JP3520789B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP3520789B2
JP3520789B2 JP36577598A JP36577598A JP3520789B2 JP 3520789 B2 JP3520789 B2 JP 3520789B2 JP 36577598 A JP36577598 A JP 36577598A JP 36577598 A JP36577598 A JP 36577598A JP 3520789 B2 JP3520789 B2 JP 3520789B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、特に燃焼式ヒータを具備した内燃機関の
排気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine equipped with a combustion heater.

【従来の技術】近年、自動車等に搭載される内燃機関で
は、環境保護等の理由により排気中の有害ガス成分を低
減させることが要求されている。このような要求に対
し、内燃機関と独立した燃焼装置(燃焼式ヒータ)を設
け、この燃焼式ヒータで発生する燃焼熱を利用して内燃
機関の吸気や冷却水を加熱することにより、燃料の気
化、内燃機関の燃焼室内温度の昇温、及び暖機を促進さ
せ、冷間始動時に内燃機関から排出される未燃HCや白
煙を低減させる技術が提案されている。上記したような
燃焼式ヒータは、内燃機関の吸気の一部と燃料の一部と
をヒータ内燃焼室に取り込んで着火及び燃焼させ、その
燃焼ガスを機関吸気系に排出するよう構成されている。
さらに、ヒータ内燃焼室の周囲には、機関冷却水を循環
させるためのヒータ内水路が形成されている。このよう
に構成された燃焼式ヒータによれば、ヒータ内燃焼室で
燃焼された高温の燃焼ガスが内燃機関の吸気系に排出さ
れるため、吸気系を流れる吸気が燃焼ガスの熱を受けて
昇温する。このように吸気温度が昇温されると、内燃機
関の燃焼室内の温度が高まり、燃料の気化が促進され、
その結果、混合気の燃焼が促進される。さらに、燃焼式
ヒータでは、ヒータ内水路を流れる機関冷却水が燃焼熱
を受けて昇温するため、このようにして昇温された機関
冷却水が内燃機関内の冷却水路を循環することにより、
内燃機関の温度が上昇し、暖機が促進される。従って、
上記したような燃焼式ヒータによれば、内燃機関の冷間
始動時における未燃HC及び白煙の発生量が低減される
とともに、内燃機関の暖機を促進することが可能とな
る。尚、上記したような燃焼式ヒータでは、燃焼式ヒー
タから内燃機関へ向かう冷却水路の途中に室内暖房用の
ヒータコアを配置することにより、燃焼式ヒータで暖め
られた冷却水の熱を利用して暖房用の空気を加熱するこ
とができ、冷間始動時の暖房性能を向上させることも可
能である。また、ディーゼルエンジンの場合は、排気中
に含まれる煤や未燃燃料成分(未燃炭化水素(HC))
等の粒子状物質(PM;Particulate Matter)、及び窒
素酸化物(NOX)を低減させることも重要である。こ
のような要求に対し、従来では所定条件下で排気中のN
Xを還元・浄化するNOX触媒や、排気中のPMを捕捉
するDPF(Diesel Particulate Filter)等を排気系
に具備した内燃機関の開発が進められている。NOX
媒としては、触媒に流入する排気の状態が酸素過剰状態
で且つHCが存在する状態であるときに、部分酸化した
HCを還元剤としてNOXを窒素(N2)、水(H
2O)、二酸化炭素(CO2)等に還元する選択還元型の
NOX触媒、あるいは、触媒に流入する排気の空燃比が
リーン雰囲気のときに排気中のNOXを吸蔵し、排気中
の酸素濃度が低下したときに吸蔵していたNOXを放出
するとともに放出されたNOXを未燃HCや一酸化炭素
(CO)等と反応させてN2等に還元・浄化する吸蔵還
元型NOX触媒等が知られている。一方、DPFとして
は、多孔質のセラミック等で形成され、排気が孔を通過
する際に排気中のPMを捕捉し、捕捉したPMを流入排
気の空燃比がリーン雰囲気且つ排気温度が高温(例え
ば、500C°〜700C°)であるときに燃焼させる
ものや、DPF内の排気流路表面に触媒を担持し、HC
等を還元剤として酸素と反応させ、その際の反応熱によ
り、捕捉したPMを燃焼させるもの等が知られている。
ところで、ディーゼルエンジンは、一般に酸素過剰状態
の混合気を燃焼するため、排気中のHC量が少なく、還
元剤として十分な量のHCをNOX触媒やDPFに供給
することが困難であった。このような問題に対し、特開
平6−117225号公報に記載された「内燃機関の排
気浄化装置」が知られている。この公報に記載された排
気浄化装置は、コモンレール式の筒内噴射型ディーゼル
エンジンにおいて、各気筒の膨張行程もしくは排気行程
に燃料噴射弁から燃料を噴射(副噴射)させることによ
り、燃焼室内の既燃ガスの熱を利用して燃料中のHCを
部分酸化させ、その部分酸化HCを排気とともにNOX
触媒やDPFに供給してNOXやPMを還元・処理する
ものである。
2. Description of the Related Art In recent years, internal combustion engines mounted on automobiles have been required to reduce harmful gas components in exhaust gas for reasons such as environmental protection. In response to such a demand, a combustion device (combustion type heater) independent of the internal combustion engine is provided, and the combustion heat generated by the combustion type heater is used to heat intake air and cooling water of the internal combustion engine, thereby Techniques have been proposed for promoting vaporization, raising the temperature of the combustion chamber of an internal combustion engine, and warming up, and reducing unburned HC and white smoke emitted from the internal combustion engine during cold start. The combustion heater as described above is configured to take in a part of the intake air and a part of the fuel of the internal combustion engine into the combustion chamber in the heater to ignite and combust it, and discharge the combustion gas to the engine intake system. .
Further, a heater internal water passage for circulating engine cooling water is formed around the heater internal combustion chamber. According to the combustion heater configured as described above, since the high temperature combustion gas burned in the combustion chamber in the heater is discharged to the intake system of the internal combustion engine, the intake air flowing through the intake system receives the heat of the combustion gas. Raise the temperature. When the intake air temperature is raised in this way, the temperature in the combustion chamber of the internal combustion engine rises, and fuel vaporization is promoted.
As a result, combustion of the air-fuel mixture is promoted. Further, in the combustion type heater, the engine cooling water flowing through the heater internal water channel receives the combustion heat to increase its temperature. Therefore, by circulating the engine cooling water whose temperature has been increased in this way through the cooling water channel in the internal combustion engine,
The temperature of the internal combustion engine rises, and warm-up is promoted. Therefore,
According to the combustion heater as described above, it is possible to reduce the amount of unburned HC and white smoke generated when the internal combustion engine is cold-started and to accelerate the warm-up of the internal combustion engine. In the combustion heater as described above, the heat of the cooling water warmed by the combustion heater is used by disposing the heater core for indoor heating in the cooling water passage extending from the combustion heater to the internal combustion engine. It is possible to heat the air for heating, and it is also possible to improve the heating performance at the cold start. Also, in the case of diesel engines, soot and unburned fuel components (unburned hydrocarbons (HC)) contained in the exhaust gas
It is also important to reduce particulate matter (PM; Particulate Matter) and nitrogen oxides (NO x ). In response to such a demand, conventionally, N in the exhaust gas is exhausted under predetermined conditions.
