JP2019120144A - Engine system - Google Patents

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小池 誠
Makoto Koike
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Abstract

To provide an engine system which enables reduction of harmful substances discharged to the outside.SOLUTION: An engine system 10 has an engine 12, an exhaust emission control device 14 and a controller 16. The exhaust emission control device 14 includes: a first oxidation-reduction catalyst 18; a selector valve 20 for switching an exhaust passage to a basic passage or a bypass passage; a second oxidation-reduction catalyst 22 provided on the basic passage; an adsorber 34 provided on the bypass passage; a heat exchanger 24 provided between the selector valve 20 and the adsorber 34 in the bypass passage; and first and second temperature sensors 30, 32 which detect temperatures of the first and second oxidation-reduction catalysts 18, 22. The controller switches the selector valve 20 according to detection temperatures detected by the first and second temperature sensors 30, 32.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書では、エンジンと、当該エンジンから出力された排気を浄化する排気浄化装置と、を有したエンジンシステムを開示する。   The present specification discloses an engine system having an engine and an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas output from the engine.

従来から、エンジンから出力された排気を浄化する排気浄化装置が従来から広く知られている。かかる排気浄化装置には、一般に、排気に含まれる有害物質を酸化還元して浄化する酸化還元触媒が設けられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas output from an engine has been widely known. Generally, such an exhaust gas purification apparatus is provided with a redox catalyst that purifies and reduces harmful substances contained in the exhaust gas.

こうした酸化還元触媒は、低温下では、活性化せず、十分な浄化能力を発揮できない。したがって、エンジンの運転初期等、酸化還元触媒が低温の場合には、排気を十分に浄化できないという問題があった。そこで、一部では、排気浄化装置に、第一酸化還元触媒と、有害物質を吸着する吸着器と、第二酸化還元触媒と、を設けることが提案されている。かかる技術によれば、第一酸化還元触媒の活性化前には、吸着器で有害物質を吸着し、第一酸化還元触媒の活性化後には、第一酸化還元触媒で有害物質を浄化するとともに、吸着器から脱離した有害物質を、当該吸着器の下流に設けられた第二酸化還元触媒で浄化することができる。   Such a redox catalyst does not activate at low temperatures and can not exert sufficient purification capability. Therefore, there has been a problem that exhaust gas can not be sufficiently purified when the oxidation-reduction catalyst is at a low temperature, such as at the beginning of engine operation. Therefore, in some cases, it has been proposed to provide the exhaust gas purification apparatus with a first oxidation-reduction catalyst, an adsorber for adsorbing harmful substances, and a second oxidation-reduction catalyst. According to this technique, before activating the first redox catalyst, harmful substances are adsorbed by the adsorber, and after activating the first redox catalyst, the harmful substances are cleaned by the first redox catalyst. The harmful substance desorbed from the adsorber can be purified with a second oxidation reduction catalyst provided downstream of the adsorber.

例えば、特許文献1には、上流側から順に、第1触媒ゾーンと、吸着ゾーンと、第2触媒ゾーンと、が並んだ排気装置が開示されている。この特許文献1では、第1触媒ゾーンから吸着ゾーンに向かう排気と、吸着ゾーンから第2触媒ゾーンに向かう排気との間で熱交換させる熱交換器が設けられている。かかる熱交換器を設けることで、吸着ゾーンにおいて有害物質の脱離が開始される脱離開始温度までの到達時間を遅らすとともに、第2触媒ゾーンが活性化するまでの時間を短縮できる。   For example, Patent Document 1 discloses an exhaust system in which a first catalyst zone, an adsorption zone, and a second catalyst zone are arranged in order from the upstream side. In this patent document 1, a heat exchanger is provided to exchange heat between the exhaust flowing from the first catalyst zone to the adsorption zone and the exhaust flowing from the adsorption zone to the second catalyst zone. By providing such a heat exchanger, the arrival time to the desorption start temperature at which desorption of harmful substances is started in the adsorption zone can be delayed, and the time until the second catalyst zone is activated can be shortened.

特許第3435652号公報Patent No. 3435652

しかしながら、特許文献1では、第1触媒ゾーンが活性化した後も、吸着ゾーンに、排気が流れ続ける。吸着ゾーンに流入する排気は、第2触媒ゾーンに流入する排気と熱交換されることにより多少、除熱されるとはいえ、外気よりも十分に高い。かかる排気が吸着ゾーンに流入し続けることで、第2触媒ゾーンが活性化する前に、吸着ゾーンが、脱離開始温度に到達することがあった。この場合、有害物質が除去されることなく、外部に排出されるという問題を招く。これは、有害物質が、アンモニア等のように刺激臭の強い物質の場合、特に大きな問題となる。   However, in Patent Document 1, exhaust continues to flow in the adsorption zone even after the first catalyst zone is activated. Although the exhaust flowing into the adsorption zone is somewhat removed by heat exchange with the exhaust flowing into the second catalytic zone, it is sufficiently higher than the outside air. As the exhaust gas continues to flow into the adsorption zone, the adsorption zone may reach the desorption start temperature before the second catalyst zone is activated. In this case, there is a problem that the harmful substance is discharged to the outside without being removed. This is a particularly serious problem when the harmful substance is a substance having a strong odor such as ammonia.

そこで、本明細書では、外部に排出される有害物質をより低減できるエンジンシステムを開示する。   Thus, the present specification discloses an engine system capable of further reducing harmful substances discharged to the outside.

本明細書で開示するエンジンシステムは、エンジンと、前記エンジンから出力された排気を浄化する排気浄化装置と、前記エンジンおよび前記排気浄化装置の駆動を制御する制御部と、を有したエンジンシステムであって、前記排気浄化装置は、前記排気に含まれる有害物質を浄化する第一酸化還元触媒と、前記第一酸化還元触媒の下流に設けられ、第一酸化還元触媒から出力された排気の経路を、基本経路と、その下流端が前記基本経路に到達するバイパス経路と、のいずれかに切り替える切替弁と、前記基本経路上に設けられ、前記排気に含まれる前記有害物質を浄化する第二酸化還元触媒と、前記バイパス経路上に設けられ、前記排気に含まれる前記有害物質を吸着するとともに、温度上昇に伴い前記吸着した有害物資を放出する吸着器と、前記バイパス経路のうち前記切替弁と前記吸着器との間に設けられ、前記吸着器に入力される排気と、前記吸着器から出力される排気との間で熱交換させる熱交換器であって、前記吸着器に入力される排気を除熱するとともに、前記吸着器から出力される排気を加温したうえで第二酸化還元触媒に送る熱交換器と、前記第一酸化還元触媒の浄化能力を検出する第一能力検出器と、前記第二酸化還元触媒の浄化能力を検出する第二能力検出器と、を備え、前記制御部は、第一能力検出器および前記第二能力検出器で検出された浄化能力に応じて前記切替弁を切り替える、ことを特徴とする。   An engine system disclosed in the present specification is an engine system including an engine, an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas output from the engine, and a control unit for controlling driving of the engine and the exhaust gas purification device. The exhaust gas purification apparatus is provided with a first oxidation-reduction catalyst for purifying harmful substances contained in the exhaust gas, and a path of exhaust gas provided downstream of the first oxidation-reduction catalyst and output from the first oxidation-reduction catalyst A switching valve for switching between the basic path and a bypass path whose downstream end reaches the basic path, and a second oxidation valve provided on the basic path for purifying the harmful substance contained in the exhaust gas An adsorption that is provided on a reduction catalyst and on the bypass path, adsorbs the harmful substance contained in the exhaust gas, and releases the adsorbed harmful substance as the temperature rises. And a heat exchanger provided between the switching valve and the adsorber in the bypass path, for heat exchange between the exhaust input to the adsorber and the exhaust output from the adsorber. A heat exchanger for removing heat from the exhaust gas input to the adsorber and heating the exhaust gas output from the adsorber before sending it to the second oxidation reduction catalyst; and purifying the first redox catalyst A first capability detector for detecting the capability and a second capability detector for detecting the purification capability of the second redox catalyst, wherein the control unit comprises the first capability detector and the second capability detector. The switching valve is switched according to the detected purification capacity.

この場合、前記第一能力検出器は、前記第一酸化還元触媒の温度を検出する第一温度センサであり、前記第二能力検出器は、前記第二酸化還元触媒の温度を検出する第二温度センサであってもよい。   In this case, the first ability detector is a first temperature sensor that detects the temperature of the first redox catalyst, and the second ability detector is a second temperature that detects the temperature of the second redox catalyst. It may be a sensor.

また、前記制御部は、前記第一酸化還元触媒の浄化能力が規定の活性閾値未満の場合、前記排気が前記バイパス経路を通るように、また、前記第一酸化還元触媒の浄化能力が前記活性閾値以上かつ前記第二酸化還元触媒の浄化能力が前記活性閾値未満の場合、前記排気が前記バイパスを通過することなく前記基本経路を通るように、また、前記第二酸化還元触媒の浄化能力が前記活性閾値以上の場合、前記排気が前記バイパス経路を通るように、前記切替弁を切り替えてもよい。   In addition, when the purification capacity of the first redox catalyst is less than a prescribed activity threshold, the control unit causes the exhaust gas to pass through the bypass path, and the purification capacity of the first redox catalyst is active. When the purification capacity of the second oxidation reduction catalyst is equal to or higher than the threshold value and less than the activation threshold, the purification capacity of the second oxidation reduction catalyst is activated so that the exhaust gas passes through the basic path without passing through the bypass. When it is above the threshold value, the switching valve may be switched so that the exhaust passes through the bypass path.

また、さらに、前記吸着器における前記有害物質の脱離完了を検出する脱離検出器を備え、前記制御部は、前記第二酸化還元触媒の浄化能力が前記活性閾値以上になった後、前記脱離検出器により前記脱離完了が検出された場合、前記排気が前記バイパスを通過することなく前記基本経路を通るように、前記切替弁を切り替えてもよい。   Furthermore, the desorption device further includes a desorption detector for detecting completion of desorption of the harmful substance in the adsorber, and the control unit is configured to perform the desorption after the purification capacity of the second oxidation reduction catalyst becomes equal to or more than the activity threshold. When the separation completion is detected by the separation detector, the switching valve may be switched so that the exhaust gas passes through the basic path without passing through the bypass.

この場合、前記脱離検出器は、前記吸着器の温度を検出する第三温度センサであってもよい。また、別の形態として、前記脱離検出器は、前記第一酸化還元触媒に流入する排気の空燃比と、前記第二酸化還元触媒に流入する排気の空燃比と、の差分の絶対値に基づいて、前記有害物質の脱離完了を検出してもよい。   In this case, the desorption detector may be a third temperature sensor that detects the temperature of the adsorber. As another mode, the desorption detector is based on the absolute value of the difference between the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the first redox catalyst and the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the second oxidation reduction catalyst. The removal of the harmful substance may be detected.

