JP2010038011A

JP2010038011A - Exhaust emission control device for internal combustion engine and exhaust emission control method using the same

Info

Publication number: JP2010038011A
Application number: JP2008200855A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Aoyanagi; 友三青柳; Masayuki Kobayashi; 雅行小林; Takayuki Adachi; 隆幸足立; Tetsuya Murayama; 哲也村山
Original assignee: SHIN ACE KK
Current assignee: SHIN ACE KK
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2010-02-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine reducing the emission of PM and NOx, and an exhaust emission control method using the same. <P>SOLUTION: This exhaust emission control device includes a variable capacity turbocharger 10, a low pressure EGR passage 7 extracting part of exhaust gas from an exhaust pipe 6 at a downstream of a turbine 10b of the turbocharger 10 and re-circulating the same to an intake pipe 2 at an upstream side of a compressor 10a of the turbocharger 10, and high pressure EGR passages 8, 9 extracting part of exhaust gas from an exhaust manifold 5 and re-circulating the same to an intake manifold 4. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は粒子状物質（PM）及び窒素酸化物（NOx）を低減する内燃機関の排気ガス浄化装置及びそれを用いた排気ガス浄化方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that reduces particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx), and an exhaust gas purification method using the same.

地球温暖化を抑制するために、近年では燃費のよいディーゼルエンジンを搭載した自動車が注目されている。しかしディーゼルエンジンから排出される排気ガス中にはCO₂，H₂O，N₂の他に、有害成分としてその排出量が規制されているPM，NOx等も含まれる。従って、PM，NOx等の有害成分の排出をそれぞれ抑制する必要がある。 In order to suppress global warming, in recent years, automobiles equipped with diesel engines with good fuel efficiency have attracted attention. However, exhaust gases emitted from diesel engines include PM, NOx, etc., whose emissions are regulated as harmful components, in addition to CO ₂ , H ₂ O, and N ₂ . Therefore, it is necessary to suppress the emission of harmful components such as PM and NOx.

ディーゼルエンジンにおいて、排気再循環法（EGR）は、排出ガス中のNOxの低減のために重要な技術の一つである。しかしながら、過給機付きエンジンでは、過給圧Ｐ_２と排気圧Ｐ_３の関係は、Ｐ_２＜Ｐ_３のエンジン運転領域ではEGRが可能であるが、Ｐ_２＞Ｐ_３の領域ではEGRを行うことができない。 In diesel engines, exhaust gas recirculation (EGR) is one of the important technologies for reducing NOx in exhaust gas. However, in the engine with a supercharger, the relationship between the supercharging pressure P ₂ and the exhaust pressure P ₃ is such that EGR is possible in the engine operating range of P ₂ <P ₃ , but EGR is in the range of P ₂ > P _3. I can't do it.

この問題を解決するために、特開2002-4904号公報（特許文献１）においては、過給機として可変容量式ターボチャージャ（Variable Geometry Turbocharger：VGT）を採用し、排気圧と過給圧との差圧が目標差圧になるように可変ノズルベーンを制御することにより、EGRが可能な運転領域を拡大するようにしている。しかしながら、VGTの機能は、エンジンの運転状態に基づいて可変ノズルベーンが制御され、そのタービン容量をそのときの運転状態に応じて最適に制御するものであり、この方式においては、EGR率（EGRガス量／吸気の総量）及び過給圧をそれぞれの目標値に制御することが困難である。 In order to solve this problem, in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-4904 (Patent Document 1), a variable capacity turbocharger (VGT) is adopted as a supercharger, and an exhaust pressure and a supercharging pressure are determined. By controlling the variable nozzle vanes so that the differential pressure becomes the target differential pressure, the operating range where EGR is possible is expanded. However, the function of the VGT is to control the variable nozzle vane based on the operating state of the engine and optimally control the turbine capacity according to the operating state at that time. In this method, the EGR rate (EGR gas Volume / total amount of intake air) and supercharging pressure are difficult to control to their respective target values.

特開2001-115900号公報（特許文献２）においては、可変ノズルベーンを備えるタービンと同軸上に過給用のコンプレッサ及びEGR用のコンプレッサを連結して、EGRガス量を制御しているが、過給圧とEGRガス圧とを個別に制御できないため、制御の自由度が低いという問題を有している。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-115900 (Patent Document 2), a turbocharger and an EGR compressor are connected coaxially to a turbine having a variable nozzle vane to control the amount of EGR gas. Since the supply pressure and the EGR gas pressure cannot be individually controlled, there is a problem that the degree of freedom of control is low.

また排気ガス中のNOxを浄化する手段として、常時は酸素過剰のリーン雰囲気で燃焼させながらNOxを吸蔵し、ストイキ〜リッチ雰囲気で吸蔵されたNOxを放出するNOx吸蔵還元触媒が提案されている。このNOx吸蔵還元触媒は、アルミナ等の酸化物担体にPt等の貴金属と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、ペロブスカイト金属化合物等から選ばれるNOx吸蔵材とを担持してなるものである。リーン雰囲気では、排気ガス中のNOが貴金属により酸化されてNO₂となり、それがNOx吸蔵材と反応して亜硝酸塩又は硝酸塩となることで吸蔵される。そしてストイキ又はリッチ雰囲気では、亜硝酸塩又は硝酸塩が分解してNOxが放出されることでNOx吸蔵材はNOx吸蔵能を回復し、放出されたNOxは雰囲気中に豊富に存在するHC、CO等の還元成分により還元される。 As a means for purifying NOx in exhaust gas, a NOx occlusion reduction catalyst has been proposed in which NOx is occluded while always burning in a lean atmosphere with excess oxygen and NOx occluded in a stoichiometric to rich atmosphere is released. This NOx occlusion reduction catalyst is formed by supporting a noble metal such as Pt and an NOx occlusion material selected from alkali metals, alkaline earth metals, rare earth elements, perovskite metal compounds, etc. on an oxide carrier such as alumina. . In the lean atmosphere, NO in the exhaust gas is oxidized by the noble metal to become NO ₂ , which is stored by reacting with the NOx storage material to become nitrite or nitrate. In a stoichiometric or rich atmosphere, nitrite or nitrate is decomposed and NOx is released, so that the NOx occlusion material recovers NOx occlusion ability, and the released NOx is abundant in the atmosphere such as HC, CO, etc. It is reduced by the reducing component.

