JP2010038011A

JP2010038011A - 内燃機関の排気ガス浄化装置及びそれを用いた排気ガス浄化方法

Info

Publication number: JP2010038011A
Application number: JP2008200855A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Aoyanagi; 友三青柳; Masayuki Kobayashi; 雅行小林; Takayuki Adachi; 隆幸足立; Tetsuya Murayama; 哲也村山
Original assignee: SHIN ACE KK
Current assignee: SHIN ACE KK
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】 PM及びNOxの排出量を低減する内燃機関の排気ガス浄化装置及びそれを用いた排気ガス浄化方法を提供する。
【解決手段】可変容量式ターボチャージャ10と、ターボチャージャ10のタービン10bより下流の排気管６から排気ガスの一部を抜き出してターボチャージャ10のコンプレッサ10aより上流の吸気管２へ再循環する低圧EGR通路７と、排気マニホールド５から排気ガスの一部を抜き出して吸気マニホールド４に再循環する高圧EGR通路８，９とを有することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【選択図】図１

Description

本発明は粒子状物質（PM）及び窒素酸化物（NOx）を低減する内燃機関の排気ガス浄化装置及びそれを用いた排気ガス浄化方法に関する。

地球温暖化を抑制するために、近年では燃費のよいディーゼルエンジンを搭載した自動車が注目されている。しかしディーゼルエンジンから排出される排気ガス中にはCO₂，H₂O，N₂の他に、有害成分としてその排出量が規制されているPM，NOx等も含まれる。従って、PM，NOx等の有害成分の排出をそれぞれ抑制する必要がある。

ディーゼルエンジンにおいて、排気再循環法（EGR）は、排出ガス中のNOxの低減のために重要な技術の一つである。しかしながら、過給機付きエンジンでは、過給圧Ｐ_２と排気圧Ｐ_３の関係は、Ｐ_２＜Ｐ_３のエンジン運転領域ではEGRが可能であるが、Ｐ_２＞Ｐ_３の領域ではEGRを行うことができない。

この問題を解決するために、特開2002-4904号公報（特許文献１）においては、過給機として可変容量式ターボチャージャ（Variable Geometry Turbocharger：VGT）を採用し、排気圧と過給圧との差圧が目標差圧になるように可変ノズルベーンを制御することにより、EGRが可能な運転領域を拡大するようにしている。しかしながら、VGTの機能は、エンジンの運転状態に基づいて可変ノズルベーンが制御され、そのタービン容量をそのときの運転状態に応じて最適に制御するものであり、この方式においては、EGR率（EGRガス量／吸気の総量）及び過給圧をそれぞれの目標値に制御することが困難である。

特開2001-115900号公報（特許文献２）においては、可変ノズルベーンを備えるタービンと同軸上に過給用のコンプレッサ及びEGR用のコンプレッサを連結して、EGRガス量を制御しているが、過給圧とEGRガス圧とを個別に制御できないため、制御の自由度が低いという問題を有している。

また排気ガス中のNOxを浄化する手段として、常時は酸素過剰のリーン雰囲気で燃焼させながらNOxを吸蔵し、ストイキ〜リッチ雰囲気で吸蔵されたNOxを放出するNOx吸蔵還元触媒が提案されている。このNOx吸蔵還元触媒は、アルミナ等の酸化物担体にPt等の貴金属と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、ペロブスカイト金属化合物等から選ばれるNOx吸蔵材とを担持してなるものである。リーン雰囲気では、排気ガス中のNOが貴金属により酸化されてNO₂となり、それがNOx吸蔵材と反応して亜硝酸塩又は硝酸塩となることで吸蔵される。そしてストイキ又はリッチ雰囲気では、亜硝酸塩又は硝酸塩が分解してNOxが放出されることでNOx吸蔵材はNOx吸蔵能を回復し、放出されたNOxは雰囲気中に豊富に存在するHC、CO等の還元成分により還元される。

