JP2006194170A - Exhaust gas cleaning device in hybrid vehicle - Google Patents

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正浩 長江
Isao Matsumoto
功 松本
Taro Aoyama
太郎 青山
Hiromasa Nishioka
寛真 西岡
Genichi Murakami
元一 村上
Tomoyuki Ono
智幸 小野
Hiroki Murata
宏樹 村田
Yoshinobu Hashimoto
佳宜 橋本
Akira Yamashita
晃 山下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize enhancement of an exhaust gas cleaning efficiency by enhancing reduction efficiency of an NOx catalyst occuluded by preventing flowing out of uncleand NOx and a reducing agent in the exhaust gas cleaning device in a hybrid vehicle. <P>SOLUTION: The exhaust gas cleaning device 50 comprising a first catalyst 51 and a second catalyst 52 reducible by occuluding NOx in the exhaust gas is provided in an exhaust pipe 46 and a fuel addition valve 57 for feeding the fuel as the reducing agent to the respective catalysts 51, 52 is provided. An electric assist turbo-supercharger is driven at EV traveling by MG12 and MG13 that DE 11 is stopped and a predetermined amount of fuel is injected from the fuel addition valve 57 to an exhaust port 33, thereby, the fuel as the reducing agent is fed to the exhaust gas cleaning device 50. At this time, the fuel is reciprocated in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 by repeating normal rotation driving and reverse rotation driving of the electric assist turbo-supercharger. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関と電気モータとを動力源として走行可能なハイブリッド車両において、内燃機関の排気通路に吸蔵還元型NOx触媒が設けられた排気浄化装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust emission control device in which an NOx storage reduction catalyst is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine in a hybrid vehicle that can travel using an internal combustion engine and an electric motor as power sources.

排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したNOxを放出し、添加した還元剤により還元するようにした吸蔵還元型NOx触媒が既に知られている。そして、この吸蔵還元型NOx触媒を有する排気浄化装置としては、下記特許文献1、2に記載されたものがある。   An NOx storage reduction catalyst that stores NOx in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean, releases the NOx stored when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, and reduces it with the added reducing agent. Is already known. As an exhaust purification device having this NOx storage reduction catalyst, there are those described in Patent Documents 1 and 2 below.

この下記特許文献1に記載された排気浄化装置は、排気ガスが流通する排気管の途中に吸蔵還元型NOx触媒とこの吸蔵還元型NOx触媒に対して還元剤を噴射する噴射ノズルを設けると共に、この吸蔵還元型NOx触媒を迂回するバイパス通路を設けたものである。従って、希薄燃焼運転時に、排気ガスを吸蔵還元型NOx触媒に流してNOxを吸蔵し、この吸蔵能力が低下してきたときには、排気ガスをバイパス通路に流すことで吸蔵還元型NOx触媒を通過する排気ガスの流量を制限した上で還元剤を噴射し、NOxを還元して再生させるようにしている。   The exhaust purification device described in the following Patent Document 1 is provided with an NOx storage reduction catalyst in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas flows and an injection nozzle for injecting a reducing agent to the NOx storage reduction catalyst, A bypass passage that bypasses the NOx storage reduction catalyst is provided. Therefore, during lean combustion operation, exhaust gas is passed through the NOx storage reduction catalyst to store NOx, and when this storage capacity is reduced, exhaust gas passing through the NOx storage reduction catalyst by flowing exhaust gas through the bypass passage. After limiting the gas flow rate, a reducing agent is injected to reduce and regenerate NOx.

また、特許文献2に記載された内燃機関の排気浄化装置は、排気管を分岐して第1、第2排気通路を設け、各排気通路内に排気制御弁を設けてその下流側にNOx吸収材を設けると共に、このNOx吸収材に還元剤を供給する還元剤供給ポートを設けたものである。従って、第1制御弁を開けた状態で、排気ガスを第1排気通路のNOx吸収材に流してNOxを吸収し、この吸収能力が低下してきたときには、第1制御弁を閉じる一方、第2制御弁を開けて排気ガスを第2排気通路のNOx吸収材に流してNOxを吸収し、また、第1排気通路のNOx吸収材に還元剤を供給し、NOxを還元して再生させるようにしている。   Further, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine described in Patent Document 2 branches the exhaust pipe to provide first and second exhaust passages, and provides an exhaust control valve in each exhaust passage and absorbs NOx downstream thereof. A material is provided and a reducing agent supply port for supplying a reducing agent to the NOx absorbent is provided. Therefore, when the first control valve is opened, the exhaust gas is allowed to flow through the NOx absorbent in the first exhaust passage to absorb NOx. When this absorption capacity is reduced, the first control valve is closed while the second control valve is closed. The control valve is opened so that exhaust gas flows through the NOx absorbent in the second exhaust passage to absorb NOx, and a reducing agent is supplied to the NOx absorbent in the first exhaust passage to reduce and regenerate NOx. ing.

特開2001−140635号公報JP 2001-140635 A 特開平7−102947号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-102947

上述した特許文献1の排気浄化装置では、吸蔵還元型NOx触媒の吸蔵能力が低下したときには、吸蔵還元型NOx触媒を通過する排気ガスの流量を制限した上で、この吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給して再生している。また、特許文献2の内燃機関の排気浄化装置では、一方のNOx吸収材の吸収能力が低下したときには、排気ガスを他方の排気通路に流し、一方の排気通路のNOx吸収材に還元剤を供給して再生している。そのため、いずれの排気浄化装置にも、還元剤が外部に放出されることなく、吸蔵還元型NOx触媒やNOx吸収材の再生を実行することができる。   In the exhaust purification device of Patent Document 1 described above, when the storage capacity of the NOx storage reduction catalyst is reduced, the flow rate of the exhaust gas passing through the NOx storage reduction catalyst is limited, and then the NOx storage reduction catalyst is reduced. The agent is supplied and regenerated. Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 2, when the absorption capacity of one NOx absorbent is reduced, the exhaust gas is caused to flow through the other exhaust passage, and the reducing agent is supplied to the NOx absorbent in the one exhaust passage. And playing. For this reason, any exhaust purification device can regenerate the NOx storage reduction catalyst and NOx absorbent without releasing the reducing agent to the outside.

ところで、吸蔵能力が低下した吸蔵還元型NOx触媒は、酸素濃度が低下した雰囲気で、還元剤が吸蔵還元型NOx触媒の空隙部を通過したときに、この還元剤が空隙部の表面に担持された貴金属に接触することで反応し、吸蔵したNOxを放出して還元するものであることから、還元剤と吸蔵還元型NOx触媒の表面との接触面積が大きくなると、NOxの還元効率、つまり、排気ガスの浄化効率が向上する。ところが、ハイブリッド車両における電気モータによる走行時には、吸蔵還元型NOx触媒への排気ガスの流れが停止されるため、上記特許文献1、2の排気浄化装置のように、再生する吸蔵還元型NOx触媒(NOx吸収材)への排気ガスの流れを停止した状態で還元剤を添加すると、排気通路での還元剤の拡散が十分に行われず、吸蔵還元型NOx触媒と還元剤との接触が不十分となり、吸蔵したNOxを効率良く還元することができず、結果として排気ガスの浄化効率が低下してしまう。   By the way, the NOx storage reduction catalyst having a reduced storage capacity is supported on the surface of the void when the reducing agent passes through the void of the NOx storage reduction catalyst in an atmosphere having a reduced oxygen concentration. The NOx reduction efficiency is reduced when the contact area between the reducing agent and the surface of the NOx storage reduction catalyst is increased. The exhaust gas purification efficiency is improved. However, when the hybrid vehicle is driven by an electric motor, the flow of exhaust gas to the NOx storage reduction catalyst is stopped. If the reducing agent is added in a state where the flow of exhaust gas to the NOx absorbent is stopped, the reducing agent is not sufficiently diffused in the exhaust passage, and the contact between the NOx storage reduction catalyst and the reducing agent becomes insufficient. Therefore, the stored NOx cannot be efficiently reduced, and as a result, the exhaust gas purification efficiency is lowered.

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上することで排気浄化効率の向上を図ったハイブリッド車両における排気浄化装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device in a hybrid vehicle that solves such a problem and that improves exhaust gas purification efficiency by improving the reduction efficiency of the stored NOx catalyst. And

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置は、内燃機関と電気モータとを動力源として走行可能なハイブリッド車両において、前記内燃機関の排気通路に設けられて排気ガス中のNOxを吸蔵して還元可能な吸蔵還元型NOx触媒と、前記吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記電気モータによる車両走行時に前記還元剤供給手段により供給された還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させる攪拌手段とを具えたことを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an exhaust emission control device for a hybrid vehicle according to the present invention is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine in a hybrid vehicle that can run using an internal combustion engine and an electric motor as power sources. A NOx storage reduction catalyst capable of storing and reducing NOx in the exhaust gas, a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the NOx storage reduction catalyst, and a supply of the reducing agent during vehicle travel by the electric motor And a stirring means for reciprocating the reducing agent supplied by the means in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst.

従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、還元剤供給手段から吸蔵還元型NOx触媒に還元剤が供給されると、この還元剤は攪拌手段により吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動するため、この吸蔵還元型NOx触媒では、内部で還元剤が攪拌されることで反応が促進され、NOxが効率良く還元されることとなり、未浄化NOxや未使用の還元剤が吸蔵還元型NOx触媒からほとんど流出することはなく、吸蔵還元型NOx触媒の下流側に補助的な触媒を設ける必要はなく、その結果、吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Therefore, when the reducing agent is supplied from the reducing agent supply means to the storage reduction type NOx catalyst when the traveling by the internal combustion engine is switched to the driving by the electric motor, the reducing agent is supplied to the NOx storage reduction catalyst by the stirring means. In this NOx storage reduction catalyst, the reaction is promoted by stirring the reducing agent inside, and NOx is efficiently reduced, so that unpurified NOx and unused reducing agent are removed. There is almost no outflow from the NOx storage reduction catalyst, and there is no need to provide an auxiliary catalyst downstream of the NOx storage reduction catalyst. As a result, the reduction efficiency of the stored NOx catalyst is improved and the exhaust purification efficiency is improved. Can be improved.

本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置では、前記攪拌手段は、吸気通路及び前記排気通路に設けられた電動アシストターボ過給機を有し、前記電動アシストターボ過給機の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させることを特徴としている。   In the exhaust gas purification apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention, the agitation means has an intake passage and an electrically assisted turbocharger provided in the exhaust passage, and repeats forward and reverse rotation of the electrically assisted turbocharger. Thus, the reducing agent is reciprocated in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst.

従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、電動アシストターボ過給機の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、この吸蔵還元型NOx触媒では、内部で還元剤が往復移動して攪拌されるため、還元剤による吸蔵還元型NOx触媒での反応が促進されることとなり、既存の設備で容易に吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Therefore, when the traveling by the internal combustion engine is switched to the traveling by the electric motor, the reductant reciprocates internally in this NOx storage reduction catalyst by repeating the forward rotation and reverse rotation of the electric assist turbocharger. Since it is moved and stirred, the reaction with the NOx storage reduction catalyst by the reducing agent is promoted, and the reduction efficiency of the NOx catalyst easily stored by the existing equipment is improved to improve the exhaust purification efficiency. Can do.

本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置では、前記攪拌手段は、前記排気通路における前記吸蔵還元型NOx触媒の下流側に設けられたシャッタバルブを有し、前記シャッタバルブにより前記排気通路を閉止した状態で前記電動アシストターボ過給機の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させることを特徴としている。   In the exhaust emission control device for a hybrid vehicle of the present invention, the agitation means has a shutter valve provided on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage, and the exhaust passage is closed by the shutter valve. Thus, by repeating forward and reverse rotations of the electric assist turbocharger, the reducing agent is reciprocated in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst.

従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、シャッタバルブを閉弁して電動アシストターボ過給機を正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、吸蔵還元型NOx触媒では、下流側に未浄化NOxや未使用の還元剤が流出することはなく、内部で還元剤が往復移動して攪拌されることとなり、還元剤による吸蔵還元型NOx触媒での反応が促進され、吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Therefore, when the traveling by the internal combustion engine is switched to the traveling by the electric motor, by closing the shutter valve and repeating the forward driving and the reverse driving of the electric assist turbocharger, the NOx storage reduction catalyst The unpurified NOx and the unused reducing agent do not flow downstream, and the reducing agent reciprocates and is stirred inside, promoting the reaction in the NOx storage reduction catalyst by the reducing agent, and storing it. Thus, the exhaust gas purification efficiency can be improved by improving the reduction efficiency of the NOx catalyst.

本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置では、前記攪拌手段は、前記排気通路における前記吸蔵還元型NOx触媒の上流側または下流側に設けられた容積室と、前記容積室に設けられたピストンと、前記ピストンを駆動するアクチュエータと、前記排気通路における前記吸蔵還元型NOx触媒及び前記容積室の下流側に設けられたシャッタバルブとを有し、前記シャッタバルブにより前記排気通路を閉止した状態で前記アクチュエータにより前記ピストンを往復駆動することで、還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させることを特徴としている。   In the exhaust emission control device for a hybrid vehicle of the present invention, the stirring means includes a volume chamber provided upstream or downstream of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage, a piston provided in the volume chamber, An actuator for driving the piston; and a NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage and a shutter valve provided on the downstream side of the volume chamber, and the actuator is closed with the exhaust passage. By reciprocating the piston, the reducing agent is reciprocated in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst.