Development of an internal combustion engine equipped with an NO x catalyst for reducing and purifying O x , a DPF (Diesel Particulate Filter) for trapping PM in exhaust gas, and the like in an exhaust system is underway. As the NO X catalyst, when the exhaust gas flowing into the catalyst is in an oxygen excess state and HC is present, NO X is used as a reducing agent to convert NO X to nitrogen (N 2 ), water (H 2
2 O), carbon dioxide (CO 2 ) and other selective reduction type NO X catalysts, or when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is lean, NO X in the exhaust gas is stored and A storage-reduction type NO that releases the stored NO x when the oxygen concentration decreases and reacts the released NO x with unburned HC, carbon monoxide (CO), etc. to reduce and purify it into N 2 etc. X catalyst and the like are known. On the other hand, the DPF is formed of a porous ceramic or the like, traps PM in the exhaust gas when the exhaust gas passes through the holes, and traps the captured PM in an air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas that is in a lean atmosphere and has a high exhaust gas temperature (for example, , 500 ° C. to 700 ° C.), a catalyst is supported on the surface of the exhaust flow passage in the DPF,
It is known that the above substances are reacted with oxygen as a reducing agent and the trapped PM is burned by the heat of reaction at that time.
By the way, since a diesel engine generally burns an air-fuel mixture in an oxygen-excessive state, the amount of HC in the exhaust gas is small, and it has been difficult to supply a sufficient amount of HC as a reducing agent to the NO X catalyst and DPF. For such a problem, an "exhaust gas purification device for an internal combustion engine" described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-117225 is known. The exhaust emission control device described in this publication is a common rail in-cylinder injection type diesel engine, in which the fuel is injected (sub-injection) from the fuel injection valve in the expansion stroke or exhaust stroke of each cylinder to cause the existing fuel in the combustion chamber. The heat of the fuel gas is used to partially oxidize the HC in the fuel, and the partially oxidized HC is exhausted along with the NO X.
It is intended to reduce and process NO X and PM is supplied to the catalyst and DPF.

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな排気浄化装置は、通常の燃料噴射に加えて副噴射を
行うため、燃料噴射弁や燃料ポンプ等にかかる負荷が大
きくなるという問題がある。また、上記した排気浄化装
置は、膨張行程や排気行程で燃焼室内に燃料を噴射する
必要があるため、燃料噴射弁が燃焼室内に直接燃料を噴
射する筒内噴射型の内燃機関には有効であるが、それ以
外の内燃機関には適用することができないという問題が
ある。本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされ
たものであり、所定条件下で添加剤が供給されると排気
中の有害ガス成分を浄化する排気浄化手段を備えるとと
もに、燃焼式ヒータを備えた内燃機関において、添加剤
の供給処理に要するエネルギ量を低減させつつ、排気中
の有害ガス成分を浄化することができる技術を提供する
ことを目的とする。
By the way, the above-mentioned exhaust emission control device has a problem that the load on the fuel injection valve, the fuel pump, etc. becomes large because the auxiliary injection is performed in addition to the normal fuel injection. . Further, since the above-described exhaust gas purification device needs to inject fuel into the combustion chamber during the expansion stroke and exhaust stroke, it is effective for a cylinder injection internal combustion engine in which the fuel injection valve injects fuel directly into the combustion chamber. However, there is a problem that it cannot be applied to other internal combustion engines. The present invention has been made in view of the above problems, and is provided with an exhaust gas purification unit that purifies harmful gas components in exhaust gas when an additive is supplied under predetermined conditions, and a combustion heater It is an object of the present invention to provide a technology capable of purifying harmful gas components in exhaust gas while reducing the amount of energy required for supply processing of an additive in a provided internal combustion engine.

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解決するために以下のような手段を採用した。すなわ
ち、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、内燃機
関の関連要素を昇温させる燃焼式ヒータと、前記内燃機
関の排気系に設けられ、所定条件下で添加剤が供給され
ると排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化手段と、
前記所定条件成立時に前記燃焼式ヒータが作動状態にあ
れば前記燃焼式ヒータで燃焼されたガスを添加剤として
前記排気浄化手段の上流の排気系に導入し、前記燃焼式
ヒータが非作動状態にあれば前記燃焼式ヒータに燃料を
供給して燃料を気化させ、気化燃料を添加剤として前記
排気浄化手段の上流の排気系に導入する浄化制御手段
と、を備えることを特徴とする。このように構成された
排気浄化装置では、浄化制御手段は、排気浄化手段が有
害ガス成分を浄化可能となる条件が成立した際に、燃焼
式ヒータが作動状態にあるか又は燃焼式ヒータが非作動
状態にあるかを判別する。燃焼式ヒータが作動状態にあ
ると判定した場合は、浄化制御手段は、燃焼式ヒータで
燃焼されたガスを添加剤として排気浄化手段上流の排気
系に導入する。この場合、燃焼式ヒータから排出された
燃焼ガス中に含まれる燃料成分は、燃焼式ヒータにおい
て燃焼熱に曝されて、比較的小さな分子サイズの燃料成
分に熱分解され、有害ガス成分を浄化するのに適した添
加剤となる。一方、燃焼式ヒータが非作動状態にあると
判定した場合は、浄化制御手段は、燃焼式ヒータに燃料
を供給し、燃焼式ヒータの余熱等を利用して燃料を気化
させ、気化燃料を添加剤として排気浄化手段上流の排気
系に導入する。この場合、燃焼式ヒータから排出された
気化燃料は、燃焼式ヒータの余熱に曝されて、比較的小
さな分子サイズの燃料成分に熱分解され、有害ガス成分
を浄化するのに適した添加剤となる。すなわち、本発明
にかかる排気浄化装置は、燃焼式ヒータから排出される
ガス中の燃料成分を添加剤として排気浄化手段に供給す
るため、燃焼式ヒータの作動時は燃焼式ヒータの燃焼熱
を利用し、燃焼式ヒータの非作動時は燃焼式ヒータの余
熱を利用して燃料の気化あるいは熱分解を行うことがで
き、添加剤を供給するための専用の装置を設ける必要が
なく、且つ、添加剤の供給処理に要するエネルギを低減
させることが可能となる。ここで、上記した排気浄化手
段としては、流入排気がリーン雰囲気のときに炭化水素
が添加されると排気中の窒素酸化物を還元及び浄化する
選択還元型リーンNOX触媒、流入排気がリーン雰囲気
であるときは排気中の窒素酸化物を吸蔵し、流入排気に
添加剤が添加されて酸素濃度が低下したときは吸蔵して
いた窒素酸化物を放出及び浄化する吸蔵還元型リーンN
X触媒、あるいは、排気中の粒子状物質を捕捉し、流
入排気がリーン雰囲気且つ流入排気の温度が所定温度以
上のときに炭化水素が添加されると捕捉していた粒子状
