JP2009257148A - Exhaust gas purifier of internal-combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気通路内に配置され、還元剤が供給されて目標温度まで昇温されることにより機能が再生される排気浄化手段を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine, which is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and includes an exhaust purification means whose function is regenerated by supplying a reducing agent and raising the temperature to a target temperature.
内燃機関の排気通路に配置され、排気中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集して排気から粒子状物質を除去するフィルタが知られている。このようなフィルタに対しては、捕集した粒子状物質を酸化除去するために燃料などの還元剤を供給してフィルタを粒子状物質が酸化する目標温度まで昇温する昇温操作が所定の間隔で行われる。フィルタからの放熱が大きいとフィルタの昇温に必要な還元剤の量が多くなる。そこで、フィルタ外周部からの放熱を抑制すべく外周壁からフィルタの中心に向かって所定の長さに存在する流路の両端を全周に亘って閉塞させたフィルタが知られている(例えば、特許文献1参照)。 A filter that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and collects particulate matter (PM) contained in the exhaust and removes the particulate matter from the exhaust is known. For such a filter, a heating operation for supplying a reducing agent such as fuel to oxidize and remove the collected particulate matter to raise the temperature of the filter to a target temperature at which the particulate matter is oxidized is predetermined. Done at intervals. If the heat radiation from the filter is large, the amount of reducing agent required for increasing the temperature of the filter increases. Therefore, a filter is known in which both ends of a flow path existing at a predetermined length from the outer peripheral wall toward the center of the filter are closed over the entire circumference in order to suppress heat dissipation from the filter outer peripheral portion (for example, Patent Document 1).
フィルタや酸化触媒などの排気浄化手段が設けられている位置や状態によっては排気浄化手段に排気が偏って流入したり、排気浄化手段に還元剤が偏って供給されたりする場合がある。この場合、排気浄化手段には昇温操作時に温度が上昇し易い部分と温度が上昇し難い部分とが生じるが、特許文献1のフィルタのように両端が閉塞された流路を外周全体に同様に配置しても温度のばらつきを抑制することができない。 Depending on the position and state of the exhaust gas purification means such as a filter and an oxidation catalyst, the exhaust gas may flow unevenly into the exhaust gas purification means, or the reducing agent may be supplied unevenly to the exhaust gas purification means. In this case, the exhaust purification means has a part where the temperature is likely to rise during the temperature raising operation and a part where the temperature is difficult to rise. Even if it is arranged in the same position, variation in temperature cannot be suppressed.
そこで、本発明は、昇温操作時における排気浄化手段の各部の温度のばらつきを従来より小さくすることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can reduce the temperature variation of each part of the exhaust gas purification means during the temperature raising operation.
本発明の第1の内燃機関の排気浄化装置は、入口側から出口側に延びて排気が通過可能な壁部にて仕切られ、かつ前記入口側及び前記出口側の少なくともいずれか一方が閉塞された複数の貫通空間を有し、内燃機関の排気通路内に配置され、昇温操作により機能が再生される排気浄化手段と、前記排気浄化手段を前記昇温操作時の目標温度に昇温すべく前記排気浄化手段より上流の排気通路内に還元剤を供給する還元剤添加手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路が曲がり部を有し、前記曲がり部より上流に前記還元剤添加手段が配置されるとともに前記曲がり部より下流、かつ前記排気通路のうち前記曲がり部に続く部分に前記排気浄化手段が配置され、前記複数の貫通空間には、前記入口側及び前記出口側の両方が閉塞された密閉部が含まれ、前記排気浄化手段のうち前記曲がり部の内周側の下流に位置する内周部には、前記排気浄化手段のうち前記曲がり部の外周側の下流に位置する外周部よりも前記密閉部が多く設けられていることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 The exhaust gas purification apparatus for a first internal combustion engine of the present invention is partitioned by a wall portion that extends from the inlet side to the outlet side and through which exhaust can pass, and at least one of the inlet side and the outlet side is closed. A plurality of through spaces, disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and regenerating the function by the temperature raising operation, and raising the temperature of the exhaust gas purification means to a target temperature at the time of the temperature raising operation. Therefore, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, a reducing agent adding means for supplying a reducing agent into the exhaust passage upstream of the exhaust purification means, the exhaust passage has a bent portion, and is upstream of the bent portion. The reducing agent addition means is disposed, and the exhaust purification means is disposed downstream of the bent portion and in a portion of the exhaust passage that continues to the bent portion, and the plurality of through spaces include the inlet side and the Both exit side A closed portion is included, and an inner peripheral portion located downstream of the bent portion on the inner peripheral side of the exhaust purification means is located downstream of an outer peripheral side of the bent portion of the exhaust purification means. The above-described problem is solved by providing the sealing portion more than the outer peripheral portion to be performed (Claim 1).
