JP2007332844A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】排気中への燃料の分散を促進させ、燃料の霧化を促進させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】左バンク２Ｌの各気筒３に接続される分岐排気通路１２Ｌ及び右バンク２Ｒの各気筒３に接続される分岐排気通路１２Ｒを有する排気通路５と、分岐排気通路１２Ｌと分岐排気通路１２Ｒとを連通する連通路１４と、連通路１４により連通された位置よりも下流の排気通路５に設けられる排気浄化ユニット１７と、所定の排気流れ切替条件の成立時に左バンク２Ｌの各気筒３から排出された排気が連通路１４を介して分岐排気通路１２Ｒに導かれるように排気の流れを制御する排気切替弁１６と、を備えた内燃機関１の排気浄化装置において、連通路１４の流路断面積が各分岐排気通路１２Ｌ、１２Ｒの流路断面積よりも小さく、排気に燃料を添加する燃料添加弁３１が連通路１４に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに異なる排気通路が接続される２つの気筒群を備え、これら２つの気筒群の排気通路が連通路にて連通される内燃機関の排気浄化装置に関する。
各バンクの気筒群に互いに異なる排気通路が接続され、これら排気通路が連通路にて連通されているＶ型内燃機関が知られている（特許文献１参照）。
特開平５−１０６４４９号公報
内燃機関の排気浄化装置として、例えば吸蔵還元型ＮＯｘ触媒などの再生式の排気浄化触媒が知られている。排気浄化触媒の再生処理は、排気に燃料を添加し、この燃料によって排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにしたり、排気浄化触媒を再生処理時の目標温度に昇温して行う。排気への燃料の添加は燃料添加弁から排気中に燃料を噴射して行うが、この際排気の流速が低いと排気中に燃料が分散し難いため、燃料が十分に霧化せずに排気浄化触媒に到達するおそれがある。
そこで、本発明は、排気中への燃料の分散を促進させ、燃料の霧化を促進させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、第１気筒群及び第２気筒群と、前記第１気筒群に接続される第１分岐通路及び前記第２気筒群に接続される第２分岐通路を有する排気通路と、前記第１分岐通路と前記第２分岐通路とを連通する連通路と、前記連通路により連通された位置よりも下流の排気通路に設けられる排気浄化手段と、所定の排気流れ切替条件の成立時に前記第１気筒群及び前記第２気筒群のいずれか一方の気筒群から排出された排気が前記連通路を介して他方の気筒群に接続された分岐通路に導かれるように排気の流れを制御する排気流れ制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記連通路の流路断面積が前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路の流路断面積よりも小さく、排気に燃料を添加する燃料添加弁が前記連通路に設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
連通路は第１分岐通路及び第２分岐通路よりも流路断面積が小さいため、排気の流量が同じ場合は連通路における排気の流速が各排気通路における排気の流速よりも高くなる。本発明の排気浄化装置では、この連通路に燃料添加弁を設けたので、流速の高い排気中に燃料を添加することができる。そのため、排気中への燃料の分散を促進させ、燃料の霧化を促進させることができる。
本発明の排気浄化装置においては、前記第１分岐通路にタービンが設けられる第１ターボ過給機と、前記第２分岐通路にタービンが設けられる第２ターボ過給機と、をさらに備え、前記連通路は、前記第１ターボ過給機のタービンよりも上流側の第１分岐通路と前記第２ターボ過給機のタービンよりも上流側の第２分岐通路とを連通していてもよい（請求項２）。この場合、連通路を通過した排気は第１ターボ過給機又は第２ターボ過給機のタービンに導かれるので、燃料添加弁から排気に燃料が添加された際、第１ターボ過給機又は第２ターボ過給機のタービンにて燃料と排気とを攪拌することができる。そのため、排気中への燃料の分散をさらに促進させて燃料の霧化をさらに促進させることができる。
