓄熱材の温度が前記変曲点に達したと判定された場合に、前記吸着材に排気ガスが流入するように前記流路切替手段を制御することを特徴とする。
The sixth invention is the fifth invention, wherein
A temperature determination means for determining whether the temperature of the latent heat storage material reaches an inflection point at which the temperature of the latent heat storage material starts to increase after the phase transition is completed;
The flow path control means controls the flow path switching means so that exhaust gas flows into the adsorbent when it is determined that the temperature of the latent heat storage material has reached the inflection point. Features.

また、第7の発明は、内燃機関の排気浄化装置であって、
排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる特定の成分を吸着する吸着材と、
前記吸着材よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記触媒に備えられ、前記触媒の浄化率が高くなる特定の浄化温度範囲で相転移を起こす潜熱型蓄熱材と、
前記吸着材への前記特定の成分の吸着量を取得する吸着量取得手段と、
取得された吸着量に基づいて前記潜熱型蓄熱材の必要蓄熱量を設定する蓄熱量設定手段と、
を備えることを特徴とする。
The seventh invention is an exhaust emission control device for an internal combustion engine,
An adsorbent disposed in the exhaust passage and adsorbing specific components contained in the exhaust gas;
A catalyst arranged in the exhaust passage downstream of the adsorbent and capable of purifying exhaust gas;
A latent heat storage material that is provided in the catalyst and causes phase transition in a specific purification temperature range in which the purification rate of the catalyst is high; and
An adsorption amount acquisition means for acquiring an adsorption amount of the specific component to the adsorbent;
A heat storage amount setting means for setting a necessary heat storage amount of the latent heat storage material based on the acquired adsorption amount;
It is characterized by providing.

また、第8の発明は、第7の発明において、
前記蓄熱量設定手段は、取得された吸着量分の前記特定の成分が前記吸着材から脱離する際の総脱離熱量を充足する熱量となるように、前記必要蓄熱量を設定することを特徴とする。
The eighth invention is the seventh invention, wherein
The heat storage amount setting means sets the necessary heat storage amount so that the specific amount corresponding to the acquired adsorption amount becomes a heat amount satisfying a total desorption heat amount when desorbing from the adsorbent. Features.

また、第9の発明は、第7または第8の発明において、
前記蓄熱量設定手段は、
前記潜熱型蓄熱材への投入熱量を調整する投入熱量調整手段と、
前記潜熱型蓄熱材の蓄熱量を取得する蓄熱量取得手段とを含み、
前記投入熱量調整手段は、
取得された吸着量および蓄熱量に基づいて、前記潜熱型蓄熱材へ投入する熱量を調整することを特徴とする。
The ninth invention is the seventh or eighth invention, wherein
The heat storage amount setting means includes
Input heat amount adjusting means for adjusting the input heat amount to the latent heat type heat storage material,
Heat storage amount acquisition means for acquiring the heat storage amount of the latent heat storage material,
The input heat amount adjusting means is
The amount of heat input to the latent heat storage material is adjusted based on the acquired adsorption amount and heat storage amount.

また、第10の発明は、第7乃至第9の発明の何れかにおいて、
前記投入熱量調整手段は、
前記必要蓄熱量が前記潜熱型蓄熱材に蓄えられたか否かを判別する蓄熱量判別手段と、
前記潜熱型蓄熱材に前記必要蓄熱量が蓄えられたと判別された場合に、前記吸着材に吸着されていた前記特定の成分を前記吸着材から脱離させる脱離動作を実行する脱離動作実行手段と、
を更に備えることを特徴とする。
Also, a tenth invention is any one of the seventh to ninth inventions,
The input heat amount adjusting means is
A heat storage amount determination means for determining whether or not the necessary heat storage amount is stored in the latent heat storage material;
Execution of desorption operation for performing desorption operation for desorbing the specific component adsorbed on the adsorbent from the adsorbent when it is determined that the necessary heat storage amount is stored in the latent heat storage material Means,
Is further provided.

また、第11の発明は、第10の発明において、
前記排気通路は、内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流するバイパス通路とを含み、
前記吸着材は、前記バイパス通路に配置され、
前記潜熱型蓄熱材を備える前記触媒は、前記下流側接続部よりも下流側の前記主排気通路に配置されており、
前記排気浄化装置は、排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な流路切替手段を更に備え、
前記脱離動作実行手段は、前記潜熱型蓄熱材に前記必要蓄熱量が蓄えられたと判別された場合に、前記吸着材に排気ガスが流入するように前記流路切替手段を制御する流路制御手段を含むことを特徴とする。
The eleventh aspect of the invention is the tenth aspect of the invention,
The exhaust passage branches from the main exhaust passage at an upstream connection portion between the main exhaust passage through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows and the main exhaust passage, and is connected downstream from the upstream connection portion. A bypass passage that merges with the main exhaust passage again in the section,
The adsorbent is disposed in the bypass passage;
The catalyst including the latent heat storage material is disposed in the main exhaust passage on the downstream side of the downstream connection portion,
The exhaust emission control device further includes a flow path switching means capable of switching an inflow destination of exhaust gas between the main exhaust passage and the bypass passage,
The desorption operation executing means controls the flow path switching means so that the exhaust gas flows into the adsorbent when it is determined that the necessary heat storage amount is stored in the latent heat storage material. Means.

また、第12の発明は、第10または第11の発明において、
前記排気浄化装置は、前記潜熱型蓄熱材における排気ガスの流れ方向の複数部位の温度をそれぞれ取得する温度取得手段を更に備え、
前記蓄熱量判別手段は、前記複数部位中の前記必要蓄熱量を充足する部位において、前記相転移が起こる温度よりも前記潜熱型蓄熱材の温度が高くなった時点で、前記潜熱型蓄熱材に前記必要蓄熱量が蓄えられたと判別することを特徴とする。
The twelfth invention is the tenth or eleventh invention,
The exhaust purification device further includes temperature acquisition means for acquiring temperatures of a plurality of portions in the flow direction of the exhaust gas in the latent heat storage material,
When the temperature of the latent heat storage material becomes higher than the temperature at which the phase transition occurs in the portion satisfying the necessary heat storage amount in the plurality of portions, the heat storage amount determination means is applied to the latent heat storage material. It is determined that the necessary heat storage amount is stored.

また、第13の発明は、第7乃至第12の発明の何れかにおいて、
前記潜熱型蓄熱材は、排気ガスの流れ方向に複数部位に分割され、かつ、当該複数部位間で断熱された状態で前記触媒に備えられていることを特徴とする。
The thirteenth aspect of the invention is any one of the seventh to twelfth aspects of the invention.
The latent heat type heat storage material is divided into a plurality of parts in the exhaust gas flow direction, and is provided in the catalyst in a state of being insulated between the plurality of parts.

第1の発明によれば、吸着材の脱離動作時に、触媒に流入する排気ガスの温度が吸着材での脱離熱に起因して低下した場合であっても、当該触媒の浄化率が高くなる特定の浄化温度範囲で相転移を起こす潜熱型蓄熱材に、吸着材から上記特定の成分が脱離する際の総脱離熱量以上の潜熱容量の熱が蓄えられているので、触媒の温度が潜熱型蓄熱材の相転移温度よりも低下するのを回避することができる。このため、本発明によれば、吸着材の脱離動作を行う際に、脱離熱に起因する排気ガスの温度低下によって、吸着材の下流側に配置された触媒の浄化能力が低下するのを良好に回避することができる。   According to the first invention, even when the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst is lowered due to the heat of desorption in the adsorbent during the adsorbent desorption operation, the purification rate of the catalyst is reduced. Since the latent heat storage material that undergoes a phase transition in a specific purification temperature range that is high stores heat of a latent heat capacity that is greater than the total desorption heat amount when the specific component is desorbed from the adsorbent, It can be avoided that the temperature is lower than the phase transition temperature of the latent heat storage material. Therefore, according to the present invention, when the adsorbent is desorbed, the purification ability of the catalyst disposed downstream of the adsorbent is reduced due to the temperature decrease of the exhaust gas caused by the desorption heat. Can be avoided well.

第2の発明によれば、主排気通路を迂回するバイパス通路に吸着材が設けられており、かつ、当該バイパス通路と主排気通路との下流側接続部よりも下流側の主排気通路に、潜熱型蓄熱材を備える触媒が設けられている構成において、吸着材の脱離動作を行う際に、脱離熱に起因する排気ガスの温度低下によって、当該触媒の浄化能力が低下するのを良好に回避することができる。   According to the second invention, the adsorbent is provided in the bypass passage that bypasses the main exhaust passage, and in the main exhaust passage downstream of the downstream connection portion between the bypass passage and the main exhaust passage, In a configuration in which a catalyst including a latent heat storage material is provided, when performing the desorption operation of the adsorbent, it is preferable that the purification capacity of the catalyst is reduced due to a decrease in the temperature of the exhaust gas caused by the desorption heat Can be avoided.

第3または第4の発明によれば、車両ソーク時において、吸着材が吸着能力を回復するまでの間は、潜熱型蓄熱材を備える触媒の温度がその浄化率が高くなる浄化温度範囲内の温度に維持されるようになる。このため、車両ソーク時間が短いことで吸着材が冷え切れていないために吸着材の吸着能力が十分に回復されていないような状況下では、活性温度(または着火温度)が確保されている触媒によって、吸着材に吸着されなかった上記特定の成分を浄化することができる。一方、車両ソーク時間が長いことで触媒が冷えてしまったために触媒が所定の浄化能力を発揮できないような状況下では、十分な吸着能力を発揮できる状態にある吸着材によって、上記特定の成分を吸着して浄化することができる。このように、本発明によれば、潜熱型蓄熱材を備える触媒と吸着材との間で、排気エミッションの低減効果を効果的に補完し合うようにすることが可能となる。   According to the third or fourth invention, during the vehicle soak, the temperature of the catalyst including the latent heat storage material is within the purification temperature range in which the purification rate is high until the adsorbent recovers the adsorption capacity. The temperature will be maintained. For this reason, the catalyst in which the activation temperature (or ignition temperature) is ensured in a situation where the adsorption capacity of the adsorbent is not sufficiently recovered because the adsorbent is not completely cooled due to the short vehicle soak time. Thus, the specific component that has not been adsorbed by the adsorbent can be purified. On the other hand, in a situation where the catalyst has cooled down due to a long vehicle soak time and the catalyst cannot exhibit a predetermined purification capacity, the above-mentioned specific component is absorbed by an adsorbent that is in a state where it can exhibit a sufficient adsorption capacity. It can be adsorbed and purified. Thus, according to the present invention, it is possible to effectively complement the exhaust emission reduction effect between the catalyst having the latent heat storage material and the adsorbent.

第5の発明によれば、吸着材から上記特定の成分が脱離する際に脱離熱による排気ガスの温度低下が生じても、十分な浄化能力が確保される温度に維持された上記触媒によって、吸着材から脱離した上記特定の成分を確実に浄化できるようになる。   According to the fifth aspect of the present invention, the catalyst maintained at a temperature at which sufficient purification ability is ensured even when the temperature of the exhaust gas decreases due to heat of desorption when the specific component is desorbed from the adsorbent. Thus, the specific component desorbed from the adsorbent can be reliably purified.

第6の発明によれば、吸着材からの上記特定の成分の脱離に伴う排気ガスの温度低下による触媒の温度低下を回避できるだけの排気熱が潜熱型蓄熱材にチャージされたか否かを、過不足なく正確に把握できるようになる。これにより、脱離動作の開始タイミングを最適化(最短化)することができる。   According to the sixth invention, whether or not exhaust heat that can avoid the temperature decrease of the catalyst due to the temperature decrease of the exhaust gas accompanying the desorption of the specific component from the adsorbent is charged to the latent heat storage material, It becomes possible to grasp accurately without excess or deficiency. Thereby, the start timing of the desorption operation can be optimized (minimized).

第7の発明によれば、吸着材から特定の成分が脱離する時の脱離量に合わせて、潜熱型蓄熱材の必要蓄熱量を適切に設定することができる。   According to the seventh aspect, the necessary heat storage amount of the latent heat storage material can be appropriately set in accordance with the amount of desorption when a specific component is desorbed from the adsorbent.

