JP2006029216A - Exhaust emission control device and exhaust emission control system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device and an exhaust emission control system making worming up performance of a catalyst good without deteriorating fuel economy. <P>SOLUTION: This invented exhaust emission control system 300 is provided with a exhaust emission control catalyst 110 which is reduced (cerium oxide contained therein) by itself when an inside of the exhaust gas passage 30 becomes reducing atmosphere. A control device (ECU) 350 stopping an engine 10 after putting the inside of the exhaust gas passage 30 into the reducing atmosphere at the time of stop of the engine 10 is also provided. A first flow passage stop valve 130 positioned in a downstream of the exhaust emission control catalyst 110 in the exhaust gas passage 30, closing the exhaust gas passage 30 right after stop of the engine 10, and opening the exhaust gas passage 30 at the time of start of the engine 10 is provided. And further an air supply device 120 positioned in an upstream of the exhaust emission control catalyst 110 in the exhaust gas passage 30 and supplying air in the exhaust gas passage 30 is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、排気浄化装置及び排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust purification device and an exhaust purification system.

従来より、自動車などの内燃機関の排気を浄化することを目的として、様々な排気浄化装置及び排気浄化システムが提案されている。近年、特に、エンジン始動時に多量に発生するHCを効率良く浄化することを目的として、様々な排気浄化装置及び排気浄化システムが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   Conventionally, various exhaust purification apparatuses and exhaust purification systems have been proposed for the purpose of purifying exhaust from internal combustion engines such as automobiles. In recent years, various exhaust purification devices and exhaust purification systems have been proposed in particular for the purpose of efficiently purifying a large amount of HC that is generated when the engine is started (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開平6−93832号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-93832 特開平5−293384号公報JP-A-5-293384

特許文献1に開示されている排気浄化システムでは、排気通路のうち排気浄化触媒よりも上流側の位置にHC吸着材を設けている。これにより、内燃機関始動時に多量に発生するHCを、一時的に、HC吸着材で吸着保持できるので、排気浄化触媒が活性化するまでの間に、浄化されずに外部に排出されてしまうHCの排出量を低減することができる。   In the exhaust purification system disclosed in Patent Document 1, an HC adsorbent is provided at a position upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage. As a result, since a large amount of HC generated when the internal combustion engine is started can be temporarily adsorbed and held by the HC adsorbent, the HC that is exhausted without being purified until the exhaust purification catalyst is activated. Can be reduced.

ところで、HC吸着材としては、ゼオライト、アルミノシリケート、モルデナイトなどを用いることができるが、これらは、HC吸着性に優れていると共に、吸水性にも優れている。このため、内燃機関を停止している間に、HC吸着材が、排気流路内に存在している排気中に含まれている水分を吸収してしまい、内燃機関始動時(冷間始動時)におけるHC吸着性能が低下してしまう問題があった。   By the way, as the HC adsorbent, zeolite, aluminosilicate, mordenite and the like can be used, and these are excellent in HC adsorption and water absorption. For this reason, while the internal combustion engine is stopped, the HC adsorbent absorbs moisture contained in the exhaust gas existing in the exhaust flow path, and the internal combustion engine is started (at the time of cold start). ) Has a problem that the HC adsorption performance decreases.

これに対し、特許文献1に開示されている排気浄化システムでは、HC吸着材の上流側と下流側とに、排気通路を遮断する遮断手段を設け、エンジン停止時には、この遮断手段により排気通路を遮断する。これにより、内燃機関を停止している間、HC吸着材への水分吸着を抑制することができ、内燃機関始動時(冷間始動時)におけるHC吸着性能の低下を抑制することができると記載されている。   On the other hand, the exhaust purification system disclosed in Patent Document 1 is provided with shut-off means for shutting off the exhaust passage on the upstream side and downstream side of the HC adsorbent. Cut off. Accordingly, it is described that moisture adsorption on the HC adsorbent can be suppressed while the internal combustion engine is stopped, and a decrease in HC adsorption performance at the start of the internal combustion engine (during cold start) can be suppressed. Has been.

しかしながら、特許文献1に開示されている排気浄化システムでは、HC吸着材がHC離脱温度に達するまでに、触媒が十分に活性化しないため、HCを十分に浄化することができなかった。特に、排気浄化触媒よりも上流側にHC吸着材を設けることにより、HC吸着材によって排気熱が奪われるため、その下流側に配置されている排気浄化触媒の暖機性が低下してしまうことが、HC浄化率低下の大きな要因であった。   However, in the exhaust gas purification system disclosed in Patent Document 1, the catalyst is not sufficiently activated before the HC adsorbent reaches the HC desorption temperature, and thus HC cannot be sufficiently purified. In particular, by providing the HC adsorbent upstream of the exhaust purification catalyst, exhaust heat is taken away by the HC adsorbent, so that the warm-up performance of the exhaust purification catalyst disposed downstream thereof is reduced. However, this was a major factor in reducing the HC purification rate.

また、特許文献2に開示されている排気浄化システムでは、三元性能を有する触媒層と、HC浄化性能を有する触媒層とを設けた排ガス浄化触媒を用いている。この排気浄化システムでは、HCが多量に発生するエンジン始動時に、二次空気を導入して燃料リーン側にすることにより、HCを効率良く浄化できると記載されている。さらに、HCが浄化されるときに発生する反応熱により、触媒の暖機特性を向上させることができると記載されている。   Further, the exhaust gas purification system disclosed in Patent Document 2 uses an exhaust gas purification catalyst provided with a catalyst layer having a three-way performance and a catalyst layer having an HC purification performance. In this exhaust purification system, it is described that HC can be efficiently purified by introducing secondary air to the fuel lean side at the time of engine start in which a large amount of HC is generated. Furthermore, it is described that the warm-up characteristic of the catalyst can be improved by the reaction heat generated when HC is purified.

しかしながら、二次空気を導入して燃料リーン側にしたときに、ヒータ(ハニカムヒータ)により排ガス浄化触媒を加熱して、触媒を早期に活性化させなければ、HCを効率良く浄化することはできなかった。従って、エンジン始動時に、ヒータ(ハニカムヒータ)により排ガス浄化触媒を加熱しなければ、HCが浄化されるときに発生する反応熱により、触媒の暖機特性を向上させることも期待できなかった。すなわち、特許文献2に開示されている排気浄化システムでは、触媒の暖機性能を良好とするには、ヒータ(ハニカムヒータ)により排ガス浄化触媒を加熱することが不可欠であり、このような手法では、燃費が悪化してしまうため、好ましくなかった。   However, when the secondary air is introduced to the fuel lean side, the exhaust gas purification catalyst is heated by the heater (honeycomb heater) and the catalyst is not activated early, so that HC can be efficiently purified. There wasn't. Therefore, if the exhaust gas purification catalyst is not heated by the heater (honeycomb heater) when the engine is started, it cannot be expected to improve the warm-up characteristic of the catalyst due to the reaction heat generated when HC is purified. That is, in the exhaust purification system disclosed in Patent Document 2, it is indispensable to heat the exhaust gas purification catalyst with a heater (honeycomb heater) in order to improve the warm-up performance of the catalyst. This is not preferable because the fuel consumption deteriorates.

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、燃費を悪化させることなく、触媒の暖機性能を良好とすることができる排気浄化装置及び排気浄化システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the present situation, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device and an exhaust purification system that can improve the warm-up performance of a catalyst without deteriorating fuel consumption. .

本発明の排気浄化装置は、内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第1流路開閉手段と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、酸素含有気体を上記排気流路内に供給することが可能な気体供給手段と、を備える排気浄化装置である。   The exhaust purification device of the present invention is an exhaust purification catalyst located in an exhaust passage of an internal combustion engine, and the exhaust purification catalyst is reduced when the inside of the exhaust passage becomes a reducing atmosphere, and the exhaust passage. A first passage opening / closing means that is located downstream of the exhaust purification catalyst and capable of opening and closing the exhaust passage, and is located upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage. An exhaust gas purifying device that is positioned and capable of supplying an oxygen-containing gas into the exhaust flow path.

さらに、好ましくは、前記排気浄化触媒は、金属酸化物であって、前記排気流路内が、酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む上記の排気浄化装置であると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第2流路開閉手段を備える上記いずれかの排気浄化装置であると良い。
Further preferably, the exhaust purification catalyst is a metal oxide, and the oxidation number of the metal element forming the metal oxide in the case where the exhaust flow path becomes an oxidizing atmosphere and a reducing atmosphere. It is preferable that the exhaust gas purification apparatus includes a metal oxide that causes a redox reaction with change.
Further preferably, any one of the above exhaust purification apparatuses, comprising second passage opening / closing means that is positioned upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage and capable of opening and closing the exhaust passage. Good to be.

さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のHCを吸着するHC吸着材を備える上記いずれかの排気浄化装置であると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のHCを吸着するHC吸着材を備え、前記第2流路開閉手段は、上記HC吸着材よりも上流側に位置してなる前記の排気浄化装置であると良い。
Furthermore, it is preferable that any one of the above exhaust purification apparatuses includes an HC adsorbing material that adsorbs HC in the exhaust at a position upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage.
Further preferably, an HC adsorbent that adsorbs HC in the exhaust is provided in a position upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path, and the second flow path opening / closing means includes the HC adsorbent. It is preferable that the exhaust gas purification device is located on the upstream side.

また、本発明の排気浄化システムは、内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、上記内燃機関を停止する際、上記排気流路内を還元雰囲気とした後、上記内燃機関を停止する内燃機関運転制御手段と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉する第1流路開閉手段であって、上記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第1流路開閉手段と、上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記内燃機関の始動時に、酸素含有気体を上記排気流路内に供給する気体供給手段と、を備える排気浄化システムである。   The exhaust purification system of the present invention is an exhaust purification catalyst located in an exhaust passage of an internal combustion engine, and the exhaust purification catalyst is reduced when the inside of the exhaust passage becomes a reducing atmosphere, and the internal combustion engine When stopping the engine, after setting the inside of the exhaust passage to a reducing atmosphere, the internal combustion engine operation control means for stopping the internal combustion engine, and located in the exhaust passage in the downstream side of the exhaust purification catalyst, First flow path opening / closing means for opening and closing the exhaust flow path, wherein the exhaust flow path is closed immediately after the internal combustion engine is stopped, and the exhaust flow path is opened when the internal combustion engine is started. An exhaust purification system comprising gas supply means located upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage and supplying an oxygen-containing gas into the exhaust passage when the internal combustion engine is started. is there.

さらに、好ましくは、前記内燃機関運転制御手段は、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させた後、上記内燃機関を停止する上記の排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、前記内燃機関の空燃比を検知する空燃比センサを有し、前記内燃機関運転制御手段は、上記内燃機関を停止するにあたり、上記空燃比センサにおいて上記内燃機関の理論空燃比よりも小さい値が検出されるまで、上記内燃機関の空燃比を上記理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させてから停止させる上記の排気浄化システムであると良い。
Further preferably, the internal combustion engine operation control means is the exhaust purification system according to which the internal combustion engine is stopped after operating the internal combustion engine by making the air / fuel ratio of the internal combustion engine smaller than the stoichiometric air / fuel ratio. And good.
Further, preferably, an air-fuel ratio sensor that is located downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path and detects an air-fuel ratio of the internal combustion engine, the internal combustion engine operation control means includes the internal combustion engine When stopping the engine, the air-fuel ratio of the internal combustion engine is made smaller than the stoichiometric air-fuel ratio until the air-fuel ratio sensor detects a value smaller than the stoichiometric air-fuel ratio of the internal combustion engine. It is preferable that the exhaust gas purification system is stopped after being stopped.

さらに、好ましくは、前記排気浄化触媒は、金属酸化物であって、前記排気流路内が酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記気体供給手段は、還元状態にある前記排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を前記排気流路内に供給する上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
Further preferably, the exhaust purification catalyst is a metal oxide, and the oxidation number change of the metal element forming the metal oxide is different between when the exhaust passage is in an oxidizing atmosphere and in a reducing atmosphere. Any one of the above-described exhaust gas purification systems including a metal oxide that causes an oxidation-reduction reaction accompanied with NO is preferable.
Further preferably, the gas supply means is any one of the above-described exhaust purification systems that supplies an oxygen-containing gas into the exhaust flow passage in an amount necessary to oxidize the exhaust purification catalyst in a reduced state. And good.

さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉する第2流路開閉手段であって、前記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第2流路開閉手段を備える上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のHCを吸着するHC吸着材を備える上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
Further preferably, the second flow path opening / closing means is located upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path and opens and closes the exhaust flow path, and the exhaust gas is discharged immediately after the internal combustion engine is stopped. Any one of the above exhaust purification systems may be provided with a second flow path opening / closing means that closes the flow path and opens the exhaust flow path when the internal combustion engine is started.
Further preferably, the exhaust gas purification system according to any one of the above, further comprising an HC adsorbing material that adsorbs HC in the exhaust gas at a position upstream of the exhaust gas purification catalyst in the exhaust gas flow path.

さらに、好ましくは、前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のHCを吸着するHC吸着材を備え、前記第2流路開閉手段は、上記排気流路内のうち上記HC吸着材よりも上流側に位置する前記の排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記HC吸着材からHCが離脱する時期を推定するHC離脱時期推定手段を備える上記いずれかの排気浄化システムであると良い。
さらに、好ましくは、前記気体供給手段は、前記HC離脱時期予測手段により推定されるHC離脱時期と、還元状態にある前記排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期と、が一致するように、前記排気流路内へ酸素含有気体を供給する上記の排気浄化システムであると良い。
Further preferably, an HC adsorbing material that adsorbs HC in the exhaust is provided at a position upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path, and the second flow path opening / closing means includes the exhaust flow path. Of these, the exhaust purification system may be located upstream of the HC adsorbent.
Furthermore, it is preferable that any one of the above-described exhaust purification systems includes HC desorption timing estimation means for estimating a timing at which HC desorbs from the HC adsorbent.
Further preferably, the gas supply means is configured so that an HC removal timing estimated by the HC removal timing prediction means coincides with an oxidation end time at which an oxidation reaction of the exhaust purification catalyst in a reduced state ends. It is preferable that the exhaust gas purification system supply an oxygen-containing gas into the exhaust flow path.

本発明の排気浄化装置では、排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒を備えている。このため、排気流路内を還元雰囲気とした上で、内燃機関を停止させたときには、排気浄化触媒を還元状態とすることができる。なお、排気浄化触媒が還元されるとは、排気浄化触媒に含まれている物質(例えば、酸化セリウムなど)が還元されることを言う。具体的には、酸化セリウムを含む排気浄化触媒では、CeO2がCe23に還元されることを言う。 The exhaust purification apparatus of the present invention includes an exhaust purification catalyst that reduces itself when the inside of the exhaust passage becomes a reducing atmosphere. For this reason, when the internal combustion engine is stopped with the inside of the exhaust passage set in a reducing atmosphere, the exhaust purification catalyst can be brought into a reduced state. Note that the reduction of the exhaust purification catalyst means that a substance (for example, cerium oxide or the like) contained in the exhaust purification catalyst is reduced. Specifically, it means that CeO 2 is reduced to Ce 2 O 3 in an exhaust purification catalyst containing cerium oxide.

さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも下流側に位置し、排気流路を開閉することが可能な第1流路開閉手段を備えている。このため、内燃機関を停止させている間、第1流路開閉手段により排気流路を閉じることで、下流側から排気浄化触媒への空気(酸素)の流入を防止できるので、還元状態にある排気浄化触媒の酸化を抑制することができる。   Furthermore, the exhaust purification apparatus of the present invention includes first flow path opening / closing means that is located downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path and can open and close the exhaust flow path. For this reason, since the inflow of air (oxygen) from the downstream side to the exhaust purification catalyst can be prevented by closing the exhaust passage by the first passage opening / closing means while the internal combustion engine is stopped, the engine is in the reduced state. Oxidation of the exhaust purification catalyst can be suppressed.

さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、酸素含有気体を排気流路内に供給することが可能な気体供給手段を備えている。このため、内燃機関の始動時に、気体供給手段により、酸素含有気体を排気流路内に供給することで、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応を促進させることができる。このときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができるので、触媒を早期に活性化させることができる。なお、酸素含有気体とは、酸素を含む気体のことを言い、空気や酸素などを例示することができる。   Furthermore, the exhaust purification apparatus of the present invention includes gas supply means that is located upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path and can supply an oxygen-containing gas into the exhaust flow path. For this reason, when the internal combustion engine is started, the oxygen supply gas is supplied into the exhaust passage by the gas supply means, whereby the oxidation reaction of the exhaust purification catalyst in the reduced state can be promoted. Since the catalyst layer can be heated by the oxidation reaction heat at this time, the catalyst can be activated early. Note that the oxygen-containing gas refers to a gas containing oxygen, and examples thereof include air and oxygen.

以上より、本発明の排気浄化装置によれば、触媒の暖機性を良好とすることが可能となる。さらに、本発明の排気浄化装置によれば、ヒータ(ハニカムヒータ)を用いることなく、触媒の暖気性能を向上させることができるので、燃費が悪化してしまう虞もない。
なお、排気浄化触媒は、1つに限らず、複数個設けるようにしても良い。また、排気浄化触媒を複数個設ける場合、気体供給手段は、各排気浄化触媒の上流側の複数箇所に設けるようにすると良い。
As described above, according to the exhaust emission control device of the present invention, it is possible to improve the warm-up property of the catalyst. Furthermore, according to the exhaust emission control device of the present invention, the warm-up performance of the catalyst can be improved without using a heater (honeycomb heater), so there is no possibility that the fuel consumption will deteriorate.
The number of exhaust purification catalysts is not limited to one, and a plurality of exhaust purification catalysts may be provided. Further, when a plurality of exhaust purification catalysts are provided, the gas supply means may be provided at a plurality of locations upstream of each exhaust purification catalyst.

