JP2011202511A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

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Takamitsu Asanuma
孝充 浅沼
Yuichi Sofue
優一 祖父江
Daichi Imai
大地 今井
Yasushi Sugawara
康 菅原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device of an internal combustion engine that includes an adsorbing part for adsorbing unburned hydrocarbon and has superior clean-up performance.SOLUTION: This exhaust emission control device of an internal combustion engine includes the adsorbing part, which adsorbs the unburned hydrocarbon contained in the exhaust gas when the temperature is less than a discharge temperature, and releases the adsorbed unburned hydrocarbon when the temperature exceeds a release temperature. The exhaust emission control device performs a second temperature raising control for raising the temperature of the adsorbing part to a second temperature higher than a first temperature while the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the adsorbing part is lean after a first temperature raising control is performed several times for raising the temperature of adsorbing part to the first temperature while the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the adsorbing part is lean.

Description

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

ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関の排気ガスには、例えば、一酸化炭素(CO)、未燃燃料(HC)、窒素酸化物(NO)または粒子状物質(PM:Particulate Matter)などの成分が含まれている。内燃機関の排気浄化装置は、これらの成分を浄化するために排気処理装置を備える。 Examples of exhaust gas from internal combustion engines such as diesel engines and gasoline engines include carbon monoxide (CO), unburned fuel (HC), nitrogen oxide (NO X ), and particulate matter (PM). Contains ingredients. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine includes an exhaust gas processing device for purifying these components.

排気ガスに含まれる成分のうち、窒素酸化物は、窒素酸化物を還元する排気処理装置により浄化される。粒子状物質は、粒子状物質を捕集する排気処理装置により除去される。機関本体から排出された一酸化炭素および未燃燃料は、これらの物質を酸化するための排気処理装置により浄化される。例えば、機関排気通路には、酸化触媒または三元触媒が配置される。   Of the components contained in the exhaust gas, nitrogen oxides are purified by an exhaust treatment device that reduces the nitrogen oxides. The particulate matter is removed by an exhaust treatment device that collects the particulate matter. Carbon monoxide and unburned fuel discharged from the engine body are purified by an exhaust treatment device for oxidizing these substances. For example, an oxidation catalyst or a three-way catalyst is disposed in the engine exhaust passage.

特開平05−231134号公報においては、吸着剤チャンバー内において、未燃炭化水素を吸着する吸着剤の上流側及び下流側の端部に水分吸収材を配置するとともに、エンジンの定常状態において、コーキングにより吸着剤に付着した炭素を燃焼させるのに十分な高温時に、空気供給装置から吸着剤チャンバー内に空気を供給できるようにしたエンジン排気浄化システムが開示されている。このシステムにおいては、炭化水素の浄化率が向上し、かつ長期にわたって、繰り返し使用可能となることが開示されている。   In Japanese Patent Laid-Open No. 05-231134, in the adsorbent chamber, moisture absorbents are disposed at the upstream and downstream ends of the adsorbent that adsorbs unburned hydrocarbons, and in a steady state of the engine, caulking is performed. Thus, an engine exhaust purification system is disclosed in which air can be supplied into the adsorbent chamber from the air supply device at a high temperature sufficient to burn carbon adhering to the adsorbent. In this system, it is disclosed that the purification rate of hydrocarbons is improved and that it can be used repeatedly over a long period of time.

特開平05−231134号公報JP 05-231134 A

酸化触媒は、所定の活性化温度未満では十分な酸化反応を示さずに、所定の活性化温度以上になると十分な酸化反応を示す特性を有する。すなわち、酸化触媒は、所定の浄化率を達成できる活性化温度を有する。冷間始動時等の酸化触媒が活性化温度未満の場合には、流入する一酸化炭素や未燃炭化水素は、十分に酸化されずに酸化触媒をすり抜ける。このために、酸化触媒の上流側において、所定の温度未満では未燃炭化水素を吸着する吸着材を配置することが提案されている。   The oxidation catalyst does not exhibit a sufficient oxidation reaction below a predetermined activation temperature, and has a characteristic of exhibiting a sufficient oxidation reaction above a predetermined activation temperature. That is, the oxidation catalyst has an activation temperature that can achieve a predetermined purification rate. When the oxidation catalyst at the time of cold start or the like is below the activation temperature, the inflowing carbon monoxide and unburned hydrocarbon pass through the oxidation catalyst without being sufficiently oxidized. For this reason, it has been proposed to dispose an adsorbent adsorbing unburned hydrocarbons below the predetermined temperature on the upstream side of the oxidation catalyst.

酸化触媒の上流側に吸着材が配置されている排気浄化装置では、酸化触媒の温度が活性化温度になるまでの低温域では、吸着材により未燃炭化水素を吸着することにより、排気ガス中から未燃炭化水素を除去する。一方で、吸着材および酸化触媒が高温になると、吸着材が吸着していた未燃炭化水素を放出すると共に、酸化触媒により放出した未燃炭化水素を酸化することができる。   In an exhaust purification system in which an adsorbent is arranged upstream of the oxidation catalyst, in the exhaust gas, the adsorbent adsorbs unburned hydrocarbons in the low temperature range until the temperature of the oxidation catalyst reaches the activation temperature. To remove unburned hydrocarbons. On the other hand, when the adsorbent and the oxidation catalyst reach a high temperature, the unburned hydrocarbon adsorbed by the adsorbent can be released and the unburned hydrocarbon released by the oxidation catalyst can be oxidized.

上記の特開平05−231134号公報においては、エンジンが定常状態になって排気温度が上昇すると、空気供給装置により空気を吸着剤へ供給し、吸着剤に付着しているススあるいはコーキングにより吸着している炭素を燃焼するエンジン排気浄化システムが開示されている。しかしながら、エンジンの定常状態において空気を供給するのみでは、吸着材の回復が不十分な場合があった。   In the above Japanese Patent Laid-Open No. 05-231134, when the engine is in a steady state and the exhaust temperature rises, air is supplied to the adsorbent by the air supply device and adsorbed by the soot or coking adhered to the adsorbent. An engine exhaust purification system that burns carbon is disclosed. However, the recovery of the adsorbent may be insufficient only by supplying air in the steady state of the engine.

たとえば、内燃機関の通常運転中には吸着材の温度が十分に上昇せずに、吸着材に吸着している炭化水素を十分に放出することができない場合があった。また、吸着材に吸着している炭化水素は、所定の温度以上で所定の時間が経過すると、コーキングが生じて炭素に変換される。すなわち、炭素の形態で吸着材に保持される場合がある。このような、炭化水素が改質されて保持されている炭素の放出温度は、炭化水素の放出温度よりも高く、内燃機関の通常運転時には十分に放出することができない場合があった。   For example, during normal operation of an internal combustion engine, the temperature of the adsorbent does not rise sufficiently, and hydrocarbons adsorbed on the adsorbent may not be released sufficiently. Further, the hydrocarbon adsorbed on the adsorbent is coked and converted into carbon when a predetermined time elapses above a predetermined temperature. That is, the adsorbent may be held in the form of carbon. The release temperature of carbon in which hydrocarbons are reformed and held is higher than the release temperature of hydrocarbons, and in some cases, they could not be released sufficiently during normal operation of the internal combustion engine.

この結果、排気浄化装置の使用を継続すると、吸着材に炭化水素やコーキングにより生成された炭素が蓄積し、未燃炭化水素の吸着能力が低下していくという問題があった。すなわち、内燃機関の冷間始動時等の吸着材および酸化触媒が低温のときに、吸着材により排気ガスから十分に未燃炭化水素を除去できない虞があった。   As a result, if the use of the exhaust purification device is continued, there is a problem that hydrocarbons and carbon generated by coking accumulate in the adsorbent, and the adsorption ability of unburned hydrocarbons decreases. That is, when the adsorbent and the oxidation catalyst are cold at the time of cold start of the internal combustion engine or the like, there is a possibility that the unburned hydrocarbon cannot be sufficiently removed from the exhaust gas by the adsorbent.

本発明は、未燃炭化水素を吸着する吸着部を備え、優れた浄化性能を有する内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that includes an adsorption portion that adsorbs unburned hydrocarbons and has excellent purification performance.

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、排気ガスに含まれる未燃炭化水素を放出温度未満では吸着し、放出温度以上になると吸着した炭化水素を放出する吸着部を備える。吸着部に流入する排気ガスの空燃比がリーンの状態で吸着部を第1の温度まで昇温する第1の昇温制御を複数回行った後に、吸着部に流入する排気ガスの空燃比がリーンの状態で第1の温度よりも高い第2の温度まで吸着部を昇温する第2の昇温制御を行う。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention includes an adsorption unit that adsorbs unburned hydrocarbons contained in exhaust gas at a temperature lower than the release temperature and releases the adsorbed hydrocarbons at a temperature equal to or higher than the release temperature. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the adsorbing portion is changed after the first temperature increase control for raising the temperature of the adsorbing portion to the first temperature is performed a plurality of times while the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the adsorbing portion is lean. In the lean state, second temperature rise control is performed to raise the temperature of the adsorption portion to a second temperature higher than the first temperature.

上記発明においては、通常運転時の吸着部の吸着能力を検出する第1の吸着能力検出手段と、第1の昇温制御を行った後に吸着部の吸着能力を検出する第2の吸着能力検出手段とを備え、通常運転時において、第1の吸着能力検出手段により吸着能力を検出し、検出した吸着能力が第1の判定値未満の場合には、吸着部に吸着している炭化水素を放出させる第1の温度以上に昇温する第1の昇温制御を行うことにより吸着能力を回復し、第1の昇温制御の後に第2の吸着能力検出手段により吸着能力を検出し、検出した吸着能力が第1の判定値よりも大きな第2の判定値未満の場合には、コーキングにより生成された炭素を放出させる第2の温度以上に昇温する第2の昇温制御を行うことが好ましい。   In the above invention, the first adsorption capacity detecting means for detecting the adsorption capacity of the adsorption section during normal operation and the second adsorption capacity detection for detecting the adsorption capacity of the adsorption section after performing the first temperature rise control. Means for detecting the adsorption capacity by the first adsorption capacity detection means during normal operation, and if the detected adsorption capacity is less than the first determination value, the hydrocarbon adsorbed on the adsorption unit is removed. The adsorption capacity is recovered by performing the first temperature rise control for raising the temperature to a temperature higher than the first temperature to be released, and the adsorption ability is detected by the second adsorption ability detection means after the first temperature rise control, and the detection is performed. When the absorbed capacity is less than the second determination value larger than the first determination value, the second temperature increase control is performed to increase the temperature to a second temperature or higher at which carbon generated by coking is released. Is preferred.

上記発明においては、未燃炭化水素を酸化するための酸化部を備え、酸化部は、機関排気通路において吸着部よりも下流側に配置され、または、吸着部と一体的に形成されていることが好ましい。   In the above invention, an oxidation part for oxidizing unburned hydrocarbons is provided, and the oxidation part is disposed downstream of the adsorption part in the engine exhaust passage, or is formed integrally with the adsorption part. Is preferred.

上記発明においては、第1の吸着能力検出手段および第2の吸着能力検出手段のうち少なくとも一方の吸着能力検出手段は、酸化部の温度が炭化水素を酸化できる温度よりも低い温度のときに、一酸化炭素の酸化による酸化触媒の温度上昇幅を検出し、温度上昇幅が予め定められた上昇幅判定値より小さい場合には、吸着部の吸着能力が判定値未満であると判断することが好ましい。   In the above invention, at least one of the first adsorbing capacity detecting means and the second adsorbing capacity detecting means is such that the temperature of the oxidation part is lower than the temperature at which the hydrocarbon can be oxidized. When the temperature increase width of the oxidation catalyst due to the oxidation of carbon monoxide is detected and the temperature increase width is smaller than a predetermined increase width determination value, it may be determined that the adsorption capacity of the adsorption portion is less than the determination value. preferable.

本発明によれば、未燃炭化水素を吸着する吸着部を備え、優れた浄化性能を有する内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine provided with the adsorption | suction part which adsorb | sucks an unburned hydrocarbon and having the outstanding purification performance can be provided.

実施の形態1における内燃機関の概略図である。1 is a schematic diagram of an internal combustion engine in a first embodiment. 実施の形態1における第1の排気処理装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a first exhaust treatment device in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における第1の排気処理装置の拡大概略断面図である。3 is an enlarged schematic cross-sectional view of a first exhaust treatment device in Embodiment 1. FIG. 吸着材に吸着した炭化水素およびコーキングが生じた炭素を説明する拡大概略断面図である。It is an expanded schematic sectional drawing explaining the carbon which the hydrocarbon adsorb | sucked to the adsorbent, and coking produced. 吸着部をすり抜けて酸化部に流入する未燃炭化水素の濃度と一酸化炭素の浄化率との関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between the density | concentration of the unburned hydrocarbon which passes through an adsorption | suction part, and flows in into an oxidation part, and the purification rate of carbon monoxide. 吸着部の温度と吸着部からの放出成分の濃度との関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between the temperature of an adsorption | suction part and the density | concentration of the discharge | release component from an adsorption | suction part. 実施の形態1における運転制御のフローチャートである。3 is a flowchart of operation control in the first embodiment. 吸着材の吸着能力を検出するときの酸化部の温度変化を説明するグラフである。It is a graph explaining the temperature change of the oxidation part when detecting the adsorption capacity of an adsorbent. 通常運転時における噴射パターンの説明図である。It is explanatory drawing of the injection pattern at the time of normal driving | operation. 吸着部に供給する未燃炭化水素を増加するときの噴射パターンの説明図である。It is explanatory drawing of an injection pattern when increasing the unburned hydrocarbon supplied to an adsorption | suction part. 吸着部を昇温するときの噴射パターンの説明図である。It is explanatory drawing of the injection pattern when heating up an adsorption | suction part. 実施の形態1における運転制御のタイムチャートである。3 is a time chart of operation control in the first embodiment. 実施の形態1における運転制御を行いながら長距離を走行したときの一酸化炭素の浄化率のグラフである。4 is a graph of the purification rate of carbon monoxide when traveling a long distance while performing operation control in the first embodiment. 実施の形態1における第2の排気処理装置の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a second exhaust treatment device in the first embodiment. 単位時間あたりに機関本体から排出される未燃炭化水素量のマップである。It is a map of the amount of unburned hydrocarbons discharged from the engine body per unit time. 実施の形態1における第3の排気処理装置の拡大概略断面図である。FIG. 4 is an enlarged schematic cross-sectional view of a third exhaust treatment device in the first embodiment. 実施の形態1における第4の排気処理装置の拡大概略断面図である。FIG. 6 is an enlarged schematic cross-sectional view of a fourth exhaust treatment device in the first embodiment. 実施の形態2における運転制御のフローチャートである。6 is a flowchart of operation control in the second embodiment.