PMを浄化する手段として、ディーゼルエンジンの排気管に設けられた目封じタイプのハニカム体からなるディーゼルパティキュレートフィルタ（DPF）により捕集する方法が一般に用いられている。このDPFは、セラミックハニカム構造体のセルの開口部の両端を例えば交互に市松状に目封じしてなるものであり、排気ガス下流側で目詰めされた流入側セルと、流入側セルに隣接し排気ガス上流側で目詰めされた流出側セルと、流入側セルと流出側セルを区画するセル隔壁とよりなり、セル隔壁の細孔で排気ガスを濾過してPMを捕集することで排出を抑制するものである。 As a means for purifying PM, a method of collecting by a diesel particulate filter (DPF) made of a plug-type honeycomb body provided in an exhaust pipe of a diesel engine is generally used. This DPF is formed by alternately sealing both ends of the opening of the cell of the ceramic honeycomb structure in, for example, a checkered pattern, and is adjacent to the inflow side cell clogged on the exhaust gas downstream side and the inflow side cell. It is composed of an outflow side cell clogged upstream of the exhaust gas, and a cell partition partitioning the inflow side cell and the outflow side cell, and collecting PM by filtering the exhaust gas through the pores of the cell partition wall. It suppresses emissions.

DPFでは、PMの堆積により圧損が上昇するため、例えば特開2002-047923号公報（特許文献３）及び特開2002-129950号公報（特許文献４）に示すように、DPF の上流側にNOx吸蔵還元触媒を配置し、リーン運転時にNOxを吸蔵させ、逐次リッチ雰囲気とすることで、NOx吸蔵還元触媒から放出されたNO₂をDPFに流入させてDPFに捕集されたPMを酸化浄化している。 In DPF, pressure loss increases due to PM accumulation. For example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-047923 (Patent Document 3) and Japanese Patent Laid-Open No. 2002-129950 (Patent Document 4), NOx is placed upstream of the DPF. An NOx storage reduction catalyst is installed to store NOx during lean operation, and a rich atmosphere is sequentially created, so that NO ₂ released from the NOx storage reduction catalyst flows into the DPF and oxidizes and purifies the PM collected in the DPF. ing.

しかしながら、NOx吸蔵還元触媒法は、リーン雰囲気からストイキ〜リッチ雰囲気への急激な温度上昇と酸素濃度の変化により、吸蔵されたNOxが瞬時に放出されるので、NOx吸蔵還元触媒では多量のNOxを処理しきれず、余ったNOxがDPFをそのまま通過して排出されるという問題があった。 However, the NOx occlusion reduction catalyst method releases NOx occluded instantaneously due to a sudden rise in temperature from a lean atmosphere to a stoichiometric to rich atmosphere and a change in oxygen concentration, so a large amount of NOx is lost in the NOx occlusion reduction catalyst. There was a problem that NOx could not be processed and excess NOx passed through the DPF as it was.

特開2002-4904号公報JP 2002-4904 A 特開2001-115900号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-115900 特開2002-047923号公報JP 2002-047923 A 特開2002-129950号公報JP 2002-129950 A

従って本発明の目的は、PM及びNOxの排出量を低減し、かつ燃費の良い内燃機関の排気ガス浄化装置及びそれを用いた排気ガス浄化方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that reduces PM and NOx emissions and has good fuel efficiency, and an exhaust gas purification method using the same.

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることにより、PM及びNOxの排出量を低減させ、またさらにNOx吸蔵還元触媒及びディーゼルパティキュレートフィルタを有する後処理装置を組み合わせることにより、NOx吸蔵還元触媒に流入するNOxの量を低減させ、もってPM及びNOxの排出量を著しく低減できるとともに、燃費が良いことを発見し、本発明に想到した。 As a result of diligent research in view of the above object, the present inventor reduced the PM and NOx emissions by combining low-pressure EGR and high-pressure EGR, and further has a NOx occlusion reduction catalyst and a diesel particulate filter. By combining the devices, the amount of NOx flowing into the NOx occlusion reduction catalyst can be reduced, so that the PM and NOx emissions can be remarkably reduced and the fuel consumption is good, and the present invention has been conceived.

すなわち、本発明は具体的に以下の手段により達成することができる。
(1) 可変容量式ターボチャージャと、前記ターボチャージャのタービンより下流の排気管から排気ガスの一部を抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気管へ再循環する低圧EGR通路と、排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出して吸気マニホールドに再循環する高圧EGR通路とを有することを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。
(2) 上記(1) に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、NOx吸蔵還元触媒とディーゼルパティキュレートフィルタとを有する後処理装置が前記排気管に設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
(3) 上記(1) 又は(2) に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記ターボチャージャの圧力比は2.0以上であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
(4) 上記(1)〜(3) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記内燃機関の圧縮比が14以上であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
(5) 上記(1)〜(4) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタが前記NOx吸蔵還元触媒の下流に位置することを特徴とする排気ガス浄化装置。
(6) 上記(1)〜(5) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記NOx吸蔵還元触媒の導入部又は導出部に酸化触媒が設けられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
(7) 上記(1)〜(6) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記排気管に排圧調節弁が設けられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
(8) 上記(1)〜(7) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記低圧EGR通路に前記後処理装置がさらに設けられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
(9) 上記(1)〜(8) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置を用いて排気ガスを浄化する方法であって、前記NOx吸蔵還元触媒の導入部において排気ガス中のNOxが1.5 g/kWh以下であることを特徴とする排気ガス再循環方法。
(10) 上記(9) に記載の排気ガス再循環装置を用いた排気ガス再循環方法であって、前記低圧EGR通路におけるEGR率及び前記高圧EGR通路におけるEGR率の合計が20〜80％であることを特徴とする排気ガス再循環方法。
(11) 上記(9) 又は(10) に記載の排気ガス再循環装置を用いた排気ガス再循環方法であって、前記低圧EGR通路におけるEGR率と前記高圧EGR通路におけるEGR率との比が0.25〜6.0であることを特徴とする排気ガス再循環方法。 That is, the present invention can be specifically achieved by the following means.
(1) A variable capacity turbocharger, a low pressure EGR passage that extracts a part of exhaust gas from an exhaust pipe downstream from the turbine of the turbocharger and recirculates it to an intake pipe upstream of the compressor of the turbocharger, and an exhaust manifold An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, comprising: a high pressure EGR passage that extracts a part of the exhaust gas from the exhaust gas and recirculates the exhaust gas to the intake manifold.
(2) The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the above (1), wherein the exhaust pipe is provided with an aftertreatment device having a NOx storage reduction catalyst and a diesel particulate filter. Exhaust gas purification device.
(3) The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to (1) or (2), wherein the pressure ratio of the turbocharger is 2.0 or more.
(4) The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of (1) to (3), wherein the compression ratio of the internal combustion engine is 14 or more.
(5) The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of (1) to (4), wherein the diesel particulate filter is located downstream of the NOx storage reduction catalyst. apparatus.
(6) In the exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to any one of (1) to (5), an oxidation catalyst is provided in an introduction part or a lead-out part of the NOx storage reduction catalyst. Exhaust gas purification device.
(7) The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of (1) to (6), wherein an exhaust pressure control valve is provided in the exhaust pipe.
(8) In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of (1) to (7), the exhaust gas purification device is further provided with the aftertreatment device in the low pressure EGR passage. .
(9) A method for purifying exhaust gas using the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of (1) to (8) above, wherein the exhaust gas in the exhaust gas is introduced at the introduction portion of the NOx storage reduction catalyst. An exhaust gas recirculation method characterized in that NOx is 1.5 g / kWh or less.
(10) An exhaust gas recirculation method using the exhaust gas recirculation device according to (9) above, wherein the total of the EGR rate in the low pressure EGR passage and the EGR rate in the high pressure EGR passage is 20 to 80%. An exhaust gas recirculation method comprising:
(11) An exhaust gas recirculation method using the exhaust gas recirculation device according to (9) or (10) above, wherein a ratio between an EGR rate in the low pressure EGR passage and an EGR rate in the high pressure EGR passage is An exhaust gas recirculation method characterized by being in the range of 0.25 to 6.0.