さらに、本発明の排気浄化装置では、排気浄化触媒は、金属酸化物であって、排気流路内が酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含んでいることが好ましい。このような金属酸化物は、酸化反応の際、比較的大きな酸化反応熱が発生するため、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。なお、金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物としては、例えば、酸化セリウム、酸化プラセオジウム、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化コバルトなどが挙げられる。このうち、酸化セリウム、酸化プラセオジウムは、特に大きな酸化反応熱を生じるので好ましい。   Furthermore, in the exhaust purification apparatus of the present invention, the exhaust purification catalyst is a metal oxide, and the metal element that forms the metal oxide is formed when the inside of the exhaust passage is in an oxidizing atmosphere and in a reducing atmosphere. It is preferable to include a metal oxide that causes a redox reaction involving a change in oxidation number. Since such a metal oxide generates a relatively large oxidation reaction heat during the oxidation reaction, the warm-up property of the catalyst can be further improved. Examples of the metal oxide that causes a redox reaction accompanied by a change in the oxidation number of the metal element include cerium oxide, praseodymium oxide, nickel oxide, chromium oxide, and cobalt oxide. Of these, cerium oxide and praseodymium oxide are preferable because they generate particularly large heat of oxidation reaction.

さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、排気流路を開閉することが可能な第2流路開閉手段を備えていることが好ましい。内燃機関を停止させている間、第1流路開閉手段と共に、第2流路開閉手段により排気流路を閉じることで、上流側からも排気浄化触媒への空気(酸素)の流入を防止できるので、還元状態にある排気浄化触媒の酸化をより一層抑制することができる。これにより、内燃機関の始動時に、気体供給手段により空気(酸素)を供給すると、排気浄化触媒において、より大きな酸化反応熱を発生させることができる。   Furthermore, the exhaust purification apparatus of the present invention preferably includes a second flow path opening / closing means that is located upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path and can open and close the exhaust flow path. . While the internal combustion engine is stopped, the exhaust flow path is closed by the second flow path opening / closing means together with the first flow path opening / closing means, thereby preventing the inflow of air (oxygen) from the upstream side to the exhaust purification catalyst. Therefore, the oxidation of the exhaust purification catalyst in the reduced state can be further suppressed. As a result, when air (oxygen) is supplied by the gas supply means at the time of starting the internal combustion engine, larger heat of oxidation reaction can be generated in the exhaust purification catalyst.

さらには、内燃機関を停止している間、第1,第2流路開閉手段により、排気浄化触媒の上流側と下流側とを閉じることで、排気浄化触媒への水分吸着も抑制することができる。これにより、排気浄化触媒における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができる。これにより、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。   Furthermore, while the internal combustion engine is stopped, the first and second flow path opening / closing means closes the upstream side and the downstream side of the exhaust purification catalyst, thereby suppressing moisture adsorption to the exhaust purification catalyst. it can. This makes it possible to reduce the amount of heat taken as the heat of vaporization of the adsorbed water out of the oxidation reaction heat in the exhaust purification catalyst. Thereby, the warm-up property of the catalyst can be further improved.

さらに、本発明の排気浄化装置では、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のHCを吸着するHC吸着材を備えていることが好ましい。これにより、内燃機関始動時に多量に発生するHCを、一時的に、HC吸着材で吸着保持できるので、排気浄化触媒が活性化するまでの間に、浄化されずに外部に排出されてしまうHCの排出量を低減することができる。   Furthermore, in the exhaust purification apparatus of the present invention, it is preferable that an HC adsorbent that adsorbs HC in the exhaust is provided in a position upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path. As a result, since a large amount of HC generated when the internal combustion engine is started can be temporarily adsorbed and held by the HC adsorbent, the HC that is exhausted without being purified until the exhaust purification catalyst is activated. Can be reduced.

ところで、従来、排気浄化触媒よりも上流側にHC吸着材を設けた排気浄化装置では、HC吸着材によって排気熱が奪われることにより、その下流側に配置されている排気浄化触媒の暖機性が低下してしまう問題があった。これに対し、本発明の排気浄化装置では、前述のように、内燃機関始動時において、排気浄化触媒の酸化反応熱によって排気浄化触媒自身を加熱させ、触媒を早期に活性化させることが可能である。このため、排気浄化触媒よりも上流側にHC吸着材を設けたとしても、触媒の暖機性を良好とすることが可能である。   By the way, in the conventional exhaust purification device in which the HC adsorbent is provided on the upstream side of the exhaust purification catalyst, the exhaust heat is taken away by the HC adsorbent, so that the warm-up property of the exhaust purification catalyst arranged on the downstream side thereof There was a problem that would decrease. In contrast, in the exhaust purification device of the present invention, as described above, when the internal combustion engine is started, the exhaust purification catalyst itself can be heated by the oxidation reaction heat of the exhaust purification catalyst, and the catalyst can be activated early. is there. For this reason, even if the HC adsorbent is provided upstream of the exhaust purification catalyst, it is possible to improve the warm-up property of the catalyst.

さらに、本発明の排気浄化装置では、第2流路開閉手段が、HC吸着材よりも上流側に位置していることが好ましい。
HC吸着材として、ゼオライト、アルミノシリケート、モルデナイトなどを用いることができるが、これらは、HC吸着性に優れていると共に、吸水性にも優れている。このため、従来、HC吸着材を備えた排気浄化装置では、内燃機関を停止している間に、HC吸着材が、排気流路内に滞留している排気中に含まれている水分を吸収してしまい、内燃機関の始動時におけるHC吸着性能が低下してしまう問題があった。これに対し、排気流路内のうちHC吸着材の下流側の位置(第1流路開閉手段)に加え、上流側の位置にも第3流路開閉手段を設けることにより、内燃機関が停止している間、両流路開閉手段により排気流路を閉じることで、HC吸着材への水分吸着を抑制することができる。これにより、内燃機関の始動時におけるHC吸着性能の低下を抑制することができる。
Furthermore, in the exhaust emission control device of the present invention, it is preferable that the second flow path opening / closing means is located upstream of the HC adsorbent.
As the HC adsorbent, zeolite, aluminosilicate, mordenite and the like can be used, and these are excellent in HC adsorption and water absorption. For this reason, conventionally, in an exhaust emission control device equipped with an HC adsorbent, the HC adsorbent absorbs moisture contained in the exhaust gas remaining in the exhaust passage while the internal combustion engine is stopped. As a result, there is a problem that the HC adsorption performance at the time of starting the internal combustion engine is deteriorated. In contrast, the internal combustion engine is stopped by providing the third flow path opening / closing means at the upstream position in addition to the position downstream of the HC adsorbent (first flow path opening / closing means) in the exhaust flow path. During this time, the adsorption of moisture to the HC adsorbent can be suppressed by closing the exhaust passage by the both passage opening and closing means. Thereby, the fall of HC adsorption performance at the time of start-up of an internal-combustion engine can be controlled.

本発明の排気浄化システムでは、排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒を備えている。さらに、内燃機関を停止する際、排気流路内を還元雰囲気とした後、内燃機関を停止する内燃機関運転制御手段を備えている。これにより、内燃機関を停止したときには、排気浄化触媒を還元状態とすることができる。   The exhaust purification system of the present invention includes an exhaust purification catalyst that reduces itself when the inside of the exhaust passage becomes a reducing atmosphere. Further, when the internal combustion engine is stopped, an internal combustion engine operation control means is provided for stopping the internal combustion engine after setting the inside of the exhaust passage to a reducing atmosphere. Thereby, when the internal combustion engine is stopped, the exhaust purification catalyst can be brought into a reduced state.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも下流側に位置し、内燃機関の停止直後に排気流路を閉じ、内燃機関の始動時に排気流路を開ける第1流路開閉手段を備えている。これにより、内燃機関を停止させた後から始動させるまでの間、下流側から排気浄化触媒への空気(酸素)の流入を防止できるので、排気浄化触媒の還元状態を保持することができる。   Further, in the exhaust purification system of the present invention, the exhaust passage is located downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage, and the exhaust passage is closed immediately after the internal combustion engine is stopped, and the exhaust passage is opened when the internal combustion engine is started. One channel opening / closing means is provided. Thereby, since the inflow of air (oxygen) from the downstream side to the exhaust purification catalyst can be prevented until the internal combustion engine is stopped and started, the reduced state of the exhaust purification catalyst can be maintained.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、内燃機関の始動時に、酸素含有気体を排気流路内に供給する気体供給手段を備えている。これにより、内燃機関を始動させると共に、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるのに必要十分な酸素含有気体(空気、酸素など)を供給することができ、排気浄化触媒の酸化反応を促進させることができる。このときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができるので、触媒を早期に活性化させることができる。   Further, the exhaust purification system of the present invention includes gas supply means that is located upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage and supplies oxygen-containing gas into the exhaust passage when the internal combustion engine is started. Yes. As a result, the internal combustion engine can be started and an oxygen-containing gas (air, oxygen, etc.) necessary and sufficient to oxidize the exhaust purification catalyst in the reduced state can be supplied, and the oxidation reaction of the exhaust purification catalyst is promoted. be able to. Since the catalyst layer can be heated by the oxidation reaction heat at this time, the catalyst can be activated early.

以上より、本発明の排気浄化システムでは、触媒の暖機性を良好とすることができる。さらに、本発明の排気浄化システムでは、ヒータ(ハニカムヒータ)を用いることなく、触媒の暖気性能を向上させることができるので、燃費が悪化してしまう虞もない。
なお、排気浄化触媒は、1つに限らず、複数個設けるようにしても良い。また、排気浄化触媒を複数個設ける場合、気体供給手段は、各排気浄化触媒の上流側に複数箇所に設けるようにしても良い。
As described above, in the exhaust purification system of the present invention, the warm-up property of the catalyst can be improved. Furthermore, in the exhaust purification system of the present invention, the warming performance of the catalyst can be improved without using a heater (honeycomb heater), so there is no possibility that fuel consumption will deteriorate.
The number of exhaust purification catalysts is not limited to one, and a plurality of exhaust purification catalysts may be provided. When a plurality of exhaust purification catalysts are provided, the gas supply means may be provided at a plurality of locations upstream of each exhaust purification catalyst.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして内燃機関を運転させた後、内燃機関を停止することが好ましい。内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして内燃機関を運転させることにより、適切に、排気流路内を還元雰囲気とすることができる。   Furthermore, in the exhaust gas purification system of the present invention, it is preferable to stop the internal combustion engine after operating the internal combustion engine with the air / fuel ratio of the internal combustion engine made smaller than the stoichiometric air / fuel ratio. By operating the internal combustion engine with the air-fuel ratio of the internal combustion engine smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the inside of the exhaust passage can be appropriately made a reducing atmosphere.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気浄化触媒よりも下流側に、内燃機関の空燃比を検知する空燃比センサを設け、内燃機関を停止するにあたり、この空燃比センサにおいて理論空燃比よりも小さい値が検出されるまで、空燃比を理論空燃比よりも小さくして内燃機関を運転させてから停止させることが好ましい。これにより、内燃機関を停止したときには、確実に、排気浄化触媒を還元状態とすることができる。なお、空燃比センサとしては、例えば、酸素センサを用いることができる。酸素センサの出力から、内燃機関の空燃比を算出(推定)することができる。   Furthermore, in the exhaust purification system of the present invention, an air-fuel ratio sensor for detecting the air-fuel ratio of the internal combustion engine is provided downstream of the exhaust purification catalyst. Until the small value is detected, it is preferable that the air-fuel ratio is made smaller than the stoichiometric air-fuel ratio and the internal combustion engine is operated and then stopped. Thereby, when the internal combustion engine is stopped, the exhaust purification catalyst can be surely brought into a reduced state. For example, an oxygen sensor can be used as the air-fuel ratio sensor. The air-fuel ratio of the internal combustion engine can be calculated (estimated) from the output of the oxygen sensor.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気浄化触媒が、金属酸化物であって、排気流路内が酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含んでいることが好ましい。このような金属酸化物は、酸化反応の際、比較的大きな酸化反応熱が発生するため、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。   Furthermore, in the exhaust purification system of the present invention, the exhaust purification catalyst is a metal oxide, and when the inside of the exhaust passage is in an oxidizing atmosphere or in a reducing atmosphere, the metal element that forms the metal oxide is used. It is preferable to include a metal oxide that causes a redox reaction involving a change in oxidation number. Since such a metal oxide generates a relatively large oxidation reaction heat during the oxidation reaction, the warm-up property of the catalyst can be further improved.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、気体供給手段が、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を排気流路内に供給することが好ましい。気体供給手段により排気流路内に酸素含有気体を供給するにあたり、酸素含有気体(これに含まれる酸素)の供給量が少ない場合には、還元状態にある排気浄化触媒を十分に酸化することができない。このため、内燃機関の始動時において、酸化反応熱による触媒層の加熱が不十分となってしまう。逆に、酸素含有気体の供給量が過剰の場合には、過剰な酸素(空気)により触媒が冷却されてしまう。   Furthermore, in the exhaust purification system of the present invention, it is preferable that the gas supply means supplies the oxygen-containing gas into the exhaust passage in an amount necessary for oxidizing the exhaust purification catalyst in the reduced state. When supplying the oxygen-containing gas into the exhaust passage by the gas supply means, if the supply amount of the oxygen-containing gas (the oxygen contained therein) is small, the exhaust purification catalyst in the reduced state may be sufficiently oxidized. Can not. For this reason, when the internal combustion engine is started, the catalyst layer is not sufficiently heated by the oxidation reaction heat. Conversely, when the supply amount of the oxygen-containing gas is excessive, the catalyst is cooled by excessive oxygen (air).

これに対し、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を排気流路内に供給することで、上記のような問題が生じることなく、内燃機関の始動時において、酸化反応熱により、効率良く好適に、触媒層を加熱することができる。これにより、触媒の暖機性を良好とすることができる。
このような排気浄化システムとしては、例えば、気体供給手段により排気流路内に供給する酸素含有気体の供給量を測定(算出)する手段と、酸素含有気体の供給量が、還元状態にある排気浄化触媒を酸化させるために必要な量に達したときに、気体供給手段から排気流路内への酸素含有気体の供給を停止させる手段と、を備える排気浄化システムが挙げられる。
On the other hand, by supplying the oxygen-containing gas into the exhaust passage in an amount necessary to oxidize the exhaust purification catalyst in the reduced state, the above problem does not occur and the engine is started. The catalyst layer can be efficiently and suitably heated by the heat of oxidation reaction. Thereby, the warm-up property of the catalyst can be improved.
As such an exhaust purification system, for example, means for measuring (calculating) the supply amount of the oxygen-containing gas supplied into the exhaust passage by the gas supply means, and exhaust gas in which the supply amount of the oxygen-containing gas is in a reduced state And an exhaust purification system including means for stopping the supply of the oxygen-containing gas from the gas supply means into the exhaust passage when the amount necessary for oxidizing the purification catalyst is reached.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気流路内のうち排気浄化触媒よりも上流側に位置し、内燃機関の停止直後に排気流路を閉じ、内燃機関の始動時に排気流路を開ける第2流路開閉手段を備えていることが好ましい。この排気浄化システムでは、第1流路開閉手段と第2流路開閉手段とにより、内燃機関を停止している間、排気流路のうち排気浄化触媒の上流側と下流側とを閉じることができる。これにより、内燃機関を停止している間、還元状態とした排気浄化触媒の酸化をより一層抑制することができる。このため、内燃機関を始動させると共に、気体供給手段により空気(酸素)を供給すると、排気浄化触媒において、より大きな酸化反応熱を発生させることができる。   Further, the exhaust purification system of the present invention is located upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path, closes the exhaust flow path immediately after the internal combustion engine is stopped, and opens the exhaust flow path when the internal combustion engine is started. It is preferable that a two-channel opening / closing means is provided. In this exhaust purification system, the first flow path opening / closing means and the second flow path opening / closing means can close the upstream side and the downstream side of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path while the internal combustion engine is stopped. it can. Thereby, while the internal combustion engine is stopped, the oxidation of the exhaust purification catalyst in the reduced state can be further suppressed. For this reason, when the internal combustion engine is started and air (oxygen) is supplied by the gas supply means, a larger oxidation reaction heat can be generated in the exhaust purification catalyst.