曲がり部より上流の排気通路内に還元剤が供給される場合、その還元剤を含む排気が曲がり部を通過すると遠心力によって還元剤が曲がり部の外周側に寄る。そのため、排気浄化手段の外周部には内周部よりも多くの還元剤が供給され、内周部の温度は外周部の温度と比較して低くなる。本発明の第1の排気浄化装置によれば、排気浄化手段の内周部には外周部よりも密閉部が多く設けられるので、内周部の放熱量を外周部の放熱量よりも小さくすることができる。そのため、昇温操作時における排気浄化手段の各部の温度のばらつきを従来より小さくすることができる。 When the reducing agent is supplied into the exhaust passage upstream of the bent portion, when the exhaust gas containing the reducing agent passes through the bent portion, the reducing agent approaches the outer peripheral side of the bent portion by centrifugal force. Therefore, more reducing agent is supplied to the outer peripheral portion of the exhaust gas purification means than the inner peripheral portion, and the temperature of the inner peripheral portion becomes lower than the temperature of the outer peripheral portion. According to the first exhaust purification device of the present invention, the inner peripheral portion of the exhaust purification means is provided with more sealed portions than the outer peripheral portion, so that the heat dissipation amount of the inner peripheral portion is made smaller than the heat dissipation amount of the outer peripheral portion. be able to. Therefore, the temperature variation of each part of the exhaust gas purifying means during the temperature raising operation can be made smaller than before.
本発明の第1の排気浄化装置の一形態において、前記排気浄化手段は、前記複数の貫通空間が鉛直方向と交差する方向に延びるように前記排気通路内に配置され、前記排気浄化手段の前記外周部のうち鉛直上方に位置する上部には、前記外周部のうち鉛直下方に位置する下部よりも前記密閉部が多く設けられていてもよい(請求項2)。還元剤は排気と比較して重いため、重力によって排気中の還元剤は排気流れの下側に寄る。そのため、排気浄化手段の外周部の上部よりも外周部の下部に還元剤が多く供給され、昇温操作時における外周部の上部の温度は外周部の下部の温度と比較して低くなる。この形態では、外周部の上部には、下部よりも密閉部が多く設けられるので、外周部の上部の放熱量を外周部の下部の放熱量よりも小さくできる。そのため、昇温操作時における排気浄化手段の各部の温度のばらつきをさらに小さくすることができる。 In one aspect of the first exhaust purification apparatus of the present invention, the exhaust purification means is disposed in the exhaust passage so that the plurality of through spaces extend in a direction intersecting a vertical direction, and the exhaust purification means includes the exhaust purification means. The upper part located vertically above the outer peripheral part may be provided with more of the sealing part than the lower part located vertically below the outer peripheral part (Claim 2). Since the reducing agent is heavier than the exhaust, the reducing agent in the exhaust moves closer to the lower side of the exhaust flow due to gravity. Therefore, more reducing agent is supplied to the lower part of the outer peripheral part than the upper part of the outer peripheral part of the exhaust gas purification means, and the temperature of the upper part of the outer peripheral part during the temperature raising operation is lower than the temperature of the lower part of the outer peripheral part. In this embodiment, since the upper portion of the outer peripheral portion is provided with more sealed portions than the lower portion, the heat dissipation amount at the upper portion of the outer peripheral portion can be made smaller than the heat dissipation amount at the lower portion of the outer peripheral portion. Therefore, the temperature variation of each part of the exhaust gas purification means during the temperature raising operation can be further reduced.
本発明の第2の内燃機関の排気浄化装置は、入口側から出口側に延びて排気が通過可能な壁部にて仕切られ、かつ前記入口側及び前記出口側の少なくともいずれか一方が閉塞された複数の貫通空間を有し、内燃機関の排気通路内に配置され、昇温操作により機能が再生される排気浄化手段と、前記排気浄化手段を前記昇温操作時の目標温度に昇温すべく前記排気浄化手段より上流の排気通路内に還元剤を供給する還元剤添加手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記排気浄化手段は、前記複数の貫通空間が鉛直方向と交差する方向に延びるように前記排気通路内に配置され、前記複数の貫通空間には、前記入口側及び前記出口側の両方が閉塞された密閉部が含まれ、前記排気浄化手段のうち鉛直上方に位置する上部には、前記排気浄化手段のうち鉛直下方に位置する下部よりも前記密閉部が多く設けられていることにより、上述した課題を解決する(請求項3)。 The exhaust gas purification apparatus for a second internal combustion engine of the present invention is partitioned by a wall portion extending from the inlet side to the outlet side and through which exhaust can pass, and at least one of the inlet side and the outlet side is closed. A plurality of through spaces, disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and regenerating the function by the temperature raising operation, and raising the temperature of the exhaust gas purification means to a target temperature at the time of the temperature raising operation. Therefore, in the exhaust gas purification device for an internal combustion engine, the exhaust gas purification unit includes a reducing agent addition unit that supplies a reducing agent into an exhaust passage upstream of the exhaust gas purification unit. The plurality of through spaces include a sealed portion in which both the inlet side and the outlet side are closed, and are vertically above the exhaust purification unit. In the upper part, By the sealing portion is provided more than the lower positioned vertically below of gas control means, for solving the above problems (claim 3).