第8の発明によれば、始動時の吸着量の多少に関わらず、吸着材の脱離動作を行う際の脱離熱に起因する排気ガスの温度低下によって、触媒の浄化能力が低下するのを良好に回避することができる。   According to the eighth aspect of the invention, regardless of the amount of adsorption at the time of start-up, the purification capacity of the catalyst is reduced due to the temperature drop of the exhaust gas caused by the desorption heat when performing the desorption operation of the adsorbent. Can be avoided well.

第9の発明によれば、吸着材から特定の成分が脱離する時の脱離量に合わせて、潜熱型蓄熱材の必要蓄熱量を適切に設定することができる。   According to the ninth aspect, the necessary heat storage amount of the latent heat storage material can be appropriately set according to the amount of desorption when a specific component is desorbed from the adsorbent.

第10の発明によれば、始動時の吸着材への吸着量の多少に関わらず、脱離動作の開始タイミングを最適化(最短化)することができる。   According to the tenth aspect, the start timing of the desorption operation can be optimized (minimized) regardless of the amount of adsorption to the adsorbent at the time of startup.

第11の発明によれば、潜熱型蓄熱材に必要蓄熱量が蓄えられたと判別された場合に、吸着材に排気ガスが供給されることで、脱離動作が開始されるようになる。このため、始動時の吸着材への吸着量の多少に関わらず、脱離動作の開始タイミングを最適化(最短化)することができる。   According to the eleventh invention, when it is determined that the necessary heat storage amount is stored in the latent heat storage material, the desorption operation is started by supplying the exhaust gas to the adsorbent. For this reason, the start timing of the desorption operation can be optimized (minimized) regardless of the amount of adsorption to the adsorbent at the start.

第12の発明によれば、潜熱型蓄熱材の各部位の温度情報に基づき、始動時の吸着量に応じた必要蓄熱量が潜熱型蓄熱材に蓄えられた時点を精度良く把握することができる。   According to the twelfth invention, based on the temperature information of each part of the latent heat type heat storage material, it is possible to accurately grasp the time when the necessary heat storage amount corresponding to the adsorption amount at the time of starting is stored in the latent heat type heat storage material. .

第13の発明によれば、潜熱型蓄熱材の複数部位間での熱伝導が遮断されるので、各部位の蓄熱量をより正確に把握することができるようになる。   According to the thirteenth aspect, since heat conduction between the plurality of parts of the latent heat storage material is interrupted, the amount of heat stored in each part can be grasped more accurately.

実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。図1に示す内燃機関10は、筒内に空気を取り込むための吸気通路12と、筒内から排出された排気ガスが流れる排気通路とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an internal combustion engine system including an exhaust purification device according to Embodiment 1 of the present invention. An internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 includes an intake passage 12 for taking air into the cylinder and an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the cylinder flows.

本実施形態の排気通路は、筒内から排気ガスを排出するための主排気通路14と、後述するバイパス通路20とを備えている。主排気通路14には、上流側から順に、排気ガス中に含まれる未浄化成分(HC、NOx、CO等)を浄化可能な前段触媒(S/C:Start Catalyst)16、および、融解潜熱型の蓄熱材18aを備える後段触媒(UF/C:Underfloor Catalyst)18が直列に配置されている。   The exhaust passage of the present embodiment includes a main exhaust passage 14 for discharging exhaust gas from the cylinder, and a bypass passage 20 described later. The main exhaust passage 14 has, in order from the upstream side, a front catalyst (S / C: Start Catalyst) 16 that can purify unpurified components (HC, NOx, CO, etc.) contained in the exhaust gas, and a latent heat of fusion type The rear catalyst (UF / C: Underfloor Catalyst) 18 provided with the heat storage material 18a is arranged in series.

より具体的には、蓄熱材18aは、後段触媒18の基材に、触媒内部の排気ガス通路とは隔離された状態で格子状もしくは帯状に埋め込まれている。また、図1に示すように、当該後段触媒18は、断熱材18bによって周囲と隔離されるように覆われている。このような蓄熱材18aを備える後段触媒18の構成は、本実施形態の特徴部分であるため、後に詳述するものとする。尚、以下、この蓄熱材18aを備える後段触媒18を、「蓄熱触媒18」と略することがある。   More specifically, the heat storage material 18a is embedded in the base material of the post-catalyst 18 in a lattice shape or a strip shape in a state of being isolated from the exhaust gas passage inside the catalyst. Further, as shown in FIG. 1, the latter catalyst 18 is covered with a heat insulating material 18b so as to be isolated from the surroundings. Since the configuration of the rear catalyst 18 including such a heat storage material 18a is a characteristic part of the present embodiment, it will be described in detail later. Hereinafter, the rear catalyst 18 including the heat storage material 18a may be abbreviated as “heat storage catalyst 18”.

本実施形態のシステムは、主排気通路14を迂回する通路として、バイパス通路20を備えている。バイパス通路20は、前段触媒16の下流に位置する上流側接続部20aにおいて主排気通路14から分岐し、当該上流側接続部20aの下流に位置する下流側接続部20bにおいて再び主排気通路14に合流するように構成されている。また、上流側接続部20aには、排気ガスの流入先を主排気通路14とバイパス通路20との間で切り替えるための切替バルブ(V1)22が配置されている。   The system of this embodiment includes a bypass passage 20 as a passage that bypasses the main exhaust passage 14. The bypass passage 20 branches from the main exhaust passage 14 at the upstream connection portion 20a located downstream of the upstream catalyst 16, and again enters the main exhaust passage 14 at the downstream connection portion 20b located downstream of the upstream connection portion 20a. It is configured to merge. In addition, a switching valve (V1) 22 for switching the inflow destination of the exhaust gas between the main exhaust passage 14 and the bypass passage 20 is disposed in the upstream connection portion 20a.

また、バイパス通路20の途中には、排気ガス中に含まれる特定の吸着対象成分(HC、NOx)および水分(吸着材24への上記吸着対象成分の吸着を阻害する成分)を吸着する機能を有する吸着材24が配置されている。吸着材24の吸着容量は、標準状態での始動時に吸着材24に導入される上記吸着対象成分や上記吸着阻害成分を吸着できるように余裕をもって設定されている。   A function of adsorbing specific adsorption target components (HC, NOx) and moisture (components that inhibit adsorption of the adsorption target components to the adsorbent 24) contained in the exhaust gas is provided in the middle of the bypass passage 20. The adsorbent 24 which has is arrange | positioned. The adsorption capacity of the adsorbent 24 is set with a margin so that the adsorption target component and the adsorption-inhibiting component introduced into the adsorbent 24 at the start in the standard state can be adsorbed.

水分やHCの吸着に適した吸着材としては、例えば、ゼオライト系の素材を用いることができ、NOxの吸着に適した吸着材としては、例えば、ゼオライトに鉄Feを担持した素材を用いることができる。更に、低級HCの吸着に適した吸着材としては、例えば、フェリエライトに銀Agを担持した素材を用いることができる。   As an adsorbent suitable for moisture and HC adsorption, for example, a zeolite-based material can be used, and as an adsorbent suitable for NOx adsorption, for example, a material in which iron Fe is supported on zeolite can be used. it can. Furthermore, as an adsorbent suitable for lower HC adsorption, for example, a material in which silver Ag is supported on ferrierite can be used.

また、吸着材24を収納するケーシングの外周には、吸着材24の冷却性能を所望の値に調整するためのフィン(放熱部材)24aが設けられている。この吸着材24の冷却性能の設定は、本実施形態の特徴部分であるため、後に詳述するものとする。   In addition, fins (heat dissipating members) 24 a for adjusting the cooling performance of the adsorbent 24 to a desired value are provided on the outer periphery of the casing that houses the adsorbent 24. Since the setting of the cooling performance of the adsorbent 24 is a characteristic part of the present embodiment, it will be described in detail later.

また、蓄熱触媒18の入口側の主排気通路14には、蓄熱触媒18に流入する排気ガスの温度を検出するための温度センサ26が取り付けられている。更に、蓄熱触媒18には、当該蓄熱触媒18の温度(蓄熱材18aの温度)を検出するための温度センサ28が組み込まれている。   A temperature sensor 26 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the heat storage catalyst 18 is attached to the main exhaust passage 14 on the inlet side of the heat storage catalyst 18. Further, the heat storage catalyst 18 incorporates a temperature sensor 28 for detecting the temperature of the heat storage catalyst 18 (temperature of the heat storage material 18a).

本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)30を備えている。ECU30には、上記温度センサ26、28とともに内燃機関10を制御するための各種センサが接続されている。また、ECU30には、上述した切替バルブ22とともに各種アクチュエータが接続されている。   The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 30. Various sensors for controlling the internal combustion engine 10 are connected to the ECU 30 together with the temperature sensors 26 and 28. Various actuators are connected to the ECU 30 together with the switching valve 22 described above.

以上のように構成された本実施形態のシステムによれば、内燃機関10の通常運転時には、バイパス通路20が閉塞されるように(図1に示す「b」の状態に)切替バルブ22を制御することによって、排気ガスがバイパス通路20を介さずにそのまま主排気通路14を通って流れるようにすることができる。   According to the system of the present embodiment configured as described above, the switching valve 22 is controlled so that the bypass passage 20 is closed (in the state “b” shown in FIG. 1) during the normal operation of the internal combustion engine 10. By doing so, the exhaust gas can flow as it is through the main exhaust passage 14 without passing through the bypass passage 20.

また、本実施形態のシステムによれば、冷間始動時に排気ガス中の吸着対象成分を吸着材24に吸着させる際には、主排気通路14が閉塞されるように(図1に示す「a」の状態に)切替バルブ22を制御することによって、内燃機関10から排出された排気ガスの全部をバイパス通路20の吸着材24に導入することができる。これにより、上記吸着対象成分や水分を吸着材24に吸着させて取り除くことができ、前段触媒16等が未だ活性化していない冷間始動時に、排気ガス中に含まれる未浄化成分(上記吸着対象成分)が大気中に放出されるのを抑制することができる。   Further, according to the system of the present embodiment, when the adsorption target component in the exhaust gas is adsorbed to the adsorbent 24 at the cold start, the main exhaust passage 14 is closed (“a” shown in FIG. 1). By controlling the switching valve 22), the entire exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 can be introduced into the adsorbent 24 of the bypass passage 20. As a result, the adsorption target component and moisture can be adsorbed and removed by the adsorbent 24, and the unpurified component (the adsorption target) contained in the exhaust gas can be removed during a cold start when the pre-stage catalyst 16 or the like has not yet been activated. (Component) can be prevented from being released into the atmosphere.

また、本実施形態のシステムによれば、吸着材24の吸着動作が完了してから吸着材24からの吸着対象成分等の脱離動作を行う前の段階においては、切替バルブ22を図1に示す「b」状態に制御することで、始動後に暖まってきた排気ガスの熱を蓄熱触媒18が備える蓄熱材18aに蓄えておくことができる(脱離動作(パージ動作)が実行可能となるタイミングを待つパージ待機期間)。   Further, according to the system of the present embodiment, the switching valve 22 is set in FIG. 1 at a stage after the adsorption operation of the adsorbent 24 is completed and before the adsorption target component is desorbed from the adsorbent 24. By controlling to the "b" state shown, the heat of the exhaust gas warmed after the start can be stored in the heat storage material 18a included in the heat storage catalyst 18 (the timing at which the desorption operation (purge operation) can be performed) Wait for the purge wait period).

また、本実施形態のシステムによれば、内燃機関10の始動後に蓄熱触媒18の暖機が完了した後には、主排気通路14が閉塞されるように(図1に示す「a」の状態に)切替バルブ22を制御することによって、高温の排気ガスを吸着材24に導入して吸着材24から吸着対象成分や水分を脱離させたうえで、活性状態にある蓄熱触媒18を用いて脱離した未浄化成分を浄化することができる。   Further, according to the system of the present embodiment, after the warm-up of the heat storage catalyst 18 is completed after the internal combustion engine 10 is started, the main exhaust passage 14 is closed (in the state “a” shown in FIG. 1). ) By controlling the switching valve 22, high-temperature exhaust gas is introduced into the adsorbent 24 to desorb components to be adsorbed and moisture from the adsorbent 24, and then desorbed using the active heat storage catalyst 18. The separated unpurified components can be purified.

