JP2013119771A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To change the purification efficiency of exhaust gas by an SCR catalyst by not only a composition of nitrogen oxides included in the exhaust gas but also "the temperature of the SCR catalyst".SOLUTION: This exhaust emission control device includes an exhaust temperature adjusting means arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine and adjusting the temperature of the exhaust gas exhausted from a combustion chamber of the internal combustion engine, and the catalyst arranged in a downstream side position rather than the exhaust temperature adjusting means in the exhaust passage and purifying the exhaust gas. The exhaust emission control device is constituted so that at least a part of the exhaust gas passing through the exhaust temperature adjusting means can be introduced into the catalyst as first exhaust gas after passing through at least a part of an intermediate member arranged in a position between the exhaust temperature adjusting means and the catalyst in the exhaust passage, and at least a part of the exhaust gas passing through the exhaust temperature adjusting means can be introduced into the catalyst as second exhaust gas without passing through at least the part of the intermediate member.

Description

本発明は、内燃機関の排気を浄化する触媒を排気通路に備えた、内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with a catalyst for purifying exhaust gas of the internal combustion engine in an exhaust passage.

内燃機関の燃焼室から放出されるガス(排気)は、一般に、窒素酸化物(NOx)および粒子状物質(Particulate Matter。PM)などの種々の物質を含んでいる。これら物質の内燃機関の外部への排出量は、出来る限り低減されることが望ましい。そこで、従来から、これら物質を排気から除去することによって排気を浄化する排気浄化装置が提案されている。   Gas (exhaust gas) discharged from a combustion chamber of an internal combustion engine generally includes various substances such as nitrogen oxide (NOx) and particulate matter (PM). It is desirable to reduce the discharge amount of these substances to the outside of the internal combustion engine as much as possible. Therefore, conventionally, an exhaust emission control device that purifies exhaust gas by removing these substances from the exhaust gas has been proposed.

例えば、従来から、排気に含まれる特定の成分を選択的に還元することによって排気を浄化する触媒(いわゆる、Selective Catalytic Reduction触媒。以下、「SCR触媒」とも称呼される。)を排気通路に備えた排気浄化装置が提案されている。この種の排気浄化装置として、例えば、排気に含まれる窒素酸化物(NOx)を選択的に除去(還元)するSCR触媒を備えるとともに、同触媒に導入される排気中に還元剤(例えば、尿素水)を供給する排気浄化装置が挙げられる。この排気浄化装置においては、SCR触媒内にて排気に含まれる窒素酸化物と還元剤(例えば、尿素水中の尿素が加水分解されて得られるアンモニア)とが反応せしめられることにより、窒素酸化物が排気から除去される(窒素酸化物が窒素および水に還元される)ようになっている。   For example, conventionally, a catalyst that purifies exhaust gas by selectively reducing specific components contained in exhaust gas (a so-called selective catalytic reduction catalyst; hereinafter also referred to as “SCR catalyst”) is provided in the exhaust passage. Exhaust gas purification devices have been proposed. As this type of exhaust purification device, for example, an SCR catalyst that selectively removes (reduces) nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas is provided, and a reducing agent (for example, urea) is contained in the exhaust gas introduced into the catalyst. Exhaust gas purification devices that supply water) can be mentioned. In this exhaust purification device, nitrogen oxides contained in the exhaust gas in the SCR catalyst are reacted with a reducing agent (for example, ammonia obtained by hydrolysis of urea in urea water), whereby nitrogen oxides are formed. It is removed from the exhaust (nitrogen oxides are reduced to nitrogen and water).

上記SCR触媒を有する従来の排気浄化装置の一つ(以下、「従来装置」とも称呼される。)は、出来る限り効率良く窒素酸化物を排気から除去するべく、SCR触媒に導入される排気に含まれる窒素酸化物の組成(一酸化窒素と二酸化窒素とのモル比)を調整するようになっている。   One of the conventional exhaust purification devices having the SCR catalyst (hereinafter also referred to as “conventional device”) is used for exhaust introduced into the SCR catalyst in order to remove nitrogen oxide from the exhaust as efficiently as possible. The composition of the nitrogen oxide contained (molar ratio of nitric oxide and nitrogen dioxide) is adjusted.

具体的に述べると、従来装置は、電気ヒータ、一酸化窒素を二酸化窒素へと転化する酸化触媒(一酸化窒素から二酸化窒素への転化率は、酸化触媒の温度に依存する。)、粒子状物質を捕集するディーゼルパーティキュレートフィルタ(以下、「DPF」とも称呼される。)、還元剤としての尿素水を排気中に供給するノズル、および、SCR触媒、をこの順にて排気通路上に備える。そして、従来装置は、内燃機関の運転状態に応じて電気ヒータの発熱量を変更することにより(つまり、酸化触媒に導入される排気の温度を変更することにより)、酸化触媒の温度を調整する。これにより、従来装置は、酸化触媒を通過した後にSCR触媒に導入される排気に含まれる窒素酸化物の組成を、SCR触媒が効率良く窒素酸化物を除去(還元)し得る組成に調整する(例えば、特許文献1を参照。)。   Specifically, the conventional apparatus includes an electric heater, an oxidation catalyst that converts nitric oxide into nitrogen dioxide (the conversion rate from nitrogen monoxide to nitrogen dioxide depends on the temperature of the oxidation catalyst), and particulate form. A diesel particulate filter (hereinafter also referred to as “DPF”) for collecting substances, a nozzle for supplying urea water as a reducing agent into the exhaust, and an SCR catalyst are provided in this order on the exhaust passage. . The conventional apparatus adjusts the temperature of the oxidation catalyst by changing the amount of heat generated by the electric heater according to the operating state of the internal combustion engine (that is, by changing the temperature of the exhaust gas introduced into the oxidation catalyst). . As a result, the conventional apparatus adjusts the composition of nitrogen oxides contained in the exhaust gas introduced into the SCR catalyst after passing through the oxidation catalyst to a composition that allows the SCR catalyst to efficiently remove (reducing) nitrogen oxides ( For example, see Patent Document 1.)

特開2010−265862号公報JP 2010-265862 A

従来装置は、上述したように、SCR触媒による排気の浄化効率を考慮し、排気に含まれる窒素酸化物の組成を調整するようになっている。一方、周知のように、SCR触媒による排気の浄化効率は、排気に含まれる窒素酸化物の組成だけではなく、「SCR触媒の温度」にも応じて変化する。   As described above, the conventional apparatus adjusts the composition of nitrogen oxides contained in the exhaust gas in consideration of the exhaust gas purification efficiency by the SCR catalyst. On the other hand, as is well known, the purification efficiency of exhaust gas by the SCR catalyst changes not only according to the composition of nitrogen oxides contained in the exhaust gas but also according to “temperature of the SCR catalyst”.

SCR触媒の温度について述べると、従来装置においては、電気ヒータを経た排気は、酸化触媒およびDPFを通過した後にSCR触媒に導入される。そのため、SCR触媒の温度を変更するために電気ヒータの発熱量が変更されても、排気がSCR触媒に到達するよりも前に酸化触媒およびDPFに排気中の熱エネルギが吸収されることなどに起因し、電気ヒータの発熱量の変化に対してSCR触媒の温度の変化が十分に追従しない場合があると考えられる。別の言い方をすると、従来装置においては、排気通路の上流側に設けられている酸化触媒などの温度は変化し易いものの、排気通路の下流側に設けられているSCR触媒の温度は変化し難いと考えられる。   Regarding the temperature of the SCR catalyst, in the conventional apparatus, the exhaust gas that has passed through the electric heater is introduced into the SCR catalyst after passing through the oxidation catalyst and the DPF. Therefore, even if the heating value of the electric heater is changed to change the temperature of the SCR catalyst, the thermal energy in the exhaust is absorbed by the oxidation catalyst and the DPF before the exhaust reaches the SCR catalyst. For this reason, it is considered that the change in the temperature of the SCR catalyst may not sufficiently follow the change in the heat generation amount of the electric heater. In other words, in the conventional apparatus, although the temperature of the oxidation catalyst or the like provided on the upstream side of the exhaust passage is likely to change, the temperature of the SCR catalyst provided on the downstream side of the exhaust passage is unlikely to change. it is conceivable that.

その結果、従来装置においては、例えば内燃機関が冷間始動される場合、酸化触媒などは比較的短い時間長さにて触媒としての機能を十分に発揮する観点において適切な温度(以下、「活性温度」とも称呼される。)に到達するものの、SCR触媒の温度が活性温度に到達するまでの時間長さは相当程度に長いことになる可能性があると考えられる。一方、SCR触媒の温度をより短い時間長さにて活性温度にまで到達させるべく電気ヒータの発熱量がより大きくされると、SCR触媒の上流側に設けられている酸化触媒などの温度が過度に上昇し、それら酸化触媒などがそれらの機能を十分に発揮することができない状態となる(例えば、熱変性する)可能性があると考えられる。なお、上記説明から理解されるように、内燃機関が冷間始動される場合に限られず、上記同様の理由によって従来装置を構成する複数の部材(SCR触媒および酸化触媒など)のそれぞれの温度が適切に調整されない場合もあると考えられる。   As a result, in the conventional apparatus, for example, when the internal combustion engine is cold-started, the oxidation catalyst or the like has an appropriate temperature (hereinafter referred to as “active”) from the viewpoint of sufficiently exerting the function as a catalyst in a relatively short time length. Although it is also referred to as “temperature”), it is believed that the length of time until the temperature of the SCR catalyst reaches the activation temperature may be quite long. On the other hand, if the calorific value of the electric heater is increased so that the temperature of the SCR catalyst reaches the activation temperature in a shorter time length, the temperature of the oxidation catalyst provided upstream of the SCR catalyst becomes excessive. It is considered that there is a possibility that the oxidation catalyst or the like may not be able to fully exhibit their functions (for example, thermally denatured). As can be understood from the above description, the temperature of each of a plurality of members (such as an SCR catalyst and an oxidation catalyst) constituting the conventional apparatus is not limited to the case where the internal combustion engine is cold-started. It may not be properly adjusted.

しかしながら、排気浄化装置が装置全体として排気を効率良く浄化するためには、同装置を構成する各々の部材の温度が出来る限り適切に(例えば、温度を変更する指示に対して追従性良く変化するように、または、目標とする温度に維持されるように)調整されることが望ましい。さらに、上記説明から理解されるように、SCR触媒を有する排気浄化装置に限らず、排気浄化装置を構成する各々の部材の温度が適切に調整されることが望ましい。   However, in order for the exhaust emission control device to efficiently purify the exhaust gas as a whole device, the temperature of each member constituting the device changes as appropriately as possible (for example, changes with good follow-up to an instruction to change the temperature). Or so that it is maintained at the target temperature). Furthermore, as understood from the above description, it is desirable that the temperature of each member constituting the exhaust purification device is appropriately adjusted, not limited to the exhaust purification device having the SCR catalyst.

本発明の目的は、上記課題に鑑み、排気浄化装置を構成する各々の部材の温度を出来る限り適切に調整することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can adjust the temperature of each member constituting the exhaust gas purification device as appropriately as possible.

上記課題を解決するための本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられるとともに該内燃機関の燃焼室から放出される排気の温度を調整する排気温度調整手段と、
前記排気通路における前記排気温度調整手段よりも下流側の位置に設けられるとともに前記排気を浄化する触媒と、
を備える。
In order to solve the above problems, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention comprises:
An exhaust temperature adjusting means that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and adjusts the temperature of exhaust discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine;
A catalyst provided at a position downstream of the exhaust temperature adjusting means in the exhaust passage and purifying the exhaust;
Is provided.

上記「排気温度調整手段」は、排気の温度を調整(変更)し得る手段であればよく、特に制限されない。例えば、排気温度調整手段として、排気に対して所望の量の熱エネルギを与え得る電気ヒータが採用され得る。なお、排気の温度を「調整する」ことには、排気の温度を上昇させること、排気の温度を低下させること、および、排気の温度を特定の温度に維持すること、が含まれる。   The “exhaust temperature adjusting means” is not particularly limited as long as it can adjust (change) the exhaust temperature. For example, an electric heater that can give a desired amount of heat energy to the exhaust can be employed as the exhaust temperature adjusting means. It should be noted that “adjusting” the temperature of the exhaust includes increasing the temperature of the exhaust, lowering the temperature of the exhaust, and maintaining the temperature of the exhaust at a specific temperature.

上記「触媒」は、触媒に導入される排気を浄化し得るものであればよく、特に制限されない。なお、「排気を浄化」するとは、排気に含まれる浄化対象物質(例えば、窒素酸化物、未燃物および粒子状物質など)の少なくとも一部をその排気から除去することを意味し、必ずしも浄化対象物質の全てをその排気から除去することを意味しない。   The “catalyst” is not particularly limited as long as it can purify exhaust gas introduced into the catalyst. Note that “purifying exhaust gas” means removing at least a part of the substances to be purified (for example, nitrogen oxides, unburned substances and particulate substances) contained in the exhaust gas, and is not necessarily purified. It does not mean that all of the target substance is removed from the exhaust.

上記構成により、触媒が排気温度調整手段よりも「下流側」の位置に設けられるので、排気温度調整手段を経た排気が触媒に導入されることになる。すなわち、排気温度調整手段によって排気の温度が調整されることにより、触媒の温度が調整され得ることになる。   With the above configuration, the catalyst is provided at a position “downstream” with respect to the exhaust temperature adjusting means, so that the exhaust gas that has passed through the exhaust temperature adjusting means is introduced into the catalyst. That is, the temperature of the catalyst can be adjusted by adjusting the temperature of the exhaust gas by the exhaust temperature adjusting means.

なお、上記「下流側」とは、排気通路内において排気が移動するときの同排気の移動方向に相当する向きを表す。例えば、「排気温度調整手段よりも下流側の位置」とは、排気温度調整手段が設けられている位置よりも内燃機関の燃焼室から離れた位置を表す。一方、後述される「上流側」とは、排気通路内において排気が移動するときの同排気の移動方向の逆の方向に相当する向きを表す。例えば、「触媒よりも上流側の位置」とは、触媒が設けられている位置よりも燃焼室に近い位置を表す。   The “downstream side” represents a direction corresponding to the moving direction of the exhaust when the exhaust moves in the exhaust passage. For example, the “position downstream of the exhaust temperature adjusting means” represents a position farther from the combustion chamber of the internal combustion engine than the position where the exhaust temperature adjusting means is provided. On the other hand, “upstream side”, which will be described later, represents a direction corresponding to a direction opposite to the moving direction of the exhaust when the exhaust moves in the exhaust passage. For example, “a position upstream from the catalyst” represents a position closer to the combustion chamber than a position where the catalyst is provided.

