JP4737142B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、燃料中のアロマ分を用い、内燃機関から排出される排気ガス中の有害成分の浄化性能を向上させ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 uses an aroma component in fuel and improves the purification performance of harmful components in exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
一般に、ディーゼルエンジンの排気ガスには、炭素を主成分とする粒子状物質(以下、PM(Particulate Matter)という)が含まれ、大気汚染の原因となることが知られ、排気ガスからこれらの粒子状物質を捕捉・除去する必要がある。 In general, exhaust gas of diesel engines contains particulate matter mainly composed of carbon (hereinafter referred to as PM (Particulate Matter)) and is known to cause air pollution. It is necessary to capture and remove particulate matter.
近年、例えばディーゼルエンジンの排ガス制御、中でも窒素酸化物(NOX)の後処理技術が検討され、還元剤として添加する軽油の性状によっては窒素酸化物(NOX)用浄化触媒の浄化性能が著しく異なる。還元剤である軽油中には、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族化合物(Aromatic Compound)であるベンゼン系炭化水素(以下、「アロマ分」という)が含有されている。この軽油中に含有されるアロマ分はNOXの還元剤としては適していない。 In recent years, exhaust gas control of diesel engines, for example, nitrogen oxide (NO x ) aftertreatment technology has been studied, and the purification performance of the nitrogen oxide (NO x ) purification catalyst is remarkably dependent on the properties of light oil added as a reducing agent. Different. The light oil that is the reducing agent contains, for example, a benzene hydrocarbon (hereinafter referred to as “aromatic component”) that is an aromatic compound such as benzene, toluene, and xylene. The aromatic content contained in gas oil is not suitable as a reducing agent for NO X.
そのため、従来の複数種の燃料を混合した混合燃料を使用する内燃機関の排気浄化装置が提案されている。混合燃料を使用する内燃機関の排気浄化装置として、次のようなものがある(特許文献1)。
図4は、従来の内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。図4に示すように、従来の内燃機関の排気浄化装置100は、排気ガスを排出する内燃機関の排気管101に介装した窒素酸化物(NOX)用浄化触媒102と、このNOX用浄化触媒102の上流側に窒素酸化物(NOX)を還元する還元剤103を添加する還元剤添加手段104と、軽油105が含有するアロマ分105aを除去するアロマ分除去手段106とを備えている。還元剤添加手段104は、軽油105を貯留する軽油タンク107と還元剤103を排気管101内に添加する添加弁108とを備え、還元剤103を排気管101内へ添加している。
Therefore, an exhaust emission control device for an internal combustion engine that uses a mixed fuel obtained by mixing a plurality of types of conventional fuels has been proposed. As an exhaust purification device for an internal combustion engine using a mixed fuel, there is the following (Patent Document 1).
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine. As shown in FIG. 4, a conventional exhaust purification device 100 for an internal combustion engine includes a nitrogen oxide (NO x )
また、このアロマ分除去手段106は、軽油105に配合してアロマ分105aを分離するアロマ分除去溶媒110(例えば硫酸や硫酸塩溶液など)を貯留する除去溶媒タンク111と、軽油105にこのアロマ分除去溶媒110を配合してアロマ分105aを沈降させ還元剤103とアロマ分105aとに分離するアロマ分分離器112と、アロマ分105aとアロマ分除去溶媒110とを分離して回収する回収手段113とを備える。回収手段113は、アロマ分分離器112で分離されたアロマ分105aとアロマ分除去溶媒105との混合液114を貯留する回収タンク115と、混合液114からアロマ分105aを蒸留するヒータ115aと、蒸留後のアロマ分除去溶媒110を除去溶媒タンク111へ環流するリターンポンプ116とを備える。
Further, the aroma content removing means 106 includes a
除去溶媒タンク111にはポンプ111pが設けられており、図示しない制御装置によりアロマ分分離器112へアロマ分除去溶媒110を供給するようにしている。また、軽油タンク107はポンプ107pを備えており、図示しない制御装置の指示によりアロマ分分離器112へ軽油105を供給している。アロマ分分離器112は、軽油タンク107から供給される軽油105と、除去溶媒タンク111から供給されるアロマ分除去溶媒110とを受け入れ、所定時間鎮静することでその上澄みの軽油である還元剤103とアロマ分105aを含む混合液114とに分離している。アロマ分分離器112内のポンプ112pを駆動し、アロマ分105aが除去された軽油105を還元剤103として窒素酸化物(NOX)用浄化触媒102の上流側に添加している。また、アロマ分105aを含む混合液114は電磁弁120を開弁し、回収タンク115に排出している。
The
また、気化されたアロマ分105aはエンジン燃焼用の燃料タンク117へ送られて燃焼用の軽油に混入してエンジン118へ供給される。また、回収タンク115内に残留したアロマ分除去溶媒110は、リターンポンプ116を駆動し、除去溶媒回収通路119を介して除去溶媒タンク111に回収し、再利用している。
The vaporized
このように、従来の内燃機関の排気浄化装置100では、アロマ分除去手段106によりアロマ分105aを除去した上澄みの軽油を還元剤103として窒素酸化物浄化用触媒102の上流側に添加することで、排気ガスG中の添加窒素酸化物の浄化性能を向上させている。
In this way, in the conventional exhaust purification device 100 for an internal combustion engine, the supernatant light oil from which the