上述したように、排気中の還元剤は重力によって排気流れの下側に寄る。そのため、昇温操作時における排気浄化手段の上部の温度は、排気浄化手段の下部の温度よりも低くなる。本発明の第2の排気浄化装置では、排気浄化手段の上部に排気浄化手段の下部よりも多くの密閉部を設けるので、排気浄化手段の上部の放熱量を排気浄化手段の下部の放熱量より小さくできる。そのため、昇温操作時における排気浄化手段の各部の温度のばらつきを従来より小さくできる。 As described above, the reducing agent in the exhaust approaches the lower side of the exhaust flow due to gravity. Therefore, the temperature of the upper part of the exhaust purification unit during the temperature raising operation is lower than the temperature of the lower part of the exhaust purification unit. In the second exhaust purification device of the present invention, since more sealing portions are provided in the upper part of the exhaust purification means than in the lower part of the exhaust purification means, the heat radiation amount at the upper part of the exhaust purification means is made larger than the heat radiation amount at the lower part of the exhaust purification means. Can be small. Therefore, the temperature variation of each part of the exhaust gas purification means during the temperature raising operation can be made smaller than before.
本発明の第1又は第2の排気浄化装置の一形態において、前記排気浄化手段は、前記排気通路内に断熱部材を介して設置されていてもよい(請求項4)。また、前記排気通路のうち前記排気浄化手段が配置される部分は、前記排気通路を形成する外管と前記外管の内側に上流側及び下流側が閉塞される隙間を介して配置される内管とを備える二重管であり、前記排気浄化手段は、前記内管内に配置されていてもよい(請求項5)。このように断熱部材を介して排気浄化手段を設置したり、二重管の内管内に排気浄化手段を配置したりすることにより、排気浄化手段からの放熱量を低減できる。そのため、昇温操作時に消費される還元剤の量を低減できる。また、これらの形態では、断熱部材や二重管によって排気浄化手段からの放熱量を低減できるので、密閉部の数を低減できる。そのため、排気浄化手段の圧力損失を低減することができる。 In one form of the first or second exhaust purification apparatus of the present invention, the exhaust purification means may be installed in the exhaust passage via a heat insulating member (claim 4). The portion of the exhaust passage where the exhaust purification means is disposed is an outer tube that forms the exhaust passage and an inner tube that is disposed inside the outer tube through a gap that blocks the upstream side and the downstream side. And the exhaust gas purification means may be arranged in the inner pipe (Claim 5). Thus, the amount of heat released from the exhaust purification means can be reduced by installing the exhaust purification means via the heat insulating member or by arranging the exhaust purification means in the inner pipe of the double pipe. Therefore, the amount of reducing agent consumed during the temperature raising operation can be reduced. Moreover, in these forms, since the heat release from the exhaust gas purification means can be reduced by the heat insulating member or the double pipe, the number of sealed portions can be reduced. Therefore, the pressure loss of the exhaust purification unit can be reduced.
