JP2008151103A - Exhaust emission control system 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システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
ターボチャージャのタービンの下流に配置された排気浄化手段よりも下流の排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込みターボチャージャのコンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路を備える内燃機関の排気還流装置が知られている(特許文献1参照)。
ところで、排気浄化手段の性能を回復させるために、排気浄化手段の上流側の排気に燃料が添加される。この排気に添加された燃料は、排気浄化手段をすり抜け、低圧EGR通路を通って吸気通路へ回り込む場合がある。そして、吸気通路へ回り込んだ燃料は、内燃機関に供給される吸気に混入して吸気酸素濃度やHC濃度を変化させてしまうため、燃料が混入した吸気を取り込む内燃機関ではトルク変動が生じる場合がある。 By the way, in order to recover the performance of the exhaust gas purification means, fuel is added to the exhaust gas upstream of the exhaust gas purification means. In some cases, the fuel added to the exhaust gas passes through the exhaust gas purification means and passes through the low pressure EGR passage to the intake passage. The fuel that has entered the intake passage is mixed with the intake air supplied to the internal combustion engine and changes the intake oxygen concentration and the HC concentration. There is.
本発明の目的は、内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気に添加された燃料がEGR通路を通って吸気通路へ回り込むことを抑制する技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique for suppressing the fuel added to the exhaust from flowing into the intake passage through the EGR passage in the exhaust gas purification system of the internal combustion engine.
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置された排気浄化手段と、
前記排気浄化手段を排気流れ方向でまたぐ排気通路に形成された複数の排気流通経路と、
前記複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気であって前記排気浄化手段の上流側の前記排気に燃料を添加する燃料添加手段と、
前記複数の排気流通経路のうち他方を流通する排気を前記排気浄化手段の下流側から内燃機関の吸気通路に還流させるEGR通路と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化システムである。
In the present invention, the following configuration is adopted. That is,
Exhaust purification means disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A plurality of exhaust flow passages formed in an exhaust passage straddling the exhaust purification means in the exhaust flow direction;
Fuel addition means for adding fuel to the exhaust on the upstream side of the exhaust purification means, the exhaust flowing through one of the plurality of exhaust circulation paths;
An EGR passage that recirculates the exhaust flowing through the other of the plurality of exhaust flow passages from the downstream side of the exhaust purification means to the intake passage of the internal combustion engine;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
本発明の構成によると、複数の排気流通経路のうち一方には、燃料添加手段から添加された燃料を含む排気が流通し、複数の排気流通経路のうち他方には、燃料添加手段から燃料が添加されず燃料を含まない排気が流通する。 According to the configuration of the present invention, the exhaust gas containing the fuel added from the fuel addition means flows through one of the plurality of exhaust circulation paths, and the fuel from the fuel addition means passes through the other of the plurality of exhaust circulation paths. Exhaust gas that is not added and contains no fuel flows.
そして、複数の排気流通経路のうち一方は、排気浄化手段の下流が排気通路を経て外部へつながっているので、燃料を含む排気は排気浄化手段で排気浄化手段の性能を回復させて大気に放出される。 Since one of the plurality of exhaust flow paths is connected to the outside downstream of the exhaust purification means through the exhaust passage, the exhaust gas containing fuel is released to the atmosphere by the exhaust purification means recovering the performance of the exhaust purification means. Is done.
これに対し、複数の排気流通経路のうち他方は、排気浄化手段の下流がEGR通路につながっているので、燃料を含まない排気はEGR通路を経て吸気通路に還流される。そして、この還流の際、排気に燃料が含まれないことから燃料が吸気通路に回り込まない。よって、内燃機関に供給される吸気に燃料が混入し難く、吸気の吸気酸素濃度やHC濃度が変化し難いため、この吸気を取り込んでも内燃機関ではトルク変動が抑制できる。 On the other hand, the other of the plurality of exhaust flow paths is connected to the EGR passage at the downstream side of the exhaust purification means, so that the exhaust gas not containing fuel is recirculated to the intake passage through the EGR passage. At the time of this recirculation, since the fuel is not included in the exhaust gas, the fuel does not enter the intake passage. Therefore, since it is difficult for fuel to be mixed into the intake air supplied to the internal combustion engine and the intake oxygen concentration or HC concentration of the intake air is difficult to change, even if this intake air is taken in, the torque fluctuation can be suppressed in the internal combustion engine.
また、複数の排気流通経路のうち他方を流通する排気には、NOxが含まれているが、この排気は吸気通路に還流されるため、NOxが大気に放出されてしまうこともない。 Further, the exhaust gas flowing through the other of the plurality of exhaust gas flow paths contains NOx, but since this exhaust gas is recirculated to the intake passage, NOx is not released into the atmosphere.
前記複数の排気流通経路のうち一方と他方とを仕切る整流板を備えるとよい。 A rectifying plate for partitioning one and the other of the plurality of exhaust flow paths may be provided.
本発明の構成によると、排気が複数の排気流通経路のうち一方と他方とに入り混じることなく、それぞれの排気流通経路を流通できる。 According to the configuration of the present invention, the exhaust gas can flow through each of the exhaust flow paths without being mixed with one of the plurality of exhaust flow paths.
前記整流板は筒状であり、前記複数の排気流通経路のうち一方と他方とを前記整流板の内径側と外径側とに仕切るとよい。 The rectifying plate is cylindrical, and one and the other of the plurality of exhaust flow paths may be partitioned into an inner diameter side and an outer diameter side of the rectifying plate.
本発明の構成によると、排気が複数の排気流通経路のうち一方と他方とに入り混じることなく、排気が整流板の内径側と外径側とに別れ、それぞれの排気流通経路を流通できる。 According to the configuration of the present invention, the exhaust gas can be divided into the inner diameter side and the outer diameter side of the rectifying plate without being mixed with one and the other of the plurality of exhaust circulation paths, and can be circulated through the respective exhaust circulation paths.
前記複数の排気流通経路のうち一方が前記整流板の内径側であり、前記複数の排気流通経路のうち他方が前記整流板の外径側であるとよい。 One of the plurality of exhaust circulation paths may be an inner diameter side of the rectifying plate, and the other of the plurality of exhaust circulation paths may be an outer diameter side of the rectifying plate.
本発明の構成によると、燃料を含む排気が整流板の内径側を流通し、当該排気に含まれる燃料が排気浄化手段で化学反応した際の温度上昇が外気によって冷却され難いので、排気浄化手段の整流板の内径側についての床温の低下が抑制できる。 According to the configuration of the present invention, the exhaust gas containing the fuel flows through the inner diameter side of the rectifying plate, and the temperature rise when the fuel contained in the exhaust gas chemically reacts with the exhaust gas purification device is difficult to be cooled by the outside air. The fall of the bed temperature about the inner diameter side of the current plate can be suppressed.
前記燃料添加手段を中央に配置する壁面であって前記整流板の内径側である前記複数の排気流通経路のうち一方の入口に対向する壁面を、排気流れ方向下流に向けて中央が突出する凸形状に設けるとよい。 A wall surface disposed at the center of the fuel addition means and facing the inlet of one of the plurality of exhaust flow paths on the inner diameter side of the rectifying plate, a convex portion whose center protrudes downstream in the exhaust flow direction. It may be provided in a shape.
本発明の構成によると、整流板の内径側である複数の排気流通経路のうち一方の入口と燃料添加手段とを接近させ、燃料添加手段から添加される燃料が複数の排気流通経路のうち他方へ流出することを抑制できる。 According to the configuration of the present invention, one of the plurality of exhaust circulation paths on the inner diameter side of the rectifying plate is brought close to the fuel addition means, and the fuel added from the fuel addition means is the other of the plurality of exhaust circulation paths. Can be prevented from flowing into
また、壁面の凸形状の凸量を調整することにより、整流板の内径側である複数の排気流通経路のうち一方への排気流量を調整できる。 Further, by adjusting the convex amount of the convex shape of the wall surface, it is possible to adjust the exhaust flow rate to one of the plurality of exhaust flow paths on the inner diameter side of the rectifying plate.
前記複数の排気流通経路のうち一方が前記整流板の外径側であり、前記複数の排気流通経路のうち他方が前記整流板の内径側であるとよい。 One of the plurality of exhaust circulation paths may be on the outer diameter side of the rectifying plate, and the other of the plurality of exhaust circulation paths may be on the inner diameter side of the rectifying plate.
