JP2021021352A - Exhaust emission control device and exhaust emission control method - Google Patents

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Abstract

To suppress the discharge of HC discharged from an HC trap material while being unpurified.SOLUTION: An HC trap material and a heat generation material 3 for generating heat by the occlusion of an oxidation catalyst and oxygen are arranged in an exhaust emission passage 2. When a temperature of the HC trap material is equal to a prescribed temperature or lower, the heat generation of the heat generation material 3 is suppressed by lowering the oxygen density of exhaust emission which flows into the heat generation material 3, and when the temperature of the HC trap material exceeds the prescribed temperature, the heat generation material 3 is made to generate heat by raising the oxygen density. When the purification of the exhaust emission is finished, oxygen is discharged from the heat generation material 3 by lowering the oxygen density, and a self-heat generation property of the heat generation material 3 is maintained by holding an environment of the heat generation material 3 in a state that the oxygen density is lowered up until a succeeding start of the purification of the exhaust emission.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device and an exhaust gas purification method.

エンジンの排気ガスの浄化に関して、排気ガス中のHC(炭化水素)やCO等を酸化させる酸化触媒を化学蓄熱材によって昇温することが知られている。例えば、特許文献1には、水蒸気等と可逆的に発熱反応及び吸熱反応する化学蓄熱材と酸化触媒とを隣り合わせ、化学蓄熱材が排気ガス中の水蒸気等と反応して発熱することを利用して、酸化触媒を昇温させることが記載されている。同文献には、エンジン停止時にフューエルカットでエンジンを作動させることで排気管の排気を排出した後、触媒よりも下流側に設けたバルブを閉じることも記載されている。エンジン停止後に化学蓄熱材が水蒸気と反応して発熱することを防止するものである。 Regarding the purification of the exhaust gas of an engine, it is known that the temperature of an oxidation catalyst that oxidizes HC (hydrocarbon), CO, etc. in the exhaust gas is raised by a chemical heat storage material. For example, Patent Document 1 utilizes the fact that a chemical heat storage material that reversibly undergoes an exothermic reaction and endothermic reaction with water vapor and the like and an oxidation catalyst are placed next to each other, and the chemical heat storage material reacts with water vapor and the like in exhaust gas to generate heat. It is described that the temperature of the oxidation catalyst is raised. The document also describes that when the engine is stopped, the engine is operated by fuel cutting to exhaust the exhaust gas from the exhaust pipe, and then the valve provided on the downstream side of the catalyst is closed. This is to prevent the chemical heat storage material from reacting with water vapor to generate heat after the engine is stopped.

特開2011−252464号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-252464

ところで、酸化触媒とHCトラップ材を併用した排気ガス浄化システムが知られている。これは、排気ガス温度が低く酸化触媒が活性化していないときには排気ガス中のHCをトラップ材に吸着させ、排気ガス温度が上昇したら、活性化した酸化触媒によって排気ガス中のHCと共にトラップ材から放出されるHCを酸化浄化する。 By the way, an exhaust gas purification system using an oxidation catalyst and an HC trap material in combination is known. This is because when the exhaust gas temperature is low and the oxidation catalyst is not activated, HC in the exhaust gas is adsorbed on the trap material, and when the exhaust gas temperature rises, the activated oxidation catalyst is used to release the HC in the exhaust gas from the trap material. Oxidize and purify the released HC.

しかし、HCトラップ材がその温度の上昇に伴ってHCを徐々に放出していくため、酸化触媒が活性化する前に多くのHCが未浄化のまま排出されてしまう結果となりやすい。つまり、HCトラップ材がHCを放出し始める温度と、酸化触媒が活性になる温度とが必ずしも一致しないという問題である。 However, since the HC trap material gradually releases HC as the temperature rises, it tends to result in a large amount of HC being discharged unpurified before the oxidation catalyst is activated. That is, there is a problem that the temperature at which the HC trap material starts to release HC and the temperature at which the oxidation catalyst becomes active do not always match.

そこで、本発明は、HCトラップ材から放出されるHCが未浄化のまま排出されることを抑制する。 Therefore, the present invention suppresses the HC released from the HC trap material from being discharged unpurified.

本発明は、上記課題を解決するために、酸素を吸蔵するときに発熱する自己発熱材を用いて、HCトラップ材がHCを放出し始める頃に酸化触媒の温度を急速に上昇させる。 In order to solve the above problems, the present invention uses a self-heating material that generates heat when oxygen is occluded, and rapidly raises the temperature of the oxidation catalyst when the HC trap material starts to release HC.

ここに開示する排気ガス浄化装置は、HCを含有する排気ガスを浄化する装置であって、
上記排気ガスが流れる排気ガス通路に設けられ、上記HCをトラップするHCトラップ材と、
上記排気ガス通路に設けられ、上記HCトラップ材から放出されるHC及び上記排気ガスに含まれるHCを酸化するための酸化触媒と、
上記排気ガス通路に設けられ、上記酸化触媒を加熱するための、酸素を吸蔵するときに自己発熱する自己発熱材と、
上記HCトラップ材の温度に相関する温度が、該HCトラップ材がHCの放出を開始する前の所定温度以下であるときに、上記自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を低くすることによって上記自己発熱材の自己発熱を抑制し、上記HCトラップ材の温度に相関する温度が上記所定温度を超えたときに上記酸素濃度を高くすることによって上記自己発熱を生じさせる自己発熱制御手段と、
上記排気ガスの浄化を終了するときに、上記酸素濃度を下げることによって上記自己発熱材から酸素を放出させて、該自己発熱材の自己発熱性を回復させる自己発熱材再生手段と、
上記自己発熱材の雰囲気を次の排気ガスの浄化開始まで酸素濃度が下がった状態に保つことによって上記自己発熱材の自己発熱性を維持する自己発熱性維持手段とを備えていることを特徴とする。
The exhaust gas purification device disclosed herein is a device that purifies exhaust gas containing HC.
An HC trap material that is provided in the exhaust gas passage through which the exhaust gas flows and traps the HC,
An oxidation catalyst provided in the exhaust gas passage for oxidizing the HC released from the HC trap material and the HC contained in the exhaust gas,
A self-heating material provided in the exhaust gas passage and self-heating when oxygen is occluded for heating the oxidation catalyst,
By lowering the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material when the temperature correlated with the temperature of the HC trap material is equal to or lower than the predetermined temperature before the HC trap material starts to release HC. A self-heating control means that suppresses the self-heating of the self-heating material and causes the self-heating by increasing the oxygen concentration when the temperature correlated with the temperature of the HC trap material exceeds the predetermined temperature.
When the purification of the exhaust gas is completed, the self-heating material recycling means for recovering the self-heating property of the self-heating material by releasing oxygen from the self-heating material by lowering the oxygen concentration.
It is characterized by being provided with a self-heating maintenance means for maintaining the self-heating property of the self-heating material by keeping the atmosphere of the self-heating material in a state where the oxygen concentration is lowered until the next start of purification of the exhaust gas. To do.

この排気ガス浄化装置では、HCトラップ材の温度に相関する温度が所定温度以下であるときは自己発熱材の自己発熱が抑制され、所定温度を超えたときに上記自己発熱を生じさせる。 In this exhaust gas purification device, when the temperature correlated with the temperature of the HC trap material is equal to or lower than the predetermined temperature, the self-heating of the self-heating material is suppressed, and when the temperature exceeds the predetermined temperature, the self-heating is generated.

従って、排気ガス温度が低いときに、自己発熱材の発熱によってHCトラップ材が加熱されることが避けられる。つまり、HCトラップ材からのHCの放出が早まることが避けられる。よって、酸化触媒の活性化前に未浄化のままHCが排出されることが防止される。そして、HCトラップ材がHCを放出し始める前に、自己発熱材の発熱によって、酸化触媒を短時間で昇温させることができる。この酸化触媒の昇温に伴う活性化によって、HCが未浄化のまま排出される量が少なくなる。 Therefore, when the exhaust gas temperature is low, it is possible to prevent the HC trap material from being heated by the heat generated by the self-heating material. That is, it is possible to avoid accelerating the release of HC from the HC trap material. Therefore, it is prevented that HC is discharged unpurified before the activation of the oxidation catalyst. Then, the temperature of the oxidation catalyst can be raised in a short time by the heat generated by the self-heating material before the HC trap material starts to release HC. Due to the activation of the oxidation catalyst as the temperature rises, the amount of HC discharged unpurified is reduced.

また、この排気ガス浄化装置によれば、排気ガスの浄化が終了するときに、自己発熱材から酸素を放出させてその自己発熱性を回復させ、この自己発熱性を次の排気ガスの浄化開始まで維持することができる。従って、自己発熱材を排気ガスの浄化に奏効するように繰り返し利用することができる。 Further, according to this exhaust gas purification device, when the purification of the exhaust gas is completed, oxygen is released from the self-heating material to recover the self-heating property, and this self-heating property is started to purify the next exhaust gas. Can be maintained up to. Therefore, the self-heating material can be repeatedly used so as to be effective in purifying the exhaust gas.

