JP2007056757A - Exhaust emission control system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
内燃機関の排気にはNOxなどの有害物質が含まれている。これらの有害物質の排出を
低減するために、内燃機関の排気系に、排気中のNOxを浄化するNOx触媒を設けることが知られている。この技術において例えば吸蔵還元型NOx触媒を設けた場合には、吸蔵
されたNOxの量が増加すると浄化能力が低下するため、吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給し、同触媒に吸蔵されたNOxを還元放出することが行われる(以下、「NOx還元処理」という。)。
The exhaust gas of internal combustion engines contains harmful substances such as NOx. In order to reduce the emission of these harmful substances, it is known to provide a NOx catalyst for purifying NOx in the exhaust gas in the exhaust system of the internal combustion engine. In this technique, for example, when an occlusion reduction type NOx catalyst is provided, the purification capacity decreases as the amount of occluded NOx increases, so a reducing agent is supplied to the occlusion reduction type NOx catalyst and occluded in the catalyst. NOx is reduced and released (hereinafter referred to as “NOx reduction process”).
そして、上記の吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給して、NOx還元処理を行う際には、吸蔵還元型NOx触媒におけるNOxの充分な反応時間を確保するため、吸蔵還元型NOx触媒に導入される排気の流量を抑える方が望ましい。 When the NOx reduction treatment is performed by supplying a reducing agent to the above-described NOx storage reduction catalyst, it is introduced into the NOx storage reduction catalyst in order to ensure a sufficient NOx reaction time in the NOx storage reduction catalyst. It is desirable to reduce the flow rate of exhaust air.
これに対し、排気浄化システム(以下、吸蔵還元型NOx触媒を含んだ排気浄化装置及
び、その制御系を含め、「排気浄化システム」という。)において複数の分岐通路及び各分岐通路に配置された排気浄化装置を備えるようにしたものが公知である(例えば、特許
文献1または特許文献2参照。)。そして、それらの排気浄化装置のうちの一つに導入さ
れる排気の流量を、流路断面積を変更可能な流量制御弁によって所定量まで抑え、導入する排気の流量が抑えられた排気浄化装置に還元剤としての燃料を供給することにより、NOx還元処理を行うことが提案されている。そうすることにより、吸蔵還元型NOx触媒において充分に還元反応を起こさせることができるとともに、NOx還元処理の実施が内燃
機関の運転性能に及ぼす影響を抑制することができる。
In contrast, in the exhaust purification system (hereinafter referred to as an “exhaust purification system” including an exhaust purification device including an NOx storage reduction catalyst and its control system), a plurality of branch passages and each branch passage are arranged. An apparatus having an exhaust purification device is known (for example, see Patent Document 1 or Patent Document 2). And the exhaust gas purification device in which the flow rate of exhaust gas introduced into one of those exhaust gas purification devices is suppressed to a predetermined amount by a flow rate control valve capable of changing the cross-sectional area of the flow path, and the flow rate of exhaust gas to be introduced is suppressed It has been proposed to perform a NOx reduction treatment by supplying a fuel as a reducing agent. By doing so, the reduction reaction can be sufficiently caused in the NOx storage reduction catalyst, and the influence of the NOx reduction treatment on the operating performance of the internal combustion engine can be suppressed.
しかし、上記技術においても、供給された燃料が吸蔵還元型NOx触媒内に充分均一に
拡散しない場合には、吸蔵還元型NOx触媒におけるNOxが充分に還元されずに排出されたり、供給された燃料が吸蔵還元型NOx触媒をすり抜けることにより、吸蔵還元型NOx触媒からHCが排出されたりする場合があった。その結果、NOx還元処理が終了して前
記流量制御弁を開弁した際にNOxやHCが車外に放散され、エミッションが悪化する場
合があった。
本発明の目的とするところは、排気通路から分岐された複数個の分岐通路と、各分岐通路に設けられたNOx触媒とを組み合わせた排気浄化システムにおいて、NOx還元処理に起因するエミッションの悪化を抑制できる技術を提供することである。 An object of the present invention is to reduce emissions caused by NOx reduction treatment in an exhaust purification system that combines a plurality of branch passages branched from an exhaust passage and a NOx catalyst provided in each branch passage. It is to provide technology that can be suppressed.
上記目的を達成するための本発明は、各分岐通路にNOx触媒、還元剤添加手段及び流
量制御弁を備えた排気浄化システムにおいて、
一部の分岐通路における前記NOx触媒に対するNOx還元処理に伴って、該NOx触媒
からNOxおよび/または還元剤が排出された場合に、これらのNOxおよび/または還元剤を別の前記分岐通路におけるNOx触媒にさらに導入することを最大の特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides an exhaust purification system comprising a NOx catalyst, a reducing agent addition means and a flow control valve in each branch passage.
When NOx and / or a reducing agent is discharged from the NOx catalyst as a result of the NOx reduction treatment for the NOx catalyst in a part of the branch passages, these NOx and / or reducing agent are removed from the NOx in another branch passage. The greatest feature is that it is further introduced into the catalyst.