本発明によれば、排気管からターボチャージャの上流の吸気管へ再循環する低圧EGRと排気マニホールドから吸気マニホールドに再循環する高圧EGRとを組み合わせているので、PM及びNOxの排出量を低減させることができる。 According to the present invention, the combination of the low pressure EGR that recirculates from the exhaust pipe to the intake pipe upstream of the turbocharger and the high pressure EGR that recirculates from the exhaust manifold to the intake manifold reduces PM and NOx emissions. be able to.

またさらにNOx吸蔵還元触媒を有する後処理装置を組み合わせることにより、NOx吸蔵還元触媒に流入するNOxの量を低減させ、もってPM及びNOxの排出量を著しく低減させるとともに、燃費が良くすることができる。 Furthermore, by combining an aftertreatment device having a NOx storage reduction catalyst, the amount of NOx flowing into the NOx storage reduction catalyst can be reduced, thereby significantly reducing PM and NOx emissions and improving fuel efficiency. .

[1] 排気ガス浄化装置
図１は、本発明に用いる排気ガス浄化装置を備えた内燃機関の一例を示す。図１に示す内燃機関１は、６気筒エンジンであり、吸気側に吸気管２及び吸気マニホールド４を有し、排気側に排気マニホールド５及び排気管６を有し、吸気側の新気を過給するための可変容量式ターボチャージャ10が設けられている。内燃機関１はさらに、ターボチャージャ10のタービン10bより下流の排気管６から排気ガスの一部を抜き出してターボチャージャ10のコンプレッサ10aより上流の吸気管へ再循環する低圧EGR通路７と、排気マニホールド５から排気ガスの一部を抜き出して吸気マニホールド４に再循環する高圧EGR通路８，９とを有する。排気管６には後処理装置11が設けられている。低圧EGR通路７には、低圧EGRクーラ7a及び低圧EGRバルブ7bが備えられており、高圧EGR通路８，９には、高圧EGRクーラ8a，9a及び高圧EGRバルブ8b，9bがそれぞれ備えられている。内燃機関１としては、圧縮比が14以上のディーゼルエンジンを好適に用いることができる。 [1] Exhaust Gas Purification Device FIG. 1 shows an example of an internal combustion engine equipped with an exhaust gas purification device used in the present invention. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a 6-cylinder engine, and has an intake pipe 2 and an intake manifold 4 on the intake side, an exhaust manifold 5 and an exhaust pipe 6 on the exhaust side, and passes fresh air on the intake side. A variable capacity turbocharger 10 is provided for feeding. The internal combustion engine 1 further includes a low pressure EGR passage 7 that extracts a part of the exhaust gas from the exhaust pipe 6 downstream of the turbine 10b of the turbocharger 10 and recirculates it to the intake pipe upstream of the compressor 10a of the turbocharger 10, and an exhaust manifold. 5 has high pressure EGR passages 8 and 9 for extracting a part of the exhaust gas from the exhaust gas 5 and recirculating it to the intake manifold 4. A post-processing device 11 is provided in the exhaust pipe 6. The low pressure EGR passage 7 is provided with a low pressure EGR cooler 7a and a low pressure EGR valve 7b, and the high pressure EGR passages 8 and 9 are provided with high pressure EGR coolers 8a and 9a and high pressure EGR valves 8b and 9b, respectively. . As the internal combustion engine 1, a diesel engine having a compression ratio of 14 or more can be suitably used.

低圧EGR通路７の内径は25〜70 mmであるのが好ましく、35〜60 mmであるのがより好ましい。低圧EGR通路７の内径が25 mm以上であると、低圧低温で高EGR率（EGRガス量／吸気の総量）を実現することができる。低圧EGR通路７の内径が70 mmを超えるとEGR率の調整が困難になる。高圧EGR通路８，９の内径は40〜100 mmであるのが好ましく、60〜80 mmであるのがより好ましい。 The inner diameter of the low pressure EGR passage 7 is preferably 25 to 70 mm, and more preferably 35 to 60 mm. When the inner diameter of the low pressure EGR passage 7 is 25 mm or more, a high EGR rate (EGR gas amount / total amount of intake air) can be realized at low pressure and low temperature. If the inner diameter of the low-pressure EGR passage 7 exceeds 70 mm, it becomes difficult to adjust the EGR rate. The inner diameter of the high-pressure EGR passages 8 and 9 is preferably 40 to 100 mm, and more preferably 60 to 80 mm.

吸気管２のターボチャージャ10のタービン10bより下流側にはインタクーラ３が設けられており、流量調整弁12を介して、吸気分岐管2a及び2bの二股に分かれている。吸気分岐管2aは吸気マニホールド４の第１の吸気マニホールド4aに接続し、吸気分岐管2bは吸気マニホールド４の第２の吸気マニホールド4bに接続している。EGR通路８は第２の吸気マニホールド4bに接続しており、EGR通路９は第１の吸気マニホールド4aに接続している。 An intercooler 3 is provided on the downstream side of the turbine 10 b of the turbocharger 10 of the intake pipe 2, and the intake branch pipes 2 a and 2 b are divided into two branches via a flow rate adjusting valve 12. The intake branch pipe 2 a is connected to the first intake manifold 4 a of the intake manifold 4, and the intake branch pipe 2 b is connected to the second intake manifold 4 b of the intake manifold 4. The EGR passage 8 is connected to the second intake manifold 4b, and the EGR passage 9 is connected to the first intake manifold 4a.