(実施の形態1)
図1から図17を参照して、実施の形態1における内燃機関の排気浄化装置について説明する。本実施の形態における内燃機関は、車両に配置されている。本実施の形態においては、圧縮着火式のディーゼルエンジンを例に取り上げて説明する。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1 to 17, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in the first embodiment will be described. The internal combustion engine in the present embodiment is arranged in a vehicle. In the present embodiment, a compression ignition type diesel engine will be described as an example.

図1に、本実施の形態における内燃機関の全体図を示す。内燃機関は、機関本体1を備える。また、内燃機関は、機関本体1から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置を備える。機関本体1は、各気筒としての燃焼室2と、それぞれの燃焼室2に燃料を噴射するための電子制御式の燃料噴射弁3と、吸気マニホールド4と、排気マニホールド5とを含む。   FIG. 1 shows an overall view of an internal combustion engine in the present embodiment. The internal combustion engine includes an engine body 1. The internal combustion engine also includes an exhaust purification device that purifies exhaust gas discharged from the engine body 1. The engine body 1 includes a combustion chamber 2 as each cylinder, an electronically controlled fuel injection valve 3 for injecting fuel into each combustion chamber 2, an intake manifold 4, and an exhaust manifold 5.

吸気マニホールド4は、吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結されている。コンプレッサ7aの入口は、吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に連結されている。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置されている。更に、吸気ダクト6には、吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置されている。図1に示される実施例では、機関冷却水が冷却装置11に導かれている。機関冷却水によって吸入空気が冷却される。   The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6. An inlet of the compressor 7 a is connected to an air cleaner 9 via an intake air amount detector 8. A throttle valve 10 driven by a step motor is disposed in the intake duct 6. Further, the intake duct 6 is provided with a cooling device 11 for cooling the intake air flowing through the intake duct 6. In the embodiment shown in FIG. 1, engine cooling water is guided to the cooling device 11. The intake air is cooled by the engine cooling water.

排気マニホールド5は、排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結されている。本実施の形態における排気浄化装置は、機関本体1から排出される未燃燃料(未燃炭化水素)および一酸化炭素等の酸化すべき物質を酸化するための排気処理装置13を備える。排気処理装置13は、排気タービン7bの出口に排気管12を介して連結されている。排気処理装置13の下流の機関排気通路内には排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ16が配置されている。排気ガスは、矢印100に示すように機関排気通路に沿って流れる。   The exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7. The exhaust emission control device in the present embodiment includes an exhaust treatment device 13 for oxidizing unburned fuel (unburned hydrocarbon) discharged from the engine body 1 and substances to be oxidized such as carbon monoxide. The exhaust treatment device 13 is connected to the outlet of the exhaust turbine 7b via the exhaust pipe 12. A particulate filter 16 for collecting particulate matter in the exhaust gas is disposed in the engine exhaust passage downstream of the exhaust treatment device 13. The exhaust gas flows along the engine exhaust passage as indicated by an arrow 100.

排気マニホールド5と吸気マニホールド4との間には、排気ガス再循環(EGR)を行うためにEGR通路18が配置されている。EGR通路18には電子制御式のEGR制御弁19が配置されている。また、EGR通路18にはEGR通路18内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置20が配置されている。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置20内に導かれている。機関冷却水によってEGRガスが冷却される。   An EGR passage 18 is arranged between the exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 for exhaust gas recirculation (EGR). An electronically controlled EGR control valve 19 is disposed in the EGR passage 18. The EGR passage 18 is provided with a cooling device 20 for cooling the EGR gas flowing through the EGR passage 18. In the embodiment shown in FIG. 1, engine cooling water is introduced into the cooling device 20. The EGR gas is cooled by the engine cooling water.

それぞれの燃料噴射弁3は、燃料供給管21を介してコモンレール22に連結されている。コモンレール22は、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ23を介して燃料タンク24に連結されている。燃料タンク24に貯蔵される燃料は、燃料ポンプ23によってコモンレール22内に供給される。コモンレール22内に供給された燃料は、それぞれの燃料供給管21を介して燃料噴射弁3に供給される。   Each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 22 via a fuel supply pipe 21. The common rail 22 is connected to a fuel tank 24 via an electronically controlled variable discharge amount fuel pump 23. The fuel stored in the fuel tank 24 is supplied into the common rail 22 by the fuel pump 23. The fuel supplied into the common rail 22 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 21.

電子制御ユニット30は、デジタルコンピュータを含む。本実施の形態における電子制御ユニット30は、排気浄化装置の制御装置として機能する。電子制御ユニット30は、双方性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を含む。   The electronic control unit 30 includes a digital computer. The electronic control unit 30 in the present embodiment functions as a control device for the exhaust purification device. The electronic control unit 30 includes a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36 that are connected to each other by a bidirectional bus 31.

ROM32は、読み込み専用の記憶装置である。ROM32には、制御を行なうための必要なマップ等の情報が予め記憶されている。CPU34は、任意の演算や判別を行なうことができる。RAM33は、読み書きが可能な記憶装置である。RAM33は、運転履歴などの情報を保存したり、演算結果を一時的に保存したりすることができる。   The ROM 32 is a read-only storage device. The ROM 32 stores in advance information such as a map necessary for control. The CPU 34 can perform arbitrary calculations and determinations. The RAM 33 is a readable / writable storage device. The RAM 33 can store information such as an operation history and can temporarily store calculation results.

パティキュレートフィルタ16の下流には、パティキュレートフィルタ16の温度を検出するための温度センサ26が配置されている。パティキュレートフィルタ16には、パティキュレートフィルタ16の前後差圧を検出するための差圧センサ28が取付けられている。これらの温度センサ26、差圧センサ28および吸入空気量検出器8の出力信号は、それぞれ対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。   A temperature sensor 26 for detecting the temperature of the particulate filter 16 is disposed downstream of the particulate filter 16. A differential pressure sensor 28 for detecting the differential pressure across the particulate filter 16 is attached to the particulate filter 16. The output signals of the temperature sensor 26, the differential pressure sensor 28, and the intake air amount detector 8 are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 37, respectively.

アクセルペダル40には、アクセルペダル40の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続されている。負荷センサ41の出力電圧は、対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35には、クランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続されている。クランク角センサ42の出力により、機関本体1の回転数を検出することができる。   A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40. The output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 °. From the output of the crank angle sensor 42, the rotational speed of the engine body 1 can be detected.

一方、出力ポート36は、対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10の駆動用ステップモータ、EGR制御弁19および燃料ポンプ23に接続されている。この様に、燃料噴射弁3およびスロットル弁10等は、電子制御ユニット30により制御されている。   On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 3, the step motor for driving the throttle valve 10, the EGR control valve 19, and the fuel pump 23 through corresponding drive circuits 38. Thus, the fuel injection valve 3 and the throttle valve 10 are controlled by the electronic control unit 30.

パティキュレートフィルタ16は、排気ガス中に含まれる炭素微粒子、サルフェート等のイオン系微粒子等の粒子状物質(パティキュレート)を除去するフィルタである。パティキュレートフィルタは、例えば、ハニカム構造を有し、ガスの流れ方向に伸びる複数の流路を有する。複数の流路において、下流端が封止された流路と上流端が封止された流路とが交互に形成されている。流路の隔壁は、コーディエライトのような多孔質材料で形成されている。この隔壁を排気ガスが通過するときにパティキュレートが捕捉される。パティキュレートフィルタ16に次第に堆積する粒子状物質は、空気過剰の雰囲気中で温度を上昇することにより酸化されて除去される。   The particulate filter 16 is a filter that removes particulate matter (particulates) such as carbon particulates and ionic particulates such as sulfate contained in the exhaust gas. The particulate filter has, for example, a honeycomb structure and has a plurality of flow paths extending in the gas flow direction. In the plurality of channels, the channels whose downstream ends are sealed and the channels whose upstream ends are sealed are alternately formed. The partition walls of the flow path are formed of a porous material such as cordierite. Particulates are captured when the exhaust gas passes through the partition walls. Particulate matter that gradually accumulates on the particulate filter 16 is oxidized and removed by raising the temperature in an atmosphere of excess air.

本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置は、排気処理装置13に加えて、パティキュレートフィルタ16を備えるが、この形態に限られず、排気処理装置13に加えて他の排気処理装置が配置されていても構わない。たとえば、排気浄化装置は、排気ガスに含まれるNOを浄化するNO吸蔵還元触媒(NSR)を備えていても構わない。NO吸蔵還元触媒は、たとえば、排気処理装置13とパティキュレートフィルタ16との間に配置することができる。 Although the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in the present embodiment includes a particulate filter 16 in addition to the exhaust gas processing apparatus 13, the present invention is not limited thereto, and other exhaust gas processing apparatuses are arranged in addition to the exhaust gas processing apparatus 13. It does not matter. For example, the exhaust purification device may include a NO X storage reduction catalyst (NSR) that purifies NO X contained in the exhaust gas. The NO X storage reduction catalyst can be disposed, for example, between the exhaust treatment device 13 and the particulate filter 16.

NO吸蔵還元触媒は、機関本体から排出される排気ガスに含まれるNOを一時的に吸蔵して、吸蔵したNOを放出するときにNに変換する。NO吸蔵還元触媒は、基体上に例えば酸化アルミニウムを含む触媒担体が担持されている。触媒担体の表面上には貴金属で形成された触媒粒子が分散して担持されている。また、触媒担体の表面上にはNO吸収剤の層が形成されている。触媒粒子としては、例えば白金Ptが用いられる。NO吸収剤を構成する成分としては、例えばバリウムBaのようなアルカリ土類が用いられている。 The NO X storage reduction catalyst temporarily stores NO X contained in the exhaust gas discharged from the engine body, and converts it to N 2 when releasing the stored NO X. In the NO X storage reduction catalyst, a catalyst carrier containing, for example, aluminum oxide is supported on a substrate. Catalyst particles formed of a noble metal are dispersed and supported on the surface of the catalyst carrier. In addition, a layer of NO X absorbent is formed on the surface of the catalyst carrier. For example, platinum Pt is used as the catalyst particles. As a component constituting the NO X absorbent, an alkaline earth such as barium Ba is used.

本発明においては、機関吸気通路、燃焼室、または機関排気通路に供給された排気ガスの空気および燃料(炭化水素)の比を排気ガスの空燃比(A/F)と称する。排気ガスの空燃比がリーンのとき(理論空燃比より大きなとき)には、排気ガス中に含まれるNOが酸化されてNO吸収剤に吸蔵される。これに対して、排気ガスの空燃比がリッチのとき、または理論空燃比になると、NO吸収剤に吸蔵されているNOが放出される。放出されたNOは、排気ガスに含まれる未燃燃料や一酸化炭素等によってNに還元される。 In the present invention, the ratio of the air and fuel (hydrocarbon) of the exhaust gas supplied to the engine intake passage, the combustion chamber, or the engine exhaust passage is referred to as the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas. By the time the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (greater time than the stoichiometric air-fuel ratio), NO contained in the exhaust gas is occluded in the oxidized the NO X absorbent. In contrast, the air-fuel ratio of the exhaust gas when the rich or becomes the stoichiometric air-fuel ratio, NO X which is stored in the NO X absorbent is released. The released NO X is reduced to N 2 by unburned fuel, carbon monoxide or the like contained in the exhaust gas.

図2に、本実施の形態における第1の排気処理装置の拡大概略断面図を示す。本実施の形態における第1の排気処理装置13は、排気ガスの流れ方向に沿った複数の通路を有する。第1の排気処理装置13は、排気ガスの流れ方向の途中で分割されている。第1の排気処理装置13は、未燃炭化水素を吸着するための吸着材13aと、未燃炭化水素および一酸化炭素を酸化するための酸化触媒13bとを含む。吸着材13aと酸化触媒13bとの間には、吸着材13aの温度を検出するための温度センサ29が配置されている。また、酸化触媒13bの下流には、酸化触媒13bの温度を検出するための温度センサ27が配置されている。これらの温度センサ27,29の出力信号は、それぞれが電子制御ユニット30のAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。   FIG. 2 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the first exhaust treatment apparatus in the present embodiment. The first exhaust treatment device 13 in the present embodiment has a plurality of passages along the flow direction of the exhaust gas. The first exhaust treatment device 13 is divided in the middle of the exhaust gas flow direction. The first exhaust treatment device 13 includes an adsorbent 13a for adsorbing unburned hydrocarbons and an oxidation catalyst 13b for oxidizing unburned hydrocarbons and carbon monoxide. A temperature sensor 29 for detecting the temperature of the adsorbent 13a is disposed between the adsorbent 13a and the oxidation catalyst 13b. Further, a temperature sensor 27 for detecting the temperature of the oxidation catalyst 13b is disposed downstream of the oxidation catalyst 13b. The output signals of these temperature sensors 27 and 29 are each input to the input port 35 via the AD converter 37 of the electronic control unit 30.