また、ここに開示する排気ガス浄化装置は、HCを含有する排気ガスを浄化する装置であって、
上記排気ガスが流れる排気ガス通路に設けられ、上記HCをトラップするHCトラップ材と、
上記排気ガス通路に設けられ、上記HCトラップ材から放出されるHC及び上記排気ガスに含まれるHCを酸化するための酸化触媒と、
上記排気ガス通路に設けられ、上記酸化触媒を加熱するための、酸素を吸蔵するときに自己発熱する自己発熱材と、
上記HCトラップ材がHCのトラップを開始からの該HCトラップ材へのHC流入量を求める手段と、
上記HC流入量が所定値以下であるときに、上記自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を低くすることによって上記自己発熱材の自己発熱を抑制し、上記HC流入量が所定値を超えたら上記酸素濃度を高くすることによって上記自己発熱を生じさせる自己発熱制御手段と、
上記排気ガスの浄化を終了するときに、上記酸素濃度を下げることによって上記自己発熱材から酸素を放出させて、該自己発熱材の自己発熱性を回復させる自己発熱材再生手段と、
上記自己発熱材の雰囲気を次の排気ガスの浄化開始まで酸素濃度が下がった状態に保つことによって上記自己発熱材の自己発熱性を維持する自己発熱性維持手段とを備えていることを特徴とする。
Further, the exhaust gas purification device disclosed herein is a device for purifying exhaust gas containing HC.
An HC trap material that is provided in the exhaust gas passage through which the exhaust gas flows and traps the HC,
An oxidation catalyst provided in the exhaust gas passage for oxidizing the HC released from the HC trap material and the HC contained in the exhaust gas,
A self-heating material provided in the exhaust gas passage and self-heating when oxygen is occluded for heating the oxidation catalyst,
A means for determining the amount of HC inflow into the HC trap material from the start of the HC trap material, and
When the HC inflow amount is equal to or less than a predetermined value, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material is lowered to suppress the self-heating of the self-heating material, and the HC inflow amount exceeds the predetermined value. The self-heating control means that causes the self-heating by increasing the oxygen concentration,
When the purification of the exhaust gas is completed, the self-heating material recycling means for recovering the self-heating property of the self-heating material by releasing oxygen from the self-heating material by lowering the oxygen concentration.
It is characterized by being provided with a self-heating maintenance means for maintaining the self-heating property of the self-heating material by keeping the atmosphere of the self-heating material in a state where the oxygen concentration is lowered until the next start of purification of the exhaust gas. To do.

この排気ガス浄化装置は、HCトラップ材の温度ではなく、HCトラップ材へのHC流入量に基づいて、自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を制御する点が、先に説明した排気ガス浄化装置とは異なる。この酸素濃度を変更制御する閾値である所定値は、例えば、HCトラップ材がHCを放出せずにトラップすることができる量よりも少ないHC量とすることができる。従って、HCトラップ材がHCを放出し始める頃に、酸化触媒を活性状態にすることが容易になり、HCが未浄化のまま排出されることを防止することができる。また、この排気ガス浄化装置によれば、排気ガスの浄化が終了するときに、自己発熱材から酸素を放出させてその自己発熱性を回復させ、この自己発熱性を次の排気ガスの浄化開始まで維持することができる。従って、自己発熱材を排気ガスの浄化に奏効するように繰り返し利用することができる。 The point that this exhaust gas purification device controls the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material based on the amount of HC inflow into the HC trap material, not the temperature of the HC trap material, is the exhaust gas described above. It is different from the purification device. The predetermined value, which is the threshold value for changing and controlling the oxygen concentration, can be, for example, an amount of HC smaller than the amount that the HC trap material can trap without releasing HC. Therefore, it becomes easy to activate the oxidation catalyst by the time the HC trap material starts to release HC, and it is possible to prevent HC from being discharged unpurified. Further, according to this exhaust gas purification device, when the purification of the exhaust gas is completed, oxygen is released from the self-heating material to recover the self-heating property, and this self-heating property is started to purify the next exhaust gas. Can be maintained up to. Therefore, the self-heating material can be repeatedly used so as to be effective in purifying the exhaust gas.

一実施形態では、上記自己発熱材は、Biを含有するCeZr系複合酸化物である。Ceモル比は0.4以上であることが好ましく、Biモル比は0.2以下であることが好ましい。これにより、酸素吸蔵に伴う自己発熱量が大きくなるから、酸化触媒の急速加熱に有利になり、また、比較的低温(300℃以下)での酸素の放出が可能になるから自己発熱材の回復に有利になる。 In one embodiment, the self-heating material is a CeZr-based composite oxide containing Bi. The Ce molar ratio is preferably 0.4 or more, and the Bi molar ratio is preferably 0.2 or less. As a result, the amount of self-heating associated with oxygen occlusion increases, which is advantageous for rapid heating of the oxidation catalyst, and oxygen can be released at a relatively low temperature (300 ° C or lower), so that the self-heating material can be recovered. It will be advantageous to.

一実施形態では、上記自己発熱性維持手段は、上記排気ガス通路に設けられ、該排気ガス通路への外気の侵入を阻止する開閉弁によって構成されている。開閉弁による排気ガス通路への外気の侵入阻止により、自己発熱材の雰囲気を酸素濃度が下がった状態に保つことができる。 In one embodiment, the self-heating maintaining means is provided in the exhaust gas passage and is configured by an on-off valve that prevents outside air from entering the exhaust gas passage. By preventing the intrusion of outside air into the exhaust gas passage by the on-off valve, the atmosphere of the self-heating material can be kept in a state where the oxygen concentration is lowered.

一実施形態では、上記自己発熱材再生手段は、上記自己発熱材の温度に相関する温度に基づいて該自己発熱材の酸素吸蔵量を求め、該酸素吸蔵量を所定値まで低下させるための上記自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度の低減度合及び低減時間を設定する。これにより、自己発熱材の自己発熱性を確実に回復させる上で有利になる。 In one embodiment, the self-heating material regenerating means obtains the oxygen storage amount of the self-heating material based on the temperature correlated with the temperature of the self-heating material, and reduces the oxygen storage amount to a predetermined value. Set the degree of reduction and the reduction time of the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material. This is advantageous in surely recovering the self-heating property of the self-heating material.

ここに開示する排気ガス浄化方法は、排気ガス通路を流れるHCを含有する排気ガスを浄化する方法であって、
上記排気ガス通路に、上記HCをトラップするHCトラップ材と、該HCトラップ材から放出されるHC及び上記排気ガスに含まれるHCを酸化するための酸化触媒と、該酸化触媒を加熱するための、酸素を吸蔵するときに自己発熱する自己発熱材とを配置し、
上記HCトラップ材の温度に相関する温度が、該HCトラップ材がHCの放出を開始する前の所定温度以下であるときに、上記自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を低くすることによって上記自己発熱材の自己発熱を抑制し、
上記HCトラップ材の温度に相関する温度が上記所定温度を超えたときに上記酸素濃度を高くすることによって上記自己発熱材の自己発熱を生じさせ、
上記排気ガスの浄化を終了するときに、上記酸素濃度を下げることによって上記自己発熱材から酸素を放出させ、
上記自己発熱材の雰囲気を次の排気ガスの浄化開始まで酸素濃度が下がった状態に保つことによって上記自己発熱材の自己発熱性を維持することを特徴とする。
The exhaust gas purification method disclosed herein is a method for purifying the exhaust gas containing HC flowing through the exhaust gas passage.
An HC trap material that traps the HC in the exhaust gas passage, an oxidation catalyst for oxidizing the HC released from the HC trap material and HC contained in the exhaust gas, and an oxidation catalyst for heating the oxidation catalyst. Place a self-heating material that self-heats when storing oxygen,
By lowering the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material when the temperature correlated with the temperature of the HC trap material is equal to or lower than the predetermined temperature before the HC trap material starts to release HC. Suppresses the self-heating of the above self-heating material,
When the temperature correlated with the temperature of the HC trap material exceeds the predetermined temperature, the oxygen concentration is increased to cause the self-heating material to generate heat.
When the purification of the exhaust gas is completed, oxygen is released from the self-heating material by lowering the oxygen concentration.
It is characterized in that the self-heating property of the self-heating material is maintained by keeping the atmosphere of the self-heating material in a state where the oxygen concentration is lowered until the next start of purification of the exhaust gas.

これによれば、HCトラップ材がHCを放出し始める頃に、酸化触媒を活性状態にすることが容易になり、HCが未浄化のまま排出されることを防止することができる。また、自己発熱材を排気ガスの浄化に奏効するように繰り返し利用することができる。 According to this, it becomes easy to activate the oxidation catalyst by the time the HC trap material starts to release HC, and it is possible to prevent HC from being discharged unpurified. In addition, the self-heating material can be repeatedly used so as to be effective in purifying the exhaust gas.

本発明によれば、HCトラップ材の温度に相関する温度又はHCトラップ材へのHC流入量に基づいて、自己発熱性を有する自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を制御することによって、自己発熱材の自己発熱の抑制及び自己発熱の発現を行ない、排気ガスの浄化を終了するときに、自己発熱材から酸素を放出させてその自己発熱性を回復させ、次の排気ガスの浄化開始までその自己発熱性を維持するから、HCトラップ材がHCを放出し始める頃に、酸化触媒を活性状態にすることが容易になり、HCが未浄化のまま排出されることを防止することができ、また、自己発熱材を排気ガスの浄化に奏効するように繰り返し利用することができる。 According to the present invention, by controlling the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material having self-heating property based on the temperature correlated with the temperature of the HC trap material or the amount of HC flowing into the HC trap material. When the self-heating material is suppressed and self-heating is generated and the purification of the exhaust gas is completed, oxygen is released from the self-heating material to restore the self-heating property, and the purification of the next exhaust gas is started. Since the self-heating property is maintained until, it becomes easy to activate the oxidation catalyst by the time the HC trap material starts to release HC, and it is possible to prevent the HC from being discharged unpurified. In addition, the self-heating material can be repeatedly used so as to be effective in purifying the exhaust gas.

