JP2007255256A - Exhaust emission control device in internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,ディーゼル機関等の内燃機関において,この内燃機関からの排気経路に,排気ターボ過給機を設けるとともに,この排気ターボ過給機よりも下流側に,少なくとも,排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタ(以下,DPFと称する)を設けて成る排気浄化装置に関するものである。 The present invention provides an internal combustion engine such as a diesel engine provided with an exhaust turbocharger in an exhaust path from the internal combustion engine, and at least a part of the exhaust gas included in the exhaust gas downstream from the exhaust turbocharger. The present invention relates to an exhaust emission control device provided with a particulate filter (hereinafter referred to as DPF) for collecting curates.
最近のディーゼル機関においては,その排気ガスの浄化に,前記ディーゼル機関の気筒から大気への排気経路のうち排気ターボ過給機よりも下流側の部位に,DPFを設けており,このDPFにおいて捕集されたパティキュレートは,これがそのまま堆積すると排気ガスの圧力損失が増大しひいては内燃機関の性能の低下を招来するから,適当な時期において,排気経路に燃料を追加して噴射供給することによって,燃焼除去して,DPFを再生することが行われる。 In recent diesel engines, a DPF is provided at a site downstream of the exhaust turbocharger in the exhaust path from the cylinder of the diesel engine to the atmosphere for purification of the exhaust gas. If the collected particulate matter accumulates as it is, the pressure loss of the exhaust gas will increase and the performance of the internal combustion engine will deteriorate, so by adding and supplying fuel to the exhaust path at an appropriate time, The DPF is regenerated by burning off.
この場合,先行技術としての特許文献1は,排気経路に対する前記DPFを再生するための燃料の噴射供給を,内燃機関における各気筒からの排気ガスを前記排気ターボ過給機に導くための排気マニホールドに設けた再生用燃料の噴射弁にて行うことを提案しており,また,別の先行技術としての特許文献2は,前記排気経路のうち前記排気ターボ過給機と前記DPFとの間の部位に設けた再生用燃料の噴射弁にて行うことを提案している。
内燃機関における各気筒からの排気ガスの温度は,排気マニホールドの部分において最も高いが,排気ガスが前記排気ターボ過給機を通ると,その有する熱エネルギーが排気ターボ過給機にて回収されることで急激に低くなる。 The temperature of exhaust gas from each cylinder in the internal combustion engine is the highest in the exhaust manifold portion, but when the exhaust gas passes through the exhaust turbocharger, the thermal energy it has is recovered by the exhaust turbocharger It becomes low suddenly.
従って,前記DPFを再生するための燃料の噴射供給を,前記特許文献1のように,排気マニホールドに設けた再生用燃料の噴射弁にて行うことは,前記再生用の燃料は,高い温度に排気ガスによって,その供給と同時に瞬時に十分に気化されることになるから,略完全に近い状態での反応(排気ガス中の酸素と,再生用燃料の水素及び炭素との反応)を達成することができるが,その反面,前記再生用の燃料が排気ターボ過給機を通過するときに,その一部がインペラー及びタービンシャフト等に付着し,排気ターボ過給機に作動不良等の深刻な問題を招来することになるばかりか,前記再生用燃料の噴射弁が,最も高い温度になる排気マニホールドの熱害を直接に受けることになる。
Therefore, if the fuel injection for regenerating the DPF is performed by the regenerative fuel injection valve provided in the exhaust manifold as in
また,前記DPFを再生する燃料の噴射供給を,前記特許文献2のように,前記排気ターボ過給機よりも下流側に設けた再生用燃料の噴射弁にて行うことは,前記再生用の燃料による排気ターボ過給機の作動不良の発生,及び,前記再生用燃料の噴射弁における熱害を緩和することができるが,その反面,前記再生用燃料の噴射弁の箇所における排気ガスは,排気ターボ過給機を通過したあとでその温度が低いことにより,前記再生用燃料の十分な気化を達成することができないという問題があり,再生用の燃料を十分確実に気化するためには,前記特許文献2に記載されているように,排気経路のうち前記再生用燃料の噴射供給箇所に,グロープラグ等のようなヒータを設けて,気化の促進を図るように構成しなければならないのであった。
In addition, as in
本発明は,これらの問題を解消した排気浄化装置を提供することを技術的課題とするものである。 It is a technical object of the present invention to provide an exhaust purification device that solves these problems.