図3に、本実施の形態における第1の排気処理装置の拡大概略断面図を示す。図3は、吸着材13aと酸化触媒13bとの境界の部分の拡大概略断面図である。吸着材13aおよび酸化触媒13bのそれぞれは基材55を備える。本実施の形態における基材55は、複数の流路を有し、ハニカム構造に形成されている。基材55は、例えば、コーディエライト、またはSiCなどのモノリス基材で形成されている。   FIG. 3 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the first exhaust treatment apparatus in the present embodiment. FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of a boundary portion between the adsorbent 13a and the oxidation catalyst 13b. Each of the adsorbent 13 a and the oxidation catalyst 13 b includes a base material 55. The substrate 55 in the present embodiment has a plurality of flow paths and is formed in a honeycomb structure. The substrate 55 is formed of a monolith substrate such as cordierite or SiC, for example.

吸着材13aの基材55の表面には、吸着部51が形成されている。吸着部51は、基材55の複数の流路に形成されている。吸着部51は、機関排気通路に沿って層状に形成されている。吸着部51は、未燃炭化水素を吸着する機能を有する。本実施の形態における吸着部51は、担持体60およびベータ(β)ゼオライト粒子61を含む。担持体60は、例えば酸化アルミニウム(アルミナ:Al)などの多孔質酸化物粉末を含む。担持体60およびベータゼオライト粒子61は、たとえばバインダーにより基材55に支持されている。吸着部51は、ゼオライトを含むことが好ましい。ゼオライトとしては、ベータゼオライトの他に、ZSM5およびモルデナイト(MOR)等の任意のゼオライトを用いることができる。なお、吸着部としては、この形態に限られず、未燃炭化水素を吸着可能なように形成されていれば構わない。 An adsorption part 51 is formed on the surface of the base material 55 of the adsorbent 13a. The adsorption part 51 is formed in a plurality of flow paths of the base material 55. The adsorbing part 51 is formed in layers along the engine exhaust passage. The adsorption part 51 has a function of adsorbing unburned hydrocarbons. The adsorption part 51 in the present embodiment includes a support 60 and beta (β) zeolite particles 61. The carrier 60 includes a porous oxide powder such as aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ). The carrier 60 and the beta zeolite particles 61 are supported on the base material 55 by, for example, a binder. The adsorption part 51 preferably contains zeolite. As the zeolite, in addition to beta zeolite, any zeolite such as ZSM5 and mordenite (MOR) can be used. In addition, as an adsorption | suction part, it is not restricted to this form, What is necessary is just to be formed so that unburned hydrocarbon can be adsorbed.

酸化触媒13bの基材55の表面には、酸化部52が形成されている。酸化部52は、基材55の複数の流路に形成されている。酸化部52は、機関排気通路に沿って層状に形成されている。酸化部52は、未燃炭化水素および一酸化炭素等を酸化する機能を有する。第1の排気処理装置13の酸化部52は、担持体60および触媒粒子62を含む。担持体60は、バインダーにより基材55に固定されている。触媒粒子62は、担持体60に担持されている。触媒粒子62は、排気ガスに含まれる酸化すべき物質を酸化するための金属粒子である。   An oxidation part 52 is formed on the surface of the base 55 of the oxidation catalyst 13b. The oxidation unit 52 is formed in a plurality of flow paths of the base material 55. The oxidation part 52 is formed in layers along the engine exhaust passage. The oxidation unit 52 has a function of oxidizing unburned hydrocarbons, carbon monoxide, and the like. The oxidation unit 52 of the first exhaust treatment device 13 includes a support 60 and catalyst particles 62. The carrier 60 is fixed to the base material 55 with a binder. The catalyst particles 62 are supported on the support 60. The catalyst particles 62 are metal particles for oxidizing a substance to be oxidized contained in the exhaust gas.

本実施の形態における触媒粒子62は、貴金属から形成されている。触媒粒子62としては、白金系金属(PGM:Platinum group metals)を用いることができる。触媒粒子62は、たとえば、白金Pt、パラジウムPdおよびロジウムRhのうち少なくとも一つの貴金属を用いることができる。または、触媒粒子は、酸化能力を有する任意の金属を含むことができる。   The catalyst particles 62 in the present embodiment are formed from a noble metal. As the catalyst particles 62, platinum group metals (PGM) can be used. For the catalyst particles 62, for example, at least one noble metal of platinum Pt, palladium Pd, and rhodium Rh can be used. Alternatively, the catalyst particles can include any metal having an oxidizing ability.

本実施の形態における第1の排気処理装置は、機関排気通路において上流側に吸着材13aが配置され、下流側に酸化触媒13bが配置されている。吸着材13aおよび酸化触媒13bは、排気ガスが吸着部51に接触した後に、酸化部52に接触するように配置されている。本実施の形態においては、基材55が分割されて吸着材と酸化触媒とが形成されているが、この形態に限られず、基材は一体的に形成されていても構わない。すなわち、1つの基材の表面に、排気ガスの流れ方向に沿って上流側に吸着部が形成され、下流側に酸化部が形成されていても構わない。   In the first exhaust treatment apparatus according to the present embodiment, the adsorbent 13a is disposed on the upstream side in the engine exhaust passage, and the oxidation catalyst 13b is disposed on the downstream side. The adsorbent 13a and the oxidation catalyst 13b are arranged so as to contact the oxidation unit 52 after the exhaust gas contacts the adsorption unit 51. In the present embodiment, the base material 55 is divided to form the adsorbent and the oxidation catalyst. However, the present invention is not limited to this form, and the base material may be integrally formed. That is, on the surface of one base material, an adsorption part may be formed on the upstream side along the flow direction of the exhaust gas, and an oxidation part may be formed on the downstream side.

本実施の形態における酸化すべき物質を酸化する排気処理装置13は、排気ガスが低温のときには吸着部51にて未燃炭化水素を吸着する。たとえば、排気処理装置13の温度が炭化水素の放出温度未満の場合には、未燃炭化水素を吸着する。排気ガスの温度が上昇すると、吸着部51は、吸着していた炭化水素を放出する。たとえば、排気処理装置13の温度が炭化水素の放出温度以上になると炭化水素を放出する。一方で、酸化部52は、温度が上昇して、例えば活性化温度以上になると十分な酸化機能を発揮する。放出された炭化水素は、酸化部52において酸化されることにより浄化される。また、排気処理装置に流入する一酸化炭素は、酸化部52において酸化される。このように、排気ガスに含まれる一酸化炭素および未燃炭化水素は酸化されることにより、水や二酸化炭素に変換される。   In the present embodiment, the exhaust treatment device 13 that oxidizes a substance to be oxidized adsorbs unburned hydrocarbons in the adsorption unit 51 when the exhaust gas is at a low temperature. For example, when the temperature of the exhaust treatment device 13 is lower than the hydrocarbon release temperature, unburned hydrocarbon is adsorbed. When the temperature of the exhaust gas rises, the adsorption unit 51 releases the adsorbed hydrocarbon. For example, when the temperature of the exhaust treatment device 13 becomes equal to or higher than the hydrocarbon release temperature, the hydrocarbon is released. On the other hand, the oxidation part 52 exhibits a sufficient oxidation function when the temperature rises and becomes, for example, the activation temperature or higher. The released hydrocarbon is purified by being oxidized in the oxidation unit 52. Further, the carbon monoxide flowing into the exhaust treatment device is oxidized in the oxidation unit 52. Thus, carbon monoxide and unburned hydrocarbons contained in the exhaust gas are converted into water and carbon dioxide by being oxidized.

図4に、吸着材に未燃炭化水素が保持されるときの形態を説明する拡大概略断面図を示す。吸着部が未燃炭化水素を吸着する低温領域において、未燃炭化水素が吸着部に流入すると、吸着部に炭化水素の形態で保持される。炭化水素は、例えば、ゼオライト64の酸点63に吸着される。ところが、所定の温度で所定の時間の経過後には、吸着されている炭化水素に脱水素反応が生じる。すなわち、コーキングが生じて炭素に変化する。この結果、吸着部に流入した未燃炭化水素は、炭素の形態でゼオライト64の酸点63に保持される。このように、炭化水素の形態で保持された炭素成分は、時間と共に徐々にコーキングが生じる。コーキングにより生成された炭素は、炭化水素が放出される温度よりも高温で放出される。   FIG. 4 shows an enlarged schematic cross-sectional view for explaining the form when unburned hydrocarbon is held in the adsorbent. In the low temperature region where the adsorbing part adsorbs the unburned hydrocarbon, when the unburned hydrocarbon flows into the adsorbing part, the adsorbing part holds the hydrocarbon in the form of hydrocarbons. The hydrocarbon is adsorbed on the acid sites 63 of the zeolite 64, for example. However, after elapse of a predetermined time at a predetermined temperature, a dehydrogenation reaction occurs in the adsorbed hydrocarbon. That is, coking occurs and changes to carbon. As a result, the unburned hydrocarbons that have flowed into the adsorption section are held at the acid sites 63 of the zeolite 64 in the form of carbon. As described above, the carbon component retained in the form of hydrocarbon gradually cokes with time. Carbon produced by coking is released at a temperature higher than the temperature at which hydrocarbons are released.

ところで、従来の内燃機関の排気浄化装置では、通常運転時において吸着部に保持されている炭化水素が十分に放出されない場合があった。たとえば、内燃機関の駆動期間中に排気ガスの温度が、十分に炭化水素が放出される温度まで達しない場合があった。内燃機関が自動車に配置され、渋滞時の走行が長時間続いた場合には、内燃機関は低負荷での駆動が維持される。このために、排気ガスが低温である状態が続いて、吸着部の温度が炭化水素を放出可能な温度まで十分に上昇しない場合があった。または、燃費の向上を図るために燃料の供給量を抑制した内燃機関においては、排気ガスの温度が低くなって吸着部の温度が十分に上昇しない場合があった。   By the way, in a conventional exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, there is a case where hydrocarbons held in the adsorption section are not sufficiently released during normal operation. For example, the temperature of the exhaust gas may not reach the temperature at which hydrocarbons are sufficiently released during the driving period of the internal combustion engine. When the internal combustion engine is arranged in an automobile and traveling in a traffic jam lasts for a long time, the internal combustion engine is kept driven at a low load. For this reason, the state where the exhaust gas is at a low temperature continues, and the temperature of the adsorbing portion may not sufficiently rise to a temperature at which hydrocarbons can be released. Or, in an internal combustion engine in which the amount of fuel supplied is suppressed in order to improve fuel consumption, the temperature of the exhaust gas may be lowered and the temperature of the adsorbing portion may not be sufficiently increased.

吸着部の温度が炭化水素を十分に放出する温度に達しない状態が続く場合には、吸着部に炭化水素が徐々に蓄積する。さらに、コーキングにより生成された炭素は、炭化水素が放出される温度域よりも高温にしなければ放出されないために、吸着部に蓄積されやすい特性を有する。このために、吸着部には炭化水素およびコーキングにより生成された炭素が蓄積し、未燃炭化水素の吸着可能量や吸着率等が減少していく。すなわち、吸着部の吸着能力が低下していく。   When the state where the temperature of the adsorption part does not reach the temperature at which the hydrocarbons are sufficiently released continues, the hydrocarbon gradually accumulates in the adsorption part. Furthermore, since carbon generated by coking is not released unless the temperature is higher than the temperature range where hydrocarbons are released, it has a characteristic that it is likely to accumulate in the adsorption part. For this reason, hydrocarbons and carbon produced by coking accumulate in the adsorption section, and the amount of unburned hydrocarbons that can be adsorbed, the adsorption rate, and the like decrease. That is, the adsorption capacity of the adsorption unit is reduced.

吸着部における吸着能力が低下すると、吸着部および酸化部が低温のときに、吸着部をすり抜ける未燃炭化水素が多くなる。また、吸着部をすり抜ける未燃炭化水素が多くなると、酸化部をすり抜ける未燃炭化水素が多くなる。このように、機関本体から排出される未燃炭化水素の浄化率が悪化する。また、吸着部の吸着能力が低下すると、酸化触媒における一酸化炭素の浄化率にも悪影響を与える場合がある。   When the adsorption capacity in the adsorption unit is reduced, more unburned hydrocarbons pass through the adsorption unit when the adsorption unit and the oxidation unit are at a low temperature. Further, when the amount of unburned hydrocarbon that passes through the adsorbing portion increases, the amount of unburned hydrocarbon that passes through the oxidized portion increases. Thus, the purification rate of unburned hydrocarbons discharged from the engine body deteriorates. Moreover, if the adsorption capacity of the adsorption part is reduced, the purification rate of carbon monoxide in the oxidation catalyst may be adversely affected.

図5に、酸化触媒に流入する未燃炭化水素の濃度と一酸化炭素の浄化率との関係を説明するグラフを示す。横軸は、酸化触媒に流入する未燃炭化水素の濃度であり、本実施の形態においては吸着部をすり抜ける未燃炭化水素の濃度に相当する。縦軸は、酸化触媒における一酸化炭素の浄化率である。図5のグラフは、炭化水素の酸化は十分に行なえないが、一酸化炭素の酸化が可能な温度において試験を行なった結果である。酸化触媒に流入する炭化水素の濃度が大きくなるほど、すなわち、吸着部をすり抜ける未燃炭化水素の濃度が大きくなるほど、一酸化炭素の浄化率が小さくなることが分かる。   FIG. 5 shows a graph for explaining the relationship between the concentration of unburned hydrocarbons flowing into the oxidation catalyst and the purification rate of carbon monoxide. The horizontal axis represents the concentration of unburned hydrocarbons flowing into the oxidation catalyst, and corresponds to the concentration of unburned hydrocarbons that pass through the adsorption portion in the present embodiment. The vertical axis represents the purification rate of carbon monoxide in the oxidation catalyst. The graph of FIG. 5 shows the results of a test conducted at a temperature at which carbon monoxide can be oxidized although hydrocarbons cannot be oxidized sufficiently. It can be seen that the purification rate of carbon monoxide decreases as the concentration of hydrocarbons flowing into the oxidation catalyst increases, that is, as the concentration of unburned hydrocarbons passing through the adsorption section increases.

