JP5229181B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着材で吸着し、吸着材から放出された特定成分を触媒で酸化又は還元する排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus that adsorbs a specific component in exhaust gas of an internal combustion engine with an adsorbent and oxidizes or reduces the specific component released from the adsorbent with a catalyst.

内燃機関の排ガス中の特定成分(例えばHC)を吸着する吸着材は、吸着材温度が放出温度T1未満ではHCを吸着し、放出温度T1以上になると吸着していたHCを放出する。そして、吸着材から放出されたHCを酸化する酸化触媒は、触媒温度が活性化温度T2以上になると活性化して酸化可能な状態となる。そして、活性化温度T2は放出温度T1よりも高温(T2>T1)であるのが一般的である。   The adsorbent that adsorbs a specific component (for example, HC) in the exhaust gas of the internal combustion engine adsorbs HC when the adsorbent temperature is lower than the release temperature T1, and releases adsorbed HC when the adsorbent temperature is equal to or higher than the release temperature T1. The oxidation catalyst that oxidizes HC released from the adsorbent is activated and becomes oxidizable when the catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature T2. The activation temperature T2 is generally higher than the discharge temperature T1 (T2> T1).

ところで、内燃機関の冷間始動時において、触媒温度を早期に活性化温度T2にまで上昇させるべく点火時期を遅角させる制御(触媒暖機制御)が特許文献1,2等にて開示されている。但し、内燃機関の始動時から直ぐに触媒暖機制御を実施すると、吸着されたHCが飽和量に達していない状態で吸着材温度が放出温度T1以上となり、吸着材による吸着能力が十分に発揮されなくなる。そこで、この種の排ガス浄化装置では、吸着材温度が放出温度T1に達した時点から触媒暖機制御を開始させている(特許文献1参照)。これにより、吸着材での吸着量を十分に増やしつつ触媒暖機の早期完了を図っている。   Incidentally, at the time of cold start of the internal combustion engine, control (catalyst warm-up control) for retarding the ignition timing so as to raise the catalyst temperature to the activation temperature T2 at an early stage is disclosed in Patent Documents 1 and 2 and the like. Yes. However, if the catalyst warm-up control is performed immediately after the start of the internal combustion engine, the adsorbent temperature becomes equal to or higher than the discharge temperature T1 in a state where the adsorbed HC has not reached the saturation amount, and the adsorbing capacity by the adsorbent is sufficiently exhibited. Disappear. Therefore, in this type of exhaust gas purifying apparatus, catalyst warm-up control is started from the time when the adsorbent temperature reaches the discharge temperature T1 (see Patent Document 1). Thereby, the catalyst warm-up is completed early while sufficiently increasing the amount of adsorption by the adsorbent.

特開2004−116370号公報JP 2004-116370 A 特開2001−164930号公報JP 2001-164930 A

しかしながら、上述した特許文献1記載の制御では、点火時期を遅角させることで触媒暖機を図るものであるため、点火を遅角させることによる燃費悪化を招く。なお、この問題は、排ガス中のHCを吸着して酸化させる場合に限らず、例えばNOxを吸着して還元させる場合にも同様に生じ得る。   However, in the control described in Patent Document 1 described above, since the catalyst is warmed up by retarding the ignition timing, fuel consumption is deteriorated by retarding the ignition. This problem is not limited to the case where HC in the exhaust gas is adsorbed and oxidized, but can also occur in the same manner when NOx is adsorbed and reduced, for example.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、吸着材での吸着量を十分に増やしつつ触媒暖機の早期完了を図ることと、燃費悪化抑制との両立を実現した排ガス浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its purpose is to achieve early completion of catalyst warm-up while sufficiently increasing the amount of adsorption by the adsorbent and to suppress deterioration in fuel consumption. The object is to provide an exhaust gas purification device that has been realized.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

請求項1記載の発明では、放出温度未満では内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着し、前記放出温度以上になると吸着した前記特定成分を放出する吸着材と、自身の温度が前記放出温度より高い活性化温度以上になると、前記吸着材から放出された前記特定成分を酸化又は還元する触媒と、前記吸着材の上流側に配置され、排ガスと熱交換する熱媒体を循環させることにより排ガスから熱回収する熱交換器と、前記熱媒体の循環流量を調整する流量調整手段と、前記流量調整手段の作動を制御する制御手段と、前記熱交換器の上流側での排ガス温度が前記活性化温度以上となっている高温状態、及び前記活性化温度未満となっている低温状態のいずれであるかを判定する排ガス状態判定手段と、を備え、前記制御手段は、前記排ガス状態判定手段により前記高温状態であると判定されている時には、前記低温状態と判定されている時に比べて前記循環流量を低下させる流量低下制御を実施することを特徴とする。   In the first aspect of the invention, the adsorbent that adsorbs the specific component in the exhaust gas of the internal combustion engine below the release temperature and releases the adsorbed specific component when the temperature is higher than the release temperature, and the temperature of the adsorbent is higher than the release temperature. When the temperature becomes higher than the high activation temperature, a catalyst that oxidizes or reduces the specific component released from the adsorbent and a heat medium that is disposed upstream of the adsorbent and exchanges heat with the exhaust gas are circulated from the exhaust gas. A heat exchanger for recovering heat, a flow rate adjusting means for adjusting the circulation flow rate of the heat medium, a control means for controlling the operation of the flow rate adjusting means, and an exhaust gas temperature upstream of the heat exchanger is activated. An exhaust gas state determination unit that determines whether the temperature is higher than a temperature or a low temperature state lower than the activation temperature, and the control unit determines the exhaust gas state determination When being judged that the a high-temperature state by stage, which comprises carrying out the flow reduction control to reduce the circulation flow rate as compared to when it is determined that the low-temperature state.

これによれば、排ガスから熱回収する熱交換器を吸着材の上流側に配置し、流量調整手段により熱媒体の循環流量を調整することで、吸着材及び触媒へ流入する排ガスの温度を調整できる。そして、熱交換器の上流側での排ガス温度が活性化温度以上となっている高温状態である時には、低温状態と判定されている時に比べて循環流量を低下させる。   According to this, the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorbent and the catalyst is adjusted by arranging a heat exchanger for recovering heat from the exhaust gas on the upstream side of the adsorbent and adjusting the circulation flow rate of the heat medium by the flow rate adjusting means. it can. Then, when the exhaust gas temperature on the upstream side of the heat exchanger is in a high temperature state where the activation temperature is equal to or higher than the activation temperature, the circulation flow rate is reduced compared to when it is determined as the low temperature state.

したがって、内燃機関を始動させた直後の低温状態時には、高温状態時に比べて循環流量を多くして熱交換器による熱回収量を多くするので、吸着材へ流入する排ガス温度が低下する。そのため、吸着材温度が放出温度に達するまでの時間を長く確保でき、ひいては、吸着材での吸着量を増やして吸着能力を十分に発揮させることができる。一方、内燃機関を始動させてから排ガス温度が上昇して高温状態になると、低温状態時に比べて循環流量を低下させて熱交換器による熱回収量を少なくするので、触媒へ流入する排ガス温度が上昇する。そのため、吸着材が放出温度に達して放出を開始してから触媒温度が活性化温度に達するまでの時間を短くして、触媒暖機の早期完了を図ることができる。   Therefore, in the low temperature state immediately after starting the internal combustion engine, the circulation flow rate is increased and the amount of heat recovered by the heat exchanger is increased compared to the high temperature state, so that the exhaust gas temperature flowing into the adsorbent is lowered. Therefore, it is possible to ensure a long time until the adsorbent temperature reaches the discharge temperature, and as a result, the amount of adsorption with the adsorbent can be increased and the adsorption capability can be sufficiently exhibited. On the other hand, when the exhaust gas temperature rises to a high temperature after starting the internal combustion engine, the circulation flow rate is reduced and the amount of heat recovered by the heat exchanger is reduced compared to the low temperature state. To rise. Therefore, it is possible to shorten the time from when the adsorbent reaches the release temperature to start the release until the catalyst temperature reaches the activation temperature, thereby achieving early completion of catalyst warm-up.

以上により、本発明によれば、点火時期を遅角させることなく(或いは点火遅角量を抑制して)、吸着材での吸着量を十分に増やしつつ触媒暖機の早期完了を図ることができる。よって、点火時期遅角による燃費悪化を抑制することと、吸着量を十分に増やしつつ触媒暖機の早期完了を図ることとの両立を実現できる。   As described above, according to the present invention, the catalyst warm-up can be completed early without increasing the ignition timing (or suppressing the ignition delay amount) and sufficiently increasing the adsorption amount of the adsorbent. it can. Therefore, it is possible to achieve both the suppression of fuel consumption deterioration due to the ignition timing retardation and the early completion of catalyst warm-up while sufficiently increasing the adsorption amount.

ちなみに、特開平11−218020号公報に記載の装置では、熱交換器をバイパスするバイパス通路を排気管に形成するとともに、排ガスの流通経路を熱交換器とバイパス通路とに切り替える切替バルブを設けている。そして、切替バルブの作動を制御することで、触媒へ流入する排ガスの温度を調整している。しかし、この従来装置では、バイパス通路及び切替バルブを排気管に設ける構造であるため、排気通路が大きく複雑になるといった問題を抱える。   Incidentally, in the apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-218202, a bypass passage that bypasses the heat exchanger is formed in the exhaust pipe, and a switching valve that switches the exhaust gas flow path between the heat exchanger and the bypass passage is provided. Yes. Then, the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst is adjusted by controlling the operation of the switching valve. However, this conventional device has a structure in which the bypass passage and the switching valve are provided in the exhaust pipe, so that the exhaust passage is greatly complicated.

これに対し本発明によれば、熱媒体の循環流量を調整することで吸着材及び触媒へ流入する排ガスの温度を調整できるので、バイパス通路及び切替バルブを不要にでき、上記問題を解消できる。   On the other hand, according to the present invention, the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorbent and the catalyst can be adjusted by adjusting the circulation flow rate of the heat medium, so that the bypass passage and the switching valve can be made unnecessary, and the above problem can be solved.

請求項2記載の発明では、前記吸着材での吸着が可能である吸着可能状態となっているか否かを判定する吸着状態判定手段を備え、前記制御手段は、前記吸着状態判定手段により吸着可能状態でないと判定されている場合には、前記排ガス状態判定手段による判定結果に拘わらず前記流量低下制御を実施することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an adsorption state determination means for determining whether or not the adsorption material can be adsorbed, and the control means can be adsorbed by the adsorption state determination means. When it is determined that it is not in a state, the flow rate reduction control is performed regardless of the determination result by the exhaust gas state determination means.

