JP3632570B2

JP3632570B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3632570B2
Application number: JP2000201660A
Authority: JP
Inventors: 孝太郎林; 宗一松下; 之弘塚崎; 広樹松岡; 忍石山; 康彦大坪; 尚史曲田; 正明小林; 大介柴田; 秋彦根上; 富久小田; 泰生原田; 智幸小野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2020-07-03
Also published as: JP2002021539A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希薄燃焼可能な内燃機関（以下「希薄燃焼式内燃機関」という。）から排出される排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
希薄燃焼式内燃機関に限らず、内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘの低減手段の一つに排気再循環装置（以下、ＥＧＲと略す）がある。
【０００３】
ＥＧＲは、排気ガスの一部を再度吸気系に戻し、不活性ガスの導入により燃焼室におけるガスの熱容量を増大させ、燃焼室の最高燃焼温度を下げることによってＮＯｘの発生を低減するものである。
【０００４】
また、希薄燃焼式内燃機関から排出される排気ガスのＮＯｘ低減手段として機関排気系に設置され、選択還元型ＮＯｘ触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒などのＮＯｘ吸収剤を包蔵する触媒コンバータがある。
【０００５】
触媒コンバータは、ＥＧＲのようにＮＯｘの発生そのものを抑制する技術ではなく、発生してしまったＮＯｘを大気に放出する前に前記ＮＯｘ吸収剤によりＮＯｘを浄化するものである。
【０００６】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒は、これが酸素過剰の雰囲気下にあるときに炭化水素（ＨＣ）を積極的に添加することでＮＯｘを還元または分解する触媒である。よって、この選択還元型ＮＯｘ触媒でＮＯｘを浄化するためにはＨＣ成分からなる適量の還元剤を必要とする。
【０００７】
選択還元型ＮＯｘ触媒を用いて排気浄化を行う場合、希薄燃焼式内燃機関は元来その通常運転時における排気成分中に含まれているＨＣの量がこれまでのガソリン車に比べて少ない。このため、ＮＯｘ浄化を行うには選択還元型ＮＯｘ触媒にＨＣ成分を供給する必要がある。
【０００８】
一方、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し、流入排気ガスの酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出し、Ｎ_２に還元する触媒である。
【０００９】
この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を希薄燃焼式内燃機関の排気浄化に用いる場合、該内燃機関では通常運転時の排気ガスの空燃比がリーンであるため、排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ触媒が吸収することとなる。しかしながら、リーン空燃比の排気ガスをＮＯｘ触媒に供給し続けると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和に達し、それ以上ＮＯｘを吸収できなくなってＮＯｘがリークしてしまうことになる。
【００１０】
そこで、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒では、ＮＯｘ吸収能力が飽和する前に所定のタイミングで流入排気ガスの空燃比をリッチにすることによって酸素濃度を極度に低下させるとともに還元剤を供給し、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを放出してＮ_２に還元し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させる必要がある。
【００１１】
ＮＯｘ吸収剤でＮＯｘを浄化するためには、排気ガスの空燃比をリッチにするとともに連続的にあるいは間欠的に排気ガス中に還元剤を添加する必要がある。そして、内燃機関が排出する排気ガスのＮＯｘ低減をより実効あるものとするために、例えば特開平６−７４０２２号公報開示の技術のように、ＥＧＲとＮＯｘ吸収剤を組み合わせる場合もある。
【００１２】
前記公報には、４気筒エンジンを例示しており、この４気筒エンジンの３気筒の排気ポートに接続されるエキゾーストマニホルドの３本の岐管に排気還流通路（以下「ＥＧＲ管」という。）を接続し、この３本の岐管から排気ガスの一部を吸い込んでＥＧＲ管を介して吸気管に戻している。
【００１３】
また、残りの一気筒の排気ポートには還元剤添加ノズルを取り付けてある。そして、この還元剤添加ノズルから排気ガス中に機関燃料（還元剤）を導入することで排気管下流に備えたＮＯｘ吸収剤に還元剤を添加するようにしている。
【００１４】
還元剤添加ノズルを備えた気筒をＥＧＲ管に連なる前記３つの気筒からなる気筒群と区分したのは、還元剤添加ノズルから導入された還元剤がＥＧＲ管を介して吸気系に取り込まれないようにするためである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報記載の技術では、ＥＧＲ管を３本（複数）の岐管に接続しており、これらの管は通常溶接によってＥＧＲ管に接続する。しかし、ＥＧＲ管に複数の岐管を溶接するとその作業が面倒であるばかりか溶接の善し悪しの程度によってはガス漏れを生じるといった不具合を生じることも考えられる。
【００１６】
また、ＥＧＲ管と接続する岐管が多いと、ＥＧＲガスの流れに対する排気脈動の影響を無視できず、ＥＧＲガスの流量制御が難しくなる。
一方、ＥＧＲ管を介した再循環ガスの循環割合（以下「ＥＧＲ率」という。）は、車輌に搭載してあるコンピュータ、すなわちエンジンの制御装置である電子制御ユニット（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：ＥＣＵ、以下「ＥＣＵ」と称する。）に記憶してあるエンジン回転数−負荷マップからエンジンの運転状態にあった適量が求められるようになっている。
【００１７】
したがって、ＥＧＲ率の高い運転状態で内燃機関が作動している時に還元剤が供給されてしまうと、ＥＧＲ管に備えられている再循環ガス冷却装置であるＥＧＲクーラ内に配設されているガス通路の壁面に還元剤が徐々に付着して目詰まりを起こしてしまう虞がある。
【００１８】
すると本来吸気系に循環されるべき量の再循環ガスが、この目詰まりに起因して吸気系に送られず、よってトルク低下を招来しＥＧＲによるＮＯｘの低減効果を期待できないことが考えられる。
【００１９】
反対に前記のごとくＥＧＲ率の高い運転状態で内燃機関が作動している時であって還元剤の供給量が多すぎると、吸気系に送り込まれる還元剤が機関燃料として燃焼してしまい必要以上に機関燃焼がなされ、それに起因してトルクの増大を招来することが考えられる。
【００２０】
よって、このようなトルク変動はドライバの意図するものではないため、ドライバビリティの悪化を招くことになり好ましくない。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、例えばＮＯｘ吸収剤によるＮＯｘ低減用として用いられる還元剤のＥＧＲ系への流出を阻止することで前記還元剤のＥＧＲ系への回り込み，ＥＧＲクーラ内に配設したガス通路の目詰まりおよびトルク変動を防止し、さらには製品精度の向上や組付作業の向上を図ることを挙げられる。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明内燃機関の排気浄化装置は、次の手段を講じた。
【００２２】
（１）本発明内燃機関の排気浄化装置は、多気筒内燃機関の各排気ポートを結ぶ複数の枝通路をまとめるエキゾーストマニホルドと、ＮＯｘ吸収剤を備える機関排気通路と、前記エキゾーストマニホルドおよび前記機関排気通路上に設置した過給機を接続する接続通路と、機関吸気系に排気ガスの一部を再循環する排気再循環装置と、前記ＮＯｘ吸収剤に還元剤を添加する還元剤添加装置とを備える内燃機関の排気浄化装置において、前記接続通路を前記エキゾーストマニホルドの一端部分で接続し、前記排気再循環装置を前記エキゾーストマニホルドの他端部分で接続し、前記還元剤添加装置の吐出口を前記エキゾーストマニホルドの一端部分に最寄りの一気筒の排気ポートに設置し、前記エキゾーストマニホルドのうち前記接続通路との接続箇所である前記一端部分から他端部分側に向けて離れた適所に、還元剤の前記他端部分側に向けた流れを防止する逆止弁を設けることを特徴とする。
【００２３】
ここで、「内燃機関」としては、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。
「ＮＯｘ吸収剤」としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒あるいは選択還元型ＮＯｘ触媒を例示することができる。
【００２４】
「吸蔵還元型ＮＯｘ触媒」は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出し、Ｎ_２に還元する触媒である。この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、例えばアルミナを担体とし、この担体の上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ，セシウムＣｓのようなアルカリ金属，バリウムＢａ，カルシウムＣａのようなアルカリ土類，ランタンＬａ，イットリウムＹのような希土類から選んだ少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とを担持してなる。
