JP2009030498A - Exhaust emission control device 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装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
排気絞り弁の開度を閉じ側に制御した状態でフィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去しフィルタを再生し、フィルタの再生が終了した時に、EGRバルブを先行して開弁した後に排気絞り弁を全開に戻す。これにより、EGRバルブの開弁により排気系の圧力は減少することとなり、排気絞り弁の開放に伴って発生する騒音を大幅に低減することができる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 The particulate matter deposited on the filter is oxidized and removed while the opening of the exhaust throttle valve is controlled to the closed side, the filter is regenerated, and when the regeneration of the filter is completed, the EGR valve is opened first and then the exhaust throttle valve is opened. To fully open. As a result, the pressure of the exhaust system is reduced by opening the EGR valve, and a technique that can significantly reduce noise generated when the exhaust throttle valve is opened is disclosed (for example, Patent Document 1). reference).
また、フィルタを昇温させるために、内燃機関の機関回転数を上昇させると共にフィルタよりも上流の排気通路に配置された排気ブレーキで排気流量を絞り込む技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
ところで、フィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去しフィルタを再生する場合に、フィルタよりも下流の排気通路に設けられた排気絞り弁の開度を閉じ側に制御し、排気絞り弁よりも上流側の排気圧力を上昇させることによって、排気温度を上昇させフィルタに堆積した微粒子物質の燃焼を促進している。 By the way, when the particulate matter deposited on the filter is oxidized and removed to regenerate the filter, the opening degree of the exhaust throttle valve provided in the exhaust passage downstream of the filter is controlled to the closed side, and the upstream side of the exhaust throttle valve. By increasing the exhaust pressure, the exhaust temperature is increased to promote the combustion of particulate matter deposited on the filter.
しかし、フィルタを再生する時に排気圧力を上昇させるために排気絞り弁の開度を閉じ側に制御すると、騒音が発生する。また、フィルタの再生が終了した時に排気絞り弁の開度を開き側に制御すると、騒音が発生すると共にフィルタよりも下流の排気通路に付着していた微粒子物質が排気中に放出されてしまう。 However, noise is generated when the opening of the exhaust throttle valve is controlled to close to increase the exhaust pressure when the filter is regenerated. Further, when the opening of the exhaust throttle valve is controlled to the open side when the regeneration of the filter is completed, noise is generated and particulate matter attached to the exhaust passage downstream of the filter is released into the exhaust.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気浄化装置において、排気絞り弁が作動した際の騒音を低減すると共に微粒子物質の排出を抑制する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce noise and suppress emission of particulate matter when an exhaust throttle valve is operated in an exhaust purification device of an internal combustion engine. To provide technology.
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設けられ、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流の前記排気通路に設けられ、排気流量を調節する排気絞り弁と、
前記排気絞り弁よりも下流の前記排気通路に設けられ、前記排気絞り弁が作動した際の騒音を低減すると共に前記フィルタで捕集されなかった微粒子物質を捕集するサブフィルタと、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
In the present invention, the following configuration is adopted. That is,
A filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulate matter in the exhaust;
An exhaust throttle valve that is provided in the exhaust passage downstream of the filter and adjusts an exhaust flow rate;
A sub-filter that is provided in the exhaust passage downstream of the exhaust throttle valve, reduces noise when the exhaust throttle valve is activated, and collects particulate matter that was not collected by the filter;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
本発明によると、フィルタ及び排気絞り弁よりも下流の排気通路にサブフィルタを設けている。よって、排気絞り弁が作動した際の騒音が排気絞り弁よりも下流の排気通路へ伝わっても、サブフィルタで当該騒音を低減でき、当該騒音が外部へ伝わることを抑制できる。また、フィルタで捕集されなかった微粒子物質がフィルタよりも下流の排気通路へ流出しても、サブフィルタで当該微粒子物質を捕集でき、当該微粒子物質が外部へ排出され
ることを抑制できる。
According to the present invention, the sub-filter is provided in the exhaust passage downstream of the filter and the exhaust throttle valve. Therefore, even if the noise when the exhaust throttle valve is actuated is transmitted to the exhaust passage downstream of the exhaust throttle valve, the sub-filter can reduce the noise and suppress the noise from being transmitted to the outside. Moreover, even if the particulate matter that has not been collected by the filter flows out to the exhaust passage downstream of the filter, the particulate matter can be collected by the sub-filter, and the particulate matter can be prevented from being discharged to the outside.