排気ガスに含まれる未燃炭化水素のうち、低級オレフィンは、酸化触媒において一酸化炭素の酸化反応を阻害する影響が強い特性を有する。たとえば、プロピレンなどは、酸化触媒において一酸化炭素の酸化反応を阻害する影響が強い。低級オレフィンは、吸着部においてゼオライトの酸点に好適に吸着する。ところが、既に未燃炭化水素が酸点で保持されていたり、コーキングにより生じた炭素が酸点で保持されていたりすると、吸着部で低級オレフィンを吸着する能力が小さくなる。この様に、吸着部に残存する炭素成分が多いと、吸着部をすり抜ける低級オレフィンが多くなり、酸化触媒における一酸化炭素の浄化率が低下してしまう。   Among the unburned hydrocarbons contained in the exhaust gas, the lower olefin has a characteristic that strongly affects the oxidation reaction of carbon monoxide in the oxidation catalyst. For example, propylene or the like has a strong effect of inhibiting the oxidation reaction of carbon monoxide in the oxidation catalyst. The lower olefin is preferably adsorbed on the acid sites of the zeolite in the adsorption section. However, if the unburned hydrocarbon is already held at the acid point, or the carbon produced by coking is held at the acid point, the ability to adsorb the lower olefin at the adsorption portion is reduced. Thus, when there are many carbon components which remain | survive in an adsorption | suction part, the lower olefin which slips through an adsorption | suction part will increase, and the purification rate of the carbon monoxide in an oxidation catalyst will fall.

図6に、吸着部の温度と、吸着部からの放出成分の濃度との関係を説明するグラフを示す。吸着部に吸着している炭化水素は、炭化水素の放出温度以上になると、炭化水素の形態で放出される。一方で、コーキングにより生成された炭素は、炭素の放出温度以上になると、排気ガスに含まれる酸素により酸化され、一酸化炭素(CO)または二酸化炭素(CO)の形態で放出される。 FIG. 6 shows a graph for explaining the relationship between the temperature of the adsorption unit and the concentration of the released component from the adsorption unit. The hydrocarbon adsorbed on the adsorption part is released in the form of hydrocarbon when the temperature exceeds the hydrocarbon release temperature. On the other hand, when the carbon produced by coking reaches or exceeds the carbon release temperature, it is oxidized by oxygen contained in the exhaust gas and released in the form of carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO 2 ).

図6のグラフでは、実線で炭化水素の形態で保持された炭素成分が放出される時の炭化水素の濃度を示し、一点鎖線で炭素の形態で保持された炭素成分が放出される時の一酸化炭素および二酸化炭素を合わせた濃度を示している。この試験では、吸着部においてコーキングが十分に進行する条件下で排気浄化装置の使用を継続した後に、吸着部を排気浄化装置から取り出す。次に、酸素を十分に含む窒素雰囲気下で、吸着部の温度を徐々に上昇させたときの放出成分の濃度を計測している。   In the graph of FIG. 6, the solid line indicates the concentration of the hydrocarbon when the carbon component held in the form of hydrocarbon is released, and the one-dot chain line indicates the carbon concentration held in the form of carbon. The combined concentration of carbon oxide and carbon dioxide is shown. In this test, after the use of the exhaust purification device is continued under the condition that coking sufficiently proceeds in the adsorption portion, the adsorption portion is taken out from the exhaust purification device. Next, the density | concentration of the discharge | release component when the temperature of an adsorption | suction part is raised gradually is measured in nitrogen atmosphere which contains oxygen enough.

この試験結果から分かるように、吸着部の温度を上昇していくと、始めに炭化水素が放出される。すなわち、炭化水素の形態で吸着部に吸着していた炭素成分が放出される。炭化水素の放出量は、例えば、300℃以上500℃以下の範囲内で大きくなる。または、炭化水素の放出量は、略400℃で大きくなる。   As can be seen from the test results, when the temperature of the adsorbing portion is increased, hydrocarbons are first released. That is, the carbon component adsorbed on the adsorption portion in the form of hydrocarbon is released. The amount of released hydrocarbons increases within a range of 300 ° C. or more and 500 ° C. or less, for example. Alternatively, the amount of released hydrocarbon increases at approximately 400 ° C.

さらに温度を上昇していくと、一酸化炭素および二酸化炭素の放出量が多くなる。すなわちコーキングにより生成された炭素が吸着部から放出されて、一酸化炭素または二酸化炭素の放出量が多くなる。コーキングにより生成された炭素の放出量は、例えば500℃以上700℃以下の範囲内で大きくなる。または、コーキングにより生成された炭素の放出量は、略600℃で大きくなる。   As the temperature is further increased, the amount of carbon monoxide and carbon dioxide released increases. That is, carbon generated by coking is released from the adsorption section, and the amount of carbon monoxide or carbon dioxide released increases. The release amount of carbon generated by coking increases within a range of 500 ° C. or more and 700 ° C. or less, for example. Alternatively, the amount of carbon generated by coking increases at about 600 ° C.

図7に、本実施の形態における運転制御のフローチャートを示す。本実施の形態における排気浄化装置は、内燃機関の駆動期間中に、少なくとも2段階で吸着部の昇温を行なうことにより、吸着部の吸着能力を回復させる。本実施の形態の運転制御においては、炭化水素の形態で吸着部に吸着している炭素成分を放出させた後に、それでも吸着部の吸着能力が低い場合には、炭素の形態で保持されている炭素成分を放出させる制御を行う。   FIG. 7 shows a flowchart of operation control in the present embodiment. The exhaust emission control device in the present embodiment recovers the adsorption capability of the adsorption unit by raising the temperature of the adsorption unit in at least two stages during the driving period of the internal combustion engine. In the operation control of the present embodiment, after releasing the carbon component adsorbed to the adsorption part in the form of hydrocarbon, if the adsorption capacity of the adsorption part is still low, it is retained in the form of carbon. Control to release carbon components.

はじめに、ステップ81においては、吸着部の吸着能力を検出する。吸着能力には、たとえば、未燃炭化水素の吸着可能量、未燃炭化水素の吸着率、または未燃炭化水素の除去率等が含まれる。本実施の形態における排気浄化装置は、通常運転時の吸着部の吸着能力を検出する第1の吸着能力検出手段を備える。本実施の形態における第1の吸着能力検出手段は、吸着部に供給する未燃炭化水素を増加したときの酸化触媒の温度上昇幅を検出することにより吸着部の吸着能力を検出する。図1を参照して、第1の吸着能力検出手段は、温度センサ27、電子制御ユニット30および燃料噴射弁3を含む。温度センサ27により、酸化部の温度を検出することができる。   First, in step 81, the adsorption capacity of the adsorption unit is detected. The adsorption capacity includes, for example, the amount of unburned hydrocarbon that can be adsorbed, the unburned hydrocarbon adsorption rate, or the unburned hydrocarbon removal rate. The exhaust emission control device in the present embodiment includes a first adsorption capacity detection means for detecting the adsorption capacity of the adsorption unit during normal operation. The first adsorption capacity detecting means in the present embodiment detects the adsorption capacity of the adsorption section by detecting the temperature rise width of the oxidation catalyst when the unburned hydrocarbon supplied to the adsorption section is increased. Referring to FIG. 1, the first adsorption capacity detecting means includes a temperature sensor 27, an electronic control unit 30, and a fuel injection valve 3. The temperature sensor 27 can detect the temperature of the oxidized portion.

酸化部において、冷間始動のような低温の状態から温度を徐々に上昇させていくと、はじめに一酸化炭素の酸化が生じて、さらに温度を上げていくと炭化水素の酸化が生じる。本実施の形態においては、一酸化炭素の酸化が生じる一方で、炭化水素の酸化が十分に生じない温度領域にて、酸化触媒の温度上昇を行っている。   In the oxidation section, when the temperature is gradually raised from a low temperature state such as cold start, oxidation of carbon monoxide occurs first, and when the temperature is further increased, oxidation of hydrocarbons occurs. In the present embodiment, the temperature of the oxidation catalyst is increased in a temperature range in which carbon monoxide is oxidized and hydrocarbons are not sufficiently oxidized.

図8は、第1の吸着能力検出手段により吸着部の吸着能力を検出するときの酸化部の温度変化を説明するグラフである。本実施の形態における第1の吸着能力検出手段では、酸化部の温度が炭化水素の酸化が十分に生じる温度未満である時期を選定して、吸着部の吸着能力の検出を行なう。たとえば、内燃機関を冷間始動した直後の時期、または通常運転状態のうち排気ガスが低温である時期を選定することができる。本実施の形態においては、一酸化炭素の酸化が十分に生じる温度未満の状態から開始している。吸着能力の検出の開始時期は、この形態に限られず、例えば、酸化部の温度が一酸化炭素の酸化が十分に生じる温度以上であっても構わない。   FIG. 8 is a graph for explaining the temperature change of the oxidation unit when the adsorption capability of the adsorption unit is detected by the first adsorption capability detection means. In the first adsorption capacity detecting means in the present embodiment, the adsorption capacity of the adsorption section is detected by selecting a time when the temperature of the oxidation section is lower than the temperature at which the hydrocarbon is sufficiently oxidized. For example, it is possible to select a time immediately after the internal combustion engine is cold started or a time when the exhaust gas is at a low temperature in the normal operation state. In the present embodiment, the process starts from a temperature lower than the temperature at which carbon monoxide is sufficiently oxidized. The start time of the detection of the adsorption capacity is not limited to this form. For example, the temperature of the oxidation part may be equal to or higher than the temperature at which the oxidation of carbon monoxide is sufficiently generated.

本実施の形態においては、吸着部51および酸化部52の温度TSが略100℃である時期を選定して、吸着部の吸着能力の検出を開始している。時刻t1において、吸着部51に供給する未燃炭化水素を増加させる制御を行う。本実施の形態においては、機関本体1から排出されて吸着材13aに流入する未燃炭化水素を増加させる制御を行う。本実施の形態においては、燃焼室において噴射する燃料を予め定められた量で増加させる制御を行っている。   In the present embodiment, the time when the temperature TS of the adsorption unit 51 and the oxidation unit 52 is approximately 100 ° C. is selected, and detection of the adsorption capability of the adsorption unit is started. At time t1, control is performed to increase unburned hydrocarbons supplied to the adsorption unit 51. In the present embodiment, control is performed to increase unburned hydrocarbons discharged from the engine body 1 and flowing into the adsorbent 13a. In the present embodiment, control is performed to increase the fuel injected in the combustion chamber by a predetermined amount.

図9に、本実施の形態における内燃機関の通常運転時の噴射パターンの説明図を示す。噴射パターンAは、通常運転時における燃料の噴射パターンである。通常運転時においては、略圧縮上死点TDCで主噴射FMが行なわれる。クランク角が略0°において主噴射FMが行なわれる。また、主噴射FMの燃焼を安定化させるために、主噴射FMの前にパイロット噴射FPが行なわれている。通常運転時においては、パイロット噴射FPが行なわれていなくても構わない。通常運転において噴射パターンAで運転されているときには、排気ガスの空燃比はリーンである。   FIG. 9 shows an explanatory diagram of an injection pattern during normal operation of the internal combustion engine in the present embodiment. The injection pattern A is a fuel injection pattern during normal operation. During normal operation, the main injection FM is performed at a compression top dead center TDC. Main injection FM is performed at a crank angle of approximately 0 °. Further, in order to stabilize the combustion of the main injection FM, the pilot injection FP is performed before the main injection FM. During normal operation, pilot injection FP may not be performed. When operating with the injection pattern A in normal operation, the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean.

図10に、本実施の形態における吸着部に流入する未燃炭化水素を増加させるときの噴射パターンの説明図を示す。噴射パターンBでは、主噴射FMの後に第1の補助噴射FPOを行っている。第1の補助噴射は、燃焼室において燃料が燃焼しない時期に行われる補助噴射である。第1の補助噴射は、ポスト噴射とも言われる。第1の補助噴射は、機関出力に寄与しない特徴を有する。第1の補助噴射は、例えば、圧縮上死点後のクランク角が略90°から略120°の範囲内において行われる。第1の補助噴射FPOを行うことにより、吸着部に流入する未燃炭化水素の量を増加させることができる。本実施の形態においては、このときの機関本体から排出される排気ガスの空燃比はリーンになるように制御する。   In FIG. 10, explanatory drawing of the injection pattern when increasing the unburned hydrocarbon which flows into the adsorption | suction part in this Embodiment is shown. In the injection pattern B, the first auxiliary injection FPO is performed after the main injection FM. The first auxiliary injection is auxiliary injection performed when fuel does not burn in the combustion chamber. The first auxiliary injection is also referred to as post injection. The first auxiliary injection has a feature that does not contribute to the engine output. The first auxiliary injection is performed, for example, when the crank angle after compression top dead center is in the range of approximately 90 ° to approximately 120 °. By performing the first auxiliary injection FPO, the amount of unburned hydrocarbons flowing into the adsorption section can be increased. In this embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine body at this time is controlled to be lean.