しかしながら、従来の内燃機関の排気浄化装置では、NOX浄化用触媒102の再生を図ることだけを目的とし、分離されたアロマ分105a処理が充分に考慮されていない、という問題がある。
However, in the exhaust purification system of a conventional internal combustion engine, for the purpose only possible to playback of the NO X purification catalyst 102, the separated
即ち、従来の内燃機関の排気浄化装置100では、気化された高濃度のアロマ分105aがエンジン燃焼用の燃料タンク117へ送給され、燃焼用の例えば軽油と混合しエンジン118へ供給されているが、高濃度のアロマ分105aを供給し続けるとエンジン118の許可可能な範囲以上のアロマ分105aとなり、その結果増大したアロマ分105aに起因して発生する煤の量が更に増大する、という問題がある。
That is, in the conventional exhaust gas purification apparatus 100 for an internal combustion engine, the vaporized high-
また、通常、例えば20%程度の高濃度のアロマ分105aがエンジン118に送給されるが、長時間の運転に伴い、回収タンク115で高濃度のアロマ分105aが徐々に濃縮されるため、この濃縮され気化されたアロマ分105aがエンジン燃焼用として供給されることで、エンジン118の燃焼効率が悪化する、という問題がある。
Normally, a high
また、排気ガス中のPMは、PMフィルタ等により捕集され、この捕集されたPMは定期的に強制酸化してPM捕集機能を再生(以下、「PM再生」という)しているが、アロマ分105aが主要因となって発生する煤に起因するPMは、アロマ分105aが増大すると、この増大するアロマ分105aに起因するPMの発生量が更に増大し、PM再生頻度が増える、という問題がある。
Further, PM in the exhaust gas is collected by a PM filter or the like, and the collected PM is periodically forcibly oxidized to regenerate the PM collection function (hereinafter referred to as “PM regeneration”). When the
また、アロマ分105aを燃焼することによって、NOX浄化用触媒102が被毒されるため、NOX浄化用触媒102の再生頻度も高くなり、触媒効率が低下する、という問題がある。
Moreover, by burning
更には、NOX浄化用触媒102の触媒活性を維持するため、触媒床温は例えば200〜400℃程度と低い温度で行なわれているのに対し、アロマ分105aを酸化分解するためには更に高温を必要とするため、アロマ分105aの酸化分解が進行しない、という問題がある。
Furthermore, in order to maintain the catalytic activity of the NO x purification catalyst 102, the catalyst bed temperature is low, for example, about 200 to 400 ° C., whereas in order to oxidatively decompose the
この結果、アロマ分105aの酸化分解が十分に行われないとアロマ分105aを含有した排気ガスが大気中に放出され、環境汚染を引き起こす、という問題がある。
As a result, if the oxidative decomposition of the
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、排気ガス中のアロマ成分を分離し、添加弁から排気系内、エンジン筒内へ添加することができ、アロマ成分の浄化性能を向上させる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and can separate aroma components in the exhaust gas and add them from the addition valve into the exhaust system and into the engine cylinder, thereby improving the purification performance of the aroma components. An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine.
上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気通路内の排気ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化用触媒が収容されている窒素酸化物浄化装置と、該窒素酸化物浄化装置の下流側に設けられ、前記排気通路内の前記排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ機能を備えた粒子状物質捕集装置とを有する内燃機関の排気浄化装置であって、燃料中のアロマ分を分離し、アロマ分を含有しないアロマフリー燃料と、アロマ分を含有するアロマ含有燃料とに分離する燃料分離装置を有し、前記アロマフリー燃料をエンジン燃焼用の燃料として用いると共に、前記窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元時に前記アロマフリー燃料を用い、且つ、前記粒子状物質捕集装置に捕集されたPMを焼失してPM捕集機能を再生するPM再生時に前記分離したアロマ含有燃料を用いることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a nitrogen oxide purification catalyst that contains a nitrogen oxide purification catalyst that purifies nitrogen oxide in exhaust gas in an exhaust passage. An internal combustion engine having a device and a particulate matter collecting device provided downstream of the nitrogen oxide purification device and having a filter function for collecting particulate matter in the exhaust gas in the exhaust passage An exhaust purification device, comprising: a fuel separation device that separates an aroma content in fuel and separates the aroma-free fuel not containing the aroma content into an aroma-containing fuel containing the aroma content, Used as fuel for engine combustion, uses the aroma-free fuel during the reduction of nitrogen oxides stored in the catalyst for purifying nitrogen oxides, and burns down PM collected in the particulate matter collection device Characterized by using the aroma-containing fuel and the separation when the PM regeneration for reproducing PM trapping function Te.