ターボチャージャ10の圧力比は2.0以上であるのが好ましく、2.5以上であるのがより好ましく、3.0以上であるのが特に好ましい。ターボチャージャ10の圧力比を3.0以上にすることにより、高EGR率でありながらもPMの排出量を抑えることができる。ターボチャージャ10のコンプレッサ10a及びタービン10bはFCD等の鋳鉄，スチール等の高強度材からなるのが好ましい。それによりターボチャージャ10の圧力比3.0以上という高圧力比を実現することができる。 The pressure ratio of the turbocharger 10 is preferably 2.0 or more, more preferably 2.5 or more, and particularly preferably 3.0 or more. By setting the pressure ratio of the turbocharger 10 to 3.0 or more, it is possible to suppress PM emissions while maintaining a high EGR rate. The compressor 10a and the turbine 10b of the turbocharger 10 are preferably made of a high-strength material such as cast iron such as FCD or steel. Thereby, a high pressure ratio of 3.0 or more of the turbocharger 10 can be realized.

後処理装置11は、図２に示すように、排気管６の上流から、２段のNOx吸蔵還元触媒11a，酸化触媒11b及びディーゼルパティキュレートフィルタ11cを有する。後処理装置11の上流側には燃料を噴射するコモンレール型のインジェクタ20が設けられている。インジェクタ20から燃料を噴射することにより、NOx吸蔵還元触媒11a内の雰囲気をリーン雰囲気からリッチ雰囲気まで調節することができる。 As shown in FIG. 2, the post-treatment device 11 has a two-stage NOx storage reduction catalyst 11a, an oxidation catalyst 11b, and a diesel particulate filter 11c from the upstream side of the exhaust pipe 6. A common rail injector 20 for injecting fuel is provided on the upstream side of the aftertreatment device 11. By injecting fuel from the injector 20, the atmosphere in the NOx storage reduction catalyst 11a can be adjusted from a lean atmosphere to a rich atmosphere.

NOx吸蔵還元触媒11aは、アルミナ等の酸化物担体にPt等の貴金属と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、ペロブスカイト金属化合物等から選ばれるNOx吸蔵材とを担持してなる。酸化触媒11bとしては、Pt等を酸化物担体に担持してなる触媒を用いることができる。 The NOx storage reduction catalyst 11a is formed by supporting a noble metal such as Pt and an NOx storage material selected from an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth element, a perovskite metal compound, and the like on an oxide carrier such as alumina. As the oxidation catalyst 11b, a catalyst in which Pt or the like is supported on an oxide carrier can be used.

ディーゼルパティキュレートフィルタ11cは、セラミックハニカム構造体のセルの開口部の両端を例えば交互に市松状に目封じしてなるものであり、排気ガス下流側で目詰めされた流入側セルと、流入側セルに隣接し排気ガス上流側で目詰めされた流出側セルと、流入側セルと流出側セルを区画するセル隔壁とにより構成される。 The diesel particulate filter 11c is formed by alternately sealing both ends of the openings of the cells of the ceramic honeycomb structure, for example, in a checkered pattern, and the inflow side cells clogged on the exhaust gas downstream side, and the inflow side An outflow side cell adjacent to the cell and clogged on the exhaust gas upstream side, and a cell partition partitioning the inflow side cell and the outflow side cell.

後処理装置11の下流側には排圧調節弁30が設けられている。排圧調節弁30の開度を調節することにより、低圧EGR通路７によるEGR率を調節するとともに、排出されるNOx，PM等を削減できる。排圧調節弁30は後処理装置11の上流側に設けても良い。 An exhaust pressure adjustment valve 30 is provided on the downstream side of the post-processing device 11. By adjusting the opening degree of the exhaust pressure control valve 30, the EGR rate by the low pressure EGR passage 7 can be adjusted, and the exhausted NOx, PM, etc. can be reduced. The exhaust pressure regulating valve 30 may be provided on the upstream side of the post-processing device 11.

本発明の排気ガス浄化装置における後処理装置の構成はこれに限らず、本発明の思想の範囲内であれば適宜設定可能である。例えば、NOx吸蔵還元触媒11aは１段でも良く、NOx吸蔵還元触媒11aの導入部に酸化触媒11bを設けても良い。 The configuration of the aftertreatment device in the exhaust gas purifying device of the present invention is not limited to this, and can be set as appropriate within the scope of the idea of the present invention. For example, the NOx occlusion reduction catalyst 11a may be one stage, and the oxidation catalyst 11b may be provided at the introduction part of the NOx occlusion reduction catalyst 11a.

低圧EGR通路７においても、排気管６に設けられている後処理装置11と同様の後処理装置21が設けられている。このように、EGR通路にも後処理装置を設けることにより、排出されるNOx，PM等をさらに削減することができる。 Also in the low pressure EGR passage 7, an aftertreatment device 21 similar to the aftertreatment device 11 provided in the exhaust pipe 6 is provided. In this way, by providing the post-processing device also in the EGR passage, the exhausted NOx, PM, etc. can be further reduced.

[2] 排気ガス浄化方法
吸気管２に導入された吸気はターボチャージャ10のコンプレッサ10aにより加圧され、インタクーラ３により冷却された後、流量調整弁12を介して吸気分岐管2a及び2bに送られる。吸気分岐管2a及び2bから吸気マニホールド4a及び4bを介して６気筒の内燃機関１の３気筒ずつにそれぞれ送られ、各気筒を通って排気マニホールド５に送られる。吸気マニホールド4aを接続する気筒から排出された排気ガスの一部は、高圧EGR通路８を通って吸気分岐管2bに送られ、吸気マニホールド4bを接続する気筒から排出された排気ガスの一部は、高圧EGR通路９を通って吸気分岐管2aに送られる。 [2] Exhaust gas purification method The intake air introduced into the intake pipe 2 is pressurized by the compressor 10a of the turbocharger 10, cooled by the intercooler 3, and then sent to the intake branch pipes 2a and 2b via the flow rate adjusting valve 12. It is done. The air is sent from the intake branch pipes 2a and 2b to the three cylinders of the six-cylinder internal combustion engine 1 via the intake manifolds 4a and 4b, respectively, and is sent to the exhaust manifold 5 through each cylinder. Part of the exhaust gas discharged from the cylinder connecting the intake manifold 4a is sent to the intake branch pipe 2b through the high-pressure EGR passage 8, and part of the exhaust gas discharged from the cylinder connecting the intake manifold 4b is Then, it passes through the high pressure EGR passage 9 and is sent to the intake branch pipe 2a.

高圧EGR通路８及び９に送られたもの以外の残りの排気ガスはターボチャージャ10のタービン10bを駆動させながら排気管６に送られる。排気管６に送られた排気ガスの一部は低圧EGR通路７を通ってコンプレッサ10aの上流側の吸気管２に送られる。残りの排気ガスは後処理装置11と排圧調節弁30とを介して車外へ排出される。 The remaining exhaust gas other than that sent to the high pressure EGR passages 8 and 9 is sent to the exhaust pipe 6 while driving the turbine 10b of the turbocharger 10. A part of the exhaust gas sent to the exhaust pipe 6 passes through the low pressure EGR passage 7 and is sent to the intake pipe 2 upstream of the compressor 10a. The remaining exhaust gas is discharged out of the vehicle through the aftertreatment device 11 and the exhaust pressure control valve 30.