エンジンの排気ガス浄化装置の全体構成図。Overall configuration diagram of the engine exhaust gas purification device. 自己発熱材の自己発熱に関する制御フロー図。Control flow diagram about self-heating of self-heating material. 自己発熱材のH−TPR試験結果を示すグラフ図。Graph showing the H 2-TPR test results of self-heating material. 自己発熱材の自己発熱による到達温度の経時変化を示すグラフ図。The graph which shows the time-dependent change of the reached temperature by self-heating of self-heating material. 自己発熱材のH−TPR試験結果を示すグラフ図。Graph showing the H 2-TPR test results of self-heating material. 自己発熱材の自己発熱による到達温度を示すグラフ図。The graph which shows the reached temperature by self-heating of self-heating material. 例1のTHC等の経時変化を示すグラフ図。The graph which shows the time-dependent change of THC and the like of Example 1. FIG. 例2のTHC等の経時変化を示すグラフ図。The graph which shows the time-dependent change of THC and the like of Example 2. 例3のTHC等の経時変化を示すグラフ図。The graph which shows the time-dependent change of THC and the like of Example 3. 例1−3のHC浄化率を示すグラフ図。The graph which shows the HC purification rate of Example 1-3. WLTPモードにおける車速の経時変化を示すグラフ図。The graph which shows the time-dependent change of the vehicle speed in the WLTP mode. WLTPモードのエンジン始動時の車速等の経時変化を示すグラフ図。The graph which shows the time-dependent change such as the vehicle speed at the time of starting the engine of the WLTP mode. WLTPモードのエンジン停止時の車速等の経時変化を示すグラフ図。The graph which shows the time-dependent change such as the vehicle speed when the engine is stopped in the WLTP mode.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary and is not intended to limit the invention, its applications or its uses.

<排気ガス浄化装置の概要>
図1に示すように、本実施形態の排気ガス浄化装置は、車両のエンジン1から排出される排気ガスを浄化する。エンジン1の排気ガス通路2には、各々排気ガス浄化装置を構成する、発熱体3、酸化触媒コンバータ4、パティキュレートフィルタ5、SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒6、スリップ触媒7及び排気通路弁(開閉弁)8が排気ガス流れ方向の上流側から順に配置されている。排気ガス浄化装置は、発熱体3に流入する排気ガスの酸素濃度及び排気通路弁8を制御するマイクロコンピュータを利用したコントローラ9を備えている。エンジン1は、ディーゼルエンジン及びガソリンエンジンのいずれであってもよい。
<Overview of exhaust gas purification device>
As shown in FIG. 1, the exhaust gas purifying device of the present embodiment purifies the exhaust gas discharged from the engine 1 of the vehicle. In the exhaust gas passage 2 of the engine 1, a heating element 3, an oxidation catalyst converter 4, a particulate filter 5, an SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst 6, a slip catalyst 7, and an exhaust passage valve (each of which constitutes an exhaust gas purification device) The on-off valve) 8 is arranged in order from the upstream side in the exhaust gas flow direction. The exhaust gas purification device includes a controller 9 using a microcomputer that controls the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the heating element 3 and the exhaust passage valve 8. The engine 1 may be either a diesel engine or a gasoline engine.

発熱体3は、排気ガスの空燃比がリッチの状態で酸素を放出し、リーンの状態で酸素を吸蔵すると共に自己発熱する自己発熱材を備え、この自己発熱材はハニカム担体に担持されている。自己発熱材としては、CeZr系複合酸化物を好ましく採用することができ、特にCeZrBi複合酸化物を採用することが好ましい。CeZrBi複合酸化物は、自己発熱性向上の観点から、Ceモル比が0.3以上0.75以下であることが好ましく、Biモル比は0.1以上0.3以下であることが好ましい。CeZrBi複合酸化物には、触媒金属、例えば、Rhを担持することが好ましい。Rhの担持により、水蒸気改質反応又は水性ガスシフト反応を促進することができ、その反応で得られる水素が自己発熱材の低温還元(酸素を放出させて自己発熱性を回復)を容易にする。また、Rhの担持により、Rh近傍の酸素の活性化によって、低温時でも自己発熱材の酸素吸蔵放出性能が高くなり、自己発熱に有利になる。CeZrBi複合酸化物のRh担持量は0.01質量%以上20質量%以下であることが好ましい。 The exothermic body 3 includes a self-heating material that releases oxygen when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich, occludes oxygen in a lean state, and self-heats, and this self-heating material is supported on a honeycomb carrier. .. As the self-heating material, a CeZr-based composite oxide can be preferably used, and in particular, a CeZrBi composite oxide is preferably used. From the viewpoint of improving self-heating, the CeZrBi composite oxide preferably has a Ce molar ratio of 0.3 or more and 0.75 or less, and a Bi molar ratio of 0.1 or more and 0.3 or less. The CeZrBi composite oxide preferably carries a catalyst metal, for example, Rh. By supporting Rh, a steam reforming reaction or a water-gas shift reaction can be promoted, and hydrogen obtained in the reaction facilitates low-temperature reduction of the self-heating material (releases oxygen to restore self-heating). Further, by supporting Rh, the oxygen storage / release performance of the self-heating material is enhanced even at a low temperature by activating oxygen in the vicinity of Rh, which is advantageous for self-heating. The Rh loading amount of the CeZrBi composite oxide is preferably 0.01% by mass or more and 20% by mass or less.

触媒コンバータ4は、排気ガス中のHCをトラップするHCトラップ材と、HCトラップ材から放出されるHC及び排気ガス中のHC、CO、NOを酸化するための酸化触媒とをハニカム担体に担持させてなる。HCトラップ材としては、ゼオライトを採用することが好ましく、特にβ−ゼオライトの採用が好ましい。酸化触媒としては、例えば、活性アルミナとOSC(Oxygen Storage capacity)材(酸素吸蔵放出材)との混合物にPt及び/又はPdを担持させた触媒を採用することが好ましい。OSC材としては、例えばZrなどの遷移金属や、Ndなどの希土類金属により耐熱性を向上させたCe含有酸化物を好ましく採用することができる。 The catalyst converter 4 supports a honeycomb carrier with an HC trap material that traps HC in the exhaust gas, and an oxidation catalyst for oxidizing HC released from the HC trap material and HC, CO, and NO in the exhaust gas. It becomes. Zeolite is preferably used as the HC trap material, and β-zeolite is particularly preferable. As the oxidation catalyst, for example, it is preferable to use a catalyst in which Pt and / or Pd is supported on a mixture of activated alumina and an OSC (Oxygen Storage capacity) material (oxygen storage capacity material). As the OSC material, for example, a Ce-containing oxide whose heat resistance is improved by a transition metal such as Zr or a rare earth metal such as Nd can be preferably adopted.

HCトラップ材と酸化触媒とは混合してハニカム担体に担持させることができる。また、HCトラップ材と酸化触媒とは、前者が下層となり、後者が上層となるように、或いは、前者が上層となり、後者が下層となるように、ハニカム担体に層状に担持することができる。或いは、HCトラップ材と酸化触媒とは、前者が上流側に位置し、後者がその下流側に位置するように、ハニカム担体にタンデムに担持することができる。 The HC trap material and the oxidation catalyst can be mixed and supported on the honeycomb carrier. Further, the HC trap material and the oxidation catalyst can be supported on the honeycomb carrier in a layered manner so that the former becomes the lower layer and the latter becomes the upper layer, or the former becomes the upper layer and the latter becomes the lower layer. Alternatively, the HC trap material and the oxidation catalyst can be tandemly supported on the honeycomb carrier so that the former is located on the upstream side and the latter is located on the downstream side thereof.

自己発熱材についても、これを触媒コンバータ4と別体にすることなく、触媒コンバータ4のハニカム担体に担持することができる。例えば、自己発熱材が上流側に位置し、その下流側に酸化触媒が位置するように、両者をハニカム担体にタンデムに担持することができる。或いは、自己発熱材が下層となり、酸化触媒が上層となるように、両者をハニカム担体に層状に担持することができる。 The self-heating material can also be supported on the honeycomb carrier of the catalyst converter 4 without being separated from the catalyst converter 4. For example, both can be tandemly supported on the honeycomb carrier so that the self-heating material is located on the upstream side and the oxidation catalyst is located on the downstream side thereof. Alternatively, both can be supported in layers on the honeycomb carrier so that the self-heating material is the lower layer and the oxidation catalyst is the upper layer.

パティキュレートフィルタ5は、排気ガス中に含まれるPM(粒子状物質;Particulate Matter)を捕集・除去する。このフィルタ5は、PMを捕集するフィルタ本体にPM燃焼触媒を担持させてなる。PM燃焼触媒は、フィルタ本体に捕集されたPMの燃焼を促進する。フィルタ本体は、下流端が閉塞された排気ガス流入通路と、上流端が閉塞された排気ガス流出通路が交互に並行に設けられたハニカム構造をなし、排気ガス流入通路に流入した排気ガスが通路隔壁の細孔を通って隣接する排気ガス流出通路に流出するウォールフロータイプである。フィルタ本体は、コージェライト、SiC、Si、サイアロン、AlTiOのような無機多孔質材料から形成される。PM燃焼触媒としては、活性アルミナにPtを担持させた触媒、Zr系複合酸化物とRhドープCe含有Zr系複合酸化物(RhがCe含有Zr系複合酸化物の結晶格子点又は格子点間にRhが配置された化合物)との混合物等を採用することができる。 The particulate filter 5 collects and removes PM (Particulate Matter) contained in the exhaust gas. The filter 5 has a PM combustion catalyst supported on a filter body that collects PM. The PM combustion catalyst promotes the combustion of PM collected in the filter body. The filter body has a honeycomb structure in which an exhaust gas inflow passage with a closed downstream end and an exhaust gas outflow passage with a closed upstream end are provided alternately in parallel, and the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage passes through. It is a wall flow type that flows out to the adjacent exhaust gas outflow passage through the pores of the partition wall. Filter body, cordierite, SiC, Si 3 N 4, sialon, is formed of an inorganic porous material such as ALTIO 3. As the PM combustion catalyst, a catalyst in which Pt is supported on active alumina, a Zr-based composite oxide and a Zr-based composite oxide containing Rh-doped Ce (Rh is between the crystal lattice points or lattice points of the Ce-containing Zr-based composite oxide). A mixture or the like with a compound in which Rh is arranged) can be adopted.

