JP6964046B2 - engine - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンに関し、詳しくは、触媒の活性化が促進されるエンジンに関する。 The present invention relates to an engine, and more particularly to an engine in which activation of a catalyst is promoted.
前提構成 触媒ケース
従来、排気マニホルドと、排気マニホルドのマニホルド出口から導出された排気導出経路と、排気導出経路に設けられた触媒ケースと、触媒ケースに収容された触媒を備えたエンジンがある (例えば、特許文献１参照)。
Prerequisite configuration Catalyst case Conventionally, there is an engine equipped with an exhaust manifold, an exhaust lead-out path derived from the manifold outlet of the exhaust manifold, a catalyst case provided in the exhaust lead-out path, and a catalyst housed in the catalyst case (for example). , Patent Document 1).
《問題点》 触媒が活性化しにくい。
特許文献１のエンジンでは、触媒が排気マニホルドのマニホルド出口から遠い位置にあり、マニホルド出口から流出した排気の温度が触媒に到達するまでに低下し、触媒が活性化しにくい。
<< Problem >> The catalyst is difficult to activate.
In the engine of
本発明の課題は、触媒の活性化が促進されるエンジンを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an engine in which activation of a catalyst is promoted.
本発明は、クランク軸の架設方向を前後方向として、排気マニホルドは前後方向に架設され、排気マニホルドのマニホルド出口は、排気マニホルドの前後方向中央上部に形成され、触媒は排気マニホルドのマニホルド出口内に配置され、触媒の排気下流に設けられた排気絞装置を備え、ＥＧＲクーラと、エンジン本体を水冷するメイン水路からそれぞれ個別に分岐された一対のバイパス水路を備え、排気絞装置とＥＧＲクーラは、一対のバイパス水路にそれぞれ個別に接続されている。
触媒は、中心貫通孔を有し、中心軸線と平行な向きに見て、環状に形成されていることが望ましい。
In the present invention, the exhaust manifold is erected in the front-rear direction with the erection direction of the crank shaft in the front-rear direction, the manifold outlet of the exhaust manifold is formed in the upper center in the front-rear direction of the exhaust manifold, and the catalyst is in the manifold outlet of the exhaust manifold. The exhaust gas recirculator and the EGR cooler are equipped with an exhaust gas recirculator located downstream of the exhaust of the catalyst, an EGR cooler, and a pair of bypass water channels individually branched from the main water channel for water-cooling the engine body. It is individually connected to a pair of bypass channels.
It is desirable that the catalyst has a central through hole and is formed in an annular shape when viewed in a direction parallel to the central axis.
本発明は、次の効果を奏する。
触媒が排気ポートから近い位置に配置され、排気ポートから流出した排気の温度が触媒に到達するまでに低下しにくく、触媒の活性化が促進される。
また、各排気ポートから放出された排気の成分が、排気マニホルドの前後方向中央位置に配置された排気出口に至る間に平準化され、成分が平準化された排気が触媒を通過するため、触媒の触媒成分の劣化に偏りが生じにくい。
また、排気絞装置の絞りによる背圧の上昇で、排気の温度が上昇し、触媒の温度が上昇し、触媒の排気入口に付着する未燃付着物の焼却や触媒の活性化が促進される。
排気絞装置とＥＧＲクーラがそれぞれ個別に接続された一対のバイパス水路の各水路抵抗は小さく、排気絞装置へのバイパス冷却水の供給量が多く、排気絞装置の温度が下がり、排気絞装置の熱劣化が抑制される。
一対のバイパス水路の各水路抵抗は小さく、ＥＧＲクーラへのバイパス冷却水の供給量が多くなり、ＥＧＲガスの温度が下がり、ＥＧＲガスの密度が高まり、ＥＧＲ率が高まる。
The present invention has the following effects.
The catalyst is arranged at a position close to the exhaust port, and the temperature of the exhaust gas flowing out from the exhaust port is unlikely to drop by the time it reaches the catalyst, and the activation of the catalyst is promoted.
In addition, the components of the exhaust discharged from each exhaust port are leveled to the exhaust outlet located at the center position in the front-rear direction of the exhaust manifold, and the exhaust with the leveled components passes through the catalyst, so that the catalyst There is little bias in the deterioration of the catalyst component of.
In addition, the increase in back pressure due to the throttle of the exhaust throttle device raises the temperature of the exhaust gas and the temperature of the catalyst, which promotes the incineration of unburned deposits adhering to the exhaust inlet of the catalyst and the activation of the catalyst. ..
The resistance of each of the pair of bypass channels to which the exhaust throttle device and the EGR cooler are individually connected is small, the amount of bypass cooling water supplied to the exhaust throttle device is large, the temperature of the exhaust throttle device drops, and the exhaust throttle device Thermal deterioration is suppressed.
The resistance of each channel of the pair of bypass channels is small, the amount of bypass cooling water supplied to the EGR cooler increases, the temperature of the EGR gas decreases, the density of the EGR gas increases, and the EGR rate increases.
図１〜図５は発明の第１実施形態に係るエンジンを説明する図、図６は本発明の第２実施形態に係るエンジンを説明する図である。
各実施形態では、いずれも立形の水冷直列多気筒ディーゼルエンジンが用いられている。
1 to 5 are views for explaining the engine according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view for explaining the engine according to the second embodiment of the present invention.
In each embodiment, a vertical water-cooled in-line multi-cylinder diesel engine is used.
本発明の第１実施形態に係るエンジンについて説明する。
図１(Ａ)に示すように、このエンジンは、シリンダブロック(２０ａ)と、シリンダブロック(２０ａ)の上部に取り付けられたシリンダヘッド(２０ｂ)を備えている。クランク軸(１４)の架設方向を前後方向、その一方を前、他方を後として、シリンダブロック(２０ａ)の前部に、冷却水ポンプ(２５)と調時伝動ケース(１５)が組み付けられている。冷却水ポンプ(２５)のポンプ入力軸には、エンジン冷却ファン(１６)が取り付けられ、冷却水ポンプ(２５)とエンジン冷却ファン(１６)はファンベルト(１７)を介してクランク軸(１４)で駆動される。エンジン冷却ファン(１６)の前方には、ラジエータ(２６)が配置されている。シリンダブロック(２０ａ)の後部には、クランク軸(１４)の後端部に取り付けられたフライホイール(１４ａ)が配置されている。
The engine according to the first embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1 (A), this engine includes a cylinder block (20a) and a cylinder head (20b) mounted on top of the cylinder block (20a). A cooling water pump (25) and a pacing transmission case (15) are assembled to the front part of the cylinder block (20a) with the erection direction of the crank shaft (14) in the front-rear direction, one in front and the other in rear. There is. An engine cooling fan (16) is attached to the pump input shaft of the cooling water pump (25), and the cooling water pump (25) and the engine cooling fan (16) are connected to the crank shaft (14) via a fan belt (17). Driven by. A radiator (26) is arranged in front of the engine cooling fan (16). A flywheel (14a) attached to the rear end of the crank shaft (14) is arranged at the rear of the cylinder block (20a).
図１(Ａ)に示すように、エンジンの幅方向を横方向として、シリンダヘッド(２０ｂ)の横一側に排気マニホルド(１)が組み付けられ、排気マニホルド(１)のマニホルド出口(１ａ)から排気導出経路(２)が導出されている。排気導出経路(２)は、排気上流側から順に配置された、過給機(６)と、過給機(６)のタービンを収容するタービンハウジング(６ａ)から導出されたタービン出口筒(６ｂ)と、排気絞装置(８)と、排気中継管(７)と、排気浄化ケース(１８)を備え、排気マニホルド(１)のマニホルド出口(１ａ)から流出した排気(５)は、過給機(６)のタービンハウジング(６ａ)、タービン出口筒(６ｂ)、排気絞装置(８)、排気中継管(７)、排気浄化ケース(１８)を順に通過して放出される。 As shown in FIG. 1 (A), the exhaust manifold (1) is assembled on one lateral side of the cylinder head (20b) with the width direction of the engine as the lateral direction, and the exhaust manifold (1) is connected from the manifold outlet (1a). The exhaust derivation path (2) is derived. The exhaust derivation path (2) is a turbine outlet cylinder (6b) derived from the supercharger (6) and the turbine housing (6a) accommodating the turbine of the supercharger (6), which are arranged in order from the exhaust upstream side. ), The exhaust throttle device (8), the exhaust relay pipe (7), and the exhaust purification case (18), and the exhaust (5) flowing out from the manifold outlet (1a) of the exhaust manifold (1) is supercharged. It is discharged through the turbine housing (6a) of the machine (6), the turbine outlet cylinder (6b), the exhaust throttle device (8), the exhaust relay pipe (7), and the exhaust purification case (18) in this order.
図１(Ａ)に示すように、シリンダヘッド(２０ｂ)の横他側に吸気マニホルド(３０)が組み付けられ、吸気マニホルド(３０)のマニホルド入口(３０ａ)に過給パイプ(３１)を介して過給機(６)のコンプレッサハウジング(６ｃ)のコンプレッサ出口(６ｄ)が接続され、コンプレッサ入口(６ｅ)には、エアフローセンサケース(３２)を介してエアクリーナ(３３)が接続され、エア(３４)は、エアクリーナ(３３)、過給機(６)のコンプレッサハウジング(６ｃ)、過給パイプ(３１)、マニホルド入口(３０ａ)を順に介して吸気マニホルド(３０)に過給される。 As shown in FIG. 1 (A), an intake manifold (30) is assembled to the other side of the cylinder head (20b) via a supercharging pipe (31) at the manifold inlet (30a) of the intake manifold (30). The compressor outlet (6d) of the compressor housing (6c) of the turbocharger (6) is connected, and the air cleaner (33) is connected to the compressor inlet (6e) via the airflow sensor case (32), and the air (34) is connected. ) Is supercharged to the intake manifold (30) via the air cleaner (33), the compressor housing (6c) of the supercharger (6), the supercharging pipe (31), and the manifold inlet (30a) in this order.