また、前記制御部は、前記吸着器における前記有害物質の脱離完了が検出されるまで、前記エンジンの駆動を継続してもよい。   Further, the control unit may continue driving of the engine until completion of desorption of the harmful substance in the adsorber is detected.

また、さらに、前記第一酸化還元触媒に流入する排気の空燃比を第一空燃比として検出する第一空燃比センサと、前記第二酸化還元触媒に流入する排気の空燃比を第二空燃比として検出する第二空燃比センサと、を備え、前記制御部は、前記吸着器において前記有害物質の脱離が発生している期間中は、前記第二空燃比に基づいて前記エンジンに供給する混合ガスの空燃比を決定し、他の期間中は、前記第一空燃比に基づいて前記空燃比を決定してもよい。   Further, a first air-fuel ratio sensor that detects an air-fuel ratio of the exhaust flowing into the first oxidation reduction catalyst as a first air-fuel ratio, and an air-fuel ratio of the exhaust flowing into the second oxidation reduction catalyst as a second air-fuel ratio A second air-fuel ratio sensor to be detected, and the control unit is configured to supply the engine to the engine based on the second air-fuel ratio during a period in which desorption of the harmful substance occurs in the adsorber. The air-fuel ratio of the gas may be determined, and the air-fuel ratio may be determined based on the first air-fuel ratio during another period.

この場合、前記制御部は、前記第一空燃比と前記第二空燃比との差に基づいて、前記有害物質の脱離が発生しているか否かを判断してもよい。   In this case, the control unit may determine whether desorption of the harmful substance has occurred based on the difference between the first air fuel ratio and the second air fuel ratio.

また、前記エンジンは、アンモニアエンジンであり、前記有害物質は、アンモニアを含んでもよい。   The engine may be an ammonia engine, and the harmful substance may include ammonia.

本明細書で開示するエンジンシステムによれば、切替弁により基本経路とバイパス経路とに切り替えられる。そのため、吸着器に排気が常時流れないため、吸着器の温度上昇、ひいては有害物質の脱離開始を、ある程度制御できる。結果として、外部に排出される有害物質をより低減できる。   According to the engine system disclosed herein, the switching valve switches between the basic path and the bypass path. Therefore, since the exhaust gas does not always flow to the adsorber, the temperature rise of the adsorber and hence the start of desorption of harmful substances can be controlled to some extent. As a result, harmful substances discharged to the outside can be further reduced.

エンジンシステムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of an engine system. 各部のアンモニア濃度と温度との変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the ammonia concentration of each part, and temperature. 切替弁の切り替え制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of switching control of a switching valve. 空燃比の決定制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of determination control of an air fuel ratio. 空燃比の決定制御の流れの他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of the flow of determination control of an air fuel ratio.

以下、エンジンシステム10の構成について図面を参照して説明する。図1は、エンジンシステム10の構成を示すブロック図である。エンジンシステム10は、エンジン12と、当該エンジン12からの排気を浄化する排気浄化装置14と、エンジン12および排気浄化装置14の駆動を制御するコントローラ16と、を備えている。   Hereinafter, the configuration of engine system 10 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an engine system 10. The engine system 10 includes an engine 12, an exhaust purification device 14 that purifies exhaust gas from the engine 12, and a controller 16 that controls driving of the engine 12 and the exhaust purification device 14.

エンジン12は、アンモニアを燃料として駆動するアンモニアエンジンである。かかるエンジン12からの排気には、窒素と水蒸気とアンモニアと窒素酸化物と水素とが含まれている。また、このエンジン12からの排気は、通常、高温となっている。   The engine 12 is an ammonia engine driven using ammonia as a fuel. The exhaust from the engine 12 contains nitrogen, water vapor, ammonia, nitrogen oxides and hydrogen. Also, the exhaust from the engine 12 is usually at a high temperature.

エンジン12から排出された排気は、排気浄化装置14に排出される。排気浄化装置14は、排気に含まれる有害物質を浄化または除去して、車外に放出する装置である。この排気浄化装置14には、第一酸化還元触媒18が含まれている。第一酸化還元触媒18は、排気に含まれる有害物質を酸化還元することで、無害化する。アンモニアエンジンの場合、アンモニア(NH)と窒素酸化物(NO)が、有害物質となる。かかるアンモニアおよび窒素酸化物を酸化還元する第一酸化還元触媒18は、例えば、セラミックスや酸化チタンを担体として用いており、また、バナジウム、モリブデンやタングステンのような卑金属酸化物、または、ゼオライトや貴金属を活性触媒成分として用いている。第一酸化還元触媒18では、アンモニア(NH)と水素(H)と窒素酸化物(NO)を、窒素(N)と水蒸気(HO)に酸化還元する。 The exhaust gas discharged from the engine 12 is discharged to the exhaust gas purification device 14. The exhaust gas purification device 14 is a device that purifies or removes harmful substances contained in the exhaust gas and discharges it out of the vehicle. The exhaust purification device 14 includes a first oxidation reduction catalyst 18. The first redox catalyst 18 detoxifies the harmful substances contained in the exhaust gas by redox. In the case of an ammonia engine, ammonia (NH 3 ) and nitrogen oxides (NO x ) become harmful substances. The first redox catalyst 18 for redoxing such ammonia and nitrogen oxides uses, for example, ceramics or titanium oxide as a support, and also base metal oxides such as vanadium, molybdenum and tungsten, or zeolites and noble metals Is used as an active catalyst component. In the first redox catalyst 18, ammonia (NH 3 ), hydrogen (H 2 ) and nitrogen oxides (NO x ) are reduced to nitrogen (N 2 ) and water vapor (H 2 O).

ところで、こうした酸化還元反応は、第一酸化還元触媒18が、規定の第一活性化温度Ta1未満では、十分に発生しない。この第一活性化温度Ta1は、通常、常温よりも十分に高く、エンジン12から排出される排ガスの温度より十分に低い。したがって、エンジン12の運転初期等、第一酸化還元触媒18が第一活性化温度Ta1より低い場合、第一酸化還元触媒18では有害物質を浄化できず、第一酸化還元触媒18からは、有害物質を含んだ排気が出力されることになる。一方、エンジン12の運転がある程度、継続すると、第一酸化還元触媒18の温度が、高温の排気ガスにより温度上昇し、第一活性化温度Ta1以上となる。この状態になれば、第一酸化還元触媒18において、上述の酸化還元反応が発生し、有害物質の浄化が行われる。この場合、第一酸化還元触媒18からは、有害物質が除去された排気が出力される。   By the way, such an oxidation-reduction reaction does not occur sufficiently if the first oxidation-reduction catalyst 18 is less than the prescribed first activation temperature Ta1. The first activation temperature Ta1 is usually sufficiently higher than the normal temperature and sufficiently lower than the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 12. Therefore, when the first redox catalyst 18 is lower than the first activation temperature Ta1 such as at the start of operation of the engine 12, the first redox catalyst 18 can not purify harmful substances, and the first redox catalyst 18 is harmful. Exhaust gas containing substance will be output. On the other hand, when the operation of the engine 12 continues to a certain extent, the temperature of the first redox catalyst 18 rises due to the high temperature exhaust gas, and becomes equal to or higher than the first activation temperature Ta1. In this state, the above-mentioned oxidation-reduction reaction occurs in the first oxidation-reduction catalyst 18, and purification of harmful substances is performed. In this case, the first redox catalyst 18 outputs exhaust gas from which harmful substances have been removed.

第一酸化還元触媒18には、この第一酸化還元触媒18の温度を第一触媒温度T1として検出する第一温度センサ30が設けられている。第一温度センサ30で検出された第一触媒温度T1は、コントローラ16に出力される。この第一温度センサ30は、第一酸化還元触媒18の浄化能力を検出する第一能力検出器として機能する。なお、第一酸化還元触媒18の浄化能力を検出できるのであれば、温度センサに替えて、他のセンサを用いてもよい。例えば、第一酸化還元触媒18から出力排気に含まれる有害物質の濃度を検出する濃度センサを、温度センサの替わりに、または、加えて、設けてもよい。   The first oxidation / reduction catalyst 18 is provided with a first temperature sensor 30 for detecting the temperature of the first oxidation / reduction catalyst 18 as a first catalyst temperature T1. The first catalyst temperature T1 detected by the first temperature sensor 30 is output to the controller 16. The first temperature sensor 30 functions as a first capability detector that detects the purification capability of the first redox catalyst 18. In addition, as long as the purification capacity of the first redox catalyst 18 can be detected, another sensor may be used instead of the temperature sensor. For example, a concentration sensor for detecting the concentration of harmful substances contained in the output exhaust gas from the first redox catalyst 18 may be provided instead of or in addition to the temperature sensor.

第一酸化還元触媒18の下流には、切替弁20が設けられている。この切替弁20は、排気の経路を、基本経路およびバイパス経路のいずれかに切り替える三方弁である。バイパス経路は、後述する熱交換器24、吸着器26、再度、熱交換器24を経て、第二酸化還元触媒22へと向かう経路である。基本経路は、熱交換器24および吸着器26を経ることなく、第二酸化還元触媒22へと向かう経路である。この切替弁20の切替は、コントローラ16により制御されるが、これについては、後述する。   A switching valve 20 is provided downstream of the first redox catalyst 18. The switching valve 20 is a three-way valve that switches the path of the exhaust to either the basic path or the bypass path. The bypass path is a path toward the second oxidation reduction catalyst 22 through the heat exchanger 24, the adsorber 26 and the heat exchanger 24 which will be described later. The basic route is a route toward the second oxidation reduction catalyst 22 without passing through the heat exchanger 24 and the adsorber 26. The switching of the switching valve 20 is controlled by the controller 16, which will be described later.

基本経路には、第二酸化還元触媒22が設けられている。第二酸化還元触媒22は、第一酸化還元触媒18と同様に、排気に含まれる有害物質(アンモニア、窒素酸化物)を酸化還元することで、無害化する。この第二酸化還元触媒22も、規定の第二活性化温度Ta2未満では、酸化還元反応が十分に発生しないため、有害物質を浄化できない。なお、第二活性化温度Ta2は、第一活性化温度Ta1と同じでもよいし、異なっていてもよい。以下では、Ta1=Ta2であるとして説明する。   The basic route is provided with a second oxidation reduction catalyst 22. Like the first redox catalyst 18, the second redox catalyst 22 detoxifies harmful substances (ammonia, nitrogen oxides) contained in the exhaust gas by redox. If the second oxidation reduction catalyst 22 is also below the specified second activation temperature Ta2, the redox reaction does not occur sufficiently, and therefore the harmful substance can not be purified. The second activation temperature Ta2 may be the same as or different from the first activation temperature Ta1. In the following, it is assumed that Ta1 = Ta2.