さらに、噴射パターンBは、主噴射FMの噴射時期が圧縮上死点TDCから遅れている。すなわち、主噴射FMの噴射時期を遅角させている。主噴射FMの噴射時期の遅角に伴って、パイロット噴射FPの噴射時期も遅角させている。主噴射FMの噴射時期を遅角させることにより、排気ガスの温度を上昇させることができる。本実施の形態においては、主噴射を遅角させる制御を行っているが、この形態に限られず、主噴射を遅角させる制御を行わなくても構わない。   Further, in the injection pattern B, the injection timing of the main injection FM is delayed from the compression top dead center TDC. That is, the injection timing of the main injection FM is retarded. As the injection timing of the main injection FM is retarded, the injection timing of the pilot injection FP is also retarded. By delaying the injection timing of the main injection FM, the temperature of the exhaust gas can be raised. In the present embodiment, the control for retarding the main injection is performed. However, the present invention is not limited to this, and the control for retarding the main injection may not be performed.

また、本実施の形態においては、ポスト噴射を行うことにより、吸着部に供給する未燃炭化水素を増加させているが、この形態に限られず、たとえば後述するアフター噴射を行うことにより、吸着材に供給する未燃炭化水素を増加させても構わない。または、未燃炭化水素を吸着部に供給する供給手段としては、燃料噴射パターンの変更に限られず、任意の手段により吸着部に未燃炭化水素を供給することができる。たとえば、吸着部よりも上流側の機関排気通路に燃料添加弁を配置して、機関排気通路に未燃炭化水素を放出することにより、吸着部に供給する未燃炭化水素を増加させても構わない。   In the present embodiment, post-injection increases the unburned hydrocarbons supplied to the adsorption unit. However, the present invention is not limited to this mode. For example, by performing after-injection described later, the adsorbent You may increase the unburned hydrocarbon supplied to. Or as a supply means which supplies unburned hydrocarbon to an adsorption part, it is not restricted to change of a fuel injection pattern, and unburned hydrocarbon can be supplied to an adsorption part by arbitrary means. For example, a fuel addition valve may be disposed in the engine exhaust passage upstream of the adsorption portion, and unburned hydrocarbons supplied to the adsorption portion may be increased by releasing unburned hydrocarbons into the engine exhaust passage. Absent.

図8を参照して、吸着部の吸着能力が高い場合には、供給される未燃炭化水素が増加しても吸着部において十分に未燃炭化水素が吸着される。この結果、酸化部に流入する未燃炭化水素が少なくなる。特に、一酸化炭素の酸化を大きく阻害する低級オレフィンの流入が少なくなる。この様に、酸化部におけるHC(炭化水素)被毒は小さくなる。一方で、機関本体から排出される一酸化炭素は、吸着部をすり抜けて酸化部に流入する。酸化触媒において排気ガスに含まれる一酸化炭素が酸化される。一酸化炭素の酸化反応熱により、酸化部の温度が上昇する。本実施の形態においては、酸化部の温度上昇には、一酸化炭素の反応熱による温度上昇に加えて、主噴射の遅角に起因する温度上昇が含まれている。図8に示す例では、吸着部の吸着能力が最大の場合には、酸化部の温度が温度TSから温度THまで上昇している。本実施の形態において、酸化部の温度THは、例えば220℃以上230℃以下の範囲内である。   Referring to FIG. 8, when the adsorption capacity of the adsorption unit is high, the unburned hydrocarbon is sufficiently adsorbed in the adsorption unit even if the supplied unburned hydrocarbon increases. As a result, less unburned hydrocarbons flow into the oxidation part. In particular, the inflow of lower olefin that greatly inhibits the oxidation of carbon monoxide is reduced. In this way, HC (hydrocarbon) poisoning in the oxidation part is reduced. On the other hand, carbon monoxide discharged from the engine body passes through the adsorption part and flows into the oxidation part. In the oxidation catalyst, carbon monoxide contained in the exhaust gas is oxidized. Due to the heat of oxidation reaction of carbon monoxide, the temperature of the oxidized portion increases. In the present embodiment, the temperature increase in the oxidation part includes a temperature increase due to the retardation of the main injection in addition to the temperature increase due to the reaction heat of carbon monoxide. In the example shown in FIG. 8, when the adsorption capacity of the adsorption part is maximum, the temperature of the oxidation part rises from the temperature TS to the temperature TH. In the present embodiment, the temperature TH of the oxidation part is in the range of 220 ° C. or higher and 230 ° C. or lower, for example.

これに対して、吸着部の吸着能力が低い場合には、吸着部に流入する未燃炭化水素が増加すると、未燃炭化水素の一部は吸着部により除去されるが、多くの未燃炭化水素は吸着部をすり抜ける。酸化触媒に流入する未燃炭化水素の量が増加する。特に、排気ガスに含まれる低級オレフィンの流入も多くなり、HC被毒は大きくなる。酸化部における一酸化炭素の酸化反応が抑制される。このために、酸化部の温度上昇が小さくなる。図8に示す例では、吸着部の吸着能力が低い場合には、酸化部の温度が温度TSから温度TLまで上昇している。本実施の形態においては、酸化部の温度TLは、例えば150℃以上160℃以下の範囲内である。   On the other hand, when the adsorption capacity of the adsorption part is low, when the unburned hydrocarbon flowing into the adsorption part increases, a part of the unburned hydrocarbon is removed by the adsorption part. Hydrogen passes through the adsorption section. The amount of unburned hydrocarbons flowing into the oxidation catalyst increases. In particular, the inflow of lower olefins contained in the exhaust gas increases and HC poisoning increases. The oxidation reaction of carbon monoxide in the oxidation part is suppressed. For this reason, the temperature rise of an oxidation part becomes small. In the example shown in FIG. 8, when the adsorption capacity of the adsorption part is low, the temperature of the oxidation part rises from the temperature TS to the temperature TL. In the present embodiment, the temperature TL of the oxidation part is, for example, in the range of 150 ° C. or higher and 160 ° C. or lower.

本実施の形態における吸着部の吸着能力の検出では、吸着部に供給する未燃炭化水素を増加したときの温度上昇幅を検出する。本実施の形態においては、酸化部が到達する温度TXを検出する。温度TXと初期の温度TSとにより温度上昇幅DTX(=TX−TS)を算出する。未燃炭化水素を増加したときの温度上昇幅DTXは、吸着部の吸着能力に対応する。温度上昇幅が大きければ吸着能力が高く、温度上昇幅が小さければ吸着能力が低いと判断することができる。   In the detection of the adsorption capacity of the adsorption unit in the present embodiment, the temperature rise width when the unburned hydrocarbon supplied to the adsorption unit is increased is detected. In the present embodiment, the temperature TX reached by the oxidation part is detected. A temperature rise width DTX (= TX−TS) is calculated from the temperature TX and the initial temperature TS. The temperature rise width DTX when the unburned hydrocarbon is increased corresponds to the adsorption capacity of the adsorption unit. It can be determined that the adsorption capacity is high if the temperature rise is large, and the adsorption capacity is low if the temperature rise is small.

図7を参照して、ステップ82において、吸着部の吸着能力が第1の判定値未満か否かを判別する。本実施の形態における第1の吸着能力検出手段おいては、第1の判定値として、第1の上昇幅判定値DTX1を設けている。図8を参照して、第1の上昇幅判定値DTX1は、酸化部が温度TSから温度TLまで上昇したときの温度幅よりも大きく、酸化部が温度TSから温度THまで上昇したときの温度幅よりも小さい範囲内に設定されている。吸着部に未燃炭化水素を供給した時に、酸化部の温度上昇幅DTXが、第1の上昇幅判定値DTX1未満である場合には、吸着部の吸着能力が第1の判定値未満であると判断することができる。   With reference to FIG. 7, in step 82, it is determined whether or not the suction capability of the suction portion is less than a first determination value. In the first adsorption capacity detecting means in the present embodiment, the first increase range determination value DTX1 is provided as the first determination value. Referring to FIG. 8, first increase width determination value DTX1 is larger than the temperature range when the oxidation part rises from temperature TS to temperature TL, and the temperature when the oxidation part rises from temperature TS to temperature TH. It is set within a range smaller than the width. When the unburned hydrocarbon is supplied to the adsorption unit, if the temperature increase width DTX of the oxidation unit is less than the first increase range determination value DTX1, the adsorption capability of the adsorption unit is less than the first determination value. It can be judged.

図7を参照して、ステップ82において、検出した吸着部の吸着能力が第1の判定値以上であれば、この制御を終了する。すなわち、吸着部は、所望の能力以上の吸着能力を有している。ステップ82において、検出した吸着能力が第1の判定値未満である場合には、ステップ83に移行する。   Referring to FIG. 7, if the suction capability of the detected suction portion is greater than or equal to the first determination value in step 82, this control is terminated. That is, the adsorbing part has an adsorbing capacity that exceeds the desired capacity. In step 82, when the detected adsorption capacity is less than the first determination value, the process proceeds to step 83.

ステップ83においては、吸着部の温度を上昇させる第1の昇温制御を行う。本実施の形態の第1の昇温制御においては、吸着部に流入する排気ガスの空燃比がリーンの状態で昇温する。すなわち、排気ガスに含まれる酸素が、炭素成分の酸化のために十分な量の状態にして温度を上昇する。本実施の形態における第1の昇温制御では、燃焼室における燃料の噴射パターンを変更することにより排気ガスの温度を上昇させる。排気ガスの温度を上昇させることにより、吸着部の温度を上昇させる。本実施の形態においては、予め定められた第1の温度以上まで上昇させる。   In step 83, first temperature increase control for increasing the temperature of the adsorption unit is performed. In the first temperature rise control of the present embodiment, the temperature is raised while the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the adsorption portion is lean. That is, the oxygen contained in the exhaust gas raises the temperature in a state sufficient for the oxidation of the carbon component. In the first temperature rise control in the present embodiment, the temperature of the exhaust gas is raised by changing the fuel injection pattern in the combustion chamber. By increasing the temperature of the exhaust gas, the temperature of the adsorption part is increased. In the present embodiment, the temperature is raised to a predetermined first temperature or higher.

図11に、昇温制御において排気ガスの温度を上昇させるときの噴射パターンの説明図を示す。本実施の形態の昇温制御においては、燃焼室における噴射パターンを変更することにより、排気ガスの温度を上昇させている。噴射パターンCは、主噴射FMの噴射時期を遅角させることにより、排気ガスの温度を上昇させている。更に、噴射パターンCでは、主噴射FMの後の燃焼可能な時期に第2の補助噴射を行っている。第2の補助噴射は、アフター噴射FAと言われる。第2の補助噴射FAは、例えば圧縮上死点後のクランク角が略40°までの範囲で行なわれる。第2の補助噴射FAを行なうことにより、後燃え期間が長くなり、排気ガスの温度を上昇させることができる。   FIG. 11 shows an explanatory diagram of an injection pattern when the temperature of the exhaust gas is raised in the temperature raising control. In the temperature rise control of the present embodiment, the temperature of the exhaust gas is raised by changing the injection pattern in the combustion chamber. In the injection pattern C, the temperature of the exhaust gas is raised by retarding the injection timing of the main injection FM. Further, in the injection pattern C, the second auxiliary injection is performed at the combustible time after the main injection FM. The second auxiliary injection is referred to as after injection FA. The second auxiliary injection FA is performed, for example, in a range where the crank angle after compression top dead center is approximately 40 °. By performing the second auxiliary injection FA, the afterburning period becomes longer and the temperature of the exhaust gas can be raised.

図6を参照して、第1の昇温制御での目標温度としての第1の温度は、炭化水素の形態で吸着部に保持されている炭素成分を放出することができる温度を選択する。例えば、第1の温度は、300℃以上500℃以下の温度を採用することができる。本実施の形態においては、第1の温度として略400℃を採用している。本実施の形態における第1の昇温制御では、吸着部の温度が略400℃以上になるまで昇温を行う。本実施の形態における第1の昇温制御では、予め定められた長さの時間で吸着部の温度が第1の温度以上になるように制御を行っている。第1の昇温制御を行うことにより、吸着部に吸着されている炭化水素を放出させることができる。吸着部の吸着能力の少なくとも一部を回復することができる。   Referring to FIG. 6, the first temperature as the target temperature in the first temperature increase control is selected as a temperature at which the carbon component held in the adsorption section in the form of hydrocarbon can be released. For example, the first temperature may be a temperature of 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. In the present embodiment, approximately 400 ° C. is adopted as the first temperature. In the first temperature increase control in the present embodiment, the temperature is increased until the temperature of the adsorption portion becomes approximately 400 ° C. or higher. In the first temperature rise control in the present embodiment, control is performed so that the temperature of the adsorption portion becomes equal to or higher than the first temperature in a predetermined length of time. By performing the first temperature increase control, the hydrocarbons adsorbed by the adsorption unit can be released. At least a part of the adsorption capacity of the adsorption part can be recovered.

図7を参照して、ステップ83において第1の昇温制御が終了したら、ステップ84に移行する。ステップ84においては、再度、吸着部の吸着能力を検出する。本実施の形態の排気浄化装置は、第1の昇温制御を行なった後に吸着部の吸着能力を検出する第2の吸着能力検出手段を備える。   Referring to FIG. 7, when the first temperature increase control is completed in step 83, the process proceeds to step 84. In step 84, the adsorption capacity of the adsorption unit is detected again. The exhaust emission control device of the present embodiment includes a second adsorption capacity detection unit that detects the adsorption capacity of the adsorption unit after performing the first temperature rise control.

本実施の形態における第2の吸着能力検出手段は、第1の検出能力検出手段と同様である。すなわち、吸着部が低温の状態で、吸着部に供給する未燃炭化水素を増加させて一酸化炭素の酸化反応を生じさせる。そのときの酸化部の温度上昇幅DTXを検出することにより、吸着部の吸着能力を検出している(図8参照)。   The second adsorption capability detection means in the present embodiment is the same as the first detection capability detection means. That is, in the state where the adsorbing portion is at a low temperature, unburned hydrocarbons supplied to the adsorbing portion are increased to cause an oxidation reaction of carbon monoxide. The adsorption capacity of the adsorption unit is detected by detecting the temperature rise width DTX of the oxidation unit at that time (see FIG. 8).