本発明の排気浄化装置において、前記排気流れ制御手段は、前記所定の排気流れ切替条件の成立時に前記第１気筒群から排出された排気が前記連通路を介して前記第２分岐通路に導かれるように排気の流れを制御し、前記連通路には、前記燃料添加弁よりも前記第１分岐通路寄りに排気浄化触媒が設けられていてもよい（請求項３）。この場合、排気浄化触媒によって排気中の粒子状物質（ＰＭ）などを除去できるので、燃料添加弁へのＰＭの付着を抑制できる。これにより、例えば燃料添加弁の噴射口の詰まりなどを抑制できるので、排気に添加すべき量の燃料を燃料添加弁から適切に噴射させることができる。
本発明の排気浄化装置において、前記排気流れ制御手段は、前記所定の排気流れ切替条件の成立時に前記第１気筒群から排出された排気が前記連通路を介して前記第２分岐通路に導かれるように排気の流れを制御し、排気の一部を前記内燃機関の吸気系に戻すためのＥＧＲ通路が、前記第１分岐通路と前記連通路との接続位置よりも上流の第１分岐通路に接続されてもよい（請求項４）。ＥＧＲ通路をこのような位置に接続することにより、燃料添加弁から添加された燃料が吸気系に回り込むことを防止できる。
本発明の他の排気浄化装置は、第１気筒群及び第２気筒群と、前記第１気筒群に接続される第１分岐通路及び前記第２気筒群に接続される第２分岐通路を有する排気通路と、前記第１分岐通路と前記第２分岐通路とを連通する連通路と、前記連通路により連通された位置よりも下流の排気通路に設けられる排気浄化手段と、所定の排気流れ切替条件の成立時に前記第１気筒群から排出された排気が前記連通路を介して前記第２分岐通路に導かれるように前記第１分岐通路の排気流れを制御する排気流れ制御手段と、を備えた内燃機関に適用される排気浄化装置において、前記排気浄化手段の上流から燃料を添加する燃料添加弁が前記連通路に設けられるとともに、排気の一部を前記内燃機関の吸気系に戻すＥＧＲ通路が前記第１分岐通路と前記連通路との接続位置よりも上流の第１分岐通路に接続されているものである（請求項５）。
ＥＧＲ通路の接続位置が燃料添加弁の近くに設けられると燃料添加弁から排気に添加された燃料がＥＧＲ通路を介して内燃機関の吸気系に回り込むおそれがある。本発明の他の排気浄化装置によれば、排気流れ制御手段によって第１気筒群から排出された排気が連通路を介して第２分岐通路に導かれる際に燃料添加弁の上流側となる位置にＥＧＲ通路が接続されているため、燃料添加弁から燃料が添加されてもＥＧＲ通路への燃料の流入を防止できる。そのため、吸気系への燃料の回り込みを防止できる。
以上に説明したように、本発明によれば、排気通路よりも排気の流速が高くなる連通路に燃料添加弁を設けたので、排気中への燃料の分散を促進させ、燃料の霧化を促進させることができる。
図１は、本発明の排気浄化装置が組み込まれた内燃機関の一形態を示している。図１に示したように内燃機関は、左右のバンク２Ｌ、２Ｒに３つずつ気筒３が設けられたＶ型６気筒のディーゼルエンジン１として構成されている。このエンジン１は、例えば自動車などの車両に走行用動力源として搭載される。エンジン１においては、左バンク２Ｌの気筒３によって一つの気筒群が構成され、右バンク２Ｒの気筒３によって他の一つの気筒群が構成される。
エンジン１は、各気筒３に吸気を導くための吸気通路４と、各気筒３から排出された排気を所定の排気位置に導くための排気通路５と、主ターボ過給機１０と、副ターボ過給機１１とを備えている。吸気通路４は、各バンク２Ｌ、２Ｒに対応して設けられる分岐吸気通路６Ｌ、６Ｒと、これら分岐吸気通路６Ｌ、６Ｒが合流する合流吸気通路７とを備えている。左バンク２Ｌに対応する分岐吸気通路６Ｌには吸気量に対応した信号を出力するエアフローメータ８と副ターボ過給機１１のコンプレッサ１１ａとが設けられ、右バンク２Ｒに対応する分岐吸気通路６Ｒにはエアフローメータ８と主ターボ過給機１０のコンプレッサ１０ａとが設けられている。また、合流吸気通路７には、吸気量調整用の吸気絞り弁９が設けられる。