さらに、本発明の排気浄化装置は、
前記排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、前記排気通路おける前記排気温度調整手段と前記触媒との間の位置に設けられた中間部材の少なくとも一部を「通過した後」に、「第1排気」として前記触媒に導入可能であり、
前記排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、前記中間部材の少なくとも一部を「通過することなく」、「第2排気」として前記触媒に導入可能である、
ように構成される。
Furthermore, the exhaust emission control device of the present invention includes:
After at least a portion of the exhaust gas that has passed through the exhaust temperature adjusting means "passed through" at least a portion of the intermediate member provided at a position between the exhaust temperature adjusting means and the catalyst in the exhaust passage, Can be introduced into the catalyst as "first exhaust";
At least a part of the exhaust gas that has passed through the exhaust temperature adjusting means can be introduced into the catalyst as “second exhaust gas” without passing through at least a part of the intermediate member.
Configured as follows.

上記構成により、第2排気(および、中間部材を通過した第1排気)によって触媒の温度が調整され得ることになる。ここで、第2排気は、中間部材の「少なくとも一部を通過することなく」触媒に導入され得るので、第2排気が中間部材の「全てを通過して」触媒に導入される場合に比べ、触媒の温度がより適切に(例えば、温度を変更する指示に対して追従性良く変化するように、および、目標とする温度に維持されるように)調整され得る。さらに、中間部材の温度は、第1排気によって適切に調整され得る。したがって、上記構成を備えた本発明の排気浄化装置は、排気浄化装置を構成する各々の部材(触媒および中間部材)の温度を適切に調整することができる。   With the above configuration, the temperature of the catalyst can be adjusted by the second exhaust (and the first exhaust that has passed through the intermediate member). Here, the second exhaust gas can be introduced into the catalyst “without passing through at least a part” of the intermediate member, so that the second exhaust gas is introduced into the catalyst “through all of the intermediate member”. , The temperature of the catalyst can be adjusted more appropriately (eg, to change in a good manner in response to an instruction to change the temperature, and to be maintained at the target temperature). Further, the temperature of the intermediate member can be appropriately adjusted by the first exhaust. Therefore, the exhaust emission control device of the present invention having the above-described configuration can appropriately adjust the temperature of each member (catalyst and intermediate member) constituting the exhaust emission control device.

ところで、上記「中間部材」は、排気温度調整手段と触媒との間の位置に設けられる部材であればよく、特に制限されない。例えば、中間部材として、排気に含まれる窒素酸化物を酸化させ得る酸化触媒、および、排気に含まれる粒子状物質を捕集し得るディーゼルパーティキュレートフィルタ、などが採用され得る。なお、上記「窒素酸化物を酸化させ得る」とは、排気に含まれる窒素酸化物の少なくとも一部を酸化させ得ることを意味し、必ずしも窒素酸化物の全てを酸化させ得ることを意味しない。さらに、上記「粒子状物質を捕集し得る」とは、排気に含まれる粒子状物質の少なくとも一部を捕集し得ることを意味し、必ずしも粒子状物質の全てを捕集し得ることを意味しない。   By the way, the “intermediate member” is not particularly limited as long as it is a member provided at a position between the exhaust temperature adjusting means and the catalyst. For example, an oxidation catalyst that can oxidize nitrogen oxides contained in the exhaust, a diesel particulate filter that can collect particulate matter contained in the exhaust, and the like can be employed as the intermediate member. Note that the phrase “can oxidize nitrogen oxides” means that at least a part of the nitrogen oxides contained in the exhaust can be oxidized, and does not necessarily mean that all of the nitrogen oxides can be oxidized. Furthermore, the above-mentioned “capable of collecting particulate matter” means that at least a part of the particulate matter contained in the exhaust gas can be collected, and that all of the particulate matter can be collected. I don't mean.

さらに、上記「中間部材」は、単一の部材であってもよく、複数の部材であってもよい。中間部材が複数の部材を含む場合、それら複数の部材のそれぞれは、互いに連結された状態(別の言い方をすると、一体化された状態)にて排気通路に配置されてもよく、互いに独立して分離された状態にて排気通路に配置されてもよい。また、それら複数の部材は、それらのうちの一部が互いに連結された(一体化された)状態にて排気通路に配置されるとともに、それらのうちの他部が互いに分離された状態にて排気通路に配置されてもよい。   Further, the “intermediate member” may be a single member or a plurality of members. When the intermediate member includes a plurality of members, each of the plurality of members may be disposed in the exhaust passage in a state of being connected to each other (in other words, an integrated state), and may be independent of each other. It may be arranged in the exhaust passage in a separated state. The plurality of members are arranged in the exhaust passage in a state in which some of them are connected (integrated) with each other, and in a state in which the other parts are separated from each other. It may be arranged in the exhaust passage.

上記「排気の少なくとも一部が・・・第1排気として前記触媒に導入可能・・・ように構成された」とは、排気の一部または全部が第1排気として触媒に導入される状態が形成され得ることを表す。別の言い方をすると、本記載は、そのような状態が必要に応じて(例えば、内燃機関の運転状態に応じて)形成されることが可能であることを表し、必ずしもそのような状態が常に形成される必要があることを意味しない。   The above “at least part of the exhaust gas is configured to be introduced into the catalyst as the first exhaust gas” means that a part or all of the exhaust gas is introduced into the catalyst as the first exhaust gas. It can be formed. In other words, this description represents that such a state can be formed as needed (eg, depending on the operating state of the internal combustion engine), and such a state is not always the case. It does not mean that it needs to be formed.

同様に、上記上記「排気の少なくとも一部が・・・第2排気として触媒に導入可能である、ように構成された」とは、排気の一部または全部が第2排気として触媒に導入される状態が形成され得ることを表す。すなわち、本記載は、そのような状態が必要に応じて(例えば、内燃機関の運転状態に応じて)形成されることが可能であることを表し、必ずしもそのような状態が常に形成される必要があることを意味しない。   Similarly, the above-mentioned “configured such that at least a part of the exhaust gas can be introduced into the catalyst as the second exhaust gas” means that a part or all of the exhaust gas is introduced into the catalyst as the second exhaust gas. Represents that a state can be formed. That is, this description indicates that such a state can be formed as needed (eg, depending on the operating state of the internal combustion engine), and such a state need not always be formed. Does not mean there is.

よって、本発明の排気浄化装置においては、状況によっては(例えば、内燃機関が冷間始動された後に触媒の温度が活性温度に到達したため、第2排気によって触媒を直接加熱する必要がないと考えられる場合)、第2排気の量がゼロとされる場合もあり得る。逆に、状況によっては(例えば、内燃機関が冷間始動されたときに、特に迅速に触媒を加熱する必要があると考えられる場合)、第2排気の量が排気の全部の量とされる場合もあり得る。   Therefore, in the exhaust emission control device according to the present invention, depending on the situation (for example, since the temperature of the catalyst has reached the activation temperature after the internal combustion engine is cold started, it is not necessary to heat the catalyst directly by the second exhaust gas). The amount of the second exhaust may be zero. Conversely, in some situations (for example, when the internal combustion engine is cold-started, it is considered that the catalyst needs to be heated particularly quickly), the amount of the second exhaust is the total amount of exhaust. There may be cases.

また、上記説明から理解されるように、本発明の排気浄化装置においては、第1排気および第2排気とは異なる他の排気(例えば、第1排気および第2排気とは異なる経路を通じて触媒に導入される排気)が存在することも否定されない。   Further, as can be understood from the above description, in the exhaust emission control device of the present invention, the exhaust gas other than the first exhaust gas and the second exhaust gas (for example, the catalyst through the path different from the first exhaust gas and the second exhaust gas). There is no denying that there is exhaust to be introduced.

次いで、本発明の排気浄化装置のいくつかの態様(態様A〜態様J)が説明される。   Next, some aspects (aspects A to J) of the exhaust emission control device of the present invention will be described.

・態様A
上述したように、本発明の排気浄化装置においては、第1排気によって中間部材の温度が調整され得るとともに、第2排気によって触媒の温度が調整され得る。ここで、第2排気の「量」は、触媒における排気の浄化に関連するパラメータなどに応じて調整されることが望ましいと考えられる。
・ Aspect A
As described above, in the exhaust purification apparatus of the present invention, the temperature of the intermediate member can be adjusted by the first exhaust, and the temperature of the catalyst can be adjusted by the second exhaust. Here, it is considered that the “amount” of the second exhaust gas is desirably adjusted in accordance with parameters related to exhaust gas purification in the catalyst.

そこで、例えば、具体的な構成の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記触媒および前記中間部材のうちの少なくとも1つの温度に基づき、前記第2排気の量が調整される、ように構成され得る。
Therefore, for example, as an example of a specific configuration, the exhaust purification device of the present invention is
The amount of the second exhaust gas may be adjusted based on the temperature of at least one of the catalyst and the intermediate member.

これにより、第2排気の量が、触媒および中間部材のうちの少なくとも1つの温度に適した量に調整され得ることになる。   Thus, the amount of the second exhaust can be adjusted to an amount suitable for the temperature of at least one of the catalyst and the intermediate member.

上記触媒および中間部材のうちの少なくとも1つの温度を取得する方法は、特に制限されない。これら温度は、例えば、温度センサによって測定されてもよく、内燃機関の特定の運転パラメータに基づいて推定されてもよい。   The method for obtaining the temperature of at least one of the catalyst and the intermediate member is not particularly limited. These temperatures may be measured by a temperature sensor, for example, or may be estimated based on specific operating parameters of the internal combustion engine.

・態様B
本発明の排気浄化装置において、排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部を第1排気として触媒に導入可能にするとともに同排気の少なくとも一部を第2排気として触媒に導入可能にする具体的な構成は、特に制限されない。
・ Aspect B
In the exhaust gas purification apparatus of the present invention, at least a part of the exhaust gas that has passed through the exhaust gas temperature adjusting means can be introduced into the catalyst as a first exhaust gas, and at least a part of the exhaust gas can be introduced into the catalyst as a second exhaust gas Such a configuration is not particularly limited.

例えば、具体的な構成の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記第2排気が通過する「バイパス通路」であって、該バイパス通路の一端が「(A)前記排気温度調整手段が設けられている位置または前記排気温度調整手段よりも下流側の位置であり、且つ、(B)前記中間部材よりも上流側の位置または前記中間部材が設けられている位置」にて前記排気通路に接続されるとともに、該バイパス通路の他端が「(C)前記中間部材が設けられている位置または前記中間部材よりも下流側の位置であり、且つ、(D)前記触媒よりも上流側の位置または前記触媒が設けられている位置」にて前記排気通路に接続されるバイパス通路、を通して前記第2排気が前記触媒に導入される、ように構成され得る。
For example, as an example of a specific configuration, the exhaust purification device of the present invention is
A “bypass passage” through which the second exhaust passes, wherein one end of the bypass passage is “(A) a position where the exhaust temperature adjusting means is provided or a position downstream of the exhaust temperature adjusting means”. And (B) the position upstream of the intermediate member or the position where the intermediate member is provided ”and the other end of the bypass passage is connected to“ (C) the intermediate member ”. Connected to the exhaust passage at a position where a member is provided or a position downstream of the intermediate member and (D) a position upstream of the catalyst or a position where the catalyst is provided The second exhaust gas may be introduced into the catalyst through a bypass passage.

上記構成により、「(A)排気温度調整手段が設けられている位置または排気温度調整手段よりも下流側の位置」にバイパス通路の一端が設けられていることから、「排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部(第2排気)」がバイパス通路に流入し得ることになる。   With the above configuration, one end of the bypass passage is provided at “(A) a position where the exhaust temperature adjusting means is provided or a position downstream of the exhaust temperature adjusting means”. At least a part of the exhaust (second exhaust) ”can flow into the bypass passage.

さらに、「(B)中間部材よりも上流側の位置または中間部材が設けられている位置」にバイパス通路の一端が設けられていること、および、「(C)中間部材が設けられている位置または中間部材よりも下流側の位置」にバイパス通路の他端が設けられていることから、第2排気が「中間部材の少なくとも一部を通過することなく」移動し得ることになる。 Further, “(B) a position upstream of the intermediate member or a position where the intermediate member is provided” is provided with one end of the bypass passage, and “(C) a position where the intermediate member is provided. Alternatively, since the other end of the bypass passage is provided at “a position downstream of the intermediate member”, the second exhaust gas can move “without passing through at least a part of the intermediate member”.

加えて、「(D)触媒よりも上流側の位置または触媒が設けられている位置」にバイパス通路の他端が設けられることから、第2排気が「触媒に導入」され得ることになる。   In addition, since the other end of the bypass passage is provided at “(D) a position upstream of the catalyst or a position where the catalyst is provided”, the second exhaust gas can be “introduced into the catalyst”.

よって、上記構成(A〜D)により、本発明の排気浄化装置は、「排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、中間部材の少なくとも一部を通過することなく、第2排気として触媒に導入可能である」ように構成されることになる。   Therefore, with the above-described configurations (A to D), the exhaust emission control device according to the present invention is configured such that “at least a part of the exhaust gas that has passed through the exhaust gas temperature adjusting means passes through at least a part of the intermediate member, It is possible to be introduced to "."

ところで、上記「排気温度調整手段が設けられている位置」とは、「その位置を通過してバイパス通路に流入する排気の少なくとも一部が、排気通路のうちの排気温度調整手段が設けられていない部分を介することなくバイパス通路に流入することになる」位置を表す。また、上記「中間部材が設けられている位置」とは、その位置を通過してバイパス通路に流入する又はバイパス通路から流出する排気の少なくとも一部が、排気通路のうちの中間部材が設けられていない部分を介することなくバイパス通路から流出する又はバイパス通路に流入することになる位置を表す。同様に、上記「触媒が設けられている位置」とは、その位置を通過してバイパス通路から流出する排気の少なくとも一部が、排気通路のうちの触媒が設けられていない部分を介することなくバイパス通路から流出することになる位置を表す。   By the way, the above-mentioned “position where the exhaust temperature adjusting means is provided” means “at least part of the exhaust gas that passes through the position and flows into the bypass passage is provided with the exhaust temperature adjusting means in the exhaust passage. Represents the position where it will flow into the bypass passage without going through any part. The “position at which the intermediate member is provided” means that at least a part of the exhaust gas that passes through the position and flows into the bypass passage or flows out of the bypass passage is provided with the intermediate member in the exhaust passage. The position which flows out from a bypass channel | path, or flows into a bypass channel | path, without passing through the part which is not shown. Similarly, the “position where the catalyst is provided” means that at least a part of the exhaust gas passing through the position and flowing out of the bypass passage does not pass through a portion of the exhaust passage where the catalyst is not provided. It represents the position that will flow out of the bypass passage.