【００２５】
「選択還元型ＮＯｘ触媒」は、酸素過剰の雰囲気で炭化水素の存在下でＮＯｘを還元または分解する触媒をいい、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒，ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒等をいう。
【００２６】
「還元剤」としては軽油やガソリンなどＨＣ成分を含むものが好適である。
「排気再循環装置」は、機関排気系から吸気系に排気ガスを再循環する装置であって、排気系と吸気系とを機関本体をバイパスして結ぶバイパス通路であるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路内を排気系側から吸気系側に流れる排気ガス（以下「ＥＧＲガス」という。）の量を制御する制御弁（以下「ＥＧＲバルブ」という。）と、ＥＧＲ通路を通るＥＧＲガスの温度を下げるＥＧＲクーラとからなる。
【００２７】
前記ＥＧＲクーラはＥＧＲガスと機関冷却液との間で熱交換を行う熱交換器であり、その内部には機関冷却液が通る機関冷却液管路とこの機関冷却液管路にＥＧＲガスが直に接した状態でＥＧＲガスを通すＥＧＲガス通路管を備えている。そして、機関冷却液がこの機関冷却液管路を流れている時にＥＧＲガスが機関冷却液管路に接することでＥＧＲガスの温度を吸収しＥＧＲガスの温度を下げる。
【００２８】
「還元剤添加装置」としては、燃料添加ノズル，燃料ポンプ，燃料パイプ，燃料添加ノズルからの噴射燃料量を制御する制御弁，燃料通路を含むものを例示できる。
【００２９】
「逆止弁」は、エキゾーストマニホルドの他端部分から一端部分に向けての排気ガスの流れは許容しても反対方向への排気ガスの流れは許容しない一方向弁のことである。
【００３０】
このような構成の本発明内燃機関の排気浄化装置では、エキゾーストマニホルドにおいて、接続通路および排気再循環装置をそれぞれエキゾーストマニホルドの一端部分および他端部分で接続してあり、還元剤添加装置を前記一端部分に最寄りの一気筒の排気ポートに設置してあるので、エキゾーストマニホルドにおける還元剤添加装置と排気再循環装置とが互いに遠く離間する。
【００３１】
よって、還元剤添加装置から吐出された還元剤が排気再循環装置を介して吸気系に回り込むのをそれだけでも防止できる。しかも本発明では、エキゾーストマニホルドのうち前記接続通路との接続箇所である前記一端部分から前記他端部分側に向けて離れた適所にエキゾーストマニホルドの他端部分から一端部分に向けての排気ガスの流れのみを許容する一方向弁としての逆止弁を設けてあるので、たとえ還元剤添加装置から吐出された還元剤が前記他端部分側に向けて必要以上に流れたとしても、還元剤が排気再循環装置を経由して機関吸気系に流れることはない。よって必要以上にトルクの増大を招来することもない。
【００３２】
また、ＥＧＲ率の高い運転状態で内燃機関が作動している時に還元剤が供給されるようなことがあったにしても、還元剤がＥＧＲ管に備えられているＥＧＲクーラ内に配設したＥＧＲガス通路管の壁面に還元剤が付着して目詰まりを起こしてしまうこともない。よって本来吸気系に循環されるべき量の再循環ガスが吸気系に送られないこともないのでトルク低下を招来することもない。さらにはＥＧＲによるＮＯｘの低減効果も充分期待できる。
【００３３】
さらにまた、還元剤の多寡に起因したトルク変動がないあるいはあっても小さなものであるからドライバビリティが悪化することもない。
また、エキゾーストマニホルドに対する排気再循環装置の接続を他端部分一箇所のみで行っているので、溶接作業も容易になりかつ耐久性が向上し、コストダウンを図ることができる。
（２）前記エキゾーストマニホルドに設置される前記逆止弁は、前記一端部分に最寄りの一気筒とこの気筒に隣接する他の気筒との間の箇所に設けるようにすることもできる。このようにすることで逆止弁の設置範囲、すなわち設計の自由度が広がって好適である。
（３）内燃機関の作動状態に応じて前記還元剤添加装置による燃料添加実行の可否を判断する燃料添加実行判断手段を有する。
【００３４】
ここで、内燃機関全体の制御を行うＥＣＵについて簡単に述べるとともに、本項の構成要素について説明する。
ＥＣＵは、周知のごとくデジタルコンピュータからなり、双方向性バスによって相互に接続した、中央処理制御装置であるＣＰＵ，読み出し専用メモリであるＲＯＭ，ランダムアクセスメモリであるＲＡＭ，バックアップＲＡＭ，入力ポート，出力ポート等から構成する。
【００３５】
入力ポートは、内燃機関や車輌に取り付けた各種センサと電気的に接続され、これら各種センサの出力信号が入力ポートを介してＥＣＵ内に入ると、これら各センサに係るパラメータは一時的にＲＡＭに記憶される。
【００３６】
そして、ＣＰＵは双方向性バスを通じてＲＡＭに記憶しておいた前記パラメータを必要に応じて呼び出し、これらのパラメータに基づいてＣＰＵが必要とする演算処理を行い、この演算処理の結果、出力ポートを介して内燃機関の各種構成部材が作動する。
【００３７】
「燃料添加実行判断手段」としては、例えばＥＣＵのＲＯＭに記憶され、還元剤添加装置の作動制御を実現するアプリケーションプログラムおよびこのアプリケーションプログラムの実行用に用意された、エンジン回転数と負荷の関数として予めＲＯＭ内に記憶してあるエンジン回転数−負荷マップを挙げられる。
【００３８】
そしてエンジン回転数−負荷マップからＥＧＲ管を介した再循環ガスの循環割合であるＥＧＲ率を求める。そして、求めたＥＧＲ率がある所望の範囲にある場合はＣＰＵが燃料添加実行時と判断し、当該所望の範囲にない時は燃料添加非実行時と判断する。
【００３９】
前記アプリケーションプログラムの実行はＣＰＵによってなされ、また前記マップはＲＯＭに予め記憶してあり、ＣＰＵやＲＯＭの属性はＥＣＵにあるので、ＥＣＵのことを燃料添加実行判断手段ということにする。
【００４０】
本発明では燃料添加実行判断手段によって内燃機関の作動状態に応じて前記還元剤添加装置による燃料添加実行の可否を判断するので、好適な燃料添加の実現ができる。
（４）前記燃料添加実行判断手段により燃料添加実行の判断がされた場合に前記還元剤添加装置から放出される還元剤の吐出力を増大する還元剤吐出力増大手段を有することが望ましい。
【００４１】
「還元剤吐出力増大手段」としては、前記燃料添加実行判断手段によって燃料添加の実行時と判断された時に前記還元剤添加装置の動力を高める装置、例えば適宜のポンプおよびこのポンプの作動制御を行う前記ＥＣＵを例示できる。
【００４２】
本発明では前記燃料添加実行判断手段により燃料添加実行の判断がされた場合には還元剤吐出力増大手段が作動して前記還元剤添加装置から接続管に向けて放出される還元剤の吐出力を増大するので、還元剤のＥＧＲ系への回り込みを一層効果的に防止できる。
（５）多気筒内燃機関の各排気ポートを結ぶ複数の枝通路をまとめるエキゾーストマニホルドと、ＮＯｘ吸収剤を備える機関排気通路と、前記エキゾーストマニホルドおよび前記機関排気通路上に設置した過給機を接続する接続通路と、機関吸気系に排気ガスの一部を再循環する排気再循環装置と、前記ＮＯｘ吸収剤に還元剤を添加する還元剤添加装置とを備える内燃機関の排気浄化装置において、前記エキゾーストマニホルドにおける気筒の配列方向の一端部分に前記接続通路を接続し、前記エキゾーストマニホルドにおける気筒の配列方向の他端部分に前記排気再循環装置を接続し、前記還元剤添加装置の吐出口を、前記エキゾーストマニホルドにおける気筒の配列方向の一端部分に最寄りの一気筒の排気ポートに、この吐出口から添加される還元剤が前記接続通路に向かうように設置し、内燃機関の作動状態に応じて前記還元剤添加装置による燃料添加実行の可否を判断する燃料添加実行判断手段を備えるとともに、この燃料添加実行判断手段により燃料添加実行の判断がされた場合に前記還元剤添加装置から放出される還元剤の吐出力を増大する還元剤吐出力増大手段を有するようにすることもできる。
【００４３】
この場合も燃料添加実行判断手段により燃料添加実行の判断がされた場合には還元剤吐出力増大手段が作動して還元剤添加装置から接続管に向けて放出される還元剤の吐出力を増大するので、還元剤のＥＧＲ系への回り込みを効果的に防止できる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
まず、図１を参照して第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の全体構成を説明する。
【００４５】
エンジン１は直列４気筒ディーゼルエンジンである。そしてこのエンジン１の各気筒の燃焼室には、吸気管３および吸入分岐管であるインテークマニホルド２を介して吸気が導入される。
【００４６】
吸気管３の始端にはエアクリーナ４を設けてあり、吸気管３の途中には、エアフローメータ５，ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａ，インタークーラ７，スロットルバルブ８を設けてある。
【００４７】
エアフローメータ５はエアクリーナ４を介して吸気管３に流入する新気の空気量に応じた出力信号をＥＣＵ９に出力し、ＥＣＵ９はエアフローメータ５の出力信号に基づいて吸入空気量を演算する。
【００４８】
また、エンジン１の各気筒の燃焼室にはそれぞれ燃料噴射弁であるインジェクタ１０から燃料（軽油）が噴射される。この燃料は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプ１２によってポンプアップされコモンレール１１を介してインジェクタ１０に供給されるものである。
【００４９】