図１(Ａ)に示すように、排気マニホルド(１)からＥＧＲガス導出経路(１９)が導出され、ＥＧＲガス導出経路(１９)は、導出上流側から順に、ＥＧＲクーラ(２３)と、ＥＧＲ弁装置(２７)を備え、ＥＧＲガス導出経路(１９)の導出端は、吸気マニホルド(３０)のマニホルド入口(３０ａ)に接続され、排気マニホルド(１)の排気(５)から分流した排気の一部は、ＥＧＲガス(２３ａ)として、ＥＧＲクーラ(２３)、ＥＧＲ弁装置(２７)を順に介して吸気マニホルド(３０)に供給される。 As shown in FIG. 1 (A), the EGR gas derivation path (19) is derived from the exhaust manifold (1), and the EGR gas derivation path (19) is the EGR cooler (23) and the EGR in order from the derivation upstream side. A valve device (27) is provided, and the outlet end of the EGR gas outlet path (19) is connected to the manifold inlet (30a) of the intake manifold (30), and the exhaust gas diverged from the exhaust (5) of the exhaust manifold (1). A part of the EGR gas (23a) is supplied to the intake manifold (30) via the EGR cooler (23) and the EGR valve device (27) in this order.
このエンジンは、コモンレール式燃焼噴射装置の燃料噴射弁(３５)と、この燃料噴射弁(３５)の開弁を制御する制御装置(１０)を備え、制御装置(１０)は、所定のセンサで検出されたエンジン目標回転数と、エンジン実回転数と、エンジン負荷と、吸気量と、吸気温度とに基づいて、燃料噴射弁(３５)からの燃料の噴射タイミングと噴射量を設定する。
制御装置(１０)には、エンジンＥＣＵが用いられている。ＥＣＵは、電子制御ユニットの略称であり、マイコンである。
This engine includes a fuel injection valve (35) of a common rail type combustion injection device and a control device (10) for controlling the opening of the fuel injection valve (35), and the control device (10) is a predetermined sensor. The fuel injection timing and injection amount from the fuel injection valve (35) are set based on the detected engine target rotation speed, engine actual rotation speed, engine load, intake amount, and intake temperature.
An engine ECU is used in the control device (10). ECU is an abbreviation for electronic control unit and is a microcomputer.
図１(Ａ)に示すように、排気マニホルド(１)と、排気マニホルド(１)のマニホルド出口(１ａ)から導出された排気導出経路(２)と、触媒(４)を備えている。
図１(Ａ)，図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、クランク軸(１４)の架設方向を前後方向として、排気マニホルド(１)は前後方向に架設され、排気マニホルド(１)のマニホルド出口(１ａ)は、排気マニホルド(１)の前後方向中央上部に形成され、触媒(４)は排気マニホルド(１)のマニホルド出口(１ａ)内に配置されている。
このため、触媒(４)が排気ポート(５ａ)(５ｂ)(５ｃ)(５ｄ)から近い位置に配置され、排気ポートから流出した排気(５)の温度が触媒(４)に到達するまでに低下しにくく、触媒(４)の活性化が促進される。
また、各排気ポート(５ａ)(５ｂ)(５ｃ)(５ｄ)から放出された排気(５)の成分が、排気マニホルド(１)の前後方向中央位置に配置された排気出口(１ａ)に至る間に平準化され、成分が平準化された排気(５)が触媒(４)を通過するため、触媒(４)の触媒成分の劣化に偏りが生じにくい。
As shown in FIG. 1 (A), the exhaust manifold (1), the exhaust lead-out path (2) derived from the manifold outlet (1a) of the exhaust manifold (1), and the catalyst (4) are provided.
As shown in FIGS. 1 (A) and 2 (A) (B), the exhaust manifold (1) is erected in the front-rear direction with the erection direction of the crank shaft (14) as the front-rear direction, and the exhaust manifold (1) is installed. The manifold outlet (1a) is formed in the upper center in the front-rear direction of the exhaust manifold (1), and the catalyst (4) is arranged in the manifold outlet (1a) of the exhaust manifold (1).
Therefore, the catalyst (4) is arranged at a position close to the exhaust ports (5a) (5b) (5c) (5d), and by the time the temperature of the exhaust (5) flowing out from the exhaust port reaches the catalyst (4). It does not easily decrease, and activation of the catalyst (4) is promoted.
Further, the components of the exhaust (5) discharged from the exhaust ports (5a), (5b), (5c) and (5d) reach the exhaust outlet (1a) arranged at the center position in the front-rear direction of the exhaust manifold (1). Since the exhaust gas (5) whose components are leveled in the meantime passes through the catalyst (4), the deterioration of the catalyst component of the catalyst (4) is unlikely to occur.
この排気絞装置(８)の排気上流側の触媒(４)は、排気(５)中の有害成分を浄化し、未燃燃料を触媒燃焼させる排気浄化や排気昇温用の触媒である。
触媒(４)にはＤＯＣが用いられている。ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称である。ＤＯＣは、内部に軸長方向に沿う多数のセルが貫通状に並設されたフロースルーハニカム型のものである。ＤＯＣには、セル内に酸化触媒成分が担持されている。ＤＯＣでは、排気(５)中のＨＣ(炭化水素)やＣＯ(一酸化炭素)が酸化され、Ｈ２Ｏ(水)やＣＯ２となる。また、ＤＯＣでは、排気(５)中に供給された未燃燃料が触媒燃焼され、排気(５)の温度が上がり、下流に配置されたＤＰＦ(１２)の再生が図られる。ＤＰＦ(１２)に代えて、触媒下流側触媒(１３)が用いられる場合には、その温度が上がり、活性化が図られる。
The catalyst (4) on the upstream side of the exhaust of the exhaust throttle device (8) is a catalyst for purifying the exhaust gas and raising the temperature of the exhaust gas by purifying the harmful components in the exhaust gas (5) and burning the unburned fuel with the catalyst.
DOC is used for the catalyst (4). DOC is an abbreviation for diesel oxidation catalyst. The DOC is a flow-through honeycomb type in which a large number of cells along the axial length direction are arranged side by side in a penetrating manner. The DOC has an oxidation catalyst component supported in the cell. In DOC, HC (hydrocarbon) and CO (carbon monoxide) in the exhaust gas (5) are oxidized to H 2 O (water) and CO 2 . Further, in the DOC, the unburned fuel supplied into the exhaust gas (5) is catalytically burned, the temperature of the exhaust gas (5) rises, and the DPF (12) arranged downstream is regenerated. When the catalyst downstream side catalyst (13) is used instead of the DPF (12), its temperature rises and activation is achieved.
ＤＰＦは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称であり、排気(５)に含まれるＰＭを捕捉する。ＰＭは、粒子状物質の略称である。
ＤＰＦ(１２)は、内部に軸長方向に沿う多数のセルが並設され、隣り合うセルの排気入口(１２ａ)と排気出口(１２ｂ)が交互に目封じされたウォールフローハニカム型のものである。
DPF is an abbreviation for diesel particulate filter, which captures PM contained in the exhaust gas (5). PM is an abbreviation for particulate matter.
The DPF (12) is a wall-flow honeycomb type in which a large number of cells along the axial length direction are arranged side by side, and the exhaust inlets (12a) and exhaust outlets (12b) of adjacent cells are alternately sealed. be.
排気絞装置(８)の排気上流側の触媒(４)には、ＳＣＲ触媒や、ＮＯＸ吸蔵還元触媒を用いることができる。
ＳＣＲ触媒は、選択触媒還元(Selective Catalytic Reduction)型の触媒の略称で、内部に軸長方向に沿う多数のセルが貫通状に並設されたフロースルーハニカム型のものが用いられ、その排気上流側には尿素水インジェクタが配置され、尿素水を排気中に噴射することにより高温下でアンモニアガスを得、このアンモニアによりＮＯｘ(窒素酸化物)を還元し、Ｎ２(窒素ガス)とＨ２Ｏ(水蒸気)を得る。
ＮＯＸ吸蔵還元触媒は、排気中のＮＯＸを一時的に吸蔵し、後に還元(Ｎ２化)する触媒である。
The catalyst (4) of the exhaust upstream side of the exhaust aperture device (8), can be used SCR catalyst and, NO X occluding and reducing catalyst.
The SCR catalyst is an abbreviation for Selective Catalytic Reduction type catalyst, and a flow-through honeycomb type catalyst in which a large number of cells along the axial length direction are arranged side by side in a penetrating manner is used, and the exhaust upstream thereof. A urea water injector is arranged on the side, and ammonia gas is obtained at high temperature by injecting urea water into the exhaust gas, and NOx (nitrogen oxide) is reduced by this ammonia to N 2 (nitrogen gas) and H 2 Obtain O (water vapor).
The NO X storage reduction catalyst is a catalyst that temporarily stores NO X in the exhaust gas and then reduces (converts to N 2 ) NO X.
図２(Ｃ)に示す触媒(４)の変形例１のように、触媒(４)は、中心貫通孔(４ｄ)を有し、中心軸線(４ｃ)と平行な向きに見て、環状に形成されていてもよい。
この場合、中心貫通孔(４ｄ)によって触媒(４)の体積が小さくなり、昇温による触媒(４)の活性化が促進される。
また、中心貫通孔(４ｄ)を有する触媒(４)は、通路断面積の狭いマニホルド出口(１ａ)内に配置されているにも拘わらず、排気(５)の通過抵抗が中心貫通孔(４ｄ)で低減され、背圧の上昇が抑制される。
As in the first modification of the catalyst (4) shown in FIG. 2C, the catalyst (4) has a central through hole (4d) and is annular when viewed in a direction parallel to the central axis (4c). It may be formed.
In this case, the volume of the catalyst (4) is reduced by the central through hole (4d), and the activation of the catalyst (4) by raising the temperature is promoted.
Further, although the catalyst (4) having the central through hole (4d) is arranged in the manifold outlet (1a) having a narrow passage cross-sectional area, the passage resistance of the exhaust (5) is the central through hole (4d). ) Is reduced and the increase in back pressure is suppressed.
図１(Ａ)〜(Ｃ)、図２(Ａ)〜(Ｄ)の触媒(４)の基本例と変形例１，２では、触媒(４)は、中心軸線(４ｃ)方向の厚さ寸法が径方向の寸法よりも短い薄型に形成されている。
薄型の触媒(４)は体積が小さく、昇温による触媒(４)の活性化が促進される。
また、薄型の触媒(４)は、通路断面積の狭いマニホルド出口(１ａ)内に配置されているにも拘わらず、排気(５)の通過抵抗が小さく、背圧の上昇が抑制される。
図２(Ｄ)の触媒(４)の変形例２では、マニホルド出口(１ａ)の排気(５)の通過方向に一対の触媒(４)を直列配置したが、３個以上の触媒(４)を直列配置してもよい。この変形例２では、薄型の触媒(４)に中心貫通孔(４ｄ)を設けてもよい。
In the basic example and the modified examples 1 and 2 of the catalyst (4) of FIGS. 1 (A) to (C) and 2 (A) to (D), the catalyst (4) has a thickness in the central axis (4c) direction. It is formed to be thin with dimensions shorter than the radial dimensions.