従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、シャッタバルブを閉弁してアクチュエータによりピストンを往復駆動することで、吸蔵還元型NOx触媒では、下流側に未浄化NOxや未使用の還元剤が流出することはなく、内部で還元剤が往復移動して攪拌されることとなり、還元剤による吸蔵還元型NOx触媒での反応が促進され、吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Therefore, when the traveling by the internal combustion engine is switched to traveling by the electric motor, the shutter valve is closed and the piston is reciprocally driven by the actuator, so that the NOx storage reduction catalyst has unpurified NOx or unpurified downstream. The reductant used does not flow out, and the reductant reciprocates and is stirred inside, promoting the reaction of the reductant with the NOx storage reduction catalyst and improving the reduction efficiency of the stored NOx catalyst. Thus, exhaust purification efficiency can be improved.

本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置では、前記攪拌手段は、前記吸蔵還元型NOx触媒の上流側の排気通路と下流側の排気通路とを連結するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた電動ポンプと、前記吸蔵還元型NOx触媒の上流側の排気通路及び下流側の排気通路を遮断すると共に前記吸蔵還元型NOx触媒と前記バイパス通路とを連通する切換バルブとを有し、前記切換バルブにより前記排気通路を遮断すると共に前記バイパス通路を連通した状態で前記電動ポンプの正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させることを特徴としている。   In the exhaust emission control device for a hybrid vehicle of the present invention, the agitation means includes a bypass passage that connects an upstream exhaust passage and a downstream exhaust passage of the NOx storage reduction catalyst, and an electric motor provided in the bypass passage. A switching valve that shuts off the upstream exhaust passage and the downstream exhaust passage of the NOx storage reduction catalyst and communicates the NOx storage reduction catalyst and the bypass passage; and The reductant is reciprocated in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst by repeating forward and reverse rotations of the electric pump while the exhaust passage is blocked and the bypass passage is in communication.

従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、切換バルブにより吸蔵還元型NOx触媒の上流側の排気通路と下流側の排気通路を遮断すると共に吸蔵還元型NOx触媒とバイパス通路とを連通した状態で、電動ポンプを正転駆動及び逆転駆動することで、この吸蔵還元型NOx触媒では、内部で還元剤が往復移動して攪拌されるため、還元剤による吸蔵還元型NOx触媒での反応が促進されることとなり、吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Therefore, when the traveling by the internal combustion engine is switched to the traveling by the electric motor, the upstream side exhaust passage and the downstream side exhaust passage of the NOx storage reduction catalyst are blocked by the switching valve, and the NOx storage reduction catalyst and the bypass passage. In this occlusion reduction type NOx catalyst, the reducing agent is reciprocated and stirred inside by rotating the electric pump forward and backward in a state where the electric pump is in communication. Thus, the reduction efficiency of the stored NOx catalyst can be improved and the exhaust purification efficiency can be improved.

本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置では、前記攪拌手段は、前記内燃機関の動弁機構を有し、前記動弁機構の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させることを特徴としている。   In the exhaust gas purification apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention, the agitation means has a valve operating mechanism of the internal combustion engine, and repeats normal rotation and reverse rotation of the valve operating mechanism, whereby the reducing agent is stored in the NOx storage reduction catalyst. It is characterized by reciprocating near.

従って、内燃機関による走行から電気モータによる走行に切り換ったとき、動弁機構の正転及び逆転を繰り返すことで、この吸蔵還元型NOx触媒では、内部で還元剤が往復移動して攪拌されるため、還元剤による吸蔵還元型NOx触媒での反応が促進されることとなり、新たな設備を付加することなく既存の動弁機構を用いることで容易に吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Therefore, when the traveling by the internal combustion engine is switched to the traveling by the electric motor, the reductant is reciprocated and stirred in the NOx storage reduction catalyst by repeating forward and reverse rotation of the valve mechanism. Therefore, the reaction in the NOx storage reduction catalyst with the reducing agent is promoted, and the reduction efficiency of the NOx catalyst stored easily can be improved by using the existing valve mechanism without adding new equipment. The exhaust purification efficiency can be improved.

本発明のハイブリッド車両における排気浄化装置によれば、電気モータによる走行時に、吸蔵還元型NOx触媒に供給された還元剤が攪拌手段により往復移動して攪拌されるため、吸蔵還元型NOx触媒での反応が促進されてNOxが効率良く還元されることとなり、吸蔵還元型NOx触媒の下流側に補助的な触媒を設ける必要はなく、未浄化NOxや還元剤の流出を確実に防止することができ、吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上することで排気浄化効率を向上することができる。   According to the exhaust gas purification apparatus for a hybrid vehicle of the present invention, the reducing agent supplied to the NOx storage reduction catalyst is reciprocated and stirred by the stirring means during traveling by the electric motor. The reaction is promoted and NOx is efficiently reduced, so there is no need to provide an auxiliary catalyst downstream of the NOx storage reduction catalyst, and the outflow of unpurified NOx and reducing agent can be reliably prevented. The exhaust purification efficiency can be improved by improving the reduction efficiency of the occluded NOx catalyst.

以下に、本発明に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, an embodiment of an exhaust emission control device in a hybrid vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

図1は、本発明の実施例1に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図、図2は、実施例1のハイブリッド車両における排気浄化装置によるNOx還元処理を表すフローチャート、図3は、実施例1の排気浄化装置が適用されたハイブリッド車両を表す概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust purification device in a hybrid vehicle according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a NOx reduction process by the exhaust purification device in the hybrid vehicle of the first embodiment, and FIG. It is a schematic block diagram showing the hybrid vehicle to which the exhaust emission control device of Example 1 is applied.

実施例1の排気浄化装置が搭載された車両は、内燃機関と電気モータの2種類の動力源を組み合わせて使用するパワートレーンを有するハイブリッド車両である。まず、実施例1の排気浄化装置が搭載されたハイブリッド車両について説明する。   The vehicle on which the exhaust emission control device according to the first embodiment is mounted is a hybrid vehicle having a power train that uses a combination of two types of power sources, that is, an internal combustion engine and an electric motor. First, a description will be given of a hybrid vehicle equipped with the exhaust purification device of the first embodiment.

実施例1のハイブリッド車両において、図3に示すように、車両には、動力源として、内燃機関としてのディーゼルエンジン(DE)11と電気モータとしてのモータジェネレータ(MG)12が搭載されており、また、この車両には、DE11の出力を受けて発電を行うモータジェネレータ(MG)13も搭載されている。これらのDE11とMG12とMG13は、動力分割機構14によって接続されている。この動力分割機構14は、DE11の出力をMG13と駆動輪15とに振り分けると共に、MG12からの出力を駆動輪15に伝達したり、減速機16及び駆動軸17を介して駆動輪15に伝達される駆動力に関する変速機として機能する。   In the hybrid vehicle of the first embodiment, as shown in FIG. 3, the vehicle is equipped with a diesel engine (DE) 11 as an internal combustion engine and a motor generator (MG) 12 as an electric motor as power sources. The vehicle is also equipped with a motor generator (MG) 13 that receives the output of the DE 11 and generates electric power. These DE11, MG12, and MG13 are connected by a power split mechanism 14. The power split mechanism 14 distributes the output of the DE 11 to the MG 13 and the drive wheel 15 and transmits the output from the MG 12 to the drive wheel 15 or to the drive wheel 15 via the speed reducer 16 and the drive shaft 17. It functions as a transmission related to the driving force.

MG12は交流同期電動機であり、交流電力によって駆動する。インバータ18は、バッテリ19に蓄えられた電力を直流から交流に変換してMG12に供給すると共に、MG13によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ19に蓄えるためのものである。MG13も、基本的には上述したMG12とほぼ同様の構成を有しており、交流同期電動機としての構成を有している。この場合、MG12が主として駆動力を出力するのに対し、MG13は主としてDE11の出力を受けて発電するものである。   MG12 is an AC synchronous motor and is driven by AC power. The inverter 18 converts the electric power stored in the battery 19 from DC to AC and supplies it to the MG 12, and converts the electric power generated by the MG 13 from AC to DC and stores it in the battery 19. The MG 13 has basically the same configuration as the MG 12 described above, and has a configuration as an AC synchronous motor. In this case, the MG 12 mainly outputs the driving force, whereas the MG 13 mainly receives the output of the DE 11 and generates power.

また、MG12は主として駆動力を発生させるが、駆動輪15の回転を利用して発電(回生発電)することもでき、発電機として機能することも可能である。このとき、駆動輪15にはブレーキ(回生ブレーキ)が作用するので、これをフットブレーキやエンジンブレーキと併用することにより、車両を制動させることができる。一方、MG13は主としてDE11の出力を受けて発電をするが、インバータ18を介してバッテリ19の電力を受けて駆動する電動機としても機能することができる。   The MG 12 mainly generates a driving force, but can also generate electric power (regenerative power generation) by using the rotation of the driving wheels 15 and can also function as a generator. At this time, a brake (regenerative brake) acts on the drive wheel 15, and the vehicle can be braked by using this together with the foot brake or the engine brake. On the other hand, the MG 13 mainly receives the output of the DE 11 and generates power, but can also function as an electric motor that receives and drives the power of the battery 19 via the inverter 18.

DE11のクランクシャフト20には、ピストン位置及びエンジン回転数を検出するクランクポジションセンサ21が設けられている。このクランクポジションセンサ21は、エンジンECU22に接続され、検出結果を出力している。また、MG12及びMG13の各駆動軸23,24には、それぞれの回転位置及び回転数を検出する回転数センサ25,26が設けられている。各回転数センサ25,26は、それぞれモータECU27に接続され、検出結果を出力している。   The crankshaft 20 of DE11 is provided with a crank position sensor 21 that detects the piston position and the engine speed. The crank position sensor 21 is connected to the engine ECU 22 and outputs a detection result. The drive shafts 23 and 24 of the MG 12 and MG 13 are provided with rotation speed sensors 25 and 26 for detecting the respective rotation positions and rotation speeds. Each rotation speed sensor 25, 26 is connected to a motor ECU 27 and outputs a detection result.

上述した動力分割機構14は、プラネタリギヤユニットにより構成されている。即ち、この動力分割機構(プラネタリギヤユニット)14は、図示しないが、サンギヤと、このサンギヤの周囲に配置されたプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのさらに外周に配置されたリングギヤと、プラネタリギヤを保持するギヤキャリアとから構成されている。そして、DE11のクランクシャフト20が中心軸を介してギヤキャリアに結合されており、DE11の出力はプラネタリギヤユニット14のギヤキャリアに入力される。また、MG12は内部にステータとロータを有しており、このロータがリングギヤに結合され、ロータ及びリングギヤは減速機16に結合されている。この減速機16は、MG12からプラネタリギヤユニット14のリングギヤに入力された出力を駆動軸17に伝達するものであり、MG12は駆動軸17と常時接続された状態となっている。   The power split mechanism 14 described above is constituted by a planetary gear unit. That is, the power split mechanism (planetary gear unit) 14 includes a sun gear, a planetary gear arranged around the sun gear, a ring gear arranged on the outer periphery of the planetary gear, and a gear carrier holding the planetary gear, although not shown. It is composed of The crankshaft 20 of the DE 11 is coupled to the gear carrier via the central axis, and the output of the DE 11 is input to the gear carrier of the planetary gear unit 14. The MG 12 has a stator and a rotor inside, and the rotor is coupled to the ring gear, and the rotor and the ring gear are coupled to the speed reducer 16. The speed reducer 16 transmits the output input from the MG 12 to the ring gear of the planetary gear unit 14 to the drive shaft 17, and the MG 12 is always connected to the drive shaft 17.

また、MG13はMG12と同様に、内部にステータとロータを有しており、このロータがサンギヤに結合されている。つまり、DE11の出力は、プラネタリギヤユニット14で分割され、サンギヤを介してMG13のロータに入力される。また、DE11の出力は、プラネタリギヤユニット14で分割され、リングギヤなどを介して駆動軸17にも伝達可能となっている。   Similarly to MG12, MG13 has a stator and a rotor inside, and this rotor is coupled to the sun gear. That is, the output of the DE 11 is divided by the planetary gear unit 14 and input to the rotor of the MG 13 via the sun gear. The output of the DE 11 is divided by the planetary gear unit 14 and can be transmitted to the drive shaft 17 via a ring gear or the like.