本発明の第1又は第2の排気浄化装置の一形態においては、前記排気浄化手段より上流、かつ前記還元剤添加手段が還元剤を供給する位置より下流の排気通路に設けられ、入口側から出口側に延びるとともに入口側及び出口側の少なくともいずれか一方が閉塞された複数の貫通空間を有し、それら複数の貫通空間には入口側及び出口側の両方が閉塞された密閉部が含まれている酸化触媒をさらに備え、前記酸化触媒の密閉部の個数は、前記排気浄化手段の密閉部の個数より多くてもよい(請求項6)。一般に排気浄化手段の上流に酸化触媒を設ける場合は、酸化触媒で還元剤を反応させて排気の温度を上昇させ、この排気で排気浄化手段の昇温操作を行う。この形態では、酸化触媒の密閉部の個数を排気浄化手段より多くするので、酸化触媒において還元剤が捕集され易くなり、これにより酸化触媒における還元剤の反応性を向上させることができる。そのため、排気浄化手段を速やかに昇温することができる。 In one form of the first or second exhaust purification device of the present invention, the exhaust purification device is provided in the exhaust passage upstream from the exhaust purification unit and downstream from the position where the reducing agent addition unit supplies the reducing agent, and from the inlet side. It has a plurality of penetrating spaces that extend to the outlet side and at least one of the inlet side and the outlet side is closed, and the plurality of through spaces include a sealed portion that is closed on both the inlet side and the outlet side. The number of sealed portions of the oxidation catalyst may be larger than the number of sealed portions of the exhaust gas purification means (claim 6). In general, when an oxidation catalyst is provided upstream of the exhaust purification means, the reducing agent is reacted with the oxidation catalyst to raise the temperature of the exhaust, and the exhaust purification means is heated with this exhaust. In this embodiment, since the number of sealed portions of the oxidation catalyst is larger than that of the exhaust gas purification means, the reducing agent can be easily collected in the oxidation catalyst, thereby improving the reactivity of the reducing agent in the oxidation catalyst. Therefore, the temperature of the exhaust gas purification unit can be quickly raised.
以上に説明したように、本発明の第1の排気浄化装置によれば、昇温操作時に還元剤が供給され難く温度が上昇し難い排気浄化手段の内周部に外周部よりも多くの密閉部を設けたので、内周部の放熱量を外周部より小さくし、昇温操作時における外周部と内周部の温度差を小さくできる。また、本発明の第2の排気浄化装置によれば、排気浄化手段の上部に下部よりも多くの密閉部を設けたので、上部の放熱量を下部より小さくし、昇温操作時における上部と下部の温度差を小さくできる。そのため、昇温操作時における排気浄化手段の各部の温度のばらつきを従来より小さくすることができる。 As described above, according to the first exhaust gas purification apparatus of the present invention, the inner periphery of the exhaust gas purification means that is difficult to be supplied with the reducing agent and the temperature is difficult to rise during the temperature raising operation is sealed more than the outer peripheral portion. Since the part is provided, the heat radiation amount of the inner peripheral part can be made smaller than that of the outer peripheral part, and the temperature difference between the outer peripheral part and the inner peripheral part during the temperature raising operation can be reduced. Further, according to the second exhaust purification device of the present invention, since the upper part of the exhaust purification unit is provided with more sealing parts than the lower part, the heat radiation amount of the upper part is made smaller than that of the lower part, The temperature difference at the bottom can be reduced. Therefore, the temperature variation of each part of the exhaust gas purifying means during the temperature raising operation can be made smaller than before.
