JP2001193446A - Exhaust emission control device - Google Patents

Exhaust emission control device

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JP2001193446A
JP2001193446A JP2000003596A JP2000003596A JP2001193446A JP 2001193446 A JP2001193446 A JP 2001193446A JP 2000003596 A JP2000003596 A JP 2000003596A JP 2000003596 A JP2000003596 A JP 2000003596A JP 2001193446 A JP2001193446 A JP 2001193446A
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JP
Japan
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exhaust gas
exhaust
turbocharger
pipe
temperature
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Application number
JP2000003596A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To devise such a method that this exhaust emission control device operates a NOX-decomposing catalyst at the most suitable temperature of exhaust gas decomposes NOX, control the exhaust emission and also effectively recover exhaust gas energy. SOLUTION: This exhaust emission control device has a turbocharger 46 provided in an exhaust pipe 43, a NOX-decomposing device 30 provided with a NOX-decomposing catalyst provided in a backflow of the turbocharger 46, and a bypass pipe 45 branching from the upstream of the turbocharger 46 to bypass it to allow exhaust gas to flow. A controller 50 for controlling the opening of an opening/closing valve 48 provided in the exhaust pipe 43 according to the operating conditions of an engine 1, performs control allowing exhaust gas to flow in the bypass pipe 45 and/or the turbocharger 46.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は,エンジンから排
出される排気ガスを浄化処理するため,排気管に組み込
まれたターボチャージャの後流にNOX 分解装置を設け
た排気ガス浄化装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention is for purifying treating exhaust gas discharged from an engine, an exhaust gas purification device provided with a NO X cracker on the downstream of the turbocharger incorporated in the exhaust pipe.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼は,高温,高
圧空気中に燃料を噴射するヘトロジニアス混合によるも
のであり,ホモジニアス混合気と異なって空気と燃料が
均一に混合していないので,燃料中の炭素成分は,燃焼
による高温熱によって煤,HC等に変化し,それらが凝
集してパテキュレートとなる。また,ディーゼルエンジ
ンは,燃費に優れているにもかかわらず,排気ガス中に
NOX ,パティキュレート物質等の有害物質が含まれて
おり,それらの有害物質を排気ガス中から除去するた
め,種々の触媒が開発されているが,いずれも十分とは
いえず,環境汚染上から問題とされているのが現状であ
る。
2. Description of the Related Art Diesel engine combustion is based on heterogeneous mixing in which fuel is injected into high-temperature, high-pressure air. Unlike a homogeneous mixture, air and fuel are not uniformly mixed. The components change into soot, HC, and the like due to the high-temperature heat generated by combustion, and they aggregate to form particulates. Moreover, diesel engines, despite excellent fuel economy, NO X in the exhaust gas, which contain toxic substances such as particulate matter, in order to remove these harmful substances from the exhaust gas, various These catalysts have been developed, but none of them are sufficient, and at present it is a problem in terms of environmental pollution.

【0003】ディーゼルエンジンでは,排気ガス中に酸
素が多量に含まれているので,NO X を還元処理するた
めにゼオライト等を用いて処理しようとすると,NOX
中のO2 を分離するより早く,排気ガス中のO2 が反応
し,NOX を還元することができないという現象が発生
する。
[0003] In a diesel engine, acid is contained in exhaust gas.
NO XTo reduce
When processing using zeolite or the like, NOX
O insideTwoO2 in the exhaust gas faster thanTwoReacts
And NOXPhenomenon that it cannot be reduced
I do.

【0004】エンジンから排出される排気ガスを浄化す
る排気ガス浄化装置として,上記のような現象を避ける
ため,ブラウンミラライト様構造を持つ化合物を,排気
ガス中に含まれるNOX を分解する触媒として利用する
ことが開発された(例えば,特開平9−215921号
公報,特開平9−217618号公報,特開平9−25
3506号公報参照)。
[0004] As an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas discharged from an engine, in order to avoid the phenomenon as described above, degrade NO X to a compound having a brownmillerite-like structure, in the exhaust gas catalyst (See, for example, JP-A-9-215921, JP-A-9-217618, and JP-A-9-25).
No. 3506).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような排気ガス
浄化装置は,ブラウンミラライト様構造を持つ化合物,
RhやIrNO粒子を合成したNOX 分解触媒は,電荷
の作用により,NO,NO2 を分解するので,確実にN
X を分解除去することができる。このようなNOX
解触媒は,極めて効果的にNOX を分解するが,NOX
分解触媒には,NOX を還元する反応温度に適正な温度
が存在し,例えば,ブラウンミラライト様構造を持つ化
合物の反応に最適な温度は,300℃〜450℃程度で
ある。しかしながら,エンジンから排出される排気ガス
の温度は,150℃〜650℃程度と広範囲の温度範囲
であり,例えば,大型ディーゼルエンジンの負荷領域で
は,極めて狭い温度範囲で対応できる状態である。
An exhaust gas purifying apparatus as described above comprises a compound having a brown-millarite-like structure,
The NO x decomposition catalyst that synthesizes Rh and IrNO particles decomposes NO and NO 2 by the action of electric charge, so
The O X can be decomposed and removed. Such NO X decomposition catalyst, decomposes very effectively NO X, NO X
The cracking catalyst, there is a proper temperature for the reaction temperature to reduce NO X, for example, the optimum temperature for the reaction of compounds with brownmillerite-like structure is 300 ° C. to 450 degree ° C.. However, the temperature of the exhaust gas discharged from the engine is in a wide temperature range of about 150 ° C. to 650 ° C. For example, in a load region of a large diesel engine, it can be handled in an extremely narrow temperature range.

