DE102006049392B4 - Exhaust emission control system for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Abgasemissions-Steuersystem für eine Verbrennungsmaschine (1), aufweisend: einen Turbolader (4) mit einer Turbine (4b), wobei ein Turbinenrotor (46) derselben durch Abgas angetrieben wird, das von der Verbrennungsmaschine (1), die eine Mehrzahl von Zylindern hat, ausgestoßen wird; einen ersten Abgaskanal (5, 7), der sich von einer ersten Gruppe von Zylindern der Verbrennungsmaschine (1) erstreckt; einen zweiten Abgaskanal (6, 8), der sich von einer zweiten Gruppe von Zylindern der Verbrennungsmaschine (1) erstreckt; einen dritten Abgaskanal (9), der sich von der Turbine (4b) stromabwärts erstreckt; einen Abgasemission-Steuerkatalysator (10), der im dritten Abgaskanal angeordnet ist; eine Reduktionsmittel-Zugabeeinrichtung (14) zur Zugabe eines Reduktionsmittels zum Abgas; und ein EGR-System (11) zum Zufuhren eines Teils des Abgases als EGR-Gas zu einem Luftansaugsystem (2), dadurch gekennzeichnet, daß: die Reduktionsmittel-Zugabeeinrichtung im ersten Abgaskanal angeordnet ist; ein EGR-Gas-Auslaß (13) des EGR-Systems (11) im zweiten Abgaskanal angeordnet ist; und der größte Teil...An exhaust emission control system for an internal combustion engine (1) comprising: a turbocharger (4) having a turbine (4b), a turbine rotor (46) thereof being driven by exhaust gas produced by the internal combustion engine (1) having a plurality of cylinders , is ejected; a first exhaust duct (5, 7) extending from a first group of cylinders of the internal combustion engine (1); a second exhaust duct (6, 8) extending from a second group of cylinders of the internal combustion engine (1); a third exhaust duct (9) extending downstream from the turbine (4b); an exhaust emission control catalyst (10) disposed in the third exhaust passage; a reducing agent adding device (14) for adding a reducing agent to the exhaust gas; and an EGR system (11) for supplying part of the exhaust gas as EGR gas to an air intake system (2), characterized in that: the reducing agent adding means is arranged in the first exhaust passage; an EGR gas outlet (13) of the EGR system (11) is arranged in the second exhaust passage; and most of it ...
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasemissionssteuersystem für eine Verbrennungsmaschine, die mit einem Abgasrückführungssystem (EGR-System) vorgesehen ist.The present invention relates to an exhaust emission control system for an internal combustion engine provided with an exhaust gas recirculation (EGR) system.
2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the Related Art
Eine Technologie ist bekannt, bei der durch Anordnen eines Reduktionsmittel-Zugabeventils in einem ersten Abgaskrümmer, der mit einer Gruppe von Zylindern einer Mehrzylinder-Verbrennungsmaschine verbunden ist, und durch Bereitstellen eines EGR-Gas-Auslasses eines EGR-Systems in einem zweiten Abgaskrümmer, der mit der anderen Zylindergruppe verbunden ist, verhindert wird, daß ein Reduktionsmittel, welches durch das Reduktionsmittel-Zugabeventil zugegeben wird, in das EGR-System gelangt (siehe hierzu die japanische Offenlegungsschrift No.
Jedoch werden, mit Blick auf die in der japanischen Offenlegungsschrift No.