PMを浄化する手段として、ディーゼルエンジンの排気管に設けられた目封じタイプのハニカム体からなるディーゼルパティキュレートフィルタ（DPF）により捕集する方法が一般に用いられている。このDPFは、セラミックハニカム構造体のセルの開口部の両端を例えば交互に市松状に目封じしてなるものであり、排気ガス下流側で目詰めされた流入側セルと、流入側セルに隣接し排気ガス上流側で目詰めされた流出側セルと、流入側セルと流出側セルを区画するセル隔壁とよりなり、セル隔壁の細孔で排気ガスを濾過してPMを捕集することで排出を抑制するものである。

DPFでは、PMの堆積により圧損が上昇するため、例えば特開2002-047923号公報（特許文献３）及び特開2002-129950号公報（特許文献４）に示すように、DPF の上流側にNOx吸蔵還元触媒を配置し、リーン運転時にNOxを吸蔵させ、逐次リッチ雰囲気とすることで、NOx吸蔵還元触媒から放出されたNO₂をDPFに流入させてDPFに捕集されたPMを酸化浄化している。

しかしながら、NOx吸蔵還元触媒法は、リーン雰囲気からストイキ〜リッチ雰囲気への急激な温度上昇と酸素濃度の変化により、吸蔵されたNOxが瞬時に放出されるので、NOx吸蔵還元触媒では多量のNOxを処理しきれず、余ったNOxがDPFをそのまま通過して排出されるという問題があった。

特開2002-4904号公報特開2001-115900号公報特開2002-047923号公報特開2002-129950号公報

従って本発明の目的は、PM及びNOxの排出量を低減し、かつ燃費の良い内燃機関の排気ガス浄化装置及びそれを用いた排気ガス浄化方法を提供することである。

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることにより、PM及びNOxの排出量を低減させ、またさらにNOx吸蔵還元触媒及びディーゼルパティキュレートフィルタを有する後処理装置を組み合わせることにより、NOx吸蔵還元触媒に流入するNOxの量を低減させ、もってPM及びNOxの排出量を著しく低減できるとともに、燃費が良いことを発見し、本発明に想到した。

すなわち、本発明は具体的に以下の手段により達成することができる。
(1) 可変容量式ターボチャージャと、前記ターボチャージャのタービンより下流の排気管から排気ガスの一部を抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気管へ再循環する低圧EGR通路と、排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出して吸気マニホールドに再循環する高圧EGR通路とを有することを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。
(2) 上記(1) に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、NOx吸蔵還元触媒とディーゼルパティキュレートフィルタとを有する後処理装置が前記排気管に設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
(3) 上記(1) 又は(2) に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記ターボチャージャの圧力比は2.0以上であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
(4) 上記(1)〜(3) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記内燃機関の圧縮比が14以上であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
(5) 上記(1)〜(4) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタが前記NOx吸蔵還元触媒の下流に位置することを特徴とする排気ガス浄化装置。
(6) 上記(1)〜(5) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記NOx吸蔵還元触媒の導入部又は導出部に酸化触媒が設けられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
(7) 上記(1)〜(6) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記排気管に排圧調節弁が設けられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
(8) 上記(1)〜(7) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記低圧EGR通路に前記後処理装置がさらに設けられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
(9) 上記(1)〜(8) のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置を用いて排気ガスを浄化する方法であって、前記NOx吸蔵還元触媒の導入部において排気ガス中のNOxが1.5 g/kWh以下であることを特徴とする排気ガス再循環方法。
(10) 上記(9) に記載の排気ガス再循環装置を用いた排気ガス再循環方法であって、前記低圧EGR通路におけるEGR率及び前記高圧EGR通路におけるEGR率の合計が20〜80％であることを特徴とする排気ガス再循環方法。
(11) 上記(9) 又は(10) に記載の排気ガス再循環装置を用いた排気ガス再循環方法であって、前記低圧EGR通路におけるEGR率と前記高圧EGR通路におけるEGR率との比が0.25〜6.0であることを特徴とする排気ガス再循環方法。