また、第二酸化還元触媒22にも、当該第二酸化還元触媒22の温度を、第二触媒温度T2として検出する第二温度センサ32が設けられている。第二温度センサ32で検出された第二触媒温度T2は、コントローラ16に出力される。この第二温度センサ32は、第二酸化還元触媒22の浄化能力を検出する第二能力検出器として機能する。   Further, the second oxidation reduction catalyst 22 is also provided with a second temperature sensor 32 that detects the temperature of the second oxidation reduction catalyst 22 as a second catalyst temperature T2. The second catalyst temperature T 2 detected by the second temperature sensor 32 is output to the controller 16. The second temperature sensor 32 functions as a second ability detector that detects the purification ability of the second reduction catalyst 22.

バイパス経路上には、熱交換器24および吸着器26が設けられている。吸着器26は、有害物質、特にアンモニアを吸着保持するものである。かかる吸着器26は、吸着物質として、例えば、アンモニアを吸着しやすい酸点を有する物質、例えば、ゼオライト等を含む。こうした吸着器26は、通常、温度が低いほど、有害物質の吸着量が増加する。一方で、吸着器26は、温度が上昇すると有害物質を吸着しきれなくなるため、吸着物質の脱離が生じる。こうした吸着器26で吸着された物質の脱離が開始する脱離開始温度Tdsは、常圧環境下において、第一活性化温度Ta1および第二活性化温度Ta2と同程度であることが多い。また、吸着器26が、脱離開始温度Tdsよりも高い脱離完了温度Tde以上になると、吸着器26から有害物質は、全て脱離したとみなせる。この脱離完了温度Tdeは、通常、第一活性化温度Ta1および第二活性化温度Ta2よりも高い。   A heat exchanger 24 and an adsorber 26 are provided on the bypass path. The adsorber 26 adsorbs and holds harmful substances, particularly ammonia. The adsorber 26 includes, for example, a substance having an acid point that easily adsorbs ammonia, such as zeolite, as an adsorptive substance. In such an adsorber 26, generally, the lower the temperature, the higher the adsorption amount of harmful substances. On the other hand, since the adsorber 26 can not adsorb the harmful substance as the temperature rises, desorption of the adsorbed substance occurs. The desorption start temperature Tds at which desorption of the substance adsorbed by the adsorber 26 starts is often comparable to the first activation temperature Ta1 and the second activation temperature Ta2 under normal pressure environment. In addition, when the adsorber 26 reaches the desorption completion temperature Tde higher than the desorption start temperature Tds, it can be considered that all harmful substances have been desorbed from the adsorber 26. The desorption completion temperature Tde is usually higher than the first activation temperature Ta1 and the second activation temperature Ta2.

吸着器26にも、当該吸着器26の温度を吸着器温度T3として検出する第三温度センサ34が設けられている。この第三温度センサ34で検出された吸着器温度T3は、コントローラ16に出力される。この第三温度センサ34は、吸着器26における有害物質の脱離完了を検出する脱離検出器として機能する。なお、第三温度センサ34をなくし、替わりに、後述する第一空燃比λ1および第二空燃比λ2の差に基づいて脱離完了を検出してもよい。   The adsorber 26 is also provided with a third temperature sensor 34 that detects the temperature of the adsorber 26 as the adsorber temperature T3. The adsorber temperature T3 detected by the third temperature sensor 34 is output to the controller 16. The third temperature sensor 34 functions as a desorption detector for detecting completion of desorption of harmful substances in the adsorber 26. Alternatively, the third temperature sensor 34 may be eliminated, and the desorption completion may be detected based on the difference between the first air-fuel ratio λ1 and the second air-fuel ratio λ2 described later.

切替弁20と吸着器26との間には、熱交換器24が設けられている。この熱交換器24は、吸着器26に入力される排気と、吸着器26から出力される排気との間で熱交換させる熱交換器24である。すなわち、吸着器26に入力される排気は、吸着器26から出力される排気より高温である。この温度差のある排気を、熱交換器24において近接させて、熱交換させることで、吸着器26に入力される排気は、除熱される。一方、吸着器26から出力される排気は、加温され、温度上昇する。この加温された排気は、図1から明らかなとおり、基本経路(すなわち、第二酸化還元触媒22)へと送られる。そして、かかる熱交換器24を設けた場合、熱交換器24が無い場合に比べて、吸着器26の温度上昇が抑制される一方で、第二酸化還元触媒22の温度上昇が促進される。これは、言い換えると、吸着器26による有害物質の脱離開始までの時間が長期化されるとともに、第二酸化還元触媒22の活性化まで時間が短縮されるといえる。   A heat exchanger 24 is provided between the switching valve 20 and the adsorber 26. The heat exchanger 24 is a heat exchanger 24 that exchanges heat between the exhaust gas input to the adsorber 26 and the exhaust gas output from the adsorber 26. That is, the exhaust gas input to the adsorber 26 is at a higher temperature than the exhaust gas output from the adsorber 26. By bringing the exhaust gas having this temperature difference into close proximity in the heat exchanger 24 and exchanging heat, the exhaust gas inputted to the adsorber 26 is removed. On the other hand, the exhaust gas output from the adsorber 26 is heated and the temperature rises. This warmed exhaust is sent to the basic pathway (i.e., the second oxidation reduction catalyst 22) as apparent from FIG. And when this heat exchanger 24 is provided, while temperature rise of the adsorber 26 is suppressed compared with the case where there is no heat exchanger 24, temperature rise of the 2nd oxidation reduction catalyst 22 is promoted. In other words, it can be said that the time until the desorption start of harmful substances by the adsorber 26 is prolonged, and the time until the activation of the second reduction catalyst 22 is shortened.

エンジン12と第一酸化還元触媒18との間には、排気に含まれる酸素濃度を第一空燃比λ1として検出する第一空燃比センサ36が設けられている。また、第二酸化還元触媒22のすぐ上流(バイパス経路と基本経路との合流点よりも下流側)にも、排気に含まれる酸素濃度を第二空燃比λ2として検出する第二空燃比センサ38が設けられている。この第一空燃比センサ36および第二空燃比センサ38で検出された空燃比λ1,λ2は、コントローラ16へと出力される。   A first air-fuel ratio sensor 36 is provided between the engine 12 and the first oxidation-reduction catalyst 18 to detect the concentration of oxygen contained in the exhaust gas as a first air-fuel ratio λ1. The second air-fuel ratio sensor 38 detects the concentration of oxygen contained in the exhaust as the second air-fuel ratio λ2 immediately upstream of the second oxidation reduction catalyst 22 (downstream from the junction of the bypass route and the basic route). It is provided. The air-fuel ratios λ1 and λ2 detected by the first air-fuel ratio sensor 36 and the second air-fuel ratio sensor 38 are output to the controller 16.

コントローラ16は、上述したエンジン12および排気浄化装置14の駆動を制御する。このコントローラ16は、例えば、各種演算を行うCPUと、各種データおよびプログラム等を記憶する記憶装置で構成される。このコントローラ16は、第一触媒温度T1、第二触媒温度T2、吸着器温度T3に基づいて、切替弁20の切り替えを制御する。また、コントローラ16は、第一空燃比λ1および第二空燃比λ2に基づいて、エンジン12に供給する混合ガスの空燃比を決定する。なお、この切替弁20の切替制御および空燃比の決定制御は、後に詳説する。決定された空燃比は、燃料噴射装置28に入力される。燃料噴射装置28は、指示された空燃比に応じた量の燃料を、噴射する。噴射された燃料は、空気と混合された混合ガスとしてエンジン12に投入される。   The controller 16 controls the drive of the engine 12 and the exhaust gas purification device 14 described above. The controller 16 includes, for example, a CPU that performs various operations, and a storage device that stores various data, programs, and the like. The controller 16 controls switching of the switching valve 20 based on the first catalyst temperature T1, the second catalyst temperature T2, and the adsorber temperature T3. Further, the controller 16 determines the air-fuel ratio of the mixed gas supplied to the engine 12 based on the first air-fuel ratio λ1 and the second air-fuel ratio λ2. The switching control of the switching valve 20 and the determination control of the air-fuel ratio will be described in detail later. The determined air-fuel ratio is input to the fuel injection device 28. The fuel injection device 28 injects an amount of fuel according to the instructed air-fuel ratio. The injected fuel is introduced into the engine 12 as a mixed gas mixed with air.

次に、このエンジンシステム10における排気の浄化処理について説明する。本明細書で開示のエンジンシステム10では、第一酸化還元触媒18が活性化するまでは、吸着器26で有害物質を吸着し、第一酸化還元触媒18が活性化した後は、当該第一酸化還元触媒18で有害物質を浄化する。また、吸着器26に吸着された後、当該吸着器26から脱離する有害物質は、第二酸化還元触媒22で浄化する。以下、こうした排気の浄化処理について詳説する。   Next, exhaust gas purification processing in the engine system 10 will be described. In the engine system 10 disclosed herein, the harmful substance is adsorbed by the adsorber 26 until the first redox catalyst 18 is activated, and after the first redox catalyst 18 is activated, the first redox catalyst 18 is activated. The redox catalyst 18 purifies harmful substances. Further, the harmful substance desorbed from the adsorber 26 after being adsorbed by the adsorber 26 is purified by the second reduction catalyst 22. Hereinafter, such exhaust purification processing will be described in detail.

はじめに、エンジン12の運転初期等のように、第一触媒温度T1が、第一活性化温度Ta1未満の場合、すなわち、第一酸化還元触媒18が十分に活性化されておらず、有害物質を浄化できない場合について説明する。この場合、コントローラ16は、排気がバイパス経路を通るように、切替弁20を切り替える。   First, when the first catalyst temperature T1 is less than the first activation temperature Ta1 as in the initial operation of the engine 12, etc., that is, the first redox catalyst 18 is not sufficiently activated and harmful substances The case where purification is impossible will be described. In this case, the controller 16 switches the switching valve 20 so that the exhaust passes through the bypass path.