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記燃料分離装置において分離された前記アロマフリー燃料を前記窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する第一の排気添加弁と、前記燃料分離装置において分離された前記アロマ含有燃料を前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間に供給する第二の排気添加弁とを有することを特徴とする。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a first exhaust addition valve that supplies the aroma-free fuel separated in the fuel separation apparatus to the upstream side of the nitrogen oxide purification apparatus, and the fuel separation apparatus And a second exhaust addition valve for supplying the aroma-containing fuel separated in step 1 between the nitrogen oxide purification device and the particulate matter collection device.
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間隔が、温度伝達が起こり難い所定間隔を有することを特徴とする。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the interval between the nitrogen oxide purification apparatus and the particulate matter collecting apparatus has a predetermined interval at which temperature transmission is unlikely to occur.
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記燃料分離装置で分離された前記アロマ含有燃料を貯蔵するアロマ含有燃料タンクを有することを特徴とする。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes an aroma-containing fuel tank that stores the aroma-containing fuel separated by the fuel separator.
本発明によれば、燃料中のアロマ分をアロマフリー燃料とアロマ含有燃料とに分離する燃料分離装置を備え、アロマフリー燃料を常時エンジン筒内燃焼用の燃料として用いることができる。このため、エンジン燃焼により発生するPM生成を抑制しすることができると共に、粒子状物質捕集装置のPM再生頻度を減少することができる。 According to the present invention, the fuel separation device for separating the aroma content in the fuel into the aroma-free fuel and the aroma-containing fuel is provided, and the aroma-free fuel can be used as a fuel for combustion in the engine cylinder at all times. For this reason, while being able to suppress PM production | generation generate | occur | produced by engine combustion, PM regeneration frequency of a particulate matter collection apparatus can be reduced.
また、アロマフリー燃料を窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する第一の排気添加弁を備えているため、アロマフリー燃料を窒素酸化物浄化装置内に常時供給することができ、窒素酸化物浄化用触媒に反応性の高い還元剤を供給することで前記窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元効率を高めることができる。 In addition, since the first exhaust addition valve for supplying the aroma-free fuel to the upstream side of the nitrogen oxide purification device is provided, the aroma-free fuel can be constantly supplied into the nitrogen oxide purification device. By supplying a highly reactive reducing agent to the purification catalyst, the reduction efficiency of nitrogen oxides stored in the nitrogen oxide purification catalyst can be increased.
また、アロマフリー燃料を窒素酸化物浄化装置に窒素酸化物浄化用触媒が熱劣化しない程度にまで添加することで、窒素酸化物浄化用触媒の熱劣化を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置内のフィルタ床温を上昇させることができる。 Also, by adding the aroma-free fuel to the nitrogen oxide purification device to such an extent that the nitrogen oxide purification catalyst does not thermally degrade, the particulate matter collecting device while suppressing the thermal degradation of the nitrogen oxide purification catalyst The filter bed temperature inside can be raised.
また、アロマ含有燃料を窒素酸化物浄化装置と粒子状物質捕集装置との間に供給する第二の排気添加弁とを備えているため、アロマ含有燃料を常時粒子状物質捕集装置に供給することで粒子状物質捕集装置内のフィルタ床温を上昇させることができる。 In addition, since the second exhaust addition valve that supplies the aroma-containing fuel between the nitrogen oxide purification device and the particulate matter collection device is provided, the aroma-containing fuel is always supplied to the particulate matter collection device. By doing so, the filter bed temperature in a particulate matter collection device can be raised.
また、燃料中のアロマ分がPM再生時に酸化処理されるため、アロマ分を効率よく処理することができ、アロマ分の排出を抑制することができる。これにより、アロマ分に起因して発生する煤の発生量を抑制することができる。 In addition, since the aroma content in the fuel is oxidized during PM regeneration, the aroma content can be processed efficiently, and discharge of the aroma content can be suppressed. Thereby, the generation amount of soot generated due to the aroma can be suppressed.
また、燃料分離装置で分離されたアロマ含有燃料を貯蔵するアロマ含有燃料タンクを有しているため、必要な場合にのみ粒子状物質捕集装置を供給することができる。 Further, since the aroma-containing fuel tank for storing the aroma-containing fuel separated by the fuel separator is provided, the particulate matter collecting device can be supplied only when necessary.