ここで、例えば内燃機関のアイドル運転が長時間継続すると、長時間に亘って特定成分を吸着させることにより、その吸着量が吸着材の許容量を超えて飽和してしまい、排ガス温度が低温状態であるにも拘わらず特定成分を吸着できなくなる状態(飽和状態)に陥ることが懸念される。この場合には、排ガス温度が高温状態にまで上昇することを待たずして直ぐに触媒暖機を開始させて、触媒暖機の早期完了を図ることが望ましい。   Here, for example, when idling of the internal combustion engine continues for a long time, the adsorption amount exceeds the allowable amount of the adsorbent by adsorbing a specific component for a long time, and the exhaust gas temperature is in a low temperature state. In spite of this, there is a concern that a specific component cannot be adsorbed (saturated state). In this case, it is desirable to start the catalyst warm-up immediately without waiting for the exhaust gas temperature to rise to a high temperature state, and to achieve early completion of the catalyst warm-up.

また、上流側排ガス温度が放出温度以上かつ活性化温度未満である状態が長時間継続すると、吸着材で吸着できない状態であるにも拘らず、低温状態と判定されることに起因して流量低下制御が実施されない状態が長時間継続されることが懸念される。この場合には、排ガス温度が高温状態にまで上昇することを待たずして直ぐに触媒暖機を開始させて、触媒暖機の早期完了を図ることが望ましい。   In addition, if the upstream exhaust gas temperature is higher than the discharge temperature and lower than the activation temperature for a long time, the flow rate decreases due to the fact that it is determined as a low temperature state even though it cannot be adsorbed by the adsorbent. There is a concern that the state where the control is not performed continues for a long time. In this case, it is desirable to start the catalyst warm-up immediately without waiting for the exhaust gas temperature to rise to a high temperature state, and to achieve early completion of the catalyst warm-up.

これらの点を鑑みた上記発明では、吸着可能状態でないと判定されている場合には、排ガス状態判定手段による判定結果に拘わらず流量低下制御を実施するので、吸着材で吸着できない状態に陥ってから触媒温度が活性化温度に達するまでの時間、つまり「放出温度T1<排ガス温度<活性化温度T2」となっている時間を短くして、触媒暖機の早期完了を図ることができる。   In the above invention in view of these points, when it is determined that the adsorption state is not possible, the flow rate reduction control is performed regardless of the determination result by the exhaust gas state determination means. The time until the catalyst temperature reaches the activation temperature, that is, the time during which “release temperature T1 <exhaust gas temperature <activation temperature T2” is shortened, the catalyst warm-up can be completed early.

請求項3記載の発明では、前記上流側での排ガス温度を検出する排ガス温度センサを備え、前記排ガス状態判定手段は、前記排ガス温度センサの検出値に基づき、前記高温状態及び前記低温状態のいずれであるかを判定することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the exhaust gas temperature sensor for detecting the exhaust gas temperature on the upstream side is provided, and the exhaust gas state determination means is configured to detect either the high temperature state or the low temperature state based on a detection value of the exhaust gas temperature sensor. It is characterized by determining whether it is.

これによれば、前記検出値が所定値以上であれば高温状態であると判定し、所定値未満であれば低温状態であると判定できる。そして、排ガス温度センサにより直接検出した上流側排ガス温度に基づき前記判定を行うので、排ガス状態判定手段による判定を高精度にできる。   According to this, if the detected value is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the temperature is high, and if it is less than the predetermined value, it can be determined that the temperature is low. And since the said determination is performed based on the upstream exhaust gas temperature detected directly by the exhaust gas temperature sensor, the determination by the exhaust gas state determination means can be performed with high accuracy.

請求項4記載の発明では、前記熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサを備え、前記排ガス状態判定手段は、前記熱媒体温度センサの検出値に基づき、前記高温状態及び前記低温状態のいずれであるかを判定することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the apparatus includes a heat medium temperature sensor that detects a temperature of the heat medium, and the exhaust gas state determination unit is configured to detect either the high temperature state or the low temperature state based on a detection value of the heat medium temperature sensor. It is characterized by determining whether it is.

ここで、上流側排ガス温度の温度が高いほど熱媒体の温度は高くなっており、上流側排ガス温度と熱媒体温度とは相関性が高い。この点を鑑みた上記発明によれば、上流側排ガス温度と相関性が高い熱媒体温度の温度を検出し、その検出値が所定値以上であれば高温状態であると判定し、所定値未満であれば低温状態であると判定できる。   Here, the higher the temperature of the upstream exhaust gas temperature, the higher the temperature of the heat medium, and the upstream exhaust gas temperature and the heat medium temperature are highly correlated. According to the above invention in view of this point, the temperature of the heat medium temperature having a high correlation with the upstream side exhaust gas temperature is detected, and if the detected value is equal to or higher than a predetermined value, it is determined that the temperature is high, and is less than the predetermined value. If it is, it can be determined that the temperature is low.

請求項5記載の発明では、放出温度未満では内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着し、前記放出温度以上になると吸着した前記特定成分を放出する吸着材と、自身の温度が前記放出温度より高い活性化温度以上になると、前記吸着材から放出された前記特定成分を酸化又は還元する触媒と、前記吸着材の上流側に配置され、排ガスと熱交換する熱媒体を循環させることにより排ガスから熱回収する熱交換器と、前記熱媒体の循環流量を調整する流量調整手段と、前記流量調整手段の作動を制御する制御手段と、前記吸着材での吸着が可能である吸着可能状態となっているかを判定する吸着状態判定手段と、を備え、前記制御手段は、前記吸着状態判定手段により前記吸着可能状態でないと判定されている時には、前記吸着可能状態と判定されている時に比べて前記循環流量を低下させる流量低下制御を実施することを特徴とする。   In the invention according to claim 5, the adsorbent that adsorbs the specific component in the exhaust gas of the internal combustion engine below the release temperature and releases the adsorbed specific component when the temperature is equal to or higher than the release temperature, and the temperature of the adsorbent is higher than the release temperature. When the temperature becomes higher than the high activation temperature, a catalyst that oxidizes or reduces the specific component released from the adsorbent and a heat medium that is disposed upstream of the adsorbent and exchanges heat with the exhaust gas are circulated from the exhaust gas. A heat exchanger that recovers heat, a flow rate adjusting unit that adjusts the circulation flow rate of the heat medium, a control unit that controls the operation of the flow rate adjusting unit, and an adsorbable state in which adsorption by the adsorbent is possible. An adsorbing state determining means for determining whether the adsorbing state is determined to be the adsorbable state when the adsorbing state determining means determines that the adsorbing state is not possible. Which comprises carrying out the flow reduction control to reduce the circulation flow rate than when there.

これによれば、排ガスから熱回収する熱交換器を吸着材の上流側に配置し、流量調整手段により熱媒体の循環流量を調整することで、吸着材及び触媒へ流入する排ガスの温度を調整できる。そして、吸着可能状態でないと判定されている時には、吸着可能状態と判定されている時に比べて循環流量を低下させる。   According to this, the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorbent and the catalyst is adjusted by arranging a heat exchanger for recovering heat from the exhaust gas on the upstream side of the adsorbent and adjusting the circulation flow rate of the heat medium by the flow rate adjusting means. it can. Then, when it is determined that the suction is not possible, the circulation flow rate is reduced compared to when it is determined that the suction is possible.

したがって、内燃機関の始動直後における吸着可能状態の時には、吸着不能状態時に比べて循環流量を多くして熱交換器による熱回収量を多くするので、吸着材へ流入する排ガス温度が低下する。そのため、吸着材温度が放出温度に達するまでの時間を長く確保でき、ひいては、吸着材での吸着量を増やして吸着能力を十分に発揮させることができる。一方、内燃機関を始動させてから、吸着量が吸着材の許容量を超えて飽和したり吸着材温度が放出温度以上になったりして吸着不能状態になると、吸着可能状態時に比べて循環流量を低下させて熱交換器による熱回収量を少なくするので、触媒へ流入する排ガス温度が上昇する。そのため、吸着材が放出を開始してから触媒温度が活性化温度に達するまでの時間を短くして、触媒暖機の早期完了を図ることができる。   Therefore, when the internal combustion engine is in an adsorbable state immediately after starting, the circulation flow rate is increased and the amount of heat recovered by the heat exchanger is increased compared to when the internal combustion engine is in an unadsorbable state. Therefore, it is possible to ensure a long time until the adsorbent temperature reaches the discharge temperature, and as a result, the amount of adsorption with the adsorbent can be increased and the adsorption capability can be sufficiently exhibited. On the other hand, when the internal combustion engine is started, if the adsorption amount exceeds the allowable amount of the adsorbent and becomes saturated or the adsorbent temperature becomes higher than the discharge temperature, the circulation flow rate is higher than in the adsorbable state. Is reduced to reduce the amount of heat recovered by the heat exchanger, so that the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst rises. Therefore, it is possible to shorten the time from when the adsorbent starts to be released until the catalyst temperature reaches the activation temperature, thereby achieving early completion of catalyst warm-up.

以上により、本発明によれば、点火時期を遅角させることなく(或いは点火遅角量を抑制して)、吸着材での吸着量を十分に増やしつつ触媒暖機の早期完了を図ることができる。よって、点火時期遅角による燃費悪化を抑制することと、吸着量を十分に増やしつつ触媒暖機の早期完了を図ることとの両立を実現できる。   As described above, according to the present invention, the catalyst warm-up can be completed early without increasing the ignition timing (or suppressing the ignition delay amount) and sufficiently increasing the adsorption amount of the adsorbent. it can. Therefore, it is possible to achieve both the suppression of fuel consumption deterioration due to the ignition timing retardation and the early completion of catalyst warm-up while sufficiently increasing the adsorption amount.

ちなみに、特開平11−218020号公報に記載の装置では、熱交換器をバイパスするバイパス通路を排気管に形成するとともに、排ガスの流通経路を熱交換器とバイパス通路とに切り替える切替バルブを設けている。そして、切替バルブの作動を制御することで、触媒へ流入する排ガスの温度を調整している。しかし、この従来装置では、バイパス通路及び切替バルブを排気管に設ける構造であるため、排気通路が大きく複雑になるといった問題を抱える。   Incidentally, in the apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-218202, a bypass passage that bypasses the heat exchanger is formed in the exhaust pipe, and a switching valve that switches the exhaust gas flow path between the heat exchanger and the bypass passage is provided. Yes. Then, the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst is adjusted by controlling the operation of the switching valve. However, this conventional device has a structure in which the bypass passage and the switching valve are provided in the exhaust pipe, so that the exhaust passage is greatly complicated.

これに対し本発明によれば、熱媒体の循環流量を調整することで吸着材及び触媒へ流入する排ガスの温度を調整できるので、バイパス通路及び切替バルブを不要にでき、上記問題を解消できる。   On the other hand, according to the present invention, the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorbent and the catalyst can be adjusted by adjusting the circulation flow rate of the heat medium, so that the bypass passage and the switching valve can be made unnecessary, and the above problem can be solved.