The thin catalyst (4) has a small volume, and activation of the catalyst (4) by raising the temperature is promoted.
Further, although the thin catalyst (4) is arranged in the manifold outlet (1a) having a narrow passage cross-sectional area, the passage resistance of the exhaust gas (5) is small and the increase in back pressure is suppressed.
In the second modification of the catalyst (4) of FIG. 2 (D), a pair of catalysts (4) are arranged in series in the passing direction of the exhaust gas (5) at the manifold outlet (1a), but three or more catalysts (4) May be arranged in series. In this
図１(Ａ)に示すように、触媒(４)の排気下流に設けられた排気絞装置(８)を備えている。
このため、排気絞装置(８)の絞りによる背圧の上昇で、排気(５)の温度が上昇し、触媒(４)の温度が上昇し、触媒(４)の排気入口(４ａ)に付着する未燃付着物の焼却や触媒(４)の活性化が促進される。
As shown in FIG. 1 (A), an exhaust throttle device (8) provided downstream of the exhaust of the catalyst (4) is provided.
Therefore, the temperature of the exhaust (5) rises due to the increase of the back pressure due to the throttle of the exhaust throttle device (8), the temperature of the catalyst (4) rises, and the catalyst (4) adheres to the exhaust inlet (4a). Incineration of unburned deposits and activation of catalyst (4) are promoted.
触媒(４)の排気入口(４ａ)に付着する未燃付着物は、メイン噴射燃料の未燃燃料とＰＭの混合物であり、エンジン負荷が小さく、排気温度が低い場合には、触媒(４)に堆積しやすく、触媒(４)の排気入口(４ａ)を目詰まりさせる。 The unburned deposit adhering to the exhaust inlet (4a) of the catalyst (4) is a mixture of unburned fuel and PM of the main injection fuel, and when the engine load is small and the exhaust temperature is low, the catalyst (4) It easily accumulates in the exhaust port (4a) of the catalyst (4) and clogs it.
図１(Ａ)に示すように、触媒(４)と排気絞装置(８)の間に配置された排気温度センサ(９)と、排気温度センサ(９)と排気絞装置(８)を連携させる制御装置(１０)を備え、制御装置(１０)は、排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度に基づいて、排気絞装置(８)の開度を調節するように構成されている。
この場合、このエンジンは、次の利点を備えている。
排気絞装置(８)の上流側の排気(５)の温度を直接に検出する排気温度センサ(９)により、排気絞装置(８)の上流側の排気(５)の温度の上昇を速やかに検出することができ、排気絞装置(８)の開度の制御遅れが起こりにくく、排気(５)の温度が上がり過ぎず、排気絞装置(８)の熱劣化が抑制される。
As shown in FIG. 1 (A), the exhaust temperature sensor (9) arranged between the catalyst (4) and the exhaust throttle device (8), the exhaust temperature sensor (9), and the exhaust throttle device (8) are linked. The control device (10) is provided with a control device (10) to be operated, and the control device (10) adjusts the opening degree of the exhaust throttle device (8) based on the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (9). It is configured.
In this case, the engine has the following advantages:
The exhaust temperature sensor (9) that directly detects the temperature of the exhaust gas (5) on the upstream side of the exhaust gas throttle device (8) promptly raises the temperature of the exhaust gas (5) on the upstream side of the exhaust gas throttle device (8). It can be detected, the control delay of the opening degree of the exhaust throttle device (8) is unlikely to occur, the temperature of the exhaust (5) does not rise too much, and the thermal deterioration of the exhaust throttle device (8) is suppressed.
図２(Ｅ)に示すように、排気絞装置(８)の排気下流側直近位置に配置された排気温度センサ(９)と、排気温度センサ(９)と排気絞装置(８)を連携させる制御装置(１０)を備え、制御装置(１０)は、排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度に基づいて、排気絞装置(８)の開度を調節するように構成されていてもよい。
この場合、排気絞装置(８)の排気下流側直近位置の排気(５)の温度を検出する排気温度センサ(９)により、排気絞装置(８)の上流側の排気(５)の温度の上昇を速やかに検出することができ、排気絞装置(８)の開度の制御遅れが起こりにくく、排気(５)の温度が上がり過ぎず、排気絞装置(８)の熱劣化が抑制される。
排気絞装置(８)から排気温度センサ(９)までの離間距離は、排気絞装置(８)から絞下流側触媒(１１)までの離間距離よりも十分に短く、前者は後者の２分の１未満とするのが望ましく、後者の３分の１未満とするのがより望ましい。
As shown in FIG. 2 (E), the exhaust temperature sensor (9) arranged at the position closest to the exhaust downstream side of the exhaust throttle device (8) is linked with the exhaust temperature sensor (9) and the exhaust throttle device (8). The control device (10) is provided, and the control device (10) is configured to adjust the opening degree of the exhaust throttle device (8) based on the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (9). It may have been.
In this case, the temperature of the exhaust gas (5) on the upstream side of the exhaust gas throttle device (8) is measured by the exhaust temperature sensor (9) that detects the temperature of the exhaust gas (5) at the position closest to the exhaust downstream side of the exhaust gas throttle device (8). The rise can be detected quickly, the control delay of the opening degree of the exhaust throttle device (8) is unlikely to occur, the temperature of the exhaust (5) does not rise too much, and the thermal deterioration of the exhaust throttle device (8) is suppressed. ..
The separation distance from the exhaust throttle device (8) to the exhaust temperature sensor (9) is sufficiently shorter than the separation distance from the exhaust throttle device (8) to the catalyst (11) on the downstream side of the throttle, and the former is half of the latter. It is preferably less than one, and more preferably less than one-third of the latter.
図１(Ａ)に示すように、排気絞装置(８)の下流に配置された絞下流側触媒(１１)を備え、制御装置(１０)は、前記排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度に基づいて、排気絞装置(８)の絞下流側触媒(１１)の排気入口(１１ａ)側の排気(５)の温度を推定し、この排気(５)の温度の推定に基づいて、絞下流側触媒(１１)を用いた排気処理の制御を行うように構成されている。
このため、排気絞装置(８)の制御に用いる排気温度センサ(９)が絞下流側触媒(１１)を用いた排気処理の制御にも兼用され、排気温度センサの数が少なくなる。
As shown in FIG. 1 (A), a catalyst (11) on the downstream side of the throttle is provided downstream of the exhaust throttle device (8), and the control device (10) is detected by the exhaust temperature sensor (9). Based on the temperature of the exhaust (5), the temperature of the exhaust (5) on the exhaust inlet (11a) side of the catalyst (11) on the downstream side of the throttle of the exhaust throttle device (8) is estimated, and the temperature of the exhaust (5) Based on the estimation, it is configured to control the exhaust gas treatment using the catalyst (11) on the downstream side of the throttle.
Therefore, the exhaust temperature sensor (9) used for controlling the exhaust throttle device (8) is also used for controlling the exhaust treatment using the throttle downstream side catalyst (11), and the number of exhaust temperature sensors is reduced.
この絞下流側触媒(１１)も絞上流側の触媒(４)と同様の触媒を用いることができる。この絞下流側触媒(１１)には、絞上流側の触媒(４)と同じＤＯＣが用いられている。 The same catalyst as the catalyst (4) on the upstream side of the drawing can be used for the catalyst (11) on the downstream side of the drawing. The same DOC as the catalyst (4) on the upstream side of the drawing is used for the catalyst (11) on the downstream side of the drawing.
図１(Ａ)に示すように、絞下流側触媒(１１)を用いた排気処理は、排気(５)中に供給した未燃燃料を絞下流側触媒(１１)で触媒燃焼させる排気昇温処理を伴う。
このため、絞下流側触媒(１１)の下流側にＤＰＦ(１２)を配置した場合には、排気昇温処理でＤＰＦ(１２)の再生が可能となる。
ＤＰＦ(１２)に代えて、絞下流側触媒(１１)の下流側に触媒下流側触媒(１３)を配置した場合には、排気昇温処理で触媒下流側触媒(１３)の活性化が可能となる。
As shown in FIG. 1 (A), in the exhaust treatment using the throttle downstream side catalyst (11), the exhaust gas temperature rise in which the unburned fuel supplied into the exhaust (5) is catalytically burned by the throttle downstream side catalyst (11). With processing.
Therefore, when the DPF (12) is arranged on the downstream side of the throttle downstream side catalyst (11), the DPF (12) can be regenerated by the exhaust gas temperature raising process.
When the catalyst downstream side catalyst (13) is arranged on the downstream side of the throttle downstream side catalyst (11) instead of the DPF (12), the catalyst downstream side catalyst (13) can be activated by the exhaust gas temperature raising treatment. It becomes.
絞下流側触媒(１１)とＤＰＦ(１２)は、排気浄化ケース(１８)に収容され、排気上流側に絞下流側触媒(１１)が配置され、排気下流側にＤＰＦ(１２)が配置されている。
ＤＰＦ(１２)に代えて触媒下流側触媒(１３)を用いる場合には、絞下流側触媒(１１)の排気下流側に触媒下流側触媒(１３)を配置する。
この絞下流側触媒(１１)には絞上流側の触媒(４)と同様の触媒を用いることができる。この絞下流側触媒(１１)には、絞上流側の触媒(４)と同じＤＯＣを用いるのが望ましい。
触媒下流側触媒(１３)には、ＤＯＣに代えてＳＣＲ触媒やＮＯＸ吸蔵還元触媒等を用いることができる。
絞下流側触媒(１１)にＳＣＲ触媒を用いた場合には、触媒下流側触媒(１３)にＤＯＣを用い、ＳＣＲ触媒をスルーしたアンモニアを浄化するのが望ましい。
The throttle downstream side catalyst (11) and DPF (12) are housed in the exhaust purification case (18), the throttle downstream side catalyst (11) is arranged on the exhaust upstream side, and the DPF (12) is arranged on the exhaust downstream side. ing.
When the catalyst downstream side catalyst (13) is used instead of the DPF (12), the catalyst downstream side catalyst (13) is arranged on the exhaust downstream side of the throttle downstream side catalyst (11).
