JP2017025728A - Exhaust emission control device - Google Patents

Exhaust emission control device Download PDF

Info

Publication number
JP2017025728A
JP2017025728A JP2015142584A JP2015142584A JP2017025728A JP 2017025728 A JP2017025728 A JP 2017025728A JP 2015142584 A JP2015142584 A JP 2015142584A JP 2015142584 A JP2015142584 A JP 2015142584A JP 2017025728 A JP2017025728 A JP 2017025728A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating
exhaust
storage unit
heat storage
heating device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015142584A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6376064B2 (en
Inventor
松栄 上田
Matsue Ueda
松栄 上田
進 長野
Susumu Nagano
進 長野
直樹 馬場
Naoki Baba
直樹 馬場
明 志知
Akira Shichi
明 志知
浩康 河内
Hiroyasu Kawachi
浩康 河内
野口 幸宏
Yukihiro Noguchi
幸宏 野口
康 佐竹
Yasushi Satake
康 佐竹
高田 圭
Kei Takada
圭 高田
中山 茂樹
Shigeki Nakayama
茂樹 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp, Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2015142584A priority Critical patent/JP6376064B2/en
Publication of JP2017025728A publication Critical patent/JP2017025728A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6376064B2 publication Critical patent/JP6376064B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve catalyst activation in an early stage while reducing energy consumption including power consumption for temperature rise promoting activation of a catalyst device which is attached to an exhaust system of an internal combustion engine, and fuel consumption.SOLUTION: Exhaust heating by a first heating device 20 is preferentially selected when activation of a catalyst device 18 is required, exhaust heating is performed with the usage of the first heating device 20 when an exhaust heating function of the first heating device 20 is sufficient, and exhaust heating is performed with the usage of a second heating device 22 when the exhaust heating function of the first heating device 20 is insufficient. Accordingly, a purification ratio of the catalyst device 18 can be improved while suppressing unnecessary power consumption.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関の排気系に取り付けられ排気を浄化するための触媒装置を活性させて排気を浄化する排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for purifying exhaust gas by activating a catalyst device attached to an exhaust system of an internal combustion engine for purifying exhaust gas.

内燃機関の排気系に取り付けられる触媒装置は、排気浄化性能が十分に発揮される温度まで昇温させることが好ましい。   The catalyst device attached to the exhaust system of the internal combustion engine is preferably heated to a temperature at which exhaust purification performance is sufficiently exhibited.

特許文献1には、エンジン(内燃機関)の始動前に、電気ヒータを用いて触媒を暖める制御に関する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique related to control for warming a catalyst using an electric heater before starting an engine (internal combustion engine).

この特許文献1では、触媒の温度から電気ヒータの通電時間を定めている。すなわち、触媒の温度が所定値未満の場合は電気ヒータへ通電し、所定値以上の場合は電気ヒータへ通電しない。   In Patent Document 1, the energization time of the electric heater is determined from the temperature of the catalyst. That is, when the temperature of the catalyst is lower than a predetermined value, the electric heater is energized, and when it is higher than the predetermined value, the electric heater is not energized.

特開平10−169433号公報JP-A-10-169433

しかしながら、特許文献1では、エンジン始動前の低温状態を昇温させる制御には適しているが、エンジン動作中になると、触媒の温度計測箇所によって、既に触媒の活性が得られているにも関わらず、通電を継続することがあり、無駄な電力消費となる場合がある。例えば、触媒の中央の温度を用いて電気ヒータの通電を制御する場合、触媒の入口や出口で十分な浄化率が得られているが、触媒中央の温度は低いままの状態であると、電気ヒータの通電が継続されることになる。   However, Patent Document 1 is suitable for control for raising the temperature of the low-temperature state before starting the engine. However, when the engine is in operation, the activity of the catalyst is already obtained depending on the temperature measurement location of the catalyst. In some cases, energization may continue and wasteful power consumption may occur. For example, when energization of the electric heater is controlled using the temperature at the center of the catalyst, a sufficient purification rate is obtained at the inlet and outlet of the catalyst, but if the temperature at the center of the catalyst remains low, The energization of the heater is continued.

また、熱源が電気ヒータのみであり、電気ヒータの電力源(例えば、車両の場合は車載バッテリ)の状態を常に監視する必要がある。   Further, the heat source is only the electric heater, and it is necessary to constantly monitor the state of the electric power source of the electric heater (for example, in-vehicle battery in the case of a vehicle).

本発明は上記事実を考慮し、内燃機関の排気系に取り付けられる触媒装置の活性を促す昇温のための消費電力、及び燃費を含む消費エネルギーを低減しつつ、早期に触媒活性を向上させることができる排気浄化装置を得ることが目的である。   In consideration of the above-mentioned fact, the present invention improves the catalyst activity at an early stage while reducing the power consumption for increasing the temperature to promote the activity of the catalyst device attached to the exhaust system of the internal combustion engine and the energy consumption including fuel consumption. An object of the present invention is to obtain an exhaust purification device capable of performing

本発明は、内燃機関の排気系に取り付けられた触媒装置を昇温することで活性させて排気を浄化する排気浄化装置であって、前記排気系における触媒装置よりも上流側に取り付けられ、流動性媒体の脱着反応を行って蓄熱し、かつ、前記流動性媒体の吸着反応により放熱する化学蓄熱部、前記化学蓄熱部との間で流動性媒体が循環可能であり当該流動性媒体を貯留する貯留部、及び前記化学蓄熱部と前記貯留部との間の循環路を開閉制御する流量制御部を備え、前記化学蓄熱部を流通する流動性媒体の吸着熱で内燃機関から排出された排気を加熱する第1の加熱装置と、前記排気系における触媒装置よりも上流側に取り付けられ、前記第1の加熱装置とは異なる熱源を用いて内燃機関から排出された排気を加熱する第2の加熱装置と、前記触媒装置の浄化率を取得する浄化率取得手段と、前記浄化率取得手段から取得した前記触媒装置の浄化率が所定の値よりも低い場合に、前記第1の加熱装置又は前記第2の加熱装置の駆動を制御して前記触媒装置よりも上流側の排気を加熱する加熱制御手段と、を有している。   The present invention is an exhaust purification device that purifies exhaust by activating a catalyst device attached to an exhaust system of an internal combustion engine by raising the temperature, and is attached upstream of the catalyst device in the exhaust system and flows A fluid medium can be circulated between the chemical heat storage unit and the chemical heat storage unit that stores heat by performing a desorption reaction of the fluid medium and dissipates heat by an adsorption reaction of the fluid medium, and stores the fluid medium A storage unit, and a flow rate control unit that controls opening and closing of a circulation path between the chemical heat storage unit and the storage unit, and exhaust gas discharged from the internal combustion engine by heat of adsorption of a fluid medium flowing through the chemical heat storage unit A first heating device that heats and a second heating that is attached upstream of the catalyst device in the exhaust system and heats the exhaust discharged from the internal combustion engine using a heat source different from the first heating device. Device and said touch A purification rate acquisition means for acquiring the purification rate of the apparatus, and the first heating device or the second heating device when the purification rate of the catalyst device acquired from the purification rate acquisition means is lower than a predetermined value. And a heating control means for heating the exhaust gas upstream of the catalyst device.

本発明によれば、第1の加熱装置は、化学蓄熱部と貯留部とを備え、この化学蓄熱部と貯留部との間を流動性媒体が循環することで、化学蓄熱部が化学的に蓄熱される。   According to the present invention, the first heating device includes a chemical heat storage unit and a storage unit, and the chemical heat storage unit is chemically formed by circulating the fluid medium between the chemical heat storage unit and the storage unit. Heat is stored.

加熱制御手段では、浄化率取得手段から取得した触媒装置の浄化率が所定の値よりも低い場合に、第1の加熱装置又は第2の加熱装置の駆動を制御して前記触媒装置よりも上流側の排気を加熱する。   In the heating control means, when the purification rate of the catalyst device acquired from the purification rate acquisition unit is lower than a predetermined value, the heating control unit controls the drive of the first heating device or the second heating device to upstream the catalyst device. Heat the side exhaust.

例えば、第1の加熱装置の流動制御部を制御して化学蓄熱部と貯留部との間の循環路を開放する。これにより、流動性媒体が循環し、当該循環の際に化学蓄熱部で排気との間で熱交換がなされ、排気が加熱される。   For example, the flow control unit of the first heating device is controlled to open the circulation path between the chemical heat storage unit and the storage unit. As a result, the fluid medium circulates, and during the circulation, heat exchange is performed with the exhaust gas in the chemical heat storage unit, and the exhaust gas is heated.

この排気の加熱により、触媒装置が昇温されて活性化し、排気の浄化率を向上することができる。   By heating the exhaust gas, the catalyst device is heated and activated, and the exhaust gas purification rate can be improved.

第2の加熱装置を適用した場合は、異なる熱源により排気系の流動する排気を加熱する。排気の加熱により、触媒装置が活性化し、排気の浄化率が向上する。   When the second heating device is applied, the exhaust gas flowing in the exhaust system is heated by different heat sources. By heating the exhaust, the catalyst device is activated and the purification rate of the exhaust is improved.

内燃機関の排気系に2種の異なる熱源を用いた加熱機能を備えることで、何れかが使用不要となっても、触媒装置の活性化を維持することができる。この場合、第1の加熱装置と第2の加熱装置の併用、交互使用、一方を他方の予備機能とするといった、様々な適用例が考えられる。   By providing a heating function using two different heat sources in the exhaust system of the internal combustion engine, the activation of the catalyst device can be maintained even if one of them becomes unnecessary. In this case, various application examples are conceivable, such as the combined use of the first heating device and the second heating device, alternate use, and one as the other preliminary function.

本発明において、前記第1の加熱装置の前記化学蓄熱部及び前記貯留部における前記流動性媒体の温度又は圧力の少なくとも1つを含む状態を検出する状態検出手段をさらに有し、前記加熱制御手段は、前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記化学蓄熱部又は前記貯留部の何れかにおける流動性媒体の保有量を演算し、前記貯留部における流動性媒体の保有量が所定以上ある場合に、第1の加熱装置の駆動を制御して前記触媒装置よりも上流側の排気を加熱する。   In the present invention, the heating control unit further includes a state detection unit that detects a state including at least one of a temperature or a pressure of the fluid medium in the chemical heat storage unit and the storage unit of the first heating device. Is based on the detection result of the state detection means, calculates the amount of fluid medium retained in either the chemical heat storage unit or the storage unit, and the amount of fluid medium retained in the storage unit is greater than or equal to a predetermined amount In addition, the driving of the first heating device is controlled to heat the exhaust upstream of the catalyst device.

状態検出手段は、第1の加熱装置のヒータ部及び貯留部における流動性媒体の温度又は圧力の少なくとも1つを含む状態を検出する。例えば、温度センサと圧力センサとでは温度センサの方が廉価である。   The state detection means detects a state including at least one of the temperature or pressure of the fluid medium in the heater unit and the storage unit of the first heating device. For example, a temperature sensor and a pressure sensor are less expensive.