前記サブフィルタは、前記フィルタと比較して小型であるとよい。 The sub-filter may be smaller than the filter.
本発明によると、サブフィルタの直上流の排気通路の排気圧力がやや高まり、サブフィルタの直上流の排気温度が上昇する。よって、排気温度を上昇させてサブフィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去しサブフィルタを再生することが容易にできる。また、サブフィルタが小型であると、製造コストが低減できる。さらに、サブフィルタが小型であっても、サブフィルタで捕集する微粒子物質はフィルタで捕集されなかったごく微量の微粒子物質であるため、サブフィルタで微粒子物質を捕集することによる圧力損失の増大の懸念もほとんどない。 According to the present invention, the exhaust pressure in the exhaust passage immediately upstream of the sub-filter is slightly increased, and the exhaust temperature immediately upstream of the sub-filter is increased. Therefore, it is possible to easily regenerate the subfilter by raising the exhaust temperature and removing the particulate matter deposited on the subfilter by oxidation. Further, when the sub filter is small, the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, even if the sub-filter is small, the particulate matter collected by the sub-filter is a very small amount of particulate matter that was not collected by the filter. There is little concern about the increase.
前記サブフィルタは、前記フィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去し前記フィルタを再生するため前記排気絞り弁の開度を閉じ側に制御する際の騒音を低減し、前記フィルタの再生が終了し前記排気絞り弁の開度を開き側に制御する際の騒音を低減すると共に前記排気絞り弁の開度を開き側に制御する前は前記排気通路に付着している微粒子物質であって前記排気絞り弁の開度を開き側に制御した際に排気中へ放出される微粒子物質を捕集するとよい。 The sub-filter reduces the noise when controlling the opening of the exhaust throttle valve to the closed side to oxidize and remove particulate matter deposited on the filter and regenerate the filter. Before the opening of the exhaust throttle valve is controlled to the opening side, noise is reduced, and before the opening of the exhaust throttle valve is controlled to the opening side, the particulate matter is attached to the exhaust passage, and the exhaust throttle The particulate matter released into the exhaust when the valve opening is controlled to the open side may be collected.
本発明によると、上記のような場合の、排気絞り弁が作動した際の騒音を低減することができると共に微粒子物質の排出を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce noise when the exhaust throttle valve operates in the above case, and to suppress discharge of particulate matter.
本発明によると、内燃機関の排気浄化装置において、排気絞り弁が作動した際の騒音を低減することができると共に微粒子物質の排出を抑制することができる。 According to the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, noise when the exhaust throttle valve is actuated can be reduced and discharge of particulate matter can be suppressed.
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装置を適用する内燃機関及びその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 apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied and an exhaust system thereof.
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を4つ有する水冷式の4ストロークサイクル・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。 An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-stroke cycle diesel engine having four cylinders that form a combustion chamber together with a piston. The internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle.