そして、MG13の発電量を制御してサンギヤの回転を制御することにより、プラネタリギヤユニット14全体を無断変速機として用いることができる。即ち、DE11またはMG12の出力は、プラネタリギヤユニット14によって変速された後に駆動軸17に出力される。また、MG13の発電量(モータとして機能する場合は電力消費量)を制御してDE11の回転数を制御することもできる。なお、MG12、MG13の回転数を制御する場合は、回転センサ25,26の出力を参照してモータECU27がインバータ18を制御することにより行われることとなり、これによりDE11の回転数も制御可能である。   The entire planetary gear unit 14 can be used as a non-transmission transmission by controlling the amount of power generated by the MG 13 to control the rotation of the sun gear. That is, the output of DE 11 or MG 12 is output to the drive shaft 17 after being shifted by the planetary gear unit 14. Further, the rotational speed of the DE 11 can be controlled by controlling the power generation amount of the MG 13 (power consumption when it functions as a motor). Note that when the rotational speeds of the MG12 and MG13 are controlled, the motor ECU 27 controls the inverter 18 with reference to the outputs of the rotational sensors 25 and 26, whereby the rotational speed of the DE11 can also be controlled. is there.

上述した各種制御は、複数の電子制御ユニット(ECU)によって制御される。ハイブリッド車両として特徴的なDE11による駆動とMG12及びMG13による駆動とは、メインECU28によって総合的に制御される。即ち、メインECU28によりDE11の出力とMG12及びMG13による出力の配分が決定され、DE11、MG12及びMG13を制御すべく、各制御指令がエンジンECU22及びモータECU27に出力される。   The various controls described above are controlled by a plurality of electronic control units (ECUs). The driving by DE11 and the driving by MG12 and MG13, which are characteristic as a hybrid vehicle, are comprehensively controlled by the main ECU. That is, the distribution of the output of DE 11 and the output of MG 12 and MG 13 is determined by main ECU 28, and control commands are output to engine ECU 22 and motor ECU 27 to control DE 11, MG 12, and MG 13.

また、エンジンECU22及びモータECU27は、DE11、MG12及びMG13の情報をメインECU28にも出力している。このメインECU28には、バッテリ19を制御するバッテリECU29やブレーキを制御するブレーキECU30にも接続されている。このバッテリECU29はバッテリ19の充電状態を監視し、充電量が不足した場合には、メインECU28に対して充電要求指令を出力する。充電要求を受けたメインECU28はバッテリ19に充電をするようにMG13を発電させる制御を行う。ブレーキECU30は車両の制動を司っており、メインECU28と共にMG12による回生ブレーキを制御する。   Further, the engine ECU 22 and the motor ECU 27 also output information on the DE 11, MG 12, and MG 13 to the main ECU 28. The main ECU 28 is also connected to a battery ECU 29 that controls the battery 19 and a brake ECU 30 that controls the brake. The battery ECU 29 monitors the state of charge of the battery 19 and outputs a charge request command to the main ECU 28 when the amount of charge is insufficient. Receiving the charge request, the main ECU 28 controls the MG 13 to generate power so that the battery 19 is charged. The brake ECU 30 controls the vehicle and controls the regenerative braking by the MG 12 together with the main ECU 28.

本実施例のハイブリッド車両は、上述したように構成されているので、ハイブリッド車両を運行している間に車両全体で要求される必要出力をDE11とMG12(MG13)とに配分することにより、DE11の運転状態を所望の運転状態に制御しつつ、車両全体で要求される出力をも満たすことが可能となっている。   Since the hybrid vehicle of the present embodiment is configured as described above, by distributing the necessary output required for the entire vehicle to DE11 and MG12 (MG13) while operating the hybrid vehicle, DE11 It is possible to satisfy the output required for the entire vehicle while controlling the driving state to a desired driving state.

次に、上述した実施例1のハイブリッド車両における排気浄化装置について説明する。実施例1のハイブリッド車両における排気浄化装置において、図1に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン(DE)11は、図示しないが、シリンダブロック上にシリンダヘッドが締結されており、複数のシリンダボアにピストンがそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロックの下部にクランクケースが締結され、このクランクケース内にクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストンはコネクティングロッドを介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。   Next, the exhaust emission control device for the hybrid vehicle of the first embodiment will be described. In the exhaust gas purification apparatus for a hybrid vehicle according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, a diesel engine (DE) 11 as an internal combustion engine is not shown, but a cylinder head is fastened on a cylinder block, and a plurality of cylinder bores are connected. The pistons are respectively fitted to be freely movable up and down. A crankcase is fastened to the lower part of the cylinder block, a crankshaft is rotatably supported in the crankcase, and each piston is connected to the crankshaft via a connecting rod.

シリンダブロックとシリンダヘッドとピストンにより複数の燃焼室31が構成されており、この燃焼室31は、上部に吸気ポート32及び排気ポート33が対向して形成されており、この吸気ポート32及び排気ポート33に対して吸気弁34及び排気弁35の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁34及び排気弁35は、シリンダヘッドに軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート32及び排気ポート33を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッドには、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムがローラロッカアームを介して吸気弁32及び排気弁33の上端部に接触している。   A plurality of combustion chambers 31 are constituted by a cylinder block, a cylinder head, and pistons, and the combustion chamber 31 is formed with an intake port 32 and an exhaust port 33 facing each other at the upper portion. The lower end portions of the intake valve 34 and the exhaust valve 35 are positioned with respect to 33. The intake valve 34 and the exhaust valve 35 are supported by the cylinder head so as to be movable along the axial direction, and are urged and supported in a direction to close the intake port 32 and the exhaust port 33. An intake cam shaft and an exhaust cam shaft are rotatably supported by the cylinder head, and the intake cam and the exhaust cam are in contact with upper end portions of the intake valve 32 and the exhaust valve 33 via a roller rocker arm.

従って、DE11に同期して吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが回転すると、吸気カム及び排気カムがローラロッカアームを作動させ、吸気弁34及び排気弁35が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート32及び排気ポート33を開閉し、吸気ポート32と燃焼室31、燃焼室31と排気ポート33とをそれぞれ連通することができる。   Therefore, when the intake camshaft and the exhaust camshaft rotate in synchronization with DE11, the intake cam and the exhaust cam operate the roller rocker arm, and the intake valve 34 and the exhaust valve 35 move up and down at a predetermined timing. 32 and the exhaust port 33 can be opened and closed to allow the intake port 32 and the combustion chamber 31 to communicate with the combustion chamber 31 and the exhaust port 33, respectively.

吸気ポート32には、インテークマニホールド36を介して吸気管(吸気通路)37が連結されており、この吸気管37の空気取入口にエアクリーナ38が取付けられている。そして、このエアクリーナ38の下流側にスロットルバルブ39が設けられている。そして、シリンダヘッドには、各燃焼室31に燃料としての軽油を高圧で噴射可能なインジェクタ41がそれぞれ装着されている。各インジェクタ41は、デリバリパイプ42及び燃料供給管43を介して燃料ポンプ44に連結されており、この燃料ポンプ44はDE11によって駆動される。一方、排気ポート33には、エギゾーストマニホールド45を介して排気管(排気通路)46が連結されている。   An intake pipe (intake passage) 37 is connected to the intake port 32 via an intake manifold 36, and an air cleaner 38 is attached to an air intake port of the intake pipe 37. A throttle valve 39 is provided on the downstream side of the air cleaner 38. Each cylinder head is provided with an injector 41 capable of injecting light oil as fuel into each combustion chamber 31 at a high pressure. Each injector 41 is connected to a fuel pump 44 via a delivery pipe 42 and a fuel supply pipe 43, and the fuel pump 44 is driven by the DE 11. On the other hand, an exhaust pipe (exhaust passage) 46 is connected to the exhaust port 33 via an exhaust manifold 45.

また、吸気管37及び排気管46には、電動アシストターボ過給機(MAT)47が設けられている。この電動アシストターボ過給機47は、吸気管37に設けられたコンプレッサ47aと排気管46に設けられたタービン47bとが駆動軸47cにより一体に連結されてなり、駆動モータ48により強制的に駆動することができる。そして、この電動アシストターボ過給機47におけるコンプレッサ47aの下流側の吸気管37には、このコンプレッサ47aにより過給されて温度が上昇した吸気を冷却するインタークーラ49が設けられている。   The intake pipe 37 and the exhaust pipe 46 are provided with an electric assist turbocharger (MAT) 47. In the electric assist turbocharger 47, a compressor 47a provided in an intake pipe 37 and a turbine 47b provided in an exhaust pipe 46 are integrally connected by a drive shaft 47c, and are forcibly driven by a drive motor 48. can do. An intercooler 49 is provided in the intake pipe 37 on the downstream side of the compressor 47a in the electric assist turbocharger 47 to cool the intake air that has been supercharged by the compressor 47a and whose temperature has risen.

排気管46には、排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する排気浄化装置50が設けられており、この排気浄化装置50は、第1触媒51と第2触媒52とが直列に配設されて構成されている。第1触媒51は、吸蔵還元型NOx触媒であって、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したNOxを放出し、添加した還元剤としての燃料(本実施例では、軽油)により還元するものである。第2触媒52は、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型NOx触媒であって、排気ガス中の微粒子(PM:パティキュレート)、特に、黒煙を捕集すると共に、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したNOxを放出し、添加した燃料により還元するものである。   The exhaust pipe 46 is provided with an exhaust purification device 50 that purifies harmful substances contained in the exhaust gas. In the exhaust purification device 50, a first catalyst 51 and a second catalyst 52 are arranged in series. Has been configured. The first catalyst 51 is a NOx storage reduction catalyst that stores NOx in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean, and releases the stored NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, The fuel is reduced by the added fuel (reducing oil in this embodiment) as a reducing agent. The second catalyst 52 is a NOx storage reduction catalyst having a particulate filter, which collects particulates (PM: particulates) in exhaust gas, particularly black smoke, and when the exhaust air-fuel ratio is lean. The NOx in the exhaust gas is occluded, and the occluded NOx is released when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, and is reduced by the added fuel.

DE11には、排気ガスを吸気系に戻す高圧排気再循環(EGR)装置53が設けられている。高圧EGR装置53は、エギゾーストマニホールド45とインテークマニホールド36の直前の吸気管37とを連結して排気ガスの一部を吸気系へ再循環させるEGR通路54と、このEGR通路54に設けられたEGR弁55と、EGR通路54に設けられて排気ガスを冷却するEGRクーラ56とから構成されている。   The DE 11 is provided with a high-pressure exhaust gas recirculation (EGR) device 53 that returns exhaust gas to the intake system. The high-pressure EGR device 53 connects an exhaust manifold 45 and an intake pipe 37 immediately before the intake manifold 36 to recirculate a part of the exhaust gas to the intake system, and an EGR provided in the EGR passage 54 The valve 55 and an EGR cooler 56 that is provided in the EGR passage 54 and cools the exhaust gas are configured.

また、第1触媒51及び第2触媒52は、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したNOxを放出し、この放出したNOxを燃料により還元するものであることから、排気ポート33に燃料(還元剤)を噴射する燃料添加弁57がシリンダヘッドに設けられている。そして、この燃料添加弁57は、燃料供給管58を介して燃料ポンプ44に連結されており、この燃料供給管58には開閉弁59が設けられている。   Further, the first catalyst 51 and the second catalyst 52 release the stored NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced, and the released NOx is reduced by the fuel. A fuel addition valve 57 for injecting fuel (reducing agent) is provided in the cylinder head. The fuel addition valve 57 is connected to the fuel pump 44 through a fuel supply pipe 58, and an open / close valve 59 is provided in the fuel supply pipe 58.

ところで、エンジンECU22は、DE11の各種機器を制御可能となっている。即ち、エンジンECU22には、クランクポジションセンサ21が検出したクランク角度が入力されており、このエンジンECU22は、クランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張(爆発)、排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。また、エンジンECU22には、アクセルポジションセンサ60が検出したアクセル開度が入力されており、このエンジンECU22は、アクセル開度及びエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を決定している。そして、エンジンECU22は、燃料ポンプ44を制御してデリバリパイプ42内の燃圧を所定値に維持し、インジェクタ41を駆動制御することで、所定の噴射時期に所定量の燃料を燃焼室31に噴射することができる。   By the way, the engine ECU 22 can control various devices of the DE 11. In other words, the crank angle detected by the crank position sensor 21 is input to the engine ECU 22, and the engine ECU 22 determines each stroke of intake, compression, expansion (explosion), and exhaust in each cylinder based on the crank angle. In addition, the engine speed is calculated. Further, the accelerator opening detected by the accelerator position sensor 60 is input to the engine ECU 22, and the engine ECU 22 determines the fuel injection amount based on the accelerator opening and the engine speed. The engine ECU 22 controls the fuel pump 44 to maintain the fuel pressure in the delivery pipe 42 at a predetermined value, and controls the injector 41 to inject a predetermined amount of fuel into the combustion chamber 31 at a predetermined injection timing. can do.

また、エンジンECU22は、アクセル開度に基づいて電動アシストターボ過給機47を駆動制御し、DE11の出力調整を可能としている。更に、エンジンECU22は、エンジン運転状態に応じてEGR装置53を駆動制御している。即ち、所定の運転状態で、各EGR弁55を開閉することで、排気ガスをEGR通路54を通して吸気系にEGRガスとして循環し、燃焼温度を下げてNOxの発生を抑制する。   Further, the engine ECU 22 controls the drive of the electrically assisted turbocharger 47 based on the accelerator opening so that the output of the DE 11 can be adjusted. Further, the engine ECU 22 controls the drive of the EGR device 53 according to the engine operating state. That is, by opening and closing each EGR valve 55 in a predetermined operation state, exhaust gas is circulated as EGR gas to the intake system through the EGR passage 54, and the combustion temperature is lowered to suppress generation of NOx.