排気通路５は、左バンク２Ｌの各気筒３に接続される第１分岐通路としての分岐排気通路１２Ｌと、右バンク２Ｒの各気筒３に接続される第２分岐通路としての分岐排気通路１２Ｒと、これら分岐排気通路１２Ｌ、１２Ｒが合流する合流排気通路１３と、連通路１４とを備えている。以降、左バンク２Ｌの分岐排気通路１２Ｌを左分岐排気通路と呼び、右バンク２Ｒの分岐排気通路１２Ｒを右分岐排気通路と呼ぶこともある。連通路１４は、左分岐排気通路１２Ｌの一部を形成する排気マニホールド１５Ｌと右分岐排気通路１２Ｒの一部を形成する排気マニホールド１５Ｒとを連通している。また、連通路１４は、各分岐排気通路１２Ｌ、１２Ｒ及び合流排気通路１３よりも流路断面積が小さい。そのため、連通路１４における排気の流速は、各分岐排気通路１２Ｌ、１２Ｒ及び合流排気通路１３の排気の流速よりも高い。図１に示したように左分岐排気通路１２Ｌには副ターボ過給機１１のタービン１１ｂ及び左分岐排気通路１２Ｌを開閉する排気切替弁１６が設けられ、右分岐排気通路１２Ｒには主ターボ過給機１０のタービン１０ｂが設けられる。このように各分岐排気通路１２Ｌ、１２Ｒに各ターボ過給機１０、１１のタービン１０ｂ、１１ｂが設けられることにより、本発明の第１ターボ過給機には副ターボ過給機１１が相当し、第２ターボ過給機には主ターボ過給機１０が相当する。合流排気通路１３には、排気中のＰＭを捕集するフィルタ基材に吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を担持した排気浄化ユニット１７が排気浄化手段として設けられる。
左分岐排気通路１２Ｌと合流吸気通路７とはＥＧＲ通路２０にて接続されており、ＥＧＲ通路２０にはＥＧＲクーラ２１及びＥＧＲ弁２２が設けられている。ＥＧＲ通路２０は左バンク２Ｌの排気マニホールド１５Ｌに接続されており、図１に示したようにＥＧＲ通路２０の排気取出し口２０ａは連通路１４の接続位置に対して最も離れた位置に設けられる。
連通路１４には、排気浄化触媒３０と、排気に燃料を添加する燃料添加弁３１とが設けられている。図１に示したように排気浄化触媒３０は、燃料添加弁３１よりも左分岐排気通路１２Ｌ寄りに配置されている。排気浄化触媒３０には、排気中のＰＭなどを除去可能な触媒、例えば酸化触媒などが設けられる。
次に排気切替弁１６の制御について説明する。排気切替弁１６の状態はエンジン１の回転数に応じて制御され、エンジン１の回転数が予め設定した低回転域内の場合は排気切替弁１６と吸気切替弁３２が閉じられる。この場合、左バンク２Ｌの各気筒３から排出された排気は連通管１４を介して右バンク２Ｒの排気マニホールド１５Ｒに導かれる。また、右バンク２Ｒの各気筒３から排出された排気も排気マニホールド１５Ｒに導かれる。これらの排気は、その後主ターボ過給機１０のタービン１０ｂ及び排気浄化ユニット１７を介して外部に排出される。そのため、低回転域では、主ターボ過給機１０のみによってエンジン１が過給される。一方、エンジン１の回転数が低回転域よりも高く設定された高回転域内の場合は、排気切替弁１６と吸気切替弁３２が開けられる。この際、左バンク２Ｌの排気マニホールド１５Ｌと右バンク２Ｒの排気マニホールド１５Ｒとの圧力差が殆ど無くなるため、左バンク２Ｌの各気筒３から排出された排気は左分岐排気通路１２Ｌを介して合流排気通路１３に導かれ、右バンク２Ｒの各気筒３から排出された排気は右分岐排気通路１２Ｒを介して合流排気通路１３に導かれる。この場合、左分岐排気通路１２Ｌを通過する排気によって副ターボ過給機１１のタービン１１ｂが駆動され、右分岐排気通路１２Ｒを通過する排気によって主ターボ過給機１０のタービン１０ｂが駆動される。従って、エンジン１の回転数が高回転域内の場合は、主ターボ過給機１０及び副ターボ過給機１１の両方のターボ過給機にてエンジン１が過給される。このように各ターボ過給機１０、１１が制御されることにより、エンジン１はいわゆる２ウェイツインターボエンジンとして機能する。このように排気の流れを切り替えることにより、エンジン１の回転数が低回転域内の場合が本発明の所定の排気流れ切替条件の成立時に相当し、排気切替弁１６が本発明の排気流れ制御手段として機能する。