A catalyst similar to that of the catalyst (4) on the upstream side of the drawing can be used for the catalyst (11) on the downstream side of the drawing. It is desirable to use the same DOC as the catalyst (4) on the upstream side of the drawing for the catalyst (11) on the downstream side of the drawing.
The catalyst downstream catalyst (13), can be used SCR catalyst and the NO X storage and reduction catalyst or the like in place of DOC.
When an SCR catalyst is used for the downstream side catalyst (11), it is desirable to use DOC for the downstream side catalyst (13) of the catalyst to purify the ammonia that has passed through the SCR catalyst.
水冷装置の構成は、次の通りである。
図３に示すように、エンジン本体(２０)を水冷するメイン水路(２１)と、メイン水路(２１)から分岐されたバイパス水路(２２)を備え、バイパス水路(２２)に排気絞装置(８)が接続されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
排気(５)で加熱される排気絞装置(８)が水冷され、排気絞装置(８)の温度が下がり、排気絞装置(８)の熱劣化が抑制される。
The configuration of the water cooling device is as follows.
As shown in FIG. 3, a main water channel (21) for water-cooling the engine body (20) and a bypass water channel (22) branched from the main water channel (21) are provided, and an exhaust throttle device (8) is provided in the bypass water channel (22). ) Is connected.
This engine has the following advantages:
The exhaust throttle device (8) heated by the exhaust (5) is water-cooled, the temperature of the exhaust throttle device (8) is lowered, and the thermal deterioration of the exhaust throttle device (8) is suppressed.
排気絞装置(８)は、排気絞弁(８ａ)と、弁ケース(８ｂ)と、弁ケース(８ｂ)に沿う水ジャケット(８ｃ)と、水ジャケット(８ｃ)を貫通する弁駆動アクチュエータ(８ｄ)を備え、排気絞装置(８)へのバイパス冷却水(２２ａ)は、水ジャケット(８ｃ)を通過し、弁ケース(８ｂ)と弁駆動アクチュエータ(８ｄ)を水冷する。 The exhaust throttle device (8) includes an exhaust throttle valve (8a), a valve case (8b), a water jacket (8c) along the valve case (8b), and a valve drive actuator (8d) penetrating the water jacket (8c). The bypass cooling water (22a) to the exhaust throttle device (8) passes through the water jacket (8c) and water-cools the valve case (8b) and the valve drive actuator (8d).
図３に示すように、ＥＧＲクーラ(２３)と、エンジン本体(２０)を水冷するメイン水路(２１)からそれぞれ個別に分岐された一対のバイパス水路(２２)(２４)を備え、排気絞装置(８)とＥＧＲクーラ(２３)は、一対のバイパス水路(２２)(２４)にそれぞれ個別に接続されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
排気絞装置(８)とＥＧＲクーラ(２３)がそれぞれ個別に接続された一対のバイパス水路(２２)(２４)の各水路抵抗は小さく、排気絞装置(８)へのバイパス冷却水(２２ａ)の供給量が多く、排気絞装置(８)の温度が下がり、排気絞装置(８)の熱劣化が抑制される。
一対のバイパス水路(２２)(２４)の各水路抵抗は小さく、ＥＧＲクーラ(２３)へのバイパス冷却水(２４ａ)の供給量が多くなり、ＥＧＲガス(２３ａ)の温度が下がり、ＥＧＲガス(２３ａ)の密度が高まり、ＥＧＲ率が高まる。
As shown in FIG. 3, the exhaust gas recirculation device includes an EGR cooler (23) and a pair of bypass channels (22) and (24) individually branched from the main channel (21) for water-cooling the engine body (20). (8) and the EGR cooler (23) are individually connected to the pair of bypass channels (22) and (24), respectively.
This engine has the following advantages:
The resistance of each of the pair of bypass channels (22) and (24) to which the exhaust throttle device (8) and the EGR cooler (23) are individually connected is small, and the bypass cooling water (22a) to the exhaust throttle device (8) is small. The supply amount of the exhaust gas is large, the temperature of the exhaust gas recirculation device (8) is lowered, and the thermal deterioration of the exhaust gas recirculation device (8) is suppressed.
The resistance of each of the pair of bypass channels (22) and (24) is small, the supply amount of the bypass cooling water (24a) to the EGR cooler (23) is large, the temperature of the EGR gas (23a) is lowered, and the EGR gas (23a) is supplied. The density of 23a) increases, and the EGR rate increases.
ＥＧＲクーラ(２３)は、ＥＧＲガス(２３ａ)を通過させる複数本の放熱パイプ(２３ｂ)と、並設された放熱パイプ(２３ｂ)を取り囲む水ジャケット(２３ｃ)を備え、水ジャケット(２３ｃ)を通過するバイパス冷却水(２４ａ)で、ＥＧＲガス(２３ａ)が水冷される。 The EGR cooler (23) includes a plurality of heat radiating pipes (23b) through which the EGR gas (23a) passes, and a water jacket (23c) surrounding the radiating pipes (23b) arranged side by side. The EGR gas (23a) is water-cooled by the bypass cooling water (24a) passing through.
図３に示すように、メイン水路(２１)は、冷却水ポンプ(２５)の駆動で、メイン冷却水(２１ａ)が、シリンダブロック(２０ａ)の水ジャケット(２０ｄ)と、シリンダヘッド(２０ｂ)の水ジャケット(２０ｅ)と、ラジエータ(２６)の順に循環するように構成されている。
ＥＧＲクーラ(２３)が接続されたバイパス水路(２４)は、シリンダブロック(２０ａ)の水ジャケット(２０ｄ)から分岐されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
シリンダヘッド(２０ｂ)で高温になる前の比較的低温のメイン冷却水(２１ａ)から分流したバイパス冷却水(２４ａ)がＥＧＲクーラ(２３)に供給され、ＥＧＲクーラ(２３)の冷却性能が高まる。
As shown in FIG. 3, the main water channel (21) is driven by the cooling water pump (25), and the main cooling water (21a) is the water jacket (20d) of the cylinder block (20a) and the cylinder head (20b). The water jacket (20e) and the radiator (26) are configured to circulate in this order.
The bypass channel (24) to which the EGR cooler (23) is connected is branched from the water jacket (20d) of the cylinder block (20a).
This engine has the following advantages:
The bypass cooling water (24a) separated from the relatively low temperature main cooling water (21a) before the temperature of the cylinder head (20b) becomes high is supplied to the EGR cooler (23), and the cooling performance of the EGR cooler (23) is improved. ..
排気絞装置(８)が接続されたバイパス水路(２２)は、シリンダヘッド(２０ｂ) の水ジャケット(２０ｅ)から分岐されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
シリンダブロック(２０ａ)とシリンダヘッド(２０ｂ)の熱を吸収した適温のバイパス冷却水(２２ａ)が高温の排気絞装置(８)に供給され、排気絞装置(８)の過冷却による作動不良が抑制される。
The bypass channel (22) to which the exhaust throttle device (8) is connected is branched from the water jacket (20e) of the cylinder head (20b).
This engine has the following advantages:
Bypass cooling water (22a) at an appropriate temperature that has absorbed the heat of the cylinder block (20a) and the cylinder head (20b) is supplied to the high-temperature exhaust throttle device (8), causing malfunction due to overcooling of the exhaust throttle device (8). It is suppressed.
図３に示すように、クランク軸(１４)の架設方向を前後方向、その任意の一方を前側、他方を後側として、シリンダヘッド(２０ｂ)の水ジャケット(２０ｅ)は、ラジエータ(２６)にメイン冷却水(２１ａ)を送り出すメイン冷却水出口(２０ｃ)を前側に備え、排気絞装置(８)が接続されたバイパス水路(２２)は、シリンダヘッド(２０ｂ)の水ジャケット(２０ｅ)の後側から分岐されている。
このため、メイン冷却水出口(２０ｃ)に至る前の比較的低温のメイン冷却水(２１ａ)から分流されたバイパス冷却水(２２ａ)が排気絞装置(８)に供給され、排気絞装置(８)の冷却性能が高まる。
As shown in FIG. 3, the water jacket (20e) of the cylinder head (20b) is attached to the radiator (26) with the erection direction of the crank shaft (14) in the front-rear direction, any one of them being the front side, and the other side being the rear side. The bypass water channel (22) provided with the main cooling water outlet (20c) for sending out the main cooling water (21a) on the front side and to which the exhaust throttle device (8) is connected is behind the water jacket (20e) of the cylinder head (20b). It is branched from the side.
Therefore, the bypass cooling water (22a) separated from the relatively low temperature main cooling water (21a) before reaching the main cooling water outlet (20c) is supplied to the exhaust throttle device (8), and the exhaust throttle device (8) is supplied. ) Cooling performance is improved.
図３に示すように、ＥＧＲ弁装置(２７)を備え、ＥＧＲ弁装置(２７)は、前記一対のバイパス水路(２２)(２４)以外で、メイン水路(２１)から分岐されたバイパス水路(２８)に接続されている。
このエンジンは、次の利点を備えている。
ＥＧＲクーラ(２３)と排気絞装置(８)の接続されていないバイパス水路(２８)の水路抵抗は小さく、ＥＧＲ弁装置(２７)へのバイパス冷却水(２８ａ)の供給量が多くなり、ＥＧＲ弁装置(２７)の温度が下がり、ＥＧＲ弁装置(２７)の熱劣化が抑制される。
As shown in FIG. 3, the EGR valve device (27) is provided, and the EGR valve device (27) is a bypass channel (21) branched from the main channel (21) other than the pair of bypass channels (22) and (24). It is connected to 28).
This engine has the following advantages:
The water channel resistance of the bypass water channel (28) in which the EGR cooler (23) and the exhaust gas recirculation device (8) are not connected is small, the supply amount of the bypass cooling water (28a) to the EGR valve device (27) is large, and the EGR The temperature of the valve device (27) is lowered, and thermal deterioration of the EGR valve device (27) is suppressed.
ＥＧＲ弁装置(２７)は、ＥＧＲ弁(２７ａ)と、弁ケース(２７ｂ)と、弁ケース(２７ｂ)に沿う水ジャケット(２７ｃ)と、水ジャケット(２７ｃ)に貫通させた弁駆動アクチュエータ(２７ｄ)を備え、ＥＧＲ弁装置(２７)へのバイパス冷却水(２８ａ)は、水ジャケット(２７ｃ)を通過し、弁ケース(２７ｂ)と弁駆動アクチュエータ(２７ｄ)を水冷する。 The EGR valve device (27) includes an EGR valve (27a), a valve case (27b), a water jacket (27c) along the valve case (27b), and a valve drive actuator (27d) penetrating the water jacket (27c). The bypass cooling water (28a) to the EGR valve device (27) passes through the water jacket (27c) and water-cools the valve case (27b) and the valve drive actuator (27d).