Ferner lehrt die
Die
Aus der
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technologie vorzuschlagen, welche es ermöglicht, ein Eindringen eines einem Abgas zugegebenen Reduktionsmittels in ein EGR-System zu verhindern.An object of the present invention is to propose a technology which makes it possible to prevent penetration of a reducing agent added to an exhaust gas into an EGR system.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet die folgende Konstruktion. Insbesondere betrifft der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Abgasemissionssteuersystem für eine Verbrennungsmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor mit: einem Turbolader mit einer Turbine, wobei ein Turbinenrotor derselben durch Abgas, das von der Verbrennungsmaschine, die eine Mehrzahl von Zylindern umfaßt, entladen bzw. ausgestoßen wird, angetrieben wird; einem ersten Abgaskanal, der sich von einer ersten Zylindergruppe der Verbrennungsmaschine erstreckt; einem zweiten Abgaskanal, der sich von einer zweiten Zylindergruppe der Verbrennungsmaschine erstreckt; einem dritten Abgaskanal, der sich stromabwärts der Turbine erstreckt; einem Abgasemissionssteuerkatalysator, der im dritten Abgaskanal angeordnet ist; einer Reduktionsmittel-Zugabe-Einrichtung zur Zugabe eines Reduktionsmittels zum Abgas; und einem EGR-System zum Zuführen eines Teils des Abgases als EGR-Gas in das Luftansaugsystem. Bei diesem Abgasemissionssteuersystem ist die Reduktionsmittel-Zugabe-Einrichtung im ersten Abgaskanal bereitgestellt; und ein EGR-Gas-Auslaß des EGR-Systems ist im zweiten Abgaskanal bereitgestellt, wodurch der größte Teil der von den ersten und zweiten Abgaskanälen ausgestoßenen Abgase getrennt in den Turbinenrotor strömt, ohne vermischt zu werden, und wobei das Abgas, welches durch den ersten Abgaskanal in die Turbine geströmt ist, durch einen Bereich relativ hoher Temperatur in der Turbine strömen kann.A first aspect of the present invention uses the following construction. More specifically, the first aspect of the present invention relates to an exhaust emission control system for an internal combustion engine comprising: a turbocharger having a turbine, a turbine rotor thereof being exhausted by exhaust gas discharged from the internal combustion engine including a plurality of cylinders; is driven; a first exhaust passage extending from a first cylinder group of the internal combustion engine; a second exhaust passage extending from a second cylinder group of the internal combustion engine; a third exhaust passage extending downstream of the turbine; an exhaust emission control catalyst disposed in the third exhaust passage; a reducing agent adding means for adding a reducing agent to the exhaust gas; and an EGR system for supplying a part of the exhaust gas as EGR gas into the air intake system. In this exhaust emission control system, the reducing agent adding means is provided in the first exhaust passage; and an EGR Gas outlet of the EGR system is provided in the second exhaust passage, whereby most of the exhaust gases discharged from the first and second exhaust passages separately flow into the turbine rotor without being mixed, and the exhaust gas passing through the first exhaust passage into the turbine has flowed through a region of relatively high temperature in the turbine can flow.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bleibt der größte Teil der jeweils von den ersten und zweiten Abgaskanälen ausgegebenen Abgase getrennt, ohne miteinander vermischt zu werden, bis die Gase den Turbinenrotor der Turbine erreichen, welche stromabwärts der ersten und zweiten Abgaskanäle angeordnet ist. Daher neigt das vom ersten Abgaskanal ausgestoßene Abgas weniger dazu, in den zweiten Abgaskanal einzudringen, und wird daran gehindert, den EGR-Gas-Auslaß im zweiten Abgaskanal zu erreichen. Demgemäß ist es, selbst wenn die Zugabe des Reduktionsmittels ausgeführt wird, während EGR-Gas dem Luftansaugsystem zugeführt wird, möglich, weiter zu verhindern, daß zugegebenes Reduktionsmittel durch den EGR-Gasauslaß in das EGR-System strömt.According to the first aspect of the present invention, most of the exhaust gases discharged from the first and second exhaust passages respectively remain separated without being mixed with each other until the gases reach the turbine rotor of the turbine which is located downstream of the first and second exhaust passages. Therefore, the exhaust gas discharged from the first exhaust passage is less likely to enter the second exhaust passage and is prevented from reaching the EGR gas outlet in the second exhaust passage. Accordingly, even if the addition of the reducing agent is carried out while EGR gas is supplied to the air intake system, it is possible to further prevent the added reducing agent from flowing into the EGR system through the EGR gas outlet.
Das dem Abgas im ersten Abgaskanal zugegebene Reduktionsmittel, welches in die Turbine geströmt ist, neigt dazu, an der Innenseite der Turbine anzuhaften, wenn die Umgebungstemperatur abnimmt. Falls das Reduktionsmittel an der Innenseite der Turbine anhaftet, fungiert das Reduktionsmittel als Bindemittel, so daß die Feststoffe bzw. Partikel im Abgas dazu neigen, sich in der Turbine anzusammeln. Das Abgas, das durch den ersten Abgaskanal in die Turbine geströmt ist, strömt durch den Bereich relativ hoher Temperatur in der Turbine, so daß das Abgas mit dem Reduktionsmittel durch den Bereich relativ hoher Temperatur in der Turbine strömt. Daher ist es möglich zu verhindern, daß das Reduktionsmittel an der Innenseite der Turbine anhaftet. Zusätzlich ist es möglich zu verhindern, daß sich die Partikel aufgrund des angehafteten Reduktionsmittels in der Turbine ansammeln.The reducing agent added to the exhaust gas in the first exhaust passage, which has flowed into the turbine, tends to adhere to the inside of the turbine when the ambient temperature decreases. If the reducing agent adheres to the inside of the turbine, the reducing agent acts as a binder so that the particulates in the exhaust gas tend to accumulate in the turbine. The exhaust gas that has flowed into the turbine through the first exhaust passage flows through the relatively high temperature region in the turbine so that the exhaust gas with the reducing agent flows through the relatively high temperature region in the turbine. Therefore, it is possible to prevent the reducing agent from adhering to the inside of the turbine. In addition, it is possible to prevent the particles from accumulating in the turbine due to the attached reducing agent.