さらには、内燃機関を停止している間、第1流路開閉手段と第2流路開閉手段とにより、排気流路のうち排気浄化触媒の上流側と下流側とを閉じることで、排気浄化触媒への水分吸着も抑制することができる。これにより、排気浄化触媒における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができるので、触媒の暖機性をさらに良好とすることができる。   Furthermore, while the internal combustion engine is stopped, the first flow path opening / closing means and the second flow path opening / closing means close the upstream side and the downstream side of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path, thereby exhaust purification. Water adsorption on the catalyst can also be suppressed. As a result, the amount of heat taken as the heat of vaporization of the adsorbed moisture in the oxidation reaction heat in the exhaust purification catalyst can be reduced, so that the warm-up property of the catalyst can be further improved.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、排気浄化触媒よりも上流側の位置に、HC吸着材を備えていることが好ましい。これにより、内燃機関始動時に多量に発生するHCを、一時的に、HC吸着材で吸着保持できるので、排気浄化触媒が活性化するまでの間に、浄化されずに外部に排出されてしまうHCの排出量を低減することができる。
ところで、前述のように、従来、排気浄化触媒よりも上流側にHC吸着材を設けた場合には、HC吸着材によって排気熱が奪われることにより、その下流側に配置されている排気浄化触媒の暖機性が低下してしまう問題があった。これに対し、本発明の排気浄化システムでは、前述のように、内燃機関の始動時において、排気浄化触媒の酸化反応熱によって排気浄化触媒自身を加熱させ、触媒を早期に活性化させることができるので、排気浄化触媒よりも上流側にHC吸着材を設けたとしても、触媒の暖機性を良好とすることができる。
Furthermore, in the exhaust purification system of the present invention, it is preferable that an HC adsorbent is provided at a position upstream of the exhaust purification catalyst. As a result, since a large amount of HC generated when the internal combustion engine is started can be temporarily adsorbed and held by the HC adsorbent, the HC that is exhausted without being purified until the exhaust purification catalyst is activated. Can be reduced.
By the way, as described above, conventionally, when the HC adsorbent is provided upstream of the exhaust purification catalyst, exhaust heat is taken away by the HC adsorbent, so that the exhaust purification catalyst disposed downstream thereof. There has been a problem that the warm-up property of the machine is lowered. In contrast, in the exhaust purification system of the present invention, as described above, when the internal combustion engine is started, the exhaust purification catalyst itself can be heated by the oxidation reaction heat of the exhaust purification catalyst, and the catalyst can be activated early. Therefore, even if the HC adsorbent is provided upstream of the exhaust purification catalyst, the warm-up property of the catalyst can be improved.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、第2流路開閉手段が、排気流路内のうちHC吸着材よりも上流側に位置していることが好ましい。HC吸着材よりも上流側の位置に第2流路開閉手段を設けることにより、HC吸着材の上流側の位置と下流側の位置とに、排気流路を開閉する流路開閉手段(第1,第2流路開閉手段)を設けることができる。従って、内燃機関が停止している間、第1,第2流路開閉手段により排気流路を閉じることで、吸水性の高いHC吸着材への水分吸着を抑制することができる。これにより、内燃機関の始動時におけるHC吸着性能の低下を抑制することができる。   Furthermore, in the exhaust purification system of the present invention, it is preferable that the second flow path opening / closing means is located upstream of the HC adsorbent in the exhaust flow path. By providing the second flow path opening / closing means at a position upstream of the HC adsorbent, the flow path opening / closing means (the first flow opening / closing means for opening / closing the exhaust flow path between the upstream position and the downstream position of the HC adsorbent) , Second channel opening / closing means) can be provided. Therefore, while the internal combustion engine is stopped, moisture adsorption to the HC adsorbent with high water absorption can be suppressed by closing the exhaust passage by the first and second passage opening / closing means. Thereby, the fall of HC adsorption performance at the time of start-up of an internal-combustion engine can be controlled.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、HC吸着材からHCが離脱する時期を推定するHC離脱時期推定手段を備えていることが好ましい。前述のように、本発明の排気浄化システムでは、気体供給手段から酸素含有気体を供給することにより、還元状態にある排気浄化触媒(例えば、排気浄化触媒に含まれる酸化セリウム)の酸化反応を促進させて、このときの酸化反応熱を触媒の加熱に用いるようにしている。従って、HCを効率良く浄化するためには、HC吸着材からHCが離脱する時期(換言すれば、HC吸着材がHC離脱温度に達する時期)を見据えつつ、気体供給手段により酸素含有気体を供給して、酸化反応熱により触媒を加熱するのが好ましい。これに対し、本発明の排気浄化システムでは、HC離脱時期推定手段によりHC離脱時期を推定できるので、推定されたHC離脱時期を見据えて、気体供給手段により酸素含有気体を供給することにより、HCを効率良く浄化することができる。   Furthermore, it is preferable that the exhaust purification system of the present invention further includes HC desorption timing estimation means for estimating the timing of HC desorption from the HC adsorbent. As described above, in the exhaust purification system of the present invention, the oxygen-containing gas is supplied from the gas supply means to promote the oxidation reaction of the exhaust purification catalyst in a reduced state (for example, cerium oxide contained in the exhaust purification catalyst). Thus, the heat of oxidation reaction at this time is used for heating the catalyst. Therefore, in order to efficiently purify HC, the oxygen supply gas is supplied by the gas supply means while keeping an eye on the timing when HC desorbs from the HC adsorbent (in other words, when the HC adsorbent reaches the HC desorption temperature). Thus, it is preferable to heat the catalyst with heat of oxidation reaction. On the other hand, in the exhaust purification system of the present invention, the HC desorption timing can be estimated by the HC desorption timing estimation means, so that by supplying the oxygen-containing gas by the gas supply means in anticipation of the estimated HC desorption timing, Can be efficiently purified.

さらに、本発明の排気浄化システムでは、HC離脱時期予測手段により推定されるHC離脱時期と、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期とが一致するように、気体供給手段により排気流路内へ酸素含有気体を供給することが好ましい。
前述のように、本発明の排気浄化システムでは、気体供給手段から酸素含有気体を供給することにより、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応を促進させて、このときの酸化反応熱を触媒の加熱に用いるようにしている。従って、触媒の温度は、排気浄化触媒の酸化が進むにしたがって上昇し、還元状態にある排気浄化触媒の全量が酸化した時点で、酸素含有気体の供給による温度上昇はピークに達する。
Furthermore, in the exhaust purification system of the present invention, the gas supply means is arranged so that the HC departure timing estimated by the HC departure timing prediction means coincides with the oxidation end timing at which the oxidation reaction of the exhaust purification catalyst in the reduced state ends. It is preferable to supply the oxygen-containing gas into the exhaust passage.
As described above, in the exhaust purification system of the present invention, by supplying the oxygen-containing gas from the gas supply means, the oxidation reaction of the exhaust purification catalyst in the reduced state is promoted, and the oxidation reaction heat at this time is converted to the catalyst heat. It is used for heating. Accordingly, the temperature of the catalyst rises as the oxidation of the exhaust purification catalyst proceeds, and when the entire amount of the exhaust purification catalyst in the reduced state is oxidized, the temperature rise due to the supply of the oxygen-containing gas reaches a peak.

これに対し、本発明の排気浄化システムでは、HC離脱時期予測手段により推定されるHC離脱時期と、還元状態にある排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期とが一致するように、気体供給手段により排気流路内へ酸素含有気体を供給するため、HC離脱時期と、酸化反応熱による触媒の温度上昇のピークとを一致させることができる。従って、本発明の排気浄化システムでは、酸化反応熱による触媒の昇温効果を最大限利用することができ、HC吸着材から離脱したHCを、効率良く浄化することができる。   On the other hand, in the exhaust purification system of the present invention, the HC desorption timing estimated by the HC desorption timing predicting means and the oxidation end timing at which the oxidation reaction of the exhaust purification catalyst in the reduced state coincides with each other. Since the oxygen-containing gas is supplied into the exhaust passage by the supply means, the HC desorption timing can coincide with the peak of the temperature rise of the catalyst due to the heat of oxidation reaction. Therefore, in the exhaust gas purification system of the present invention, the temperature rising effect of the catalyst due to the oxidation reaction heat can be utilized to the maximum, and HC separated from the HC adsorbent can be efficiently purified.

(排気浄化触媒の作製)
まず、セル隔壁の厚みが75μm、セル密度が62セル/cm2(400セル/inch2)、容量が0.9Lで、コージェライトからなるハニカム基材を用意した。
次いで、Ptを0.3wt%の割合で担持したCeO2を100g、Ptを1.24wt%の割合で担持したγ−Al23(比表面積が約130m2/g)を100g、Rhを0.66wt%の割合で担持したZrO2(比表面積が約60m2/g)を60g、硝酸アルミニウムを3g、及び水酸化アルミニウムを固形分で3g混合した。さらに、この混合物に、イオン交換水を加えて、固形分35%の触媒スラリーを作製した。
(Production of exhaust purification catalyst)
First, a honeycomb substrate made of cordierite having a cell partition wall thickness of 75 μm, a cell density of 62 cells / cm 2 (400 cells / inch 2 ), a capacity of 0.9 L was prepared.
Next, 100 g of CeO 2 supporting Pt at a rate of 0.3 wt%, 100 g of γ-Al 2 O 3 (specific surface area of about 130 m 2 / g) supporting Pt at a rate of 1.24 wt%, and Rh 60 g of ZrO 2 (specific surface area is about 60 m 2 / g) supported at a ratio of 0.66 wt%, 3 g of aluminum nitrate, and 3 g of aluminum hydroxide in a solid content were mixed. Furthermore, ion exchange water was added to this mixture to prepare a catalyst slurry having a solid content of 35%.

次いで、この触媒スラリーを、公知の手法により、ハニカム基材にコーティングした後、余分な触媒スラリーを除去した。次いで、触媒スラリーをコーティングしたハニカム基材を、120℃で加熱乾燥した後、大気中において、250℃で1時間焼成することにより、排気浄化触媒110を作製した。なお、本実施例1では、触媒スラリーのコート量は、240g/lであった。また、触媒の担持量は、ハニカム基材1L当たり、Ptが1.5g、Rhが0.4gであった。   Next, this catalyst slurry was coated on the honeycomb substrate by a known method, and then the excess catalyst slurry was removed. Next, the honeycomb base material coated with the catalyst slurry was heated and dried at 120 ° C., and then fired in the atmosphere at 250 ° C. for 1 hour to produce an exhaust purification catalyst 110. In Example 1, the coating amount of the catalyst slurry was 240 g / l. The catalyst loading was 1.5 g Pt and 0.4 g Rh per liter of honeycomb substrate.

本実施例1の排気浄化装置100は、図1に示すように、排気量2.4Lのガソリンエンジン10の排気流路30に設けられており、排気浄化触媒110、空気供給装置120、第1流路開閉弁130を備えている。排気浄化触媒110は、排気流路30内のうち、通常の実車相当の位置に設けられている。空気供給装置120は、排気流路30内のうち排気浄化触媒110よりも上流側に設けられており、排気流路30内に空気を供給することができる。第1流路開閉弁130は、排気流路30内のうち排気浄化触媒110よりも下流側に設けられており、排気流路30を開閉することができる。   As shown in FIG. 1, the exhaust purification device 100 of the first embodiment is provided in an exhaust passage 30 of a gasoline engine 10 having a displacement of 2.4 L. The exhaust purification catalyst 110, the air supply device 120, the first A flow path opening / closing valve 130 is provided. The exhaust purification catalyst 110 is provided in the exhaust passage 30 at a position corresponding to a normal actual vehicle. The air supply device 120 is provided upstream of the exhaust purification catalyst 110 in the exhaust flow path 30, and can supply air into the exhaust flow path 30. The first flow path opening / closing valve 130 is provided on the downstream side of the exhaust purification catalyst 110 in the exhaust flow path 30 and can open and close the exhaust flow path 30.

なお、本実施例1及び後述する実施例2〜4に用いる排気浄化触媒110は、予め、所定の位置に装着され、エンジン10の空燃比を理論空燃比(ストイキ)とするフィードバック制御を行いつつ、入りガス温度を800℃として、10時間の試運転を行ってある。また、排気流路30のうち、第1流路開閉弁130の下流側の位置には、消音装置21,22が設けられている。   The exhaust purification catalyst 110 used in the first embodiment and the second to fourth embodiments to be described later is mounted in advance at a predetermined position and performing feedback control in which the air-fuel ratio of the engine 10 is the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric). The test operation was performed for 10 hours at an inlet gas temperature of 800 ° C. In addition, silencers 21 and 22 are provided at positions downstream of the first flow path opening / closing valve 130 in the exhaust flow path 30.

このような本実施例1の排気浄化装置100について、暖機性の評価試験を行った。
具体的には、まず、第1流路開閉弁130を開いた状態で、空燃比をストイキの状態(A/F=14.6)として、エンジン10を2000rpmで通常運転を続けた。その後、空燃比を燃料リッチ側(A/F=14.3)にしてアイドル運転した後、エンジン10を停止させると共に、第1流路開閉弁130を閉じた。その後、約12時間、室温で放置冷却した。次いで、第1流路開閉弁130を開くと共に、空気供給装置120により、約5秒間、排気流路30内に空気を供給した後、エンジン10を始動させ、エンジン始動後20秒間、アイドル状態におけるHC排出量を測定した。
With respect to the exhaust gas purification device 100 of the first embodiment, a warm-up evaluation test was performed.
Specifically, first, with the first flow path on / off valve 130 opened, the air-fuel ratio was stoichiometric (A / F = 14.6), and the engine 10 was continuously operated at 2000 rpm. Thereafter, the engine 10 was stopped and the first flow path opening / closing valve 130 was closed after idling with the air-fuel ratio set to the fuel rich side (A / F = 14.3). Thereafter, it was allowed to cool at room temperature for about 12 hours. Next, the first flow path opening / closing valve 130 is opened and air is supplied into the exhaust flow path 30 by the air supply device 120 for about 5 seconds, and then the engine 10 is started, and in the idle state for 20 seconds after the engine is started. HC emissions were measured.

本実施例2の排気浄化装置200は、図2に示すように、実施例1の排気浄化装置100と比較すると、排気浄化触媒110の下流側に位置する第1流路開閉弁130に加え、排気浄化触媒110よりも上流側の位置(詳細には、排気浄化触媒110と空気供給装置120との間)にも第2流路開閉弁230を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このような本実施例2の排気浄化装置200についても、実施例1の排気浄化装置100と同様にして、暖機性の評価試験を行い、HC排出量を測定した。なお、本実施例2の排気浄化装置200では、第1流路開閉弁130と同じタイミングで、第2流路開閉弁230を開閉させた。   As shown in FIG. 2, the exhaust purification apparatus 200 according to the second embodiment is compared with the exhaust purification apparatus 100 according to the first embodiment, in addition to the first flow path opening / closing valve 130 located on the downstream side of the exhaust purification catalyst 110, The difference is that a second flow path opening / closing valve 230 is also provided at a position upstream of the exhaust purification catalyst 110 (specifically, between the exhaust purification catalyst 110 and the air supply device 120), and the rest is substantially the same. is there. For the exhaust purification apparatus 200 of the second embodiment, the warm-up evaluation test was performed and the HC emission amount was measured in the same manner as the exhaust purification apparatus 100 of the first embodiment. In the exhaust purification device 200 of the second embodiment, the second flow path opening / closing valve 230 is opened / closed at the same timing as the first flow path opening / closing valve 130.

(比較例1)
本比較例1の排気浄化装置は、実施例1の排気浄化装置100と比較して、空気供給装置120及び第1流路開閉弁130を設けていない点が異なり、その他についてはほぼ同様である。本比較例1の排気浄化装置についても、暖機性の評価試験を行い、HC排出量を測定した。なお、本比較例1では、実施例1と異なり、空燃比を燃料リーン側に(フューエルカットを実施)してアイドル運転を行った後、エンジン10を停止させている。また、本比較例1では、実施例1と異なり、空気供給装置120及び第1流路開閉弁130を設けていないため、空気供給装置による排気流路30内への空気の供給、及び第1流路開閉弁130による排気流路30の開閉は行っていない。
(Comparative Example 1)
The exhaust purification device of the first comparative example is different from the exhaust purification device 100 of the first embodiment in that the air supply device 120 and the first flow path opening / closing valve 130 are not provided, and the others are substantially the same. . The exhaust purification device of Comparative Example 1 was also subjected to a warm-up evaluation test, and HC emissions were measured. In the first comparative example, unlike the first embodiment, the engine 10 is stopped after the idling operation is performed with the air-fuel ratio on the fuel lean side (fuel cut is performed). Further, in the first comparative example, unlike the first embodiment, since the air supply device 120 and the first flow path opening / closing valve 130 are not provided, the supply of air into the exhaust flow path 30 by the air supply device, and the first The exhaust passage 30 is not opened or closed by the passage opening / closing valve 130.

次に、実施例1,2の排気浄化装置100,200及び比較例1の排気浄化装置の暖機性評価試験の結果を、図3に示す。なお、図3では、エンジン始動後20秒間の積算HC排出量を示している。図3に示すように、本発明の実施例1,2の排気浄化装置100,200では、共に、比較例1の排気浄化装置よりも、エンジン始動後20秒間の積算HC排出量が少なかった。これは、本発明の実施例1,2の排気浄化装置100,200では、共に、比較例1の排気浄化装置よりも早期に、触媒を活性化させることができたためと考えられる。   Next, FIG. 3 shows the results of the warm-up evaluation test of the exhaust purification apparatuses 100 and 200 of Examples 1 and 2 and the exhaust purification apparatus of Comparative Example 1. FIG. 3 shows the accumulated HC discharge amount for 20 seconds after the engine is started. As shown in FIG. 3, in the exhaust purification apparatuses 100 and 200 of Examples 1 and 2 of the present invention, both of the accumulated HC emissions for 20 seconds after engine startup were smaller than in the exhaust purification apparatus of Comparative Example 1. This is probably because the exhaust purification apparatuses 100 and 200 of Examples 1 and 2 of the present invention were able to activate the catalyst earlier than the exhaust purification apparatus of Comparative Example 1.

