JPH11311120A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engineInfo
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- JPH11311120A JPH11311120A JP10117647A JP11764798A JPH11311120A JP H11311120 A JPH11311120 A JP H11311120A JP 10117647 A JP10117647 A JP 10117647A JP 11764798 A JP11764798 A JP 11764798A JP H11311120 A JPH11311120 A JP H11311120A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関1の始動時に吸着されたHCの脱離
の際に、確実に浄化処理し、外部への放出を防止する。
【解決手段】 内燃機関1の排気通路2に、排気ガス中
のHCを吸着する吸着触媒装置3が介装されている。吸
着触媒装置3は、吸着剤を含有した吸着層が内層に、触
媒層が表層に設けられた2層構造をなし、その上流側
に、排気ガスを加熱する排気再燃焼器4が設けられてい
る。排気再燃焼器4は、空燃比をリッチとし、2次空気
を加えて生成される可燃性の排気ガスを再燃焼させ、排
気ガスを急速に昇温させる。内燃機関1の始動後、排気
再燃焼器4によって排気ガス温度が急激に高くなるの
で、吸着触媒では、吸着層が脱離開始温度に達する前に
触媒層が活性温度に達し、その後脱離したHCが確実に
処理される。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To reliably perform a purification process when HC adsorbed at the start of an internal combustion engine 1 and to prevent the HC from being released to the outside. SOLUTION: An adsorption catalyst device 3 for adsorbing HC in exhaust gas is interposed in an exhaust passage 2 of an internal combustion engine 1. The adsorption catalyst device 3 has a two-layer structure in which an adsorbent layer containing an adsorbent is provided in an inner layer and a catalyst layer is provided in a surface layer, and an exhaust reburner 4 for heating exhaust gas is provided upstream thereof. I have. The exhaust reburner 4 makes the air-fuel ratio rich, reburns combustible exhaust gas generated by adding secondary air, and rapidly raises the temperature of the exhaust gas. After the internal combustion engine 1 is started, the temperature of the exhaust gas is rapidly increased by the exhaust gas reburner 4. Therefore, in the case of the adsorption catalyst, the catalyst layer reaches the activation temperature before the adsorption layer reaches the desorption start temperature, and then desorbs. HC is reliably processed.
Description
【0001】[0001]
【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、特に始動直後の排気ガスの排気浄化を図った排
気浄化装置に関する。The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas immediately after starting.
【0002】[0002]
【従来の技術】自動車の内燃機関から排出される排気ガ
スの浄化には、貴金属(白金、パラジウム、ロジウム
等)またはその他の金属を担持した触媒が従来から使わ
れている。このような触媒は、排気ガス中の有害成分で
あるHC、CO、NOx等を酸化もしくは還元して浄化
している。ところで、この触媒作用を得るためには、排
気温度が高くなければならず、例えばHCの触媒による
浄化のためには、一般に、200〜300℃程度の温度
が必要である。しかし内燃機関の始動直後では、排気ガ
ス温度が低く、上記の触媒が活性する温度(例えば20
0℃以上)に達しないため、HCの浄化はほとんど行わ
れず、HCの大気への放出量が増大する結果となる。2. Description of the Related Art Catalysts carrying noble metals (platinum, palladium, rhodium, etc.) or other metals have conventionally been used for purifying exhaust gases emitted from internal combustion engines of automobiles. Such a catalyst purifies by oxidizing or reducing HC, CO, NOx and the like, which are harmful components in the exhaust gas. By the way, in order to obtain this catalytic action, the exhaust gas temperature must be high. For example, in order to purify HC with a catalyst, a temperature of about 200 to 300 ° C. is generally required. However, immediately after the start of the internal combustion engine, the exhaust gas temperature is low, and the temperature at which the above-mentioned catalyst is activated (for example, 20
(0 ° C. or higher), the HC is hardly purified, resulting in an increase in the amount of HC released into the atmosphere.
【0003】そこで、上記の問題を解決するために、内
燃機関の排気系に従来の触媒装置に加えて、低温条件で
HCを吸着するHC吸着剤を配備し、触媒活性前に排出
されるHCを吸着するようにしたものが公知である(特
開平6−241028号公報、特開平7−144119
号公報等)。これらの排気浄化装置で用いられているH
C吸着剤は、実際には、ゼオライト等のHC吸着成分と
貴金属等の触媒成分の両方を混合した吸着触媒であり、
吸着したHCの一部を触媒作用で酸化させるという自己
浄化機能を有するものである。この吸着触媒は、排気ガ
スの熱、あるいは上流側に設けられた一般的な触媒装置
での反応熱により加熱され、吸着触媒の触媒成分の活性
に伴って吸着したHCの浄化が可能となる。[0003] In order to solve the above problem, an HC adsorbent that adsorbs HC under low-temperature conditions is provided in the exhaust system of the internal combustion engine in addition to the conventional catalyst device, so that HC exhausted before the catalyst is activated. Are known (JP-A-6-241028, JP-A-7-144119).
No.). H used in these exhaust gas purification devices
The C adsorbent is, in fact, an adsorption catalyst in which both HC adsorption components such as zeolite and catalyst components such as noble metals are mixed,
It has a self-purifying function of oxidizing a part of the adsorbed HC by catalytic action. This adsorption catalyst is heated by the heat of the exhaust gas or the heat of reaction in a general catalyst device provided on the upstream side, so that the adsorbed HC can be purified with the activity of the catalyst component of the adsorption catalyst.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
貴金属等を用いた触媒の活性温度は最低でも200℃程
度であり、これに対し吸着剤からのHCの脱離は成分に
よっては100℃程度から始まることが確認されてお
り、従って排気ガスの熱、又は上流側触媒装置での反応
熱により、吸着成分と触媒成分とから構成された吸着触
媒が徐々に昇温すると、低温時に吸着されたHCは、初
期においては触媒が活性する前に脱離してしまうことが
避けられない。すなわち、上記従来の排気浄化装置で
は、吸着したHCの一部が浄化されないまま外部へ排出
されるという問題があった。However, the activation temperature of a catalyst using a noble metal or the like is generally at least about 200 ° C., whereas the desorption of HC from the adsorbent starts at about 100 ° C. depending on the component. Therefore, when the temperature of the adsorption catalyst composed of the adsorption component and the catalyst component gradually increases due to the heat of the exhaust gas or the reaction heat in the upstream catalyst device, the HC adsorbed at a low temperature becomes In the early stage, it is inevitable that the catalyst is desorbed before the catalyst becomes active. That is, in the above-mentioned conventional exhaust gas purification device, there is a problem that a part of the adsorbed HC is discharged to the outside without being purified.
【0005】本発明は、吸着したHCのほとんど総て
を、脱離と同時に浄化することができる排気浄化装置を
提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of purifying almost all of adsorbed HC simultaneously with desorption.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関の排
気通路に、排気ガス中のHC(炭化水素成分)を吸着す
るための吸着触媒装置が介装されてなる内燃機関の排気
浄化装置において、上記吸着触媒装置は、HCを吸着す
る吸着剤を含有した吸着層からなる内層と触媒層からな
る表層とを有する少なくとも2層の吸着触媒からなり、
この吸着触媒装置の上流側に、排気ガスを加熱する排気
ガス加熱手段が設けられていることを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which an adsorption catalyst device for adsorbing HC (hydrocarbon component) in exhaust gas is interposed in an exhaust passage of the internal combustion engine. Wherein the adsorption catalyst device comprises at least two layers of an adsorption catalyst having an inner layer composed of an adsorption layer containing an adsorbent for adsorbing HC and a surface layer composed of a catalyst layer,
An exhaust gas heating means for heating exhaust gas is provided upstream of the adsorption catalyst device.
【0007】例えば、上記吸着触媒は、ハニカム担体に
まず吸着層をコーティングし、その上に触媒層をコーテ
ィングしてなる2層構造として構成される。そして、こ
の吸着触媒の上流側に、排気ガス温度を急速に昇温させ
る排気ガス加熱手段が設けられる。For example, the above-mentioned adsorption catalyst has a two-layer structure in which a honeycomb carrier is first coated with an adsorption layer, and then a catalyst layer is coated thereon. Exhaust gas heating means for rapidly increasing the temperature of the exhaust gas is provided upstream of the adsorption catalyst.