本発明の構成によると、燃料を含む排気が整流板の外径側を流通し、当該排気に含まれる燃料が排気浄化手段で化学反応した際の温度上昇で、整流板の外径側の排気浄化手段を暖め、さらにその熱が伝播して整流板の内径側の排気浄化手段も暖めるので、排気浄化手段全体についての床温の低下が抑制できる。 According to the configuration of the present invention, the exhaust gas containing the fuel flows through the outer diameter side of the rectifying plate, and the temperature rise when the fuel contained in the exhaust gas chemically reacts with the exhaust purification means, the exhaust gas on the outer diameter side of the rectifying plate Since the purification means is warmed and the heat is further propagated and the exhaust purification means on the inner diameter side of the rectifying plate is also warmed, a decrease in the bed temperature of the entire exhaust purification means can be suppressed.
前記整流板の外径側である前記複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気を旋回させる導風手段を備えるとよい。 It is good to provide the wind guide means which makes the exhaust which distribute | circulates one side among these exhaust flow paths which are the outer diameter side of the said baffle plate turn.
本発明の構成によると、整流板の外径側である複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気が旋回し、整流板の外径側全体に燃料を含む排気を供給できる。 According to the configuration of the present invention, the exhaust gas flowing through one of the plurality of exhaust gas flow paths on the outer diameter side of the rectifying plate turns, and the exhaust gas containing fuel can be supplied to the entire outer diameter side of the rectifying plate.
前記燃料添加手段は、前記排気浄化手段よりも上流側の前記整流板の外周面に向かって燃料を添加するとよい。 The fuel addition means may add fuel toward the outer peripheral surface of the rectifying plate upstream of the exhaust purification means.
本発明の構成によると、排気に添加される燃料は、整流板の外周面に衝突し、整流板の外周に沿って移動しながら排気浄化手段に流入し、整流板の外径側で広域的に分布することができる。 According to the configuration of the present invention, the fuel added to the exhaust collides with the outer peripheral surface of the rectifying plate, flows along the outer periphery of the rectifying plate, flows into the exhaust purification means, and is widely distributed on the outer diameter side of the rectifying plate. Can be distributed.
前記排気浄化手段は、排気流れ方向に直列に2つ並び2段の上流側排気浄化手段と下流側排気浄化手段とで構成されるとよい。 The exhaust purification means may be composed of two upstream exhaust purification means and two downstream exhaust purification means arranged in series in the exhaust flow direction.
本発明の構成によると、2つの排気浄化手段が並び、排気をより良く浄化できる。 According to the configuration of the present invention, the two exhaust purification means are arranged, and the exhaust can be purified better.
前記整流板は、前記上流側排気浄化手段と前記下流側排気浄化手段との間にも備えられるとよい。 The rectifying plate may be provided between the upstream side exhaust purification unit and the downstream side exhaust purification unit.
本発明の構成によると、前記上流側排気浄化手段と前記下流側排気浄化手段との間で排気が複数の排気流通経路のうち一方と他方とに入り混じることなく、それぞれの排気流通経路を流通できる。 According to the configuration of the present invention, the exhaust gas flows through each exhaust flow path between the upstream exhaust gas purification means and the downstream exhaust gas purification means without being mixed with one of the plurality of exhaust flow paths. it can.
前記排気浄化手段の前記複数の排気流通経路のうち一方の排気が流通する部位に、吸蔵還元型NOx触媒を担持するとよい。 The NOx storage reduction catalyst may be carried on a portion of the exhaust purification means through which one exhaust gas flows.
本発明の構成によると、排気浄化手段の複数の排気流通経路のうち他方の排気が流通する部位には、吸蔵還元型NOx触媒を担持しないので、触媒担持量を低減できる。 According to the configuration of the present invention, the amount of catalyst supported can be reduced because the NOx storage reduction catalyst is not supported on the portion of the plurality of exhaust flow paths of the exhaust gas purification unit where the other exhaust gas flows.
前記排気浄化手段の前記整流板の内径側の排気が流通する部位の細孔径を、前記整流板の外径側の排気が流通する部位の細孔径よりも細かくするとよい。 The pore diameter of the portion of the exhaust gas purification unit where the exhaust gas on the inner diameter side of the rectifying plate circulates may be smaller than the pore diameter of the portion where the exhaust gas on the outer diameter side of the rectifying plate circulates.
本発明の構成によると、排気浄化手段の整流板の内径側のPM捕捉率を高めることができ、排気浄化手段の整流板の内径側の床温が低下し難いことからPM酸化除去処理においては補足したPMを効率よく除去できる。 According to the configuration of the present invention, the PM trapping rate on the inner diameter side of the rectifying plate of the exhaust purification means can be increased, and the bed temperature on the inner diameter side of the rectifying plate of the exhaust purification means is unlikely to decrease. The captured PM can be removed efficiently.
前記排気浄化手段よりも下流側の前記整流板に、凝縮水を排出させる排出孔を設けるとよい。 A discharge hole for discharging condensed water may be provided in the rectifying plate on the downstream side of the exhaust purification unit.
本発明の構成によると、複数の排気流通経路のうち他方に溜まる凝縮水を排出孔から複数の排気流通経路のうち一方に排出でき、さらにそこから外部へ排出できる。これにより、凝縮水が複数の排気流通経路のうち他方からEGR通路を経て吸気通路へ流入してしまうことを抑制できる。 According to the configuration of the present invention, the condensed water accumulated in the other of the plurality of exhaust circulation paths can be discharged from the discharge hole to one of the plurality of exhaust circulation paths, and further discharged from there. Thereby, it can suppress that condensed water flows in into an intake passage via an EGR passage from the other among a plurality of exhaust circulation routes.
前記排気浄化手段よりも下流の前記排気通路に配置され、前記複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁と、前記EGR通路と前記排気絞り弁よりも下流の前記排気通路との間を接続するバイパス通路と、を備え、前記燃料添加手段により燃料を添加する場合に、前記排気絞り弁を閉じ側に制御し、排気を前記複数の排気流通経路のうち他方から前記EGR通路及び前記バイパス通路を通過させて前記排気通路へ流出させるとよい。 An exhaust throttle valve which is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification means and adjusts the flow rate of exhaust gas flowing through one of the plurality of exhaust circulation paths; and downstream of the EGR passage and the exhaust throttle valve A bypass passage connecting between the exhaust passage, and when adding fuel by the fuel addition means, the exhaust throttle valve is controlled to the closed side, and exhaust is sent to the other of the plurality of exhaust flow paths The EGR passage and the bypass passage may be passed through to the exhaust passage.
本発明の構成によると、燃料添加手段により燃料を添加する場合に、排気絞り弁を閉じ側に制御することにより、複数の排気流通経路のうち一方に排気を閉じ込めることができる。このため、排気通路を流通する排気の流速が速い時であっても、燃料添加手段により燃料を添加することで、燃料の消費量を少なくして、複数の排気流通経路のうち一方では空燃比を好適にリッチにできたり、所定温度へ好適に昇温できたりする。 According to the configuration of the present invention, when the fuel is added by the fuel addition means, the exhaust can be confined in one of the plurality of exhaust circulation paths by controlling the exhaust throttle valve to the closed side. For this reason, even when the flow velocity of the exhaust gas flowing through the exhaust passage is high, the fuel consumption is reduced by adding the fuel by the fuel addition means, and the air-fuel ratio is reduced in one of the plurality of exhaust circulation paths. Can be suitably rich, or can be suitably raised to a predetermined temperature.
また、排気絞り弁を閉じ側に制御する場合には、排気の流れを滞らせてしまい、排気抵抗が上昇して機関出力の低下を招いてしまう。しかし、本発明の構成によると、排気絞り弁を閉じ側に制御する場合に、排気を複数の排気流通経路のうち他方からEGR通路及びバイパス通路を通過させて排気通路へ流出させる。これにより、排気の流れを滞らせず、排気抵抗の上昇を抑制して機関出力の低下を抑制できる。 Further, when the exhaust throttle valve is controlled to the closed side, the flow of exhaust gas is retarded, and the exhaust resistance increases, leading to a decrease in engine output. However, according to the configuration of the present invention, when the exhaust throttle valve is controlled to the closed side, the exhaust is allowed to flow from the other of the plurality of exhaust circulation paths through the EGR passage and the bypass passage to the exhaust passage. As a result, it is possible to suppress a decrease in engine output by suppressing an increase in exhaust resistance without delaying an exhaust flow.
前記バイパス通路に当該バイパス通路を流通する排気の流量を調節する開閉弁を備え、前記燃料添加手段により燃料を添加し、前記排気絞り弁を閉じ側に制御した場合に、前記開閉弁を開弁させるとよい。 An opening / closing valve for adjusting a flow rate of exhaust gas flowing through the bypass passage is provided in the bypass passage, and when the fuel is added by the fuel addition means and the exhaust throttle valve is controlled to be closed, the opening / closing valve is opened. It is good to let them.