更に、本実施形態のシステムによれば、当該脱離動作が完了した後に、切替バルブ22を図1に示す「b」状態に再び制御することで、脱離動作時に高温の排気ガスの供給を受けて高温状態にある吸着材24を冷却することができるとともに、蓄熱触媒18に排気熱をチャージすることができる。   Further, according to the system of the present embodiment, after the desorption operation is completed, the switching valve 22 is controlled again to the “b” state shown in FIG. As a result, the adsorbent 24 in a high temperature state can be cooled, and the heat storage catalyst 18 can be charged with exhaust heat.

ところで、本実施形態のシステムと同様に、吸着材と当該吸着材の下流側に触媒を備えるシステムにおいて、吸着材に吸着されていた炭化水素などの吸着対象成分(未浄化成分)や水分などの吸着阻害成分が吸着材から脱離する際には、脱離反応に伴う脱離熱の影響によって、吸着材を通過した排気ガスの温度が低下してしまう。その結果、吸着材の下流側に配置された触媒に流入する排気ガスの温度が低下することになるので、当該触媒の温度が低下してしまい、吸着材から脱離した上記吸着対象成分を当該触媒によって十分に浄化することが困難となる可能性がある。   By the way, as in the system of this embodiment, in a system including an adsorbent and a catalyst on the downstream side of the adsorbent, an adsorption target component (unpurified component) such as hydrocarbon adsorbed on the adsorbent, moisture, etc. When the adsorption-inhibiting component is desorbed from the adsorbent, the temperature of the exhaust gas that has passed through the adsorbent decreases due to the effect of desorption heat associated with the desorption reaction. As a result, the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst disposed on the downstream side of the adsorbent decreases, so the temperature of the catalyst decreases, and the adsorption target component desorbed from the adsorbent It may be difficult to sufficiently purify the catalyst.

[蓄熱材の特徴的な構成]
本実施形態は、吸着材24から吸着対象成分等を脱離させる脱離動作時に、脱離熱に起因する排気ガスの温度低下によって、吸着材24の下流側に配置された後段触媒18の浄化能力が低下するのを回避すべく、後段触媒18が備える蓄熱材18aを次のように構成した点に特徴を有している。
[Characteristic configuration of heat storage material]
In the present embodiment, the purification of the post-catalyst 18 disposed downstream of the adsorbent 24 due to the temperature drop of the exhaust gas caused by the desorption heat during the desorption operation for desorbing the adsorption target component from the adsorbent 24. In order to avoid a decrease in capacity, the heat storage material 18a included in the rear catalyst 18 is configured as follows.

図2は、図1に示す蓄熱材18aを備える蓄熱触媒18の構成を説明するための図である。より具体的には、図2は、蓄熱触媒18がその内部に蓄えた熱を相転移を伴って放出している際の蓄熱触媒18の床温とその熱放出量との関係を表した図である。
図2に示すように、本実施形態では、蓄熱材18aは、蓄熱触媒18が所定の十分な浄化率を確保できる温度よりも高い温度で(蓄熱触媒18の浄化率が高くなる特定の浄化温度範囲で)、固相と液相間での相転移が起きるように、蓄熱材18aの材料等が選定されて構成されている。
FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the heat storage catalyst 18 including the heat storage material 18a shown in FIG. More specifically, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the bed temperature of the heat storage catalyst 18 and the amount of heat released when the heat stored in the heat storage catalyst 18 is released with phase transition. It is.
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the heat storage material 18 a is at a temperature higher than a temperature at which the heat storage catalyst 18 can secure a predetermined sufficient purification rate (a specific purification temperature at which the purification rate of the heat storage catalyst 18 becomes high). Range), the material or the like of the heat storage material 18a is selected and configured so that a phase transition between the solid phase and the liquid phase occurs.

また、本実施形態の蓄熱材18aの潜熱蓄熱容量(以下、「潜熱容量」)Clatは、相転移に要する総熱量が吸着材24から特定の成分(上記吸着対象成分(HC、NOx)や吸着阻害成分(水分))が脱離する際の総脱離熱量(≒気化潜熱量)Cdesorp以上となるように設定されている。尚、この総脱離熱量Cdesorpは、上記標準状態を基準に設定されている。 Further, the latent heat storage capacity (hereinafter referred to as “latent heat capacity”) C lat of the heat storage material 18a of the present embodiment is such that the total amount of heat required for the phase transition varies from the adsorbent 24 to the specific component (the above-described adsorption target component (HC, NOx) or It is set to be equal to or greater than the total desorption heat amount (≈ vaporization latent heat amount) Cdesorb when the adsorption inhibiting component (water) is desorbed. The total desorption heat amount Cdesorb is set based on the standard state.

このような設定によれば、吸着材24から吸着対象成分等を脱離させる脱離動作時に、蓄熱触媒18に流入する排気ガスの温度が吸着材24での脱離熱に起因して低下した場合であっても、当該蓄熱触媒18が所定の浄化率を確保できる温度よりも高い温度で相転移が起きるように構成された蓄熱材18aに、上記総脱離熱量Cdesorp以上の潜熱容量Clatの熱が蓄えられているので、蓄熱触媒18の温度が蓄熱材18aの相転移温度よりも低下するのを回避することができる。このため、本実施形態の蓄熱材18aの構成によれば、吸着材24の脱離動作を行う際に、吸着材24から脱離した吸着対象成分の浄化を担う後段触媒18の床温を活性温度よりも低下させることなく、安定して高い浄化率を確保できるようになる。 According to such a setting, the temperature of the exhaust gas flowing into the heat storage catalyst 18 decreased due to the heat of desorption in the adsorbent 24 during the desorption operation for desorbing the adsorption target component from the adsorbent 24. Even in this case, the heat storage material 18a configured so that the phase transition occurs at a temperature higher than the temperature at which the heat storage catalyst 18 can secure a predetermined purification rate has a latent heat capacity C equal to or greater than the total desorption heat amount Cdesorb. Since the heat of lat is stored, it can be avoided that the temperature of the heat storage catalyst 18 is lower than the phase transition temperature of the heat storage material 18a. Therefore, according to the configuration of the heat storage material 18a of the present embodiment, when performing the desorption operation of the adsorbent 24, the bed temperature of the rear catalyst 18 responsible for purifying the adsorption target component desorbed from the adsorbent 24 is activated. A high purification rate can be secured stably without lowering the temperature.

[吸着材の冷却性能と蓄熱材の保温性能の設定]
吸着材24の吸着能力は、吸着材24の温度が高くなるほど低下する。このため、脱離動作時の高温の排気ガスが供給されたことで高温状態となった吸着材24においては、次回の吸着動作は、吸着材24の温度が所定の温度以下に冷却された後に可能となる。従って、脱離動作が行われたことで吸着材24が高温状態にある状況下で内燃機関10が停止された場合には、内燃機関10が停止してからその後に内燃機関10が再始動されるまでの時間(車両ソーク時間)が短くなるほど、再始動時の吸着材24の温度が冷え切れていない状態となり、十分な吸着能力を確保することが困難となる。
[Adsorption material cooling performance and heat storage material heat retention performance settings]
The adsorption capacity of the adsorbent 24 decreases as the temperature of the adsorbent 24 increases. For this reason, in the adsorbent 24 that is in a high temperature state due to the supply of the high-temperature exhaust gas during the desorption operation, the next adsorption operation is performed after the temperature of the adsorbent 24 is cooled below a predetermined temperature. It becomes possible. Therefore, when the internal combustion engine 10 is stopped under the condition that the adsorbent 24 is in a high temperature state due to the desorption operation, the internal combustion engine 10 is restarted after the internal combustion engine 10 stops. The shorter the time (vehicle soak time) is, the lower the temperature of the adsorbent 24 at the time of restarting, the more difficult it is to secure a sufficient adsorption capacity.

本実施形態は、車両ソーク時間の長短に関わらず、再始動時に安定した排気エミッション低減効果を得られるようにすべく、次のように、吸着材24の冷却性能と蓄熱材18aの保温性能を設定した点に特徴を有している。   In the present embodiment, the cooling performance of the adsorbent 24 and the heat retention performance of the heat storage material 18a are as follows in order to obtain a stable exhaust emission reduction effect at the time of restart regardless of the length of the vehicle soak time. It has features in the set points.

図3は、本発明の実施の形態1における吸着材24の冷却性能および蓄熱材18aの保温性能の設定を説明するための図である。より具体的には、図3は、脱離動作が行われたことで吸着材24が高温状態になり、かつ、蓄熱触媒18が蓄熱材18aの相転移温度よりも高温状態になっている状態からの車両ソーク時間を表している。   FIG. 3 is a diagram for explaining the setting of the cooling performance of the adsorbent 24 and the heat retention performance of the heat storage material 18a according to Embodiment 1 of the present invention. More specifically, FIG. 3 shows a state where the adsorbent 24 is in a high temperature state due to the desorption operation, and the heat storage catalyst 18 is in a higher temperature state than the phase transition temperature of the heat storage material 18a. Represents vehicle soak time from

図3に示すように、車両ソーク時の吸着材24は、車両ソーク時間の経過とともに放熱が進んで温度が低下していくので、それに伴い、吸着材24の吸着能力が回復していく。図3における時間t1は、吸着材24の吸着能力が始動時の排気エミッションを所定の十分な吸着率で浄化できるレベルにまで回復した時点を示している。   As shown in FIG. 3, the adsorbent 24 at the time of vehicle soaking is radiated as the vehicle soak time elapses and the temperature is lowered. Accordingly, the adsorbing capacity of the adsorbent 24 is restored. A time t1 in FIG. 3 indicates a point in time when the adsorption capacity of the adsorbent 24 is restored to a level at which the exhaust emission at the start can be purified with a predetermined sufficient adsorption rate.

一方、既述したように、蓄熱材18aの相転移温度は、蓄熱触媒18の浄化率を十分に確保できる温度に設定されている。このため、図3に示すように、車両ソーク時の蓄熱触媒18は、車両ソーク時間の経過とともに相転移が開始してから完了するまでの間は、顕熱としては変化せずに蓄熱触媒18の十分な浄化率が確保された状態で放熱が進んでいき、その後、相転移が完了してから蓄熱触媒18の温度が低下していく。図3における時間t2は、蓄熱触媒18の浄化能力が始動時の排気エミッションを所定の十分な浄化率で浄化できるレベルを下回る時点(当該蓄熱触媒18が活性温度または着火温度を下回る時点)を示している。   On the other hand, as described above, the phase transition temperature of the heat storage material 18a is set to a temperature at which the purification rate of the heat storage catalyst 18 can be sufficiently secured. For this reason, as shown in FIG. 3, the heat storage catalyst 18 during vehicle soak does not change as sensible heat until the phase change starts and completes as the vehicle soak time elapses. The heat release proceeds in a state where a sufficient purification rate is secured, and then the temperature of the heat storage catalyst 18 decreases after the phase transition is completed. Time t2 in FIG. 3 indicates a time point when the purification capacity of the heat storage catalyst 18 falls below a level at which the exhaust emission at the start can be purified with a predetermined sufficient purification rate (a time point when the heat storage catalyst 18 falls below the activation temperature or ignition temperature). ing.

本実施形態では、図3に示すように、車両ソーク時において、吸着材24の吸着能力が所定のレベルにまで回復するまでに要する時間t1よりも、蓄熱触媒18の浄化能力が相転移を伴って所定のレベルを維持できる時間(当該蓄熱触媒18が活性温度または着火温度を維持できる時間)t2が長くなるように、吸着材24の冷却性能および蓄熱材18aの保温性能を設定している。言い換えれば、吸着材24からの未浄化成分の脱離完了後から当該吸着材24の吸着性能が回復するまでに要する時間が、潜熱型蓄熱材18aの相転移の開始から終了までに要する時間よりも短くなるように、吸着材24の冷却性能および蓄熱材18aの保温性能を設定している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, during the vehicle soak, the purification capacity of the heat storage catalyst 18 is accompanied by a phase transition rather than the time t1 required for the adsorption capacity of the adsorbent 24 to recover to a predetermined level. Thus, the cooling performance of the adsorbent 24 and the heat retention performance of the heat storage material 18a are set so that the time t2 during which the predetermined level can be maintained (the time during which the heat storage catalyst 18 can maintain the activation temperature or the ignition temperature) becomes longer. In other words, the time required to recover the adsorption performance of the adsorbent 24 after the completion of desorption of the unpurified components from the adsorbent 24 is longer than the time required from the start to the end of the phase transition of the latent heat storage material 18a. Also, the cooling performance of the adsorbent 24 and the heat retaining performance of the heat storage material 18a are set so as to be shorter.