燃料ポンプ１２はエンジン１の図示しないクランクシャフトによって駆動される。また各インジェクタ１０の開弁時期および開弁期間は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ９によって制御される。
【００５０】
また、エンジン１の各気筒の燃焼室で生じた排気ガスは、各気筒の排気ポート１３を結ぶ複数の枝通路をまとめた形態の排気集合管であるエキゾーストマニホルド１４に排出される。ここで、説明の都合上、エンジン１の気筒番号を、図中右端に配置された気筒を１番気筒＃１として、左側へ順に、２番気筒＃２，３番気筒＃３とし、図中左端に配置された気筒を４番気筒＃４とする。
【００５１】
また、気筒＃１〜４の排気ポートに対応する前記枝通路をそれぞれ符合１４１から１４４を用いて示す。
エキゾーストマニホルド１４において４番気筒＃４に対向する部位すなわちエキゾーストマニホルド１４の一端部分には、当該部分および機関排気通路である排気管１６上に設置した過給機であるターボチャージャ６を接続する接続通路としての接続管１５を配管してある。接続管１５によって排気ガスをターボチャージャ６のタービン６ｂに導く。タービン６ｂは排気ガスによって回転しタービン６ｂと連結してあるコンプレッサ６ａを作動して吸気を昇圧する。
【００５２】
排気ガスはタービン６ｂを経由して排気管１６におけるタービン６ｂの設置箇所よりも下流側に排出された図示しないマフラーを経由して大気に排出される。排気管１６の途中には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸収剤）１７を包蔵した触媒コンバータ１８を備えている。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１７については後で詳述する。
【００５３】
また、エンジン１のシリンダヘッド３０には、４番気筒＃４の排気ポート１３に臨ませて燃料添加ノズル１９を取り付けてある。換言すれば、燃料添加ノズル１９を前記エキゾーストマニホルドの一端部分に最寄りの一気筒である４番気筒＃４の排気ポートに設置し燃料添加ノズル１９には、燃料ポンプ１２でポンプアップされた燃料が、燃料パイプ２０およびシリンダヘッド３０に設けた燃料通路２１を介して供給可能になっており、燃料パイプ２０の途中に設けた制御弁２２により燃料添加ノズル１９から吐出される燃料の量を制御する。なお、制御弁２２はＥＣＵ９によりその開閉および開度制御を行う。
【００５４】
図２は図１のＩＩ−ＩＩ線縦断面であり、図３は図１の要部拡大図であり、図３の×印で示す箇所は燃料添加ノズル１９の吐出口を意味する。図２および図３からわかるように、燃料添加ノズル１９はその吐出口から噴射する燃料が接続管１５に向かうように取り付けてある。
【００５５】
この実施の形態において、燃料添加ノズル１９，燃料ポンプ１２，燃料パイプ２０，燃料添加ノズル１９からの噴射燃料量を制御する制御弁２２および燃料通路２１は、還元剤添加装置を構成する。なお、燃料添加ノズル１９から還元剤が吐出するので燃料添加ノズル１９を還元剤添加装置の吐出口ということもできる。
【００５６】
また、エキゾーストマニホルド１４において１番気筒＃１に対向する部位である他端部分には、排気ガスの一部を吸気系に戻すための排気還流管（以下、ＥＧＲ管と略す）２３の一端口である排気吸込口２３ａが接続してあり、ＥＧＲ管２３の他端はインテークマニホルド２に接続してある。この他端部分に排気吸込口２３ａを接続することで当該部分に各気筒から流入した排気ガスが集合する。
【００５７】
またＥＧＲ管２３の途中にはＥＧＲクーラ２４とＥＧＲバルブを設けてある。ＥＧＲクーラ２４はＥＧＲガスと機関冷却液との間で熱交換を行う熱交換器であり、その内部には機関冷却液が通る図示しない機関冷却液管路とこの機関冷却液管路にＥＧＲガスが直に接した状態でＥＧＲガスを通す図示しないＥＧＲガス通路管を備えている。そして、機関冷却液が前記機関冷却液管路を流れている時にＥＧＲガスが機関冷却液管路に接することでＥＧＲガスの温度を吸収しＥＧＲガスの温度を下げる。
【００５８】
ＥＧＲバルブ２５は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ９によって開度制御され、ＥＧＲ率を制御する。ＥＧＲ管２３とＥＧＲクーラ２４とＥＧＲバルブ２５は排気再循環装置（ＥＧＲ）を構成する。
【００５９】
また、排気管１６において触媒コンバータ１８の直ぐ下流には、触媒コンバータ１８から流出する排気ガスの温度に対応した出力信号をＥＣＵ９に出力する排気温センサ１７ａを設けてある。この温度センサにより触媒が有効に機能するかどうかの判断の目安となる活性温度等、触媒に関する温度を検出する。
【００６０】
ＥＣＵ９はデジタルコンピュータからなり、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ），ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ），ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット），入力ポート，出力ポートを具備し、エンジン１全体の制御を行う。
【００６１】
ＥＣＵ９の入力ポートには、アクセル開度センサ２６からの入力信号と、クランク角センサ２７からの入力信号が入る。アクセル開度センサ２６はスロットルバルブ８の開度に比例した出力電圧をＥＣＵ９に出力し、ＥＣＵ９はアクセル開度センサ２６の出力信号に基づいてエンジン負荷を演算する。クランク角センサ２７はクランクシャフトが一定角度回転する毎に出力パルスをＥＣＵ９に出力し、ＥＣＵ９はこの出力パルスに基づいてエンジン回転数を演算する。
【００６２】
これらエンジン負荷とエンジン回転数によってエンジン運転状態が判別され、ＥＣＵ９はエンジン運転状態に応じてインジェクタ１０の開弁時期、開弁期間を制御する。
【００６３】
触媒コンバータ１８に収容された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒と略す場合もある）１７は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ，セシウムＣｓのようなアルカリ金属，バリウムＢａ，カルシウムＣａのようなアルカリ土類，ランタンＬａ，イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されてなる。
【００６４】
このＮＯｘ触媒１７は、流入排気ガスの空燃比（以下、排気空燃比と称す）が理論空燃比よりもリーンのときはＮＯｘを吸収し、排気空燃比が理論空燃比あるいはそれよりもリッチになって流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘをＮＯ_２またはＮＯとして放出するＮＯｘの吸放出作用を行う。そして、ＮＯｘ触媒１７から放出されたＮＯｘ（ＮＯ_２またはＮＯ）は直ちに排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯと反応してＮ_２に還元される。
【００６５】
したがって、排気空燃比を適宜に制御すれば排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを浄化できることになる。
尚、ここでは排気空燃比は、排気管１６のうちＮＯｘ触媒１７を含む触媒コンバータ１８の上流側箇所やエンジン燃焼室，吸気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料（炭化水素）量の合計の比を意味するものとする。したがって、触媒コンバータ１８よりも上流箇所の排気管１６内に燃料，還元剤あるいは空気が供給されない場合には、排気空燃比はエンジン燃焼室内に供給される混合気の空燃比に一致する。
【００６６】
ところで、ディーゼルエンジンの場合は、ストイキ（理論空燃比：Ａ／Ｆ＝１４〜１５）よりもはるかにリーン域で燃焼を行うので、通常の機関運転状態ではＮＯｘ触媒１７に流入する排気ガスの空燃比は非常にリーンであり、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ触媒１７に吸収され、ＮＯｘ触媒１７から放出されるＮＯｘ量は極めて少なくなる。
【００６７】
一方ガソリンエンジンの場合は、燃焼室に供給する混合気をストイキまたはリッチ空燃比にすることにより排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比にし、排気ガス中の酸素濃度を低下させて、ＮＯｘ触媒に吸収されているＮＯｘを放出することができる。しかし、ディーゼルエンジンにおいてはその燃焼室に供給する混合気をストイキまたはリッチ空燃比にすると、燃焼の際に煤が発生するなどの問題がありよってガソリン車なみの空燃比での使用はできない。
【００６８】
したがって、ディーゼルエンジンでは、ＮＯｘ触媒１７のＮＯｘ吸収能力が飽和する前に所定のタイミングで、排気ガス中に還元剤を供給して排気ガス中の酸素濃度を低下し、ＮＯｘ触媒１７が吸収していたＮＯｘを放出し還元する必要がある。尚、前記還元剤としては、一般に、ディーゼルエンジンの燃料である軽油を使用する場合が多い。
【００６９】
そのため、この実施の形態では、ＥＣＵ９によりエンジン１の運転状態の履歴からＮＯｘ触媒１７が吸収していたＮＯｘ量を推定し、その推定ＮＯｘ量が予め設定しておいた所定値に達したときに、所定時間だけ制御弁２２を開弁して所定量の燃料を燃料添加ノズル１９から排気ガス中に噴射し、ＮＯｘ触媒１７に流入する排気ガス中の酸素濃度を低下させ、ＮＯｘ触媒に吸収されていたＮＯｘを放出し、Ｎ_２に還元する。すなわちエンジン１の作動状態に応じて還元剤添加装置による燃料添加実行の可否を判断する。
【００７０】