なお、中間部材が複数の部材によって構成される場合、上記「中間部材が設けられている位置」とは、それら複数の部材のうちの少なくとも一つが設けられれている位置を表す。また、この場合、上記「中間部材よりも下流側の位置」とは、それら複数の部材のうちの少なくとも一つよりも下流側の位置を表す。よって、複数の部材が互いに独立して分離された状態にて排気通路に配置されている場合、「中間部材よりも下流側の位置」は、一の部材と他の部材との間の位置であり得る。   When the intermediate member is configured by a plurality of members, the “position where the intermediate member is provided” represents a position where at least one of the plurality of members is provided. In this case, the “position downstream of the intermediate member” represents a position downstream of at least one of the plurality of members. Therefore, when a plurality of members are arranged in the exhaust passage in a state of being separated from each other, the “position downstream of the intermediate member” is a position between one member and another member. possible.

・態様C
本発明の排気浄化装置において、第2排気の量を調整する具体的な構成は、特に制限されない。
・ Aspect C
In the exhaust purification apparatus of the present invention, the specific configuration for adjusting the amount of the second exhaust is not particularly limited.

例えば、具体的な構成の一例として、上記バイパス通路を有する排気浄化装置は、
前記バイパス通路を通過する前記第2排気の量を調整するための「制御弁」であって該制御弁の開度に応じて前記第2排気の量が変化する制御弁が、前記バイパス通路に設けられ、
前記触媒および前記中間部材のうちの少なくとも1つの温度に基づき、前記制御弁の開度が変更される、ように構成され得る。
For example, as an example of a specific configuration, an exhaust purification device having the bypass passage is
A control valve that is a “control valve” for adjusting the amount of the second exhaust that passes through the bypass passage, and in which the amount of the second exhaust changes according to the opening of the control valve, is provided in the bypass passage. Provided,
The opening degree of the control valve may be changed based on the temperature of at least one of the catalyst and the intermediate member.

上記「制御弁」は、その開度に応じて第2排気の量が変化する弁であればよく、特に制限されない。制御弁として、例えば、特定の軸周りに回動可能な板状部材を有する弁(例えば、スイングアーム式の弁およびバタフライ弁など)が採用され得る。   The “control valve” is not particularly limited as long as it is a valve that changes the amount of the second exhaust gas according to the opening. As the control valve, for example, a valve (for example, a swing arm type valve and a butterfly valve) having a plate-like member that can rotate around a specific axis may be employed.

・態様D
上述したように、本発明の排気浄化装置において、排気を浄化するための触媒は特に制限されない。
・ Mode D
As described above, in the exhaust gas purification apparatus of the present invention, the catalyst for purifying the exhaust gas is not particularly limited.

例えば、具体的な触媒の一例として、
前記排気に含まれる窒素酸化物を還元することによって前記排気を浄化する触媒、が採用され得る。
For example, as an example of a specific catalyst,
A catalyst that purifies the exhaust gas by reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas may be employed.

上記触媒の具体的な構成は、特に制限されない。例えば、上記触媒として、触媒成分(ゼオライト系触媒およびバナジウム系触媒など)が担体(セラミックスなど)に担持された構成を有するSCR触媒、触媒成分(貴金属など)と酸素吸蔵物質とNOx吸蔵物質とが担体に担持されたNOx吸蔵還元触媒、および、窒素酸化物および粒子状物質の双方を排気中から除去することができるDPNR(Diesel Particulate−NOx Reduction)触媒、などが採用され得る。   The specific configuration of the catalyst is not particularly limited. For example, as the catalyst, an SCR catalyst having a configuration in which a catalyst component (zeolite-based catalyst, vanadium-based catalyst, etc.) is supported on a carrier (ceramics, etc.), a catalyst component (noble metal, etc.), an oxygen storage material, and a NOx storage material. A NOx occlusion reduction catalyst supported on a carrier and a DPNR (Diesel Particulate-NOx Reduction) catalyst capable of removing both nitrogen oxides and particulate matter from the exhaust gas can be employed.

・態様E
さらに、上記触媒を有する排気浄化装置は、具体的な構成の一例として、
前記触媒に導入される排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段を備える、ように構成され得る。
・ Mode E
Furthermore, the exhaust gas purification apparatus having the above catalyst is an example of a specific configuration.
It may be configured to include a reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the exhaust gas introduced into the catalyst.

上記「還元剤供給手段」は、燃焼室から放出された排気が触媒に導入されるまでの間に排気中に還元剤を供給し得る手段であればよく、特に制限されない。例えば、還元剤供給手段として、還元剤を排気中に噴射するインジェクタが採用され得る。また、還元剤供給手段が設けられる位置は、触媒に導入される排気に還元剤を供給し得る位置であればよく、特に制限されない。例えば、還元剤供給手段は、排気通路における触媒よりも上流側の位置に設けられ得る。   The “reducing agent supply means” is not particularly limited as long as it is a means capable of supplying the reducing agent into the exhaust gas until the exhaust gas discharged from the combustion chamber is introduced into the catalyst. For example, an injector that injects the reducing agent into the exhaust can be employed as the reducing agent supply means. The position where the reducing agent supply means is provided is not particularly limited as long as it can supply the reducing agent to the exhaust gas introduced into the catalyst. For example, the reducing agent supply means can be provided at a position upstream of the catalyst in the exhaust passage.

上記「還元剤」は、排気に含まれる窒素酸化物を還元し得る物質を含む(または、窒素酸化物を還元し得る物質が還元剤から生成され得る)ものであればよく、特に制限されない。還元剤として、例えば、尿素水溶液およびアンモニアなどが採用され得る。   The “reducing agent” is not particularly limited as long as it contains a substance capable of reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas (or a substance capable of reducing nitrogen oxides can be generated from the reducing agent). As the reducing agent, for example, an aqueous urea solution and ammonia can be employed.

・態様F
上記還元剤供給手段を有する排気浄化装置においては、還元剤供給手段から排気中に供給される還元剤と排気中の窒素酸化物とが触媒内にて反応することにより、排気が浄化されることになる。そのため、排気を効率良く浄化するためには、還元剤供給手段から排気中に還元剤が適切に(例えば、供給される還元剤の量、および、供給された還元剤の排気中への分散の度合いなどの観点において)供給されることが好ましいと考えられる。逆に、例えば、還元剤の流動性が著しく低下している(例えば、還元剤が凍結している、または、還元剤中に特定の成分が析出している)などの理由により、還元剤供給手段から排気中に還元剤が適切に供給されないことは、望ましくない。
・ Aspect F
In the exhaust emission control device having the reducing agent supply means, the exhaust gas is purified by the reaction of the reducing agent supplied into the exhaust gas from the reducing agent supply means and the nitrogen oxide in the exhaust gas in the catalyst. become. Therefore, in order to efficiently purify the exhaust gas, the reducing agent is appropriately supplied into the exhaust gas from the reducing agent supply means (for example, the amount of the supplied reducing agent and the dispersion of the supplied reducing agent into the exhaust gas). It is considered preferable to be supplied (in terms of degree, etc.). On the other hand, for example, the flow of the reducing agent is significantly reduced (for example, the reducing agent is frozen or a specific component is deposited in the reducing agent). It is not desirable that the reducing agent is not properly supplied into the exhaust from the means.

そこで、具体的な構成の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記第2排気が前記触媒に導入されるよりも前に、前記第2排気が、前記還元剤供給手段が設けられている位置を通過する、ように構成され得る。
Therefore, as an example of a specific configuration, the exhaust purification device of the present invention is
Before the second exhaust gas is introduced into the catalyst, the second exhaust gas may pass through a position where the reducing agent supply means is provided.

これにより、触媒の温度だけではなく、還元剤供給手段の温度も、第2排気によって変更され得ることになる。よって、触媒の温度の調整と同様の理由により、還元剤供給手段の温度が適切に調整され得る。   As a result, not only the temperature of the catalyst but also the temperature of the reducing agent supply means can be changed by the second exhaust. Therefore, for the same reason as the adjustment of the catalyst temperature, the temperature of the reducing agent supplying means can be adjusted appropriately.

そのため、例えば、内燃機関が冷間始動されるときに還元剤の流動性が著しく低下している場合であっても、還元剤の流動性が、還元剤供給手段が第1排気によって加熱される場合に比べてより早期に高められ得る。その結果、この場合であっても、排気中に還元剤がより早期に適切に供給され得ることになる。   Therefore, for example, even when the flowability of the reducing agent is significantly reduced when the internal combustion engine is cold started, the reducing agent fluidity is heated by the first exhaust gas. It can be raised earlier than in the case. As a result, even in this case, the reducing agent can be appropriately supplied earlier into the exhaust gas.

・態様G
さらに、上記還元剤供給手段を有する排気浄化装置においては、上記同様、触媒における排気の浄化に関連するパラメータに応じて第2排気の量が調整されることが望ましいと考えられる。
・ Mode G
Further, in the exhaust emission control device having the reducing agent supply means, it is considered desirable to adjust the amount of the second exhaust gas according to the parameters related to the exhaust gas purification in the catalyst, as described above.

そこで、具体的な構成の一例として、上記還元剤供給手段を有する排気浄化装置は、
前記触媒、前記中間部材および前記還元剤供給手段のうちの少なくとも1つの温度に基づき、前記第2排気の量が調整される、ように構成され得る。
Therefore, as an example of a specific configuration, an exhaust purification device having the above reducing agent supply means,
The second exhaust amount may be adjusted based on the temperature of at least one of the catalyst, the intermediate member, and the reducing agent supply means.

・態様H
ところで、上述したように、内燃機関の排気には、一般に、窒素酸化物だけではなく粒子状物質(PM)が含まれる。ここで、触媒に導入される排気に含まれる粒子状物質(PM)の量は、出来る限り少ないことが望ましいと考えられる。
・ Mode H
Incidentally, as described above, the exhaust gas from the internal combustion engine generally contains not only nitrogen oxides but also particulate matter (PM). Here, it is considered desirable that the amount of particulate matter (PM) contained in the exhaust gas introduced into the catalyst is as small as possible.

そこで、具体的な構成の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記第2排気が前記触媒に導入されるよりも前に、前記第2排気が、排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを通過する、ように構成され得る。
Therefore, as an example of a specific configuration, the exhaust purification device of the present invention is
Before the second exhaust is introduced into the catalyst, the second exhaust may pass through a filter for removing particulate matter contained in the exhaust.

上記構成により、触媒に導入される排気に含まれる粒子状物質の量が上記フィルタによって低減される。よって、粒子状物質によって触媒の性能が低下せしめられること、および、粒子状物質が触媒を通過して内燃機関の外部に放出されること、などが防がれ得ることになる。   With the above configuration, the amount of particulate matter contained in the exhaust gas introduced into the catalyst is reduced by the filter. Therefore, it is possible to prevent the performance of the catalyst from being deteriorated by the particulate matter and that the particulate matter passes through the catalyst and is released to the outside of the internal combustion engine.

ところで、上記「粒子状物質を除去する」とは、排気に含まれる粒子状物質の少なくとも一部をその排気から除去(例えば、捕集)することを意味し、必ずしも粒子状物質の全てをその排気から除去することを意味しない。   By the way, the above “removing the particulate matter” means removing (for example, collecting) at least a part of the particulate matter contained in the exhaust gas from the exhaust gas. Does not mean to be removed from the exhaust.

なお、上記説明から理解されるように、触媒自体が粒子状物質を除去する性質を有する触媒(例えば、上記DPNR)が排気浄化装置に適用される場合、排気浄化装置は、必ずしも第2排気が触媒に導入されるよりも前に上記フィルタを通過するように構成されなくてもよい。   As can be understood from the above description, when a catalyst (for example, the DPNR) having a property of removing particulate matter by itself is applied to the exhaust purification device, the exhaust purification device does not necessarily have the second exhaust. It may not be configured to pass through the filter prior to being introduced into the catalyst.

・態様I
上記フィルタを有する排気浄化装置において、第2排気が同フィルタを通過することになる具体的な構成は、特に制限されない。
・ Mode I
In the exhaust gas purification apparatus having the filter, the specific configuration in which the second exhaust gas passes through the filter is not particularly limited.

例えば、具体的な構成の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記中間部材が、前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを含み、
前記第2排気が、該フィルタの少なくとも一部を通過する、ように構成され得る。
For example, as an example of a specific configuration, the exhaust purification device of the present invention is
The intermediate member includes a filter for removing particulate matter contained in the exhaust;
The second exhaust may be configured to pass through at least a portion of the filter.

より具体的に述べると、例えば、本発明の排気浄化装置が上記バイパス通路を有する場合、本態様の排気浄化装置は、バイパス通路に流入する「前」の排気が中間部材に含まれる上記フィルタを通過するように(例えば、バイパス通路の上記一端が「中間部材が設けられている位置(上記B)」に設けられるように)構成されてもよく、バイパス通路から流出した「後」の排気が上記フィルタを通過するように(例えば、バイパス通路の上記他端が「中間部材が設けられている位置(上記C)」に設けられるように)構成されてもよい。   More specifically, for example, when the exhaust purification device of the present invention has the bypass passage, the exhaust purification device of the present aspect includes the filter in which the “previous” exhaust gas flowing into the bypass passage is included in the intermediate member. It may be configured to pass (for example, such that the one end of the bypass passage is provided at “position (B) where the intermediate member is provided)”, and the “rear” exhaust gas flowing out of the bypass passage is It may be configured so as to pass through the filter (for example, so that the other end of the bypass passage is provided at the “position (C) where the intermediate member is provided)”.

・態様J
一方、第2排気が同フィルタを通過することになる具体的な構成の他の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記バイパス通路に前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタが設けられ、前記バイパス通路を通して前記第2排気が前記触媒に導入される、ように構成され得る。
・ Aspect J
On the other hand, as another example of a specific configuration in which the second exhaust gas passes through the filter, the exhaust gas purification apparatus of the present invention includes:
A filter for removing particulate matter contained in the exhaust gas may be provided in the bypass passage, and the second exhaust gas may be introduced into the catalyst through the bypass passage.