より詳しくは、一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過するとともに、途中で複数の分岐通路に分岐する排気通路と、
前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する前記排気中のNOxを浄
化するNOx触媒と、
前記複数の分岐通路の各々における前記NOx触媒の上流に設けられるとともに各分岐
通路を通過する前記排気に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記複数の分岐通路の各々における前記NOx触媒の下流に設けられ、各分岐通路を通
過する前記排気の流量を制御する流量制御弁と、
前記複数の分岐通路のうちの一部に設けられたNOx触媒に対し、該NOx触媒の上流の前記還元剤添加手段から還元剤を供給するとともに、該NOx触媒の下流の前記流量制御
弁を閉弁することにより、NOx還元処理を行うNOx還元手段と、
前記NOx還元処理に伴って、前記NOx還元処理に係るNOx触媒から排出されたNOxおよび/または還元剤を、該NOx還元処理に係るNOx触媒が設けられた前記分岐通路とは別の分岐通路におけるNOx触媒に導入する再導入手段と、
を備えることを特徴とする。
More specifically, an exhaust passage that is connected at one end to the internal combustion engine and through which exhaust from the internal combustion engine passes and branches into a plurality of branch passages in the middle,
A NOx catalyst provided in each of the plurality of branch passages to purify NOx in the exhaust gas passing through each branch passage;
Reducing agent addition means for adding a reducing agent to the exhaust gas that is provided upstream of the NOx catalyst in each of the plurality of branch passages and passes through each branch passage;
A flow rate control valve that is provided downstream of the NOx catalyst in each of the plurality of branch passages and controls the flow rate of the exhaust gas that passes through each branch passage;
A reducing agent is supplied to the NOx catalyst provided in a part of the plurality of branch passages from the reducing agent addition means upstream of the NOx catalyst, and the flow control valve downstream of the NOx catalyst is closed. NOx reduction means for performing NOx reduction treatment by
Along with the NOx reduction treatment, NOx and / or reducing agent discharged from the NOx catalyst related to the NOx reduction treatment is separated from the branch passage provided with the NOx catalyst related to the NOx reduction treatment. Reintroduction means for introducing into the NOx catalyst;
It is characterized by providing.
ここで、上記の各分岐通路に設けられたNOx触媒のNOx還元処理を行うために、前記NOx触媒に還元剤を供給する場合には、該NOx触媒の上流側の還元剤添加手段から還元剤が添加される。そして、前記NOx触媒においてNOxの充分な還元反応を確保するために、前記流量制御弁を閉弁することにより、NOx還元処理を行うべき前記NOx触媒が設けられた分岐通路を通過する排気の流量を減少させる。 Here, when supplying the reducing agent to the NOx catalyst in order to perform the NOx reduction treatment of the NOx catalyst provided in each of the branch passages, the reducing agent is added from the reducing agent addition means on the upstream side of the NOx catalyst. Is added. And in order to ensure sufficient reduction reaction of NOx in the NOx catalyst, the flow rate of the exhaust gas passing through the branch passage provided with the NOx catalyst to be subjected to NOx reduction treatment is closed by closing the flow rate control valve. Decrease.
しかし、その場合であっても、前記還元剤添加手段から添加された還元剤は必ずしもNOx触媒全体に均一に拡散しないため、前記NOx触媒に吸蔵されていたNOxの一部が完
全に還元されないまま放出される場合があった。また、還元剤添加手段から添加された還元剤が前記NOx触媒をすり抜けることにより、前記NOx触媒からHCとして排出される場合があった。そうすると、NOx還元処理に起因してNOxやHCが車外に放散されることとなり、エミッションが悪化する場合があった。
However, even in that case, since the reducing agent added from the reducing agent addition means does not necessarily diffuse uniformly throughout the NOx catalyst, a part of the NOx stored in the NOx catalyst is not completely reduced. In some cases, it was released. In some cases, the reducing agent added from the reducing agent addition means passes through the NOx catalyst and is discharged as HC from the NOx catalyst. In this case, NOx and HC are diffused outside the vehicle due to the NOx reduction treatment, and the emission may be deteriorated.
そこで、本発明においては、上述のような理由により、NOx還元処理時に前記NOx触媒から排出されたNOxやHCを、別の分岐通路におけるNOx触媒にさらに導入して、該別の分岐通路におけるNOx触媒において浄化させることとした。 Therefore, in the present invention, for the reasons described above, NOx and HC exhausted from the NOx catalyst during the NOx reduction treatment are further introduced into the NOx catalyst in another branch passage, and NOx in the other branch passage. It was decided to purify in the catalyst.
そうすれば、NOx還元処理に起因して車外に放散されるNOxやHCを低減することができ、NOx還元処理時のエミッションの悪化を抑制することができる。 If it does so, NOx and HC dissipated outside the vehicle due to the NOx reduction process can be reduced, and deterioration of the emission during the NOx reduction process can be suppressed.