内燃機関1には、排気通路2が接続されている。排気通路2の途中には、DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)3が配置されている。ここで、本実施例のDPF3が、本発明のフィルタに相当する。
An exhaust passage 2 is connected to the internal combustion engine 1. In the middle of the exhaust passage 2, a DPF (diesel particulate filter) 3 is disposed. Here, the
DPF3は、コーディエライトや炭化珪素などの多孔質セラミックをハニカム状に成形し、流路の入口側又は出口側を目封じしてフィルタ本体を形成している。内燃機関1からDPF3上流の排気通路2へ排出された排気は、DPF3内の流路へ流入して多孔質の隔壁を通過しながら下流の排気通路2へと流れる。この時、DPF3に排気に含まれる微粒子物質が捕集され、運転時間を経ると共に堆積していく。また、DPF3は、フィルタ本体を構成する多孔質セラミック表面に、白金やパラジウムなどの貴金属を主成分とする酸化触媒が担持された構造とすることもでき、DPF3の低温度域で安定的に微粒子物質を酸化、燃焼させることができる。
The
DPF3よりも下流の排気通路2には、排気絞り弁4が配置されている。排気絞り弁4は、排気通路2を流通する排気の流量を調節することができる。
An
排気絞り弁4よりも下流の排気通路2には、サブDPF5が配置されている。ここで、本実施例のサブDPF5が、本発明のサブフィルタに相当する。
A
サブDPF5は、DPF3と同構成のものであるが、その大きさがDPF3に比較して半分の容量の小型のものである。
The
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ECU6が併設されている。このECU6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 internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 6 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 6 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.
ECU6には、各種センサ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ECU6に入力されるようになっている。 Various sensors are connected to the ECU 6 through electric wiring, and output signals of these various sensors are input to the ECU 6.
一方、ECU6には、排気絞り弁4などが電気配線を介して接続されており、該ECU6によりこれらの機器が制御される。
On the other hand, the
そして、ECU6は、内燃機関1の運転状態、吸気量、DPF3の前後差圧などを基に、DPF3に堆積した微粒子物質の堆積量を演算して、DPF3の再生を制御する。DPF3の再生とは、いわゆるフィルタの再生のことであり、DPF3を例えば600℃まで昇温してDPF3に堆積した微粒子物質を酸化除去(燃焼させて除去)する処理である。
The ECU 6 controls the regeneration of the
DPF3の再生時には、DPF3を昇温する必要がある。このためのDPF3の昇温手段としては、本実施例では、排気絞り弁4の開度を閉じ側に制御する方法を採用する。すなわち、DPF3よりも下流の排気通路2に配置された排気絞り弁4の開度を閉じ側に制御し、排気絞り弁4よりも上流側の排気圧力を上昇させることによって排気温度を上昇させDPF3に堆積した微粒子物質の燃焼を促進している。
During regeneration of the
しかし、DPF3を再生する時に排気圧力を上昇させるために排気絞り弁4の開度を閉じ側に制御すると、騒音が発生する。この排気絞り弁4の開度を閉じ側に制御する際の騒音は、排気の脈動に比較して周波数が大幅に高く、排気の脈動によって生じる騒音を消音するためのマフラでは効果的に音圧レベルを下げることができない。
However, if the opening degree of the
また、DPF3の再生が終了した時に排気絞り弁4の開度を開き側に制御すると、騒音が発生すると共に排気通路2の内壁面に付着していた微粒子物質が排気中に放出されてしまう。この排気絞り弁4の開度を開き側に制御する際の騒音も、排気の脈動に比較して周波数が大幅に高く、排気の脈動によって生じる騒音を消音するためのマフラでは効果的に音圧レベルを下げることができない。また、この排気絞り弁4の開度を開き側に制御する際に放出される微粒子物質は、通常の排気の脈動ではDPF3よりも下流の排気通路2の内壁面に付着したままであるが、排気絞り弁4の開度を開き側に制御する時の急激な圧力変化で生じる衝撃で排気通路2の内壁面から剥離・脱落して排出されるものである。
Further, if the opening of the
そこで、本実施例では、DPF3及び排気絞り弁4より下流の排気通路2に、DPF3と比較して小型のサブDPF5を配置するようにした。
Therefore, in this embodiment, a
これによると、排気絞り弁4が作動した際の騒音が排気絞り弁4よりも下流の排気通路2へ伝わっても、サブDPF5を通過する際に多孔質製のフィルタ本体に騒音を通過させ当該騒音の音圧を減衰させて当該騒音を低減でき、当該騒音が外部へ伝わることを抑制で
きる。
According to this, even when the noise when the
なお、サブDPF5は、多孔質製のフィルタ本体に騒音を通過させて騒音の音圧を減衰させるので、騒音の周波数に関係なく音圧レベルを下げることができる。よって、排気の脈動によって生じる騒音とは周波数が異なる、排気絞り弁4の開度を閉じ側に制御する際の騒音や排気絞り弁4の開度を開き側に制御する際の騒音のような高周波の騒音であっても、音圧レベルを下げることができる。
The