この場合、エンジン12から排出された排気は、まず、第一酸化還元触媒18に入力される。ただし、第一酸化還元触媒18は、活性化されていないため、多くの有害物質(アンモニア、窒素酸化物)は、酸化還元することなく、そのまま、下流に放出される。一方、高温の排気が流入することで、第一酸化還元触媒18は、徐々に温度上昇していく。   In this case, the exhaust gas discharged from the engine 12 is first input to the first redox catalyst 18. However, since the first redox catalyst 18 is not activated, many harmful substances (ammonia, nitrogen oxides) are released downstream as they are without redox. On the other hand, when the high temperature exhaust gas flows in, the temperature of the first redox catalyst 18 gradually rises.

第一酸化還元触媒18から出力された排気は、切替弁20を経て、バイパス経路に流れる。バイパス経路に流入した排気は、まず、熱交換器24において、吸着器26から出力された排気を熱交換されることで、除熱される。結果として、熱交換器24から吸着器26に向かう排気は、切替弁20から熱交換器24に向かう排気よりも温度低下している。   The exhaust gas output from the first redox catalyst 18 passes through the switching valve 20 and flows to the bypass path. The exhaust gas flowing into the bypass path is first removed in the heat exchanger 24 by heat exchange of the exhaust gas output from the adsorber 26. As a result, the exhaust going from the heat exchanger 24 to the adsorber 26 has a lower temperature than the exhaust going from the switching valve 20 to the heat exchanger 24.

除熱された排気は、吸着器26に流入する。ここで、上述したとおり、第一酸化還元触媒18による浄化が行われていないため、吸着器26に流入する排気には、有害物質が含まれている。また、エンジン12の運転初期等では、吸着器温度T3は、脱離開始温度Tdsよりも十分に小さい。そのため、排気に含まれる有害物質は、吸着器26により吸着され、保持される。その結果、吸着器26からは、有害物質が十分に除去された排気が出力される。なお、吸着器26に流入する排気は、熱交換器24により除熱されたとはいえ、外気に比べると十分に高温である。そのため、吸着器26に排気が流入し続けることで、吸着器26の温度は、徐々に上昇し、脱離開始温度Tdsに近づく。   The heat removed exhaust flows into the adsorber 26. Here, as described above, since the purification by the first redox catalyst 18 is not performed, the exhaust gas flowing into the adsorber 26 contains harmful substances. Further, at the initial stage of operation of the engine 12 or the like, the adsorber temperature T3 is sufficiently smaller than the desorption start temperature Tds. Therefore, the harmful substance contained in the exhaust gas is adsorbed and held by the adsorber 26. As a result, the adsorber 26 outputs an exhaust gas from which harmful substances have been sufficiently removed. Although the exhaust gas flowing into the adsorber 26 is removed by the heat exchanger 24, the temperature is sufficiently high compared to the outside air. Therefore, as the exhaust gas continues to flow into the adsorber 26, the temperature of the adsorber 26 gradually rises and approaches the desorption start temperature Tds.

吸着器26から出力された排気は、熱交換器24に流入し、吸着器26に入力される排気と熱交換される。そして、この熱交換により加熱された排気は、第二酸化還元触媒22へと入力される。このとき、第二触触媒温度T2は、第二活性化温度Ta2よりも低い。しかし、加熱された排気が入力されることで、第二触媒温度T2は、徐々に増加する。なお、T2<Ta2の場合、第二酸化還元触媒22による有害物質の浄化はできないが、この時点において、第二酸化還元触媒22に入力される排気は、吸着器26により有害物質が除去されているため、問題ない。   The exhaust gas output from the adsorber 26 flows into the heat exchanger 24 and exchanges heat with the exhaust gas input to the adsorber 26. Then, the exhaust gas heated by this heat exchange is input to the second oxidation reduction catalyst 22. At this time, the second catalyst temperature T2 is lower than the second activation temperature Ta2. However, when the heated exhaust gas is input, the second catalyst temperature T2 gradually increases. Note that if T2 <Ta2, purification of harmful substances by the second reduction catalyst 22 can not be performed, but at this point of time, exhaust gas input to the second reduction catalyst 22 has harmful substances removed by the adsorber 26. ,no problem.

[T1≧Ta1かつT2<Ta2の場合]
次に、エンジン12から高温の排気が出力され続けた結果、第一触媒温度T1が、第一活性化温度Ta1以上となるものの、第二触媒温度T2が第二活性化温度Ta2未満の場合について説明する。この場合、第一酸化還元触媒18による有害物質の浄化はできるが、第二酸化還元触媒22による有害物質の浄化はできない。この状態になれば、コントローラ16は、排気が基本経路を通るように、切替弁20を切り替える。
[When T1TTa1 and T2 <Ta2]
Next, as a result of the high temperature exhaust from the engine 12 being continuously output, the first catalyst temperature T1 becomes equal to or higher than the first activation temperature Ta1, but the second catalyst temperature T2 is lower than the second activation temperature Ta2. explain. In this case, although the first redox catalyst 18 can purify the harmful substance, the second redox catalyst 22 can not clean the harmful substance. In this state, the controller 16 switches the switching valve 20 so that the exhaust passes through the basic path.

この場合、エンジン12から第一酸化還元触媒18に入力された排気は、当該第一酸化還元触媒18により有害物質が浄化される。結果として、第一酸化還元触媒18からは、有害物質が十分に浄化された排気が出力される。この排気は、基本経路に流れる。すなわち、第一酸化還元触媒18から出力された排気は、バイパス経路を経ることなく、直接、第二酸化還元触媒22に入力される。このように、バイパス経路を経ない場合、バイパス経路を経る場合に比べて、第二酸化還元触媒22に到達する排気の温度が高くなる。結果として、基本経路を選択することにより、第二触媒温度T2の上昇が促進され、第二触媒温度T2が第二活性化温度Ta2に到達するまでの時間を短縮できる。また、基本経路を選択した場合、吸着器26には、排気が流れないことになる。その結果、吸着器温度T3の温度上昇が抑制され、吸着器温度T3が脱離開始温度Tdsに到達するまでの時間を長期化できる。   In this case, the exhaust gas input from the engine 12 to the first redox catalyst 18 is purified of harmful substances by the first redox catalyst 18. As a result, the first redox catalyst 18 outputs an exhaust that is sufficiently purified of harmful substances. This exhaust flows into the basic path. That is, the exhaust gas output from the first redox catalyst 18 is directly input to the second oxidation reduction catalyst 22 without passing through the bypass path. As described above, when not passing through the bypass path, the temperature of the exhaust reaching the second reduction catalyst 22 is higher than when passing through the bypass path. As a result, by selecting the basic route, the rise of the second catalyst temperature T2 is promoted, and the time until the second catalyst temperature T2 reaches the second activation temperature Ta2 can be shortened. In addition, when the basic route is selected, the exhaust does not flow to the adsorber 26. As a result, the temperature rise of the adsorber temperature T3 is suppressed, and the time until the adsorber temperature T3 reaches the desorption start temperature Tds can be prolonged.

次に、排気の熱により第二触媒温度T2が第二活性化温度Ta2以上に上昇する一方、吸着器温度T3が脱離完了温度Tde未満の場合について説明する。この場合、コントローラ16は、排気がバイパス経路を通るように、切替弁20を切り替える。   Next, the case where the second catalyst temperature T2 rises to the second activation temperature Ta2 or more due to the heat of exhaust while the adsorber temperature T3 is less than the desorption completion temperature Tde will be described. In this case, the controller 16 switches the switching valve 20 so that the exhaust passes through the bypass path.

この場合においても、エンジン12からの排気に含まれる有害物質は、第一酸化還元触媒18により浄化される。そのため、第一酸化還元触媒18からは、有害物質が十分に浄化された排気が出力される。この排気は、熱交換器24を経て吸着器26に流れ込む。排気は、熱交換器24により除熱されているとはいえ、外気に比べると十分に高温である。そのため、この排気により吸着器26の温度は、徐々に増加する。そして、吸着器温度T3が、脱離開始温度Tds以上となると、吸着器26から有害物質の脱離が開始される。この場合、吸着器26からは、有害物質を含む排気が排出される。この排気は、熱交換器24を経て、第二酸化還元触媒22に流れ込む。   Also in this case, harmful substances contained in the exhaust from the engine 12 are purified by the first redox catalyst 18. Therefore, the first redox catalyst 18 outputs exhaust gas in which harmful substances are sufficiently purified. The exhaust flows into the adsorber 26 through the heat exchanger 24. Although the exhaust gas is removed by the heat exchanger 24, it is sufficiently hot as compared to the outside air. Therefore, the temperature of the adsorber 26 gradually increases due to the exhaust. Then, when the adsorber temperature T3 becomes equal to or higher than the desorption start temperature Tds, desorption of harmful substances from the adsorber 26 is started. In this case, the adsorber 26 discharges exhaust gas containing harmful substances. The exhaust gas flows into the second reduction catalyst 22 through the heat exchanger 24.

第二酸化還元触媒22は、十分に活性化されている。そのため、第二酸化還元触媒22は、吸着器26から排出された排気に含まれる有害物質、すなわち、吸着器26から脱離した有害物質を、浄化する。そして、第二酸化還元触媒22からは、有害物質が十分に浄化された排気が排出される。そして、このように第二酸化還元触媒22が活性化した後(T2≧Ta2となった後)、排気をバイパス経路に流すことで、吸着器26の温度上昇が促進され、吸着器26からの有害物質の脱離が促進される。   The second redox catalyst 22 is fully activated. Therefore, the NO 2 reduction catalyst 22 purifies harmful substances contained in the exhaust gas discharged from the adsorber 26, that is, harmful substances desorbed from the adsorber 26. And, from the second reduction catalyst 22, exhaust gas in which harmful substances are sufficiently purified is discharged. Then, after the second oxidation reduction catalyst 22 is thus activated (after T2 ≧ Ta2), the exhaust gas is allowed to flow through the bypass path, thereby promoting the temperature rise of the adsorber 26 and causing harmful effects from the adsorber 26. It accelerates the detachment of the substance.