この技術的課題を達成するため本発明は,請求項1に記載したように,
「気筒から大気への排気経路に,排気ターボ過給機を設けるとともに,少なくともパティキュレートフィルタを,当該パティキュレートフィルタが前記排気ターボ過給機よりも下流側に位置するように設け,更に,前記排気経路のうち前記排気ターボ過給機と前記パティキュレートフィルタとの間の部位に,前記パティキュレートフィルタに対する再生用燃料の噴射弁を設けて成る内燃機関において,
前記排気経路に,前記排気ターボ過給機をバイパスしてその上流側と下流側とを連通するバイパス通路を設けて,少なくとも,前記再生用燃料の噴射弁が燃料の噴射供給を行っている時期に,前記排気ターボ過給機の上流側における排気ガスを,このバイパス通路を介して前記再生用燃料の噴射弁による燃料噴射箇所に導くように構成した。」
ことを特徴としている。
In order to achieve this technical problem, the present invention as described in
“In the exhaust path from the cylinder to the atmosphere, an exhaust turbocharger is provided, and at least the particulate filter is provided so that the particulate filter is located downstream of the exhaust turbocharger. In an internal combustion engine in which an injection valve for regeneration fuel for the particulate filter is provided in a portion of the exhaust path between the exhaust turbocharger and the particulate filter.
The exhaust passage is provided with a bypass passage that bypasses the exhaust turbocharger and communicates the upstream side and the downstream side thereof, and at least the time when the regeneration fuel injection valve performs fuel injection supply In addition, the exhaust gas on the upstream side of the exhaust turbocharger is configured to be led to a fuel injection point by the regeneration fuel injection valve via the bypass passage. "
It is characterized by that.
この構成において,排気経路のうち再生用燃料の噴射弁の箇所には,排気ターボ過給機を通過する以前における高い温度の排気ガスがバイパス通路を介して供給されていることにより,前記再生用燃料の噴射弁にて噴射供給される燃料を,この高い温度に排気ガスと直接に接触・混合するから,その噴射供給と同時に,その総てを瞬時に確実に気化することができる。 In this configuration, the regeneration fuel injection valve portion of the exhaust path is supplied with exhaust gas at a high temperature before passing through the exhaust turbocharger through the bypass passage, so that the regeneration fuel is supplied. Since the fuel supplied by the fuel injection valve is directly brought into contact with and mixed with the exhaust gas at this high temperature, all of the fuel can be instantly and reliably vaporized simultaneously with the injection.
従って,本発明によると,パティキュレートフィルタの再生を再生用燃料の噴射弁からの燃料噴射にて行うことを,前記再生用燃料の噴射弁に熱害を及ぼすことが少なく,しかも,排気経路に前記再生用燃料の気化を図るヒータを設けることなく,その上,排気ターボ過給機に前記再生用燃料による作動不良等の悪影響を及ぼすことなく,確実に達成できる。 Therefore, according to the present invention, the regeneration of the particulate filter is performed by the fuel injection from the regeneration fuel injection valve, which causes less heat damage to the regeneration fuel injection valve, and further to the exhaust path. This can be reliably achieved without providing a heater for vaporizing the regeneration fuel and without adversely affecting the exhaust turbocharger due to malfunctions due to the regeneration fuel.
以下,本発明の実施の形態を, 図1の図面について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawing of FIG.
この図において,符号1は,複数の気筒を備えて成る多気筒型のディーゼル機関を示し,このディーゼル機関における一方の側面には,後述する排気ターボ過給機5からの圧縮吸気を各気筒に分配するための吸気マニホールド2が,他方の側面には,各気筒からの排気ガスを一つの排気通路4に集合するための排気マニホールド3が各々取付けられている。
In this figure,
符号5は,排気タービン5aと,圧縮ブロワー5bとを直結して成る排気ターボ過給機を示し,この排気ターボ過給機5の排気タービン5aにおける排気入口には,前記排気マニホールド3からの排気通路4が,その吐出口には,大気への排気経路6が各々接続されている。
Reference numeral 5 denotes an exhaust turbocharger in which an