【0008】ここで、上記排気ガス加熱手段としては、
急速に排気ガスを昇温させることが重要であり、例え
ば、請求項2のように、内燃機関の空燃比を一時的にリ
ッチ状態とする空燃比制御手段と、排気ガス中の空気濃
度を高める空気供給手段と、この空燃比制御手段および
空気供給手段によって生成される可燃性の排気ガスを再
燃焼させる点火手段を備えた排気再燃焼器と、から構成
されている。あるいは、請求項3のように、内燃機関の
排気通路に燃料を供給する再燃焼用燃料噴射手段と、排
気ガス中の空気濃度を高める空気供給手段と、この再燃
焼用燃料噴射手段および空気供給手段によって生成され
る可燃性の排気ガスを再燃焼させる点火手段を備えた排
気再燃焼器と、から構成してもよい。また請求項4のよ
うに、電気加熱触媒もしくは電気加熱ヒータ等を用いる
こともできる。Here, the exhaust gas heating means includes:
It is important to rapidly raise the temperature of the exhaust gas. For example, an air-fuel ratio control means for temporarily setting the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a rich state, and increasing the air concentration in the exhaust gas It comprises an air supply means, and an exhaust reburner provided with an ignition means for reburning the combustible exhaust gas generated by the air-fuel ratio control means and the air supply means. Alternatively, the fuel injection means for re-burning the fuel to the exhaust passage of the internal combustion engine, the air supply means for increasing the air concentration in the exhaust gas, the fuel injection means for re-burning and the air supply And an exhaust reburner provided with ignition means for reburning combustible exhaust gas generated by the means. Further, an electric heating catalyst, an electric heating heater or the like can be used.
【0009】請求項1の発明をより具体化した請求項5
の発明は、上記吸着触媒の温度を検出もしくは間接的に
推定する吸着触媒温度検出手段を有し、この吸着触媒の
温度に基づいて上記排気ガス加熱手段の作動が制御され
ることを特徴としている。請求項6のように、上記吸着
触媒に流入する排気ガスの温度から吸着触媒の温度を推
定するようにしてもよい。A fifth aspect of the present invention is a more specific version of the first aspect.
The invention has an adsorption catalyst temperature detecting means for detecting or indirectly estimating the temperature of the adsorption catalyst, and the operation of the exhaust gas heating means is controlled based on the temperature of the adsorption catalyst. . The temperature of the adsorption catalyst may be estimated from the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption catalyst.
【0010】さらに、請求項7の発明は、上記吸着触媒
の温度が、HCの脱離開始温度直前に達したときに、上
記排気ガス加熱手段の作動を開始することを特徴として
いる。Further, the invention of claim 7 is characterized in that the operation of the exhaust gas heating means is started when the temperature of the adsorption catalyst reaches just before the temperature at which HC desorption starts.
【0011】また、請求項8の発明は、上記吸着触媒の
温度が、触媒活性温度を所定値以上超えたときに、上記
排気ガス加熱手段の作動を停止することを特徴としてい
る。The invention of claim 8 is characterized in that the operation of the exhaust gas heating means is stopped when the temperature of the adsorption catalyst exceeds a catalyst activation temperature by a predetermined value or more.
【0012】本出願人は、触媒層と吸着層とを有する2
層式の吸着触媒を、既に出願している(特開平6−17
0234号公報、特開平7−124467号公報等)。
この2層式の吸着触媒は、内層の吸着層で吸着したHC
が脱離する場合、必ず表層の触媒層を通過するため、触
媒層での浄化性能が向上するという利点を有している。The applicant of the present invention has proposed a catalyst having a catalyst layer and an adsorption layer.
A bed-type adsorption catalyst has already been filed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-17 / 1994).
0234, JP-A-7-124467 and the like).
This two-layer type adsorption catalyst is composed of HC adsorbed in the inner adsorption layer.
When desorbed, it always passes through the surface catalyst layer, so that there is an advantage that the purification performance in the catalyst layer is improved.
【0013】本発明では、これに加えて、吸着触媒の上
流に排気ガスを急激に昇温することが可能な排気ガス加
熱手段を設置することで、以下の作用が得られる。すな
わち、吸着触媒の昇温期間中において、上記排気ガス加
熱手段の作動により、急激に排気ガスの温度が昇温し、
この高温の排気ガスが吸着触媒の個々のセル内に流入す
ることになる。その結果、まず表層の触媒層に熱が供給
され、その後、内層に伝熱するという作用を生じ、表層
の触媒層と内層の吸着層の間に、積極的に温度勾配を生
じさせることができる。従って、表層の触媒層は早く活
性温度に達するのに対し、内層の吸着層がHCの脱離温
度に達するのが相対的に遅れるため、吸着層からHCの
脱離が開始する段階では、表層の触媒層は既に活性して
おり、脱離HCのほぼ全量を触媒層で浄化することが可
能となる。In the present invention, in addition to the above, the following effects can be obtained by installing exhaust gas heating means capable of rapidly increasing the temperature of the exhaust gas upstream of the adsorption catalyst. That is, during the temperature rise period of the adsorption catalyst, the temperature of the exhaust gas rapidly rises due to the operation of the exhaust gas heating means,
This hot exhaust gas will flow into the individual cells of the adsorption catalyst. As a result, heat is first supplied to the surface catalyst layer, and then heat is transferred to the inner layer, and a temperature gradient can be positively generated between the surface catalyst layer and the inner adsorption layer. . Therefore, while the surface catalyst layer quickly reaches the activation temperature, the inner adsorbent layer reaches the desorption temperature of HC relatively late, so that at the stage where the desorption of HC from the adsorption layer starts, the surface layer becomes Since the catalyst layer is already active, almost all of the desorbed HC can be purified by the catalyst layer.
【0014】ちなみに、2層式の吸着触媒であっても、
通常の排気ガスの熱だけで緩慢に加熱された場合、吸着
触媒全体が徐々に昇温するため、表層の触媒層と内層の
吸着層との間で生じる温度差は小さく、吸着層で一部の
HCが脱離を開始する温度に達しても、表層の触媒層は
まだ活性温度に達していない、という状況になり、初期
の脱離HCは浄化されずに排出されてしまう。Incidentally, even with a two-layer adsorption catalyst,
When heated slowly only by the heat of normal exhaust gas, the temperature of the entire surface of the adsorption catalyst gradually increases, so the temperature difference between the surface catalyst layer and the inner adsorption layer is small. Even if the HC reaches the temperature at which desorption starts, the surface catalyst layer has not yet reached the activation temperature, and the initial desorbed HC is discharged without being purified.
【0015】すなわち、吸着層からHCが脱離を開始す
る前に、排気ガス加熱手段により急激に昇温された排気
ガスが吸着触媒に供給されることが本発明の特徴であ
り、これによって、上述のように表層の触媒層の活性
を、内層の吸着層の脱離開始よりも早くすることができ
るのである。That is, the feature of the present invention is that the exhaust gas whose temperature has been rapidly raised by the exhaust gas heating means is supplied to the adsorption catalyst before HC starts to be desorbed from the adsorption layer. As described above, the activity of the surface catalyst layer can be made earlier than the start of desorption of the inner adsorption layer.
【0016】なお、内燃機関の負荷および回転数を上昇
させることによっても、排気ガスの温度は昇温するが、
この場合、排気ガス量が大幅に増加するため、吸着剤が
脱離開始温度に達していなくても、増大した排気ガス流
量によって一部のHCが吸着剤の細孔から押し出され、
結果として脱離してしまい、浄化されないまま外部へ排
出されるので、有効な方法ではない。Although the temperature of the exhaust gas also rises by increasing the load and the number of revolutions of the internal combustion engine,
In this case, since the amount of exhaust gas increases significantly, even if the adsorbent has not reached the desorption start temperature, a part of HC is pushed out from the pores of the adsorbent by the increased exhaust gas flow rate,
As a result, they are desorbed and discharged outside without being purified, so that this is not an effective method.