SCR触媒6は、還元剤の存在下、排気ガス中のNOxを還元浄化する。例えば、還元剤となるNHの前駆体として尿素を採用した尿素−SCRを採用することが好ましい。尿素水タンク(図示省略)からSCR触媒6の上流側に供給される。SCR触媒6としては、NHをトラップするゼオライトに、NHを還元剤としてNOxを還元する触媒金属を担持させた触媒成分を採用することが好ましい。NOx還元用の触媒金属としては、Fe、Cu、Ti、V、W等が好ましい。 The SCR catalyst 6 reduces and purifies NOx in the exhaust gas in the presence of a reducing agent. For example, it is preferable to use urea-SCR which uses urea as a precursor of NH 3 as a reducing agent. It is supplied from a urea water tank (not shown) to the upstream side of the SCR catalyst 6. The SCR catalyst 6, the zeolite to trap NH 3, it is preferable to employ a catalyst component obtained by supporting a catalytic metal to reduce NOx and NH 3 as a reducing agent. As the catalyst metal for NOx reduction, Fe, Cu, Ti, V, W and the like are preferable.

スリップ触媒7は、NOxと反応することなくSCR触媒6を通過する(スリップする)NH及びその誘導体をトラップして酸化(浄化)する、すなわち、NH等のスリップを防止する触媒である。スリップ触媒7としては、NHをトラップするゼオライトと、Ptを担持させたアルミナ材と、Ptを担持させたOSC材とをハニカム担体のセル壁に担持させた構成とすることが好ましい。 The slip catalyst 7 is a catalyst that traps and oxidizes (purifies) NH 3 and its derivatives that pass through (slip) the SCR catalyst 6 without reacting with NOx, that is, prevents the NH 3 and the like from slipping. The slip catalyst 7 preferably has a configuration in which a zeolite that traps NH 3 , an alumina material that supports Pt, and an OSC material that supports Pt are supported on the cell wall of the honeycomb carrier.

排気通路弁8は、スリップ触媒7よりも下流側において、排気ガス通路2を開閉する。排気通路弁8は、排気ガス浄化時には開となり、排気ガスの浄化終了から次の排気ガス浄化の開始まで、排気ガス通路2にその下流側から外気が侵入することを阻止するべく閉となる。排気ガスの浄化終了時には、後述の自己発熱材再生手段によって自己発熱材の自己発熱性の回復(自己発熱材からの酸素の放出)が行なわれる。その後、排気通路弁8は、閉となって、排気ガス通路2への外気の侵入をすることにより、自己発熱材の自己発熱性を次の排気ガスの浄化開始まで維持するものであり、自己発熱性維持手段を構成している。 The exhaust passage valve 8 opens and closes the exhaust gas passage 2 on the downstream side of the slip catalyst 7. The exhaust gas passage valve 8 is opened at the time of exhaust gas purification, and is closed to prevent outside air from entering the exhaust gas passage 2 from the downstream side from the end of exhaust gas purification to the start of the next exhaust gas purification. At the end of purification of the exhaust gas, the self-heating property of the self-heating material is restored (release of oxygen from the self-heating material) by the self-heating material recycling means described later. After that, the exhaust passage valve 8 is closed to allow outside air to enter the exhaust gas passage 2 to maintain the self-heating property of the self-heating material until the start of purification of the next exhaust gas. It constitutes a means for maintaining heat generation.

<コントローラについて>
本実施形態のコントローラ9は、エンジン1の空燃比A/Fを制御することによって自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を制御する。その酸素濃度は触媒コンバータ4のHCトラップ材の温度に相関する温度(以下、単に「触媒温度」という。)に基づいて制御される。本実施形態では、触媒温度として、発熱体3に流入する排気ガスの温度が採用され、温度センサ11によって検出される。その温度センサ11は発熱体3よりも上流側の排気ガス通路2に設けられている。この温度センサ11は、自己発熱材の温度に相関する温度(以下、「自己発熱材相関温度」という。)を検出するセンサでもある。
<About the controller>
The controller 9 of the present embodiment controls the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material by controlling the air-fuel ratio A / F of the engine 1. The oxygen concentration is controlled based on a temperature that correlates with the temperature of the HC trap material of the catalyst converter 4 (hereinafter, simply referred to as “catalyst temperature”). In the present embodiment, the temperature of the exhaust gas flowing into the heating element 3 is adopted as the catalyst temperature, and is detected by the temperature sensor 11. The temperature sensor 11 is provided in the exhaust gas passage 2 on the upstream side of the heating element 3. The temperature sensor 11 is also a sensor that detects a temperature that correlates with the temperature of the self-heating material (hereinafter, referred to as "self-heating material correlation temperature").

−自己発熱制御−
β−ゼオライトを利用したHCトラップ材は、その温度が120℃前後になると、トラップしていたHCを放出し始める。一方、酸化触媒のHC浄化に関するライトオフ温度(浄化率が50%に達する温度)は一般に200℃前後である。従って、エンジン1を始動し、HCトラップ材が排気ガスの熱による温度上昇に伴ってHCを放出し始めても、酸化触媒がライトオフしていなければ、HCの浄化が進まないため、HCの多くが浄化されることなく排出されてしまう。
-Self-heating control-
The HC trap material using β-zeolite begins to release the trapped HC when the temperature reaches around 120 ° C. On the other hand, the light-off temperature (temperature at which the purification rate reaches 50%) related to HC purification of the oxidation catalyst is generally around 200 ° C. Therefore, even if the engine 1 is started and the HC trap material starts to release HC as the temperature rises due to the heat of the exhaust gas, if the oxidation catalyst is not lighted off, the purification of HC does not proceed, so that most of HC Is discharged without being purified.

そこで、本実施形態では、HCトラップ材が実質的にHCの放出を開始するようになる前の温度を上記酸素濃度を変更制御する温度閾値(所定温度)として、A/F制御により、自己発熱材を酸素の吸蔵によって発熱させ、酸化触媒の温度を急速上昇させるようにしている。 Therefore, in the present embodiment, the temperature before the HC trap material substantially starts to release HC is set as the temperature threshold value (predetermined temperature) for changing and controlling the oxygen concentration, and self-heating is performed by A / F control. The material is heated by the occlusion of oxygen so that the temperature of the oxidation catalyst rises rapidly.

すなわち、コントローラ9は、エンジンの運転状態に応じてA/Fを制御する一方、温度センサ11によって検出される触媒温度が第1温度T1以下であるときは、自己発熱性を有する自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度が1質量%未満となるように、A/Fをリッチ側に補正する。この場合、自己発熱材は、排気ガスの酸素濃度が低いために、酸素を実質的に吸蔵することがなく、よって、その自己発熱が抑制される。すなわち、自己発熱性が維持される。 That is, the controller 9 controls the A / F according to the operating state of the engine, and when the catalyst temperature detected by the temperature sensor 11 is equal to or lower than the first temperature T1, the self-heating material has self-heating property. The A / F is corrected to the rich side so that the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is less than 1% by mass. In this case, since the self-heating material has a low oxygen concentration in the exhaust gas, it does not substantially occlude oxygen, and thus its self-heating is suppressed. That is, self-heating is maintained.

そうして、触媒温度が第2温度T2(所定温度)を超えると、自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度が10質量%となるように、A/Fをリーン側に所定時間(例えば、数秒間)補正する。このA/Fのリーン側への補正によって、自己発熱材に酸素が供給される。その結果、自己発熱材は酸素を吸蔵して発熱し、その熱によって酸化触媒は温度が急速上昇して、HCトラップ材から放出されるHCを酸化浄化することができる状態になる(触媒の活性化)。 Then, when the catalyst temperature exceeds the second temperature T2 (predetermined temperature), the A / F is set to the lean side for a predetermined time (for example, so that the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material becomes 10% by mass). , For a few seconds) Correct. Oxygen is supplied to the self-heating material by the correction to the lean side of the A / F. As a result, the self-heating material occludes oxygen and generates heat, and the temperature of the oxidation catalyst rises rapidly due to the heat, and the HC released from the HC trap material can be oxidized and purified (catalyst activity). ).

ここに、第1温度T1は、エンジン1が冷間始動されたときのように、自己発熱材を酸化触媒の急速昇温に利用するために、自己発熱材の自己発熱性を酸化触媒が第2温度Tになるまで維持すべきか、すなわち、A/Fをリッチ側に補正すべきか否かを判定するための温度閾値である。従って、T1<T2である。 Here, at the first temperature T1, in order to utilize the self-heating material for the rapid temperature rise of the oxidation catalyst as in the case where the engine 1 is cold-started, the oxidation catalyst sets the self-heating property of the self-heating material. It is a temperature threshold for determining whether the temperature should be maintained until the temperature reaches T, that is, whether the A / F should be corrected to the rich side. Therefore, T1 <T2.

なお、A/Fのリーン側への補正は、上記の時間制御で終了させるのではなく、酸化触媒の温度が上記ライトオフ温度を超えた時点で終了するようにしてもよい。 The correction of the A / F to the lean side may not be terminated by the above time control, but may be terminated when the temperature of the oxidation catalyst exceeds the light-off temperature.