排気絞り弁を閉じ側に制御する場合に、排気を複数の排気流通経路のうち他方からEGR通路及びバイパス通路を通過させて排気通路へ流出させる。このため、バイパス通路に設けられた開閉弁を開弁する必要があるのは、燃料添加手段により燃料を添加し、排気絞り弁を閉じ側に制御したときだけである。そこで、燃料添加手段により燃料を添加し、排気絞り弁を閉じ側に制御した場合に、開閉弁を開弁させる。これにより、余計にバイパス通路を開放し、例えば、燃料添加手段による燃料添加が終了し、排気絞り弁を開き側に制御した場合に、燃料添加され排気絞り弁を通過した排気がバイパス通路に流入することを防止できる。これにより、この排気はバイパス通路及びEGR通路を経て吸気通路に回り込まない。 When the exhaust throttle valve is controlled to the closed side, the exhaust gas is allowed to flow from the other of the plurality of exhaust circulation paths through the EGR passage and the bypass passage to the exhaust passage. For this reason, it is necessary to open the on-off valve provided in the bypass passage only when the fuel is added by the fuel addition means and the exhaust throttle valve is controlled to the closed side. Therefore, when the fuel is added by the fuel addition means and the exhaust throttle valve is controlled to the closed side, the on-off valve is opened. As a result, when the bypass passage is opened excessively, for example, when fuel addition by the fuel addition means is completed and the exhaust throttle valve is controlled to open, the exhaust gas that has been added and has passed through the exhaust throttle valve flows into the bypass passage. Can be prevented. As a result, the exhaust does not enter the intake passage via the bypass passage and the EGR passage.
前記EGR通路に当該EGR通路を流通する排気の流量を調節するEGR弁を備え、前記燃料添加手段によるSOx被毒回復処理のための燃料添加が終了し、前記排気絞り弁を開き側に制御した場合に、前記複数の排気流通経路のうち一方から下流の前記排気通路へ硫黄成分が排出されている間、前記EGR弁を閉弁させると共に前記排気浄化手段に流入する前の排気を内燃機関の吸気通路に還流させるとよい。 The EGR passage is provided with an EGR valve that adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage, and fuel addition for SOx poisoning recovery processing by the fuel addition means is completed, and the exhaust throttle valve is controlled to open side In this case, while the sulfur component is being discharged from one of the plurality of exhaust circulation passages to the exhaust passage downstream, the EGR valve is closed and the exhaust gas before flowing into the exhaust gas purification means is removed from the internal combustion engine. It is good to recirculate to the intake passage.
燃料添加手段によるSOx被毒回復処理のための燃料添加が終了し、排気絞り弁を開き側に制御した場合には、硫黄成分を含む排気がバイパス通路に流入し、バイパス通路及びEGR通路を経て吸気通路に回り込むおそれがある。しかし、本発明の構成によると、燃料添加手段によるSOx被毒回復処理のための燃料添加が終了し、排気絞り弁を開き側に制御した場合に、複数の排気流通経路のうち一方から下流の排気通路へ硫黄成分が排出されている間、EGR弁を閉弁させることにより、硫黄成分を含む排気がEGR通路から吸気通路に流入することを防止できる。これにより、硫黄成分を含む排気はバイパス通路及びEGR通路を経て吸気通路に回り込まない。 When the fuel addition for SOx poisoning recovery processing by the fuel addition means is completed and the exhaust throttle valve is controlled to open, exhaust containing sulfur components flows into the bypass passage and passes through the bypass passage and the EGR passage. There is a risk of sneaking into the intake passage. However, according to the configuration of the present invention, when the fuel addition for the SOx poisoning recovery process by the fuel addition unit is completed and the exhaust throttle valve is controlled to the open side, the downstream of one of the plurality of exhaust flow paths is downstream. By closing the EGR valve while the sulfur component is discharged to the exhaust passage, it is possible to prevent the exhaust gas containing the sulfur component from flowing into the intake passage from the EGR passage. As a result, the exhaust gas containing the sulfur component does not enter the intake passage via the bypass passage and the EGR passage.
また、EGR弁を閉弁すると、内燃機関に供給すべきEGRガス量が不足するおそれがある。しかし、本発明の構成によると、EGR弁を閉弁させる場合に、排気浄化手段に流入する前の排気を内燃機関の吸気通路に還流させることにより、内燃機関に供給すべきEGRガス量を補っている。ここで、「排気浄化手段に流入する前の排気を内燃機関の吸気通路に還流させる」方法としては、例えば、高圧EGR通路を用いたEGR運転や、内部EGR運転が挙げられる。 Further, when the EGR valve is closed, there is a possibility that the amount of EGR gas to be supplied to the internal combustion engine is insufficient. However, according to the configuration of the present invention, when the EGR valve is closed, the amount of EGR gas to be supplied to the internal combustion engine is compensated by returning the exhaust gas before flowing into the exhaust gas purification means to the intake passage of the internal combustion engine. ing. Here, examples of the method of “recirculating the exhaust gas before flowing into the exhaust gas purification means to the intake passage of the internal combustion engine” include an EGR operation using a high-pressure EGR passage and an internal EGR operation.
本発明によると、内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気に添加された燃料がEGR通路を通って吸気通路へ回り込むことを抑制できる。 According to the present invention, in the exhaust gas purification system for an internal combustion engine, it is possible to suppress the fuel added to the exhaust gas from flowing into the intake passage through the EGR passage.
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。 Specific examples of the present invention will be described below.
<実施例1>
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システムを適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to this embodiment is applied and its intake / exhaust system.
図1に示す内燃機関1は、ピストンと共に燃焼室を形成する気筒2を4つ有する水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関1は、車両に搭載されている。内燃機関1には、吸気通路3及び排気通路4が接続されている。
An
内燃機関1に接続された吸気通路3の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ5のコンプレッサハウジング5aが配置されている。また、コンプレッサハウジング5aよりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量を調節する第1スロットル弁6が配置されている。この第1スロットル弁6は、電動アクチュエータにより開閉される。第1スロットル弁6よりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気(新気)の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ7が配置されている。このエアフローメータ7により、内燃機関1の吸入空気量(新気量)が測定される。
In the middle of the
コンプレッサハウジング5aよりも下流の吸気通路3には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ8が配置されている。そして、インタークーラ8よりも下流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量を調整する第2スロットル弁9が設けられている。この第2スロットル弁9は、電動アクチュエータにより開閉される。
An
一方、内燃機関1に接続された排気通路4の途中には、ターボチャージャ5のタービンハウジング5bが配置されている。また、タービンハウジング5bよりも下流の排気通路4には、排気浄化装置10が配置されている。
On the other hand, a turbine housing 5 b of the
この排気浄化装置10には、排気に燃料を添加する燃料添加ノズル11が配置されている。この燃料添加ノズル11が本発明の燃料添加手段に相当する。
The
また、排気浄化装置10よりも下流の排気通路4には、該排気通路4内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁12が設けられている。この排気絞り弁12は、電動アクチュエータにより開閉される。
In addition, an
そして、内燃機関1には、排気通路4内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路3へ還流(再循環)させる低圧EGR装置30が備えられている。この低圧EGR装置30は、低圧EGR通路31、低圧EGR弁32、及び低圧EGRクーラ33を備えて構成されている。
The