次に排気浄化ユニット１７に設けられる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒と略称する。）について説明する。ＮＯｘ触媒は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンの時はＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチのときは吸蔵していたＮＯｘを放出し、窒素（Ｎ２）に還元する性質を有している。ＮＯｘ触媒に吸蔵可能なＮＯｘ量には上限があるため、吸蔵されているＮＯｘ量がこの上限に達しないようにＮＯｘ触媒からＮＯｘを放出させてＮ２に還元させるＮＯｘ還元を所定の間隔で行い、ＮＯｘ触媒の排気浄化性能を高い状態に維持する。また、ＮＯｘ触媒は、排気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）により被毒される。そのため、ＮＯｘ触媒をＮＯｘ触媒から硫黄（Ｓ）が放出される温度域に昇温させるとともに排気空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにして硫黄被毒を回復させてＮＯｘ触媒の機能を再生させるＳ再生を行う。さらに、ＮＯｘ触媒に付着したＰＭを除去すべくＰＭが酸化除去される温度域にＮＯｘ触媒を昇温するＰＭ再生を行う。以降、ＮＯｘ還元、Ｓ再生及びＰＭ再生をまとめて機能再生処理と呼ぶこともある。
なお、本発明において吸蔵還元型のＮＯｘ触媒は、ＮＯｘを触媒にて保持できるものであればよく、吸収又は吸着いずれの態様でＮＯｘが保持されるかは吸蔵の用語によって制限されない。また、ＳＯｘの被毒についてもその態様を問わないものである。さらに、ＮＯｘやＳＯｘの放出についてもその態様を問わない。
機能再生処理は、燃料添加弁３１から排気に燃料を添加し、この添加した燃料にて排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにしたり、排気浄化ユニット１７を機能再生処理時の目標温度に昇温することによって行う。ＮＯｘ触媒の機能再生処理に関する制御方法、例えば機能再生処理を行う時期及び排気中に添加する燃料量の制御などは、周知の制御方法と同様でよいため、ここでの詳細な説明は省略する。ただし、図１のエンジン１では燃料添加弁３１が連通管１４に設けられているため、燃料添加弁３１からの燃料の添加は連通路１４内を排気が流通しているとき、すなわちエンジン１の回転数が低回転域内で、排気切替弁１６と吸気切替弁３２が閉じられているときに行われる。
以上に説明したように、図１のエンジン１では、各分岐排気通路１２Ｌ、１２Ｒ及び合流排気通路１３よりも流路断面積の小さい連通路１４に燃料添加弁３１が設けられているので、流速の高い排気中に燃料を添加することができる。そのため、排気中への燃料の分散を促進させ、燃料の霧化を促進させることができる。なお、一般に排気切替弁１６が閉じられる低回転域は、エンジン１が通常に運転されるときの回転数域と重なるように設定される。そのため、連通路１４に燃料添加弁３１を設けても、ＮＯｘ触媒の機能再生処理をこの処理の実行が必要な時期に行うことができる。
連通路１４は、主ターボ過給機１０のタービン１０ｂよりも上流の排気分岐通路１２Ｒと副ターボ過給機１１のタービン１１ｂよりも上流の排気分岐通路１２Ｌとを連通しているので、燃料を含んだ排気をタービン１０ｂに導き、タービン１０ｂにてこの排気を攪拌できる。そのため、排気中への燃料の分散をさらに促進させ、燃料の霧化をさらに促進させることができる。
連通路１４には、燃料添加弁３１よりも左バンク２Ｌの排気マニホールド１５Ｌ寄りに排気浄化触媒３０が設けられているため、排気切替弁１６が閉じられて左バンク２Ｌの各気筒３の排気が連通路１４を介して分岐排気通路１２Ｒに導かれる場合、この排気浄化触媒３０によって排気中のＰＭなどを除去できる。そのため、燃料添加弁３１へのＰＭの付着を抑制できる。これにより、燃料添加弁３１の噴射口の詰まりを抑制でき、燃料添加弁３１から噴射される燃料量の低下を抑制できる。
エンジン１においては、ＥＧＲ通路２０の排気取出し口２０ａが左バンク２Ｌの排気マニホールド１５Ｌに、連通路１４の接続位置に対して最も離れた位置に設けられている。排気切替弁１６が閉じられた場合、左バンク２Ｌの排気マニホールド１５Ｌは、燃料添加弁３１よりも排気流れの上流側に位置するため、燃料添加弁３１から添加された燃料がこの排気マニホールド１５Ｌに流入することを防止できる。そのため、吸気系への燃料の回り込みを防止できる。