また、本発明において、前記再導入手段は、前記NOx還元処理に係るNOx触媒が設けられた分岐通路の、前記NOx触媒の下流で且つ前記流量制御弁の上流の部分である導入
元部と、前記NOxおよび/または還元剤が導入されるべきNOx触媒が設けられた分岐通路の、該NOx触媒の上流の部分である導入先部と、を連通する連通路を有するようにし
てもよい。
Further, in the present invention, the reintroduction means includes an introduction source portion that is a downstream portion of the NOx catalyst and an upstream portion of the flow control valve of the branch passage provided with the NOx catalyst related to the NOx reduction treatment, You may make it have a communicating path which connects the introducing | transducing destination part which is a part upstream of this NOx catalyst of the branch passage provided with the NOx catalyst in which said NOx and / or a reducing agent should be introduce | transduced.
すなわち、NOx還元処理に係るNOx触媒から排出されたNOxやHCを、前記連通路
によって、別の分岐通路におけるNOx触媒の上流に導入する構成としてもよい。そうす
れば、簡単な構成によって、該別の分岐通路を流れる排気とともにその分岐通路に設けられたNOx触媒に、前記NOxやHCを導入することができ、これらを良好に浄化することができる。
That is, NOx and HC exhausted from the NOx catalyst related to the NOx reduction process may be introduced upstream of the NOx catalyst in another branch passage by the communication passage. Then, with a simple configuration, the NOx and HC can be introduced into the NOx catalyst provided in the branch passage together with the exhaust gas flowing through the other branch passage, and these can be purified well.
また、本発明においては、前記導入先部における排気の圧力は、前記導入元部における排気の圧力より低いようにしてもよい。換言すると、前記連通路は、NOx還元処理に係
るNOx触媒の下流であって前記流量制御弁が閉弁することにより排気の圧力が上昇した
部分と、前記NOxおよび/または還元剤が導入されるべきNOx触媒が設けられた分岐通路における該NOx触媒の上流であって、より排気の圧力が低い部分とを連通するように
してもよい。
In the present invention, the exhaust pressure at the introduction destination may be lower than the exhaust pressure at the introduction source. In other words, the communication path is downstream of the NOx catalyst related to the NOx reduction treatment, and the exhaust pressure is increased by closing the flow control valve, and the NOx and / or reducing agent is introduced. A portion of the branch passage provided with the NOx catalyst to be upstream of the NOx catalyst and having a lower exhaust pressure may be communicated.
そうすれば、前記NOx還元処理に起因してNOx触媒から排出されたNOxやHCを、
連通路の両端の圧力差を利用して自動的に、前記NOxおよび/または還元剤が導入され
るべきNOx触媒の上流に導入することができる。
Then, NOx and HC exhausted from the NOx catalyst due to the NOx reduction treatment,
The NOx and / or the reducing agent can be automatically introduced upstream of the NOx catalyst to be introduced by utilizing the pressure difference between both ends of the communication path.
具体的には、例えば、前記NOxおよび/または還元剤が導入されるべきNOx浄化触媒の上流に排気浄化素子をさらに備えている場合には、前記導入先部は、該排気浄化素子と前記NOxおよび/または還元剤が導入されるべきNOx触媒の間の部分としてもよい。 Specifically, for example, when the exhaust purification element is further provided upstream of the NOx purification catalyst into which the NOx and / or the reducing agent is to be introduced, the introduction destination portion includes the exhaust purification element and the NOx. And / or a portion between the NOx catalyst into which the reducing agent is to be introduced.
ここで、前記排気通路における前記分岐通路への分岐点の排気圧力は、前記NOx還元
処理に係るNOx触媒の下流であって、前記流量制御弁が閉弁することにより背圧が上昇
した前記導入元部の排気圧力と略同等である。一方、前記排気浄化素子と前記NOxおよ
び/または還元剤が導入されるべきNOx触媒の間の部分における排気圧力は、排気が前
記排気浄化素子を通過した後であるので、前記排気通路における前記分岐通路への分岐点の排気圧力より低くなる。
Here, the exhaust pressure at the branch point to the branch passage in the exhaust passage is downstream of the NOx catalyst related to the NOx reduction treatment, and the back pressure is increased by closing the flow control valve. It is almost the same as the exhaust pressure of the original part. On the other hand, the exhaust pressure in the portion between the exhaust purification element and the NOx catalyst into which the NOx and / or reducing agent is to be introduced is after the exhaust has passed through the exhaust purification element, so that the branch in the exhaust passage It becomes lower than the exhaust pressure at the branch point to the passage.
すなわち、前記導入先部を該排気浄化素子と前記NOxおよび/または還元剤が導入さ
れるべきNOx触媒の間の部分とすることで、前記導入先部の排気の圧力を前記導入元部
の排気の圧力より確実に低くすることができる。その結果、前記NOx還元処理に係るN
Ox触媒から排出されたNOxやHCを、前記連通路の両端の圧力差を利用して自動的に前記NOxおよび/または還元剤が導入されるべきNOx触媒の上流に導入することができる。
That is, by setting the introduction destination portion as a portion between the exhaust purification element and the NOx catalyst to which the NOx and / or reducing agent is to be introduced, the pressure of the exhaust at the introduction destination portion is reduced to the exhaust gas at the introduction source portion The pressure can be surely lower than the pressure. As a result, N related to the NOx reduction treatment
NOx and HC discharged from the Ox catalyst can be automatically introduced upstream of the NOx catalyst into which the NOx and / or the reducing agent is to be introduced, using the pressure difference between both ends of the communication path.