尚、上記関係(t1<t2)を満たすための吸着材24側の冷却性能の設定は、フィン(放熱部材)24aの形状や材質等の選定によって可能である。また、上記関係(t1<t2)を満たすための蓄熱触媒18側の保温性能の設定は、断熱材18bの材質や使用量等の選定による断熱効果の調整や、蓄熱材18aの潜熱容量Clatの調整によって可能である。 The cooling performance on the side of the adsorbent 24 to satisfy the above relationship (t1 <t2) can be set by selecting the shape, material, etc. of the fin (heat radiating member) 24a. Further, the heat retention performance on the heat storage catalyst 18 side for satisfying the above relationship (t1 <t2) is adjusted by adjusting the heat insulation effect by selecting the material and the amount of use of the heat insulating material 18b, and the latent heat capacity C lat of the heat storage material 18a. It is possible by adjusting.

上記図3に示す設定によれば、車両ソーク時において、吸着材24が吸着能力を回復するまでの間は、蓄熱触媒18の温度が所定の浄化率を確保できる範囲内の温度に維持されるようになる。このため、車両ソーク時間が短いことで吸着材24が冷え切れていないために吸着材24の吸着能力が十分に回復されていないような状況下では、活性温度(または着火温度)が確保されている蓄熱触媒18によって、吸着材24に吸着されなかった吸着対象成分を浄化することができる。   According to the setting shown in FIG. 3, the temperature of the heat storage catalyst 18 is maintained at a temperature within a range in which a predetermined purification rate can be ensured until the adsorbent 24 recovers the adsorption capacity during vehicle soaking. It becomes like this. For this reason, the active temperature (or ignition temperature) is ensured in the situation where the adsorption capacity of the adsorbent 24 is not sufficiently recovered because the adsorbent 24 is not completely cooled due to the short vehicle soak time. The adsorption target component that has not been adsorbed by the adsorbent 24 can be purified by the heat storage catalyst 18.

一方、車両ソーク時間が長いことで蓄熱触媒18が冷えてしまったために蓄熱触媒18が所定の浄化能力を発揮できないような状況下では、十分な吸着能力を発揮できる状態にある吸着材24によって、吸着対象成分を吸着して浄化することができる。このように、本実施形態の設定によれば、吸着材24と蓄熱触媒18との間で、排気エミッションの低減効果を効果的に補完し合うようにすることが可能となる。   On the other hand, in a situation where the heat storage catalyst 18 cannot cool because the heat storage catalyst 18 has cooled down due to a long vehicle soak time, the adsorbent 24 is in a state where it can exhibit a sufficient adsorption capacity. The adsorption target component can be adsorbed and purified. Thus, according to the setting of the present embodiment, it is possible to effectively complement the effect of reducing exhaust emission between the adsorbent 24 and the heat storage catalyst 18.

[脱離動作の開始タイミングの判定手法]
図4は、本発明の実施の形態1における脱離動作の開始タイミングの特徴的な判定手法を説明するための図である。より具体的には、図4は、吸着動作が完了した後に蓄熱触媒18に排気熱をチャージしている際の蓄熱触媒18の床温変化を排気熱チャージ量との関係で表した図である。
[Method for determining start timing of desorption]
FIG. 4 is a diagram for explaining a characteristic determination method of the start timing of the desorption operation according to Embodiment 1 of the present invention. More specifically, FIG. 4 is a diagram showing the change in the bed temperature of the heat storage catalyst 18 when the heat storage catalyst 18 is charged with exhaust heat after the adsorption operation is completed, in relation to the amount of exhaust heat charge. .

図4に示すように、蓄熱材18aが固体状態にある状況下で蓄熱触媒18に対して排気熱がチャージされていくと、蓄熱触媒18の床温は、固体から液体への蓄熱材18aの相転移が開始される時点までは次第に上昇していく。蓄熱材18aの相転移が開始されてから完了するまでは、蓄熱触媒18の顕熱の変化は生じず、蓄熱触媒18の床温は一定値を示す。そして、蓄熱材18aの相転移が完了(液化が完了)した後は、蓄熱触媒18の床温が再び上昇していく。   As shown in FIG. 4, when exhaust heat is charged to the heat storage catalyst 18 in a state where the heat storage material 18a is in a solid state, the bed temperature of the heat storage catalyst 18 is reduced from that of the heat storage material 18a from solid to liquid. It gradually increases until the phase transition starts. From the start of the phase transition of the heat storage material 18a to the completion thereof, the sensible heat of the heat storage catalyst 18 does not change, and the bed temperature of the heat storage catalyst 18 shows a constant value. And after the phase transition of the heat storage material 18a is completed (liquefaction is completed), the bed temperature of the heat storage catalyst 18 rises again.

そこで、本実施形態では、温度センサ28によって検出される蓄熱触媒18(蓄熱材18a)の温度に基づき、蓄熱材18aの相転移が起こる温度よりも蓄熱触媒18の温度が高い場合に、吸着材24に高温の排気ガスを供給して脱離動作を行うようにした。より具体的には、本実施形態では、蓄熱触媒18の温度が、固相から液相への蓄熱材18aの相転移が完了した後に蓄熱触媒18の温度が上昇し始める変曲点(図4参照)に達したか否かを判定するようにした。そして、蓄熱触媒18の温度が当該変曲点に達したと判定されたタイミングで、吸着材24に高温の排気ガスを供給するようにした(すなわち、脱離動作を開始するようにした)。   Therefore, in the present embodiment, when the temperature of the heat storage catalyst 18 is higher than the temperature at which the phase transition of the heat storage material 18a occurs based on the temperature of the heat storage catalyst 18 (heat storage material 18a) detected by the temperature sensor 28, the adsorbent. The high temperature exhaust gas was supplied to 24 to perform the desorption operation. More specifically, in this embodiment, the temperature of the heat storage catalyst 18 begins to rise after the phase transition of the heat storage material 18a from the solid phase to the liquid phase is completed (FIG. 4). Reference) was determined. Then, at a timing when it is determined that the temperature of the heat storage catalyst 18 has reached the inflection point, high-temperature exhaust gas is supplied to the adsorbent 24 (that is, the desorption operation is started).

既述したように、蓄熱材18aは、蓄熱触媒18が所定の浄化率を確保できる温度よりも高い温度で相転移が起きるように構成されているとともに、固相から液相への相転移完了後の蓄熱材18aには、上記脱離熱量Cdesorp以上の潜熱容量Clatの熱が蓄えられている。このため、当該相転移が起こる温度よりも蓄熱触媒18(蓄熱材18a)の温度が高い場合に、脱離動作を開始するようにしたことで、吸着材24から吸着対象成分等が脱離する際に吸熱側(冷却側)の脱離熱による排気ガスの温度低下が生じても、十分な浄化率が確保される温度に維持された蓄熱触媒18によって、吸着材24から脱離した吸着対象成分を確実に浄化できるようになる。 As described above, the heat storage material 18a is configured such that the phase transition occurs at a temperature higher than the temperature at which the heat storage catalyst 18 can secure a predetermined purification rate, and the phase transition from the solid phase to the liquid phase is completed. The subsequent heat storage material 18a stores heat having a latent heat capacity C lat equal to or greater than the above desorption heat amount Cdesorb . For this reason, when the temperature of the heat storage catalyst 18 (heat storage material 18a) is higher than the temperature at which the phase transition occurs, the desorption operation is started, so that the adsorption target component and the like are desorbed from the adsorbent 24. Even if the temperature of the exhaust gas decreases due to the heat of desorption on the heat absorption side (cooling side), the adsorption target desorbed from the adsorbent 24 by the heat storage catalyst 18 maintained at a temperature at which a sufficient purification rate is secured. Ingredients can be reliably purified.

また、特に本実施形態では、蓄熱触媒18(蓄熱材18a)の温度が、固相から液相への蓄熱材18aの相転移が完了した後に蓄熱触媒18の温度が上昇し始める変曲点(図4参照)に達したと判定されたタイミングで、脱離動作を開始するようにしている。内燃機関10の停止タイミングは、車両の運転者による任意のタイミングで行われるため、次回の始動時の吸着動作を確実に行えるようにするためには、吸着動作が完了した吸着材24から早期に吸着対象成分等を脱離させておくことが好ましい。上記脱離動作の開始タイミングによれば、吸着材24からの吸着対象成分等の脱離に伴う排気ガスの温度低下による蓄熱触媒18の温度低下を回避できるだけの排気熱が蓄熱材18aにチャージされたか否かを、過不足なく正確に把握できるようになる。これにより、脱離動作の開始タイミングを最適化(最短化)することができる。   In particular, in the present embodiment, the temperature of the heat storage catalyst 18 (heat storage material 18a) is an inflection point where the temperature of the heat storage catalyst 18 starts to rise after the phase transition of the heat storage material 18a from the solid phase to the liquid phase is completed ( The detachment operation is started at the timing when it is determined that it has reached (see FIG. 4). Since the stop timing of the internal combustion engine 10 is performed at an arbitrary timing by the driver of the vehicle, in order to surely perform the adsorption operation at the next start, the adsorbent 24 from which the adsorption operation has been completed is early. It is preferable to desorb components to be adsorbed. According to the start timing of the desorption operation, the heat storage material 18a is charged with exhaust heat sufficient to avoid the temperature decrease of the heat storage catalyst 18 due to the temperature decrease of the exhaust gas accompanying the desorption of the components to be adsorbed from the adsorbent 24. It becomes possible to accurately grasp whether or not it has been. Thereby, the start timing of the desorption operation can be optimized (minimized).

尚、上述した実施の形態1においては、後段触媒(蓄熱触媒18)が前記第1の発明における「触媒」に相当している。
また、切替バルブ22が上記第5の発明における「流路切替手段」に、温度センサ28が前記第5の発明における「温度取得手段」に、それぞれ相当しているとともに、ECU30が温度センサ28の出力に基づいて切替バルブ22を制御することで前記第5の発明における「流路制御手段」が実現されている。
また、ECU30が温度センサ28の出力に基づいて蓄熱触媒18の温度の変曲点を判定することにより前記第6の発明における「温度判定手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the rear catalyst (heat storage catalyst 18) corresponds to the “catalyst” in the first invention.
The switching valve 22 corresponds to the “flow path switching means” in the fifth invention, the temperature sensor 28 corresponds to the “temperature acquisition means” in the fifth invention, and the ECU 30 corresponds to the temperature sensor 28. By controlling the switching valve 22 based on the output, the “flow path control means” in the fifth aspect of the present invention is realized.
The ECU 30 determines the inflection point of the temperature of the heat storage catalyst 18 based on the output of the temperature sensor 28, thereby realizing the “temperature determination means” in the sixth aspect of the invention.

実施の形態2.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
[実施の形態2のシステム構成]
図5は、本発明の実施の形態2における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。尚、図5において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[System Configuration of Embodiment 2]
FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of an internal combustion engine system including an exhaust purification device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図5に示すように、本実施形態においても、前段触媒16よりも下流側において主排気通路40を迂回する通路として、実施の形態1のバイパス通路20と同様の第1バイパス通路42を備えている。そして、第1バイパス通路42には、吸着材24が備えられており、また、第1バイパス通路42の第1上流側接続部42aには、排気ガスの流入先を主排気通路40と第1バイパス通路42との間で切り替えるための第1切替バルブ(V1)44が配置されている。   As shown in FIG. 5, also in the present embodiment, a first bypass passage 42 similar to the bypass passage 20 of the first embodiment is provided as a passage that bypasses the main exhaust passage 40 on the downstream side of the front catalyst 16. Yes. The first bypass passage 42 is provided with the adsorbent 24, and the first upstream connection portion 42a of the first bypass passage 42 is connected to the main exhaust passage 40 and the first exhaust passage 40a. A first switching valve (V1) 44 for switching between the bypass passage 42 and the bypass passage 42 is disposed.

また、本実施形態においても、第1バイパス通路42の第1下流側接続部42bよりも下流側の主排気通路40には、融解潜熱型の蓄熱材46aを備える後段触媒(蓄熱触媒)46が配置されている。   Also in this embodiment, a downstream catalyst (heat storage catalyst) 46 including a latent heat type heat storage material 46a is provided in the main exhaust passage 40 downstream of the first downstream connection portion 42b of the first bypass passage 42. Is arranged.