低圧EGR通路31は、排気浄化装置10の下流側部位と、コンプレッサハウジング5aよりも上流且つ第1スロットル弁6よりも下流側の吸気通路3と、を接続している。この低圧EGR通路31を通って、排気が低圧で内燃機関1へ送り込まれる。そして、本実施例では、低圧EGR通路31を流通して還流される排気を低圧EGRガスと称している。この低圧EGR通路31が本発明のEGR通路に相当する。
The low pressure EGR passage 31 connects the downstream portion of the
また、低圧EGR弁32は、低圧EGR通路31の通路断面積を調整することにより、該低圧EGR通路31を流れる低圧EGRガスの量を調節する。
The low
さらに、低圧EGRクーラ33は、該低圧EGRクーラ33を通過する低圧EGRガスと、内燃機関1の機関冷却水とで熱交換をして、該低圧EGRガスの温度を低下させる。また、低圧EGRクーラ33は、機関冷却水が低圧EGRガスよりも低温の場合には、低
圧EGRガスによって逆に機関冷却水を暖めることもできる。
Further, the low-pressure EGR cooler 33 exchanges heat between the low-pressure EGR gas passing through the low-pressure EGR cooler 33 and the engine cooling water of the
一方、内燃機関1には、排気通路4内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路3へ還流させる高圧EGR装置40が備えられている。この高圧EGR装置40は、高圧EGR通路41、及び高圧EGR弁42を備えて構成されている。
On the other hand, the
高圧EGR通路41は、タービンハウジング5bよりも上流側の排気通路4と、コンプレッサハウジング5aよりも下流側の吸気通路3と、を接続している。この高圧EGR通路41を通って、排気が高圧で内燃機関1へ送り込まれる。そして、本実施例では、高圧EGR通路41を流通して還流される排気を高圧EGRガスと称している。
The high
また、高圧EGR弁42は、高圧EGR通路41の通路断面積を調整することにより、該高圧EGR通路41を流れる高圧EGRガスの量を調節する。
Further, the high pressure EGR valve 42 adjusts the amount of high pressure EGR gas flowing through the high
以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU13が併設されている。このECU13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の運転状態を制御するユニットである。
The
ECU13には、エアフローメータ7、運転者がアクセルペダル14を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ15、及び機関回転速度を検出するクランクポジションセンサ16が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU13に入力されるようになっている。
The
一方、ECU13には、第1スロットル弁6、第2スロットル弁9、燃料添加ノズル11、排気絞り弁12、低圧EGR弁32、及び高圧EGR弁42の各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、該ECU13によりこれらの機器が制御される。
On the other hand, the first throttle valve 6, the
次に実施例1に係る排気浄化装置10について図2を参照して説明する。
Next, the exhaust
排気浄化装置10には、外壁17に囲まれて、上流側の酸化触媒18と、下流側のパティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという。)19と、が配置されている。酸化触媒18は、排気に添加された燃料によって昇温させられる。フィルタ19は、排気中の粒子状物質(PM)を捕集する。酸化触媒18が本発明の上流側排気浄化手段に相当し、フィルタ19が本発明の下流側排気浄化手段に相当する。またこれら酸化触媒18、フィルタ19が総じて本発明の排気浄化手段に相当する。さらに、フィルタ19には吸蔵還元型NOx触媒(以下、単にNOx触媒という。)や他の触媒を担持させておいてもよい。
In the
排気浄化装置10内では、酸化触媒18及びフィルタ19をまたいで円筒形状の整流板20a,20bが配置されている。そして、これらの整流板20a,20bによって、排気浄化装置10内において、内径側排気流通経路21と、外径側排気流通経路22と、が形成されている。各整流板20a,20bは、内径側排気流通経路21と外径側排気流通経路22との間で排気が入り混じることを防止し、排気が各排気流通経路21,22をそれぞれ流通するようにしている。
In the
そして、燃料添加ノズル11から燃料が添加される内径側排気流通経路21は、フィルタ19の下流においてそのまま排気通路4へつながっている。一方、燃料添加ノズル11から燃料を添加されない外径側排気流通経路22は、フィルタ19の下流が整流板20bで排気通路4から仕切られ、外壁17を越えて接続された低圧EGR通路31へつながっている。
The inner diameter side
ここで、内径側排気流通経路21の酸化触媒18よりも上流側に、酸化触媒18の上流側の排気に燃料を添加する燃料添加ノズル11が配置されている。このため、燃料添加ノズル11から内径側排気流通経路21の排気に燃料が添加されると、上流側の酸化触媒18を昇温でき、下流側のフィルタ19ではフィルタ19の性能を回復させる処理としてPM酸化除去処理が実行できる。このようなフィルタ19の性能を回復させる処理が本発明の排気浄化手段の性能を回復させる処理に相当する。
Here, the fuel addition nozzle 11 for adding fuel to the exhaust gas upstream of the
なお、PM酸化除去処理とは、燃料添加ノズル11から排気中へ燃料を添加させることにより、燃料を酸化触媒18において酸化させ、酸化の際に発生する熱によってフィルタ19の温度を高めフィルタ19に捕集されたPMを除去する処理である。
The PM oxidation removal process is to add fuel into the exhaust gas from the fuel addition nozzle 11 to oxidize the fuel in the
本実施例では、内径側排気流通経路21のみに燃料が添加されるため、排気に添加された燃料による酸化の際の温度上昇は、酸化触媒18及びフィルタ19の内径側で行われる。そして、酸化触媒18及びフィルタ19の内径側は、これらの外径側が断熱層となり、外気によって冷却され難いので、床温の低下が抑制される。また、フィルタ19の外径側は、これの内径側からの熱が伝播することにより、PM酸化除去処理が実行される。
In the present embodiment, since the fuel is added only to the inner diameter side
排気浄化装置10は以上のような構成のため、内径側排気流通経路21には、燃料添加ノズル11から添加された燃料を含む排気が流通し、外径側排気流通経路22には、燃料添加ノズル11から燃料が添加されず燃料を含まない排気が流通する。
Since the
そして、内径側排気流通経路21は、フィルタ19の下流が排気通路4を経て外部へつながっているので、燃料を含む排気は酸化触媒18を昇温すると共にフィルタ19でPM酸化除去処理を実行して大気に放出される。
Since the downstream side of the
これに対し、外径側排気流通経路22は、フィルタ19の下流が低圧EGR通路31につながっているので、外径側排気流通経路22を流通する燃料を含まない排気は低圧EGR通路31を経て吸気通路3に還流される。そして、この還流の際、排気に燃料が含まれないことから燃料が吸気通路3に回り込まない。よって、内燃機関1に供給される吸気に燃料が混入し難く、吸気の吸気酸素濃度やHC濃度が変化し難いため、この吸気を取り込んでも内燃機関1ではトルク変動が抑制できる。
On the other hand, since the downstream side of the
また、外径側排気流通経路22を流通する排気には、NOxが含まれているが、この排気は吸気通路3に還流されるため、NOxが大気に放出されてしまうこともない。
Further, although the exhaust gas flowing through the outer diameter side
<実施例2>
次に実施例2に係る排気浄化装置10aについて図3を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 2>
Next, an exhaust emission control device 10a according to
排気浄化装置10a内では、酸化触媒18及びフィルタ19をまたいで円筒形状の整流板20a,20bが配置されている。また、酸化触媒18とフィルタ19との間にも円筒形状の整流板20cが配置されている。そして、これらの整流板20a,20b,20cによって、排気浄化装置10a内において、内径側排気流通経路21と、外径側排気流通経路22と、が形成されている。各整流板20a,20b,20cは、内径側排気流通経路21と外径側排気流通経路22との間で排気が入り混じることを防止し、排気が各排気流通経路21,22をそれぞれ流通するようにしている。
In the exhaust purification device 10a,
本実施例では、酸化触媒18とフィルタ19との間にも整流板20cが配置されているため、内径側排気流通経路21と外径側排気流通経路22との間で排気が入り混じること
をより防止できる。
In the present embodiment, since the rectifying plate 20c is also disposed between the
<実施例3>
次に実施例3に係る排気浄化装置10bについて図4を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 3>
Next, an exhaust emission control device 10b according to
排気浄化装置10b内において、フィルタ19の内径側排気流通経路21を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ19の内径側には、NOx触媒19aを担持している。NOx触媒19aは、該NOx触媒19aに流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のNOxを吸蔵し、一方、該NOx触媒19aに流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたNOxを放出する。その放出の際、排気中にHCや一酸化炭素(CO)等の還元成分が存在していれば、該NOx触媒19aから放出されたNOxが還元される。
In the exhaust purification device 10b, a NOx catalyst 19a is carried on a portion through which exhaust gas flowing through the inner diameter side
このため、フィルタ19の内径側では、フィルタ19の性能を回復させる処理として、PM酸化除去処理の他に、NOx還元処理やSOx被毒回復処理が実行できる。
For this reason, on the inner diameter side of the
なお、NOx還元処理は、燃料添加ノズル11からスパイク的に排気へ燃料を添加させることにより、NOx触媒19aに流入する排気の空燃比をリッチとし、NOx触媒19aに吸蔵されたNOxを放出及び還元させる処理である。 In the NOx reduction process, fuel is added to the exhaust gas in a spike manner from the fuel addition nozzle 11 to enrich the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 19a, and the NOx occluded in the NOx catalyst 19a is released and reduced. It is a process to make.
SOx被毒回復処理は、燃料添加ノズル11からスパイク的に排気へ燃料を添加させることにより、添加した燃料をNOx触媒19aにおいて酸化させ、酸化反応に伴う熱によって触媒温度を必要温度(例えば600℃〜700℃)に昇温させると共にNOx触媒19aに流入する排気の空燃比をリッチとし、NOx触媒19aに吸蔵されたSOxを放出及び還元させる処理である。 In the SOx poisoning recovery process, fuel is added to the exhaust gas in a spike manner from the fuel addition nozzle 11 to oxidize the added fuel in the NOx catalyst 19a, and the catalyst temperature is set to a required temperature (for example, 600 ° C.) by heat accompanying the oxidation reaction. Is a process of releasing and reducing SOx occluded in the NOx catalyst 19a by increasing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 19a.