(第1の形態)
図1は、本発明の第1の形態に係る排気浄化装置が組み込まれた内燃機関の要部を示している。図1に示した内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)1は、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数(図1では4つ)の気筒2と、各気筒2から排出された排気が導かれる排気通路3とを備えている。また、エンジン1は、不図示の吸気通路にコンプレッサ4aが設けられるとともに排気通路3にタービン4bが設けられるターボ過給機4を備えている。排気通路3には、排気を浄化するための排気浄化装置10が設けられている。図1に示したように排気通路3は曲がり部3aを有しており、排気浄化装置10は排気の流れ方向において曲がり部3aの下流に配置されている。各気筒2には、気筒2内に燃料を噴射するためのインジェクタ5がそれぞれ設けられている。
(First form)
FIG. 1 shows a main part of an internal combustion engine in which an exhaust emission control device according to a first embodiment of the present invention is incorporated. An internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine) 1 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle as a driving power source, and includes a plurality of (four in FIG. 1)
図2を参照して排気浄化装置10について詳しく説明する。図2は、排気浄化装置10を拡大して示す図である。排気浄化装置10は、排気通路3の一部を形成するケーシング11を備えている。図2に示したようにケーシング11の内部には、排気中の粒子状物質(PM)を捕集する排気浄化手段としてのパティキュレートフィルタ(以下、フィルタと略称することがある。)12が設けられている。図1及び図2に示したようにケーシング11は、排気通路3のうち曲がり部3aに続く部分を形成する。そのため、フィルタ12は、排気通路3の曲がり部3aの直後に配置される。
The
フィルタ12は、入口12a側から出口12b側に延びる壁部12cによって仕切られた複数の貫通空間S1を有している。壁部12cは、例えばセラミック、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、コーディエライト、層状酸化物等の多孔質材料で構成される。壁部12cの細孔径は、粒子状物質(PM)を十分に捕集可能な値に設定される。各貫通空間S1は、入口12a側及び出口12b側の少なくともいずれか一方がプラグ12dにて閉塞される。そして、これら複数の貫通空間S1には、入口12a側及び出口12b側の両方がプラグ12dで閉塞された密閉部S2が含まれている。図2に示したように密閉部S2は、フィルタ12のうち曲がり部3aの外周側の下流に位置する外周部13よりも曲がり部3aの内周側の下流に位置する内周部14に多く設けられている。図3は、フィルタ12を上流側、すなわち図2の左側から見た図である。図3に示したようにフィルタ12では、入口12a側が閉塞された貫通空間S1と、出口12bが閉塞された貫通空間S1とが互い違いに並べられている。フィルタ12の入口12aに導かれた排気ガスは、図2の矢印Aで一例を示した経路を通り、出口12bに導かれる。
The
インジェクタ5の動作は、エンジンコントロールユニット(ECU)6にて制御される。ECU6は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、エンジン1に設けられた各種センサからの出力信号に基づいてエンジン1の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ECU6は、例えばエンジン1の回転数及び負荷に応じて気筒2内に供給すべき燃料量を算出し、この算出した燃料量の燃料がインジェクタ5から噴射されるように各インジェクタ5の動作をそれぞれ制御する。
The operation of the
フィルタ12では排気中のPMが捕集されて保持されるが、フィルタ12にて保持可能なPMの量には上限がある。そこで、ECU6はフィルタ12に保持されているPMが酸化除去される目標温度(例えば600°C)にフィルタ12を昇温する昇温操作を実行してフィルタ12に保持されているPMを除去する。以降、この昇温操作をPM再生と称することがある。フィルタ12の昇温操作は、フィルタ12に還元剤としての燃料を供給することにより行われる。そして、フィルタ12への燃料の供給は、各気筒2の排気行程時にインジェクタ5から燃料を噴射させることにより行われる。周知のように排気行程時は気筒2と排気通路3とが連通しているため、この排気行程時にインジェクタ5から燃料を噴射させることにより排気通路3内に燃料を供給することができる。ECU6は、PM再生を行うべき所定のPM再生条件が成立したか否か判断し、PM再生条件が成立したと判断した場合は、PM再生が実行されるように各インジェクタ5の動作を制御する。このように制御されることにより、インジェクタ5が本発明の還元剤添加手段として機能する。なお、所定のPM再生条件は、例えばエンジン1の運転時間の積算値が予め設定した所定値を超えた場合に成立したと判断される。この他、PM再生条件はエンジン1が搭載された車両の走行距離の積算値に基づいて成立したか否か判断してもよい。
The
図4は、PM再生時にフィルタ12の直径方向各部に供給される燃料量及びPM再生時におけるフィルタ12の直径方向各部の温度の一例を示している。図4の横軸は、左端がフィルタ12の内周側の端を示し、右端がフィルタ12の外周側の端を示している。なお、図4には密閉部S2がフィルタ12の外周に均等に配置されている場合にフィルタ12の直径方向各部に供給される燃料量及びフィルタ12の直径方向各部の温度を比較例として破線で示す。PM再生が実行されて排気通路3に燃料が供給されると、この燃料は排気とともにフィルタ12に送られる。図1に示したようにフィルタ12の上流には曲がり部3aが設けられているので、燃料を含む排気が曲がり部3aを通過すると遠心力で燃料が外側に寄る。そのため、図4に破線で示したようにフィルタ12の外周に密閉部S2を均等に配置するとフィルタ12の外周部13には内周部14よりも多くの燃料が供給され、これによりPM再生時に内周部14の温度と外周部13の温度との差が大きくなる。