更に、本実施形態では、主排気通路40を迂回するもう1つの通路として、第2バイパス通路48が設けられている。第2バイパス通路48は、前段触媒16の下流であって第1上流側接続部42aの上流に位置する第2上流側接続部48aにおいて主排気通路40から分岐し、当該第2上流側接続部48aの下流であって第1上流側接続部42aの上流に位置する第2下流側接続部48bにおいて再び主排気通路40に合流するように構成されている。また、第2下流側接続部48bには、排気ガスの流入先を主排気通路40と第2バイパス通路48との間で切り替えるための第2切替バルブ(V2)50が配置されている。   Furthermore, in the present embodiment, a second bypass passage 48 is provided as another passage that bypasses the main exhaust passage 40. The second bypass passage 48 branches from the main exhaust passage 40 at a second upstream connection portion 48a located downstream of the front catalyst 16 and upstream of the first upstream connection portion 42a, and the second upstream connection portion. The second downstream connection portion 48b located downstream of 48a and upstream of the first upstream connection portion 42a is configured to merge with the main exhaust passage 40 again. A second switching valve (V2) 50 for switching the inflow destination of the exhaust gas between the main exhaust passage 40 and the second bypass passage 48 is disposed in the second downstream side connection portion 48b.

更にまた、本実施形態では、図5に示すように、蓄熱触媒46と第2バイパス通路48との間で熱交換を行う機能を有する熱交換器52が備えられている。熱交換器52は、蓄熱触媒46と第2バイパス通路48とを外側から覆うように構成されている。本実施形態の断熱材54は、熱交換器52を覆うように取り付けられている。また、このような断熱材54により、実施の形態1の蓄熱触媒18と同様に、この蓄熱触媒46も、周囲と隔離されるように覆われている。   Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, a heat exchanger 52 having a function of performing heat exchange between the heat storage catalyst 46 and the second bypass passage 48 is provided. The heat exchanger 52 is configured to cover the heat storage catalyst 46 and the second bypass passage 48 from the outside. The heat insulating material 54 of this embodiment is attached so as to cover the heat exchanger 52. Further, similarly to the heat storage catalyst 18 of the first embodiment, the heat storage catalyst 46 is also covered with the heat insulating material 54 so as to be isolated from the surroundings.

以上のように構成された本実施形態のシステムによれば、吸着動作や脱離動作を行う際、更には、吸着動作完了後であって脱離動作開始前の段階での蓄熱触媒18への排気熱チャージ動作を行う際に、排気ガスの経路を、蓄熱触媒18との間で熱交換機能を有する第2バイパス通路48を通る経路と、当該第2バイパス通路48を通らない経路の間で任意に切り替えできるようになる。これにより、以下に説明するような優れた効果を奏することができる。   According to the system of the present embodiment configured as described above, when performing the adsorption operation and the desorption operation, further, after the adsorption operation is completed and before the start of the desorption operation, When performing the exhaust heat charge operation, the exhaust gas path is divided between a path passing through the second bypass passage 48 having a heat exchange function with the heat storage catalyst 18 and a path not passing through the second bypass passage 48. It becomes possible to switch arbitrarily. Thereby, the outstanding effect which is demonstrated below can be show | played.

すなわち、先ず、吸着動作を行う際について説明する。
吸着動作を行う際に、蓄熱触媒18および熱交換器52が比較的冷えている場合(内燃機関10の停止から次の始動までの間に十分な期間があったような場合)には、第2切替バルブ50を図5に示す「b」状態に制御することで、排気ガスを熱交換器52によって冷やしたうえで吸着材24に供給することができる。これにより、吸着材24の吸着効率を高めることができる。
That is, first, the case of performing the suction operation will be described.
When the heat storage catalyst 18 and the heat exchanger 52 are relatively cold during the adsorption operation (when there is a sufficient period between the stop of the internal combustion engine 10 and the next start), the first By controlling the 2 switching valve 50 to the “b” state shown in FIG. 5, the exhaust gas can be supplied to the adsorbent 24 after being cooled by the heat exchanger 52. Thereby, the adsorption efficiency of the adsorbent 24 can be increased.

一方、吸着動作を行う際に、蓄熱触媒18および熱交換器52が比較的熱くなっている場合(内燃機関10の停止から次の始動までの時間が短かったような場合)には、第2切替バルブ50を図5に示す「a」状態に制御することで、吸着材24に向かうガスが熱交換器52を通って温められるのを回避することができる。このように、本実施形態の構成によれば、吸着動作時に吸着材24に投入する排気ガスの温度を最適化することができる。   On the other hand, when the heat storage catalyst 18 and the heat exchanger 52 are relatively hot during the adsorption operation (when the time from the stop of the internal combustion engine 10 to the next start is short), the second By controlling the switching valve 50 to the “a” state shown in FIG. 5, it is possible to prevent the gas traveling toward the adsorbent 24 from being heated through the heat exchanger 52. As described above, according to the configuration of the present embodiment, the temperature of the exhaust gas supplied to the adsorbent 24 during the adsorption operation can be optimized.

次に、脱離動作を行う際について説明する。
脱離動作を行う際に、排気ガスの温度が比較的高いと判断される場合には、第2切替バルブ50を図5に示す「b」状態に制御することで、排気ガスを熱交換器52によって冷やしたうえで吸着材24に供給することができる。
Next, a description will be given of when performing the desorption operation.
When performing the desorption operation, if it is determined that the temperature of the exhaust gas is relatively high, the exhaust gas is removed from the heat exchanger by controlling the second switching valve 50 to the “b” state shown in FIG. After being cooled by 52, it can be supplied to the adsorbent 24.

一方、脱離動作を行う際に、排気ガスの温度が比較的低いと判断される場合には、第2切替バルブ50を図5に示す「a」状態に制御することで、吸着材24に向かうガスが熱交換器52を通って冷やされるのを回避することができる。このように、本実施形態の構成によれば、脱離動作時に吸着材24に投入する排気ガスの温度の安定化を良好に図ることができる。   On the other hand, when performing the desorption operation, if it is determined that the temperature of the exhaust gas is relatively low, the adsorbent 24 is controlled by controlling the second switching valve 50 to the “a” state shown in FIG. It is possible to avoid that the gas to be cooled is cooled through the heat exchanger 52. Thus, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to satisfactorily stabilize the temperature of the exhaust gas input to the adsorbent 24 during the desorption operation.

次に、吸着動作完了後であって脱離動作開始前の段階での蓄熱触媒18への排気熱チャージ動作を行う際について説明する。
図5に示す構成では、第2上流側接続部48aではなく第2下流側接続部48bに第2切替バルブ50が設けられている。当該排気熱チャージ動作を行う際には、第2切替バルブ50を図5に示す「b」状態に制御するようにする(尚、この場合、第1切替バルブ44は図5に示す「b」状態に制御する)。
Next, a description will be given of the case where the exhaust heat charging operation to the heat storage catalyst 18 is performed after the adsorption operation is completed and before the desorption operation is started.
In the configuration shown in FIG. 5, the second switching valve 50 is provided not in the second upstream connection portion 48a but in the second downstream connection portion 48b. When performing the exhaust heat charging operation, the second switching valve 50 is controlled to the “b” state shown in FIG. 5 (in this case, the first switching valve 44 is “b” shown in FIG. 5). Control to the state).

このような排気熱チャージ動作によれば、切替バルブ50、44よりも上流側の部位を流れる排気ガス、つまり、切替バルブ50、44で熱損失が生ずる前のより高温の排気ガスの熱を、熱交換器52を介して蓄熱触媒46に供給できるようになる。このため、蓄熱触媒46への排気熱のチャージ速度を良好に高めることができるとともに、蓄熱触媒46の活性を良好に早めることができる。これにより、吸着動作完了から脱離動作開始までに要する時間を良好に短縮することが可能となる。   According to such an exhaust heat charging operation, the exhaust gas flowing in the upstream portion of the switching valves 50 and 44, that is, the heat of the higher-temperature exhaust gas before heat loss occurs in the switching valves 50 and 44, The heat storage catalyst 46 can be supplied via the heat exchanger 52. For this reason, the charge rate of the exhaust heat to the heat storage catalyst 46 can be improved satisfactorily, and the activity of the heat storage catalyst 46 can be accelerated well. As a result, it is possible to favorably shorten the time required from the completion of the adsorption operation to the start of the desorption operation.

実施の形態3.
次に、図6乃至図9を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
[実施の形態3のシステム構成]
図6は、本発明の実施の形態3における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。尚、図6において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[System Configuration of Embodiment 3]
FIG. 6 is a diagram for illustrating a configuration of an internal combustion engine system including an exhaust purification device according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

本実施形態のシステムは、後段触媒(蓄熱触媒)60が備える融解潜熱型の蓄熱材60aの構成が異なる点を除き、上述した実施の形態1のシステムと同様に構成されている。より具体的には、図6に示すように、本実施形態の蓄熱材60aは、排気ガスの流れ方向に直交する方向で3つの部位に分割されている。   The system of the present embodiment is configured in the same manner as the system of the first embodiment described above, except that the configuration of the latent latent heat type heat storage material 60a included in the rear catalyst (heat storage catalyst) 60 is different. More specifically, as shown in FIG. 6, the heat storage material 60a of this embodiment is divided into three parts in a direction orthogonal to the flow direction of the exhaust gas.

また、図6に示すように、3つの分割された蓄熱材60aの各部位間、および、蓄熱材60aを備える後段触媒60と周囲との間は、上記断熱材18bと同様の断熱材60bによってそれぞれ仕切られている。   Moreover, as shown in FIG. 6, between each site | part of the three divided | segmented thermal storage material 60a, and between the back | latter stage catalyst 60 provided with the thermal storage material 60a, and circumference | surroundings, with the thermal insulation material 60b similar to the said thermal insulation material 18b. Each is partitioned.

また、3つに分割された蓄熱材60aの合計の潜熱容量は、上述した実施の形態1の蓄熱材18aと同等の潜熱容量となるように設定されている。すなわち、蓄熱材60aの相転移に要する総熱量が、吸着容量一杯の上記特定の成分が吸着材24に吸着されている場合に当該特定の成分が脱離する際の総脱離熱量(≒気化潜熱量)Cdesorp以上となるように、蓄熱材60aの3つの部位の潜熱容量の合計量が設定されている。 Further, the total latent heat capacity of the heat storage material 60a divided into three is set to be equal to the latent heat capacity of the heat storage material 18a of the first embodiment described above. That is, the total amount of heat required for the phase transition of the heat storage material 60a is equal to the total amount of heat released when the specific component is adsorbed when the specific component with the full adsorption capacity is adsorbed on the adsorbent 24 (≈ vaporization). The total amount of latent heat capacity of the three parts of the heat storage material 60a is set so as to be equal to or greater than (latent heat amount) Cdesorb .

更に、3つに分割された蓄熱材60aの各部位には、それぞれの部位での蓄熱触媒60の温度(蓄熱材60aの温度)を検出するための温度センサ62、64、66がそれぞれ組み込まれている。これらの温度センサ62、64、66は、ともに本実施形態のECU68に接続されている。   Furthermore, temperature sensors 62, 64, and 66 for detecting the temperature of the heat storage catalyst 60 at each portion (the temperature of the heat storage material 60a) are incorporated in each portion of the heat storage material 60a divided into three parts. ing. These temperature sensors 62, 64, 66 are all connected to the ECU 68 of the present embodiment.

[実施の形態3の制御]
ところで、内燃機関10の始動条件によって、始動時の吸着動作の際に吸着材24に吸着される上記特定の成分の吸着量が変化する。より具体的には、始動時の前段触媒16の温度が高いほど、当該前段触媒16が活性化するまでに要する時間が短くなるので、吸着材24に吸着される上記特定の成分の吸着量が少なくなる。
[Control of Embodiment 3]
By the way, depending on the starting condition of the internal combustion engine 10, the adsorption amount of the specific component adsorbed on the adsorbent 24 during the adsorption operation at the time of start varies. More specifically, the higher the temperature of the pre-stage catalyst 16 at the time of starting, the shorter the time required until the pre-stage catalyst 16 is activated, so that the amount of adsorption of the specific component adsorbed on the adsorbent 24 is reduced. Less.