更に、エンジンECU22は、所定時期に排気浄化装置50を構成する第1触媒51及び第2触媒52を再生するようにしている。即ち、第1触媒51の下流側には、排気ガスの温度を測定する第1温度センサ61が設けられると共に、第2触媒52の下流側には、排気ガスの温度を測定する第2温度センサ62が設けられている。また、排気浄化装置50に流入する排気ガスの圧力と排気浄化装置50から排出される排気ガスの圧力との差圧を検出する差圧センサ63が設けられている。   Furthermore, the engine ECU 22 regenerates the first catalyst 51 and the second catalyst 52 that constitute the exhaust purification device 50 at a predetermined time. That is, a first temperature sensor 61 that measures the temperature of the exhaust gas is provided on the downstream side of the first catalyst 51, and a second temperature sensor that measures the temperature of the exhaust gas on the downstream side of the second catalyst 52. 62 is provided. Further, a differential pressure sensor 63 is provided for detecting a differential pressure between the pressure of the exhaust gas flowing into the exhaust purification device 50 and the pressure of the exhaust gas discharged from the exhaust purification device 50.

従って、DE11がリーン空燃比で運転されているときに、第1触媒51及び第2触媒52は排気ガス中のNOxを吸蔵する。そして、この第1触媒51及び第2触媒52のNOx吸蔵量が所定値に達したとき、エンジンECU22は燃料添加弁57を制御し、排気ポート33に所定量の燃料を還元剤として噴射する。すると、排気管46を通して第1触媒51及び第2触媒52に燃料が供給されると、酸化反応により排気ガス中の酸素濃度が低下することで各触媒51,52に吸蔵されたNOxが放出され、放出されたNOxと燃料が反応して還元し、排気ガスが浄化されることで、第1触媒51及び第2触媒52が再生される。   Accordingly, when the DE 11 is operated at a lean air-fuel ratio, the first catalyst 51 and the second catalyst 52 occlude NOx in the exhaust gas. When the NOx occlusion amounts of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 reach a predetermined value, the engine ECU 22 controls the fuel addition valve 57 and injects a predetermined amount of fuel into the exhaust port 33 as a reducing agent. Then, when fuel is supplied to the first catalyst 51 and the second catalyst 52 through the exhaust pipe 46, the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced by the oxidation reaction, so that the NOx stored in each of the catalysts 51 and 52 is released. The released NOx and the fuel react to be reduced, and the exhaust gas is purified, whereby the first catalyst 51 and the second catalyst 52 are regenerated.

この場合、第1触媒51及び第2触媒52は、吸蔵したNOxを放出し、このNOxを燃料によって還元できる活性温度領域が設定されており、各触媒51,52がこの活性温度領域にあるとき、エンジンECU22は再生制御を実行する。即ち、エンジンECU22は、第1温度センサ61が検出した排気ガス温度がこの活性温度領域にあるとき、燃料添加弁57により所定量の燃料を噴射し、第1触媒51及び第2触媒52の再生制御を実行する。一方、第1温度センサ61が検出した排気ガス温度がこの活性温度領域にないとき、エンジンECU22は第1触媒51及び第2触媒52の昇温制御を実行する。この昇温制御は、例えば、燃料添加弁57により触媒昇温のために燃料を噴射し、各触媒51,52での酸化反応により排気ガス温度を上げて各触媒51,52を昇温する。なお、第1触媒51及び第2触媒52は、触媒機能が劣化する劣化温度が存在しており、エンジンECU22は、第2温度センサ62が検出した排気ガス温度がこの劣化温度を超えないかどうかを監視している。また、第1触媒51及び第2触媒52に吸蔵されたNOx吸蔵量は、継続しているエンジン運転状態により推定する。   In this case, the first catalyst 51 and the second catalyst 52 release the stored NOx, and an active temperature range is set in which the NOx can be reduced by the fuel. When each of the catalysts 51 and 52 is in this active temperature region The engine ECU 22 performs regeneration control. That is, when the exhaust gas temperature detected by the first temperature sensor 61 is in this activation temperature region, the engine ECU 22 injects a predetermined amount of fuel by the fuel addition valve 57 and regenerates the first catalyst 51 and the second catalyst 52. Execute control. On the other hand, when the exhaust gas temperature detected by the first temperature sensor 61 is not in the activation temperature region, the engine ECU 22 performs the temperature increase control of the first catalyst 51 and the second catalyst 52. In this temperature increase control, for example, fuel is injected by the fuel addition valve 57 to raise the catalyst temperature, and the exhaust gas temperature is raised by the oxidation reaction in the catalysts 51 and 52 to raise the temperature of the catalysts 51 and 52. The first catalyst 51 and the second catalyst 52 have a deterioration temperature at which the catalyst function deteriorates, and the engine ECU 22 determines whether the exhaust gas temperature detected by the second temperature sensor 62 does not exceed the deterioration temperature. Is monitoring. Further, the NOx occlusion amount occluded in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 is estimated from the continued engine operating state.

一方、DE11がリーン空燃比で運転されているときに、第2触媒52は排気ガス中のPMを捕集する。そして、この第2触媒52のPM捕集量が所定値に達したとき、エンジンECU22は燃料添加弁57を制御し、排気ポート33に所定量の燃料を噴射する。すると、排気管46を通して第1触媒51及び第2触媒52に燃料が供給されると、酸化反応により触媒温度が上昇することで、第2触媒52に捕集されているPMを燃焼して再生される。この場合、エンジンECU22は、差圧センサ63が検出した排気ガスの圧力差が予め設定された所定値を超えたときに、第2触媒52に圧力損失が発生してPM捕集量が飽和状態とあると判定し、燃料添加弁57により所定量の燃料を噴射し、第2触媒52の再生制御を実行する。   On the other hand, when the DE 11 is operated at a lean air-fuel ratio, the second catalyst 52 collects PM in the exhaust gas. When the PM collection amount of the second catalyst 52 reaches a predetermined value, the engine ECU 22 controls the fuel addition valve 57 to inject a predetermined amount of fuel into the exhaust port 33. Then, when fuel is supplied to the first catalyst 51 and the second catalyst 52 through the exhaust pipe 46, the catalyst temperature rises due to the oxidation reaction, so that the PM collected in the second catalyst 52 is burned and regenerated. Is done. In this case, when the pressure difference of the exhaust gas detected by the differential pressure sensor 63 exceeds a predetermined value set in advance, the engine ECU 22 generates a pressure loss in the second catalyst 52 and the trapped amount of PM is saturated. The fuel addition valve 57 injects a predetermined amount of fuel, and the regeneration control of the second catalyst 52 is executed.

なお、燃料中にはイオウ(S)成分が含まれており、このS成分は酸素と反応して硫黄酸化物(SOx)となり、このSOxがNOxの代わりに第1触媒51及び第2触媒52に吸蔵される。そのため、第2触媒52が捕集したPMを燃焼して再生制御を実行するとき、エンジンECU22は燃料添加弁57が噴射する燃料量を調整し、第1触媒51及び第2触媒52に吸蔵されたSOxを除去して再生する。   The fuel contains a sulfur (S) component, and this S component reacts with oxygen to become sulfur oxide (SOx), and this SOx is replaced with NOx instead of NOx in the first catalyst 51 and the second catalyst 52. Occluded. Therefore, when the PM collected by the second catalyst 52 is burned and regeneration control is executed, the engine ECU 22 adjusts the amount of fuel injected by the fuel addition valve 57 and is stored in the first catalyst 51 and the second catalyst 52. Reproduce after removing the SOx.

ところで、NOxを吸蔵還元する機能を有する第1触媒51及び第2触媒52では、燃料を供給して再生するときに比較的多量のNOxが急激に放出されるため、一部のNOxが適正に還元されずに未浄化のNOxとして第1触媒51及び第2触媒52から流出してしまう。また、燃料が排気ガスと共に第1触媒51及び第2触媒52へ流れ込むとき、その流速により一部の燃料が第1触媒51及び第2触媒52と反応せずにすり抜けてしまう。即ち、ハイブリッド車両におけるMG12による走行時には、排気浄化装置50への排気ガスの流れが停止されるため、再生する第1触媒51及び第2触媒52への排気ガスの流れを停止した状態で燃料を添加しても、排気通路での燃料の拡散が十分に行われず、各触媒51,52と燃料との接触が不十分となり、吸蔵したNOxを効率良く還元することができず、結果として排気ガスの浄化効率が低下してしまう。   By the way, in the 1st catalyst 51 and the 2nd catalyst 52 which have the function to occlude and reduce NOx, since a relatively large amount of NOx is suddenly released when fuel is supplied and regenerated, a part of NOx is appropriately Without being reduced, unpurified NOx flows out from the first catalyst 51 and the second catalyst 52. Further, when the fuel flows into the first catalyst 51 and the second catalyst 52 together with the exhaust gas, a part of the fuel slips through without reacting with the first catalyst 51 and the second catalyst 52 due to the flow velocity. That is, when the hybrid vehicle is driven by the MG 12, the flow of exhaust gas to the exhaust purification device 50 is stopped. Therefore, the fuel is supplied while the flow of exhaust gas to the first catalyst 51 and the second catalyst 52 to be regenerated is stopped. Even if added, the fuel is not sufficiently diffused in the exhaust passage, the contact between the catalysts 51 and 52 and the fuel becomes insufficient, and the stored NOx cannot be efficiently reduced, resulting in exhaust gas. The purification efficiency will decrease.

そこで、実施例1のハイブリッド車両における排気浄化装置では、MG12及びMG13からなるEV走行時に、燃料添加弁57から排気ポート33に所定量の燃料が還元剤として噴射され、この噴射された燃料が第1触媒51及び第2触媒52に到達したとき、この燃料をこの第1触媒51及び第2触媒52の近傍で往復移動する(攪拌手段)ようにしている。この場合、本実施例では、攪拌手段として、電動アシストターボ過給機47を適用している。   Therefore, in the exhaust emission control device for the hybrid vehicle of the first embodiment, a predetermined amount of fuel is injected as a reducing agent from the fuel addition valve 57 to the exhaust port 33 during EV travel consisting of MG12 and MG13. When the first catalyst 51 and the second catalyst 52 are reached, the fuel is reciprocated in the vicinity of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 (stirring means). In this case, in this embodiment, the electric assist turbocharger 47 is applied as the stirring means.

従って、DE11が停止してMG12及びMG13のみによるハイブリッド車両の走行時に、電動アシストターボ過給機47を正転駆動した状態で、燃料添加弁57から所定量の燃料を噴射すると、噴射された燃料が排気系に流れ込んで排気浄化装置50に到達した時点で、電動アシストターボ過給機47の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、燃料が排気浄化装置50、つまり、第1触媒51及び第2触媒52内で往復移動することとなる。これにより、再生する第1触媒51及び第2触媒52内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料が各触媒51,52に十分に接触し、吸蔵したNOxを効率良く還元することができ、各触媒51,52からの未浄化のNOx及び燃料の外部流出が抑制される。   Accordingly, when a predetermined amount of fuel is injected from the fuel addition valve 57 in a state where the electric assist turbocharger 47 is normally driven while the hybrid vehicle is driven only by the MG 12 and MG 13 with the DE 11 stopped, the injected fuel When the fuel gas flows into the exhaust system and reaches the exhaust gas purification device 50, the forward rotation and reverse rotation driving of the electric assist turbocharger 47 is repeated, so that the fuel is discharged into the exhaust gas purification device 50, that is, the first catalyst 51 and the first catalyst. The two-catalyst 52 moves reciprocally. Thereby, the fuel is sufficiently diffused in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 to be regenerated, the fuel sufficiently contacts each catalyst 51, 52, and the stored NOx can be efficiently reduced, Outflow of unpurified NOx and fuel from each catalyst 51, 52 is suppressed.

ここで、実施例1のハイブリッド車両における排気浄化装置によるNOx還元処理の制御を図2のフローチャートに基づいて詳細に説明する。   Here, the control of the NOx reduction process by the exhaust emission control device in the hybrid vehicle of the first embodiment will be described in detail based on the flowchart of FIG.

実施例1のハイブリッド車両における排気浄化装置によるNOx還元処理の制御において、図2に示すように、ステップS11にて、排気浄化装置50におけるNOx還元処理の開始条件が成立したかどうかを判定する。この場合、エンジンECU22は、DE11が運転を開始してからエンジン運転状態に基づいて排気浄化装置50における各触媒51,52のNOx吸蔵量を検出しており、現在のNOx吸蔵量が、各触媒51,52のNOx飽和量に基づいて設定された判定値を超えたかどうかを判定することで、排気浄化装置50のNOx還元処理の開始条件が成立したかどうかを判定する。このステップS11にて、現在のNOx吸蔵量が判定値を超えてなれれば、排気浄化装置50のNOx還元処理をまだ開始すべきでないと判定し、何もしないでこのルーチンを抜ける。   In the control of the NOx reduction process by the exhaust purification device in the hybrid vehicle of the first embodiment, as shown in FIG. 2, it is determined in step S11 whether the start condition of the NOx reduction processing in the exhaust purification device 50 is satisfied. In this case, the engine ECU 22 detects the NOx occlusion amount of each of the catalysts 51 and 52 in the exhaust emission control device 50 based on the engine operating state after the DE 11 starts operation. By determining whether or not the determination value set based on the NOx saturation amounts 51 and 52 has been exceeded, it is determined whether or not the start condition for the NOx reduction process of the exhaust purification device 50 is satisfied. If the current NOx occlusion amount exceeds the determination value in step S11, it is determined that the NOx reduction processing of the exhaust purification device 50 should not be started yet, and this routine is exited without doing anything.