例えば、圧力センサよりも廉価な温度センサを備えた場合、換算によって圧力を得ることができる。一方、圧力センサで直接圧力を検出した方が精度は高い。そこで、価格と精度との二律背反の関係を考慮して選択すればよく、当然、温度センサ及び圧力センサを併用してもよい。   For example, when a temperature sensor cheaper than the pressure sensor is provided, the pressure can be obtained by conversion. On the other hand, the accuracy is higher when the pressure is directly detected by the pressure sensor. Therefore, the selection may be made in consideration of the trade-off relationship between price and accuracy. Naturally, a temperature sensor and a pressure sensor may be used in combination.

加熱制御手段では、状態検出手段の検出結果に基づいて、化学蓄熱部又は貯留部の何れかにおける流動性媒体の保有量を演算する。なお、基本的に総量は変化しないため、一方の保有量を演算すればよい。   The heating control unit calculates the amount of the fluid medium held in either the chemical heat storage unit or the storage unit based on the detection result of the state detection unit. Since the total amount basically does not change, one of the possessed amounts may be calculated.

ここで、貯留部における流動性媒体の保有量が所定以上ある場合に、流動性媒体が正常に循環できるので、第1の加熱装置の駆動を制御して前記触媒装置よりも上流側の排気を加熱する。   Here, since the fluid medium can normally circulate when the holding amount of the fluid medium in the storage unit is greater than or equal to a predetermined amount, the drive of the first heating device is controlled to exhaust the exhaust upstream of the catalyst device. Heat.

本発明において、前記第2の加熱装置が、通電により発熱する発熱体を用いた電気ヒータであり、前記加熱制御手段は、前記電気ヒータを、前記第1の加熱装置が使用不能な場合の排気加熱用として適用する。   In the present invention, the second heating device is an electric heater using a heating element that generates heat when energized, and the heating control means is configured to exhaust the electric heater when the first heating device cannot be used. Applicable for heating.

第2の加熱装置として、通電により加熱する加熱体を用いた電気ヒータを用いる。電気ヒータは通電又は遮断により比較的容易に加熱制御が可能である。   As the second heating device, an electric heater using a heating body that is heated by energization is used. The electric heater can be controlled to be heated relatively easily by energization or interruption.

そこで、電気ヒータを、第1の加熱装置が使用不能な場合の排気加熱用として適用する。この場合、例えば、第1の加熱装置の流量制御部を制御してヒータ部と貯留部との間の循環路を閉塞した状態とすることで、加熱された排気を効率良く触媒装置へ移動させることができる。   Therefore, the electric heater is used for heating the exhaust when the first heating device cannot be used. In this case, for example, by controlling the flow rate control unit of the first heating device to close the circulation path between the heater unit and the storage unit, the heated exhaust gas is efficiently moved to the catalyst device. be able to.

本発明において、前記浄化率取得手段が、前記触媒装置の上流側及び下流側には、それぞれCOセンサ、THCセンサ及びNOxセンサの何れか1つ又は複数の浄化率判別センサと、前記触媒装置の浄化率が、上流側の浄化率判別センサの検出値に対する下流側の浄化率判別センサの比を演算する演算部と、を備える。   In the present invention, the purification rate acquisition means includes, on the upstream side and the downstream side of the catalyst device, any one or more purification rate determination sensors of a CO sensor, a THC sensor, and a NOx sensor, and the catalyst device. And a calculation unit that calculates a ratio of the downstream purification rate determination sensor to the detection value of the upstream purification rate determination sensor.

浄化率は、触媒装置の上流側と下流側との排気の成分の遷移状態(下流側/上流側の演算値)が浄化率となる。そこで、COセンサ、THCセンサ及びNOxセンサの何れかを触媒装置の上流側及び下流側のそれぞれに配置し、排気に含まれる検出成分の量の比に基づいて浄化率を演算することができる。   As for the purification rate, the transition state of the exhaust components between the upstream side and the downstream side of the catalyst device (the calculated value on the downstream side / upstream side) becomes the purification rate. Therefore, any one of the CO sensor, the THC sensor, and the NOx sensor can be arranged on the upstream side and the downstream side of the catalyst device, respectively, and the purification rate can be calculated based on the ratio of the amount of the detected component contained in the exhaust gas.

本発明において、前記触媒装置の床温度を検出する床温検出センサをさらに有し、
前記浄化率取得手段が、前記床温検出センサによる床温度に基づいて浄化率を推定する。
In the present invention, further comprising a bed temperature detection sensor for detecting the bed temperature of the catalyst device,
The purification rate acquisition means estimates the purification rate based on the bed temperature by the bed temperature detection sensor.

床温検出センサによる床温度から浄化率を推定することができる。   The purification rate can be estimated from the bed temperature by the bed temperature detection sensor.

本発明において、前記触媒装置の床温度を検出する床温検出センサをさらに有し、当該床温検出センサによる床温度を、前記加熱制御手段による排気の加熱制御の要否判定に適用する。   In the present invention, a bed temperature detection sensor for detecting the bed temperature of the catalyst device is further provided, and the bed temperature by the bed temperature detection sensor is applied to the necessity determination of the exhaust heating control by the heating control means.

床温検出センサによる触媒装置の床温度の検出値を、排気の加熱の要否の判定要件に加えることで、より精度の高い判定が可能となる。   By adding the detection value of the bed temperature of the catalyst device by the bed temperature detection sensor to the determination requirement for the necessity of heating the exhaust gas, it is possible to make a determination with higher accuracy.

本発明において、前記第2の加熱装置が、前記第1の加熱装置よりも上流側に配置されており、前記加熱制御手段は、前記第1の加熱装置の前記貯留部の前記流動性媒体の保有量が所定値以下の場合に、前記触媒装置を通過する排気を加熱する必要がないこと、及び、前記化学蓄熱部の圧力が前記貯留部の圧力よりも低いことを条件に、前記第1の加熱装置の前記流量制御部を制御して前記化学蓄熱部と前記貯留部との間の循環路を閉塞した状態で、前記第2の加熱装置を、前記化学蓄熱部での前記流動性媒体の脱着反応のための加熱用として適用し、前記化学蓄熱部の圧力が前記貯留部の圧力よりも所定以上高くなった時点で、前記第1の加熱装置の前記流量制御部を制御して前記化学蓄熱部と前記貯留部との間の循環路を開放する。   In this invention, the said 2nd heating apparatus is arrange | positioned upstream from the said 1st heating apparatus, The said heating control means is the said fluid medium of the said storage part of the said 1st heating apparatus. When the retained amount is less than or equal to a predetermined value, it is not necessary to heat the exhaust gas that passes through the catalyst device, and the first condition is that the pressure of the chemical heat storage unit is lower than the pressure of the storage unit. In the state which closed the circulation path between the said chemical heat storage part and the said storage part by controlling the said flow control part of the heating apparatus of this, the said 2nd heating apparatus is the said fluid medium in the said chemical heat storage part. When the pressure of the chemical heat storage unit is higher than the pressure of the storage unit by a predetermined level or more, the flow control unit of the first heating device is controlled to control the flow rate control unit. A circuit between the chemical heat storage unit and the storage unit is opened.

第1の加熱装置の貯留部の流動性媒体の保有量が所定値以下の場合がある。   There is a case where the amount of the fluid medium held in the storage unit of the first heating device is equal to or less than a predetermined value.

この場合、加熱制御手段では、触媒装置を通過する排気を加熱する必要がないことを確認する。また、加熱制御手段では、化学蓄熱部の圧力が貯留部の圧力よりも低いことを確認する。   In this case, the heating control means confirms that it is not necessary to heat the exhaust gas passing through the catalyst device. Moreover, in a heating control means, it confirms that the pressure of a chemical heat storage part is lower than the pressure of a storage part.

その後、第1の加熱装置の流量制御部を制御して化学蓄熱部と貯留部との間の循環路を閉塞した状態とする。   Thereafter, the flow rate control unit of the first heating device is controlled to close the circulation path between the chemical heat storage unit and the storage unit.

循環路を閉塞した状態で、第2の加熱装置によって排気を加熱する。この加熱された排気の熱により、化学蓄熱部での流動性媒体は加熱され、加圧される。   In a state where the circulation path is closed, the exhaust is heated by the second heating device. The fluid medium in the chemical heat storage section is heated and pressurized by the heat of the heated exhaust gas.

また、加熱制御手段では、第2の加熱装置を、前記化学蓄熱部での前記流動性媒体の加圧のための加熱用として適用しているとき、前記化学蓄熱部の圧力が前記貯留部の圧力よりも所定以上高くなった時点で、前記電気ヒータをオフすると共に、前記第1の加熱装置の前記流量制御部を制御して前記化学蓄熱部と前記貯留部との間の循環路を開放する。   Further, in the heating control means, when the second heating device is applied for heating for pressurization of the fluid medium in the chemical heat storage unit, the pressure of the chemical heat storage unit is set in the storage unit. When the pressure becomes higher than a predetermined pressure, the electric heater is turned off and the flow control unit of the first heating device is controlled to open the circulation path between the chemical heat storage unit and the storage unit. To do.

これにより、化学蓄熱部の圧力が貯留部の圧力よりも高いため、流動性媒体は化学蓄熱部から貯留部へ流動し、貯留部に流動性媒体を貯留することができる。   Thereby, since the pressure of a chemical heat storage part is higher than the pressure of a storage part, a fluid medium can flow from a chemical heat storage part to a storage part, and can store a fluid medium in a storage part.

このため、第1の加熱装置は再生され、次の排気の加熱として適用することができる。   For this reason, the first heating device is regenerated and can be applied as the heating of the next exhaust.

以上説明した如く本発明では、内燃機関の排気系に取り付けられる触媒装置の活性を促す昇温のための消費電力、及び燃費を含む消費エネルギーを低減しつつ、早期に触媒活性を向上させることができるという優れた効果を有する。   As described above, according to the present invention, the catalyst activity can be improved early while reducing the power consumption and the energy consumption including fuel consumption for promoting the activity of the catalyst device attached to the exhaust system of the internal combustion engine. It has an excellent effect of being able to.

