JP2015031258A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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松栄 上田
Matsue Ueda
松栄 上田
明 志知
Akira Shichi
明 志知
英雅 小坂
Hidemasa Kosaka
英雅 小坂
充夫 小松原
Mitsuo Komatsubara
充夫 小松原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To treat NOx in exhaust gas using an engine.SOLUTION: An exhaust emission control device includes a NOx trapping device 2 using medium for trapping NOx from exhaust gas from an internal combustion engine 1 to obtain NOx trapped medium, a NOx storage tank 3 for storing the obtained trapped medium, an addition device 4 for adding the trapped medium in the NOx storage tank via an intake system for the internal combustion engine or directly into a combustion cylinder of the internal combustion engine, an addition site state detection device 5 for detecting the state of an addition site where the trapped medium is added by the NOx trapped medium addition device, and a controller 6 for controlling an addition timing for the trapped medium depending on the detected state of the addition site.

Description

本発明は、内燃機関の排気中のNOxを浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that purifies NOx in the exhaust gas of the internal combustion engine.

非特許文献1には、エンジン排ガス中のNOxガスを吸着させ、次いで脱離し、そのNOxをエンジンに再添加することの提案がある。そして、このような方法の前提となる研究として、NOガスをエンジン吸気に混合して、排気中のNOx濃度を調べたことについての報告がある。この実験報告によれば、NOを添加した後の吸気中のNOx量に比べ、排気中のNOxが減少しており、エンジンにおいてNOxが分解されることが示されている。   Non-Patent Document 1 proposes that NOx gas in engine exhaust gas is adsorbed, then desorbed, and that NOx is added again to the engine. As a premise of such a method, there is a report that NO gas concentration in exhaust gas was examined by mixing NO gas into engine intake air. According to this experimental report, it is shown that NOx in the exhaust gas is reduced compared with the amount of NOx in the intake air after adding NO, and NOx is decomposed in the engine.

また、特許文献1では、燃料を供給する装置として、吸気及び筒内に直接噴射する装置が示されている。これらの噴射装置は、内燃機関に燃料を供給するための装置であるが、噴射のタイミングを選択することが示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 discloses a device for supplying fuel and directly injecting into a cylinder as a device for supplying fuel. These injectors are devices for supplying fuel to the internal combustion engine, but have been shown to select the timing of injection.

特開2005−337104号公報JP-A-2005-337104

仲野他、「ディーゼル機関を用いたNOxの再吸入による排気ガスの低減」、社団法人自動車技術会、学術講演会前刷集、No.108−04Nakano et al., “Reduction of exhaust gas by re-inhalation of NOx using a diesel engine”, Japan Society for Automotive Engineers, Preprint of Academic Lecture, No. 108-04

エンジン排ガス中のNOxを除去する装置としては、触媒を用いた排ガス処理装置が一般的であるが、この触媒は低温時など条件によっては能力が十分でなかったり、また劣化の問題などがある。   As an apparatus for removing NOx in engine exhaust gas, an exhaust gas treatment apparatus using a catalyst is generally used. However, this catalyst has insufficient capacity depending on conditions such as a low temperature, or has a problem of deterioration.

また、非特許文献1に記載されているのは、原理的な可能性を示すだけであって、実際の排ガス処理装置が提案されているわけではない。   Moreover, what is described in Non-Patent Document 1 only shows the principle possibility, and an actual exhaust gas treatment apparatus has not been proposed.

従来の触媒に比べより効果的なNOxの処理が行える、実現可能の装置が望まれている。   There is a demand for a feasible apparatus that can perform NOx treatment more effectively than conventional catalysts.

なお、特許文献1は、燃料を噴射する装置を示すもので、排ガス中のNOxの処理に関するものではない。   Patent Document 1 shows an apparatus for injecting fuel, and does not relate to the treatment of NOx in exhaust gas.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、図14に示すように、内燃機関1の排気中のNOxを媒体で捕集してNOxの捕集媒体を得るNOx捕集装置2と、得られた捕集媒体を貯蔵するNOx貯蔵タンク3と、前記NOx貯蔵タンクの捕集媒体に捕集されたNOxを、内燃機関のエンジンの吸気系を経由しまたは直接内燃機関の燃焼筒内に添加する添加装置4と、前記添加装置によりNOxが添加される添加場の状態を検出する添加場状態検出装置5と、検出された添加場の状態に応じて、前記添加装置によるNOxの添加タイミングを制御するコントローラ6と、を含む。   In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, as shown in FIG. 14, a NOx collection device 2 that obtains a NOx collection medium by collecting NOx in the exhaust gas of the internal combustion engine 1 with a medium is obtained. The NOx storage tank 3 that stores the collected medium and the NOx collected in the collection medium of the NOx storage tank are added via the intake system of the engine of the internal combustion engine or directly into the combustion cylinder of the internal combustion engine. The addition device 4, the addition field state detection device 5 that detects the state of the addition field to which NOx is added by the addition device, and the addition timing of NOx by the addition device are controlled according to the detected state of the addition field And a controller 6 for performing.

また、実施形態では、前記捕集媒体は液体であり、前記添加装置は、前記捕集媒体をそのまま添加する。   In the embodiment, the collection medium is a liquid, and the addition device adds the collection medium as it is.

また、他の実施形態では、前記捕集媒体は液体であり、前記NOx貯蔵タンクからの前記捕集媒体をガス状のNOxに変換するNOx変換装置をさらに有し、前記添加装置は、前記NOx変換装置において得られたNOxを添加する。   In another embodiment, the collection medium is a liquid, and further includes a NOx conversion device that converts the collection medium from the NOx storage tank into gaseous NOx, and the addition device includes the NOx. Add the NOx obtained in the converter.

また、さらに他の実施形態では、前記捕集媒体は液体であり、前記NOx捕集装置は、水を含む液体と排気を接触させ、NOxを硝酸類として媒体中に捕集し、捕集媒体を得る。   In still another embodiment, the collection medium is a liquid, and the NOx collection device collects NOx in the medium as a nitric acid by bringing a liquid containing water and exhaust into contact with each other. Get.

また、さらに他の実施形態では、前記添加装置は、NOxを燃焼筒内に添加し、前記添加場状態検出装置は、燃焼筒内の圧力を検出し、前記コントローラは、検出した圧力に応じて、圧力が適切な範囲内にある場合に、NOxを燃焼筒内に添加するように前記添加装置を制御する。   In still another embodiment, the addition device adds NOx into the combustion cylinder, the addition field state detection device detects a pressure in the combustion cylinder, and the controller responds to the detected pressure. When the pressure is within an appropriate range, the adding device is controlled to add NOx into the combustion cylinder.

また、さらに他の実施形態では、前記添加装置は、NOxを燃焼筒の吸気弁近傍の吸気管内に添加し、前記添加場状態検出装置は、前記吸気弁の開閉状態を検出し、前記コントローラは、前記吸気弁が開状態にある場合に、NOxを前記吸気管内に添加するように前記添加装置を制御する。   In still another embodiment, the addition device adds NOx into an intake pipe near the intake valve of the combustion cylinder, the addition field state detection device detects an open / close state of the intake valve, and the controller The addition device is controlled to add NOx into the intake pipe when the intake valve is in an open state.

また、さらに他の実施形態では、前記添加場状態検出装置は、吸気弁の開閉に連動する機械的機構から構成され、前記コントローラは、前記機械的機構に連動してNOxを添加するように前記添加装置を機械的に制御する。   In still another embodiment, the addition field state detection device is configured by a mechanical mechanism that interlocks with opening and closing of the intake valve, and the controller adds NOx in conjunction with the mechanical mechanism. The addition device is mechanically controlled.