請求項6記載の発明では、前記吸着状態判定手段は、前記内燃機関を始動させてからの経過時間に基づき、前記吸着可能状態であるか否かを判定することを特徴とする。   The invention according to claim 6 is characterized in that the adsorption state determination means determines whether or not the adsorption state is possible based on an elapsed time since the start of the internal combustion engine.

これによれば、上記経過時間が所定時間に達した時点で、吸着材が上記飽和状態になったとみなして吸着不能状態になったと判定できる。よって、吸着量を検出するための専用のセンサを用いることなく吸着可能状態であるか否かを判定できる。   According to this, when the elapsed time reaches a predetermined time, it can be determined that the adsorbent is in an incapable adsorption state by assuming that the adsorbent is in the saturated state. Therefore, it is possible to determine whether or not the suction is possible without using a dedicated sensor for detecting the suction amount.

請求項7記載の発明では、前記吸着状態判定手段は、前記内燃機関の暖機運転期間における運転者のアクセル操作量に基づき、前記吸着可能状態であるか否かを判定することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is characterized in that the adsorption state determination means determines whether or not the adsorption is possible based on an accelerator operation amount of a driver during a warm-up operation period of the internal combustion engine. .

これによれば、暖機運転期間中に運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合に、排ガス中の特定成分が増大したことに起因して吸着材が上記飽和状態になったとみなし、吸着不能状態になったと判定できる。よって、吸着量を検出するための専用のセンサを用いることなく吸着可能状態であるか否かを判定できる。   According to this, when the driver depresses the accelerator pedal during the warm-up period, it is considered that the adsorbent is saturated due to an increase in the specific component in the exhaust gas, and the adsorption is disabled. It can be determined that it has become. Therefore, it is possible to determine whether or not the suction is possible without using a dedicated sensor for detecting the suction amount.

請求項8記載の発明では、前記吸着状態判定手段は、前記内燃機関を始動させてからの、前記吸着材へ供給された熱量の積算値に基づき前記吸着可能状態であるか否かを判定することを特徴とする。   In the invention according to claim 8, the adsorption state determination means determines whether or not the adsorption state is possible based on an integrated value of the amount of heat supplied to the adsorbent after starting the internal combustion engine. It is characterized by that.

これによれば、吸着材へ供給された熱量の積算値が所定値に達した時点で、吸着材が上記飽和状態になったとみなして吸着不能状態になったと判定できる。よって、吸着量を検出するための専用のセンサを用いることなく吸着可能状態であるか否かを判定できる。   According to this, when the integrated value of the amount of heat supplied to the adsorbent reaches a predetermined value, it can be determined that the adsorbent is in an adsorbable state by assuming that the adsorbent is in the saturated state. Therefore, it is possible to determine whether or not the suction is possible without using a dedicated sensor for detecting the suction amount.

請求項9記載の発明では、前記判定手段は、前記内燃機関の暖機運転期間における機関回転速度に基づき、前記吸着可能状態であるか否かを判定することを特徴とする。   The invention according to claim 9 is characterized in that the determination means determines whether or not the adsorption is possible based on an engine speed during a warm-up operation period of the internal combustion engine.

これによれば、機関回転速度が所定値に達した時点で、吸着材が上記飽和状態になったとみなして吸着不能状態になったと判定できる。よって、吸着量を検出するための専用のセンサを用いることなく吸着可能状態であるか否かを判定できる。   According to this, when the engine rotational speed reaches a predetermined value, it can be determined that the adsorbent is in an incapable adsorption state by assuming that the adsorbent is in the saturated state. Therefore, it is possible to determine whether or not the suction is possible without using a dedicated sensor for detecting the suction amount.

請求項10記載の発明では、前記吸着状態判定手段は、前記吸着材の温度に基づき前記吸着可能状態であるか否かを判定することを特徴とする。   The invention according to claim 10 is characterized in that the adsorption state determination means determines whether or not the adsorption state is possible based on the temperature of the adsorbent.

これによれば、吸着材の温度が放出温度に達した時点で、吸着材が上記飽和状態になったとみなして吸着不能状態になったと判定できる。よって、吸着材の温度が放出温度に達したことに起因して吸着不能状態になったことを確実に判定できる。   According to this, when the temperature of the adsorbent reaches the discharge temperature, it can be determined that the adsorbent is in an incapable adsorption state by assuming that the adsorbent is in the saturated state. Therefore, it can be reliably determined that the adsorbent is in a non-adsorbable state due to the temperature of the adsorbent reaching the discharge temperature.

本発明の第1実施形態において、エンジン制御システム全体の概略構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of an entire engine control system in a first embodiment of the present invention. 図1の浄化装置単体を示す図。The figure which shows the purification apparatus single-piece | unit of FIG. 第1実施形態において、流量低下制御の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of flow volume fall control in 1st Embodiment. 図3の処理を実施したことによる一態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the one aspect | mode by having implemented the process of FIG. 本発明の第2実施形態において、流量低下制御の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of flow volume fall control in 2nd Embodiment of this invention. 図5の処理を実施したことによる一態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the one aspect | mode by having implemented the process of FIG.

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。   Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.

(第1実施形態)
本実施形態にかかる排ガス浄化装置は、点火式のガソリンエンジン(内燃機関)に適用されたものであり、先ず、図1を用いてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
(First embodiment)
The exhaust gas purifying apparatus according to this embodiment is applied to an ignition type gasoline engine (internal combustion engine). First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG.

内燃機関であるエンジン11の吸気管12には、スロットル開度を調整するスロットルバルブ13が設けられ、各気筒に空気を導入する吸気マニホールド14の各気筒の分岐管部には、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁15が取り付けられている。   An intake pipe 12 of an engine 11 that is an internal combustion engine is provided with a throttle valve 13 that adjusts the throttle opening, and fuel is injected into each branch pipe portion of each cylinder of the intake manifold 14 that introduces air into each cylinder. A fuel injection valve 15 is attached.

一方、エンジン11の排気管16のうち排気マニホールド17の下流側部分には、排ガス中の有害成分を低減させる浄化装置30が設置されている。図2(a)は浄化装置30を排ガス流れ方向から見た図であり、図2(b)は(a)の拡大図である。図2に示すように、浄化装置30は、HC,CO,NOxを浄化する三元触媒又はHC,COを浄化する酸化触媒(以下、単に「触媒33」と記載)と、HCを吸着する吸着材32とを有して構成されている。   On the other hand, in the exhaust pipe 16 of the engine 11, a purification device 30 that reduces harmful components in the exhaust gas is installed in a downstream portion of the exhaust manifold 17. FIG. 2A is a view of the purification device 30 as viewed from the exhaust gas flow direction, and FIG. 2B is an enlarged view of FIG. As shown in FIG. 2, the purification device 30 includes a three-way catalyst that purifies HC, CO, and NOx or an oxidation catalyst that purifies HC and CO (hereinafter simply referred to as “catalyst 33”), and an adsorption that adsorbs HC. And a material 32.

より詳細に説明すると、浄化装置30は、コージェライト等のセラミックでハニカム状に形成された担体31の内壁面に、ゼオライト等の吸着材32をコーティングし、この吸着材32の表面に三元触媒又は酸化触媒等の触媒33をコーティング等により担持させたものである。触媒33は無数の微細孔を有する多孔状に形成され、排ガス中のHCが触媒33の微細孔を通過して吸着材32に吸着されるようになっている。   More specifically, the purifying device 30 coats an adsorbent 32 such as zeolite on the inner wall surface of a carrier 31 formed in a honeycomb shape with a ceramic such as cordierite, and the surface of the adsorbent 32 is a three-way catalyst. Alternatively, a catalyst 33 such as an oxidation catalyst is supported by a coating or the like. The catalyst 33 is formed in a porous shape having innumerable fine holes, and HC in the exhaust gas passes through the fine holes of the catalyst 33 and is adsorbed by the adsorbent 32.

浄化装置30の触媒33の担持量は、浄化装置30の上流部よりも下流部の方が多くなるように形成され、浄化装置30の下流部でのHC浄化反応量を多くするようにしている。また、吸着材32を形成しているゼオライトは、その原料であるシリカ/アルミナの比が大きいほど耐熱性が良くなるが、HC吸着率が低下してしまうという特性をもっているため、浄化装置30の吸着材32(ゼオライト)は、高熱に晒される上流部のシリカ/アルミナの比を大きくして耐熱性を確保し、上流部よりも温度が低くなる下流部のシリカ/アルミナの比を小さくしてHC吸着率を高めるようにしている。   The carrying amount of the catalyst 33 of the purification device 30 is formed so that the downstream portion is larger than the upstream portion of the purification device 30, and the HC purification reaction amount in the downstream portion of the purification device 30 is increased. . Further, the zeolite forming the adsorbent 32 has a characteristic that the heat resistance improves as the ratio of silica / alumina as the raw material increases, but the HC adsorption rate decreases. The adsorbent 32 (zeolite) increases the ratio of silica / alumina in the upstream part exposed to high heat to ensure heat resistance, and decreases the ratio of silica / alumina in the downstream part where the temperature is lower than the upstream part. The HC adsorption rate is increased.

吸着材32は、自身の温度が放出温度T1未満となっている低温時には、排ガス中のHCを吸着する。一方、自身の温度が放出温度T1以上になると、吸着しているHCが離脱して放出される。また、触媒33は、自身の温度が活性化温度T2(例えば約250℃)以上になると活性化して、HC,CO,NOxを酸化、還元する機能が発揮されるようになる。そして、活性化温度T2は放出温度T1よりも高い温度である。   The adsorbent 32 adsorbs HC in the exhaust gas at a low temperature when the temperature of the adsorbent 32 is lower than the discharge temperature T1. On the other hand, when its own temperature becomes equal to or higher than the release temperature T1, the adsorbed HC is released and released. Further, the catalyst 33 is activated when its own temperature becomes equal to or higher than the activation temperature T2 (for example, about 250 ° C.), and functions to oxidize and reduce HC, CO, and NOx are exhibited. The activation temperature T2 is higher than the discharge temperature T1.

そして、排ガス温度が低温となっているエンジン11の冷間始動時には、触媒温度Tcが活性化温度T2未満となっているため触媒33は未活性状態であり、エンジン11から排出されるHCを浄化することができない。そこで、触媒33が未活性でHCを浄化できない期間には、浄化装置30に流入する排ガス中のHCは、触媒33の微細孔を通過して吸着材32に一旦吸着される。その後、浄化装置30の温度が上昇して、吸着材温度Taが放出温度T1まで上昇するとともに触媒温度Tcが活性化温度T2まで上昇すると、吸着材32から離脱したHCが触媒33で酸化されて浄化されることとなる。   At the time of cold start of the engine 11 whose exhaust gas temperature is low, the catalyst 33 is inactive because the catalyst temperature Tc is lower than the activation temperature T2, and the HC discharged from the engine 11 is purified. Can not do it. Therefore, during a period in which the catalyst 33 is inactive and HC cannot be purified, HC in the exhaust gas flowing into the purification device 30 passes through the fine holes of the catalyst 33 and is once adsorbed by the adsorbent 32. Thereafter, when the temperature of the purifier 30 rises, the adsorbent temperature Ta rises to the discharge temperature T1, and the catalyst temperature Tc rises to the activation temperature T2, HC released from the adsorbent 32 is oxidized by the catalyst 33. It will be purified.