物質を燃焼及び処理するパティキュレートフィルタ等を
例示することができる。また、浄化制御手段は、排気浄
化手段の状態に応じて、前記燃焼式ヒータの燃焼ガス又
は気化燃料の状態を変更するようにしてもよい。その
際、浄化制御手段は、排気浄化手段下流の排気温度と機
関回転数と機関トルクとのうちの少なくとも1つに応じ
て排気浄化手段の状態を判定するようにしてもよい。
The present invention adopts the following means in order to solve the above problems. That is, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is provided with a combustion type heater that raises the temperature of a related element of the internal combustion engine and an exhaust system of the internal combustion engine, and exhausts when an additive is supplied under a predetermined condition. Exhaust purification means for purifying harmful gas components inside,
If the combustion heater is in an operating state when the predetermined condition is satisfied, the gas burned by the combustion heater is introduced as an additive into the exhaust system upstream of the exhaust gas purification means, and the combustion heater is deactivated. If there is, a purification control means for supplying fuel to the combustion heater to vaporize the fuel and introduce the vaporized fuel as an additive into an exhaust system upstream of the exhaust purification means. In the exhaust emission control device configured as described above, the purification control unit is configured such that the combustion heater is in the operating state or the combustion heater is not in operation when the condition that enables the exhaust purification unit to purify the harmful gas component is satisfied. Determine if it is working. When it is determined that the combustion heater is in the operating state, the purification control means introduces the gas burned by the combustion heater as an additive into the exhaust system upstream of the exhaust purification means. In this case, the fuel component contained in the combustion gas discharged from the combustion type heater is exposed to combustion heat in the combustion type heater and is thermally decomposed into a fuel component having a relatively small molecular size to purify harmful gas components. It becomes an additive suitable for. On the other hand, when it is determined that the combustion heater is in the inoperative state, the purification control means supplies the fuel to the combustion heater, vaporizes the fuel by using the residual heat of the combustion heater, and adds the vaporized fuel. It is introduced as an agent into the exhaust system upstream of the exhaust purification means. In this case, the vaporized fuel discharged from the combustion type heater is exposed to the residual heat of the combustion type heater and is thermally decomposed into a fuel component having a relatively small molecular size, and is added as an additive suitable for purifying harmful gas components. Become. That is, since the exhaust gas purification device according to the present invention supplies the fuel component in the gas discharged from the combustion type heater to the exhaust gas purification means as an additive, the combustion heat of the combustion type heater is used during the operation of the combustion type heater. However, when the combustion heater is not in operation, the residual heat of the combustion heater can be used to vaporize or thermally decompose the fuel, and it is not necessary to provide a dedicated device for supplying the additive, and It is possible to reduce the energy required for the agent supply process. Here, the exhaust gas purifying means described above, selective reduction type lean NO X catalyst inflow exhaust gas is reduced and purify nitrogen oxides in the exhaust and a hydrocarbon is added during the lean atmosphere, the inflow exhaust gas is lean atmosphere Is a storage reduction type lean N that stores the nitrogen oxides in the exhaust gas and releases and purifies the stored nitrogen oxides when the additive concentration is added to the inflowing exhaust gas and the oxygen concentration decreases.
O X catalyst or a particulate matter in the exhaust was trapped, combustion inflow exhaust particulate matter that has been captured with the temperature of the lean atmosphere and the inflow exhaust hydrocarbons is added at a predetermined temperature or higher and A particulate filter or the like to be processed can be exemplified. Further, the purification control means may change the state of the combustion gas or vaporized fuel of the combustion heater according to the state of the exhaust purification means. At that time, the purification control means may determine the state of the exhaust purification means according to at least one of the exhaust temperature downstream of the exhaust purification means, the engine speed, and the engine torque.

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づい
て説明する。図1は、本発明を適用する内燃機関の概略
構成を示す図である。図1において、内燃機関1は、多
気筒の水冷式ディーゼルエンジンである。内燃機関1に
は、吸気枝管2が接続され、この吸気枝管2の各枝管が
各気筒の燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通し
ている。前記吸気枝管2は、吸気管3に接続され、吸気
管3は、エアフィルタを内装したエアクリーナボックス
4に接続されている。このように構成された吸気系で
は、エアクリーナボックス4に流入した新気がエアフィ
ルタにて埃や塵を除去された後、吸気管3を経て吸気枝
管2へ導かれ、吸気枝管2の各枝管を通って各気筒の燃
焼室に分配される。一方、内燃機関1には、排気枝管6
が接続され、この排気枝管6の各枝管が各気筒の燃焼室
と図示しない排気ポートを介して連通している。前記排
気枝管6は、排気管7に接続され、前記排気管7の途中
には本発明に係る排気浄化手段としての選択還元型リー
ンNOX触媒8が設けられている。前記選択還元型リー
ンNOX触媒8は、この選択還元型リーンNOX触媒8に
流入する排気の空燃比がリーン雰囲気にあり、且つ炭化
水素HCが存在する状況下で排気中のNOXを還元ある