ここで、本発明の実施例1,2の排気浄化装置100,200が、比較例1の排気浄化装置よりも早期に、触媒を活性化させることができた理由について検討する。比較例1では、エンジン10の空燃比を燃料リーン側に(フューエルカットを実施)してアイドル運転を行った後、エンジン10を停止した。このため、比較例1では、エンジン10を停止させたとき、排気浄化触媒110(詳細には、排気浄化触媒110に含まれる酸化セリウム)は酸化状態(CeO2)になっていたと考えられる。次いで、冷却後、エンジン10を始動させ、アイドル運転させていることから、比較例1では、排気浄化触媒110が、エンジン10の排気熱のみによって加熱されたと考えられる。 Here, the reason why the exhaust purification apparatuses 100 and 200 according to the first and second embodiments of the present invention can activate the catalyst earlier than the exhaust purification apparatus according to the first comparative example will be examined. In Comparative Example 1, the engine 10 was stopped after the idling operation was performed by setting the air-fuel ratio of the engine 10 to the fuel lean side (implementing fuel cut). Therefore, in Comparative Example 1, it is considered that when the engine 10 was stopped, the exhaust purification catalyst 110 (specifically, cerium oxide contained in the exhaust purification catalyst 110) was in an oxidized state (CeO 2 ). Next, after cooling, the engine 10 is started and idling is performed. Therefore, in the first comparative example, it is considered that the exhaust purification catalyst 110 is heated only by the exhaust heat of the engine 10.

これに対し、実施例1,2では、空燃比を燃料リッチ側(A/F=14.3)にしてアイドル運転して、排気流路30内を還元雰囲気にした後、エンジン10を停止させている。これにより、実施例1,2では、エンジン10を停止させたとき、排気浄化触媒110(詳細には、酸化セリウム)を還元状態(Ce23)にすることができたと考えられる。さらに、実施例1,2では、エンジン10を停止させると共に、第1流路開閉弁130を閉じている。これにより、下流側から排気浄化触媒110への空気(酸素)の流入を防止でき、還元状態にある排気浄化触媒110(詳細には、Ce23)の酸化を抑制することができたと考えられる。 On the other hand, in the first and second embodiments, the air-fuel ratio is set to the fuel rich side (A / F = 14.3) and the idling operation is performed to bring the exhaust passage 30 into the reducing atmosphere, and then the engine 10 is stopped. ing. Thus, in Examples 1 and 2, it is considered that when the engine 10 was stopped, the exhaust purification catalyst 110 (specifically, cerium oxide) could be reduced (Ce 2 O 3 ). Further, in the first and second embodiments, the engine 10 is stopped and the first flow path opening / closing valve 130 is closed. Thereby, the inflow of air (oxygen) from the downstream side to the exhaust purification catalyst 110 can be prevented, and the oxidation of the exhaust purification catalyst 110 in a reduced state (specifically, Ce 2 O 3 ) can be suppressed. It is done.

さらに、実施例1,2では、冷却後、エンジン10の始動時に、第1流路開閉弁130を開くと共に、空気供給装置120により、約5秒間、排気流路30内に空気を供給している。これにより、還元状態にある排気浄化触媒110(詳細には、Ce23)の酸化反応を促進させて、このときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができたと考えられる。すなわち、実施例1,2では、エンジン10の排気熱に加えて、Ce23がCeO2に酸化されるときの酸化反応熱により、触媒層を加熱することができたと考えられる。このため、実施例1,2では、比較例1に比して、触媒を早期に活性化させることができたと考えられる。以上より、本発明の実施例1,2の排気浄化装置100,200は、共に、比較例1の排気浄化装置よりも、触媒の暖機性が良好であると言える。 Furthermore, in the first and second embodiments, after cooling, when the engine 10 is started, the first flow path opening / closing valve 130 is opened and air is supplied into the exhaust flow path 30 by the air supply device 120 for about 5 seconds. Yes. Thus, it is considered that the oxidation reaction of the exhaust purification catalyst 110 (specifically, Ce 2 O 3 ) in the reduced state was promoted, and the catalyst layer was heated by the oxidation reaction heat at this time. That is, in Examples 1 and 2, it is considered that the catalyst layer could be heated by the oxidation reaction heat when Ce 2 O 3 was oxidized to CeO 2 in addition to the exhaust heat of the engine 10. For this reason, it is considered that in Examples 1 and 2, the catalyst could be activated earlier than in Comparative Example 1. From the above, it can be said that both the exhaust purification apparatuses 100 and 200 of Examples 1 and 2 of the present invention have better catalyst warm-up than the exhaust purification apparatus of Comparative Example 1.

次に、実施例1と実施例2との結果を比較すると、実施例2のほうが、実施例1よりもエンジン始動後20秒間の積算HC排出量が少なかった。これは、実施例2では、排気浄化触媒110の下流側に位置する第1流路開閉弁130に加え、排気浄化触媒110よりも上流側の位置(詳細には、排気浄化触媒110と空気供給装置120との間)にも第2流路開閉弁230を設けたためと考えられる。   Next, when the results of Example 1 and Example 2 were compared, Example 2 had a smaller cumulative HC emission amount for 20 seconds after engine startup than Example 1. In the second embodiment, this is the position upstream of the exhaust purification catalyst 110 (in detail, the exhaust purification catalyst 110 and the air supply) in addition to the first flow path opening / closing valve 130 located downstream of the exhaust purification catalyst 110. This is probably because the second flow path opening / closing valve 230 is also provided between the device 120 and the device 120.

すなわち、エンジン10を停止させている間、第1流路開閉弁130と共に、第2流路開閉弁230により排気流路30を閉じることで、上流側からも排気浄化触媒110への空気(酸素)の流入を防止でき、還元状態にある排気浄化触媒110(詳細には、Ce23)の酸化をより一層抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例2では、実施例1に比して、エンジン10の始動時に、排気浄化触媒110にCe23(還元状態の酸化セリウム)が多く含まれることとなり、エンジン10の始動時に空気供給装置120により空気を供給すると、排気浄化触媒110において、より大きな酸化反応熱を発生させることができたと考えられる。 That is, while the engine 10 is stopped, the exhaust flow path 30 is closed by the second flow path opening / closing valve 230 together with the first flow path opening / closing valve 130, so that the air (oxygen) from the upstream side to the exhaust purification catalyst 110 (oxygen) This is probably because the oxidation of the exhaust purification catalyst 110 (specifically, Ce 2 O 3 ) in the reduced state could be further suppressed. Accordingly, in the second embodiment, compared to the first embodiment, when the engine 10 is started, the exhaust purification catalyst 110 contains more Ce 2 O 3 (reduced cerium oxide). It is considered that when the air was supplied from the air supply device 120, the exhaust purification catalyst 110 was able to generate larger heat of oxidation reaction.

さらには、エンジン10を停止させている間、第1流路開閉弁130と共に、第2流路開閉弁230により排気流路30を閉じることで、排気浄化触媒110への水分吸着も抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例2では、実施例1に比して、排気浄化触媒110における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができたと考えられる。
以上のような理由で、実施例2の排気浄化装置200では、実施例1の排気浄化装置100に比して、触媒を早期に活性化させることができたと考えられる。従って、実施例2の排気浄化装置200は、実施例1の排気浄化装置100よりも、触媒の暖機性が良好であると言える。
Further, while the engine 10 is stopped, the adsorption of moisture to the exhaust purification catalyst 110 is also suppressed by closing the exhaust passage 30 by the second passage on-off valve 230 together with the first passage on-off valve 130. This is thought to be due to this. Thus, in Example 2, it is considered that the amount of heat taken as the heat of vaporization of the adsorbed water out of the oxidation reaction heat in the exhaust purification catalyst 110 could be reduced as compared with Example 1.
For the reasons described above, it is considered that the exhaust purification device 200 of the second embodiment was able to activate the catalyst earlier than the exhaust purification device 100 of the first embodiment. Therefore, it can be said that the exhaust gas purification apparatus 200 of the second embodiment has better catalyst warm-up performance than the exhaust gas purification apparatus 100 of the first embodiment.

本実施例3の排気浄化システム300は、図4に示すように、排気量2.4Lのガソリンエンジン10の排気流路30に設けられており、排気浄化触媒110、空気供給装置120、第1流路開閉弁130、酸素センサ340、及び制御装置(ECU)350を備えている。具体的には、実施例1の排気浄化装置100に対し、排気流路30のうち排気浄化触媒110の下流側(詳細には、排気浄化触媒110と第1流路開閉弁130との間)の位置に酸素センサ340を設けると共に、空気供給装置120、第1流路開閉弁130、及び酸素センサ340を制御する制御装置350を設けることで、排気浄化システムとしている。   As shown in FIG. 4, the exhaust purification system 300 of the third embodiment is provided in the exhaust passage 30 of the gasoline engine 10 having a displacement of 2.4 L. The exhaust purification catalyst 110, the air supply device 120, the first A flow path opening / closing valve 130, an oxygen sensor 340, and a control device (ECU) 350 are provided. Specifically, with respect to the exhaust purification device 100 of the first embodiment, the exhaust flow path 30 is downstream of the exhaust purification catalyst 110 (specifically, between the exhaust purification catalyst 110 and the first flow path opening / closing valve 130). The exhaust gas purification system is provided by providing the oxygen sensor 340 at the position and the air supply device 120, the first flow path opening / closing valve 130, and the control device 350 for controlling the oxygen sensor 340.

本実施例3の排気浄化システム300では、空気供給装置120を制御装置350に接続しているため、制御装置350により、空気供給装置120から排気流路30内へ空気を供給するタイミング、及び空気の供給量を制御することができる。さらに、第1流路開閉弁130を制御装置350に接続しているため、制御装置350により、第1流路開閉弁130が排気流路30を開閉するタイミングを制御することができる。さらに、酸素センサ340を制御装置350に接続しているため、制御装置350により、酸素センサ340の出力を検出し、この出力値に基づいて、現在の空燃比を算出することができる。従って、算出された現在の空燃比と目標空燃比(例えば、理論空燃比)とに基づいて、エンジン10を目標空燃比で運転させるように、空燃比制御を行うことができる。なお、本実施例3では、制御装置350が内燃機関制御手段を含んでいる。   In the exhaust purification system 300 of the third embodiment, since the air supply device 120 is connected to the control device 350, the control device 350 supplies the air from the air supply device 120 into the exhaust flow path 30, and the air Can be controlled. Furthermore, since the first flow path opening / closing valve 130 is connected to the control device 350, the control device 350 can control the timing at which the first flow path opening / closing valve 130 opens and closes the exhaust flow path 30. Furthermore, since the oxygen sensor 340 is connected to the control device 350, the control device 350 can detect the output of the oxygen sensor 340 and calculate the current air-fuel ratio based on this output value. Therefore, the air-fuel ratio control can be performed so that the engine 10 is operated at the target air-fuel ratio based on the calculated current air-fuel ratio and the target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio). In the third embodiment, the control device 350 includes internal combustion engine control means.

ここで、図5に示すフローチャートを参照しつつ、本実施例3の排気浄化システム300における空燃比制御について説明する。なお、本実施例3では、エンジン10の運転中において、所定の時間毎(本実施例3では、16ミリ秒毎)に、図5のフローチャートに示す一連の処理を、繰り返し行うように設定されている。
まず、ステップS1において、制御装置350により、変速ギアポジションがニュートラルであるか否かを判定する。ここで、ニュートラルである場合には、車両が停車しており、まもなくエンジン10を停止すると判断することができる。
Here, the air-fuel ratio control in the exhaust purification system 300 of the third embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the third embodiment, during the operation of the engine 10, a series of processes shown in the flowchart of FIG. 5 is set to be repeated at predetermined time intervals (16 milliseconds in the third embodiment). ing.
First, in step S1, the control device 350 determines whether or not the transmission gear position is neutral. Here, in the case of neutral, it can be determined that the vehicle has stopped and that the engine 10 will be stopped soon.

ステップS1で、ニュートラルである(Yes)と判定された場合には、ステップS3に進み、酸素センサ340の出力が、予め設定した目標値B(V)以上となったか否かを判定する。なお、本実施例3では、通常、空燃比をストイキの状態(A/F=14.6)に設定してエンジン10を運転しており、この場合、酸素センサ340の出力値が約0.42Vを示すことがわかっている。従って、酸素センサ340の出力値が0.42V未満の場合には、排気流路30内の排気が酸化雰囲気になっており、逆に、0.42Vより大きい場合には、排気流路30内が還元雰囲気になっていると判断することができる。
ここで、目標値Bの値は、任意に設定することができるが、本実施例3では、B=0.6,0.8(V)の2種類の異なる値(いずれも、排気流路30内が還元雰囲気であるときの値)に設定して、それぞれ、空燃比制御を行った。
If it is determined in step S1 that it is neutral (Yes), the process proceeds to step S3, and it is determined whether or not the output of the oxygen sensor 340 is equal to or higher than a preset target value B (V). In the third embodiment, the engine 10 is normally operated with the air-fuel ratio set to a stoichiometric state (A / F = 14.6). In this case, the output value of the oxygen sensor 340 is about 0. 0. It is known to show 42V. Therefore, when the output value of the oxygen sensor 340 is less than 0.42V, the exhaust gas in the exhaust passage 30 is in an oxidizing atmosphere. Can be judged to be in a reducing atmosphere.
Here, the value of the target value B can be set arbitrarily, but in the third embodiment, two different values of B = 0.6, 0.8 (V) (both are exhaust passages). The value when the inside of 30 is a reducing atmosphere) was set, and air-fuel ratio control was performed respectively.

一方、ステップS1において、車速が所定値A以上であると判定(No)された場合には、ステップS2に進み、車速が所定値A(例えば、5km/h)未満であるか否かを判定する。すなわち、ステップS2では、まもなく車両が停車するか否かを判定する。
車速が所定値A未満であると判定(Yes)された場合には、ステップS3に進み、逆に、車速が所定値A以上である(No)と判定された場合には、一連の処理を一旦終了し、所定時間経過後、再び、ステップS1から上記の処理を行う。
On the other hand, if it is determined in step S1 that the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined value A (No), the process proceeds to step S2, and it is determined whether or not the vehicle speed is less than the predetermined value A (for example, 5 km / h). To do. That is, in step S2, it is determined whether or not the vehicle will stop soon.
When it is determined that the vehicle speed is less than the predetermined value A (Yes), the process proceeds to step S3. Conversely, when it is determined that the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined value A (No), a series of processing is performed. Once the process is completed and the predetermined time has elapsed, the above processing is performed again from step S1.

ステップS3において、酸素センサ340の出力が目標値B(例えば、0.6)(V)に達していない(No)場合には、ステップS4に進み、制御装置350により、エンジン10の空燃比(A/F)をC(ストイキよりもリッチ側の値、C<14.6)に設定して、エンジン10を運転させる。このように、燃料リッチ側の状態でエンジン10を運転させることにより、酸素センサ340の出力値を増加させ、目標値B(V)に近づけることができる。   In step S3, if the output of the oxygen sensor 340 does not reach the target value B (for example, 0.6) (V) (No), the process proceeds to step S4, and the control device 350 causes the air / fuel ratio of the engine 10 ( A / F) is set to C (a value on the richer side than stoichiometry, C <14.6), and the engine 10 is operated. Thus, by operating the engine 10 in the fuel rich state, the output value of the oxygen sensor 340 can be increased and brought close to the target value B (V).

一方、ステップS3において、酸素センサ340の出力が目標値B(V)に達した場合(Yes)には、ステップS5に進み、キースイッチがOFFであるか否かを判定する。キースイッチがOFFでない(No)と判定された場合には、所定時間経過後、再び、ステップS1から上記の処理を行う。逆に、キースイッチがOFFであると判定された場合には、ステップS6に進み、エンジン10を停止させる。次いで、ステップS7に進み、第1流路開閉弁130を閉じて、一連の処理を終了する。   On the other hand, when the output of the oxygen sensor 340 reaches the target value B (V) in step S3 (Yes), the process proceeds to step S5, and it is determined whether or not the key switch is OFF. If it is determined that the key switch is not OFF (No), after the predetermined time has elapsed, the above processing is performed again from step S1. Conversely, if it is determined that the key switch is OFF, the process proceeds to step S6 and the engine 10 is stopped. Subsequently, it progresses to step S7, the 1st flow-path on-off valve 130 is closed, and a series of processes are complete | finished.

本実施例3では、上記の一連の処理を繰り返し行うことにより、酸素センサ340の出力値を目標値B(具体的には、0.6Vまたは0.8V)にした後、エンジン10を停止させることができる。すなわち、排気流路30内の排気を還元雰囲気にした後、エンジン10を停止させることができる。なお、上記の一連の処理のうち、ステップS1〜S6が内燃機関運転制御手段に含まれる。
その後、実施例1と同様にして、それぞれ、約12時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後20秒間の積算HC排出量を測定した。
In the third embodiment, the engine 10 is stopped after the output value of the oxygen sensor 340 is set to the target value B (specifically, 0.6 V or 0.8 V) by repeatedly performing the above-described series of processes. be able to. That is, the engine 10 can be stopped after the exhaust gas in the exhaust passage 30 is reduced to a reducing atmosphere. Of the series of processes described above, steps S1 to S6 are included in the internal combustion engine operation control means.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, each was allowed to cool at room temperature for about 12 hours, and then a warm-up evaluation test was performed, and an integrated HC discharge amount for 20 seconds after engine startup was measured.