次に、ステップ85において、ステップ84において検出した吸着部の吸着能力が、第2の判定値未満であるか否かを検出する。本実施の形態においては、ステップ82における吸着能力の評価と同様の制御を行っている。図8を参照して、第2の吸着能力判定手段の判定値として、第2の上昇幅判定値DTX2を採用している。第2の上昇幅判定値DTX2は、第1の吸着能力判定手段の判定値である第1の上昇幅判定値DTX1よりも大きな値が採用されている。検出された酸化部の温度上昇幅DTXが第2の上昇幅判定値DTX2よりも小さければ、検出した吸着能力が第2の判定値未満であると判断することができる。   Next, in step 85, it is detected whether the suction capability of the suction part detected in step 84 is less than a second determination value. In the present embodiment, the same control as the evaluation of the adsorption capacity in step 82 is performed. Referring to FIG. 8, the second increase width determination value DTX2 is adopted as the determination value of the second adsorption capacity determination means. As the second increase width determination value DTX2, a value larger than the first increase width determination value DTX1, which is the determination value of the first adsorption capacity determination means, is employed. If the detected temperature increase width DTX of the oxidized portion is smaller than the second increase width determination value DTX2, it can be determined that the detected adsorption capacity is less than the second determination value.

図7を参照して、ステップ85において、吸着部の吸着能力が第2の判定値以上である場合には、この制御を終了する。すなわち、吸着部は、所望の能力以上の吸着能力を有している。吸着部の吸着能力が第2の判定値未満である場合には、ステップ86に移行する。   Referring to FIG. 7, in step 85, when the suction capability of the suction portion is equal to or greater than the second determination value, this control is terminated. That is, the adsorbing part has an adsorbing capacity that exceeds the desired capacity. If the suction capacity of the suction part is less than the second determination value, the process proceeds to step 86.

ステップ86においては、第2の昇温制御を行う。第2の昇温制御においては、第1の昇温制御で到達した第1の温度よりも高い第2の温度まで吸着部を昇温させる制御を行う。第2の昇温制御の目標温度となる第2の温度は、コーキングにより炭素の形態で保持されている炭素成分を十分に放出させる温度を選択することができる。例えば、図6を参照して、第2の温度は、500℃以上700℃以下の温度を採用することができる。本実施の形態における第2の温度は、略600℃を採用している。   In step 86, second temperature rise control is performed. In the second temperature rise control, control is performed to raise the temperature of the adsorption portion to a second temperature higher than the first temperature reached in the first temperature rise control. As the second temperature that is the target temperature of the second temperature increase control, a temperature that sufficiently releases the carbon component held in the form of carbon by coking can be selected. For example, referring to FIG. 6, a temperature of 500 ° C. or higher and 700 ° C. or lower can be adopted as the second temperature. The second temperature in the present embodiment employs approximately 600 ° C.

本実施の形態の第2の昇温制御においては、吸着部に流入する排気ガスの空燃比をリーンの状態にする。また、第1の昇温制御と同様の方法により吸着部の温度を上昇させることができる。本実施の形態においては、図11に示すように、主噴射FMを遅角して、さらにアフター噴射FAを行なうことにより、排気ガスの温度を上昇させている。排気ガスの温度が上昇することにより、吸着部の温度を上昇させいる。本実施の形態における第2の昇温制御では、予め定められた長さの時間で吸着部を第2の温度以上に維持している。第2の昇温制御を行うことにより、コーキングにより生成された炭素を吸着部から放出させることができる。吸着部の吸着能力を回復することができる。   In the second temperature increase control of the present embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the adsorption unit is set to a lean state. Further, the temperature of the adsorption portion can be raised by the same method as in the first temperature rise control. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the temperature of the exhaust gas is raised by retarding the main injection FM and further performing the after injection FA. As the temperature of the exhaust gas rises, the temperature of the adsorption section is raised. In the second temperature rise control in the present embodiment, the adsorption unit is maintained at the second temperature or higher for a predetermined length of time. By performing the second temperature rise control, carbon generated by coking can be released from the adsorption portion. The adsorption capacity of the adsorption part can be recovered.

図7を参照して、第2の昇温制御が終了すれば通常運転に復帰している。本実施の形態においては、第2の昇温制御を1回で終了しているが、この形態に限られず、第2の昇温制御の終了後に吸着部の吸着能力を検出し、吸着能力が所定の判定値未満であれば、第2の昇温制御を繰り返し行っても構わない。   Referring to FIG. 7, the normal operation is resumed when the second temperature raising control is completed. In the present embodiment, the second temperature raising control is completed once, but the present invention is not limited to this mode, and the adsorption capability of the adsorption unit is detected after the second temperature raising control is completed, and the adsorption capability is If it is less than the predetermined determination value, the second temperature rise control may be repeated.

図12に、本実施の形態における運転制御のタイムチャートを示す。時刻t1までは、通常運転を行なっている。吸着部に保持される炭化水素および炭素が増加することにより吸着能力が減少する。時刻t1において、吸着部の吸着能力が第1の判定値に到達している。本実施の形態においては、酸化触媒における温度上昇幅DTXが第1の上昇幅判定値DTX1未満になっている。   FIG. 12 shows a time chart of operation control in the present embodiment. Normal operation is performed until time t1. The adsorption capacity decreases as the hydrocarbons and carbon retained in the adsorption section increase. At time t1, the suction capacity of the suction part has reached the first determination value. In the present embodiment, the temperature increase width DTX in the oxidation catalyst is less than the first increase width determination value DTX1.

時刻t1から時刻t2までは、第1の昇温制御を行っている。吸着部の温度が第1の温度以上になるように昇温している。第1の昇温制御を行なうことにより、炭化水素の形態で吸着している炭素成分が吸着部から放出される。時刻t2においては吸着能力が回復している。このときの吸着能力は第2の判定値を超えている。このために、時刻t2から時刻t3まで通常運転を行っている。   From time t1 to time t2, first temperature increase control is performed. The temperature of the adsorption part is raised so as to be equal to or higher than the first temperature. By performing the first temperature rise control, the carbon component adsorbed in the form of hydrocarbon is released from the adsorption portion. At time t2, the adsorption capacity is recovered. The adsorption capacity at this time exceeds the second determination value. For this reason, normal operation is performed from time t2 to time t3.

時刻t3において、吸着能力が第1の判定値に到達している。時刻t3から時刻t4までは、再度、第1の昇温制御を行っている。時刻t4から時刻t5までは、通常運転を行っている。更に、時刻t5から時刻t6までは、第1の昇温制御を行っている。このように、通常運転を行なっている期間中に複数回の第1の昇温制御を繰り返し行っている。   At time t3, the suction capacity has reached the first determination value. From time t3 to time t4, the first temperature rise control is performed again. Normal operation is performed from time t4 to time t5. Further, the first temperature increase control is performed from time t5 to time t6. As described above, the first temperature increase control is repeatedly performed a plurality of times during the normal operation period.

時刻t6において、第1の昇温制御が終了した時の吸着能力が第2の判定値よりも小さくなっている。このために、時刻t7から時刻t8までにおいて、第2の昇温制御を行っている。第2の昇温制御では、吸着部の温度が第2の温度以上になるように制御を行っている。第2の昇温制御を行うことにより、炭素の形態で保持されている炭素成分が放出される。この結果、時刻t8において吸着可能量が回復し、吸着能力が第2の判定値よりも大きくなる。時刻t8以降においては、これらの運転制御を繰り返している。   At time t6, the adsorption capacity when the first temperature raising control is finished is smaller than the second determination value. For this reason, the second temperature rise control is performed from time t7 to time t8. In the second temperature rise control, control is performed so that the temperature of the adsorption portion becomes equal to or higher than the second temperature. By performing the second temperature rise control, the carbon component held in the form of carbon is released. As a result, the suckable amount is recovered at time t8, and the suction capacity becomes larger than the second determination value. After the time t8, these operation controls are repeated.

図13に、本実施の形態における運転制御を行なったときの一酸化炭素の浄化率を説明するグラフを示す。横軸は、試験装置における評価走行距離であり、内燃機関を車両に配置したときの車両の走行距離に対応する。横軸の走行距離は、走行距離D1、走行距離D2、走行距離D3および走行距離D4の順に大きくなっている。縦軸は、一酸化炭素の浄化率である。   FIG. 13 shows a graph for explaining the purification rate of carbon monoxide when the operation control in the present embodiment is performed. The horizontal axis is the evaluation travel distance in the test apparatus, and corresponds to the travel distance of the vehicle when the internal combustion engine is arranged in the vehicle. The travel distance on the horizontal axis increases in the order of travel distance D1, travel distance D2, travel distance D3, and travel distance D4. The vertical axis represents the purification rate of carbon monoxide.

それぞれの棒グラフは、第1の昇温制御または第2の昇温制御を行なった直後の状態を示している。走行距離D1の状態は、使用開始時の状態であり、優れた一酸化炭素の浄化率を有している。   Each bar graph shows a state immediately after the first temperature increase control or the second temperature increase control is performed. The state of the travel distance D1 is a state at the start of use, and has an excellent carbon monoxide purification rate.

走行距離D2のときには、放出されずに残存する炭化水素およびコーキングにより生成された炭素による浄化率の低下が発現している。走行距離D2では、一酸化炭素の浄化率が第1の判定値未満になっている。この時に第1の昇温制御を行うことにより、残存していた炭化水素が放出されて、一酸化炭素の浄化率の一部が回復する。   At the mileage D2, a reduction in the purification rate due to hydrocarbons remaining without being released and carbon produced by coking is manifested. In the travel distance D2, the carbon monoxide purification rate is less than the first determination value. By performing the first temperature increase control at this time, the remaining hydrocarbon is released, and a part of the purification rate of carbon monoxide is recovered.

ところが、第1の昇温制御においてはコーキングにより生成された炭素の大部分が放出されずに残存する。このために、走行距離D2および走行距離D3に示すように、走行距離が長くなると一酸化炭素の浄化率は低下する。このように、通常運転を継続しながら第1の昇温制御を行なっていると、一酸化炭素の浄化率は徐々に小さくなる。   However, in the first temperature rise control, most of the carbon generated by coking remains without being released. For this reason, as shown in the travel distance D2 and the travel distance D3, the purification rate of carbon monoxide decreases as the travel distance increases. Thus, when the first temperature increase control is performed while continuing normal operation, the purification rate of carbon monoxide gradually decreases.

図13に示す例においては、走行距離D4において、第1の昇温制御を行なっても一酸化炭素の浄化率が第2の判定値未満になっている。すなわち、吸着部の吸着能力が第2の判定値未満になっている。このときに、第2の昇温制御行なうことにより、コーキングにより生成された炭素を放出させることができて、一酸化炭素の浄化率を回復させることができる。図13においては、一酸化炭素の浄化率を例に取り上げて説明したが、未燃炭化水素の浄化率についても同様の効果を奏する。   In the example shown in FIG. 13, the carbon monoxide purification rate is less than the second determination value even when the first temperature increase control is performed at the travel distance D4. That is, the suction capacity of the suction part is less than the second determination value. At this time, by performing the second temperature increase control, carbon generated by coking can be released, and the purification rate of carbon monoxide can be recovered. In FIG. 13, the carbon monoxide purification rate has been described as an example, but the same effect is achieved with respect to the unburned hydrocarbon purification rate.

前述のように、本実施の形態の運転制御においては、吸着部を第1の温度まで昇温する第1の昇温制御を複数回行なった後に、第1の温度よりも高い第2の温度まで吸着部を昇温させる第2の昇温制御を行っている。この制御を行なうことにより、吸着部に吸着している炭化水素およびコーキングにより生成された炭素を放出させることができて、吸着部の優れた浄化性能を維持することができる。   As described above, in the operation control of the present embodiment, the second temperature higher than the first temperature is performed after the first temperature rise control for raising the temperature of the adsorption unit to the first temperature is performed a plurality of times. The second temperature rise control is performed to raise the temperature of the adsorption part. By performing this control, it is possible to release hydrocarbons adsorbed on the adsorption part and carbon produced by coking, and maintain excellent purification performance of the adsorption part.

ところで、比較例の運転制御として、毎回の昇温制御において、コーキングにより生成された炭素を吸着部から放出できる温度まで昇温する制御を取り上げることができる。しかしながら、この制御では、コーキングにより生成された炭素を放出させるために、毎回の昇温制御において吸着部を非常に高温にする必要がある。   By the way, as operation control of the comparative example, in each temperature increase control, control for increasing the temperature to a temperature at which carbon generated by coking can be released from the adsorption portion can be taken up. However, in this control, in order to release the carbon generated by coking, it is necessary to make the adsorption part very high in each temperature increase control.

これに対して、本実施の形態の運転制御では、コーキングにより生成された炭素の保持量に応じて、昇温制御を行うときの目標温度が選択される。即ち、目標温度として、第1の温度または第2の温度が選択される。このために、コーキングにより生成された炭素を放出させるための温度まで昇温する回数を少なくすることができて、燃料消費を抑制することができる。または、機関排気通路に配置された排気処理装置が熱劣化を生じる場合には、熱劣化を抑制することができる。   On the other hand, in the operation control according to the present embodiment, a target temperature for performing temperature increase control is selected according to the amount of carbon retained by coking. That is, the first temperature or the second temperature is selected as the target temperature. For this reason, the frequency | count of heating up to the temperature for releasing the carbon produced | generated by coking can be decreased, and fuel consumption can be suppressed. Alternatively, when the exhaust treatment device disposed in the engine exhaust passage causes thermal degradation, the thermal degradation can be suppressed.