【0017】また吸着触媒の直上流に一般的な触媒装置
を設置した場合、その触媒でのHC、COの酸化による
反応熱によっても、下流の吸着触媒に流入する排気ガス
温度は上昇するが、このように反応熱を得るには上流側
の触媒装置の触媒が活性している必要があり、この触媒
温度が最低でも200℃程度になるまでは、反応熱を発
生することはできない。そして、その直下流に設置した
吸着触媒の温度は、上流側の触媒の温度より多少は低い
ものの、上流側の触媒が200℃(触媒活性直前の温
度)に達した時点では、例えば150℃程度まで昇温し
てしまうため、一部のHCは既に脱離を開始する。この
とき、吸着触媒の表層の触媒層はまだ活性していないた
め、HCはそのまま排出されてしまうことになり、やは
り、これも有効な方法ではない。When a general catalytic device is installed immediately upstream of the adsorption catalyst, the temperature of the exhaust gas flowing into the downstream adsorption catalyst rises due to the reaction heat generated by the oxidation of HC and CO at the catalyst. In order to obtain the reaction heat as described above, the catalyst of the upstream catalytic device needs to be active, and the reaction heat cannot be generated until the catalyst temperature reaches at least about 200 ° C. Although the temperature of the adsorption catalyst installed immediately downstream thereof is slightly lower than the temperature of the upstream catalyst, when the temperature of the upstream catalyst reaches 200 ° C. (the temperature immediately before catalytic activity), for example, about 150 ° C. Some of the HCs have already started to desorb because the temperature has risen. At this time, since the surface catalyst layer of the adsorption catalyst has not been activated yet, HC is discharged as it is, which is also not an effective method.
【0018】従って、2層式の吸着触媒が脱離開始温度
(100℃程度)以下の状態で、排気ガス流量をそれほ
ど増加させることなく、急激に排気ガス温度を昇温でき
ることが、排気ガス加熱手段としての必要な機能であ
る。Therefore, the exhaust gas temperature can be rapidly increased without significantly increasing the exhaust gas flow rate when the two-layer adsorption catalyst is at or below the desorption start temperature (about 100 ° C.). This is a necessary function as a means.
【0019】このような要求を満たす排気ガス加熱手段
としては、上述したように、内燃機関の空燃比をリッチ
に補正し、さらに空気を混合して、排気系途中の排気再
燃焼器において点火プラグ等により着火し再燃焼させる
排気再燃焼装置や、排気ガスに燃料と空気を供給し、同
様に燃焼させる燃焼装置、あるいは電気加熱触媒、電気
加熱ヒーター等が有効である。このような装置は、例え
ば排気ガス温度を数秒間で900℃程度まで昇温する能
力を有し、排気ガス温度によらずに作動を開始すること
ができ、排気ガス流量の増加もそれほど多くない。例え
ば、内燃機関の負荷と回転数を上昇させて排気ガス温度
を900℃にするためには、アイドル条件での排気ガス
量に比べ、10倍以上の排気ガス量となるまで負荷と回
転数を上昇させることが必要となるが、上記の排気再燃
焼器で900℃程度まで昇温する場合では、およそ2倍
程度の排気ガス量の増加で済み、また電気加熱触媒で
は、排気ガス流量の増加はほとんど無い。As described above, as the exhaust gas heating means that satisfies such demands, as described above, the air-fuel ratio of the internal combustion engine is corrected to be rich, and air is further mixed. For example, an exhaust reburning device that ignites and reburns, a combustion device that supplies fuel and air to the exhaust gas and burns the same, or an electric heating catalyst, an electric heating heater, or the like is effective. Such a device has, for example, the ability to raise the exhaust gas temperature to about 900 ° C. in a few seconds, can start operation regardless of the exhaust gas temperature, and does not increase the exhaust gas flow rate so much. . For example, in order to raise the exhaust gas temperature to 900 ° C. by increasing the load and the rotational speed of the internal combustion engine, the load and the rotational speed are reduced until the exhaust gas amount becomes 10 times or more as compared with the exhaust gas amount under the idle condition. Although it is necessary to raise the exhaust gas amount, when the temperature is raised to about 900 ° C. by the above-described exhaust reburner, the amount of exhaust gas needs to be increased by about two times. Is almost none.
【0020】[0020]
【発明の効果】本発明の内燃機関の排気浄化装置では、
吸着触媒を、内層に吸着層、表層に触媒層をそれぞれ有
する少なくとも2層の構成とし、かつその上流側に排気
ガス加熱手段を設けることにより、HCの吸着後、吸着
触媒に流入する排気ガス温度を急激に昇温させ、触媒層
と吸着層の間の温度差を積極的に拡大して、触媒層の活
性を、吸着層のHC脱離開始よりも相対的に早めること
ができ、脱離HCのほぼ全量を触媒層で確実に浄化処理
することができる。従って、内燃機関の始動時に外部へ
排出されるHCの総量を全体として低減することができ
る。According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention,
The adsorption catalyst has at least two layers each having an adsorption layer as an inner layer and a catalyst layer as a surface layer, and is provided with exhaust gas heating means on the upstream side, so that the temperature of exhaust gas flowing into the adsorption catalyst after adsorption of HC is increased. The temperature of the catalyst layer is rapidly increased, the temperature difference between the catalyst layer and the adsorption layer is positively expanded, and the activity of the catalyst layer can be relatively quicker than the start of HC desorption of the adsorption layer. Almost all of the HC can be reliably purified by the catalyst layer. Therefore, the total amount of HC discharged to the outside when the internal combustion engine is started can be reduced as a whole.
【0021】また請求項7の発明によれば、吸着触媒の
温度が、HCの脱離開始温度直前に達したときに、排気
ガス加熱手段の作動を開始するので、排気ガスの強制的
な加熱のために必要な燃料量を最小限にできる。According to the seventh aspect of the present invention, when the temperature of the adsorption catalyst reaches just before the desorption start temperature of HC, the operation of the exhaust gas heating means is started, so that the exhaust gas is forcibly heated. The amount of fuel required for the operation can be minimized.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて説明する。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0023】図1は、本発明の第1実施例の構成を示し
ている。内燃機関1の排気通路2に、排気ガス中のHC
成分を吸着する吸着触媒装置3が介装されているととも
に、この吸着触媒装置3の上流側に、排気再燃焼器4が
設けられている。この排気再燃焼器4は、点火手段とし
て、点火コイル等からなる点火装置8により火花放電を
行う点火プラグ5を備えている。なお、点火手段として
は、グロープラグを用いることもできる。この排気再燃
焼器4のさらに上流には、空気供給手段として2次空気
ポンプ6からの2次空気供給通路7が接続されている。FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment of the present invention. In the exhaust passage 2 of the internal combustion engine 1, HC in the exhaust gas
An adsorption catalyst device 3 for adsorbing components is interposed, and an exhaust reburner 4 is provided upstream of the adsorption catalyst device 3. The exhaust reburner 4 includes an ignition plug 5 that performs spark discharge by an ignition device 8 including an ignition coil and the like as ignition means. Note that a glow plug can be used as the ignition means. Further upstream of the exhaust reburner 4, a secondary air supply passage 7 from a secondary air pump 6 is connected as air supply means.
【0024】また上記排気再燃焼器4には、該再燃焼器
4内の排気温度を測定する再燃焼器温度センサ9が設け
られており、吸着触媒装置3には吸着触媒の温度を検出
する触媒温度センサ10が設けられている。これらの温
度センサ9,10の検出信号は、エンジンコントロール
ユニット11に入力される。The exhaust gas reburner 4 is provided with a reburner temperature sensor 9 for measuring the temperature of the exhaust gas in the reburner 4, and the adsorption catalyst device 3 detects the temperature of the adsorption catalyst. A catalyst temperature sensor 10 is provided. The detection signals of these temperature sensors 9 and 10 are input to the engine control unit 11.
