JP2011094625A - 内燃エンジン排気システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃エンジン排気システム10は、使用時にエンジン排気ガスをエンジン吸気に再循環する排気ガス再循環パイプ22を含む。粒子フィルタ18が設けられており、このフィルタが捕捉した粒子を燃やし尽くすようにバーナー装置36が構成されている。バーナーの作動による前記フィルタ18の再生をトリガーするように構成されたトリガー機構が設けられて、排気背圧、最後の燃焼からの経過時間、フィルタによって捕捉された粒子の質量、及び特定のエンジン作動特性のうちの二つ又はそれ以上の組み合わせを感知する。前記バーナーの作動中、排気ガス再循環バルブ27を閉鎖し、排気ガス再循環を阻止する。
【選択図】図1
Description
である。これらのシステムでは、フィルタ基材に触媒コーティングが施してあるか或いは別の触媒が設置されているかの何れかであり、煤で目詰まりしたフィルタを特定のエンジン状態で通過するNO2により粒子を破壊し、フィルタを浄化する。バーナーシステムを
設けることも知られている。このシステムには、一般的にはディーゼル燃料が供給され、フィルタが目詰まりしたときにフィルタ基材を加熱して粒子を燃焼除去する。フィルタシステムは、特定のエンジン状態での触媒作用を利用した「受動的」再生システムであり、これに対しバーナーシステムは、エンジンの作動状態に拘わらず再生を行うことができる「能動的」システムである。
合が排気流中の二酸化炭素によって吸収される。これは、二酸化炭素が大きな熱吸収容量を持つため、及び二酸化炭素が燃焼中に分解しないためである。二酸化炭素は、更に、燃焼プロセスからエネルギを吸収する。このようにエネルギが吸収されるため、燃焼圧力及び温度が低下し、これによりNOXの発生を減少する。上述のように、ディーゼル粒子フ
ィルタ用触媒再生システムは、ディーゼルエンジンから放出されたNOXを使用してフィ
ルタを再生し、フィルタが粒子で目詰まりしないようにする。従って、排気エンジンは、排気ガス再循環によりNOXレベルが低下すると、フィルタの再生に利用できるNOXが少なくなるためにフィルタが目詰まりを引き起こす、又はフィルタを再生するためにエンジンに比較的多くのNOXを発生させると、更に多くのNOXが発生するという悪影響が生じるという矛盾に直面する。
このように、バーナー再生方法を適用することにより、フィルタの再生にNOXはもは
や必要とされない。このことは、エンジンが発生するNOXを良好に減少するために大量
の排気ガスの再循環を行うことができるということを意味する。本発明は、全てのエンジン作動システムに亘り、排気ガス再循環システムで得られるNOX減少レベルを制限する
ことなく、粒子フィルタの再生を行うことができるシステムを提供する。
排気ガス再循環経路は、好ましくは、排気システムの粒子フィルタの下流の箇所から排気ガスを取り出す。排気ガス再循環経路は、好ましくは、排気ガス再循環経路内に配置された冷却機構を含む。排気ガス循環は、好ましくは、エンジンの吸気経路に排気ガス再循環バルブを設けることによって行われる。バルブを開放することにより、排気ガスを排気システムの後方からの正圧及び吸気に沿って通過する空気のベンチュリ効果による負圧によって、排気ガス再循環経路に沿って引き込むことができる。かくして、再循環させた排気ガスを吸気ガスと組み合わせる。
OXは、エンジンが高速で作動している場合にも発生する傾向があり、入口ガス流中の二
酸化炭素の割合が増大することにより、燃焼によるエネルギが更に大きく吸収され、温度上昇を抑える。従って、エンジン12の燃焼室から出る排気ガス流の温度は、清浄な空気で作動する場合よりも低い。
12 ディーゼルエンジン
14 排気パイプ
16 ターボチャージャー
18 粒子フィルタアッセンブリ
20 第2パイプ
22 排気ガス再循環パイプ
24 冷却機構
26 空気入口パイプ
27 排気ガス再循環バルブ
28 チャンバ