(比較例2)
本比較例2の排気浄化システムは、実施例3の排気浄化システム300と比較して、制御装置(ECU)における空燃比制御が異なり、その他についてはほぼ同様である。具体的には、本比較例2では、図15に示すように、実施例3の空燃比制御(図5参照)と比較すると、ステップS3,S4の処理に代えてステップV3,V4の処理を行うように設定されており、その他の処理については同様である。
(Comparative Example 2)
The exhaust purification system of the second comparative example is different from the exhaust purification system 300 of the third embodiment in the air-fuel ratio control in the control device (ECU), and is otherwise substantially the same. Specifically, in the second comparative example, as shown in FIG. 15, when compared with the air-fuel ratio control of the third embodiment (see FIG. 5), the processing of steps V3 and V4 is performed instead of the processing of steps S3 and S4. The other processing is the same.

ステップV3では、酸素センサ340の出力値が目標値B(V)以下となったか否かを判定する。なお、本比較例2では、B=0.1,0.3(V)の2種類の異なる値(いずれも、排気流路30内の排気が酸化雰囲気であるときの値)に設定して、それぞれ、空燃比制御を行った。酸素センサ340の出力が目標値B(V)よりも大きい(No)場合には、ステップV4に進み、制御装置により、エンジン10の空燃比(A/F)をD(ストイキよりもリーン側の値、>14.6)に設定して、エンジン10を運転させる。このように、燃料リーン側の状態でエンジン10を運転させることにより、酸素センサ340の出力値を低減させ、目標値B(V)に近づけることができる。   In step V3, it is determined whether or not the output value of the oxygen sensor 340 has become equal to or less than the target value B (V). In the second comparative example, two different values of B = 0.1 and 0.3 (V) (both are values when the exhaust gas in the exhaust passage 30 is in an oxidizing atmosphere) are set. In each case, air-fuel ratio control was performed. When the output of the oxygen sensor 340 is larger than the target value B (V) (No), the process proceeds to Step V4, and the control device changes the air-fuel ratio (A / F) of the engine 10 to D (lean side from stoichiometric). Value,> 14.6) and run the engine 10. In this way, by operating the engine 10 in the state on the fuel lean side, the output value of the oxygen sensor 340 can be reduced and brought close to the target value B (V).

一方、酸素センサ340の出力が目標値B(V)以下となった場合(Yes)には、一連の処理を終了し、エンジン10を停止する。なお、比較例2においても、実施例1と同様に、エンジン10を停止させると共に、第1流路開閉弁130を閉じるようにしている。
その後、実施例1と同様にして、それぞれ、約12時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後20秒間の積算HC排出量を測定した。
On the other hand, when the output of the oxygen sensor 340 is equal to or lower than the target value B (V) (Yes), the series of processes is terminated and the engine 10 is stopped. In Comparative Example 2, as in Example 1, the engine 10 is stopped and the first flow path opening / closing valve 130 is closed.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, each was allowed to cool at room temperature for about 12 hours, and then a warm-up evaluation test was performed, and an integrated HC discharge amount for 20 seconds after engine startup was measured.

次に、実施例3の排気浄化システム300及び比較例2の排気浄化システムの暖機性評価試験の結果を、図6に示す。なお、図6では、エンジン始動後20秒間の積算HC排出量を示している。図6で×印で示す比較例2の排気浄化システム(目標値B=0.1,0.3)では、積算HC排出量が110〜120mg程度であった。これに対し、●印で示す実施例3の排気浄化システム300(目標値B=0.6,0.8)では、積算HC排出量を70〜80mg程度にまで低減することができた。この結果より、実施例3の排気浄化システム300では、比較例2の排気浄化システムよりも触媒の暖機性を良好にすることができたと言える。   Next, the results of the warm-up evaluation test of the exhaust purification system 300 of Example 3 and the exhaust purification system of Comparative Example 2 are shown in FIG. FIG. 6 shows the accumulated HC discharge amount for 20 seconds after the engine is started. In the exhaust gas purification system of Comparative Example 2 (target values B = 0.1, 0.3) indicated by x in FIG. 6, the accumulated HC emission amount was about 110 to 120 mg. In contrast, in the exhaust gas purification system 300 (target value B = 0.6, 0.8) of Example 3 indicated by ●, the integrated HC emission amount could be reduced to about 70 to 80 mg. From this result, it can be said that the exhaust purification system 300 of Example 3 was able to improve the warm-up property of the catalyst better than the exhaust purification system of Comparative Example 2.

ここで、図6のグラフを検討すると、目標値B=0.42(V)を境界として、0.42(V)より小さい値に設定するとHC積算量が大きく上昇し、0.42(V)より大きな値に設定するとHC積算量が大きく低下することがわかる。この結果より、目標値B=0.42(V)を境界として、0.42(V)より小さい値に設定すると触媒の暖機性が大きく低下し、0.42(V)より大きな値に設定すると触媒の暖機性が大きく上昇すると言える。従って、酸素センサ340の出力値Bが0.42より小さくなるまで、空燃比を理論空燃比より小さい値に制御してエンジン10を運転させた後、エンジン10を停止させることにより、触媒の暖機性を良好にすることができると言える。   Here, if the graph of FIG. 6 is examined, setting the target value B = 0.42 (V) as a boundary to a value smaller than 0.42 (V) greatly increases the HC integrated amount to 0.42 (V ) When the value is set to a larger value, it can be seen that the HC integrated amount greatly decreases. From this result, when the target value B = 0.42 (V) is used as a boundary and the value is set to a value smaller than 0.42 (V), the warm-up performance of the catalyst is greatly reduced to a value larger than 0.42 (V). If set, it can be said that the warm-up performance of the catalyst is greatly increased. Therefore, until the output value B of the oxygen sensor 340 is smaller than 0.42, the air-fuel ratio is controlled to a value smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the engine 10 is operated, and then the engine 10 is stopped, thereby warming up the catalyst. It can be said that the functionality can be improved.

これは、上記のように空燃比を制御することにより、確実に、排気流路30内の排気を還元雰囲気にさせることができ、排気浄化触媒110(詳細には、酸化セリウム)を確実に還元状態にすることができたためであると考えられる。これにより、酸化セリウムの酸化反応熱を利用して、触媒の暖機性を良好にすることができたと考えられる。   This is because, by controlling the air-fuel ratio as described above, the exhaust gas in the exhaust passage 30 can be surely brought into a reducing atmosphere, and the exhaust purification catalyst 110 (specifically, cerium oxide) is reliably reduced. It is thought that this is because it was able to be in a state. Thus, it is considered that the warm-up property of the catalyst could be improved by utilizing the oxidation reaction heat of cerium oxide.

本実施例4の排気浄化システム400は、図4に示すように、実施例3の排気浄化システム300と比較して、制御装置(ECU)450における制御内容が異なり、その他については、ほぼ同様である。具体的には、本実施例4の排気浄化システム400では、制御装置450により、予め設定した目標供給量だけ、空気供給装置120から排気流路30内へ空気が供給されるように、空気供給量を制御することが可能となっている。   As shown in FIG. 4, the exhaust purification system 400 according to the fourth embodiment is different from the exhaust purification system 300 according to the third embodiment in the control contents in the control unit (ECU) 450, and is otherwise substantially the same. is there. Specifically, in the exhaust purification system 400 of the fourth embodiment, the air supply is performed so that the control device 450 supplies air from the air supply device 120 into the exhaust passage 30 by a preset target supply amount. The amount can be controlled.

ここで、図7に示すフローチャートを参照しつつ、本実施例4の排気浄化システム400における空気供給量の制御について説明する。なお、本実施例4では、エンジン10の運転中において、所定の時間毎(例えば、16ミリ秒毎)に、図7のフローチャートに示す一連の処理を、繰り返し行うように設定されている。また、エンジン10を始動させる前は、実施例1と同様の条件で、エンジン10を停止させ、その後、約12時間、室温で放置冷却している。   Here, the control of the air supply amount in the exhaust purification system 400 of the fourth embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the fourth embodiment, during the operation of the engine 10, a series of processing shown in the flowchart of FIG. 7 is set to be repeated every predetermined time (for example, every 16 milliseconds). Further, before starting the engine 10, the engine 10 is stopped under the same conditions as in the first embodiment, and then left to cool at room temperature for about 12 hours.

エンジン10のキースイッチをONにすると、まず、ステップT1において、制御装置450により、空気供給装置120の駆動条件が成立しているか否か(例えば、空気供給装置120が正常に作動するか否か)を確認する。駆動条件が成立している場合(Yes)には、ステップT2に進み、空気供給装置120から排気流路30内に供給した積算空気供給量が、予め設定した目標供給量Eに達したか否かを判定する。ここで、積算空気供給量は、空気供給装置120から供給される単位時間あたりの空気供給量に、空気供給装置120の駆動時間を乗じて算出することができる。   When the key switch of the engine 10 is turned ON, first, in step T1, whether or not the drive condition of the air supply device 120 is satisfied by the control device 450 (for example, whether or not the air supply device 120 operates normally). ) If the drive condition is satisfied (Yes), the process proceeds to step T2 and whether or not the integrated air supply amount supplied from the air supply device 120 into the exhaust flow path 30 has reached a preset target supply amount E. Determine whether. Here, the integrated air supply amount can be calculated by multiplying the air supply amount per unit time supplied from the air supply device 120 by the driving time of the air supply device 120.

ステップT2において、積算空気供給量が目標供給量Eに達していないと判定された場合(No)には、ステップT3に進み、空気供給装置120を駆動させる(既に、駆動している場合には、継続して駆動させる)。次いで、ステップT4に進み、空気供給装置120の駆動時間を積算する。その後、所定の時間経過後、再び、ステップT1から処理を行う。
なお、ステップT1において、空気供給装置120の駆動条件が成立していないと判定された場合(No)には、ステップT5に進み、空気供給装置120の駆動積算時間をリセットする。次いで、ステップT6に進み、空気供給装置120を停止させ、排気流路30内への空気の供給を終了する。
When it is determined in step T2 that the integrated air supply amount has not reached the target supply amount E (No), the process proceeds to step T3, and the air supply device 120 is driven (if already driven). Drive continuously). Subsequently, it progresses to step T4 and the drive time of the air supply apparatus 120 is integrated | accumulated. Thereafter, after a predetermined time has elapsed, the processing is performed again from Step T1.
If it is determined in step T1 that the driving condition of the air supply device 120 is not satisfied (No), the process proceeds to step T5, and the integrated driving time of the air supply device 120 is reset. Next, the process proceeds to step T6, the air supply device 120 is stopped, and the supply of air into the exhaust passage 30 is terminated.

一方、ステップT2において、積算空気供給量が目標供給量Eに達したと判定された場合(Yes)には、ステップT7に進み、空気供給装置120を停止させ、排気流路30内への空気の供給を終了する。ここで、目標供給量Eは、任意の値に設定することができるが、本実施例4では、次のようにして設定した。排気浄化触媒110に含まれる酸化セリウムの含有量に基づいて、Ce23(還元状態の酸化セリウム)全量を酸化するのに必要な酸素を算出し、この酸素量を含む空気量を基準空気量とする。そして、空気供給装置120から供給される空気のうち、Ce23の酸化に用いられない空気(酸素)が20%程度存在すると見積もって、この基準空気量に対し、1.2倍の空気量を目標供給量Eに設定した。
本実施例4では、上記のように目標供給量Eを設定して、エンジン10の始動時に、上述のように排気流路30内への空気の供給量を制御しつつ、実施例1と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後20秒間の積算HC排出量を測定した。
On the other hand, when it is determined in step T2 that the integrated air supply amount has reached the target supply amount E (Yes), the process proceeds to step T7, where the air supply device 120 is stopped and the air into the exhaust passage 30 is stopped. The supply of is terminated. Here, the target supply amount E can be set to an arbitrary value. In the fourth embodiment, the target supply amount E is set as follows. Based on the content of cerium oxide contained in the exhaust purification catalyst 110, oxygen required to oxidize the entire amount of Ce 2 O 3 (reduced cerium oxide) is calculated, and the amount of air including this oxygen amount is determined as the reference air. Amount. The air supplied from the air supply device 120 is estimated to have about 20% of air (oxygen) that is not used for the oxidation of Ce 2 O 3 , and is 1.2 times the reference air amount. The amount was set to the target supply amount E.
In the fourth embodiment, the target supply amount E is set as described above, and when the engine 10 is started, the air supply amount into the exhaust passage 30 is controlled as described above, and the same as in the first embodiment. A warm-up evaluation test was conducted to measure the accumulated HC emissions for 20 seconds after the engine was started.

(比較例3)
本比較例3の排気浄化システムは、実施例4の排気浄化システム400と比較して、空気供給装置120により排気流路30内へ供給する空気の目標供給量Eが異なり、その他については同様である。具体的には、本比較例3では、目標供給量Eを基準空気量の0.5倍の値に設定した場合と、2.5倍の値に設定した場合とについて、それぞれ、実施例4と同様に、ステップT1〜T7の処理を行った。本比較例3においても、上述のように排気流路30内への空気の供給量を制御しつつ、実施例1と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後20秒間の積算HC排出量を測定した。
(Comparative Example 3)
The exhaust purification system of the third comparative example is different from the exhaust purification system 400 of the fourth embodiment in that the target supply amount E of air supplied into the exhaust passage 30 by the air supply device 120 is different. is there. Specifically, in the third comparative example, the case where the target supply amount E is set to a value that is 0.5 times the reference air amount and the case that the target supply amount E is set to a value that is 2.5 times the reference air amount, respectively. In the same manner as described above, the processes of steps T1 to T7 were performed. Also in this comparative example 3, the warm-up evaluation test is performed in the same manner as in example 1 while controlling the amount of air supplied into the exhaust passage 30 as described above, and the integrated HC for 20 seconds after the engine is started. Emissions were measured.

次に、実施例4の排気浄化システム400及び比較例3の排気浄化システムの暖機性評価試験の結果を、図8に示す。なお、図8では、エンジン始動後20秒間の積算HC排出量を示している。図8に示すように、●印で示す実施例4の排気浄化システム400(目標供給量Eが基準空気量の1.2倍)では、△印と×印で示す比較例3の排気浄化システム(目標供給量Eが基準空気量の0.5倍及び2.5倍)と比較して、積算HC排出量を大きく低減することができた。この理由は、次のように考えられる。   Next, the results of the warm-up evaluation test of the exhaust purification system 400 of Example 4 and the exhaust purification system of Comparative Example 3 are shown in FIG. FIG. 8 shows the accumulated HC discharge amount for 20 seconds after the engine is started. As shown in FIG. 8, in the exhaust purification system 400 of Example 4 (target supply amount E is 1.2 times the reference air amount) indicated by ●, the exhaust purification system of Comparative Example 3 indicated by Δ and × Compared with (the target supply amount E is 0.5 times and 2.5 times the reference air amount), the integrated HC emission amount could be greatly reduced. The reason for this is considered as follows.

比較例3のうち目標供給量Eを基準空気量の0.5倍とした場合(△印)には、還元状態にある酸化セリウム(Ce23)全体を酸化するのに十分な酸素を供給することができない。このため、酸化反応熱により還元状態にある排気浄化触媒110を十分に酸化することができず、エンジン10の始動時において、酸化反応熱による触媒の加熱が不十分であったと考えられる。逆に、目標供給量Eを基準空気量の2.5倍とした場合(×印)には、過剰に供給された空気により触媒が冷却されてしまうので、やはり、エンジン10の始動時において、触媒の加熱が不十分であったと考えられる。このように、比較例3では、エンジン10の始動時において、触媒の加熱が不十分であったため、HCを十分に浄化することができなかったと考えられる。 In Comparative Example 3, when the target supply amount E is 0.5 times the reference air amount (Δ mark), oxygen sufficient to oxidize the entire cerium oxide (Ce 2 O 3 ) in the reduced state is provided. It cannot be supplied. For this reason, the exhaust purification catalyst 110 in the reduced state cannot be sufficiently oxidized by the oxidation reaction heat, and it is considered that the catalyst was not sufficiently heated by the oxidation reaction heat when the engine 10 was started. On the other hand, when the target supply amount E is 2.5 times the reference air amount (×), the catalyst is cooled by the excessively supplied air. It is thought that the heating of the catalyst was insufficient. Thus, in Comparative Example 3, it is considered that HC could not be sufficiently purified because the catalyst was not sufficiently heated when the engine 10 was started.

これに対し、実施例4の排気浄化システム400では、目標供給量Eを基準空気量の1.2倍としている。すなわち、還元状態にある酸化セリウム(Ce23)全量を酸化できるように目標供給量Eを設定し、空気供給装置120により、目標供給量Eに達するまで、空気を排気流路30内に供給するようにした。これにより、還元状態にある酸化セリウム(Ce23)全体を酸化させることができ、また、過剰な空気により触媒が冷却されてしまう虞もないので、内燃機関の始動時において、酸化反応熱により、効率良く好適に、触媒を加熱することができたと考えられる。 On the other hand, in the exhaust purification system 400 of the fourth embodiment, the target supply amount E is 1.2 times the reference air amount. That is, the target supply amount E is set so that the entire amount of cerium oxide (Ce 2 O 3 ) in the reduced state can be oxidized, and the air is supplied into the exhaust passage 30 until the target supply amount E is reached by the air supply device 120. I tried to supply. As a result, the entire cerium oxide (Ce 2 O 3 ) in the reduced state can be oxidized, and there is no risk that the catalyst will be cooled by excess air. Thus, it is considered that the catalyst could be efficiently and suitably heated.