【0025】上記2次空気ポンプ6および上記点火装置
8は、それぞれ上記エンジンコントロールユニット11
からの制御信号によって制御され、後述するように、排
気再燃焼時にそれぞれ2次空気の供給および火花点火を
行うようになっている。The secondary air pump 6 and the ignition device 8 are connected to the engine control unit 11 respectively.
As described later, the secondary air supply and the spark ignition are performed at the time of exhaust gas reburning, respectively.
【0026】また内燃機関1の吸気通路12には、燃料
噴射装置13が取り付けられており、エンジンコントロ
ールユニット11からの噴射信号によって燃料を噴射す
るようになっている。この燃料噴射量は、基本的には内
燃機関1の運転条件に応じて制御されるものであるが、
排気再燃焼時には、燃料噴射量を増量することにより空
燃比がリッチに保たれる。A fuel injection device 13 is attached to the intake passage 12 of the internal combustion engine 1 and injects fuel according to an injection signal from the engine control unit 11. This fuel injection amount is basically controlled according to the operating conditions of the internal combustion engine 1, but
At the time of exhaust gas reburning, the air-fuel ratio is kept rich by increasing the fuel injection amount.
【0027】図2は、上記吸着触媒装置3の詳細な構成
を示している。この吸着触媒装置3は、排気ガスが通過
する多数のセル3aを有するセラミックスあるいはメタ
ルを材質とするハニカム状の担体3bを主体として構成
されている。1つのセル3aを拡大して示すように、担
体3bには、まず内層として、HCを吸着する吸着層3
cがコーティングされている。さらにその上に、表層と
して、排気成分を浄化する触媒層3dがコーティングさ
れており、1つのセル3aを構成している。そして、こ
のセル3aが多数集合して吸着触媒装置3を構成してい
る。上記吸着層3cの材質としては、例えばゼオライト
を主体とした成分からなり、あるいはゼオライトを金属
でイオン交換したもの等が使用される。このようなHC
吸着剤は、一般に、100℃〜200℃程度まではHC
を吸着し、それ以上の温度でHCを脱離する特性を持つ
ものである。上記触媒層3dとしては、白金、パラジウ
ム、ロジウム等の貴金属を含むものが使用されており、
一般的な三元触媒と同様のものを使用することができる
が、望ましくはパラジウムの含有率を多くして低温活性
を高めたものがより効果的である。このような触媒は、
一般に200〜300℃程度で活性し、排気成分を浄化
するものである。FIG. 2 shows a detailed configuration of the adsorption catalyst device 3. This adsorption catalyst device 3 is mainly composed of a honeycomb-shaped carrier 3b made of ceramics or metal having a large number of cells 3a through which exhaust gas passes. As shown in an enlarged view of one cell 3a, the carrier 3b first has, as an inner layer, an adsorbing layer 3 for adsorbing HC.
c is coated. Further, a catalyst layer 3d for purifying exhaust components is coated thereon as a surface layer, and constitutes one cell 3a. A large number of the cells 3a constitute the adsorption catalyst device 3. As the material of the adsorption layer 3c, for example, a material mainly composed of zeolite, or a material obtained by ion-exchanging zeolite with a metal is used. Such HC
The adsorbent generally uses HC up to about 100 ° C. to 200 ° C.
And has the property of desorbing HC at a higher temperature. As the catalyst layer 3d, a material containing a noble metal such as platinum, palladium, and rhodium is used.
The same ones as general three-way catalysts can be used, but those having a higher palladium content and higher low-temperature activity are more effective. Such a catalyst is
Generally, it is activated at about 200 to 300 ° C. and purifies exhaust components.
【0028】上記吸着層3cは、上記の吸着剤成分だけ
でなく、触媒成分を含んでいても問題はない。また、吸
着層3cを1層だけでなく、吸着剤の成分の異なる吸着
層等で2層以上に構成することも可能である。また、触
媒層3dに関しても、異なる成分で構成された2層以上
の触媒層3dで構成することも可能である。いずれにし
ても、表面寄りに触媒層3dがあり、内側に吸着層3c
があればよい。There is no problem if the adsorption layer 3c contains not only the adsorbent component but also a catalyst component. The adsorbing layer 3c can be formed not only as one layer but also as two or more layers using adsorbing layers having different adsorbent components. Also, the catalyst layer 3d can be configured by two or more catalyst layers 3d formed of different components. In any case, there is a catalyst layer 3d near the surface, and an adsorption layer 3c inside.
If there is.
【0029】次に、上記排気再燃焼器4の基本的な作動
を説明する。排気再燃焼器4の作動条件と判断される
と、エンジンコントロールユニット11からの信号によ
り燃料噴射装置13は、空燃比が非常にリッチ(空燃比
で9〜10程度)になるように燃料を増量する。その結
果、排気ガス中には、COが12〜13%、H2が6〜
7%、HCが2〜3%含まれるようになる(いずれも容
積割合の%である)。同時に、エンジンコントロールユ
ニット11は、2次空気ポンプ6、点火装置8を作動さ
せ、2次空気の供給と点火プラグ5の火花放電とが開始
される。2次空気の流量は、リッチの排気ガスと混合し
た状態で、少なくとも酸素過剰となる流量に設定され
る。これは内燃機関の排気量や運転状態により異なるも
のであり、予め実験により十分な流量となるように設定
されるが、およそ内燃機関1の吸入空気量の60〜70
%程度である。この結果、排気ガス中には可燃成分(C
O、H2、HC)が含まれた状態となり、その後、2次
空気からのO2が混合した状態で、COが7〜8%、H
2が3〜4%、HCが1〜2%含まれた可燃性ガスとな
って、排気再燃焼器4に供給され、これが点火プラグ5
の火花により燃焼を開始する。排気再燃焼器4の作動
は、後述するように吸着触媒温度が予め定められた所定
温度に達したときに停止する。Next, the basic operation of the exhaust gas reburner 4 will be described. When it is determined that the operating condition of the exhaust reburner 4 is satisfied, the fuel injection device 13 increases the amount of fuel so that the air-fuel ratio becomes very rich (about 9 to 10 in air-fuel ratio) based on a signal from the engine control unit 11. I do. As a result, in the exhaust gas, 12 to 13% of CO and 6 to
7% and 2-3% of HC are contained (all are percentages by volume). At the same time, the engine control unit 11 operates the secondary air pump 6 and the ignition device 8 to start the supply of the secondary air and the spark discharge of the ignition plug 5. The flow rate of the secondary air is set to a flow rate that at least causes an excess of oxygen in a state of being mixed with the rich exhaust gas. This varies depending on the displacement and operating state of the internal combustion engine, and is set in advance to a sufficient flow rate through experiments.
%. As a result, the combustible components (C
O, H2, HC) in a state that contains, then, in the state in which O 2 is mixed from the secondary air, CO is 7 to 8%, H
2 as a combustible gas containing 3 to 4% and HC of 1 to 2% and supplied to the exhaust gas reburner 4,
The combustion starts due to the sparks. The operation of the exhaust gas reburner 4 is stopped when the temperature of the adsorption catalyst reaches a predetermined temperature as described later.