次に、排気の熱により吸着器温度T3が脱離完了温度Tde以上の場合について説明する。吸着器温度T3が脱離完了温度Tdeに達すれば、吸着器26における有害物質の吸着量は、ほぼゼロになったとみなせる。この状態になれば、コントローラ16は、排気が基本経路を通るように、切替弁20を切り替える。このように吸着器26の脱離完了した際に、基本経路に切り替えるのは、吸着器26の熱劣化を防止するためである。すなわち、この時点で、吸着器26における有害物質の吸着量は、ほぼゼロである。かかる吸着器26に排気を流し続けるメリットはなく、むしろ、排気の熱による吸着器26の劣化というデメリットのみが生じる。したがって、吸着器温度T3が脱離完了温度Tdeに達すれば、基本経路に切り替え、吸着器26への排気の流入を停止する。   Next, the case where the adsorber temperature T3 is equal to or higher than the desorption completion temperature Tde due to the heat of exhaust will be described. When the adsorber temperature T3 reaches the desorption completion temperature Tde, the adsorption amount of harmful substances in the adsorber 26 can be considered to be almost zero. In this state, the controller 16 switches the switching valve 20 so that the exhaust passes through the basic path. When the desorption of the adsorber 26 is completed as described above, the reason for switching to the basic path is to prevent the thermal deterioration of the adsorber 26. That is, at this point, the adsorption amount of harmful substances in the adsorber 26 is almost zero. There is no advantage to keep the exhaust gas flowing to the adsorber 26, but rather the disadvantage is the deterioration of the adsorber 26 due to the heat of the exhaust. Therefore, when the adsorber temperature T3 reaches the desorption completion temperature Tde, the operation is switched to the basic path, and the inflow of the exhaust gas to the adsorber 26 is stopped.

以上の説明から明らかなとおり、本明細書に開示のエンジンシステム10によれば、第一酸化還元触媒18および第二酸化還元触媒22の浄化能力に応じて、排気の経路を、基本経路およびバイパス経路のいずれかに切り替えている。これにより、触媒装置、特に、第二酸化還元触媒22の活性化までの時間を短縮できるとともに、吸着器26からの有害物質の脱離開始までの時間を長期化できる。結果として、有害物質が浄化されることなく外部に排出されることを効果的に防止できる。また、本例では、熱交換器24により、吸着器26に流れ込む排気は除熱し、吸着器26から第二酸化還元触媒22に向かう排気は加温している。そのため、第二酸化還元触媒22の活性化までの時間をより短縮できるとともに、吸着器26からの有害物質の脱離開始までの時間をより長期化できる。   As apparent from the above description, according to the engine system 10 disclosed in the present specification, according to the purification ability of the first redox catalyst 18 and the second oxidation reduction catalyst 22, exhaust paths can be divided into basic paths and bypass paths. Switch to one of the. This makes it possible to shorten the time to the activation of the catalytic converter, in particular, the second reduction catalyst 22, and to prolong the time to the start of the desorption of harmful substances from the adsorber 26. As a result, harmful substances can be effectively prevented from being discharged outside without being purified. Further, in the present embodiment, the exhaust flowing into the adsorber 26 is removed by the heat exchanger 24, and the exhaust directed from the adsorber 26 to the second reduction catalyst 22 is warmed. Therefore, the time to the activation of the second redox catalyst 22 can be further shortened, and the time to the desorption start of harmful substances from the adsorber 26 can be further prolonged.

次に、このエンジンシステム10における各部の温度と各部のアンモニア濃度との関係について図2を参照して説明する。図2において、a〜eは各部でのアンモニア濃度を示すグラフである。具体的には、aは、エンジン出口、bは、第一酸化還元触媒の出口、cは、吸着器26の内部、dは、吸着器26の出口、eは、第二酸化還元触媒出口でのアンモニア濃度を示している。また、図2のfは、温度T1〜T3の変化を示すグラフである。   Next, the relationship between the temperature of each part and the ammonia concentration of each part in the engine system 10 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, a to e are graphs showing the ammonia concentration in each part. Specifically, a is the engine outlet, b is the outlet of the first redox catalyst, c is the interior of the adsorber 26, d is the outlet of the adsorber 26, and e is the outlet of the second redox catalyst. It shows the ammonia concentration. Moreover, f of FIG. 2 is a graph which shows the change of temperature T1-T3.

図示例では、時刻0においてエンジン12が始動される。この時刻t0の時点で、コントローラ16は、排気がバイパス経路を通るように切替弁20を切り替える。また、第一酸化還元触媒18、第二酸化還元触媒22、吸着器26は、いずれも常温となっている。   In the illustrated example, the engine 12 is started at time 0. At time t0, the controller 16 switches the switching valve 20 so that the exhaust gas passes through the bypass path. Further, all of the first redox catalyst 18, the second redox catalyst 22, and the adsorber 26 are at normal temperature.

エンジン12が始動すると、エンジン12からはアンモニア等の有害物質を含んだ排気が排出される。特にエンジン12の始動直後は、エンジン12が暖まっていないため、排気のアンモニア濃度が高い。第一酸化還元触媒18は、低温で、活性化されていないため、こうしたアンモニアを浄化できない。一方、吸着器26は、脱離開始温度Tdsよりも低いため、アンモニア等の有害物質を吸着できる。   When the engine 12 starts up, exhaust gas containing harmful substances such as ammonia is discharged from the engine 12. In particular, immediately after the start of the engine 12, the ammonia concentration of the exhaust gas is high because the engine 12 is not warmed up. The first redox catalyst 18 can not purify such ammonia because it is low temperature and not activated. On the other hand, since the adsorber 26 is lower than the desorption start temperature Tds, harmful substances such as ammonia can be adsorbed.

その結果、エンジン12の運転初期(時刻0〜t1)、エンジン出口(a)および第一酸化還元触媒出口(b)では、アンモニア濃度が高くなる。また、吸着器26は、アンモニア等の有害物質を吸着するため、吸着器26の内部(c)のアンモニア濃度も高くなる。一方、殆どのアンモニアは、吸着器26で吸着されるため、吸着器26の出口(d)、および第二酸化還元触媒出口(e)では、アンモニア濃度は、ほぼゼロとなる。   As a result, at the initial stage of operation of the engine 12 (time 0 to t1), at the engine outlet (a) and the first redox catalyst outlet (b), the ammonia concentration becomes high. Further, since the adsorber 26 adsorbs harmful substances such as ammonia, the concentration of ammonia in the interior (c) of the adsorber 26 is also increased. On the other hand, most of the ammonia is adsorbed by the adsorber 26, so the ammonia concentration becomes almost zero at the outlet (d) of the adsorber 26 and at the outlet (e) of the second oxidation reduction catalyst.

第一酸化還元触媒18、第二酸化還元触媒22、吸着器26は、いずれも、排気の熱を受けて徐々に温度が上昇する。ただし、吸着器26は、第一酸化還元触媒18よりも下流に位置しており、また、流入排気が熱交換器24で除熱されている関係上、吸着器26の温度上昇率は、第一酸化還元触媒18よりも低い。その結果、吸着器26が脱離開始温度Tdsに達するより先に、第一酸化還元触媒18が第一活性化温度Ta1に達する。   The temperature of each of the first redox catalyst 18, the second oxidation reduction catalyst 22, and the adsorber 26 gradually increases due to the heat of the exhaust gas. However, since the adsorber 26 is located downstream of the first redox catalyst 18 and the inflow exhaust gas is removed by the heat exchanger 24, the temperature rise rate of the adsorber 26 is the Lower than the first redox catalyst 18. As a result, before the adsorber 26 reaches the desorption start temperature Tds, the first redox catalyst 18 reaches the first activation temperature Ta1.

時刻t1において、第一酸化還元触媒18が、第一活性化温度Ta1に達すれば、コントローラ16は、排気が、バイパス経路を通ることなく、基本経路を通るように切替弁20を切り替える。このとき、第一酸化還元触媒18は、十分な浄化能力を発揮するため、第一酸化還元触媒出口(b)におけるアンモニア濃度は、ほぼゼロとなる。   At time t1, when the first redox catalyst 18 reaches the first activation temperature Ta1, the controller 16 switches the switching valve 20 so that the exhaust gas passes through the basic path without passing through the bypass path. At this time, since the first redox catalyst 18 exerts a sufficient purification capability, the ammonia concentration at the first redox catalyst outlet (b) becomes almost zero.

このとき、基本経路が選択されており、排気は、吸着器26に流れることなく、第二酸化還元触媒22に流れる。そのため、吸着器26の温度上昇は、緩慢となる一方で、第二酸化還元触媒22の温度上昇速度は向上する。その結果、吸着器温度T3が脱離開始温度Tdsに達する前に、第二触媒温度T2が第二活性化温度Ta2に達する。   At this time, the basic route is selected, and the exhaust flows to the second reduction catalyst 22 without flowing to the adsorber 26. Therefore, while the temperature rise of the adsorber 26 becomes slow, the temperature rise rate of the second oxidation reduction catalyst 22 improves. As a result, before the adsorber temperature T3 reaches the desorption start temperature Tds, the second catalyst temperature T2 reaches the second activation temperature Ta2.

時刻t2において、第二触媒温度T2が第二活性化温度Ta2に達すれば、コントローラ16は、排気がバイパス経路を通るように切替弁20を切り替える。この場合、排気が吸着器26にも流れるため、吸着器26の温度が徐々に上昇する。   At time t2, when the second catalyst temperature T2 reaches the second activation temperature Ta2, the controller 16 switches the switching valve 20 so that the exhaust gas passes through the bypass path. In this case, since the exhaust gas also flows to the adsorber 26, the temperature of the adsorber 26 gradually rises.

そして、時刻t3において、吸着器温度T3が、脱離開始温度Tdsに達すれば、吸着器26からアンモニアが徐々に放出される。その結果、吸着器内(c)のアンモニア濃度が低下するとともに、吸着器出口(d)のアンモニア濃度が上昇する。そして、吸着器温度T3が、さらに上昇し、脱離完了温度Tdeに近づくと、吸着器26から放出されるアンモニア量が低下するため、吸着器出口(d)におけるアンモニア濃度は、徐々に低下する。なお、この間、吸着器26から放出されたアンモニアは、活性化された第二酸化還元触媒22で浄化される。その結果、第二酸化還元触媒出口(e)におけるアンモニア濃度は、ゼロに保たれる。   Then, at time t3, when the adsorber temperature T3 reaches the desorption start temperature Tds, ammonia is gradually released from the adsorber 26. As a result, the ammonia concentration in the adsorber (c) decreases, and the ammonia concentration in the adsorber outlet (d) increases. Then, when the adsorber temperature T3 further rises and approaches the desorption completion temperature Tde, the amount of ammonia released from the adsorber 26 decreases, so the ammonia concentration at the adsorber outlet (d) decreases gradually . During this time, the ammonia released from the adsorber 26 is purified by the activated second oxidation reduction catalyst 22. As a result, the ammonia concentration at the second redox catalyst outlet (e) is kept at zero.