本実施の形態に係る排気浄化装置が取り付けられた内燃機関の排気系の概略図である。1 is a schematic view of an exhaust system of an internal combustion engine to which an exhaust purification device according to the present embodiment is attached. (A)本実施の形態に係る第1の加熱装置に適用される流動性媒体の温度−圧力特性図、(B)は本実施の形態に係る第1の加熱装置に適用される流動性媒体の圧力−残量特性図である。(A) Temperature-pressure characteristic diagram of a fluid medium applied to the first heating device according to the present embodiment, (B) is a fluid medium applied to the first heating device according to the present embodiment. FIG. 6 is a pressure-remaining characteristic diagram. 本実施の形態に係る排気加熱制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the exhaust-gas heating control routine which concerns on this Embodiment. (A)は本実施の形態に係る第2の加熱装置の発熱体への印加電圧制御ルーチンを示すフローチャート、(B)は第2の加熱装置のオフ動作制御ルーチンを示すフローチャートである。(A) is a flowchart which shows the applied voltage control routine to the heat generating body of the 2nd heating apparatus which concerns on this Embodiment, (B) is a flowchart which shows the OFF operation | movement control routine of a 2nd heating apparatus. 本実施の形態に係る第2の加熱装置による排気加熱制御時の触媒温度に対する印加電圧との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship with the applied voltage with respect to the catalyst temperature at the time of the exhaust-gas heating control by the 2nd heating apparatus which concerns on this Embodiment. 第1の加熱装置の制御形態と投入エネルギーとの関係であり、本実施の形態を2種類の比較例と比較した結果を示す特性図である。It is a characteristic figure which shows the relationship between the control form of a 1st heating apparatus, and input energy, and the result of having compared this Embodiment with two types of comparative examples. 本実施の形態に係る第1の加熱装置再生制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st heating apparatus reproduction | regeneration control routine which concerns on this Embodiment. 図7のステップ226の第1の加熱装置強制再生制御の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the 1st heating apparatus forced regeneration control of step 226 of FIG. 変形例に係る排気浄化装置が設けられた内燃機関の排気系の概略図である。It is the schematic of the exhaust system of the internal combustion engine provided with the exhaust emission control device which concerns on a modification.

図1には、本実施の形態に係る排気浄化装置10が示されている。   FIG. 1 shows an exhaust emission control device 10 according to the present embodiment.

内燃機関12は、車両に搭載されるエンジンを代表とし、燃料の燃焼が機関の内部で行われ、燃焼ガスの熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する原動機である。   The internal combustion engine 12 is represented by an engine mounted on a vehicle, and is a prime mover in which fuel is burned inside the engine and heat energy of combustion gas is converted into mechanical energy.

内燃機関12にはエンジン制御部14が接続されている。例えば、内燃機関12がディーゼルエンジンの場合、シリンダー内の高圧高温に圧縮された空気中に,燃料として重油または軽油を噴射して燃焼させる構造となっており、エンジン制御部14により、燃料噴射量、燃料噴射時期等が制御される。   An engine control unit 14 is connected to the internal combustion engine 12. For example, when the internal combustion engine 12 is a diesel engine, heavy oil or light oil is injected as fuel into the air compressed in high pressure and high temperature in the cylinder and burned. The fuel injection timing is controlled.

内燃機関12には、内部で燃料を燃焼させた後の燃焼ガス(以下、「排気」という)を排出するための排気管16が取り付けられている。   The internal combustion engine 12 is provided with an exhaust pipe 16 for discharging combustion gas (hereinafter referred to as “exhaust”) after the fuel is combusted inside.

排気は排気管16を通過して、内燃機関12の外へ排出される。   The exhaust gas passes through the exhaust pipe 16 and is discharged out of the internal combustion engine 12.

排気管16には、本発明の排気浄化装置の主体を構成する触媒装置18が取り付けられている。触媒装置18は、燃焼ガスに含まれるNOxを還元して無害のNに分解する役目を有している。 A catalyst device 18 constituting the main body of the exhaust gas purification apparatus of the present invention is attached to the exhaust pipe 16. The catalyst device 18 has a decomposing role in harmless N 2 and reducing NOx contained in the combustion gas.

ここで、本実施の形態では、内燃機関12と触媒装置18との間の排気管16に、排気を加熱するための第1の加熱装置20及び第2の加熱装置22が設けられている。   Here, in the present embodiment, a first heating device 20 and a second heating device 22 for heating the exhaust gas are provided in the exhaust pipe 16 between the internal combustion engine 12 and the catalyst device 18.

この第1の加熱装置20及び第2の加熱装置22は、触媒装置18による触媒活性を向上させる役目を有しており、触媒装置18と共に、排気浄化装置10の他一部を構成する。   The first heating device 20 and the second heating device 22 have a role of improving the catalytic activity of the catalyst device 18 and constitute the other part of the exhaust gas purification device 10 together with the catalyst device 18.

第1の加熱装置20及び第2の加熱装置22は、前記エンジン制御部14と接続された加熱制御装置24によって制御されるようになっている。   The first heating device 20 and the second heating device 22 are controlled by a heating control device 24 connected to the engine control unit 14.

(第1の加熱装置20)
図1に示される如く、第1の加熱装置20は、化学蓄熱ヒータであり、排気管16の周囲に取り付けられ、内方空間に化学蓄熱材が収容された輪状筐体構造の化学蓄熱部としての蓄熱ヒータ部26を備えている。なお、本実施の形態では、流動性媒体としてアンモニア(NH3)が適用されている。
(First heating device 20)
As shown in FIG. 1, the first heating device 20 is a chemical heat storage heater, and is attached around the exhaust pipe 16 as a chemical heat storage portion of a ring-shaped housing structure in which a chemical heat storage material is accommodated in an inner space. The heat storage heater section 26 is provided. In this embodiment, ammonia (NH 3) is applied as the fluid medium.

また、蓄熱ヒータ部26の外周の一部には、循環パイプ28の一端部が接続され、蓄熱ヒータ部26の内方空間と循環パイプ28の内方空間が連通されている。   Further, one end of the circulation pipe 28 is connected to a part of the outer periphery of the heat storage heater unit 26, and the inner space of the heat storage heater unit 26 and the inner space of the circulation pipe 28 are communicated with each other.

循環パイプ28の他端部は、流動性媒体を貯留する箱形構造の貯留部30(以下、蓄熱ストレージ30」という)に接続され、循環パイプ28の内方空間と蓄熱ストレージ30の内方空間が連通されている。   The other end of the circulation pipe 28 is connected to a box-shaped storage 30 (hereinafter referred to as a heat storage 30) that stores the fluid medium, and the inner space of the circulation pipe 28 and the inner space of the heat storage 30 Is communicated.

このため、蓄熱ヒータ部26と蓄熱ストレージ30とは、循環パイプ28を介して連通されており、流動性媒体は、圧力差により相互に流動可能である。言い換えれば、流動性媒体は、蓄熱ヒータ部26と蓄熱ストレージ30との間で行き来(循環)することになる。   For this reason, the heat storage heater unit 26 and the heat storage 30 are communicated with each other through the circulation pipe 28, and the fluid medium can flow between each other due to a pressure difference. In other words, the fluid medium goes back and forth (circulates) between the heat storage heater unit 26 and the heat storage 30.

前記循環パイプ28の中間部には、流量制御部としての開閉バルブ32が取り付けられ、この開閉バルブ32の開閉によって、流動性媒体の流動が制御可能となる。例えば、最も単純な制御形態として、開閉バルブ32の開閉であり、開放したときは蓄熱ヒータ部26と蓄熱ストレージ30との間の流動性媒体の行き来が可能となり、開閉バルブ32を閉塞したときは蓄熱ヒータ部26と蓄熱ストレージ30との間の流動性媒体の行き来が不可能となる。   An opening / closing valve 32 as a flow rate control unit is attached to an intermediate portion of the circulation pipe 28, and the flow of the fluid medium can be controlled by opening / closing the opening / closing valve 32. For example, the simplest control mode is opening / closing of the opening / closing valve 32. When the opening / closing valve 32 is opened, the flow of the fluid medium between the heat storage heater unit 26 and the heat storage storage 30 is possible, and when the opening / closing valve 32 is closed. The flow of the fluid medium between the heat storage heater unit 26 and the heat storage 30 becomes impossible.

ここで、蓄熱ヒータ部26には、化学蓄熱材としての臭化マグネシウム(MgBr2)が充填されており、流動性媒体としてのアンモニアとの化学反応(吸着反応)によって発熱する。このため、蓄熱ストレージ30と蓄熱ヒータ部26との圧力差により、蓄熱ストレージ30から蓄熱ヒータ部26へ流動性媒体が流動することで、蓄熱ヒータ部26により排気管16を通過する排気を加熱することができる。   Here, the heat storage heater unit 26 is filled with magnesium bromide (MgBr2) as a chemical heat storage material, and generates heat by a chemical reaction (adsorption reaction) with ammonia as a fluid medium. For this reason, the flowable medium flows from the heat storage 30 to the heat storage heater 26 due to the pressure difference between the heat storage 30 and the heat storage heater 26, thereby heating the exhaust gas passing through the exhaust pipe 16 by the heat storage heater 26. be able to.

この第1の加熱装置20により加熱された排気が触媒装置18へ到達すると、当該排気の熱量で触媒装置18(の床温度)が昇温され、触媒機能を活性化させることができる。特に、内燃機関12の始動から安定する過渡期においては、触媒装置18の床温度の昇温により、触媒機能を活性化することが好ましい。   When the exhaust gas heated by the first heating device 20 reaches the catalyst device 18, the catalyst device 18 (the bed temperature) is heated by the amount of heat of the exhaust gas, and the catalyst function can be activated. In particular, it is preferable to activate the catalyst function by raising the bed temperature of the catalyst device 18 in the transition period in which the internal combustion engine 12 is stable from the start.

一方、内燃機関12が十分に暖機され、触媒装置18が十分に活性化しており、かつ排気が十分な熱量を持っている場合は、排気による床温度の昇温は不要となる。   On the other hand, when the internal combustion engine 12 is sufficiently warmed up, the catalyst device 18 is sufficiently activated, and the exhaust has a sufficient amount of heat, it is not necessary to raise the bed temperature by the exhaust.

このとき、排気の熱量により蓄熱ヒータ部26に収容されている化学蓄熱材を加熱し、化学蓄熱材から流動性媒体が脱着する脱着反応を生じさせて蓄熱することができる。この結果、蓄熱ストレージ30の圧力よりも高くなると、蓄熱ヒータ部26から蓄熱ストレージ30へ流動性媒体が流動させ、当該蓄熱ストレージ30で、必要十分な保有量の流動性媒体を貯留することができる。すなわち、第1の加熱装置20は、排気の加熱処理のために、循環利用が可能となる。   At this time, the chemical heat storage material accommodated in the heat storage heater unit 26 is heated by the heat quantity of the exhaust, and heat can be stored by causing a desorption reaction in which the fluid medium is desorbed from the chemical heat storage material. As a result, when the pressure of the heat storage 30 becomes higher, the fluid medium flows from the heat storage heater unit 26 to the heat storage 30, and a necessary and sufficient amount of fluid medium can be stored in the heat storage 30. . That is, the first heating device 20 can be circulated for exhaust heat treatment.

(第2の加熱装置22)
図1に示される如く、第2の加熱装置22は、電気ヒータであり、排気管の周囲に取り付けられ、内部に電流を熱に変換する発熱体22Aが配線された輪状筐体の電気ヒータ部22Bを備えている。電気ヒータ部22Bは熱伝導率の高い部材が好ましい。
(Second heating device 22)
As shown in FIG. 1, the second heating device 22 is an electric heater, which is attached around the exhaust pipe, and is an electric heater portion of a ring-shaped housing in which a heating element 22 </ b> A that converts current into heat is wired. 22B is provided. The electric heater portion 22B is preferably a member having high thermal conductivity.

電気ヒータ部22Bでは、印加される電圧に基づいて発熱体が発熱し、輪状の筐体を介して、排気管16を通過する排気を加熱するようになっている。   In the electric heater 22B, the heating element generates heat based on the applied voltage, and the exhaust passing through the exhaust pipe 16 is heated via a ring-shaped casing.

