JP2005201130A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
排気系において、触媒の温度が低温時に、触媒の上流側で排気通路内の未燃ガスを燃焼させ、未燃ガスの燃焼により排気温度を上昇させ、この触媒を早期に活性化させる技術が従来から知られている。 Conventionally, in the exhaust system, when the temperature of the catalyst is low, unburned gas in the exhaust passage is combusted on the upstream side of the catalyst, the exhaust temperature is increased by combustion of the unburned gas, and this catalyst is activated quickly. Known from.
例えば、特許文献1には、排気管に取り付けられた触媒の前位置にて高圧放電を行い、未燃ガスを燃焼させる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1のように、触媒の直前で高圧放電を行い未燃ガスに点火する場合、未燃ガスの酸化(燃焼)が十分に行われず、触媒前の未燃ガスの酸化及び触媒前の排気ガスの昇温が不十分となって、触媒が早期に活性化されない虞がある。
However, when the high-pressure discharge is performed immediately before the catalyst and the unburned gas is ignited as in
そこで、本発明は、排気の浄化を行う触媒と、触媒よりも排気上流側で排気に点火する排気燃焼促進手段と、を有する内燃機関の排気浄化装置において、排気燃焼促進手段は、排気弁の近傍に位置していることを特徴としている。 Therefore, the present invention provides an exhaust combustion promotion apparatus for an internal combustion engine having a catalyst for purifying exhaust and an exhaust combustion promotion means for igniting exhaust on the exhaust upstream side of the catalyst. It is characterized by being located in the vicinity.
本発明によれば、排気弁直後の高温・高濃度のHC(ハイドロカーボン)、CO等の未燃ガスを含む排気を火花点火することにより、排気中の未燃ガスの酸化(燃焼)反応を効果的に誘導することができる。 According to the present invention, the ignition (combustion) reaction of the unburned gas in the exhaust gas is performed by spark ignition of the exhaust gas containing unburned gas such as high temperature and high concentration HC (hydrocarbon) and CO immediately after the exhaust valve. Can be effectively induced.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、第1実施形態における排気浄化装置のシステム構成図であり、エンジン1内の燃焼室2には、エアクリーナ3、吸気ダクト4、後述するECU12によって弁開度が制御されるスロットルバルブ5、吸気コレクタ、吸気マニホールド7、エンジン1のシリンダヘッド8に形成された吸入ポート9、を介して空気が供給されている。吸入ポート9は、エンジン1の各気筒毎に対応するよう気筒数に応じて形成されている。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an exhaust emission control device according to a first embodiment. A
吸入ポート9に接続された吸気マニホールド7には燃料噴射弁10が設けられており、燃料噴射弁10から噴射される燃料によって混合気が形成されている。混合気は、燃焼室2で点火プラグ11による火花点火によって着火燃焼する。燃料噴射弁10及び点火プラグ11は、エンジンコントロールユニット12(以下、ECUと記す)によって制御されている。
The intake manifold 7 connected to the
一方、エンジン1の燃焼室2から排出される排気ガスは、シリンダヘッド8に形成された排気ポート13、排気マニホールド14、触媒コンバータ15、排気ダクト16、マフラ17を介して大気に放出されている。排気ポート13は、エンジン1の各気筒毎に対応するようシリンダヘッド8に、気筒数に応じて形成されている。
On the other hand, exhaust gas discharged from the
触媒コンバータ15は、例えば三元触媒等から構成されるものであって、その排気上流側には、触媒コンバータ15に流入する排気の酸素濃度を検知する酸素センサ18が設けられている。酸素センサ18で検知された酸素濃度は、ECU12に入力されている。
The
尚、図1おける19はシリンダブロック、20はオイルパン、21はロッカカバー、22はピストン、23は吸気弁、24は排気弁である。 In FIG. 1, 19 is a cylinder block, 20 is an oil pan, 21 is a rocker cover, 22 is a piston, 23 is an intake valve, and 24 is an exhaust valve.