この判断は、ＥＣＵのＲＯＭに記憶され、還元剤添加装置の作動制御を実現する図示しない周知のアプリケーションプログラムの採用によって実現する。そしてこのアプリケーションプログラムの実行にあたってエンジン回転数と負荷の関数として予めＲＯＭ内に記憶してあるエンジン回転数−負荷マップを適用する。
【００７１】
詳しくは、エンジン１の作動状態に基づいてエンジン回転数−負荷マップからＥＧＲ管を介した再循環ガスの循環割合であるＥＧＲ率を求め、この求めたＥＧＲ率がある所望の範囲にある場合はＣＰＵが燃料添加実行時と判断して燃料添加ノズル１９から軽油等の還元剤を排気ガス中に噴射し、当該所望の範囲にない時は燃料添加非実行時と判断して燃料添加ノズル１９からの還元剤の噴射を止める。このような燃料添加実行判断はＣＰＵやＲＯＭに属するアプリケーションプログラムや前記マップに基づいてなされ、ＣＰＵやＲＯＭの属性はＥＣＵにあるので、ＥＣＵ９のことを燃料添加実行判断手段ということにする。
【００７２】
燃料添加実行判断手段であるＥＣＵ９により燃料添加実行の判断がされた場合には燃料添加ノズル１９が放出する還元剤の吐出力を燃料ポンプのポンプ圧を高めることで増大するとともに燃料添加ノズル１９は燃料を接続管１５に向かって噴射するようになっている。よって、添加された燃料は接続管１５に向けて一気にかつスムーズに流出するようになる。前記燃料添加実行判断手段であるＥＣＵ９によって燃料添加の実行時と判断された時に燃料添加ノズル１９の動力（吐出力）を高める装置として、前記燃料ポンプ１２およびこのポンプ１２の作動制御を行うＥＣＵ９を還元剤吐出力増大手段ということにする。
また燃料添加ノズル１９は４番気筒＃４の排気ポート１３に取り付けられており、一方、エキゾーストマニホルド１４におけるＥＧＲ管２３の接続部位は１番気筒＃１に近接した位置である。すなわちエキゾーストマニホルド１４において接続管１５およびＥＧＲ管２３の前記排気吸込口２３ａをそれぞれエキゾーストマニホルドの一端部分および他端部分で接続してあり、燃料添加ノズル１９を前記一端部分に最寄りの一気筒である４番気筒＃４の排気ポートに設置してあるので、エキゾーストマニホルド１４における燃料添加ノズル１９とＥＧＲ管２３の排気吸込口２３ａとが互いに遠く離間する。よって、燃料添加ノズル１９から吐出された軽油等の還元剤がＥＧＲ管２３を介してインテークマニホルド２に回り込むのを防止できる。
【００７３】
また、エキゾーストマニホルド１４とＥＧＲ管２３との接続個所が一箇所であるので、溶接作業が容易になりかつ耐久性が向上し、コストダウンを図ることもできる。
【００７４】
さらに、ＥＧＲ管２３との接続部が、エキゾーストマニホルド１４において各気筒から流入した排気ガスが集合する部位といえる他端部分に設けられているといえるので、ＥＧＲ管２３を流れる排気ガスが排気脈動の影響を受けにくくなり、ＥＧＲ量の精密制御が可能になる。
【００７５】
また、燃料添加実行判断手段であるＥＣＵ９により燃料添加実行の判断がされた場合には還元剤吐出力増大手段である、ポンプ１２やその作動制御を行うＥＣＵ９が作動して前記燃料添加ノズル１９から接続管１５に向けて放出される還元剤添である軽油の吐出力を増大するので、軽油のＥＧＲ系への回り込みを一層効果的に防止できる。
〔第２の実施の形態〕
次に、第２実施形態における内燃機関の排気浄化装置を図４および図５を参照して説明する。
【００７６】
この第２実施形態に係るエンジン１Ａは、燃料添加ノズル１９から添加した燃料のＥＧＲ系への回り込みをより確実に防止するために、前述した第１実施形態の排気浄化装置をさらに発展させたものである。
【００７７】
この第２実施形態に係るエンジン１Ａが第１実施形態に係るエンジン１と異なる点は、エキゾーストマニホルド１４のうち接続管１５との接続箇所である前記一端部分から他端部分側に向けて離れた適所、詳しくは前記一端部分に最寄りの一気筒である４番気筒＃４とこの気筒＃４に隣接する他の気筒である３番気筒＃３との間の箇所に逆止弁５０を設けた点だけである。
【００７８】
よって、他の構成については、第１実施形態のものと同じであるので、当該同一部分には第１実施形態のものと同一符合を付してその説明を省略する。
逆止弁５０は、エキゾーストマニホルド１４の前記他端部分から前記一端部分に向けての排気ガスの流れは許容しても反対方向、すなわちエキゾーストマニホルド１４の前記一端部分から前記他端部分に向けての排気ガスの流れは許容しない一方向弁である。
【００７９】
逆止弁５０を有する第２実施形態に係るエンジン１Ａの作用効果は、第１実施形態の作用効果に加え次の作用効果を奏する。
第１実施形態で述べたごとくエキゾーストマニホルド１４において接続管１５およびＥＧＲ管２３をそれぞれエキゾーストマニホルド１４の一端部分および他端部分で接続してあり、燃料添加ノズル１９を４番気筒＃４の排気ポートに設置してあるので、エキゾーストマニホルド１４における燃料添加ノズル１９とＥＧＲ管２３とが互いに遠く離間するため、燃料添加ノズル１９から吐出された軽油等の還元剤がＥＧＲ管２３を介して吸気系に回り込むのをそれだけでも防止することができるが、このことに加え、エキゾーストマニホルド１４のうち前記一端部分から前記他端部分側に向けて離れた適所にエキゾーストマニホルド１４の他端部分から一端部分に向けての排気ガスの流れ、すなわち気筒＃４側から気筒＃１側に向けて流れる排気ガスの流れのみを許容する一方向弁として機能する逆止弁５０を設けたので、たとえ燃料添加ノズル１９から吐出された還元剤が前記他端部分側に向けて必要以上に流れたとしても（図５の矢印参照）、その時に気筒＃４から排出される排気ガスの流力によって図５の二点鎖線で示すように逆止弁５０は閉鎖される。
【００８０】
よって、還元剤の流れは気筒＃４から排出される排気ガスの流れとともに逆止弁設定箇所で抑制されて還元剤がＥＧＲ管２３を経由して機関吸気系に流れることはない。その結果、必要以上にトルクの増大を招来することもない。
【００８１】
また、ＥＧＲ率の高い運転状態でエンジン１Ａが作動している時に還元剤が供給されても、還元剤がＥＧＲ管２３に備えられているＥＧＲクーラ２４内に配設した図示しないＥＧＲガス通路管の壁面に還元剤が付着して目詰まりを起こしてしまうこともない。目詰まりがないので本来吸気系に循環されるべき量の再循環ガスが吸気系に送られないということもなく、よってトルクが低下してもしまうこともなく、さらにはＥＧＲによるＮＯｘの低減効果も充分期待できる。
【００８２】
さらに、還元剤の多寡に起因したトルク変動がないあるいはあっても小さなものであるので、ドライバビリティの悪化を招来することもない。
また、エキゾーストマニホルド１４に設置される前記逆止弁５０は、４番気筒＃４と３番気筒＃３との間の箇所に設けたので逆止弁の設置範囲、すなわち設計の自由度が広がって好適である。
【００８３】
なお、前記逆止弁は気筒＃４側から気筒＃１側に向けて流れる排気ガスの流れを抑制する一方向弁であるので、気筒＃１〜＃３から排出された排気ガスが当該逆止弁５０を経由して排気管１６に流れる分には何ら問題ない。
【００８４】
また、この明細書では、内燃機関としてディーゼルエンジンを例示したが、これに限ることなく、他に例えば筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジンであってもよい。
【００８５】
【発明の効果】
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、例えばＮＯｘ吸収剤によるＮＯｘ低減用として用いられる還元剤のＥＧＲ系への流出を阻止することで前記還元剤のＥＧＲ系への回り込みを防止し、ＥＧＲクーラ内に配設したガス通路の目詰まりやトルク変動を防止し、製品精度の向上や組付作業の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第１実施形態における概略構成を示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第２実施形態における概略構成を示す図である。
【図５】図１の要部拡大図である。
【符号の説明】
１エンジン（内燃機関）
１Ａエンジン（内燃機関）
２インテークマニホルド（吸気系）
３吸気管
４エアクリーナ
５エアフローメータ
６ターボチャージャ（過給機）
６ａコンプレッサ
６ｂタービン
７インタークーラ
８スロットルバルブ
９ＥＣＵ（燃料添加実行判断手段，還元剤吐出力増大手段）
１０インジェクタ
１１コモンレール
１２燃料ポンプ（還元剤添加装置の構成部材，還元剤吐出力増大手段）
１３排気ポート
１４エキゾーストマニホルド
１５接続管（接続通路）
１６排気管（機関排気通路）
１７吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸収剤）
１７ａ触媒温度センサ
１８触媒コンバータ
１９燃料添加ノズル（還元剤添加装置の吐出口）
２０燃料パイプ（還元剤添加装置の構成部材）
２１燃料通路（還元剤添加装置の構成部材）
２２制御弁（還元剤添加装置の構成部材）
２３ＥＧＲ管（排気再循環装置）
２３ａ排気吸込口
２４ＥＧＲクーラ（排気再循環装置）
２５ＥＧＲバルブ（排気再循環装置）
２６アクセル開度センサ
２７クランク角センサ
３０シリンダヘッド
５０逆止弁
１４１枝通路
１４２枝通路
１４３枝通路
１４４枝通路
＃１１番気筒
＃２２番気筒
＃３３番気筒
＃４４番気筒（エキゾーストマニホルドの一端部分に最寄りの一気筒）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust purification device that purifies harmful components in exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion (hereinafter referred to as “lean combustion internal combustion engine”).