【0006】ところで,エンジンの排気系である排気ポ
ート,排気マニホールド,排気管をSi3 4 等のセラ
ミックスで壁面を構成し,遮熱空気層を形成した遮熱構
造に構成すると,排気ガスの温度は部分負荷領域では5
0℃〜70℃程度上昇し,高負荷領域では100℃程度
上昇する。しかしながら,高負荷領域での排気ガス温度
では,ブラウンミラライト様構造を持つ化合物のNOX
分解触媒は劣化し,高負荷領域では温度を低減すること
が必要になる。エンジンから排出される排気ガスの温度
を低減する方法として,熱交換器によって水や空気によ
って冷却することが考えられるが,熱交換器を用いて排
気ガス温度を冷却する方法であると,排気ガスエネルギ
を有効に利用することにならない。
By the way, if the exhaust port, exhaust manifold, and exhaust pipe, which are the exhaust system of the engine, are made of ceramics such as Si 3 N 4 , and the wall is made up of a heat shielding structure in which a heat shielding air layer is formed, the exhaust gas emission is reduced. Temperature is 5 in partial load region
The temperature rises by about 0 ° C. to 70 ° C., and rises by about 100 ° C. in a high load region. However, at the exhaust gas temperature in the high load region, the NO x
The cracking catalyst deteriorates, and it is necessary to reduce the temperature in a high load region. As a method of reducing the temperature of the exhaust gas discharged from the engine, cooling with water or air by a heat exchanger can be considered. However, the method of cooling the exhaust gas temperature by using a heat exchanger has the following problems. Energy is not effectively used.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の目的は,上記
の課題を解決することであり,エンジンからの排気ガス
が有する熱エネルギを動力に変換し,その結果,排気ガ
ス温度を低下させることに着眼し,排気ガスの熱エネル
ギを有効に利用するため,高負荷領域ではターボチャー
ジャを作動して排気ガス温度をNOX 分解触媒に適正な
温度にまで低下させてNOX 分解触媒の分解機能を効果
的に発揮させ,また,部分負荷領域では排気ガス温度を
低下させないため,排気ガスがターボチャージャをバイ
パスしてNOX 分解装置に直接流れるように制御し,N
X 分解触媒の分解機能が低下しないように制御する排
気ガス浄化装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and to convert heat energy of exhaust gas from an engine into motive power, thereby lowering the temperature of the exhaust gas. focuses in order to effectively utilize the thermal energy of the exhaust gas, the decomposition function of the NO X decomposition catalyst is lowered until the exhaust gas temperature by operating the turbocharger at an appropriate temperature in the NO X decomposition catalyst in a high load region effectively be exhibited, also, since the partial load range not to lower the exhaust gas temperature, exhaust gas is controlled to flow directly to the nO X cracker to bypass the turbocharger, N
Disassembly function of O X decomposition catalyst is to provide an exhaust gas purifying apparatus for controlling so as not to decrease.

【0008】この発明は,エンジンからの排気ガスを排
出するシリンダヘッドに形成された各排気ポートにそれ
ぞれ接続された排気マニホールド,前記排気マニホール
ドに接続された排気管に設けられたターボチャージャ,
前記ターボチャージャの後流の前記排気管に設けられた
NOX 分解触媒を備えたNOX 分解装置,前記ターボチ
ャージャの上流側の前記排気管から分岐して前記ターボ
チャージャと前記NO X 分解装置との間の前記排気管に
接続されたバイパス管,前記排気ガスを前記バイパス管
又は前記ターボチャージャへ流す排気ガス流量を調整す
る前記排気管に設けられた開閉弁,及びエンジンの作動
状態に応じて前記開閉弁の開度を制御するコントロー
ラ,から成る排気ガス浄化装置に関する。
According to the present invention, exhaust gas from an engine is exhausted.
To each exhaust port formed in the cylinder head
Exhaust manifold and exhaust manifold connected respectively
Turbocharger installed in the exhaust pipe connected to the
Provided in the exhaust pipe downstream of the turbocharger
NOXNO with decomposition catalystXDisassembly device, the turboti
From the exhaust pipe upstream of the charger
Charger and NO XTo the exhaust pipe between the decomposition device
Connected bypass pipe, and the exhaust gas is connected to the bypass pipe.
Or, adjust the flow rate of exhaust gas flowing to the turbocharger.
Opening / closing valve provided in the exhaust pipe and operation of the engine
A controller for controlling the opening of the on-off valve according to the state
An exhaust gas purifying apparatus comprising:

【0009】前記コントローラは,エンジン負荷が小さ
い時の排気ガス温度が所定の温度以下であることに応答
して前記開閉弁を絞って前記排気ガスを前記バイパス管
を通って前記NOX 分解装置へ流すと共に,前記ターボ
チャージャのタービンの仕事を減少させて前記エンジン
への吸気を減少させる制御をする。また,前記コントロ
ーラは,エンジン負荷が大きい時の排気ガス温度が所定
の温度以上であることに応答して前記開閉弁を開放して
前記排気ガスを前記ターボチャージャへ流して前記ター
ボチャージャを全負荷運転させて前記排気ガス温度を低
下させる制御をする。
[0009] The controller, the exhaust gas from squeezing off valve in response to the exhaust gas temperature when the engine load is small is less than a predetermined temperature through said bypass pipe to said NO X cracker At the same time, control is performed to reduce the work of the turbine of the turbocharger and reduce the intake air to the engine. In addition, the controller opens the on-off valve in response to the exhaust gas temperature being higher than a predetermined temperature when the engine load is large, and causes the exhaust gas to flow to the turbocharger so that the turbocharger operates at full load. The exhaust gas temperature is controlled to decrease by operating the exhaust gas.

【0010】前記バイパス通路には,高負荷時に前記バ
イパス管を閉鎖する開閉弁が設けられている。
The bypass passage is provided with an on-off valve for closing the bypass pipe when the load is high.

【0011】前記NOX 分解装置の前記NOX 分解触媒
は,ブラウンミラライト様構造を持つ化合物とRhやI
rの粒子とを合成したNOX 分解物質である。
The NO X decomposition catalyst of the NO X decomposition apparatus comprises a compound having a brown-millerite-like structure and Rh or I
and r of the particle is synthesized NO X decomposition products.

【0012】この排気ガス浄化装置では,前記排気ポー
ト,前記排気マニホールド及び前記排気管は,前記排気
ガスの温度低下を防止するため,セラミックス又は耐熱
金属から成るパイプの外周を遮熱空気層で覆った遮熱構
造に構成されている。
In this exhaust gas purifying apparatus, the exhaust port, the exhaust manifold, and the exhaust pipe cover the outer periphery of a pipe made of ceramics or heat-resistant metal with a heat-insulating air layer in order to prevent a decrease in the temperature of the exhaust gas. It is configured with a heat shield structure.

【0013】前記ターボチャージャは,前記排気ガスで
駆動されるタービン,前記タービンに取り付けられたコ
ンプレッサ及び前記タービンと前記コンプレッサとの間
の前記シャフトに設けられた発電機から構成されてい
る。
[0013] The turbocharger comprises a turbine driven by the exhaust gas, a compressor mounted on the turbine, and a generator provided on the shaft between the turbine and the compressor.

【0014】前記排気マニホールドは,前記各排気ポー
トにそれぞれ接続された排気通路部,前記排気通路部を
集合させる集合部,前記集合部の内部に設けられた排気
ガスを外周部から内周部へ通過させ且つ排気ガスに含ま
れるパティキュレートを前記外周部に捕集する筒形反応
器,前記集合部の前記内周部に接続された排気集合管,
及び前記筒形反応器に設けられた所定の排気ガス圧以上
の圧力に応答して前記外周部を前記内周部に連通させる
逃がし弁から成るリアクタを備えている。従って,リア
クタによって排気ガスに含まれるパティキュレート物質
が酸化反応し,H2 OやCO2 に変化し,排気管の後流
に設けたNOX 分解装置へはパティキュレート物質が送
り込まれないので,NOX 分解装置の機能を低下させる
ことがない。
The exhaust manifold includes an exhaust passage portion connected to each of the exhaust ports, a gathering portion for gathering the exhaust passage portions, and an exhaust gas provided in the gathering portion from an outer peripheral portion to an inner peripheral portion. A cylindrical reactor that passes through and collects particulates contained in the exhaust gas at the outer peripheral portion; an exhaust collecting pipe connected to the inner peripheral portion of the collecting portion;
And a reactor provided in the cylindrical reactor and configured as a relief valve for communicating the outer peripheral portion to the inner peripheral portion in response to a pressure equal to or higher than a predetermined exhaust gas pressure. Therefore, particulate matter contained in exhaust gas is oxidized reaction by the reactor, changes in H 2 O and CO 2, since no fed particulates materials to NO X decomposition apparatus provided on the downstream of the exhaust pipe, It is not decreased function of the nO X cracker.