いは分解する触媒であり、例えば、ゼオライトからなる
担体にCu等の遷移金属をイオン交換して担持したもの
や、ゼオライトもしくはアルミナからなる担体に貴金属
を担持したもの等を例示することができる。このように
構成された排気系では、各気筒の燃焼室で燃焼された混
合気が排気枝管6の各枝管を通って排気管7へ導かれ、
選択還元型リーンNOX触媒8に流れ込む。その際、選
択還元型リーンNOX触媒8に流入する排気の空燃比が
リーン雰囲気にあり、且つ排気中にHCが存在していれ
ば、選択還元型リーンNOX触媒8においてHCの一部
が部分酸化して活性種を生成し、その活性種が排気中の
NOXと反応して、NOXをN2、H2O、CO2等に還元
する。次に、内燃機関1には、気筒毎に1つの燃料噴射
弁10が取り付けられている。各燃料噴射弁10は、そ
の噴孔が各気筒の燃焼室に臨むよう取り付けられてお
り、燃焼室内に直接燃料を噴射可能となっている。燃料
噴射弁10は、燃料分配管11を介して蓄圧室(コモン
レール)12と連通しており、コモンレール12は、燃
料通路13を介して図示しない燃料ポンプと連通してい
る。このように構成された燃料噴射系では、燃料ポンプ
から吐出された燃料がコモンレール12にて所定圧まで
蓄圧され、蓄圧された燃料が燃料分配管11を介して燃
料噴射弁10に印加される。そして、燃料噴射弁10が
開弁されると、蓄圧された燃料が燃焼室内に噴射され
る。また、内燃機関1には、燃焼式ヒータ14が併設さ
れている。この燃焼式ヒータ14には、吸気導入通路1
5と燃焼ガス排出通路17とが接続されている。前記吸
気導入通路15は、吸気管3に接続され、前記燃焼ガス
排出通路17は、前記選択還元型リーンNOX触媒8上
流の排気管7に接続されている。前記吸気導入通路15
の途中には、吸気管3内を流れる吸気の一部を燃焼式ヒ
ータ14へ圧送するエアポンプ16が設けられている。
続いて、前記燃焼式ヒータ14には、内燃機関1の冷却
水を燃焼式ヒータ14へ導く冷却水導入通路18と、燃
焼式ヒータ14内で暖められた冷却水を内燃機関1へ導
く冷却水排出通路19とが接続されている。さらに、燃
焼式ヒータ14には、燃料導入通路20が接続され、燃
料導入通路20は、前記した燃料通路13に接続されて
いる。これにより、燃料通路13を流れる燃料の一部を
燃焼式ヒータ14へ供給することが可能になっている。
ここで、燃焼式ヒータ14の具体的な構成について図2
に基づいて説明する。燃焼式ヒータ14は、内燃機関1
の図示しないウォータジャケットと冷却水導入通路18
及び冷却水排出通路19を介して連通しており、燃焼式
ヒータ14の内部には、前記ウォータジャケットからの
冷却水を流すためのヒータ内部冷却水通路14aが形成
されている。前記ヒータ内部冷却水通路14aは、燃焼
式ヒータ14の内部に形成された燃焼室14dの周りを
巡回するよう構成され、ヒータ内部冷却水路14a内を
流れる冷却水が燃焼室14dからの熱を受けて昇温する
ようになっている。これについては、順次述べる。燃焼
室14dは、火炎を発生させる燃焼源としての燃焼筒1
4bと、燃焼筒14bを覆うことで火炎が外部に漏れな
いようにする円筒状の隔壁14cとから構成されてい
る。このように燃焼筒14bを隔壁14cで覆うことに
より、燃焼室14dが隔壁14c内に画されることにな
る。そして、隔壁14cは、燃焼式ヒータ14の燃焼室
本体43の外壁43aによって覆われており、前記隔壁
14cと前記外壁43aとの間には環状の隙間が設けら
れ、この隙間が前述したヒータ内部冷却水路14aとし
て機能する。燃焼式ヒータ14には、空気供給口14d
1と排気排出口14d2とが形成され、これらの空気供給
口14d1と排気排出口14d2とが燃焼室14dに連通
している。前記空気供給口14d1には前述した吸気導
入通路15が接続され、前記排気排出口14d2には前
述した燃焼ガス排出通路17が接続されている。続い
て、燃焼式ヒータ14には、冷却水導入口14a1と冷
却水排出口14a2とが形成され、これらの冷却水導入
口14a1と冷却水排出口14a2とが前記ヒータ内部冷
却水通路14aに連通している。前記冷却水導入口14
1には前述した冷却水導入通路18が接続され、前記
冷却水排出口14a2には前述した冷却水排出通路19
が接続されている。また、燃焼筒14bには、前記した
燃料導入通路20が接続され、燃料ポンプから吐出され
た燃料の一部が燃焼筒14bに供給されるようになって
いる。燃焼筒14bには、前記燃料導入通路20によっ
て供給された燃料を気化するための気化グロープラグ
(図示せず)と、気化燃料に着火するための点火グロー
プラグ(図示せず)とが内装されている。尚、気化グロ
ープラグと点火グロープラグとは、単一のグロープラグ
で兼用されるようにしてもよい。このように構成された
燃焼式ヒータ14では、吸気導入通路15から空気供給
口14d1に流れ込んだ吸気が燃焼室14dに導かれる
とともに、燃料導入通路20によって燃焼筒14bに供
給された燃料が図示しない気化グロープラグによって気
化される。そして、前記吸気と前記気化燃料とが混合し
て混合気を形成し、その混合気が燃焼室14d内の図示
しない点火グロープラグによって着火されて燃焼する。
前記燃焼室14dで燃焼されたガスは、燃焼室14dか
ら排気排出口14d2に導かれ、次いで排気排出口14
2から燃焼ガス排出通路17を経由して選択還元型リ
ーンNOX触媒8上流の排気管7に導かれる。その際、
燃焼室14dから排出された燃焼ガスの熱が隔壁14c
を介して前記ヒータ内部冷却水通路14a内を流れる冷
却水に伝達され、冷却水が昇温する。従って、燃焼室1
4dは熱交換通路、換言すれば燃焼式ヒータ14の燃焼
室14dから排出される燃焼ガスの熱が冷却水に伝達さ
れ、ヒータ内部冷却水通路14aを流れる冷却水を昇温
させる伝熱部と言える。ここで図1に戻り、内燃機関1
には、機関制御用の電子制御ユニット(ECU:Electr
onic Control Unit)21が併設されている。ECU2
1は、双方向性バスによって相互に接続された、CP
U、ROM、RAM、入力インタフェース回路、出力イ
ンタフェース回路等から構成され、前記入力インタフェ
ース回路には各種のセンサが電気配線を介して接続され
ている。前記した各種センサとしては、吸気管3に取り
付けられたエアフローメータ5、選択還元型リーンNO
X触媒8下流の排気管7に取り付けられた排気温度セン
サ9、内燃機関1に取り付けられたクランクポジション
センサ22及び水温センサ23、図示しないアクセルペ
ダルもしくはアクセルペダルと連動して動作するアクセ
ルレバー等に取り付けられたアクセルポジションセンサ
24等を例示することができる。前記エアフローメータ
5は、吸気管3内を流れる吸気の質量に対応した電気信
号を出力するセンサである。前記排気温度センサ9は、
選択還元型リーンNOX触媒8から排出された排気の温
度に対応した電気信号を出力するセンサである。前記ク
ランクポジションセンサ22は、内燃機関1の図示しな
いクランクシャフトが所定角度回転する都度パルス信号
を出力するセンサである。前記水温センサ23は、内燃
機関1のウォータジャケットを流れる冷却水の温度に対
応した電気信号を出力するセンサである。アクセルポジ
ションセンサ24は、アクセルペダルの操作量に対応し
た電気信号を出力するセンサである。ECU21は、上
記したような各種センサの出力信号値に基づいて内燃機
関1の運転状態を判別し、その判別結果に基づいて燃料
噴射弁10、燃焼式ヒータ14、あるいはエアポンプ1
6に対する制御信号値を算出する。このようにして算出
された各種の制御信号値は、出力インタフェース回路か
ら電気回線を介して燃料噴射弁10、燃焼式ヒータ1
4、あるいはエアポンプ16へ向かって出力される。次
に、本実施の形態における排気浄化制御について述べ
る。本実施の形態にかかる排気浄化制御は、燃焼式ヒー
タ14から排気管7へ供給されるガス中に含有されるH
C量を調節することにより、NOX浄化に必要となるH
C量を選択還元型リーンNOX触媒8へ供給するもので
ある。燃焼式ヒータ14から排気管7へ供給されるガス
中に含有されるHC量を調節する方法としては、燃焼式
ヒータ14に供給される燃料量を制御する方法、燃焼式
ヒータ14に供給される吸気量を制御する方法、あるい
は燃焼式ヒータ14における燃焼状態を制御する方法等
を例示することできるが、本実施の形態では、燃焼式ヒ
ータ14に供給される燃料量を制御して燃焼ガス中に含
有されるHC量を調節する例について述べる。ECU2
1は、図3に示すような排気浄化制御ルーチンに従って
排気浄化制御を行う。前記排気浄化制御ルーチンは、所
定時間毎(例えば、クランクポジションセンサ22がパ
ルス信号を出力する都度)に実行されるルーチンであ
る。排気浄化制御ルーチンにおいて、ECU21は、先
ずS301〜S302において、選択還元型リーンNO
X触媒8がNOXを浄化可能な状態にあるか否か、すなわ
ちNOX浄化条件が成立しているか否かを判別する。こ
こでいうNOX浄化条件は、選択還元型リーンNOX触媒
8から排出される排気の温度が所定温度範囲(触媒浄化
ウィンド)内にあることである。従って、ECU21
は、S301において排気温度センサ9の出力信号値
(排気温度)を入力し、次いでS302において排気温
度が前記した触媒浄化ウィンド内にあるか否かを判別す
る。前記S302において排気温度が前記触媒浄化ウィ
ンド内にあると判定した場合は、ECU21は、S30
3〜S305において選択還元型リーンNOX触媒8が
排気中のNOXを浄化する上で必要となるHCの添加量
(要求HC添加量)を算出する。ここで、要求HC添加
量は、排気中のNOX量に応じて変化し、排気中のNOX
量は、内燃機関1の運転状態(機関回転数、機関トル
ク)に応じて変化するため、本実施の形態では、予め実
験等により機関回転数と機関トルクと要求HC添加量と
の関係を求めておき、それらの関係をマップ化してEC
U21のROM等に記憶させている。そして、ECU2
1は、S303においてクランクポジションセンサ22
及びアクセルポジションセンサ24の出力信号値を入力
する。S304では、ECU21は、クランクポジショ
ンセンサ22がパルス信号を出力する時間的な間隔に基
づいて内燃機関1の機関回転数を算出するとともに、ア
クセルポジションセンサ24の出力信号値に基づいて内
燃機関1から出力されるトルクを算出する。S305で
は、ECU21は、前記S304で算出された機関回転
数及びトルクをパラメータとしてROMのマップにアク
セスして、要求HC添加量を算出する。S306では、
ECU21は、燃焼式ヒータ14が作動状態にあるか又
は非作動状態にあるかを判別する。前記S306におい
て燃焼式ヒータ14が作動状態にあると判定した場合
は、ECU21は、S307へ進み、燃焼式ヒータ14
の燃焼に要する燃料量(別途の制御ルーチンにおいて算
出された燃料量、以下、燃焼用燃料量と称する)を入力
する。S308では、ECU21は、前記S305で算
出された要求HC添加量相当の燃料量を前記S307で
入力された燃焼用燃料量に加算して、燃焼式ヒータ14
に供給すべき燃料量(以下、要求燃料量と称する)を算
出する。そして、ECU21は、S309へ進み、前記
S308で算出された要求燃料量を燃焼式ヒータ14に
供給する。その際、燃焼式ヒータ14に供給される吸気
量は、前記した燃焼用燃料量を完全燃焼させるために必
要となる吸気量とする。この場合、燃焼式ヒータ14で
は、燃焼用燃料量相当の燃料が燃焼され、残りの燃料量
すなわち要求HC添加量相当の燃料量が未燃の状態で燃
焼式ヒータ14から排出されることになる。その未燃燃
料は、燃焼式ヒータ14内で高温の燃焼熱に曝された際
に比較的小さな分子サイズに熱分解されたHCを含むこ
とになる。このようなHCを含有した燃焼ガスは、燃焼
ガス排出通路17を経由して選択還元型リーンNOX
媒8上流の排気管7に供給される。この結果、選択還元
型リーンNOX触媒8には、分子サイズが小さくNOX
化率が高いHCを含有した排気が流入することになり、