なお、この構成を選択する場合には、前記別の分岐通路とは、NOx還元処理が行われ
ていないNOx触媒が設けられた分岐通路であることが望ましい。そうすれば、NOx還元処理が行われていない場合には、該別の分岐通路における流量制御弁は開弁しており、該分岐通路内の排気流量が多いので、前記排気通路における前記分岐通路への分岐点の排気圧力と、前記排気浄化素子と前記NOxおよび/または還元剤が導入されるべきNOx触媒の間の部分における排気圧力との圧力差を大きくすることができる。また、上記NOxや
HCを下流のNOx触媒において早急に浄化することができる。
When this configuration is selected, the other branch passage is preferably a branch passage provided with a NOx catalyst that has not been subjected to NOx reduction treatment. Then, when NOx reduction processing is not performed, the flow control valve in the other branch passage is open, and the exhaust flow rate in the branch passage is large. The pressure difference between the exhaust pressure at the branch point to the exhaust gas and the exhaust pressure in the portion between the exhaust purification element and the NOx catalyst into which the NOx and / or reducing agent is to be introduced can be increased. Further, the NOx and HC can be immediately purified in the downstream NOx catalyst.
また本発明においては、前記再導入手段は、前記連通路の途中に設けられて前記導入先部側から前記導入元部側への前記NOxおよび/または還元剤の流通を制限する逆止弁を
、さらに有するようにしてもよい。そうすれば、前記NOxやHCが連通路を逆流するこ
とを抑制でき、該NOxやHCを、これらが導入されるべきNOx触媒により確実に送り届けることができる。その結果、NOx還元処理に伴って車外に放散されるNOxやHCをより確実に低減することができ、NOx還元処理時のエミッションの悪化をより確実に抑制
することができる。
Further, in the present invention, the reintroduction means includes a check valve that is provided in the middle of the communication path and restricts the flow of the NOx and / or the reducing agent from the introduction destination side to the introduction source side. You may make it have further. If it does so, it can suppress that the said NOx and HC flow backward in a communicating path, and this NOx and HC can be reliably delivered by the NOx catalyst which these should be introduce | transduced. As a result, NOx and HC released to the outside of the vehicle along with the NOx reduction process can be more reliably reduced, and the emission deterioration during the NOx reduction process can be more reliably suppressed.
また、本発明においては、前記再導入手段は、前記NOxおよび/または還元剤を前記
連通路における前記導入元部側から前記導入先部側へ圧送するポンプを、さらに有するようにしてもよい。そうすれば、例え、前記導入元部と前記導入先部における排気の圧力の差が小さくても、あるいは同じ圧力であっても、前記NOxやHCが連通路を逆流するこ
とを抑制でき、該NOxやHCを、これらが導入されるべきNOx触媒により確実に送り届けることができる。
In the present invention, the reintroducing means may further include a pump that pumps the NOx and / or the reducing agent from the introduction source side to the introduction destination side in the communication path. Then, even if the difference in the pressure of the exhaust gas at the introduction source part and the introduction destination part is small or the same pressure, the NOx and HC can be prevented from flowing back through the communication path, NOx and HC can be reliably delivered by the NOx catalyst into which they are to be introduced.
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。 The means for solving the problems in the present invention can be used in combination as much as possible.
本発明にあっては、排気通路から分岐された複数個の分岐通路と、各分岐通路に設けられたNOx触媒とを組み合わせた排気浄化システムにおいて、NOx還元処理に起因するエミッションの悪化を抑制することができる。 In the present invention, in an exhaust purification system that combines a plurality of branch passages branched from an exhaust passage and a NOx catalyst provided in each branch passage, the deterioration of emissions resulting from NOx reduction treatment is suppressed. be able to.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、ディーゼル機関である。なお、図1においては、内燃機関1の内部及びその吸気系は省略されている。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment and its exhaust system and control system. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a diesel engine. In FIG. 1, the inside of the internal combustion engine 1 and its intake system are omitted.