また、さらに他の実施形態では、前記添加装置は、NOxを吸気管内であって、吸気弁より上流側に添加し、前記添加場状態検出装置は、前記吸気管内の吸気の流れ状態を検出し、前記コントローラは、検出した吸気の流れ状態に基づいて、前記添加装置によるNOxの添加を制御する。   In still another embodiment, the addition device adds NOx in the intake pipe upstream of the intake valve, and the addition field state detection device detects a flow state of intake air in the intake pipe. The controller controls the addition of NOx by the addition device based on the detected flow state of the intake air.

また、さらに他の実施形態では、排気を吸気管に循環するEGR系を有し、前記添加装置は、NOxを前記EGR系であって、循環ガスを冷却するEGRクーラーより上流側に添加し、前記添加場状態検出装置は、前記EGR系の循環ガスの流れ状態を検出し、前記コントローラは、検出した循環ガスの流れ状態に基づいて、前記添加装置によるNOxの添加を制御する。   In still another embodiment, the EGR system circulates exhaust gas to the intake pipe, and the addition device adds NOx to the upstream side of the EGR cooler that cools the circulating gas in the EGR system, The addition field state detection device detects a flow state of the circulating gas of the EGR system, and the controller controls addition of NOx by the addition device based on the detected flow state of the circulation gas.

また、さらに他の実施形態では、排気を吸気管に循環するEGR系を有し、
(i)前記添加装置は、NOxを燃焼筒内に添加し、前記添加場状態検出装置は、燃焼筒内の圧力を検出し、前記コントローラは、検出した圧力に応じて、圧力が適切な範囲内にある場合に、NOxを燃焼筒内に添加するように前記添加装置を制御する、モードと、
(ii)前記添加装置は、NOxを燃焼筒の吸気弁近傍の吸気管内に添加し、前記添加場状態検出装置は、前記吸気弁の開閉状態を検出し、前記コントローラは、前記吸気弁が開状態にある場合に、NOxを前記吸気管内に添加するように前記添加装置を制御する、モードと、
(iii)前記添加装置は、NOxを燃焼筒への吸気管内であって、吸気弁より上流側に添加し、前記添加場状態検出装置は、前記吸気管内の吸気の流れ状態を検出し、前記コントローラは、検出した吸気の流れ状態に基づいて、前記添加装置によるNOxの添加を制御する、モードと、
(iv)前記添加装置は、NOxを前記EGR系であって、循環ガスを冷却するEGRクーラーより上流側に添加し、前記添加場状態検出装置は、前記EGR系の循環ガスの流れ状態を検出し、前記コントローラは、検出した循環ガスの流れ状態に基づいて、前記添加装置によるNOxの添加を制御する、モードと、
の中のいずれかを選択する。
In still another embodiment, an EGR system that circulates exhaust gas to the intake pipe is provided.
(I) The addition device adds NOx into the combustion cylinder, the addition field state detection device detects the pressure in the combustion cylinder, and the controller detects the pressure within an appropriate range according to the detected pressure. A mode for controlling the addition device to add NOx into the combustion cylinder when in
(Ii) The addition device adds NOx into the intake pipe near the intake valve of the combustion cylinder, the addition field state detection device detects the open / closed state of the intake valve, and the controller opens the intake valve. A mode for controlling the addition device to add NOx into the intake pipe when in a state;
(Iii) The addition device adds NOx in the intake pipe to the combustion cylinder and upstream of the intake valve, and the addition field state detection device detects a flow state of intake air in the intake pipe, The controller controls the addition of NOx by the addition device based on the detected flow state of the intake air; and
(Iv) The addition device adds NOx to the upstream side of the EGR cooler that cools the circulating gas in the EGR system, and the addition field state detection device detects the flow state of the circulating gas in the EGR system. The controller controls the addition of NOx by the addition device based on the detected flow state of the circulating gas; and
Select one of the following.

このように、本発明によれば、NOxをエンジンに供給して、NOxを処理することができる。   Thus, according to the present invention, NOx can be supplied to the engine to process NOx.

実施形態の構成(筒内添加)を示す図である。It is a figure which shows the structure (in-cylinder addition) of embodiment. 実施形態の構成(筒内添加)の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the structure (in-cylinder addition) of embodiment. 実施形態のNOx添加の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of NOx addition of embodiment. 実施形態の処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process of embodiment. 実施形態の構成(吸気弁近傍添加)を示す図である。It is a figure which shows the structure (intake valve vicinity addition) of embodiment. 吸気弁との連動のための構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example for interlocking | linkage with an intake valve. 吸気弁との連動のための構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a structure for the interlocking | linkage with an intake valve. 吸気弁との連動のための構成のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of the structure for interlocking | linkage with an intake valve. 実施形態の構成(吸気管内添加)を示す図である。It is a figure which shows the structure (intake pipe addition) of embodiment. 実施形態の構成(EGR管内添加)を示す図である。It is a figure which shows the structure (EGR pipe addition) of embodiment. 実施形態の構成(4添加場所添加)を示す図である。It is a figure which shows the structure (4 addition place addition) of embodiment. 4添加場所の優先順位を示す図である。It is a figure which shows the priority of 4 addition place. 4添加場所の添加処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the addition process of 4 addition places. 基本構成を示す図である。It is a figure which shows a basic composition.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described herein.

「装置の全体構成」
図1は、実施形態の構成を示す図である。内燃機関であるエンジン10は、例えばディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジンでもよい。図においては、燃料供給機構について記載を省略してあるが、燃料はエンジンの気筒(筒)10a内に直接、または吸気に対し噴射され、適切な燃焼が気筒10a内で行われるよう燃料および空気の供給が制御される。
"Overall configuration of the device"
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the embodiment. The engine 10 that is an internal combustion engine is, for example, a diesel engine, but may be a gasoline engine. In the figure, description of the fuel supply mechanism is omitted, but the fuel and the air are injected so that the fuel is injected directly into the cylinder (cylinder) 10a of the engine or to the intake air, and proper combustion is performed in the cylinder 10a. Is controlled.

エンジン10の気筒10aには、吸気弁(図示省略)が設けられ、この吸気弁を介し、吸気管16が接続されている。吸気管16の先端にはエアフィルタ15が取り付けられており、ここでフィルタリングされた空気がターボチャージャ14、インタークーラー18、吸気弁90を介し、エンジン10の気筒(筒)10a内に供給される。ターボチャージャ14は、排気によって吸気量を増加させ、インタークーラー18は吸気を冷却して、吸気量を増加させる。   The cylinder 10a of the engine 10 is provided with an intake valve (not shown), and an intake pipe 16 is connected through the intake valve. An air filter 15 is attached to the tip of the intake pipe 16, and the air filtered here is supplied into the cylinder (cylinder) 10 a of the engine 10 through the turbocharger 14, the intercooler 18, and the intake valve 90. The turbocharger 14 increases the intake amount by exhaust, and the intercooler 18 cools the intake air to increase the intake amount.

エンジン10の気筒10aには、排気弁(図示省略)が設けられ、この排気弁を介し、排気管12が接続されている。排気管12は、ターボチャージャ14を介し、NOx捕集装置20が接続されており、ここでNOxが除去された後、排気ガスが放出される。他の有害排出物を除去する必要があれば、対応した処理装置を設けるとよい。   The cylinder 10a of the engine 10 is provided with an exhaust valve (not shown), and an exhaust pipe 12 is connected through the exhaust valve. The exhaust pipe 12 is connected to a NOx collection device 20 via a turbocharger 14. After NOx is removed here, exhaust gas is released. If it is necessary to remove other harmful emissions, a corresponding treatment device may be provided.