前記HCの一部が部分酸化して活性種を生成し、その活
性種が排気中のNOXと反応して、NOXをN2、H2O、
CO2に還元する。一方、前記S306において燃焼式
ヒータ14が非作動状態にあると判定した場合は、EC
U21は、S310へ進み、燃焼式ヒータ14の気化グ
ロープラグに通電する。但し、燃焼式ヒータ14が作動
停止直後で、燃焼式ヒータ14内の温度が十分に高い
(例えば、300〜400C°)場合には、気化グロー
プラグに通電しないようにしてもよい。続いて、ECU
21は、S311へ進み、前記S305で算出された要
求HC添加量相当の燃料量と、その燃料を燃焼式ヒータ
14から排気管7へ運ぶためのキャリアガスとしての吸
気とを燃焼式ヒータ14へ供給する。この場合、燃焼式
ヒータ14から排出されるガスには、前記要求HC添加
量相当の気化燃料が含まれることになる。その気化燃料
には、気化グロープラグによって加熱された際に熱分解
して分子サイズが小さくなったHCが含有されている。
このようなHCを含有したガスは、燃焼ガス排出通路1
7を経由して選択還元型リーンNOX触媒8上流の排気
管7に供給される。この結果、選択還元型リーンNOX
触媒8には、分子サイズが小さくNOX浄化率が高いH
Cを含有した排気が流入することになり、前記HCの一
部が部分酸化して活性種を生成し、その活性種が排気中
のNOXと反応してNOXをN2、H2O、CO2に還元す
る。このようにECU21が排気浄化制御ルーチンを実
行することにより、本発明にかかる浄化制御手段が実現
される。従って、本実施の形態によれば、燃焼式ヒータ
を備えた内燃機関において、燃焼式ヒータから排出され
るガス中に含まれるHCを添加剤として選択還元型リー
ンNOX触媒に供給することにより、そのガス中に含ま
れるHCを燃焼式ヒータの燃焼熱や余熱等を利用して熱
分解又は気化させ、NOX浄化率の高いHCを生成する
ことができるため、添加剤を供給するための専用の装置
を設ける必要がなく、且つ、添加剤の供給処理に要する
エネルギ量を低減させることが可能となる。尚、本実施
の形態では、本発明にかかるリーンNOX触媒として選
択還元型リーンNOX触媒を例にあげて説明したが、こ
れに限られないことは勿論であり、吸蔵還元型リーンN
X触媒あるいは酸化触媒が担持されたパティキュレー
トフィルタ等でも構わない。要は、HCを添加剤として
用いることにより排気中の有害ガス成分を浄化すること
ができる構成のものであればよい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Specific embodiments of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. In FIG. 1, an internal combustion engine 1 is a multi-cylinder water-cooled diesel engine. An intake branch pipe 2 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 2 communicates with a combustion chamber of each cylinder via an intake port (not shown). The intake branch pipe 2 is connected to an intake pipe 3, and the intake pipe 3 is connected to an air cleaner box 4 containing an air filter. In the intake system configured as described above, the fresh air that has flowed into the air cleaner box 4 is removed of dust and dirt by the air filter, and then is guided to the intake branch pipe 2 through the intake pipe 3 and is introduced into the intake branch pipe 2. It is distributed to the combustion chamber of each cylinder through each branch pipe. On the other hand, the internal combustion engine 1 has an exhaust branch pipe 6
Are connected, and each branch pipe of the exhaust branch pipe 6 communicates with the combustion chamber of each cylinder via an exhaust port (not shown). The exhaust branch pipe 6 is connected to the exhaust pipe 7, the selective reduction type lean NO X catalyst 8 as an exhaust gas purification device according to the way to the present invention the exhaust pipe 7 is provided. The selective reduction type lean NO X catalyst 8 is located an air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction type lean NO X catalyst 8 in a lean atmosphere, and reducing the NO X in the exhaust gas in a situation where the hydrocarbon HC is present Alternatively, it is a catalyst that decomposes, and examples thereof include a carrier made of zeolite carrying a transition metal such as Cu by ion exchange, and a carrier made of zeolite or alumina carrying a noble metal. In the exhaust system configured as described above, the air-fuel mixture burned in the combustion chamber of each cylinder is guided to the exhaust pipe 7 through each branch pipe of the exhaust branch pipe 6,
It flows into the selective reduction lean NO x catalyst 8. At that time, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction lean NO x catalyst 8 is in a lean atmosphere and HC exists in the exhaust gas, part of the HC in the selective reduction lean NO x catalyst 8 will be present. Partial oxidation generates active species, and the active species react with NO X in the exhaust gas to reduce NO X to N 2 , H 2 O, CO 2, etc. Next, the internal combustion engine 1 is provided with one fuel injection valve 10 for each cylinder. Each fuel injection valve 10 is attached so that its injection hole faces the combustion chamber of each cylinder, and fuel can be directly injected into the combustion chamber. The fuel injection valve 10 communicates with a pressure accumulating chamber (common rail) 12 via a fuel distribution pipe 11, and the common rail 12 communicates with a fuel pump (not shown) via a fuel passage 13. In the fuel injection system configured as described above, the fuel discharged from the fuel pump is accumulated in the common rail 12 to a predetermined pressure, and the accumulated fuel is applied to the fuel injection valve 10 via the fuel distribution pipe 11. Then, when the fuel injection valve 10 is opened, the accumulated fuel is injected into the combustion chamber. Further, the internal combustion engine 1 is provided with a combustion heater 14. The combustion heater 14 has an intake passage 1
5 and the combustion gas discharge passage 17 are connected. The intake introduction passage 15 is connected to the intake pipe 3, and the combustion gas discharge passage 17 is connected to the exhaust pipe 7 upstream of the selective reduction lean NO X catalyst 8. Intake passage 15
An air pump 16 that pumps a part of the intake air flowing through the intake pipe 3 to the combustion heater 14 is provided in the middle of the above.