上述のコントローラ9による上述のA/F制御は、触媒温度が第2温度T2以下であるときに自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を低くすることによって自己発熱材の自己発熱を抑制し、触媒温度が第2温度T2を超えたときに上記酸素濃度を高くすることによって上記自己発熱を生じさせる自己発熱制御手段を構成している。 The above-mentioned A / F control by the above-mentioned controller 9 suppresses the self-heating of the self-heating material by lowering the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material when the catalyst temperature is the second temperature T2 or less. It constitutes a self-heating control means that causes the self-heating by increasing the oxygen concentration when the catalyst temperature exceeds the second temperature T2.

ここに、上記A/Fは、触媒温度に代えて、自己発熱材が自己発熱性を有する状態において、HCトラップ材がHCのトラップを開始してからの、該HCトラップ材へのHC流入量に基づいて制御することもできる。 Here, the A / F is the amount of HC inflow into the HC trap material after the HC trap material starts trapping HC in a state where the self-heating material has self-heating property instead of the catalyst temperature. It can also be controlled based on.

その場合、コントローラ9は、上記HC流入量が所定値以下であるときに、自己発熱性を有する自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度が1質量%未満となるように、A/Fのリッチ側への補正を行なう。従って、自己発熱材は、排気ガスの酸素濃度が低いために、酸素を実質的に吸蔵することがなく、よって、その自己発熱が抑制される。すなわち、自己発熱性が維持される。 In that case, the controller 9 adjusts the A / F so that the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material having the self-heating property becomes less than 1% by mass when the HC inflow amount is equal to or less than a predetermined value. Make corrections to the rich side. Therefore, since the self-heating material has a low oxygen concentration in the exhaust gas, it does not substantially occlude oxygen, and thus its self-heating is suppressed. That is, self-heating is maintained.

そうして、上記HC流入量が当該所定値を超えると、自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度が10質量%となるように、A/Fをリーン側に所定時間(例えば、数秒間)補正する。このA/Fのリーン側への補正によって、自己発熱材に酸素が供給される。その結果、自己発熱材は酸素を吸蔵して発熱し、その熱によって酸化触媒は温度が急速上昇して、HCトラップ材から放出されるHCを酸化浄化することができる状態になる(触媒の活性化)。 Then, when the HC inflow amount exceeds the predetermined value, the A / F is set to the lean side for a predetermined time (for example, several seconds) so that the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material becomes 10% by mass. )to correct. Oxygen is supplied to the self-heating material by the correction to the lean side of the A / F. As a result, the self-heating material occludes oxygen and generates heat, and the temperature of the oxidation catalyst rises rapidly due to the heat, and the HC released from the HC trap material can be oxidized and purified (catalyst activity). ).

上記HC流入量は、エンジン1の運転開始から運転履歴に基づいて検出することができる。上記HC流入量に係る上記所定値は、HCトラップ材がHCを放出せずにトラップし得る量よりも少ないHC量とすることができる。HCトラップ材のHCトラップ量は、HCトラップ材の温度に依存する。そこで、触媒温度からHCトラップ材がトラップし得るHC量を求め、そのHC量よりも所定量少ないHC量を上記HC流入量に係る所定値とすればよい。 The HC inflow amount can be detected based on the operation history from the start of operation of the engine 1. The predetermined value related to the HC inflow amount can be a smaller amount of HC than the amount that the HC trap material can trap without releasing HC. The amount of HC trap in the HC trap material depends on the temperature of the HC trap material. Therefore, the amount of HC that can be trapped by the HC trap material may be obtained from the catalyst temperature, and the amount of HC that is a predetermined amount smaller than the amount of HC may be set as a predetermined value related to the amount of inflow of HC.

−自己発熱材の再生−
ところで、自己発熱材を発熱させるためには、自己発熱材が還元状態(酸素を吸蔵し得る状態)であることが必要になる。しかし、自己発熱材は、自己発熱後は酸素を吸蔵した状態にある。従って、そのままでは、自己発熱材は、酸素の吸蔵による自己発熱を行なうことができない。そこで、本実施形態では、排気ガスの浄化を終了するときに、次のエンジン1の運転時の排気ガスの浄化のために、自己発熱材の自己発熱性を回復させる再生を行なう。
-Regeneration of self-heating material-
By the way, in order to generate heat of the self-heating material, it is necessary that the self-heating material is in a reduced state (a state in which oxygen can be occluded). However, the self-heating material is in a state of occluding oxygen after self-heating. Therefore, as it is, the self-heating material cannot perform self-heating by occlusion of oxygen. Therefore, in the present embodiment, when the purification of the exhaust gas is completed, the self-heating material is regenerated to recover the self-heating property in order to purify the exhaust gas during the next operation of the engine 1.

すなわち、コントローラ9は、車速センサ12で得られる車速(車両の現状速度)とその減速度に基づいて、エンジン1の停止、及び停止までの時間を予測する。すなわち、車速が所定値以下で且つ減速度が所定値以上であるときに、エンジン1が停止すると予測し、その車速と減速度に基づいてエンジン停止までの時間を予測する。ここに、自己発熱材の自己発熱性は、自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を所定値以下にして、自己発熱材から酸素を放出させることによって回復させる。一方、自己発熱材からの酸素の放出は自己発熱材が所定温度以上であるときに可能となる。 That is, the controller 9 predicts the stop of the engine 1 and the time until the stop based on the vehicle speed (current speed of the vehicle) obtained by the vehicle speed sensor 12 and its deceleration. That is, when the vehicle speed is equal to or less than a predetermined value and the deceleration is equal to or more than a predetermined value, the engine 1 is predicted to stop, and the time until the engine is stopped is predicted based on the vehicle speed and the deceleration. Here, the self-heating property of the self-heating material is restored by setting the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material to a predetermined value or less and releasing oxygen from the self-heating material. On the other hand, oxygen can be released from the self-heating material when the self-heating material is at a predetermined temperature or higher.

そこで、コントローラ9は、エンジン1の停止を予測したときは、自己発熱材相関温度と排気ガス流量に基づいて、自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を所定値以下にしたときの、自己発熱材の自己発熱性を回復させるために必要な時間を推定する。 Therefore, when the controller 9 predicts that the engine 1 will stop, the controller 9 self when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material is set to a predetermined value or less based on the self-heating material correlation temperature and the exhaust gas flow rate. Estimate the time required to restore the self-heating of the exothermic material.

具体的には、自己発熱材の酸素吸蔵量は温度に依存するから、自己発熱材相関温度を温度センサ11によって検出し、その温度に基づいて自己発熱材の酸素吸蔵量を推定する。そして、この酸素吸蔵量と排気ガス流量に基づいて、自己発熱材の酸素吸蔵量を所定値まで低下させる(自己発熱性を回復させる)ために必要な、自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度の低減度合と低減時間を設定する。つまり、自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を所定値以下にしたときの、自己発熱材の自己発熱性を回復させるために必要な時間を設定する。排気ガス流量は、エンジン1の燃料噴射量等に基づいて推定することができるが、流量センサを設けて実測することもできる。 Specifically, since the oxygen storage amount of the self-heating material depends on the temperature, the self-heating material correlation temperature is detected by the temperature sensor 11, and the oxygen storage amount of the self-heating material is estimated based on the temperature. Then, based on the oxygen storage amount and the exhaust gas flow rate, the oxygen of the exhaust gas flowing into the self-heating material, which is necessary for reducing the oxygen storage amount of the self-heating material to a predetermined value (restoring the self-heating property), is performed. Set the degree of concentration reduction and the reduction time. That is, the time required to recover the self-heating property of the self-heating material when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material is set to a predetermined value or less is set. The exhaust gas flow rate can be estimated based on the fuel injection amount of the engine 1, etc., but it can also be measured by providing a flow rate sensor.

コントローラ9は、エンジン1の停止までの時間が自己発熱性の回復に必要な時間以上であり、且つ自己発熱材の温度が所定温度以上であるときに、A/Fをリッチ側に補正して、自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を1質量%未満にする。そうして、エンジン1の停止と同時に、排気通路弁8を次のエンジン運転開始まで閉とする。この排気通路弁8の閉止により、自己発熱材は、外気に晒されることが避けられるため、自己発熱性が維持される。 The controller 9 corrects the A / F to the rich side when the time until the engine 1 is stopped is longer than the time required for recovery of the self-heating property and the temperature of the self-heating material is equal to or higher than the predetermined temperature. , The oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material is set to less than 1% by mass. Then, at the same time as the engine 1 is stopped, the exhaust passage valve 8 is closed until the next engine operation is started. By closing the exhaust passage valve 8, the self-heating material is prevented from being exposed to the outside air, so that the self-heating property is maintained.

コントローラ9によるエンジン停止時の上記A/F制御が、排気ガスの浄化を終了するときに、自己発熱材に流入する酸素濃度を下げることによって自己発熱材の自己発熱性を回復させる自己発熱材再生手段を構成している。上記排気通路弁8及びコントローラ9による排気通路弁8の閉止制御が、自己発熱材の雰囲気を次の排気ガスの浄化開始まで酸素濃度が下がった状態に保つことによって自己発熱材の自己発熱性を維持する自己発熱性維持手段を構成している。 The self-heating material regeneration that restores the self-heating property of the self-heating material by lowering the oxygen concentration flowing into the self-heating material when the above A / F control when the engine is stopped by the controller 9 finishes the purification of the exhaust gas. It constitutes the means. The closing control of the exhaust passage valve 8 by the exhaust passage valve 8 and the controller 9 keeps the atmosphere of the self-heating material in a state where the oxygen concentration is lowered until the next start of purification of the exhaust gas, thereby improving the self-heating property of the self-heating material. It constitutes a self-exothermic maintenance means for maintaining.