なお、触媒33は吸着材32の上層側に担持されているので、触媒33は排ガスに直接晒されることとなる。そのため、触媒温度Tcは吸着材温度Taよりも常に高温となる。よって、活性化温度T2は放出温度T1よりも高温であるものの、吸着材温度Taが放出温度T1に達してHCが放出される時期は、触媒温度Tcが活性化温度T2に達して浄化可能になる時期よりも遅くできる(或いは両時期を殆ど同じにできる)。よって、吸着材32から放出されるHCが触媒33で浄化されることなく浄化装置30から排出されてしまうことを回避できている。   Since the catalyst 33 is carried on the upper layer side of the adsorbent 32, the catalyst 33 is directly exposed to the exhaust gas. Therefore, the catalyst temperature Tc is always higher than the adsorbent temperature Ta. Therefore, although the activation temperature T2 is higher than the release temperature T1, the catalyst temperature Tc reaches the activation temperature T2 and can be purified when the adsorbent temperature Ta reaches the release temperature T1 and HC is released. Can be later than (or both can be almost the same). Therefore, it is possible to avoid that HC released from the adsorbent 32 is discharged from the purification device 30 without being purified by the catalyst 33.

エンジン制御回路(以下「ECU18」と記載)は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された燃料噴射制御プログラム(図示せず)を実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁15の燃料噴射量を制御すると共に、点火制御プログラム(図示せず)を実行することで、点火プラグ19の点火時期を制御する。そして、エンジン11の冷間始動時には、燃料噴射量を増量させる増量補正や、点火時期を遅角させる遅角補正等の制御(触媒暖機制御)を実施することで、排ガス温度の上昇を促進させて触媒33の早期活性化を図ることができる。   An engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU18”) is configured mainly by a microcomputer, and executes an engine operation by executing a fuel injection control program (not shown) stored in a built-in ROM (storage medium). The ignition timing of the spark plug 19 is controlled by controlling the fuel injection amount of the fuel injection valve 15 according to the state and executing an ignition control program (not shown). When the engine 11 is cold-started, the exhaust gas temperature is increased by performing control (catalyst warm-up control) such as an increase correction for increasing the fuel injection amount and a delay angle correction for retarding the ignition timing. Thus, early activation of the catalyst 33 can be achieved.

図1に示すエンジン11は、冷却水(熱媒体)により冷却される水冷式であり、エンジン11と熱交換した冷却水はラジエータ20により外気と熱交換して冷却される。エンジン11及びラジエータ20間にて冷却水を循環させる循環配管21には、ラジエータ20をバイパスして冷却水を循環させるバイパス配管22が接続されている。そして、冷却水温度が所定以下である冷間始動時には、ラジエータ20をバイパスしてバイパス配管22を冷却水が循環するようサーモスタット23(切替バルブ)が作動する。これによりエンジン11の暖機促進が図られる。一方、冷却水温度が所定以上であれば、冷却水がラジエータ20を循環するようサーモスタット23が作動する。   The engine 11 shown in FIG. 1 is a water-cooled type that is cooled by cooling water (heat medium), and the cooling water that exchanges heat with the engine 11 is cooled by heat exchange with the outside air by the radiator 20. A bypass pipe 22 that bypasses the radiator 20 and circulates the cooling water is connected to the circulation pipe 21 that circulates the cooling water between the engine 11 and the radiator 20. At the time of cold start when the cooling water temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, the thermostat 23 (switching valve) is operated so that the cooling water is circulated through the bypass pipe 22 by bypassing the radiator 20. Thereby, warming-up promotion of the engine 11 is achieved. On the other hand, if the cooling water temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the thermostat 23 is operated so that the cooling water circulates through the radiator 20.

なお、エンジン出力を駆動源として作動するウォータポンプ24により冷却水は循環する。したがって、エンジン回転速度が速いほどウォータポンプ24の回転速度が速くなり、循環流量も増大し、ラジエータ20により冷却水が外気と熱交換する量(冷却される量)も増大する。また、冷却水は、車室内を空調する空調装置の熱源としても利用されており、車室内へ向けて送風される送風空気は、冷却水と熱交換することで加熱されて温風となり、車室内へ吹き出される。   The cooling water is circulated by a water pump 24 that operates using the engine output as a drive source. Therefore, the higher the engine rotation speed, the higher the rotation speed of the water pump 24, the circulation flow rate also increases, and the amount of cooling water heat exchanged with the outside air by the radiator 20 (the amount to be cooled) also increases. The cooling water is also used as a heat source for an air conditioner that air-conditions the interior of the vehicle. The air blown toward the interior of the vehicle is heated by heat exchange with the cooling water to become warm air. It is blown into the room.

排気管16のうち排気マニホールド17の下流側部分、かつ浄化装置30の上流側部分には、排ガスと熱交換する熱媒体を循環させることにより排ガスから熱回収する熱交換器40が設置されている。本実施形態では、熱交換器40に循環させる熱媒体として、ウォータポンプ24により循環する冷却水が用いられている。   A heat exchanger 40 that recovers heat from the exhaust gas by circulating a heat medium that exchanges heat with the exhaust gas is installed in a portion of the exhaust pipe 16 downstream of the exhaust manifold 17 and upstream of the purification device 30. . In the present embodiment, cooling water circulated by the water pump 24 is used as a heat medium circulated in the heat exchanger 40.

エンジン11及び熱交換器40間にて冷却水を循環させる熱回収用配管25には、冷却水の流量を調整する流量調整バルブ41(流量調整手段)が設けられている。この流量調整バルブ41は電磁式のバルブであり、ECU18(制御手段)により電磁バルブの開度が制御される。そして、そのバルブ開度を制御することで、冷却水が熱交換器40を循環する循環流量が調整(制御)される。   The heat recovery pipe 25 for circulating the cooling water between the engine 11 and the heat exchanger 40 is provided with a flow rate adjusting valve 41 (flow rate adjusting means) for adjusting the flow rate of the cooling water. The flow rate adjustment valve 41 is an electromagnetic valve, and the opening degree of the electromagnetic valve is controlled by the ECU 18 (control means). Then, by controlling the valve opening, the circulation flow rate at which the cooling water circulates through the heat exchanger 40 is adjusted (controlled).

したがって、流量調整バルブ41のバルブ開度を全閉にして熱交換器40への循環流量をゼロにすれば、ウォータポンプ24から吐出される冷却水の全量が循環配管21を循環する。一方、流量調整バルブ41を開ければ、ウォータポンプ24から吐出される冷却水の一部が熱交換器40へ循環し、冷却水は排ガスと熱交換して熱回収する。このように排ガスから熱回収することで、エンジン11の冷間始動時において、エンジン11の暖機促進が図られるとともに、空調風の早期加熱を図ることができる。   Therefore, if the valve opening degree of the flow rate adjustment valve 41 is fully closed and the circulation flow rate to the heat exchanger 40 is made zero, the entire amount of cooling water discharged from the water pump 24 circulates in the circulation pipe 21. On the other hand, if the flow regulating valve 41 is opened, a part of the cooling water discharged from the water pump 24 circulates to the heat exchanger 40, and the cooling water exchanges heat with the exhaust gas to recover heat. By recovering heat from the exhaust gas in this way, warm-up of the engine 11 can be promoted at the time of cold start of the engine 11, and early heating of the conditioned air can be achieved.

なお、排気管16のうち熱交換器40の上流側部分には、排ガス温度を検出する排ガス温度センサ42が備えられている。排ガス温度センサ42により検出された温度は、熱交換器40へ流入してくる排ガスであって、熱交換される前の排ガスの温度(以下、「排ガス入口温度Tex」と記載)である。ECU18は、検出された排ガス入口温度Texに基づき、流量調整バルブ41の作動を制御して熱交換器40への循環流量を調整することで、廃熱回収量を調整する。   An exhaust gas temperature sensor 42 for detecting the exhaust gas temperature is provided in the exhaust pipe 16 upstream of the heat exchanger 40. The temperature detected by the exhaust gas temperature sensor 42 is the exhaust gas flowing into the heat exchanger 40 and is the temperature of the exhaust gas before heat exchange (hereinafter referred to as “exhaust gas inlet temperature Tex”). Based on the detected exhaust gas inlet temperature Tex, the ECU 18 controls the operation of the flow rate adjustment valve 41 to adjust the circulation flow rate to the heat exchanger 40, thereby adjusting the amount of recovered waste heat.

ところで、エンジン11の冷間始動時において、上述した燃料噴射量の増量補正や点火時期の遅角補正等の触媒暖機制御を、エンジン始動時から直ぐに実施すると、吸着材32で吸着されるHCが飽和量に達していない状態で吸着材温度Taが放出温度T1以上となり、吸着材32による吸着能力が十分に発揮されなくなる。そこで本実施形態では、排ガス入口温度Texが活性化温度T2に達するまでは、吸着材温度Taの温度上昇を抑制して吸着材温度Taが放出温度T1に達することを遅らせるよう、熱交換器40を循環する冷却水の流量(循環流量)を最大にして、最大能力で熱回収させるようにしている。   By the way, when the engine warm-up control such as the fuel injection amount increase correction and the ignition timing retardation correction described above is performed immediately after the engine start when the engine 11 is cold started, the HC adsorbed by the adsorbent 32. The adsorbent temperature Ta becomes equal to or higher than the discharge temperature T1 in a state where the amount of the adsorbent does not reach the saturation amount, and the adsorption capability by the adsorbent 32 is not sufficiently exhibited. Therefore, in the present embodiment, until the exhaust gas inlet temperature Tex reaches the activation temperature T2, the heat exchanger 40 is configured to suppress the temperature rise of the adsorbent temperature Ta and delay the adsorbent temperature Ta from reaching the discharge temperature T1. The flow rate (circulation flow rate) of the cooling water circulating through is maximized to recover heat with the maximum capacity.

一方、排ガス入口温度Texが活性化温度T2に達した後には、触媒温度Tcの温度上昇を促進させて触媒温度Tcが活性化温度T2に達することを早まらせるよう、熱交換器40への循環流量をゼロ(最小)にして、熱回収量を最小にさせている。これにより、吸着材32での吸着量を十分に増やしつつ触媒暖機の早期完了を図っている。   On the other hand, after the exhaust gas inlet temperature Tex reaches the activation temperature T2, circulation to the heat exchanger 40 is performed so as to accelerate the temperature increase of the catalyst temperature Tc and accelerate the catalyst temperature Tc to reach the activation temperature T2. The flow rate is set to zero (minimum) to minimize heat recovery. Thereby, the catalyst warm-up is completed early while increasing the amount of adsorption by the adsorbent 32 sufficiently.