一方,前記排気ターボ過給機の圧縮ブロワー5bにおける吸い込み口には,エアクリーナ7からの吸気管路8が,その吐出口には,前記吸気マニホールド2への吸気管路9が各々接続されている。
On the other hand, an
前記排気ターボ過給機5から大気への排気経路6の途中には,排気ガス中におけるHC等を酸化反応にて浄化するようにした酸化触媒10と,排気ガス中のNOx を吸着するようにしたNOx 吸蔵還元触媒11と,パティキュレートフィルタ12とが,上流側からこの順番で直列状に設けられている。
In the middle of the
前記排気経路6のうち前記酸化触媒10より上流側で,前記排気ターボ過給機5との間の部分に,燃料供給部13を設けて,この燃料供給部13に再生用燃料の噴射弁14を設けて,前記パティキュレートフィルタ12の再生を行うときにおいて,その再生を行うための燃料を前記再生用燃料の噴射弁14より前記燃料供給部13に噴射供給するように構成している。
A
そして,前記排気ターボ過給機5より上流側における排気マニホールド3又は排気通路4には,前記排気ターボ過給機5をバイパスするバイパス通路15の一端を接続し,このバイパス通路15の他端を,前記燃料供給部13に接続する一方,このバイパス通路15の途中には,開閉弁16を設けて,前記再生用燃料の噴射弁14が燃料の噴射供給を行っている時期において,前記排気ターボ過給機5より上流側における排気ガスの適当量を,前記燃料供給部13に導入するように構成する。
One end of a
この構成において,排気ターボ過給機5から大気への排気経路6のうち再生用燃料の噴射弁14が取付けられる燃料供給部13の箇所には,前記排気ターボ過給機5を通過する以前における高い温度の排気ガスがバイパス通路15を介して供給されていることにより,前記再生用燃料の噴射弁14にて前記燃料供給部13に噴射供給される燃料は,この高い温度の排気ガスと直接に接触・混合することになるから,その噴射供給と同時に,瞬時に,且つ,略完全に気化されことになる。
In this configuration, in the
ところで,前記燃料供給部13に対して再生用燃料の噴射弁14にて噴射供給される燃料の気化を一層促進するには,例えば,前記燃料供給部13に前記バイパス通路15を介して導入する排気ガスを,前記再生用燃料の噴射弁14からの燃料噴射方向に対向するように構成するとか,或いは,前記燃料供給部13にバイパス通路15を介して導入される排気ガスに旋回流を付与し,この排気ガスの旋回流に前記再生用燃料の噴射弁14にて噴射供給される燃料を対向させるか,又は載せるようにする等のような各種の手段を採用することができる。
By the way, in order to further promote the vaporization of the fuel supplied to the
なお,前記した実施の形態のように,前記排気経路6のうち前記燃料供給部13と前記パティキュレートフィルタ12との間の部位に,酸化触媒10とNOx 吸蔵還元触媒11とを設けるという構成にした場合には,前記燃料供給部13において再生用燃料をその噴射供給と同時に瞬時に略完全に気化することができることにより,前記酸化触媒10を,内燃機関の始動の当初から高い温度にでき,換言すると,前記酸化触媒10における旺盛な酸化反応による排気ガスの浄化を,内燃機関の始動の当初から確保することができるのであり,しかも,この内燃機関の始動の当初からの旺盛な酸化反応により,前記NOx 吸蔵還元触媒11における確実な還元を達成できる利点がある。
Note that, as in the above-described embodiment, the
また,前記実施の形態は,前記パティキュレートフィルタ12を,前記酸化触媒10及びNOx 吸蔵還元触媒11とは別体に構成した場合であったが,本発明は,これに限らず,前記パティキュレートフィルタを,酸化触媒及びNOx 吸蔵還元触媒のうちいずれか一方又は両方を合体したものに構成した場合にも適用できることはいうまでもない。
In the above embodiment, the
1 多気筒ディーゼル機関
2 吸気マニホールド
3 排気マニホールド
4 排気管路
5 排気ターボ過給機
5a 排気タービン
5b 圧縮ブロワー
6 排気経路
7 エアクリーナ
9 吸気管路
10 酸化触媒
11 NOx 吸蔵還元触媒
12 パティキュレートフィルタ
13 燃料供給部
14 再生用燃料の噴射弁
15 バイパス通路
16 開閉弁
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記排気経路に,前記排気ターボ過給機をバイパスしてその上流側と下流側とを連通するバイパス通路を設けて,少なくとも,前記再生用燃料の噴射弁が燃料の噴射供給を行っている時期に,前記排気ターボ過給機の上流側における排気ガスを,このバイパス通路を介して前記再生用燃料の噴射弁による燃料噴射箇所に導くように構成したことを特徴とする内燃機関における排気浄化装置。 An exhaust turbocharger is provided in the exhaust path from the cylinder to the atmosphere, and at least a particulate filter is provided so that the particulate filter is located downstream of the exhaust turbocharger. In the internal combustion engine in which a regenerative fuel injection valve for the particulate filter is provided in a portion of the path between the exhaust turbocharger and the particulate filter,
The exhaust passage is provided with a bypass passage that bypasses the exhaust turbocharger and communicates the upstream side and the downstream side thereof, and at least the time when the regeneration fuel injection valve performs fuel injection supply Further, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, characterized in that exhaust gas upstream of the exhaust turbocharger is guided to a fuel injection location by the fuel injection valve for regeneration through the bypass passage. .
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