なお、図1では、電気ヒータ部22Bを排気管16の周囲に設けた構造としているが、排気管16内部に発熱体を配置してもよい。   In FIG. 1, the electric heater portion 22 </ b> B is provided around the exhaust pipe 16, but a heating element may be disposed inside the exhaust pipe 16.

(加熱制御部24)
加熱制御装置24は、第1の加熱装置20に設けられた開閉バルブ32を制御するバルブ制御部34と、第2の加熱装置22として適用される電気ヒータ22B(の発熱体22A)への印加電圧を制御する電圧制御部36と、触媒装置18の浄化率に基づいて、バルブ制御部34及び電圧制御部36を総合的に制御する主制御部38とを備えている。
(Heating control unit 24)
The heating control device 24 is applied to a valve control unit 34 that controls an on-off valve 32 provided in the first heating device 20 and an electric heater 22B (a heating element 22A) applied as the second heating device 22. A voltage control unit 36 that controls the voltage and a main control unit 38 that comprehensively controls the valve control unit 34 and the voltage control unit 36 based on the purification rate of the catalyst device 18 are provided.

第1の加熱装置20における蓄熱ヒータ部26には、蓄熱ヒータ部温度センサ40が取り付けられている。蓄熱ヒータ部温度センサ40の検出信号線は主制御部38に接続されている。   A heat storage heater section temperature sensor 40 is attached to the heat storage heater section 26 in the first heating device 20. A detection signal line of the heat storage heater temperature sensor 40 is connected to the main control unit 38.

第1の加熱装置20における蓄熱ストレージ30には、蓄熱ストレージ温度センサ42が取り付けられている。蓄熱ストレージ温度センサ42の検出信号線は主制御部38に接続されている。   A heat storage storage temperature sensor 42 is attached to the heat storage 30 in the first heating device 20. A detection signal line of the heat storage temperature sensor 42 is connected to the main control unit 38.

主制御部38は、検出された温度に基づいて圧力を演算する機能を備えている。すなわち、温度と圧力の関係を使用領域において線形に近似した図2(A)に示される如く、アンモニアを収容する容器における温度と圧力との関係はほぼ正比例である。   The main control unit 38 has a function of calculating a pressure based on the detected temperature. That is, as shown in FIG. 2A in which the relationship between temperature and pressure is linearly approximated in the use region, the relationship between temperature and pressure in a container containing ammonia is almost directly proportional.

従って、主制御部38では、蓄熱ヒータ部温度センサ40による温度検出で、蓄熱ヒータ部26に貯留されている流動性媒体の圧力を認識することができる。また、主制御部38では、蓄熱ストレージ温度センサ42による温度検出で、蓄熱ストレージ30に貯留されている流動性媒体の圧力を認識することができる。   Therefore, the main control unit 38 can recognize the pressure of the fluid medium stored in the heat storage heater unit 26 by detecting the temperature by the heat storage heater unit temperature sensor 40. Further, the main control unit 38 can recognize the pressure of the fluid medium stored in the heat storage 30 by detecting the temperature by the heat storage temperature sensor 42.

ここで、図2(B)に示される如く、圧力と流動性媒体の量との関係も線形の相関関係を持っている。なお、温度によって特性曲線が異なる場合がある。   Here, as shown in FIG. 2B, the relationship between the pressure and the amount of the fluid medium also has a linear correlation. Note that the characteristic curve may differ depending on the temperature.

このため、例えば、蓄熱ストレージ30に貯留されている流動性媒体の保有量を求める場合、蓄熱ストレージ30の温度を蓄熱ストレージ温度センサ42で検出し、当該検出した温度から圧力を換算し、さらに、換算した圧力から流動性媒体の保有量(残量)を得ることができる。   For this reason, for example, when calculating | requiring the possession amount of the fluid medium currently stored by the thermal storage 30, the temperature of the thermal storage 30 is detected with the thermal storage temperature sensor 42, pressure is converted from the detected temperature, The retained amount (remaining amount) of the fluid medium can be obtained from the converted pressure.

なお、本実施の形態では、蓄熱ヒータ部温度センサ40と蓄熱ストレージ温度センサ42を適用したが、廉価である温度センサの代わりに、精度を重視するために蓄熱ヒータ部26及び蓄熱ストレージ30にそれぞれ圧力センサを取り付けてもよい。また、温度センサと圧力センサとを併用してもよい。   In the present embodiment, the heat storage heater section temperature sensor 40 and the heat storage storage temperature sensor 42 are applied. However, instead of the inexpensive temperature sensor, the heat storage heater section 26 and the heat storage storage 30 are respectively used in order to emphasize accuracy. A pressure sensor may be attached. Moreover, you may use a temperature sensor and a pressure sensor together.

触媒装置18には、当該触媒装置18の床温度を検出する床温検出センサ44が取り付けられている。床温検出センサ44の検出信号線は主制御部38に接続されている。   A bed temperature detection sensor 44 that detects the bed temperature of the catalyst device 18 is attached to the catalyst device 18. The detection signal line of the bed temperature detection sensor 44 is connected to the main control unit 38.

また、排気管16における、触媒装置18の上流側(入口近傍)と下流側(出口近傍)には、それぞれNOxセンサ46in、46outが取り付けられている。   Further, NOx sensors 46in and 46out are attached to the exhaust pipe 16 on the upstream side (near the inlet) and the downstream side (near the outlet) of the catalyst device 18, respectively.

NOxセンサ46in、46outの検出信号線は浄化率演算部48に接続されている。なお、図1では、浄化率演算部48は、加熱制御部24から別構成とした状態となっているが、加熱制御部24の一部として機能させてもよい。   The detection signal lines of the NOx sensors 46in and 46out are connected to the purification rate calculation unit 48. In FIG. 1, the purification rate calculation unit 48 is configured separately from the heating control unit 24, but may be caused to function as a part of the heating control unit 24.

浄化率演算部48では、NOxセンサ46in、46outのそれぞれから受け付けた検出値に基づいて、触媒装置18に入る排気の窒素酸化物の量Ninに対する、触媒装置から出る排気の窒素酸化物の量Noutの比(浄化率S)を演算する(S=Nin/Nout)。   In the purification rate calculation unit 48, the amount Nout of the exhausted nitrogen oxides coming out from the catalytic device relative to the amount Nin of the exhausted nitrogen oxides entering the catalytic device 18 based on the detection values received from the NOx sensors 46in, 46out, respectively. (Purification rate S) is calculated (S = Nin / Nout).

浄化率演算部48は、主制御部38に接続され、当該演算結果(浄化率S)を主制御部38へ送出する。   The purification rate calculation unit 48 is connected to the main control unit 38 and sends the calculation result (purification rate S) to the main control unit 38.

加熱制御部24では、内燃機関12の状態(始動時、過渡期、定常運転時期等)を、エンジン制御部14から受け付けた内燃機関制御情報に基づいて解析し、それぞれの状態に適した排気の加熱制御を実行する。   The heating control unit 24 analyzes the state of the internal combustion engine 12 (starting time, transient period, steady operation timing, etc.) based on the internal combustion engine control information received from the engine control unit 14 and detects the exhaust gas suitable for each state. Perform heating control.

例えば、内燃機関12の始動時は、触媒装置18の浄化率が低く、床温度が低いため、所望の触媒活性を得ることができない場合がある。   For example, when the internal combustion engine 12 is started, a desired catalytic activity may not be obtained because the purification rate of the catalyst device 18 is low and the bed temperature is low.

そこで、加熱制御装置24では、第1の加熱装置20を用いて、排気を加熱する。この排気の加熱によって、触媒装置18の床温度が昇温され、触媒装置18の活性を図ることができる。   Therefore, the heating control device 24 uses the first heating device 20 to heat the exhaust. By heating the exhaust, the bed temperature of the catalyst device 18 is raised, and the catalyst device 18 can be activated.

この排気の加熱制御は、触媒装置18の床温度及び浄化率を常に監視しながら実行しており、内燃機関12の状態の遷移、すなわち、過渡期、定常運転時期に遷移していくに従い、加熱制御を変更(加熱不要を含む)していくことで、内燃機関12の状態に応じた必要十分な加熱制御が可能となる。   This exhaust heating control is executed while constantly monitoring the bed temperature and the purification rate of the catalyst device 18, and as the state transition of the internal combustion engine 12, that is, the transition period and the steady operation timing, the heating is performed. By changing the control (including heating unnecessary), necessary and sufficient heating control according to the state of the internal combustion engine 12 becomes possible.

また、本実施の形態では、第1の加熱装置20に加え、第2の加熱装置22を排気管16に併設している。このため、加熱制御装置24では、第1の加熱装置20が使用不能な場合は、その代役として第2の加熱装置22である電気ヒータ部22Bの印加電圧を制御することで、触媒装置18の活性を維持することができるようになっている。   In the present embodiment, in addition to the first heating device 20, a second heating device 22 is provided in the exhaust pipe 16. For this reason, in the heating control device 24, when the first heating device 20 cannot be used, the application voltage of the electric heater unit 22B, which is the second heating device 22, is controlled as a substitute for the first heating device 20, thereby The activity can be maintained.

以下に本実施の形態の作用を図3及び図4のフローチャートに従い説明する。   The operation of this embodiment will be described below with reference to the flowcharts of FIGS.

なお、図3及び図4を含む本実施の形態の全てのフローチャートにおいて、連続するステップで実行される信号検出の順序、判定の順序は適宜入れ替え可能である。   In all the flowcharts of the present embodiment including FIG. 3 and FIG. 4, the order of signal detection and the order of determination performed in successive steps can be appropriately changed.

図3は、本実施の形態に係る、排気加熱制御ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing an exhaust heating control routine according to the present embodiment.

ステップ100では、内燃機関12が運転中か否かが判断される。運転中か否かの判断は、燃料噴射が実行されているか否かを判断するものであり、燃焼制御が行われていない運転休止状態を指す。なお、運転休止状態とは別に、例えば、車両において長い下り坂を下っているときに実施される燃料カット制御中を、「運転中ではない」と判断してもよい。   In step 100, it is determined whether the internal combustion engine 12 is in operation. The determination as to whether or not the vehicle is in operation is to determine whether or not fuel injection is being performed, and refers to an operation stop state in which combustion control is not being performed. In addition, apart from the operation stop state, for example, the fuel cut control that is performed when the vehicle is going down a long downhill may be determined as “not in operation”.

ステップ100で否定判定された場合は、内燃機関12が運転中ではないため、排気加熱する必要はないので、ステップ102へ移行する。   If a negative determination is made in step 100, the internal combustion engine 12 is not in operation and there is no need to heat the exhaust, so the routine proceeds to step 102.

ステップ100で肯定判定されると、内燃機関12が運転中であり、触媒装置18を活性する必要がある場合があるので、ステップ106へ移行して、触媒装置18の浄化率が基準値以上か否かが判断される。   If an affirmative determination is made in step 100, the internal combustion engine 12 is in operation and the catalyst device 18 may need to be activated. Therefore, the routine proceeds to step 106, where the purification rate of the catalyst device 18 is greater than or equal to a reference value. It is determined whether or not.