バイパス通路に設けられる上記フィルタは、排気浄化性能などの点において、上述した中間部材に含まれるフィルタと同一のフィルタであっても、異なるフィルタであってもよい。例えば、バイパス通路に設けられるフィルタが排気中の粒子状物質を除去する能力は、上述した中間部材に含まれるフィルタが排気中の粒子状物質を除去する能力よりも低くてもよい(いわゆる、低容量のフィルタであってもよい。)。   The filter provided in the bypass passage may be the same filter as the filter included in the intermediate member described above or a different filter in terms of exhaust purification performance and the like. For example, the ability of the filter provided in the bypass passage to remove particulate matter in the exhaust may be lower than the ability of the filter included in the above-described intermediate member to remove particulate matter in the exhaust (so-called low It may be a capacity filter.)

以上に説明したように、本発明は、排気浄化装置を構成する各々の部材(例えば、触媒、中間部材、還元剤供給手段)の温度を出来る限り適切に調整することができるという効果を奏する。   As described above, the present invention has an effect that the temperature of each member (for example, a catalyst, an intermediate member, and a reducing agent supply means) constituting the exhaust gas purification apparatus can be adjusted appropriately as much as possible.

本発明の第1実施形態に係る排気浄化装置の概念を示す概略図である。It is the schematic which shows the concept of the exhaust gas purification apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の概略図である。It is the schematic of the internal combustion engine to which the exhaust gas purification apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention is applied. 図2に示される内燃機関の他の態様を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing another aspect of the internal combustion engine shown in FIG. 2. 図2に示される内燃機関の他の態様を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing another aspect of the internal combustion engine shown in FIG. 2. 図2に示される内燃機関の他の態様を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing another aspect of the internal combustion engine shown in FIG. 2. 本発明の第3実施形態に係る排気浄化装置の概念を示す概略図である。It is the schematic which shows the concept of the exhaust gas purification apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の一部の概略図である。It is a schematic diagram of a part of an internal combustion engine to which an exhaust emission control device according to a fourth embodiment of the present invention is applied. 本発明の第5実施形態に係る排気浄化装置の概念を示す概略図である。It is the schematic which shows the concept of the exhaust gas purification apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の一部の概略図である。It is a schematic diagram of a part of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus according to a sixth embodiment of the present invention is applied. 図9に示される内燃機関の他の態様を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic view showing another aspect of the internal combustion engine shown in FIG. 9. 本発明の第7実施形態に係る排気浄化装置の概念を示す概略図である。It is the schematic which shows the concept of the exhaust gas purification apparatus which concerns on 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の一部の概略図である。It is a schematic diagram of a part of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus according to an eighth embodiment of the present invention is applied. 本発明の第9実施形態に係る排気浄化装置の概念を示す概略図である。It is the schematic which shows the concept of the exhaust gas purification apparatus which concerns on 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の一部の概略図である。It is a schematic diagram of a part of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus according to a tenth embodiment of the present invention is applied. 本発明の第11実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の一部の概略図である。It is a schematic diagram of a part of an internal combustion engine to which an exhaust emission control system according to an eleventh embodiment of the present invention is applied.

以下、本発明による排気浄化装置の各実施形態(第1実施形態〜第11実施形態)が、図面を参照しながら説明される。   Hereinafter, each embodiment (1st Embodiment-11th Embodiment) of the exhaust gas purification device by this invention is described, referring drawings.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係る排気浄化装置(以下、「第1装置」とも称呼される。)が、図1(a)および図1(b)を参照しながら説明される。図1(a)および図1(b)は、第1装置の概念を示す概略図である。
(First embodiment)
Hereinafter, an exhaust emission control device (hereinafter also referred to as “first device”) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). Fig.1 (a) and FIG.1 (b) are schematic which shows the concept of a 1st apparatus.

図1(a)および図1(b)に示されるように、内燃機関の燃焼室から排気通路(図示省略)に放出される排気は、触媒に導入されるよりも前に排気温度調整手段に導入される(触媒および排気温度調整手段の具体例については後述される。)。つまり、触媒は、排気通路における排気温度調整手段よりも下流側の位置に設けられている。排気は、排気温度調整手段により、その温度を調整される。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the exhaust discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine to the exhaust passage (not shown) is supplied to the exhaust temperature adjusting means before being introduced into the catalyst. (Specific examples of the catalyst and the exhaust gas temperature adjusting means will be described later). That is, the catalyst is provided at a position downstream of the exhaust temperature adjusting means in the exhaust passage. The temperature of the exhaust is adjusted by the exhaust temperature adjusting means.

排気温度調整手段を通過した排気の一部は、触媒に導入されるよりも前に中間部材に導入される(中間部材の具体例については後述される。)。別の言い方をすると、第1装置において、中間部材は、排気温度調整手段と触媒との間の位置に設けられている。そして、中間部材を通過した排気は、第1排気として触媒に導入される。   Part of the exhaust gas that has passed through the exhaust gas temperature adjusting means is introduced into the intermediate member before being introduced into the catalyst (a specific example of the intermediate member will be described later). In other words, in the first device, the intermediate member is provided at a position between the exhaust temperature adjusting means and the catalyst. The exhaust gas that has passed through the intermediate member is introduced into the catalyst as first exhaust gas.

図1(a)においては、第1排気は、中間部材の全体を通過した後に触媒に導入されるように表示されている。しかし、第1排気は、中間部材の一部を通過した後に触媒に導入されてもよい。第1装置は、これら双方の態様を含み得る。すなわち、第1装置は、排気の一部が中間部材の少なくとも一部を通過した後に触媒に導入されるように構成される。   In FIG. 1A, the first exhaust is displayed so as to be introduced into the catalyst after passing through the entire intermediate member. However, the first exhaust gas may be introduced into the catalyst after passing through a part of the intermediate member. The first device can include both of these aspects. That is, the first device is configured to be introduced into the catalyst after a part of the exhaust gas passes through at least a part of the intermediate member.

一方、排気温度調整手段を通過した排気の他の一部は、図1(a)に示されるように中間部材の全体を通過することなく、または、図1(b)に示されるように中間部材の一部を通過した後、第2排気として触媒に導入される。第1装置は、これら双方の態様を含み得る。すなわち、第1装置は、排気の他の一部が中間部材の少なくとも一部を通過することなく触媒に導入されるように構成される。   On the other hand, the other part of the exhaust gas that has passed through the exhaust temperature adjusting means does not pass through the entire intermediate member as shown in FIG. 1 (a), or is intermediate as shown in FIG. 1 (b). After passing through a part of the member, it is introduced into the catalyst as the second exhaust. The first device can include both of these aspects. That is, the first device is configured such that the other part of the exhaust gas is introduced into the catalyst without passing through at least a part of the intermediate member.

ところで、図1(a)および図1(b)においては、排気温度調整手段を通過した排気は、第1排気および第2排気のいずれかに属するように表示されている。しかし、この表示は、理解を容易にするための便宜に過ぎない。すなわち、第1装置は、第1排気および第2排気とは異なる他の排気(例えば、中間部材とは異なる他の部材を通過する排気など)が触媒に導入されるように構成されてもよい。   By the way, in FIGS. 1A and 1B, the exhaust gas that has passed through the exhaust gas temperature adjusting means is displayed to belong to either the first exhaust gas or the second exhaust gas. However, this display is merely a convenience for easy understanding. That is, the first device may be configured such that another exhaust gas different from the first exhaust gas and the second exhaust gas (for example, exhaust gas passing through another member different from the intermediate member) is introduced into the catalyst. .

また、上述したように、第1装置は、第1排気および第2排気の双方が常に存在するように構成されている必要はない。すなわち、第1装置は、排気の少なくとも一部が第1排気として触媒に導入されるとともに排気の少なくとも一部が第2排気として触媒に導入される状態が(例えば、内燃機関の運転状態に応じて)形成され得るように構成されている。
以上が、第1装置についての説明である。
Further, as described above, the first device need not be configured such that both the first exhaust and the second exhaust always exist. That is, the first device has a state in which at least a part of the exhaust gas is introduced into the catalyst as the first exhaust gas and at least a part of the exhaust gas is introduced into the catalyst as the second exhaust gas (for example, according to the operating state of the internal combustion engine It is configured to be formed.
The above is the description of the first device.

(第2実施形態)
次に、上記第1装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された一例として、「第2排気が通過し得るバイパス通路が排気通路に設けられる」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第2装置」とも称呼される。
(Second Embodiment)
Next, as an example in which the concept shown in the first device is actually applied to an internal combustion engine, an embodiment in which “a bypass passage through which the second exhaust gas can pass is provided in the exhaust passage” will be described. Hereinafter, the exhaust emission control device in this embodiment is also referred to as a “second device”.

<装置の概要>
図2は、第2装置を内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。内燃機関10は、第1気筒〜第4気筒の4つの気筒を有する4気筒ディーゼル機関である。以下、便宜上、「内燃機関10」は、単に「機関10」とも称呼される。
<Outline of device>
FIG. 2 shows a schematic configuration of a system in which the second device is applied to the internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is a four-cylinder diesel engine having four cylinders, a first cylinder to a fourth cylinder. Hereinafter, for convenience, the “internal combustion engine 10” is also simply referred to as “engine 10”.

この機関10は、図2に示されるように、燃料噴射系統を含むエンジン本体20、エンジン本体20に空気を導入するための吸気系統30、エンジン本体20から排出されるガスを機関10の外部に放出するための排気系統40、排気のエネルギによって駆動されてエンジン本体20に導入される空気を圧縮する過給機50、および、排気を排気系統40から吸気系統30に還流させるためのEGR装置60、各種のセンサ71〜76、および、電子制御装置80、を備えている。   As shown in FIG. 2, the engine 10 includes an engine body 20 including a fuel injection system, an intake system 30 for introducing air into the engine body 20, and gas discharged from the engine body 20 to the outside of the engine 10. An exhaust system 40 for discharging, a supercharger 50 for compressing air that is driven by the energy of the exhaust and introduced into the engine body 20, and an EGR device 60 for recirculating the exhaust gas from the exhaust system 40 to the intake system 30 Various sensors 71 to 76 and an electronic control unit 80 are provided.

エンジン本体20は、吸気系統30および排気系統40が連結されたシリンダヘッド21、および、シリンダヘッド21に設けられた複数の燃料噴射装置22を有している。燃料噴射装置22は、電子制御装置80からの指示信号に応じて燃焼室内に燃料を噴射するようになっている。   The engine body 20 includes a cylinder head 21 to which an intake system 30 and an exhaust system 40 are connected, and a plurality of fuel injection devices 22 provided on the cylinder head 21. The fuel injection device 22 is configured to inject fuel into the combustion chamber in response to an instruction signal from the electronic control device 80.

吸気系統30は、シリンダヘッド21に形成された吸気ポート(図示省略)、吸気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたインテークマニホールド31、インテークマニホールド31の上流側の集合部に接続された吸気管32、吸気管32内の開口面積(開口断面積)を変更することができるスロットル弁(吸気絞り弁)33、スロットル弁33を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ33a、スロットル弁33の上流側の吸気管32に設けられたインタークーラ34、および、インタークーラ34の上流側に設けられた過給機50よりも上流側の吸気管32の端部に設けられたエアクリーナ35、を有している。インテークマニホールド31および吸気管32は、吸気通路を構成している。   The intake system 30 includes an intake port (not shown) formed in the cylinder head 21, an intake manifold 31 communicated with each cylinder via the intake port, and an intake pipe connected to a collective portion on the upstream side of the intake manifold 31. 32, a throttle valve (intake throttle valve) 33 that can change the opening area (opening cross-sectional area) in the intake pipe 32, a throttle valve actuator 33 a that rotationally drives the throttle valve 33, and an intake pipe upstream of the throttle valve 33 And an air cleaner 35 provided at the end of the intake pipe 32 upstream of the supercharger 50 provided upstream of the intercooler 34. The intake manifold 31 and the intake pipe 32 constitute an intake passage.

排気系統40は、シリンダヘッド21に形成された排気ポート(図示省略)、排気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたエキゾーストマニホールド41、エキゾーストマニホールド41の下流側の集合部に接続された排気管42、排気管42に設けられた過給機50よりも下流側に設けられた電気ヒータ43、電気ヒータ43の下流側に設けられたディーゼルパーティキュレートフィルタ(DPF)44、および、排気浄化用触媒(例えば、NOx吸蔵還元触媒。以下、単に「触媒」とも称呼される。)45、を有している。エキゾーストマニホールド41および排気管42は、排気通路を構成している。   The exhaust system 40 includes an exhaust port (not shown) formed in the cylinder head 21, an exhaust manifold 41 communicated with each cylinder via the exhaust port, and an exhaust pipe connected to a downstream gathering portion of the exhaust manifold 41. 42, an electric heater 43 provided downstream of the supercharger 50 provided in the exhaust pipe 42, a diesel particulate filter (DPF) 44 provided downstream of the electric heater 43, and an exhaust purification catalyst (For example, NOx occlusion reduction catalyst. Hereinafter, simply referred to as “catalyst”) 45. The exhaust manifold 41 and the exhaust pipe 42 constitute an exhaust passage.

電気ヒータ43は、電子制御装置80からの指示信号に応じて発熱量(換言すると、電気ヒータ43を通過する排気の温度)を変更するようになっている。さらに、排気系統40には、バイパス通路46が設けられている。このバイパス通路46は、一端が電気ヒータ43よりも下流側の位置であり且つDPF44よりも上流側の位置にて排気管42に接続されるとともに、他端がDPF44よりも下流側の位置であり且つ触媒45よりも上流側の位置にて排気管42に接続される、ように構成されている。   The electric heater 43 changes the heat generation amount (in other words, the temperature of the exhaust gas passing through the electric heater 43) in accordance with an instruction signal from the electronic control device 80. Furthermore, a bypass passage 46 is provided in the exhaust system 40. One end of the bypass passage 46 is located downstream of the electric heater 43 and connected to the exhaust pipe 42 at a position upstream of the DPF 44, and the other end is located downstream of the DPF 44. In addition, the exhaust pipe 42 is connected at a position upstream of the catalyst 45.

過給機50は、吸気通路(吸気管32)に設けられたコンプレッサ51、および、排気通路(排気管42)に設けられたタービン52、を有している。過給機50は、タービン52に導入される排気のエネルギを利用してコンプレッサ51に導入される空気(すなわち、燃焼室に導入される空気)を圧縮するように構成されている。   The supercharger 50 includes a compressor 51 provided in the intake passage (intake pipe 32) and a turbine 52 provided in the exhaust passage (exhaust pipe 42). The supercharger 50 is configured to compress the air introduced into the compressor 51 (that is, the air introduced into the combustion chamber) using the energy of the exhaust gas introduced into the turbine 52.