図３に示すように、ＥＧＲ弁装置(２７)に接続されたバイパス水路(２８)は、シリンダブロック(２０ａ)の水ジャケット(２０ｄ)から分岐されている。
このため、シリンダヘッド(２０ｂ)で高温になる前の比較的低温のメイン冷却水(２１ａ)から分流したバイパス冷却水(２８ａ)がＥＧＲ弁装置(２７)に供給され、ＥＧＲ弁装置(２７)の冷却性能を高まる。
As shown in FIG. 3, the bypass channel (28) connected to the EGR valve device (27) is branched from the water jacket (20d) of the cylinder block (20a).
Therefore, the bypass cooling water (28a) separated from the relatively low temperature main cooling water (21a) before the temperature of the cylinder head (20b) becomes high is supplied to the EGR valve device (27), and the EGR valve device (27) Improves cooling performance.
エンジンの制御の流れは、次の通りである。
このエンジンでは、制御装置(１０)で次の制御がなされる。
図４に示す目詰まり解消モードは、触媒(４)の排気入口(４ａ)が未燃付着物で目詰まりしていると判定された場合に、実施される。
図５に示すＤＰＦ再生モードは、ＤＰＦ(１２)にＰＭが堆積し、ＤＰＦ再生要求があった場合に、実施される。
目詰まり解消モードの実施中に、ＤＰＦ再生要求があった場合には、目詰まり解消モードで触媒(４)の排気入口(４ａ)の目詰まりが解消された後に、ＤＰＦ再生モードが実施される。
ＤＰＦ再生モードの実施中に、触媒(４)の目詰まり判定が肯定された場合には、目詰まり解消モードで触媒(４)の排気入口(４ａ)の目詰まりが解消された後に、ＤＰＦ再生モードが再開される。
The flow of engine control is as follows.
In this engine, the following control is performed by the control device (10).
The clogging clearing mode shown in FIG. 4 is performed when it is determined that the exhaust inlet (4a) of the catalyst (4) is clogged with unburned deposits.
The DPF regeneration mode shown in FIG. 5 is carried out when PM is deposited on the DPF (12) and a DPF regeneration request is made.
If a DPF regeneration request is made during the execution of the clogging clearing mode, the DPF regeneration mode is carried out after the clogging of the exhaust inlet (4a) of the catalyst (4) is cleared in the clogging clearing mode. ..
If the clogging determination of the catalyst (4) is affirmed during the execution of the DPF regeneration mode, the DPF regeneration is performed after the clogging of the exhaust inlet (4a) of the catalyst (4) is cleared in the clogging clearing mode. The mode is resumed.
図４に示すように、ステップ(Ｓ１)で触媒(４)の排気入口(４ａ)が未燃付着物で目詰まりしているか否かが判定される。ステップ(Ｓ１)での目詰まりの判定が否定されると、判定が肯定されるまで、ステップ(Ｓ１)を繰り返す。
触媒(４)の排気出口(４ｂ)の排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度が所定の低温状態を継続して維持した時間の累積が所定時間に到達していない場合には、目詰まりはないものと推定され、ステップ(Ｓ１)での判定が否定され、上記時間の累積が所定時間に到達した場合には、目詰まりしたものと推定され、ステップ(Ｓ１)での判定が肯定される。触媒(４)の排気入口(４ａ)と排気出口(４ｂ)の差圧を検出し、差圧が所定圧以上である場合には、目詰まりの判定が肯定され、差圧が所定圧未満である場合には、目詰まりの判定が否定されるようにしてもよい。
ステップ(Ｓ１)での判定が肯定されると、ステップ(Ｓ２−１)に移行する。
As shown in FIG. 4, in step (S1), it is determined whether or not the exhaust inlet (4a) of the catalyst (4) is clogged with unburned deposits. If the determination of clogging in step (S1) is denied, step (S1) is repeated until the determination is affirmed.
When the cumulative time for maintaining the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (9) at the exhaust outlet (4b) of the catalyst (4) continuously at a predetermined low temperature has not reached the predetermined time. Is presumed not to be clogged, the determination in step (S1) is denied, and when the accumulation of the above times reaches a predetermined time, it is presumed to be clogged and in step (S1). Judgment is affirmed. The differential pressure between the exhaust inlet (4a) and the exhaust outlet (4b) of the catalyst (4) is detected, and if the differential pressure is greater than or equal to the predetermined pressure, the determination of clogging is affirmed and the differential pressure is less than the predetermined pressure. In some cases, the determination of clogging may be denied.
If the determination in step (S1) is affirmed, the process proceeds to step (S2-1).
ステップ(Ｓ２−１)では、前記排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度が排気入口(４ａ)に付着する未燃付着物の焼却温度領域にあるか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ３)に移行する。ステップ(Ｓ２−１)での判定が否定されると、ステップ(Ｓ２−２)で、排気絞装置(８)の開度が調節される。焼却温度領域は、例えば、４００°Ｃ〜４５０°Ｃに設定され、排気(５)の検出温度がこの領域未満である場合には、排気絞装置(８)の開度を小さくするよう調節され、排気(５)の温度がこの領域を超える場合には、排気絞装置(８)の開度を大きくするよう調節される。 In step (S2-1), it is determined whether or not the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (9) is in the incineration temperature region of the unburned deposits adhering to the exhaust inlet (4a). If the determination is affirmed, the process proceeds to step (S3). If the determination in step (S2-1) is denied, the opening degree of the exhaust throttle device (8) is adjusted in step (S2-2). The incinerator temperature range is set to, for example, 400 ° C to 450 ° C, and when the detection temperature of the exhaust (5) is less than this range, the opening degree of the exhaust throttle device (8) is adjusted to be small. When the temperature of the exhaust (5) exceeds this range, the opening degree of the exhaust throttle device (8) is adjusted to be large.
ステップ(Ｓ３)では、触媒(４)の目詰まりが解消したか否かが判定される。ステップ(Ｓ３)での判定が肯定されるとステップ(Ｓ４)に移行する。ステップ(Ｓ３)での判定が否定されると、ステップ(Ｓ２−１)に戻る。
ステップ(Ｓ３)で、前記排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度が未燃付着物の焼却温度に維持された時間の累積が所定時間に到達した場合には、目詰まりが解消したものと推定され、ステップ(Ｓ３)での判定が肯定され、上記時間の累積が所定時間に到達していない場合には、目詰まりが解消していないものと推定され、ステップ(Ｓ３)での判定が否定される。触媒(４)の排気入口(４ａ)と排気出口(４ｂ)の差圧を検出し、差圧が所定圧未満である場合には、ステップ(Ｓ３)での判定が肯定され、差圧が所定圧以上である場合には、ステップ(Ｓ３)での判定が否定されるようにしてもよい。
ステップ(Ｓ４)では、排気絞装置(８)の開度が全開にされ、ステップ(Ｓ１)に戻る。
In step (S3), it is determined whether or not the clogging of the catalyst (4) has been cleared. If the determination in step (S3) is affirmed, the process proceeds to step (S4). If the determination in step (S3) is denied, the process returns to step (S2-1).
In step (S3), when the cumulative time during which the temperature of the exhaust gas (5) detected by the exhaust gas temperature sensor (9) is maintained at the incineration temperature of the unburned deposit reaches a predetermined time, the blockage is clogged. Is presumed to have been resolved, the judgment in step (S3) is affirmed, and if the accumulation of the above times has not reached the predetermined time, it is presumed that the clogging has not been resolved, and it is presumed that the clogging has not been resolved. ) Is denied. The differential pressure between the exhaust inlet (4a) and the exhaust outlet (4b) of the catalyst (4) is detected, and if the differential pressure is less than the predetermined pressure, the determination in step (S3) is affirmed and the differential pressure is predetermined. If the pressure is greater than or equal to the pressure, the determination in step (S3) may be denied.
In step (S4), the opening degree of the exhaust throttle device (8) is fully opened, and the process returns to step (S1).
図５に示すように、ステップ(Ｓ５)では、ＤＰＦ再生要求があるか否かが判定され、再生要求判定が肯定されると、ステップ(Ｓ６−１)に移行され、ＤＰＦ再生モードとなる。
ＤＰＦ再生要求は、ＤＰＦ(１２)に堆積したＰＭの堆積推定値が所定値に到達した場合に制御装置(１０)によりなされる。
ＰＭの堆積推定値は、ＤＰＦ(１２)の排気入口(１２ａ)と排気出口(１２ｂ)の差圧を検出し、差圧が所定圧以上である場合には、ＤＰＦ再生が要求され、差圧が所定圧未満である場合には、ＤＰＦ再生は要求されない。
As shown in FIG. 5, in step (S5), it is determined whether or not there is a DPF regeneration request, and if the regeneration request determination is affirmed, the process proceeds to step (S6-1), and the DPF regeneration mode is set.
The DPF regeneration request is made by the control device (10) when the estimated accumulation value of PM deposited on the DPF (12) reaches a predetermined value.
The PM deposition estimated value detects the differential pressure between the exhaust inlet (12a) and the exhaust outlet (12b) of the DPF (12), and if the differential pressure is equal to or higher than the predetermined pressure, DPF regeneration is required and the differential pressure. If is less than a predetermined pressure, DPF regeneration is not required.
図５に示すＤＰＦ再生モードでは、前記排気温度センサ(９)で検出される排気(５)の目標排気温度が触媒(４)と絞下流側触媒(１１)の活性化に適合する触媒活性化温度領域に設定される。
図５に示すステップ(Ｓ６−１)では、前記排気温度センサ(９)で検出される排気(５)の温度が触媒活性化温度領域か否か判定され、ステップ(Ｓ６−１)での判定が肯定されると、ステップ(Ｓ７)に移行する。ステップ(Ｓ６−１)での判定が否定されると、ステップ(Ｓ６−２)で排気絞装置(８)の開度が調節され、ステップ(Ｓ６−１)に戻る。
In the DPF regeneration mode shown in FIG. 5, the target exhaust temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (9) matches the activation of the catalyst (4) and the downstream side catalyst (11). Set in the temperature range.