図1において、内燃機関1には、内燃機関1からの排気が流通する排気管5が接続され、この排気管5は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管5の途中には、排気中の微粒子物質(例えば、煤)やNOxを浄化する排気浄化部10が配置され
ている。以下、排気管5において、排気浄化部10の上流を上流排気管5a、下流を下流排気管5bという。また、排気浄化部10内では、上流排気管5aは、第1分岐通路10a、第2分岐通路10bに分岐されており、この第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bは下流において合流し、下流排気管5bを形成している。そして、第1分岐通路10aには、排気中の微粒子物質(例えば、煤)を捕集し、さらに排気中のNOxを吸蔵還元
する第1排気浄化装置11aが設けられており、第2分岐通路10bには、同じく第2排気浄化装置11bが設けられている。ここで、上流排気管5a及び、下流排気管5bは、本実施例における排気通路を構成する。第1分岐通路10a及び、第2分岐通路10bは本実施例における分岐通路を構成する。
In FIG. 1, an
本実施例における第1排気浄化装置11aの内部には、上流側から第1NSR110a、第1DPNR111a、第1酸化触媒112aが直列に配置されている。第2排気浄化装置11bの内部にも同様に、上流側から第2NSR110b、第2DPNR111b、第2酸化触媒112bが直列に配置されている。なおここで、第1NSR110a及び第2NSR110bは、本実施例における排気浄化素子に相当する。
In the present embodiment, the
また、第1分岐通路10aにおける、第1排気浄化装置11aの下流部分には、第1分岐通路10aを通過する排気の流量を制御する第1弁12aが備えられている。同様に、第2分岐通路10bにおける、第2排気浄化装置11bの下流部分には、第2弁12bが備えられている。なお、上記の第1弁12a及び第2弁12bは、本実施例における流量制御弁である。
Further, a
また、図1中、第1分岐通路10aにおける第1排気浄化装置11aの上流側には、第1排気浄化装置11aのNOx還元処理の際に、還元剤としての燃料を排気に添加する第
1燃料添加弁14aが備えられている。同様に、第2分岐通路10bにおける第2排気浄化装置11bの上流側には、第2燃料添加弁14bが備えられている。なお、上記の第1燃料添加弁14a及び第2燃料添加弁14bは、本実施例における還元剤添加手段を構成
する。
Further, in FIG. 1, in the
以上述べたように構成された内燃機関1及びその排気系には、該内燃機関1及び排気系を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)35が併設さ
れている。このECU35は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御する他、内燃機関1の排気浄化部10に係る制御を行うユニットである。
The internal combustion engine 1 configured as described above and its exhaust system are provided with an electronic control unit (ECU) 35 for controlling the internal combustion engine 1 and the exhaust system. The
ECU35には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関1の運転状態の制御に係るセンサ類が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がECU35に入力されるようになっている。一方、ECU35には、内燃機関1内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における第1弁12a、第2弁12b及び、第1燃料添加弁14a、第2燃料添加弁14bが電気配線を介して接続されており、ECU35によって制御されるようになっている。
Sensors related to control of the operating state of the internal combustion engine 1 such as a crank position sensor and an accelerator position sensor (not shown) are connected to the
また、ECU35には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。第1排気浄化装置11a、第2排気浄化装置11bに吸蔵されたNOxを還元放出
させるためのNOx還元処理ルーチン(説明は省略)も、ECU35のROMに記憶され
ているプログラムの一つであり、ECU35によって実行される。なおECU35は本実施例においてNOx還元手段に相当する。
The
また、本実施例においては、第1分岐通路10aにおける第1排気浄化装置11aと第1弁12aとの間の部分と、第2分岐通路10bにおける第2排気浄化装置11a内の第2NSR110bと第2DPNR111bの間の部分とを連通する第1連通路15aと、第2分岐通路10bにおける第2排気浄化装置11bと第2弁12bとの間の部分と、第1分岐通路10aにおける第1排気浄化装置11a内の第1NSR110aと第1DPNR111aの間の部分とを連通する第2連通路15bとが設けられている。
Further, in this embodiment, the portion between the first
また、第1連通路15aには、第1連通路15aを通過する排気が逆流しないための第1逆止弁16aが設けられており、第2連通路15bには、第2連通路15bを通過する排気が逆流しないための第2逆止弁16bが設けられている。
Further, the
次に、本実施例の排気浄化システムにおいて、例えば第1排気浄化装置11aの第1NSR110a及び第1DPNR111aについてのNOx還元処理を行う際の制御につい
て説明する。
Next, in the exhaust purification system of the present embodiment, for example, control when performing NOx reduction processing for the
この場合は、第1分岐通路10aを通過する排気に第1燃料添加弁14aから還元剤を添加するとともに、第1弁12aを閉弁する。そうすると、第1分岐通路10aを通過する排気の排気流量が低下するので、第1燃料添加弁14aから添加された燃料が、ゆっくりと確実に、第1NSR110a及び第1DPNR111aに拡散する。また、第1燃料添加弁14aから添加された燃料のうち、排気と接触することにより酸化されてしまう燃料が減少し、効率よくNOx還元処理を行うことができる。
In this case, the reducing agent is added from the first
しかし、それでもなお、第1燃料添加弁14aから添加された燃料が第1NSR110a及び第1DPNR111aに充分に均一に拡散しない場合がある。そうすると、第1NSR110aまたは第1DPNR111aに吸蔵されていたNOxが、NOxのまま放出される場合がある。