また、排気管12の排気弁とターボチャージャ14の間と、吸気管16の吸気弁とインタークーラー18の間には、中間部にEGRクーラー30が配置されたEGR(排ガス循環)管28が配置され、これによって排気の一部を吸気側に返送できるようになっている。なお、EGR管28には、排気循環のタイミング、量などを制御するためにEGR弁29が設けられている。   Further, an EGR (exhaust gas circulation) pipe 28 in which an EGR cooler 30 is arranged in the middle is arranged between the exhaust valve of the exhaust pipe 12 and the turbocharger 14 and between the intake valve of the intake pipe 16 and the intercooler 18. Thus, a part of the exhaust can be returned to the intake side. The EGR pipe 28 is provided with an EGR valve 29 for controlling the timing and amount of exhaust gas circulation.

ここで、NOx捕集装置20における、NOxを捕集するための捕集媒体としては、液体が好ましく、特に水を含む液体が好ましいが、気体でもよい。本実施形態においては、NOx捕集装置20は、排気に対し、捕集媒体(捕集液)として水を散布、もしくは透過膜を介して、排ガスと捕集液を気液接触させて、排ガス中のNOxを硝酸類として捕集するものである。なお、NOxとは、例えばNO(一酸化窒素)、NO(二酸化窒素)であるが、NO(亜鉛化窒素)、N(五酸化二窒素)、N、N、HNO、NO、HNO等も含まれる。 Here, the collection medium for collecting NOx in the NOx collection apparatus 20 is preferably a liquid, particularly a liquid containing water, but may be a gas. In the present embodiment, the NOx collection device 20 sprays water as a collection medium (collection liquid) on exhaust gas, or makes the exhaust gas and the collection liquid come into gas-liquid contact via a permeable membrane, thereby NOx inside is collected as nitric acid. Note that NOx is, for example, NO (nitrogen monoxide) or NO 2 (nitrogen dioxide), but N 2 O (zinc nitride), N 2 O 5 (dinitrogen pentoxide), N 2 O 3 , N 2 O 4 , HNO 3 , NO 3 , HNO 2 and the like are also included.

そして、捕集液は、NOx貯蔵槽24に貯蔵される。NOx捕集装置20は、内部に気液接触用充填材(例えば、ハニーコーム、モノリス多孔材、ラヒシリングのような、接触面積、空隙率が大きなもの)が充填され、その上方から捕集液を拡散噴射し、排ガスと交流接触するようなスクラバー形式のものが採用されるが、排ガスの流れは上向流でも水平方向でもよく、充填材を充填しなくてもよい。また、ガス透過膜を介し、排ガス(特にNOx)を捕集液中に拡散する膜型気液接触装置でもよい。さらに、上述したようにNOxを捕集するのには水が好適であるが、NOxを捕集できればアルコールなどでもよい。通常は、水または無機塩の水溶液が用いられ、これによってNOxが効果的に捕集され、捕集液は硝酸または硝酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩の水溶液である。   The collected liquid is stored in the NOx storage tank 24. The NOx collection device 20 is filled with a filler for gas-liquid contact (for example, a honey comb, a monolith porous material, a material having a large contact area, such as a lasing ring), and the collected liquid is collected from above. A scrubber type that diffuses and jets and makes alternating current contact with the exhaust gas is adopted, but the flow of the exhaust gas may be in an upward flow or a horizontal direction, and may not be filled with a filler. Alternatively, a membrane-type gas-liquid contact device that diffuses exhaust gas (particularly NOx) into the collected liquid through a gas permeable membrane may be used. Further, as described above, water is suitable for collecting NOx, but alcohol may be used as long as NOx can be collected. Usually, water or an aqueous solution of an inorganic salt is used, whereby NOx is effectively collected, and the collected solution is an aqueous solution of nitric acid or an alkali metal salt, alkaline earth metal salt or ammonium salt of nitric acid.

NOx貯蔵槽24には、NOxセンサ32が設けられ、捕集液におけるNOx濃度が計測される。このNOxセンサ32としては、硝酸センサなどが用いられるが、適切な検量線などが得られればpHメータなどでもよい。捕集液中のNOx濃度が低いと、捕集液(またはガス化したNOx)が気筒10a内に入ったときに雰囲気のNOx濃度を十分に高めることができず、NOxを低減できない。そこで、NOxセンサ32の検出値に基づいて、捕集液のNOx濃度を検出する。   The NOx storage tank 24 is provided with a NOx sensor 32, and the NOx concentration in the collected liquid is measured. As the NOx sensor 32, a nitric acid sensor or the like is used, but a pH meter or the like may be used as long as an appropriate calibration curve is obtained. If the NOx concentration in the collected liquid is low, the NOx concentration in the atmosphere cannot be sufficiently increased when the collected liquid (or gasified NOx) enters the cylinder 10a, and NOx cannot be reduced. Therefore, based on the detection value of the NOx sensor 32, the NOx concentration of the collected liquid is detected.

また、NOx貯蔵槽24には、循環ポンプ26が設けられ、槽内の捕集液がNOx捕集装置20に循環される。なお、NOx捕集装置20からの捕集液は重力でNOx貯蔵槽24に輸送されることが好ましい。   Further, the NOx storage tank 24 is provided with a circulation pump 26, and the collection liquid in the tank is circulated to the NOx collection device 20. The collected liquid from the NOx collection device 20 is preferably transported to the NOx storage tank 24 by gravity.

NOx貯蔵槽24には、NOx供給ポンプ38が接続されており、このNOx供給ポンプ38には、NOx供給管36が接続されている。そして、捕集されたNOxは、エンジンの気筒10aに供給される。   A NOx supply pump 38 is connected to the NOx storage tank 24, and a NOx supply pipe 36 is connected to the NOx supply pump 38. The collected NOx is supplied to the cylinder 10a of the engine.

ここで、エンジン10の気筒内では、燃料が空気中の酸素を利用して燃焼し、炭酸ガスが生成されるが、高熱の状態でNOxも生成される。しかし、このNOxの反応は、Zeldovich機構(NO平衡反応)であり(N+O⇔NO+N,O+N⇔NO+O,N+OH⇔NO+H)、吸気におけるNOxが多ければ、生成されるNOxが減少する。そして、各種実験の結果、条件を選べば、エンジン10の気筒10a内に供給されるNOxに対し、燃焼後の排気中のNOxの量を減少できることがわかった。 Here, in the cylinder of the engine 10, the fuel burns using oxygen in the air and carbon dioxide gas is generated, but NOx is also generated in a high heat state. However, this NOx reaction is a Zeldovich mechanism (NO equilibrium reaction) (N 2 + O⇔NO + N, O 2 + N⇔NO + O, N + OH⇔NO + H). As a result of various experiments, it has been found that the amount of NOx in the exhaust gas after combustion can be reduced with respect to NOx supplied into the cylinder 10a of the engine 10 if conditions are selected.

そこで、本実施形態では、コントローラであるECU42がNOxを気筒10a内に添加するタイミングを制御する。これによって、エンジン10において、上述したようなNOxが減少する条件が維持され、NOxの排出をほぼ0にして、エンジン10の運転を可能にする。   Therefore, in the present embodiment, the ECU 42 as a controller controls the timing at which NOx is added into the cylinder 10a. As a result, in the engine 10, the above-described conditions for reducing NOx are maintained, and NOx emission is reduced to almost zero, thereby enabling the operation of the engine 10.