In step (S6-1) shown in FIG. 5, it is determined whether or not the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (9) is in the catalyst activation temperature region, and the determination in step (S6-1) is performed. If is affirmed, the process proceeds to step (S7). If the determination in step (S6-1) is denied, the opening degree of the exhaust throttle device (8) is adjusted in step (S6-2), and the process returns to step (S6-1).
触媒活性化温度領域は、例えば、２５０°Ｃ〜３００°Ｃに設定され、前記排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度がこの領域未満である場合には、排気絞装置(８)の開度を小さくするように調節され、排気(５)の温度がこの領域を超える場合には、排気絞装置(８)の開度を大きくするように調節され、排気(５)の温度が目標排気温度である触媒活性化温度領域に収められる。
排気(５)の温度が目標排気温度である触媒活性化温度領域に至った後は、制御装置(１０)で、前記排気温度センサ(９)で検出される排気(５)の目標排気温度がＤＰＦ(１２)の再生温度に適合するＤＰＦ再生温度領域に設定される。ＤＰＦ再生温度領域は、触媒活性化温度領域よりも高く、例えば５００°Ｃ〜５５０°Ｃに設定される。
これにより、ＤＰＦ(１２)の排気入口(１２ａ)の温度は、ＤＰＦ(１２)の再生に適した６００°Ｃ〜６５０°Ｃに調節される。
The catalyst activation temperature range is set to, for example, 250 ° C to 300 ° C, and when the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (9) is lower than this range, the exhaust throttle device The opening degree of (8) is adjusted to be small, and when the temperature of the exhaust (5) exceeds this range, the opening degree of the exhaust throttle device (8) is adjusted to be large, and the exhaust (5) The temperature is within the catalyst activation temperature range, which is the target exhaust temperature.
After the temperature of the exhaust (5) reaches the catalyst activation temperature region which is the target exhaust temperature, the target exhaust temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (9) in the control device (10) is set. It is set in the DPF regeneration temperature region that matches the regeneration temperature of the DPF (12). The DPF regeneration temperature region is higher than the catalyst activation temperature region, and is set to, for example, 500 ° C to 550 ° C.
Thereby, the temperature of the exhaust inlet (12a) of the DPF (12) is adjusted to 600 ° C to 650 ° C suitable for regeneration of the DPF (12).
ステップ(Ｓ７)では、ポスト噴射がなされ、ステップ(Ｓ８−１)に移行する。
ポスト噴射とは、燃焼サイクル中、燃料噴射弁(３５)からメイン噴射後、膨張行程または排気行程で燃焼室(３６)に行われる燃料噴射である。
ポスト噴射によって排気(５)中に供給された未燃燃料は、触媒(４)と絞下流側触媒(１１)で触媒燃焼され、排気(５)の温度が上がり、ＤＰＦ(１２)に堆積したＰＭが焼却除去され、ＤＰＦ(１２)が再生される。
燃料噴射弁(３５)から噴射されるポスト噴射の噴射タイミングと噴射量は、エアフローセンサケース(３２)で検出された吸気量と、触媒(４)と排気絞装置(８)の間の背圧センサ(４０)及び排気温度センサ(９)で検出された背圧及び排気(５)の温度と、ＤＰＦ(１２)の排気入口(１２ａ)の排気温度センサ(３８)で検出された排気(５)の温度等に基づいて、制御装置(１０)で設定され、制御される。
排気(５)への未燃燃料の供給は、ポスト噴射の他、排気導出経路(２)中に燃料噴射ノズルで燃料を噴射する排気管噴射によって行うこともできる。
In step (S7), post-injection is performed, and the process proceeds to step (S8-1).
The post-injection is a fuel injection performed in the combustion chamber (36) in the expansion stroke or the exhaust stroke after the main injection from the fuel injection valve (35) during the combustion cycle.
The unburned fuel supplied into the exhaust gas (5) by post-injection was catalytically burned by the catalyst (4) and the downstream side catalyst (11), the temperature of the exhaust gas (5) rose, and the fuel was deposited on the DPF (12). The PM is incinerated and removed, and the DPF (12) is regenerated.
The injection timing and injection amount of the post injection injected from the fuel injection valve (35) are the intake amount detected by the airflow sensor case (32) and the back pressure between the catalyst (4) and the exhaust throttle device (8). The back pressure and the temperature of the exhaust (5) detected by the sensor (40) and the exhaust temperature sensor (9), and the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (38) of the exhaust inlet (12a) of the DPF (12). ) Is set and controlled by the control device (10) based on the temperature and the like.
In addition to post-injection, the supply of unburned fuel to the exhaust (5) can also be performed by exhaust pipe injection in which fuel is injected by a fuel injection nozzle into the exhaust lead-out path (2).
ステップ(Ｓ８−１)では、前記排気温度センサ(９)で検出される排気(５)の温度が触媒燃焼温度領域か否かが判定され、ステップ(Ｓ８−１)での判定が肯定されると、ステップ(Ｓ９)に移行し、ステップ(Ｓ８−１)での判定が否定されると、ステップ(Ｓ８−２)で排気絞装置(８)の開度が調節され、ステップ(Ｓ７)に戻る。排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度が触媒燃焼温度領域未満である場合には、排気絞装置(８)の開度を小さくするように調節され、排気(５)の温度がこの領域を超える場合には、排気絞装置(８)の開度を大きくするように調節され、排気(５)の検出温度が目標排気温度である触媒燃焼温度領域に収められる。
ステップ(Ｓ９)では、ＤＰＦ(１２)の排気入口(１２ａ)の排気温度センサ(３８)で検出した排気(５)の温度がＤＰＦ再生温度領域か否かが判定され、ステップ(Ｓ９)での判定が否定されると、ステップ(Ｓ１０)に移行し、ステップ(Ｓ９)での判定が肯定されると、ステップ(Ｓ７)に戻る。
In step (S8-1), it is determined whether or not the temperature of the exhaust gas (5) detected by the exhaust temperature sensor (9) is in the catalyst combustion temperature range, and the determination in step (S8-1) is affirmed. Then, the process proceeds to step (S9), and when the determination in step (S8-1) is denied, the opening degree of the exhaust throttle device (8) is adjusted in step (S8-2), and the step (S7) is performed. return. When the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (9) is less than the catalyst combustion temperature range, the opening of the exhaust throttle device (8) is adjusted to be small, and the exhaust (5) is adjusted. When the temperature exceeds this region, the opening degree of the exhaust throttle device (8) is adjusted to be large, and the detected temperature of the exhaust (5) is contained in the catalyst combustion temperature region which is the target exhaust temperature.
In step (S9), it is determined whether or not the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (38) at the exhaust inlet (12a) of the DPF (12) is in the DPF regeneration temperature range, and in step (S9). If the determination is denied, the process proceeds to step (S10), and if the determination in step (S9) is affirmed, the process returns to step (S7).
ステップ(Ｓ１０)では、ＤＰＦ再生が終了したか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ１１)で排気絞装置(８)の開度が全開にされ、ステップ(Ｓ５)に戻る。ステップ(Ｓ１０)での判定が否定されるとステップ(Ｓ７)に戻る。
ＤＰＦ(１２)の排気入口(１２ａ)の排気温度センサ(３８)で検出した排気(５)の温度がＤＰＦ再生温度領域に維持された時間の累積が所定時間に到達した場合、ステップ(Ｓ１０)での判定が肯定され、到達していない場合、ステップ(Ｓ１０)での判定が否定される。このＤＰＦ再生温度領域は、例えば６００°Ｃ〜６５０°Ｃに設定する。差圧センサ(３７)でＤＰＦ(１２)の排気入口(１２ａ)と排気出口(１２ｂ)の差圧を検出し、差圧が所定圧未満である場合には、ステップ(Ｓ１０)での判定が肯定され、差圧が所定圧以上である場合には、ステップ(Ｓ１０)での判定が否定されるようにしてもよい。ＤＰＦ(１２)の排気出口(１２ｂ)側の排気温度センサ(３９)で検出した排気(５)の温度が所定の上限温度を超える異常温度に到達した場合には、ＤＰＦ再生を緊急停止させる。上限温度は、例えば７００°Ｃに設定する。
In step (S10), it is determined whether or not the DPF regeneration is completed, and if the determination is affirmed, the opening degree of the exhaust throttle device (8) is fully opened in step (S11), and the process returns to step (S5). .. If the determination in step (S10) is denied, the process returns to step (S7).
When the cumulative time during which the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (38) at the exhaust inlet (12a) of the DPF (12) is maintained in the DPF regeneration temperature region reaches a predetermined time, step (S10) If the determination in step (S10) is affirmed and the determination in step (S10) is not reached, the determination in step (S10) is denied. This DPF regeneration temperature region is set to, for example, 600 ° C to 650 ° C. The differential pressure sensor (37) detects the differential pressure between the exhaust inlet (12a) and the exhaust outlet (12b) of the DPF (12), and if the differential pressure is less than the predetermined pressure, the determination in step (S10) is made. If it is affirmed and the differential pressure is equal to or higher than the predetermined pressure, the determination in step (S10) may be denied. When the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (39) on the exhaust outlet (12b) side of the DPF (12) reaches an abnormal temperature exceeding a predetermined upper limit temperature, the DPF regeneration is urgently stopped. The upper limit temperature is set to, for example, 700 ° C.
ＤＰＦ再生に関する主要な構成と利点は、次の通りである。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、ＤＰＦ(１２)の排気上流側に配置された触媒(４)と排気温度センサ(９)と排気絞装置(８)と、排気温度センサ(９)と排気絞装置(８)を連携させた制御装置(１０)を備えている。
図１(Ａ)(Ｂ)、図５に示すように、制御装置(１０)の制御で、触媒活性化処理と、その後のＤＰＦ再生処理がなされ、触媒活性化処理では、触媒(４)の排気出口(４ｂ)での排気(５)の目標温度が第１の温度領域(Ｅ１)に設定されて、排気絞装置(８)の開度が制御され、ＤＰＦ再生処理では、前記目標温度が第２の温度領域(Ｅ２)に設定されるとともに、ＤＰＦ(１２)の排気入口(１２ａ)の排気(５)の目標温度が第３の温度領域(Ｅ３)に設定されて、排気絞装置(８)の開度が制御されるとともに、排気(５)中に未燃燃料が供給されるように構成されている。
図５に示すように、第１の温度領域(Ｅ１)よりも第２の温度領域(Ｅ２)が高く、第２の温度領域(Ｅ２)よりも第３の温度領域(Ｅ３)が高く、第１の温度領域(Ｅ１)と第２の温度領域(Ｅ２)の温度差(Ｔ１２)が第２の温度領域(Ｅ２)と第３の温度領域(Ｅ３)の温度差(Ｔ２３)よりも大きくなるように設定されている。
The main configurations and advantages of DPF regeneration are as follows.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the catalyst (4), the exhaust temperature sensor (9), the exhaust throttle device (8), and the exhaust temperature sensor (9) arranged on the exhaust upstream side of the DPF (12). ) And the exhaust throttle device (8) are linked to each other.
As shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B) and FIG. 5, the catalyst activation treatment and the subsequent DPF regeneration treatment are performed under the control of the control device (10), and in the catalyst activation treatment, the catalyst (4) The target temperature of the exhaust (5) at the exhaust outlet (4b) is set in the first temperature region (E1), the opening degree of the exhaust throttle device (8) is controlled, and in the DPF regeneration process, the target temperature is set. The exhaust throttle device (E3) is set to the second temperature region (E2), and the target temperature of the exhaust (5) of the exhaust inlet (12a) of the DPF (12) is set to the third temperature region (E3). The opening degree of 8) is controlled, and unburned fuel is supplied to the exhaust gas (5).
As shown in FIG. 5, the second temperature region (E2) is higher than the first temperature region (E1), and the third temperature region (E3) is higher than the second temperature region (E2). The temperature difference (T12) between the first temperature region (E1) and the second temperature region (E2) becomes larger than the temperature difference (T23) between the second temperature region (E2) and the third temperature region (E3). Is set to.
このエンジンでは、次の利点がある。
触媒活性化処理からＤＰＦ再生処理移行時に、未燃燃料の触媒燃焼で排気(５)が昇温しても、高い第２の温度領域(Ｅ２)を目標温度とするＤＰＦ再生処理では排気絞装置(８)の開きが緩やかになり、排気絞装置(８)の急激な開きに伴う不慮の事態、すなわち、背圧の急低下で、排気(５)の温度が急低下し、ポスト噴射等による未燃燃料の供給が停止され、ＤＰＦ再生が停滞するという不慮の事態が起こりにくく、ＤＰＦ再生が促進される。
This engine has the following advantages:
Even if the exhaust (5) rises due to the catalytic combustion of unburned fuel during the transition from the catalyst activation treatment to the DPF regeneration treatment, the exhaust throttle device is used in the DPF regeneration treatment in which the high second temperature region (E2) is the target temperature. The opening of (8) becomes gentle, and the temperature of the exhaust (5) drops sharply due to an unforeseen situation associated with the sudden opening of the exhaust throttle device (8), that is, a sudden drop in back pressure, resulting in post-injection or the like. The supply of unburned fuel is stopped, and the unforeseen situation that the DPF regeneration is stagnant is unlikely to occur, and the DPF regeneration is promoted.
図５に示すように、触媒活性化の第１の温度領域(Ｅ１)と触媒燃焼の第２の温度領域(Ｅ２)の温度差(Ｔ１２)は、最小２００°Ｃ〜最大３００°Ｃの範囲となり、触媒燃焼の温度領域(Ｅ２)とＤＰＦ再生の第３の温度領域(Ｔ３)の温度差(Ｔ２３)は、最小５０°Ｃ〜最大１５０°Ｃの範囲となる。
図５に示すように、温度差(Ｔ１２)(Ｔ２３)の比率は、最大３００:５０、最小２００：１５０、すなわち最大６：１、最小１．３：１となる。
温度差(Ｔ１２)(Ｔ２３)の比率が６：１を超えて温度差(Ｔ１２)が大きくなると、触媒燃焼の第２の温度領域(Ｅ２)が高くなり過ぎ、排気絞装置(８)が熱劣化しやすく、１．３：１未満を下回って温度差(Ｔ１２)が小さくなると、触媒燃焼の第２の温度領域(Ｅ２)が低くなり過ぎ、ＤＰＦ再生処理での排気絞装置(８)の開きが急激になり、排気絞装置(８)の急激な開きに伴う不慮の事態、すなわち、背圧の急低下で、排気(５)の温度が急低下し、ポスト噴射等による未燃燃料の供給が停止され、ＤＰＦ再生が停滞するという不慮の事態が起こりやすく、ＤＰＦ再生が停滞する。
ポスト噴射は、排気(５)の温度が触媒活性化温度領域を下回ると、停止される。
As shown in FIG. 5, the temperature difference (T12) between the first temperature region (E1) for catalyst activation and the second temperature region (E2) for catalyst combustion is in the range of a minimum of 200 ° C to a maximum of 300 ° C. Therefore, the temperature difference (T23) between the temperature region (E2) of the catalyst combustion and the third temperature region (T3) of the DPF regeneration is in the range of a minimum of 50 ° C to a maximum of 150 ° C.
As shown in FIG. 5, the ratio of the temperature difference (T12) (T23) is a maximum of 300:50 and a minimum of 200:150, that is, a maximum of 6: 1 and a minimum of 1.3: 1.
When the ratio of the temperature difference (T12) (T23) exceeds 6: 1 and the temperature difference (T12) becomes large, the second temperature region (E2) of the catalytic combustion becomes too high, and the exhaust particulate filter (8) becomes hot. It is easily deteriorated, and when the temperature difference (T12) becomes smaller than less than 1.3: 1, the second temperature region (E2) of catalytic combustion becomes too low, and the exhaust throttle device (8) in the DPF regeneration process The opening becomes abrupt, and an unexpected situation due to the abrupt opening of the exhaust throttle device (8), that is, a sudden drop in the back pressure causes the temperature of the exhaust (5) to drop sharply, and the unburned fuel due to post injection or the like is used. The supply is stopped, and the unforeseen situation that the DPF regeneration is stagnant is likely to occur, and the DPF regeneration is stagnant.
The post injection is stopped when the temperature of the exhaust gas (5) falls below the catalyst activation temperature range.
図１(Ａ)(Ｂ)、図４に示すように、触媒(４)の排気入口(４ａ)が未燃付着物で目詰まりした場合には、制御装置(１０)の制御で、目詰まり解消処理がなされ、目詰まり解消処理では、触媒(４)の排気入口(４ａ)での排気(５)の目標温度が未燃付着物の焼却温度領域(Ｅ０)に設定されて、排気絞装置(８)の開度が制御されるように構成されている。
このため、目詰まり解消処理により、触媒(４)の排気入口(４ａ)を目詰まりさせる未燃付着物が焼却され、触媒(４)の排気入口(４ａ)の目詰まりが抑制される。
As shown in FIGS. 1A, 1B, and 4B, when the exhaust inlet (4a) of the catalyst (4) is clogged with unburned deposits, the control device (10) controls the clogging. In the clogging clearing treatment, the target temperature of the exhaust gas (5) at the exhaust inlet (4a) of the catalyst (4) is set in the incineration temperature region (E0) of the unburned deposits, and the exhaust throttle device is used. It is configured so that the opening degree of (8) is controlled.
Therefore, the clogging clearing process incinerates the unburned deposits that clog the exhaust inlet (4a) of the catalyst (4), and the clogging of the exhaust inlet (4a) of the catalyst (4) is suppressed.
次に第２実施形態について説明する。
第２実施形態のエンジンは、次の点が第１実施形態と異なる。
図６に示すように、バイパス水路(２２)に排気絞装置(８)とＥＧＲ弁装置(２７)が直列に接続されている。
このエンジンでは、次の利点がある。
バイパス通路(２２)の共用で、バイパス水路の数が少なくなる。
また、排気絞装置(８)とＥＧＲ弁装置(２７)が接続されたバイパス水路(２２)にはＥＧＲクーラ(２３)が接続されていないため、排気絞装置(８)とＥＧＲ弁装置(２７)の水路抵抗でＥＧＲクーラ(２３)へのバイパス冷却水(２４ａ)の供給量が少なくなるおそれはなく、ＥＧＲクーラ(２３)の冷却効率が高く維持され、ＥＧＲ率が低下しない。
Next, the second embodiment will be described.
The engine of the second embodiment differs from the first embodiment in the following points.
As shown in FIG. 6, the exhaust throttle device (8) and the EGR valve device (27) are connected in series to the bypass water channel (22).
This engine has the following advantages:
By sharing the bypass passage (22), the number of bypass channels is reduced.
Further, since the EGR cooler (23) is not connected to the bypass water channel (22) to which the exhaust gas recirculation device (8) and the EGR valve device (27) are connected, the exhaust gas recirculation device (8) and the EGR valve device (27) are not connected. ), The supply amount of the bypass cooling water (24a) to the EGR cooler (23) is not reduced, the cooling efficiency of the EGR cooler (23) is maintained high, and the EGR rate does not decrease.
図６に示すように、前記バイパス水路(２２)の上流側にＥＧＲ弁装置(２７)が接続され、下流側に排気絞装置(８)が接続されている。
このエンジンでは、ＥＧＲ弁装置(２７)の熱を吸収した適温のバイパス冷却水(２２ａ)が高温の排気絞装置(８)に供給され、排気絞装置(８)の過冷却による作動不良が抑制される。
As shown in FIG. 6, the EGR valve device (27) is connected to the upstream side of the bypass water channel (22), and the exhaust throttle device (8) is connected to the downstream side.
In this engine, bypass cooling water (22a) having an appropriate temperature that has absorbed the heat of the EGR valve device (27) is supplied to the high-temperature exhaust gas recirculation device (8), and malfunction due to overcooling of the exhaust gas recirculation device (8) is suppressed. Will be done.
図１(Ａ)に示すように、ＥＧＲ弁装置(２７)は、ＥＧＲクーラ(２３)よりもＥＧＲガス(２３ａ)の流路下流側に配置されている。
このエンジンでは、ＥＧＲ弁装置(２７)にはＥＧＲクーラ(２３)で冷却された比較的低温のＥＧＲガス(２３ａ)が供給されるため、ＥＧＲ弁装置(２７)の熱負荷は小さく、図６に示すように、排気絞装置(８)の水路抵抗でバイパス冷却水(２２ａ)の供給量が減少した場合であっても、ＥＧＲ弁装置(２７)の冷却に支障はなく、ＥＧＲ弁装置(２７)の熱劣化は抑制される。
As shown in FIG. 1 (A), the EGR valve device (27) is arranged on the downstream side of the flow path of the EGR gas (23a) with respect to the EGR cooler (23).