本実施例5の排気浄化装置500は、図9に示すように、実施例1の排気浄化装置100と比較すると、排気浄化触媒110よりも上流側の位置(さらには、空気供給装置120よりも上流側の位置)に、HC吸着材560を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このHC吸着材560は、排気浄化触媒110のハニカム基材と同一のハニカム基材を用い、これに、ZSM−5型ゼオライトとUSY型ゼオライトとを1:1の重量比で混合したものを200g/Lの割合でコートすることにより作製した。   As shown in FIG. 9, the exhaust purification device 500 of the fifth embodiment has a position upstream of the exhaust purification catalyst 110 (and more than the air supply device 120) compared to the exhaust purification device 100 of the first embodiment. The difference is that the HC adsorbent 560 is provided at the upstream position), and the rest is almost the same. This HC adsorbent 560 uses the same honeycomb base material as that of the exhaust purification catalyst 110, and is mixed with 200 g of ZSM-5 type zeolite and USY type zeolite mixed at a weight ratio of 1: 1. It was prepared by coating at a ratio of / L.

このような本実施例5の排気浄化装置500について、暖機性の評価試験を行った。
具体的には、まず、実施例1と同様に、第1流路開閉弁130を開いた状態で、空燃比をストイキの状態(A/F=14.6)として、エンジン10を2000rpmで通常運転を続けた。その後、空燃比を燃料リッチ側(A/F=14.3)にしてアイドル運転した後、エンジン10を停止させると共に、第1流路開閉弁130を閉じた。
With respect to the exhaust gas purification apparatus 500 of the fifth embodiment, a warm-up evaluation test was performed.
Specifically, first, as in the first embodiment, with the first flow path opening / closing valve 130 opened, the air-fuel ratio is stoichiometric (A / F = 14.6), and the engine 10 is normally operated at 2000 rpm. I continued driving. Thereafter, the engine 10 was stopped and the first flow path opening / closing valve 130 was closed after idling with the air-fuel ratio set to the fuel rich side (A / F = 14.3).

その後、実施例1とは異なり、約36時間(実施例1では、約12時間)、室温で放置冷却した。次いで、実施例1と同様に、第1流路開閉弁130を開くと共に、空気供給装置120により、約5秒間、排気流路30内に空気を供給した後、エンジン10を始動させ、エンジン始動後20秒間、アイドル状態を保持した。次いで、実施例1とは異なり、10秒間で車速40km/hまで加速させた後、車速40km/hの状態を40秒間保持した。この間(エンジン始動後70秒間)におけるHC排出量を測定した。このように、本実施例5では、実施例1よりもHCが大量に発生する条件で、暖機性の評価試験を行った。   Then, unlike Example 1, it was allowed to cool at room temperature for about 36 hours (in Example 1, about 12 hours). Next, as in the first embodiment, the first flow path opening / closing valve 130 is opened and air is supplied into the exhaust flow path 30 by the air supply device 120 for about 5 seconds, and then the engine 10 is started to start the engine. The idle state was maintained for 20 seconds. Next, unlike Example 1, after accelerating to a vehicle speed of 40 km / h in 10 seconds, the vehicle speed of 40 km / h was maintained for 40 seconds. During this period (70 seconds after the engine was started), HC emissions were measured. Thus, in this Example 5, the warm-up evaluation test was performed under the condition that HC is generated in a larger amount than in Example 1.

なお、本実施例5及び後述する実施例6〜10に用いる排気浄化触媒110及びHC吸着材560は、上記の暖機性評価試験に用いる前に、予め、所定の位置に装着され、エンジン10の空燃比を理論空燃比(ストイキ)とするフィードバック制御を行いつつ、入りガス温度を800℃とする試運転が、50時間行われている。   Note that the exhaust purification catalyst 110 and the HC adsorbent 560 used in the fifth embodiment and later-described embodiments 6 to 10 are mounted in advance at predetermined positions before being used in the warm-up evaluation test described above. While performing feedback control to make the air-fuel ratio of the air-fuel ratio the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), a trial operation to make the incoming gas temperature 800 ° C. is performed for 50 hours.

本実施例6の排気浄化装置600は、図10に示すように、実施例5の排気浄化装置500と比較すると、排気浄化触媒110の下流側に位置する第1流路開閉弁130に加え、排気浄化触媒110よりも上流側の位置(詳細には、排気浄化触媒110と空気供給装置120との間)にも第2流路開閉弁230を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このような本実施例6の排気浄化装置600についても、実施例5の排気浄化装置500と同様にして、暖機性の評価試験を行い、HC排出量を測定した。なお、本実施例5の排気浄化装置500では、第1流路開閉弁130と同じタイミングで、第2流路開閉弁230を開閉させた。   As shown in FIG. 10, the exhaust purification device 600 of the sixth embodiment is compared with the exhaust purification device 500 of the fifth embodiment, in addition to the first flow path opening / closing valve 130 located on the downstream side of the exhaust purification catalyst 110, The difference is that a second flow path opening / closing valve 230 is also provided at a position upstream of the exhaust purification catalyst 110 (specifically, between the exhaust purification catalyst 110 and the air supply device 120), and the rest is substantially the same. is there. For the exhaust purification device 600 of the sixth embodiment, the warm-up evaluation test was performed and the HC emission amount was measured in the same manner as the exhaust purification device 500 of the fifth embodiment. In the exhaust purification device 500 of the fifth embodiment, the second flow path opening / closing valve 230 is opened / closed at the same timing as the first flow path opening / closing valve 130.

本実施例7の排気浄化装置700は、図11に示すように、実施例5の排気浄化装置500と比較すると、排気浄化触媒110の下流側に位置する第1流路開閉弁130に加え、HC吸着材560よりも上流側の位置に第2流路開閉弁230を設けた点が異なり、その他についてはほぼ同様である。このような本実施例7の排気浄化装置700についても、実施例5の排気浄化装置500と同様にして、暖機性の評価試験を行い、HC排出量を測定した。なお、本実施例7の排気浄化装置700では、第1流路開閉弁130と同じタイミングで、第2流路開閉弁230を開閉させた。   As shown in FIG. 11, the exhaust purification device 700 of the seventh embodiment is compared with the exhaust purification device 500 of the fifth embodiment, in addition to the first flow path opening / closing valve 130 located on the downstream side of the exhaust purification catalyst 110, The difference is that the second flow path opening / closing valve 230 is provided at a position upstream of the HC adsorbent 560, and the rest is substantially the same. For the exhaust purification apparatus 700 of this Example 7 as well, in the same manner as the exhaust purification apparatus 500 of Example 5, the warm-up evaluation test was performed and the HC emission amount was measured. In the exhaust purification device 700 of the seventh embodiment, the second flow path opening / closing valve 230 is opened and closed at the same timing as the first flow path opening / closing valve 130.

(比較例4)
本比較例4の排気浄化装置は、実施例5の排気浄化装置500と比較して、空気供給装置120及び第1流路開閉弁130を設けていない点が異なり、その他についてはほぼ同様である。本比較例4の排気浄化装置についても、暖機性の評価試験を行い、HC排出量を測定した。なお、本比較例4では、実施例5と異なり、空燃比を燃料リーン側に(フューエルカットを実施)してアイドル運転を行った後、エンジン10を停止させている。また、本比較例1では、実施例1と異なり、空気供給装置120及び第1流路開閉弁130を設けていないため、空気供給装置による排気流路30内への空気の供給、及び第1流路開閉弁130による排気流路30の開閉は行っていない。
(Comparative Example 4)
The exhaust purification device of the present comparative example 4 is different from the exhaust purification device 500 of the fifth embodiment in that the air supply device 120 and the first flow path opening / closing valve 130 are not provided, and the others are substantially the same. . The exhaust purification device of Comparative Example 4 was also subjected to a warm-up evaluation test, and HC emissions were measured. In the fourth comparative example, unlike the fifth embodiment, the engine 10 is stopped after the idling operation is performed with the air-fuel ratio on the fuel lean side (fuel cut is performed). Further, in the first comparative example, unlike the first embodiment, since the air supply device 120 and the first flow path opening / closing valve 130 are not provided, the supply of air into the exhaust flow path 30 by the air supply device, and the first The exhaust passage 30 is not opened or closed by the passage opening / closing valve 130.

次に、実施例5〜7の排気浄化装置500〜700及び比較例4の排気浄化装置の暖機性評価試験の結果を、図12に示す。なお、図12では、エンジン始動後70秒間の積算HC排出量を示している。図12に示すように、本発明の実施例5〜7の排気浄化装置500〜700では、いずれも、比較例4の排気浄化装置よりも、エンジン始動後70秒間の積算HC排出量が少なかった。これは、本発明の実施例5〜7の排気浄化装置500〜700では、いずれも、比較例4の排気浄化装置よりも早期に、触媒を活性化させることができたためと考えられる。この理由は、前述したように、実施例1,2と比較例1とを比較検討したときと同様に考えることができる。   Next, the results of the warm-up evaluation test of the exhaust purification apparatuses 500 to 700 of Examples 5 to 7 and the exhaust purification apparatus of Comparative Example 4 are shown in FIG. FIG. 12 shows the accumulated HC discharge amount for 70 seconds after the engine is started. As shown in FIG. 12, in the exhaust purification apparatuses 500 to 700 of Examples 5 to 7 of the present invention, all of the accumulated HC emissions for 70 seconds after the engine start were smaller than those of the exhaust purification apparatus of Comparative Example 4. . This is probably because the exhaust purification devices 500 to 700 of Examples 5 to 7 of the present invention were able to activate the catalyst earlier than the exhaust purification device of Comparative Example 4. As described above, the reason can be considered in the same manner as when the first and second embodiments and the first comparative example are compared.

次に、実施例5と実施例6との結果を比較すると、実施例6のほうが、エンジン始動後70秒間の積算HC排出量が少なかった。これは、実施例6では、排気浄化触媒110の下流側に位置する第1流路開閉弁130に加え、排気浄化触媒110よりも上流側の位置(詳細には、排気浄化触媒110と空気供給装置120との間)にも第2流路開閉弁230を設けているためと考えられる。   Next, when the results of Example 5 and Example 6 were compared, Example 6 had a smaller cumulative HC emission amount for 70 seconds after the engine was started. In the sixth embodiment, in addition to the first flow path opening / closing valve 130 located on the downstream side of the exhaust purification catalyst 110, the upstream side position relative to the exhaust purification catalyst 110 (specifically, the exhaust purification catalyst 110 and the air supply) This is probably because the second flow path opening / closing valve 230 is also provided between the device 120 and the device 120.

すなわち、実施例6では、エンジン10を停止させている間、第1流路開閉弁130と共に、第2流路開閉弁230により排気流路30を閉じることで、上流側からも排気浄化触媒110への空気(酸素)の流入を防止でき、還元状態にある排気浄化触媒110(詳細には、Ce23)の酸化をより一層抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例6では、実施例5に比して、エンジン10の始動時に、排気浄化触媒110にCe23(還元状態の酸化セリウム)が多く含まれることとなり、エンジン10の始動時に空気供給装置120により空気を供給すると、排気浄化触媒110において、より大きな酸化反応熱を発生させることができたと考えられる。 That is, in Example 6, while the engine 10 is stopped, the exhaust gas flow path 30 is closed by the second flow path open / close valve 230 together with the first flow path open / close valve 130, so that the exhaust purification catalyst 110 is also upstream. This is considered to be because the inflow of air (oxygen) to the catalyst could be prevented, and the oxidation of the exhaust purification catalyst 110 (specifically, Ce 2 O 3 ) in the reduced state could be further suppressed. As a result, in the sixth embodiment, compared to the fifth embodiment, the exhaust purification catalyst 110 contains more Ce 2 O 3 (reduced cerium oxide) when the engine 10 is started. It is considered that when the air was supplied from the air supply device 120, the exhaust purification catalyst 110 was able to generate larger heat of oxidation reaction.

さらには、エンジン10を停止させている間、第1流路開閉弁130と共に、第2流路開閉弁230により排気流路30を閉じることで、排気浄化触媒110への水分吸着も抑制することができたためと考えられる。これにより、実施例6では、実施例5に比して、排気浄化触媒110における酸化反応熱のうち、吸着した水分の気化熱として奪われる熱量を小さくすることができたと考えられる。
以上のような理由で、実施例6の排気浄化装置600では、実施例5の排気浄化装置500に比して、触媒を早期に活性化させることができたと考えられる。従って、実施例6の排気浄化装置600は、実施例5の排気浄化装置500よりも、暖機性が良好であると言える。
Further, while the engine 10 is stopped, the adsorption of moisture to the exhaust purification catalyst 110 is also suppressed by closing the exhaust passage 30 by the second passage on-off valve 230 together with the first passage on-off valve 130. This is thought to be due to this. Thereby, in Example 6, compared with Example 5, it is thought that the amount of heat taken as the heat of vaporization of the adsorbed water out of the oxidation reaction heat in the exhaust purification catalyst 110 could be reduced.
For the reasons described above, it is considered that the exhaust purification device 600 of Example 6 was able to activate the catalyst earlier than the exhaust purification device 500 of Example 5. Therefore, it can be said that the exhaust purification device 600 of the sixth embodiment has better warm-up performance than the exhaust purification device 500 of the fifth embodiment.

また、実施例5と実施例7との結果を比較すると、実施例7のほうが、エンジン始動後70秒間の積算HC排出量が少なかった。これは、実施例7では、排気浄化触媒110の下流側に位置する第1流路開閉弁130に加え、HC吸着材560よりも上流側の位置に第2流路開閉弁230を設けているためと考えられる。
すなわち、実施例7では、エンジン10を停止させている間、第1流路開閉弁130とと第2流路開閉弁230とにより、HC吸着材560の上流側と下流側との位置で、排気流路30を閉じることができたため、HC吸着材560への排気の流入を防止することができたと考えられる。これにより、エンジン10を停止させている間、HC吸着材560への水分吸着を抑制することができたと考えられる。
Further, when the results of Example 5 and Example 7 were compared, Example 7 had a smaller cumulative HC emission amount for 70 seconds after the engine was started. In the seventh embodiment, in addition to the first flow path opening / closing valve 130 located on the downstream side of the exhaust purification catalyst 110, the second flow path opening / closing valve 230 is provided at a position upstream of the HC adsorbent 560. This is probably because of this.
That is, in the seventh embodiment, while the engine 10 is stopped, the first flow path on / off valve 130 and the second flow path on / off valve 230 are positioned at the upstream side and the downstream side of the HC adsorbent 560. It is considered that exhaust flow into the HC adsorbent 560 could be prevented because the exhaust flow path 30 could be closed. Thus, it is considered that moisture adsorption on the HC adsorbent 560 could be suppressed while the engine 10 was stopped.

実施例5〜7では、HC吸着材560として、ゼオライト(具体的には、ZSM−5とUSY)を含有させているが、ゼオライトは、HC吸着性に優れていると共に、吸水性にも優れている。このため、実施例5では、エンジン10を停止している間に、HC吸着材560が、排気流路30内に滞留している排気中に含まれている水分を吸収してしまい、エンジン10の始動時におけるHC吸着性能が低下してしまったと考えられる。
これに対し、実施例7では、エンジン10を停止している間、HC吸着材560への水分吸着を抑制することができたため、エンジン10の始動時におけるHC吸着性能の低下を抑制することができたと考えられる。従って、エンジン10の始動時に、浄化されずに排出されるHC排出量を低減することができたと考えられる。
In Examples 5 to 7, zeolite (specifically, ZSM-5 and USY) is included as the HC adsorbent 560, but the zeolite is excellent in HC adsorption and water absorption. ing. For this reason, in the fifth embodiment, while the engine 10 is stopped, the HC adsorbent 560 absorbs moisture contained in the exhaust gas staying in the exhaust flow path 30, and the engine 10 It is considered that the HC adsorption performance at the time of starting the engine has deteriorated.
On the other hand, in Example 7, since the water adsorption to the HC adsorbent 560 could be suppressed while the engine 10 was stopped, the decrease in the HC adsorption performance at the start of the engine 10 can be suppressed. It is thought that it was made. Therefore, it is considered that the amount of HC discharged without being purified when the engine 10 was started could be reduced.

本実施例8の排気浄化システム800は、図13に示すように、排気量2.4Lのガソリンエンジン10の排気流路30に設けられており、排気浄化触媒110、空気供給装置120、第1流路開閉弁130、酸素センサ340、HC吸着材560、及び制御装置(ECU)350を備えている。すなわち、実施例3の排気浄化システム300(図4参照)に、HC吸着材560を追加したものである。   As shown in FIG. 13, the exhaust purification system 800 of the eighth embodiment is provided in the exhaust passage 30 of the gasoline engine 10 having a displacement of 2.4 L. The exhaust purification catalyst 110, the air supply device 120, the first A flow path opening / closing valve 130, an oxygen sensor 340, an HC adsorbent 560, and a control device (ECU) 350 are provided. That is, the HC adsorbent 560 is added to the exhaust purification system 300 (see FIG. 4) of the third embodiment.