【0030】上記の作動を、図3のフローチャートに基
づいてさらに詳細に説明する。本ルーチンは、例えば1
0msec毎に繰り返し実行されるものである。先ずス
テップ1で、始動後の経過時間の判定を行う。これは、
排気再燃焼器4の作動が始動直後の吸着触媒の早期活性
(主に表層の触媒層3dの早期活性)を目的としたもの
であることから、例えば始動後60秒間に作動を制限す
るためのものである。ここで始動後60秒以内と判定さ
れるとステップ2へ進み、吸着触媒温度Tcatを読み
込む。ステップ3では、吸着触媒温度Tcatが、吸着
触媒の触媒層3dの活性温度(ここでは250℃とす
る)より低いか否かを判定しており、活性温度より低い
場合には、ステップ4以降の各ステップに進み、排気再
燃焼器4の作動を行う。ステップ4では、再燃焼器温度
Tegcを読み込む。ステップ5では再燃焼器温度Te
gcに応じて、排気再燃焼器4の作動のために必要な燃
料増量係数TFEGCを設定する。これは図4に示すよ
うに、Tegcが低いほど増量係数TFEGCが大きく
なるような特性に設定された所定のテーブルから検索さ
れる。ここで、再燃焼器温度Tegc、すなわち排気再
燃焼器4に流入する排気ガス温度が低いほど増量係数T
FEGCを大きくするのは、排気再燃焼器4内での着火
のためには、低温時ほど高い濃度のCO、H2等が必要
とされるためである。このテーブルは、予め実験により
設定される。The above operation will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG. This routine is, for example, 1
It is repeatedly executed every 0 msec. First, in step 1, the elapsed time after starting is determined. this is,
Since the operation of the exhaust gas re-combustor 4 is aimed at the early activation of the adsorption catalyst immediately after the start (mainly the early activation of the surface catalyst layer 3d), for example, it is necessary to limit the operation to 60 seconds after the start. Things. Here, if it is determined that the time is within 60 seconds after the start, the process proceeds to step 2, and the adsorption catalyst temperature Tcat is read. In step 3, it is determined whether or not the adsorption catalyst temperature Tcat is lower than the activation temperature of the catalyst layer 3d of the adsorption catalyst (here, 250 ° C.). Proceeding to each step, the operation of the exhaust gas reburner 4 is performed. In step 4, the recombustor temperature Tegc is read. In step 5, the reburner temperature Te
The fuel increase coefficient TFEGC required for the operation of the exhaust gas reburner 4 is set according to gc. As shown in FIG. 4, this is searched from a predetermined table set in such a characteristic that the lower the Tegc, the larger the increase coefficient TFEGC. Here, the lower the reburner temperature Tegc, that is, the lower the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust reburner 4, the more the increase coefficient T
The reason why the FEGC is increased is that the lower the temperature, the higher the concentration of CO, H2, and the like is required for ignition in the exhaust gas reburner 4. This table is set in advance by experiments.
【0031】ステップ6では、設定された増量係数TF
EGCに応じて燃料噴射量を増量して噴射する。これ
は、一般に吸入空気量と内燃機関回転数とから求められ
る基本燃料噴射量(理論空燃比に対応する噴射量)に、
増量係数TFEGCを乗じて燃料噴射量を決定し、燃料
噴射を行うものである。この結果、排気再燃焼器4での
燃焼にとって十分な濃度のCO、H2等の可燃成分が供
給される。次にステップ7で吸入空気量QAを読み込
み、ステップ8で、この吸入空気量QAと前述の増量係
数TFEGCから、2次空気供給量QEXAIRを設定
する。これは図5に示すような特性の所定のマップから
検索されるもので、吸入空気量QAが多いほど、また増
量係数TFEGCが大きいほど、2次空気供給量QEX
AIRが多くなるような特性を有している。このマップ
は、供給された可燃成分の燃焼にとって酸素の供給が充
分となるように、予め実験により設定される。ステップ
9では、決定された2次空気供給量QEXAIRに応じ
て、2次空気ポンプ6を駆動し、必要な2次空気を排気
通路2に供給する。これにより、燃焼可能な排気ガスと
空気との混合気が作られる。そして、ステップ10で、
排気再燃焼器4に設けられた点火プラグ5で点火するよ
うに点火装置8を作動させ、排気再燃焼器4内で上記の
混合気を燃焼させる。In step 6, the set increase coefficient TF is set.
The fuel injection amount is increased according to the EGC to perform the injection. This is based on the basic fuel injection amount (the injection amount corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio), which is generally obtained from the intake air amount and the internal combustion engine speed.
The fuel injection amount is determined by multiplying the increase coefficient TFEGC to perform the fuel injection. As a result, combustible components such as CO and H2 are supplied at a concentration sufficient for combustion in the exhaust gas reburner 4. Next, at step 7, the intake air amount QA is read, and at step 8, the secondary air supply amount QEXAIR is set from the intake air amount QA and the above-mentioned increase coefficient TFEGC. This is searched from a predetermined map having characteristics as shown in FIG. 5, and as the intake air amount QA increases and the increase coefficient TFEGC increases, the secondary air supply amount QEX increases.
It has the property of increasing AIR. This map is set in advance by experiments so that the supply of oxygen is sufficient for the combustion of the supplied combustible components. In step 9, the secondary air pump 6 is driven according to the determined secondary air supply amount QEXAIR to supply necessary secondary air to the exhaust passage 2. As a result, a mixture of combustible exhaust gas and air is created. And in step 10,
The ignition device 8 is operated so as to be ignited by the ignition plug 5 provided in the exhaust gas reburner 4, and the above-mentioned mixture is burned in the exhaust gas reburner 4.
【0032】上記のステップ1あるいはステップ3でN
Oと判断された場合には、ステップ11以降の各ステッ
プに進み、排気再燃焼器4の作動を終了させる処理を行
う。まずステップ11で増量係数TFEGCを1とし、
つまり増量無しとする。ステップ12では、増量係数T
FEGCによる増量を伴わない通常の燃料噴射を実行す
る。この結果、余剰のCO、H2等の可燃成分は供給さ
れなくなる。ステップ13では、2次空気供給量QEX
AIRを0とし、ステップ14で2次空気ポンプ6を停
止する。さらに、ステップ15で排気再燃焼器4の点火
装置8を停止する。以上の処理により、排気再燃焼器4
の作動は停止する。In step 1 or step 3 above, N
If it is determined to be O, the process proceeds to each step after step 11, and a process for terminating the operation of the exhaust gas reburner 4 is performed. First, in step 11, the increase coefficient TFEGC is set to 1,
That is, there is no increase. In step 12, the increasing coefficient T
Normal fuel injection without increasing the amount by FEGC is executed. As a result, surplus combustible components such as CO and H2 are not supplied. In step 13, the secondary air supply amount QEX
AIR is set to 0, and the secondary air pump 6 is stopped in step 14. Further, at step 15, the ignition device 8 of the exhaust gas reburner 4 is stopped. By the above processing, the exhaust reburner 4
Operation stops.
【0033】従って、本実施例では、吸着触媒装置3が
十分に低温の状態で始動した場合、始動直後から排気再
燃焼器4が作動する。このように排気再燃焼器4が作動
すると、吸着触媒装置3に流入する排気ガスの温度は急
激に高くなり、例えば700℃以上となった排気ガスが
流入するため、吸着触媒の表層の触媒層3dがまず昇温
し、その後、内層の吸着層3cが伝熱により徐々に昇温
するという作用を示す。その結果、触媒層3dの活性前
に該吸着触媒装置3に流入した未燃HC(排気再燃焼器
4の着火前の未燃HCおよび排気再燃焼器4で燃え残っ
た未燃HC)は、吸着触媒の吸着層3cに一旦吸着さ
れ、この吸着層3cが脱離温度に達する前に、表層の触
媒層3dが活性温度に達することになる。そのため、温
度上昇に伴って吸着層3cから脱離したHCは、そのほ
ぼ全量が触媒層3d通過の際に浄化され、外部へほとん
ど排出されることがない。Therefore, in the present embodiment, when the adsorption catalyst device 3 is started at a sufficiently low temperature, the exhaust reburner 4 starts operating immediately after the start. When the exhaust gas recombustor 4 operates in this manner, the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption catalyst device 3 rapidly increases, and for example, the exhaust gas that has reached 700 ° C. or more flows into the catalyst layer 3 on the surface of the adsorption catalyst. 3d raises the temperature first, and then the inner adsorption layer 3c gradually increases the temperature by heat transfer. As a result, the unburned HC that has flowed into the adsorption catalyst device 3 before the activation of the catalyst layer 3d (the unburned HC before the ignition of the exhaust reburner 4 and the unburned HC remaining burned in the exhaust reburner 4) is The catalyst layer 3d of the adsorption catalyst is temporarily adsorbed, and before the adsorption layer 3c reaches the desorption temperature, the surface catalyst layer 3d reaches the activation temperature. Therefore, almost all of the HC desorbed from the adsorption layer 3c due to the temperature rise is purified when passing through the catalyst layer 3d, and is hardly discharged to the outside.