本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置は、排ガスに含まれる粒子状物質を除去するパティキュレートフィルタを備える。パティキュレートフィルタの再生を行うために、機関本体から排出される排気ガスの空燃比がリーンの状態で排気ガスを高温にする場合がある。この場合には、吸着部に保持されている炭化水素およびコーキングにより生成された炭素を吸着部から放出させることができる。しかしながら、パティキュレートフィルタの再生は、非常に長期間ごとに行われる。このために、パティキュレートフィルタの再生を待っていると、吸着部の吸着能力は大きく低下してしまう。本実施の形態においては、パティキュレートフィルタの再生とは別に第1の昇温制御および第2の昇温制御を行うことにより、吸着部の優れた吸着能力を維持することができる。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in the present embodiment includes a particulate filter that removes particulate matter contained in the exhaust gas. In order to regenerate the particulate filter, the exhaust gas may be heated to a high temperature while the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine body is lean. In this case, hydrocarbons held in the adsorption unit and carbon generated by coking can be released from the adsorption unit. However, regeneration of the particulate filter is performed every very long time. For this reason, when waiting for regeneration of a particulate filter, the adsorption capacity of an adsorption part will fall greatly. In the present embodiment, by performing the first temperature rise control and the second temperature rise control separately from the regeneration of the particulate filter, it is possible to maintain the excellent adsorption capability of the adsorption unit.

本実施の形態における第1の吸着能力検出手段は、排気ガスの温度が予め定められた温度未満の状態で、吸着部に流入する未燃炭化水素量を増加させる。このときの一酸化炭素の酸化による酸化触媒の温度上昇幅を検出している。温度上昇幅が予め定められた第1の上昇幅判定値よりも小さい場合には、吸着部の吸着能力が第1の判定値未満であると判断している。第2の吸着能力検出手段においても同様に、温度上昇幅が予め定められた第2の上昇幅判定値よりも小さい場合は、吸着部の吸着能力が第2の判定値未満であると判断している。この構成により、容易に吸着部の吸着能力を検出することができる。   The first adsorption capacity detecting means in the present embodiment increases the amount of unburned hydrocarbons flowing into the adsorption unit in a state where the temperature of the exhaust gas is lower than a predetermined temperature. At this time, the temperature rise of the oxidation catalyst due to the oxidation of carbon monoxide is detected. When the temperature rise width is smaller than a predetermined first rise width determination value, it is determined that the suction capacity of the suction portion is less than the first determination value. Similarly, in the second adsorption capacity detecting means, when the temperature increase width is smaller than a predetermined second increase width determination value, it is determined that the adsorption capacity of the adsorption portion is less than the second determination value. ing. With this configuration, the adsorption capability of the adsorption unit can be easily detected.

本実施の形態においては、第1の吸着能力検出手段と第2の吸着能力検出手段とは、同一の手段を用いているが、この形態に限られず、互いに異なる手段を採用しても構わない。または、それぞれの吸着能力検出手段は、吸着部の吸着能力を検出できる任意の手段を採用することができる。   In the present embodiment, the first adsorbing capacity detecting means and the second adsorbing capacity detecting means use the same means. However, the present invention is not limited to this mode, and different means may be adopted. . Alternatively, any means capable of detecting the adsorption capability of the adsorption unit can be adopted as each adsorption capability detection unit.

図14に、本実施の形態における第2の排気処理装置の概略断面図を示す。第2の排気処理装置は、吸着部の吸着能力を検出するために、上記の吸着能力検出手段とは異なる他の吸着能力検出手段を備える。他の吸着能力検出手段は、吸着部51を含む吸着材13aの上流側に配置され、排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ71aを含む。また、他の吸着能力検出手段は、吸着材13aの下流側に配置され、吸着材13aから流出する排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ71bを含む。それぞれの空燃比センサ71a,71bは、電子制御ユニット30の入力ポート35に接続されている(図1参照)。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the second exhaust treatment apparatus in the present embodiment. The second exhaust treatment device includes another adsorption capacity detection unit different from the above adsorption capacity detection unit in order to detect the adsorption capacity of the adsorption unit. The other adsorption capacity detecting means includes an air-fuel ratio sensor 71a that is arranged upstream of the adsorbent 13a including the adsorbing portion 51 and detects the air-fuel ratio of the exhaust gas. Further, the other adsorption capacity detecting means includes an air-fuel ratio sensor 71b that is disposed on the downstream side of the adsorbent 13a and detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the adsorbent 13a. Each air-fuel ratio sensor 71a, 71b is connected to the input port 35 of the electronic control unit 30 (see FIG. 1).

本実施の形態における空燃比センサ71a,71bは、排気ガスの空燃比のそれぞれの点に対応した出力値を示し、たとえば、排気ガスの空燃比が小さくなるほど(排気ガスの空燃比がリッチになるほど)、空燃比センサの出力電流は小さくなる。本実施の形態における空燃比センサ71a,71bは、排気ガスの空燃比と出力値とが略比例の関係を有するリニア空燃比センサであり、排気ガスのそれぞれの状態における空燃比を検出することができる。   The air-fuel ratio sensors 71a and 71b in the present embodiment show output values corresponding to the respective points of the air-fuel ratio of the exhaust gas. For example, as the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes smaller (the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes richer) ) The output current of the air-fuel ratio sensor becomes small. The air-fuel ratio sensors 71a and 71b in the present embodiment are linear air-fuel ratio sensors in which the air-fuel ratio of the exhaust gas and the output value have a substantially proportional relationship, and can detect the air-fuel ratio in each state of the exhaust gas. it can.

本実施の形態における他の吸着能力検出手段は、空燃比センサ71a,71bにて検出された排気ガスの空燃比から、それぞれの位置における未燃炭化水素の濃度を検出することができる。吸着材13aに流入する未燃炭化水素の濃度と、吸着材13aから流出する未燃炭化水素の濃度により、炭化水素の浄化率を検出することができる。例えば、吸着材における炭化水素の浄化率は、(浄化率)=(吸着材に流入する炭化水素の濃度−吸着材から流出する炭化水素の濃度)/(吸着材に流入する炭化水素の濃度)により検出することができる。   Other adsorption capacity detecting means in the present embodiment can detect the concentration of unburned hydrocarbons at the respective positions from the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio sensors 71a and 71b. The hydrocarbon purification rate can be detected from the concentration of unburned hydrocarbons flowing into the adsorbent 13a and the concentration of unburned hydrocarbons flowing out from the adsorbent 13a. For example, the purification rate of hydrocarbons in the adsorbent is (purification rate) = (concentration of hydrocarbons flowing into the adsorbent-concentration of hydrocarbons flowing out from the adsorbent) / (concentration of hydrocarbons flowing into the adsorbent) Can be detected.

他の吸着能力検出手段は、予め定められた炭化水素を吸着すべき温度領域において、吸着部の吸着能力としての炭化水素の浄化率を検出することができる。検出した炭化水素の浄化率が第1の浄化率判定値よりも小さい場合には、吸着部における吸着能力が第1の判定値未満であると判断することができる。または、検出した炭化水素の浄化率が第2の浄化率判定値よりも小さい場合には、吸着部における吸着能力が第2の判定値未満であると判断することができる。   The other adsorption capacity detecting means can detect the hydrocarbon purification rate as the adsorption capacity of the adsorption section in a predetermined temperature range where hydrocarbons should be adsorbed. When the detected hydrocarbon purification rate is smaller than the first purification rate determination value, it can be determined that the adsorption capacity of the adsorption unit is less than the first determination value. Alternatively, when the detected hydrocarbon purification rate is smaller than the second purification rate determination value, it can be determined that the adsorption capacity in the adsorption unit is less than the second determination value.

本実施の形態における他の吸着能力検出手段は、空燃比センサを含んでいるが、空燃比センサの代わりに、一酸化炭素のセンサ等のセンサを配置することができる。一酸化炭素の濃度を検出可能なセンサを配置することにより、吸着部の吸着能力として一酸化炭素の浄化率を検出することができる。または、吸着材に流入する未燃炭化水素の濃度や一酸化炭素の濃度は、マップにより推定しても構わない。   Although the other adsorption capacity detecting means in the present embodiment includes an air-fuel ratio sensor, a sensor such as a carbon monoxide sensor can be arranged instead of the air-fuel ratio sensor. By disposing a sensor capable of detecting the concentration of carbon monoxide, the purification rate of carbon monoxide can be detected as the adsorption capacity of the adsorption unit. Alternatively, the concentration of unburned hydrocarbons and the concentration of carbon monoxide flowing into the adsorbent may be estimated using a map.

更に、吸着能力検出手段のうち第1の吸着能力検出手段は、推定精度が高精度でなくても実施することができる。第1の吸着能力検出手段は、温度センサや空燃比センサ等のセンサを用いずに、予め作成されたマップを用いて吸着部の吸着能力を推定することができる。   Further, the first suction capacity detection means of the suction capacity detection means can be implemented even if the estimation accuracy is not high. The first adsorption capacity detecting means can estimate the adsorption capacity of the adsorption section using a map prepared in advance without using a sensor such as a temperature sensor or an air-fuel ratio sensor.

図15に、単位時間当たりに機関本体から排出される排気ガスに含まれる未燃炭化水素のマップを示す。単位時間当たりに機関本体から排出される未燃炭化水素量HCAは、機関回転数Nと燃料噴射量TAQから推定することができる。このマップを、たとえば、電子制御ユニット30のROM32に記憶させておく。本実施の形態における内燃機関では、機関本体から排出される未燃炭化水素量は、吸着部に流入する未燃炭化水素量と等しくなる。   FIG. 15 shows a map of unburned hydrocarbons contained in the exhaust gas discharged from the engine body per unit time. The unburned hydrocarbon amount HCA discharged from the engine body per unit time can be estimated from the engine speed N and the fuel injection amount TAQ. This map is stored in the ROM 32 of the electronic control unit 30, for example. In the internal combustion engine in the present embodiment, the amount of unburned hydrocarbons discharged from the engine body is equal to the amount of unburned hydrocarbons flowing into the adsorption section.

図15に示すマップを用いることにより、運転状態に応じて単位時間あたりに吸着部に流入する未燃炭化水素量を推定することができる。そのときの吸着部の温度を検出し、吸着部の温度に応じて、吸着部に吸着される未燃炭化水素量を推定することができる。単位時間当たりに吸着する未燃炭化水素量を積算することにより、任意の時刻における吸着部に保持された未燃炭化水素量を推定することができる。   By using the map shown in FIG. 15, it is possible to estimate the amount of unburned hydrocarbons flowing into the adsorption unit per unit time according to the operating state. The temperature of the adsorption part at that time can be detected, and the amount of unburned hydrocarbons adsorbed on the adsorption part can be estimated according to the temperature of the adsorption part. By accumulating the amount of unburned hydrocarbons adsorbed per unit time, the amount of unburned hydrocarbons held in the adsorbing portion at an arbitrary time can be estimated.

吸着部に保持された未燃炭化水素量の積算値が、予め定められた未燃炭化水素の積算量判定値よりも大きくなったときに、吸着部の吸着能力が判定値未満であると判断することができる。たとえば、吸着部に保持された未燃炭化水素量の積算値が、予め定められた第1の未燃炭化水素の積算量判定値よりも大きくなったときに、吸着部の吸着能力が第1の判定値未満であると判断することができる。   When the integrated value of the amount of unburned hydrocarbons held in the adsorbing part becomes larger than the predetermined unburned hydrocarbon integrated value judgment value, it is judged that the adsorption capacity of the adsorbing part is less than the judgment value. can do. For example, when the integrated value of the amount of unburned hydrocarbons held in the adsorption unit becomes larger than a predetermined integrated value determination value of the first unburned hydrocarbon, the adsorption capability of the adsorption unit is the first. It can be determined that it is less than the determination value.

この第1の吸着能力検出手段では、吸着部に残存する炭素成分の量の推定精度が低くなるが、第2の吸着能力判定手段にて、炭化水素の形態で吸着している炭素成分を放出させた後の吸着能力を検出することにより、残存しているコーキングにより生成された炭素成分による吸着能力の低下を検出することができる。   In this first adsorption capacity detection means, the estimation accuracy of the amount of carbon component remaining in the adsorption section is lowered, but in the second adsorption capacity determination means, the carbon component adsorbed in the form of hydrocarbon is released. By detecting the adsorption capacity after the adsorption, it is possible to detect a decrease in the adsorption capacity due to the carbon component produced by the remaining coking.

本実施の形態の排気浄化装置においては、上流側に吸着部が配置され、吸着部の下流側に酸化部が配置されているが、この形態に限られず、吸着部および酸化部は、排気ガスが吸着部を通過した後に酸化部に流入するように形成されていれば構わない。または、吸着部および酸化部が一体的に形成されていても構わない。   In the exhaust purification apparatus of the present embodiment, the adsorbing portion is disposed upstream and the oxidizing portion is disposed downstream of the adsorbing portion. However, the present invention is not limited to this, and the adsorbing portion and the oxidizing portion are exhaust gas. As long as it passes through the adsorption part, it may be formed so as to flow into the oxidation part. Alternatively, the adsorption part and the oxidation part may be integrally formed.