FIG. 4 shows an example of the amount of fuel supplied to each part in the diameter direction of the
一方、上述したように本発明ではフィルタ12の密閉部S2が外周部13より内周部14に多く設けられている。この密閉部S2では内部の空気層によって熱が逃げることを抑制できるので、放熱量を低減できる。また、この密閉部S2の内部には燃料が供給されないので、図4に矢印U1で示したようにこれら密閉部S2の外側にある貫通空間S1に供給される燃料量を増加させることができる。そのため、図4に実線で示したようにPM再生時にフィルタ12の直径方向各部に供給される燃料量のばらつきを小さくできる。また、この際のフィルタ12の直径方向各部の温度のばらつきを小さくできる。
On the other hand, as described above, in the present invention, the sealing portion S2 of the
以上説明したように、第1の形態の排気浄化装置10によれば、フィルタ12の内周部14に外周部13よりも多くの密閉部S2を設けたので、PM再生時におけるフィルタ12の各部の温度のばらつきを従来より小さくすることができる。
As described above, according to the exhaust
なお、各貫通空間S1が鉛直方向と交差する方向、例えば水平方向に延びるようにフィルタ12が排気通路3内に配置されている場合は、外周部13のうち鉛直下方に位置する下部よりも外周部13のうち鉛直上方に位置する上部に密閉部S2を多く設けてもよい。燃料は、排気通路3内を搬送されている際に重力によって徐々に鉛直下方に移動するため、排気通路3の上部よりも排気通路3の下部の方が燃料の濃度が高くなる。そのため、外周部13の上部よりも外周部13の下部により多くの燃料が供給される。そこで、外周部13の下部よりも外周部13の上部に多くの密閉部S2を設ける。これにより、外周部13の上部の放熱量を低減できる。また、外周部13の上部に設けた密閉部S2の下側の貫通空間S1に供給される燃料量を増加させることができる。これにより、外周部13の各部の温度のばらつきを小さくできる。そのため、PM再生時におけるフィルタ12の各部の温度のばらつきをさらに小さくできる。
In the case where the
(第2の形態)
図5を参照して本発明の第2の形態に係る排気浄化装置10について説明する。図5は、第1の形態の図2に対応する図であり、第2の形態に係る排気浄化装置10を拡大して示している。この形態では、各貫通空間S1が鉛直方向と交差する方向、例えば水平方向に延びるようにフィルタ12が排気通路3内に設けられる。なお、図5では、上が鉛直上方であり、下が鉛直下方である。それ以外は第1の形態と同じであるため、第1の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
(Second form)
An exhaust
フィルタ12においては、図5に示したように密閉部S2がフィルタ12の下部20よりもフィルタ12の上部21に多く設けられている。図6は、PM再生時に図5のフィルタ12の直径方向各部に供給される燃料量及びPM再生時における図5のフィルタ12の直径方向各部の温度の一例を示している。図6の横軸は、左端がフィルタ12の上側の端を示し、右端がフィルタ12の下側の端を示している。なお、図6には密閉部S2がフィルタ12の外周に均等に配置されている場合にフィルタ12の直径方向各部に供給される燃料量及びフィルタ12の直径方向各部の温度を比較例として破線で示す。上述したように、燃料は、排気によって搬送されている際に重力によって徐々に鉛直下方に移動するため、排気通路3の上部よりも排気通路3の下部の方が燃料の濃度が高くなる。そのため、密閉部S2をフィルタ12の外周に均等に配置すると図6に破線で示したようにフィルタ12の下部20には上部21よりも多くの燃料が供給され、これによりPM再生時にフィルタ12の下部20の温度と上部21の温度との差が大きくなる。
In the
一方、第2の形態ではフィルタ12の密閉部S2を下部20より上部21に多く設けたので、上部21の放熱量を低減できるとともに図6に矢印U2で示したように上部21の密閉部S2の下側にある貫通空間S1に供給される燃料量を増加させることができる。そのため、図6に実線で示したようにPM再生時にフィルタ12の直径方向各部に供給される燃料量のばらつきを小さくできる。また、この際のフィルタ12の直径方向各部の温度のばらつきを小さくできる。
On the other hand, in the second embodiment, since the sealing part S2 of the
以上説明したように、第2の形態の排気浄化装置10によれば、フィルタ12の上部21に下部20よりも多くの密閉部S2を設けたので、PM再生時におけるフィルタ12の各部の温度のばらつきを従来より小さくすることができる。
As described above, according to the exhaust
(第3の形態)
図7を参照して本発明の第3の形態に係る排気浄化装置10について説明する。図7に示したようにこの形態では、フィルタ12がケーシング11内に断熱部材30を介して設置されている点が異なり、それ以外は上述した各形態と同じである。そのため、図7において上述した各形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
(Third form)
An exhaust
図7に示したように断熱部材30は、ケーシング11との接触面積及びフィルタ12との接触面積がそれぞれ小さくなるようにフィルタ12の外周に嵌め込まれる複数のリング部30aと、それらリング部30aを接続する接続部30bとで形成されている。断熱部材30は、例えばフィルタ12の壁部12cと同じ多孔質材料で形成される。リング部30aは、排気がケーシング11とフィルタ12との間の隙間を通過して抜けないように適宜の大きさを有している。
As shown in FIG. 7, the
第3の形態の排気浄化装置10によれば、フィルタ12とケーシング11との間に断熱部材30が設けられるので、フィルタ12からの放熱を抑制できる。そのため、フィルタ12に設ける密閉部S2の個数を減少させることができる。また、フィルタ12の全体の温度が上昇し易いため、PM再生時に排気通路3内に供給する燃料量を低減できる。
According to the exhaust
(第4の形態)