上記のように、吸着材24の吸着容量よりも少ない量の上記特定の成分しか吸着されていない状況下においては、上述した実施の形態1のように、吸着材24の吸着容量一杯の上記特定の成分が当該吸着材24から脱離する際の総脱離熱量Cdesorp以上の熱量が蓄熱材60aにチャージされるまで脱離動作の開始を遅らせる必要がないといえる。 As described above, in the situation where only the specific component in an amount smaller than the adsorption capacity of the adsorbent 24 is adsorbed, the specific capacity of the adsorbent 24 full of the adsorbing capacity is obtained as in the first embodiment. It can be said that it is not necessary to delay the start of the desorption operation until the heat storage material 60a is charged with a heat amount equal to or greater than the total desorption heat amount Cdesorb when the component is desorbed from the adsorbent 24.

そこで、本実施形態では、今回の始動時の吸着材24の吸着量に基づいて、脱離動作時の蓄熱触媒60の温度低下防止のために蓄熱材60aにチャージしておくべき必要蓄熱量を設定するようにした。   Therefore, in the present embodiment, based on the adsorption amount of the adsorbent 24 at the start of this time, the necessary heat storage amount that should be charged to the heat storage material 60a to prevent the temperature decrease of the heat storage catalyst 60 during the desorption operation is determined. I set it.

そして、そのために、今回の始動時の吸着材24の吸着量および蓄熱材60aにチャージされる蓄熱量に基づいて、蓄熱材60aへの投入熱量を調整するようにした。より具体的には、今回の始動時における吸着材24の吸着量分の上記特定の成分が吸着材24から脱離する際の脱離熱量以上の熱量が蓄熱材60aに蓄熱された時点で、脱離動作時の蓄熱触媒60の温度低下に打ち勝つための蓄熱材60aへの熱チャージを終了させる(パージ動作待機期間を終了させる)とともに、吸着材24の脱離動作を開始させるようにした。   For this purpose, the amount of heat input to the heat storage material 60a is adjusted based on the amount of adsorption of the adsorbent 24 and the heat storage amount charged in the heat storage material 60a. More specifically, when the amount of heat equal to or greater than the amount of heat of desorption when the specific component corresponding to the amount of adsorption of the adsorbent 24 at the time of starting this time is desorbed from the adsorbent 24 is stored in the heat storage material 60a, The heat storage material 60a for overcoming the temperature drop of the heat storage catalyst 60 during the desorption operation is terminated (the purge operation standby period is terminated) and the desorption operation of the adsorbent 24 is started.

図7は、上記の機能を実現するために、本実施の形態3においてECU68が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、始動時の吸着材24の吸着動作の完了時に起動されるものとする。
図7に示すルーチンでは、先ず、蓄熱触媒60への熱チャージが開始される(ステップ100)。具体的には、本ステップ100では、始動時の吸着動作の完了を受けて、切替バルブ22が図6に示す「b」状態に制御される。また、その後に必要蓄熱量が蓄熱材60aに蓄熱されるまでの間、パージ動作の実行が保留される(パージ待機期間)。
FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the ECU 68 in the third embodiment in order to realize the above function. Note that this routine is started when the adsorption operation of the adsorbent 24 at the start is completed.
In the routine shown in FIG. 7, first, thermal charge to the heat storage catalyst 60 is started (step 100). Specifically, in step 100, upon completion of the adsorption operation at the start, the switching valve 22 is controlled to the “b” state shown in FIG. Further, the execution of the purge operation is suspended until the necessary heat storage amount is stored in the heat storage material 60a thereafter (purge standby period).

次に、蓄熱触媒60(蓄熱材60a)の熱チャージ量(蓄熱量)が推定される(ステップ102)。
図8は、パージ待機期間中の蓄熱触媒60の各部位での温度変化を表したタイムチャートである。
蓄熱触媒60への熱チャージが行われている場合には、3つに分割された蓄熱材60aの上流側の部位から順に、投入された排気熱がチャージされていく。このため、蓄熱材60aの最上流側の部位において、最も早く相転移が完了し、図8(A)に示すように、温度Tcat1に温度変曲点が現れる。
Next, the heat charge amount (heat storage amount) of the heat storage catalyst 60 (heat storage material 60a) is estimated (step 102).
FIG. 8 is a time chart showing a temperature change in each part of the heat storage catalyst 60 during the purge standby period.
When the heat storage catalyst 60 is thermally charged, the input exhaust heat is charged sequentially from the upstream portion of the heat storage material 60a divided into three. Therefore, the phase transition is completed earliest at the most upstream portion of the heat storage material 60a, and a temperature inflection point appears at the temperature Tcat1 as shown in FIG.

その後、3分割された蓄熱材60aの中央部位において、投入された排気熱がチャージされていき、当該中央部位での相転移が完了すると、図8(B)に示すように、温度Tcat2にも温度変曲点が現れることになる。同様に、その後、蓄熱材60aの最下流側の部位において、投入された排気熱がチャージされていき、当該最下流部位での相転移が完了すると、図8(C)に示すように、温度Tcat3にも温度変曲点が現れることになる。   Thereafter, the exhaust heat input is charged in the central portion of the heat storage material 60a divided into three, and when the phase transition in the central portion is completed, as shown in FIG. 8B, the temperature Tcat2 is also increased. A temperature inflection point will appear. Similarly, after the exhaust heat input is charged in the most downstream portion of the heat storage material 60a and the phase transition in the most downstream portion is completed, as shown in FIG. A temperature inflection point also appears in Tcat3.

従って、温度センサ62、64、66の出力変化に基づき、各部位の温度、Tcat1〜3の温度変曲点を任意に取得していくことにより、蓄熱材60aの熱チャージ量(蓄熱量)を推定することができる。   Therefore, the heat charge amount (heat storage amount) of the heat storage material 60a is obtained by arbitrarily acquiring the temperature of each part and the temperature inflection points of Tcat1 to Tcat1-3 based on the output changes of the temperature sensors 62, 64, 66. Can be estimated.

図9は、蓄熱材60aの蓄熱量と推定投入熱量との関係を表した図である。尚、蓄熱材60aへの推定投入熱量は、例えば、蓄熱触媒60の入口の排気ガス温度に基づいて推定可能である。
図9に示すように、蓄熱材60aへの投入熱量が増えるにつれ、蓄熱材60aの蓄熱量が増えていく。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the heat storage amount of the heat storage material 60a and the estimated input heat amount. The estimated amount of heat input to the heat storage material 60a can be estimated based on the exhaust gas temperature at the inlet of the heat storage catalyst 60, for example.
As shown in FIG. 9, as the amount of heat input to the heat storage material 60a increases, the heat storage amount of the heat storage material 60a increases.

そこで、上記図8を参照して説明した温度変曲点に基づく蓄熱量の推定に代え、図9に示す蓄熱量と推定投入熱量との関係を予めECU68にマップや関係式として記憶させておき、本ステップ102において、温度センサ26により検出される蓄熱触媒60の入口の排気ガス温度に基づいて推定投入熱量を算出したうえで、そのようなマップ等から蓄熱材60aの蓄熱量を取得するようにしてもよい。   Therefore, instead of estimating the heat storage amount based on the temperature inflection point described with reference to FIG. 8, the relationship between the heat storage amount and the estimated input heat amount shown in FIG. 9 is stored in advance in the ECU 68 as a map or a relational expression. In this step 102, after calculating the estimated input heat amount based on the exhaust gas temperature at the inlet of the heat storage catalyst 60 detected by the temperature sensor 26, the heat storage amount of the heat storage material 60a is obtained from such a map or the like. It may be.

上記図8を参照して説明した温度変曲点に基づく蓄熱量の推定手法によれば、温度変曲点情報に基づき、精度良く蓄熱量を推定可能である。しかしながら、推定される蓄熱量は、各温度変曲点に達したと判定された時であるので不連続となる。これに対し、上記図9に示す推定手法によれば、熱チャージ時の推定投入熱量の変化に基づいて、蓄熱量を連続的に推定することができる。   According to the estimation method of the heat storage amount based on the temperature inflection point described with reference to FIG. 8, the heat storage amount can be accurately estimated based on the temperature inflection point information. However, the estimated heat storage amount is discontinuous because it is determined that each temperature inflection point has been reached. On the other hand, according to the estimation method shown in FIG. 9, the heat storage amount can be continuously estimated based on the change in the estimated input heat amount at the time of heat charging.

更には、図9に示すように、ECU68に予め記憶させておく蓄熱量と推定投入熱量との関係に、蓄熱材60aの各部位の温度変曲点情報を加味させておいてもよい。このような推定手法によれば、熱チャージ時の推定投入熱量と温度変曲点情報とを用いて、蓄熱量を精度良く連続的に推定することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 9, the temperature inflection point information of each part of the heat storage material 60a may be added to the relationship between the heat storage amount stored in advance in the ECU 68 and the estimated input heat amount. According to such an estimation method, the heat storage amount can be continuously estimated with high accuracy by using the estimated input heat amount and the temperature inflection point information at the time of heat charging.

また、図7に示すルーチンでは、上記ステップ100および102の処理と並行して、ステップ104〜108の処理が実行されている。具体的には、先ず、ステップ104では、今回の内燃機関10の始動時における吸着材24の吸着量が推定される(ステップ104)。   In the routine shown in FIG. 7, the processes in steps 104 to 108 are executed in parallel with the processes in steps 100 and 102. Specifically, first, in step 104, the amount of adsorption of the adsorbent 24 when the internal combustion engine 10 is started this time is estimated (step 104).

既述したように、始動時のエンジン冷却水温度や前段触媒16の温度が高いほど、前段触媒16の活性化が早くなる。従って、吸着材24の吸着量は、始動時のエンジン冷却水温度や前段触媒16の温度に基づいて推定することができる。尚、エンジン冷却水温度は、図示省略する水温センサの出力に基づき取得でき、また、前段触媒16の温度は、温度センサによって直接的にセンシングしてもよく、或いは、エンジン冷却水温度等から推定してもよい。   As described above, the higher the temperature of the engine coolant at start-up and the temperature of the front catalyst 16, the faster the activation of the front catalyst 16. Therefore, the adsorption amount of the adsorbent 24 can be estimated based on the engine coolant temperature at the time of starting and the temperature of the pre-stage catalyst 16. The engine coolant temperature can be acquired based on the output of a water temperature sensor (not shown), and the temperature of the front catalyst 16 may be directly sensed by a temperature sensor or estimated from the engine coolant temperature or the like. May be.

次に、上記ステップ104において推定された吸着量でのパージ動作時の脱離熱量が推定される(ステップ106)。吸着量とパージ動作時の脱離熱量とは、吸着量が多いほど、脱離熱量も大きくなるという比例関係にある。このため、吸着量とパージ動作時の脱離熱量との関係を予めECU68に記憶しておくことにより、吸着量の推定値に基づき、今回の始動時の該吸着量に対応する脱離熱量を推定することができる。   Next, the amount of heat of desorption during the purge operation with the amount of adsorption estimated in step 104 is estimated (step 106). The amount of adsorption and the amount of heat of desorption during the purge operation are in a proportional relationship that the amount of heat of desorption increases as the amount of adsorption increases. For this reason, the relationship between the adsorption amount and the desorption heat amount during the purge operation is stored in the ECU 68 in advance, so that the desorption heat amount corresponding to the adsorption amount at the start of this time is calculated based on the estimated value of the adsorption amount. Can be estimated.

次に、上記ステップ106において取得された脱離熱量の推定値がECU68内のメモリーに記憶される(ステップ108)。本ステップでメモリーされた推定脱離熱量は、次のステップ110において使用される。   Next, the estimated value of the heat of desorption acquired in step 106 is stored in a memory in the ECU 68 (step 108). The estimated heat of desorption stored in this step is used in the next step 110.

図7に示すルーチンでは、上記102の処理が実行された後は、次いで、上記ステップ102において取得された蓄熱触媒60の熱チャージ量(蓄熱量)が上記ステップ106において取得された推定脱離熱量以上となったか否かが判別される(ステップ110)。   In the routine shown in FIG. 7, after the process of step 102 is executed, the amount of heat charge (heat storage amount) of the heat storage catalyst 60 acquired in step 102 is the estimated desorption heat amount acquired in step 106. It is determined whether or not the above has been reached (step 110).