Das Abgasemissions-Steuersystem kann ferner eine Einlaßluftmengen-Regulierungseinrichtung enthalten, um die Menge der in die Zylinder der ersten Gruppe eingebrachten Ansaugluft geringer zu machen als die Menge der in die Zylinder der zweiten Gruppe eingebrachten Ansaugluft.The exhaust emission control system may further include intake air amount regulating means for making the amount of intake air introduced into the cylinders of the first group smaller than the amount of intake air introduced into the cylinders of the second group.
Durch Verringern der Menge der in einen Zylinder eingebrachten Ansaugluft ist es möglich, die Temperatur des vom Zylinder abgegebenen Abgases zu erhöhen. Daher ist es möglich, die Temperatur des vom ersten Abgaskanal ausgestoßenen Abgases höher zu machen als die Temperatur des vom zweiten Abgaskanal ausgestoßenen Abgases. Auf diese Weise ist es möglich zu verhindern, daß das Reduktionsmittel an der Innenseite des ersten Abgaskanals oder der Turbine anhaftet. Zusätzlich ist es möglich, da es möglich ist, die Verdampfung des Reduktionsmittels zu beschleunigen, die Temperatur des Abgasemissions-Steuerkatalysators effizienter zu erhöhen, und eine Reinigung des Abgases im Abgasemissions-Steuerkatalysator effizienter durchzuführen.By reducing the amount of intake air introduced into a cylinder, it is possible to increase the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder. Therefore, it is possible to make the temperature of the exhaust gas discharged from the first exhaust passage higher than the temperature of the exhaust gas discharged from the second exhaust passage. In this way, it is possible to prevent the reducing agent from adhering to the inside of the first exhaust passage or the turbine. In addition, since it is possible to accelerate the evaporation of the reducing agent, it is possible to increase the temperature of the exhaust emission control catalyst more efficiently, and more efficiently perform purification of the exhaust gas in the exhaust emission control catalyst.
Das Abgasemissions-Steuersystem kann ferner eine Verwirbelungs-Steuereinrichtung enthalten, um die Verwirbelung bzw. den Wirbel der in die Zylinder der ersten Gruppe eingebrachten Ansaugluft intensiver als die Verwirbelung bzw. Wirbel der in die Zylinder der zweiten Gruppe angebrachten Ansaugluft zu machen.The exhaust emission control system may further include a swirl control means for making the swirl of the intake air introduced into the cylinders of the first group more intense than the swirling of the intake air placed in the cylinders of the second group.
Falls die Menge der in die Zylinder der ersten Gruppe eingebrachten Ansaugluft verringert wird, nimmt das Luft-/Kraftstoffverhältnis in den Zylindern der ersten Gruppe ab, was die Rauchbildung vereinfacht. Jedoch ist es mit der vorstehend beschriebenen Erfindung möglich, die Verteilung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in den Zylindern durch Verstärken der Verwirbelung der Einlaßluft in die Zylinder der ersten Gruppe gleichmäßiger zu gestalten. Auf diese Weise ist es möglich, die Rauchbildung zu vermeiden.If the amount of intake air introduced into the cylinders of the first group is reduced, the air-fuel ratio in the cylinders of the first group decreases, which facilitates smoke generation. However, with the invention described above, it is possible to make the air-fuel ratio distribution in the cylinders more uniform by enhancing the swirling of the intake air into the cylinders of the first group. In this way it is possible to avoid the formation of smoke.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ferner zu verhindern, daß das Reduktionsmittel, welches dem Abgas beigemischt bzw. zugegeben wird, in den EGR-Gasauslaß gelangt. Demgemäß wird es ferner möglich zu verhindern, daß das dem Abgas beigemischte Reduktionsmittel in das EGR-System strömt.With the present invention, it is possible to further prevent the reducing agent, which is added to the exhaust gas, from entering the EGR gas outlet. Accordingly, it also becomes possible to prevent the reducing agent mixed with the exhaust gas from flowing into the EGR system.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Vorhergehende sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen; dabei zeigt:The foregoing and other objects, features and advantages of the invention will be apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals are used to designate like elements; showing:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
Die Verbrennungsmaschine
Bei der Verbrennungsmaschine
Ein Abgaskrümmer ist mit der Verbrennungsmaschine
Die stromabwärtigen Enden der ersten und zweiten Abgasrohre
Wie in
Ein Zwei-Schnecken-Turbolader bzw. Twin-Scroll-Turbo wird als Turbolader
Die Turbine
Ein drittes Abgasrohr