EGR装置60は、排気をエキゾーストマニホールド41からインテークマニホールド31へと還流させる通路(EGR通路)を構成する排気還流管61、排気還流管61に設けられたEGRガス冷却装置(EGRクーラ)62、および、排気還流管61に設けられたEGR制御弁63、を有している。EGR制御弁63は、還流される排気の量を電子制御装置80からの指示信号に応じて変更するようになっている。   The EGR device 60 includes an exhaust gas recirculation pipe 61 that constitutes a passage (EGR passage) that recirculates exhaust gas from the exhaust manifold 41 to the intake manifold 31, an EGR gas cooling device (EGR cooler) 62 provided in the exhaust gas recirculation pipe 61, and And an EGR control valve 63 provided in the exhaust gas recirculation pipe 61. The EGR control valve 63 changes the amount of exhaust gas recirculated in accordance with an instruction signal from the electronic control device 80.

各種のセンサ71〜76として、空気導入量センサ71、吸気温度センサ72、過給圧センサ73、クランクポジションセンサ74、排気温度センサ75、および、アクセル開度センサ76が設けられている。   As various sensors 71 to 76, an air introduction amount sensor 71, an intake air temperature sensor 72, a supercharging pressure sensor 73, a crank position sensor 74, an exhaust gas temperature sensor 75, and an accelerator opening sensor 76 are provided.

空気導入量センサ71は、吸気通路(吸気管32)に設けられている。空気導入量センサ71は、吸気管32内を流れる空気の質量流量(すなわち、機関10に吸入される空気の質量)に応じた信号を出力するようになっている。   The air introduction amount sensor 71 is provided in the intake passage (intake pipe 32). The air introduction amount sensor 71 outputs a signal corresponding to the mass flow rate of air flowing through the intake pipe 32 (that is, the mass of air sucked into the engine 10).

吸気温度センサ72は、吸気通路(吸気管32)に設けられている。吸気温度センサ72は、吸気管32内を流れる空気の温度である吸気温度に応じた信号を出力するようになっている。   The intake air temperature sensor 72 is provided in the intake passage (intake pipe 32). The intake air temperature sensor 72 outputs a signal corresponding to the intake air temperature, which is the temperature of the air flowing through the intake pipe 32.

過給圧センサ73は、スロットル弁33の下流側の吸気管32に設けられている。過給圧センサ73は、吸気管32内の空気の圧力(すなわち、過給機50によってもたらされる過給圧)を表す信号を出力するようになっている。   The supercharging pressure sensor 73 is provided in the intake pipe 32 on the downstream side of the throttle valve 33. The supercharging pressure sensor 73 outputs a signal representing the pressure of air in the intake pipe 32 (that is, the supercharging pressure provided by the supercharger 50).

クランクポジションセンサ74は、クランクシャフト(図示省略)の近傍に設けられている。クランクポジションセンサ74は、クランクシャフトの回転に応じた信号(すなわち、機関回転速度に応じた信号)を出力するようになっている。   The crank position sensor 74 is provided in the vicinity of a crankshaft (not shown). The crank position sensor 74 outputs a signal corresponding to the rotation of the crankshaft (that is, a signal corresponding to the engine rotation speed).

排気温度センサ75は、電気ヒータ43の下流側の位置であり且つバイパス通路46の一端が排気管42に接続される位置の近傍に設けられている。排気温度センサ75は、排気管42内を流れる排気の温度に応じた信号を出力するようになっている。   The exhaust temperature sensor 75 is provided at a position downstream of the electric heater 43 and in the vicinity of a position where one end of the bypass passage 46 is connected to the exhaust pipe 42. The exhaust temperature sensor 75 outputs a signal corresponding to the temperature of the exhaust flowing through the exhaust pipe 42.

アクセル開度センサ76は、機関10の操作者によって操作されるアクセルペダルAPに設けられている。アクセル開度センサ76は、このアクセルペダルAPの開度に応じた信号を出力するようになっている。   The accelerator opening sensor 76 is provided on an accelerator pedal AP that is operated by an operator of the engine 10. The accelerator opening sensor 76 outputs a signal corresponding to the opening of the accelerator pedal AP.

電子制御装置80は、CPU81、CPU81が実行するプログラム、テーブル(マップ)および定数などをあらかじめ記憶したROM82、CPU81が必要に応じて一時的にデータを格納するRAM83、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM84、ならびに、ADコンバータを含むインターフェース85を有する。CPU81、ROM82、RAM83、RAM84およびインターフェース85は、互いにバスで接続されている。   The electronic control unit 80 includes a CPU 81, a ROM 82 in which programs executed by the CPU 81, tables (maps), constants, and the like are stored in advance, a RAM 83 in which the CPU 81 temporarily stores data as necessary, and data in a state where power is turned on. And a backup RAM 84 that holds the stored data while the power is shut off, and an interface 85 including an AD converter. The CPU 81, ROM 82, RAM 83, RAM 84, and interface 85 are connected to each other via a bus.

インターフェース85は、上述した各種のセンサと接続され、CPU81にそれらから出力される信号を伝えるようになっている。さらに、インターフェース85は、燃料噴射装置22、アクチュエータ33a、電気ヒータ43、および、EGR制御弁63などと接続され、CPU81の指示に応じてそれらに指示信号を送るようになっている。   The interface 85 is connected to the various sensors described above, and transmits a signal output from them to the CPU 81. Further, the interface 85 is connected to the fuel injection device 22, the actuator 33a, the electric heater 43, the EGR control valve 63, and the like, and sends an instruction signal to them in response to an instruction from the CPU 81.

<装置の作動の概要>
以下、機関10に適用されている第2装置の作動の概要が、説明される。
機関10の外部から吸気通路に吸入された空気は、エアクリーナ35、コンプレッサ51、インタークーラ34、スロットル弁33、および、インテークマニホールド31をこの順に経由して各々の燃焼室(気筒)内に導入される。このとき、燃焼室に導入される空気の量がスロットル弁33によって調整されるとともに、同空気の圧力がコンプレッサ51によって変更される。また、このとき、空気導入量センサ71、吸気温度センサ72、および、過給圧センサ73により、燃焼室に導入される空気の量、温度、および、圧力が確認される。
<Outline of device operation>
Hereinafter, an outline of the operation of the second device applied to the engine 10 will be described.
Air taken into the intake passage from the outside of the engine 10 is introduced into each combustion chamber (cylinder) via the air cleaner 35, the compressor 51, the intercooler 34, the throttle valve 33, and the intake manifold 31 in this order. The At this time, the amount of air introduced into the combustion chamber is adjusted by the throttle valve 33, and the pressure of the air is changed by the compressor 51. At this time, the air introduction amount sensor 71, the intake air temperature sensor 72, and the supercharging pressure sensor 73 confirm the amount, temperature, and pressure of air introduced into the combustion chamber.

燃焼室内に導入された空気がピストン(図示省略)によって圧縮されると、圧縮された空気の中に予め定められたタイミングにてインジェクタ22から燃料が噴射される。これにより、燃料が自着火するとともに燃焼する。燃料が燃焼することによって機関10が作動しているとき、クランクポジションセンサ74により、機関回転速度が確認される。   When air introduced into the combustion chamber is compressed by a piston (not shown), fuel is injected from the injector 22 into the compressed air at a predetermined timing. As a result, the fuel self-ignites and burns. When the engine 10 is operating due to the combustion of fuel, the engine rotational speed is confirmed by the crank position sensor 74.

そして、燃焼後のガス(排気)が燃焼室から排気通路に放出される。排気は、エキゾーストマニホールド41およびタービン52をこの順に経由し、電気ヒータ43に導入される。電気ヒータ43の発熱量は、機関10の運転状態および排気温度センサ75によって確認される排気の温度などに基づいて定められる電子制御装置80からの指示信号に基づき、調整される。これにより、電気ヒータ43を通過する排気の温度が調整される。   Then, the burned gas (exhaust gas) is discharged from the combustion chamber to the exhaust passage. Exhaust gas is introduced into the electric heater 43 through the exhaust manifold 41 and the turbine 52 in this order. The amount of heat generated by the electric heater 43 is adjusted based on an instruction signal from the electronic control unit 80 determined based on the operating state of the engine 10 and the temperature of the exhaust gas confirmed by the exhaust temperature sensor 75. Thereby, the temperature of the exhaust gas passing through the electric heater 43 is adjusted.

電気ヒータ43を通過した排気の一部は、バイパス通路46を通過して(DPF44を通過することなく)触媒45に導入される。一方、電気ヒータ43を通過した排気の他部は、バイパス通路46に流入することなくDPF44に導入される。そして、DPF44を通過した排気は、触媒45に導入される。そして、触媒45を通過した排気は、機関10の外部に放出される。   Part of the exhaust gas that has passed through the electric heater 43 passes through the bypass passage 46 (without passing through the DPF 44) and is introduced into the catalyst 45. On the other hand, the other part of the exhaust gas that has passed through the electric heater 43 is introduced into the DPF 44 without flowing into the bypass passage 46. The exhaust gas that has passed through the DPF 44 is introduced into the catalyst 45. Then, the exhaust gas that has passed through the catalyst 45 is released to the outside of the engine 10.

なお、燃焼室から放出された排気の一部は、エキゾーストマニホールド41から排気還流管61に流入し、EGRクーラ62およびEGR制御弁63を通過した後、インテークマニホールド31に還流される。この還流される排気(EGRガス)の量は、EGR制御弁63によって調整される。   A part of the exhaust discharged from the combustion chamber flows into the exhaust gas recirculation pipe 61 from the exhaust manifold 41, passes through the EGR cooler 62 and the EGR control valve 63, and then recirculates to the intake manifold 31. The amount of exhaust gas (EGR gas) to be recirculated is adjusted by the EGR control valve 63.

上記構成により、例えば機関10が冷間始動される場合、電気ヒータ43を通過した排気の一部がDPF44を通過することなく触媒45に導入されることになる。その結果、触媒45の温度をより迅速にその活性温度にまで上昇させる(すなわち、暖機する)ことができることになる。   With the above configuration, for example, when the engine 10 is cold-started, a part of the exhaust gas that has passed through the electric heater 43 is introduced into the catalyst 45 without passing through the DPF 44. As a result, the temperature of the catalyst 45 can be raised (that is, warmed up) to its activation temperature more quickly.

ところで、図2に示される第2装置の構成においては、バイパス通路46の一端が電気ヒータ43よりも下流側の位置であり且つDPF44よりも上流側の位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がDPF44よりも下流側の位置であり且つ触媒45よりも上流側の位置にて排気通路に接続されている。しかし、バイパス通路46の一端および他端が接続される位置は、図2に示される位置に限られない。   By the way, in the configuration of the second device shown in FIG. 2, one end of the bypass passage 46 is connected to the exhaust passage at a position downstream of the electric heater 43 and upstream of the DPF 44. The other end is connected to the exhaust passage at a position downstream of the DPF 44 and upstream of the catalyst 45. However, the position where one end and the other end of the bypass passage 46 are connected is not limited to the position shown in FIG.

以下、図2に示される機関10の他の態様が、図3〜図5を参照しながら説明される。図3〜図5は、図2における排気通路の一部(タービン52から触媒45まで)を抜粋した概略図である。   Hereinafter, another aspect of the engine 10 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are schematic views of part of the exhaust passage (from the turbine 52 to the catalyst 45) in FIG.

例えば、第2装置は、図3(a)に示されるように、バイパス通路46の一端が電気ヒータ43よりも下流側の位置であり且つDPF44よりも上流側の位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がDPF44が設けられている位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。また、第2装置は、図3(b)に示されるように、バイパス通路46の一端が電気ヒータ43よりも下流側の位置であり且つDPF44よりも上流側の位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がDPF44が設けられている位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。   For example, in the second device, as shown in FIG. 3A, one end of the bypass passage 46 is connected to the exhaust passage at a position downstream of the electric heater 43 and upstream of the DPF 44. In addition, the other end may be configured to be connected to the exhaust passage at a position where the DPF 44 is provided. In the second device, as shown in FIG. 3B, one end of the bypass passage 46 is connected to the exhaust passage at a position downstream of the electric heater 43 and upstream of the DPF 44. In addition, the other end may be configured to be connected to the exhaust passage at a position where the DPF 44 is provided.

さらに、第2装置は、図4(c)に示されるように、バイパス通路46の一端が電気ヒータ43が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がDPF44よりも下流側の位置であり且つ触媒45よりも上流側の位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。また、第2装置は、図4(d)に示されるように、バイパス通路46の一端が電気ヒータ43が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がDPF44が設けられている位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。さらに、第2装置は、図4(e)に示されるように、バイパス通路46の一端が電気ヒータ43が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、他端が触媒45が設けられている位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。   Further, as shown in FIG. 4C, the second device has one end of the bypass passage 46 connected to the exhaust passage at a position where the electric heater 43 is provided, and the other end downstream of the DPF 44. It may be configured to be connected to the exhaust passage at a position on the side and upstream of the catalyst 45. Further, as shown in FIG. 4D, the second device has one end of the bypass passage 46 connected to the exhaust passage at the position where the electric heater 43 is provided, and the other end provided with the DPF 44. It may be configured such that it is connected to the exhaust passage at a position. Further, as shown in FIG. 4 (e), the second device has one end of the bypass passage 46 connected to the exhaust passage at a position where the electric heater 43 is provided, and the other end provided with the catalyst 45. It may be configured such that it is connected to the exhaust passage at the position where it is located.

加えて、第2装置は、図5(f)に示されるように、バイパス通路46の一端がDPF44が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がDPF44よりも下流側の位置であり且つ触媒45よりも上流側の位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。また、第2装置は、図5(g)に示されるように、バイパス通路46の一端がDPF44が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がDPF44が設けられている位置に接続される、ように構成されてもよい。さらに、第2装置は、図5(h)に示されるように、バイパス通路46の一端がDPF44が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、触媒45が設けられている位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。
以上が、第2装置についての説明である。
In addition, as shown in FIG. 5 (f), the second device has one end of the bypass passage 46 connected to the exhaust passage at a position where the DPF 44 is provided, and the other end downstream of the DPF 44. And may be configured to be connected to the exhaust passage at a position upstream of the catalyst 45. In the second device, as shown in FIG. 5G, one end of the bypass passage 46 is connected to the exhaust passage at a position where the DPF 44 is provided, and the other end is provided with the DPF 44. It may be configured to be connected to a position. Further, as shown in FIG. 5 (h), the second device is connected to the exhaust passage at one end of the bypass passage 46 at the position where the DPF 44 is provided, and at the position where the catalyst 45 is provided. It may be configured to be connected to the exhaust passage.
The above is the description of the second device.