図8は、本発明の第4の形態に係る排気浄化装置10を示している。なお、図8において上述した各形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図8に示したようにこの形態では、ケーシング11が内管40と外管41とを有する二重管として構成されており、フィルタ12が内管40内に設けられている点が上述した形態と異なる。それ以外は、上述した各形態と同じである。内管40と外管41とは中心軸がほぼ同じ位置になるように配置される。内管40と外管41との間の隙間42は、上流側及び下流側がそれぞれ閉塞されている。そのため、隙間42が空気層となり、内管40から外管41への放熱を抑制することができる。
(4th form)
FIG. 8 shows an
第4の形態の排気浄化装置10によれば、ケーシング11を二重管構造にし、フィルタ12をその二重管の内管40内に配置したので、フィルタ12から放熱を抑制できる。そのため、フィルタ12に設ける密閉部S2の個数を減少させることができる。また、PM再生時に排気通路3内に供給する燃料量を低減できる。
According to the exhaust
(第5の形態)
図9は、本発明の第5の形態に係る排気浄化装置10を示している。なお、図9において上述した各形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図9は、この形態に係る排気浄化装置10の概略を示している。図9に示したように、この形態では、フィルタ12の上流であり、かつ排気通路3内に燃料が供給される位置より下流の排気通路3内に酸化触媒50が設けられる点が上述した形態と異なる。それ以外は上述した各形態と同じである。
(5th form)
FIG. 9 shows an
酸化触媒50はフィルタ12と同じ構造をしており、入口50a側から出口50b側に延びるとともに入口50a側及び出口50b側の少なくともいずれか一方が不図示のプラグで閉塞された複数の貫通空間をしている。これら複数の貫通空間には入口50a側及び出口50b側の両方が閉塞された密閉部51が含まれている。そして、酸化触媒50には、フィルタ12に設けられている密閉部S2より多い個数の密閉部51が設けられる。酸化触媒50では排気中の燃料が酸化反応するため、排気の温度が上昇する。そして、フィルタ12のPM再生は、酸化触媒50で温度が上昇した排気を利用して行われる。
The
第5の形態に係る排気浄化装置10によれば、酸化触媒50の密閉部51の個数がフィルタ12の密閉部S2の個数より多いため、酸化触媒50にて燃料が捕集され易くなる。そのため、酸化触媒50における燃料の反応性を向上させることができる。従ってPM再生時にフィルタ12を速やかに昇温することができる。
According to the exhaust
本発明は上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の排気浄化装置が備える排気浄化手段はパティキュレートフィルタに限定されない。例えば、担体に吸蔵還元型NOx触媒を担持させた排気浄化触媒が設けられてもよいし、パティキュレートフィルタに吸蔵還元型NOx触媒を担持させたものが設けられてもよい。吸蔵還元型NOx触媒は排気中に含まれる硫黄酸化物で被毒されるため、触媒の温度を触媒から硫黄(S)成分が放出される目標温度に上昇させるとともに排気空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりリッチにするS再生が所定の間隔で行われる。このS再生時にも排気通路内に燃料が添加されるので、本発明によってS再生時における触媒の各部の温度のばらつきを小さくすることができる。 This invention is not limited to each form mentioned above, It can implement with a various form. For example, the exhaust gas purification means provided in the exhaust gas purification apparatus of the present invention is not limited to a particulate filter. For example, an exhaust purification catalyst in which a storage reduction type NOx catalyst is supported on a carrier may be provided, or a particulate filter in which a storage reduction type NOx catalyst is supported may be provided. Since the NOx storage reduction catalyst is poisoned by sulfur oxides contained in the exhaust, the temperature of the catalyst is raised to the target temperature at which the sulfur (S) component is released from the catalyst, and the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or S regeneration that makes the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is performed at predetermined intervals. Since the fuel is added to the exhaust passage even during the S regeneration, the present invention can reduce the temperature variation of each part of the catalyst during the S regeneration.
排気通路内に燃料を供給する手段はインジェクタに限定されない。例えば、排気通路にその内部に燃料を噴射する燃料添加弁を設け、フィルタなどの昇温操作時にこの燃料添加弁から排気通路内に燃料を供給してもよい。 The means for supplying fuel into the exhaust passage is not limited to the injector. For example, a fuel addition valve that injects fuel into the exhaust passage may be provided, and fuel may be supplied from the fuel addition valve into the exhaust passage during a temperature rising operation of a filter or the like.