そして、最終的に時刻t4において、吸着器温度T3が、脱離完了温度Tdeに達すれば、吸着器26の内部および出口におけるアンモニア濃度は、ほぼゼロとなる。この状態になれば、コントローラ16は、排気が、パイパス経路を経ることなく、基本経路に流れるように、切替弁20を切り替える。その結果、吸着器26に排気が流れないため、排気の熱に起因する吸着器26の劣化を抑制できる。   Finally, at time t4, when the adsorber temperature T3 reaches the desorption completion temperature Tde, the ammonia concentration at the inside and at the outlet of the adsorber 26 becomes substantially zero. In this state, the controller 16 switches the switching valve 20 so that the exhaust gas flows into the basic path without passing through the bypass path. As a result, since the exhaust gas does not flow to the adsorber 26, it is possible to suppress the deterioration of the adsorber 26 caused by the heat of the exhaust gas.

次に、こうした切替弁20の切替制御の流れについて図3を参照して説明する。図3は、コントローラ16による切替弁20の切替制御の流れを示すフローチャートである。図3に示す通り、エンジン12が始動されると、コントローラ16は、まず、吸着器26の吸着状態を示すパラメータJを0にセットする(S10)。続いて、第一触媒温度T1が、第一活性化温度Ta1以上か否かを判断する(S12)。判断の結果、第一触媒温度T1が、第一活性化温度Ta1未満の場合、コントローラ16は、切替弁20をバイパス経路に設定する(S14)。バイパス経路が選択されている期間中、コントローラ16は、吸着器温度T3が、脱離完了温度Tde以上か否かを判断する(S16)。判断の結果、T3≧Tde、すなわち、吸着器26における脱離が完了した場合には、パラメータJに1をセットしたうえで、ステップS12に戻る(S18)。一方、T3<Tdeの場合、J=0を維持したまま、ステップS12に戻る。   Next, the flow of the switching control of the switching valve 20 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the switching control of the switching valve 20 by the controller 16. As shown in FIG. 3, when the engine 12 is started, the controller 16 first sets a parameter J indicating the adsorption state of the adsorber 26 to 0 (S10). Subsequently, it is determined whether the first catalyst temperature T1 is equal to or higher than the first activation temperature Ta1 (S12). As a result of the determination, if the first catalyst temperature T1 is less than the first activation temperature Ta1, the controller 16 sets the switching valve 20 in the bypass path (S14). While the bypass path is selected, the controller 16 determines whether the adsorber temperature T3 is equal to or higher than the desorption completion temperature Tde (S16). As a result of the determination, when T3 ≧ Tde, that is, when the desorption in the adsorber 26 is completed, 1 is set to the parameter J, and the process returns to step S12 (S18). On the other hand, if T3 <Tde, the process returns to step S12 while maintaining J = 0.

ステップS12において、T1≧Ta1と判断されれば、続いて、パラメータJが1か否かを判断する(S20)。判断の結果、J=1、すなわち、吸着器26が脱離完了となっていれば、コントローラ16は、続いて、エンジン12の運転が停止したかを判断する(S26)。判断の結果、エンジン12が運転停止していれば、処理は、終了となる。一方、エンジン12が運転継続していれば、コントローラ16は、切替弁20を基本経路にセット(S24)したうえで、ステップS12に戻る。   If it is determined in step S12 that T1 ≧ Ta1, then it is determined whether or not the parameter J is 1 (S20). As a result of the determination, if J = 1, that is, if the adsorber 26 has been desorbed, the controller 16 subsequently determines whether the operation of the engine 12 has stopped (S26). As a result of the determination, if the operation of the engine 12 is stopped, the process ends. On the other hand, if the engine 12 continues the operation, the controller 16 sets the switching valve 20 to the basic path (S24), and then returns to step S12.

一方、T1≧Ta1かつJ=0の場合(S20でNo)、コントローラ16は、続いて、第二触媒温度T2が、第二活性化温度Ta2以上か否かを判断する(S22)。判断の結果、T2≧Ta2となっていれば、コントローラ16は、ステップS24に進み、切替弁20をバイパス経路にセットする(S14)。一方、T1≧Ta1かつJ=0かつT2<Ta2の場合、ステップS24に進み切替弁20を基本経路にセットする。   On the other hand, if T1 ≧ Ta1 and J = 0 (No in S20), the controller 16 subsequently determines whether the second catalyst temperature T2 is equal to or higher than the second activation temperature Ta2 (S22). If T2 ≧ Ta2 as a result of the determination, the controller 16 proceeds to step S24 and sets the switching valve 20 in the bypass path (S14). On the other hand, if T1 ≧ Ta1 and J = 0 and T2 <Ta2, the process proceeds to step S24 and the switching valve 20 is set to the basic path.

以上の説明から明らかなとおり、コントローラ16は、第一触媒温度T1、第二触媒温度T2、吸着器温度T3に基づいて切替弁20の切り替えを制御している。そして、これら温度T1,T2,T3は、それぞれ、触媒の浄化能力、吸着器26の吸着・脱離状態を示すパラメータといえる。したがって、本例において、コントローラ16は、触媒の浄化能力および吸着器26の吸着・脱離状態に応じて、切替弁20の切り替え制御を行なっているといえる。   As apparent from the above description, the controller 16 controls the switching of the switching valve 20 based on the first catalyst temperature T1, the second catalyst temperature T2, and the adsorber temperature T3. The temperatures T1, T2 and T3 can be said to be parameters indicating the purification capacity of the catalyst and the adsorption / desorption state of the adsorber 26, respectively. Therefore, in the present embodiment, it can be said that the controller 16 performs switching control of the switching valve 20 in accordance with the purification capacity of the catalyst and the adsorption / desorption state of the adsorber 26.

なお、次回のエンジン始動時においても、吸着器26による有害物質の吸着を確実に行なうために、エンジン12は、吸着器26からの脱離が完了するまで継続して運転されることが望ましい。すなわち、コントローラ16は、T3≧Tdeに達するまで、エンジン12の運転を継続させる。したがって、例えば、T3≧Tdeに達する前に、ユーザがエンジン停止を指示された場合であっても、コントローラ16は、エンジン12の運転が継続させる。このとき、排気浄化のためにエンジン12が停止できないことをユーザにアナウンスすることが望ましい。また、このように、吸着器26による有害物質の脱離を早期に終了したい場合には、排気温度が特に高くなるように、エンジン12の燃焼を調整してもよい。例えば、エンジン12における混合ガスの燃焼タイミングを遅くすると、排気温度が上昇することが知られている。   It is desirable that the engine 12 be continuously operated until desorption from the adsorber 26 is completed in order to ensure adsorption of harmful substances by the adsorber 26 also at the time of starting the engine next time. That is, the controller 16 continues the operation of the engine 12 until T3 ≧ Tde is reached. Thus, for example, even if the user instructs to stop the engine before T3 ≧ Tde, the controller 16 causes the operation of the engine 12 to continue. At this time, it is desirable to announce to the user that the engine 12 can not be stopped for exhaust gas purification. In addition, when it is desired to terminate the desorption of harmful substances early by the adsorber 26 as described above, the combustion of the engine 12 may be adjusted so that the exhaust gas temperature becomes particularly high. For example, it is known that exhaust temperature rises when combustion timing of mixed gas in the engine 12 is delayed.

次に、エンジン12の供給される混合ガスの空燃比の決定制御について説明する。コントローラ16は、エンジン出口における排気の空燃比(酸素濃度)である第一空燃比λ1と、第二酸化還元触媒入口における排気の空燃比(酸素濃度)である第二空燃比λ2と、に基づいて、混合ガスの空燃比を決定する。   Next, determination control of the air-fuel ratio of the mixed gas supplied to the engine 12 will be described. The controller 16 is based on the first air-fuel ratio λ1 which is the air-fuel ratio (oxygen concentration) of the exhaust at the engine outlet and the second air-fuel ratio λ2 which is the air-fuel ratio (oxygen concentration) of the exhaust at the inlet of the second oxidation reduction catalyst. , Determine the air-fuel ratio of the mixed gas.

より具体的に説明すると、アンモニアは、刺激臭が強いため、外部への放出は、極力避けることが望まれる。したがって、アンモニアエンジンを用いるエンジンシステム10では、排気に含まれるアンモニアは、確実に酸化されることが望まれる。   More specifically, since ammonia has a strong pungent odor, it is desirable to avoid the release to the outside as much as possible. Therefore, in the engine system 10 using an ammonia engine, it is desirable that the ammonia contained in the exhaust gas be oxidized reliably.

ここで、吸着器26におけるアンモニアの脱離が生じていない状況では、酸化して浄化すべきアンモニア量は、エンジン12から排出される排気に含まれるアンモニア量だけとなる。したがって、この場合、エンジン出口における第一空燃比λ1が量論比になるように、エンジン12に供給される混合ガスの空燃比を調整すれば、アンモニアを酸化・浄化できる。   Here, in a situation where desorption of ammonia in the adsorber 26 does not occur, the amount of ammonia to be oxidized and purified is only the amount of ammonia contained in the exhaust gas discharged from the engine 12. Therefore, in this case, ammonia can be oxidized and purified by adjusting the air-fuel ratio of the mixed gas supplied to the engine 12 so that the first air-fuel ratio λ1 at the engine outlet becomes the stoichiometric ratio.

一方、吸着器26におけるアンモニアの脱離が生じている場合、酸化して浄化すべきアンモニア量は、エンジン12から排出される排気に含まれるアンモニア量に加え、吸着器26から脱離するアンモニア量もある。このようにアンモニアの脱離が生じている状況で、エンジン出口における第一空燃比λ1に基づいて混合ガスの空燃比を調整すると、アンモニアの酸化に必要な酸素が不足し、アンモニアが浄化できなくなるおそれがある。そこで、アンモニアの脱離が発生する場合には、第二酸化還元触媒22入口における第二空燃比λ2が、量論比になるように、エンジン12に供給される混合ガスの空燃比を調整する。   On the other hand, when desorption of ammonia occurs in the adsorber 26, the amount of ammonia to be oxidized and purified is added to the amount of ammonia contained in the exhaust gas discharged from the engine 12 and the amount of ammonia desorbed from the adsorber 26 There is also. As described above, in the situation where desorption of ammonia occurs, if the air-fuel ratio of the mixed gas is adjusted based on the first air-fuel ratio λ1 at the engine outlet, oxygen necessary for oxidation of ammonia runs short and ammonia can not be purified There is a fear. Therefore, when desorption of ammonia occurs, the air-fuel ratio of the mixed gas supplied to the engine 12 is adjusted so that the second air-fuel ratio λ2 at the inlet of the second oxidation reduction catalyst 22 becomes the stoichiometric ratio.