In this engine, since the relatively low temperature EGR gas (23a) cooled by the EGR cooler (23) is supplied to the EGR valve device (27), the heat load of the EGR valve device (27) is small, and FIG. As shown in the above, even if the supply amount of the bypass cooling water (22a) is reduced due to the water channel resistance of the exhaust gas recirculation device (8), there is no problem in cooling the EGR valve device (27), and the EGR valve device (27a) The thermal deterioration of 27) is suppressed.
図６に示すように、メイン水路(２１)は、冷却水ポンプ(２５)の駆動で、メイン冷却水(２１ａ)が、シリンダブロック(２０ａ)の水ジャケット(２０ｄ)と、シリンダヘッド(２０ｂ)の水ジャケット(２０ｅ)と、ラジエータ(２６)の順に循環するように構成されている。
前記バイパス通路(２２)は、シリンダブロック(２０ａ)の水ジャケット(２０ｄ)から導出されている。
このエンジンでは、次の利点がある。
シリンダヘッド(２０ｂ)で高温になる前の比較的低温のメイン冷却水(２１ａ)から分流したバイパス冷却水(２２ａ)がＥＧＲ弁装置(２７)と排気絞装置(８)に供給され、ＥＧＲ弁装置(２７)と排気絞装置(８)の冷却性能が高まる。
As shown in FIG. 6, the main water channel (21) is driven by the cooling water pump (25), and the main cooling water (21a) is the water jacket (20d) of the cylinder block (20a) and the cylinder head (20b). The water jacket (20e) and the radiator (26) are configured to circulate in this order.
The bypass passage (22) is derived from the water jacket (20d) of the cylinder block (20a).
This engine has the following advantages:
Bypass cooling water (22a) separated from the relatively low temperature main cooling water (21a) before the temperature of the cylinder head (20b) becomes high is supplied to the EGR valve device (27) and the exhaust gas recirculation device (8), and the EGR valve. The cooling performance of the device (27) and the exhaust gas recirculation device (8) is improved.
図６に示すように、排気絞装置(８)が接続されたバイパス通路(２２)は、シリンダブロック(２０ａ)の水ジャケット(２０ｄ)から導出されている。
このエンジンでは、次の利点がある。
シリンダヘッド(２０ｂ)で高温になる前の比較的低温のメイン冷却水(２１ａ)から分流したバイパス冷却水(２２ａ)が排気絞装置(８)に供給され、排気絞装置(８)の冷却性能が高まる。
As shown in FIG. 6, the bypass passage (22) to which the exhaust throttle device (8) is connected is derived from the water jacket (20d) of the cylinder block (20a).
This engine has the following advantages:
Bypass cooling water (22a) separated from the relatively low temperature main cooling water (21a) before the temperature of the cylinder head (20b) becomes high is supplied to the exhaust throttle device (8), and the cooling performance of the exhaust throttle device (8). Will increase.
図６に示すように、ＥＧＲ弁装置(２７)が接続されたバイパス通路(２２)は、シリンダブロック(２０ａ)の水ジャケット(２０ｄ)から導出されている。
このエンジンでは、次の利点がある。
シリンダヘッド(２０ｂ)で高温になる前の比較的低温のメイン冷却水(２１ａ)から分流したバイパス冷却水(２２ａ)がＥＧＲ弁装置(２７)に供給され、ＥＧＲ弁装置(２７)の冷却性能が高まる。
他の構成や機能については、第１実施形態のエンジンと同じであり、図５中、第１実施形態と同一の要素には、図２等と同一の符号を付しておく。
As shown in FIG. 6, the bypass passage (22) to which the EGR valve device (27) is connected is derived from the water jacket (20d) of the cylinder block (20a).
This engine has the following advantages:
The bypass cooling water (22a) separated from the relatively low temperature main cooling water (21a) before the temperature of the cylinder head (20b) becomes high is supplied to the EGR valve device (27), and the cooling performance of the EGR valve device (27). Will increase.
Other configurations and functions are the same as those of the engine of the first embodiment, and the same elements as those of the first embodiment in FIG. 5 are designated by the same reference numerals as those of FIG. 2 and the like.
(１)…排気マニホルド、(１ａ)…排気出口、(４)…触媒、(４ｃ)…中心軸線、(４ｄ)…中心貫通孔、(５)…排気、(８)…排気絞装置、(９)…排気温度センサ、(１０)…制御装置、(１１)…絞下流側触媒、(１１ａ)…排気入口、(２０)…エンジン本体、(２１)…メイン水路、(２２)…バイパス水路、(２３)…ＥＧＲクーラ。 (1) ... Exhaust manifold, (1a) ... Exhaust outlet, (4) ... Catalyst, (4c) ... Central axis, (4d) ... Central through hole, (5) ... Exhaust, (8) ... Exhaust throttle device, ( 9) ... Exhaust temperature sensor, (10) ... Control device, (11) ... Downstream catalyst, (11a) ... Exhaust inlet, (20) ... Engine body, (21) ... Main channel, (22) ... Bypass channel , (23) ... EGR cooler.
Claims (7)
排気導出経路(２)は排気導出筒(７)を備え、
クランク軸(１４)の架設方向を前後方向として、排気マニホルド(１)は前後方向に架設され、排気マニホルド(１)のマニホルド出口(１ａ)は、排気マニホルド(１)の前後方向中央上部に形成され、触媒(４)は排気マニホルド(１)のマニホルド出口(１ａ)内に配置され、
触媒(４)の排気下流に設けられた排気絞装置(８)を備え、
ＥＧＲクーラ(２３)と、エンジン本体(２０)を水冷するメイン水路(２１)からそれぞれ個別に分岐された一対のバイパス水路(２２)(２４)を備え、排気絞装置(８)とＥＧＲクーラ(２３)は、一対のバイパス水路(２２)(２４)にそれぞれ個別に接続されている、ことを特徴とするエンジン。 It is provided with an exhaust manifold (1), an exhaust lead-out path (2) derived from the manifold outlet (1a) of the exhaust manifold (1), and a catalyst (4) provided in the exhaust lead-out path (2).
The exhaust lead-out path (2) includes an exhaust lead-out cylinder (7).
The exhaust manifold (1) is erected in the front-rear direction with the erection direction of the crank shaft (14) in the front-rear direction, and the manifold outlet (1a) of the exhaust manifold (1) is formed in the upper center in the front-rear direction of the exhaust manifold (1). The catalyst (4) is placed in the manifold outlet (1a) of the exhaust manifold (1).
The exhaust throttle device (8) provided downstream of the exhaust of the catalyst (4) is provided.
An EGR cooler (23) and a pair of bypass channels (22) and (24) individually branched from a main channel (21) for water-cooling the engine body (20) are provided, and an exhaust gas recirculation device (8) and an EGR cooler (8) are provided. 23) is an engine characterized in that it is individually connected to a pair of bypass channels (22) and (24), respectively.
触媒(４)は、中心貫通孔(４ｄ)を有し、中心軸線(４ｃ)と平行な向きに見て、環状に形成されている、ことを特徴とするエンジン。 In the engine according to claim 1,
An engine characterized in that the catalyst (4) has a central through hole (4d) and is formed in an annular shape when viewed in a direction parallel to the central axis (4c).
触媒(４)は、中心軸線(４ｃ)方向の厚さ寸法が径方向の寸法よりも短い薄型に形成されている、ことを特徴とするエンジン。 In the engine according to claim 1 or 2.
The catalyst (4) is an engine characterized in that the thickness dimension in the central axis (4c) direction is formed to be thinner than the radial dimension.
触媒(４)と排気絞装置(８)の間に配置された排気温度センサ(９)と、排気温度センサ(９)と排気絞装置(８)を連携させる制御装置(１０)を備え、制御装置(１０)は、排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度に基づいて、排気絞装置(８)の開度を調節するように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 In the engine according to any one of claims 1 to 3.
It is provided with an exhaust temperature sensor (9) arranged between the catalyst (4) and the exhaust throttle device (8), and a control device (10) for linking the exhaust temperature sensor (9) and the exhaust throttle device (8) for control. The device (10) is characterized in that the opening degree of the exhaust throttle device (8) is adjusted based on the temperature of the exhaust gas (5) detected by the exhaust temperature sensor (9). engine.
排気絞装置(８)の排気下流側直近位置に配置された排気温度センサ(９)と、排気温度センサ(９)と排気絞装置(８)を連携させる制御装置(１０)を備え、制御装置(１０)は、排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度に基づいて、排気絞装置(８)の開度を調節するように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 In the engine according to any one of claims 1 to 3.
A control device including an exhaust temperature sensor (9) arranged at a position closest to the exhaust downstream side of the exhaust throttle device (8) and a control device (10) for linking the exhaust temperature sensor (9) and the exhaust throttle device (8). The engine (10) is configured to adjust the opening degree of the exhaust throttle device (8) based on the temperature of the exhaust gas (5) detected by the exhaust temperature sensor (9). ..
排気絞装置(８)の下流に配置された絞下流側触媒(１１)を備え、制御装置(１０)は、前記排気温度センサ(９)で検出された排気(５)の温度に基づいて、排気絞装置(８)の絞下流側触媒(１１)の排気入口(１１ａ)側の排気(５)の温度を推定し、この排気(５)の温度の推定に基づいて、絞下流側触媒(１１)を用いた排気処理の制御を行うように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 In the engine according to claim 4 or 5.
A catalyst (11) on the downstream side of the throttle is provided downstream of the exhaust throttle device (8), and the control device (10) is based on the temperature of the exhaust (5) detected by the exhaust temperature sensor (9). The temperature of the exhaust (5) on the exhaust inlet (11a) side of the exhaust downstream side catalyst (11) of the exhaust throttle device (8) is estimated, and based on the estimation of the temperature of the exhaust (5), the throttle downstream side catalyst (11) is estimated. An engine characterized in that it is configured to control exhaust treatment using 11).
絞下流側触媒(１１)を用いた排気処理は、排気(５)中に供給した未燃燃料を絞下流側触媒(１１)で触媒燃焼させる排気昇温処理を伴う、ことを特徴とするエンジン。 In the engine according to claim 6,
The exhaust treatment using the throttle downstream side catalyst (11) is accompanied by an exhaust temperature raising treatment in which the unburned fuel supplied into the exhaust (5) is catalytically burned by the throttle downstream side catalyst (11). ..
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