【0034】次に第2の実施例を図6のフローチャート
に基づいて説明する。これは、排気再燃焼器4の作動開
始を吸着触媒からのHC脱離が開始する直前にしたもの
である。なお、排気浄化装置の機械的な構成は第1の実
施例と同じである。Next, a second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This is when the operation of the exhaust gas reburner 4 is started immediately before the start of HC desorption from the adsorption catalyst. Note that the mechanical configuration of the exhaust gas purification device is the same as that of the first embodiment.
【0035】この実施例の処理の流れは、基本的には前
述した第1の実施例と同様であり、図6のフローチャー
トにおけるステップ21〜ステップ35の各ステップ
は、ステップ23を除き、図3のフローチャートのステ
ップ1〜ステップ15にそれぞれ等しいものである。ス
テップ23は、第1の実施例のステップ3に対応するも
のであるが、このステップ23では、吸着触媒温度Tc
atが、吸着層3cからのHC脱離開始温度(100℃
程度)に達する直前の温度(ここでは80℃とする)以
上でかつ触媒層3dの活性温度(ここでは250℃とす
る)より低いという条件を満たすか否かを判定してお
り、この温度範囲にある場合に限ってステップ24以降
の各ステップへ進み、排気再燃焼器4の作動を行うよう
にしている。つまり、吸着触媒温度Tcatが80℃よ
り低いときは、排気再燃焼器4は作動しない。The processing flow of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment described above. Steps 21 to 35 in the flowchart of FIG. Are equivalent to steps 1 to 15 of the flowchart of FIG. Step 23 corresponds to Step 3 of the first embodiment. In Step 23, the adsorption catalyst temperature Tc
at is the start temperature of HC desorption from the adsorption layer 3c (100 ° C.)
The temperature range immediately before the temperature reaches about 80 ° C. (here, 80 ° C.) and lower than the activation temperature of the catalyst layer 3 d (here, 250 ° C.) are determined. Only in the case of, the process proceeds to each step after step 24 to operate the exhaust gas reburner 4. That is, when the adsorption catalyst temperature Tcat is lower than 80 ° C., the exhaust reburner 4 does not operate.
【0036】従って、上記フローチャートに基づくと、
第2の実施例では、第1の実施例と異なり、吸着触媒装
置3が十分に低温の状態(例えば20℃程度)で内燃機
関1が始動した場合でも、始動直後の段階では排気再燃
焼器4は作動しない。そのため、吸着触媒は通常の排気
ガスの昇温に応じて徐々に昇温する。その後、吸着触媒
温度Tcatが脱離開始前の80℃に達すると、排気再
燃焼器4の作動が開始し、吸着触媒装置3に、急激に昇
温されて例えば700℃以上となった排気ガスが流入す
る。これ以降は、第1の実施例と同様に、吸着触媒の表
層の触媒層3dがまず昇温し、活性温度に達するため、
吸着層3cから脱離したHCは、そのほぼ全量を触媒層
3dで浄化することが可能となる。Therefore, based on the above flowchart,
In the second embodiment, unlike the first embodiment, even when the internal combustion engine 1 is started in a state where the adsorption catalyst device 3 is at a sufficiently low temperature (for example, about 20 ° C.), the exhaust recombustor is in a stage immediately after the start. 4 does not work. Therefore, the temperature of the adsorption catalyst gradually increases in accordance with the normal temperature rise of the exhaust gas. Thereafter, when the temperature of the adsorption catalyst Tcat reaches 80 ° C. before the start of desorption, the operation of the exhaust gas reburner 4 starts, and the temperature of the exhaust gas which is rapidly increased to, for example, 700 ° C. or more is supplied to the adsorption catalyst device 3. Flows in. Thereafter, as in the first embodiment, the surface temperature of the catalyst layer 3d of the adsorption catalyst first rises and reaches the activation temperature.
Almost all of the HC desorbed from the adsorption layer 3c can be purified by the catalyst layer 3d.
【0037】本実施例では、排気再燃焼器4の作動を内
燃機関1の始動直後からではなく、吸着触媒からのHC
脱離開始直前としたため、排気再燃焼器4の作動開始時
の再燃焼器温度Tegcはある程度上昇しており、結果
として、排気再燃焼器4の作動のための燃料増量係数T
FEGCの値が小さく設定される。すなわち、再燃焼器
温度Tegcが高い程、燃料増量が少なくても排気再燃
焼器4の着火燃焼が充分に可能となるため、リッチ化の
程度を低くでき、結果として燃料消費量を抑制すること
が可能となる。In the present embodiment, the operation of the exhaust gas reburner 4 is not performed immediately after the start of the internal combustion engine 1, but the HC from the adsorption catalyst is used.
Immediately before the start of desorption, the reburner temperature Tegc at the start of the operation of the exhaust reburner 4 has increased to some extent. As a result, the fuel increase coefficient T
The value of FEGC is set small. That is, the higher the reburner temperature Tegc is, the more the ignition combustion of the exhaust reburner 4 can be sufficiently performed even if the fuel increase is small, so that the degree of enrichment can be reduced, and as a result, the fuel consumption can be suppressed. Becomes possible.
【0038】以上の実施例は、排気ガス加熱手段とし
て、内燃機関1の空燃比をリッチに補正し、さらに空気
を混合して排気再燃焼器4で点火プラグ5により着火燃
焼させる排気再燃焼装置を用いているが、排気ガスに燃
料と空気を供給し燃焼させる燃焼装置、あるいは電気加
熱触媒や電気加熱ヒーターを用いても可能である。In the above embodiment, as an exhaust gas heating means, an exhaust reburning device for correcting the air-fuel ratio of the internal combustion engine 1 to be rich, further mixing air, and igniting and burning with an ignition plug 5 in an exhaust reburner 4. However, it is also possible to use a combustion device that supplies fuel and air to the exhaust gas and burn, or an electric heating catalyst or an electric heater.
【0039】図7は、排気ガスに燃料と空気を供給し燃
焼させる燃焼装置を用いた第3の実施例の構成を示して
いる。この実施例においては、排気通路2に設けられた
排気再燃焼器4に向かって直接燃料を噴射供給するよう
に、再燃焼用燃料噴射手段として再燃焼用燃料噴射装置
21が設けられている。なお、22は燃料配管を示して
いる。また、空気供給手段として2次空気ポンプ6から
の2次空気供給通路7が上記排気再燃焼器4に接続され
ている。FIG. 7 shows the configuration of a third embodiment using a combustion device for supplying fuel and air to exhaust gas and burning the exhaust gas. In this embodiment, a reburning fuel injection device 21 is provided as reburning fuel injection means so as to directly inject and supply fuel toward an exhaust reburner 4 provided in the exhaust passage 2. Reference numeral 22 denotes a fuel pipe. A secondary air supply passage 7 from a secondary air pump 6 is connected to the exhaust reburner 4 as air supply means.
【0040】そして、排気再燃焼器4では、点火手段と
しての点火プラグ9を有し、再燃焼用燃料噴射装置21
および2次空気ポンプ6によって生成される可燃性の排
気ガスを再燃焼させる。The exhaust reburner 4 has a spark plug 9 as an ignition means, and a fuel injection device 21 for reburning.
And the combustible exhaust gas generated by the secondary air pump 6 is reburned.