【0015】前記コントローラは,前記ターボチャージ
ャに設けられた前記発電機の発電電力を制御し,前記タ
ービンの出口の排気ガスが前記NOX 分解触媒に適した
温度になるように調整し,前記発電機で発電された電力
をバッテリに蓄電又は前記エンジンに接続したモータを
駆動するのに消費する制御をする。
[0015] The controller, the controls generated power of the generator provided in the turbocharger, and adjusted so that the exhaust gas outlet of the turbine to a temperature suitable for the NO X decomposition catalyst, the generator The power generated by the machine is stored in a battery or controlled to be consumed for driving a motor connected to the engine.

【0016】この排気ガス浄化装置は,上記のように構
成されているので,エンジン負荷や排気ガス温度に応じ
て開閉弁の開度を制御するので,排気ガスの温度が常に
適正な反応温度エリア,例えば,350℃〜450℃程
度の温度の排気ガスに制御することができ,その適正な
温度範囲の排気ガスをNOX 分解装置へ送り込むことが
でき,最適温度条件でNOX 反応触媒を活性化させてN
X を分解させることができると共に,高負荷時には,
排気ガスを冷却水等で冷却することなく,ターボチャー
ジャの作動を最大限に活用して排気ガスが有する排気ガ
スエネルギを有効に回収することができ,燃費を向上さ
せることができ,また,部分負荷では,コンプレッサの
作動能力が落ち,吸気が少なくなり,排気ガス温度が低
下するので,その時は排気ガスはターボチャージャをバ
イパスして流れるが,排気ガスの温度は遮熱構造の排気
ポート,排気マニホールド及び排気管を通過するので,
NOX 反応触媒の活性化する最適温度範囲に維持される
ので,NOX の発生は抑制することができる。
Since the exhaust gas purifying apparatus is configured as described above, the opening degree of the on-off valve is controlled according to the engine load and the exhaust gas temperature. For example, the exhaust gas can be controlled to a temperature of about 350 ° C. to 450 ° C., and the exhaust gas in an appropriate temperature range can be sent to the NO X decomposing device, and the NO X reaction catalyst can be activated under the optimal temperature condition N
With O X can be decomposed and at high load,
The exhaust gas energy of the exhaust gas can be effectively recovered by making full use of the operation of the turbocharger without cooling the exhaust gas with cooling water or the like, so that the fuel efficiency can be improved. At the load, the operating capacity of the compressor is reduced, the intake air is reduced, and the exhaust gas temperature is reduced. At this time, the exhaust gas flows by bypassing the turbocharger. As it passes through the manifold and exhaust pipe,
Since the temperature is maintained in the optimum temperature range for activating the NO X reaction catalyst, the generation of NO X can be suppressed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
による排気ガス浄化装置の実施例を説明する。図1はこ
の発明による排気ガス浄化装置の一実施例を示す概略説
明図,図2は排気マニホールドに設けたリアクタの一実
施例を示す断面図,及び図3は排気管に設けられている
ターボチャージャを示す断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing one embodiment of a reactor provided in an exhaust manifold, and FIG. It is sectional drawing which shows a charger.

【0018】この発明による排気ガス浄化装置を組み込
んだディーゼルエンジン1は,シリンダブロック32に
ガスケット42を介在してシリンダヘッド31が固定さ
れ,シリンダブロック32に形成された孔部にはシリン
ダ41を形成したシリンダライナ33が嵌合されてい
る。シリンダ41には,往復運動するピストン34が組
み込まれている。燃焼室40は,シリンダ41,ピスト
ン34に形成された凹部の主室及び/又はシリンダヘッ
ド31に形成された副室(図示せず)で構成される。ピ
ストン34は,例えば,セラミックス等の材料を用いて
遮熱空気層を備えた遮熱構造に構成されている。シリン
ダヘッド31には,排気弁36が配置された排気ポート
35及び吸気弁が配置された吸気ポート(図示せず)が
形成されていると共に,燃料噴射ノズル等の燃料供給手
段が設けられている。排気ポート35は,遮熱空気層3
8を形成するようにセラミックポート37が配置され,
遮熱構造に構成されている。また,シリンダヘッド31
における排気ポート35の出口には,合わせ口金39や
マニホールドガスケット(図示せず)を介在して排気マ
ニホールド2が取り付けられている。
In the diesel engine 1 incorporating the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention, the cylinder head 31 is fixed to the cylinder block 32 via the gasket 42, and the cylinder 41 is formed in a hole formed in the cylinder block 32. The fitted cylinder liner 33 is fitted. A reciprocating piston 34 is incorporated in the cylinder 41. The combustion chamber 40 is composed of a main chamber of a concave portion formed in the cylinder 41 and the piston 34 and / or a sub-chamber (not shown) formed in the cylinder head 31. The piston 34 is formed in a heat shielding structure having a heat shielding air layer using a material such as ceramics, for example. The cylinder head 31 is provided with an exhaust port 35 in which an exhaust valve 36 is arranged, an intake port (not shown) in which an intake valve is arranged, and a fuel supply means such as a fuel injection nozzle. . The exhaust port 35 is provided for the heat shielding air layer 3.
8, a ceramic port 37 is arranged,
It is configured as a heat shield structure. Also, the cylinder head 31
The exhaust manifold 2 is attached to the outlet of the exhaust port 35 via a mating base 39 and a manifold gasket (not shown).