ここで、本実施形態で、NOxの排出を0にするためには、下記の浄化率が0%より大きいことが必要である。
浄化率={(NOx供給量−NOx排出量)/(NOx供給量)}×100(%)
Here, in this embodiment, in order to reduce NOx emission to 0, it is necessary that the following purification rate is greater than 0%.
Purification rate = {(NOx supply amount−NOx discharge amount) / (NOx supply amount)} × 100 (%)

上記式の通り、浄化率とは、NOx供給量からNOx排出量を引いた差をNOx供給量で除した値である。ここで、NOx供給量とは、エンジン10に供給されるNOxの量である。NOx排出量とは、NOxが供給されたときのサイクルの燃焼によりエンジン10が排出するNOxの排出量である。   As described above, the purification rate is a value obtained by dividing the difference obtained by subtracting the NOx discharge amount from the NOx supply amount by the NOx supply amount. Here, the NOx supply amount is the amount of NOx supplied to the engine 10. The NOx emission amount is the NOx emission amount that the engine 10 exhausts due to the combustion of the cycle when NOx is supplied.

エンジン出力トルク、エンジン回転数などのエンジン10の運転条件と、そのときのNOxの供給量および排出量とから、浄化率を予め調べ、これをマップとして記憶しておくことによって、ECU42がその時のエンジン10の運転条件から、吸気のNOx濃度をいくらにすることで浄化が行えるかを判断し、NOxのエンジン10への供給を制御する。   From the operating conditions of the engine 10 such as the engine output torque and the engine speed and the supply amount and discharge amount of NOx at that time, the purification rate is examined in advance and stored as a map so that the ECU 42 Based on the operating conditions of the engine 10, it is determined how much the NOx concentration in the intake air can be purified, and the supply of NOx to the engine 10 is controlled.

なお、ECU42は、アクセル踏み込み量、エンジン回転数などからエンジン10の燃料噴射やその他の動作を制御するものであり、それに加えて、捕集液の制御も行う。エンジン状態検出器34は、エンジン出力トルク、エンジン回転数などを検出し、ECU42に検出信号を供給する。各種機器の実際の動作制御については、ECU42からの信号を調節器が受け、調節器が各種機器の動作を制御するが、この調節器については記載を省略する。   The ECU 42 controls fuel injection and other operations of the engine 10 from the accelerator depression amount, the engine speed, and the like, and also controls the collected liquid. The engine state detector 34 detects engine output torque, engine speed, etc., and supplies a detection signal to the ECU 42. As for the actual operation control of various devices, the controller receives a signal from the ECU 42, and the controller controls the operation of the various devices. However, the description of this controller is omitted.

「気筒内添加」
ここで、図1に示す例では、NOx供給管36は、添加弁40を介し、気筒10a内に捕集液を供給する供給ノズルに接続されている。従って、NOx供給ポンプ38を駆動した状態で、添加弁40を開くことで、NOx貯蔵槽24内の捕集液が気筒10a内に供給される。この捕集液を気筒10a内に供給するタイミングおよび量は、コントローラであるECU42が制御する。
"In-cylinder addition"
Here, in the example shown in FIG. 1, the NOx supply pipe 36 is connected to a supply nozzle that supplies the collected liquid into the cylinder 10 a via the addition valve 40. Accordingly, by opening the addition valve 40 while the NOx supply pump 38 is driven, the collected liquid in the NOx storage tank 24 is supplied into the cylinder 10a. The timing and amount of supplying the collected liquid into the cylinder 10a are controlled by the ECU 42 as a controller.

また、捕集液の添加タイミングが悪いと、捕集液が吸排気管やEGR管内に侵入し、そこに止まり、吸気管やEGR管の腐食が進みやすい。そこで、このような事態を防止する必要もある。   Further, if the collection timing of the collected liquid is poor, the collected liquid enters the intake / exhaust pipe and the EGR pipe, stops there, and the corrosion of the intake pipe and the EGR pipe easily proceeds. Therefore, it is necessary to prevent such a situation.

本実施形態において、捕集液は、気筒10a内に直接添加される。ディーゼルエンジンの場合、捕集液は気筒10aにおける圧縮工程の燃料噴射と同時あるいは着火後に噴射する。これによって、燃焼時におけるNOx濃度を所望のものに設定でき、また捕集液はすぐに気化するので気筒10aに液状で付着することを防止できる。なお、ガソリンエンジンでは、点火直後または着火直後のタイミングが好適である。このようなタイミングで、捕集液を添加することで、捕集液が添加直後に気化し、シリンダなどに付着することがなく、また燃料燃焼時に吸気と同様にして気筒10a内にNOxとして存在できる。   In the present embodiment, the collected liquid is added directly into the cylinder 10a. In the case of a diesel engine, the collected liquid is injected simultaneously with the fuel injection in the compression process in the cylinder 10a or after ignition. As a result, the NOx concentration during combustion can be set to a desired value, and since the collected liquid is immediately vaporized, it is possible to prevent the liquid from adhering to the cylinder 10a. In a gasoline engine, the timing immediately after ignition or immediately after ignition is suitable. By adding the collected liquid at such timing, the collected liquid is vaporized immediately after the addition and does not adhere to the cylinder or the like, and also exists as NOx in the cylinder 10a in the same manner as the intake air during fuel combustion. it can.

図2には、本実施形態における変形例が示してあり、この例では、NOx変換装置56と、NOx(ガス)貯蔵槽58を有している。また、図3には、この構成における捕集液の供給系のみを示してある。   FIG. 2 shows a modification of the present embodiment. In this example, a NOx conversion device 56 and a NOx (gas) storage tank 58 are provided. FIG. 3 shows only the collection liquid supply system in this configuration.

このように、NOx貯蔵槽24内の例えば硝酸類を含む捕集液はNOx供給ポンプ38によって、NOx変換装置に供給され、生成されたガス状のNOxがNOx(ガス)貯蔵槽58に一旦貯蔵され加圧された後、添加弁40を介し、気筒10a内に添加される。この添加のタイミングは、ECU42によって制御される。   In this way, the collected liquid containing, for example, nitric acid in the NOx storage tank 24 is supplied to the NOx conversion device by the NOx supply pump 38, and the generated gaseous NOx is temporarily stored in the NOx (gas) storage tank 58. After being pressurized, it is added into the cylinder 10a through the addition valve 40. The timing of this addition is controlled by the ECU 42.

NOx変換装置56は、例えば熱処理によって、硝酸類をNOxガスに変換する。この際、白金などの硝酸分解触媒を利用することが好適である。硝酸類の熱分解のためには、数100°C(200〜500°C程度)に加熱することが好適であり、このためにエンジンの排熱を利用することが好適である。また、変換後のNOxガスにおけるNOx濃度は高い方がよい。そこで、NOxセンサ32により検出したNOx濃度が所定値以上の場合に、NOx変換装置56に捕集液を送るとよい。   The NOx conversion device 56 converts nitric acid into NOx gas, for example, by heat treatment. At this time, it is preferable to use a nitrate decomposition catalyst such as platinum. For thermal decomposition of nitric acids, it is preferable to heat to several hundred degrees C (about 200 to 500 degrees C), and for this purpose, it is preferable to use exhaust heat of the engine. Moreover, the higher the NOx concentration in the converted NOx gas, the better. Therefore, when the NOx concentration detected by the NOx sensor 32 is equal to or higher than a predetermined value, the collected liquid may be sent to the NOx conversion device 56.