このステップ106で肯定判定、すなわち、浄化率が基準値以上と判断された場合は、排気加熱する必要はなく、ステップ102へ移行する。   If the determination in step 106 is affirmative, that is, if the purification rate is determined to be equal to or higher than the reference value, the exhaust gas heating is not necessary, and the routine proceeds to step 102.

また、ステップ106で否定判定されると、浄化率が基準値未満であり、排気加熱する必要がある場合があるので、ステップ108へ移行して、触媒床温度が基準値以上か否かが判断される。   If a negative determination is made in step 106, the purification rate is less than the reference value, and it may be necessary to heat the exhaust gas. Therefore, the routine proceeds to step 108, where it is determined whether the catalyst bed temperature is equal to or higher than the reference value. Is done.

このステップ108で肯定判定、すなわち、触媒装置18の床温度は安定しており、排気加熱する必要はないので、ステップ102へ移行する。   In this step 108, an affirmative determination is made, that is, the bed temperature of the catalyst device 18 is stable, and it is not necessary to heat the exhaust gas.

また、ステップ108で否定判定されると、排気加熱を必要とする条件が全て揃っているため、ステップ110へ移行する。   On the other hand, if a negative determination is made in step 108, all the conditions that require exhaust heating are complete, so the routine proceeds to step 110.

ここで、ステップ100、ステップ106、ステップ108から移行したステップ102では、第1の加熱装置20の開閉バルブ32を閉止し、次いで、ステップ104へ移行して第2の加熱装置22をオフ(発熱体22A非通電)して、このルーチンは終了する。   Here, in step 102 transferred from step 100, step 106, and step 108, the opening / closing valve 32 of the first heating device 20 is closed, and then the flow goes to step 104 to turn off the second heating device 22 (heat generation). The body 22A is de-energized), and this routine ends.

一方、ステップ110では、蓄熱ストレージ30の流動性媒体(NH3)の残量を検出する。このステップ110で流動性媒体(NH3)の残量が所定値未満と判定された場合は、第1の加熱装置20による排気加熱能力が不適正であると判断し、ステップ128へ移行し、開閉バルフ32を閉止し、ステップ130へ移行する。   On the other hand, in step 110, the remaining amount of the fluid medium (NH3) in the heat storage 30 is detected. If it is determined in step 110 that the remaining amount of the fluid medium (NH 3) is less than the predetermined value, it is determined that the exhaust heating capacity by the first heating device 20 is inappropriate, and the process proceeds to step 128 to open / close The valve 32 is closed and the routine proceeds to step 130.

ステップ130では、第1の加熱装置20に代わり、第2の加熱装置22を起動するべく、電気ヒータ部22Bの発熱体22Aを通電する。すなわち、第2の加熱装置22により、触媒装置18の触媒床温度に基づく加熱制御を開始して、このルーチンは終了する。   In step 130, the heating element 22 </ b> A of the electric heater unit 22 </ b> B is energized to activate the second heating device 22 instead of the first heating device 20. That is, the heating control based on the catalyst bed temperature of the catalyst device 18 is started by the second heating device 22, and this routine ends.

また、前記ステップ110において、流動性媒体(NH3)の残量が所定以上と判定された場合は、第1の加熱装置20による排気加熱機能が適正であると判断し、ステップ120へ移行する。   If it is determined in step 110 that the remaining amount of the fluid medium (NH 3) is equal to or greater than the predetermined amount, it is determined that the exhaust heating function by the first heating device 20 is appropriate, and the process proceeds to step 120.

ステップ120では、蓄熱ヒータ部26の温度及び蓄熱ストレージ30の温度を検出してステップ122へ移行する。ステップ122では、検出した温度に基づいて、蓄熱ヒータ部26の流動性媒体(NH3)の平衡圧Phを演算し、次いで、ステップ124で蓄熱ストレージ30の流動性媒体(NH3)の平衡圧Psを演算し、ステップ126へ移行する。   In step 120, the temperature of the heat storage heater unit 26 and the temperature of the heat storage 30 are detected, and the process proceeds to step 122. In step 122, based on the detected temperature, the equilibrium pressure Ph of the fluid medium (NH3) of the heat storage heater section 26 is calculated, and then in step 124, the equilibrium pressure Ps of the fluid medium (NH3) of the heat storage 30 is calculated. Calculate and move to step 126.

ステップ126では、蓄熱ヒータ部26の流動性媒体(NH3)の平衡圧Phと蓄熱ストレージ30の流動性媒体(NH3)の平衡圧Psとを比較する(Ph:Ps)。   In step 126, the equilibrium pressure Ph of the fluid medium (NH3) in the heat storage heater section 26 is compared with the equilibrium pressure Ps of the fluid medium (NH3) in the heat storage 30 (Ph: Ps).

このステップ126で、Ph≧Psと判定された場合は、流動性媒体(NH3)が適正に流動せず、排気加熱機能が不十分であると判断し、ステップ128へ移行し、開閉バルフ32を閉止し、ステップ130へ移行する。   If it is determined in this step 126 that Ph ≧ Ps, it is determined that the fluid medium (NH 3) does not flow properly and the exhaust heating function is insufficient, the process proceeds to step 128, and the open / close valve 32 is opened. The process closes and the process proceeds to step 130.

ステップ130では、第1の加熱装置20に代わり、第2の加熱装置22を起動するべく、電気ヒータ部22Bの発熱体22Aを通電する。すなわち、第2の加熱装置22により、触媒装置18の触媒床温度に基づく加熱制御を開始して、このルーチンは終了する。   In step 130, the heating element 22 </ b> A of the electric heater unit 22 </ b> B is energized to activate the second heating device 22 instead of the first heating device 20. That is, the heating control based on the catalyst bed temperature of the catalyst device 18 is started by the second heating device 22, and this routine ends.

一方、ステップ126でPh<Psと判定された場合は、流動性媒体(NH3)が適正に流動し、排気加熱機能が十分であると判断し、ステップ132へ移行し、開閉バルブ32を開放して、蓄熱ヒータ部26に流動性媒体(NH3)を供給し、第1の加熱装置20による排気加熱制御を開始し、このルーチンは終了する。   On the other hand, if it is determined in step 126 that Ph <Ps, it is determined that the fluid medium (NH 3) flows properly and the exhaust heating function is sufficient, the process proceeds to step 132, and the on-off valve 32 is opened. Then, the fluid medium (NH 3) is supplied to the heat storage heater unit 26, exhaust gas heating control by the first heating device 20 is started, and this routine ends.

図4(A)は、第2の加熱装置22の発熱体22Aに印加する電圧を制御するためのルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 4A is a flowchart illustrating a routine for controlling the voltage applied to the heating element 22 </ b> A of the second heating device 22.

ステップ150では、触媒装置18の床温度Tc(触媒床温)を検出し、次いでステップ152へ移行して、検出した触媒床温が所定温度以上か否かが判断される。   In step 150, the bed temperature Tc (catalyst bed temperature) of the catalyst device 18 is detected, and then the routine proceeds to step 152 where it is determined whether or not the detected catalyst bed temperature is equal to or higher than a predetermined temperature.

このステップ152で否定判定された場合は、排気加熱機能を最大限とするべく、ステップ154へ移行して、第2の加熱装置22のオンのときの排気加熱機能を定常値制御に切り替える。すなわち、発熱体22Aに印加する電圧Vを一定値Vtに設定し(図5の範囲F参照)、このルーチンを終了する。   If a negative determination is made in step 152, the process proceeds to step 154 to maximize the exhaust heating function, and the exhaust heating function when the second heating device 22 is on is switched to steady value control. That is, the voltage V applied to the heating element 22A is set to a constant value Vt (see range F in FIG. 5), and this routine is terminated.

一方、ステップで肯定判定された場合は、排気加熱機能を最大限とすることなく触媒装置18の浄化率向上に貢献し得ると判断し、触媒床温に基づく電圧調整制御に変更するべく、ステップ156へ移行して、第2の加熱装置22を触媒床温に基づく制御に切り替え、ステップ158へ移行する。   On the other hand, if the determination in step is affirmative, it is determined that the exhaust gas heating function can be improved without maximizing the exhaust heating function, and the step is changed to voltage adjustment control based on the catalyst bed temperature. The process proceeds to 156, the second heating device 22 is switched to control based on the catalyst bed temperature, and the process proceeds to step 158.

ステップ158では、検出した触媒温度Tcに応じて加熱機能を設定する。すなわち、発熱体22Aへ印加する電圧Vを触媒温度Tcの関数(V=−a×Tc+b)で求め(図5の範囲S参照)、このルーチンは終了する。なお、aは比例定数(正の数)である。   In step 158, a heating function is set according to the detected catalyst temperature Tc. That is, the voltage V applied to the heating element 22A is obtained as a function of the catalyst temperature Tc (V = −a × Tc + b) (see range S in FIG. 5), and this routine ends. In addition, a is a proportionality constant (positive number).

次に、図4(B)は、第2の加熱装置22の動作(主としてオフ契機)を制御するためのルーチンを示すフローチャートである。   Next, FIG. 4 (B) is a flowchart showing a routine for controlling the operation (mainly off timing) of the second heating device 22.

ステップ160では、第2の加熱装置22がオン中か否かが判断され、否定判定された場合はこのルーチンは終了する。また、ステップ160で肯定判定されると、ステップ162へ移行する。   In step 160, it is determined whether or not the second heating device 22 is on. If a negative determination is made, this routine ends. If an affirmative determination is made in step 160, the process proceeds to step 162.

ステップ162では、浄化率演算部48から信号を取り込み、次いでステップ164へ移行して浄化率が基準値以上か否かを判断する。   In step 162, a signal is fetched from the purification rate calculation unit 48, and then the process proceeds to step 164 to determine whether or not the purification rate is equal to or higher than a reference value.

このステップ164で否定判定された場合は、排気加熱を継続する必要があると判断し、このルーチンは終了する。   If a negative determination is made in step 164, it is determined that exhaust heating needs to be continued, and this routine ends.

また、ステップ164で肯定判定された場合は、ステップ165へ移行して触媒装置の床温度が所定以上か否かを判断する。   If the determination in step 164 is affirmative, the process proceeds to step 165 to determine whether the bed temperature of the catalyst device is equal to or higher than a predetermined value.

このステップ165で否定判定された場合は、排気加熱を継続する必要があると判断し、このルーチンは終了する。   If a negative determination is made in step 165, it is determined that exhaust heating needs to be continued, and this routine ends.

また、ステップ165で肯定判定された場合は、排気加熱が不要であるため、ステップ166へ移行して、第2の加熱部22をオフ(発熱体22Aを非通電)して、このルーチンを終了する。   If the determination in step 165 is affirmative, exhaust heating is not necessary, so the routine proceeds to step 166, where the second heating unit 22 is turned off (the heating element 22A is de-energized), and this routine is terminated. To do.