(第3実施形態)
次に、上記第1装置に示される概念に加えて「第2排気の量が調整される」実施形態が、図6を参照しながら説明される。図6は、この実施形態に係る排気浄化装置(以下、「第3装置」とも称呼される。)の概念を示す概略図である。
(Third embodiment)
Next, an embodiment in which the amount of the second exhaust gas is adjusted in addition to the concept shown in the first device will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic view showing the concept of an exhaust emission control device (hereinafter also referred to as “third device”) according to this embodiment.

図6に示されるように、第3装置は、第2排気の量が触媒および中間部材のうちの少なくとも1つの温度に基づいて調整される点においてのみ、第1装置と相違する。   As shown in FIG. 6, the third device differs from the first device only in that the amount of the second exhaust is adjusted based on the temperature of at least one of the catalyst and the intermediate member.

なお、第1装置において参照された図1(a)および図1(b)と同様、図6においては、排気温度調整手段を通過した排気は、第1排気および第2排気のいずれかに属するように表示されている。しかし、第1装置と同様、この表示は、理解を容易にするための便宜に過ぎない。また、第1装置と同様、第3装置は、第1排気および第2排気の双方が常に存在するように構成されている必要はない。
以上が、第3装置についての説明である。
As in FIGS. 1A and 1B referred to in the first device, in FIG. 6, the exhaust gas that has passed through the exhaust temperature adjusting means belongs to either the first exhaust gas or the second exhaust gas. Is displayed. However, as with the first device, this display is merely a convenience for ease of understanding. Further, like the first device, the third device need not be configured such that both the first exhaust and the second exhaust always exist.
The above is the description of the third device.

(第4実施形態)
次に、上記第3装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された一例として、「バイパス通路に制御弁が設けられる」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第4装置」とも称呼される。
(Fourth embodiment)
Next, an embodiment in which “a control valve is provided in the bypass passage” will be described as an example in which the concept shown in the third device is actually applied to the internal combustion engine. Hereinafter, the exhaust emission control device in this embodiment is also referred to as a “fourth device”.

第4装置が適用される内燃機関は、図2におけるバイパス通路46に制御弁が設けられている点を除き、第2装置に示される機関10と同様の構成を有する。そこで、第4装置が適用されている内燃機関(以下、便宜上、「機関10」とも称呼される。)を構成する各々の部材についての具体的な説明は、必要に応じて省略される。   The internal combustion engine to which the fourth device is applied has the same configuration as the engine 10 shown in the second device, except that a control valve is provided in the bypass passage 46 in FIG. Therefore, a specific description of each member constituting the internal combustion engine to which the fourth device is applied (hereinafter also referred to as “engine 10” for convenience) is omitted as necessary.

図7は、第4装置における排気通路の一部(タービン52から触媒45まで)を抜粋した概略図である。図7に示されるように、機関10の排気系統には、第2装置と同様のバイパス通路46が設けられている。ただし、このバイパス通路46には、制御弁47が設けられている。制御弁47は、バイパス通路46を通過する第2排気の量を調整するための制御弁であって、制御弁47の開度に応じて第2排気の量が変化することになる制御弁である。制御弁47は電子制御装置80と電気的に接続されており、制御弁47の開度は、中間部材44および触媒45のうちの少なくとも1つの温度に基づいて定められる電子制御装置80からの指示信号に基づき、調整される。これにより、バイパス通路46を通過する排気(第2排気)の量が調整される。   FIG. 7 is a schematic view of a part of the exhaust passage (from the turbine 52 to the catalyst 45) in the fourth device. As shown in FIG. 7, a bypass passage 46 similar to the second device is provided in the exhaust system of the engine 10. However, a control valve 47 is provided in the bypass passage 46. The control valve 47 is a control valve for adjusting the amount of the second exhaust that passes through the bypass passage 46, and the amount of the second exhaust changes according to the opening of the control valve 47. is there. The control valve 47 is electrically connected to the electronic control device 80, and the opening degree of the control valve 47 is an instruction from the electronic control device 80 determined based on the temperature of at least one of the intermediate member 44 and the catalyst 45. It is adjusted based on the signal. As a result, the amount of exhaust (second exhaust) passing through the bypass passage 46 is adjusted.

例えば、制御弁47の開度は、触媒45の温度が予め定められた閾値温度よりも低い場合に全開とされるとともに、触媒45の温度が同閾値温度以上である場合に全閉とされるように調整され得る。また、例えば、制御弁47の開度は、触媒45の温度が低いほど大きい開度であるように調整され得る。   For example, the opening degree of the control valve 47 is fully opened when the temperature of the catalyst 45 is lower than a predetermined threshold temperature, and fully closed when the temperature of the catalyst 45 is equal to or higher than the threshold temperature. Can be adjusted as follows. Further, for example, the opening degree of the control valve 47 can be adjusted such that the opening degree is larger as the temperature of the catalyst 45 is lower.

中間部材44および触媒45の温度は、例えば、それらに設けられた温度センサによって測定される測定値であってもよく、排気温度センサ75によって取得される排気の温度などから推定される推定値であってもよい。   The temperatures of the intermediate member 44 and the catalyst 45 may be, for example, measured values measured by a temperature sensor provided on them, and are estimated values estimated from the exhaust gas temperature acquired by the exhaust gas temperature sensor 75 or the like. There may be.

上記構成により、触媒45および中間部材44の温度に応じた量の第2排気が触媒45に導入されることになる。その結果、触媒45および中間部材44の温度が、これら部材の機能を発揮する観点において適切な温度により短い時間長さにて調整され得ることになる。   With the above configuration, an amount of the second exhaust corresponding to the temperature of the catalyst 45 and the intermediate member 44 is introduced into the catalyst 45. As a result, the temperatures of the catalyst 45 and the intermediate member 44 can be adjusted in a short time by an appropriate temperature in terms of exhibiting the functions of these members.

なお、第4装置においてバイパス通路46の一端および他端が接続される位置は、第2装置と同様、図7に示される位置に限られない(例えば、図3〜図5を参照。)。
以上が、第4装置についての説明である。
In addition, the position where the one end and the other end of the bypass passage 46 are connected in the fourth device is not limited to the position shown in FIG. 7 as in the second device (see, for example, FIGS. 3 to 5).
The above is the description of the fourth device.

(第5実施形態)
次に、上記第1装置に示される概念に加えて「触媒に導入される排気中に還元剤が供給される」実施形態が、図8を参照しながら説明される。図8は、この実施形態に係る排気浄化装置(以下、「第5装置」とも称呼される。)の概念を示す概略図である。
(Fifth embodiment)
Next, in addition to the concept shown in the first apparatus, an embodiment in which “reducing agent is supplied into the exhaust gas introduced into the catalyst” will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic view showing the concept of an exhaust emission control device (hereinafter also referred to as “fifth device”) according to this embodiment.

図8(a)および図8(b)に示されるように、第5装置は、触媒に導入される排気(第1排気および第2排気の一方または双方)に還元剤供給手段から還元剤が供給される点においてのみ、第1装置と相違する。   As shown in FIG. 8A and FIG. 8B, the fifth device has a reducing agent supplied from the reducing agent supply means to the exhaust gas (one or both of the first exhaust gas and the second exhaust gas) introduced into the catalyst. It differs from the first device only in that it is supplied.

上記構成により、触媒として排気に含まれる窒素酸化物を選択的に除去(還元)するSCR触媒などが採用される場合において、排気が適切に浄化され得ることになる。   With the above configuration, when an SCR catalyst or the like that selectively removes (reduces) nitrogen oxides contained in the exhaust gas is used as the catalyst, the exhaust gas can be appropriately purified.

なお、図8(a)および図8(b)においては、排気温度調整手段を通過した排気は、第1排気および第2排気のいずれかに属するように表示されている。しかし、第1装置と同様、この表示は、理解を容易にするための便宜に過ぎない。また、第1装置と同様、第5装置は、第1排気および第2排気の双方が常に存在するように構成されている必要はない。
以上が、第5装置についての説明である。
8A and 8B, the exhaust gas that has passed through the exhaust gas temperature adjusting means is displayed so as to belong to either the first exhaust gas or the second exhaust gas. However, as with the first device, this display is merely a convenience for ease of understanding. Further, like the first device, the fifth device does not have to be configured such that both the first exhaust and the second exhaust always exist.
The above is the description of the fifth device.

(第6実施形態)
次に、上記第5装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された一例として、「触媒の上流側の位置に還元剤供給手段が設けられる」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第6装置」とも称呼される。
(Sixth embodiment)
Next, as an example in which the concept shown in the fifth device is actually applied to an internal combustion engine, an embodiment in which “reducing agent supply means is provided at a position upstream of the catalyst” will be described. Hereinafter, the exhaust emission control device in this embodiment is also referred to as “sixth device”.

第6装置が適用される内燃機関は、図2における触媒45が排気中の窒素酸化物を還元剤を用いて除去するSCR触媒である点、および、図2における触媒45よりも上流側に還元剤供給手段(後述される符号48)が設けられている点を除き、第2装置に示される機関10と同様の構成を有する。そこで、第6装置が適用されている内燃機関(以下、便宜上、「機関10」とも称呼される。)を構成する各々の部材についての具体的な説明は、必要に応じて省略される。   The internal combustion engine to which the sixth device is applied is that the catalyst 45 in FIG. 2 is an SCR catalyst that removes nitrogen oxides in the exhaust gas using a reducing agent, and is reduced upstream of the catalyst 45 in FIG. Except for the point provided with the agent supply means (reference numeral 48 described later), it has the same configuration as the engine 10 shown in the second device. Therefore, a specific description of each member constituting the internal combustion engine to which the sixth device is applied (hereinafter also referred to as “engine 10” for convenience) is omitted as necessary.

図9は、第6装置における排気通路の一部(タービン52から触媒45まで)を抜粋した概略図である。図9に示されるように、機関10の排気系統には、バイパス通路46の他端が排気通路に接続される位置と触媒45との間に還元剤供給手段48(例えば、還元剤を噴射するインジェクタ)が設けられている。還元剤供給手段48は、電子制御装置80からの指示信号に基づき、触媒45に導入される排気中に還元剤(例えば、尿素水)を供給する。   FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a part of the exhaust passage (from the turbine 52 to the catalyst 45) in the sixth device. As shown in FIG. 9, in the exhaust system of the engine 10, the reducing agent supply means 48 (for example, reducing agent is injected) between the position where the other end of the bypass passage 46 is connected to the exhaust passage and the catalyst 45. Injector). The reducing agent supply means 48 supplies a reducing agent (for example, urea water) into the exhaust gas introduced into the catalyst 45 based on an instruction signal from the electronic control unit 80.

触媒45は、触媒成分(ゼオライト系触媒およびバナジウム系触媒など)が担体(セラミックスなど)に担持された構成を有するSCR触媒である。この触媒45は、排気中の窒素酸化物と、還元剤供給手段48から供給された還元剤と、を反応せしめることにより、窒素酸化物を水と二酸化炭素とに還元して排気を浄化する。   The catalyst 45 is an SCR catalyst having a configuration in which catalyst components (zeolite-based catalyst, vanadium-based catalyst, etc.) are supported on a carrier (ceramics, etc.). The catalyst 45 purifies the exhaust gas by reducing the nitrogen oxides into water and carbon dioxide by reacting the nitrogen oxides in the exhaust gas with the reducing agent supplied from the reducing agent supply means 48.

また、図9に示されるように、第6装置においては、第2排気が触媒45に導入されるよりも前に、第2排気が、還元剤供給手段48が設けられている位置を通過する。これにより、例えば機関10が冷間始動される場合、触媒45だけではなく還元剤供給手段48も、電気ヒータ43を通過した排気の一部(第2排気)によって加熱されることになる。その結果、冷間始動時に還元剤が凍結している等の理由によって還元剤の流動性が低下している場合であっても、還元剤および還元剤供給手段48が迅速に加熱されるので、より早期に還元剤が適切に供給され得ることになる。   As shown in FIG. 9, in the sixth device, the second exhaust passes through the position where the reducing agent supply means 48 is provided before the second exhaust is introduced into the catalyst 45. . Thereby, for example, when the engine 10 is cold-started, not only the catalyst 45 but also the reducing agent supply means 48 is heated by a part of the exhaust gas (second exhaust gas) that has passed through the electric heater 43. As a result, the reducing agent and the reducing agent supply means 48 are rapidly heated even when the flowability of the reducing agent is reduced due to the reason that the reducing agent is frozen at the cold start. The reducing agent can be appropriately supplied earlier.

ところで、図9に示される第6装置の構成においては、還元剤供給手段48は、バイパス通路46の他端よりも下流側の位置であり且つ触媒45よりも上流側の位置に設けられている。しかし、還元剤供給手段48が設けられる位置は、図9に示される位置に限られない。   By the way, in the configuration of the sixth device shown in FIG. 9, the reducing agent supply means 48 is provided at a position downstream of the other end of the bypass passage 46 and upstream of the catalyst 45. . However, the position where the reducing agent supply means 48 is provided is not limited to the position shown in FIG.

例えば、第6装置は、図10(a)に示されるように、還元剤供給手段48がバイパス通路46に設けられるように構成されてもよい。さらに、例えば、還元剤供給手段48がそれほど迅速にされる必要がない場合、第6装置は、図10(b)に示されるように、還元剤供給手段48が中間部材44よりも下流側の位置であり且つバイパス通路46の他端が排気通路に接続される位置よりも上流側の位置に設けられる、ように構成されてもよい。
以上が、第6装置についての説明である。
For example, the sixth device may be configured such that the reducing agent supply means 48 is provided in the bypass passage 46 as shown in FIG. Further, for example, when the reducing agent supply means 48 does not need to be made so quickly, the sixth device is configured such that the reducing agent supply means 48 is located downstream of the intermediate member 44 as shown in FIG. And the other end of the bypass passage 46 may be provided at a position upstream of the position connected to the exhaust passage.
The above is the description of the sixth device.

(第7実施形態)
次に、上記第5装置に示される概念に加えて「第2排気の量が調整される」実施形態が、図11を参照しながら説明される。図11は、この実施形態に係る排気浄化装置(以下、「第7装置」とも称呼される。)の概念を示す概略図である。
(Seventh embodiment)
Next, in addition to the concept shown in the fifth device, an embodiment in which the amount of second exhaust gas is adjusted will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic view showing the concept of an exhaust emission control device (hereinafter also referred to as “seventh device”) according to this embodiment.