また、ステップS11で、現在のNOx吸蔵量が判定値を超えていれば、排気浄化装置50のNOx還元処理を開始すべきとしてステップS12に移行する。このステップS12では、ハイブリッド車両がMG11及びMG12のみによるEV走行条件が成立しているかどうかを判定する。ここで、EV走行条件が成立していなければ、ステップS13に移行し、ここで、エンジン走行でのNOx還元処理制御を実行する。   In step S11, if the current NOx occlusion amount exceeds the determination value, the NOx reduction process of the exhaust purification device 50 should be started and the process proceeds to step S12. In this step S12, it is determined whether or not the EV traveling condition by the hybrid vehicle only by MG11 and MG12 is satisfied. Here, if the EV traveling condition is not satisfied, the process proceeds to step S13, where NOx reduction processing control in engine traveling is executed.

一方、ステップS12にて、ハイブリッド車両のEV走行条件が成立していたら、ステップS14以降で、DE11を停止したEV走行でNOx還元処理制御を実行する。このステップS14にて、第1温度センサ61が検出した排気ガス温度Tが触媒活性温度Tgより高いかどうかを判定し、排気ガス温度Tが触媒活性温度Tg以下のときには、ステップS15にて、触媒昇温制御を実行する。即ち、燃料添加弁57により所定量の燃料を噴射し、第1触媒51及び第2触媒52での酸化反応により排気ガス温度を上げて各触媒51,52を昇温する。   On the other hand, if the EV traveling condition of the hybrid vehicle is satisfied in step S12, the NOx reduction process control is executed in the EV traveling in which DE11 is stopped after step S14. In step S14, it is determined whether the exhaust gas temperature T detected by the first temperature sensor 61 is higher than the catalyst activation temperature Tg. If the exhaust gas temperature T is equal to or lower than the catalyst activation temperature Tg, the catalyst is detected in step S15. Execute temperature rise control. That is, a predetermined amount of fuel is injected by the fuel addition valve 57, and the exhaust gas temperature is raised by the oxidation reaction in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 to raise the temperature of each catalyst 51, 52.

そして、第1触媒51及び第2触媒52が昇温されて、ステップS14で排気ガス温度Tが触媒活性温度Tgより高いと判定されたら、ステップS16にて、DE11における各インジェクタ41からの燃料噴射をやめることでDE11を停止し、ステップS17にて、EV走行を開始する。このとき、スロットルバルブ39及びEGR装置53における低圧EGR弁55を閉止することで、DE11を安定して停止することが望ましい。   When the temperature of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 is raised and it is determined in step S14 that the exhaust gas temperature T is higher than the catalyst activation temperature Tg, the fuel injection from each injector 41 in DE11 is performed in step S16. By stopping the operation, DE11 is stopped, and EV traveling is started in step S17. At this time, it is desirable to stably stop the DE 11 by closing the throttle valve 39 and the low pressure EGR valve 55 in the EGR device 53.

続いて、ステップS18では、電動アシストターボ過給機47を駆動し、ステップS19にて、燃料添加弁57により各触媒51,52が吸蔵したNOxを還元処理可能な量の燃料を噴射し、ステップS20にて、還元処理タイマのカウントアップを開始する。この場合、ECU22は、排気系の容積及び電動アシストターボ過給機47の回転数に基づいて燃料添加弁57が排気ポート33に噴射した燃料が排気浄化装置50に到達するまでの到達時間を推定しており、ステップS21では、還元処理タイマのカウント時間が、この到達時間を経過したかどうかを判定し、カウント時間が到達時間を経過するまで待機する。そして、このステップS21にて、還元処理タイマのカウント時間が到達時間を経過したら、ステップS22にて、電動アシストターボ過給機47の正転駆動と逆転駆動とを繰り返し行う。   Subsequently, in step S18, the electrically assisted turbocharger 47 is driven, and in step S19, the fuel addition valve 57 injects an amount of fuel that can reduce the NOx occluded by each of the catalysts 51 and 52. In S20, the reduction process timer starts counting up. In this case, the ECU 22 estimates the arrival time until the fuel injected by the fuel addition valve 57 to the exhaust port 33 reaches the exhaust purification device 50 based on the volume of the exhaust system and the rotational speed of the electrically assisted turbocharger 47. In step S21, it is determined whether or not the count time of the reduction process timer has passed this arrival time, and waits until the count time has passed the arrival time. When the count time of the reduction process timer has reached the arrival time in step S21, the forward rotation driving and the reverse rotation driving of the electric assist turbocharger 47 are repeatedly performed in step S22.

DE11がリーン空燃比で運転されているときに、第1触媒51及び第2触媒52は排気ガス中のNOxを吸蔵する。そして、この第1触媒51及び第2触媒52のNOx吸蔵量が所定値に達したとき、DE11を停止した状態で、燃料添加弁61により排気ポート33に所定量の燃料を噴射する。すると、燃料が排気管46を通して第1触媒51及び第2触媒52に供給され、酸化反応により排気ガス中の酸素濃度が低下することで各触媒51,52に吸蔵されたNOxが放出され、放出されたNOxと燃料が反応して還元し、排気ガスが浄化される。   When the DE 11 is operated at a lean air-fuel ratio, the first catalyst 51 and the second catalyst 52 occlude NOx in the exhaust gas. When the NOx occlusion amounts of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 reach a predetermined value, a predetermined amount of fuel is injected into the exhaust port 33 by the fuel addition valve 61 with the DE 11 stopped. Then, the fuel is supplied to the first catalyst 51 and the second catalyst 52 through the exhaust pipe 46, and the NOx occluded in each of the catalysts 51 and 52 is released by the reduction of the oxygen concentration in the exhaust gas due to the oxidation reaction. The NOx and fuel that have been reacted react and reduce, and the exhaust gas is purified.

この場合、燃料添加弁57から噴射された燃料が排気浄化装置50に到達したとき、電動アシストターボ過給機47を繰り返し正転及び逆転することで、燃料を含む排気ガスは、この排気浄化装置50、つまり、第1触媒51及び第2触媒52内で繰り返し往復移動することとなる。そのため、燃料が排気浄化装置50内を移動する移動時間が長くなり、NOx還元処理時間を長くして処理効率を向上できる。従って、第1触媒51及び第2触媒52内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料を有効的に活用して吸蔵したNOxが効率良く還元されることとなり、各触媒51,52からの未浄化のNOx及び燃料の外部流出が抑制される。   In this case, when the fuel injected from the fuel addition valve 57 reaches the exhaust purification device 50, the exhaust gas containing the fuel is converted into the exhaust purification device by repeatedly rotating the electric assist turbocharger 47 forward and backward. 50, that is, reciprocating movement within the first catalyst 51 and the second catalyst 52 repeatedly. Therefore, the movement time for the fuel to move in the exhaust purification device 50 becomes longer, and the processing efficiency can be improved by extending the NOx reduction processing time. Therefore, the fuel is sufficiently diffused in the first catalyst 51 and the second catalyst 52, and the NOx occluded by effectively utilizing the fuel is efficiently reduced. Purification NOx and fuel outflow are suppressed.

そして、ステップS23では、還元処理タイマのカウント時間が、予め設定された処理時間を経過したかどうかを判定し、還元処理タイマのカウント時間がこの処理時間を経過したら、ステップS24にて、電動アシストターボ過給機47を停止し、ステップS25にて、還元処理タイマのカウントをクリアする。なお、ステップS23で説明した処理時間とは、NOxを吸蔵して飽和状態となった第1触媒51及び第2触媒52を燃料により完全に再生できる時間であり、予め実験等により求めておく。   In step S23, it is determined whether the count time of the reduction process timer has passed a preset process time. If the count time of the reduction process timer has passed this process time, in step S24, the electric assist The turbocharger 47 is stopped, and the count of the reduction process timer is cleared in step S25. Note that the processing time described in step S23 is a time during which the first catalyst 51 and the second catalyst 52 that have become saturated due to occlusion of NOx can be completely regenerated with fuel, and is obtained in advance through experiments or the like.

このように実施例1のハイブリッド車両における排気浄化装置にあっては、排気管46に排気ガス中のNOxを吸蔵して還元可能な第1触媒51及び第2触媒52からなる排気浄化装置50を設けると共に、各触媒51,52に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁57を設け、DE11を停止したMG12及びMG13によるEV走行時に、電動アシストターボ過給機を駆動すると共に、燃料添加弁57から排気ポート33に所定量の燃料を噴射することで、還元剤としての燃料を排気浄化装置50に供給し、このとき、電動アシストターボ過給機の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、燃料を第1触媒51及び第2触媒52内で往復移動させるようにしている。   As described above, in the exhaust purification device for the hybrid vehicle of the first embodiment, the exhaust purification device 50 including the first catalyst 51 and the second catalyst 52 that can store and reduce NOx in the exhaust gas in the exhaust pipe 46 is provided. In addition, a fuel addition valve 57 for supplying fuel as a reducing agent to each of the catalysts 51 and 52 is provided to drive the electrically assisted turbocharger during EV travel by the MG 12 and MG 13 that have stopped the DE 11, and the fuel addition valve The fuel as a reducing agent is supplied to the exhaust gas purification device 50 by injecting a predetermined amount of fuel from the engine 57 to the exhaust port 33. At this time, the forward drive and the reverse drive of the electric assist turbocharger are repeated. The fuel is reciprocated in the first catalyst 51 and the second catalyst 52.

従って、DE11が停止し、MG12及びMG13のみによるハイブリッド車両の走行時に、燃料添加弁61から所定量の燃料が噴射されると、酸素濃度が低下することで各触媒51,52からNOxが放出され、この放出されたNOxが燃料と反応して還元される。このとき、一部の未浄化NOxや還元剤が各触媒51,52から流出されるが、燃料が各触媒51,52に到達したときに、この燃料を含む排気ガスが内部で往復移動することとなる。その結果、第1触媒51及び第2触媒52内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料を有効的に活用して吸蔵したNOxが効率良く還元されることとなり、各触媒51,52から未浄化のNOx及び燃料が外部に排出されることはなく、触媒51,52の下流側に未浄化NOxやすり抜けた燃料を処理する補助的な触媒が不要となり、吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Accordingly, when the DE 11 is stopped and a predetermined amount of fuel is injected from the fuel addition valve 61 when the hybrid vehicle is driven only by the MG 12 and the MG 13, NOx is released from the respective catalysts 51 and 52 due to a decrease in the oxygen concentration. The released NOx reacts with the fuel and is reduced. At this time, some unpurified NOx and reducing agent flow out from the catalysts 51 and 52. When the fuel reaches the catalysts 51 and 52, the exhaust gas containing the fuel reciprocates inside. It becomes. As a result, the fuel is sufficiently diffused in the first catalyst 51 and the second catalyst 52, and the NOx stored by effectively utilizing the fuel is efficiently reduced. Purified NOx and fuel are not discharged to the outside, and an auxiliary catalyst for treating the unpurified NOx and the fuel that has passed through the catalyst 51 and 52 becomes unnecessary, improving the reduction efficiency of the stored NOx catalyst. Thus, exhaust purification efficiency can be improved.

また、本実施例では、攪拌手段を電動アシストターボ過給機47とし、この電動アシストターボ過給機47の正転駆動により燃料を排気浄化装置50にまで移送し、電動アシストターボ過給機47を正転駆動及び逆転駆動することで、この燃料を排気浄化装置50内で往復移動させるようにしている。従って、既存の設備である電動アシストターボ過給機47を利用することで、別途攪拌装置を搭載することなく容易に吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   In the present embodiment, the agitation means is the electric assist turbocharger 47, and the fuel is transferred to the exhaust gas purification device 50 by the forward rotation drive of the electric assist turbocharger 47. The fuel is reciprocated in the exhaust purification device 50 by driving forward and backward. Therefore, by using the electric assist turbocharger 47 that is an existing facility, it is possible to improve the reduction efficiency of the NOx catalyst that is easily occluded without installing a separate stirring device, and to improve the exhaust purification efficiency. .