本発明によれば、排気管からターボチャージャの上流の吸気管へ再循環する低圧EGRと排気マニホールドから吸気マニホールドに再循環する高圧EGRとを組み合わせているので、PM及びNOxの排出量を低減させることができる。

またさらにNOx吸蔵還元触媒を有する後処理装置を組み合わせることにより、NOx吸蔵還元触媒に流入するNOxの量を低減させ、もってPM及びNOxの排出量を著しく低減させるとともに、燃費が良くすることができる。

[1] 排気ガス浄化装置
図１は、本発明に用いる排気ガス浄化装置を備えた内燃機関の一例を示す。図１に示す内燃機関１は、６気筒エンジンであり、吸気側に吸気管２及び吸気マニホールド４を有し、排気側に排気マニホールド５及び排気管６を有し、吸気側の新気を過給するための可変容量式ターボチャージャ10が設けられている。内燃機関１はさらに、ターボチャージャ10のタービン10bより下流の排気管６から排気ガスの一部を抜き出してターボチャージャ10のコンプレッサ10aより上流の吸気管へ再循環する低圧EGR通路７と、排気マニホールド５から排気ガスの一部を抜き出して吸気マニホールド４に再循環する高圧EGR通路８，９とを有する。排気管６には後処理装置11が設けられている。低圧EGR通路７には、低圧EGRクーラ7a及び低圧EGRバルブ7bが備えられており、高圧EGR通路８，９には、高圧EGRクーラ8a，9a及び高圧EGRバルブ8b，9bがそれぞれ備えられている。内燃機関１としては、圧縮比が14以上のディーゼルエンジンを好適に用いることができる。

低圧EGR通路７の内径は25〜70 mmであるのが好ましく、35〜60 mmであるのがより好ましい。低圧EGR通路７の内径が25 mm以上であると、低圧低温で高EGR率（EGRガス量／吸気の総量）を実現することができる。低圧EGR通路７の内径が70 mmを超えるとEGR率の調整が困難になる。高圧EGR通路８，９の内径は40〜100 mmであるのが好ましく、60〜80 mmであるのがより好ましい。

吸気管２のターボチャージャ10のタービン10bより下流側にはインタクーラ３が設けられており、流量調整弁12を介して、吸気分岐管2a及び2bの二股に分かれている。吸気分岐管2aは吸気マニホールド４の第１の吸気マニホールド4aに接続し、吸気分岐管2bは吸気マニホールド４の第２の吸気マニホールド4bに接続している。EGR通路８は第２の吸気マニホールド4bに接続しており、EGR通路９は第１の吸気マニホールド4aに接続している。

ターボチャージャ10の圧力比は2.0以上であるのが好ましく、2.5以上であるのがより好ましく、3.0以上であるのが特に好ましい。ターボチャージャ10の圧力比を3.0以上にすることにより、高EGR率でありながらもPMの排出量を抑えることができる。ターボチャージャ10のコンプレッサ10a及びタービン10bはFCD等の鋳鉄，スチール等の高強度材からなるのが好ましい。それによりターボチャージャ10の圧力比3.0以上という高圧力比を実現することができる。

後処理装置11は、図２に示すように、排気管６の上流から、２段のNOx吸蔵還元触媒11a，酸化触媒11b及びディーゼルパティキュレートフィルタ11cを有する。後処理装置11の上流側には燃料を噴射するコモンレール型のインジェクタ20が設けられている。インジェクタ20から燃料を噴射することにより、NOx吸蔵還元触媒11a内の雰囲気をリーン雰囲気からリッチ雰囲気まで調節することができる。

NOx吸蔵還元触媒11aは、アルミナ等の酸化物担体にPt等の貴金属と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、ペロブスカイト金属化合物等から選ばれるNOx吸蔵材とを担持してなる。酸化触媒11bとしては、Pt等を酸化物担体に担持してなる触媒を用いることができる。

ディーゼルパティキュレートフィルタ11cは、セラミックハニカム構造体のセルの開口部の両端を例えば交互に市松状に目封じしてなるものであり、排気ガス下流側で目詰めされた流入側セルと、流入側セルに隣接し排気ガス上流側で目詰めされた流出側セルと、流入側セルと流出側セルを区画するセル隔壁とにより構成される。