【0019】この排気ガス浄化装置は,特に,排気マニ
ホールド2に接続された排気管43に設けられたターボ
チャージャ46,ターボチャージャ46の後流の排気管
44に設けられたNOX 分解触媒53を備えたNOX
解装置30,ターボチャージャ46の上流側の排気管4
3から分岐してターボチャージャ46とNOX 分解装置
30との間の排気管44に接続されたバイパス管45,
排気ガスをバイパス管45又はターボチャージャ46へ
流す排気ガス流量を調整する排気管43に設けられた開
閉弁49,及びエンジンの作動状態に応じて開閉弁49
の開度を制御するコントローラ50から構成されてい
る。更に,この排気ガス浄化装置は,バイパス管45に
は,高負荷時にバイパス管45を閉鎖する開閉弁48が
設けられている。
[0019] The exhaust gas purifying apparatus, in particular, the turbocharger 46 provided in an exhaust pipe 43 connected to the exhaust manifold 2, the NO X decomposition catalyst 53 provided in the exhaust pipe 44 of the flow after the turbocharger 46 NO X cracker 30 comprises, upstream of the exhaust pipe 4 of the turbocharger 46
3 branched from the turbocharger 46 and the NO X cracker 30 bypass pipe 45 connected to the exhaust pipe 44 between,
An on-off valve 49 provided in the exhaust pipe 43 for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing exhaust gas to the bypass pipe 45 or the turbocharger 46, and an on-off valve 49 according to the operating state of the engine.
The controller 50 is configured to control the opening degree of the motor. Further, in this exhaust gas purifying apparatus, the bypass pipe 45 is provided with an on-off valve 48 for closing the bypass pipe 45 when the load is high.

【0020】開閉弁49は,コントローラ50の指令で
開閉弁アクチュエータ51を作動することによって排気
ガス通路58を絞り状態又は開放状態に切り換えられ
る。開閉弁49によって排気ガス通路58を絞った時に
は,開閉弁48は全開に切り換えられ,排気ガスはバイ
パス管45の入口の分岐部47からバイパス管45を通
って排気管44の接続部の連通部52からNOX 分解装
置30へ直接送り込まれるようになる。また,開閉弁4
9によって排気ガス通路58を開放した時には,開閉弁
48は閉じる方向に切り換えられ,排気ガスはバイパス
管45を通らずにターボチャージャ46のタービン54
へ送り込まれ,排気ガスエネルギがコンプレッサ55や
発電機56で回収されることになり,次いでタービン5
4から排気管44を通ってNOX 分解装置30へ送り込
まれるようになる。コンプレッサ55が作動されると,
エンジン1へ供給される吸気が多量に送り込まれること
になり,高負荷に対応できるようになる。
The opening / closing valve 49 switches the exhaust gas passage 58 between a throttled state and an open state by operating the opening / closing valve actuator 51 in response to a command from the controller 50. When the exhaust gas passage 58 is narrowed by the on-off valve 49, the on-off valve 48 is switched to the full open state, and the exhaust gas passes through the bypass pipe 45 from the branch 47 at the inlet of the bypass pipe 45, and communicates with the connection part of the exhaust pipe 44. so fed directly to the NO X cracker 30 from 52. In addition, on-off valve 4
9, when the exhaust gas passage 58 is opened, the on-off valve 48 is switched to the closing direction, and the exhaust gas does not pass through the bypass pipe 45 but flows through the turbine 54 of the turbocharger 46.
And the exhaust gas energy is collected by the compressor 55 and the generator 56.
4 to the NO X decomposer 30 through the exhaust pipe 44. When the compressor 55 is operated,
Since a large amount of intake air supplied to the engine 1 is sent, it is possible to cope with a high load.

【0021】コントローラ50は,エンジン負荷が小さ
い時の排気ガス温度が所定の温度以下であることに応答
して開閉弁49を絞って排気ガスをバイパス管45を通
ってNOX 分解装置30へ流すと共に,ターボチャージ
ャ46のタービンの仕事を減少させてエンジン1への吸
気を減少させる制御をする。また,コントローラ50
は,エンジン負荷が大きい時の排気ガス温度が所定の温
度以上であることに応答して開閉弁49を開放して排気
ガスをターボチャージャ46へ流してターボチャージャ
46を全負荷運転させて排気ガス温度を低下させる制御
をする。
The controller 50, flow exhaust gas squeezing off valve 49 in response to the exhaust gas temperature when the engine load is small is less than a predetermined temperature through the bypass pipe 45 to the NO X cracker 30 At the same time, control is performed to reduce the work of the turbine of the turbocharger 46 to reduce the intake air to the engine 1. The controller 50
In response to the fact that the exhaust gas temperature when the engine load is large is equal to or higher than a predetermined temperature, the on-off valve 49 is opened, the exhaust gas flows to the turbocharger 46, and the turbocharger 46 is operated at full load to operate the exhaust gas. Control to lower the temperature.

【0022】また,排気管44に設けたNOX 分解装置
30のNOX 分解触媒53は,例えば,排気ガスに含ま
れるNOX を分解するロジウム(Rh)やイリジュウム
(Ir)等の粒子やブラウンミラライト様構造を持つ化
合物(例えば,特開平9−215921号公報,特開平
9−253506号公報参照)が耐熱性のNi−Cr系
合金やセラミックスの繊維材及び/又は多孔材に付着さ
せて構成され,効率的にNOX を分解させることができ
る。NOX 分解装置30のNOX 分解触媒53は,ブラ
ウンミラライト様構造を持つ化合物とRhやIrの粒子
とを合成したNOX 分解物質である。
The NO X decomposition catalyst 53 of the NO X decomposition device 30 provided in the exhaust pipe 44 is, for example, a particle such as rhodium (Rh) or iridium (Ir) that decomposes NO X contained in the exhaust gas or brown. A compound having a miralite-like structure (for example, see JP-A-9-215921 and JP-A-9-253506) is attached to a heat-resistant Ni-Cr-based alloy or ceramic fiber material and / or porous material. is configured, it can be efficiently degrade NO X. NO of X cracker 30 NO X decomposition catalyst 53 is synthesized NO X decomposition products and particles of the compound and Rh and Ir with brownmillerite-like structure.

【0023】この排気ガス浄化装置では,排気ポート3
5,排気マニホールド2及び排気管43は,排気ガスの
温度低下を防止するため,セラミックス,耐熱金属等の
耐熱材から成る通路管の外周を遮熱空気層38,20,
21,22で覆った遮熱構造に構成されている。また,
ターボチャージャ46は,例えば,図3に示すように,
排気ガスで駆動されるタービン54,タービン54に取
り付けられたコンプレッサ55及びタービン54とコン
プレッサ55との間のシャフト57に設けられた発電機
56から構成されている。ターボチャージャ46の負荷
運転は,コンプレッサ55を働かせ,圧縮空気をエンジ
ン1の燃焼室40に供給したり,或いは発電機56を作
動して発電させることである。コントローラ50は,発
電機56の発電電力を制御し,タービン54の出口の排
気ガスがNOX 分解触媒53に適した温度になるように
調整し,発電機56で発電された電力をバッテリ61に
蓄電するか,又はエンジン1の出力軸に取り付けたフラ
イホィール60に接続したモータ62を駆動し,エンジ
ン1の出力をアップさせるのに消費するように制御す
る。
In this exhaust gas purifying apparatus, the exhaust port 3
5. The exhaust manifold 2 and the exhaust pipe 43 cover the outer periphery of the passage pipe made of a heat-resistant material such as ceramics or heat-resistant metal in order to prevent the temperature of the exhaust gas from lowering.
It is configured as a heat shielding structure covered by 21 and 22. Also,
The turbocharger 46 is, for example, as shown in FIG.
It comprises a turbine 54 driven by exhaust gas, a compressor 55 attached to the turbine 54, and a generator 56 provided on a shaft 57 between the turbine 54 and the compressor 55. The load operation of the turbocharger 46 is to operate the compressor 55 to supply compressed air to the combustion chamber 40 of the engine 1 or to operate the generator 56 to generate power. The controller 50 controls the generated power of the generator 56 is adjusted so that the exhaust gas outlet of the turbine 54 to a temperature suitable for the NO X decomposition catalyst 53, the electric power generated by the generator 56 to the battery 61 The power is stored or the motor 62 connected to the flywheel 60 attached to the output shaft of the engine 1 is driven to control the motor 62 to consume power to increase the output of the engine 1.