NOx変換装置56からのNOxガスは、NOx(ガス)貯蔵槽58内に貯蔵され、圧力が上昇する。NOx(ガス)貯蔵槽58には、その内部圧力を検出する圧力センサ94が設けられており、気筒10aには、気筒内の圧力を計測する圧力センサ96が添加場状態検出装置として設けられている。ECU42は、これら圧力センサ94,96の検出値に基づいて、気筒10a内の圧力が、NOx(ガス)貯蔵槽58内で加圧されたNOxの圧力よりも低い場合には気筒10a内への添加が可能と判断され、かつエンジン10の動作を制御しているECU42からの信号で運転状態がNOxを十分に浄化できる状態と判断された場合に、気筒10a内に添加される。   The NOx gas from the NOx conversion device 56 is stored in the NOx (gas) storage tank 58, and the pressure rises. The NOx (gas) storage tank 58 is provided with a pressure sensor 94 for detecting its internal pressure, and the cylinder 10a is provided with a pressure sensor 96 for measuring the pressure in the cylinder as an addition field state detection device. Yes. Based on the detected values of the pressure sensors 94 and 96, the ECU 42 applies the pressure into the cylinder 10a when the pressure in the cylinder 10a is lower than the pressure of NOx pressurized in the NOx (gas) storage tank 58. When it is determined that the addition is possible, and when it is determined that the operating state can sufficiently purify NOx by a signal from the ECU 42 that controls the operation of the engine 10, the addition is made into the cylinder 10a.

上述したように、ディーゼル機関の場合は、燃料噴射と同時もしくは着火後に、ガソリン機関の場合は火花添加され着火後に添加されるのが望ましい。これらのタイミングは噴射・着火時期の制御信号よりコントロールされる。   As described above, in the case of a diesel engine, it is desirable to add sparks at the same time as fuel injection or after ignition. These timings are controlled by the injection / ignition timing control signals.

なお、エンジン10の回転数、出力トルクに応じて、燃焼によってNOxが減少するか否かも変化するため、これも考慮する。   In addition, since it changes also whether NOx reduces by combustion according to the rotation speed and output torque of the engine 10, this is also considered.

ここで、図4には、図2,3の構成におけるECU42による、捕集液添加制御のフローチャートを示す。   Here, in FIG. 4, the flowchart of the collection liquid addition control by ECU42 in the structure of FIG.2, 3 is shown.

まず、NOxセンサ32により捕集液中のNOx濃度を計測し(S11)、計測したNOx濃度を設定値と比較する(S12)。なお、添加されるNOx量としては、2.5l/min以上が望ましい。   First, the NOx concentration in the collected liquid is measured by the NOx sensor 32 (S11), and the measured NOx concentration is compared with a set value (S12). The amount of NOx added is preferably 2.5 l / min or more.

NOx濃度が所定値以上であれば、エンジン10の回転数、出力トルク(これらは車両において常に把握している)を取り込み(S13)、エンジン10の運転状態から、NOxが浄化できる運転状態かを判定する(S14)。浄化できる状態であれば、NOx供給ポンプ38を作動させ捕集液をNOx変換装置56に添加する(S15)。   If the NOx concentration is equal to or higher than a predetermined value, the engine speed and output torque (these are always grasped in the vehicle) are taken in (S13), and whether the engine 10 is in an operation state in which NOx can be purified from the operation state. Determine (S14). If it can be purified, the NOx supply pump 38 is operated to add the collected liquid to the NOx converter 56 (S15).

気筒10a内圧力と、NOx(ガス)貯蔵槽58内圧力(噴射圧)を比較し(S16)、噴射圧の方が高い場合には、燃焼時期のタイミングに合わせ、噴射弁をオンして、NOxガスを気筒10a内に添加する(S17)。   The internal pressure of the cylinder 10a and the internal pressure (injection pressure) of the NOx (gas) storage tank 58 are compared (S16). If the injection pressure is higher, the injection valve is turned on in accordance with the timing of the combustion timing, NOx gas is added into the cylinder 10a (S17).

なお、S12で設定値以下、S14で浄化できない、S16で噴射圧の方が低い場合には、NOxの添加は行わず処理を終了する。   Note that if the injection pressure is lower than the set value in S12, cannot be purified in S14, and the injection pressure is lower in S16, the process ends without adding NOx.

このように、NOxの浄化が行える場合であって、添加に問題がないタイミングで、NOxを気筒10aに添加するため、確実なNOxの処理が行える。また、本実施形態では、NOxガスを添加するため、気筒への悪影響が少ない。   Thus, NOx can be purified, and NOx is added to the cylinder 10a at a timing at which there is no problem with the addition, so that reliable NOx processing can be performed. In the present embodiment, since NOx gas is added, there is little adverse effect on the cylinder.

「吸気弁近傍の吸気管内添加」
図5には、気筒10aの吸気弁60近傍の吸気管16にNOxを添加する例を示してある。このように、吸気弁60の開閉を検出する弁開閉検出装置80により、対応する吸気弁60の開閉状態を検出し、吸気弁60が開の状態で、添加弁40を開き、NOxを添加する。この例では、NOx変換装置56、NOx(ガス)貯蔵槽58を有しており、ガス状のNOxが添加されるが、これに限らず液状のNOx(硝酸類)を直接添加してもよい。
"Addition to the intake pipe near the intake valve"
FIG. 5 shows an example in which NOx is added to the intake pipe 16 near the intake valve 60 of the cylinder 10a. Thus, the valve opening / closing detection device 80 that detects the opening / closing of the intake valve 60 detects the opening / closing state of the corresponding intake valve 60, and when the intake valve 60 is open, the addition valve 40 is opened and NOx is added. . In this example, a NOx conversion device 56 and a NOx (gas) storage tank 58 are provided, and gaseous NOx is added, but not limited to this, liquid NOx (nitric acid) may be added directly. .

ここで、この実施形態では、吸気管にNOxを添加するが、吸気弁60が閉じているタイミングでNOxを添加すると、吸気管16やEGR管28に悪影響を及ぼす可能性がある。特に、液状のNOxを添加する場合には、悪影響が大きい。そこで、本実施形態では、弁開閉検出装置80によって吸気弁60が開の状態であることを検出して、NOx添加のタイミングを調整する。   Here, in this embodiment, NOx is added to the intake pipe. However, if NOx is added when the intake valve 60 is closed, the intake pipe 16 and the EGR pipe 28 may be adversely affected. In particular, when liquid NOx is added, the adverse effect is large. Therefore, in the present embodiment, the valve opening / closing detection device 80 detects that the intake valve 60 is in an open state, and adjusts the NOx addition timing.

図6には、吸気弁60の開閉と、添加弁の開閉を機械的に連動させる構成例が示されている。吸気弁60は、カム62の回転によって吸気弁60の上部バー60aが上下して開閉する。図には、カム62によって、吸気弁が押し下げられて開になっている状態が示してある。吸気弁60の上部バー60aには一対のバーをジョイント64aで連結し下方が開いている逆V字状の連動機構64が接続されている。そして、連動機構64の上部バーの一端が吸気弁60のバー60aに回動自在に固定されており、その上部バーの中間部分がピンで位置が固定され、ここが支点になっている。そこで、吸気弁60が上方に移動すると、連動機構64のジョイント64aが下方に移動する。連動機構64の下方バーの先端は、添加弁68に接続されており、連動機構64の下方バーが下方に移動することによって添加弁68が開となる。添加弁68には、NOx供給管70が接続されているため、添加弁68が開となることによって、吸気管16内にNOxガスが添加される。   FIG. 6 shows a configuration example in which opening / closing of the intake valve 60 and opening / closing of the addition valve are mechanically linked. The intake valve 60 is opened and closed by the upper bar 60 a of the intake valve 60 being moved up and down by the rotation of the cam 62. In the figure, the intake valve is pushed down by the cam 62 and opened. The upper bar 60a of the intake valve 60 is connected to an inverted V-shaped interlocking mechanism 64 in which a pair of bars are connected by a joint 64a and opened downward. One end of the upper bar of the interlocking mechanism 64 is rotatably fixed to the bar 60a of the intake valve 60, and the middle part of the upper bar is fixed with a pin, which serves as a fulcrum. Therefore, when the intake valve 60 moves upward, the joint 64a of the interlocking mechanism 64 moves downward. The tip of the lower bar of the interlocking mechanism 64 is connected to the addition valve 68, and the addition valve 68 is opened when the lower bar of the interlocking mechanism 64 moves downward. Since the NOx supply pipe 70 is connected to the addition valve 68, NOx gas is added into the intake pipe 16 when the addition valve 68 is opened.