次に、上述の如く排ガス入口温度Texの上昇に伴い熱交換器40への循環流量を最大からゼロにして循環流量を低下させるべく、ECU18が流量調整バルブ41を流量低下制御する時の手順を、図3を用いて説明する。図3は、ECU18が有するマイクロコンピュータによる上記流量低下制御の処理手順を示すフローチャートであり、当該処理は、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして起動した後、所定周期(例えば先述のCPUが行う演算周期又は所定のクランク角度毎)で繰り返し実行される。   Next, the procedure when the ECU 18 controls the flow rate adjustment valve 41 to reduce the flow rate so as to reduce the circulation flow rate from the maximum to zero as the exhaust gas inlet temperature Tex increases as described above. This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the flow rate lowering control by the microcomputer of the ECU 18, and this processing is started with a trigger as the ignition switch is turned on, and then a predetermined cycle (for example, the CPU described above) It is repeatedly executed at every calculation cycle or every predetermined crank angle.

先ず、図3に示すステップS10において、排ガス温度センサ42により検出された排ガス入口温度Texが、活性化温度T2以上の高温状態となっているか、活性化温度T2未満の低温状態となっているかを判定する。詳細には、活性化温度T2よりも僅かに高い温度を閾値TH1として設定しておき、排ガス入口温度Tex>閾値TH1である場合に高温状態であると判定する。   First, in step S10 shown in FIG. 3, whether the exhaust gas inlet temperature Tex detected by the exhaust gas temperature sensor 42 is in a high temperature state higher than the activation temperature T2 or a low temperature state lower than the activation temperature T2. judge. Specifically, a temperature slightly higher than the activation temperature T2 is set as the threshold value TH1, and when the exhaust gas inlet temperature Tex> the threshold value TH1, it is determined that the temperature is high.

閾値TH1を活性化温度T2よりも僅かに高い温度に設定することで、排ガス入口温度Texが確実に活性化温度T2以上となっている状況下で高温状態であると判定させる。但し、閾値TH1を活性化温度T2よりも遥かに高い温度に設定してしまうと、高温状態であると判定された時に排ガス入口温度Texが活性化温度T2以上となっている確実性を高くできるものの、排ガス出口温度Toutが過剰に高くなった状態で、後述するように循環流量をゼロにして触媒温度Tcの上昇を促進させることとなるので、触媒温度Tcが触媒33の耐熱温度を超えてしまうことが懸念される。そこで本実施形態では、触媒33の耐熱温度よりも十分に低い温度に閾値TH1を設定している。   By setting the threshold value TH1 to a temperature slightly higher than the activation temperature T2, it is determined that the exhaust gas inlet temperature Tex is in a high temperature state in a situation where the exhaust gas inlet temperature Tex is reliably equal to or higher than the activation temperature T2. However, if the threshold value TH1 is set to a temperature much higher than the activation temperature T2, it is possible to increase the certainty that the exhaust gas inlet temperature Tex is equal to or higher than the activation temperature T2 when it is determined that the temperature is high. However, in the state where the exhaust gas outlet temperature Tout is excessively high, the circulation flow rate is made zero to promote the increase of the catalyst temperature Tc, as will be described later. Therefore, the catalyst temperature Tc exceeds the heat resistance temperature of the catalyst 33. There is a concern that Therefore, in this embodiment, the threshold value TH1 is set to a temperature sufficiently lower than the heat resistant temperature of the catalyst 33.

高温状態(排ガス入口温度Tex>閾値TH1)であると判定された場合(S10:YES)には、続くステップS20において、熱交換器40への循環流量をゼロにするよう流量調整バルブ41の作動を制御する。これにより、熱交換器40での熱回収量が最小となり、浄化装置30へ流入する排気ガスの温度(以下、「排ガス出口温度Tout」と記載)が上昇することとなる。よって、触媒33の早期活性化が図られる。   When it is determined that the temperature is high (exhaust gas inlet temperature Tex> threshold value TH1) (S10: YES), in step S20, the flow rate adjustment valve 41 is actuated so that the circulation flow rate to the heat exchanger 40 becomes zero. To control. As a result, the amount of heat recovered in the heat exchanger 40 is minimized, and the temperature of the exhaust gas flowing into the purification device 30 (hereinafter referred to as “exhaust gas outlet temperature Tout”) increases. Therefore, early activation of the catalyst 33 is achieved.

一方、低温状態(排ガス入口温度Tex≦閾値TH1)であると判定された場合(S10:NO)には、続くステップS30において、吸着材32が吸着可能状態であるか否かを判定する。上記「吸着可能状態」とは次の2つ条件を満たした状態のことである。1つ目は、吸着材32の温度が放出温度T1に達していないことである。2つ目は、吸着材32によるHCの吸着量が最大となって飽和した状態になっていないことである。つまり、飽和状態になっていなくても吸着材32の温度が放出温度T1に達していれば吸着不能であり、吸着材32の温度が放出温度T1に達していなくても飽和状態になっていれば吸着不能である。   On the other hand, when it is determined that the temperature is low (exhaust gas inlet temperature Tex ≦ threshold TH1) (S10: NO), it is determined in subsequent step S30 whether the adsorbent 32 is in an adsorbable state. The “adsorbable state” is a state that satisfies the following two conditions. The first is that the temperature of the adsorbent 32 has not reached the discharge temperature T1. Second, the amount of adsorption of HC by the adsorbent 32 is maximized and is not saturated. That is, if the temperature of the adsorbent 32 has reached the discharge temperature T1 even if it is not saturated, it cannot be adsorbed, and even if the temperature of the adsorbent 32 has not reached the discharge temperature T1, it cannot be saturated. Adsorption is impossible.

吸着材32の温度が放出温度T1に達したか否かについては、排ガス温度センサ42の検出値、及び循環流量(例えば、ECU18から流量調整バルブ41へ出力される指令信号)に基づき吸着材32の温度を推定し、その推定温度に基づき判定すればよい。或いは、吸着材32の温度を検出するセンサを設け、当該センサの検出値に基づき判定してもよい。   Whether or not the temperature of the adsorbent 32 has reached the discharge temperature T1 is determined based on the detected value of the exhaust gas temperature sensor 42 and the circulation flow rate (for example, a command signal output from the ECU 18 to the flow rate adjustment valve 41). The temperature may be estimated and determined based on the estimated temperature. Alternatively, a sensor that detects the temperature of the adsorbent 32 may be provided, and determination may be made based on the detection value of the sensor.

吸着材32が飽和状態になっているか否かについては、内燃機関を始動させてからの経過時間が、予め設定した所定時間に達した場合に飽和状態であると判定すればよい。或いは、エンジン11の暖機運転期間における運転者のアクセル操作量の履歴に基づき判定してもよい。例えば操作量の積分値が予め設定した閾値を超えた場合に飽和状態であると判定すればよい。或いは、吸着材32へ供給された熱量の積算値が所定値に達した場合に飽和状態であると判定すればよい。例えば、エンジン負荷と相関のある燃料噴射量指令値、吸気量、アクセル操作量等と、エンジン回転速度と、循環流量(例えば、ECU18から流量調整バルブ41へ出力される指令信号)と、に基づき上記熱量を算出すればよい。或いは、エンジン11の暖機運転期間におけるエンジン回転速度が所定値に達した時点で、飽和状態になったと判定すればよい。   Whether or not the adsorbent 32 is saturated may be determined to be saturated when the elapsed time since the start of the internal combustion engine reaches a predetermined time set in advance. Alternatively, the determination may be made based on the history of the driver's accelerator operation amount during the warm-up operation period of the engine 11. For example, the saturation value may be determined when the integral value of the manipulated variable exceeds a preset threshold value. Or what is necessary is just to determine with it being saturated when the integrated value of the calorie | heat amount supplied to the adsorbent 32 reaches a predetermined value. For example, based on the fuel injection amount command value correlated with the engine load, the intake air amount, the accelerator operation amount, etc., the engine rotation speed, and the circulation flow rate (for example, the command signal output from the ECU 18 to the flow rate adjustment valve 41). What is necessary is just to calculate the said calorie | heat amount. Alternatively, it may be determined that the engine 11 is saturated when the engine speed during the warm-up period of the engine 11 reaches a predetermined value.

上述したステップS10,S30において低温状態かつ吸着可能状態であると判定された場合には(S10:NO、S30:YES)、続くステップS40において、熱交換器40への循環流量を最大にするよう流量調整バルブ41の作動を制御する。これにより、熱交換器40での熱回収量が最大となり、排ガス出口温度Toutの上昇が抑制されることとなる。よって、吸着可能状態において、吸着材32の温度が放出温度T1に達するまでの時間を長くすることができるので、吸着材32での吸着量を十分に増大できる。   When it is determined in steps S10 and S30 described above that the temperature is low and the adsorption is possible (S10: NO, S30: YES), in the subsequent step S40, the circulation flow rate to the heat exchanger 40 is maximized. The operation of the flow rate adjustment valve 41 is controlled. As a result, the heat recovery amount in the heat exchanger 40 is maximized, and an increase in the exhaust gas outlet temperature Tout is suppressed. Therefore, since the time until the temperature of the adsorbent 32 reaches the discharge temperature T1 can be increased in the adsorbable state, the amount of adsorption on the adsorbent 32 can be sufficiently increased.

一方、低温状態ではあるものの吸着可能状態ではないと判定された場合には(S10:NO、S30:NO)、先述したステップS20に進み循環流量をゼロに制御する。これにより、HCの吸着よりも優先して排ガス出口温度Toutの上昇を図り、触媒33の早期活性化を図る。   On the other hand, when it is determined that it is in a low temperature state but not in an adsorbable state (S10: NO, S30: NO), the process proceeds to step S20 described above and the circulation flow rate is controlled to zero. Thus, the exhaust gas outlet temperature Tout is increased in preference to the HC adsorption, and the catalyst 33 is activated early.

次に、図3の処理を実施したことによる一態様を、図4のタイムチャートを用いて説明する。図4(a)は熱交換器40への冷却水循環流量の変化を示す。また、図4(b)中の破線は排ガス入口温度Tex、実線は排ガス出口温度Tout、一点鎖線は触媒33の温度Tcの変化を示す。   Next, one aspect by performing the process of FIG. 3 will be described with reference to the time chart of FIG. FIG. 4A shows a change in the cooling water circulation flow rate to the heat exchanger 40. 4B, the broken line indicates the exhaust gas inlet temperature Tex, the solid line indicates the exhaust gas outlet temperature Tout, and the alternate long and short dash line indicates the change in the temperature Tc of the catalyst 33.