[0002]
[Prior art]
An exhaust gas recirculation device (hereinafter abbreviated as EGR) is one of means for reducing NOx contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, not limited to a lean combustion internal combustion engine.
[0003]
EGR returns a part of the exhaust gas to the intake system again, increases the heat capacity of the gas in the combustion chamber by introducing inert gas, and reduces the generation of NOx by lowering the maximum combustion temperature of the combustion chamber. .
[0004]
Further, there is a catalytic converter that is installed in an engine exhaust system as a NOx reduction unit for exhaust gas discharged from a lean combustion internal combustion engine and contains a NOx absorbent such as a selective reduction type NOx catalyst or a storage reduction type NOx catalyst.
[0005]
The catalytic converter is not a technique for suppressing the generation of NOx itself like EGR, but purifies NOx with the NOx absorbent before releasing the generated NOx to the atmosphere.
[0006]
The selective reduction type NOx catalyst is a catalyst that reduces or decomposes NOx by positively adding hydrocarbon (HC) when it is in an oxygen-excess atmosphere. Therefore, in order to purify NOx with this selective reduction type NOx catalyst, an appropriate amount of reducing agent composed of HC components is required.
[0007]
When exhaust purification is performed using a selective reduction type NOx catalyst, a lean combustion internal combustion engine originally has a smaller amount of HC contained in exhaust components during normal operation than conventional gasoline vehicles. For this reason, in order to perform NOx purification, it is necessary to supply the HC component to the selective reduction type NOx catalyst.
[0008]
On the other hand, the NOx storage reduction catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases. ₂ It is a catalyst that reduces to
[0009]
When this NOx storage reduction catalyst is used for exhaust gas purification of a lean burn internal combustion engine, the NOx catalyst in the exhaust gas absorbs NOx because the internal combustion engine has a lean air-fuel ratio during normal operation. It becomes. However, if the exhaust gas having a lean air-fuel ratio is continuously supplied to the NOx catalyst, the NOx absorption capacity of the NOx catalyst reaches saturation, and the NOx cannot be absorbed any more and NOx leaks.
[0010]
Therefore, in the NOx storage reduction catalyst, the oxygen concentration is extremely lowered and the reducing agent is supplied to the NOx catalyst by making the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas rich at a predetermined timing before the NOx absorption capacity is saturated. Release absorbed NOx and N ₂ It is necessary to reduce the NOx absorption capacity of the NOx catalyst.
[0011]
In order to purify NOx with the NOx absorbent, it is necessary to enrich the air-fuel ratio of the exhaust gas and add a reducing agent to the exhaust gas continuously or intermittently. And in order to make the NOx reduction of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine more effective, there are cases where EGR and NOx absorbent are combined as in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-74022, for example.
[0012]
The above publication exemplifies a four-cylinder engine, and an exhaust gas recirculation passage (hereinafter referred to as “EGR pipe”) is provided in three manifolds of an exhaust manifold connected to the three-cylinder exhaust port of the four-cylinder engine. Connected, a part of the exhaust gas is sucked from these three manifolds and returned to the intake pipe via the EGR pipe.
[0013]
Further, a reducing agent addition nozzle is attached to the exhaust port of the remaining one cylinder. Then, the reducing agent is added to the NOx absorbent provided downstream of the exhaust pipe by introducing engine fuel (reducing agent) into the exhaust gas from the reducing agent addition nozzle.
[0014]
The reason why the cylinder provided with the reducing agent addition nozzle is divided from the three cylinder groups connected to the EGR pipe is that the reducing agent introduced from the reducing agent addition nozzle is not taken into the intake system via the EGR pipe. It is to make it.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique described in the publication, the EGR pipe is connected to three (plurality) of branch pipes, and these pipes are connected to the EGR pipe by normal welding. However, when a plurality of manifolds are welded to an EGR pipe, the work is troublesome, and a problem such as a gas leak may occur depending on the degree of welding.
[0016]
If there are many manifolds connected to the EGR pipe, the influence of exhaust pulsation on the flow of EGR gas cannot be ignored, and the flow rate control of EGR gas becomes difficult.
On the other hand, the recirculation ratio of recirculated gas through the EGR pipe (hereinafter referred to as “EGR rate”) is a computer installed in the vehicle, that is, an electronic control unit (ECU, hereinafter referred to as an ECU). An appropriate amount suitable for the operating state of the engine is obtained from the engine speed-load map stored in "ECU").
[0017]
Therefore, if the reducing agent is supplied when the internal combustion engine is operating in an operating state with a high EGR rate, the gas disposed in the EGR cooler which is a recirculation gas cooling device provided in the EGR pipe. There is a possibility that the reducing agent gradually adheres to the wall surface of the passage and is clogged.
[0018]
Then, it is considered that the amount of recirculated gas that should be circulated to the intake system is not sent to the intake system due to this clogging, so that torque reduction is caused and NOX reduction effect by EGR cannot be expected.
[0019]
On the other hand, when the internal combustion engine is operating in an operating state with a high EGR rate as described above and the supply amount of the reducing agent is too large, the reducing agent fed into the intake system burns as engine fuel and is more than necessary. It is conceivable that the engine is burned and the torque is increased due to the combustion.
[0020]
Therefore, since such torque fluctuation is not intended by the driver, drivability is deteriorated, which is not preferable.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem to be solved is, for example, by preventing the reducing agent used for NOx reduction by the NOx absorbent from flowing out to the EGR system, thereby reducing the reducing agent. It is possible to prevent sneaking into the EGR system, clogging of gas passages arranged in the EGR cooler and torque fluctuation, and further improving product accuracy and assembly work.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention has taken the following means.
[0022]
(1) An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes an exhaust manifold that collects a plurality of branch passages connecting exhaust ports of a multi-cylinder internal combustion engine, an engine exhaust passage that includes a NOx absorbent, the exhaust manifold, and the engine exhaust. A connecting passage for connecting a supercharger installed on the passage, an exhaust gas recirculation device for recirculating a part of the exhaust gas to the engine intake system, and a reducing agent addition device for adding a reducing agent to the NOx absorbent. In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the connection passage is connected to one end portion of the exhaust manifold, the exhaust gas recirculation device is connected to the other end portion of the exhaust manifold, and the discharge port of the reducing agent addition device is connected to the exhaust port. Installed in the exhaust port of one cylinder nearest to one end of the exhaust manifold and connected to the connection passage in the exhaust manifold In position away toward the other end portion side from the one end portion is continued portion, it is characterized in providing a check valve to prevent flow toward the other end portion side of the reducing agent.
[0023]
Here, examples of the “internal combustion engine” include an in-cylinder direct injection type lean burn gasoline engine and a diesel engine.
As the “NOx absorbent”, an NOx storage reduction catalyst or a selective reduction NOx catalyst can be exemplified.
[0024]
“Occlusion reduction type NOx catalyst” absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, and N ₂ It is a catalyst that reduces to This NOx storage reduction catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, an alkaline earth such as barium Ba and calcium Ca, and lanthanum on the carrier. At least one selected from rare earths such as La and yttrium Y and a noble metal such as platinum Pt are supported.
[0025]
“Selective reduction type NOx catalyst” refers to a catalyst that reduces or decomposes NOx in the presence of hydrocarbons in an oxygen-excess atmosphere, and is a catalyst that is supported on zeolite or transition metal such as Cu by ion exchange. A catalyst carrying a noble metal.
[0026]
As the “reducing agent”, those containing HC components such as light oil and gasoline are suitable.
An “exhaust gas recirculation device” is a device that recirculates exhaust gas from an engine exhaust system to an intake system, and includes an EGR passage that is a bypass passage that connects the exhaust system and the intake system by bypassing the engine body, and an EGR passage. A control valve (hereinafter referred to as “EGR valve”) for controlling the amount of exhaust gas (hereinafter referred to as “EGR gas”) flowing from the exhaust system side to the intake system side, and the temperature of EGR gas passing through the EGR passage is lowered. It consists of an EGR cooler.
[0027]
The EGR cooler is a heat exchanger for exchanging heat between the EGR gas and the engine coolant, and an engine coolant liquid passage through which the engine coolant passes and an EGR gas directly connected to the engine coolant liquid passage. An EGR gas passage tube for allowing EGR gas to pass therethrough is provided. When the engine coolant is flowing through the engine coolant line, the EGR gas contacts the engine coolant line, thereby absorbing the temperature of the EGR gas and lowering the temperature of the EGR gas.
[0028]
Examples of the “reducing agent addition device” include a fuel addition nozzle, a fuel pump, a fuel pipe, a control valve that controls the amount of fuel injected from the fuel addition nozzle, and a fuel passage.
[0029]
The “check valve” is a one-way valve that allows an exhaust gas flow from the other end portion of the exhaust manifold toward the one end portion but does not allow an exhaust gas flow in the opposite direction.