後処理装置11の下流側には排圧調節弁30が設けられている。排圧調節弁30の開度を調節することにより、低圧EGR通路７によるEGR率を調節するとともに、排出されるNOx，PM等を削減できる。排圧調節弁30は後処理装置11の上流側に設けても良い。

本発明の排気ガス浄化装置における後処理装置の構成はこれに限らず、本発明の思想の範囲内であれば適宜設定可能である。例えば、NOx吸蔵還元触媒11aは１段でも良く、NOx吸蔵還元触媒11aの導入部に酸化触媒11bを設けても良い。

低圧EGR通路７においても、排気管６に設けられている後処理装置11と同様の後処理装置21が設けられている。このように、EGR通路にも後処理装置を設けることにより、排出されるNOx，PM等をさらに削減することができる。

[2] 排気ガス浄化方法
吸気管２に導入された吸気はターボチャージャ10のコンプレッサ10aにより加圧され、インタクーラ３により冷却された後、流量調整弁12を介して吸気分岐管2a及び2bに送られる。吸気分岐管2a及び2bから吸気マニホールド4a及び4bを介して６気筒の内燃機関１の３気筒ずつにそれぞれ送られ、各気筒を通って排気マニホールド５に送られる。吸気マニホールド4aを接続する気筒から排出された排気ガスの一部は、高圧EGR通路８を通って吸気分岐管2bに送られ、吸気マニホールド4bを接続する気筒から排出された排気ガスの一部は、高圧EGR通路９を通って吸気分岐管2aに送られる。

高圧EGR通路８及び９に送られたもの以外の残りの排気ガスはターボチャージャ10のタービン10bを駆動させながら排気管６に送られる。排気管６に送られた排気ガスの一部は低圧EGR通路７を通ってコンプレッサ10aの上流側の吸気管２に送られる。残りの排気ガスは後処理装置11と排圧調節弁30とを介して車外へ排出される。

ターボチャージャ付き内燃機関では、ターボチャージャによる過給圧が排気圧よりも大きくなると、新気がEGRガス通路に侵入するためEGRを行うのが難しい。またEGR率と過給圧とを個別に制御できないため、制御の自由度が低い。本発明では、ターボチャージャの上流に排気ガスを送る低圧EGRとターボチャージャの下流に排気ガスを送る高圧EGRとを組み合わせているので、広範囲でのEGRが可能であり、EGR率と過給圧とをそれぞれ目標値に設定でき、NOx，PM等を削減するとともに燃費も向上することができる。

高圧EGR通路８及び９により、排気マニホールド５から排出された高圧の排気ガスを高圧EGRクーラ8a及び9aにより冷却してから吸気分岐管2a及び2bに送ることにより、吸気マニホールド4a及び4bに送られる吸気が冷却される。高圧EGR率が上昇すると、排気ガスにおけるNOxの含有量が削減されるが、PMの含有量が上昇する。また低圧EGR通路７により、排気管６の排気ガスの一部を吸気管２に送ることにより、車外へ排出されるNOx，PM等を削減できる。低圧EGR通路７により排気ガスの一部をコンプレッサ10aの上流側の吸気管２に送るので、低圧EGR率を上昇させてもPMの含有量の上昇は抑えられる。従って、高圧EGR通路８及び９と低圧EGR通路７とを組み合わせて用いることにより、排気ガスに含まれるNOx及びPMの両方を低減させることができる。

低圧EGR率と高圧EGR率との比率は、正味平均有効圧（BMEP）等の運転条件に合わせて適宜設定可能であるが、低圧EGR率／高圧EGR率＝0.25〜6.0であるのが好ましい。高圧EGR率が高すぎればNOxを低減できるが、PM量が多くなりすぎ、低圧EGR率が高すぎると空気過剰率が上昇し、スモークの排出量が増加する。