図示されるように、エンジンを始動した時点t1では、低温状態かつ吸着可能状態であるため、ステップS40により循環流量は最大に制御される。その後、エンジン温度が徐々に上昇することに伴い排ガス入口温度Texが徐々に上昇する。但し、循環流量を最大にして熱回収量を最大にしているため、排ガス出口温度Toutの上昇は抑制され、ひいては触媒温度Tcの上昇も抑制されている。なお、吸着材32の温度は触媒温度Tcとほぼ同じであり、吸着材32の温度上昇も抑制されている。   As shown in the drawing, at the time point t1 when the engine is started, the circulation flow rate is controlled to the maximum by step S40 because it is in a low temperature state and in an adsorbable state. Thereafter, the exhaust gas inlet temperature Tex gradually increases as the engine temperature gradually increases. However, since the circulation flow rate is maximized and the heat recovery amount is maximized, an increase in the exhaust gas outlet temperature Tout is suppressed, and thus an increase in the catalyst temperature Tc is also suppressed. Note that the temperature of the adsorbent 32 is substantially the same as the catalyst temperature Tc, and the temperature rise of the adsorbent 32 is also suppressed.

その後、吸着材32が飽和状態になることなく、かつ、吸着材32の温度が放出温度T1に達することなく、排ガス入口温度Texが閾値TH1(TH1>活性化温度T2)にまで上昇すると、排ガス入口温度Texが閾値TH1に達した時点t2で、高温状態になったと判定されてステップS20により循環流量は最小(ゼロ)に制御される。そのため、熱交換器40による熱回収量が最小になるため、排ガス出口温度Toutの上昇は促進され、ひいては触媒温度Tcの上昇も促進されている。   Thereafter, when the exhaust gas inlet temperature Tex rises to the threshold value TH1 (TH1> activation temperature T2) without the adsorbent 32 becoming saturated and without the temperature of the adsorbent 32 reaching the discharge temperature T1, the exhaust gas At time t2 when the inlet temperature Tex reaches the threshold value TH1, it is determined that the high temperature state has been reached, and the circulation flow rate is controlled to the minimum (zero) by step S20. Therefore, the amount of heat recovered by the heat exchanger 40 is minimized, so that the rise of the exhaust gas outlet temperature Tout is promoted, and consequently, the rise of the catalyst temperature Tc is also promoted.

なお、触媒温度Tcが活性化温度T2に達した時点t4で触媒33での酸化反応が開始されるが、その酸化反応熱により触媒温度Tcは排ガス入口温度Texよりも高くなっている。   The oxidation reaction in the catalyst 33 is started at time t4 when the catalyst temperature Tc reaches the activation temperature T2, and the catalyst temperature Tc is higher than the exhaust gas inlet temperature Tex due to the heat of oxidation reaction.

本実施形態では、排ガス入口温度Texが閾値TH1に達した時点t2で、先述した触媒暖機制御を実施している。但し、エンジン始動時点t1で触媒暖機制御を実施するようにしてもよいし、触媒暖機制御の実施を廃止するようにしてもよい。   In the present embodiment, the catalyst warm-up control described above is performed at time t2 when the exhaust gas inlet temperature Tex reaches the threshold value TH1. However, the catalyst warm-up control may be performed at the engine start time t1, or the catalyst warm-up control may be abolished.

以上により、本実施形態によれば、浄化装置30の上流側に熱交換器40を配置し、熱交換器40への冷却水循環流量を調整して熱回収量を調整することで、浄化装置30へ流入する排ガスの温度(排ガス出口温度Tout)を調整することを可能にしている。   As described above, according to the present embodiment, the heat exchanger 40 is arranged on the upstream side of the purification device 30, and the heat recovery amount is adjusted by adjusting the cooling water circulation flow rate to the heat exchanger 40. It is possible to adjust the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas (exhaust gas outlet temperature Tout).

そして、排ガス入口温度Texが活性化温度T2未満となっている低温状態時には循環流量を最大にするので、浄化装置30へ流入する排ガス出口温度Toutの上昇が抑制される。そのため、吸着材温度が放出温度T1に達するまでの時間を長く確保でき、ひいては、吸着材32での吸着量を増やして吸着能力を十分に発揮させることができる。   And since the circulation flow rate is maximized in the low temperature state where the exhaust gas inlet temperature Tex is lower than the activation temperature T2, the rise of the exhaust gas outlet temperature Tout flowing into the purification device 30 is suppressed. Therefore, it is possible to secure a long time until the adsorbent temperature reaches the discharge temperature T1, and as a result, the amount of adsorption by the adsorbent 32 can be increased to sufficiently exhibit the adsorption capacity.

一方、排ガス入口温度Texが活性化温度T2以上となっている高温状態時には循環流量をゼロにするので、浄化装置30へ流入する排ガス出口温度Toutの上昇が促進される。そのため、吸着材32が吸着可能状態でなくなった時点t3から、触媒温度Tcが活性化温度T2に達する時点t4までの時間を短くして、触媒暖機の早期完了を図ることができる。   On the other hand, since the circulation flow rate is made zero in a high temperature state where the exhaust gas inlet temperature Tex is equal to or higher than the activation temperature T2, an increase in the exhaust gas outlet temperature Tout flowing into the purification device 30 is promoted. Therefore, the catalyst warm-up can be completed early by shortening the time from time t3 when the adsorbent 32 is no longer in an adsorbable state to time t4 when the catalyst temperature Tc reaches the activation temperature T2.

また、低温状態(排ガス入口温度Tex<活性化温度T2)であっても、吸着可能状態でなければ循環流量をゼロにして触媒温度Tcの上昇を促進させるので、排ガス入口温度Texが高温状態にまで上昇することを待たずして直ぐに触媒温度Tcの上昇を促進させることができ、触媒暖機の早期完了を図ることができる。特に、吸着材温度が放出温度T1を超えていたら低温状態であっても流量低下制御を実施するので、吸着も酸化もできていない無駄な時間(t3からt4までの時間)を短縮できる。   Further, even in a low temperature state (exhaust gas inlet temperature Tex <activation temperature T2), if the adsorption is not possible, the circulation flow rate is set to zero and the catalyst temperature Tc is promoted. The catalyst temperature Tc can be immediately increased without waiting for the temperature to rise, and the catalyst warm-up can be completed early. In particular, if the adsorbent temperature exceeds the discharge temperature T1, the flow rate reduction control is performed even in a low temperature state, so that a useless time (time from t3 to t4) during which neither adsorption nor oxidation is performed can be shortened.

また、低温状態から高温状態に移行した時点t2で触媒暖機制御を実施しているが、上述の如く循環流量をゼロにすることで触媒温度Tcの上昇を促進させるので、触媒暖機制御にかかる制御量(例えば燃料噴射量の増量補正量や点火時期の遅角補正量)を小さくできる。又は、触媒暖機制御を実施する時間を短くできる。よって、触媒暖機制御を実施することによる燃費悪化を抑制できる。   Further, the catalyst warm-up control is performed at the time point t2 when the temperature is changed from the low temperature state to the high temperature state. However, since the increase in the catalyst temperature Tc is promoted by reducing the circulation flow rate as described above, the catalyst warm-up control is performed. Such a control amount (for example, a fuel injection amount increase correction amount or an ignition timing retardation correction amount) can be reduced. Alternatively, the time for performing the catalyst warm-up control can be shortened. Therefore, fuel consumption deterioration due to the catalyst warm-up control can be suppressed.

また、低温状態時には循環流量を最大にするので、熱交換器40での熱回収量を十分に増大させることができ、ひいては、空調装置の熱源利用を早期に実施でき、エンジン始動時点t1から暖房により車室内温度を目標温度にするまでに要する時間を短くできる。   Further, since the circulation flow rate is maximized in the low temperature state, the heat recovery amount in the heat exchanger 40 can be increased sufficiently, and the heat source of the air conditioner can be used at an early stage. As a result, the time required for the vehicle interior temperature to reach the target temperature can be shortened.

(第2実施形態)
上記第1実施形態では、排ガス温度センサ42の検出値(排ガス入口温度Tex)に基づき高温状態であるか低温状態であるかを判定しているのに対し、図5に示す本実施形態では、熱交換器40の熱媒体である冷却水の温度Twを検出する水温センサ43(図1参照)を備え、当該水温センサ43(熱媒体温度センサ)の検出値(冷却水温度Tw)に基づき高温状態であるか低温状態であるかを判定している。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, whether it is a high temperature state or a low temperature state is determined based on the detection value (exhaust gas inlet temperature Tex) of the exhaust gas temperature sensor 42, whereas in the present embodiment shown in FIG. A water temperature sensor 43 (see FIG. 1) that detects the temperature Tw of the cooling water that is the heat medium of the heat exchanger 40 is provided, and the temperature is high based on the detected value (cooling water temperature Tw) of the water temperature sensor 43 (heat medium temperature sensor). Whether the state is a low temperature state or not is determined.

より詳細に説明すると、水温センサ43は、熱回収用配管25のうち熱交換器40の冷却水出口部近傍に配置されている。このような配置により、流量調整バルブ41により流量調整された冷却水であって、熱交換器40にて熱交換した直後の冷却水の温度を水温センサ43は検出する。   More specifically, the water temperature sensor 43 is disposed in the vicinity of the cooling water outlet of the heat exchanger 40 in the heat recovery pipe 25. With this arrangement, the water temperature sensor 43 detects the temperature of the cooling water whose flow rate has been adjusted by the flow rate adjusting valve 41 and just after the heat exchange in the heat exchanger 40.

ここで、排ガス入口温度Texが高温であるほど冷却水温度Twも高温になっているはずである。特に、熱交換器40の循環流量をゼロにしていない状態であれば、その傾向は顕著となる。そこで図5のステップS15では、水温センサ43により検出された冷却水温度Twが、予め設定された閾値TH2よりも高温になっている場合に、高温状態(排ガス入口温度Tex≧活性化温度T2)であると判定する。一方、冷却水温度Twが閾値TH2以下になっている場合には、低温状態(排ガス入口温度Tex<活性化温度T2)であると判定する。   Here, the higher the exhaust gas inlet temperature Tex, the higher the cooling water temperature Tw. In particular, if the circulation flow rate of the heat exchanger 40 is not zero, the tendency becomes remarkable. Therefore, in step S15 in FIG. 5, when the cooling water temperature Tw detected by the water temperature sensor 43 is higher than a preset threshold value TH2, a high temperature state (exhaust gas inlet temperature Tex ≧ activation temperature T2). It is determined that On the other hand, when the cooling water temperature Tw is equal to or lower than the threshold value TH2, it is determined that the temperature is low (exhaust gas inlet temperature Tex <activation temperature T2).