また、PM酸化除去処理においては、燃料添加ノズル11から排気中へ燃料を添加させることにより、燃料を酸化触媒18だけでなくNOx触媒19aにおいても酸化させ、酸化の際に発生する熱によってフィルタ19の温度を高めフィルタ19に捕集されたPMを除去することができる。
Further, in the PM oxidation removal process, fuel is added not only to the
本実施例では、NOx触媒19aをフィルタ19の内径側にだけ担持させるので、外径側排気流通経路22の排気が流通する部位、すなわちフィルタ19の外径側には、NOx触媒を担持せず、触媒担持量を低減できる。
In the present embodiment, since the NOx catalyst 19a is supported only on the inner diameter side of the
<実施例4>
次に実施例4に係る排気浄化装置10cについて図5を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 4>
Next, an exhaust emission control device 10c according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the characteristic part of the present embodiment will be described, and the description of the items described in the above embodiment will be omitted.
排気浄化装置10c内において、フィルタ19の内径側排気流通経路21を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ19の内径側19bの細孔径を、フィルタ19の外径側の細孔径よりも細かくしている。
In the exhaust gas purification apparatus 10 c, the part through which the exhaust gas flowing through the inner diameter side
本実施例では、フィルタ19の内径側19bのPM捕捉率を高めることができ、フィルタ19の内径側19bの床温が低下し難いことから、PM酸化除去処理においては補足したPMを効率よく除去できる。
In this embodiment, the PM trapping rate on the inner diameter side 19b of the
<実施例5>
次に実施例5に係る排気浄化装置10dについて図6を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 5>
Next, an exhaust emission control device 10d according to
排気浄化装置10d内において、フィルタ19よりも下流側の整流板20bに、凝縮水を排出させる排出孔23を設けている。
In the exhaust purification apparatus 10d, a discharge hole 23 for discharging condensed water is provided in the rectifying
本実施例では、外径側排気流通経路22に溜まる凝縮水を排出孔23から内径側排気流通経路21に排出でき、さらにそこから外部へ排出できる。これにより、凝縮水が外径側排気流通経路22から低圧EGR通路31を経て吸気通路3へ流入してしまうことを抑制できる。
In the present embodiment, the condensed water accumulated in the outer diameter side
<実施例6>
次に実施例6に係る排気浄化装置10eについて図7を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 6>
Next, an exhaust emission control device 10e according to Embodiment 6 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the characteristic part of the present embodiment will be described, and the description of the items described in the above embodiment will be omitted.
排気浄化装置10eにおいて、燃料添加ノズル11を中央に配置する壁面であって整流板20aの内径側である内径側排気流通経路21の入口に対向する壁面17aを、排気流れ方向下流に向けて中央が突出する凸形状に設けている。
In the exhaust emission control device 10e, a wall surface 17a that is a wall surface in which the fuel addition nozzle 11 is arranged in the center and that faces the inlet of the inner diameter side
本実施例では、内径側排気流通経路21の入口と、凸形状の壁面17aに取付られた燃料添加ノズル11と、を接近させ、燃料添加ノズル11から添加される燃料が外径側排気流通経路22へ流出することを抑制できる。
In this embodiment, the inlet of the inner diameter side
また、壁面17aの凸形状の凸量を調整することにより、内径側排気流通経路21への排気流量を調整できる。
Further, the exhaust flow rate to the inner diameter side
<実施例7>
次に実施例7に係る排気浄化装置10fについて図8を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 7>
Next, an exhaust emission control device 10f according to
燃料添加ノズル11から燃料が添加される外径側排気流通経路22は、フィルタ19の下流がそのまま排気通路4へつながっている。一方、燃料添加ノズル11から燃料を添加されない内径側排気流通経路21は、フィルタ19の下流が整流板20bで排気通路4から仕切られ、外壁17を越えて接続された低圧EGR通路31へつながっている。
In the outer diameter side
ここで、外径側排気流通経路22の酸化触媒18よりも上流側に、酸化触媒18の上流側の排気に燃料を添加する燃料添加ノズル11が配置されている。このため、燃料添加ノズル11から外径側排気流通経路22の排気に燃料が添加されると、上流側の酸化触媒18を昇温でき、下流側のフィルタ19ではフィルタ19の性能を回復させる処理としてPM酸化除去処理が実行できる。
Here, a fuel addition nozzle 11 for adding fuel to the exhaust gas upstream of the
本実施例では、外径側排気流通経路22のみに燃料が添加されるため、排気に添加された燃料による酸化の際の温度上昇は、酸化触媒18及びフィルタ19の外径側で行われる。そして、酸化触媒18及びフィルタ19の外径側が昇温し、これらの熱が内径側に伝播することにより、酸化触媒18及びフィルタ19の全体の床温の低下が抑制される。また、フィルタ19の内径側は、これの外径側からの熱が伝播することにより、PM酸化除去
処理が実行される。
In the present embodiment, since the fuel is added only to the outer diameter side
排気浄化装置10fは以上のような構成のため、外径側排気流通経路22には、燃料添加ノズル11から添加された燃料を含む排気が流通し、内径側排気流通経路21には、燃料添加ノズル11から燃料が添加されず燃料を含まない排気が流通する。
Since the exhaust gas purification device 10f is configured as described above, exhaust gas containing fuel added from the fuel addition nozzle 11 flows through the outer diameter side
そして、外径側排気流通経路22は、フィルタ19の下流が排気通路4を経て外部へつながっているので、燃料を含む排気は酸化触媒18を昇温すると共にフィルタ19でPM酸化除去処理を実行して大気に放出される。
And since the downstream side of the
これに対し、内径側排気流通経路21は、フィルタ19の下流が低圧EGR通路31につながっているので、内径側排気流通経路21を流通する燃料を含まない排気は低圧EGR通路31を経て吸気通路3に還流される。そして、この還流の際、排気に燃料が含まれないことから燃料が吸気通路3に回り込まない。よって、内燃機関1に供給される吸気に燃料が混入し難く、吸気の吸気酸素濃度やHC濃度が変化し難いため、この吸気を取り込んでも内燃機関1ではトルク変動が抑制できる。
On the other hand, since the downstream side of the
また、内径側排気流通経路21を流通する排気には、NOxが含まれているが、この排気は吸気通路3に還流されるため、NOxが大気に放出されてしまうこともない。
Further, although the exhaust gas flowing through the inner diameter side
<実施例8>
次に実施例8に係る排気浄化装置10gについて図9を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 8>
Next, an exhaust emission control device 10g according to
排気浄化装置10g内では、酸化触媒18及びフィルタ19をまたいで円筒形状の整流板20a,20bが配置されている。また、酸化触媒18とフィルタ19との間にも円筒形状の整流板20cが配置されている。そして、これらの整流板20a,20b,20cによって、排気浄化装置10g内において、内径側排気流通経路21と、外径側排気流通経路22と、が形成されている。各整流板20a,20b,20cは、内径側排気流通経路21と外径側排気流通経路22との間で排気が入り混じることを防止し、排気が各排気流通経路21,22をそれぞれ流通するようにしている。
In the exhaust purification device 10g,
本実施例では、酸化触媒18とフィルタ19との間にも整流板20cが配置されているため、内径側排気流通経路21と外径側排気流通経路22との間で排気が入り混じることをより防止できる。
In the present embodiment, since the rectifying plate 20c is also disposed between the
<実施例9>
次に実施例9に係る排気浄化装置10hについて図10を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 9>
Next, an exhaust purification device 10h according to
排気浄化装置10h内において、外径側排気流通経路22を流通する排気を旋回させるために、外壁17の内周に形成される導風板24aと、整流板20aの外周に形成される導風板24bと、整流板20cの外周に形成される導風板24cと、を備えている。導風板24a,24b,24cは排気流れに対して垂直に延出され、排気浄化装置10hの周に沿って渦を巻く板である。
In the exhaust gas purification apparatus 10h, in order to swirl the exhaust gas flowing through the outer-diameter side
なお、導風板24a,24b,24cが本発明の導風手段に相当する。また、導風手段としては、外壁17の内周や整流板20a,20cの外周の表面に凹凸を直接形成したも
のでもよく、外壁17の内周や整流板20a,20cの外周の少なくともどれかに導風手段を形成したものでもよい。
The air guide plates 24a, 24b, and 24c correspond to the air guide means of the present invention. Further, as the air guide means, irregularities may be directly formed on the inner periphery of the
本実施例では、導風板24a,24b,24cによって、外径側排気流通経路22を流通する排気が図示のように旋回し、整流板20a,20cの外径側全体に燃料を含む排気を供給できる。
In the present embodiment, the exhaust air flowing through the outer-diameter side
<実施例10>
次に実施例10に係る排気浄化装置10iについて図11を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 10>
Next, an exhaust emission control device 10i according to
排気浄化装置10i内において、フィルタ19の外径側排気流通経路22を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ19の外径側には、NOx触媒19cを担持している。NOx触媒19cは、上記実施例のNOx触媒19aと同様なものである。
In the exhaust purification device 10 i, a NOx catalyst 19 c is carried on a portion through which the exhaust gas flowing through the outer diameter side
このため、フィルタ19の外径側では、フィルタ19の性能を回復させる処理として、PM酸化除去処理の他に、NOx還元処理やSOx被毒回復処理が実行できる。
For this reason, on the outer diameter side of the
本実施例では、NOx触媒19aをフィルタ19の外径側にだけ担持させるので、内径側排気流通経路21の排気が流通する部位、すなわちフィルタ19の内径側には、NOx触媒を担持せず、触媒担持量を低減できる。
In the present embodiment, since the NOx catalyst 19a is supported only on the outer diameter side of the
<実施例11>
次に実施例11に係る排気浄化装置10jについて図12を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 11>
Next, an exhaust emission control device 10j according to Example 11 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the characteristic part of the present embodiment will be described, and the description of the items described in the above embodiment will be omitted.