<コントローラ9による制御の流れ>
図2に示すように、スタート後のステップS1においてエンジン運転中か否かが判断され、エンジン運転中であれば、ステップS2に進んで排気通路弁8が開とされ、エンジン運転状態に応じたA/F制御が行なわれる(ステップS3)。続くステップS4において、触媒温度が第1温度T1以下であるか判断され、第1温度以下であれば、A/Fがリッチ側に補正される(ステップS5)。これにより、自己発熱材への酸素の吸蔵が抑えられ、従って、自己発熱材は自己発熱性を維持することになる。
<Control flow by controller 9>
As shown in FIG. 2, it is determined in step S1 after the start whether or not the engine is running, and if the engine is running, the process proceeds to step S2 to open the exhaust passage valve 8 according to the engine operating state. A / F control is performed (step S3). In the following step S4, it is determined whether the catalyst temperature is the first temperature T1 or less, and if it is the first temperature or less, the A / F is corrected to the rich side (step S5). As a result, the occlusion of oxygen in the self-heating material is suppressed, and therefore the self-heating material maintains the self-heating property.

続くステップS6において、触媒温度が第2温度T2を超えたか否かが判断され、超えていれば、A/Fがリーン側に補正される(ステップS7)。これにより、自己発熱材は酸素の吸蔵を開始して自己発熱する。その結果、酸化触媒の温度が急速に上昇し、HCトラップ材から放出されるHC、排気ガス中のHC、CO及びNOを酸化浄化することができるようになる。 In the following step S6, it is determined whether or not the catalyst temperature exceeds the second temperature T2, and if it exceeds, the A / F is corrected to the lean side (step S7). As a result, the self-heating material starts to store oxygen and self-heats. As a result, the temperature of the oxidation catalyst rises rapidly, and HC, HC, CO and NO in the exhaust gas released from the HC trap material can be oxidatively purified.

ここに、ステップS4において、触媒温度が第1温度T1以下ではないと判断されたときは、ステップ6に進まず、ステップ8に進む。すなわち、A/Fがリッチ側に補正されて自己発熱材が自己発熱性を維持しているときのみ、触媒温度が第2温度T2を超えたときにA/Fのリーン補正がなされる。 Here, when it is determined in step S4 that the catalyst temperature is not equal to or lower than the first temperature T1, the process proceeds to step 8 without proceeding to step 6. That is, only when the A / F is corrected to the rich side and the self-heating material maintains the self-heating property, the lean correction of the A / F is performed when the catalyst temperature exceeds the second temperature T2.

ステップ8では、車速とその減速度に基づいて、エンジン停止が予測されるか否か判断される。エンジンの停止が予測されるときは、自己発熱材は酸素の放出が可能(所定温度以上)であり、エンジン停止までに酸素の放出に必要な時間があるときに、A/Fがリッチ側に補正される(ステップS9〜S11)。すなわち、エンジンの停止が予測されても、自己発熱材の温度が低く酸素を放出できないとき、或いは酸素放出に必要な時間を確保できないときは、A/Fのリッチ側への補正は行なわれない。燃費悪化を避けるためである。 In step 8, it is determined whether or not the engine stop is predicted based on the vehicle speed and its deceleration. When the engine is expected to stop, the self-heating material can release oxygen (above the specified temperature), and when there is time required to release oxygen before the engine stops, the A / F is on the rich side. It is corrected (steps S9 to S11). That is, even if the engine is predicted to stop, if the temperature of the self-heating material is too low to release oxygen, or if the time required for oxygen release cannot be secured, the correction to the rich side of the A / F is not performed. .. This is to avoid deterioration of fuel efficiency.

ステップS11でのA/Fのリッチ側への補正により、自己発熱材から酸素が放出され、自己発熱材の自己発熱性が回復する。続くステップS12でエンジンの停止が判断されると、排気通路弁8が閉となり、自己発熱材の自己発熱性が維持される。 By correcting the A / F to the rich side in step S11, oxygen is released from the self-heating material, and the self-heating property of the self-heating material is restored. When it is determined that the engine is stopped in the following step S12, the exhaust passage valve 8 is closed, and the self-heating property of the self-heating material is maintained.

<自己発熱材について>
自己発熱材として、Ce、Zr及びBiのモル比が異なる複数のRh担持CeZrBi複合酸化物を準備し、さらに、Biを含有しないRh担持CeZr複合酸化物を準備して、各々のTPR(昇温反応法)による低温還元性及び発熱量の評価を行なった。
<About self-heating material>
As a self-heating material, a plurality of Rh-supported CeZrBi composite oxides having different molar ratios of Ce, Zr and Bi are prepared, and further, a Rh-supported CeZr composite oxide containing no Bi is prepared, and each TPR (temperature rise) is prepared. The low temperature reducing property and the exothermic amount were evaluated by the reaction method).

図3はCe/Zrモル比が還元剤としてのH消費量に及ぼす影響をみたものである。同図によれば、Rh担持CeZrBi複合酸化物は、Ce/Zrモル比が1以上であるときに、400℃以下で還元可能(酸素放出可能)であることがわかる。 FIG. 3 shows the effect of the Ce / Zr molar ratio on the consumption of H 2 as a reducing agent. According to the figure, it can be seen that the Rh-supported CeZrBi composite oxide can be reduced (oxygen can be released) at 400 ° C. or lower when the Ce / Zr molar ratio is 1 or more.

図4はCe/Zrモル比が発熱量に及ぼす影響をみたものである。同図によれば、Rh担持CeZrBi複合酸化物は、Ce/Zrモル比が4以上であるときに、発熱量が大きいことがわかる。 FIG. 4 shows the effect of the Ce / Zr molar ratio on the calorific value. According to the figure, it can be seen that the Rh-supported CeZrBi composite oxide has a large calorific value when the Ce / Zr molar ratio is 4 or more.

図5はBiのモル比がH消費量に及ぼす影響をみたものである。同図によれば、Rh担持CeZrBi複合酸化物は、Biモル比が0.2以下であるときに、400℃以下で還元可能(酸素放出可能)であることがわかる。 FIG. 5 shows the effect of the molar ratio of Bi on H 2 consumption. According to the figure, it can be seen that the Rh-supported CeZrBi composite oxide can be reduced (oxygen can be released) at 400 ° C. or lower when the Bi molar ratio is 0.2 or less.

図6はBiのモル比が発熱量に及ぼす影響をみたものである。同図によれば、Rh担持CeZrBi複合酸化物は、Biモル比が0.2以下であるときに、発熱量が大きいことがわかる。 FIG. 6 shows the effect of the molar ratio of Bi on the calorific value. According to the figure, it can be seen that the Rh-supported CeZrBi composite oxide has a large calorific value when the Bi molar ratio is 0.2 or less.

図3〜図6から、自己発熱材としては、発熱性及び低温還元性の観点から、Ceモル比が0.3以上0.75以下であり、Biモル比が0.1以上0.3以下であるRh担持CeZrBi複合酸化物を採用することが好ましく、Ceモル比は0.4以上0.75以下とすること、Biモル比は0.1以上0.2以下とすることがさらに好ましいということができる。 From FIGS. 3 to 6, the self-heating material has a Ce molar ratio of 0.3 or more and 0.75 or less and a Bi molar ratio of 0.1 or more and 0.3 or less from the viewpoint of heat generation and low temperature reducing property. It is preferable to use the Rh-supported CeZrBi composite oxide, which is more preferably 0.4 or more and 0.75 or less in Ce molar ratio, and more preferably 0.1 or more and 0.2 or less in Bi molar ratio. be able to.

<リグテスト>
HCトラップ材及び酸化触媒を組み合わせた供試材(自己発熱材なし供試材)と、自己発熱材、HCトラップ材及び酸化触媒を組み合わせた供試材(自己発熱材あり供試材)を準備した。自己発熱材としては、Rh担持Ce0.64Zr0.16Bi0.20を用いた。各供試材を模擬排気ガス流通反応装置にセットし、1000ppmCのHCを含有する模擬排気ガスを、ガス温度100℃で120秒流通させ、しかる後、そのガス温度を30℃/分の速度で上昇させたときの、供試材を流出する排気ガスの温度(出ガス温度)及びトータルのHC濃度(THC)を測定した。
<Rig test>
Prepare a test material that combines an HC trap material and an oxidation catalyst (a test material without a self-heating material) and a test material that combines a self-heating material, an HC trap material, and an oxidation catalyst (a test material with a self-heating material). did. As the self-heating material, Rh-supported Ce 0.64 Zr 0.16 Bi 0.20 O 2 was used. Each test material is set in a simulated exhaust gas flow reactor, and a simulated exhaust gas containing 1000 ppmC of HC is circulated at a gas temperature of 100 ° C. for 120 seconds, and then the gas temperature is adjusted at a rate of 30 ° C./min. The temperature of the exhaust gas flowing out of the test material (exhaust gas temperature) and the total HC concentration (THC) when the temperature was raised were measured.

図7は、自己発熱材なし供試材において、模擬排気ガスのO濃度をテスト当初から終了まで10質量%としたケース(例1)の結果を示す。模擬排気ガスの流通を開始した初期はTHCが流入HC濃度よりも低いから、HCがHCトラップ材にトラップされていることがわかる。暫くすると、THCが漸次大きくなっていき、テスト開始から250秒経過時点で流入HC濃度よりも大きくなり、350秒経過時点でTHCがピークになっている。その後、THCが低下しているが、これは、酸化触媒が活性になってHCが浄化されていることを示している。 Figure 7 shows in no test materials self-heating material, the results of the cases was 10 wt% to finish the O 2 concentration of the simulated exhaust gas from the test beginning (Example 1). Since THC is lower than the inflow HC concentration at the initial stage when the simulated exhaust gas distribution is started, it can be seen that HC is trapped in the HC trap material. After a while, THC gradually increased and became higher than the inflow HC concentration 250 seconds after the start of the test, and THC peaked at 350 seconds. After that, THC decreased, which indicates that the oxidation catalyst was activated and HC was purified.