ターボチャージャ付き内燃機関では、ターボチャージャによる過給圧が排気圧よりも大きくなると、新気がEGRガス通路に侵入するためEGRを行うのが難しい。またEGR率と過給圧とを個別に制御できないため、制御の自由度が低い。本発明では、ターボチャージャの上流に排気ガスを送る低圧EGRとターボチャージャの下流に排気ガスを送る高圧EGRとを組み合わせているので、広範囲でのEGRが可能であり、EGR率と過給圧とをそれぞれ目標値に設定でき、NOx，PM等を削減するとともに燃費も向上することができる。 In an internal combustion engine with a turbocharger, it is difficult to perform EGR because fresh air enters the EGR gas passage when the supercharging pressure by the turbocharger becomes larger than the exhaust pressure. In addition, since the EGR rate and the supercharging pressure cannot be individually controlled, the degree of freedom of control is low. In the present invention, the combination of the low pressure EGR that sends exhaust gas upstream of the turbocharger and the high pressure EGR that sends exhaust gas downstream of the turbocharger enables EGR in a wide range, and the EGR rate and supercharging pressure Can be set as target values respectively, and NOx, PM, etc. can be reduced and fuel efficiency can be improved.

高圧EGR通路８及び９により、排気マニホールド５から排出された高圧の排気ガスを高圧EGRクーラ8a及び9aにより冷却してから吸気分岐管2a及び2bに送ることにより、吸気マニホールド4a及び4bに送られる吸気が冷却される。高圧EGR率が上昇すると、排気ガスにおけるNOxの含有量が削減されるが、PMの含有量が上昇する。また低圧EGR通路７により、排気管６の排気ガスの一部を吸気管２に送ることにより、車外へ排出されるNOx，PM等を削減できる。低圧EGR通路７により排気ガスの一部をコンプレッサ10aの上流側の吸気管２に送るので、低圧EGR率を上昇させてもPMの含有量の上昇は抑えられる。従って、高圧EGR通路８及び９と低圧EGR通路７とを組み合わせて用いることにより、排気ガスに含まれるNOx及びPMの両方を低減させることができる。 The high-pressure exhaust gas discharged from the exhaust manifold 5 is cooled by the high-pressure EGR coolers 8a and 9a through the high-pressure EGR passages 8 and 9, and then sent to the intake branch pipes 2a and 2b to be sent to the intake manifolds 4a and 4b. The intake air is cooled. Increasing the high pressure EGR rate reduces the NOx content in the exhaust gas, but increases the PM content. Further, by sending a part of the exhaust gas of the exhaust pipe 6 to the intake pipe 2 by the low pressure EGR passage 7, NOx, PM, etc. discharged outside the vehicle can be reduced. Since a part of the exhaust gas is sent to the intake pipe 2 upstream of the compressor 10a by the low pressure EGR passage 7, an increase in the PM content can be suppressed even if the low pressure EGR rate is increased. Therefore, by using the high pressure EGR passages 8 and 9 and the low pressure EGR passage 7 in combination, both NOx and PM contained in the exhaust gas can be reduced.

低圧EGR率と高圧EGR率との比率は、正味平均有効圧（BMEP）等の運転条件に合わせて適宜設定可能であるが、低圧EGR率／高圧EGR率＝0.25〜6.0であるのが好ましい。高圧EGR率が高すぎればNOxを低減できるが、PM量が多くなりすぎ、低圧EGR率が高すぎると空気過剰率が上昇し、スモークの排出量が増加する。 The ratio between the low-pressure EGR rate and the high-pressure EGR rate can be appropriately set according to operating conditions such as net average effective pressure (BMEP), but is preferably low-pressure EGR rate / high-pressure EGR rate = 0.25 to 6.0. If the high-pressure EGR rate is too high, NOx can be reduced, but the amount of PM increases too much, and if the low-pressure EGR rate is too high, the excess air ratio rises and smoke emissions increase.

後処理装置11に送られる排気ガスに含まれるNOxの量は1.6 g/kWh未満であるのが好ましく、1.5 g/kWh以下であるのがより好ましく、1.0 g/kWh以下であるのが特に好ましい。後処理装置11の導入部におけるNOxの量が1.6 g/kWh以上であると、NOx吸蔵還元触媒11aの処理能力の限界を超えてしまうため、処理しきれないNOxが多量に車外に排出してしまう。低圧EGR通路７の内径を広く設定することにより、低圧EGR率の設定幅が広くすることができる。それにより、低圧EGR率及び高圧EGR率の比率を幅広い範囲で調整をすることができる。 The amount of NOx contained in the exhaust gas sent to the aftertreatment device 11 is preferably less than 1.6 g / kWh, more preferably 1.5 g / kWh or less, and particularly preferably 1.0 g / kWh or less. . If the amount of NOx in the introduction part of the aftertreatment device 11 is 1.6 g / kWh or more, the limit of the processing capacity of the NOx storage reduction catalyst 11a will be exceeded, so a large amount of NOx that cannot be processed will be discharged outside the vehicle. End up. By setting the inner diameter of the low pressure EGR passage 7 wide, the setting range of the low pressure EGR rate can be widened. Thereby, the ratio of the low pressure EGR rate and the high pressure EGR rate can be adjusted in a wide range.

後処理装置11に送られる排気ガスに含まれるPMの量は0.15 g/kWh未満であるのが好ましく、0.10 g/kWh以下であるのがより好ましい。PMの量が0.15 g/kWh以上であると、インジェクタ20から燃料噴射をしたときの後処理装置11の温度が高くなりすぎる。後処理装置11内の温度は400℃以下であるのが好ましい。後処理装置11内の温度が高すぎると、後処理装置11から排出される排気ガス中のNOx量が増加する。 The amount of PM contained in the exhaust gas sent to the aftertreatment device 11 is preferably less than 0.15 g / kWh, more preferably 0.10 g / kWh or less. When the amount of PM is 0.15 g / kWh or more, the temperature of the aftertreatment device 11 when fuel is injected from the injector 20 becomes too high. The temperature in the aftertreatment device 11 is preferably 400 ° C. or lower. If the temperature in the aftertreatment device 11 is too high, the amount of NOx in the exhaust gas discharged from the aftertreatment device 11 increases.