Subsequently, in the combustion heater 14, a cooling water introduction passage 18 for guiding the cooling water of the internal combustion engine 1 to the combustion heater 14 and a cooling water for guiding the cooling water warmed in the combustion heater 14 to the internal combustion engine 1. The discharge passage 19 is connected. Further, a fuel introduction passage 20 is connected to the combustion heater 14, and the fuel introduction passage 20 is connected to the fuel passage 13 described above. This makes it possible to supply a part of the fuel flowing through the fuel passage 13 to the combustion heater 14.
Here, a specific configuration of the combustion heater 14 is shown in FIG.
It will be described based on. The combustion heater 14 is used for the internal combustion engine 1
Not shown water jacket and cooling water introduction passage 18
And the cooling water discharge passage 19, the inside of the combustion type heater 14 is formed with a heater internal cooling water passage 14a for flowing cooling water from the water jacket. The heater internal cooling water passage 14a is configured to circulate around a combustion chamber 14d formed inside the combustion heater 14, and the cooling water flowing in the heater internal cooling water passage 14a receives heat from the combustion chamber 14d. It is designed to heat up. This will be described sequentially. The combustion chamber 14d is a combustion cylinder 1 as a combustion source that generates flames.
4b and a cylindrical partition wall 14c that covers the combustion cylinder 14b to prevent the flame from leaking to the outside. By covering the combustion cylinder 14b with the partition wall 14c in this manner, the combustion chamber 14d is defined within the partition wall 14c. The partition wall 14c is covered by the outer wall 43a of the combustion chamber main body 43 of the combustion heater 14, and an annular gap is provided between the partition wall 14c and the outer wall 43a. It functions as the cooling water passage 14a. The combustion heater 14 has an air supply port 14d.
1 and the exhaust discharge port 14d 2 are formed, and the air supply port 14d 1 and the exhaust discharge port 14d 2 communicate with the combustion chamber 14d. The above-mentioned intake introduction passage 15 is connected to the air supply port 14d 1, and the above-mentioned combustion gas discharge passage 17 is connected to the exhaust discharge port 14d 2 . Subsequently, the combustion heater 14 is provided with a cooling water introduction port 14a 1 and a cooling water discharge port 14a 2 and these cooling water introduction port 14a 1 and cooling water discharge port 14a 2 are connected to the heater internal cooling water. It communicates with the passage 14a. The cooling water inlet 14
The aforesaid cooling water introduction passage 18 is connected to a 1, and the aforesaid cooling water discharge passage 19 is connected to the cooling water discharge port 14a 2.
Are connected. Further, the above-described fuel introduction passage 20 is connected to the combustion cylinder 14b so that a part of the fuel discharged from the fuel pump is supplied to the combustion cylinder 14b. The combustion cylinder 14b has a vaporization glow plug (not shown) for vaporizing the fuel supplied through the fuel introduction passage 20 and an ignition glow plug (not shown) for igniting the vaporized fuel. ing. A single glow plug may be used as both the vaporization glow plug and the ignition glow plug. In the combustion heater 14 thus configured, the intake air flowing from the intake introduction passage 15 to the air supply port 14d 1 is guided to the combustion chamber 14d, and the fuel supplied to the combustion cylinder 14b by the fuel introduction passage 20 is illustrated. Not vaporized by a glow plug. Then, the intake air and the vaporized fuel are mixed to form an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture is ignited and burned by an ignition glow plug (not shown) in the combustion chamber 14d.
The gas combusted in the combustion chamber 14d is guided from the combustion chamber 14d to the exhaust gas outlet 14d 2 and then the exhaust gas outlet 14d.
It is led from d 2 to the exhaust pipe 7 upstream of the selective reduction lean NO x catalyst 8 via the combustion gas discharge passage 17. that time,
The heat of the combustion gas discharged from the combustion chamber 14d is applied to the partition wall 14c.
Is transmitted to the cooling water flowing in the heater internal cooling water passage 14a via the heater, and the temperature of the cooling water rises. Therefore, the combustion chamber 1
Reference numeral 4d denotes a heat exchange passage, in other words, a heat transfer portion for transmitting the heat of the combustion gas discharged from the combustion chamber 14d of the combustion type heater 14 to the cooling water and raising the temperature of the cooling water flowing through the heater internal cooling water passage 14a. I can say. Returning now to FIG. 1, the internal combustion engine 1
Includes an electronic control unit (ECU: Electr) for engine control.
onic Control Unit) 21 is installed side by side. ECU2
1 is a CP, interconnected by a bidirectional bus
The input interface circuit includes a U, a ROM, a RAM, an input interface circuit, an output interface circuit, and the like, and various sensors are connected to the input interface circuit through electrical wiring. The various sensors described above include an air flow meter 5 attached to the intake pipe 3, a selective reduction lean NO.