図8は自己発熱材あり供試材において、模擬排気ガスのO濃度をテスト当初から終了まで10質量%としたケース(例2)の結果を示す。このケースでは、自己発熱材の自己発熱により、テスト開始直後に出ガス温度が立ち上っている。THCがテスト開始直後に立ち上がっているのは、HCトラップ材が自己発熱材の自己発熱によって加熱されたことによると認められる。また、自己発熱材なし供試材のケース(例1)に比べて、THCのピークが低くなっているのは、酸化触媒の活性化が早まった結果と認められる。 Figure 8 shows the results of the test materials have self-heating material, the case was 10 mass% to the end of the O 2 concentration of the simulated exhaust gas from the test beginning (Example 2). In this case, due to the self-heating of the self-heating material, the exhaust gas temperature rises immediately after the start of the test. It is recognized that THC started up immediately after the start of the test because the HC trap material was heated by the self-heating of the self-heating material. Further, it is recognized that the lower THC peak as compared with the case of the test material without the self-heating material (Example 1) is a result of the earlier activation of the oxidation catalyst.

図9は、自己発熱材あり供試材において、模擬排気ガスのO濃度をテスト開始から120秒間は0質量%とし、その後、当該O濃度を10質量%にしたケース(例3)の結果を示す。図8の例2は、自己発熱材ありにおいて、模擬排気ガスのO濃度をテスト当初から10質量%としたリーンスタートのケースであるが、図9の例3は、自己発熱材ありにおいて、模擬排気ガスのO濃度をテスト当初は0質量%としたリッチスタートのケースである。 FIG. 9 shows a case (Example 3) in which the O 2 concentration of the simulated exhaust gas was set to 0% by mass for 120 seconds from the start of the test and then the O 2 concentration was set to 10% by mass in the test material with the self-heating material. The result is shown. Example 2 of FIG 8, in the treasury heat generating material, is a lean start cases the O 2 concentration from the test beginning and 10 wt% of the simulated exhaust gas, Example 3 of FIG. 9, in the treasury heat generating material, This is a rich start case in which the O 2 concentration of the simulated exhaust gas was set to 0% by mass at the beginning of the test.

図9のリッチスタートのケース(例3)では、O濃度を0質量%から10質量%に切り換えた時点で出ガス温度が立ち上り、THCも同時に一瞬立ち上がっている。これは、自己発熱材の自己発熱の影響であると認められる。その後、THCが上昇しているが、そのピーク高さは図8のリーンスタートのケース(例2)よりも格段に低い。これは、上記O濃度の切り換え直後から、自己発熱材の自己発熱によって酸化触媒が急速に加熱され、速やかに活性温度に達したことによると認められる。すなわち、HCトラップ材から放出されるHCが酸化触媒によって効率良く浄化された結果である。 In the case of the rich start (Example 3) of FIG. 9, the exhaust gas temperature rises when the O 2 concentration is switched from 0% by mass to 10% by mass, and THC also rises for a moment at the same time. This is recognized as the effect of the self-heating of the self-heating material. After that, THC increased, but its peak height was much lower than that of the lean start case (Example 2) in FIG. It is recognized that this is because the oxidation catalyst was rapidly heated by the self-heating of the self-heating material immediately after the switching of the O 2 concentration and quickly reached the active temperature. That is, it is the result of efficiently purifying the HC released from the HC trap material by the oxidation catalyst.

図10に例1〜例3の低温域(100℃〜300℃)の平均HC浄化率を示すように、例2(自己発熱材ありでリーンスタート)では、自己発熱材なし(例1)に比べてHC浄化率が高くなっているが、例3(自己発熱材ありでリッチスタート)では、リーンスタートの例2よりも、HC浄化率がさらに高くなっている。これから、自己発熱材の自己発熱性をリッチスタートによって暫く維持し、その後に排気ガスの空熱比をリ−ンに切り換えることが、HC浄化率の向上に有効であることがわかる。 As shown in FIG. 10 showing the average HC purification rate in the low temperature range (100 ° C. to 300 ° C.) of Examples 1 to 3, in Example 2 (with self-heating material and lean start), without self-heating material (Example 1). The HC purification rate is higher than that in Example 3, but in Example 3 (rich start with self-heating material), the HC purification rate is even higher than in Example 2 of lean start. From this, it can be seen that maintaining the self-heating property of the self-heating material for a while by rich start and then switching the air-heat ratio of the exhaust gas to lean is effective in improving the HC purification rate.

<WLTPモードでの制御タイムチャート>
図11はWLTPモードにおける車速変化を示す。図12は、WLTPモードにおけるエンジン始動時の、車速、入ガス温度(酸化触媒に流入する排気ガス温度)、触媒温度(酸化触媒の温度)、エンジンのA/F、EGR率及びTHC各々の変化を示す。
<Control time chart in WLTP mode>
FIG. 11 shows a change in vehicle speed in the WLTP mode. FIG. 12 shows changes in vehicle speed, gas input temperature (exhaust gas temperature flowing into the oxidation catalyst), catalyst temperature (oxidation catalyst temperature), engine A / F, EGR rate, and THC when the engine is started in the WLTP mode. Is shown.

エンジン始動後、入ガス温度が徐々に高くなっていき、車速の立上りに略同期して入ガス温度が立ち上がっている(上昇度が大きくなっている)。これに対して、触媒温度は入ガス温度の立ち上がりに遅れて立ち上がっている。触媒温度の立ち上がりに伴って、HCトラップ材の温度も立ち上がって高くなっていき、それに伴って、HCが放出し始めることになる。しかし、触媒温度は未だ低いため、放出されるHCが浄化されない。 After the engine is started, the gas input temperature gradually rises, and the gas input temperature rises almost in synchronization with the rise of the vehicle speed (the degree of rise is increasing). On the other hand, the catalyst temperature rises after the rise of the incoming gas temperature. As the catalyst temperature rises, the temperature of the HC trap material also rises and rises, and along with this, HC begins to be released. However, since the catalyst temperature is still low, the released HC is not purified.

本実施形態では、HCトラップ材の温度が所定温度(HCの放出が始まる前の温度)に上昇するまでは、A/Fを破線で示すように理論空燃比(14.7)よりも低くなるようにリッチ側に補正して(排気ガスの酸素濃度を低くして)、自己発熱材の自己発熱を抑制する。その後、A/Fを破線で示すように理論空燃比よりも高くなるようにリーン側に補正して(排気ガスの酸素濃度を高めて)、自己発熱材を酸素の吸蔵によって一気に発熱させる。これにより、触媒温度が破線で示すように急速に上昇し、HCトラップ材がHCを放出し始める頃には、酸化触媒が活性を呈するようになる。その結果、HCトラップ材から放出されるHCが酸化触媒によって浄化され、HCが未浄化のまま排出されることが抑えられる。 In the present embodiment, the A / F becomes lower than the stoichiometric air-fuel ratio (14.7) as shown by the broken line until the temperature of the HC trap material rises to a predetermined temperature (the temperature before the release of HC starts). The self-heating of the self-heating material is suppressed by correcting to the rich side (lowering the oxygen concentration of the exhaust gas). After that, the A / F is corrected to the lean side (increasing the oxygen concentration of the exhaust gas) so as to be higher than the stoichiometric air-fuel ratio as shown by the broken line, and the self-heating material is heated at once by occlusion of oxygen. As a result, the catalyst temperature rises rapidly as shown by the broken line, and by the time the HC trap material begins to release HC, the oxidation catalyst becomes active. As a result, the HC released from the HC trap material is purified by the oxidation catalyst, and the HC is suppressed from being discharged unpurified.

ここに、本実施形態では、自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度をエンジンのA/Fの制御によって変化させているが、図12に示すように、HCトラップ材の温度が所定温度(HCの放出が始まる前の温度)に上昇するまでEGR率を50%よりも高くし(ヘビーEGR)、その後にEGR率を低下させることで、自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を変えるようにすることもできる。或いは、A/F制御とEGR率の制御によって当該酸素濃度を変化させるようにしてもよい。 Here, in the present embodiment, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material is changed by controlling the A / F of the engine, but as shown in FIG. 12, the temperature of the HC trap material is a predetermined temperature ( The oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material is changed by increasing the EGR rate to more than 50% (heavy EGR) until it rises to the temperature before the release of HC) and then lowering the EGR rate. You can also do it. Alternatively, the oxygen concentration may be changed by A / F control and EGR rate control.

図13は、WLTPモードにおけるエンジン停止時の、車速、入ガス温度(酸化触媒に流入する排気ガス温度)、触媒温度(酸化触媒の温度)、エンジンのA/F、EGR率及びTHC各々の変化を示す。 FIG. 13 shows changes in vehicle speed, input gas temperature (exhaust gas temperature flowing into the oxidation catalyst), catalyst temperature (oxidation catalyst temperature), engine A / F, EGR rate, and THC when the engine is stopped in the WLTP mode. Is shown.