後処理装置11に送られる排気ガスに含まれるNOxの量は1.6 g/kWh未満であるのが好ましく、1.5 g/kWh以下であるのがより好ましく、1.0 g/kWh以下であるのが特に好ましい。後処理装置11の導入部におけるNOxの量が1.6 g/kWh以上であると、NOx吸蔵還元触媒11aの処理能力の限界を超えてしまうため、処理しきれないNOxが多量に車外に排出してしまう。低圧EGR通路７の内径を広く設定することにより、低圧EGR率の設定幅が広くすることができる。それにより、低圧EGR率及び高圧EGR率の比率を幅広い範囲で調整をすることができる。

後処理装置11に送られる排気ガスに含まれるPMの量は0.15 g/kWh未満であるのが好ましく、0.10 g/kWh以下であるのがより好ましい。PMの量が0.15 g/kWh以上であると、インジェクタ20から燃料噴射をしたときの後処理装置11の温度が高くなりすぎる。後処理装置11内の温度は400℃以下であるのが好ましい。後処理装置11内の温度が高すぎると、後処理装置11から排出される排気ガス中のNOx量が増加する。

高圧EGR通路８及び９に送られる排気ガスの割合である高圧EGR率は、高圧EGRバルブ8a及び8bにより適宜調節され、低圧EGR通路７に送られる排気ガスの割合である低圧EGR率は、低圧EGRバルブ8cと排圧調節弁30とにより適宜調節することができる。排圧調節弁30により、車外に排出される排気ガス量及び低圧EGR通路７に送られる排気ガス量を調節することができる。

後処理装置11に送られた排気ガスは、まずNOx吸蔵還元触媒11aに流入する。インジェクタ20を燃料噴射しない状態にすることにより、NOx吸蔵還元触媒11a内がリーン雰囲気になり、NOxが吸蔵される。NOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されるNOx量は後処理装置11の両側に設けられたNOxセンサ40により検出する。NOx吸蔵量が一定の量に達したときに、インジェクタ20から燃料を噴射することにより、NOx吸蔵還元触媒11a内をストイキ〜リッチ雰囲気にし、NOxを放出させる。放出されたNOxはストイキ〜リッチ雰囲気中に豊富に存在するHC，CO等の還元成分によりN₂に還元される。

NOx吸蔵還元触媒11aの導出部に設けられた酸化触媒11bにより、NOx吸蔵還元触媒11aから排出されたN₂や、NOx吸蔵還元触媒11aにより還元しきれなかったN₂O等の一部をNO₂に酸化させる。

酸化触媒11bの下流側に設けられたディーゼルパティキュレートフィルタ11cによりPMを捕集する。ディーゼルパティキュレートフィルタ11cの上流側に配置された酸化触媒11bから放出されたNO₂をディーゼルパティキュレートフィルタ11cに流入させて捕集されたPMを酸化浄化する。これによりPMの堆積による圧損の上昇を防ぐことができる。

以上、図１及び図２を用いて本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置及びそれを用いた排気ガス浄化方法を説明してきたが、本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置及びそれを用いた排気ガス浄化方法はこれらのものに限定されず、本発明の趣旨を満たす範囲内であれば、適宜変更可能である。

以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
図１及び図２に示す内燃機関１の排気ガス浄化装置を用いて、高負荷条件下における排気ガス浄化特性の測定を行った。内燃機関１の機関速度を1200 rpmとし、BMEPを1.66 MPaとし、かつ内燃機関１のインジェクタの燃料噴射圧力を200 MPaとし、(1) 高圧EGRのみを行った場合、(2) 低圧EGRのみを行った場合、(3) 低圧EGRと排圧調節弁とを組み合わせた場合、及び(4) 低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせた場合におけるEGR率の合計と正味NOx排出量及びスモーク排出量との関係をそれぞれ求めた。得られた結果を図３に示す。