すなわち、第2の加熱装置22は、浄化率に基づいて、図3のステップ130によるオンと、図4(B)のステップ166のオフとが選択されて切り替わるオンオフ制御が実行されると共に、触媒床温度に基づいて、発熱体22Aに印加する電圧を制御することで(図5参照)、適正な排気加熱制御が実現される。   That is, the second heating device 22 performs on / off control in which switching is performed by selecting on in step 130 in FIG. 3 and off in step 166 in FIG. By controlling the voltage applied to the heating element 22A based on the floor temperature (see FIG. 5), appropriate exhaust heating control is realized.

本実施の形態によれば、触媒装置18を活性する必要があるとき、優先的に第1の加熱装置20による排気加熱を選択し、当該第1の加熱装置20の排気加熱機能が十分の場合は、当該第1の加熱装置20を用いて排気加熱を実行し、第1の加熱装置20の排気加熱機能が不十分の場合は、第2の加熱装置22を用いて排気加熱を実行することで、無駄な電力消費を抑制しつつ、触媒装置18の浄化率を向上することができる。   According to the present embodiment, when it is necessary to activate the catalyst device 18, the exhaust heating by the first heating device 20 is preferentially selected, and the exhaust heating function of the first heating device 20 is sufficient. Performs exhaust heating using the first heating device 20, and performs exhaust heating using the second heating device 22 when the exhaust heating function of the first heating device 20 is insufficient. Thus, it is possible to improve the purification rate of the catalyst device 18 while suppressing wasteful power consumption.

また、図6には本実施の形態を含む複数種類の制御形態における投入エネルギーを比較する特性図が示されている。   FIG. 6 is a characteristic diagram for comparing the input energy in a plurality of types of control forms including the present embodiment.

この図6に示される如く、比較例としての触媒床温に基づく制御と、浄化率に基づく制御に比べ、本実施の形態である触媒床温と浄化率を併用に基づく制御は、投入エネルギーが少なくて済むことがわかる。   As shown in FIG. 6, compared with the control based on the catalyst bed temperature as a comparative example and the control based on the purification rate, the control based on the combined use of the catalyst bed temperature and the purification rate according to the present embodiment has an input energy of You can see that less is needed.

図7は、第1の加熱装置20の再生制御ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing a regeneration control routine of the first heating device 20.

ステップ200では、触媒装置18の昇温制御中であるか否かが判断され、肯定判定された場合は、このルーチンは終了する。   In step 200, it is determined whether or not the temperature raising control of the catalyst device 18 is being performed. If the determination is affirmative, the routine ends.

また、ステップ200で否定判定された場合は、ステップ202へ移行して、触媒装置18の床温度(触媒床温)を検出し、ステップ204へ移行する。   If a negative determination is made in step 200, the process proceeds to step 202 where the bed temperature (catalyst bed temperature) of the catalyst device 18 is detected, and the process proceeds to step 204.

ステップ204では、触媒床温が基準値以上か否かが判断され、否定判定された場合は、排気の熱量を触媒装置18の活性化に利用することが優先されるため、第2の加熱装置20の再生を断念し、このルーチンは終了する。   In step 204, it is determined whether or not the catalyst bed temperature is equal to or higher than a reference value. If the determination is negative, priority is given to the use of the heat quantity of the exhaust gas for the activation of the catalyst device 18, and therefore the second heating device. 20 is given up and the routine ends.

また、ステップ204で肯定判定された場合は、排気の熱量を触媒装置18の活性化に利用する必要がなく、第1の加熱装置20の再生に利用可能であるため、ステップ206へ移行する。   If the determination in step 204 is affirmative, it is not necessary to use the heat quantity of the exhaust gas for the activation of the catalyst device 18 and can be used for the regeneration of the first heating device 20, and therefore the process proceeds to step 206.

ステップ206では、蓄熱ヒータ部26の温度、及び蓄熱ストレージ30の温度を検出し、ステップ208へ移行する。   In step 206, the temperature of the heat storage heater unit 26 and the temperature of the heat storage 30 are detected, and the process proceeds to step 208.

ステップ208では、検出した温度に基づいて、蓄熱ヒータ部26の流動性媒体(NH3)の平衡圧Phを演算し、次いで、ステップ210へ移行して蓄熱ストレージ30の流動性媒体(NH3)の平衡圧Psを演算し、ステップ212へ移行する。   In step 208, based on the detected temperature, the equilibrium pressure Ph of the fluid medium (NH3) of the heat storage heater unit 26 is calculated, and then the process proceeds to step 210 to balance the fluid medium (NH3) of the heat storage 30. The pressure Ps is calculated, and the routine proceeds to step 212.

ステップ212では、蓄熱ストレージ30の流動性媒体(NH3)の残量を検出する。このステップ212で蓄熱ストレージ30の流動性媒体(NH3)の残量が所定値以上と判定された場合は、再生制御が不要であると判断し、ステップ214へ移行する。   In step 212, the remaining amount of the fluid medium (NH3) in the heat storage 30 is detected. If it is determined in step 212 that the remaining amount of the fluid medium (NH 3) in the heat storage 30 is equal to or greater than the predetermined value, it is determined that regeneration control is not necessary, and the process proceeds to step 214.

ステップ214では、開閉バルブ32が開放されているか否かが判断され、開放されている場合は(肯定判定)、ステップ216で開閉バルブ32を閉止し、蓄熱ヒータ部26への流動性媒体(NH3)の供給を断ち、ステップ218へ移行する。また、ステップ214で否定判定された場合は、ステップ218へ移行する。   In step 214, it is determined whether or not the open / close valve 32 is open. If it is open (affirmative determination), the open / close valve 32 is closed in step 216, and the fluid medium (NH3) to the heat storage heater unit 26 is determined. ) And the process proceeds to step 218. If the determination in step 214 is negative, the process proceeds to step 218.

ステップ218では、第2の加熱装置22がオン(発熱体22A通電)されているか否かが判断され、オンされている場合は(肯定判定)、ステップ220で第2の加熱装置22をオフ(発熱体22A非通電)して、このルーチンは終了する。また、ステップ218で否定判定(第2の加熱装置22がオフ)された場合はこのルーチンは終了する。   In step 218, it is determined whether or not the second heating device 22 is turned on (heating element 22A energization). If it is turned on (affirmative determination), the second heating device 22 is turned off in step 220 ( The heating element 22A is de-energized), and this routine ends. If a negative determination is made in step 218 (the second heating device 22 is turned off), this routine ends.

一方、ステップ212で蓄熱ストレージ30の流動性媒体(NH3)の残量が所定値未満と判定された場合は、再生制御が必要と判断し、ステップ222へ移行する。   On the other hand, if it is determined in step 212 that the remaining amount of the fluid medium (NH 3) in the heat storage 30 is less than the predetermined value, it is determined that regeneration control is necessary, and the process proceeds to step 222.

ステップ222では、前記ステップ208及びステップ210で演算した蓄熱ヒータ部26の流動性媒体(NH3)の平衡圧Phと蓄熱ストレージ30の流動性媒体(NH3)の平衡圧Psとを比較する(Ph:Ps)。   In step 222, the equilibrium pressure Ph of the fluid medium (NH3) of the heat storage heater unit 26 calculated in steps 208 and 210 is compared with the equilibrium pressure Ps of the fluid medium (NH3) of the heat storage 30 (Ph: Ps).

このステップ222で、Ph≧Psと判定された場合は、ステップ224へ移行して、開閉バルブ32を開放し、蓄熱ストレージ30に流動性媒体(NH3)を供給し(以下、「通常再生」という)、ステップ228へ移行する。ステップ228では、後述する強制再生制御に用いられるタイマカウンタCtをリセット(Ct←0)し、このルーチンは終了する。   If it is determined in this step 222 that Ph ≧ Ps, the routine proceeds to step 224 where the on-off valve 32 is opened and the fluid medium (NH 3) is supplied to the heat storage 30 (hereinafter referred to as “normal regeneration”). ), The process proceeds to step 228. In step 228, a timer counter Ct used for forced regeneration control to be described later is reset (Ct ← 0), and this routine ends.

また、ステップ222で、Ph<Psと判定された場合は、通常再生が不可能であるため、ステップ226へ移行して、第1の加熱装置20の強制再生制御を実行し、このルーチンは終了する。ステップ226の強制再生制御では、第2の加熱装置20の熱量を排気を介して第1の加熱装置20の加熱による加圧を行い、Ph≧Psとする制御である。   If it is determined in step 222 that Ph <Ps, normal regeneration is impossible, and therefore, the process proceeds to step 226 to execute forced regeneration control of the first heating device 20, and this routine ends. To do. In the forced regeneration control in step 226, the heat amount of the second heating device 20 is pressurized by heating the first heating device 20 through exhaust, and Ph ≧ Ps.

図8は、図7のステップ226における、第1の加熱装置20の強制再生制御ルーチンの詳細を示すフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart showing details of the forced regeneration control routine of the first heating device 20 in Step 226 of FIG.

ステップ250では、蓄熱ヒータ部26の温度を検出し、次いでステップ252へ移行して蓄熱ヒータ部26の温度が所定以上か否かが判断される。   In step 250, the temperature of the heat storage heater unit 26 is detected, and then the process proceeds to step 252 to determine whether or not the temperature of the heat storage heater unit 26 is equal to or higher than a predetermined value.

ステップ252で肯定判定、すなわち蓄熱ヒータ部26の温度が所定以上と判断された場合は、ステップ254へ移行して、再生用電池の情報を読み出す。例えば、第2の加熱装置22の電力源が車両に搭載されているバッテリの場合は、当該バッテリの電圧や蓄電量等の情報を読み出す。   If the determination in step 252 is affirmative, that is, if the temperature of the heat storage heater unit 26 is determined to be equal to or higher than the predetermined value, the process proceeds to step 254 and information on the battery for regeneration is read. For example, when the power source of the second heating device 22 is a battery mounted on a vehicle, information such as the voltage of the battery and the amount of stored electricity is read.

次のステップ256では、ステップ254で取得した再生用電池の情報に基づいて、再生用電池が適用可能か否かが判断される。このステップ256で肯定判定されると、ステップ258へ移行して、第1の加熱装置20の強制再生用として第2の加熱装置22をオン(発熱体22Aへ通電、図5の定常出力)し、ステップ260へ移行する。   In the next step 256, it is determined whether or not the battery for regeneration is applicable based on the information on the battery for regeneration acquired in step 254. If an affirmative determination is made in this step 256, the routine proceeds to step 258 where the second heating device 22 is turned on (energized to the heating element 22A, steady output in FIG. 5) for forced regeneration of the first heating device 20. The process proceeds to step 260.

ステップ260では、後述するタイマカウンタCtをリセット(Ct←0)し、このルーチンは終了する。   In step 260, a timer counter Ct, which will be described later, is reset (Ct ← 0), and this routine ends.