排気浄化装置10j内において、フィルタ19の内径側排気流通経路21を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ19の内径側19dの細孔径を、フィルタ19の外径側の細孔径よりも細かくしている。
In the exhaust gas purification apparatus 10j, the part through which the exhaust gas flowing through the inner diameter side
本実施例では、フィルタ19の内径側19dのPM捕捉率を高めることができ、フィルタ19の内径側19dの床温が低下し難いことから、PM酸化除去処理においては補足したPMを効率よく除去できる。
In the present embodiment, the PM trapping rate on the inner diameter side 19d of the
<実施例12>
次に実施例12に係る排気浄化装置10kについて図13を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 12>
Next, an exhaust emission control device 10k according to
排気浄化装置10k内において、フィルタ19よりも下流側の整流板20bに、凝縮水を排出させる排出孔23を設けている。
A discharge hole 23 for discharging condensed water is provided in the rectifying
本実施例では、内径側排気流通経路21に溜まる凝縮水を排出孔23から外径側排気流通経路22に排出でき、さらにそこから外部へ排出できる。これにより、凝縮水が内径側排気流通経路21から低圧EGR通路31を経て吸気通路3へ流入してしまうことを抑制できる。
In the present embodiment, the condensed water accumulated in the inner diameter side
<実施例13>
次に実施例13に係る排気浄化装置10lについて図14を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 13>
Next, an exhaust emission control device 101 according to
本実施例の燃料添加ノズル11は、酸化触媒18よりも上流側の整流板20aの外周面に向かって燃料を添加している。
The fuel addition nozzle 11 of this embodiment adds fuel toward the outer peripheral surface of the rectifying
本実施例では、排気に添加される燃料は、整流板20aの外周面に衝突し、図示矢印のように整流板20aの外周に沿って移動しながら酸化触媒18に流入し、整流板20aの外径側で広域的に分布することができる。
In this embodiment, the fuel added to the exhaust collides with the outer peripheral surface of the rectifying
<実施例14>
次に実施例14に係る内燃機関の排気浄化システムについて図15を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 14>
Next, an exhaust purification system for an internal combustion engine according to
本実施例では、低圧EGR通路31と排気絞り弁12よりも下流の排気通路4との間を接続するバイパス通路25を備えている。バイパス通路25は、低圧EGR通路31における低圧EGRクーラ33の配置された部位から延びている。このため、低圧EGR通路31からバイパス通路25へ流通する排気も低圧EGRクーラ33で冷却される。
In the present embodiment, a
このバイパス通路25に当該バイパス通路25を流通する排気の流量を調節する開閉弁26を備えている。開閉弁26は、ECU13に電気配線を介して接続されており、該ECU13により開閉弁26が制御される。
The
そして、本実施例では、排気通路4に配置される排気浄化装置として、実施例3の排気浄化装置10bを用いている。排気浄化装置10bは、排気浄化装置10b内において、フィルタ19の内径側排気流通経路21を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ19の内径側には、NOx触媒19aを担持している。
In this embodiment, the exhaust purification device 10b of the third embodiment is used as the exhaust purification device disposed in the
ところで、燃料添加ノズル11により排気浄化装置10bの内径側排気流通経路21へ燃料を添加する場合に、排気通路4を流通する排気の流速が速い時には、燃料が排気に乗って流され、燃料がフィルタ19に留まることができず、NOx触媒19aに作用し難かった。このため、大量の燃料を添加しなければならず、燃費の悪化を招いてしまう。
By the way, when fuel is added to the inner diameter side
そこで、燃料添加ノズル11により排気浄化装置10bの内径側排気流通経路21へ燃料を添加する場合には、排気絞り弁12を閉じ側に制御し、かつ開閉弁26を開弁状態に制御し、排気を外径側排気流通経路22から低圧EGR通路31及びバイパス通路25を通過させて排気通路4へ流出させるようにした。
Therefore, when fuel is added to the inner diameter side
これによると、燃料添加ノズル11により排気浄化装置10bの内径側排気流通経路21へ燃料を添加する場合に、排気絞り弁12を閉じ側に制御することにより、内径側排気流通経路21に排気を閉じ込めることができる。このため、排気通路4を流通する排気の流速が速い時であっても、燃料添加ノズル11により燃料を添加することで、燃料がフィルタ19に留まり、NOx触媒19aに作用し、内径側排気流通経路21では空燃比を好適にリッチにできたり、所定温度へ好適に昇温できたりする。よって、燃料添加ノズル11により燃料を添加する必要の生じる、フィルタ19の性能を回復させる処理、例えば、PM酸化除去処理、NOx還元処理、SOx被毒回復処理が燃料の消費量を少なく好適に実施できる。これにより、燃費悪化を最小限に留めることができる。
According to this, when fuel is added to the inner diameter side
また、排気絞り弁12を閉じ側に制御する場合には、排気の流れを滞らせてしまい、排気抵抗が上昇して機関出力の低下を招いてしまう。しかし、本実施例では、排気絞り弁12を閉じ側に制御する場合に、開閉弁26を開弁状態に制御し、排気を外径側排気流通経路22から低圧EGR通路31及びバイパス通路25を通過させて排気通路4へ流出させる。これにより、排気の流れを滞らせず、排気抵抗の上昇を抑制して機関出力の低下を抑制できる。
Further, when the
ここで、燃料添加ノズル11による排気浄化装置10bの内径側排気流通経路21への燃料添加が終了し、排気絞り弁12を開き側に制御した場合には、燃料添加され排気絞り弁12を通過した排気はバイパス通路25に流入し、バイパス通路25及び低圧EGR通路31を経て吸気通路3に回り込むおそれがある。しかし、本実施例では、燃料添加ノズル11による排気浄化装置10bの内径側排気流通経路21への燃料添加が終了し、排気絞り弁12を開き側に制御した場合には、開閉弁26を閉弁させる。これにより、燃料添加され排気絞り弁12を通過した排気がバイパス通路25に流入することを防止できる。よって、燃料添加され排気絞り弁12を通過した排気はバイパス通路25及び低圧EGR通路31を経て吸気通路3に回り込まない。
Here, when the fuel addition to the inner diameter side
ここで、本実施例の内燃機関1が燃料添加ノズル11から燃料添加を実施する時の制御ルーチンについて、図16に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ECU13に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。
Here, a control routine when the
ステップS101では、まず、ECU13は、燃料添加ノズル11からの燃料添加を実施中であるか否かを判断する。フィルタ19の性能を回復させる処理、例えば、PM酸化除去処理、NOx還元処理、SOx被毒回復処理の実施中であると、燃料添加の実施中と判断される。
In step S101, the
ステップS101で肯定判定がなされた場合には、ステップS102へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、本制御ルーチンを一旦終了する。 If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102. On the other hand, if a negative determination is made, this control routine is temporarily terminated.