1 内燃機関
3 排気通路
3a 曲がり部
5 インジェクタ(還元剤添加手段)
10 排気浄化装置
12 パティキュレートフィルタ(排気浄化手段)
12a 入口
12b 出口
12c 壁部
13 外周部
14 内周部
20 下部
21 上部
30 断熱部材
40 内管
41 外管
42 隙間
50 酸化触媒
50a 入口
50b 出口
51 密閉部
S1 貫通空間
S2 密閉部
DESCRIPTION OF
10
Claims (6)
前記排気通路が曲がり部を有し、前記曲がり部より上流に前記還元剤添加手段が配置されるとともに前記曲がり部より下流、かつ前記排気通路のうち前記曲がり部に続く部分に前記排気浄化手段が配置され、
前記複数の貫通空間には、前記入口側及び前記出口側の両方が閉塞された密閉部が含まれ、
前記排気浄化手段のうち前記曲がり部の内周側の下流に位置する内周部には、前記排気浄化手段のうち前記曲がり部の外周側の下流に位置する外周部よりも前記密閉部が多く設けられていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust passage of an internal combustion engine having a plurality of through spaces extending from an inlet side to an outlet side and partitioned by a wall portion through which exhaust can pass and at least one of the inlet side and the outlet side is closed An exhaust purification means disposed within the exhaust gas and having a function regenerated by a temperature raising operation; and a reducing agent in the exhaust passage upstream of the exhaust purification means to raise the temperature of the exhaust purification means to a target temperature during the temperature raising operation. An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine comprising a reducing agent adding means for supplying
The exhaust passage has a bent portion, the reducing agent adding means is disposed upstream from the bent portion, and the exhaust purifying means is disposed downstream of the bent portion and in a portion of the exhaust passage following the bent portion. Arranged,
The plurality of through spaces include a sealed portion in which both the inlet side and the outlet side are closed,
In the exhaust purification means, the inner peripheral portion located downstream of the inner peripheral side of the bent portion has more of the sealing portion than the outer peripheral portion positioned downstream of the outer peripheral side of the bent portion of the exhaust purification means. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記排気浄化手段の前記外周部のうち鉛直上方に位置する上部には、前記外周部のうち鉛直下方に位置する下部よりも前記密閉部が多く設けられている請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust purification means is disposed in the exhaust passage so that the plurality of through spaces extend in a direction intersecting the vertical direction,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein an upper portion of the outer peripheral portion of the exhaust gas purification unit positioned vertically above is provided with more of the sealing portion than a lower portion of the outer peripheral portion positioned vertically below. Exhaust purification device.
前記排気浄化手段は、前記複数の貫通空間が鉛直方向と交差する方向に延びるように前記排気通路内に配置され、
前記複数の貫通空間には、前記入口側及び前記出口側の両方が閉塞された密閉部が含まれ、
前記排気浄化手段のうち鉛直上方に位置する上部には、前記排気浄化手段のうち鉛直下方に位置する下部よりも前記密閉部が多く設けられていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust passage of an internal combustion engine having a plurality of through spaces extending from an inlet side to an outlet side and partitioned by a wall portion through which exhaust can pass and at least one of the inlet side and the outlet side is closed An exhaust purification means disposed within the exhaust gas and having a function regenerated by a temperature raising operation; and a reducing agent in the exhaust passage upstream of the exhaust purification means to raise the temperature of the exhaust purification means to a target temperature during the temperature raising operation. An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine comprising a reducing agent adding means for supplying
The exhaust purification means is disposed in the exhaust passage so that the plurality of through spaces extend in a direction intersecting the vertical direction,
The plurality of through spaces include a sealed portion in which both the inlet side and the outlet side are closed,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein an upper part of the exhaust gas purification unit located vertically above is provided with more of the sealing part than a lower part of the exhaust gas purification unit located vertically below.
前記排気浄化手段は、前記内管内に配置されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Of the exhaust passage, the portion where the exhaust purification means is disposed includes an outer tube that forms the exhaust passage and an inner tube that is disposed inside the outer tube via a gap that blocks the upstream side and the downstream side. A double pipe with
The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust gas purification means is disposed in the inner pipe.
前記酸化触媒の密閉部の個数は、前記排気浄化手段の密閉部の個数より多い請求項1〜5のいずれか一項に記載の排気浄化装置。 Provided in the exhaust passage upstream from the exhaust purification means and downstream from the position where the reducing agent addition means supplies the reducing agent, extends from the inlet side to the outlet side, and closes at least one of the inlet side and the outlet side. A plurality of through-spaces, and the plurality of through-spaces further includes an oxidation catalyst that includes a sealed portion in which both the inlet side and the outlet side are closed,
The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the number of sealed portions of the oxidation catalyst is greater than the number of sealed portions of the exhaust purification unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008105683A JP2009257148A (en) | 2008-04-15 | 2008-04-15 | Exhaust gas purifier of internal-combustion engine |
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Publications (1)
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2008
- 2008-04-15 JP JP2008105683A patent/JP2009257148A/en active Pending
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