このように、図6の例では、吸気弁60と、添加弁68が機械的に接続されており、吸気弁60の開動作と、添加弁68の開動作が連動されている。従って、吸気弁60の開動作を検出して、添加弁68を開制御すること、機械的機構を用いて自動的に行うことができる。   Thus, in the example of FIG. 6, the intake valve 60 and the addition valve 68 are mechanically connected, and the opening operation of the intake valve 60 and the opening operation of the addition valve 68 are interlocked. Therefore, the opening operation of the intake valve 60 can be detected and the addition valve 68 can be controlled to open automatically using a mechanical mechanism.

図7には、添加弁68の開閉についての他の構成例が示してある。この例では、吸気弁60を駆動するカム62の回転を回転位置計測装置72により計測する。そして、この回転位置計測装置72の検出結果に基づいて吸気弁60の開を検出し、噴射制御装置74が添加弁を制御する。この構成によっても、吸気弁60の開に応じてNOxを吸気管16内の吸気弁60の近傍に供給することができる。   FIG. 7 shows another configuration example for opening and closing the addition valve 68. In this example, the rotation position measuring device 72 measures the rotation of the cam 62 that drives the intake valve 60. The opening of the intake valve 60 is detected based on the detection result of the rotational position measuring device 72, and the injection control device 74 controls the addition valve. Also with this configuration, NOx can be supplied to the vicinity of the intake valve 60 in the intake pipe 16 in accordance with the opening of the intake valve 60.

図8には、添加弁68の開閉についてのさらに他の構成例が示してある。この例では、吸気弁の動きを弁開閉検出装置80によって検出する。この弁開閉検出装置80は、吸気弁60のバーに取り付けられた永久磁石80aと、この永久磁石80aの周囲に配置されたコイル80bを有し、永久磁石80aの動き(吸気弁60の開)をコイル80bに流れる電流として検知する。開閉検出装置80には、噴射制御装置82が接続されており、噴射制御装置82が吸気弁60の開状態において、添加弁68を開として、NOxの添加を制御する。   FIG. 8 shows still another configuration example for opening and closing the addition valve 68. In this example, the movement of the intake valve is detected by the valve opening / closing detection device 80. The valve opening / closing detection device 80 includes a permanent magnet 80a attached to the bar of the intake valve 60 and a coil 80b disposed around the permanent magnet 80a, and the movement of the permanent magnet 80a (opening of the intake valve 60). Is detected as a current flowing through the coil 80b. An injection control device 82 is connected to the open / close detection device 80, and the injection control device 82 controls the addition of NOx by opening the addition valve 68 when the intake valve 60 is open.

このように、吸気弁60近傍の吸気管16内にNOxを添加する場合には、吸気弁60が開状態であることが条件となる。さらに、液状のNOxを添加する場合には、吸気弁60近傍の温度が所定以上であることが好適である。すなわち、液状のNOxが吸気管16や吸気弁60に付着することを防止できる。   Thus, when adding NOx into the intake pipe 16 in the vicinity of the intake valve 60, the condition is that the intake valve 60 is open. Furthermore, when liquid NOx is added, it is preferable that the temperature in the vicinity of the intake valve 60 is equal to or higher than a predetermined value. That is, liquid NOx can be prevented from adhering to the intake pipe 16 and the intake valve 60.

「インタークーラー手前の吸気管内添加」
図9には、吸気管16のインタークーラー18の上流側にNOxを添加する構成を示している。ターボチャージャ14の下流側でインタークーラー18の上流側の吸気管16内の吸気状態を添加場状態検出装置98によって検出し、この状態に応じてECU42が添加弁40の開閉を制御する。すなわち、インタークーラー18の上流側のNOxの添加場における、吸気管16内の吸気流速などを検出し、NOxの添加の可否を判定する。エンジン10は、通常複数の気筒10aを有しており、各気筒の吸気弁60開放のタイミングはずれている。また、インタークーラー18の上流側では、吸気の流れはある程度平均化されているが、吸気量は出力トルク、エンジン回転数などによって大きく異なる。本実施形態においては、添加場状態検出装置98において検出した吸気流速が所定値以上の場合に、NOxの添加を許可する。もちろん、上述したエンジン10の運転状態から、NOxを添加できる状態であることも考慮する。
"Addition to the intake pipe before the intercooler"
FIG. 9 shows a configuration in which NOx is added to the upstream side of the intercooler 18 of the intake pipe 16. An intake state in the intake pipe 16 on the downstream side of the turbocharger 14 and on the upstream side of the intercooler 18 is detected by the addition field state detection device 98, and the ECU 42 controls the opening and closing of the addition valve 40 in accordance with this state. That is, the intake air flow velocity in the intake pipe 16 in the NOx addition field on the upstream side of the intercooler 18 is detected to determine whether or not NOx can be added. The engine 10 normally has a plurality of cylinders 10a, and the timing of opening the intake valve 60 of each cylinder is shifted. Further, on the upstream side of the intercooler 18, the flow of the intake air is averaged to some extent, but the intake air amount greatly varies depending on the output torque, the engine speed, and the like. In the present embodiment, the addition of NOx is permitted when the intake flow velocity detected by the addition field state detection device 98 is equal to or higher than a predetermined value. Of course, it is also considered that NOx can be added from the operating state of the engine 10 described above.

また、吸気弁60が開であって、EGR弁29が閉であることを条件とすることも好適である。これによって、吸気管16内の流速が所定以上であることが担保される。   It is also preferable that the intake valve 60 is open and the EGR valve 29 is closed. Thereby, it is ensured that the flow velocity in the intake pipe 16 is not less than a predetermined value.

ここで、車両の運転状態が変化している場合、吸気管16内の状態が大きく変化する。この例の場合、添加されたNOxが実際にエンジン10の気筒10a内に到達するまでに所定の時間が掛かる。従って、エンジン10の運転状態から、NOxを添加してよいと判断されても、実際にエンジン10の気筒10a内にNOxが供給される時には状態が変わってしまう場合がある。そこで、定常運転時においてNOxを添加するよう制御することが好適である。さらに、液状のNOxを添加する場合には、吸気弁60近傍の温度が所定以上であることが好適であり、これによって、液状のNOxが吸気管16に付着することを防止できる。   Here, when the driving state of the vehicle changes, the state in the intake pipe 16 changes greatly. In this example, it takes a predetermined time until the added NOx actually reaches the cylinder 10a of the engine 10. Therefore, even if it is determined from the operating state of the engine 10 that NOx may be added, the state may change when NOx is actually supplied into the cylinder 10a of the engine 10. Therefore, it is preferable to control to add NOx during steady operation. Furthermore, when liquid NOx is added, it is preferable that the temperature in the vicinity of the intake valve 60 is equal to or higher than a predetermined value, and thus liquid NOx can be prevented from adhering to the intake pipe 16.

なお、図9では、インタークーラー18の上流側にNOxを添加しているが、吸気弁90とインタークーラー18の間に添加してもかまわない。   In FIG. 9, NOx is added to the upstream side of the intercooler 18, but it may be added between the intake valve 90 and the intercooler 18.