However, the fuel added from the first
また、第1燃料添加弁14aから添加された燃料のうち、第1NSR110a及び第1
DPNR111aをすり抜けたものが、第1排気浄化装置11aからHCとして排出される場合がある。そうすると、図2に示すように、NOx還元処理に伴う第1弁12aの閉
弁及び第1燃料添加弁14aからの燃料添加と同期して、第1排気浄化装置11aからの排気中のNOxやHCが増加する場合があった。
Of the fuel added from the first
In some cases, the material passing through the
その結果、NOx還元処理が終了した後に、第1弁12aを開弁した際に、第1排気浄
化装置11aから排出されたNOxやHCが車外に放散され、エミッションが悪化するお
それがあった。ここで、図2に示したようにNOx及びHCの濃度の変化は急峻であるが
、この時点では、第1弁12aが閉弁することにより第1分岐通路10aの排気流量が少なくなっていることを考慮すると、必ずしもエミッションが大幅に悪化しているとは言えない。しかし、さら排気浄化システム全体の浄化性能を向上させるには、上記のようなNOx及びHCの濃度の変化についても改善すべきである。
As a result, when the
それに対して、本実施例においては、第1NSR110a及び第1DPNR111aのNOx還元処理時においては、第1分岐通路10aにおける第1排気浄化装置11aと第
1弁12aとの間の部分と、第2分岐通路10bにおける第2排気浄化装置11a内の第2NSR110bと第2DPNR111bの間の部分とを連通する第1連通路15aが設けられているので、第1排気浄化装置11aから排出されたNOx及びHCは、第1連通
路15aを通過して第2排気浄化装置11bにおける第2NSR110bと第2DPNR111bとの間に導入される。
In contrast, in the present embodiment, during the NOx reduction process of the
そうすれば、これらのNOx及びHCは、その後、第2DPNR111bに導入されて
浄化される。その結果、第1排気浄化装置11aから排出されたNOx及びHCがそのま
ま車外に放散されることを抑制できる。
Then, these NOx and HC are then introduced into the
ここで、NOx還元処理の際には、第1弁12aは閉弁しているので、第1排気浄化装
置11aと第1弁12aとの間のA点における排気の圧力は、上流排気通路5aから第1分岐通路10a及び第2分岐通路10bへの分岐点のC点における排気の圧力と略同等である。一方、第2弁12bは開弁しているので、第2NSR110bと第2DPNR111bとの間のB点における排気の圧力は、第2NSR110bによる背圧の分だけ、C点における排気の圧力より低くなっている。
Here, since the
すなわち、C点における排気の圧力はA点における排気の圧力より低くなっている。従って、第1排気浄化装置11aを通過した排気は自動的に第1連通路15aを通過して、第2分岐通路10bにおける第2排気浄化装置11a内の第2NSR110bと第2DPNR111bの間の部分に流れ込む。
That is, the exhaust pressure at point C is lower than the exhaust pressure at point A. Therefore, the exhaust gas that has passed through the first
従って、本実施例においては、第1連通路15aを設けるだけで、第1NSR110a及び第1DPNR111aのNOx還元処理時において排出されるNOxまたはHCを、第2DPNR111bによって浄化することができる。
Therefore, in this embodiment, the NOx or HC discharged during the NOx reduction process of the
またここで、第1連通路15aには、第1逆止弁16aが設けられているので、内燃機関1の運転状態によって図中A点とC点の圧力の差が小さくなった場合でも、一旦第2排気浄化装置11a内の第2NSR110bと第2DPNR111bの間の部分に流れ込んだNOx及びHCが第1連通路15aを逆流することを抑制できる。
Here, since the
なお、本実施例において第1連通路15a及び第1逆止弁16aの組合せ、第2連通路15b及び第2逆止弁16bの組合せは、再導入手段に相当する。
In this embodiment, the combination of the
また、本実施例における第1排気浄化装置11aは、第1NSR110a、第1DPN
R111a、第1酸化触媒112aにより構成され、第2排気浄化装置11bは、第2NSR110b、第2DPNR111b、第2酸化触媒112bにより構成されていた。しかし、本発明が適用される第1排気浄化装置11a及び第2排気浄化装置11bの構成はこれに限られない。少なくとも吸蔵還元型NOx触媒と、その上流側にフィルタ若しくは
触媒が配置されるようにし、第1排気浄化装置11aにおける吸蔵還元型NOx触媒のN
Ox還元処理に起因して排出されたNOxまたはHCを、第2排気浄化装置11bにおける吸蔵還元型NOx触媒と、その上流のフィルタまたは触媒との間に導入するようにすれば
よい。
Further, the first
R111a and the
The NOx or HC discharged due to the Ox reduction process may be introduced between the NOx storage reduction catalyst in the second
また、本実施例では、第2NSR110bの上流側より下流側において排気の圧力が低くなることを利用して、第1連通路15aの両端に圧力差を発生させた。しかし、第1連通路15aの両端に圧力差を発生させる方法はこれに限られない。例えば、第2分岐通路10bにおいて第2NSR110bの他に、圧力を低減させるための排気絞り弁を備え、該排気絞り弁の作動により積極的に排気絞り弁の下流側の排気の圧力を低減し、第1連通路15aの両端に圧力差を発生させてもよい。
Further, in the present embodiment, a pressure difference is generated at both ends of the
次に、本発明における実施例2について説明する。実施例2においては、NOx還元処
理の実施時に排気浄化装置から排出されたNOx及びHCを、排気通路から各分岐通路へ
の分岐点に導入する例について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, an example will be described in which NOx and HC exhausted from the exhaust purification device at the time of performing the NOx reduction process are introduced to the branch points from the exhaust passage to each branch passage.