従って、燃料中のアロマ分を効率よく有効に処理することで、アロマ分の排出を抑制し、アロマ分に起因して発生する煤の発生量を軽減することができると共に、窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元効率、粒子状物質捕集装置のPM再生効率の向上を図ることができる。 Therefore, by efficiently and effectively treating the aroma content in the fuel, it is possible to suppress the discharge of the aroma content, reduce the amount of soot generated due to the aroma content, and to purify nitrogen oxides The reduction efficiency of nitrogen oxides occluded in the catalyst and the PM regeneration efficiency of the particulate matter collection device can be improved.
以下に、この発明に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an example in which an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a diesel engine system will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。図2は、図1に示すエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。
図1に示すように、内燃機関(以下、エンジンと記す。)11は、燃料供給系12、燃焼室13、吸気系14および排気系15等を主要部として構成される直列4気筒のディーゼルエンジンシステムである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine system to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the engine system shown in FIG.
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) 11 is an in-line four-cylinder diesel engine having a
燃料供給系12は、燃料タンク16、燃料分離装置17、メイン燃料通路L1、燃料ポンプ18、コモンレール19、燃料噴射弁21、遮断弁V1〜V3、第一の排気添加弁22−1、第二の排気添加弁22−2、アロマフリー燃料送給通路L2、機関燃料通路L3、アロマフリー燃料添加通路L4及びアロマ含有燃料添加通路L5を備えて構成されている。また、燃料タンク16には、燃料の酸素濃度を検出する燃料酸素濃度センサ(燃料酸素濃度検出手段)22が設けられている。
The
燃料タンク16からメイン燃料通路L1を介して汲み上げた燃料は、燃料分離装置17に供給される。燃料分離装置17は、燃料タンク16から供給される燃料中のアロマ分を分離し、アロマ分を含有しないアロマフリー燃料23と、アロマ分を含有するアロマ含有燃料24とに分離する。
The fuel pumped up from the
また、本実施例では、燃料分離装置17としては、燃料中のアロマ分を選択的に分離可能なシステムであればよく、例えばアロマ分を抽出して分離する方法、分離膜を用いる方法等があるが、特にこれらに限定されるものではない。
In this embodiment, the
燃料ポンプ18は、燃料分離装置17からアロマフリー燃料送給通路L2を介して汲み上げたアロマフリー燃料23を高圧にし、機関燃料通路L3を経てコモンレール19に供給する。コモンレール19は、燃料ポンプ18から供給された高圧のアロマフリー燃料23を所定圧力に蓄圧し、各燃料噴射弁21に分配する。電磁弁である燃料噴射弁21は、燃焼室13内に燃料を噴射供給する。
The
これにより、アロマフリー燃料23を各燃料噴射弁21より燃焼室13内に燃料を噴射供給することができるため、アロマフリー燃料23をエンジン筒内燃焼用の燃料として常時用いることができる。この結果、エンジン筒内燃焼により発生するアロマ分に由来するPM生成を抑制することができ、粒子状物質捕集装置43内に捕集される粒子状物質(PM)の発生が低減されるので、PMを強制酸化しPM捕集機能を再生するPM再生頻度を減少することができる。
Thereby, since the aroma-
また、吸気系14は、各燃焼室13内に供給される吸入空気の通路(吸気通路)を形成するものである。排気系15は、各燃焼室13から排出される排気ガスの通路(排気通路)を形成するものである。
The
また、エンジン11には、その排気により吸気31を過給するターボチャージャ32を備えている。ターボチャージャ32に設けられたインタークーラ33は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。このインタークーラ33よりも下流に設けられたスロットル弁34は、いわゆる電子スロットルであり、吸入空気の供給量を調整する。
Further, the
また、エンジン11には、吸気系14と排気系15をバイパスし、排気の一部を吸気系14に戻すEGR通路35が設けられている。EGR通路35には、排気流量を調整するEGR弁36と、排気を冷却するためのEGRクーラ37が設けられている。
Further, the
また、排気系15は、排気主通路41上に排気ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物(NOX)浄化用触媒が収容されている窒素酸化物浄化装置42と、その下流側に前記排気ガス中の粒子状物質を捕集するPMフィルタを備えた粒子状物質捕集装置43とを配設している。
The
窒素酸化物浄化装置42に収容されているNOX浄化用触媒は、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のNOXを吸蔵し、排気ガス中の排気空燃比がリッチのときに添加されるHC、CO等により吸蔵されたNOXを還元・放出するものである。
NO X purifying catalyst contained in the nitrogen
NOX浄化用触媒として、具体的には、NSR(NOX Storage Reduction)やDPNR(Diesel Particulate−NOX Reduction System)が知られている。NSRとは、リーン運転モードでの運転中にNOXを硝酸塩の形で触媒中に吸蔵し、その硝酸塩を酸素濃度の低下した還元雰囲気でN2に還元するNOX吸蔵還元型触媒のことである。また、DPNRとは、粒子状物質(PM)とNOXを同時に連続して浄化させることが可能なシステムのことであり、例えば、PM捕集装置であるDPF(Diesel Particulate Filter)にNOX吸蔵還元型触媒を担持させたものである。本実施例においては、NOX浄化用触媒として、NOX吸蔵還元型触媒(NSR)を適用する。 As NO X purification catalyst, specifically, NSR (NO X Storage Reduction) and DPNR (Diesel Particulate-NO X Reduction System) is known. NSR is a NO X storage reduction catalyst that stores NO X in the form of nitrate in the catalyst during operation in the lean operation mode and reduces the nitrate to N 2 in a reducing atmosphere with a reduced oxygen concentration. is there. Further, the DPNR, is that of a system capable to purify continuously particulate matter (PM) and NO X at the same time, for example, NO X occluded in the DPF is PM trapping device (Diesel Particulate Filter) A reduction catalyst is supported. In this embodiment, a NO x storage reduction catalyst (NSR) is applied as the NO x purification catalyst.