高圧EGR通路８及び９に送られる排気ガスの割合である高圧EGR率は、高圧EGRバルブ8a及び8bにより適宜調節され、低圧EGR通路７に送られる排気ガスの割合である低圧EGR率は、低圧EGRバルブ8cと排圧調節弁30とにより適宜調節することができる。排圧調節弁30により、車外に排出される排気ガス量及び低圧EGR通路７に送られる排気ガス量を調節することができる。 The high pressure EGR rate, which is the ratio of the exhaust gas sent to the high pressure EGR passages 8 and 9, is adjusted as appropriate by the high pressure EGR valves 8a and 8b, and the low pressure EGR rate, which is the ratio of the exhaust gas sent to the low pressure EGR passage 7, is The EGR valve 8c and the exhaust pressure adjustment valve 30 can be adjusted as appropriate. The exhaust pressure adjusting valve 30 can adjust the amount of exhaust gas discharged outside the vehicle and the amount of exhaust gas sent to the low pressure EGR passage 7.

後処理装置11に送られた排気ガスは、まずNOx吸蔵還元触媒11aに流入する。インジェクタ20を燃料噴射しない状態にすることにより、NOx吸蔵還元触媒11a内がリーン雰囲気になり、NOxが吸蔵される。NOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されるNOx量は後処理装置11の両側に設けられたNOxセンサ40により検出する。NOx吸蔵量が一定の量に達したときに、インジェクタ20から燃料を噴射することにより、NOx吸蔵還元触媒11a内をストイキ〜リッチ雰囲気にし、NOxを放出させる。放出されたNOxはストイキ〜リッチ雰囲気中に豊富に存在するHC，CO等の還元成分によりN₂に還元される。 The exhaust gas sent to the post-treatment device 11 first flows into the NOx storage reduction catalyst 11a. By making the injector 20 not to inject fuel, the inside of the NOx occlusion reduction catalyst 11a becomes a lean atmosphere, and NOx is occluded. The amount of NOx occluded in the NOx occlusion reduction catalyst 11a is detected by NOx sensors 40 provided on both sides of the post-treatment device 11. When the NOx occlusion amount reaches a certain amount, fuel is injected from the injector 20, thereby making the inside of the NOx occlusion reduction catalyst 11a a stoichiometric to rich atmosphere and releasing NOx. The released NOx is reduced to N ₂ by reducing components such as HC and CO that are abundant in the stoichiometric to rich atmosphere.

NOx吸蔵還元触媒11aの導出部に設けられた酸化触媒11bにより、NOx吸蔵還元触媒11aから排出されたN₂や、NOx吸蔵還元触媒11aにより還元しきれなかったN₂O等の一部をNO₂に酸化させる。 The oxidation catalyst 11b provided in the lead-out portion of the NOx storage reduction catalyst 11a, N ₂ and discharged from the NOx storage reduction catalyst 11a, a portion of N ₂ O or the like that has not been reduced by the NOx storage reduction catalyst 11a NO Oxidize to ₂ .

酸化触媒11bの下流側に設けられたディーゼルパティキュレートフィルタ11cによりPMを捕集する。ディーゼルパティキュレートフィルタ11cの上流側に配置された酸化触媒11bから放出されたNO₂をディーゼルパティキュレートフィルタ11cに流入させて捕集されたPMを酸化浄化する。これによりPMの堆積による圧損の上昇を防ぐことができる。 PM is collected by a diesel particulate filter 11c provided on the downstream side of the oxidation catalyst 11b. NO ₂ released from the oxidation catalyst 11b arranged on the upstream side of the diesel particulate filter 11c is caused to flow into the diesel particulate filter 11c to oxidize and purify the collected PM. This prevents an increase in pressure loss due to PM accumulation.

以上、図１及び図２を用いて本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置及びそれを用いた排気ガス浄化方法を説明してきたが、本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置及びそれを用いた排気ガス浄化方法はこれらのものに限定されず、本発明の趣旨を満たす範囲内であれば、適宜変更可能である。 The exhaust gas purification device for an internal combustion engine and the exhaust gas purification method using the same according to the present invention have been described above with reference to FIGS. 1 and 2. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention and the same are used. The exhaust gas purification method is not limited to these, and can be appropriately changed as long as it is within a range that satisfies the gist of the present invention.

以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例１
図１及び図２に示す内燃機関１の排気ガス浄化装置を用いて、高負荷条件下における排気ガス浄化特性の測定を行った。内燃機関１の機関速度を1200 rpmとし、BMEPを1.66 MPaとし、かつ内燃機関１のインジェクタの燃料噴射圧力を200 MPaとし、(1) 高圧EGRのみを行った場合、(2) 低圧EGRのみを行った場合、(3) 低圧EGRと排圧調節弁とを組み合わせた場合、及び(4) 低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせた場合におけるEGR率の合計と正味NOx排出量及びスモーク排出量との関係をそれぞれ求めた。得られた結果を図３に示す。 Example 1
Exhaust gas purification characteristics under high load conditions were measured using the exhaust gas purification device for the internal combustion engine 1 shown in FIGS. When the engine speed of the internal combustion engine 1 is 1200 rpm, the BMEP is 1.66 MPa, and the fuel injection pressure of the injector of the internal combustion engine 1 is 200 MPa, (1) When only high pressure EGR is performed, (2) Only low pressure EGR is (3) When combined with low pressure EGR and exhaust pressure control valve, and (4) When combined with low pressure EGR and high pressure EGR, the total EGR rate and the net NOx emissions and smoke emissions Each relationship was sought. The obtained results are shown in FIG.

図３から分かるように、低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx排出量を低減させつつ、スモーク排出量も低減させることができる。また排圧調節弁と組み合わせることにより、EGR率をさらに高めることができ、NOx排出量をさらに削減することができる。すなわちスモーク排出量が０％において、EGR率を28％程度まで上げることができ、そのときのNOx排出量は1.0 g/kWhであった。すなわち、高負荷条件下において低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx及びPMの排出量の両方を削減することができ、排圧調節弁と組み合わせることにより、EGR率を高めてNOx排出量をさらに削減することができることが分かった。 As can be seen from FIG. 3, by combining the low pressure EGR and the high pressure EGR, the NOx emission amount can be reduced and the smoke emission amount can also be reduced. In combination with the exhaust pressure control valve, the EGR rate can be further increased and the NOx emission amount can be further reduced. That is, when the smoke emission was 0%, the EGR rate could be increased to about 28%, and the NOx emission at that time was 1.0 g / kWh. That is, both NOx and PM emissions can be reduced by combining low pressure EGR and high pressure EGR under high load conditions, and NOx emissions can be increased by increasing the EGR rate by combining with the exhaust pressure control valve. It was found that it could be further reduced.