【0024】排気マニホールド2は,例えば,燃焼室4
0から排出される排気ガス中に含まれるHC,C,C
O,パティキュレート物質を捕集し,それらを反応させ
てH2O,CO2 に変換すると共にNOX を分解する触
媒を備えたリアクタ6を有するように構成できる。排気
マニホールド2は,例えば,図2に示すように,各排気
ポート35にそれぞれ接続された排気通路部3,排気通
路部3を集合させる集合部4,集合部4の内部に設けら
れた排気ガスを外周通路14から内周通路15へ通過さ
せ且つ排気ガスに含まれるパティキュレートを外周通路
14の外周面27に捕集するリアクタ6,集合部4の内
周通路15に貫通孔23を貫通して配置された接続され
た排気集合管5,及び所定の排気ガス圧以上の圧力に応
答して外周通路14を内周通路15に連通させるリアク
タ6に設けられた逃がし弁10から構成されている。
The exhaust manifold 2 includes, for example, a combustion chamber 4
HC, C, C contained in the exhaust gas discharged from 0
It can be configured to have a reactor 6 provided with a catalyst that collects O and particulate matter, reacts them, converts them to H 2 O and CO 2 , and decomposes NO X. For example, as shown in FIG. 2, the exhaust manifold 2 includes an exhaust passage portion 3 connected to each exhaust port 35, a collecting portion 4 for collecting the exhaust passage portions 3, and an exhaust gas provided inside the collecting portion 4. 6 passes through the through-hole 23 through the inner peripheral passage 15 of the collecting portion 4 and the reactor 6 that allows the particulates contained in the exhaust gas to pass through the inner peripheral passage 15 from the outer peripheral passage 14 to the inner peripheral passage 15. And a relief valve 10 provided in a reactor 6 that connects the outer peripheral passage 14 to the inner peripheral passage 15 in response to a pressure higher than a predetermined exhaust gas pressure. .

【0025】リアクタ6は,集合部4内に排気ガスの流
れ方向に交差する横置きにし,帯状のガスケット等から
成る支持部材16によって外周通路14と内周通路15
とが形成されるように配置されている。更に,排気マニ
ホールド2の排気通路部3は,排気通路部3の端部に設
けたフランジ19によってシリンダヘッド31に取り付
けられている。また,排気マニホールド2の排気集合管
5は,排気集合管5の端部に設けたフランジ18によっ
て排気管43に取り付けられている。
The reactor 6 is placed horizontally in the collecting section 4 so as to intersect the flow direction of the exhaust gas, and the outer peripheral passage 14 and the inner peripheral passage 15 are
Are arranged so as to be formed. Further, the exhaust passage 3 of the exhaust manifold 2 is attached to the cylinder head 31 by a flange 19 provided at an end of the exhaust passage 3. The exhaust manifold 5 of the exhaust manifold 2 is attached to the exhaust pipe 43 by a flange 18 provided at an end of the exhaust manifold 5.

【0026】また,排気マニホールド2における排気通
路部3,集合部4及び排気集合管5は,それぞれ遮熱空
気層20,21,22を介してケーシング9,7,8に
よって取り囲まれている。排気通路部3,集合部4及び
排気集合管5は,耐熱性の窒化ケイ素や炭化ケイ素等の
セラミックスから形成され,外側部材を形成するケーシ
ング7,8,9に断熱ガスケット13,24によって支
持され,両者間に遮熱空気層20,21,22が形成さ
れ,それぞれ遮熱構造に形成されている。また,筒形集
合部4内には,リアクタ6が支持部材16によって支持
され,リアクタ6の内外に内周通路15と外周通路14
とが形成されている。
The exhaust passage 3, the collecting part 4 and the exhaust collecting pipe 5 in the exhaust manifold 2 are surrounded by casings 9, 7, 8 via heat shielding air layers 20, 21, 22 respectively. The exhaust passage portion 3, the collecting portion 4, and the exhaust collecting tube 5 are formed of heat-resistant ceramics such as silicon nitride or silicon carbide, and are supported by heat-insulating gaskets 13, 24 in casings 7, 8, 9 forming outer members. The heat shield air layers 20, 21 and 22 are formed between the two, and each is formed in a heat shield structure. The reactor 6 is supported by a support member 16 in the cylindrical collecting portion 4, and an inner peripheral passage 15 and an outer peripheral passage 14 are provided inside and outside the reactor 6.
Are formed.

【0027】リアクタ6は,一端が閉鎖端に形成され,
他端が端部開口11に形成されている。リアクタ6の端
部開口11にはバルブシート28が設けられ,また,端
部開口11に対応する位置の筒形集合部4にはバルブガ
イド29が形成されている。リアクタ6の端部開口11
を開閉するための逃がし弁10は,バルブガイド29に
ガイドされてバルブシート28に着座可能に設置されて
いる。逃がし弁10の端部にはスプリングリテーナ17
が取り付けられ,バルブガイド29とスプリングリテー
ナ17との間にはスプリング12が配設されている。従
って,逃がし弁10は,リアクタ6の外周面27にパテ
ィキュレート物質が堆積してリアクタ6に目詰まりが発
生し,外周通路14に存在する排気ガスの圧力が内周通
路15に存在する排気ガスの圧力より大きくなって所定
の圧力差になると,スプリング12のばね力に抗してリ
フトし,端部開口11を開放する。端部開口11を開放
すると,排気ガスがリアクタ6をバイパスして外周通路
14から端部開口11を通って内周通路15へと流れる
ことになる。
The reactor 6 has one end formed as a closed end,
The other end is formed in the end opening 11. A valve seat 28 is provided in the end opening 11 of the reactor 6, and a valve guide 29 is formed in the cylindrical assembly 4 at a position corresponding to the end opening 11. End opening 11 of reactor 6
The relief valve 10 for opening and closing the valve is installed so as to be seated on the valve seat 28 while being guided by the valve guide 29. A spring retainer 17 is provided at the end of the relief valve 10.
The spring 12 is disposed between the valve guide 29 and the spring retainer 17. Accordingly, the relief valve 10 causes the particulate matter to accumulate on the outer peripheral surface 27 of the reactor 6 and causes clogging of the reactor 6, and the pressure of the exhaust gas existing in the outer peripheral passage 14 is reduced by the exhaust gas existing in the inner peripheral passage 15. When the pressure becomes larger than the predetermined pressure and reaches a predetermined pressure difference, the lift is lifted against the spring force of the spring 12 and the end opening 11 is opened. When the end opening 11 is opened, exhaust gas flows from the outer peripheral passage 14 through the end opening 11 to the inner peripheral passage 15 bypassing the reactor 6.