[0030]
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention configured as described above, in the exhaust manifold, the connection passage and the exhaust gas recirculation device are respectively connected at one end portion and the other end portion of the exhaust manifold, and the reducing agent addition device is connected to the one end. Since the exhaust port of one cylinder closest to the part is installed, the reducing agent addition device and the exhaust gas recirculation device in the exhaust manifold are separated from each other.
[0031]
Therefore, it is possible to prevent the reducing agent discharged from the reducing agent adding device from entering the intake system via the exhaust gas recirculation device. In addition, in the present invention, exhaust gas from the other end portion of the exhaust manifold toward the one end portion is disposed at an appropriate position away from the one end portion, which is a connection portion with the connection passage, of the exhaust manifold toward the other end portion side. Since a check valve is provided as a one-way valve that allows only the flow, even if the reducing agent discharged from the reducing agent addition device flows more than necessary toward the other end portion side, the reducing agent is not There is no flow to the engine intake system via the exhaust gas recirculation device. Therefore, the torque is not increased more than necessary.
[0032]
Even if the reducing agent is supplied when the internal combustion engine is operating in an operating state with a high EGR rate, the reducing agent is disposed in the EGR cooler provided in the EGR pipe. The reducing agent does not adhere to the wall surface of the EGR gas passage tube and clogging occurs. Therefore, the amount of recirculation gas that should be circulated to the intake system is not sent to the intake system, so that torque is not reduced. Furthermore, the effect of reducing NOx by EGR can be sufficiently expected.
[0033]
Furthermore, there is no torque fluctuation due to the amount of reducing agent, or even if it is small, drivability does not deteriorate.
Further, since the exhaust gas recirculation device is connected to the exhaust manifold only at the other end portion, welding work is facilitated, durability is improved, and cost can be reduced.
(2) The check valve provided in the exhaust manifold may be provided at a location between one cylinder nearest to the one end portion and another cylinder adjacent to the cylinder. By doing so, the installation range of the check valve, that is, the degree of freedom in design is expanded, which is preferable.
(3) It has fuel addition execution determination means for determining whether or not fuel addition execution by the reducing agent addition device is possible according to the operating state of the internal combustion engine.
[0034]
Here, the ECU that controls the entire internal combustion engine will be briefly described, and the components of this section will be described.
The ECU consists of a digital computer as is well known, and is connected to each other via a bidirectional bus, a central processing control unit CPU, a read only memory ROM, a random access memory RAM, a backup RAM, an input port, and an output. It consists of ports.
[0035]
The input port is electrically connected to various sensors attached to the internal combustion engine and the vehicle. When output signals of these various sensors enter the ECU via the input port, parameters related to these sensors are temporarily stored in the RAM. Remembered.
[0036]
Then, the CPU calls the parameters stored in the RAM through the bidirectional bus as necessary, performs the arithmetic processing required by the CPU based on these parameters, and sets the output port as a result of the arithmetic processing. The various components of the internal combustion engine are operated via
[0037]
As the “fuel addition execution determination means”, for example, an application program that is stored in the ROM of the ECU and that realizes the operation control of the reducing agent addition device, and a function of the engine speed and the load prepared for the execution of this application program. An engine speed-load map stored in advance in the ROM can be mentioned.
[0038]
Then, an EGR rate that is a circulation ratio of the recirculated gas through the EGR pipe is obtained from the engine speed-load map. When the calculated EGR rate is within a desired range, the CPU determines that fuel addition is being performed, and when it is not within the desired range, it is determined that fuel addition is not being performed.
[0039]
The application program is executed by the CPU, and the map is stored in advance in the ROM. Since the attributes of the CPU and the ROM are in the ECU, the ECU is referred to as fuel addition execution determining means.
[0040]
In the present invention, the fuel addition execution determining means determines whether or not the fuel addition can be executed by the reducing agent addition device in accordance with the operating state of the internal combustion engine.
(4) It is desirable to have a reducing agent discharge force increasing means for increasing the discharge power of the reducing agent released from the reducing agent adding device when the fuel addition execution determining means determines that the fuel addition is executed.
[0041]
As the “reducing agent discharge force increasing means”, a device for increasing the power of the reducing agent addition device when the fuel addition execution determining means determines that fuel addition is being executed, for example, an appropriate pump and an operation control of this pump. The ECU to be performed can be exemplified.
[0042]
In the present invention, when the fuel addition execution determining means determines that the fuel addition is executed, the reducing agent discharge force increasing means is operated to discharge the reducing agent discharged from the reducing agent adding device toward the connecting pipe. Therefore, it is possible to more effectively prevent the reducing agent from entering the EGR system.
(5) Connecting an exhaust manifold that integrates a plurality of branch passages that connect the exhaust ports of a multi-cylinder internal combustion engine, an engine exhaust passage that includes an NOx absorbent, and a turbocharger installed on the exhaust manifold and the engine exhaust passage. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising: a connecting passage, an exhaust gas recirculation device that recirculates a part of exhaust gas to the engine intake system, and a reducing agent addition device that adds a reducing agent to the NOx absorbent. The connection passage is connected to one end portion of the exhaust manifold in the arrangement direction of the cylinders, the exhaust gas recirculation device is connected to the other end portion of the exhaust manifold in the arrangement direction of the cylinders, and the discharge port of the reducing agent addition device is connected to the exhaust manifold. In the exhaust manifold, the exhaust port of one cylinder closest to one end portion in the arrangement direction of the cylinders is installed so that the reducing agent added from the discharge port faces the connection passage. Fuel addition execution determination means for determining whether or not fuel addition can be executed by the reducing agent addition device according to the operating state of the internal combustion engine, and when the fuel addition execution determination means determines that fuel addition execution is performed, It is also possible to have a reducing agent discharge force increasing means for increasing the discharge force of the reducing agent released from the agent adding device.
[0043]
Also in this case, when the fuel addition execution determining means determines that the fuel addition is executed, the reducing agent discharge force increasing means operates to increase the discharge power of the reducing agent released from the reducing agent adding device toward the connecting pipe. Therefore, it is possible to effectively prevent the reducing agent from entering the EGR system.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
First, the overall configuration of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0045]
The engine 1 is an inline 4-cylinder diesel engine. Then, intake air is introduced into the combustion chamber of each cylinder of the engine 1 via an intake pipe 3 and an intake manifold 2 which is an intake branch pipe.
[0046]
An air cleaner 4 is provided at the starting end of the intake pipe 3, and an air flow meter 5, a compressor 6 a of the turbocharger 6, an intercooler 7, and a throttle valve 8 are provided in the middle of the intake pipe 3.
[0047]
The air flow meter 5 outputs an output signal corresponding to the amount of fresh air flowing into the intake pipe 3 via the air cleaner 4 to the ECU 9, and the ECU 9 calculates the intake air amount based on the output signal of the air flow meter 5.
[0048]
Further, fuel (light oil) is injected into the combustion chamber of each cylinder of the engine 1 from an injector 10 that is a fuel injection valve. This fuel is pumped up by a fuel pump 12 from a fuel tank (not shown) and supplied to the injector 10 via the common rail 11.
[0049]
The fuel pump 12 is driven by a crankshaft (not shown) of the engine 1. Further, the valve opening timing and the valve opening period of each injector 10 are controlled by the ECU 9 according to the operating state of the engine 1.
[0050]
Further, the exhaust gas generated in the combustion chamber of each cylinder of the engine 1 is discharged to an exhaust manifold 14 which is an exhaust collecting pipe in which a plurality of branch passages connecting the exhaust ports 13 of each cylinder are combined. Here, for convenience of explanation, the cylinder number of the engine 1 is designated as the first cylinder # 1 with the cylinder arranged at the right end in the figure, and the second cylinder # 2 and the third cylinder # 3 in order to the left. The cylinder arranged at the left end is designated as the fourth cylinder # 4.
[0051]
The branch passages corresponding to the exhaust ports of the cylinders # 1 to # 4 are indicated by reference numerals 141 to 144, respectively.
A portion of the exhaust manifold 14 facing the fourth cylinder # 4, that is, one end portion of the exhaust manifold 14 is connected to the turbocharger 6 that is a turbocharger installed on the exhaust pipe 16 that is the engine exhaust passage. A connecting pipe 15 as a passage is provided. The exhaust gas is guided to the turbine 6 b of the turbocharger 6 by the connecting pipe 15. The turbine 6b is rotated by the exhaust gas and operates the compressor 6a connected to the turbine 6b to boost the intake air.
[0052]
The exhaust gas is discharged to the atmosphere via a muffler (not shown) discharged downstream from the installation location of the turbine 6b in the exhaust pipe 16 via the turbine 6b. In the middle of the exhaust pipe 16, there is provided a catalytic converter 18 that contains an NOx storage reduction catalyst (NOx absorbent) 17. The NOx storage reduction catalyst 17 will be described in detail later.