「EGR管内添加」
図10には、NOxをEGR管のEGRクーラー30の上流側に添加する例を示してある。この例では、添加場状態検出装置98において、NOxを添加するEGRクーラー30の上流側の状態を検出し、検出結果に基づいて添加弁40を開閉してNOxの添加を制御する。この場合、上述の吸気管16への添加の場合と同様に、EGR管28内の流速が所定以上である時点で、NOxを添加することが好適である。この例では、上述の吸気管内添加と同様に定常運転であることを条件とすることが好適であり、またEGR弁29が下位であることを条件とするとよい。さらに、液状のNOxを添加する場合には、添加場所の温度が所定以上の場合に限定することも好適である。
"EGR pipe addition"
FIG. 10 shows an example in which NOx is added to the upstream side of the EGR cooler 30 of the EGR pipe. In this example, the addition field state detection device 98 detects the upstream state of the EGR cooler 30 to which NOx is added, and controls the addition of NOx by opening and closing the addition valve 40 based on the detection result. In this case, as in the case of addition to the intake pipe 16 described above, it is preferable to add NOx when the flow rate in the EGR pipe 28 is equal to or higher than a predetermined value. In this example, it is preferable to make it a condition that it is a steady operation like the above-mentioned addition in the intake pipe, and it is good to make it a condition that the EGR valve 29 is in the lower order. Furthermore, when adding liquid NOx, it is also preferable that the temperature is limited to a predetermined temperature or higher.

EGR管28内に流れるガスは、もともとNOxを含んでおり、これにNOxを添加することで、NOx濃度をより高くできる。エンジン10の気筒10aに供給するNOx濃度を高く維持しやすい。そこで、このEGR管28内にNOxを供給することが好ましい。   The gas flowing in the EGR pipe 28 originally contains NOx, and the NOx concentration can be further increased by adding NOx thereto. It is easy to keep the NOx concentration supplied to the cylinder 10a of the engine 10 high. Therefore, it is preferable to supply NOx into the EGR pipe 28.

「添加場所の制御」
図11には、複数の添加場所を用意した例を示す。すなわち、(i)気筒10a内、(ii)吸気弁近傍の吸気管16内、(iii)インタークーラー18の上流側の吸気管16内、(iv)EGRクーラー30の上流側のEGR管内、の4つ添加場所を用意してあり、対応する添加弁40a〜40dの開閉を制御することによって、いずれかの場所を選択して、NOxを添加することができる。
"Control of the location of addition"
FIG. 11 shows an example in which a plurality of addition sites are prepared. That is, (i) in the cylinder 10a, (ii) in the intake pipe 16 near the intake valve, (iii) in the intake pipe 16 on the upstream side of the intercooler 18, and (iv) in the EGR pipe on the upstream side of the EGR cooler 30. One addition location is prepared, and NOx can be added by selecting any location by controlling the opening and closing of the corresponding addition valves 40a to 40d.

そして、添加場状態検出装置98により、4つの添加場所の状態をそれぞれ検出しておき、適切な添加場所に対し、NOxを選択的に添加する。   And the state of four addition places is each detected by the addition place state detection apparatus 98, and NOx is selectively added with respect to an appropriate addition place.

図12には、4つの添加場所の選択について示してある。優先順位として、(1)(iv)EGR管28内の添加、(2)(iii)インタークーラー18の上流側の吸気管16内、(3)(ii)吸気弁近傍の吸気管16内、(4)(i)気筒10a内、という順が採用される。これによって、(1)EGR弁開、添加場所温度所定以上、定常運転の場合にEGR管内、(2)上記(1)以外で、EGR弁閉、吸気弁開、定常運転の場合に吸気管内、(3)上記(1)(2)以外で、吸気弁近傍の温度が所定以上の場合に吸気弁近傍、(4)上記(1)(2)(3)以外の場合に気筒内、にNOxが添加される。   FIG. 12 shows the selection of four addition locations. (1) (iv) Addition in the EGR pipe 28, (2) (iii) In the intake pipe 16 upstream of the intercooler 18, (3) (ii) In the intake pipe 16 near the intake valve, ( 4) The order of (i) in the cylinder 10a is adopted. As a result, (1) EGR valve open, addition place temperature is a predetermined temperature or more, in the EGR pipe in the case of steady operation, (2) Other than the above (1), EGR valve closed, intake valve open, in the intake pipe in the case of steady operation, (3) Other than the above (1) and (2), when the temperature near the intake valve is higher than a predetermined value, near the intake valve; Is added.

図13には、この例の場合の処理のフローチャートが示されている。   FIG. 13 shows a flowchart of processing in this example.

このように、NOx貯蔵槽24内のNOx濃度を計測し(S21)、所定値以上であれば(S22)、エンジン10の運転状態を取り込み(S23)、NOxが浄化できる運転状態かを判定し(S24)、浄化できる状態であれば、添加場状態検出装置98により4箇所の添加場所の状態を検出する(S25)。そして、上述の優先順位に従って、添加場所を決定し(S26)、NOx供給ポンプ38を作動させ、NOxを適切な添加場所に添加する(S27)。なお、NOx変換装置56、NOx貯蔵槽58を経由して、NOxガスを添加場所に添加することも好適である。   In this way, the NOx concentration in the NOx storage tank 24 is measured (S21), and if it is equal to or greater than a predetermined value (S22), the operating state of the engine 10 is taken in (S23), and it is determined whether the operating state can purify NOx. (S24) If the state can be purified, the addition site state detection device 98 detects the states of the four addition sites (S25). Then, according to the above-mentioned priority order, the addition location is determined (S26), the NOx supply pump 38 is operated, and NOx is added to an appropriate addition location (S27). In addition, it is also suitable to add NOx gas to an addition place via the NOx converter 56 and the NOx storage tank 58.

なお、S22で設定値以下、S24で浄化できない場合には、NOxの添加は行わず処理を終了する。   In addition, when it is below setting value in S22 and cannot purify | clean in S24, addition of NOx is not performed but a process is complete | finished.

このように、4つの添加場所を用意し、添加場所の条件に応じて、添加場所を選択することで、NOx添加可能な状態を多くでき、また最適の添加場所を選択して、NOxを添加することができる。   In this way, four addition sites are prepared, and by selecting the addition site according to the conditions of the addition site, it is possible to increase the state where NOx can be added, and the optimum addition site is selected and NOx is added. can do.

1 内燃機関、2 NOx捕集装置、3 NOx貯蔵タンク、4 添加装置、5 添加場状態検出装置、6 コントローラ、10 エンジン、10a 気筒、12 排気管、14 ターボチャージャ、15 エアフィルタ、16 吸気管、18 インタークーラー、20 NOx捕集装置、24 NOx貯蔵槽、26 循環ポンプ、28 EGR管、29 EGR弁、30 EGRクーラー、32 NOxセンサ、36 NOx供給管、38 NOx供給ポンプ、40 添加弁、42 ECU、60 吸気弁、62 カム、64 連動機構、70 NOx供給管、72 回転位置計測装置、74,82 噴射制御装置、80 弁開閉検出装置、56 NOx変換装置、58 NOx貯蔵槽、90 吸気弁、94,96 圧力センサ、98 添加場状態検出装置、   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine, 2 NOx collection device, 3 NOx storage tank, 4 Addition device, 5 Addition field state detection device, 6 Controller, 10 Engine, 10a cylinder, 12 Exhaust pipe, 14 Turbocharger, 15 Air filter, 16 Intake pipe , 18 Intercooler, 20 NOx collection device, 24 NOx storage tank, 26 Circulation pump, 28 EGR pipe, 29 EGR valve, 30 EGR cooler, 32 NOx sensor, 36 NOx supply pipe, 38 NOx supply pump, 40 Addition valve, 42 ECU, 60 intake valve, 62 cam, 64 interlocking mechanism, 70 NOx supply pipe, 72 rotational position measuring device, 74, 82 injection control device, 80 valve open / close detection device, 56 NOx conversion device, 58 NOx storage tank, 90 intake valve 94,96 Pressure sensor, 98 Addition field state detection device,