ステップS15の判定で用いる閾値TH2に関し、冷却水温度Twと排ガス入口温度Texとの相関を予め試験により取得しておき、その相関から、排ガス入口温度Texが図3のステップS10で用いる閾値TH1に達した時の冷却水温度Twを算出し、当該温度を閾値TH2として設定している。なお、前記相関は、エンジン回転速度やエンジン負荷等に応じて変化するため、エンジン回転速度やエンジン負荷等に応じて閾値TH2を可変設定するようにしてもよい。なお、ステップS15以降の処理S20,S30,S40については、図3のステップS20,S30,S40と同じであるため、これらの処理の説明は割愛する。   With respect to the threshold value TH2 used in the determination in step S15, a correlation between the cooling water temperature Tw and the exhaust gas inlet temperature Tex is acquired in advance by a test, and from the correlation, the exhaust gas inlet temperature Tex becomes the threshold value TH1 used in step S10 in FIG. The coolant temperature Tw when the temperature is reached is calculated, and the temperature is set as the threshold value TH2. Since the correlation changes according to the engine speed, the engine load, etc., the threshold value TH2 may be variably set according to the engine speed, the engine load, etc. In addition, about process S20, S30, S40 after step S15, since it is the same as step S20, S30, S40 of FIG. 3, description of these processes is omitted.

図6は、図5の処理を実施したことによる一態様を示すタイムチャートである。図6(a)は熱交換器40への冷却水循環流量の変化を示す。また、図6(b)中の破線は排ガス入口温度Tex、実線は排ガス出口温度Tout、一点鎖線は触媒33の温度Tcの変化を示す。図6(c)は冷却水温度Twの変化を示す。   FIG. 6 is a time chart showing an embodiment by performing the processing of FIG. FIG. 6A shows a change in the cooling water circulation flow rate to the heat exchanger 40. Further, the broken line in FIG. 6B indicates the change in the exhaust gas inlet temperature Tex, the solid line indicates the exhaust gas outlet temperature Tout, and the alternate long and short dash line indicates the change in the temperature Tc of the catalyst 33. FIG. 6C shows a change in the cooling water temperature Tw.

図示されるように、エンジンを始動した時点t1では、低温状態かつ吸着可能状態であるため、ステップS40により循環流量は最大に制御される。その後、エンジン温度が徐々に上昇することに伴い排ガス出口温度Tout及び冷却水温度Twが徐々に上昇する。但し、循環流量を最大にして熱回収量を最大にしているため、排ガス出口温度Toutの上昇は抑制され、ひいては触媒温度Tcの上昇も抑制されている。なお、吸着材32の温度は触媒温度Tcとほぼ同じであり、吸着材32の温度上昇も抑制されている。   As shown in the drawing, at the time point t1 when the engine is started, the circulation flow rate is controlled to the maximum by step S40 because it is in a low temperature state and in an adsorbable state. Thereafter, as the engine temperature gradually increases, the exhaust gas outlet temperature Tout and the coolant temperature Tw gradually increase. However, since the circulation flow rate is maximized and the heat recovery amount is maximized, an increase in the exhaust gas outlet temperature Tout is suppressed, and thus an increase in the catalyst temperature Tc is also suppressed. Note that the temperature of the adsorbent 32 is substantially the same as the catalyst temperature Tc, and the temperature rise of the adsorbent 32 is also suppressed.

その後、吸着材32が飽和状態になることなく、かつ、吸着材32の温度が放出温度T1に達することなく、冷却水温度Twが閾値TH2に達した時点t20で、高温状態になったと判定されてステップS20により循環流量は最小(ゼロ)に制御される。そのため、熱交換器40による熱回収量が最小になるため、排ガス出口温度Toutの上昇は促進され、ひいては触媒温度Tcの上昇も促進されている。   Thereafter, it is determined that the adsorbent 32 has reached a high temperature state at time t20 when the coolant temperature Tw reaches the threshold value TH2 without the adsorbent 32 becoming saturated and without the temperature of the adsorbent 32 reaching the discharge temperature T1. In step S20, the circulation flow rate is controlled to the minimum (zero). Therefore, the amount of heat recovered by the heat exchanger 40 is minimized, so that the rise of the exhaust gas outlet temperature Tout is promoted, and consequently, the rise of the catalyst temperature Tc is also promoted.

以上により、本実施形態によっても上記第1実施形態と同様の効果が発揮される。すなわち、低温状態時には循環流量を最大にして排ガス出口温度Toutの上昇が抑制される。そのため、吸着材温度が放出温度T1に達するまでの時間を長く確保でき、ひいては、吸着材32での吸着量を増やして吸着能力を十分に発揮させることができる。また、高温状態時には循環流量をゼロにして排ガス出口温度Toutの上昇を促進させるので、吸着材32が吸着可能状態でなくなった時点t3から、触媒温度Tcが活性化温度T2に達する時点t4までの時間を短くして、触媒暖機の早期完了を図ることができる。   As described above, the same effects as those of the first embodiment are also exhibited by this embodiment. That is, when the temperature is low, the circulation flow rate is maximized to suppress the increase in the exhaust gas outlet temperature Tout. Therefore, it is possible to secure a long time until the adsorbent temperature reaches the discharge temperature T1, and as a result, the amount of adsorption by the adsorbent 32 can be increased to sufficiently exhibit the adsorption capacity. In addition, since the circulation flow rate is set to zero and the exhaust gas outlet temperature Tout is increased in a high temperature state, the time from the time t3 when the adsorbent 32 is no longer in an adsorbable state to the time t4 when the catalyst temperature Tc reaches the activation temperature T2 is reached. It is possible to shorten the time and achieve early completion of catalyst warm-up.

また、低温状態であっても、吸着可能状態でなければ循環流量をゼロにして触媒温度Tcの上昇を促進させるので、排ガス入口温度Texが高温状態にまで上昇することを待たずして直ぐに触媒温度Tcの上昇を促進させることができ、触媒暖機の早期完了を図ることができる。特に、吸着材温度が放出温度T1を超えていたら低温状態であっても流量低下制御を実施するので、吸着も酸化もできていない無駄な時間(t3からt4までの時間)を短縮できる。   Even in a low temperature state, if the adsorption is not possible, the circulation flow rate is made zero to promote the increase in the catalyst temperature Tc, so that the catalyst can be immediately used without waiting for the exhaust gas inlet temperature Tex to rise to a high temperature state. An increase in temperature Tc can be promoted, and catalyst warm-up can be completed early. In particular, if the adsorbent temperature exceeds the discharge temperature T1, the flow rate reduction control is performed even in a low temperature state, so that a useless time (time from t3 to t4) during which neither adsorption nor oxidation is performed can be shortened.

また、低温状態時には循環流量をゼロにすることで触媒温度Tcの上昇を促進させるので、触媒暖機制御にかかる制御量(例えば燃料噴射量の増量補正量や点火時期の遅角補正量)を小さくできる。又は、触媒暖機制御を実施する時間を短くできる。よって、触媒暖機制御を実施することによる燃費悪化を抑制できる。   Further, since the increase in the catalyst temperature Tc is promoted by setting the circulation flow rate to zero in the low temperature state, the control amount (for example, the fuel injection amount increase correction amount or the ignition timing retardation correction amount) required for the catalyst warm-up control is reduced. Can be small. Alternatively, the time for performing the catalyst warm-up control can be shortened. Therefore, fuel consumption deterioration due to the catalyst warm-up control can be suppressed.

また、低温状態時には循環流量を最大にするので、熱交換器40での熱回収量を十分に増大させることができ、ひいては、空調装置の熱源利用を早期に実施でき、エンジン始動時点t1から暖房により車室内温度を目標温度にするまでに要する時間を短くできる。   Further, since the circulation flow rate is maximized in the low temperature state, the heat recovery amount in the heat exchanger 40 can be increased sufficiently, and the heat source of the air conditioner can be used at an early stage. As a result, the time required for the vehicle interior temperature to reach the target temperature can be shortened.

(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be modified as follows. Moreover, you may make it combine the characteristic structure of each embodiment arbitrarily, respectively.

・上記各実施形態では、熱交換器40への循環流量を最大からゼロにステップ状に切り替えているが、排ガス入口温度Texや冷却水温度Twに応じて、前記循環流量を可変させてもよい。これによれば、低温状態から高温状態になったと判定された時点t2,t20での触媒温度Tcを、放出温度T1未満にしつつも、図4及び図6に示される温度よりも高くしておくことができる。これにより、高温状態判定時点t2,t20から触媒暖機完了までに要する時間を短くすることができ、触媒暖機の早期完了化を促進できる。   In each of the above embodiments, the circulation flow rate to the heat exchanger 40 is switched in steps from the maximum to zero, but the circulation flow rate may be varied according to the exhaust gas inlet temperature Tex and the cooling water temperature Tw. . According to this, the catalyst temperature Tc at the time points t2 and t20 at which it is determined that the low temperature state is changed to the high temperature state is set higher than the temperature shown in FIGS. 4 and 6 while being lower than the discharge temperature T1. be able to. Thereby, the time required from the high temperature state determination time points t2 and t20 to completion of catalyst warm-up can be shortened, and early completion of catalyst warm-up can be promoted.

・上記各実施形態では、吸着材32と触媒33とを一体に構成した浄化装置30を採用しているが、本発明の実施にあたり、吸着材32と触媒33とを別体に構成してもよい。この場合、吸着材を触媒の上流側に配置させることで、吸着材の雰囲気温度を触媒の雰囲気温度よりも高くさせておくことが望ましい。これによれば、吸着材温度が放出温度T1に達した時点から触媒が活性化温度T2に達するまでの時間(吸着も酸化もできていない時間)を短くできる。   In each of the above embodiments, the purification device 30 in which the adsorbent 32 and the catalyst 33 are integrally formed is employed. However, in the implementation of the present invention, the adsorbent 32 and the catalyst 33 may be configured separately. Good. In this case, it is desirable to arrange the adsorbent upstream of the catalyst so that the ambient temperature of the adsorbent is higher than the ambient temperature of the catalyst. According to this, the time from when the adsorbent temperature reaches the discharge temperature T1 to the time when the catalyst reaches the activation temperature T2 (the time during which neither adsorption nor oxidation is performed) can be shortened.

・上記各実施形態では、流量調整手段として流量調整バルブ41を設けているが、ウォータポンプ24が電動モータにより駆動されるエンジンにおいては、ウォータポンプ24の回転速度を可変制御することで循環流量を調整できるようになるため、この場合には流量調整バルブ41を廃止して、ウォータポンプ24の作動を制御することで熱交換器40への循環流量を調整するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the flow rate adjusting valve 41 is provided as a flow rate adjusting means. However, in an engine in which the water pump 24 is driven by an electric motor, the circulating flow rate is controlled by variably controlling the rotational speed of the water pump 24. In this case, the flow rate adjustment valve 41 may be eliminated and the operation of the water pump 24 may be controlled to adjust the circulation flow rate to the heat exchanger 40.