【0041】このように排気ガスに燃料と空気を供給し
燃焼させる構成とすると、排気系に燃料供給手段を追加
する必要があるものの、内燃機関1の燃料増量制御等を
変更する必要がなく、すなわち内燃機関1自体は制御シ
ステムを含めてそのままで、排気系のみの改良で対応で
きるため、種々の内燃機関1に容易に搭載できるという
利点がある。なお、この装置の場合でも、排気低減効果
(吸着触媒3cからの脱離HCの浄化処理性能)は、第
1,第2実施例と同等に得られる。With the configuration in which fuel and air are supplied to the exhaust gas and burned, the fuel supply means must be added to the exhaust system, but there is no need to change the fuel increase control of the internal combustion engine 1 and the like. That is, since the internal combustion engine 1 itself can be coped with by improving only the exhaust system while including the control system, there is an advantage that it can be easily mounted on various internal combustion engines 1. It should be noted that also in the case of this apparatus, the effect of reducing exhaust gas (the performance of purifying HC desorbed from the adsorption catalyst 3c) can be obtained in the same manner as in the first and second embodiments.
【0042】また、図8は、排気再燃焼器4に代えて電
気加熱触媒装置31を吸着触媒装置3の上流側に配置し
た第4実施例を示している。32は、この吸着触媒装置
31に電力を供給する電力供給装置、33は、電気加熱
触媒装置31の触媒温度を検出する電気加熱触媒温度セ
ンサである。ここで、電気加熱触媒装置31の代わりに
電気加熱ヒータを用いてもよい。FIG. 8 shows a fourth embodiment in which an electric heating catalyst device 31 is arranged upstream of the adsorption catalyst device 3 in place of the exhaust gas reburner 4. Reference numeral 32 denotes a power supply device for supplying electric power to the adsorption catalyst device 31, and reference numeral 33 denotes an electric heating catalyst temperature sensor for detecting a catalyst temperature of the electric heating catalyst device 31. Here, an electric heater may be used instead of the electric heating catalyst device 31.
【0043】このように排気ガス加熱手段として電気加
熱触媒装置31(あるいは電気加熱ヒータ)を適用する
のは、例えば自動車の動力源として電気モータと内燃機
関を併用するハイブリッド車両の場合に有利である。す
なわち、このようなハイブリッド車両は、減速時のエネ
ルギー回収等により、バッテリーに十分な電力を保有す
ることが可能であるため、この電力を利用して電気加熱
触媒を加熱することができるからである。従って、余分
な燃料増量や排気系への追加の燃料供給が不要であるた
め、燃料消費を抑制できる。但し、この電気加熱触媒装
置31を用いる方法では、排気低減効果(吸着触媒から
の脱離HCの浄化処理効果)は、上記各実施例で説明し
たものよりも多少劣る場合がある。その理由は、排気再
燃焼器4は、排気ガス中の可燃成分の燃焼熱により直接
排気ガスを昇温するものであるのに対し、電気加熱触媒
装置31では、同じ熱量を発生した場合でも、その電気
加熱触媒装置31自体の熱容量があるため、排気ガスの
昇温が多少遅れるからである。排気ガス温度の昇温が遅
くなると、吸着触媒の表層の触媒層3dと内層の吸着層
3cの間の温度差が少なくなり、特に吸着触媒が劣化し
てくると触媒活性温度が上がり、反対に脱離温度が下が
る傾向を示すため、結果として触媒活性前に一部のHC
が脱離してしまう場合がある。しかしながら、排気ガス
加熱手段を具備せずに排気ガス自体の熱のみで吸着触媒
を昇温する場合に比べると、その優位性は明らかであ
る。The application of the electric heating catalyst device 31 (or electric heater) as the exhaust gas heating means is advantageous, for example, in the case of a hybrid vehicle using both an electric motor and an internal combustion engine as a power source of an automobile. . That is, such a hybrid vehicle can retain sufficient electric power in the battery due to energy recovery at the time of deceleration, and so can heat the electric heating catalyst using this electric power. . Therefore, unnecessary fuel increase and additional fuel supply to the exhaust system are not required, so that fuel consumption can be suppressed. However, in the method using the electric heating catalyst device 31, the effect of reducing the exhaust gas (the effect of purifying the desorbed HC from the adsorption catalyst) may be slightly inferior to those described in the above embodiments. The reason is that the exhaust reburner 4 directly raises the temperature of the exhaust gas by the combustion heat of the combustible components in the exhaust gas, whereas the electric heating catalyst device 31 generates the same amount of heat even when the same amount of heat is generated. This is because the heat capacity of the electric heating catalyst device 31 itself has a slight delay in the temperature rise of the exhaust gas. When the temperature of the exhaust gas rises slowly, the temperature difference between the catalyst layer 3d on the surface of the adsorption catalyst and the adsorption layer 3c on the inner layer decreases, and especially when the adsorption catalyst is deteriorated, the catalyst activation temperature increases, and conversely. Since the desorption temperature tends to decrease, as a result, some HC
May be detached. However, its superiority is apparent as compared with the case where the temperature of the adsorption catalyst is raised only by the heat of the exhaust gas itself without using the exhaust gas heating means.
【0044】図9は、排気ガス加熱手段として、第1〜
第3実施例のように排気再燃焼器4を用いて吸着触媒装
置3に流入する排気ガス温度を急激に昇温させた場合
(A)と、第4実施例のように電気加熱触媒装置31を
用いた場合(B)と、排気ガス加熱手段を具備せずに通
常の排気ガスの熱だけで吸着触媒を昇温させた場合
(C)における各部の温度履歴を示したものである。こ
こで、排気ガス加熱手段を用いた(A),(B)は、い
ずれも吸着触媒の脱離開始直前で加熱を開始した場合の
特性を示している。FIG. 9 shows first to fourth exhaust gas heating means.
When the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption catalyst device 3 is rapidly increased using the exhaust reburner 4 as in the third embodiment (A), the electric heating catalyst device 31 as in the fourth embodiment is used. (B) shows the temperature history of each part in the case where the adsorption catalyst is heated only by the heat of the normal exhaust gas without the exhaust gas heating means (C). Here, (A) and (B) using the exhaust gas heating means show characteristics when heating is started immediately before the start of desorption of the adsorption catalyst.
【0045】(A)に示すように、排気ガス加熱手段と
して排気再燃焼器4を用いた場合、吸着触媒装置3に流
入する排気ガス温度が急激に昇温するため、触媒層3d
と吸着層3cの間の温度差が大きくなり、結果として触
媒層3dが触媒活性温度に達する時間の方が、吸着層3
cがHC脱離開始温度に達する時間よりも早くなり、脱
離したHCのほぼ全量を触媒層3dで浄化処理すること
ができる。As shown in (A), when the exhaust gas reburner 4 is used as the exhaust gas heating means, the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption catalyst device 3 rises rapidly, so that the catalyst layer 3d
The temperature difference between the catalyst layer 3c and the adsorption layer 3c increases, and as a result, the time for the catalyst layer 3d to reach the catalyst activation temperature is longer than that in the adsorption layer 3c.
c becomes earlier than the time when the temperature reaches the HC desorption start temperature, and almost all the desorbed HC can be purified by the catalyst layer 3d.
【0046】また排気ガス加熱手段として、電気加熱触
媒装置31を用いた場合、吸着触媒装置3に流入する排
気ガス温度は、電気加熱触媒装置31自体の熱容量があ
る分、昇温速度が多少遅くなる。その結果、触媒活性ま
での時間とHC脱離開始までの時間はほぼ同時(吸着触
媒の劣化が進行している場合はHC脱離開始までの時間
が多少早い)という状況になり、一部のHCが脱離時に
浄化されずに排出されてしまうが、その量は排気ガス加
熱手段を具備しない場合(C)に比べて非常に少なく抑
制される。When the electric heating catalyst device 31 is used as the exhaust gas heating means, the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption catalyst device 3 is slightly slower because of the heat capacity of the electric heating catalyst device 31 itself. Become. As a result, the time until the catalyst activity and the time until the start of HC desorption are substantially the same (when the deterioration of the adsorption catalyst is progressing, the time until the start of HC desorption is slightly shorter). Although HC is discharged without being purified at the time of desorption, the amount of HC is suppressed to a very small amount as compared with the case where the exhaust gas heating means is not provided (C).