【0028】排気マニホールド2を流れる排気ガスは,
排気通路部3の排気通路26から筒形集合部4の外周通
路14へ流入し,その時,リアクタ6の外周通路14の
外周接線方向に流入してリアクタ6の外周に旋回流とし
て流入し,次いで,リアクタ6の外周通路14から内周
通路15へと流入する。排気ガスは内周通路15から排
気集合管5の排気通路25を通ってターボチャージャ等
の後流へと排出される。排気ガスが排気マニホールド2
を流れることによって,リアクタ6の外周面27に捕集
されたHC等のパティキュレート物質は,高温の排気ガ
スの熱エネルギによってリアクタ6の外周面27でで加
熱し燃焼し,H2 O,CO2 に反応変化することにな
る。
The exhaust gas flowing through the exhaust manifold 2 is
The gas flows from the exhaust passage 26 of the exhaust passage portion 3 into the outer peripheral passage 14 of the cylindrical collecting portion 4, at this time, flows in a tangential direction of the outer peripheral passage 14 of the reactor 6, flows into the outer periphery of the reactor 6 as a swirling flow, and then flows. , From the outer peripheral passage 14 of the reactor 6 to the inner peripheral passage 15. The exhaust gas is discharged from the inner peripheral passage 15 through the exhaust passage 25 of the exhaust manifold 5 to the downstream of the turbocharger or the like. Exhaust gas is exhaust manifold 2
, The particulate matter such as HC trapped on the outer peripheral surface 27 of the reactor 6 is heated and combusted on the outer peripheral surface 27 of the reactor 6 by the heat energy of the high-temperature exhaust gas, and H 2 O, CO 2 The response changes to 2 .

【0029】リアクタ6は,耐熱性のNi−Cr系合金
の繊維材及び/又は多孔材,或いは耐熱性のセラミック
繊維材及び/又は多孔材から構成されている。更に,リ
アクタ6の繊維材又は多孔材には,それらの表面や間に
NiやPtの触媒が付着されている。図示していない
が,リアクタ6の外周通路14に捕集されたHC,C等
のパティキュレート物質は,排気ガスの熱エネルギで加
熱燃焼即ち反応してH2O,CO2 のガスに変化し,変
化したガスはリアクタ6を通過した排気ガスと合流して
後流に設けたターボチャージャを駆動するように構成す
ることができる。
The reactor 6 is made of a heat-resistant Ni-Cr-based alloy fiber material and / or porous material, or a heat-resistant ceramic fiber material and / or porous material. Further, a catalyst of Ni or Pt is attached to the fiber material or the porous material of the reactor 6 on or between the surfaces thereof. Although not shown, particulate matter such as HC and C trapped in the outer peripheral passage 14 of the reactor 6 is heated and burned by the heat energy of the exhaust gas, that is, reacts to change into H 2 O and CO 2 gas. The changed gas can be configured to join the exhaust gas passing through the reactor 6 to drive a turbocharger provided downstream.

【0030】また,排気マニホールド2において,リア
クタ6にある程度のパティキュレート物質が堆積する
と,逃がし弁10がリアクタ6の端部開口11を開放す
るので,排気ガスは,外周通路14から端部開口11を
通って内周通路15へ流入し,次いで,排気集合管5か
ら排気管43へと排出される。この時,リアクタ6は,
次のようにして再生されることになる。ターボチャージ
ャ(図示せず)を備えた遮熱型ディーゼルエンジンで
は,過給割合が高く,排気ガス中に含まれるO2 濃度が
高いので,パティキュレートは排気ガス自体の高温で着
火され,自然発火して加熱焼却される。特に,負荷率の
高い大型遮熱エンジンでは,排気ガス温度が高い二分の
一(1/2)負荷以上で運転される頻度が多いので,燃
焼室40から排出される排気ガスの温度は全負荷では8
00℃,部分負荷では600℃の高温になり,パティキ
ュレートが自然発火して焼却されてリアクタ6が再生さ
れる機会が増加するので,リアクタ6は必ずしも加熱ヒ
ータを必要としないものである。しかしながら,エンジ
ンによってはリアクタ6に通電加熱できる金網等の加熱
ヒータを設けてもよく,その場合には,リアクタ6のパ
ティキュレートの捕集量に応じてコントローラの指令で
加熱ヒータを通電加熱してリアクタ6を再生するように
コントロールしてもよいことは勿論である。リアクタ6
に捕集されたパティキュレート物質は,自己着火で加熱
焼却されてCO2 ,H2 O等のガスとなって排気集合管
5から放出され,ターボチャージャ46へ送り込まれ
る。
In the exhaust manifold 2, when a certain amount of particulate matter accumulates in the reactor 6, the relief valve 10 opens the end opening 11 of the reactor 6, so that the exhaust gas flows from the outer peripheral passage 14 to the end opening 11. Through the inner peripheral passage 15 and then discharged from the exhaust manifold 5 to the exhaust pipe 43. At this time, the reactor 6
It will be reproduced as follows. In a heat-shielded diesel engine equipped with a turbocharger (not shown), the particulates are ignited at the high temperature of the exhaust gas itself and spontaneously ignited because the supercharging ratio is high and the O 2 concentration in the exhaust gas is high. And heated and incinerated. In particular, in the case of a large heat shield engine having a high load factor, the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 40 is set to a full load because the engine is frequently operated at a half load (1/2) or higher where the exhaust gas temperature is high. Then 8
Since the temperature rises to as high as 600 ° C. at 00 ° C. and partial load, and the particulates spontaneously ignite and burn, the chance of regenerating the reactor 6 increases, so the reactor 6 does not necessarily require a heater. However, depending on the engine, a heater such as a wire mesh capable of electrically heating the reactor 6 may be provided. In this case, the heater is energized and heated by a command from the controller according to the amount of particulates collected in the reactor 6. Of course, it may be controlled so as to reproduce the reactor 6. Reactor 6
The particulate matter trapped in the furnace is heated and incinerated by self-ignition, turned into a gas such as CO 2 , H 2 O, etc., discharged from the exhaust manifold 5, and sent to the turbocharger 46.