図３から分かるように、低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx排出量を低減させつつ、スモーク排出量も低減させることができる。また排圧調節弁と組み合わせることにより、EGR率をさらに高めることができ、NOx排出量をさらに削減することができる。すなわちスモーク排出量が０％において、EGR率を28％程度まで上げることができ、そのときのNOx排出量は1.0 g/kWhであった。すなわち、高負荷条件下において低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx及びPMの排出量の両方を削減することができ、排圧調節弁と組み合わせることにより、EGR率を高めてNOx排出量をさらに削減することができることが分かった。

実施例２
実施例１と同じ運転条件において、(1) 高圧EGRのみを行った場合、(2) 低圧EGRのみを行った場合、(3) 低圧EGRと排圧調節弁とを組み合わせた場合、(4) 低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせた場合、及び(5) 低圧EGR、高圧EGR及び排圧調節弁を組み合わせた場合におけるNOx排出量とスモーク排出量及び正味燃料消費量（BSFC）との関係をそれぞれ求めた。得られた結果を図４に示す。

図４から分かるように、低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx及びPMの排出量の両方を削減しつつ、燃費を向上させることができる。また低圧EGR及び高圧EGRに排圧調節弁をさらに組み合わせることにより、NOx及びPMの排出量の両方を抑えつつ、燃費をさらに向上させることができる。

実施例３
図１及び図２に示す内燃機関１の排気ガス浄化装置を用いて、中負荷条件下における排気ガス浄化特性の測定を行った。内燃機関１の機関速度を1200 rpmとし、BMEPを0.83 MPaとし、かつ内燃機関１のインジェクタの燃料噴射圧力を160 MPaとし、(1) 高圧EGRのみを行った場合、(2) 低圧EGRのみを行った場合、(3) 低圧EGRと排圧調節弁とを組み合わせた場合、及び(4) 低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせた場合におけるEGR率の合計とNOx及びスモーク排出量との関係をそれぞれ求めた。得られた結果を図５に示す。

図５から分かるように、低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx排出量を低減させつつ、スモーク排出量も低減させることができる。また排圧調節弁と組み合わせることにより、EGR率をさらに高めることができ、NOx排出量をさらに削減することができる。すなわちスモーク排出量が０％において、EGR率を40％程度まで上げることができ、そのときのNOx排出量は0.5 g/kWhであった。すなわち、中負荷条件下において低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx及びPMの排出量の両方を削減することができ、排圧調節弁と組み合わせることにより、EGR率を高めてNOx排出量をさらに削減することができることが分かった。

実施例４
実施例３と同じ運転条件において、(1) 高圧EGRのみを行った場合、(2) 低圧EGRのみを行った場合、(3) 低圧EGRと排圧調節弁とを組み合わせた場合、及び(4) 低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせた場合におけるNOx排出量とスモーク排出量及び正味燃料消費量（BSFC）との関係をそれぞれ求めた。得られた結果を図６に示す。

図６から分かるように、低圧EGRと高圧EGRとを組み合わせることによりNOx及びPMの排出量の両方を削減しつつ、燃費を向上させることができる。また低圧EGRに排圧調節弁を組み合わせることにより、NOx排出量が0.5 g/kWhのときに、スモーク排出量が約-2.0％であった。

実施例５
図１及び図２に示す内燃機関１の排気ガス浄化装置を用いて、NOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx排出量とインジェクタ20の燃料噴射との関係を図７に示す。内燃機関１の機関速度を1200 rpmとし、BMEPを0.9 MPaとし、EGR率の合計は30%であった。燃料噴射前のNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx排出量は267 ppmであった。インジェクタ20の噴射間隔を15秒とし、各噴射期間を10 m秒とし、各噴射量を1215 mm³とした。

図７から分かるように、インジェクタ20からの燃料噴射によりNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx排出量はほぼゼロになり、燃料噴射前のNOx吸蔵量の90％に戻るまで約850秒かかった。S/V比は17636/hであった。

比較例１
EGR率を０％とした以外は実施例５と同様の条件で、吸蔵還元触媒11aにインジェクタ20から燃料噴射を行った。インジェクタ20の噴射間隔を15秒とし、各噴射期間を18 m秒とし、各噴射量を2701 mm³とした。