An exhaust gas temperature sensor 9 attached to the exhaust pipe 7 downstream of the X catalyst 8, a crank position sensor 22 and a water temperature sensor 23 attached to the internal combustion engine 1, an accelerator pedal (not shown), or an accelerator lever that operates in conjunction with the accelerator pedal, etc. The attached accelerator position sensor 24 etc. can be illustrated. The air flow meter 5 is a sensor that outputs an electric signal corresponding to the mass of intake air flowing through the intake pipe 3. The exhaust temperature sensor 9 is
This sensor outputs an electric signal corresponding to the temperature of the exhaust gas discharged from the selective reduction lean NO x catalyst 8. The crank position sensor 22 is a sensor that outputs a pulse signal every time a crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 1 rotates by a predetermined angle. The water temperature sensor 23 is a sensor that outputs an electric signal corresponding to the temperature of the cooling water flowing through the water jacket of the internal combustion engine 1. The accelerator position sensor 24 is a sensor that outputs an electric signal corresponding to the operation amount of the accelerator pedal. The ECU 21 determines the operating state of the internal combustion engine 1 based on the output signal values of various sensors as described above, and based on the determination result, the fuel injection valve 10, the combustion heater 14, or the air pump 1
The control signal value for 6 is calculated. The various control signal values calculated in this way are output from the output interface circuit via the electric line to the fuel injection valve 10 and the combustion heater 1.
4 or to the air pump 16. Next, the exhaust gas purification control in this embodiment will be described. The exhaust gas purification control according to the present embodiment is performed by using H contained in the gas supplied from the combustion heater 14 to the exhaust pipe 7.
By adjusting the amount of C, H that is required for NO x purification
The amount of C is supplied to the selective reduction type lean NO x catalyst 8. As a method of adjusting the amount of HC contained in the gas supplied from the combustion heater 14 to the exhaust pipe 7, a method of controlling the amount of fuel supplied to the combustion heater 14 and a method of supplying the fuel to the combustion heater 14 A method of controlling the intake air amount, a method of controlling the combustion state in the combustion type heater 14 or the like can be exemplified. However, in the present embodiment, the amount of fuel supplied to the combustion type heater 14 is controlled so that the combustion gas An example of adjusting the amount of HC contained in is described. ECU2
1 performs exhaust gas purification control according to an exhaust gas purification control routine as shown in FIG. The exhaust gas purification control routine is a routine executed every predetermined time (for example, every time the crank position sensor 22 outputs a pulse signal). In the exhaust gas purification control routine, the ECU 21 first executes the selective reduction lean NO in S301 to S302.
It is determined whether the X catalyst 8 is in a state capable of purifying NO X , that is, whether the NO X purification condition is satisfied. The NO X purification condition here is that the temperature of the exhaust gas discharged from the selective reduction lean NO X catalyst 8 is within a predetermined temperature range (catalyst purification window). Therefore, the ECU 21
In step S301, the output signal value (exhaust gas temperature) of the exhaust gas temperature sensor 9 is input, and then in step S302, it is determined whether or not the exhaust gas temperature is within the catalyst purification window. When it is determined in S302 that the exhaust temperature is within the catalyst purification window, the ECU 21 determines in S30
In 3 to S305, the addition amount of HC (required HC addition amount) required for the selective reduction lean NO X catalyst 8 to purify NO X in the exhaust gas is calculated. Here, the request HC amount will vary depending on the amount of NO X in the exhaust gas, NO X in the exhaust gas
Since the amount changes according to the operating state of the internal combustion engine 1 (engine speed, engine torque), in the present embodiment, the relationship between the engine speed, the engine torque, and the required HC addition amount is previously obtained by experiments or the like. In advance, map those relationships and EC
It is stored in the ROM or the like of U21. And the ECU 2
1 is the crank position sensor 22 in S303.
Also, the output signal value of the accelerator position sensor 24 is input. In S304, the ECU 21 calculates the engine speed of the internal combustion engine 1 based on the time interval at which the crank position sensor 22 outputs a pulse signal, and the internal combustion engine 1 outputs the engine speed based on the output signal value of the accelerator position sensor 24. Calculate the output torque. In S305, the ECU 21 calculates the required HC addition amount by accessing the ROM map using the engine speed and torque calculated in S304 as parameters. In S306,
The ECU 21 determines whether the combustion heater 14 is in an operating state or a non-operating state. When it is determined in S306 that the combustion heater 14 is in the operating state, the ECU 21 proceeds to S307 and proceeds to S307.
The amount of fuel required for combustion (the amount of fuel calculated in a separate control routine, hereinafter referred to as the amount of fuel for combustion) is input. In S308, the ECU 21 adds the fuel amount corresponding to the required HC addition amount calculated in S305 to the combustion fuel amount input in S307, and the combustion heater 14
The amount of fuel to be supplied to the vehicle (hereinafter referred to as the required fuel amount) is calculated. Then, the ECU 21 proceeds to S309 and supplies the required fuel amount calculated in S308 to the combustion heater 14. At this time, the amount of intake air supplied to the combustion heater 14 is the amount of intake air required to completely burn the above-mentioned combustion fuel amount. In this case, the combustion heater 14 burns the fuel corresponding to the combustion fuel amount, and the remaining fuel amount, that is, the fuel amount corresponding to the required HC addition amount is discharged from the combustion heater 14 in an unburned state. . The unburned fuel contains HC that is thermally decomposed into a relatively small molecular size when exposed to high-temperature combustion heat in the combustion heater 14. Combustion gas containing such HC is supplied to the selective reduction type lean NO X catalyst 8 upstream of the exhaust pipe 7 via the combustion gas discharge passage 17. As a result, exhaust gas containing HC having a small molecular size and a high NO x purification rate flows into the selective reduction lean NO x catalyst 8,
Part of the HC is partially oxidized to generate active species, and the active species react with NO X in the exhaust gas to convert NO X to N 2 , H 2 O,
Reduce to CO 2 . On the other hand, if it is determined in S306 that the combustion heater 14 is in the inoperative state, the EC
U21 advances to S310 and energizes the vaporization glow plug of the combustion heater 14. However, immediately after the combustion heater 14 stops operating, when the temperature inside the combustion heater 14 is sufficiently high (for example, 300 to 400 ° C.), the vaporization glow plug may not be energized. Then ECU
In step 21, the process proceeds to step S311, in which the fuel amount corresponding to the required HC addition amount calculated in step S305 and the intake air as a carrier gas for carrying the fuel from the combustion heater 14 to the exhaust pipe 7 are supplied to the combustion heater 14. Supply. In this case, the gas discharged from the combustion heater 14 contains vaporized fuel corresponding to the required HC addition amount. The vaporized fuel contains HC that is thermally decomposed when heated by a vaporized glow plug to have a smaller molecular size.