次に、図２を参照して本発明の排気浄化装置が組み込まれた内燃機関の他の形態を説明する。なお、図２において図１と共通の部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。この形態では、ターボ過給機が無く、各分岐排気通路１２Ｌ、１２Ｒに排気切替弁１６及び排気浄化ユニット１７がそれぞれ設けられている点が上述した形態と異なる。以降、左分岐排気通路１２Ｌに設けられている排気切替弁１６及び排気浄化ユニット１７を、左排気切替弁１６Ｌ、左排気浄化ユニット１７Ｌと呼び、右分岐排気通路１２Ｒに設けられている排気切替弁１６及び排気浄化ユニット１７を、右排気切替弁１６Ｒ、右排気浄化ユニット１７Ｒと呼ぶこともある。
図２のエンジン１において２つの排気切替弁１６Ｌ、１６Ｒは、いずれか一方が開、他方が閉の状態に制御される。このように各排気切替弁１６Ｌ、１６Ｒを制御することにより、エンジン１の各気筒３から排出された排気を２つの排気浄化ユニット１７Ｌ、１７Ｒのいずれか一方に選択的に導くことができる。例えば、左排気切替弁１６Ｌが閉じられるときは右排気切替弁１６Ｒが開けられる。この場合、エンジン１の各気筒３から排出された排気は、右排気浄化ユニット１７に導かれて浄化される。各排気切替弁１６Ｌ、１６Ｒの状態は所定の周期で切り替えられる。例えば、それまで排気を浄化させていた排気浄化ユニット１７の機能再生処理を行うべき時期に各排気切替弁１６Ｌ、１６Ｒの状態を切り替え、排気を導くべき排気浄化ユニット１７を変更する。
図２のエンジン１では、連通路１４によって左排気浄化ユニット１７Ｌよりも上流の左分岐排気通路１２Ｌと右排気浄化ユニット１７Ｒよりも上流の右分岐排気通路１２Ｒとが連通されている。この形態においても連通路１４の流路断面積は、各分岐排気通路１２Ｌ、１２Ｒよりも小さい。また、燃料添加弁３１はこの連通路１４に設けられる。
図２に示したエンジン１においても、各分岐排気通路１２Ｌ、１２Ｒよりも流路断面積が小さい連通路１４に燃料添加弁３１を設けたので、流速の速い排気中に燃料を添加できる。そのため、排気中への燃料の分散を促進させ、燃料の霧化を促進させることができる。
本発明は上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。また、本発明は、２つの気筒群にそれぞれ排気通路が接続され、これらの排気通路が連通路で連通されている種々のエンジンに適用してよく、Ｖ型エンジンの他に直列型エンジンに適用してもよい。
排気浄化手段として設けられる排気浄化ユニットは、フィルタ基材に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持させたものに限定されない。例えば、担体に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持させた排気浄化触媒を排気浄化ユニットとして設けてもよいし、ＰＭを捕集するフィルタ基材のみが設けられていてもよい。これらが排気浄化ユニットとして設けられている場合も所定の周期で排気中に燃料を添加するべく燃料添加弁が設けられるので、本発明を適用することによって燃料の霧化を促進させることができる。
本発明の排気浄化装置が組み込まれた内燃機関の一形態を示す図。 本発明の排気浄化装置が組み込まれた内燃機関の他の形態を示す図。
符号の説明
１ 内燃機関
３ 気筒
５ 排気通路
１０ 主ターボ過給機
１０ｂ タービン
１１ 副ターボ過給機
１１ｂ タービン
１２Ｌ 分岐排気通路（第１分岐通路）
１２Ｒ 分岐排気通路（第２分岐通路）
１４ 連通路
１６ 排気切替弁（排気流れ制御手段）
１７ 排気浄化ユニット（排気浄化手段）
２０ ＥＧＲ通路
３０ 排気浄化触媒
３１ 燃料添加弁

Claims (5)

  1. 第１気筒群及び第２気筒群と、前記第１気筒群に接続される第１分岐通路及び前記第２気筒群に接続される第２分岐通路を有する排気通路と、前記第１分岐通路と前記第２分岐通路とを連通する連通路と、前記連通路により連通された位置よりも下流の排気通路に設けられる排気浄化手段と、所定の排気流れ切替条件の成立時に前記第１気筒群及び前記第２気筒群のいずれか一方の気筒群から排出された排気が前記連通路を介して他方の気筒群に接続された分岐通路に導かれるように排気の流れを制御する排気流れ制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
    前記連通路の流路断面積が前記第１分岐通路及び前記第２分岐通路の流路断面積よりも小さく、