本実施形態では、車速とその減速度によってエンジンの停止を監視し、車速が所定値以下になり且つ減速度が所定値以上になった時点でエンジンの停止及びその停止までの時間を予測する。エンジン停止が予測されたときは、その時点において、自己発熱材の温度が所定温度以上(その吸蔵している酸素の放出が可能)であり、エンジン停止までに酸素の放出に必要な時間があるときに、A/Fを破線で示すように理論空燃比(14.7)よりも低くなるようにリッチ側に補正して(排気ガスの酸素濃度を低くして)、自己発熱材の自己発熱性を回復させる。すなわち、自己発熱材から酸素を放出させる。エンジン停止後に直ちに排気通路弁8を閉止する。 In the present embodiment, the engine stop is monitored by the vehicle speed and its deceleration, and when the vehicle speed becomes equal to or less than a predetermined value and the deceleration becomes equal to or more than a predetermined value, the engine stops and the time until the stop is predicted. When the engine is predicted to stop, the temperature of the self-heating material is above the specified temperature (the stored oxygen can be released) at that time, and there is time required to release oxygen before the engine is stopped. Occasionally, the A / F is corrected to the rich side (lower the oxygen concentration of the exhaust gas) so that it is lower than the stoichiometric air-fuel ratio (14.7) as shown by the broken line, and the self-heating material is self-heated. Restore sex. That is, oxygen is released from the self-heating material. Immediately after the engine is stopped, the exhaust passage valve 8 is closed.

なお、NOxの浄化に関しては、SCR触媒6に代えて、NSC(NOx吸蔵還元触媒)等を採用することもできる。 Regarding the purification of NOx, NSC (NOx storage reduction catalyst) or the like can be adopted instead of the SCR catalyst 6.

1 エンジン
2 排気ガス通路
3 発熱体(自己発熱触媒)
4 酸化触媒コンバータ(HCトラップ材含有)
8 排気通路弁(開閉弁)
9 コントローラ
11 温度センサ
12 車速センサ
1 Engine 2 Exhaust gas passage 3 Heating element (self-heating catalyst)
4 Oxidation catalyst converter (containing HC trap material)
8 Exhaust passage valve (open / close valve)
9 Controller 11 Temperature sensor 12 Vehicle speed sensor

Claims (6)

HCを含有する排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置であって、
上記排気ガスが流れる排気ガス通路に設けられ、上記HCをトラップするHCトラップ材と、
上記排気ガス通路に設けられ、上記HCトラップ材から放出されるHC及び上記排気ガスに含まれるHCを酸化するための酸化触媒と、
上記排気ガス通路に設けられ、上記酸化触媒を加熱するための、酸素を吸蔵するときに自己発熱する自己発熱材と、
上記HCトラップ材の温度に相関する温度が、該HCトラップ材がHCの放出を開始する前の所定温度以下であるときに、上記自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を低くすることによって上記自己発熱材の自己発熱を抑制し、上記HCトラップ材の温度に相関する温度が上記所定温度を超えたときに上記酸素濃度を高くすることによって上記自己発熱を生じさせる自己発熱制御手段と、
上記排気ガスの浄化を終了するときに、上記酸素濃度を下げることによって上記自己発熱材から酸素を放出させて、該自己発熱材の自己発熱性を回復させる自己発熱材再生手段と、
上記自己発熱材の雰囲気を次の排気ガスの浄化開始まで酸素濃度が下がった状態に保つことによって上記自己発熱材の自己発熱性を維持する自己発熱性維持手段とを備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
An exhaust gas purification device that purifies exhaust gas containing HC.
An HC trap material that is provided in the exhaust gas passage through which the exhaust gas flows and traps the HC,
An oxidation catalyst provided in the exhaust gas passage for oxidizing the HC released from the HC trap material and the HC contained in the exhaust gas,
A self-heating material provided in the exhaust gas passage and self-heating when oxygen is occluded for heating the oxidation catalyst,
By lowering the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material when the temperature correlated with the temperature of the HC trap material is equal to or lower than the predetermined temperature before the HC trap material starts to release HC. A self-heating control means that suppresses the self-heating of the self-heating material and causes the self-heating by increasing the oxygen concentration when the temperature correlated with the temperature of the HC trap material exceeds the predetermined temperature.
When the purification of the exhaust gas is completed, the self-heating material recycling means for recovering the self-heating property of the self-heating material by releasing oxygen from the self-heating material by lowering the oxygen concentration.
It is characterized by being provided with a self-heating maintenance means for maintaining the self-heating property of the self-heating material by keeping the atmosphere of the self-heating material in a state where the oxygen concentration is lowered until the start of purification of the next exhaust gas. Exhaust gas purification device.
HCを含有する排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置であって、
上記排気ガスが流れる排気ガス通路に設けられ、上記HCをトラップするHCトラップ材と、
上記排気ガス通路に設けられ、上記HCトラップ材から放出されるHC及び上記排気ガスに含まれるHCを酸化するための酸化触媒と、
上記排気ガス通路に設けられ、上記酸化触媒を加熱するための、酸素を吸蔵するときに自己発熱する自己発熱材と、
上記HCトラップ材がHCのトラップを開始からの該HCトラップ材へのHC流入量を求める手段と、
上記HC流入量が所定値以下であるときに、上記自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を低くすることによって上記自己発熱材の自己発熱を抑制し、上記HC流入量が所定値を超えたら上記酸素濃度を高くすることによって上記自己発熱を生じさせる自己発熱制御手段と、
上記排気ガスの浄化を終了するときに、上記酸素濃度を下げることによって上記自己発熱材から酸素を放出させて、該自己発熱材の自己発熱性を回復させる自己発熱材再生手段と、
上記自己発熱材の雰囲気を次の排気ガスの浄化開始まで酸素濃度が下がった状態に保つことによって上記自己発熱材の自己発熱性を維持する自己発熱性維持手段とを備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
An exhaust gas purification device that purifies exhaust gas containing HC.
An HC trap material that is provided in the exhaust gas passage through which the exhaust gas flows and traps the HC,
An oxidation catalyst provided in the exhaust gas passage for oxidizing the HC released from the HC trap material and the HC contained in the exhaust gas,
A self-heating material provided in the exhaust gas passage and self-heating when oxygen is occluded for heating the oxidation catalyst,
A means for determining the amount of HC inflow into the HC trap material from the start of the HC trap material, and
When the HC inflow amount is equal to or less than a predetermined value, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material is lowered to suppress the self-heating of the self-heating material, and the HC inflow amount exceeds the predetermined value. The self-heating control means that causes the self-heating by increasing the oxygen concentration,
When the purification of the exhaust gas is completed, the self-heating material recycling means for recovering the self-heating property of the self-heating material by releasing oxygen from the self-heating material by lowering the oxygen concentration.
It is characterized by being provided with a self-heating maintenance means for maintaining the self-heating property of the self-heating material by keeping the atmosphere of the self-heating material in a state where the oxygen concentration is lowered until the start of purification of the next exhaust gas. Exhaust gas purification device.
請求項1又は請求項2において、
上記自己発熱材は、Biを含有するCeZr系複合酸化物であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
In claim 1 or 2,
The exhaust gas purification device, wherein the self-heating material is a CeZr-based composite oxide containing Bi.
請求項1又は請求項2において、
上記自己発熱性維持手段は、上記排気ガス通路に設けられ、該排気ガス通路への外気の侵入を阻止する開閉弁によって構成されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
In claim 1 or 2,
The exhaust gas purification device is characterized in that the self-heating maintaining means is provided in the exhaust gas passage and is composed of an on-off valve that prevents outside air from entering the exhaust gas passage.
請求項1又は請求項2において、
上記自己発熱材再生手段は、上記自己発熱材の温度に相関する温度に基づいて該自己発熱材の酸素吸蔵量を求め、該酸素吸蔵量を所定値まで低下させるための上記自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度の低減度合及び低減時間を設定することを特徴とする排気ガス浄化装置。
In claim 1 or 2,
The self-heating material regenerating means obtains the oxygen storage amount of the self-heating material based on the temperature correlated with the temperature of the self-heating material, and flows into the self-heating material for reducing the oxygen storage amount to a predetermined value. An exhaust gas purification device characterized in that the degree of reduction and the reduction time of the oxygen concentration of the exhaust gas to be reduced are set.
HCを含有する排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法であって、
上記排気ガスが流れる排気ガス通路に、上記HCをトラップするHCトラップ材と、該HCトラップ材から放出されるHC及び上記排気ガスに含まれるHCを酸化するための酸化触媒と、該酸化触媒を加熱するための、酸素を吸蔵するときに自己発熱する自己発熱材とを配置し、
上記HCトラップ材の温度に相関する温度が、該HCトラップ材がHCの放出を開始する前の所定温度以下であるときに、上記自己発熱材に流入する排気ガスの酸素濃度を低くすることによって上記自己発熱材の自己発熱を抑制し、
上記HCトラップ材の温度に相関する温度が上記所定温度を超えたときに上記酸素濃度を高くすることによって上記自己発熱材の自己発熱を生じさせ、
上記排気ガスの浄化を終了するときに、上記酸素濃度を下げることによって上記自己発熱材から酸素を放出させ、
上記自己発熱材の雰囲気を次の排気ガスの浄化開始まで酸素濃度が下がった状態に保つことによって上記自己発熱材の自己発熱性を維持することを特徴とする排気ガス浄化方法。
It is an exhaust gas purification method that purifies the exhaust gas containing HC.
In the exhaust gas passage through which the exhaust gas flows, an HC trap material that traps the HC, an oxidation catalyst for oxidizing the HC released from the HC trap material and HC contained in the exhaust gas, and the oxidation catalyst are provided. Place a self-heating material that self-heats when storing oxygen for heating,
By lowering the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the self-heating material when the temperature correlated with the temperature of the HC trap material is equal to or lower than the predetermined temperature before the HC trap material starts to release HC. Suppresses the self-heating of the above self-heating material,
When the temperature correlated with the temperature of the HC trap material exceeds the predetermined temperature, the oxygen concentration is increased to cause the self-heating material to generate heat.
When the purification of the exhaust gas is completed, oxygen is released from the self-heating material by lowering the oxygen concentration.
An exhaust gas purification method characterized in that the self-heating property of the self-heating material is maintained by keeping the atmosphere of the self-heating material in a state where the oxygen concentration is lowered until the next start of purification of the exhaust gas.
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