図11に示されるように、第7装置は、第2排気の量が触媒、中間部材および還元剤供給手段のうちの少なくとも1つの温度に基づいて調整される点においてのみ、第5装置と相違する。   As shown in FIG. 11, the seventh device differs from the fifth device only in that the amount of the second exhaust is adjusted based on the temperature of at least one of the catalyst, the intermediate member, and the reducing agent supply means. To do.

なお、第5装置において参照された図面(図8)と同様、図11においては、排気温度調整手段を通過した排気は、第1排気および第2排気のいずれかに属するように表示されている。しかし、第5装置と同様、この表示は、理解を容易にするための便宜に過ぎない。また、第5装置と同様、第7装置は、第1排気および第2排気の双方が常に存在するように構成されている必要はない。
以上が、第7装置についての説明である。
As in the drawing referred to in the fifth device (FIG. 8), in FIG. 11, the exhaust gas that has passed through the exhaust gas temperature adjusting means is displayed as belonging to either the first exhaust gas or the second exhaust gas. . However, like the fifth device, this display is merely a convenience for ease of understanding. Further, like the fifth device, the seventh device does not have to be configured such that both the first exhaust and the second exhaust always exist.
The above is the description of the seventh device.

(第8実施形態)
次に、上記第7装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された一例として、「バイパス通路に制御弁が設けられる」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第8装置」とも称呼される。
(Eighth embodiment)
Next, as an example in which the concept shown in the seventh apparatus is actually applied to an internal combustion engine, an embodiment “a control valve is provided in a bypass passage” will be described. Hereinafter, the exhaust emission control device in this embodiment is also referred to as “eighth device”.

第8装置が適用される内燃機関は、図9におけるバイパス通路46に制御弁が設けられている点を除き、第6装置に示される機関10と同様の構成を有する。そこで、第8装置が適用されている内燃機関(以下、便宜上、「機関10」とも称呼される。)を構成する各々の部材についての具体的な説明は、必要に応じて省略される。   The internal combustion engine to which the eighth device is applied has the same configuration as the engine 10 shown in the sixth device, except that a control valve is provided in the bypass passage 46 in FIG. Therefore, a specific description of each member constituting the internal combustion engine to which the eighth device is applied (hereinafter also referred to as “engine 10” for convenience) is omitted as necessary.

図12は、第6装置における排気通路の一部(タービン52から触媒45まで)を抜粋した概略図である。図12に示されるように、バイパス通路46には、制御弁47が設けられている。制御弁47は電子制御装置80と電気的に接続されており、制御弁47の開度は、中間部材44、触媒45および還元剤供給手段48のうちの少なくとも1つの温度に基づき、調整される。これにより、バイパス通路46を通過する排気(第2排気)の量が調整される。   FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a part of the exhaust passage (from the turbine 52 to the catalyst 45) in the sixth device. As shown in FIG. 12, a control valve 47 is provided in the bypass passage 46. The control valve 47 is electrically connected to the electronic control unit 80, and the opening degree of the control valve 47 is adjusted based on the temperature of at least one of the intermediate member 44, the catalyst 45, and the reducing agent supply unit 48. . As a result, the amount of exhaust (second exhaust) passing through the bypass passage 46 is adjusted.

第4装置と同様、中間部材44、触媒45および還元剤供給手段48の温度は、例えば、それらに設けられた温度センサによって測定される測定値であってもよく、排気温度センサ75によって取得される排気の温度などから推定される推定値であってもよい。   Similar to the fourth device, the temperatures of the intermediate member 44, the catalyst 45, and the reducing agent supply means 48 may be measured values measured by a temperature sensor provided in them, and are acquired by the exhaust temperature sensor 75, for example. It may be an estimated value estimated from the temperature of exhaust gas.

上記構成により、触媒45、中間部材44および還元剤供給手段48の温度に応じた量の第2排気が触媒45に導入されることになる。その結果、触媒45、中間部材44および還元剤供給手段48の温度が、これら部材の機能を発揮する観点において適切な温度により短い時間長さにて調整され得ることになる。   With the above configuration, the second exhaust gas in an amount corresponding to the temperatures of the catalyst 45, the intermediate member 44, and the reducing agent supply means 48 is introduced into the catalyst 45. As a result, the temperatures of the catalyst 45, the intermediate member 44, and the reducing agent supply means 48 can be adjusted in a short time by an appropriate temperature in terms of exhibiting the functions of these members.

なお、第8装置においてバイパス通路46の一端および他端が接続される位置、および、還元剤供給手段48が設けられる位置は、図12に示される位置に限られない(例えば、図3〜図5、図10を参照。)。
以上が、第8装置についての説明である。
In addition, the position where one end and the other end of the bypass passage 46 are connected in the eighth device and the position where the reducing agent supply means 48 is provided are not limited to the positions shown in FIG. 12 (for example, FIG. 3 to FIG. 3). 5, see FIG.
The above is the description of the eighth device.

(第9実施形態)
次に、上記第5装置に示される概念に加えて「排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを第2排気が通過する」実施形態が、図13を参照しながら説明される。図13は、この実施形態に係る排気浄化装置(以下、「第9装置」とも称呼される。)の概念を示す概略図である。
(Ninth embodiment)
Next, in addition to the concept shown in the fifth device, an embodiment in which “the second exhaust passes through a filter for removing particulate matter contained in the exhaust” will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic view showing the concept of an exhaust emission control device (hereinafter also referred to as “ninth device”) according to this embodiment.

図13に示されるように、第9装置は、第2排気が触媒に導入されるよりも前に、第2排気が、排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを通過する点においてのみ、第7装置と相違する。   As shown in FIG. 13, the ninth device is such that the second exhaust passes through a filter for removing particulate matter contained in the exhaust before the second exhaust is introduced into the catalyst. Only the seventh device is different.

なお、第5装置において参照された図面(図8)と同様、図13においては、排気温度調整手段を通過した排気は、第1排気および第2排気のいずれかに属するように表示されている。しかし、第5装置と同様、この表示は、理解を容易にするための便宜に過ぎない。また、第5装置と同様、第9装置は、第1排気および第2排気の双方が常に存在するように構成されている必要はない。
以上が、第9装置についての説明である。
As in the drawing referred to in the fifth device (FIG. 8), in FIG. 13, the exhaust gas that has passed through the exhaust gas temperature adjusting means is displayed as belonging to either the first exhaust gas or the second exhaust gas. . However, like the fifth device, this display is merely a convenience for ease of understanding. Further, like the fifth device, the ninth device does not have to be configured such that both the first exhaust and the second exhaust always exist.
The above is the description of the ninth device.

(第10実施形態)
次に、上記第9装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された一例として、「第2排気が中間部材としてのDPFの一部を通過する」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第10装置」とも称呼される。
(10th Embodiment)
Next, as an example in which the concept shown in the ninth device is actually applied to an internal combustion engine, an embodiment in which “the second exhaust passes through a part of the DPF as an intermediate member” will be described. Hereinafter, the exhaust emission control device in this embodiment is also referred to as “tenth device”.

第10装置が適用される内燃機関は、図2におけるバイパス通路46の他端が中間部材(DPF)が設けられている位置にて排気通路に接続されている点を除き、第2装置に示される機関10と同様の構成を有する。そこで、第10装置が適用されている内燃機関(以下、便宜上、「機関10」とも称呼される。)を構成する各々の部材についての具体的な説明は、必要に応じて省略される。   The internal combustion engine to which the tenth device is applied is shown in the second device except that the other end of the bypass passage 46 in FIG. 2 is connected to the exhaust passage at a position where the intermediate member (DPF) is provided. The engine 10 has the same configuration as that of the engine 10. Therefore, a specific description of each member constituting the internal combustion engine to which the tenth device is applied (hereinafter also referred to as “engine 10” for convenience) is omitted as necessary.

図14は、第10装置における排気通路の一部(タービン52から触媒45まで)を抜粋した概略図である。図14に示されるように、バイパス通路46の他端はDPF44が設けられている位置にて排気通路に接続されている。   FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a part of the exhaust passage (from the turbine 52 to the catalyst 45) in the tenth device. As shown in FIG. 14, the other end of the bypass passage 46 is connected to the exhaust passage at a position where the DPF 44 is provided.

具体的に述べると、バイパス通路46の他端は、第2排気がDPF44の下流側の端部の近傍においてDPF44に流入するように、排気通路に接続されている。これにより、第2排気が、DPF44の一部を通過した後に触媒45に導入されることになる。   Specifically, the other end of the bypass passage 46 is connected to the exhaust passage so that the second exhaust flows into the DPF 44 in the vicinity of the downstream end of the DPF 44. Thereby, the second exhaust gas is introduced into the catalyst 45 after passing through a part of the DPF 44.

上記構成により、触媒45に導入される排気に含まれる粒子状物質の量が低減されることになる。その結果、粒子状物質によって触媒45の性能が低下せしめられること、および、粒子状物質が触媒45を通過して機関10の外部に放出されること、などが防がれ得る。   With the above configuration, the amount of particulate matter contained in the exhaust gas introduced into the catalyst 45 is reduced. As a result, it is possible to prevent the performance of the catalyst 45 from being deteriorated by the particulate matter and that the particulate matter passes through the catalyst 45 and is released to the outside of the engine 10.

なお、上述した各々の実施形態に示されるように、第10装置のバイパス通路46に制御弁47が設けられてもよい。さらに、第10装置の触媒45がSCR触媒である場合、触媒45よりも上流側に還元剤供給手段48が設けられてもよい。
以上が、第10装置についての説明である。
As shown in each of the embodiments described above, a control valve 47 may be provided in the bypass passage 46 of the tenth device. Further, when the catalyst 45 of the tenth device is an SCR catalyst, the reducing agent supply means 48 may be provided upstream of the catalyst 45.
The above is the description of the tenth device.

(第11実施形態)
次に、上記第9装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された他の一例として、「第2排気がバイパス通路に設けられたDPFを通過する」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第11装置」とも称呼される。
(Eleventh embodiment)
Next, an embodiment in which “the second exhaust passes through the DPF provided in the bypass passage” will be described as another example in which the concept shown in the ninth device is actually applied to the internal combustion engine. Hereinafter, the exhaust emission control device in this embodiment is also referred to as “eleventh device”.

第11装置が適用される内燃機関は、図2におけるバイパス通路46にDPFが設けられている点を除き、第2装置に示される機関10と同様の構成を有する。そこで、第11装置が適用されている内燃機関(以下、便宜上、「機関10」とも称呼される。)を構成する各々の部材についての具体的な説明は、必要に応じて省略される。   The internal combustion engine to which the eleventh device is applied has the same configuration as the engine 10 shown in the second device, except that a DPF is provided in the bypass passage 46 in FIG. Therefore, a specific description of each member constituting the internal combustion engine to which the eleventh device is applied (hereinafter also referred to as “engine 10” for convenience) is omitted as necessary.

図15は、第11装置における排気通路の一部(タービン52から触媒45まで)を抜粋した概略図である。図15に示されるように、バイパス通路46に中間部材としてのDPF44とは異なるDPF49が設けられている。   FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a part of the exhaust passage (from the turbine 52 to the catalyst 45) in the eleventh device. As shown in FIG. 15, a DPF 49 different from the DPF 44 as an intermediate member is provided in the bypass passage 46.

なお、バイパス通路46に設けられるDPF49が排気中の粒子状物質を除去する能力は、中間部材としてのDPF44が排気中の粒子状物質を除去する能力よりも低くてもよい(いわゆる、低容量のフィルタであってもよい。)。   Note that the ability of the DPF 49 provided in the bypass passage 46 to remove particulate matter in the exhaust may be lower than the ability of the DPF 44 as an intermediate member to remove particulate matter in the exhaust (so-called low capacity). It may be a filter.)

上記構成により、上述した第10装置と同様、粒子状物質によって触媒45の性能が低下せしめられること、および、粒子状物質が触媒45を通過して機関10の外部に放出されること、などが防がれ得る。   With the above configuration, the performance of the catalyst 45 is reduced by the particulate matter, and the particulate matter passes through the catalyst 45 and is released to the outside of the engine 10 as in the tenth device described above. It can be prevented.

なお、上述した各々の実施形態に示されるように、第11装置のバイパス通路46に制御弁47が設けられてもよい。さらに、第11装置の触媒45がSCR触媒である場合、触媒45よりも上流側に還元剤供給手段48が設けられてもよい。
以上が、第11装置についての説明である。
As shown in each of the embodiments described above, a control valve 47 may be provided in the bypass passage 46 of the eleventh device. Further, when the catalyst 45 of the eleventh device is an SCR catalyst, the reducing agent supply means 48 may be provided upstream of the catalyst 45.
The above is the description of the eleventh device.

<実施形態の総括>
図1〜図15を参照しながら説明したように、本発明の実施形態に係る排気浄化装置(第1装置〜第11装置)は、内燃機関10の排気通路(排気管42他)に設けられるとともに該機関10の燃焼室から放出される排気の温度を調整する排気温度調整手段(電気ヒータ)43と、前記排気通路における前記排気温度調整手段43よりも下流側の位置に設けられるとともに前記排気を浄化する触媒45と、を備えている。
<Summary of Embodiment>
As described with reference to FIGS. 1 to 15, the exhaust purification device (first device to eleventh device) according to the embodiment of the present invention is provided in the exhaust passage (exhaust pipe 42 and others) of the internal combustion engine 10. And an exhaust temperature adjusting means (electric heater) 43 for adjusting the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine 10 and the exhaust passage provided at a position downstream of the exhaust temperature adjusting means 43 in the exhaust passage. And a catalyst 45 for purifying gas.

この排気浄化装置は、
前記排気温度調整手段43を経た排気の少なくとも一部が、前記排気通路おける前記排気温度調整手段43と前記触媒45との間の位置に設けられた中間部材44の少なくとも一部を通過した後に、第1排気として前記触媒45に導入可能であり、
前記排気温度調整手段43を経た排気の少なくとも一部が、前記中間部材44の少なくとも一部を通過することなく、第2排気として前記触媒45に導入可能である、
ように構成されている(図1〜図5を参照。)。
This exhaust purification device
After at least a part of the exhaust gas that has passed through the exhaust temperature adjusting means 43 passes through at least a part of the intermediate member 44 provided at a position between the exhaust temperature adjusting means 43 and the catalyst 45 in the exhaust passage, Can be introduced into the catalyst 45 as a first exhaust;
At least a part of the exhaust gas that has passed through the exhaust gas temperature adjusting means 43 can be introduced into the catalyst 45 as a second exhaust gas without passing through at least a part of the intermediate member 44.
(See FIGS. 1 to 5).