    前記排気浄化手段の上流から燃料を添加する燃料添加弁が前記連通路に設けられていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記第１分岐通路にタービンが設けられる第１ターボ過給機と、前記第２分岐通路にタービンが設けられる第２ターボ過給機と、をさらに備え、
    前記連通路は、前記第１ターボ過給機のタービンよりも上流側の第１分岐通路と前記第２ターボ過給機のタービンよりも上流側の第２分岐通路とを連通してい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装置。
  3. 前記排気流れ制御手段は、前記所定の排気流れ切替条件の成立時に前記第１気筒群から排出された排気が前記連通路を介して前記第２分岐通路に導かれるように排気の流れを制御し、
    前記連通路には、前記燃料添加弁よりも前記第１分岐通路寄りに排気浄化触媒が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 前記排気流れ制御手段は、前記所定の排気流れ切替条件の成立時に前記第１気筒群から排出された排気が前記連通路を介して前記第２分岐通路に導かれるように排気の流れを制御し、
    排気の一部を前記内燃機関の吸気系に戻すためのＥＧＲ通路が、前記第１分岐通路と前記連通路との接続位置よりも上流の第１分岐通路に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 第１気筒群及び第２気筒群と、前記第１気筒群に接続される第１分岐通路及び前記第２気筒群に接続される第２分岐通路を有する排気通路と、前記第１分岐通路と前記第２分岐通路とを連通する連通路と、前記連通路により連通された位置よりも下流の排気通路に設けられる排気浄化手段と、所定の排気流れ切替条件の成立時に前記第１気筒群から排出された排気が前記連通路を介して前記第２分岐通路に導かれるように前記第１分岐通路の排気流れを制御する排気流れ制御手段と、を備えた内燃機関に適用される排気浄化装置において、
    前記排気浄化手段の上流から燃料を添加する燃料添加弁が前記連通路に設けられるとともに、排気の一部を前記内燃機関の吸気系に戻すＥＧＲ通路が前記第１分岐通路と前記連通路との接続位置よりも上流の第１分岐通路に接続されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4215085B2 (ja) * 2006-09-14 2009-01-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
DE102007030442A1 (de) * 2007-06-29 2009-01-02 Audi Ag Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen einer Brennkraftmaschine
DE102009028616A1 (de) 2009-08-18 2011-02-24 Robert Bosch Gmbh Funktion zur Berechnung des bankspezifischen Abgasmassenstroms bei aufgeladenen Brennkarftmaschinen
DE102009028617B4 (de) 2009-08-18 2021-11-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zur Berechnung des bankspezifischen Abgasmassenstroms bei mehrflutig ausgeführten Abgasanlagen aufgeladener Brennkraftmaschinen
US8555638B2 (en) * 2011-04-14 2013-10-15 Caterpillar Inc. Internal combustion engine with improved exhaust manifold
US20120260650A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Caterpillar Inc. Internal combustion engine with improved efficiency