30 排気入口
32 排気出口
34 フィルタエレメント
36 バーナーアッセンブリ
38 燃料ライン
42 点火装置
44 電子制御ユニット
49 空気ライン
46 排気ガス背圧センサ
Claims (15)
- 内燃エンジン排気システムにおいて、エンジンの排気ガスをエンジンの吸気に再循環する排気ガス再循環経路、粒子フィルタ、及び前記粒子フィルタの再循環を行うバーナーを持つ、内燃エンジン排気システム。
- 請求項1に記載の内燃エンジン排気システムにおいて、前記バーナーの作動による前記フィルタの再生をトリガーするように構成されたトリガー機構が設けられている、内燃エンジン排気システム。
- 請求項2に記載の内燃エンジン排気システムにおいて、前記トリガー機構は前記排気システム内の背圧を感知する、内燃エンジン排気システム。
- 請求項2に記載の内燃エンジン排気システムにおいて、前記トリガー機構は、エンジンが所定期間作動した後にバーナーに点火するタイマーである、内燃エンジン排気システム。
- 請求項2に記載の内燃エンジン排気システムにおいて、前記トリガー機構は、排気背圧、最後の燃焼からの経過時間、フィルタによって捕捉された粒子の質量、及び特定のエンジン作動特性のうちの二つ又はそれ以上の組み合わせを感知する、内燃エンジン排気システム。
- 請求項1乃至5のうちのいずれか一項に記載の内燃エンジン排気システムにおいて、前記内燃エンジン排気システムは前記バーナーの作動及び前記排気ガス再循環の両方を制御する制御手段を含む、内燃エンジン排気システム。
- 請求項1乃至6のうちのいずれか一項に記載の内燃エンジン排気システムにおいて、前記排気ガス再循環経路は、前記排気システムの前記粒子フィルタの下流の箇所から排気ガスを取り出す、内燃エンジン排気システム。
- 請求項1乃至7のうちのいずれか一項に記載の内燃エンジン排気システムにおいて、前記排気ガス再循環経路は、前記排気ガス再循環経路内に配置された冷却機構を含む、内燃エンジン排気システム。
- 請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載の内燃エンジン排気システムにおいて、前記排気ガス再循環は、前記エンジンの前記吸気経路に排気ガス再循環バルブを設けることによって行われる、内燃エンジン排気システム。
- 請求項8に記載の内燃エンジン排気システムにおいて、排気ガス再循環経路に配置された前記冷却機構は、前記バーナーの作動中に追加の冷却を提供するように構成されている、内燃エンジン排気システム。
- 請求項9に記載の内燃エンジン排気システムにおいて、前記バーナーの作動中、前記排気ガス再循環バルブを閉鎖し、排気ガス再循環を阻止する、内燃エンジン排気システム。
- 内燃エンジン排気システムの作動方法において、
粒子フィルタを提供する工程、この粒子フィルタを作動し、粒子を排気ガス流からフィルタ除去する工程、排気ガスをエンジンの吸気に再循環する工程、及び前記粒子フィルタをバーナーによって定期的に再生する工程を含む、内燃エンジン排気システムの作動方法。 - 請求項12に記載の内燃エンジン排気システムの作動方法において、前記粒子フィルタを定期的に再生する前記工程は、トリガーに応じて再生を行う工程を含み、前記トリガーは、排気背圧、最後の再生からの経過時間、エンジンの特定の作動状態を示すこの他のエンジンパラメータのうちの一つ又はそれ以上を含む、内燃エンジン排気システムの作動方法。
- 請求項12又は13に記載の内燃エンジン排気システムの作動方法において、前記排気ガスを再循環する前記工程は、再循環した排気ガスを冷却する工程を含む、内燃エンジン排気システムの作動方法。
- 請求項14に記載の内燃エンジン排気システムの作動方法において、前記バーナーの作動中、再循環した排気ガスに追加の冷却を行って前記フィルタを再生する工程を含む、内燃エンジン排気システムの作動方法。
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