図4は、混合ガスの空燃比の決定制御の流れを示すフローチャートである。図4に示す通り、コントローラ16は、まず、現在、基本経路が選択されているか否かを判断する(S30)。上述の説明から明らかなとおり、基本経路が選択されている期間中、アンモニアの脱離は発生しないため、基本経路が選択されている場合、コントローラ16は、第一空燃比λ1に基づいて混合ガスの空燃比を決定する(S32)。   FIG. 4 is a flow chart showing the flow of determination control of the air-fuel ratio of the mixed gas. As shown in FIG. 4, the controller 16 first determines whether a basic route is currently selected (S30). As apparent from the above description, since desorption of ammonia does not occur during the period when the basic route is selected, when the basic route is selected, the controller 16 mixes the mixed gas based on the first air-fuel ratio λ1. The air-fuel ratio of is determined (S32).

一方、バイパス経路が選択されている場合、コントローラ16は、続いて、第二触媒温度T2が、第二活性化温度Ta2以上か否かを判断する(S34)。T2<Taの場合、アンモニアの脱離は発生しないため、コントローラ16は、第一空燃比λ1に基づいて混合ガスの空燃比を決定する(S32)。一方、T2≧Taの場合、アンモニアの脱離が発生する可能性がある。そこで、この場合、コントローラ16は、第一空燃比λ1と第二空燃比λ2との差分の絶対値が、規定の基準値λJ以上か否かを判断する(S36)。|λ1−λ2|<λJの場合、すなわち、第一空燃比λ1と第二空燃比λ2がほぼ等しい場合、アンモニアの脱離は、生じていないと判断できる。したがって、この場合、コントローラ16は、第一空燃比λ1に基づいて混合ガスの空燃比を決定する(S32)。   On the other hand, when the bypass route is selected, the controller 16 subsequently determines whether the second catalyst temperature T2 is equal to or higher than the second activation temperature Ta2 (S34). When T2 <Ta, desorption of ammonia does not occur, so the controller 16 determines the air-fuel ratio of the mixed gas based on the first air-fuel ratio λ1 (S32). On the other hand, when T2 ≧ Ta, desorption of ammonia may occur. Therefore, in this case, the controller 16 determines whether the absolute value of the difference between the first air-fuel ratio λ1 and the second air-fuel ratio λ2 is equal to or greater than a prescribed reference value λJ (S36). In the case of | λ1−λ2 | <λJ, that is, when the first air fuel ratio λ1 and the second air fuel ratio λ2 are substantially equal, it can be determined that desorption of ammonia has not occurred. Therefore, in this case, the controller 16 determines the air-fuel ratio of the mixed gas based on the first air-fuel ratio λ1 (S32).

一方、|λ1−λ2|≧λJの場合、吸着器26から脱離したアンモニアが、第二酸化還元触媒22に流入していると判断できる。この場合、当該脱離したアンモニアを酸化させるための酸素がさらに必要となる。そこで、この場合、コントローラ16は、第二空燃比λ2に基づいて混合ガスの空燃比を決定する(S38)。   On the other hand, when | λ1−λ2 | ≧ λJ, it can be determined that the ammonia desorbed from the adsorber 26 is flowing into the second oxidation reduction catalyst 22. In this case, oxygen is further required to oxidize the desorbed ammonia. Therefore, in this case, the controller 16 determines the air-fuel ratio of the mixed gas based on the second air-fuel ratio λ2 (S38).

以上の説明から明らかな通り、本例によれば、アンモニアの脱離が生じている場合には、吸着器26の下流、第二酸化還元触媒22の入口における第二空燃比λ2に基づいて、混合ガスの空燃比を決定している。その結果、アンモニアを確実に酸化(浄化)させることができる。   As apparent from the above description, according to the present embodiment, when desorption of ammonia is occurring, mixing is performed based on the second air-fuel ratio λ2 at the inlet of the second reduction catalyst 22 downstream of the adsorber 26. The air fuel ratio of the gas is determined. As a result, ammonia can be reliably oxidized (purified).

なお、第一空燃比λ1と第二空燃比λ2の差は、アンモニアの脱離が生じている場合に限らず、吸着器26によるアンモニアの吸着が生じている場合にも広がる。したがって、|λ1−λ2|だけをモニタリングすると、吸着状態を、脱離状態と誤認するおそれがある。図4に示すフローチャートにおいて、|λ1−λ2|だけでなく、第二触媒温度T2や切替弁20の状態をモニタリング(ステップS30、S34)するのは、こうした誤認することを防止するためである。したがって、吸着状態と脱離状態との誤認を防止できるステップがあるのであれば、ステップS30、S34は、省略されてもよい。例えば、第一酸化還元触媒18が活性化した後は、吸着器26によるアンモニアの吸着が生じないと考えられる。したがって、図5に示すように最初に第一触媒温度T1が第一活性化温度Ta1以上か否かを判断(S40)するようにしてもよい。そして、T1<Ta1(第一酸化還元触媒18が活性化前)の場合には、第一空燃比λ1で混合ガスの空燃比を調整する(S32)。また、T1≧Ta1(第一酸化還元触媒18が活性化後)の場合には、さらに、|λ1−λ2|≧λJを満たすか否かを確認する(S36)。確認の結果、|λ1−λ2|≧λJの場合には、アンモニアの脱離が生じていると判断し、第二空燃比λ2に基づいて混合ガスの空燃比を調整する(S38)。一方、λ1−λ2|<λJの場合には、第一空燃比λ1に基づいて混合ガスの空燃比を調整する(S32)。   The difference between the first air-fuel ratio λ1 and the second air-fuel ratio λ2 extends not only when the desorption of ammonia occurs, but also when the adsorption of ammonia by the adsorber 26 occurs. Therefore, if only | λ1−λ2 | is monitored, there is a possibility that the adsorption state may be mistaken as the desorption state. In the flowchart shown in FIG. 4, the reason for monitoring not only | λ1−λ2 | but also the second catalyst temperature T2 and the state of the switching valve 20 (steps S30 and S34) is to prevent such erroneous recognition. Therefore, steps S30 and S34 may be omitted as long as there is a step that can prevent misidentification between the adsorption state and the desorption state. For example, after the first redox catalyst 18 is activated, it is considered that adsorption of ammonia by the adsorber 26 does not occur. Therefore, as shown in FIG. 5, first, it may be determined whether the first catalyst temperature T1 is equal to or higher than the first activation temperature Ta1 (S40). When T1 <Ta1 (before the first oxidation reduction catalyst 18 is activated), the air-fuel ratio of the mixed gas is adjusted at the first air-fuel ratio λ1 (S32). In the case of T1TTa1 (after the first redox catalyst 18 is activated), it is further confirmed whether or not | λ1−λ2 | ≧ λJ is satisfied (S36). As a result of confirmation, in the case of | λ1−λ2 | ≧ λJ, it is judged that desorption of ammonia has occurred, and the air fuel ratio of the mixed gas is adjusted based on the second air fuel ratio λ2 (S38). On the other hand, if λ1−λ2 | <λJ, the air-fuel ratio of the mixed gas is adjusted based on the first air-fuel ratio λ1 (S32).

また、別の形態として、アンモニアの脱離は、吸着器温度T3に基づいて判断してもよい。すなわち、アンモニアの脱離が開始する脱離開始温度Tdsと、アンモニアの脱離が完了する脱離完了温度Tdeは、既知である。したがって、吸着器温度T3が、この脱離開始温度Tds以上かつ脱離完了温度Tde未満の範囲にある場合には、アンモニアの脱離が発生していると判断し、第二空燃比λ2に基づいて混合ガスの空燃比を決定してもよい。   As another mode, desorption of ammonia may be determined based on the adsorber temperature T3. That is, the desorption start temperature Tds at which the desorption of ammonia starts and the desorption completion temperature Tde at which the desorption of ammonia is completed are known. Therefore, when the adsorber temperature T3 is in the range between the desorption start temperature Tds and the desorption completion temperature Tde, it is determined that desorption of ammonia is occurring, and the second air-fuel ratio λ2 is used. The air-fuel ratio of the mixed gas may be determined.

いずれにしても、吸着器26からアンモニアの脱離が生じている場合には、第二酸化還元触媒22入口における第二空燃比λ2に基づいて混合ガスの空燃比を決定することで、アンモニアが浄化されることなく外部に放出されることを確実に防止できる。   In any case, when desorption of ammonia from the adsorber 26 occurs, the ammonia is purified by determining the air-fuel ratio of the mixed gas based on the second air-fuel ratio λ2 at the inlet of the second oxidation reduction catalyst 22 It can be reliably prevented from being released outside without being

なお、これまで説明した構成は、一例であり、熱交換器24および吸着器26を有したバイパス経路と、熱交換器24および吸着器26を経ることなく第二酸化還元触媒22に向かう基本経路と、があり、このバイパス経路と基本経路とを切り替える切替弁20を、第一酸化還元触媒18および第二酸化還元触媒22の浄化能力に応じて切り替えるのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。したがって、上述の例では、第一触媒温度T1に基づいて第一酸化還元触媒18の浄化能力を判定しているが、例えば、濃度センサなどを用いて、浄化能力を判定してもよい。また、上述の説明では、吸着器26によるアンモニアの脱離完了を、吸着器温度T3に基づいて判定している(ステップS16参照)が、吸着器温度T3ではなく、第一空燃比λ1と第二空燃比λ2との差に基づいて、脱離完了を判定してもよい。   The configuration described above is an example, and a bypass path having the heat exchanger 24 and the adsorber 26, a basic path to the second reduction catalyst 22 without passing through the heat exchanger 24 and the adsorber 26, and If the switching valve 20 for switching between the bypass path and the basic path is switched according to the purification ability of the first redox catalyst 18 and the second oxidation reduction catalyst 22, the other configuration is appropriately changed. May be Therefore, in the above-mentioned example, although the purification capacity of the first redox catalyst 18 is determined based on the first catalyst temperature T1, the purification capacity may be determined using, for example, a concentration sensor or the like. Further, in the above description, completion of desorption of ammonia by the adsorber 26 is determined based on the adsorber temperature T3 (see step S16), but not at the adsorber temperature T3 but at the first air-fuel ratio λ1 and the first air-fuel ratio λ1. The desorption completion may be determined based on the difference between the two air-fuel ratios λ2.