さらに、本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置(例えば、第3装置)は、
前記触媒45および前記中間部材44のうちの少なくとも1つの温度に基づき、前記第2排気の量が調整される、ように構成されている(図6を参照。)。
Furthermore, an exhaust emission control device (for example, a third device) according to one or more embodiments of the present invention includes:
The second exhaust amount is adjusted based on the temperature of at least one of the catalyst 45 and the intermediate member 44 (see FIG. 6).

さらに、本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置(例えば、第2装置)は、
前記第2排気が通過するバイパス通路46であって、該バイパス通路46の一端が前記排気温度調整手段43が設けられている位置または前記排気温度調整手段43よりも下流側の位置であり且つ前記中間部材44よりも上流側の位置または前記中間部材44が設けられている位置にて前記排気通路に接続されるとともに、該バイパス通路46の他端が前記中間部材44が設けられている位置または前記中間部材44よりも下流側の位置であり且つ前記触媒45よりも上流側の位置または前記触媒45が設けられている位置にて前記排気通路に接続されるバイパス通路46、を通して前記第2排気が前記触媒45に導入される、ように構成されている(図2〜図5を参照。)。
Furthermore, an exhaust emission control device (for example, the second device) according to one or more embodiments of the present invention includes:
A bypass passage 46 through which the second exhaust gas passes, wherein one end of the bypass passage 46 is a position where the exhaust temperature adjusting means 43 is provided or a position downstream of the exhaust temperature adjusting means 43; A position upstream of the intermediate member 44 or a position where the intermediate member 44 is provided is connected to the exhaust passage, and the other end of the bypass passage 46 is a position where the intermediate member 44 is provided or The second exhaust gas passes through a bypass passage 46 connected to the exhaust passage at a position downstream of the intermediate member 44 and upstream of the catalyst 45 or at a position where the catalyst 45 is provided. Is introduced into the catalyst 45 (see FIGS. 2 to 5).

加えて、本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置(例えば、第4装置)は、
前記バイパス通路46を通過する前記第2排気の量を調整するための制御弁47であって該制御弁47の開度に応じて前記第2排気の量が変化する制御弁47が、前記バイパス通路46に設けられ、
前記触媒45および前記中間部材44のうちの少なくとも1つの温度に基づき、前記制御弁47の開度が変更される、ように構成されている(図7を参照。)。
In addition, an exhaust emission control device (for example, a fourth device) according to one or more embodiments of the present invention includes:
A control valve 47 for adjusting the amount of the second exhaust passing through the bypass passage 46, the control valve 47 changing the amount of the second exhaust according to the opening degree of the control valve 47, Provided in the passage 46,
The opening degree of the control valve 47 is changed based on the temperature of at least one of the catalyst 45 and the intermediate member 44 (see FIG. 7).

本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置(例えば、第1装置〜第5装置)は、
前記触媒45が、前記排気に含まれる窒素酸化物を還元することによって前記排気を浄化する触媒(例えば、NOx吸蔵還元触媒、SCR触媒)45である、ように構成されている。
An exhaust emission control device (for example, a first device to a fifth device) according to one or more embodiments of the present invention includes:
The catalyst 45 is configured to be a catalyst (for example, NOx occlusion reduction catalyst, SCR catalyst) 45 that purifies the exhaust gas by reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas.

本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置(例えば、第5装置および第6装置)は、
前記触媒45に導入される排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段48を備えるように構成されている(図8〜図10を参照。)。
An exhaust emission control device (for example, the fifth device and the sixth device) according to one or more embodiments of the present invention includes:
A reducing agent supply means 48 is provided to supply a reducing agent into the exhaust gas introduced into the catalyst 45 (see FIGS. 8 to 10).

本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置(例えば、第6装置)は、
前記第2排気が前記触媒45に導入されるよりも前に、前記第2排気が、前記還元剤供給手段48が設けられている位置を通過する、ように構成されている(図9および図10を参照。)。
An exhaust emission control device (for example, a sixth device) according to one or more embodiments of the present invention includes:
Before the second exhaust is introduced into the catalyst 45, the second exhaust passes through a position where the reducing agent supply means 48 is provided (FIGS. 9 and 9). 10).

本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置(例えば、第7装置および第8層)は、
前記触媒45、前記中間部材44および前記還元剤供給手段48のうちの少なくとも1つの温度に基づき、前記第2排気の量が調整される、ように構成されている(図11および図12を参照。)。
An exhaust emission control device (for example, the seventh device and the eighth layer) according to one or more embodiments of the present invention includes:
The amount of the second exhaust is adjusted based on the temperature of at least one of the catalyst 45, the intermediate member 44, and the reducing agent supply means 48 (see FIGS. 11 and 12). .)

本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置(例えば、第9装置)は、
前記第2排気が前記触媒45に導入されるよりも前に、前記第2排気が、排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタ44を通過する、ように構成されている(図13を参照。)。
An exhaust emission control device (for example, a ninth device) according to one or more embodiments of the present invention includes:
Before the second exhaust is introduced into the catalyst 45, the second exhaust passes through a filter 44 for removing particulate matter contained in the exhaust (FIG. 13). See).

具体的に述べると、一の実施形態に係る排気浄化装置(例えば、第10装置)は、
前記中間部材44が前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタ44を含み、前記第2排気が該フィルタ44の少なくとも一部を通過する、ように構成されている(図14を参照。)。
Specifically, an exhaust emission control device (for example, a tenth device) according to one embodiment
The intermediate member 44 includes a filter 44 for removing particulate matter contained in the exhaust, and the second exhaust passes through at least a part of the filter 44 (see FIG. 14). .)

さらに、一の実施形態に係る排気浄化装置(例えば、第11装置)は、
前記バイパス通路46に前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタ44が設けられ、前記バイパス通路46を通して前記第2排気が前記触媒45に導入される、ように構成されている(図15を参照。)。
Furthermore, the exhaust emission control device (for example, the eleventh device) according to one embodiment includes:
The bypass passage 46 is provided with a filter 44 for removing particulate matter contained in the exhaust, and the second exhaust is introduced into the catalyst 45 through the bypass passage 46 (FIG. 15).

本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention.

例えば、上記複数の実施形態(第1実施形態〜第11実施形態)のうちの「一の実施形態」に適用されている排気浄化装置の考え方に、同複数の実施形態のうちの「他の実施形態の一または複数」における排気浄化装置の考え方が、適用され得る。別の言い方をすると、上記複数の実施形態のうちの一の実施形態と、一または複数の他の実施形態と、が組み合わせられ得る。   For example, the concept of the exhaust gas purification device applied to “one embodiment” of the plurality of embodiments (first embodiment to eleventh embodiment) is changed to “others” of the plurality of embodiments. The concept of the exhaust purification device in “one or more of the embodiments” may be applied. In other words, one embodiment of the plurality of embodiments may be combined with one or more other embodiments.

さらに、上記複数の実施形態においては、排気浄化装置を構成する部材(例えば、電気ヒータ43およびDPF44)が互いに独立して分離された状態にて排気通路に配置されている(例えば、図2を参照。)。しかし、これら部材は、必ずしもそのように配置される必要はなく、互いに連結された状態(一体化された状態)にて排気通路に配置されてもよい。   Further, in the above embodiments, the members (for example, the electric heater 43 and the DPF 44) constituting the exhaust purification device are disposed in the exhaust passage in a state of being separated from each other independently (for example, FIG. 2). reference.). However, these members do not necessarily have to be arranged as such, and may be arranged in the exhaust passage in a state of being connected to each other (integrated state).

加えて、上記複数の実施形態においては、中間部材としてDPF44のみが採用されている。しかし、中間部材は、必ずしもDPF44に限られず、DPFとは異なる他の部材を含むように構成されてもよい。例えば、中間部材として、排気に含まれる窒素酸化物を酸化させ得る酸化触媒が採用され得る。また、中間部材として複数の部材が採用される場合、それら複数の部材は、互いに独立して分離された状態にて配置されてもよく、一体化された状態にて配置されてもよい。   In addition, in the above embodiments, only the DPF 44 is employed as the intermediate member. However, the intermediate member is not necessarily limited to the DPF 44, and may be configured to include other members different from the DPF. For example, an oxidation catalyst that can oxidize nitrogen oxides contained in the exhaust can be employed as the intermediate member. When a plurality of members are employed as the intermediate member, the plurality of members may be arranged in a state of being separated from each other or may be arranged in an integrated state.

以上に説明したように、本発明は、排気を浄化する触媒を排気通路に備えた内燃機関に適用される排気浄化装置として利用することができる。   As described above, the present invention can be used as an exhaust purification device applied to an internal combustion engine having a catalyst for purifying exhaust gas in an exhaust passage.

10…内燃機関、43…電気ヒータ、44…ディーゼルパーティキュレートフィルタ、45…触媒、80…電子制御装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 43 ... Electric heater, 44 ... Diesel particulate filter, 45 ... Catalyst, 80 ... Electronic control unit

Claims (11)

内燃機関の排気通路に設けられるとともに該内燃機関の燃焼室から放出される排気の温度を調整する排気温度調整手段と、
前記排気通路における前記排気温度調整手段よりも下流側の位置に設けられるとともに前記排気を浄化する触媒と、
を備え、
前記排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、前記排気通路おける前記排気温度調整手段と前記触媒との間の位置に設けられた中間部材の少なくとも一部を通過した後に、第1排気として前記触媒に導入可能であり、
前記排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、前記中間部材の少なくとも一部を通過することなく、第2排気として前記触媒に導入可能である、
ように構成された内燃機関の排気浄化装置。
An exhaust temperature adjusting means that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and adjusts the temperature of exhaust discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine;
A catalyst provided at a position downstream of the exhaust temperature adjusting means in the exhaust passage and purifying the exhaust;
With
After at least a part of the exhaust gas that has passed through the exhaust temperature adjusting means passes through at least a part of an intermediate member provided at a position between the exhaust temperature adjusting means and the catalyst in the exhaust passage, Can be introduced into the catalyst;
At least a part of the exhaust gas that has passed through the exhaust gas temperature adjusting means can be introduced into the catalyst as a second exhaust gas without passing through at least a part of the intermediate member.
An exhaust emission control device for an internal combustion engine configured as described above.
請求項1に記載の排気浄化装置において、
前記触媒および前記中間部材のうちの少なくとも1つの温度に基づき、前記第2排気の量が調整される、排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to claim 1,
An exhaust emission control device in which the amount of the second exhaust gas is adjusted based on the temperature of at least one of the catalyst and the intermediate member.
請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記第2排気が通過するバイパス通路であって、該バイパス通路の一端が前記排気温度調整手段が設けられている位置または前記排気温度調整手段よりも下流側の位置であり且つ前記中間部材よりも上流側の位置または前記中間部材が設けられている位置にて前記排気通路に接続されるとともに、該バイパス通路の他端が前記中間部材が設けられている位置または前記中間部材よりも下流側の位置であり且つ前記触媒よりも上流側の位置または前記触媒が設けられている位置にて前記排気通路に接続されるバイパス通路、を通して前記第2排気が前記触媒に導入される、排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to any one of claims 1 and 2,
A bypass passage through which the second exhaust gas passes, wherein one end of the bypass passage is a position where the exhaust temperature adjusting means is provided or a position downstream of the exhaust temperature adjusting means and more than the intermediate member The bypass passage is connected to the exhaust passage at an upstream position or a position where the intermediate member is provided, and the other end of the bypass passage is located downstream of the intermediate member or the position where the intermediate member is provided. An exhaust emission control device, wherein the second exhaust gas is introduced into the catalyst through a bypass passage connected to the exhaust passage at a position that is upstream of the catalyst or at a position where the catalyst is provided.
請求項3に記載の排気浄化装置において、
前記バイパス通路を通過する前記第2排気の量を調整するための制御弁であって該制御弁の開度に応じて前記第2排気の量が変化する制御弁が、前記バイパス通路に設けられ、
前記触媒および前記中間部材のうちの少なくとも1つの温度に基づき、前記制御弁の開度が変更される、排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to claim 3,
A control valve for adjusting the amount of the second exhaust that passes through the bypass passage, the control valve changing the amount of the second exhaust according to the opening of the control valve, is provided in the bypass passage. ,
An exhaust emission control device in which an opening degree of the control valve is changed based on a temperature of at least one of the catalyst and the intermediate member.
請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記触媒が、前記排気に含まれる窒素酸化物を還元することによって前記排気を浄化する触媒である、排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 4,
An exhaust emission control device, wherein the catalyst is a catalyst that purifies the exhaust gas by reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas.
請求項5に記載の排気浄化装置であって、
前記触媒に導入される排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段を備えた、排気浄化装置。
An exhaust emission control device according to claim 5,
An exhaust emission control device comprising a reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the exhaust gas introduced into the catalyst.
請求項6に記載の排気浄化装置において、
前記第2排気が前記触媒に導入されるよりも前に、前記第2排気が、前記還元剤供給手段が設けられている位置を通過する、排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to claim 6,
The exhaust gas purification apparatus, wherein the second exhaust gas passes through a position where the reducing agent supply means is provided before the second exhaust gas is introduced into the catalyst.
請求項6または請求項7に記載の排気浄化装置において、
前記触媒、前記中間部材および前記還元剤供給手段のうちの少なくとも1つの温度に基づき、前記第2排気の量が調整される、排気浄化装置
The exhaust emission control device according to claim 6 or 7,
An exhaust emission control device in which the amount of the second exhaust gas is adjusted based on the temperature of at least one of the catalyst, the intermediate member, and the reducing agent supply means.
請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記第2排気が前記触媒に導入されるよりも前に、前記第2排気が、排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを通過する、排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 8,
The exhaust emission control device, wherein the second exhaust gas passes through a filter for removing particulate matter contained in the exhaust gas before the second exhaust gas is introduced into the catalyst.
請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記中間部材が、前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを含み、
前記第2排気が、該フィルタの少なくとも一部を通過する、排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 9,
The intermediate member includes a filter for removing particulate matter contained in the exhaust;
The exhaust emission control device, wherein the second exhaust gas passes through at least a part of the filter.
請求項3〜請求項10のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記バイパス通路に前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタが設けられ、
前記バイパス通路を通して前記第2排気が前記触媒に導入される、排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to any one of claims 3 to 10,
A filter for removing particulate matter contained in the exhaust is provided in the bypass passage,
The exhaust emission control device, wherein the second exhaust gas is introduced into the catalyst through the bypass passage.
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