そして、触媒コンバータ15よりも排気上流側には、排気中の未燃ガスの燃焼を火花点火によって促進させる排気燃焼促進手段としての排気再燃焼用点火プラグ25が配設されている。この排気再燃焼用点火プラグ25は、排気弁24近傍に位置し、かつ排気上流側を指向するようシリンダヘッド8に取り付けられている。
An exhaust
ここで、排気弁24が開いている期間中における排気中のHC濃度(HC量)は、図2に示すように、排気弁24の開時期直後と排気弁24の閉時期直前にそれぞれ極大値(ファーストピーク及びセカンドピーク)をとることが知られている。そこで、この第1実施形態においては、排気中のHC(ハイドロカーボン)濃度が極大値となるファーストピークのタイミング、すなわち排気弁24の開時期直後に排気再燃焼用点火プラグ25により排気を火花点火して再燃焼させるよう、ECU12により排気再燃焼用点火プラグ25の点火時期が制御されている。
Here, the HC concentration (HC amount) in the exhaust gas during the period in which the
また、この第1実施形態においては、図1、図3、図4に示すように、排気再燃焼用点火プラグ25が排気ポート13内の下部(図3おける下方側)に設けられ、排気ポート13内の下方側で排気を点火するよう構成されている。これは、この第1実施形態における排気の主流が排気ポート13の排気流れ方向に垂直な断面において下方側を流れているためである。尚、図4は、図3の矢視A方向から見た排気ポート13を模式的に示した説明図である。
Further, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1, 3, and 4, an exhaust
このような第1実施形態の排気浄化装置においては、排気弁24直後の高温・高濃度のHC(ハイドロカーボン)、CO等の未燃ガスを含む排気に対して排気再燃焼用点火プラグ25で火花点火することにより、排気中の未燃ガスの酸化(燃焼)反応を効果的に誘導、促進することができる。特に、冷機始動時には、燃料の始動増量により排気中のHC量が増大するが、排気再燃焼により、排気が触媒コンバータ15に到達するまでに排気中のHC量を相対的に低減させる。すなわち、排気の最も上流と言える排気弁24の近傍に排気燃焼促進手段を設けることで、最も高温の排気を確実に着火し、かつ触媒コンバータ15に到達するまでに出来る限り燃焼させることにより、触媒コンバータ15に流入するHC量を大幅に低減させることができ、触媒コンバータ15が活性前で排気浄化力が小さい状態であっても排気性能が悪化することを防止することができる。また、排気再燃焼により排気温度が上昇するため、燃焼室2内の混合気に対して冷機状態での大幅な点火時期遅角を行う必要が無くなり、運転性を悪化させることなく触媒コンバータ15の早期活性化を行うことができ、大気に放出されるHC、COの更なる低減を可能にすることができる。
In such an exhaust purification device of the first embodiment, an exhaust
そして、排気再燃焼用点火プラグ25が排気ポート13内の排気弁24近傍に配置されているので、冷機時においては排気系を効率良く暖機することが可能となる。
Since the exhaust
また、排気中のHC濃度が極大値となるファーストピークのタイミングで排気再燃焼用点火プラグ25により排気を再燃焼させているので、一層効果的に、排気中のHCを低減することができる。
In addition, since the exhaust gas is reburned by the exhaust
また、排気再燃焼用点火プラグ25が、排気流れ方向に垂直な断面において、排気の主流が流れる位置で排気に点火しているので、排気を効率良く再燃焼させることができる。
Further, since the exhaust
以下、本発明の他の実施形態について順次説明するが、上述した第1実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, other embodiments of the present invention will be sequentially described. However, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図5は、本発明の第2実施形態における排気浄化装置を示している。この第2実施形態は、排気ポート内における排気の主流が排気ポート13の排気流れ方向に垂直な断面において上方側を流れる場合の実施形態であり、上述した第1実施形態と略同一構成となっているが、排気再燃焼用点火プラグ25は、第1実施形態と異なり、排気ポート13の上部に設けられている。尚、排気再燃焼用点火プラグ25は、上述した第1実施形態と同様に、排気上流側を指向している。
FIG. 5 shows an exhaust purification device according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is an embodiment in which the main flow of exhaust gas in the exhaust port flows upward in a cross section perpendicular to the exhaust flow direction of the
このような第2実施形態においても、上述した第1実施形態の同様の作用効果を得ることができる。 Also in the second embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
図6は、本発明の第3実施形態における排気浄化装置を示している。この第3実施形態は、排気ポート13内を流れる排気が排気ポート13の断面において全体に略一様に流れる場合の実施形態であり、上述した第1実施形態と略同一構成となっているが、排気再燃焼用点火プラグ25は、排気孔中央の軸線L上に設けられている。尚、排気再燃焼用点火プラグ25は、上述した第1実施形態と同様に、排気上流側を指向している。
FIG. 6 shows an exhaust emission control device according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is an embodiment in which the exhaust gas flowing in the
このような第3実施形態においても、上述した第1実施形態の同様の作用効果を得ることができる。 Also in the third embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
図7は、本発明の第4実施形態における排気浄化装置を示している。この第4実施形態は、上述した第1実施形態と基本的には同一構成となっているが、シリンダヘッド8内に形成された排気ポート13は、各気筒に対応するブランチ部31と、各ブランチ部31が合流する排気合流部32と、を有するよう形成され、かつシリンダヘッド8に開口する排気合流部32の排気下流側端部に、触媒コンバータ15が接続されている。つまり、各気筒から排出された排気は、シリンダヘッド8内に形成された排気合流部32で合流した後シリンダヘッド8から流出し、排気下流側に接続された触媒コンバータ15に流入し、触媒コンバータ15で浄化される構成となっている。そして、排気合流部32に一つの排気再燃焼用点火プラグ33が配設され、排気合流部32にて排気を点火する構成となっている。尚、図7中には図示されていないが、触媒コンバータ15の排気上流側には、第1実施形態と同様に酸素センサが配設されている。また、排気再燃焼用点火プラグ33は、上述した第1実施形態と同様に、排気上流側を指向している。
FIG. 7 shows an exhaust purification device according to a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment has basically the same configuration as the first embodiment described above, but the
このような第4実施形態においては、上述した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができると共に、内燃機関の気筒数に関わらず、一つの排気再燃焼用点火プラグ33で、全気筒からの排気を点火することができるいう利点がある。 In such a fourth embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and all the cylinders can be formed by one exhaust recombustion ignition plug 33 regardless of the number of cylinders of the internal combustion engine. There is an advantage that the exhaust from can be ignited.