ステップS102では、ECU13は、排気絞り弁12を閉じ側に制御し、開閉弁26を開弁状態に制御し、低圧EGR弁32を閉じ側に制御する。
In step S102, the
排気絞り弁12を閉じ側に制御することによって、内径側排気流通経路21に排気を閉じ込める。また、開閉弁26を開弁状態に制御することによって、排気を外径側排気流通経路22から低圧EGR通路31及びバイパス通路25を通過させて排気通路4へ流出させる。さらに、低圧EGR弁32を閉じ側に制御することによって、低圧EGR通路31を用いたEGR運転で、内燃機関1が運転状態によって要求する低圧EGRガス量を供給できるよう調節する。低圧EGR弁32を閉じ側に制御するのは、排気通路4へ流出する排気が低圧EGR通路31及びバイパス通路25を通過するため、低圧EGR弁32を閉じ側に制御しないと吸気通路3へ流入する低圧EGRガス量が増加してしまうからである。
By controlling the
ステップS103では、ECU13は、燃料添加ノズル11からの燃料添加が終了したか否かを判断する。具体的には、フィルタ19の性能を回復させる処理、例えば、PM酸化除去処理、NOx還元処理、SOx被毒回復処理が終了したときに燃料添加が終了したと判断する。
In step S103, the
ステップS103で肯定判定がなされた場合には、ステップS104へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップS102へ戻りループを形成する。 If an affirmative determination is made in step S103, the process proceeds to step S104. On the other hand, if a negative determination is made, the process returns to step S102 to form a loop.
ステップS104では、排気絞り弁12を開き側に制御し、開閉弁26を閉弁状態に制御し、低圧EGR弁32を通常開度へ開き側に制御する。
In step S104, the
排気絞り弁12を開き側に制御することによって、内径側排気流通経路21に閉じ込められた排気を下流の排気通路4へ流出させる。また、開閉弁26を閉弁状態に制御することによって、バイパス通路25に排気が流通することを防止する。さらに、低圧EGR弁32を通常開度へ開き側に制御することによって、低圧EGR通路31を用いたEGR運転で、内燃機関1が運転状態によって要求する低圧EGRガス量を供給する。その後、本制御ルーチンを一旦終了する。
By controlling the
本制御ルーチンを実行することにより、燃料添加ノズル11からの燃料の添加を、燃料の消費量を少なく好適に実施できる。これにより、燃費悪化を最小限に留めることができる。 By executing this control routine, the fuel addition from the fuel addition nozzle 11 can be suitably performed with a small amount of fuel consumption. Thereby, fuel consumption deterioration can be kept to a minimum.
<実施例15>
次に実施例15に係る内燃機関の排気浄化システムについて図17を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。
<Example 15>
Next, an exhaust purification system for an internal combustion engine according to
本実施例では、実施例14と同様に、低圧EGR通路31と排気絞り弁12よりも下流の排気通路4との間を接続するバイパス通路25を備えている。バイパス通路25は、低圧EGR通路31における低圧EGRクーラ33の配置された部位から延びている。
In the present embodiment, as in the fourteenth embodiment, a
また、実施例14とは異なり、バイパス通路25に当該バイパス通路25を流通する排気の流量を調節する開閉弁を備えていない。
Further, unlike the fourteenth embodiment, the
そして、本実施例では、排気通路4に配置される排気浄化装置として、実施例3の排気浄化装置10bを用いている。排気浄化装置10bは、排気浄化装置10b内において、フィルタ19の内径側排気流通経路21を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ19の内径側には、NOx触媒19aを担持している。
In this embodiment, the exhaust purification device 10b of the third embodiment is used as the exhaust purification device disposed in the
ところで、燃料添加ノズル11により排気浄化装置10bの内径側排気流通経路21へ燃料を添加する場合に、排気通路4を流通する排気の流速が速い時には、燃料が排気に乗って流され、燃料がフィルタ19に留まることができず、NOx触媒19aに作用し難かった。このため、大量の燃料を添加しなければならず、燃費の悪化を招いてしまう。
By the way, when fuel is added to the inner diameter side
そこで、SOx被毒回復処理のために燃料添加ノズル11により排気浄化装置10bの内径側排気流通経路21へ燃料を添加する場合には、排気絞り弁12を閉じ側に制御し、排気を外径側排気流通経路22から低圧EGR通路31及びバイパス通路25を通過させて排気通路4へ流出させるようにした。
Therefore, when fuel is added to the inner diameter side
これによると、SOx被毒回復処理のために燃料添加ノズル11により排気浄化装置10bの内径側排気流通経路21へ燃料を添加する場合に、排気絞り弁12を閉じ側に制御することにより、内径側排気流通経路21に排気を閉じ込めることができる。このため、排気通路4を流通する排気の流速が速い時であっても、燃料添加ノズル11により燃料を添加することで、燃料がフィルタ19に留まり、NOx触媒19aに作用し、内径側排気流通経路21では空燃比を好適にリッチにできたり、所定温度へ好適に昇温できたりする。よって、燃料添加ノズル11により燃料を添加する必要の生じる、SOx被毒回復処理が燃料の消費量を少なく好適に実施できる。これにより、燃費悪化を最小限に留めることができる。
According to this, when fuel is added to the inner diameter side
なお、本実施例では、SOx被毒回復処理のために燃料添加ノズル11により燃料を添加する場合を挙げているが、前述した燃料の消費量を少なくできる効果は、フィルタ19の性能を回復させる処理、例えば、PM酸化除去処理やNOx還元処理のために燃料添加ノズル11により燃料を添加する場合であっても発揮できるものである。
In this embodiment, the case where fuel is added by the fuel addition nozzle 11 for the SOx poisoning recovery process is described. However, the effect of reducing the fuel consumption described above restores the performance of the
また、排気絞り弁12を閉じ側に制御する場合には、排気の流れを滞らせてしまい、排気抵抗が上昇して機関出力の低下を招いてしまう。しかし、本実施例では、排気絞り弁12を閉じ側に制御する場合に、排気を外径側排気流通経路22から低圧EGR通路31及びバイパス通路25を通過させて排気通路4へ流出させる。これにより、排気の流れを滞らせず、排気抵抗の上昇を抑制して機関出力の低下を抑制できる。
Further, when the
ここで、SOx被毒回復処理のための燃料添加ノズル11による排気浄化装置10bの内径側排気流通経路21への燃料添加が終了し、排気絞り弁12を開き側に制御した場合には、SOxを含む排気が排気通路4からバイパス通路25に流入し、バイパス通路25及び低圧EGR通路31を経て吸気通路3に回り込むおそれがある。
Here, when the fuel addition to the inner diameter side
そこで、本実施例では、SOx被毒回復処理のための燃料添加ノズル11による燃料添加が終了し、排気絞り弁12を開き側に制御した場合に、内径側排気流通経路21から下流の排気通路4へSOxが排出されている間、低圧EGR弁32を閉弁させる。これにより、SOxを含む排気が低圧EGR通路31から吸気通路3に流入することを防止できる。よって、SOxを含む排気はバイパス通路25及び低圧EGR通路31を経て吸気通路3に回り込まない。
Therefore, in the present embodiment, when the fuel addition by the fuel addition nozzle 11 for the SOx poisoning recovery process is completed and the
また、上記のように低圧EGR弁32を閉弁すると、低圧EGRガスが供給されないため、内燃機関1に供給すべきEGRガス量が不足する。
Further, when the low
そこで、本実施例では、上記のように低圧EGR弁32を閉弁させる場合に、高圧EGR通路41を用いたEGR運転での高圧EGRガス量を増量し、排気浄化装置10bに流入する前の排気を内燃機関の吸気通路3に還流させることにより、内燃機関1に供給すべきEGRガス量を補っている。なお、排気浄化装置10bに流入する前の排気を内燃機関1の吸気通路3に還流させる方法としては、高圧EGR通路41を用いたEGR運転の他、内燃機関1の吸気弁と排気弁が同時に開いているバルブオーバーラップによって排気を内燃機関1内で逆流させる内部EGR運転を用いてもよい。
Therefore, in this embodiment, when the low
ここで、本実施例の内燃機関1がSOx被毒回復処理のために燃料添加ノズル11から燃料添加を実施する時の制御ルーチンについて、図18に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ECU13に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。
Here, a control routine when the
ステップS201では、まず、ECU13は、SOx被毒回復処理のために燃料添加ノズル11からの燃料添加を実施中であるか否かを判断する。すなわち、SOx被毒回復処理の実施中であるか否かを判断する。
In step S201, the
ステップS201で肯定判定がなされた場合には、ステップS202へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、本制御ルーチンを一旦終了する。 If an affirmative determination is made in step S201, the process proceeds to step S202. On the other hand, if a negative determination is made, this control routine is temporarily terminated.