The gas containing such HC is used in the combustion gas discharge passage 1
It is supplied to the exhaust pipe 7 upstream of the selective reduction type lean NO x catalyst 8 via 7. As a result, selective reduction type lean NO x
The catalyst 8 has H with a small molecular size and a high NO x purification rate.
The exhaust gas containing C will flow in, and a part of the HC will be partially oxidized to generate active species, which will react with NO x in the exhaust gas to convert NO x to N 2 , H 2 O. , Reduce to CO 2 . In this way, the ECU 21 executes the exhaust gas purification control routine, whereby the purification control means according to the present invention is realized. Therefore, according to the present embodiment, in the internal combustion engine equipped with the combustion heater, by supplying HC contained in the gas discharged from the combustion heater as an additive to the selective reduction lean NO x catalyst, Since HC contained in the gas can be pyrolyzed or vaporized by using combustion heat or residual heat of a combustion heater to generate HC having a high NO x purification rate, it is exclusively used for supplying an additive. It is possible to reduce the amount of energy required for the additive supply process, without providing the above device. In the present embodiment, the selective reduction type lean NO X catalyst as lean NO X catalyst according to the present invention has been described as an example, it is of course not limited to, occlusion reduction type lean N
O X catalyst or oxidation catalyst may be a supported particulate filter or the like. In short, it is sufficient that the harmful gas component in the exhaust gas can be purified by using HC as an additive.

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置
は、燃焼式ヒータから排出されるガス中の燃料成分を添
加剤として排気浄化手段に供給することにより、その排
出ガス中に含まれる燃料成分を燃焼式ヒータの燃焼熱や
余熱を利用して熱分解や気化させることができ、添加剤
を供給するための専用の装置を設ける必要がなく、且
つ、添加剤の供給処理に要するエネルギ量を低減させる
ことが可能となる。
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention supplies the fuel component contained in the exhaust gas by supplying the fuel component in the gas discharged from the combustion heater as an additive to the exhaust gas purifying means. The components can be pyrolyzed and vaporized by using the combustion heat and residual heat of the combustion heater, and it is not necessary to provide a dedicated device for supplying the additive, and the amount of energy required for the additive supply processing. Can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を適
用する内燃機関の概略構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is applied.

【図2】 燃焼式ヒータの内部構成を示す図FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of a combustion heater.

【図3】 排気浄化制御ルーチンを示すフローチャートFIG. 3 is a flowchart showing an exhaust gas purification control routine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・内燃機関 2・・・吸気枝管 3・・・吸気管 6・・・排気枝管 7・・・排気管 8・・・選択還元型リーンNOX触媒 9・・・排気温度センサ 14・・燃焼式ヒータ 15・・吸気導入通路 16・・エアポンプ 17・・燃焼ガス排出通路 20・・燃料導入通路 21・・ECU1 ... internal combustion engine 2 ... intake branch pipe 3 ... intake pipe 6 ... exhaust manifold 7 ... exhaust pipe 8 ... selective reduction type lean NO X catalyst 9 ... exhaust temperature sensor 14 ... Combustion heater 15 ... Intake introduction passage 16 Air pump 17 Combustion gas discharge passage 20 Fuel introduction passage 21 ECU

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/08 - 3/36 B60H 1/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/08-3/36 B60H 1/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の関連要素を昇温させる燃焼式
ヒータと、 前記内燃機関の排気系に設けられ、所定条件下で添加剤
が供給されると排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄
化手段と、 前記所定条件成立時に前記燃焼式ヒータが作動状態にあ
れば前記燃焼式ヒータで燃焼されたガスを添加剤として
前記排気浄化手段の上流の排気系に導入し、前記燃焼式
ヒータが非作動状態にあれば前記燃焼式ヒータに燃料を
供給して燃料を気化させ、気化燃料を添加剤として前記
排気浄化手段の上流の排気系に導入する浄化制御手段
と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。
1. A combustion type heater for raising the temperature of a related element of an internal combustion engine, and an exhaust gas which is provided in an exhaust system of the internal combustion engine and purifies harmful gas components in the exhaust gas when an additive is supplied under a predetermined condition. Purifying means, and if the combustion heater is in an operating state when the predetermined condition is satisfied, the gas burned by the combustion heater is introduced as an additive into the exhaust system upstream of the exhaust purification means, and the combustion heater is If it is in a non-operating state, it supplies fuel to the combustion type heater to vaporize the fuel, and introduces the vaporized fuel as an additive into the exhaust system upstream of the exhaust purification means. Exhaust gas purification device for internal combustion engine.
【請求項2】 前記排気浄化手段は、流入排気がリーン
雰囲気のときに炭化水素が添加されると、排気中の窒素
酸化物を還元及び浄化する選択還元型リーンNOX触媒
であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気
浄化装置。
Wherein said exhaust gas purification means, wherein the inflow exhaust gas when the hydrocarbon is added during the lean atmosphere, a selective reduction type lean NO X catalyst for reducing and purifying nitrogen oxides in the exhaust The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1.
【請求項3】 前記排気浄化手段は、流入排気がリーン
雰囲気であるときは排気中の窒素酸化物を吸蔵し、流入
排気に添加剤が添加されて酸素濃度が低下したときは吸
蔵していた窒素酸化物を放出及び浄化する吸蔵還元型リ
ーンNOX触媒であることを特徴とする請求項1記載の
内燃機関の排気浄化装置。
3. The exhaust gas purifying means occludes nitrogen oxides in the exhaust gas when the inflowing exhaust gas is in a lean atmosphere and occludes the nitrogen oxide in the exhaust gas when an additive is added to the inflowing exhaust gas to reduce the oxygen concentration. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, which is a storage reduction lean NO x catalyst that releases and purifies nitrogen oxides.
【請求項4】 前記排気浄化手段は、排気中の粒子状物
質を捕捉し、流入排気がリーン雰囲気且つ流入排気の温
度が所定温度以上のときに炭化水素が添加されると捕捉
していた粒子状物質を燃焼及び処理するパティキュレー
トフィルタであることを特徴とする請求項1記載の内燃
機関の排気浄化装置。
4. The particulate matter trapped by the exhaust gas purifying means when a hydrocarbon is added when the inflowing exhaust gas is in a lean atmosphere and the temperature of the inflowing exhaust gas is equal to or higher than a predetermined temperature. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, which is a particulate filter that burns and processes particulate matter.
【請求項5】 前記浄化制御手段は、排気浄化手段の状
態に応じて、前記燃焼式ヒータの燃焼ガス又は気化燃料
の状態を変更することを特徴とする請求項1記載の内燃
機関の排気浄化装置。
5. The exhaust purification of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the purification control means changes the state of the combustion gas or vaporized fuel of the combustion heater in accordance with the state of the exhaust purification means. apparatus.
【請求項6】 前記浄化制御手段は、前記排気浄化手段
下流の排気温度と機関回転数と機関トルクとのうちの少
なくとも1つに応じて前記排気浄化手段の状態を判定す
ることを特徴とする請求項5記載の内燃機関の排気浄化
装置。
6. The purification control means determines the state of the exhaust purification means according to at least one of an exhaust temperature downstream of the exhaust purification means, an engine speed and an engine torque. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 5.
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