また、ステップ252で否定判定、すなわち、蓄熱ヒータ部26の温度が所定未満の場合、再生するには相当の熱量が必要であり、再生制御を待機するべく、ステップ262へ移行してタイマカウンタCtをインクリメント(Ct←Ct+1)し、ステップ264へ移行する。このステップ262のタイマカウンタCtのインクリメントは、図8のルーチンが繰り返し実行される毎にカウント値Ctを累積していくものであり、タイマの役割を担う。   If the determination in step 252 is negative, that is, if the temperature of the heat storage heater unit 26 is lower than a predetermined value, a considerable amount of heat is required for regeneration, and the process proceeds to step 262 to wait for regeneration control and the timer counter Ct Is incremented (Ct ← Ct + 1), and the process proceeds to Step 264. The increment of the timer counter Ct in step 262 accumulates the count value Ct every time the routine of FIG. 8 is repeatedly executed, and plays a role of a timer.

ステップ264では、カウントアップ値Csを読み出し、次いでステップ266では、現在のカウント値Ctがカウントアップ値Csを超えたか(Ct>Cs)否かが判断される。   In step 264, the count-up value Cs is read. Next, in step 266, it is determined whether or not the current count value Ct exceeds the count-up value Cs (Ct> Cs).

このステップ266で肯定判定(Ct>Cs)されると、ステップ268へ移行して、再生用電池情報を読み出し、次いでステップ270で再生用電池が適用可能と判定された場合(肯定判定)、ステップ272へ移行して、強制再生用として、第2の加熱装置22をオン(発熱体22Aへ通電、図5の定常よりも増強出力)し、このルーチンは終了する。   If an affirmative determination is made in this step 266 (Ct> Cs), the process proceeds to step 268 to read out battery information for regeneration, and if it is determined in step 270 that a battery for regeneration is applicable (affirmative determination), step Then, the process proceeds to 272, the second heating device 22 is turned on (energization to the heating element 22A, the output is increased from the steady state in FIG. 5) for forced regeneration, and this routine ends.

(変形例)
なお、本実施の形態では、排気浄化装置10として、排気を昇温することに特化した構成を説明したが、尿素を供給して窒素酸化物を浄化する選択還元触媒を含めた排気浄化装置50(図9参照)について説明する。
(Modification)
In the present embodiment, the exhaust gas purification device 10 has been described with a configuration specialized for raising the temperature of the exhaust gas. However, the exhaust gas purification device including a selective reduction catalyst that purifies nitrogen oxides by supplying urea. 50 (see FIG. 9) will be described.

図9に示される如く、変形例に係る排気系構造は、本実施の形態に係る排気加熱機能に加え、窒素酸化物浄化機能が付加されて、総合的に排気浄化装置50を構成している。   As shown in FIG. 9, the exhaust system structure according to the modified example has a nitrogen oxide purification function in addition to the exhaust heating function according to the present embodiment, so that an exhaust purification device 50 is configured comprehensively. .

変形例に係る排気系構造は、本実施の形態と同様に、ディーゼルエンジンの内燃機関12を対象としている。   The exhaust system structure according to the modification is intended for the internal combustion engine 12 of a diesel engine, as in the present embodiment.

本実施の形態で説明した排気加熱機能を有する排気浄化装置10は、排気管16における内燃機関12の下流側に配置されている。また、排気管16には、排気管16中に供給される尿素により窒素酸化物(NOx)を浄化する選択還元触媒54と、内燃機関12と選択還元触媒54との間に設けられた酸化触媒56とを備えている。   The exhaust gas purification apparatus 10 having the exhaust gas heating function described in the present embodiment is disposed on the exhaust pipe 16 on the downstream side of the internal combustion engine 12. The exhaust pipe 16 includes a selective reduction catalyst 54 that purifies nitrogen oxides (NOx) with urea supplied into the exhaust pipe 16, and an oxidation catalyst provided between the internal combustion engine 12 and the selective reduction catalyst 54. 56.

窒素酸化物浄化機能は、酸化触媒56の下流側に配置されたディーゼルパティキュレートフィルタ(以下DPFという)58と、DPF58と選択還元触媒54との間の排気管16中に尿素水を噴射して添加するための尿素添加弁60を有する尿素噴射装置62と、尿素噴射装置62に供給される尿素水を蓄えておく尿素タンク64と、を備えている。   The nitrogen oxide purifying function is performed by injecting urea water into a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) 58 disposed downstream of the oxidation catalyst 56 and the exhaust pipe 16 between the DPF 58 and the selective reduction catalyst 54. A urea injection device 62 having a urea addition valve 60 for addition, and a urea tank 64 for storing urea water supplied to the urea injection device 62 are provided.

また、選択還元触媒54よりも上流側の排気管16中には、NOxセンサ66と温度センサ70とが配置され、選択還元触媒54よりも下流側の排気管16中にはNOxセンサ68が配置される場合がある。   A NOx sensor 66 and a temperature sensor 70 are disposed in the exhaust pipe 16 upstream of the selective reduction catalyst 54, and a NOx sensor 68 is disposed in the exhaust pipe 16 downstream of the selective reduction catalyst 54. May be.

選択還元触媒54は、NOx還元触媒であり、尿素添加弁60によって排気管16に供給された尿素水が転換されてアンモニアガスとして排気ガスと共に選択還元触媒54に流入される。選択還元触媒54では、アンモニアガスにより排気ガス中のNOxが選択的に還元又は分解され、これにより、排気ガス中のNOxガスが浄化されて大気中に放出される。   The selective reduction catalyst 54 is a NOx reduction catalyst, and urea water supplied to the exhaust pipe 16 by the urea addition valve 60 is converted and flows into the selective reduction catalyst 54 together with the exhaust gas as ammonia gas. In the selective reduction catalyst 54, NOx in the exhaust gas is selectively reduced or decomposed by ammonia gas, whereby the NOx gas in the exhaust gas is purified and released into the atmosphere.

尿素噴射装置62は、尿素タンク64に貯留された尿素水を、吸入管72を介して吸い出すための尿素ポンプ(図示省略)を備えており、尿素ポンプによって吸入管72を介して吸い出された尿素水が、供給管74及び尿素添加弁60を介して排気管16に供給される。なお、吸入管72の尿素タンク64側の端部にはフィルタ(図示省略)が設けられており、フィルタによって異物等が除去されて排気管16に尿素水が供給されるようになっている。   The urea injection device 62 includes a urea pump (not shown) for sucking out urea water stored in the urea tank 64 through the suction pipe 72, and the urea pump is sucked out through the suction pipe 72 by the urea pump. Urea water is supplied to the exhaust pipe 16 via the supply pipe 74 and the urea addition valve 60. Note that a filter (not shown) is provided at the end of the suction pipe 72 on the urea tank 64 side, and foreign water is removed by the filter so that urea water is supplied to the exhaust pipe 16.

なお、本実施の形態(変形例を含む)では、流動性媒体として、NH3(アンモニア)を適用したが、CO2(二酸化炭素)、H2O(水)等の他の流動性媒体でもよい。併せて、蓄熱ヒータ部26の化学蓄熱材として、臭化マグネシウム(MgBr2)に限定されず、塩化マグネシウム(MgCl2)又は酸化カルシウム(Ca0)等、他の化学蓄熱材であってもよい。例えば、化学蓄熱材が酸化カルシウム(Ca0)の場合、流動性媒体はH2O(水)を選択すればよい。   In this embodiment (including modifications), NH3 (ammonia) is applied as the fluid medium, but other fluid media such as CO2 (carbon dioxide) and H2O (water) may be used. In addition, the chemical heat storage material of the heat storage heater unit 26 is not limited to magnesium bromide (MgBr2), and may be other chemical heat storage materials such as magnesium chloride (MgCl2) or calcium oxide (Ca0). For example, when the chemical heat storage material is calcium oxide (Ca0), H2O (water) may be selected as the fluid medium.

また、本実施の形態(変形例を含む)では、流量制御部として開閉バルブ32を適用したが、開閉バルブ32は、電動バルブ、圧力バルブの何れであってもよく、また、開閉バルブ32に限らず、ポンプ(電動式、機械式、熱変位式等)を用いてもよい。さらに、複数本の循環パイプを配置して、開閉バルブ32又はポンプと逆止弁とを併用するようにしてもよい。   In the present embodiment (including modifications), the opening / closing valve 32 is applied as the flow rate control unit. However, the opening / closing valve 32 may be either an electric valve or a pressure valve. Not limited to this, a pump (electric type, mechanical type, thermal displacement type, etc.) may be used. Further, a plurality of circulation pipes may be arranged so that the opening / closing valve 32 or the pump and the check valve are used in combination.

さらに、本実施の形態では、第2の加熱装置22として適用した電気ヒータ部22Bの発熱体22Aに印加する電圧を調整して熱量を制御したが(図5参照)、印加電圧は一定で、例えばデューティ制御(パルス幅制御)して熱量を制御するようにしてもよい。   Further, in this embodiment, the amount of heat is controlled by adjusting the voltage applied to the heating element 22A of the electric heater unit 22B applied as the second heating device 22 (see FIG. 5), but the applied voltage is constant, For example, the amount of heat may be controlled by duty control (pulse width control).

また、本実施の形態では、蓄熱ヒータ部26は、排気管16の周囲に取り付けられるとしたが、これに限られず、例えば、排気管16の内部に蓄熱ヒータ部26を配置してもよい。排気管16の内部に蓄熱ヒータ部26を配置する場合には、例えば複数の偏平形状のヒータ部と複数の波型フィン(熱交換部)とを交互に積み重ねた構成としてもよい。   In the present embodiment, the heat storage heater unit 26 is attached around the exhaust pipe 16. However, the present invention is not limited to this. For example, the heat storage heater unit 26 may be disposed inside the exhaust pipe 16. When the heat storage heater section 26 is disposed inside the exhaust pipe 16, for example, a plurality of flat heater sections and a plurality of corrugated fins (heat exchange sections) may be alternately stacked.