[0053]
A fuel addition nozzle 19 is attached to the cylinder head 30 of the engine 1 so as to face the exhaust port 13 of the fourth cylinder # 4. In other words, the fuel addition nozzle 19 is installed in the exhaust port of the fourth cylinder # 4 which is the nearest cylinder to one end portion of the exhaust manifold, and the fuel pumped up by the fuel pump 12 is supplied to the fuel addition nozzle 19. The fuel pipe 20 and the fuel passage 21 provided in the cylinder head 30 can be supplied, and the amount of fuel discharged from the fuel addition nozzle 19 is controlled by a control valve 22 provided in the middle of the fuel pipe 20. . The control valve 22 is opened and closed and the opening thereof is controlled by the ECU 9.
[0054]
2 is a vertical cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 1, and a portion indicated by a cross in FIG. As can be seen from FIG. 2 and FIG. 3, the fuel addition nozzle 19 is attached so that the fuel injected from the discharge port faces the connecting pipe 15.
[0055]
In this embodiment, the fuel addition nozzle 19, the fuel pump 12, the fuel pipe 20, the control valve 22 for controlling the amount of fuel injected from the fuel addition nozzle 19 and the fuel passage 21 constitute a reducing agent addition device. Since the reducing agent is discharged from the fuel addition nozzle 19, the fuel addition nozzle 19 can also be called a discharge port of the reducing agent addition device.
[0056]
Also, at the other end portion of the exhaust manifold 14 that is a portion facing the first cylinder # 1, one end port of an exhaust recirculation pipe (hereinafter abbreviated as EGR pipe) 23 for returning a part of the exhaust gas to the intake system. The other end of the EGR pipe 23 is connected to the intake manifold 2. By connecting the exhaust suction port 23a to this other end portion, the exhaust gas flowing in from each cylinder gathers in that portion.
[0057]
An EGR cooler 24 and an EGR valve are provided in the middle of the EGR pipe 23. The EGR cooler 24 is a heat exchanger that exchanges heat between the EGR gas and the engine coolant, and an engine coolant line (not shown) through which the engine coolant passes and an EGR gas in the engine coolant line Is provided with an EGR gas passage pipe (not shown) through which the EGR gas is passed. Then, when the engine coolant is flowing through the engine coolant line, the EGR gas contacts the engine coolant line, thereby absorbing the temperature of the EGR gas and lowering the temperature of the EGR gas.
[0058]
The opening degree of the EGR valve 25 is controlled by the ECU 9 according to the operating state of the engine 1 to control the EGR rate. The EGR pipe 23, the EGR cooler 24, and the EGR valve 25 constitute an exhaust gas recirculation device (EGR).
[0059]
Further, an exhaust temperature sensor 17 a that outputs an output signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing out from the catalytic converter 18 to the ECU 9 is provided immediately downstream of the catalytic converter 18 in the exhaust pipe 16. This temperature sensor detects a temperature related to the catalyst, such as an activation temperature that is a standard for determining whether or not the catalyst functions effectively.
[0060]
The ECU 9 is composed of a digital computer and includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a CPU (Central Processor Unit), an input port, and an output port that are connected to each other via a bidirectional bus. Take control.
[0061]
An input signal from the accelerator opening sensor 26 and an input signal from the crank angle sensor 27 are input to the input port of the ECU 9. The accelerator opening sensor 26 outputs an output voltage proportional to the opening of the throttle valve 8 to the ECU 9, and the ECU 9 calculates the engine load based on the output signal of the accelerator opening sensor 26. The crank angle sensor 27 outputs an output pulse to the ECU 9 every time the crankshaft rotates by a certain angle, and the ECU 9 calculates the engine speed based on the output pulse.
[0062]
The engine operating state is determined based on the engine load and the engine speed, and the ECU 9 controls the valve opening timing and the valve opening period of the injector 10 according to the engine operating state.
[0063]
The NOx storage reduction catalyst (hereinafter sometimes abbreviated as NOx catalyst) 17 accommodated in the catalytic converter 18 is, for example, alumina (Al ₂ O ₃ ) On the carrier, and selected from alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, and rare earths such as lanthanum La and yttrium Y. At least one of these and a noble metal such as platinum Pt are supported.
[0064]
The NOx catalyst 17 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas (hereinafter referred to as the exhaust air-fuel ratio) is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio. As the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, the absorbed NOx is reduced to NO. ₂ Alternatively, NOx is released and released as NO. The NOx released from the NOx catalyst 17 (NO ₂ (Or NO) immediately reacts with unburned HC and CO in the exhaust gas and reacts with N ₂ Reduced to
[0065]
Therefore, HC, CO, NOx in the exhaust gas can be purified by appropriately controlling the exhaust air-fuel ratio.
Here, the exhaust air-fuel ratio is defined as the sum of the amount of air and the amount of fuel (hydrocarbon) supplied to the upstream portion of the catalytic converter 18 including the NOx catalyst 17 in the exhaust pipe 16, the engine combustion chamber, the intake passage, and the like. The ratio of the sum of Therefore, when fuel, reducing agent, or air is not supplied into the exhaust pipe 16 upstream of the catalytic converter 18, the exhaust air-fuel ratio matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine combustion chamber.
[0066]
By the way, in the case of a diesel engine, combustion is performed in a lean region much more than stoichiometric (theoretical air-fuel ratio: A / F = 14 to 15), so that the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 in the normal engine operating state is empty. The fuel ratio is very lean, NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx catalyst 17, and the amount of NOx released from the NOx catalyst 17 becomes extremely small.
[0067]
On the other hand, in the case of a gasoline engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas is made the stoichiometric or rich air-fuel ratio by making the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber stoichiometric or rich air-fuel ratio, and the oxygen concentration in the exhaust gas is lowered, The NOx absorbed by the NOx catalyst can be released. However, in a diesel engine, if the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is stoichiometric or a rich air-fuel ratio, there is a problem such as generation of soot at the time of combustion, so it cannot be used at an air-fuel ratio like a gasoline vehicle.
[0068]
Therefore, in the diesel engine, at a predetermined timing before the NOx absorption capacity of the NOx catalyst 17 is saturated, the reducing agent is supplied into the exhaust gas to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas, and the NOx catalyst 17 absorbs it. NOx must be released and reduced. In addition, as the reducing agent, in general, light oil that is a fuel of a diesel engine is often used.
[0069]
Therefore, in this embodiment, the ECU 9 estimates the NOx amount absorbed by the NOx catalyst 17 from the history of the operating state of the engine 1, and when the estimated NOx amount reaches a predetermined value set in advance. Then, the control valve 22 is opened for a predetermined time, and a predetermined amount of fuel is injected into the exhaust gas from the fuel addition nozzle 19 to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 17 and absorbed by the NOx catalyst. The NOx that had been released is released and N ₂ To reduce. That is, it is determined whether or not fuel addition can be executed by the reducing agent addition device according to the operating state of the engine 1.
[0070]
This determination is realized by adopting a well-known application program (not shown) that is stored in the ROM of the ECU and realizes the operation control of the reducing agent addition device. In executing this application program, an engine speed-load map stored in advance in the ROM as a function of engine speed and load is applied.
[0071]
Specifically, based on the operating state of the engine 1, an EGR rate that is a circulation rate of the recirculated gas through the EGR pipe is obtained from the engine speed-load map, and when the obtained EGR rate is within a desired range. The CPU determines that fuel addition is being performed and injects a reducing agent such as light oil into the exhaust gas from the fuel addition nozzle 19. Stop the injection of reducing agent. Such fuel addition execution determination is made based on application programs belonging to the CPU and ROM and the map, and since the attributes of the CPU and ROM are in the ECU, the ECU 9 is referred to as fuel addition execution determination means.
[0072]
When ECU 9 that is a fuel addition execution determination unit determines that fuel addition is to be performed, the discharge force of the reducing agent released by the fuel addition nozzle 19 is increased by increasing the pump pressure of the fuel pump, and the fuel addition nozzle 19 Fuel is injected toward the connecting pipe 15. Therefore, the added fuel flows out smoothly and smoothly toward the connecting pipe 15. As a device for increasing the power (discharge force) of the fuel addition nozzle 19 when it is determined by the ECU 9 that is the fuel addition execution determination means that fuel addition is being executed, the fuel pump 12 and the ECU 9 that controls the operation of the pump 12 are provided. This is referred to as reducing agent discharge force increasing means.
The fuel addition nozzle 19 is attached to the exhaust port 13 of the fourth cylinder # 4. On the other hand, the connection part of the EGR pipe 23 in the exhaust manifold 14 is a position close to the first cylinder # 1. That is, in the exhaust manifold 14, the exhaust pipe 23a of the connection pipe 15 and the EGR pipe 23 is connected to one end portion and the other end portion of the exhaust manifold, respectively, and the fuel addition nozzle 19 is the one cylinder nearest to the one end portion. Since it is installed in the exhaust port of the fourth cylinder # 4, the fuel addition nozzle 19 in the exhaust manifold 14 and the exhaust suction port 23a of the EGR pipe 23 are far away from each other. Therefore, it is possible to prevent a reducing agent such as light oil discharged from the fuel addition nozzle 19 from entering the intake manifold 2 via the EGR pipe 23.
[0073]
In addition, since there is only one connection point between the exhaust manifold 14 and the EGR pipe 23, welding work is facilitated, durability is improved, and cost can be reduced.