実施例２
実施例１と同じ運転条件において、(1) 高圧EGRのみを行った場合、(2) 低圧EGRのみを行った場合、(3) 低圧EGRと排圧調節弁とを組み合わせた場合、(4) 低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせた場合、及び(5) 低圧EGR、高圧EGR及び排圧調節弁を組み合わせた場合におけるNOx排出量とスモーク排出量及び正味燃料消費量（BSFC）との関係をそれぞれ求めた。得られた結果を図４に示す。 Example 2
Under the same operating conditions as in Example 1, (1) When only high pressure EGR is performed, (2) When only low pressure EGR is performed, (3) When low pressure EGR and exhaust pressure regulating valve are combined, (4) The relationship between NOx emissions, smoke emissions and net fuel consumption (BSFC) when low pressure EGR and high pressure EGR are combined, and (5) when low pressure EGR, high pressure EGR and exhaust pressure control valve are combined Asked. The obtained results are shown in FIG.

図４から分かるように、低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx及びPMの排出量の両方を削減しつつ、燃費を向上させることができる。また低圧EGR及び高圧EGRに排圧調節弁をさらに組み合わせることにより、NOx及びPMの排出量の両方を抑えつつ、燃費をさらに向上させることができる。 As can be seen from FIG. 4, by combining the low pressure EGR and the high pressure EGR, it is possible to improve fuel efficiency while reducing both NOx and PM emissions. Further, by further combining a low pressure EGR and a high pressure EGR with an exhaust pressure regulating valve, it is possible to further improve fuel efficiency while suppressing both NOx and PM emissions.

実施例３
図１及び図２に示す内燃機関１の排気ガス浄化装置を用いて、中負荷条件下における排気ガス浄化特性の測定を行った。内燃機関１の機関速度を1200 rpmとし、BMEPを0.83 MPaとし、かつ内燃機関１のインジェクタの燃料噴射圧力を160 MPaとし、(1) 高圧EGRのみを行った場合、(2) 低圧EGRのみを行った場合、(3) 低圧EGRと排圧調節弁とを組み合わせた場合、及び(4) 低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせた場合におけるEGR率の合計とNOx及びスモーク排出量との関係をそれぞれ求めた。得られた結果を図５に示す。 Example 3
Using the exhaust gas purification device of the internal combustion engine 1 shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust gas purification characteristics were measured under medium load conditions. When the engine speed of the internal combustion engine 1 is 1200 rpm, the BMEP is 0.83 MPa, and the fuel injection pressure of the injector of the internal combustion engine 1 is 160 MPa, (1) When only high pressure EGR is performed, (2) Only low pressure EGR is When (3) Low pressure EGR and exhaust pressure control valve are combined, and (4) The relationship between total EGR rate and NOx and smoke emissions when low pressure EGR and high pressure EGR are combined. Asked. The obtained results are shown in FIG.

図５から分かるように、低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx排出量を低減させつつ、スモーク排出量も低減させることができる。また排圧調節弁と組み合わせることにより、EGR率をさらに高めることができ、NOx排出量をさらに削減することができる。すなわちスモーク排出量が０％において、EGR率を40％程度まで上げることができ、そのときのNOx排出量は0.5 g/kWhであった。すなわち、中負荷条件下において低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx及びPMの排出量の両方を削減することができ、排圧調節弁と組み合わせることにより、EGR率を高めてNOx排出量をさらに削減することができることが分かった。 As can be seen from FIG. 5, by combining the low pressure EGR and the high pressure EGR, the NOx emission amount can be reduced and the smoke emission amount can also be reduced. In combination with the exhaust pressure control valve, the EGR rate can be further increased and the NOx emission amount can be further reduced. That is, when the smoke emission was 0%, the EGR rate could be increased to about 40%, and the NOx emission at that time was 0.5 g / kWh. In other words, both NOx and PM emissions can be reduced by combining low pressure EGR and high pressure EGR under medium load conditions, and by combining with a pressure control valve, the EGR rate is increased and NOx emissions are reduced. It was found that it could be further reduced.

実施例４
実施例３と同じ運転条件において、(1) 高圧EGRのみを行った場合、(2) 低圧EGRのみを行った場合、(3) 低圧EGRと排圧調節弁とを組み合わせた場合、及び(4) 低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせた場合におけるNOx排出量とスモーク排出量及び正味燃料消費量（BSFC）との関係をそれぞれ求めた。得られた結果を図６に示す。 Example 4
Under the same operating conditions as in Example 3, (1) when only high pressure EGR is performed, (2) when only low pressure EGR is performed, (3) when low pressure EGR and exhaust pressure regulating valve are combined, and (4 ) The relationship between NOx emissions, smoke emissions and net fuel consumption (BSFC) when low pressure EGR and high pressure EGR were combined was determined. The obtained result is shown in FIG.

図６から分かるように、低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx及びPMの排出量の両方を削減しつつ、燃費を向上させることができる。また低圧EGRに排圧調節弁を組み合わせることにより、NOx排出量が0.5 g/kWhのときに、スモーク排出量が約-2.0％であった。 As can be seen from FIG. 6, by combining the low pressure EGR and the high pressure EGR, it is possible to improve fuel efficiency while reducing both NOx and PM emissions. In addition, by combining the low pressure EGR with the exhaust pressure control valve, the smoke emissions were approximately -2.0% when the NOx emissions were 0.5 g / kWh.

実施例５
図１及び図２に示す内燃機関１の排気ガス浄化装置を用いて、NOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx排出量とインジェクタ20の燃料噴射との関係を図７に示す。内燃機関１の機関速度を1200 rpmとし、BMEPを0.9 MPaとし、EGR率の合計は30%であった。燃料噴射前のNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx排出量は267 ppmであった。インジェクタ20の噴射間隔を15秒とし、各噴射期間を10 m秒とし、各噴射量を1215 mm³とした。 Example 5
FIG. 7 shows the relationship between the NOx emission amount stored in the NOx occlusion reduction catalyst 11a and the fuel injection of the injector 20 using the exhaust gas purifying device of the internal combustion engine 1 shown in FIGS. The engine speed of the internal combustion engine 1 was 1200 rpm, the BMEP was 0.9 MPa, and the total EGR rate was 30%. The amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst 11a before fuel injection was 267 ppm. The injection interval of the injector 20 was 15 seconds, each injection period was 10 milliseconds, and each injection amount was 1215 mm ³ .

図７から分かるように、インジェクタ20からの燃料噴射によりNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx排出量はほぼゼロになり、燃料噴射前のNOx吸蔵量の90％に戻るまで約850秒かかった。S/V比は17636/hであった。 As can be seen from FIG. 7, the NOx storage amount stored in the NOx storage reduction catalyst 11a by the fuel injection from the injector 20 becomes almost zero, and it takes about 850 seconds to return to 90% of the NOx storage amount before fuel injection. It was. The S / V ratio was 17636 / h.

比較例１
EGR率を０％とした以外は実施例５と同様の条件で、吸蔵還元触媒11aにインジェクタ20から燃料噴射を行った。インジェクタ20の噴射間隔を15秒とし、各噴射期間を18 m秒とし、各噴射量を2701 mm³とした。 Comparative Example 1
Fuel was injected from the injector 20 into the storage reduction catalyst 11a under the same conditions as in Example 5 except that the EGR rate was 0%. The injection interval of the injector 20 was 15 seconds, each injection period was 18 milliseconds, and each injection amount was 2701 mm ³ .