【0047】排気ガス加熱手段を具備せず、通常の排気
ガスの熱のみで吸着触媒を加熱した(C)の場合、触媒
層3dと吸着層3cの温度差が小さく、HC脱離開始が
触媒活性よりも大幅に早いため、多量のHCが脱離時に
浄化されずに排出されてしまう。In the case of (C) in which the exhaust gas heating means is not provided and the adsorption catalyst is heated only by the heat of ordinary exhaust gas, the temperature difference between the catalyst layer 3d and the adsorption layer 3c is small, and the start of HC desorption is caused by the catalyst. Because it is much faster than the activity, a large amount of HC is discharged without being purified at the time of desorption.
【0048】以上の(A)〜(C)の3つの場合のHC
排出濃度の比較結果を図10に示す。この図10に示す
ように、通常の排気ガスの熱のみで吸着触媒を昇温させ
た場合に比べて、排気ガス加熱手段を用いることで、大
幅にHC排出量を低減できており、また特に排気再燃焼
器を用いた場合は、最もHC排出量を低減できる。HC in the above three cases (A) to (C)
FIG. 10 shows the comparison results of the emission concentrations. As shown in FIG. 10, compared with the case where the temperature of the adsorption catalyst is raised only by the heat of the normal exhaust gas, the use of the exhaust gas heating means makes it possible to greatly reduce the amount of HC emission. When an exhaust reburner is used, the amount of HC emissions can be reduced most.
【図1】この発明の第1の実施例の構成を示す構成説明
図。FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a configuration of a first embodiment of the present invention.
【図2】吸着触媒装置の詳細を示す拡大図。FIG. 2 is an enlarged view showing details of an adsorption catalyst device.
【図3】この第1の実施例の処理の流れを示すフローチ
ャート。FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow of the first embodiment.
【図4】再燃焼器温度Tegcと燃料増量係数TFEG
Cとの関係を示す特性図。FIG. 4 shows a recombustor temperature Tegc and a fuel increase coefficient TFEG.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship with C.
【図5】燃料増量係数TFEGCと吸入空気量QAと2
次空気供給量QEXAIRとの関係を示す特性図。FIG. 5 shows a fuel increase coefficient TFEGC and an intake air amount QA and 2
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship with a next air supply amount QEXAIR.
【図6】第2の実施例の処理の流れを示すフローチャー
ト。FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow of a process according to a second embodiment.
【図7】この発明の第3の実施例の構成を示す構成説明
図。FIG. 7 is a configuration explanatory view showing a configuration of a third embodiment of the present invention.
【図8】この発明の第4の実施例の構成を示す構成説明
図。FIG. 8 is a configuration explanatory view showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.
【図9】排気再燃焼器4を用いた場合(A)と電気加熱
触媒装置31を用いた場合(B)と排気ガス加熱手段を
具備しない場合(C)における各部の温度履歴を示すタ
イムチャート。FIG. 9 is a time chart showing the temperature history of each part when the exhaust gas reburner 4 is used (A), when the electric heating catalyst device 31 is used (B), and when no exhaust gas heating means is provided (C). .
【図10】排気再燃焼器4を用いた場合(A)と電気加
熱触媒装置31を用いた場合(B)と排気ガス加熱手段
を具備しない場合(C)におけるHC排出量を対比して
示すタイムチャート。FIG. 10 shows a comparison of the amount of HC emission in a case where the exhaust gas reburner 4 is used (A), in a case where the electric heating catalyst device 31 is used (B), and in a case where no exhaust gas heating means is provided (C). Time chart.
1…内燃機関 3…吸着触媒装置 3c…吸着層 3d…触媒層 4…排気再燃焼器 5…点火プラグ 6…2次空気ポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 3 ... Adsorption catalyst device 3c ... Adsorption layer 3d ... Catalyst layer 4 ... Exhaust reburner 5 ... Spark plug 6 ... Secondary air pump
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 9/00 F01N 9/00 Z (72)発明者 椎野 俊一 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F01N 9/00 F01N 9/00 Z (72) Inventor Shunichi Shiino 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd.
Claims (8)
C(炭化水素成分)を吸着するための吸着触媒装置が介
装されてなる内燃機関の排気浄化装置において、 上記吸着触媒装置は、HCを吸着する吸着剤を含有した
吸着層からなる内層と触媒層からなる表層とを有する少
なくとも2層の吸着触媒からなり、この吸着触媒装置の
上流側に、排気ガスを加熱する排気ガス加熱手段が設け
られていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust passage for an internal combustion engine is provided with H in the exhaust gas.
In an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine provided with an adsorption catalyst device for adsorbing C (hydrocarbon component), the adsorption catalyst device includes an inner layer including an adsorbent layer containing an adsorbent for adsorbing HC and a catalyst. An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine, comprising exhaust gas heating means for heating exhaust gas, the exhaust gas purifying device comprising at least two layers of an adsorption catalyst having a surface layer consisting of two layers. .
燃比を一時的にリッチ状態とする空燃比制御手段と、排
気ガス中の空気濃度を高める空気供給手段と、この空燃
比制御手段および空気供給手段によって生成される可燃
性の排気ガスを再燃焼させる点火手段を備えた排気再燃
焼器と、から構成されてい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。2. The exhaust gas heating means includes: an air-fuel ratio control means for temporarily setting the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a rich state; an air supply means for increasing the air concentration in the exhaust gas; 2. An exhaust reburner provided with ignition means for reburning combustible exhaust gas generated by the air supply means.
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
気通路に燃料を供給する再燃焼用燃料噴射手段と、排気
ガス中の空気濃度を高める空気供給手段と、この再燃焼
用燃料噴射手段および空気供給手段によって生成される
可燃性の排気ガスを再燃焼させる点火手段を備えた排気
再燃焼器と、から構成されてい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 heating means includes: a reburning fuel injection means for supplying fuel to an exhaust passage of an internal combustion engine; an air supply means for increasing an air concentration in exhaust gas; and the reburning fuel injection means. 2. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising: an exhaust reburner provided with an ignition means for reburning combustible exhaust gas generated by the air supply means.
もしくは電気加熱ヒータから構成されていることを特徴
とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。4. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said exhaust gas heating means comprises an electric heating catalyst or an electric heater.
的に推定する吸着触媒温度検出手段を有し、この吸着触
媒の温度に基づいて上記排気ガス加熱手段の作動が制御
されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載
の内燃機関の排気浄化装置。5. An adsorption catalyst temperature detecting means for detecting or indirectly estimating the temperature of the adsorption catalyst, wherein the operation of the exhaust gas heating means is controlled based on the temperature of the adsorption catalyst. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
から吸着触媒の温度を推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 exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the temperature of the adsorption catalyst is estimated from the temperature of the exhaust gas flowing into the adsorption catalyst.
温度直前に達したときに、上記排気ガス加熱手段の作動
を開始することを特徴とする請求項5または6に記載の
内燃機関の排気浄化装置。7. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the operation of the exhaust gas heating means is started when the temperature of the adsorption catalyst reaches just before the desorption start temperature of HC. Exhaust purification equipment.
所定値以上超えたときに、上記排気ガス加熱手段の作動
を停止することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに
記載の内燃機関の排気浄化装置。8. The method according to claim 5, wherein when the temperature of the adsorption catalyst exceeds a catalyst activation temperature by a predetermined value or more, the operation of the exhaust gas heating means is stopped. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11764798A JP3465584B2 (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP11764798A JP3465584B2 (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11311120A true JPH11311120A (en) | 1999-11-09 |
| JP3465584B2 JP3465584B2 (en) | 2003-11-10 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11764798A Expired - Fee Related JP3465584B2 (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3465584B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003013830A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Nissan Motor Co Ltd | Engine exhaust purification device |
| JP2009191681A (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Toyota Motor Corp | Abnormality judgment system for electrically heated catalyst device |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP11764798A patent/JP3465584B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003013830A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Nissan Motor Co Ltd | Engine exhaust purification device |
| JP2009191681A (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Toyota Motor Corp | Abnormality judgment system for electrically heated catalyst device |
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| JP3465584B2 (en) | 2003-11-10 |
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