なお、この実施例1では、攪拌手段として電動アシストターボ過給機47を設けたが、この他に、排気浄化装置50の下流側の排気管46にシャッタバルブを設け、このシャッタバルブにより排気管46を閉止した状態で、電動アシストターボ過給機47の正転及び逆転を繰り返すことで、燃料を排気浄化装置50内で往復移動させるようにしても良い。この場合、シャッタバルブにより第1触媒51及び第2触媒52から流出した未浄化のNOx及び燃料の排出を確実に防止することで、排気浄化効率を向上することができる。   In the first embodiment, the electric assist turbocharger 47 is provided as a stirring means. In addition to this, a shutter valve is provided in the exhaust pipe 46 on the downstream side of the exhaust purification device 50, and the exhaust pipe is provided by this shutter valve. The fuel may be reciprocated in the exhaust purification device 50 by repeating forward and reverse rotations of the electrically assisted turbocharger 47 with the 46 closed. In this case, exhaust purification efficiency can be improved by reliably preventing the unpurified NOx and fuel discharged from the first catalyst 51 and the second catalyst 52 from being discharged by the shutter valve.

図4は、本発明の実施例2に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an exhaust emission control device in a hybrid vehicle according to Embodiment 2 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in the Example mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施例2のハイブリッド車両における排気浄化装置において、図4に示すように、排気管46には、第1触媒51と第2触媒52とからなる排気浄化装置50が設けられており、第1触媒51は、吸蔵還元型NOx触媒であり、第2触媒52は、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型NOx触媒である。そして、排気ポート33に燃料(還元剤)を噴射する燃料添加弁57がシリンダヘッドに設けられており、第1触媒51及び第2触媒52のNOx吸蔵量が飽和量となったとき、この燃料添加弁57により燃料を噴射することで、排気ガス中の酸素濃度を低下して吸蔵したNOxを放出し、この放出したNOxを燃料により還元するようにしている。   In the exhaust emission control device in the hybrid vehicle of the second embodiment, as shown in FIG. 4, the exhaust pipe 46 is provided with an exhaust emission control device 50 including a first catalyst 51 and a second catalyst 52, and the first catalyst. 51 is an NOx storage reduction catalyst, and the second catalyst 52 is an NOx storage reduction catalyst having a particulate filter. A fuel addition valve 57 for injecting fuel (reducing agent) into the exhaust port 33 is provided in the cylinder head. When the NOx occlusion amounts of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 become saturated, this fuel is supplied. By injecting fuel through the addition valve 57, the concentration of oxygen in the exhaust gas is reduced to release the stored NOx, and the released NOx is reduced by the fuel.

また、実施例2のハイブリッド車両における排気浄化装置では、燃料添加弁57から排気ポート33に所定量の燃料が還元剤として噴射され、この噴射された燃料が第1触媒51及び第2触媒52に到達したとき、この燃料をこの第1触媒51及び第2触媒52の近傍で往復移動する(攪拌手段)ようにしている。この場合、本実施例では、攪拌手段として、排気管46における排気浄化装置50の下流側に設けられた容積室71と、この容積室71に設けられたピストン72と、このピストン72を駆動するアクチュエータ73と、排気管46における排気浄化装置50及び容積室71の下流側に設けられたシャッタバルブ74とを適用している。   In the exhaust emission control device for the hybrid vehicle of the second embodiment, a predetermined amount of fuel is injected as a reducing agent from the fuel addition valve 57 to the exhaust port 33, and the injected fuel is supplied to the first catalyst 51 and the second catalyst 52. When it reaches, this fuel is reciprocated in the vicinity of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 (stirring means). In this case, in this embodiment, as a stirring means, a volume chamber 71 provided on the downstream side of the exhaust purification device 50 in the exhaust pipe 46, a piston 72 provided in the volume chamber 71, and the piston 72 are driven. An actuator 73 and an exhaust purification device 50 in the exhaust pipe 46 and a shutter valve 74 provided on the downstream side of the volume chamber 71 are applied.

即ち、排気浄化装置50の下流側の排気管46から分岐して管状の容積室71が連結されており、この容積室71にピストン72が移動自在に嵌合すると共に、この容積室71の端部にはピストン72を駆動するアクチュエータ73が設けられている。このアクチュエータ73は、スプリング75の付勢力によりピストン72が排気管46に接近するように付勢支持されると共に、バキューム装置76によりスプリング75の付勢力に抗してピストン72を排気管46から離間するように移動可能となっている。そして、エンジンECU22は、このアクチュエータ73(バキューム装置76)及び排気管46に設けられたシャッタバルブ74を制御可能となっている。   That is, a tubular volume chamber 71 is branched from the exhaust pipe 46 on the downstream side of the exhaust purification device 50, and a piston 72 is movably fitted in the volume chamber 71, and the end of the volume chamber 71 is also connected. The part is provided with an actuator 73 for driving the piston 72. The actuator 73 is biased and supported by the biasing force of the spring 75 so that the piston 72 approaches the exhaust pipe 46, and is separated from the exhaust pipe 46 by the vacuum device 76 against the biasing force of the spring 75. It is possible to move. The engine ECU 22 can control the actuator 73 (vacuum device 76) and the shutter valve 74 provided in the exhaust pipe 46.

従って、DE11が停止してMG12及びMG13のみによるハイブリッド車両のEV走行時に、燃料添加弁57から所定量の燃料を噴射し、噴射された燃料が排気系に流れ込んで排気浄化装置50に到達した時点で、シャッタバルブ74により排気管46を閉塞した後、アクチュエータ73によりピストン72を往復移動することで、容積室71を介して排気管46に負圧と正圧が交互に作用し、燃料が排気浄化装置50、つまり、第1触媒51及び第2触媒52内で往復移動することとなる。これにより、再生する第1触媒51及び第2触媒52内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料が各触媒51,52に十分に接触し、吸蔵したNOxを効率良く還元することができ、各触媒51,52からの未浄化のNOx及び燃料の外部流出が抑制される。   Therefore, when DE11 stops and the hybrid vehicle EV travels only by MG12 and MG13, a predetermined amount of fuel is injected from fuel addition valve 57, and the injected fuel flows into the exhaust system and reaches exhaust purification device 50. Thus, after closing the exhaust pipe 46 by the shutter valve 74, the piston 72 is reciprocated by the actuator 73, whereby negative pressure and positive pressure act alternately on the exhaust pipe 46 via the volume chamber 71, and the fuel is exhausted. The purification device 50 moves in a reciprocating manner within the first catalyst 51 and the second catalyst 52. Thereby, the fuel is sufficiently diffused in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 to be regenerated, the fuel sufficiently contacts each catalyst 51, 52, and the stored NOx can be efficiently reduced, Outflow of unpurified NOx and fuel from each catalyst 51, 52 is suppressed.

この場合、第1触媒51及び第2触媒52から微量の未浄化のNOx及び燃料が流出するが、排気管46における排気浄化装置50の下流側がシャッタバルブ74より閉止されているため、未浄化のNOx及び燃料が外部に排出されることはなく、排気ガスが各触媒51,52を往復移動する間に確実に浄化される。   In this case, a small amount of unpurified NOx and fuel flow out from the first catalyst 51 and the second catalyst 52, but the downstream side of the exhaust purification device 50 in the exhaust pipe 46 is closed from the shutter valve 74, so NOx and fuel are not discharged to the outside, and the exhaust gas is reliably purified while reciprocating through the catalysts 51 and 52.

なお、DE11の停止後に、電動アシストターボ過給機47を駆動することで燃料添加弁57から噴射された燃料を排気浄化触媒50に移送したり、また、燃料添加弁57から燃料を噴射下後、この燃料が排気浄化触媒50に到達した時点でDE11を停止しても良い。   After DE11 is stopped, the electric-assist turbocharger 47 is driven to transfer the fuel injected from the fuel addition valve 57 to the exhaust purification catalyst 50, or after the fuel is injected from the fuel addition valve 57. The DE 11 may be stopped when the fuel reaches the exhaust purification catalyst 50.

このように実施例2のハイブリッド車両における排気浄化装置にあっては、排気管46に排気ガス中のNOxを吸蔵して還元可能な第1触媒51及び第2触媒52からなる排気浄化装置50を設けると共に、各触媒51,52に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁57を設け、また、排気管46における排気浄化装置50の下流側にピストン72が移動可能な容積室71を連結すると共に、ピストン72を駆動するアクチュエータ73を連結し、更に、排気管46における排気浄化装置50及び容積室71の下流側にシャッタバルブ74を設けている。   As described above, in the exhaust emission control device in the hybrid vehicle according to the second embodiment, the exhaust emission control device 50 including the first catalyst 51 and the second catalyst 52 that can store and reduce NOx in the exhaust gas in the exhaust pipe 46 is provided. In addition, a fuel addition valve 57 for supplying fuel as a reducing agent to each of the catalysts 51 and 52 is provided, and a volume chamber 71 in which the piston 72 can move is connected to the exhaust pipe 46 on the downstream side of the exhaust purification device 50. At the same time, an actuator 73 for driving the piston 72 is connected, and a shutter valve 74 is provided downstream of the exhaust purification device 50 and the volume chamber 71 in the exhaust pipe 46.

従って、DE11が停止し、MG12及びMG13のみによるハイブリッド車両の走行時に、燃料添加弁57から所定量の燃料が噴射されると、酸素濃度が低下することで各触媒51,52からNOxが放出され、この放出されたNOxが燃料と反応して還元され、このとき、一部の未浄化NOxや還元剤が各触媒51,52から流出されるが、燃料が各触媒51,52に到達したときに、シャッタバルブ74を閉止した後にアクチュエータ73によりピストン72を往復移動することで、容積室71を介して排気管46に負圧と正圧が交互に作用し、燃料を含む排気ガスが第1触媒51及び第2触媒52内で往復移動することとなる。その結果、第1触媒51及び第2触媒52内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料を有効的に活用して吸蔵したNOxが効率良く還元されることとなり、各触媒51,52から未浄化のNOx及び燃料が外部に排出されることはなく、触媒51,52の下流側に未浄化NOxやすり抜けた燃料を処理する補助的な触媒が不要となり、吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Therefore, when the DE 11 is stopped and a predetermined amount of fuel is injected from the fuel addition valve 57 when the hybrid vehicle is driven only by the MG 12 and the MG 13, NOx is released from the respective catalysts 51 and 52 due to a decrease in the oxygen concentration. The released NOx reacts with the fuel and is reduced. At this time, a part of the unpurified NOx and the reducing agent flows out from the catalysts 51 and 52, but when the fuel reaches the catalysts 51 and 52, In addition, the piston 73 is reciprocated by the actuator 73 after the shutter valve 74 is closed, so that negative pressure and positive pressure act alternately on the exhaust pipe 46 via the volume chamber 71, and the exhaust gas containing fuel is the first. It will reciprocate within the catalyst 51 and the second catalyst 52. As a result, the fuel is sufficiently diffused in the first catalyst 51 and the second catalyst 52, and the NOx stored by effectively utilizing the fuel is efficiently reduced. Purified NOx and fuel are not discharged to the outside, and an auxiliary catalyst for treating the unpurified NOx and the fuel that has passed through the catalyst 51 and 52 becomes unnecessary, improving the reduction efficiency of the stored NOx catalyst. Thus, exhaust purification efficiency can be improved.

また、第2触媒52は排気ガス中のPMを捕集するものであり、NOxの還元処理時に、シャッタバルブ74を閉止してアクチュエータ73によりピストン72を往復移動すると、負圧と正圧が容積室71及び排気管46を介して第2触媒52におけるPMの目詰まりを抑制することができる。更に、この第2触媒52の再生時に、アクチュエータ73によりピストン72を往復移動することで、この第2触媒52に捕集されているPMの燃焼を安定して行うことができる。   The second catalyst 52 collects PM in the exhaust gas. When the NOx reduction process is performed, when the shutter valve 74 is closed and the piston 73 is reciprocated by the actuator 73, the negative pressure and the positive pressure are increased. PM clogging in the second catalyst 52 can be suppressed via the chamber 71 and the exhaust pipe 46. Further, when the second catalyst 52 is regenerated, the piston 72 is reciprocated by the actuator 73, so that the PM trapped in the second catalyst 52 can be stably burned.

図5は、本発明の実施例3に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an exhaust emission control device in a hybrid vehicle according to Embodiment 3 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in the Example mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施例3のハイブリッド車両における排気浄化装置において、図5に示すように、排気管46には、第1触媒51と第2触媒52とからなる排気浄化装置50が設けられており、第1触媒51は、吸蔵還元型NOx触媒であり、第2触媒52は、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型NOx触媒である。そして、排気ポート33に燃料(還元剤)を噴射する燃料添加弁57がシリンダヘッドに設けられており、第1触媒51及び第2触媒52のNOx吸蔵量が飽和量となったとき、この燃料添加弁57により燃料を噴射することで、排気ガス中の酸素濃度を低下して吸蔵したNOxを放出し、この放出したNOxを燃料により還元するようにしている。   In the exhaust purification device for the hybrid vehicle of the third embodiment, as shown in FIG. 5, the exhaust pipe 46 is provided with an exhaust purification device 50 including a first catalyst 51 and a second catalyst 52, and the first catalyst. 51 is an NOx storage reduction catalyst, and the second catalyst 52 is an NOx storage reduction catalyst having a particulate filter. A fuel addition valve 57 for injecting fuel (reducing agent) into the exhaust port 33 is provided in the cylinder head. When the NOx occlusion amounts of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 become saturated, this fuel is supplied. By injecting fuel through the addition valve 57, the concentration of oxygen in the exhaust gas is reduced to release the stored NOx, and the released NOx is reduced by the fuel.