図3には、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す。本実施例においては、第1連通路25aは、第1分岐通路10aにおける第1排気浄化装置11aと第1弁12aとの間の部分と、上流排気通路5aにおける第1分岐通路10aと第2分岐通路10bへの分岐点とを連通している。また、第2連通路25bは、第2分岐通路10bにおける第2排気浄化装置11bと第2弁12bとの間の部分と、上流排気通路5aにおける第1分岐通路10aと第2分岐通路10bへの分岐点とを連通している。
FIG. 3 shows a schematic configuration of the internal combustion engine according to the present embodiment and its exhaust system and control system. In the present embodiment, the
本構成によれば、例えば第1NSR110a及び第1DPNR111aのNOx還元処
理時には、第1第1排気浄化装置11aから排出されたNOx及びHCを、第2NSR1
10b及び第2DPNR111bの両方の上流に導入することができる。従って、より多くのNOx触媒によってより確実にNOx及びHCを浄化することができる。
According to this configuration, for example, during NOx reduction processing of the
It can be introduced upstream of both 10b and the
しかし、この場合図中A点とC点における排気の圧力は略同等であるために、自動的にA点における排気をC点に導入することは困難である。従って、本実施例においては、第1連通路25aには第1ポンプ26aが、第2連通路25bには第2ポンプ26bが備えられており、A点の排気を強制的にC点に導入することとしている。従って、より確実に第1排気浄化装置11aから排出されたNOx及びHCを上流排気通路5aにおける第1
分岐通路10a及び第2分岐通路10bへの分岐点に導入することができる。
However, in this case, since the exhaust pressures at the points A and C in the figure are substantially equal, it is difficult to automatically introduce the exhaust at the point A to the point C. Therefore, in this embodiment, the
It can be introduced at the branch point to the
なお、上記の説明においては、内燃機関1はディーゼル機関であるとしたが、上記実施例をガソリンエンジンに適用しても構わない。 In the above description, the internal combustion engine 1 is a diesel engine. However, the above embodiment may be applied to a gasoline engine.
また、上記実施例においては、第1排気浄化装置11aにおける第1NSR110a及び第1DPNR111aに対してNOx還元処理を行う場合について説明したが、第2排
気浄化装置11bにおける第2NSR110b及び第2DPNR111bに対してNOx
還元処理を行う場合についても同様に説明することができる。この場合、図1及び図3において、上記実施例で説明した制御と左右反対の制御を行えばよい。
In the above embodiment, the case where the NOx reduction process is performed on the
The same applies to the case where the reduction process is performed. In this case, in FIG. 1 and FIG. 3, the control opposite to the left and right may be performed as described in the above embodiment.
また、上記実施例においては、吸蔵還元型NOx触媒に還元剤としての燃料を添加する
ことによりNOx還元処理を実施する場合について説明したが、尿素水を還元剤として排
気通路内に供給し、排気ガス中のNOxを還元する選択還元型NOx触媒システムにも適用が可能である。
In the above embodiment, the case where the NOx reduction treatment is performed by adding fuel as a reducing agent to the NOx storage reduction catalyst has been described. However, urea water is supplied into the exhaust passage as a reducing agent, and the exhaust gas is exhausted. The present invention can also be applied to a selective reduction type NOx catalyst system that reduces NOx in gas.
また、上記実施例においては、排気通路を2つの分岐通路に分岐する排気浄化システムにおいて、1方の分岐通路に備えられたNOx触媒に対してNOx還元処理を行う場合について説明したが、3つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムにおいて、一部の分岐通路に備えられたNOx触媒に対してNOx還元処理を行う場合に、本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, the case where the NOx reduction treatment is performed on the NOx catalyst provided in one of the branch passages in the exhaust purification system that branches the exhaust passage into two branch passages has been described. In the exhaust gas purification system that branches into the above branch passages, the present invention may be applied when NOx reduction treatment is performed on the NOx catalyst provided in some branch passages.