その結果、上記ステップ110の判定が不成立である場合、つまり、現在の蓄熱触媒60の熱チャージ量が推定脱離熱量との関係で未だ不十分であると判断できる場合には、蓄熱触媒60への熱チャージ(排気熱の投入)が継続して実行される。   As a result, if the determination in step 110 is not established, that is, if it can be determined that the current heat charge amount of the heat storage catalyst 60 is still insufficient in relation to the estimated desorption heat amount, the heat storage catalyst 60 is returned to. The heat charge (injection of exhaust heat) is continuously executed.

一方、上記ステップ110の判定が成立した場合、つまり、今回の始動時の吸着量に対応する脱離熱量に耐え得る蓄熱量が蓄熱触媒60にチャージされたと判断できる場合には、蓄熱触媒60への熱チャージを終了すべきタイミングであると判定される(ステップ112)。言い換えれば、パージ動作の待機期間を終了すべきタイミングであると判定される。   On the other hand, if the determination in step 110 is satisfied, that is, if it can be determined that the heat storage catalyst 60 has been charged with a heat storage amount that can withstand the desorption heat amount corresponding to the adsorption amount at the time of the current start, the process proceeds to the heat storage catalyst 60. It is determined that it is time to end the thermal charge (step 112). In other words, it is determined that it is time to end the purge operation standby period.

このため、この場合には、吸着材24のパージ動作(脱離動作)が開始される(ステップ114)。より具体的には、切替バルブ22が図6に示す「b」状態に制御されることによって、吸着材24に高温の排気ガスが導入される。   Therefore, in this case, a purge operation (desorption operation) of the adsorbent 24 is started (step 114). More specifically, when the switching valve 22 is controlled to the “b” state shown in FIG. 6, high-temperature exhaust gas is introduced into the adsorbent 24.

その後、吸着材24からの上記特定の成分の脱離が完了したと判定された場合に、吸着材24のパージ動作が完了される(ステップ116)とともに、上記ステップ108のメモリー値がリセットされる。より具体的には、切替バルブ22が図6に示す「a」状態に再び制御されることによって、吸着材24への排気ガスの供給が停止される。   Thereafter, when it is determined that the desorption of the specific component from the adsorbent 24 is completed, the purge operation of the adsorbent 24 is completed (step 116), and the memory value in step 108 is reset. . More specifically, the supply of the exhaust gas to the adsorbent 24 is stopped by controlling the switching valve 22 again to the “a” state shown in FIG. 6.

以上説明した図7に示すルーチンによれば、今回の始動時における吸着材24の吸着量および蓄熱材60aにチャージされる蓄熱量に基づいて、蓄熱材60aへの投入熱量が調整されることになる。より具体的には、今回の始動時における吸着量に対応する推定脱離熱量以上の熱量が蓄熱材60aに蓄熱された時点で、吸着材24のパージ動作が開始されるようになる。つまり、上記ルーチンによれば、内燃機関10の始動条件の影響で始動時の吸着量が上記標準状態よりも少ないような場合であっても、蓄熱材60aの蓄熱容量一杯まで蓄熱されるのを待たずに必要蓄熱量が蓄熱材60aに投入された時点で、パージ動作が開始されることになる。これにより、始動時の吸着材24への吸着量の多少に関わらず、吸着動作の完了後からパージ動作の開始までに要する時間(パージ待機期間)を最適化(最短化)することができ、つまり、パージ動作の開始タイミングを最適化(最短化)することができる。   According to the routine shown in FIG. 7 described above, the amount of heat input to the heat storage material 60a is adjusted based on the amount of adsorption of the adsorbent 24 and the amount of heat stored in the heat storage material 60a at the time of the current start. Become. More specifically, the purge operation of the adsorbent 24 starts when the heat storage material 60a stores a heat quantity equal to or greater than the estimated desorption heat quantity corresponding to the adsorption quantity at the start of this time. That is, according to the above routine, even when the amount of adsorption at the time of starting is smaller than the standard state due to the influence of the starting condition of the internal combustion engine 10, the heat storage capacity of the heat storage material 60a is stored to the full capacity. The purge operation is started when the necessary heat storage amount is input to the heat storage material 60a without waiting. Thereby, regardless of the amount of adsorption to the adsorbent 24 at the time of starting, the time (purge standby period) required from the completion of the adsorption operation to the start of the purge operation can be optimized (minimized) That is, the start timing of the purge operation can be optimized (minimized).

また、言い換えれば、上記ルーチンによれば、今回の始動時における吸着量に対応する推定脱離熱量以上の熱量が蓄熱材60aに蓄熱された時点で、パージ動作に先立って蓄熱材60aに排気熱を投入しておく動作が終了されることになる。つまり、上記ルーチンによれば、始動時の吸着量に基づいて、脱離動作時の蓄熱触媒60の温度低下防止のために蓄熱材60aにチャージしておくべき必要蓄熱量を適切に設定しておくことが可能となる。これにより、吸着材24から上記特定の成分が脱離する時の脱離量に合わせて、蓄熱材60aの蓄熱量を適切に設定することができる。   In other words, according to the above routine, when the heat storage material 60a stores a heat amount equal to or larger than the estimated desorption heat amount corresponding to the adsorption amount at the start of this time, the heat storage material 60a has exhaust heat before the purge operation. The operation of putting in is terminated. That is, according to the above routine, the necessary heat storage amount to be charged in the heat storage material 60a is appropriately set based on the adsorption amount at the time of starting to prevent the temperature decrease of the heat storage catalyst 60 during the desorption operation. It becomes possible to leave. Accordingly, the heat storage amount of the heat storage material 60a can be appropriately set according to the amount of desorption when the specific component is desorbed from the adsorbent 24.

ところで、上述した実施の形態1においては、今回の始動時における吸着量に対応する推定脱離熱量以上の熱量が蓄熱材60aに蓄熱された時点で、吸着材24のパージ動作を開始するようにしている。しかしながら、本発明において、取得された吸着量および蓄熱量に基づいて、潜熱型蓄熱材へ投入する熱量を調整する投入熱量調整手段は、このような手法によって実現されるものに限定されない。すなわち、例えば、今回の始動時における吸着量に対応する推定脱離熱量以上の熱量が蓄熱材60aに蓄熱された時点で、蓄熱材60aへの排気熱の投入を停止させて、他の手段(例えば、蓄熱触媒60をバイパスするような通路上に配置された触媒)に排気熱を投入するように切り替えるようなものであってもよい。   By the way, in the first embodiment described above, the purge operation of the adsorbent 24 is started when the heat storage material 60a stores a heat quantity equal to or greater than the estimated desorption heat quantity corresponding to the adsorption quantity at the time of the current start-up. ing. However, in the present invention, the input heat amount adjustment means for adjusting the amount of heat input to the latent heat storage material based on the acquired adsorption amount and heat storage amount is not limited to that realized by such a method. That is, for example, when the amount of heat equal to or greater than the estimated amount of desorption heat corresponding to the amount of adsorption at the start of this time is stored in the heat storage material 60a, the input of the exhaust heat to the heat storage material 60a is stopped and other means ( For example, it may be switched so that exhaust heat is input to a catalyst disposed on a passage that bypasses the heat storage catalyst 60.

また、上述した実施の形態1においては、断熱材60bで仕切るようにして3分割された蓄熱材60aを備えるようにしている。これにより、各部位間での熱伝導が遮断されるので、各部位の蓄熱量をより正確に把握することができる。しかしながら、図8に示すような蓄熱材60aの各部位の温度変曲点を取得するうえでは、本発明の潜熱型蓄熱材は、必ずしも蓄熱材60aのように分割されていなくてもよい。具体的には、上述した実施の形態3と同様に、蓄熱材の各部位の温度を多点で取得するようにしておくとともに、それぞれの温度取得位置での相転移完了時の蓄熱量と当該温度取得位置情報との関係を予めECU68に記憶させておけばよい。   Moreover, in Embodiment 1 mentioned above, it is made to provide the thermal storage material 60a divided into three so that it might partition with the heat insulating material 60b. Thereby, since the heat conduction between each site | part is interrupted | blocked, the heat storage amount of each site | part can be grasped | ascertained more correctly. However, in order to acquire the temperature inflection point of each site | part of the heat storage material 60a as shown in FIG. 8, the latent-heat type heat storage material of this invention does not necessarily need to be divided | segmented like the heat storage material 60a. Specifically, as in Embodiment 3 described above, the temperature of each part of the heat storage material is acquired at multiple points, and the amount of heat storage at the time of completion of the phase transition at each temperature acquisition position What is necessary is just to memorize | store the relationship with temperature acquisition position information in ECU68 previously.

尚、上述した実施の形態3においては、ECU68が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第7の発明における「吸着量取得手段」が、上記ステップ100〜114の処理を実行することにより前記第7の発明における「蓄熱量設定手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU68が、上記ステップ110および112の処理を実行することにより前記第9の発明における「投入熱量調整手段」が、上記ステップ102の処理を実行することにより前記第9の発明における「蓄熱量取得手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU68が、上記ステップ110の処理を実行することにより前記第10の発明における「蓄熱量判別手段」が、上記ステップ114の処理を実行することにより前記第10の発明における「脱離動作実行手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU68が上記ステップ114の処理を実行することにより前記第11の発明における「流路制御手段」が実現されている。
また、温度センサ62、64、66が前記第12の発明における「温度取得手段」に相当している。
In the third embodiment described above, the ECU 68 executes the process of step 104, so that the “adsorption amount acquisition means” in the seventh invention executes the processes of steps 100 to 114. The “heat storage amount setting means” in the seventh aspect of the invention is realized.
Further, when the ECU 68 executes the processing of the above steps 110 and 112, the “input heat amount adjusting means” in the ninth aspect of the invention executes the processing of the above step 102, thereby “the amount of stored heat” in the ninth aspect of the invention. "Acquisition means" is realized respectively.
Further, when the ECU 68 executes the process of step 110, the “heat storage amount determining means” in the tenth aspect of the invention executes the process of step 114, thereby executing “desorption operation execution” in the tenth aspect of the invention. Each means is realized.
Further, the “flow path control means” in the eleventh aspect of the present invention is realized by the ECU 68 executing the process of step 114.
The temperature sensors 62, 64, 66 correspond to the “temperature acquisition means” in the twelfth aspect of the invention.

本発明の実施の形態1における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of an internal combustion engine system provided with the exhaust gas purification apparatus in Embodiment 1 of this invention. 図1に示す蓄熱材を備える蓄熱触媒の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of a thermal storage catalyst provided with the thermal storage material shown in FIG. 本発明の実施の形態1における吸着材の冷却性能および蓄熱材の保温性能の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the cooling performance of the adsorbent, and the heat retention performance of a thermal storage material in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における脱離動作の開始タイミングの特徴的な判定手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic determination method of the start timing of the detachment | desorption operation | movement in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of an internal combustion engine system provided with the exhaust gas purification apparatus in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における排気浄化装置を備える内燃機関システムの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of an internal combustion engine system provided with the exhaust gas purification apparatus in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 3 of the present invention. パージ待機期間中の蓄熱触媒の各部位での温度変化を表したタイムチャートである。It is a time chart showing the temperature change in each part of the heat storage catalyst during the purge standby period. 蓄熱材の蓄熱量と推定投入熱量との関係を表した図である。It is a figure showing the relationship between the heat storage amount of a heat storage material, and the estimated input heat amount.