図７から分かるように、インジェクタ20からの燃料噴射をしてもNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx排出量は最も減少したときでも500 ppm残っていた。また燃料噴射前のNOx吸蔵量の90％にまで約185秒で戻った。S/V比は22636/hであった。 As can be seen from FIG. 7, even when the fuel injection from the injector 20 was performed, the NOx emission stored in the NOx storage reduction catalyst 11a remained at 500 ppm even when it decreased the most. In addition, it returned to 90% of the NOx storage before fuel injection in about 185 seconds. The S / V ratio was 22636 / h.

図７から分かるように、EGR率が０%の場合はNOx吸蔵量の90％に戻るまで約185秒であるのに対し、EGR率の合計が30%の場合はNOx吸蔵量の90％に戻るまで約850秒かかった。これはEGR率の合計が30%の触媒前NOx値が267 ppmであり、EGR率が０%の触媒前NOx値である1682 ppmと比べて低く、EGR率の合計が30%の場合のS/V比はEGR率が０%の場合のS/V比より22％程度低く、かつ排気流量も少ないため、EGR率の合計が30%の場合は燃料添加停止後に触媒が飽和状態になるまでに時間が掛かると考えられる。 As can be seen from Fig. 7, when the EGR rate is 0%, it takes about 185 seconds to return to 90% of the NOx occlusion amount, whereas when the total EGR rate is 30%, it becomes 90% of the NOx occlusion amount. It took about 850 seconds to return. This is because the NOx value before catalyst with a total EGR rate of 30% is 267 ppm, which is lower than the 1682 ppm NOx value before catalyst with an EGR rate of 0%, and the total EGR rate is 30%. The / V ratio is about 22% lower than the S / V ratio when the EGR rate is 0%, and the exhaust flow rate is also small. If the total EGR rate is 30%, the catalyst will be saturated after fuel addition is stopped. It is thought that it takes time.

排気ガス浄化装置を備えた内燃機関の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the internal combustion engine provided with the exhaust-gas purification apparatus. 後処理装置を示す概略図である。It is the schematic which shows a post-processing apparatus. 高負荷条件におけるEGR率の合計とNOx及びスモーク排出量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the sum total of the EGR rate in high load conditions, NOx, and smoke emission amount. 高負荷条件におけるNOx排出量とスモーク排出量及び正味燃料消費量（BSFC）との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between NOx emission amount in high load conditions, smoke emission amount, and net fuel consumption (BSFC). 中負荷条件におけるEGR率の合計とNOx及びスモーク排出量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the sum total of the EGR rate in medium load conditions, NOx, and smoke emission amount. 中負荷条件におけるNOx排出量とスモーク排出量及び正味燃料消費量（BSFC）との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between NOx discharge | emission amount in medium load conditions, smoke discharge | emission amount, and net fuel consumption (BSFC). NOx吸蔵還元触媒に吸蔵されているNOx排出量とインジェクタの燃料噴射との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the NOx emission amount occluded by the NOx occlusion reduction catalyst, and the fuel injection of an injector.

Explanation of symbols

１・・・内燃機関
２・・・吸気管
2a，2b・・・吸気分岐管
３・・・インタクーラ
４・・・吸気マニホールド
4a・・・第１の吸気マニホールド
4b・・・第２の吸気マニホールド
５・・・排気マニホールド
６・・・排気管
７・・・低圧EGR通路
7a・・・低圧EGRクーラ
7b・・・低圧EGRバルブ
８，９・・・高圧EGR通路
8a，9a・・・高圧EGRクーラ
8b，9b・・・高圧EGRバルブ
10・・・ターボチャージャ
10a・・・コンプレッサ
10b・・・タービン
11，21・・・後処理装置
11a・・・NOx吸蔵還元触媒
11b・・・酸化触媒
11c・・・ディーゼルパティキュレートフィルタ
12・・・流量調整弁
20・・・コモンレール型のインジェクタ
30・・・排圧調節弁
40・・・NOxセンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Intake pipe
2a, 2b ... Intake branch pipe 3 ... Intercooler 4 ... Intake manifold
4a: First intake manifold
4b ... Second intake manifold 5 ... Exhaust manifold 6 ... Exhaust pipe 7 ... Low pressure EGR passage
7a ・・・ Low pressure EGR cooler
7b ・・・ Low pressure EGR valve 8,9 ・・・ High pressure EGR passage
8a, 9a ・・・ High pressure EGR cooler
8b, 9b ・・・ High pressure EGR valve
10 ... Turbocharger
10a ・・・ Compressor
10b ・・・ Turbine
11, 21 ... Post-processing device
11a ・・・ NOx storage reduction catalyst
11b ・・・ Oxidation catalyst
11c ・・・ Diesel particulate filter
12 ... Flow control valve
20 ... Common rail injector
30 ... Exhaust pressure regulating valve
40 ... NOx sensor

Claims

A variable displacement turbocharger, a low pressure EGR passage that extracts a part of the exhaust gas from the exhaust pipe downstream from the turbocharger turbine and recirculates it to the intake pipe upstream from the compressor of the turbocharger, and exhaust gas from the exhaust manifold An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, comprising: a high pressure EGR passage that extracts a part of the exhaust gas and recirculates the exhaust gas to the intake manifold.

2. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a post-treatment device having a NOx storage reduction catalyst and a diesel particulate filter is provided in the exhaust pipe. apparatus.

The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein a pressure ratio of the turbocharger is 2.0 or more.

The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the compression ratio of the internal combustion engine is 14 or more.

The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the diesel particulate filter is located downstream of the NOx occlusion reduction catalyst.

6. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an oxidation catalyst is provided in an introduction part or a lead-out part of the NOx storage reduction catalyst.

The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein an exhaust pressure control valve is provided in the exhaust pipe.

The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the aftertreatment device is further provided in the low-pressure EGR passage.

A method for purifying exhaust gas using the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein NOx in the exhaust gas is 1.5 g / kWh at the introduction portion of the NOx storage reduction catalyst. An exhaust gas recirculation method comprising:

The exhaust gas recirculation method using the exhaust gas recirculation device according to claim 9, wherein the sum of the EGR rate in the low pressure EGR passage and the EGR rate in the high pressure EGR passage is 20 to 80%. Exhaust gas recirculation method.

The exhaust gas recirculation method using the exhaust gas recirculation device according to claim 9 or 10, wherein a ratio between an EGR rate in the low pressure EGR passage and an EGR rate in the high pressure EGR passage is 0.25 to 6.0. An exhaust gas recirculation method characterized by the above.