図8は、本発明の第5実施形態における排気浄化装置を示している。この第5実施形態は、上述した第1実施形態と基本的には同一構成となっているが、排気再燃焼用点火プラグ25による排気点火位置よりも上流側に、二次空気が導入された構成となっている。
FIG. 8 shows an exhaust emission control device according to a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment basically has the same configuration as the first embodiment described above, but secondary air is introduced upstream of the exhaust ignition position by the exhaust
詳述すると、ECU12によって制御された二次空気供給ポンプ41によって、エアフローメータ3の上流側から吸気系の空気の一部が、排気再燃焼用点火プラグ25よりも排気上流側に配置された二次空気ノズル42から二次空気として排気に導入されている。尚、排気再燃焼用点火プラグ25は、上述した第1実施形態と同様に、排気上流側を指向している。
More specifically, the secondary
このような第5実施形態においては、上述した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができると共に、二次空気を排気に導入することで、排気の酸化反応を一層効果的に誘導することができる。 In the fifth embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and the oxidation reaction of the exhaust is more effectively induced by introducing secondary air into the exhaust. be able to.
尚、上述した第1〜第5実施形態においては、排気燃焼促進手段として排気再燃焼用の点火プラグを用いているが、排気燃焼促進手段としてグロープラグを用いることも可能である。排気燃焼促進手段としてグロープラグを用いた場合には、排気がグロープラグによって加熱され自然発火する。グロープラグを用いる場合には、エンジン運転中は、グロープラグにより排気は常に加熱されることになる。排気燃焼促進手段としてグロープラグを用いる場合にも、グロープラグは、上述した第1実施形態と同様に排気上流側を指向するよう配設される。 In the first to fifth embodiments described above, the ignition plug for exhaust recombustion is used as the exhaust combustion promoting means, but a glow plug can also be used as the exhaust combustion promoting means. When a glow plug is used as the exhaust combustion promoting means, the exhaust is heated by the glow plug and spontaneously ignites. When a glow plug is used, the exhaust is always heated by the glow plug during engine operation. Even when a glow plug is used as the exhaust combustion promoting means, the glow plug is disposed so as to face the exhaust upstream side as in the first embodiment.
また、上述した第1〜第5実施形態においては、排気再燃焼用点火プラグが排気弁の開時期直後に排気を点火させているが、図9に示すように、セカンドピークのタイミング、すなわち排気弁24の閉弁直前に排気再燃焼用点火プラグで排気を点火させるようにしても、一層効果的に排気中のHCを低減することができる。
In the first to fifth embodiments described above, the exhaust reburning ignition plug ignites the exhaust immediately after the exhaust valve opens, but as shown in FIG. 9, the second peak timing, that is, the exhaust Even if the exhaust is ignited with the exhaust reburning ignition plug immediately before the
8…シリンダヘッド
13…排気ポート
15…触媒コンバータ
24…排気弁
25…排気再燃焼用点火プラグ(排気燃焼促進手段)
33…排気再燃焼用点火プラグ(排気燃焼促進手段)
DESCRIPTION OF
33. Spark plug for exhaust recombustion (exhaust combustion promotion means)
Claims (8)
排気燃焼促進手段は、排気弁の近傍に位置していることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a catalyst that purifies exhaust gas; and an exhaust combustion promoting means that promotes combustion of exhaust gas upstream of the catalyst,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the exhaust combustion promoting means is located in the vicinity of the exhaust valve.
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust combustion promoting means is an exhaust recombustion glow plug, and is disposed so as to face the exhaust upstream side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004007544A JP2005201130A (en) | 2004-01-15 | 2004-01-15 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004007544A JP2005201130A (en) | 2004-01-15 | 2004-01-15 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Publications (1)
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ID=34821142
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JP2004007544A Pending JP2005201130A (en) | 2004-01-15 | 2004-01-15 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
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2004
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Legal Events
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