また、粒子状物質捕集装置43は、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集するPMフィルタを備えたものである。粒子状物質捕集装置43として、例えばDPF(Diesel Particulate Filter)がある。
The particulate
ここでは、その粒子状物質捕集装置43を窒素酸化物浄化装置42よりも排気ガス流動方向下流に配置して、その窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒においてNOXを吸蔵し、排気ガス中のPM等を粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタで捕集し、排気している。
Here, the particulate
また、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒や粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタが活性状態にあるか否かについては、その夫々の触媒床温、フィルタ床温を検出することで判断してもよい。
As for whether the PM filter nitrogen oxide purifier NO X purification catalyst and the particulate
また、アロマフリー燃料23を窒素酸化物浄化装置42の上流側に供給する第一の排気添加弁22−1を有している。燃料分離装置17は、アロマフリー燃料23の一部をアロマフリー燃料添加通路L4を介して第一の排気添加弁22−1に供給する。この供給の際には、第一の排気添加弁22−1を開放し、アロマフリー燃料23の供給を行なう。また、必要でない時には閉鎖し、アロマフリー燃料23の供給を停止する。
Further, the first exhaust addition valve 22-1 for supplying the aroma-
第一の排気添加弁22−1よりアロマフリー燃料23を窒素酸化物浄化装置42の上流側に常時供給することができるため、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒に反応性の高い還元剤を供給できる。この結果、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒に吸蔵されたNOXの還元効率を高めることができる。
Since the aroma-
また、第一の排気添加弁22−1よりアロマフリー燃料23を窒素酸化物浄化装置42に供給し、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒の熱劣化が起こらない温度(例えば400℃)程度にまで加温することで、NOX浄化用触媒の熱劣化を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。
Also, the aroma-
また、アロマ含有燃料24を窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間に供給する第二の排気添加弁22−2を有している。燃料分離装置17は、アロマ含有燃料24をアロマ含有燃料添加通路L5を介して第二の排気添加弁22−2に供給し、アロマ含有燃料24を粒子状物質捕集装置43に供給する。
Moreover, it has the 2nd exhaust gas addition valve 22-2 which supplies the
第二の排気添加弁22−2よりアロマ含有燃料24を窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間に常時供給することができるため、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。
Since the aroma-containing
また、アロマフリー燃料23を供給してフィルタ床温が上昇した粒子状物質捕集装置43にアロマ含有燃料24を供給することで、粒子状物質捕集装置43内のフィルタ床温を更に上昇させることができる。
Further, by supplying the aroma-containing
よって、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM再生に必要なフィルタ床温(例えば550℃)にまで効率良く上昇させ、粒子状物質捕集装置43のPM再生を行なうことができる。
Therefore, it is possible to efficiently increase the filter bed temperature (for example, 550 ° C.) required for the PM regeneration of the PM filter in the particulate
また、アロマ分の処理については、図4に示すような従来の内燃機関の排気浄化装置では、濃縮されたアロマ分をエンジン燃焼用に用い、アロマ分に起因して発生する煤の量を増大させ、エンジンの燃焼効率を悪化させてしまい、アロマ分の処理が充分に考慮されていない。 As for the treatment of aroma, in the conventional exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as shown in FIG. 4, the concentrated aroma is used for engine combustion, and the amount of soot generated due to the aroma is increased. Therefore, the combustion efficiency of the engine is deteriorated, and the treatment for the aroma is not sufficiently considered.