また、DPF3で捕集されなかった微粒子物質がDPF3よりも下流の排気通路2へ流出しても、サブDPF5で当該微粒子物質を捕集でき、当該微粒子物質が外部へ排出されることを抑制できる。特に、排気絞り弁4の開度を開き側に制御する時の急激な圧力変化で生じる衝撃で排気通路2の内壁面から剥離・脱落して排出される微粒子物質であっても、サブDPF5で当該微粒子物質を捕集でき、当該微粒子物質が外部へ排出されることを抑制できる。
Moreover, even if the particulate matter not collected by the
ここで、サブDPF5は、DPF3と比較して小型で容量が半分であるので、サブDPF5の直上流の排気通路2の排気圧力がやや高まり、サブDPF5の直上流の排気温度が上昇する。よって、排気温度を上昇させてサブDPF5に堆積した微粒子物質を酸化除去しサブDPF5を再生することが容易にできる。また、サブDPF5が小型であると、製造コストが低減できる。さらに、サブDPF5が小型であっても、サブDPF5で捕集する微粒子物質はDPF3で捕集されなかったごく微量の微粒子物質であるため、サブDPF5で微粒子物質を捕集することによる圧力損失の増大の懸念もほとんどない。
Here, since the
なお、サブDPF5には、フィルタ本体を構成する多孔質セラミック表面に、白金やパラジウムなどの貴金属を主成分とする酸化触媒などが担持された構造とすることもできる。このように触媒を担持していると、サブDPF5は、排気中に含まれるN2Oなどの活性種による酸化で、常時低温度域(例えば200℃程度)で安定的に微粒子物質を酸化、燃焼させることができる。この場合には、常時サブDPF5の再生が行われてサブDPF5に堆積する微粒子物質が酸化除去されるので、サブDPF5を例えば600℃程度まで昇温してサブDPF5の再生を行う特段の再生手段を必要とせず、サブDPF5で微粒子物質を捕集することによる圧力損失の増大も生じなくなる。
The sub-DPF 5 may have a structure in which an oxidation catalyst mainly composed of a noble metal such as platinum or palladium is supported on the porous ceramic surface constituting the filter body. When the catalyst is supported in this way, the
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、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 apparatus 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 排気通路
3 DPF
4 排気絞り弁
5 サブDPF
6 ECU
1 Internal combustion engine 2
4
6 ECU
Claims (3)
前記フィルタよりも下流の前記排気通路に設けられ、排気流量を調節する排気絞り弁と、
前記排気絞り弁よりも下流の前記排気通路に設けられ、前記排気絞り弁が作動した際の騒音を低減すると共に前記フィルタで捕集されなかった微粒子物質を捕集するサブフィルタと、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulate matter in the exhaust;
An exhaust throttle valve that is provided in the exhaust passage downstream of the filter and adjusts an exhaust flow rate;
A sub-filter that is provided in the exhaust passage downstream of the exhaust throttle valve, reduces noise when the exhaust throttle valve is activated, and collects particulate matter that was not collected by the filter;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
The sub-filter reduces the noise when controlling the opening of the exhaust throttle valve to the closed side to oxidize and remove particulate matter deposited on the filter and regenerate the filter. Before the opening of the exhaust throttle valve is controlled to the opening side, noise is reduced, and before the opening of the exhaust throttle valve is controlled to the opening side, the particulate matter is attached to the exhaust passage, and the exhaust throttle The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the particulate matter released into the exhaust gas when the valve opening is controlled to the open side is collected.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007194083A JP2009030498A (en) | 2007-07-26 | 2007-07-26 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
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