[0074]
Further, since the connecting portion with the EGR pipe 23 is provided at the other end portion where the exhaust gas flowing in from each cylinder gathers in the exhaust manifold 14, the exhaust gas flowing through the EGR pipe 23 is pulsated. And the EGR amount can be precisely controlled.
[0075]
Further, when the fuel addition execution determination means is determined by the ECU 9 as the fuel addition execution determination means, the pump 12 as the reducing agent discharge force increasing means and the ECU 9 for controlling the operation thereof are operated to operate from the fuel addition nozzle 19. Since the discharge force of the light oil added as the reducing agent released toward the connecting pipe 15 is increased, the light oil can be more effectively prevented from entering the EGR system.
[Second Embodiment]
Next, an exhaust emission control device for an internal combustion engine in the second embodiment will be described with reference to FIGS.
[0076]
The engine 1A according to the second embodiment is a further development of the above-described exhaust purification apparatus of the first embodiment in order to more reliably prevent the fuel added from the fuel addition nozzle 19 from entering the EGR system. It is.
[0077]
The difference between the engine 1A according to the second embodiment and the engine 1 according to the first embodiment is that the engine 1A according to the second embodiment is separated from the one end portion, which is a connection portion with the connecting pipe 15 in the exhaust manifold 14, toward the other end portion side. A check valve 50 is provided at an appropriate place, specifically, at a position between the fourth cylinder # 4, which is the nearest one cylinder, and the third cylinder # 3, which is another cylinder adjacent to the cylinder # 4. Just a point.
[0078]
Therefore, since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same portions are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.
Although the check valve 50 permits the flow of exhaust gas from the other end portion of the exhaust manifold 14 toward the one end portion, the check valve 50 is in the opposite direction, that is, from the one end portion of the exhaust manifold 14 toward the other end portion. This is a one-way valve that does not allow the flow of exhaust gas.
[0079]
The operational effects of the engine 1A according to the second embodiment having the check valve 50 have the following operational effects in addition to the operational effects of the first embodiment.
As described in the first embodiment, in the exhaust manifold 14, the connection pipe 15 and the EGR pipe 23 are connected to one end portion and the other end portion of the exhaust manifold 14, respectively, and the fuel addition nozzle 19 is connected to the exhaust port of the fourth cylinder # 4. Since the fuel addition nozzle 19 and the EGR pipe 23 in the exhaust manifold 14 are far away from each other, the reducing agent such as light oil discharged from the fuel addition nozzle 19 enters the intake system via the EGR pipe 23. In addition to this, in addition to this, it is possible to prevent wraparound, but in addition to the exhaust manifold 14, the exhaust manifold 14 is directed from the other end portion toward the one end portion at a position away from the one end portion toward the other end portion. Exhaust gas flow, that is, exhaust gas flowing from the cylinder # 4 side toward the cylinder # 1 side Since the check valve 50 functioning as a one-way valve that allows only the gas flow is provided, even if the reducing agent discharged from the fuel addition nozzle 19 flows more than necessary toward the other end portion side ( The check valve 50 is closed as indicated by a two-dot chain line in FIG. 5 by the flow force of the exhaust gas discharged from the cylinder # 4 at that time.
[0080]
Therefore, the flow of the reducing agent is suppressed at the check valve setting location together with the flow of the exhaust gas discharged from the cylinder # 4, and the reducing agent does not flow to the engine intake system via the EGR pipe 23. As a result, the torque is not increased more than necessary.
[0081]
Further, even if the reducing agent is supplied when the engine 1A is operating in an operating state with a high EGR rate, the reducing agent is provided in an EGR cooler 24 provided in the EGR pipe 23, and an EGR gas passage pipe (not shown) is provided. There is no possibility that the reducing agent adheres to the wall surface and causes clogging. Since there is no clogging, the amount of recirculated gas that should be circulated to the intake system is not sent to the intake system, so that the torque does not decrease, and further, the NOx reduction effect by EGR is achieved. Can also be expected.
[0082]
Further, since there is no torque fluctuation due to the amount of reducing agent or even if it is small, drivability is not deteriorated.
Further, since the check valve 50 installed in the exhaust manifold 14 is provided at a position between the fourth cylinder # 4 and the third cylinder # 3, the installation range of the check valve, that is, the degree of freedom of design is expanded. It is preferable.
[0083]
Since the check valve is a one-way valve that suppresses the flow of exhaust gas flowing from the cylinder # 4 side toward the cylinder # 1, the exhaust gas discharged from the cylinders # 1 to # 3 corresponds to the check valve. There is no problem with the amount that flows to the exhaust pipe 16 via the valve 50.
[0084]
In this specification, a diesel engine is exemplified as the internal combustion engine. However, the present invention is not limited to this, and for example, a direct burn type lean burn gasoline engine may be used.
[0085]
【The invention's effect】
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, for example, the reducing agent used for NOx reduction by the NOx absorbent is prevented from flowing into the EGR system, thereby preventing the reducing agent from entering the EGR system. Further, it is possible to prevent clogging and torque fluctuation of the gas passage arranged in the EGR cooler, and to improve the product accuracy and the assembling work.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration in an exhaust purification device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration in a second embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 engine (internal combustion engine)
1A engine (internal combustion engine)
2 Intake manifold (intake system)
3 Intake pipe
4 Air cleaner
5 Air flow meter
6 Turbocharger (supercharger)
6a Compressor
6b turbine
7 Intercooler
8 Throttle valve
9 ECU (fuel addition execution judging means, reducing agent discharge force increasing means)
10 Injector
11 Common rail
12 Fuel pump (reducing agent addition device component, means for increasing reducing agent discharge force)
13 Exhaust port
14 Exhaust manifold
15 Connection pipe (connection passage)
16 Exhaust pipe (engine exhaust passage)
17 NOx storage reduction catalyst (NOx absorbent)
17a Catalyst temperature sensor
18 Catalytic converter
19 Fuel addition nozzle (discharge port of reducing agent addition device)
20 Fuel pipe (component of reducing agent addition device)
21 Fuel passage (component of reducing agent addition device)
22 Control valve (component of reducing agent addition device)
23 EGR pipe (exhaust gas recirculation device)
23a Exhaust air inlet
24 EGR cooler (exhaust gas recirculation system)
25 EGR valve (exhaust gas recirculation device)
26 Accelerator position sensor
27 Crank angle sensor
30 Cylinder head
50 Check valve
141 Branch passage
142 Branch passage
143 Branch passage
144 Branch passage
# 1 1st cylinder
# 2 Cylinder 2
# 3 Cylinder 3
# 4 Cylinder # 4 (one cylinder closest to one end of the exhaust manifold)

Claims

An exhaust manifold that combines a plurality of branch passages connecting the exhaust ports of the multi-cylinder internal combustion engine;
An engine exhaust passage comprising NOx absorbent;
A connecting passage for connecting the exhaust manifold and a turbocharger installed on the engine exhaust passage;
An exhaust gas recirculation device that recirculates part of the exhaust gas to the engine intake system;
In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising a reducing agent addition device for adding a reducing agent to the NOx absorbent,
Connecting the connecting passage at one end of the exhaust manifold;
Connecting the exhaust gas recirculation device at the other end of the exhaust manifold;
The exhaust port of the reducing agent addition device is installed in the exhaust port of one cylinder nearest to one end portion of the exhaust manifold,
A check valve for preventing the flow of the reducing agent toward the other end portion side is provided at an appropriate position away from the one end portion, which is a connection portion with the connection passage, in the exhaust manifold. An exhaust emission control device for an internal combustion engine.

2. The exhaust gas of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the check valve provided in the exhaust manifold is provided at a location between one cylinder nearest to the one end portion and another cylinder adjacent to the one end portion. Purification equipment.

3. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising fuel addition execution determination means for determining whether or not fuel addition can be executed by the reducing agent addition device in accordance with an operating state of the internal combustion engine.

4. A reducing agent discharge force increasing means for increasing the discharge force of the reducing agent released from the reducing agent adding device when the fuel addition execution determining means determines that the fuel addition is executed. An exhaust purification device for an internal combustion engine as described.

An exhaust manifold that combines a plurality of branch passages connecting the exhaust ports of the multi-cylinder internal combustion engine;
An engine exhaust passage comprising NOx absorbent;
A connecting passage for connecting the exhaust manifold and a turbocharger installed on the engine exhaust passage;
An exhaust gas recirculation device that recirculates part of the exhaust gas to the engine intake system;
In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising a reducing agent addition device for adding a reducing agent to the NOx absorbent,
Connecting the connecting passage to one end portion of the exhaust manifold in the arrangement direction of the cylinders;
Connecting the exhaust gas recirculation device to the other end of the exhaust manifold in the arrangement direction of the cylinders;
The discharge port of the reducing agent addition device is installed at the exhaust port of one cylinder nearest to one end portion in the arrangement direction of the cylinders in the exhaust manifold so that the reducing agent added from the discharge port faces the connection passage. ,
A fuel addition execution determination means for determining whether or not fuel addition can be performed by the reducing agent addition device according to an operating state of the internal combustion engine;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine having a reducing agent discharge force increasing means for increasing a discharge force of a reducing agent released from the reducing agent adding device when the fuel addition execution determining means determines that the fuel addition is executed.