これに対し、本願発明においては、上述のように、アロマフリー燃料23は燃焼用の燃料として常時用いることで、排気ガス中に煤を発生させないと共に、PM再生頻度を減らすことができる。また、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元時に、アロマフリー燃料23を還元剤として用いることで、NOX還元効率を高めることができる。更に、アロマ含有燃料24をPM再生時に粒子状物質捕集装置43に供給することでフィルタ床温を上昇させ、PM再生効率を高めるのに利用すると共に、アロマ分を燃焼・消費し、高濃度のアロマ分に起因して発生する煤の発生量を大幅に軽減し、アロマ分を効率良く有効に処理することができる。
On the other hand, in the present invention, as described above, the aroma-
従って、燃料中のアロマ分を効率良く有効に処理し、アロマ分の排出を抑制し、高濃度のアロマ分に起因して発生する煤の発生量を大幅に軽減することができる。また、NOX浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元効率と、粒子状物質捕集装置のPM再生効率の向上を図ることができる。 Therefore, the aroma content in the fuel can be efficiently and effectively processed, the discharge of the aroma content can be suppressed, and the amount of soot generated due to the high concentration aroma content can be greatly reduced. Further, it is possible to improve the reduction efficiency of nitrogen oxides occluded in the NO x purification catalyst and the PM regeneration efficiency of the particulate matter collection device.
また、粒子状物質捕集装置43内は高温となるため、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒に熱が伝わり、熱劣化する虞がある。このため、窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間隔は、窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43とが温度伝達が起こり難いように所定の間隔を確保する。
Further, the particulate
この結果、所定の間隔を確保することで、粒子状物質捕集装置43のPM再生時においても、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒の熱劣化を防止しつつ、粒子状物質捕集装置43のPM再生効率を高めることができる。
As a result, by ensuring a gap, even when the PM regeneration of the particulate
なお、アロマフリー燃料添加通路L4、アロマ含有燃料添加通路L5には調量弁(図示せず)も設けられている。この調量弁は、第一の排気添加弁22−1、第二の排気添加弁22−2に供給する燃料の圧力(燃圧)を制御する。電磁弁である第一の排気添加弁22−1、第二の排気添加弁22−2は、アロマフリー燃料23、アロマ含有燃料24を、適宜量、適宜タイミングで排気系15の窒素酸化物浄化装置42、粒子状物質捕集装置43に添加供給する。
A metering valve (not shown) is also provided in the aroma-free fuel addition passage L4 and the aroma-containing fuel addition passage L5. This metering valve controls the pressure (fuel pressure) of the fuel supplied to the first exhaust addition valve 22-1 and the second exhaust addition valve 22-2. The first exhaust addition valve 22-1 and the second exhaust addition valve 22-2, which are solenoid valves, purify the nitrogen oxides of the
また、エンジン11の各部位には、吸気量を検出するエアフロメータ44と、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を検出する温度センサ45とが設けられている。また、窒素酸化物浄化装置42の上流側と窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間に排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサ46−1,46−2と、粒子状物質捕集装置43の下流側の窒素濃度を検出するNOXセンサ47とが設けられている。
Each part of the
また、本実施例では、第一の排気添加弁22−1、第二の排気添加弁22−2はアロマフリー燃料23又はアロマ含有燃料24を微粉化し噴出することが可能なものであれば、特にこれに限定されるものではない。
Further, in the present embodiment, the first exhaust addition valve 22-1 and the second exhaust addition valve 22-2 are capable of pulverizing and ejecting the aroma-
また、図示を省略するが、エンジン11の各部位には、吸気量を検出するエアフロメータ44、コモンレール19内の燃料の温度と圧力を検出する温度センサおよび圧力センサ、エンジン11のクランク軸回転を検出するクランクポジションセンサ、吸気温度を検出する吸気温センサ、吸気圧力を検出する吸気圧センサ、アクセルペダルの踏込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ、スロットル弁34の開度を検出するスロットルポジションセンサ、エンジン11の冷却水温を検出する水温センサ等が設けられている。
Although not shown, each part of the
図示しない電子制御装置(ECU)は、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これらの信号に基づき燃料噴射弁21や第一の排気添加弁22−1、第二の排気添加弁22−2の開閉制御等、エンジン11の運転状態に関する各種制御を実施する。このECUは、NOXセンサ47のNOX排出量に基づいて第一の排気添加弁22−1から噴出するアロマフリー燃料23の添加量と、第二の排気添加弁22−2から噴出するアロマ含有燃料24の添加量を調整する。
An electronic control unit (ECU) (not shown) inputs detection signals from the various sensors via an external input circuit, and based on these signals, the
このように、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムによれば、燃料中のアロマ分を分離し、アロマフリー燃料23とアロマ含有燃料24とに分離する燃料分離装置17を備えているため、アロマフリー燃料23を常時エンジン筒内燃焼用の燃料として用いることができる。この結果、エンジン筒内燃焼により発生するPM生成を抑制し、PM再生頻度を減少することができる。
Thus, according to the diesel engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied, the fuel separation device that separates the aroma content in the fuel and separates it into the aroma-
また、アロマフリー燃料23を窒素酸化物浄化装置42の上流側に供給する第一の排気添加弁22−1を備えているため、第一の排気添加弁22−1よりアロマフリー燃料23を窒素酸化物浄化装置42に常時供給することができ、NOX浄化用触媒に反応性の高い還元剤を供給できるため、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元効率を高めることができる。
Further, since the first exhaust addition valve 22-1 for supplying the aroma-
また、アロマフリー燃料23を窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒が熱劣化しない温度(例えば400℃)程度にまで添加することで、NOX浄化用触媒の熱劣化を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。