図16に、本実施の形態における第3の排気処理装置の拡大概略断面図を示す。第3の排気処理装置は、コーディエライト等で形成された基材55の表面に、吸着部51および酸化部52が層状に形成されている。基材55の表面に酸化部52が配置され、酸化部52の表面に吸着部51が配置されている。第3の排気処理装置においては、排気ガスが吸着部51を通過した後に酸化部52に流入する。この排気処理装置では、吸着部51の温度と酸化部52の温度とは略同じになる。このように、吸着部および酸化部が積層されていても構わない。   FIG. 16 shows an enlarged schematic cross-sectional view of a third exhaust treatment apparatus in the present embodiment. In the third exhaust treatment apparatus, the adsorption part 51 and the oxidation part 52 are formed in layers on the surface of the base material 55 formed of cordierite or the like. The oxidation part 52 is arranged on the surface of the base material 55, and the adsorption part 51 is arranged on the surface of the oxidation part 52. In the third exhaust treatment apparatus, exhaust gas flows into the oxidation unit 52 after passing through the adsorption unit 51. In this exhaust treatment apparatus, the temperature of the adsorption unit 51 and the temperature of the oxidation unit 52 are substantially the same. Thus, the adsorption part and the oxidation part may be laminated.

図17に、本実施の形態における第4の排気処理装置の拡大概略断面図を示す。第4の排気処理装置は、コーディエライト等で形成された基材55の表面に、酸化アルミニウムで形成された担持体60およびベータゼオライト粒子61を含むコート層が形成されている。担持体60およびベータゼオライト粒子61の層には、触媒粒子62が配置されている。この排気処理装置では、吸着部の温度と酸化部の温度とは略同じになる。このように、吸着部と酸化部とが一体的に形成されていても構わない。   FIG. 17 shows an enlarged schematic cross-sectional view of a fourth exhaust treatment apparatus in the present embodiment. In the fourth exhaust treatment apparatus, a coat layer including a carrier 60 and beta zeolite particles 61 formed of aluminum oxide is formed on the surface of a base material 55 formed of cordierite or the like. In the layer of the support 60 and the beta zeolite particles 61, catalyst particles 62 are arranged. In this exhaust treatment apparatus, the temperature of the adsorption part and the temperature of the oxidation part are substantially the same. Thus, the adsorption part and the oxidation part may be integrally formed.

本実施の形態においては、吸着部と酸化部とが隣接している排気処理装置を例示しているが、この形態に限られず、吸着部と酸化部とが互いに離れていても構わない。また、吸着部と酸化部との間に他の部材が配置されていても構わない。   In the present embodiment, the exhaust treatment device in which the adsorption unit and the oxidation unit are adjacent to each other is illustrated, but the present invention is not limited to this configuration, and the adsorption unit and the oxidation unit may be separated from each other. Further, another member may be disposed between the adsorption part and the oxidation part.

前述の第1の昇温制御および第2の昇温制御においては、燃料噴射パターンの変更により排気ガスの温度を上昇させて吸着部を昇温しているが、この形態に限られず、吸着部の温度を上昇させる任意の昇温手段を採用することができる。例えば、吸着部の上流側に小型の酸化触媒を配置して、小型の酸化触媒に対して未燃炭化水素を供給して、酸化反応を生じさせることにより、排気ガスの温度を上昇させても構わない。   In the first temperature rise control and the second temperature rise control described above, the temperature of the exhaust gas is raised by changing the fuel injection pattern to raise the temperature of the adsorption unit. Any temperature raising means for raising the temperature can be employed. For example, even if the temperature of the exhaust gas is increased by disposing a small oxidation catalyst upstream of the adsorption unit and supplying unburned hydrocarbons to the small oxidation catalyst to cause an oxidation reaction. I do not care.

また、吸着部を第1の温度まで昇温する第1の昇温制御を複数回行なった後に、第1の温度よりも高い第2の温度まで吸着部を昇温させる第2の昇温制御を行なう制御としては、上記の形態に限られず、任意の制御を行うことができる。たとえば、第1の昇温制御を連続して行う回数を予め定めておいて、所定の回数の第1の昇温制御の後に第2の昇温制御を行っても構わない。   Further, the second temperature rise control for raising the temperature of the adsorption portion to a second temperature higher than the first temperature after performing the first temperature rise control for raising the temperature of the adsorption portion to the first temperature a plurality of times. Control for performing is not limited to the above-described form, and arbitrary control can be performed. For example, the number of times that the first temperature increase control is continuously performed may be determined in advance, and the second temperature increase control may be performed after the predetermined number of times of the first temperature increase control.

本実施の形態においては、内燃機関のうちディーゼルエンジンを例に取り上げて説明したが、この形態に限られず、未燃炭化水素を排出する任意の内燃機関の排気浄化装置に適用することができる。   In the present embodiment, the diesel engine is taken as an example of the internal combustion engine. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the present invention can be applied to an exhaust gas purification apparatus for any internal combustion engine that discharges unburned hydrocarbons.

(実施の形態2)
図18を参照して、実施の形態2における内燃機関の排気浄化装置について説明する。本実施の形態における内燃機関の排気浄化装置が吸着部および酸化部を備えることは、実施の形態1と同様である(図1および図2参照)。
(Embodiment 2)
With reference to FIG. 18, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in the second embodiment will be described. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment includes an adsorption unit and an oxidation unit, as in the first embodiment (see FIGS. 1 and 2).

図18に、本実施の形態における運転制御のフローチャートを示す。ステップ91においては、第1の吸着能力検出手段により吸着部の吸着能力を検出する。ステップ92においては、検出した吸着能力が第1の判定値未満であるか否かを判別する。ステップ91,92は、実施の形態1の運転制御におけるステップ81,82と同様である(図7参照)。   FIG. 18 shows a flowchart of the operation control in the present embodiment. In step 91, the suction capacity of the suction part is detected by the first suction capacity detection means. In step 92, it is determined whether or not the detected adsorption capacity is less than a first determination value. Steps 91 and 92 are the same as steps 81 and 82 in the operation control of the first embodiment (see FIG. 7).

ステップ92において、吸着部の吸着能力が第1の判定値未満である場合には、ステップ93に移行する。ステップ93においては昇温制御行なう。本実施の形態の昇温制御においては、実施の形態1における第2の昇温制御と同様の制御を行うことができる。すなわち、昇温制御においては、コーキングにより生成された炭素を放出できる温度まで昇温する。例えば、昇温制御において吸着部の温度が略600℃以上になるように昇温する。   In step 92, when the suction capacity of the suction part is less than the first determination value, the process proceeds to step 93. In step 93, temperature rise control is performed. In the temperature rise control of the present embodiment, the same control as the second temperature rise control in the first embodiment can be performed. That is, in the temperature rise control, the temperature is raised to a temperature at which carbon generated by coking can be released. For example, in the temperature increase control, the temperature of the adsorption unit is increased so as to be approximately 600 ° C. or higher.

ステップ93において昇温制御を行なうことにより、吸着部に吸着されている炭化水素およびコーキングにより生成された炭素を放出させることができる。本実施の形態においては、ステップ93の昇温制御を予め定められた時間で継続している。   By performing the temperature rise control in step 93, the hydrocarbons adsorbed in the adsorbing portion and the carbon generated by coking can be released. In the present embodiment, the temperature increase control in step 93 is continued for a predetermined time.

次に、ステップ94において、第2の吸着能力検出手段により吸着部の吸着能力を検出する。ステップ94は、実施の形態1の運転制御におけるステップ84と同様である(図7参照)。   Next, in step 94, the suction capacity of the suction part is detected by the second suction capacity detection means. Step 94 is the same as step 84 in the operation control of the first embodiment (see FIG. 7).

次に、ステップ95においては、検出された吸着能力が第2の判定値未満であるか否かを判別する。第2の判定値は、昇温制御により十分な量の炭化水素および炭素が放出され、吸着能力が回復しているか否かが判別可能な様に設定される。第2の判定値は、予め定めることができる。ステップ95は、実施の形態1の運転制御におけるステップ85と同様である(図7参照)。   Next, in step 95, it is determined whether or not the detected adsorption capacity is less than a second determination value. The second determination value is set so that it is possible to determine whether a sufficient amount of hydrocarbons and carbon are released by the temperature rise control and the adsorption capacity is recovered. The second determination value can be determined in advance. Step 95 is the same as step 85 in the operation control of the first embodiment (see FIG. 7).

ステップ95において、吸着部の吸着能力が第2の判定値未満である場合には、ステップ93に戻り、再度の昇温制御が行なわれる。ステップ95において、吸着部の吸着能力が第2の判定値以上である場合には、この制御を終了する。   In step 95, when the adsorption | suction capability of an adsorption | suction part is less than a 2nd determination value, it returns to step 93 and temperature rising control is performed again. In step 95, when the suction capability of the suction part is equal to or greater than the second determination value, this control is terminated.

本実施の形態の内燃機関の排気浄化装置においても、吸着部に残存する炭化水素およびコーキングにより生成された炭素を放出させることができて、優れた浄化性能を有する排気浄化装置を提供することができる。また、たとえばステップ93における昇温制御の時間を短く設定することにより、過剰に長い時間で排気ガスを昇温することが回避される。たとえば、600℃以上の高温に昇温する積算時間を短くすることができて、燃料消費量を抑制したり熱劣化を抑制したりすることができる。   Also in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, it is possible to release hydrocarbons remaining in the adsorption section and carbon generated by coking, and to provide an exhaust gas purification apparatus having excellent purification performance. it can. In addition, for example, by setting the time for temperature increase control in step 93 to be short, it is possible to avoid the temperature of the exhaust gas from being excessively long. For example, the integration time for raising the temperature to 600 ° C. or higher can be shortened, and the fuel consumption can be suppressed or the thermal deterioration can be suppressed.

その他の構成、作用および効果については、実施の形態1と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。   Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will not be repeated here.

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に含まれる変更が意図されている。   The above embodiments can be combined as appropriate. In the respective drawings described above, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. Further, in the embodiment, changes included in the scope of claims are intended.

1 機関本体
2 燃焼室
13 排気処理装置
13a 吸着材
13b 酸化触媒
27,29 温度センサ
30 電子制御ユニット
51 吸着部
52 酸化部
55 基材
60 担持体
61 ベータゼオライト粒子
62 触媒粒子
63 酸点
64 ゼオライト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 2 Combustion chamber 13 Exhaust treatment device 13a Adsorbent 13b Oxidation catalyst 27, 29 Temperature sensor 30 Electronic control unit 51 Adsorption part 52 Oxidation part 55 Base material 60 Carrier 61 Beta zeolite particle 62 Catalyst particle 63 Acid point 64 Zeolite

Claims (4)

排気ガスに含まれる未燃炭化水素を放出温度未満では吸着し、放出温度以上になると吸着した炭化水素を放出する吸着部を備え、
吸着部に流入する排気ガスの空燃比がリーンの状態で吸着部を第1の温度まで昇温する第1の昇温制御を複数回行った後に、吸着部に流入する排気ガスの空燃比がリーンの状態で第1の温度よりも高い第2の温度まで吸着部を昇温する第2の昇温制御を行うことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。
It has an adsorption part that adsorbs unburned hydrocarbons contained in exhaust gas below the release temperature and releases the adsorbed hydrocarbons above the release temperature,
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the adsorbing portion is changed after the first temperature increase control for raising the temperature of the adsorbing portion to the first temperature is performed a plurality of times while the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the adsorbing portion is lean. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein a second temperature rise control is performed to raise the temperature of the adsorption portion to a second temperature higher than the first temperature in a lean state.
通常運転時の吸着部の吸着能力を検出する第1の吸着能力検出手段と、
第1の昇温制御を行った後に吸着部の吸着能力を検出する第2の吸着能力検出手段とを備え、
通常運転時において、第1の吸着能力検出手段により吸着能力を検出し、検出した吸着能力が第1の判定値未満の場合には、吸着部に吸着している炭化水素を放出させる第1の温度以上に昇温する第1の昇温制御を行うことにより吸着能力を回復し、
第1の昇温制御の後に第2の吸着能力検出手段により吸着能力を検出し、検出した吸着能力が第1の判定値よりも大きな第2の判定値未満の場合には、コーキングにより生成された炭素を放出させる第2の温度以上に昇温する第2の昇温制御を行うことを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
First adsorption capacity detection means for detecting the adsorption capacity of the adsorption unit during normal operation;
A second adsorbing capacity detecting means for detecting the adsorbing capacity of the adsorbing portion after performing the first temperature rise control,
During normal operation, the first adsorption capacity detecting means detects the adsorption capacity, and if the detected adsorption capacity is less than the first determination value, the first adsorbing unit releases hydrocarbon adsorbed. By performing the first temperature rise control to raise the temperature above the temperature, the adsorption capacity is recovered,
After the first temperature rise control, the adsorption capability is detected by the second adsorption capability detection means, and if the detected adsorption capability is less than the second determination value larger than the first determination value, it is generated by coking. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a second temperature rise control is performed to raise the temperature to a temperature equal to or higher than a second temperature at which the carbon is released.
未燃炭化水素を酸化するための酸化部を備え、
酸化部は、機関排気通路において吸着部よりも下流側に配置され、または、吸着部と一体的に形成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
It has an oxidation part for oxidizing unburned hydrocarbons,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the oxidation part is disposed downstream of the adsorption part in the engine exhaust passage, or is formed integrally with the adsorption part. .
第1の吸着能力検出手段および第2の吸着能力検出手段のうち少なくとも一方の吸着能力検出手段は、酸化部の温度が炭化水素を酸化できる温度よりも低い温度のときに、一酸化炭素の酸化による酸化触媒の温度上昇幅を検出し、温度上昇幅が予め定められた上昇幅判定値より小さい場合には、吸着部の吸着能力が判定値未満であると判断することを特徴とする、請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。   At least one of the first adsorption capacity detection means and the second adsorption capacity detection means is capable of oxidizing carbon monoxide when the temperature of the oxidation part is lower than the temperature at which the hydrocarbon can be oxidized. The temperature increase width of the oxidation catalyst due to is detected, and when the temperature increase width is smaller than a predetermined increase width determination value, it is determined that the adsorption capacity of the adsorption portion is less than the determination value. Item 6. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to Item 3.
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