DE102011090160B4 (de) * 2011-12-30 2023-02-23 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Brennkraftmaschine mit einer Anordnung zur Abgas- und Ladeluftführung
US9587596B2 (en) * 2012-02-13 2017-03-07 Ford Global Technologies, Llc Asymmetric exhaust gas recirculation system
CN104141529B (zh) * 2014-07-28 2016-11-23 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一种v型柴油机定压相继增压系统
DE102015205848A1 (de) * 2015-04-01 2016-10-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgaseinrichtung zur Trennung von Abgasfluten eines Verbrennungsmotors mit mindestens zwei Zylindergruppen
US9957911B2 (en) * 2016-02-18 2018-05-01 GM Global Technology Operations LLC Dedicated exhaust gas recirculation control systems and methods

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6060218A (ja) * 1983-09-13 1985-04-06 Mazda Motor Corp タ−ボ過給機付エンジンの排気装置
JPH0772496B2 (ja) * 1989-08-31 1995-08-02 マツダ株式会社 ターボ過給機付エンジンの排気制御装置
JP2754978B2 (ja) * 1991-10-15 1998-05-20 トヨタ自動車株式会社 ６気筒内燃機関の制御装置
DE4431058C1 (de) * 1994-09-01 1995-08-24 Porsche Ag Abgassystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
JP3391587B2 (ja) * 1994-11-18 2003-03-31 株式会社小松製作所 ディーゼルエンジンの排気脱硝装置
DE4444098A1 (de) * 1994-12-10 1996-06-13 Opel Adam Ag Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbänken
US6481200B1 (en) * 1999-10-22 2002-11-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst warming apparatus of internal combustion engine
DE10104021B4 (de) * 2001-01-31 2013-04-25 Daimler Ag Abgasanlage
JP4057549B2 (ja) * 2004-03-31 2008-03-05 株式会社豊田自動織機 内燃機関における排気ガス浄化装置
JP4270170B2 (ja) * 2004-11-02 2009-05-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US20060101810A1 (en) 2004-11-15 2006-05-18 Angelo Theodore G System for dispensing fuel into an exhaust system of a diesel engine

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