Further, by adding the aroma-
また、アロマ含有燃料24を窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間に供給する第二の排気添加弁22−2を備えているため、第二の排気添加弁22−2よりアロマ含有燃料24を窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間に常時供給することができ、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。このため、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM再生に必要なフィルタ床温(例えば550℃)にまで効率良く上昇させることができる。
Further, since the second exhaust addition valve 22-2 for supplying the aroma-containing
また、図4に示すような従来の内燃機関の排気浄化装置では、濃縮されたアロマ分をエンジン燃焼用に用い、アロマ分105aに起因する煤の発生量を増大させ、エンジンの燃焼効率を悪化させている。これに対し、本願発明は、アロマフリー燃料23を燃焼用の燃料として常時用いているため、排気ガス中に煤を発生させないと共に、PM再生頻度を減らすことができる。また、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元時に、アロマフリー燃料23を還元剤として用いることで、NOX還元効率を高めることができる。更に、アロマ含有燃料24をPM再生時に粒子状物質捕集装置43に供給することでフィルタ床温を上昇させ、PM再生効率を高めることができると共に、アロマ分が燃焼・消費され、高濃度のアロマ分に起因して発生する煤の発生量を大幅に軽減でき、アロマ分を効率良く有効に処理することができる。
Further, in the conventional exhaust purification device for an internal combustion engine as shown in FIG. 4, the concentrated aroma is used for engine combustion, the amount of soot generated due to the
このように、燃料中のアロマ分を効率よく有効に処理することで、アロマ分の排出を抑制し、アロマ分に起因して発生する煤の発生を大幅に抑制することができると共に、窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元効率と、粒子状物質捕集装置のPM再生効率の向上を図ることができる。 Thus, by efficiently and effectively treating the aroma content in the fuel, discharge of the aroma content can be suppressed, generation of soot generated due to the aroma content can be greatly suppressed, and nitrogen oxidation The reduction efficiency of nitrogen oxides occluded in the product purification catalyst and the PM regeneration efficiency of the particulate matter collection device can be improved.
本発明による実施例2に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について、図3を参照して説明する。
図3は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。
本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置は、実施例1に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成と同様であるため、図1に示す実施例1の内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成を示す図は省略し、ディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図を用いて説明する。また、実施例1と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
図3に示すように、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムは、図1及び図2に示すアロマ含有燃料添加通路L5にアロマ含有燃料24を貯蔵するアロマ含有燃料タンク51を備えている。
An example in which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention is applied to a diesel engine system will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a diesel engine system of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment has the same configuration as that of a diesel engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment is applied. Therefore, the exhaust gas from the internal combustion engine according to the first embodiment shown in FIG. The figure which shows the structure of the diesel engine system which applied the purification apparatus is abbreviate | omitted, and demonstrates using the schematic which shows the structure of a diesel engine system simply. Moreover, about the structure which is common in Example 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 3, the diesel engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention is applied has an aroma that stores an aroma-containing
燃料分離装置17よりアロマ含有燃料添加通路L5−1を介してアロマ含有燃料タンク51に供給されたアロマ含有燃料24を貯蔵する。貯蔵されたアロマ含有燃料24はアロマ含有燃料添加通路L5−2を介して第二の排気添加弁22−2よりアロマ含有燃料24を必要な場合にのみ粒子状物質捕集装置43に供給することができる。
The aroma-containing
このため、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温に応じてアロマ含有燃料24を粒子状物質捕集装置43に供給することで、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM再生に必要な温度(例えば550℃)にまで上昇させることができる。
For this reason, by supplying the aroma-containing
このように、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、燃料中のアロマ分を効率よく有効に処理し、アロマ分の排出を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温に応じ、アロマ含有燃料24を適時PM再生用に用いることができる。
As described above, according to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, the aroma content in the fuel is efficiently and effectively processed, and the discharge of the aroma content is suppressed, while the particulate