【0031】[0031]

【発明の効果】この発明による排気ガス浄化装置は,上
記のように,エンジン負荷及び/又は排気ガス温度によ
って開閉弁が切り換えられるので,高負荷時にはターボ
チャージャが全負荷運転され,排気ガスエネルギが回収
されると共に,排気ガス温度がNOX 分解触媒に対して
適正な温度になってNOX の分解が促進され,NOX
解触媒の機能を無効にすることがなく,また,部分負荷
時には排気ガスがターボチャージャをバイパスしてNO
X 分解触媒に直接送り込まれるので,排気ガス温度が低
くなり過ぎることがなく,排気ガス温度がNOX 分解触
媒に対して適正な温度になってNOX の分解が促進され
る。また,排気マニホールドに排気ガスに含まれるパテ
ィキュレート物質を酸化反応させるリアクタを設けてお
くと,排気ガス中からパティキュレート物質が排除さ
れ,NOX 分解触媒にパティキュレート物質が堆積する
ことがなく,NOX 分解触媒の機能を十分に発揮させる
と共に,耐久性を向上させることができる。
As described above, in the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention, since the on-off valve is switched according to the engine load and / or the exhaust gas temperature, the turbocharger is operated at full load when the load is high, and the exhaust gas energy is reduced. while being recovered, the exhaust gas temperature is promoted decomposition of the NO X becomes proper temperatures for decomposition catalyst NO X, without having to disable the ability of the NO X decomposition catalyst, also at the time of partial load exhaust Gas bypasses turbocharger and NO
Since the exhaust gas is sent directly to the X decomposition catalyst, the temperature of the exhaust gas does not become too low, and the temperature of the exhaust gas becomes an appropriate temperature for the NO X decomposition catalyst, thereby promoting the decomposition of NO X. Further, when the particulate substance contained in exhaust gas in the exhaust manifold preferably provided a reactor for the oxidation reaction, particulates materials are eliminated from the exhaust gas, without particulates substance is deposited in the NO X decomposition catalyst, the function of the NO X decomposition catalyst with sufficiently exhibited, thereby improving the durability.

【0032】また,この排気ガス浄化装置は,電力供給
手段として,エンジンの排気ガスエネルギーで駆動され
るターボチャージャの作動によって発電する発電機を利
用できるので,前記加熱ヒータに通電するため多量の電
力が必要であるが,前記加熱ヒータに供給される電力は
ターボチャージャに設けた発電機を使用し,排気ガスエ
ネルギーで発電される電力であり,電力が不足してリア
クタの濾過機能を低下させることがなく,エンジンの動
力損失になることはない。しかも,前記加熱ヒータに常
時電流を流すことができる電力を有しているので,前記
リアクタは常時加熱されており,前記リアクタに過剰な
パティキュレートが堆積されることがなく,前記リアク
タが目詰まりすることがなく,局部的に高温部が発生す
ることもなく,前記リアクタのセラミックスが焼損,破
損することがない。
Further, in this exhaust gas purifying device, a generator that generates electric power by operating a turbocharger driven by the exhaust gas energy of the engine can be used as an electric power supply means. However, the power supplied to the heater is the power generated by the exhaust gas energy using the generator provided in the turbocharger. There is no loss of engine power. Moreover, since the heater has an electric power that can always supply a current to the heater, the reactor is constantly heated, and no excessive particulates are deposited on the reactor, and the reactor is clogged. No high-temperature portions are generated locally, and the ceramics of the reactor do not burn out or break.

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

【図1】この発明による排気ガス浄化装置の一実施例を
示す概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention.

【図2】排気マニホールドに設けたリアクタを示す断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a reactor provided in an exhaust manifold.

【図3】排気管に設けられているターボチャージャを示
す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a turbocharger provided in an exhaust pipe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 排気マニホールド 3 排気通路部 4 集合部 5 排気集合管 6 リアクタ 7,8,9 ケーシング 10 逃がし弁 14 外周通路 15 内周通路 20,21,22,38 遮熱空気層 23 貫通孔 25,26 排気通路 27 外周面 30 NOX 分解装置 31 シリンダヘッド 35 排気ポート 37 セラミックポート 40 燃焼室 43,44 排気管 45 バイパス管 46 ターボチャージャ 47 分岐部 48,49 開閉弁 50 コントローラ 51 開閉弁アクチュエータ 52 連通部 53 NOX 分解触媒 54 タービン 55 コンプレッサ 56 発電機 57 シャフト 58 排気ガス通路 61 バッテリ 62 モータDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Exhaust manifold 3 Exhaust passage part 4 Collecting part 5 Exhaust collecting pipe 6 Reactor 7, 8, 9 Casing 10 Release valve 14 Outer peripheral passage 15 Inner peripheral passage 20, 21, 22, 38 Heat shielding air layer 23 Through hole 25, 26 exhaust passage 27 outer peripheral surface 30 NO X cracker 31 cylinder head 35 an exhaust port 37 ceramic port 40 combustion chamber 43, 44 exhaust pipe 45 a bypass pipe 46 turbocharger 47 branch portions 48 and 49 on-off valve 50 the controller 51 off valve actuator 52 communicating part 53 NO X decomposition catalyst 54 turbine 55 compressor 56 generator 57 shaft 58 exhaust gas passage 61 battery 62 motor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 23/89 ZAB F01N 3/02 321J F01N 3/02 321 3/10 A 3/10 3/28 301C 3/28 301 F02B 37/00 302B F02B 37/00 302 37/12 302D 37/18 302E 37/12 302 B01D 53/36 102B F02B 37/12 301E Fターム(参考) 3G005 DA02 EA04 EA16 GA02 GB24 GB27 GD13 GD14 HA15 HA18 HA19 3G090 AA03 BA01 BA04 EA05 3G091 AA10 AA14 AA18 AA28 AB05 AB12 BA00 BA04 BA14 BA15 BA19 BA39 CA05 CA13 CB07 CB08 DA01 DA02 DA05 DB10 EA17 EA32 FA12 FA13 FA14 FB02 FB03 FB10 GA04 GA05 GA16 GA20 GB01X GB05W GB10X GB17X HB01 HB03 HB06 4D048 AA06 AB03 BA09X BA33X CA01 CD08 DA01 4G069 AA02 AA04 BA16A BA16B BC71A BC71B BC74A BC74B CA03 CA10 CA13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B01J 23/89 ZAB F01N 3/02 321J F01N 3/02 321 3/10 A 3/10 3/28 301C 3 / 28 301 F02B 37/00 302B F02B 37/00 302 37/12 302D 37/18 302E 37/12 302 B01D 53/36 102B F02B 37/12 301E F-term (reference) 3G005 DA02 EA04 EA16 GA02 GB24 GB27 GD13 GD14 HA15 HA18 HA19 3G090 AA03 BA01 BA04 EA05 3G091 AA10 AA14 AA18 AA28 AB05 AB12 BA00 BA04 BA14 BA15 BA19 BA39 CA05 CA13 CB07 CB08 DA01 DA02 DA05 DB10 EA17 EA32 FA12 FA13 FA14 FB02 FB03 FB10 GA04 GA05 GB01 GB03 GB01 GB01 AGB03 BA09X BA33X CA01 CD08 DA01 4G069 AA02 AA04 BA16A BA16B BC71A BC71B BC74A BC74B CA03 CA10 CA13