Claims (10)

内燃機関の排気中のNOxを媒体で捕集してNOxの捕集媒体を得るNOx捕集装置と、
得られた捕集媒体を貯蔵するNOx貯蔵タンクと、
前記NOx貯蔵タンクの捕集媒体に捕集されたNOxを、内燃機関のエンジンの吸気系を経由しまたは直接内燃機関の燃焼筒内に添加する添加装置と、
前記添加装置によりNOxが添加される添加場の状態を検出する添加場状態検出装置と、
検出された添加場の状態に応じて、前記添加装置によるNOxの添加タイミングを制御するコントローラと、
を含む、内燃機関の排気浄化装置。
A NOx collection device for collecting NOx in the exhaust gas of the internal combustion engine with a medium to obtain a NOx collection medium;
A NOx storage tank for storing the obtained collection medium;
An addition device for adding the NOx collected in the collection medium of the NOx storage tank to the combustion cylinder of the internal combustion engine via the intake system of the engine of the internal combustion engine or directly;
An addition field state detection device for detecting the state of the addition field where NOx is added by the addition device;
A controller for controlling the addition timing of NOx by the addition device according to the detected state of the addition field;
An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising:
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記捕集媒体は液体であり、
前記添加装置は、前記捕集媒体をそのまま添加する、内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The collection medium is a liquid;
The addition device is an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, in which the collection medium is added as it is.
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記捕集媒体は液体であり、
前記NOx貯蔵タンクからの前記捕集媒体をガス状のNOxに変換するNOx変換装置をさらに有し、
前記添加装置は、前記NOx変換装置において得られたNOxを添加する、内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The collection medium is a liquid;
A NOx conversion device for converting the collection medium from the NOx storage tank into gaseous NOx;
The addition device is an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, which adds NOx obtained in the NOx conversion device.
請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記捕集媒体は液体であり、
前記NOx捕集装置は、水を含む液体と排気を接触させ、NOxを硝酸類として媒体中に捕集し、捕集媒体を得る、内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The collection medium is a liquid;
The NOx collection device is an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, which contacts a liquid containing water and exhaust gas, collects NOx in a medium as nitric acid, and obtains a collection medium.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記添加装置は、NOxを燃焼筒内に添加し、
前記添加場状態検出装置は、燃焼筒内の圧力を検出し、
前記コントローラは、検出した圧力に応じて、圧力が適切な範囲内にある場合に、NOxを燃焼筒内に添加するように前記添加装置を制御する、
内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The addition device adds NOx into the combustion cylinder,
The addition field state detection device detects the pressure in the combustion cylinder,
The controller controls the addition device to add NOx into the combustion cylinder when the pressure is within an appropriate range according to the detected pressure.
An exhaust purification device for an internal combustion engine.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記添加装置は、NOxを燃焼筒の吸気弁近傍の吸気管内に添加し、
前記添加場状態検出装置は、前記吸気弁の開閉状態を検出し、
前記コントローラは、前記吸気弁が開状態にある場合に、NOxを前記吸気管内に添加するように前記添加装置を制御する、
内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The addition device adds NOx into the intake pipe near the intake valve of the combustion cylinder,
The addition field state detection device detects an open / close state of the intake valve,
The controller controls the addition device to add NOx into the intake pipe when the intake valve is in an open state;
An exhaust purification device for an internal combustion engine.
請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記添加場状態検出装置は、吸気弁の開閉に連動する機械的機構から構成され、
前記コントローラは、前記機械的機構に連動してNOxを添加するように前記添加装置を機械的に制御する、
内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 6,
The addition field state detection device is composed of a mechanical mechanism that interlocks with opening and closing of the intake valve,
The controller mechanically controls the addition device to add NOx in conjunction with the mechanical mechanism;
An exhaust purification device for an internal combustion engine.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記添加装置は、NOxを吸気管内であって、吸気弁より上流側に添加し、
前記添加場状態検出装置は、前記吸気管内の吸気の流れ状態を検出し、
前記コントローラは、検出した吸気の流れ状態に基づいて、前記添加装置によるNOxの添加を制御する、
内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The addition device adds NOx in the intake pipe upstream of the intake valve,
The addition field state detection device detects a flow state of intake air in the intake pipe,
The controller controls addition of NOx by the addition device based on the detected flow state of the intake air;
An exhaust purification device for an internal combustion engine.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
排気を吸気管に循環するEGR系を有し、
前記添加装置は、
NOxを前記EGR系であって、循環ガスを冷却するEGRクーラーより上流側に添加し、
前記添加場状態検出装置は、前記EGR系の循環ガスの流れ状態を検出し、
前記コントローラは、検出した循環ガスの流れ状態に基づいて、前記添加装置によるNOxの添加を制御する、
内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
It has an EGR system that circulates exhaust to the intake pipe,
The addition device comprises:
NOx is added to the EGR system upstream of the EGR cooler that cools the circulating gas,
The addition field state detection device detects a flow state of the circulating gas of the EGR system,
The controller controls addition of NOx by the addition device based on the detected flow state of the circulating gas.
An exhaust purification device for an internal combustion engine.
請求項1〜4に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
排気を吸気管に循環するEGR系を有し、
(i)前記添加装置は、NOxを燃焼筒内に添加し、前記添加場状態検出装置は、燃焼筒内の圧力を検出し、前記コントローラは、検出した圧力に応じて、圧力が適切な範囲内にある場合に、NOxを燃焼筒内に添加するように前記添加装置を制御する、モードと、
(ii)前記添加装置は、NOxを燃焼筒の吸気弁近傍の吸気管内に添加し、前記添加場状態検出装置は、前記吸気弁の開閉状態を検出し、前記コントローラは、前記吸気弁が開状態にある場合に、NOxを前記吸気管内に添加するように前記添加装置を制御する、モードと、
(iii)前記添加装置は、NOxを燃焼筒への吸気管内であって、吸気弁上流側に添加し、前記添加場状態検出装置は、前記吸気管内の吸気の流れ状態を検出し、前記コントローラは、検出した吸気の流れ状態に基づいて、前記添加装置によるNOxの添加を制御する、モードと、
(iv)前記添加装置は、NOxを前記EGR系であって、循環ガスを冷却するEGRクーラーより上流側に添加し、前記添加場状態検出装置は、前記EGR系の循環ガスの流れ状態を検出し、前記コントローラは、検出した循環ガスの流れ状態に基づいて、前記添加装置によるNOxの添加を制御する、モードと、
の中のいずれかを選択する、
内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
It has an EGR system that circulates exhaust to the intake pipe,
(I) The addition device adds NOx into the combustion cylinder, the addition field state detection device detects the pressure in the combustion cylinder, and the controller detects the pressure within an appropriate range according to the detected pressure. A mode for controlling the addition device to add NOx into the combustion cylinder when in
(Ii) The addition device adds NOx into the intake pipe near the intake valve of the combustion cylinder, the addition field state detection device detects the open / closed state of the intake valve, and the controller opens the intake valve. A mode for controlling the addition device to add NOx into the intake pipe when in a state;
(Iii) The addition device adds NOx in the intake pipe to the combustion cylinder and upstream of the intake valve, and the addition field state detection device detects a flow state of intake air in the intake pipe, and the controller Is a mode for controlling the addition of NOx by the addition device based on the detected flow state of the intake air; and
(Iv) The addition device adds NOx to the upstream side of the EGR cooler that cools the circulating gas in the EGR system, and the addition field state detection device detects the flow state of the circulating gas in the EGR system. The controller controls the addition of NOx by the addition device based on the detected flow state of the circulating gas; and
Select one of the
An exhaust purification device for an internal combustion engine.
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