以上のように、この発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、燃料中のアロマ分を分離し、アロマフリー燃料とアロマ含有燃料とに分離し、アロマフリー燃料をエンジン筒内燃焼用の燃料として用い、窒素酸化物浄化装置にアロマフリー燃料を供給し、粒子状物質捕集装置にアロマ含有燃料を供給することで、燃料中のアロマ分を効率よく有効に処理し、NOXの放出、PM再生に有用であり、アロマ分に起因する煤の発生量を軽減しつつ、NOX浄化用触媒に吸蔵されたNOXの還元効率、粒子状物質捕集装置のPM再生効率の向上を図ることが可能な内燃機関に適している。 As described above, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention separates the aroma content in the fuel, separates it into the aroma-free fuel and the aroma-containing fuel, and uses the aroma-free fuel as a fuel for in-cylinder combustion. Used to supply the aroma-free fuel to the nitrogen oxide purification device and supply the aroma-containing fuel to the particulate matter collection device, so that the aroma content in the fuel can be processed efficiently and effectively, and NO x release, PM Useful for regeneration, reducing the amount of soot generated due to aroma, and improving the reduction efficiency of NO x stored in the NO x purification catalyst and the PM regeneration efficiency of the particulate matter collection device Suitable for internal combustion engines capable of
11 エンジン
12 燃料供給系
13 燃焼室
14 吸気系
15 排気系
16 燃料タンク
17 燃料分離装置
18 燃料ポンプ
19 コモンレール
21 燃料噴射弁
22−1 第一の排気添加弁
22−2 第二の排気添加弁
23 アロマフリー燃料
24 アロマ含有燃料
31 吸気
32 ターボチャージャ
33 インタークーラ
34 スロットル弁
35 EGR通路
36 EGR弁
37 EGRクーラ
41 排気主通路
42 窒素酸化物浄化装置
43 粒子状物質捕集装置
44 エアフロメータ
45 温度センサ
46−1,46−2 空燃比センサ
47 NOXセンサ
51 アロマ含有燃料タンク
L1 メイン燃料通路
L2 アロマフリー燃料送給通路
L3 機関燃料通路
L4 アロマフリー燃料添加通路
L5、L5−1、L5−2 アロマ含有燃料添加通路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該窒素酸化物浄化装置の下流側に設けられ、前記排気通路内の前記排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ機能を備えた粒子状物質捕集装置とを有する内燃機関の排気浄化装置であって、
燃料中のアロマ分を分離し、アロマ分を含有しないアロマフリー燃料と、アロマ分を含有するアロマ含有燃料とに分離する燃料分離装置を有し、
前記アロマフリー燃料をエンジン燃焼用の燃料として用いると共に、前記窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元時に前記アロマフリー燃料を用い、
且つ、前記粒子状物質捕集装置に捕集されたPMを焼失してPM捕集機能を再生するPM再生時に前記分離したアロマ含有燃料を用いることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A nitrogen oxide purification device in which a nitrogen oxide purification catalyst for purifying nitrogen oxide in exhaust gas in the exhaust passage is housed; and
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a particulate matter collecting device provided on the downstream side of the nitrogen oxide purification device and having a filter function for collecting particulate matter in the exhaust gas in the exhaust passage Because
A fuel separation device that separates aroma in the fuel and separates it into an aroma-free fuel that does not contain the aroma and an aroma-containing fuel that contains the aroma;
While using the aroma-free fuel as a fuel for engine combustion, using the aroma-free fuel during the reduction of nitrogen oxides stored in the nitrogen oxide purification catalyst,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the separated aroma-containing fuel is used at the time of PM regeneration in which PM collected by the particulate matter collection device is burned away to regenerate the PM collection function.
前記燃料分離装置において分離された前記アロマフリー燃料を前記窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する第一の排気添加弁と、
前記燃料分離装置において分離された前記アロマ含有燃料を前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間に供給する第二の排気添加弁とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In claim 1,
A first exhaust addition valve for supplying the aroma-free fuel separated in the fuel separation device to the upstream side of the nitrogen oxide purification device;
An internal combustion engine comprising: a second exhaust addition valve that supplies the aroma-containing fuel separated in the fuel separation device between the nitrogen oxide purification device and the particulate matter collection device. Exhaust purification device.
前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間隔が、温度伝達が起こり難い所定間隔を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In claim 1 or 2,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, characterized in that an interval between the nitrogen oxide purification device and the particulate matter collecting device is a predetermined interval at which temperature transmission is unlikely to occur.
前記燃料分離装置で分離された前記アロマ含有燃料を貯蔵するアロマ含有燃料タンクを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: an aroma-containing fuel tank that stores the aroma-containing fuel separated by the fuel separator.
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