10 排気浄化装置
12 内燃機関
14 エンジン制御部
16 排気管
18 触媒装置
20 第1の加熱装置
22 第2の加熱装置
24 加熱制御装置(加熱制御手段)
26 蓄熱ヒータ部(化学蓄熱部)
28 循環パイプ
30 蓄熱ストレージ(貯留部)
32 開閉バルブ(流量制御部)
22A 発熱体
22B 電気ヒータ部
34 バルブ制御部
36 電圧制御部
38 主制御部
40 蓄熱ヒータ部温度センサ(状態検出手段)
42 蓄熱ストレージ温度センサ(状態検出手段)
44 床温検出センサ
46in、46out NOxセンサ(浄化率取得手段)
48 浄化率演算部(浄化率取得手段)
50 排気浄化装置
54 選択還元触媒
56 酸化触媒
58 ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)
60 尿素添加弁
62 尿素噴射装置
64 尿素タンク
66 NOxセンサ
70 温度センサ
68 NOxセンサ
72 吸入管
74 供給管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exhaust gas purification device 12 Internal combustion engine 14 Engine control part 16 Exhaust pipe 18 Catalytic device 20 1st heating device 22 2nd heating device 24 Heating control device (heating control means)
26 Heat storage heater (chemical heat storage)
28 Circulating pipe 30 Thermal storage (reservoir)
32 Open / close valve (flow control unit)
22A Heating element 22B Electric heater unit 34 Valve control unit 36 Voltage control unit 38 Main control unit 40 Thermal storage heater unit temperature sensor (state detection means)
42 Thermal storage temperature sensor (state detection means)
44 bed temperature detection sensor 46in, 46out NOx sensor (purification rate acquisition means)
48 Purification rate calculator (Purification rate acquisition means)
50 Exhaust purification device 54 Selective reduction catalyst 56 Oxidation catalyst 58 Diesel particulate filter (DPF)
60 Urea addition valve 62 Urea injection device 64 Urea tank 66 NOx sensor 70 Temperature sensor 68 NOx sensor 72 Suction pipe 74 Supply pipe

Claims (7)

内燃機関の排気系に取り付けられた触媒装置を昇温することで活性させて排気を浄化する排気浄化装置であって、
前記排気系における触媒装置よりも上流側に取り付けられ、流動性媒体の脱着反応を行って蓄熱し、かつ、前記流動性媒体の吸着反応により放熱する化学蓄熱部、前記化学蓄熱部との間で流動性媒体が循環可能であり当該流動性媒体を貯留する貯留部、及び前記化学蓄熱部と前記貯留部との間の循環路を開閉制御する流量制御部を備え、前記化学蓄熱部を流通する流動性媒体の吸着熱で内燃機関から排出された排気を加熱する第1の加熱装置と、
前記排気系における触媒装置よりも上流側に取り付けられ、前記第1の加熱装置とは異なる熱源を用いて内燃機関から排出された排気を加熱する第2の加熱装置と、
前記触媒装置の浄化率を取得する浄化率取得手段と、
前記浄化率取得手段から取得した前記触媒装置の浄化率が所定の値よりも低い場合に、前記第1の加熱装置又は前記第2の加熱装置の駆動を制御して前記触媒装置よりも上流側の排気を加熱する加熱制御手段と、
を有する排気浄化装置。
An exhaust purification device that purifies exhaust by activating a catalyst device attached to an exhaust system of an internal combustion engine by raising the temperature,
A chemical heat storage unit that is attached upstream of the catalyst device in the exhaust system, performs heat storage by performing a desorption reaction of the fluid medium, and dissipates heat by the adsorption reaction of the fluid medium, between the chemical heat storage unit A fluid medium can be circulated, and includes a storage unit that stores the fluid medium, and a flow rate control unit that controls opening and closing of a circulation path between the chemical heat storage unit and the storage unit, and distributes the chemical heat storage unit. A first heating device that heats the exhaust discharged from the internal combustion engine with the heat of adsorption of the fluid medium;
A second heating device that is attached upstream of the catalyst device in the exhaust system and that heats the exhaust gas discharged from the internal combustion engine using a heat source different from the first heating device;
A purification rate obtaining means for obtaining a purification rate of the catalyst device;
When the purification rate of the catalyst device acquired from the purification rate acquisition means is lower than a predetermined value, the drive of the first heating device or the second heating device is controlled and the upstream side of the catalyst device Heating control means for heating the exhaust of
Exhaust gas purification apparatus.
前記第1の加熱装置の前記化学蓄熱部及び前記貯留部における前記流動性媒体の温度又は圧力の少なくとも1つを含む状態を検出する状態検出手段をさらに有し、
前記加熱制御手段は、
前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記化学蓄熱部又は前記貯留部の何れかにおける流動性媒体の保有量を演算し、
前記貯留部における流動性媒体の保有量が所定以上ある場合に、第1の加熱装置の駆動を制御して前記触媒装置よりも上流側の排気を加熱する請求項1記載の排気浄化装置。
A state detecting means for detecting a state including at least one of a temperature or a pressure of the fluid medium in the chemical heat storage section and the storage section of the first heating device;
The heating control means includes
Based on the detection result of the state detection means, calculate the amount of fluid medium held in either the chemical heat storage unit or the storage unit,
2. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein when the amount of the fluid medium held in the storage unit is equal to or greater than a predetermined amount, the exhaust gas upstream of the catalyst device is heated by controlling driving of the first heating device.
前記第2の加熱装置が、通電により発熱する発熱体を用いた電気ヒータであり、
前記加熱制御手段は、
前記電気ヒータを、前記第1の加熱装置が使用不能な場合の排気加熱用として適用する請求項1又は請求項2記載の排気浄化装置。
The second heating device is an electric heater using a heating element that generates heat when energized,
The heating control means includes
The exhaust gas purification device according to claim 1 or 2, wherein the electric heater is applied for exhaust gas heating when the first heating device cannot be used.
前記浄化率取得手段が、
前記触媒装置の上流側及び下流側には、それぞれCOセンサ、THCセンサ及びNOxセンサの何れか1つ又は複数の浄化率判別センサと、
前記触媒装置の浄化率が、上流側の浄化率判別センサの検出値に対する下流側の浄化率判別センサの比を演算する演算部と、
を備える請求項1〜請求項3の何れか1項記載の排気浄化装置。
The purification rate acquisition means
On the upstream side and the downstream side of the catalyst device, respectively, one or a plurality of purification rate determination sensors of a CO sensor, a THC sensor, and a NOx sensor,
A calculation unit that calculates the ratio of the downstream purification rate determination sensor to the detection value of the upstream purification rate determination sensor, the purification rate of the catalyst device;
An exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記触媒装置の床温度を検出する床温検出センサをさらに有し、
前記浄化率取得手段が、前記床温検出センサによる床温度に基づいて浄化率を推定する請求項1〜請求項4の何れか1項記載の排気浄化装置。
A bed temperature detection sensor for detecting a bed temperature of the catalyst device;
The exhaust purification device according to any one of claims 1 to 4, wherein the purification rate acquisition means estimates a purification rate based on a bed temperature by the bed temperature detection sensor.
前記触媒装置の床温度を検出する床温検出センサをさらに有し、
当該床温検出センサによる床温度を、前記加熱制御手段による排気の加熱制御の要否判定に適用する請求項1〜請求項4の何れか1項記載の排気浄化装置。
A bed temperature detection sensor for detecting a bed temperature of the catalyst device;
The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the floor temperature detected by the floor temperature detection sensor is applied to determine whether or not exhaust heating control by the heating control means is necessary.
前記第2の加熱装置が、前記第1の加熱装置よりも上流側に配置されており、
前記加熱制御手段は、
前記第1の加熱装置の前記貯留部の前記流動性媒体の保有量が所定値以下の場合に、
前記触媒装置を通過する排気を加熱する必要がないこと、及び、前記化学蓄熱部の圧力が前記貯留部の圧力よりも低いことを条件に、
前記第1の加熱装置の前記流量制御部を制御して前記化学蓄熱部と前記貯留部との間の循環路を閉塞した状態で、
前記第2の加熱装置を、前記化学蓄熱部での前記流動性媒体の脱着反応のための加熱用として適用し、
前記化学蓄熱部の圧力が前記貯留部の圧力よりも所定以上高くなった時点で、前記第1の加熱装置の前記流量制御部を制御して前記化学蓄熱部と前記貯留部との間の循環路を開放する請求項1〜請求項6の何れか1項記載の排気浄化装置。
The second heating device is disposed upstream of the first heating device;
The heating control means includes
When the amount of the fluid medium in the storage unit of the first heating device is a predetermined value or less,
On the condition that it is not necessary to heat the exhaust gas passing through the catalyst device, and that the pressure of the chemical heat storage unit is lower than the pressure of the storage unit,
In a state where the flow rate control unit of the first heating device is controlled to close the circulation path between the chemical heat storage unit and the storage unit,
Applying the second heating device for heating for the desorption reaction of the fluid medium in the chemical heat storage unit,
When the pressure of the chemical heat storage unit becomes higher than the pressure of the storage unit by a predetermined amount or more, the flow control unit of the first heating device is controlled to circulate between the chemical heat storage unit and the storage unit. The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the passage is opened.
JP2015142584A 2015-07-17 2015-07-17 Exhaust purification equipment Active JP6376064B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015142584A JP6376064B2 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Exhaust purification equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015142584A JP6376064B2 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Exhaust purification equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017025728A true JP2017025728A (en) 2017-02-02
JP6376064B2 JP6376064B2 (en) 2018-08-22

Family

ID=57945537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015142584A Active JP6376064B2 (en) 2015-07-17 2015-07-17 Exhaust purification equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6376064B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11311117A (en) * 1998-04-28 1999-11-09 Denso Corp Catalyst heating system
JP2008190462A (en) * 2007-02-06 2008-08-21 Isuzu Motors Ltd Vehicle
JP2013238118A (en) * 2012-05-11 2013-11-28 Toyota Industries Corp Exhaust emission control system
JP2014218986A (en) * 2013-05-10 2014-11-20 株式会社豊田自動織機 Chemical heat storage device
WO2016056488A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 株式会社豊田自動織機 Chemical heat storage apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11311117A (en) * 1998-04-28 1999-11-09 Denso Corp Catalyst heating system
JP2008190462A (en) * 2007-02-06 2008-08-21 Isuzu Motors Ltd Vehicle
JP2013238118A (en) * 2012-05-11 2013-11-28 Toyota Industries Corp Exhaust emission control system
JP2014218986A (en) * 2013-05-10 2014-11-20 株式会社豊田自動織機 Chemical heat storage device
WO2016056488A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 株式会社豊田自動織機 Chemical heat storage apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP6376064B2 (en) 2018-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4888480B2 (en) Control device for exhaust purification system
JP5258085B2 (en) NOX sensor rationality diagnostic device, rationality diagnostic method, and exhaust purification device for internal combustion engine
WO2005028826A1 (en) Exhaust gas purification device of engine
JP2013520386A (en) Method for determining the degree of saturation of a solid ammonia storage material in a container
ES2277223T3 (en) PROCEDURE AND DEVICE FOR THE DESULFURATION OF A CATALYST THAT ACCUMULATES NITRIC OXIDES AND THE REGENERATION OF A PARTICLE FILTER.
JP2006274838A (en) Exhaust gas purifying system of internal combustion engine
JP5127052B2 (en) Exhaust treatment device control device
JP2011058485A (en) Apparatus and method for controlling ammonia occlusion amount of scr catalyst
JP2009257226A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2010065581A (en) Exhaust emission control system of internal combustion engine
JP2009156229A (en) Exhaust treatment device
JP2011089434A (en) Exhaust emission control device in internal combustion engine
JP2014047721A (en) Exhaust purifying device
JP2009293605A (en) Control device for exhaust treatment device
JP6376064B2 (en) Exhaust purification equipment
JP5869464B2 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
US10830120B2 (en) Heating system
JP2017025729A (en) Exhaust emission control device
JP6107563B2 (en) Chemical heat storage device
JP2012031787A (en) Device and method for exhaust emission control of internal combustion engine
JP7403274B2 (en) Reducing agent supply control device
JP5218698B1 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US10288017B1 (en) Model based control to manage eDOC temperature
JP2021134730A (en) Exhaust emission control system and control method for the same
JP2016114030A (en) Internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20170925

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20170925

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171012

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180626

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180628

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180709

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6376064

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150