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンからの排気ガスを排出するシリ
ンダヘッドに形成された各排気ポートにそれぞれ接続さ
れた排気マニホールド,前記排気マニホールドに接続さ
れた排気管に設けられたターボチャージャ,前記ターボ
チャージャの後流の前記排気管に設けられたNOX 分解
触媒を備えたNOX 分解装置,前記ターボチャージャの
上流側の前記排気管から分岐して前記ターボチャージャ
と前記NOX 分解装置との間の前記排気管に接続された
バイパス管,前記排気ガスを前記バイパス管又は前記タ
ーボチャージャへ流す排気ガス流量を調整する前記排気
管に設けられた開閉弁,及びエンジンの作動状態に応じ
て前記開閉弁の開度を制御するコントローラ,から成る
排気ガス浄化装置。
An exhaust manifold connected to each exhaust port formed in a cylinder head for discharging exhaust gas from an engine; a turbocharger provided in an exhaust pipe connected to the exhaust manifold; the exhaust pipe NO X decomposition apparatus comprising a NO X decomposition catalyst provided in the downstream, the between branches from the exhaust pipe upstream of the turbocharger and the turbocharger and the NO X cracker A bypass pipe connected to an exhaust pipe, an on-off valve provided on the exhaust pipe for adjusting an exhaust gas flow rate for flowing the exhaust gas to the bypass pipe or the turbocharger, and an on-off valve for the on-off valve according to an operating state of an engine. An exhaust gas purification device consisting of a controller that controls the opening.
【請求項2】 前記コントローラは,エンジン負荷が小
さい時の排気ガス温度が所定の温度以下であることに応
答して前記開閉弁を絞って前記排気ガスを前記バイパス
管を通って前記NOX 分解装置へ流すと共に,前記ター
ボチャージャのタービンの仕事を減少させて前記エンジ
ンへの吸気を減少させる制御をすることから成る請求項
1に記載の排気ガス浄化装置。
Wherein said controller, said the exhaust gas concentrates the on-off valve in response to the exhaust gas temperature when the engine load is small is less than a predetermined temperature through said bypass pipe NO X decomposition 2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, further comprising controlling the flow of the exhaust gas to the apparatus and reducing the work of a turbine of the turbocharger to reduce the intake air to the engine.
【請求項3】 前記コントローラは,エンジン負荷が大
きい時の排気ガス温度が所定の温度以上であることに応
答して前記開閉弁を開放して前記排気ガスを前記ターボ
チャージャへ流して前記ターボチャージャを全負荷運転
させて前記排気ガス温度を低下させる制御をすることか
ら成る請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
3. The controller according to claim 1, wherein the controller opens the on-off valve in response to the exhaust gas temperature being higher than a predetermined temperature when the engine load is large, and flows the exhaust gas to the turbocharger. 2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying apparatus is controlled to lower the exhaust gas temperature by operating the exhaust gas at full load.
【請求項4】 前記バイパス管には,高負荷時に前記バ
イパス管を閉鎖する開閉弁が設けられていることから成
る請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the bypass pipe is provided with an on-off valve for closing the bypass pipe at a high load.
【請求項5】 前記NOX 分解装置の前記NOX 分解触
媒は,ブラウンミラライト様構造を持つ化合物とRhや
Irの粒子とを合成したNOX 分解物質であることから
成る請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
Wherein said NO X catalyst for decomposing the NO X decomposition apparatus, according to claim 1 which consists of particles of compound and Rh and Ir with brownmillerite-like structure which is synthesized NO X decomposition products Exhaust gas purification equipment.
【請求項6】 前記排気ポート,前記排気マニホールド
及び前記排気管は,前記排気ガスの温度低下を防止する
ため,セラミックス又は耐熱金属から成る通路管の外周
を遮熱空気層で覆った遮熱構造に構成されていることか
ら成る請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
6. A heat shielding structure in which the exhaust port, the exhaust manifold, and the exhaust pipe cover the outer periphery of a passage pipe made of ceramics or heat-resistant metal with a heat shielding air layer in order to prevent a temperature decrease of the exhaust gas. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying apparatus is configured as follows.
【請求項7】 前記ターボチャージャは,前記排気ガス
で駆動されるタービン,前記タービンに取り付けられた
コンプレッサ及び前記タービンと前記コンプレッサとの
間の前記シャフトに設けられた発電機から構成されてい
ることから成る請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
7. The turbocharger includes a turbine driven by the exhaust gas, a compressor mounted on the turbine, and a generator provided on the shaft between the turbine and the compressor. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, comprising:
【請求項8】 前記コントローラは,前記ターボチャー
ジャに設けられた前記発電機の発電電力を制御し,前記
タービンの出口の排気ガスが前記NOX 分解触媒に適し
た温度になるように調整し,前記発電機で発電された電
力をバッテリに蓄電又は前記エンジンに接続したモータ
を駆動するのに消費する制御をすることから成る請求項
7に記載の排気ガス浄化装置。
Wherein said controller controls the generated power of the generator provided in the turbocharger, and adjusted so that the exhaust gas outlet of the turbine to a temperature suitable for the NO X decomposition catalyst, The exhaust gas purifying apparatus according to claim 7, further comprising: controlling the power generated by the generator to be stored in a battery or consumed for driving a motor connected to the engine.
【請求項9】 前記排気マニホールドは,前記各排気ポ
ートにそれぞれ接続された排気通路部,前記排気通路部
を集合させる集合部,前記集合部の内部に設けられた排
気ガスを外周部から内周部へ通過させ且つ排気ガスに含
まれるパティキュレートを前記外周部に捕集するリアク
タ,前記集合部の前記内周部に接続された排気集合管,
及び所定の排気ガス圧以上の圧力に応答して前記外周部
を前記内周部に連通させる前記リアクタに設けられた逃
がし弁から構成されていることから成る請求項1に記載
の排気ガス浄化装置。
9. An exhaust manifold connected to each of the exhaust ports, an aggregate for gathering the exhaust passages, and an exhaust gas provided inside the aggregate for transferring an exhaust gas from an outer peripheral portion to an inner peripheral portion. A reactor that passes through the section and collects particulates contained in the exhaust gas at the outer peripheral section, an exhaust collecting pipe connected to the inner peripheral section of the collecting section,
2. An exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, further comprising a relief valve provided in said reactor for communicating said outer peripheral portion with said inner peripheral portion in response to a pressure higher than a predetermined exhaust gas pressure. .
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6519931B2 (en) * 2001-03-23 2003-02-18 Hitachi, Ltd. Direct gasoline injection type spark igniting internal combustion engine with turbocharger and the engine control method
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CN115478931A (en) * 2022-08-25 2022-12-16 成都天地直方发动机有限公司 Tail gas purification device of mining explosion-proof high-pressure common rail diesel engine

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