・上記各実施形態では、排ガス状態判定手段S10,S15及び吸着状態判定手段S30の両手段を備えているが、排ガス状態判定手段S10,S15を廃止して吸着状態判定手段S30のみとしてもよい。   In each of the above embodiments, both the exhaust gas state determination means S10 and S15 and the adsorption state determination means S30 are provided. However, the exhaust gas state determination means S10 and S15 may be eliminated and only the adsorption state determination means S30 may be used.

これによれば、エンジン始動直後における吸着可能状態時には、循環流量を最大にして排ガス出口温度Toutの上昇が抑制される。そのため、吸着材温度が放出温度T1に達するまでの時間を長く確保でき、ひいては、吸着材32での吸着量を増やして吸着能力を十分に発揮させることができる。一方、エンジン11を始動させてから、吸着量が吸着材32の許容量を超えて飽和したり吸着材温度が放出温度以上になったりして吸着不能状態になると、循環流量をゼロにして排ガス出口温度Toutの上昇を促進させるので、吸着材32が吸着可能状態でなくなってから、触媒温度Tcが活性化温度T2に達するまでの時間を短くして、触媒暖機の早期完了を図ることができる。   According to this, in the adsorbable state immediately after the engine is started, the circulation flow rate is maximized to prevent the exhaust gas outlet temperature Tout from rising. Therefore, it is possible to secure a long time until the adsorbent temperature reaches the discharge temperature T1, and as a result, the amount of adsorption by the adsorbent 32 can be increased to sufficiently exhibit the adsorption capacity. On the other hand, when the engine 11 is started and the adsorption amount exceeds the allowable amount of the adsorbent 32 and becomes saturated or the adsorbent temperature becomes higher than the discharge temperature, the adsorbing state becomes impossible. Since the rise in the outlet temperature Tout is promoted, it is possible to shorten the time until the catalyst temperature Tc reaches the activation temperature T2 after the adsorbent 32 is no longer in an adsorbable state, thereby achieving early completion of catalyst warm-up. it can.

・上記各実施形態では、浄化対象となる排ガス中の特定成分がHCであり、このHCを吸着/酸化させる吸着材/触媒に本発明を適用させているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、例えばリーンバーンのガソリンエンジンやディーゼルエンジンの場合において、排ガス中のNOxを特定成分として吸着させる吸着材、及びそのNOxを還元させる触媒に本発明を適用させてもよい。   In each of the above embodiments, the specific component in the exhaust gas to be purified is HC, and the present invention is applied to the adsorbent / catalyst that adsorbs / oxidizes this HC, but the present invention is limited to this. It is not a thing. For example, in the case of a lean burn gasoline engine or diesel engine, the present invention may be applied to an adsorbent that adsorbs NOx in exhaust gas as a specific component and a catalyst that reduces the NOx.

18…ECU(制御手段)、32…吸着材、33…触媒、40…熱交換器、41…流量調整バルブ(流量調整手段)、42…排ガス温度センサ、43…水温センサ(熱媒体温度センサ)、S10,S15…排ガス状態判定手段、S30…吸着状態判定手段、T1…放出温度、T2…活性化温度、Tex…排ガス入口温度(熱交換器の上流側での排ガス温度)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 ... ECU (control means), 32 ... Adsorbent, 33 ... Catalyst, 40 ... Heat exchanger, 41 ... Flow rate adjustment valve (flow rate adjustment means), 42 ... Exhaust gas temperature sensor, 43 ... Water temperature sensor (heat medium temperature sensor) , S10, S15 ... exhaust gas state determination means, S30 ... adsorption state determination means, T1 ... discharge temperature, T2 ... activation temperature, Tex ... exhaust gas inlet temperature (exhaust gas temperature upstream of the heat exchanger).

Claims (10)

自身の温度が放出温度未満では内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着し、自身の温度が前記放出温度以上になると吸着した前記特定成分を放出する吸着材と、
自身の温度が前記放出温度より高い活性化温度以上になると、前記吸着材から放出された前記特定成分を酸化又は還元する触媒と、
前記吸着材の上流側に配置され、排ガスと熱交換する熱媒体を循環させることにより排ガスから熱回収する熱交換器と、
前記熱媒体の循環流量を調整する流量調整手段と、
前記流量調整手段の作動を制御する制御手段と、
前記熱交換器の上流側での排ガス温度が前記活性化温度以上となっている高温状態、及び前記活性化温度未満となっている低温状態のいずれであるかを判定する排ガス状態判定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記排ガス状態判定手段により前記高温状態であると判定されている時には、前記低温状態と判定されている時に比べて前記循環流量を低下させる流量低下制御を実施することを特徴とする排ガス浄化装置。
An adsorbent that adsorbs a specific component in the exhaust gas of an internal combustion engine when its temperature is lower than the release temperature, and releases the adsorbed specific component when its temperature is equal to or higher than the release temperature;
A catalyst that oxidizes or reduces the specific component released from the adsorbent when its temperature is higher than an activation temperature higher than the release temperature;
A heat exchanger that is disposed upstream of the adsorbent and that recovers heat from the exhaust gas by circulating a heat medium that exchanges heat with the exhaust gas;
A flow rate adjusting means for adjusting a circulating flow rate of the heat medium;
Control means for controlling the operation of the flow rate adjusting means;
Exhaust gas state determination means for determining whether the exhaust gas temperature on the upstream side of the heat exchanger is a high temperature state where the activation temperature is equal to or higher than the activation temperature and a low temperature state where the exhaust gas temperature is less than the activation temperature;
With
The control means performs flow rate reduction control for reducing the circulation flow rate when it is determined by the exhaust gas state determination means that the high temperature state is present, compared to when the low temperature state is determined. Exhaust gas purification device.
前記吸着材での吸着が可能である吸着可能状態となっているか否かを判定する吸着状態判定手段を備え、
前記制御手段は、前記吸着状態判定手段により吸着可能状態でないと判定されている場合には、前記排ガス状態判定手段による判定結果に拘わらず前記流量低下制御を実施することを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化装置。
Comprising an adsorption state determination means for determining whether or not the adsorbent is capable of being adsorbed,
2. The control unit according to claim 1, wherein when the adsorption state determination unit determines that the adsorption state is not possible, the control unit performs the flow rate reduction control regardless of a determination result by the exhaust gas state determination unit. The exhaust gas purification apparatus according to 1.
前記上流側での排ガス温度を検出する排ガス温度センサを備え、
前記排ガス状態判定手段は、前記排ガス温度センサの検出値に基づき、前記高温状態及び前記低温状態のいずれであるかを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化装置。
An exhaust gas temperature sensor for detecting the exhaust gas temperature on the upstream side,
The exhaust gas purification device according to claim 1 or 2, wherein the exhaust gas state determination means determines whether the high temperature state or the low temperature state based on a detection value of the exhaust gas temperature sensor.
前記熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサを備え、
前記排ガス状態判定手段は、前記熱媒体温度センサの検出値に基づき、前記高温状態及び前記低温状態のいずれであるかを判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の排ガス浄化装置。
A heat medium temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium;
The exhaust gas state determination unit determines whether the high-temperature state or the low-temperature state is based on a detection value of the heat medium temperature sensor. Exhaust gas purification equipment.
自身の温度が放出温度未満では内燃機関の排ガス中の特定成分を吸着し、自身の温度が前記放出温度以上になると吸着した前記特定成分を放出する吸着材と、
自身の温度が前記放出温度より高い活性化温度以上になると、前記吸着材から放出された前記特定成分を酸化又は還元する触媒と、
前記吸着材の上流側に配置され、排ガスと熱交換する熱媒体を循環させることにより排ガスから熱回収する熱交換器と、
前記熱媒体の循環流量を調整する流量調整手段と、
前記流量調整手段の作動を制御する制御手段と、
前記吸着材での吸着が可能である吸着可能状態となっているかを判定する吸着状態判定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記吸着状態判定手段により前記吸着可能状態でないと判定されている時には、前記吸着可能状態と判定されている時に比べて前記循環流量を低下させる流量低下制御を実施することを特徴とする排ガス浄化装置。
An adsorbent that adsorbs a specific component in the exhaust gas of an internal combustion engine when its temperature is lower than the release temperature, and releases the adsorbed specific component when its temperature is equal to or higher than the release temperature;
A catalyst that oxidizes or reduces the specific component released from the adsorbent when its temperature is higher than an activation temperature higher than the release temperature;
A heat exchanger that is disposed upstream of the adsorbent and that recovers heat from the exhaust gas by circulating a heat medium that exchanges heat with the exhaust gas;
A flow rate adjusting means for adjusting a circulating flow rate of the heat medium;
Control means for controlling the operation of the flow rate adjusting means;
Adsorption state determination means for determining whether or not the adsorbent is capable of being adsorbed; and
With
The control means performs flow rate reduction control for reducing the circulating flow rate when the adsorption state determination unit determines that the adsorption state is not possible, compared to when the adsorption state determination unit determines that the adsorption state is possible. Exhaust gas purification device.
前記吸着状態判定手段は、前記内燃機関を始動させてからの経過時間に基づき、前記吸着可能状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項2又は5に記載の排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus according to claim 2 or 5, wherein the adsorption state determination means determines whether or not the adsorption is possible based on an elapsed time since the internal combustion engine was started. 前記吸着状態判定手段は、前記内燃機関の暖機運転期間における運転者のアクセル操作量に基づき、前記吸着可能状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項2,5及び6のいずれか1つに記載の排ガス浄化装置。   The said adsorption | suction state determination means determines whether it is the said adsorption | suction possible state based on the driver | operator's accelerator operation amount in the warming-up period of the said internal combustion engine. The exhaust gas purification apparatus as described in any one. 前記吸着状態判定手段は、前記内燃機関を始動させてからの、前記吸着材へ供給された熱量の積算値に基づき前記吸着可能状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項2,5〜7のいずれか1つに記載の排ガス浄化装置。   The adsorption state determination means determines whether or not the adsorption state is possible based on an integrated value of the amount of heat supplied to the adsorbent after the internal combustion engine is started. , 5-7 The exhaust gas purification apparatus as described in any one of 5-7. 前記判定手段は、前記内燃機関の暖機運転期間における機関回転速度に基づき、前記吸着可能状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項2,5〜8のいずれか1つに記載の排ガス浄化装置。   The determination unit determines whether or not the adsorption is possible based on an engine speed during a warm-up operation period of the internal combustion engine. The exhaust gas purification apparatus as described. 前記吸着状態判定手段は、前記吸着材の温度に基づき前記吸着可能状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項2,5〜9のいずれか1つに記載の排ガス浄化装置。   The exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein the adsorption state determination unit determines whether or not the adsorption state is possible based on a temperature of the adsorbent.
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