ステップS202では、ECU13は、排気絞り弁12を閉じ側に制御し、低圧EGR弁32を閉じ側に制御する。
In step S202, the
排気絞り弁12を閉じ側に制御することによって、内径側排気流通経路21に排気を閉じ込める。このとき、排気を外径側排気流通経路22から低圧EGR通路31及びバイパス通路25を通過させて排気通路4へ流出させる。また、低圧EGR弁32を閉じ側に制御することによって、低圧EGR通路31を用いたEGR運転で、内燃機関1が運転状態によって要求する低圧EGRガス量を供給できるよう調節する。低圧EGR弁32を閉じ側に制御するのは、排気通路4へ流出する排気が低圧EGR通路31及びバイパス通路25を通過するため、低圧EGR弁32を閉じ側に制御しないと吸気通路3へ流入する低圧EGRガス量が増加してしまうからである。
By controlling the
ステップS203では、ECU13は、SOx被毒回復処理のために燃料添加ノズル11からの燃料添加が終了したか否かを判断する。すなわち、SOx被毒回復処理が終了したか否かを判断する。
In step S203, the
ステップS203で肯定判定がなされた場合には、ステップS204へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップS202へ戻りループを形成する。 If an affirmative determination is made in step S203, the process proceeds to step S204. On the other hand, if a negative determination is made, the process returns to step S202 to form a loop.
ステップS204では、ECU13は、排気絞り弁12を開き側に制御し、低圧EGR弁32を閉弁状態に制御し、高圧EGR弁42を開き側に制御する。
In step S204, the
排気絞り弁12を開き側に制御することによって、内径側排気流通経路21に閉じ込められたSOxを含む排気を下流の排気通路4へ流出させる。また、低圧EGR弁32を閉弁状態に制御することによって、内径側排気流通経路21に閉じ込められていたSOxを含む排気が低圧EGR通路31を経て吸気通路3へ流入することを防止する。さらに、高圧EGR弁42を開き側に制御することによって、低圧EGR通路31を用いたEGR運転が停止されている分の、内燃機関1が運転状態によって要求するEGRガス量を、高圧EGRガスを増量することで補う。
By controlling the
ステップS205では、ECU13は、内径側排気流通経路21に閉じ込められていたSOxを含む排気が内径側排気流通経路21から排出されたか否かを判断する。例えば、排気絞り弁12を開き側に制御してから所定時間経過した場合に、内径側排気流通経路21に閉じ込められていたSOxを含む排気が内径側排気流通経路21から排出されたと判断する。ここで所定時間は、内径側排気流通経路21に閉じ込められていたSOxを含む排気が内径側排気流通経路21から排出される程度の時間である。
In step S <b> 205, the
ステップS205で肯定判定がなされた場合には、ステップS206へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップS204へ戻りループを形成する。 If an affirmative determination is made in step S205, the process proceeds to step S206. On the other hand, if a negative determination is made, the process returns to step S204 to form a loop.
ステップS206では、ECU13は、低圧EGR弁32を通常開度へ開き側に制御し、高圧EGR弁42を通常開度へ閉じ側に制御する。
In step S206, the
低圧EGR弁32を通常開度へ開き側に制御することによって、低圧EGR通路31を用いたEGR運転で、内燃機関1が運転状態によって要求する低圧EGRガス量を供給する。また、高圧EGR弁42を通常開度へ閉じ側に制御することによって、高圧EGR通路41を用いたEGR運転で、内燃機関1が運転状態によって要求する高圧EGRガス量を供給する。その後、本制御ルーチンを一旦終了する。
By controlling the low
本制御ルーチンを実行することにより、SOx被毒回復処理のために燃料添加ノズル11からの燃料の添加を、燃料の消費量を少なく好適に実施できる。これにより、燃費悪化を最小限に留めることができる。また、SOx被毒回復処理後に排気に含まれるSOxを吸気通路3へ回り込ませることを防止できる。
By executing this control routine, the fuel addition from the fuel addition nozzle 11 can be suitably performed for the SOx poisoning recovery process with less fuel consumption. Thereby, fuel consumption deterioration can be kept to a minimum. Further, it is possible to prevent the SOx contained in the exhaust from flowing into the
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。 The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.
1 内燃機関
2 気筒
3 吸気通路
4 排気通路
5 ターボチャージャ
5a コンプレッサハウジング
5b タービンハウジング
6 スロットル弁
7 エアフローメータ
8 インタークーラ
9 スロットル弁
10〜10l 排気浄化装置
11 燃料添加ノズル
12 排気絞り弁
13 ECU
14 アクセルペダル
15 アクセル開度センサ
16 クランクポジションセンサ
17 外壁
17a 壁面
18 酸化触媒
19 フィルタ
19a,19c NOx触媒
19b,10d フィルタの内径側
20a,20b,20c 整流板
21 内径側排気流通経路
22 外径側排気流通経路
23 排出孔
24a,24b,24c 導風板
25 バイパス通路
26 開閉弁
30 低圧EGR装置
31 低圧EGR通路
32 低圧EGR弁
33 低圧EGRクーラ
40 高圧EGR装置
41 高圧EGR通路
42 高圧EGR弁
DESCRIPTION OF
14
Claims (16)
前記排気浄化手段を排気流れ方向でまたぐ排気通路に形成された複数の排気流通経路と、
前記複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気であって前記排気浄化手段の上流側の前記排気に燃料を添加する燃料添加手段と、
前記複数の排気流通経路のうち他方を流通する排気を前記排気浄化手段の下流側から内燃機関の吸気通路に還流させるEGR通路と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 Exhaust purification means disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A plurality of exhaust flow passages formed in an exhaust passage straddling the exhaust purification means in the exhaust flow direction;
Fuel addition means for adding fuel to the exhaust on the upstream side of the exhaust purification means, the exhaust flowing through one of the plurality of exhaust circulation paths;
An EGR passage that recirculates the exhaust flowing through the other of the plurality of exhaust flow passages from the downstream side of the exhaust purification means to the intake passage of the internal combustion engine;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising:
前記EGR通路と前記排気絞り弁よりも下流の前記排気通路との間を接続するバイパス通路と、
を備え、
前記燃料添加手段により燃料を添加する場合に、前記排気絞り弁を閉じ側に制御し、排気を前記複数の排気流通経路のうち他方から前記EGR通路及び前記バイパス通路を通過させて前記排気通路へ流出させることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化システム。 An exhaust throttle valve that is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification means and adjusts the flow rate of exhaust gas that flows through one of the plurality of exhaust circulation paths;
A bypass passage connecting between the EGR passage and the exhaust passage downstream of the exhaust throttle valve;
With
When adding fuel by the fuel adding means, the exhaust throttle valve is controlled to the closed side, and exhaust is passed from the other of the plurality of exhaust circulation paths to the exhaust path through the EGR passage and the bypass passage. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 13, wherein the exhaust gas is discharged.
前記燃料添加手段により燃料を添加し、前記排気絞り弁を閉じ側に制御した場合に、前記開閉弁を開弁させることを特徴とする請求項14に記載の内燃機関の排気浄化システム。 An on-off valve for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing through the bypass passage in the bypass passage;
15. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 14, wherein when the fuel is added by the fuel addition means and the exhaust throttle valve is controlled to be closed, the on-off valve is opened.
前記燃料添加手段によるSOx被毒回復処理のための燃料添加が終了し、前記排気絞り弁を開き側に制御した場合に、前記複数の排気流通経路のうち一方から下流の前記排気通路へ硫黄成分が排出されている間、前記EGR弁を閉弁させると共に前記排気浄化手段に流入する前の排気を内燃機関の吸気通路に還流させることを特徴とする請求項14に記載の内燃機関の排気浄化システム。 An EGR valve for adjusting a flow rate of exhaust gas flowing through the EGR passage in the EGR passage;
When the fuel addition for the SOx poisoning recovery process by the fuel addition means is completed and the exhaust throttle valve is controlled to open, the sulfur component from one of the plurality of exhaust flow paths to the exhaust path downstream The exhaust gas purification of the internal combustion engine according to claim 14, wherein the EGR valve is closed while exhaust gas is being exhausted, and the exhaust gas before flowing into the exhaust gas purification means is recirculated to the intake passage of the internal combustion engine. system.
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---|---|---|---|---|
JP2010151073A (en) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
CN102209845A (en) * | 2008-11-06 | 2011-10-05 | 雷诺卡车公司 | Internal combustion engine system and particulate filter unit for such an internal combustion engine system |
JP2013534985A (en) * | 2010-04-28 | 2013-09-09 | テコジェン,インコーポレーテッド | Assembly and method for reducing nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons in exhaust gases of internal combustion engines |
JP2017186975A (en) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 日野自動車株式会社 | Condensed water dispersion device |
-
2007
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