符号の説明Explanation of symbols

10 内燃機関
14、40 主排気通路
16 前段触媒
18、46、60 後段触媒(蓄熱触媒)
18a、46a、60a 融解潜熱型蓄熱材
18b、54、60b 断熱材
20 バイパス通路
20a 上流側接続部
20b 下流側接続部
22 切替バルブ
24 吸着材
26、28、62、64、66 温度センサ
30、68 ECU(Electronic Control Unit)
42 第1バイパス通路
42a 第1上流側接続部
42b 第1下流側接続部
44 第1切替バルブ
48 第2バイパス通路
48a 第2上流側接続部
48b 第2下流側接続部
50 第2切替バルブ
52 熱交換器
desorp 総脱離熱量
lat 潜熱容量
10 Internal combustion engine 14, 40 Main exhaust passage 16 Pre-stage catalyst 18, 46, 60 Post-stage catalyst (heat storage catalyst)
18a, 46a, 60a Melting latent heat storage material 18b, 54, 60b Thermal insulation material 20 Bypass passage 20a Upstream connection portion 20b Downstream connection portion 22 Switching valve 24 Adsorbent materials 26, 28, 62, 64, 66 Temperature sensors 30, 68 ECU (Electronic Control Unit)
42 1st bypass passage 42a 1st upstream connection part 42b 1st downstream connection part 44 1st switching valve 48 2nd bypass passage 48a 2nd upstream connection part 48b 2nd downstream connection part 50 2nd switching valve 52 Heat Exchanger C desorp total heat of desorption C lat latent heat capacity

Claims (13)

排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる特定の成分を吸着する吸着材と、
前記吸着材よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記触媒に備えられ、前記触媒の浄化率が高くなる特定の浄化温度範囲で相転移を起こす潜熱型蓄熱材とを備え、
前記潜熱型蓄熱材の潜熱容量が、前記相転移に要する総熱量が前記吸着材から前記特定の成分が脱離する際の総脱離熱量以上となるように設定されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An adsorbent disposed in the exhaust passage and adsorbing specific components contained in the exhaust gas;
A catalyst arranged in the exhaust passage downstream of the adsorbent and capable of purifying exhaust gas;
A latent heat storage material that is provided in the catalyst and causes a phase transition in a specific purification temperature range in which the purification rate of the catalyst is high;
The latent heat capacity of the latent heat type heat storage material is set such that the total amount of heat required for the phase transition is equal to or greater than the total amount of heat of desorption when the specific component is desorbed from the adsorbent. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
前記排気通路は、内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流するバイパス通路とを含み、
前記吸着材は、前記バイパス通路に配置され、
前記潜熱型蓄熱材を備える前記触媒は、前記下流側接続部よりも下流側の前記主排気通路に配置されていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust passage branches from the main exhaust passage at an upstream connection portion between the main exhaust passage through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows and the main exhaust passage, and is connected downstream from the upstream connection portion. A bypass passage that merges with the main exhaust passage again in the section,
The adsorbent is disposed in the bypass passage;
2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the catalyst including the latent heat type heat storage material is disposed in the main exhaust passage downstream of the downstream connection portion.
前記吸着材からの前記特定の成分の脱離完了後から当該吸着材の吸着性能が回復するまでに要する時間が、前記潜熱型蓄熱材の前記相転移の開始から終了までに要する時間よりも短くなるように、前記吸着材の冷却性能が設定されていることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の排気浄化装置。   The time required from the completion of desorption of the specific component from the adsorbent to the recovery of the adsorption performance of the adsorbent is shorter than the time required from the start to the end of the phase transition of the latent heat storage material. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the cooling performance of the adsorbent is set. 前記吸着材からの前記未浄化成分の脱離完了後から当該吸着材の吸着性能が回復するまでに要する時間が、前記潜熱型蓄熱材の前記相転移の開始から終了までに要する時間よりも短くなるように、前記潜熱型蓄熱材の保温性能が設定されていることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の排気浄化装置。   The time required from the completion of desorption of the unpurified components from the adsorbent to the recovery of the adsorption performance of the adsorbent is shorter than the time required from the start to the end of the phase transition of the latent heat storage material. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the heat retention performance of the latent heat storage material is set. 排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な流路切替手段と、
前記潜熱型蓄熱材の温度を取得する温度取得手段と、
前記相転移が起こる温度よりも前記潜熱型蓄熱材の温度が高い場合に、前記吸着材に排気ガスが流入するように前記流路切替手段を制御する流路制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項2乃至4の何れか1項記載の内燃機関の排気浄化装置。
A flow path switching means capable of switching an inflow destination of exhaust gas between the main exhaust passage and the bypass passage;
Temperature acquisition means for acquiring the temperature of the latent heat storage material;
A flow path control means for controlling the flow path switching means so that exhaust gas flows into the adsorbent when the temperature of the latent heat storage material is higher than the temperature at which the phase transition occurs;
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4, further comprising:
前記潜熱型蓄熱材の温度が、前記相転移が完了した後に前記潜熱型蓄熱材の温度が上昇し始める変曲点に達したか否かを判定する温度判定手段を更に備え、
前記流路制御手段は、前記潜熱型蓄熱材の温度が前記変曲点に達したと判定された場合に、前記吸着材に排気ガスが流入するように前記流路切替手段を制御することを特徴とする請求項5記載の内燃機関の排気浄化装置。
A temperature determination means for determining whether the temperature of the latent heat storage material reaches an inflection point at which the temperature of the latent heat storage material starts to increase after the phase transition is completed;
The flow path control means controls the flow path switching means so that exhaust gas flows into the adsorbent when it is determined that the temperature of the latent heat storage material has reached the inflection point. 6. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 5, characterized in that:
排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる特定の成分を吸着する吸着材と、
前記吸着材よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記触媒に備えられ、前記触媒の浄化率が高くなる特定の浄化温度範囲で相転移を起こす潜熱型蓄熱材と、
前記吸着材への前記特定の成分の吸着量を取得する吸着量取得手段と、
取得された吸着量に基づいて前記潜熱型蓄熱材の必要蓄熱量を設定する蓄熱量設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An adsorbent disposed in the exhaust passage and adsorbing specific components contained in the exhaust gas;
A catalyst arranged in the exhaust passage downstream of the adsorbent and capable of purifying exhaust gas;
A latent heat storage material that is provided in the catalyst and causes phase transition in a specific purification temperature range in which the purification rate of the catalyst is high; and
An adsorption amount acquisition means for acquiring an adsorption amount of the specific component to the adsorbent;
A heat storage amount setting means for setting a necessary heat storage amount of the latent heat storage material based on the acquired adsorption amount;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記蓄熱量設定手段は、取得された吸着量分の前記特定の成分が前記吸着材から脱離する際の総脱離熱量を充足する熱量となるように、前記必要蓄熱量を設定することを特徴とする請求項7記載の内燃機関の排気浄化装置。   The heat storage amount setting means sets the necessary heat storage amount so that the specific amount corresponding to the acquired adsorption amount becomes a heat amount satisfying a total desorption heat amount when desorbing from the adsorbent. 8. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein 前記蓄熱量設定手段は、
前記潜熱型蓄熱材への投入熱量を調整する投入熱量調整手段と、
前記潜熱型蓄熱材の蓄熱量を取得する蓄熱量取得手段とを含み、
前記投入熱量調整手段は、
取得された吸着量および蓄熱量に基づいて、前記潜熱型蓄熱材へ投入する熱量を調整することを特徴とする請求項7または8記載の内燃機関の排気浄化装置。
The heat storage amount setting means includes
Input heat amount adjusting means for adjusting the input heat amount to the latent heat type heat storage material,
Heat storage amount acquisition means for acquiring the heat storage amount of the latent heat storage material,
The input heat amount adjusting means is
The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 7 or 8, wherein the amount of heat input to the latent heat storage material is adjusted based on the acquired adsorption amount and heat storage amount.
前記投入熱量調整手段は、
前記必要蓄熱量が前記潜熱型蓄熱材に蓄えられたか否かを判別する蓄熱量判別手段と、
前記潜熱型蓄熱材に前記必要蓄熱量が蓄えられたと判別された場合に、前記吸着材に吸着されていた前記特定の成分を前記吸着材から脱離させる脱離動作を実行する脱離動作実行手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項7乃至9の何れか1項記載の内燃機関の排気浄化装置。
The input heat amount adjusting means is
A heat storage amount determination means for determining whether or not the necessary heat storage amount is stored in the latent heat storage material;
Execution of desorption operation for performing desorption operation for desorbing the specific component adsorbed on the adsorbent from the adsorbent when it is determined that the necessary heat storage amount is stored in the latent heat storage material Means,
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 7 to 9, further comprising:
前記排気通路は、内燃機関から排出された排気ガスが流れる主排気通路と、前記主排気通路との上流側接続部において前記主排気通路から分岐し、前記上流側接続部より下流の下流側接続部において再び前記主排気通路に合流するバイパス通路とを含み、
前記吸着材は、前記バイパス通路に配置され、
前記潜熱型蓄熱材を備える前記触媒は、前記下流側接続部よりも下流側の前記主排気通路に配置されており、
前記排気浄化装置は、排気ガスの流入先を前記主排気通路と前記バイパス通路との間で切り替え可能な流路切替手段を更に備え、
前記脱離動作実行手段は、前記潜熱型蓄熱材に前記必要蓄熱量が蓄えられたと判別された場合に、前記吸着材に排気ガスが流入するように前記流路切替手段を制御する流路制御手段を含むことを特徴とする請求項10記載の内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust passage branches from the main exhaust passage at an upstream connection portion between the main exhaust passage through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows and the main exhaust passage, and is connected downstream from the upstream connection portion. A bypass passage that merges with the main exhaust passage again in the section,
The adsorbent is disposed in the bypass passage;
The catalyst including the latent heat storage material is disposed in the main exhaust passage on the downstream side of the downstream connection portion,
The exhaust emission control device further includes a flow path switching means capable of switching an inflow destination of exhaust gas between the main exhaust passage and the bypass passage,
The desorption operation executing means controls the flow path switching means so that the exhaust gas flows into the adsorbent when it is determined that the necessary heat storage amount is stored in the latent heat storage material. 11. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 10, further comprising means.
前記排気浄化装置は、前記潜熱型蓄熱材における排気ガスの流れ方向の複数部位の温度をそれぞれ取得する温度取得手段を更に備え、
前記蓄熱量判別手段は、前記複数部位中の前記必要蓄熱量を充足する部位において、前記相転移が起こる温度よりも前記潜熱型蓄熱材の温度が高くなった時点で、前記潜熱型蓄熱材に前記必要蓄熱量が蓄えられたと判別することを特徴とする請求項10または11記載の内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust purification device further includes temperature acquisition means for acquiring temperatures of a plurality of portions in the flow direction of the exhaust gas in the latent heat storage material,
When the temperature of the latent heat storage material becomes higher than the temperature at which the phase transition occurs in the portion satisfying the necessary heat storage amount in the plurality of portions, the heat storage amount determination means is applied to the latent heat storage material. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 10 or 11, wherein it is determined that the necessary heat storage amount is stored.
前記潜熱型蓄熱材は、排気ガスの流れ方向に複数部位に分割され、かつ、当該複数部位間で断熱された状態で前記触媒に備えられていることを特徴とする請求項7乃至12の何れか1項記載の内燃機関の排気浄化装置。   13. The catalyst according to claim 7, wherein the latent heat storage material is provided in the catalyst in a state where the latent heat storage material is divided into a plurality of portions in a flow direction of the exhaust gas and is insulated between the plurality of portions. An exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101165646B1 (en) 2012-02-29 2012-07-16 동원이앤텍 주식회사 Energy reducing system of nox reducing apparatus using waste-heat and steam type gas heater
JP2020112140A (en) * 2019-01-16 2020-07-27 トヨタ自動車株式会社 Exhaust emission control device of internal combustion engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57100073U (en) * 1980-12-11 1982-06-19
JPH0579319A (en) * 1991-09-20 1993-03-30 Hitachi Ltd Engine exhaust purification system
JPH06101453A (en) * 1992-09-21 1994-04-12 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas purifying device for internal combustion engine
JPH11125113A (en) * 1997-10-23 1999-05-11 Denso Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2006132507A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Toyota Motor Corp Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57100073U (en) * 1980-12-11 1982-06-19
JPH0579319A (en) * 1991-09-20 1993-03-30 Hitachi Ltd Engine exhaust purification system
JPH06101453A (en) * 1992-09-21 1994-04-12 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas purifying device for internal combustion engine
JPH11125113A (en) * 1997-10-23 1999-05-11 Denso Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2006132507A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Toyota Motor Corp Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101165646B1 (en) 2012-02-29 2012-07-16 동원이앤텍 주식회사 Energy reducing system of nox reducing apparatus using waste-heat and steam type gas heater
JP2020112140A (en) * 2019-01-16 2020-07-27 トヨタ自動車株式会社 Exhaust emission control device of internal combustion engine
US11274585B2 (en) 2019-01-16 2022-03-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
JP7074084B2 (en) 2019-01-16 2022-05-24 トヨタ自動車株式会社 Exhaust purification device for internal combustion engine

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