Auf der anderen Seite ist ein Abgas-Rezirkulationssystem bzw. Abgas-Rückführungssystem (EGR-System)
Das EGR-System
Eine Reduktionsmittel-Zugabedüse
Die Verbrennungsmaschine
Die ECU
Der EGR-Betrieb bedeutet den Betrieb, bei welchem, um die Erzeugung des NOx durch Absenken der Abgastemperatur in der Verbrennungsmaschine zu verhindern, ein Teil des Abgases in den Ansaugkrümmer
Die Zugabe des Reduktionsmittels bedeutet die Handlung der Zugabe des Kraftstoffes über die Reduktionsmittel-Zugabedüse
Die NOx-Reduktionsbehandlung ist die Behandlung, bei der das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgases, welches in den NOx-Katalysator des Filters strömt, durch Zugabe von Kraftstoff, der das Reduktionsmittel ist, zum Abgas über die Reduktionsmittel-Zugabedüse
Bei dieser Ausführungsform ist der erste Abgaskrümmer
Insbesondere bleibt bei der ersten Ausführungsform das vom ersten Abgaskrümmer
Auf diese Weise ist es möglich, die Drehmomentfluktuation und die Verschlechterung der Abgasemission aufgrund des Eindringen des Kraftstoffes, welcher ein Reduktionsmittel ist, in das Luftansaugsystem zu verringern. Zusätzlich ist die Zugabe des Reduktionsmittels effizient, mit so wenig Kraftstoff wie möglich ausführbar.In this way, it is possible to reduce the torque fluctuation and the deterioration of the exhaust emission due to the penetration of the fuel, which is a reducing agent, into the air intake system. In addition, the addition of the reducing agent is efficient, with as little fuel as possible feasible.
Darüber hinaus ist der Turbolader
Wie in
Der dem Abgas im ersten Abgaskrümmer
Zusätzlich wird, wenn der EGR-Gasauslaß
Die Verbrennungsmaschine
Die Menge der in die ersten und vierten Zylinder #1 und #4, welche mit dem ersten Abgaskrümmer
Insbesondere ist der Einlaßventil-Verschlußzeitpunkt der ersten und vierten Zylinder #1 und #4 relativ zum Einlaßventil-Verschlußzeitpunkt der zweiten und dritten Zylinder #2 und #3 verzögert. Der variable Ventilzug
Wenn die Menge der in die ersten und vierten Zylinder #1 und #4 eingebrachten Ansaugluft auf diese Weise verringert wird, ist es möglich, die Temperatur des von den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 abgegebenen Abgases zu erhöhen, deren Menge an Ansaugluft gering ist. Daher ist es möglich, die Temperatur des vom ersten Abgaskrümmer
Falls die Temperatur des vom ersten Abgaskrümmer
Die Verbrennungsmaschine
Die Verwirbelung der Einsaugluft bzw. Ansaugluft, welche in die ersten und vierten Zylinder #1 und #4, die mit dem ersten Abgaskrümmer
Falls die Verwirbelung in den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 verstärkt wird und die Menge der in die ersten Zylinder #1 und #4 eingebrachten Ansaugluft verringert wird, ist es möglich, die Temperatur des von den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 abgegebenen Abgases, deren Ansaugluftmenge gering ist, zu erhöhen. Daher ist es möglich, die Temperatur des vom ersten Abgaskrümmer
Falls die Temperatur des vom ersten Abgaskrümmer
Falls die Ansaugluftmenge, welche in die ersten und vierten Zylinder #1 und #4 eingebracht wird, verringert wird, nimmt das Luft-/Kraftstoffverhältnis in den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 ab, was eine Rauchbildung erleichtert. Es ist jedoch möglich, die Verteilung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in den Zylindern durch Intensivierung der Verwirbelung der Ansaugluft in den ersten und vierten Zylindern #1 und #4 durch die Verwirbelungs-Steuerventile
Obgleich die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf das, was als die bevorzugten Ausführungsformen derselben verstanden wird, beschrieben wurde, sei angemerkt, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen oder Anordnungen beschränkt ist. Im Gegenteil ist die Erfindung dazu gedacht, unterschiedliche Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Zusätzlich sind, obgleich unterschiedliche Elemente der offenbarten Erfindung in unterschiedlichen Kombinationen und Anordnungen aufgezeigt sind, welche lediglich beispielhafter Natur sind, andere Kombinationen und Anordnungen, die mehr oder weniger oder lediglich ein einzelnes Teil einschließen ebenso innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche.Although the invention has been described above with reference to what is to be understood as the preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments or arrangements. On the contrary, the invention is intended to cover various modifications and equivalent arrangements. In addition, while different elements of the disclosed invention are pointed out in various combinations and arrangements, which are merely exemplary in nature, other combinations and arrangements including more or less or merely a single part are also within the scope of the appended claims.
Claims (6)
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