また、実施例3のハイブリッド車両における排気浄化装置では、燃料添加弁57から排気ポート33に所定量の燃料が還元剤として噴射され、この噴射された燃料が第1触媒51及び第2触媒52に到達したとき、この燃料をこの第1触媒51及び第2触媒52の近傍で往復移動する(攪拌手段)ようにしている。この場合、本実施例では、攪拌手段として、排気管46における排気浄化装置50の上流側の排気通路と下流側の排気通路とを連結するバイパス通路81を設けると共に、排気浄化装置50と排気管46とを遮断すると共にこのバイパス通路81と連通する切換バルブ82,83と設け、また、このバイパス通路81に電動ポンプ84を設けている。   In the exhaust emission control device for the hybrid vehicle of the third embodiment, a predetermined amount of fuel is injected as a reducing agent from the fuel addition valve 57 to the exhaust port 33, and the injected fuel is supplied to the first catalyst 51 and the second catalyst 52. When it reaches, this fuel is reciprocated in the vicinity of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 (stirring means). In this case, in this embodiment, as the agitation means, a bypass passage 81 connecting the upstream exhaust passage and the downstream exhaust passage of the exhaust purification device 50 in the exhaust pipe 46 is provided, and the exhaust purification device 50 and the exhaust pipe are connected. 46, switching valves 82 and 83 communicating with the bypass passage 81 and an electric pump 84 are provided in the bypass passage 81.

即ち、排気管46には、排気浄化装置50をバイパスするようにバイパス通路81が設けられており、排気管46における排気浄化装置50の上流側とバイパス通路81の上流端部に第1切換バルブ82が設けられる一方、排気管46における排気浄化装置50の下流側とバイパス通路81の下流端部に第2切換バルブ82が設けられている。そして、バイパス通路81に電動ポンプ84が設けられている。この各切換バルブ82,83及び電動ポンプ84は、エンジンECU22により駆動制御可能であり、通常時、各切換バルブ82,83により排気管46と排気浄化装置50とを開放しており、所定時に、各切換バルブ82,83を作動することで排気管46と排気浄化装置50とを遮断すると共に、排気浄化装置50とバイパス通路81を連通し、電動ポンプ84の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、排気ガスを排気浄化装置50内で往復移動させることができる。   That is, the exhaust pipe 46 is provided with a bypass passage 81 so as to bypass the exhaust purification device 50, and the first switching valve is provided at the upstream side of the exhaust purification device 50 and the upstream end of the bypass passage 81 in the exhaust pipe 46. On the other hand, a second switching valve 82 is provided on the exhaust pipe 46 at the downstream side of the exhaust purification device 50 and at the downstream end of the bypass passage 81. An electric pump 84 is provided in the bypass passage 81. Each of the switching valves 82 and 83 and the electric pump 84 can be driven and controlled by the engine ECU 22, and normally the exhaust pipe 46 and the exhaust purification device 50 are opened by the switching valves 82 and 83. By operating the switching valves 82 and 83, the exhaust pipe 46 and the exhaust purification device 50 are shut off, and the exhaust purification device 50 and the bypass passage 81 are communicated to repeat the forward drive and reverse drive of the electric pump 84. Thus, the exhaust gas can be reciprocated in the exhaust purification device 50.

従って、DE11が停止してMG12及びMG13のみによるハイブリッド車両のEV走行時に、燃料添加弁57から所定量の燃料を噴射し、噴射された燃料が排気系に流れ込んで排気浄化装置50に到達した時点で、各切換バルブ82,83により排気管46と排気浄化装置50とを遮断すると共に、排気浄化装置50とバイパス通路81を連通してループ通路を形成する。そして、この状態で、電動ポンプ84を駆動することでバイパス通路81を介して排気浄化装置50にその圧力が作用し、第1触媒51及び第2触媒52に到達した燃料を含んだ排気ガスが第1触媒51及び第2触媒52内で往復移動することとなる。これにより、再生する第1触媒51及び第2触媒52内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料が各触媒51,52に十分に接触し、吸蔵したNOxを効率良く還元することができ、各触媒51,52からの未浄化のNOx及び燃料の外部流出が抑制される。   Therefore, when DE11 stops and the hybrid vehicle EV travels only by MG12 and MG13, a predetermined amount of fuel is injected from fuel addition valve 57, and the injected fuel flows into the exhaust system and reaches exhaust purification device 50. Thus, the switching pipes 82 and 83 shut off the exhaust pipe 46 and the exhaust purification device 50, and the exhaust purification device 50 and the bypass passage 81 are communicated to form a loop passage. In this state, by driving the electric pump 84, the pressure acts on the exhaust purification device 50 via the bypass passage 81, and the exhaust gas containing the fuel that has reached the first catalyst 51 and the second catalyst 52 is discharged. It will reciprocate within the first catalyst 51 and the second catalyst 52. Thereby, the fuel is sufficiently diffused in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 to be regenerated, the fuel sufficiently contacts each catalyst 51, 52, and the stored NOx can be efficiently reduced, Outflow of unpurified NOx and fuel from each catalyst 51, 52 is suppressed.

この場合、第1触媒51及び第2触媒52から微量の未浄化のNOx及び燃料が流出するが、排気浄化装置50の下流側が切換バルブ73によりバイパス通路71に連通されているために未浄化のNOx及び燃料が外部に排出されることはなく、各触媒51,52を往復移動する間に確実に浄化される。   In this case, a small amount of unpurified NOx and fuel flow out from the first catalyst 51 and the second catalyst 52. However, since the downstream side of the exhaust purification device 50 is connected to the bypass passage 71 by the switching valve 73, the unpurified NOx and the fuel flow out. NOx and fuel are not discharged to the outside and are reliably purified while reciprocating the catalysts 51 and 52.

このように実施例3のハイブリッド車両における排気浄化装置にあっては、排気管46に排気ガス中のNOxを吸蔵して還元可能な第1触媒51及び第2触媒52からなる排気浄化装置50を設けると共に、各触媒51,52に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁61を設け、排気管46における排気浄化装置50の上流側の排気通路と下流側の排気通路とを連結するバイパス通路81を設けると共に、排気浄化装置50と排気管46とを遮断すると共にこのバイパス通路81と連通する切換バルブ82,83とを設け、このバイパス通路81に電動ポンプ84を設けている。   As described above, in the exhaust gas purification apparatus for the hybrid vehicle of the third embodiment, the exhaust gas purification apparatus 50 including the first catalyst 51 and the second catalyst 52 that can store and reduce NOx in the exhaust gas in the exhaust pipe 46 is provided. In addition, a fuel addition valve 61 for supplying fuel as a reducing agent to each of the catalysts 51 and 52 is provided, and a bypass passage that connects the upstream exhaust passage and the downstream exhaust passage of the exhaust purification device 50 in the exhaust pipe 46 81 is provided, the exhaust purification device 50 and the exhaust pipe 46 are shut off, switching valves 82 and 83 communicating with the bypass passage 81 are provided, and an electric pump 84 is provided in the bypass passage 81.

従って、DE11が停止し、MG12及びMG13のみによるハイブリッド車両のEV走行時に、燃料添加弁57から所定量の燃料が噴射されて排気浄化装置50に到達すると、各切換バルブ82,83により排気管46と排気浄化装置50とを遮断すると共に、排気浄化装置50とバイパス通路81を連通してループ通路を形成し、電動ポンプ84の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、燃料を含む排気ガスが第1触媒51及び第2触媒52内で往復移動することとなる。その結果、第1触媒51及び第2触媒52内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料を有効的に活用して吸蔵したNOxが効率良く還元されることとなり、各触媒51,52から未浄化のNOx及び燃料が外部に排出されることはなく、触媒51,52の下流側に未浄化NOxやすり抜けた燃料を処理する補助的な触媒が不要となり、吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Accordingly, when the DE 11 is stopped and a predetermined amount of fuel is injected from the fuel addition valve 57 and reaches the exhaust purification device 50 during EV travel of the hybrid vehicle using only the MG 12 and MG 13, the exhaust pipe 46 is driven by the switching valves 82 and 83. And the exhaust gas purification device 50 are cut off, the exhaust gas purification device 50 and the bypass passage 81 are connected to form a loop passage, and the forward rotation and reverse rotation driving of the electric pump 84 are repeated, so that the exhaust gas containing fuel is It will reciprocate within the first catalyst 51 and the second catalyst 52. As a result, the fuel is sufficiently diffused in the first catalyst 51 and the second catalyst 52, and the NOx stored by effectively utilizing the fuel is efficiently reduced. Purified NOx and fuel are not discharged to the outside, and an auxiliary catalyst for treating the unpurified NOx and the fuel that has passed through the catalyst 51 and 52 becomes unnecessary, improving the reduction efficiency of the stored NOx catalyst. Thus, exhaust purification efficiency can be improved.

図6−1は、本発明の実施例4に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図、図6−2は、実施例4のハイブリッド車両における排気浄化装置の作用を説明する概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。   6-1 is a schematic configuration diagram of an exhaust purification device in a hybrid vehicle according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 6-2 is a schematic diagram for explaining the operation of the exhaust purification device in the hybrid vehicle of the fourth embodiment. . In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in the Example mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施例4のハイブリッド車両における排気浄化装置において、図6−1に示すように、排気管46には、第1触媒51と第2触媒52とからなる排気浄化装置50が設けられており、第1触媒51は、吸蔵還元型NOx触媒であり、第2触媒52は、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型NOx触媒である。そして、排気ポート33に燃料(還元剤)を噴射する燃料添加弁57が設けられており、第1触媒51及び第2触媒52のNOx吸蔵量が飽和量となったとき、この燃料添加弁57により燃料を噴射することで、排気ガス中の酸素濃度を低下して吸蔵したNOxを放出し、この放出したNOxを燃料により還元するようにしている。   In the exhaust emission control device in the hybrid vehicle of the fourth embodiment, as shown in FIG. 6A, the exhaust pipe 46 is provided with an exhaust emission control device 50 including a first catalyst 51 and a second catalyst 52. The first catalyst 51 is an NOx storage reduction catalyst, and the second catalyst 52 is an NOx storage reduction catalyst having a particulate filter. A fuel addition valve 57 for injecting fuel (reducing agent) to the exhaust port 33 is provided. When the NOx occlusion amounts of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 become saturated, this fuel addition valve 57 is provided. By injecting the fuel, the NOx occluded is released by reducing the oxygen concentration in the exhaust gas, and the released NOx is reduced by the fuel.

また、実施例3のハイブリッド車両における排気浄化装置では、燃料添加弁57から排気ポート33に所定量の燃料が還元剤として噴射され、この噴射された燃料が第1触媒51及び第2触媒52に到達したとき、この燃料をこの第1触媒51及び第2触媒52の近傍で往復移動する(攪拌手段)ようにしている。この場合、本実施例では、攪拌手段として、DE11の動弁機構を適用している。   In the exhaust emission control device for the hybrid vehicle of the third embodiment, a predetermined amount of fuel is injected as a reducing agent from the fuel addition valve 57 to the exhaust port 33, and the injected fuel is supplied to the first catalyst 51 and the second catalyst 52. When it reaches, this fuel is reciprocated in the vicinity of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 (stirring means). In this case, in this embodiment, the valve operating mechanism of DE11 is applied as the stirring means.

従って、図6−1及び図6−2に示すように、排気浄化装置50(第1触媒51及び第2触媒52)の再生時に、燃料添加弁57から所定量の燃料を噴射し、噴射された燃料が排気系に流れ込んでこの排気浄化装置50に到達した時点で、DE11を停止してMG12及びMG13のみによるハイブリッド車両のEV走行状態とすると共に、MG12によりクランクシャフト20を介してDE11の動弁機構に駆動力を伝達し、このクランクシャフト20の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、ピストンの往復移動により排気管46を通して排気圧を排気浄化装置50に作用させ、第1触媒51及び第2触媒52に到達した燃料を含んだ排気ガスを第1触媒51及び第2触媒52内で往復移動させる。これにより、再生する第1触媒51及び第2触媒52内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料が各触媒51,52に十分に接触し、吸蔵したNOxを効率良く還元することができ、各触媒51,52からの未浄化のNOx及び燃料の外部流出が抑制される。   Accordingly, as shown in FIGS. 6A and 6B, when the exhaust purification device 50 (the first catalyst 51 and the second catalyst 52) is regenerated, a predetermined amount of fuel is injected from the fuel addition valve 57 and injected. When the discharged fuel flows into the exhaust system and reaches the exhaust gas purification device 50, the DE 11 is stopped to bring the hybrid vehicle into an EV running state using only the MG 12 and the MG 13, and the MG 12 moves the DE 11 through the crankshaft 20. By transmitting driving force to the valve mechanism and repeating forward and reverse driving of the crankshaft 20, exhaust pressure is applied to the exhaust purification device 50 through the exhaust pipe 46 by reciprocating movement of the piston, and the first catalyst 51 and The exhaust gas containing the fuel that has reached the second catalyst 52 is reciprocated in the first catalyst 51 and the second catalyst 52. Thereby, the fuel is sufficiently diffused in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 to be regenerated, the fuel sufficiently contacts each catalyst 51, 52, and the stored NOx can be efficiently reduced, Outflow of unpurified NOx and fuel from each catalyst 51, 52 is suppressed.