また、上記実施例において第1弁12aまたは第2弁12bの閉弁または開弁動作は、必ずしも全閉または全開動作を意味しない。閉弁動作には、第1弁12aまたは第2弁12bを閉弁側に動作させることにより、第1分岐通路10aまたは第2分岐通路10bの排気流量を減少させることを含んでいる。また、開弁動作には、第1弁12aまたは第2弁12bを開弁側に動作させることにより、第1分岐通路10aまたは第2分岐通路10bの排気流量を増加させることを含んでいる。
Moreover, in the said Example, the valve closing or valve opening operation | movement of the
1・・・内燃機関
5・・・排気管
5a・・・上流排気管
5b・・・下流排気管
10・・・排気浄化部
10a・・・第1分岐通路
10b・・・第2分岐通路
11a・・・第1排気浄化装置
11b・・・第2排気浄化装置
12a・・・第1弁
12b・・・第2弁
14a・・・第1燃料添加弁
14b・・・第2燃料添加弁
15a、25a・・・第1連通路
15b、25b・・・第2連通路
16a・・・第1逆止弁
16b・・・第2逆止弁
26a・・・第1ポンプ
26b・・・第2ポンプ
35・・・ECU
110a・・・第1NSR
110b・・・第2NSR
111a・・・第1DPNR
111b・・・第2DPNR
112a・・・第1酸化触媒
112b・・・第2酸化触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
110a ... 1st NSR
110b 2nd NSR
111a ... 1st DPNR
111b ... 2nd DPNR
112a ...
Claims (6)
前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する前記排気中のNOxを浄
化するNOx触媒と、
前記複数の分岐通路の各々における前記NOx触媒の上流に設けられるとともに各分岐
通路を通過する前記排気に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記複数の分岐通路の各々における前記NOx触媒の下流に設けられ、各分岐通路を通
過する前記排気の流量を制御する流量制御弁と、
前記複数の分岐通路のうちの一部に設けられたNOx触媒に対し、該NOx触媒の上流の前記還元剤添加手段から還元剤を供給するとともに、該NOx触媒の下流の前記流量制御
弁を閉弁することにより、NOx還元処理を行うNOx還元手段と、
前記NOx還元処理に伴って、前記NOx還元処理に係るNOx触媒から排出されたNOxおよび/または還元剤を、該NOx還元処理に係るNOx触媒が設けられた前記分岐通路とは別の分岐通路におけるNOx触媒に導入する再導入手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 One end is connected to the internal combustion engine and exhaust from the internal combustion engine passes therethrough, and an exhaust passage that branches into a plurality of branch passages along the way,
A NOx catalyst provided in each of the plurality of branch passages to purify NOx in the exhaust gas passing through each branch passage;
Reducing agent addition means for adding a reducing agent to the exhaust gas that is provided upstream of the NOx catalyst in each of the plurality of branch passages and passes through each branch passage;
A flow rate control valve that is provided downstream of the NOx catalyst in each of the plurality of branch passages and controls the flow rate of the exhaust gas that passes through each branch passage;
A reducing agent is supplied to the NOx catalyst provided in a part of the plurality of branch passages from the reducing agent addition means upstream of the NOx catalyst, and the flow control valve downstream of the NOx catalyst is closed. NOx reduction means for performing NOx reduction treatment by
Along with the NOx reduction treatment, NOx and / or reducing agent discharged from the NOx catalyst related to the NOx reduction treatment is separated from the branch passage provided with the NOx catalyst related to the NOx reduction treatment. Reintroduction means for introducing into the NOx catalyst;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising:
前記NOx還元処理に係るNOx触媒が設けられた分岐通路の、前記NOx触媒の下流で
且つ前記流量制御弁の上流の部分である導入元部と、前記NOxおよび/または還元剤が
導入されるべきNOx触媒が設けられた分岐通路の、該NOx触媒の上流の部分である導入先部と、を連通する連通路を有することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。 The reintroduction means includes
An introduction source portion that is a downstream portion of the NOx catalyst and an upstream portion of the flow rate control valve in the branch passage provided with the NOx catalyst related to the NOx reduction treatment, and the NOx and / or reducing agent should be introduced. 2. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a communication passage that communicates a branch passage provided with the NOx catalyst with an introduction destination portion that is an upstream portion of the NOx catalyst.
に備え、
前記導入先部は、該排気浄化素子と前記NOxおよび/または還元剤が導入されるべき
NOx触媒との間の部分であることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化シ
ステム。 An exhaust purification element for purifying exhaust gas passing through the branch passage upstream of the NOx catalyst in the branch passage provided with the NOx catalyst into which the NOx and / or reducing agent is to be introduced;
The exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 2, wherein the introduction destination portion is a portion between the exhaust purification element and the NOx catalyst into which the NOx and / or reducing agent is to be introduced.
徴とする請求項2から4のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。 The reintroducing means further includes a check valve that is provided in the middle of the communication path and restricts the flow of the NOx and / or the reducing agent from the introduction destination side to the introduction source side. An exhaust purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4.
部側から前記導入先部側へ圧送するポンプを、さらに有することを特徴とする請求項2から5のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. The reintroducing means further comprises a pump that pumps the NOx and / or the reducing agent from the introduction source part side to the introduction destination part side in the communication path. 2. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to 1.
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---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010038019A (en) * | 2008-08-04 | 2010-02-18 | Komatsu Ltd | Exhaust gas purifier for internal combustion engine |
JP2019108290A (en) * | 2017-12-18 | 2019-07-04 | 株式会社豊田中央研究所 | Manufacturing device of methane and manufacturing method of methane using the same |
-
2005
- 2005-08-24 JP JP2005242861A patent/JP2007056757A/en not_active Withdrawn
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