また、これまでは、活性化温度Ta1,Ta2および脱離完了温度Tdeを一定値として説明しているが、これらの値は、触媒や吸着物質の劣化等に応じて、変動する変動値としてもよい。例えば、酸化還元触媒は、劣化に伴い、活性化温度が高くなることが知られている。したがって、酸化還元触媒の劣化に応じて、活性化温度Ta1,Ta2を増加させてもよい。   Also, so far, the activation temperatures Ta1 and Ta2 and the desorption completion temperature Tde have been described as constant values, but these values are also regarded as fluctuation values that fluctuate depending on the deterioration of the catalyst and the adsorption substance. Good. For example, it is known that the redox catalyst has a high activation temperature as it deteriorates. Therefore, the activation temperatures Ta1 and Ta2 may be increased according to the deterioration of the redox catalyst.

また、これまでの説明では、エンジン12を、アンモニアエンジンとしているが、エンジン12は、他の種類のエンジン、例えば、化石燃料を燃焼させるエンジンであってもよい。この場合、排気に含まれる未燃燃料や炭化水素が有害物質に該当する。したがって、この場合、第一酸化還元触媒18および第二酸化還元触媒22は、未燃燃料や炭化水素を浄化するものであり、吸着器26は、未燃燃料や炭化水素を吸着するものであればよい。   Also, although the engine 12 is an ammonia engine in the above description, the engine 12 may be another type of engine, for example, an engine that burns fossil fuel. In this case, unburned fuel and hydrocarbons contained in the exhaust gas correspond to harmful substances. Therefore, in this case, if the first oxidation reduction catalyst 18 and the second oxidation reduction catalyst 22 are for purifying unburned fuel and hydrocarbons, and the adsorber 26 adsorbs the unburned fuel and hydrocarbons. Good.

10 エンジンシステム、12 エンジン、14 排気浄化装置、16 コントローラ、18 第一酸化還元触媒、20 切替弁、22 第二酸化還元触媒、24 熱交換器、26 吸着器、28 燃料噴射装置、30 第一温度センサ、32 第二温度センサ、34 第三温度センサ、36 第一空燃比センサ、38 第二空燃比センサ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 engine system, 12 engine, 14 exhaust purification apparatus, 16 controller, 18 1st oxidation reduction catalyst, 20 switching valve, 22 2nd oxidation reduction catalyst, 24 heat exchanger, 26 adsorber, 28 fuel injection device, 30 1st temperature Sensor, 32 second temperature sensor, 34 third temperature sensor, 36 first air-fuel ratio sensor, 38 second air-fuel ratio sensor.

Claims (10)

エンジンと、
前記エンジンから出力された排気を浄化する排気浄化装置と、
前記エンジンおよび前記排気浄化装置の駆動を制御する制御部と、
を有したエンジンシステムであって、
前記排気浄化装置は、
前記排気に含まれる有害物質を浄化する第一酸化還元触媒と、
前記第一酸化還元触媒の下流に設けられ、第一酸化還元触媒から出力された排気の経路を、基本経路と、その下流端が前記基本経路に到達するバイパス経路と、のいずれかに切り替える切替弁と、
前記基本経路上に設けられ、前記排気に含まれる前記有害物質を浄化する第二酸化還元触媒と、
前記バイパス経路上に設けられ、前記排気に含まれる前記有害物質を吸着するとともに、温度上昇に伴い前記吸着した有害物資を放出する吸着器と、
前記バイパス経路のうち前記切替弁と前記吸着器との間に設けられ、
前記吸着器に入力される排気と、前記吸着器から出力される排気との間で熱交換させる熱交換器であって、前記吸着器に入力される排気を除熱するとともに、前記吸着器から出力される排気を加温したうえで第二酸化還元触媒に送る熱交換器と、
前記第一酸化還元触媒の浄化能力を検出する第一能力検出器と、
前記第二酸化還元触媒の浄化能力を検出する第二能力検出器と、
を備え、前記制御部は、第一能力検出器および前記第二能力検出器で検出された浄化能力に応じて前記切替弁を切り替える、
ことを特徴とするエンジンシステム。
With the engine,
An exhaust gas purification device for purifying exhaust gas output from the engine;
A control unit that controls driving of the engine and the exhaust purification device;
An engine system having
The exhaust gas purification device
A first redox catalyst that purifies harmful substances contained in the exhaust;
A switch is provided downstream of the first redox catalyst, and switches the path of the exhaust gas output from the first redox catalyst to either the basic path or the bypass path whose downstream end reaches the basic path With the valve,
A second oxidation reduction catalyst provided on the basic route and purifying the harmful substance contained in the exhaust;
An adsorber provided on the bypass path to adsorb the harmful substance contained in the exhaust gas and release the adsorbed harmful substance as the temperature rises.
It is provided between the switching valve and the adsorber in the bypass path,
A heat exchanger for exchanging heat between the exhaust gas input to the adsorber and the exhaust gas output from the adsorber, which removes heat from the exhaust gas input to the adsorber, and from the adsorber A heat exchanger for warming the exhaust gas to be output and sending it to the second oxidation reduction catalyst;
A first capability detector for detecting the purification capability of the first redox catalyst;
A second ability detector for detecting the purification ability of the second redox catalyst;
And the control unit switches the switching valve in accordance with the purification ability detected by the first ability detector and the second ability detector.
An engine system characterized by
請求項1に記載のエンジンシステムであって、
前記第一能力検出器は、前記第一酸化還元触媒の温度を検出する第一温度センサであり、
前記第二能力検出器は、前記第二酸化還元触媒の温度を検出する第二温度センサである、
ことを特徴とするエンジンシステム。
The engine system according to claim 1,
The first capability detector is a first temperature sensor that detects the temperature of the first redox catalyst,
The second capability detector is a second temperature sensor that detects the temperature of the second reduction catalyst.
An engine system characterized by
請求項1または2に記載のエンジンシステムであって、
前記制御部は、前記第一酸化還元触媒の浄化能力が規定の活性閾値未満の場合、前記排気が前記バイパス経路を通るように、また、前記第一酸化還元触媒の浄化能力が前記活性閾値以上かつ前記第二酸化還元触媒の浄化能力が前記活性閾値未満の場合、前記排気が前記バイパスを通過することなく前記基本経路を通るように、また、前記第二酸化還元触媒の浄化能力が前記活性閾値以上の場合、前記排気が前記バイパス経路を通るように、前記切替弁を切り替える、ことを特徴とするエンジンシステム。
The engine system according to claim 1 or 2,
The control unit is configured such that the exhaust gas passes through the bypass path when the purification capacity of the first redox catalyst is less than a prescribed activity threshold, and the purification capacity of the first redox catalyst is greater than or equal to the activity threshold And, if the purification capacity of the second oxidation reduction catalyst is less than the activation threshold, the exhaust gas passes through the basic path without passing through the bypass, and the purification capacity of the oxidation reduction catalyst is greater than the activation threshold An engine system according to claim 1, wherein the switching valve is switched such that the exhaust gas passes through the bypass path.
請求項3に記載のエンジンシステムであって、さらに、
前記吸着器における前記有害物質の脱離完了を検出する脱離検出器を備え、
前記制御部は、前記第二酸化還元触媒の浄化能力が前記活性閾値以上になった後、前記脱離検出器により前記脱離完了が検出された場合、前記排気が前記バイパスを通過することなく前記基本経路を通るように、前記切替弁を切り替える、ことを特徴とするエンジンシステム。
The engine system according to claim 3, further comprising:
A desorption detector for detecting completion of desorption of the harmful substance in the adsorber;
The control unit controls the exhaust gas without the exhaust gas passing through the bypass when the desorption detector detects completion of desorption after the purification capacity of the second oxidation reduction catalyst becomes equal to or higher than the active threshold. An engine system characterized by switching the switching valve so as to pass through a basic path.
請求項4に記載のエンジンシステムであって、
前記脱離検出器は、前記吸着器の温度を検出する第三温度センサである、ことを特徴とするエンジンシステム。
The engine system according to claim 4,
The engine system, wherein the desorption detector is a third temperature sensor that detects the temperature of the adsorber.
請求項4に記載のエンジンシステムであって、
前記脱離検出器は、前記第一酸化還元触媒に流入する排気の空燃比と、前記第二酸化還元触媒に流入する排気の空燃比と、の差分の絶対値に基づいて、前記有害物質の脱離完了を検出する、ことを特徴とするエンジンシステム。
The engine system according to claim 4,
The desorption detector removes the harmful substance based on the absolute value of the difference between the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the first oxidation reduction catalyst and the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the second oxidation reduction catalyst. An engine system characterized by detecting release completion.
請求項3から6のいずれか1項に記載のエンジンシステムであって、
前記制御部は、前記吸着器における前記有害物質の脱離完了が検出されるまで、前記エンジンの駆動を継続する、ことを特徴とするエンジンシステム。
The engine system according to any one of claims 3 to 6, wherein
The control system continues driving of the engine until completion of desorption of the harmful substance in the adsorber is detected.
請求項1から7のいずれか1項に記載のエンジンシステムであって、さらに、
前記第一酸化還元触媒に流入する排気の空燃比を第一空燃比として検出する第一空燃比センサと、
前記第二酸化還元触媒に流入する排気の空燃比を第二空燃比として検出する第二空燃比センサと、
を備え、
前記制御部は、前記吸着器において前記有害物質の脱離が発生している期間中は、前記第二空燃比に基づいて前記エンジンに供給する混合ガスの空燃比を決定し、他の期間中は、前記第一空燃比に基づいて前記空燃比を決定する、
ことを特徴とするエンジンシステム。
The engine system according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
A first air-fuel ratio sensor that detects, as a first air-fuel ratio, an air-fuel ratio of exhaust flowing into the first oxidation-reduction catalyst;
A second air-fuel ratio sensor that detects an air-fuel ratio of the exhaust flowing into the second oxidation reduction catalyst as a second air-fuel ratio;
Equipped with
The control unit determines an air-fuel ratio of the mixed gas to be supplied to the engine based on the second air-fuel ratio during a period in which desorption of the harmful substance occurs in the adsorber, and during another period Determines the air-fuel ratio based on the first air-fuel ratio,
An engine system characterized by
請求項8に記載のエンジンシステムであって、
前記制御部は、前記第一空燃比と前記第二空燃比との差に基づいて、前記有害物質の脱離が発生しているか否かを判断する、ことを特徴とするエンジンシステム。
The engine system according to claim 8, wherein
An engine system, wherein the control unit determines whether desorption of the harmful substance has occurred based on a difference between the first air fuel ratio and the second air fuel ratio.
請求項1から9のいずれか1項に記載のエンジンシステムであって、
前記エンジンは、アンモニアエンジンであり、
前記有害物質は、アンモニアを含む、
ことを特徴とするエンジンシステム。
The engine system according to any one of claims 1 to 9, wherein
The engine is an ammonia engine,
The harmful substances include ammonia,
An engine system characterized by
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