本実施例8の排気浄化システム800について、実施例3の排気浄化システム300と同様に、図5のフローチャートに示すような空燃比制御を行い、酸素センサ340の出力が目標値B(V)に達した後(具体的には、目標値B=0.6,0.8に設定)、エンジン10を停止させるようにした。すなわち、排気流路30内の排気を還元雰囲気にした後、エンジン10を停止させるようにした。なお、本実施例8においても、実施例3と同様に、エンジン10を停止させると共に、第1流路開閉弁130を閉じるようにしている。その後、実施例5と同様にして、それぞれ、約36時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後70秒間の積算HC排出量を測定した。   As with the exhaust purification system 300 of the third embodiment, air-fuel ratio control as shown in the flowchart of FIG. 5 is performed on the exhaust purification system 800 of the eighth embodiment, and the output of the oxygen sensor 340 is set to the target value B (V). After reaching (specifically, the target value B is set to 0.6 and 0.8), the engine 10 is stopped. In other words, the engine 10 is stopped after the exhaust gas in the exhaust flow path 30 is made a reducing atmosphere. In the eighth embodiment, as in the third embodiment, the engine 10 is stopped and the first flow path opening / closing valve 130 is closed. Thereafter, in the same manner as in Example 5, after cooling at room temperature for about 36 hours, a warm-up evaluation test was performed, and an accumulated HC emission amount for 70 seconds after engine startup was measured.

(比較例5)
本比較例5の排気浄化システムは、実施例8の排気浄化システム800と比較して、制御装置(ECU)における空燃比制御が異なり、その他についてはほぼ同様である。具体的には、本比較例5では、図15に示すように、実施例3の空燃比制御(図5参照)と比較すると、ステップS3,S4の処理に代えてステップV3,V4の処理を行うように設定されており、その他の処理については同様である。すなわち、前述した比較例2と同様の空燃比制御を行うように設定されている。
(Comparative Example 5)
The exhaust purification system of the fifth comparative example is different from the exhaust purification system 800 of the eighth embodiment in the air-fuel ratio control in the control unit (ECU), and is otherwise substantially the same. Specifically, in the fifth comparative example, as shown in FIG. 15, when compared with the air-fuel ratio control of the third embodiment (see FIG. 5), the processing of steps V3 and V4 is performed instead of the processing of steps S3 and S4. The other processing is the same. That is, it is set so as to perform the same air-fuel ratio control as in Comparative Example 2 described above.

本比較例5の排気浄化システムでは、排気流路30内の排気を酸化雰囲気にした後(具体的には、目標値B=0.1,0.3に設定)、エンジン10を停止させるようにした。なお、本比較例5においても、実施例8と同様に、エンジン10を停止させると共に、第1流路開閉弁130を閉じるようにしている。その後、実施例5と同様にして、それぞれ、約36時間、室温で放置冷却した後、暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後70秒間の積算HC排出量を測定した。   In the exhaust purification system of this comparative example 5, the exhaust gas in the exhaust passage 30 is made an oxidizing atmosphere (specifically, the target values B are set to 0.1 and 0.3), and then the engine 10 is stopped. I made it. In the fifth comparative example, as in the eighth embodiment, the engine 10 is stopped and the first flow path opening / closing valve 130 is closed. Thereafter, in the same manner as in Example 5, after cooling at room temperature for about 36 hours, a warm-up evaluation test was performed, and an accumulated HC emission amount for 70 seconds after engine startup was measured.

実施例8及び比較例5の暖機性評価試験の結果を比較すると、実施例3及び比較例2の結果と同様に、比較例5に比して、実施例8では積算HC排出量を大きく低減することができた。さらに、目標値B=0.42(V)を境界として、0.42(V)より小さい値に設定すると触媒の暖機性が大きく低下し、0.42(V)より大きな値に設定すると触媒の暖機性が大きく上昇することがわかった。この結果より、HC吸着材560を設けた排気浄化システムにおいても、エンジン10を停止する際、空燃比を理論空燃比よりも小さく制御してエンジン10を運転させて、排気流路30内を還元雰囲気にした後、エンジン10を停止させることにより、触媒の暖機性を良好にすることができると言える。   Comparing the results of the warm-up evaluation test of Example 8 and Comparative Example 5, as in the results of Example 3 and Comparative Example 2, the cumulative amount of HC emissions in Example 8 is larger than that in Comparative Example 5. It was possible to reduce. Further, when the target value B = 0.42 (V) is set as a boundary and the value is set to a value smaller than 0.42 (V), the warm-up property of the catalyst is greatly reduced, and when the value is set to a value larger than 0.42 (V). It was found that the warm-up property of the catalyst is greatly increased. As a result, even in the exhaust purification system provided with the HC adsorbent 560, when the engine 10 is stopped, the air-fuel ratio is controlled to be smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the engine 10 is operated, and the inside of the exhaust passage 30 is reduced. It can be said that the warm-up property of the catalyst can be improved by stopping the engine 10 after making the atmosphere.

本実施例9の排気浄化システム900は、図13に示すように、実施例8の排気浄化システム800と比較して、制御装置(ECU)450における制御が異なり、その他については、ほぼ同様である。具体的には、本実施例9の排気浄化システム900では、制御装置450により、予め設定した所定量(目標供給量)の空気が、空気供給装置120から排気流路30内へ供給されるように制御することが可能となっている。すなわち、実施例4の排気浄化システム400(図4参照)に、HC吸着材560を追加したものである。   As shown in FIG. 13, the exhaust purification system 900 according to the ninth embodiment is different from the exhaust purification system 800 according to the eighth embodiment in the control performed by the control device (ECU) 450, and is otherwise substantially the same. . Specifically, in the exhaust purification system 900 of the ninth embodiment, a predetermined amount (target supply amount) of air set in advance by the control device 450 is supplied from the air supply device 120 into the exhaust flow path 30. It is possible to control. That is, the HC adsorbent 560 is added to the exhaust purification system 400 (see FIG. 4) of the fourth embodiment.

本実施例9でも、実施例4と同様に、基準空気量(理論上、排気浄化触媒110に含まれるCe23全量を酸化するのに必要な酸素を含む空気量)に対し1.2倍の空気量を目標供給量Eに設定して、エンジン10の始動時に、図7のフローチャートに示すような制御を行った。そして、このような制御を行いつつ、実施例8と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後70秒間の積算HC排出量を測定した。なお、本実施例9においても、エンジン10の始動前は、実施例8と同じ条件でエンジン10を停止させ、その後、約36時間、室温で放置冷却している。 In the ninth embodiment, as in the fourth embodiment, the reference air amount (theoretically, the air amount containing oxygen necessary for oxidizing the entire amount of Ce 2 O 3 contained in the exhaust purification catalyst 110) is 1.2. The double air amount was set as the target supply amount E, and control as shown in the flowchart of FIG. 7 was performed when the engine 10 was started. While performing such control, a warm-up evaluation test was performed in the same manner as in Example 8 to measure the cumulative HC emission amount for 70 seconds after the engine was started. In the ninth embodiment, before the engine 10 is started, the engine 10 is stopped under the same conditions as those in the eighth embodiment, and then left to cool at room temperature for about 36 hours.

(比較例6)
本比較例6の排気浄化システムは、実施例9の排気浄化システム900と比較して、空気供給装置120により排気流路30内へ供給する空気の目標供給量Eが異なり、その他については同様である。具体的には、本比較例9では、目標供給量Eを基準空気量の0.5倍の値に設定した場合と、2.5倍の値に設定した場合とについて、それぞれ、実施例9と同様の制御を行った。そして、このような制御を行いつつ、実施例9と同様に暖機性の評価試験を行い、エンジン始動後70秒間の積算HC排出量を測定した。なお、本比較例6においても、エンジン10の始動前は、実施例8と同じ条件でエンジン10を停止させ、その後、約36時間、室温で放置冷却している。
(Comparative Example 6)
The exhaust purification system of Comparative Example 6 is different from the exhaust purification system 900 of Example 9 in that the target supply amount E of air supplied into the exhaust passage 30 by the air supply device 120 is different, and the others are the same. is there. Specifically, in the present comparative example 9, when the target supply amount E is set to a value that is 0.5 times the reference air amount and when it is set to a value that is 2.5 times the reference air amount, The same control was performed. Then, while performing such control, a warm-up evaluation test was performed in the same manner as in Example 9, and the accumulated HC emission amount for 70 seconds after the engine was started was measured. Also in this comparative example 6, the engine 10 is stopped under the same conditions as in the embodiment 8 before the engine 10 is started, and then left to cool at room temperature for about 36 hours.

実施例9及び比較例6の暖機性評価試験の結果を比較すると、実施例4及び比較例3の結果と同様に、実施例9では、比較例6に比して、積算HC排出量を大きく低減することができた。この結果より、HC吸着材560を設けた排気浄化システムにおいても、還元状態にある酸化セリウム(Ce23)全体を酸化するのに必要な酸素を含む空気を供給することにより、触媒の暖機性をさらに良好にすることができると言える。 When the results of the warm-up evaluation test of Example 9 and Comparative Example 6 are compared, in the same way as the results of Example 4 and Comparative Example 3, in Example 9, compared to Comparative Example 6, the cumulative HC emission amount is It was possible to greatly reduce. From this result, even in the exhaust purification system provided with the HC adsorbent 560, by supplying air containing oxygen necessary to oxidize the entire cerium oxide (Ce 2 O 3 ) in the reduced state, the temperature of the catalyst is increased. It can be said that the functionality can be further improved.

本実施例10の排気浄化システム1000は、図13に示すように、実施例8の排気浄化システム800と比較して、制御装置(ECU)1050における制御が異なり、その他については、ほぼ同様である。具体的には、本実施例10の排気浄化システム1000では、制御装置(ECU)1050により、エンジン10の吸入空気量の積算値に基づいて、HC吸着材560の温度がHC離脱温度(一旦吸着したHCが離脱し始める温度、HC吸着材560の仕様から決まるHC吸着材560に固有の温度である)に達するまでの時間t1を算出することが可能となっている。詳細には、予め取得した、エンジン10の吸入空気量とHC吸着材560の温度との関係式に基づいて、エンジン10の吸入空気量の積算値から、HC吸着材560の温度を推定することができ、この推定温度からHC吸着材560がHC離脱温度に達するまでの時間t1(以下、これをHC離脱温度到達時間t1とも言う)を算出することができる。   As shown in FIG. 13, the exhaust purification system 1000 of the tenth embodiment is different from the exhaust purification system 800 of the eighth embodiment in the control in the control device (ECU) 1050, and the other parts are almost the same. . Specifically, in the exhaust purification system 1000 of the tenth embodiment, the controller (ECU) 1050 causes the temperature of the HC adsorbent 560 to be the HC desorption temperature (once adsorbed) based on the integrated value of the intake air amount of the engine 10. It is possible to calculate the time t1 until reaching the temperature at which the HC begins to desorb, which is a temperature unique to the HC adsorbent 560 determined from the specifications of the HC adsorbent 560. Specifically, the temperature of the HC adsorbent 560 is estimated from the integrated value of the intake air amount of the engine 10 based on the relational expression between the intake air amount of the engine 10 and the temperature of the HC adsorbent 560 acquired in advance. From this estimated temperature, the time t1 until the HC adsorbent 560 reaches the HC desorption temperature (hereinafter also referred to as the HC desorption temperature arrival time t1) can be calculated.

また、空気供給装置120による所定の空気供給速度(L/s)に基づいて、空気供給装置120により空気の供給を開始してから、排気浄化触媒110に含まれる還元状態の酸化セリウム(Ce23)を酸化を完了させるまでに要する時間(以下、これを触媒酸化所要時間とも言う)を推定することができる。 Further, based on a predetermined air supply speed (L / s) by the air supply device 120, after the supply of air by the air supply device 120 is started, the reduced cerium oxide (Ce 2) contained in the exhaust purification catalyst 110 is obtained. The time required for completing the oxidation of O 3 ) (hereinafter also referred to as catalyst oxidation time) can be estimated.

そこで、本実施例10の排気浄化システム1000では、HC離脱温度到達時間t1と、触媒酸化所要時間とが一致するように(すなわち、HC離脱時期と酸化終了時期とが一致するように)、空気供給装置120から排気流路30内への空気の供給を制御するようにした。これにより、HC吸着材560からのHC離脱時期と、酸化反応熱による触媒の温度上昇のピークとを一致させることができるので、酸化反応熱による触媒の昇温効果を最大限利用することができ、HC吸着材560から離脱したHCを、効率良く浄化することが可能となる。   Therefore, in the exhaust purification system 1000 of the tenth embodiment, the HC desorption temperature arrival time t1 and the catalyst oxidation required time coincide with each other (that is, the HC desorption timing and the oxidation end timing coincide). The supply of air from the supply device 120 into the exhaust flow path 30 was controlled. As a result, the timing of HC desorption from the HC adsorbent 560 and the peak of the temperature rise of the catalyst due to the heat of oxidation reaction can be matched, so that the temperature rise effect of the catalyst due to the heat of oxidation reaction can be utilized to the maximum. Thus, it is possible to efficiently purify HC separated from the HC adsorbent 560.

ここで、図14に示すフローチャートを参照しつつ、本実施例10の排気浄化システム1000における空気供給の制御について説明する。なお、本実施例10では、エンジン10の始動時において、所定の時間毎(例えば、16ミリ秒毎)に、図14のフローチャートに示す一連の処理を、繰り返し行うように設定されている。   Here, control of air supply in the exhaust purification system 1000 of the tenth embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the tenth embodiment, when the engine 10 is started, a series of processing shown in the flowchart of FIG. 14 is set to be repeated every predetermined time (for example, every 16 milliseconds).

エンジン10のキースイッチをONにすると、まず、ステップU1において、制御装置1050により、エンジン10の吸入空気量を積算する。次いで、ステップU2に進み、エンジン10の吸入空気量の積算値からHC吸着材560の温度を推定する。ここでは、前述のように、予め取得した、エンジン10の吸入空気量とHC吸着材560の温度との関係式に基づいて、HC吸着材560の温度を推定する。   When the key switch of the engine 10 is turned ON, first, in step U1, the intake air amount of the engine 10 is integrated by the control device 1050. Next, the process proceeds to step U2, and the temperature of the HC adsorbent 560 is estimated from the integrated value of the intake air amount of the engine 10. Here, as described above, the temperature of the HC adsorbent 560 is estimated based on the relational expression obtained in advance between the intake air amount of the engine 10 and the temperature of the HC adsorbent 560.

次いで、ステップU3に進み、空気供給装置120にかかる空気供給完了フラグがONであるか否かを判断する。空気完了フラグがONでない場合(NO)には、ステップU4に進み、空気供給装置120が駆動中であるか否かを判定する。ステップU4において、空気供給装置120が駆動していないと判定された場合(NO)には、ステップU5に進み、空気供給装置120の駆動時間t2をリセットする。次いで、ステップU6に進み、HC吸着材560の推定温度からHC離脱温度到達時間t1を算出する。   Next, the process proceeds to step U3, and it is determined whether or not the air supply completion flag for the air supply device 120 is ON. When the air completion flag is not ON (NO), the process proceeds to Step U4, and it is determined whether or not the air supply device 120 is being driven. When it is determined in step U4 that the air supply device 120 is not driven (NO), the process proceeds to step U5, and the drive time t2 of the air supply device 120 is reset. Next, the process proceeds to step U6, where the HC desorption temperature arrival time t1 is calculated from the estimated temperature of the HC adsorbent 560.

次いで、ステップU7に進み、ステップU6で算出したHC離脱温度到達時間t1が、予め取得している触媒酸化所要時間に達したか否かを判定する。ステップU7において、HC離脱温度到達時間t1が触媒酸化所要時間より大きい(NO)と判定された場合には、一連の処理を一旦終了し、所定時間経過後、再び、ステップU1から処理を行う。反対に、ステップU7において、HC離脱温度到達時間t1が触媒酸化所要時間以下となった(Yes)と判定された場合には、空気供給装置120を駆動させ、排気流路30内へ空気の供給を開始する。   Next, the process proceeds to step U7, where it is determined whether or not the HC desorption temperature arrival time t1 calculated in step U6 has reached the required catalyst oxidation time. In step U7, when it is determined that the HC desorption temperature arrival time t1 is longer than the required time for catalyst oxidation (NO), the series of processes is temporarily terminated, and after a predetermined time has elapsed, the processes from step U1 are performed again. On the other hand, if it is determined in step U7 that the HC desorption temperature arrival time t1 has become equal to or shorter than the required time for catalytic oxidation (Yes), the air supply device 120 is driven to supply air into the exhaust passage 30. To start.

その後、再び、ステップU1から順に処理を行い、ステップU4において、空気供給装置120が駆動していると判定された場合(Yes)には、ステップU9に進み、空気供給装置120の駆動時間t2を積算する。次いで、ステップUAに進み、空気供給装置120の積算駆動時間t2が、触媒酸化所要時間以上となったか否かを判定する。空気供給装置120の積算駆動時間t2が、未だ触媒酸化所要時間よりも小さいと判定された場合(No)には、一連の処理を一旦終了し、所定時間経過後、再び、ステップU1から処理を行う。   Thereafter, the process is performed again from step U1 again. If it is determined in step U4 that the air supply device 120 is driven (Yes), the process proceeds to step U9, and the drive time t2 of the air supply device 120 is set. Accumulate. Next, the process proceeds to step UA, where it is determined whether or not the cumulative drive time t2 of the air supply device 120 is equal to or longer than the required catalyst oxidation time. When it is determined that the accumulated drive time t2 of the air supply device 120 is still shorter than the required time for catalyst oxidation (No), the series of processes is temporarily terminated, and after a predetermined time has elapsed, the processes from Step U1 are performed again. Do.