このように実施例4のハイブリッド車両における排気浄化装置にあっては、排気管46に排気ガス中のNOxを吸蔵して還元可能な第1触媒51及び第2触媒52からなる排気浄化装置50を設けると共に、各触媒51,52に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁61を設け、DE11を停止したハイブリッド車両のEV走行時に、燃料添加弁57から噴射された所定量の燃料が排気浄化装置50に到達した時点で、MG12によりクランクシャフト20を介してDE11の動弁機構の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、排気圧により燃料を含んだ排気ガスを第1触媒51及び第2触媒52内で往復移動させるようにしている。   As described above, in the exhaust emission control device for the hybrid vehicle according to the fourth embodiment, the exhaust emission control device 50 including the first catalyst 51 and the second catalyst 52 that can store and reduce NOx in the exhaust gas in the exhaust pipe 46 is provided. In addition, a fuel addition valve 61 for supplying fuel as a reducing agent to each of the catalysts 51 and 52 is provided, and a predetermined amount of fuel injected from the fuel addition valve 57 is purified by exhaust during EV travel of the hybrid vehicle with the DE 11 stopped. When reaching the device 50, the MG 12 repeats the forward rotation and reverse rotation of the valve mechanism of the DE 11 via the crankshaft 20, so that the exhaust gas containing fuel is discharged from the first catalyst 51 and the second by the exhaust pressure. A reciprocal movement is made in the catalyst 52.

従って、DE11が停止し、ハイブリッド車両のEV走行時に、燃料を含む排気ガスが第1触媒51及び第2触媒52内で往復移動することとなり、この第1触媒51及び第2触媒52内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料を有効的に活用して吸蔵したNOxが効率良く還元されることとなり、各触媒51,52から未浄化のNOx及び燃料が外部に排出されることはなく、触媒51,52の下流側に未浄化NOxやすり抜けた燃料を処理する補助的な触媒が不要となり、吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Accordingly, the DE 11 is stopped, and the exhaust gas containing fuel reciprocates in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 when the hybrid vehicle is traveling on EV. The fuel in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 The NOx stored by effectively utilizing the fuel is efficiently reduced, and the unpurified NOx and fuel are not discharged to the outside from the catalysts 51 and 52. An auxiliary catalyst for treating the unpurified NOx and the fuel that has passed through is not required downstream of the catalysts 51 and 52, and the reduction efficiency of the stored NOx catalyst can be improved to improve the exhaust purification efficiency.

また、本実施例では、攪拌手段をDE11の動弁機構とし、この動弁機構を正転駆動及び逆転駆動することで、この燃料を含んだ排気ガスを排気浄化装置50内で往復移動させるようにしている。従って、既存の設備である動弁機構を利用することで、別途攪拌装置を搭載することなく容易に吸蔵したNOx触媒の還元効率を向上して排気浄化効率を向上することができる。   Further, in this embodiment, the stirring means is a valve mechanism of DE11, and the valve mechanism is driven to rotate forward and backward so that the exhaust gas containing the fuel is reciprocated in the exhaust purification device 50. I have to. Therefore, by utilizing a valve mechanism that is an existing facility, it is possible to improve the reduction efficiency of the NOx catalyst that has been occluded easily without installing a separate stirring device, thereby improving the exhaust purification efficiency.

なお、上述した各実施例では、還元剤供給手段としての燃料添加弁57をシリンダヘッドに設け、燃料を排気ポート33に噴射するようにしたが、装着位置はここに限らず、排気浄化装置50の上流側の排気系であればよい。前述した実施例3の場合、排気管46における排気浄化装置50の上流側とバイパス通路81の上流端部に、第1切換バルブ82とほぼ同位置に設けることで、第1触媒51及び第2触媒52の再生時に、各切換バルブ81,82を切り換えてから還元剤としての燃料を噴射することで、噴射された燃料の到達位置を推定する必要がなくなり、浄化効率を更に向上することができる。   In each of the above-described embodiments, the fuel addition valve 57 as the reducing agent supply means is provided in the cylinder head and the fuel is injected into the exhaust port 33. However, the mounting position is not limited to this, and the exhaust purification device 50 is not limited thereto. As long as it is an exhaust system on the upstream side. In the case of the third embodiment described above, the first catalyst 51 and the second catalyst 51 are provided by providing the exhaust pipe 46 on the upstream side of the exhaust purification device 50 and the upstream end of the bypass passage 81 at substantially the same position as the first switching valve 82. At the time of regeneration of the catalyst 52, by switching the switching valves 81 and 82 and then injecting fuel as a reducing agent, it is not necessary to estimate the arrival position of the injected fuel, and the purification efficiency can be further improved. .

また、各実施例では、排気浄化装置50を、吸蔵還元型NOx触媒としての第1触媒51と、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型NOx触媒としての第2触媒52とで構成したが、第1触媒は酸化触媒であってもよい。   In each of the embodiments, the exhaust purification device 50 includes the first catalyst 51 as the NOx storage reduction catalyst and the second catalyst 52 as the NOx storage reduction catalyst having the particulate filter. The catalyst may be an oxidation catalyst.

以上のように、本発明に係るハイブリッド車両における排気浄化装置は、排気系に供給された還元剤を吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動しながら処理するものであり、内燃機関と電気モータとを動力源として走行可能なハイブリッド車両に適用して有用である。   As described above, the exhaust emission control device in the hybrid vehicle according to the present invention processes the reductant supplied to the exhaust system while reciprocating in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst, and includes an internal combustion engine, an electric motor, It is useful when applied to a hybrid vehicle that can be driven using a power source.

本発明の実施例1に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust emission control device in a hybrid vehicle according to a first embodiment of the present invention. 実施例1のハイブリッド車両における排気浄化装置によるNOx還元処理を表すフローチャートである。3 is a flowchart showing NOx reduction processing by the exhaust purification device in the hybrid vehicle of the first embodiment. 実施例1の排気浄化装置が適用されたハイブリッド車両を表す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a hybrid vehicle to which an exhaust emission control device according to a first embodiment is applied. 本発明の実施例2に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exhaust gas purification apparatus in the hybrid vehicle which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exhaust gas purification apparatus in the hybrid vehicle which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係るハイブリッド車両における排気浄化装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exhaust gas purification apparatus in the hybrid vehicle which concerns on Example 4 of this invention. 実施例4のハイブリッド車両における排気浄化装置の作用を説明するための概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the operation of an exhaust emission control device in a hybrid vehicle of a fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11 ディーゼルエンジン、DE(内燃機関)
12,13 モータジェネレータ、MG(電気モータ)
14 動力分配機構(プラネタリギヤユニット)
19 バッテリ
22 エンジンECU(通過時期推定手段)
27 モータECU
28 メインECU
29 バッテリECU
37 吸気管(吸気通路)
39 スロットルバルブ
46 排気管(排気通路)
47 電動アシストターボ過給機(攪拌手段)
50 排気浄化装置
51 第1触媒(吸蔵還元型NOx触媒)
52 第2触媒(吸蔵還元型NOx触媒)
57 燃料添加弁(還元剤供給手段)
71 容積室(攪拌手段)
72 ピストン(攪拌手段)
73 アクチュエータ(攪拌手段)
74 シャッタバルブ(攪拌手段)
81 バイパス通路(循環手段)
82,83 切換バルブ(循環手段)
84 電動ポンプ(循環手段)
11 Diesel engine, DE (internal combustion engine)
12, 13 Motor generator, MG (electric motor)
14 Power distribution mechanism (planetary gear unit)
19 Battery 22 Engine ECU (passing time estimation means)
27 Motor ECU
28 Main ECU
29 Battery ECU
37 Intake pipe (intake passage)
39 Throttle valve 46 Exhaust pipe (exhaust passage)
47 Electric assist turbocharger (stirring means)
50 Exhaust purification device 51 First catalyst (NOx storage reduction catalyst)
52 2nd catalyst (NOx storage reduction catalyst)
57 Fuel addition valve (reducing agent supply means)
71 Volume chamber (stirring means)
72 piston (stirring means)
73 Actuator (stirring means)
74 Shutter valve (stirring means)
81 Bypass passage (circulation means)
82, 83 Switching valve (circulation means)
84 Electric pump (circulation means)

Claims (6)

内燃機関と電気モータとを動力源として走行可能なハイブリッド車両において、前記内燃機関の排気通路に設けられて排気ガス中のNOxを吸蔵して還元可能な吸蔵還元型NOx触媒と、前記吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記電気モータによる車両走行時に前記還元剤供給手段により供給された還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させる攪拌手段とを具えたことを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。   In a hybrid vehicle capable of running using an internal combustion engine and an electric motor as a power source, a storage reduction type NOx catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and capable of storing and reducing NOx in exhaust gas, and the storage reduction type A reducing agent supplying means for supplying a reducing agent to the NOx catalyst; and an agitating means for reciprocating the reducing agent supplied by the reducing agent supplying means in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst when the vehicle is driven by the electric motor. An exhaust emission control device for a hybrid vehicle characterized by the above. 請求項1に記載のハイブリッド車両における排気浄化装置において、前記攪拌手段は、吸気通路及び前記排気通路に設けられた電動アシストターボ過給機を有し、前記電動アシストターボ過給機の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させることを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。   2. The exhaust gas purification apparatus for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the stirring unit includes an electric assist turbocharger provided in the intake passage and the exhaust passage, An exhaust emission control device for a hybrid vehicle, wherein the reductant is reciprocated in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst by repeating reverse rotation. 請求項2に記載のハイブリッド車両における排気浄化装置において、前記攪拌手段は、前記排気通路における前記吸蔵還元型NOx触媒の下流側に設けられたシャッタバルブを有し、前記シャッタバルブにより前記排気通路を閉止した状態で前記電動アシストターボ過給機の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させることを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。   3. The exhaust gas purification apparatus for a hybrid vehicle according to claim 2, wherein the agitation unit includes a shutter valve provided on a downstream side of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage, and the exhaust passage is opened by the shutter valve. An exhaust emission control device in a hybrid vehicle, wherein the reducing agent is reciprocated in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst by repeating forward and reverse rotations of the electrically assisted turbocharger in a closed state. 請求項1に記載のハイブリッド車両における排気浄化装置において、前記攪拌手段は、前記排気通路における前記吸蔵還元型NOx触媒の上流側または下流側に設けられた容積室と、前記容積室に設けられたピストンと、前記ピストンを駆動するアクチュエータと、前記排気通路における前記吸蔵還元型NOx触媒及び前記容積室の下流側に設けられたシャッタバルブとを有し、前記シャッタバルブにより前記排気通路を閉止した状態で前記アクチュエータにより前記ピストンを往復駆動することで、還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させることを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。   2. The exhaust gas purification apparatus for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the stirring unit is provided in a volume chamber provided upstream or downstream of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage, and in the volume chamber. A piston, an actuator for driving the piston, and the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage and a shutter valve provided on the downstream side of the volume chamber, the exhaust passage being closed by the shutter valve The exhaust purification apparatus in a hybrid vehicle is characterized in that the reductant is reciprocated in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst by reciprocating the piston by the actuator. 請求項1に記載のハイブリッド車両における排気浄化装置において、前記攪拌手段は、前記吸蔵還元型NOx触媒の上流側の排気通路と下流側の排気通路とを連結するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられた電動ポンプと、前記吸蔵還元型NOx触媒の上流側の排気通路及び下流側の排気通路を遮断すると共に前記吸蔵還元型NOx触媒と前記バイパス通路とを連通する切換バルブとを有し、前記切換バルブにより前記排気通路を遮断すると共に前記バイパス通路を連通した状態で前記電動ポンプの正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させることを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。   2. The exhaust gas purification apparatus for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the stirring unit is provided in a bypass passage that connects an upstream exhaust passage and a downstream exhaust passage of the NOx storage reduction catalyst, and the bypass passage. And a switching valve that shuts off the upstream exhaust passage and the downstream exhaust passage of the NOx storage reduction catalyst and communicates the NOx storage reduction catalyst with the bypass passage, The reductant is reciprocated in the vicinity of the NOx storage reduction catalyst by shutting off the exhaust passage by a switching valve and repeating forward and reverse rotation of the electric pump in a state where the bypass passage is communicated. An exhaust purification device for a hybrid vehicle. 請求項1に記載のハイブリッド車両における排気浄化装置において、前記攪拌手段は、前記内燃機関の動弁機構を有し、前記動弁機構の正転及び逆転を繰り返すことで、還元剤を前記吸蔵還元型NOx触媒の近傍で往復移動させることを特徴とするハイブリッド車両における排気浄化装置。   2. The exhaust gas purification apparatus for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the agitation unit includes a valve operating mechanism of the internal combustion engine, and repeats normal rotation and reverse rotation of the valve operating mechanism, whereby the reducing agent is stored and reduced. An exhaust emission control device for a hybrid vehicle, wherein the exhaust gas purification device reciprocates in the vicinity of a NOx catalyst.
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