図７から分かるように、インジェクタ20からの燃料噴射をしてもNOx吸蔵還元触媒11aに吸蔵されているNOx排出量は最も減少したときでも500 ppm残っていた。また燃料噴射前のNOx吸蔵量の90％にまで約185秒で戻った。S/V比は22636/hであった。

図７から分かるように、EGR率が０%の場合はNOx吸蔵量の90％に戻るまで約185秒であるのに対し、EGR率の合計が30%の場合はNOx吸蔵量の90％に戻るまで約850秒かかった。これはEGR率の合計が30%の触媒前NOx値が267 ppmであり、EGR率が０%の触媒前NOx値である1682 ppmと比べて低く、EGR率の合計が30%の場合のS/V比はEGR率が０%の場合のS/V比より22％程度低く、かつ排気流量も少ないため、EGR率の合計が30%の場合は燃料添加停止後に触媒が飽和状態になるまでに時間が掛かると考えられる。

排気ガス浄化装置を備えた内燃機関の一例を示す概略図である。後処理装置を示す概略図である。高負荷条件におけるEGR率の合計とNOx及びスモーク排出量との関係を示すグラフである。高負荷条件におけるNOx排出量とスモーク排出量及び正味燃料消費量（BSFC）との関係を示すグラフである。中負荷条件におけるEGR率の合計とNOx及びスモーク排出量との関係を示すグラフである。中負荷条件におけるNOx排出量とスモーク排出量及び正味燃料消費量（BSFC）との関係を示すグラフである。 NOx吸蔵還元触媒に吸蔵されているNOx排出量とインジェクタの燃料噴射との関係を示すグラフである。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・吸気管
2a，2b・・・吸気分岐管
３・・・インタクーラ
４・・・吸気マニホールド
4a・・・第１の吸気マニホールド
4b・・・第２の吸気マニホールド
５・・・排気マニホールド
６・・・排気管
７・・・低圧EGR通路
7a・・・低圧EGRクーラ
7b・・・低圧EGRバルブ
８，９・・・高圧EGR通路
8a，9a・・・高圧EGRクーラ
8b，9b・・・高圧EGRバルブ
10・・・ターボチャージャ
10a・・・コンプレッサ
10b・・・タービン
11，21・・・後処理装置
11a・・・NOx吸蔵還元触媒
11b・・・酸化触媒
11c・・・ディーゼルパティキュレートフィルタ
12・・・流量調整弁
20・・・コモンレール型のインジェクタ
30・・・排圧調節弁
40・・・NOxセンサ

Claims

可変容量式ターボチャージャと、前記ターボチャージャのタービンより下流の排気管から排気ガスの一部を抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気管へ再循環する低圧EGR通路と、排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出して吸気マニホールドに再循環する高圧EGR通路とを有することを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。
請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、NOx吸蔵還元触媒とディーゼルパティキュレートフィルタとを有する後処理装置が前記排気管に設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
請求項１又は２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記ターボチャージャの圧力比は2.0以上であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記内燃機関の圧縮比が14以上であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタが前記NOx吸蔵還元触媒の下流に位置することを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記NOx吸蔵還元触媒の導入部又は導出部に酸化触媒が設けられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記排気管に排圧調節弁が設けられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記低圧EGR通路に前記後処理装置がさらに設けられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置を用いて排気ガスを浄化する方法であって、前記NOx吸蔵還元触媒の導入部において排気ガス中のNOxが1.5 g/kWh以下であることを特徴とする排気ガス再循環方法。
請求項９に記載の排気ガス再循環装置を用いた排気ガス再循環方法であって、前記低圧EGR通路におけるEGR率及び前記高圧EGR通路におけるEGR率の合計が20〜80％であることを特徴とする排気ガス再循環方法。
請求項９又は10に記載の排気ガス再循環装置を用いた排気ガス再循環方法であって、前記低圧EGR通路におけるEGR率と前記高圧EGR通路におけるEGR率との比が0.25〜6.0であることを特徴とする排気ガス再循環方法。