一方、ステップUAにおいて、空気供給装置120の積算駆動時間t2が、触媒酸化所要時間以上となったと判定された場合(Yes)には、ステップUBに進み、空気供給装置120による排気流路30内への空気の供給を停止させる。次いで、ステップUCに進み、空気供給完了フラグをONにする。その後は、再び、ステップU1から順に処理が進み、ステップU3において、空気供給完了フラグがONである(Yes)と判定される処理が繰り返し行われる。   On the other hand, if it is determined in step UA that the integrated drive time t2 of the air supply device 120 has become equal to or longer than the required time for catalytic oxidation (Yes), the process proceeds to step UB, where the air supply device 120 has the inside of the exhaust passage 30. Stop supplying air to the unit. Next, the process proceeds to step UC, where the air supply completion flag is turned ON. Thereafter, the process proceeds again from step U1 again, and in step U3, the process of determining that the air supply completion flag is ON (Yes) is repeatedly performed.

上述したように、本実施例10では、HC離脱温度到達時間t1が触媒酸化所要時間以下となると、空気供給装置120を駆動させ、排気流路30内へ空気の供給を開始するように制御している。これにより、HC吸着材560がHC離脱温度に達する時期と、Ce23の酸化反応熱による排気浄化触媒110の加熱が完了する時期とを一致させることができる。従って、HCがHC吸着材560から離脱する時期と、酸化反応熱により排気浄化触媒110の温度上昇がピークに達する時期とを一致させることができる。
かくして、HC吸着材560からHCが離脱したときには、排気浄化触媒110を、HC浄化可能な状態(触媒活性化状態)としておくことができる。あるいは、極めて短い期間の後、浄化可能な状態(触媒活性化状態)とすることができる。
As described above, in the tenth embodiment, when the HC desorption temperature arrival time t1 is equal to or shorter than the required time for catalytic oxidation, the air supply device 120 is driven and the supply of air into the exhaust passage 30 is started. ing. Thereby, the timing when the HC adsorbent 560 reaches the HC desorption temperature can coincide with the timing when the heating of the exhaust purification catalyst 110 by the oxidation reaction heat of Ce 2 O 3 is completed. Therefore, it is possible to make the time when HC desorbs from the HC adsorbent 560 coincide with the time when the temperature of the exhaust purification catalyst 110 reaches the peak due to the oxidation reaction heat.
Thus, when HC is detached from the HC adsorbent 560, the exhaust purification catalyst 110 can be put into a state in which HC purification is possible (catalyst activation state). Or after a very short period, it can be in the state which can be purified (catalyst activation state).

さらに、本実施例10では、空気供給装置120の積算駆動時間t2が触媒酸化所要時間に達した後、空気供給装置120によりそれ以上の空気が供給されないように制御している。すなわち、還元状態にある酸化セリウムを酸化させるために必要な量だけ、空気供給装置120により排気流路30内へ空気を供給することができる。このため、空気供給過剰による排気浄化触媒110の冷却を防止することもできる。従って、本実施例10の排気浄化システム1000では、最も効率良く、HC吸着材560から離脱したHCを浄化することができる。なお、還元状態にある酸化セリウムを酸化させるために必要な空気量は、実施例4,9と同様に、排気浄化触媒110の構造、材質、空気供給装置120の特性、排気流路30の構造等を考慮して、基準空気量に対し、酸化に寄与しない酸素量を考慮した空気の量(例えば、基準空気量の1.2倍)であることは言うまでもない。   Further, in the tenth embodiment, control is performed so that no more air is supplied by the air supply device 120 after the accumulated drive time t2 of the air supply device 120 reaches the required time for catalytic oxidation. That is, air can be supplied into the exhaust passage 30 by the air supply device 120 by an amount necessary for oxidizing the cerium oxide in the reduced state. For this reason, cooling of the exhaust purification catalyst 110 due to excessive air supply can also be prevented. Therefore, in the exhaust purification system 1000 of the tenth embodiment, the HC separated from the HC adsorbent 560 can be purified most efficiently. The amount of air necessary to oxidize cerium oxide in the reduced state is the same as in Examples 4 and 9, the structure and material of the exhaust purification catalyst 110, the characteristics of the air supply device 120, and the structure of the exhaust passage 30. Needless to say, the amount of air in consideration of the amount of oxygen that does not contribute to oxidation with respect to the reference air amount (for example, 1.2 times the reference air amount).

以上において、本発明を実施例1〜10に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例3,4の排気浄化システム300,400では、排気流路30を開閉する流路開閉手段として、排気浄化触媒110よりも下流側の位置に第1流路開閉弁130のみを設けた。しかしながら、第1流路開閉弁130に加えて、排気浄化触媒110よりも上流側の位置にも、第2流路開閉弁230を設けるようにしても良い。これにより、排気浄化触媒110に含まれる還元状態の酸化セリウムの酸化をさらに抑制することができる共に、排気浄化触媒110への水分の吸着も抑制することができるので、触媒の暖機性がさらに良好となる。
In the above, the present invention has been described with reference to the first to tenth embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it can be applied as appropriate without departing from the scope of the present invention. Nor.
For example, in the exhaust purification systems 300 and 400 of the third and fourth embodiments, only the first flow path opening / closing valve 130 is provided at a position downstream of the exhaust purification catalyst 110 as flow path opening / closing means for opening and closing the exhaust flow path 30. It was. However, in addition to the first flow path opening / closing valve 130, the second flow path opening / closing valve 230 may be provided at a position upstream of the exhaust purification catalyst 110. Thereby, the oxidation of the reduced cerium oxide contained in the exhaust purification catalyst 110 can be further suppressed, and the adsorption of moisture to the exhaust purification catalyst 110 can also be suppressed. It becomes good.

また、実施例8〜10の排気浄化システム800〜1000においても、排気流路30を開閉する流路開閉手段として、排気浄化触媒110よりも下流側の位置に第1流路開閉弁130のみを設けた。しかしながら、触媒の暖機性がさらに良好とするためには、第1流路開閉弁130に加えて、排気浄化触媒110よりも上流側の位置にも、第2流路開閉弁230を設けるようにするのが好ましい。あるいは、HC吸着材560よりも上流側の位置に第2流路開閉弁230を設けるようにしても良い。これにより、エンジン停止中にHC吸着材560への水分吸着を抑制することができるので、HC吸着材560のHC吸着性能の低下を抑制することができる。従って、エンジン始動時におけるHC排出量を低減することができる。   Also, in the exhaust purification systems 800 to 1000 of Examples 8 to 10, only the first flow path opening / closing valve 130 is provided at a position downstream of the exhaust purification catalyst 110 as flow path opening / closing means for opening and closing the exhaust flow path 30. Provided. However, in order to further improve the warm-up performance of the catalyst, in addition to the first flow path opening / closing valve 130, the second flow path opening / closing valve 230 is provided at a position upstream of the exhaust purification catalyst 110. Is preferable. Alternatively, the second flow path opening / closing valve 230 may be provided at a position upstream of the HC adsorbent 560. As a result, moisture adsorption on the HC adsorbent 560 can be suppressed while the engine is stopped, so that a decrease in the HC adsorption performance of the HC adsorbent 560 can be suppressed. Accordingly, it is possible to reduce the HC emission amount at the time of starting the engine.

実施例1の排気浄化装置100の模式図である。1 is a schematic diagram of an exhaust purification device 100 of Example 1. FIG. 実施例2の排気浄化装置200の模式図である。It is a schematic diagram of the exhaust gas purification apparatus 200 of Example 2. 実施例1,2及び比較例1の暖機性評価試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the warm-up property evaluation test of Examples 1, 2 and Comparative Example 1. 実施例3,4の排気浄化システム300,400の模式図である。It is a schematic diagram of the exhaust gas purification systems 300 and 400 of Examples 3 and 4. 実施例3の排気浄化システム300にかかるフローチャートである。6 is a flowchart according to the exhaust purification system 300 of Example 3. 実施例3の排気浄化システム300にかかる暖機性評価試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the warm-up property evaluation test concerning the exhaust gas purification system 300 of Example 3. 実施例4の排気浄化システム400にかかるフローチャートである。10 is a flowchart according to an exhaust purification system 400 of Example 4. 実施例4の排気浄化システム400にかかる暖機性評価試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the warm-up property evaluation test concerning the exhaust gas purification system 400 of Example 4. 実施例5の排気浄化装置500の模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of an exhaust emission control device 500 according to a fifth embodiment. 実施例6の排気浄化装置600の模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of an exhaust emission control device 600 according to a sixth embodiment. 実施例7の排気浄化装置700の模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of an exhaust purification device 700 of Example 7. 実施例5,6,7及び比較例4の暖機性評価試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the warm-up property evaluation test of Examples 5, 6, 7 and Comparative Example 4. 実施例8,9,10の排気浄化システム800,900,1000の模式図である。It is a schematic diagram of the exhaust gas purification systems 800, 900, and 1000 of Examples 8, 9, and 10. 実施例10の排気浄化システム1000にかかるフローチャートである。12 is a flowchart according to the exhaust gas purification system 1000 of Example 10. 比較例2の排気浄化システムにかかるフローチャートである。6 is a flowchart according to an exhaust purification system of Comparative Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

100,200,500,600,700 排気浄化装置
300,400,800,900,1000 排気浄化システム
110 排気浄化触媒
120 空気供給装置(気体供給手段)
130 第1流路開閉弁(第1流路開閉手段)
230 第2流路開閉弁(第2流路開閉手段)
340 酸素センサ(空燃比センサ)
350,450,1050 制御装置(内燃機関運転制御手段)
560 HC吸着材
100, 200, 500, 600, 700 Exhaust purification device 300, 400, 800, 900, 1000 Exhaust purification system 110 Exhaust purification catalyst 120 Air supply device (gas supply means)
130 1st channel on-off valve (1st channel on-off means)
230 Second channel opening / closing valve (second channel opening / closing means)
340 Oxygen sensor (air-fuel ratio sensor)
350, 450, 1050 control device (internal combustion engine operation control means)
560 HC adsorbent

Claims (15)

内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第1流路開閉手段と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、酸素含有気体を上記排気流路内に供給することが可能な気体供給手段と、を備える
排気浄化装置。
An exhaust purification catalyst located in the exhaust flow path of the internal combustion engine, and when the inside of the exhaust flow path becomes a reducing atmosphere, an exhaust purification catalyst that is reduced itself,
A first passage opening / closing means that is located downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage and capable of opening and closing the exhaust passage;
An exhaust purification apparatus comprising: a gas supply means that is located upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path and is capable of supplying an oxygen-containing gas into the exhaust flow path.
前記排気浄化触媒は、
金属酸化物であって、
前記排気流路内が、酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む
請求項1に記載の排気浄化装置。
The exhaust purification catalyst is
A metal oxide,
2. The metal oxide according to claim 1, which includes a metal oxide that causes a redox reaction accompanied by a change in the oxidation number of a metal element forming the metal oxide when the inside of the exhaust passage is an oxidizing atmosphere and a reducing atmosphere. Exhaust purification equipment.
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉することが可能な第2流路開閉手段を備える
請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a second flow path opening / closing means that is located upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path and is capable of opening and closing the exhaust flow path. Exhaust gas purification device described in 1.
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のHCを吸着するHC吸着材を備える
請求項1乃至請求項3に記載の排気浄化装置。
The exhaust purification device according to any one of claims 1 to 3, further comprising an HC adsorbing material that adsorbs HC in the exhaust at a position upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage.
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のHCを吸着するHC吸着材を備え、
前記第2流路開閉手段は、上記HC吸着材よりも上流側に位置してなる
請求項3に記載の排気浄化装置。
An HC adsorbent that adsorbs HC in the exhaust is provided at a position upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage,
The exhaust emission control device according to claim 3, wherein the second flow path opening / closing means is located upstream of the HC adsorbent.
内燃機関の排気流路内に位置する排気浄化触媒であって、上記排気流路内が還元雰囲気になると、自身が還元される排気浄化触媒と、
上記内燃機関を停止する際、上記排気流路内を還元雰囲気とした後、上記内燃機関を停止する内燃機関運転制御手段と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、上記排気流路を開閉する第1流路開閉手段であって、上記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第1流路開閉手段と、
上記排気流路内のうち上記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記内燃機関の始動時に、酸素含有気体を上記排気流路内に供給する気体供給手段と、を備える
排気浄化システム。
An exhaust purification catalyst located in the exhaust flow path of the internal combustion engine, and when the inside of the exhaust flow path becomes a reducing atmosphere, an exhaust purification catalyst that is reduced itself,
An internal combustion engine operation control means for stopping the internal combustion engine after setting the inside of the exhaust passage to a reducing atmosphere when stopping the internal combustion engine;
A first passage opening / closing means that is located downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage and opens and closes the exhaust passage, and closes the exhaust passage immediately after the internal combustion engine is stopped; First flow path opening / closing means for opening the exhaust flow path when starting the internal combustion engine;
An exhaust purification system comprising: gas supply means that is positioned upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage and supplies an oxygen-containing gas into the exhaust passage when the internal combustion engine is started.
前記内燃機関運転制御手段は、
前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させた後、上記内燃機関を停止する
請求項6に記載の排気浄化システム。
The internal combustion engine operation control means includes
The exhaust purification system according to claim 6, wherein the internal combustion engine is stopped after the internal combustion engine is operated with the air / fuel ratio of the internal combustion engine being made smaller than the stoichiometric air / fuel ratio.
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも下流側に位置し、前記内燃機関の空燃比を検知する空燃比センサを有し、
前記内燃機関運転制御手段は、
上記内燃機関を停止するにあたり、上記空燃比センサにおいて上記内燃機関の理論空燃比よりも小さい値が検出されるまで、上記内燃機関の空燃比を上記理論空燃比よりも小さくして上記内燃機関を運転させてから停止させる
請求項7に記載の排気浄化システム。
An air-fuel ratio sensor that is located downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow path and detects the air-fuel ratio of the internal combustion engine;
The internal combustion engine operation control means includes
In stopping the internal combustion engine, the air-fuel ratio of the internal combustion engine is made smaller than the theoretical air-fuel ratio until the air-fuel ratio sensor detects a value smaller than the stoichiometric air-fuel ratio of the internal combustion engine. The exhaust purification system according to claim 7, wherein the exhaust purification system is stopped after being operated.
前記排気浄化触媒は、
金属酸化物であって、
前記排気流路内が、酸化雰囲気になる場合と還元雰囲気になる場合とにおいて、当該金属酸化物をなす金属元素の酸化数変化を伴う酸化還元反応を生じる金属酸化物を含む
請求項6乃至請求項8のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
The exhaust purification catalyst is
A metal oxide,
7. The metal oxide that includes an oxidation-reduction reaction accompanied by a change in the oxidation number of a metal element that forms the metal oxide when the exhaust passage is in an oxidizing atmosphere and in a reducing atmosphere. Item 9. The exhaust gas purification system according to any one of Items 8 to 9.
前記気体供給手段は、還元状態にある前記排気浄化触媒を酸化させるために必要な量だけ、酸素含有気体を前記排気流路内に供給する
請求項6乃至請求項9のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
10. The gas supply unit according to claim 6, wherein the gas supply unit supplies the oxygen-containing gas into the exhaust passage in an amount necessary to oxidize the exhaust purification catalyst in a reduced state. Exhaust purification system.
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側に位置し、上記排気流路を開閉する第2流路開閉手段であって、前記内燃機関の停止直後に上記排気流路を閉じ、上記内燃機関の始動時に上記排気流路を開ける第2流路開閉手段を備える
請求項6乃至請求項10に記載の排気浄化システム。
A second passage opening / closing means that is located upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage and opens and closes the exhaust passage, and closes the exhaust passage immediately after the internal combustion engine is stopped; The exhaust purification system according to any one of claims 6 to 10, further comprising a second passage opening / closing means that opens the exhaust passage when the internal combustion engine is started.
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のHCを吸着するHC吸着材を備える
請求項6乃至請求項11のいずれか一項に記載の排気浄化システム。
The exhaust purification system according to any one of claims 6 to 11, further comprising an HC adsorbing material that adsorbs HC in the exhaust at a position upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage.
前記排気流路内のうち前記排気浄化触媒よりも上流側の位置に、排気中のHCを吸着するHC吸着材を備え、
前記第2流路開閉手段は、上記排気流路内のうち上記HC吸着材よりも上流側に位置する
請求項11に記載の排気浄化システム。
An HC adsorbent that adsorbs HC in the exhaust is provided at a position upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust passage,
The exhaust gas purification system according to claim 11, wherein the second flow path opening / closing means is located upstream of the HC adsorbent in the exhaust flow path.
前記HC吸着材からHCが離脱する時期を推定するHC離脱時期推定手段を備える
請求項12または請求項13に記載の排気浄化システム。
The exhaust gas purification system according to claim 12 or 13, further comprising HC desorption time estimation means for estimating a time at which HC desorbs from the HC adsorbent.
前記気体供給手段は、
前記HC離脱時期予測手段により推定されるHC離脱時期と、
還元状態にある前記排気浄化触媒の酸化反応が終了する酸化終了時期と、
が一致するように、前記排気流路内へ酸素含有気体を供給する
請求項14に記載の排気浄化システム。
The gas supply means includes
HC departure timing estimated by the HC departure timing prediction means,
An oxidation end time at which the oxidation reaction of the exhaust purification catalyst in the reduced state ends;
The exhaust gas purification system according to claim 14, wherein an oxygen-containing gas is supplied into the exhaust flow path so that they coincide with each other.
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