JP4779926B2 - Exhaust system for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は内燃機関の排気システムであって、特に複数の排気通路及び、排気浄化装置、排気再循環装置を備えた内燃機関の排気システムに関する。 The present invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust system for an internal combustion engine including a plurality of exhaust passages, an exhaust purification device, and an exhaust gas recirculation device.
内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物(以下、「NOx」ともいう。)の量を低減する技術として、排気の一部を吸気系に再循環させる排気再循環(以下、「EGR」ともいう。)装置が知られている。一方、内燃機関の排気中のNOxや微粒子物質を浄化するため
に、内燃機関の排気系に、吸蔵還元型NOx触媒やパティキュレートフィルタ(以下、「
フィルタ」という。)などの排気浄化装置を設ける技術が知られている。そして、NOx
の量を低減する排気再循環装置と、排気中のNOxや微粒子物質を浄化する排気浄化装置
とを組み合わせて使用することが行われている。
As a technique for reducing the amount of nitrogen oxide (hereinafter also referred to as “NOx”) contained in the exhaust gas of an internal combustion engine, exhaust gas recirculation (hereinafter also referred to as “EGR”) in which a part of the exhaust gas is recirculated to the intake system. .) The device is known. On the other hand, in order to purify NOx and particulate matter in the exhaust gas of an internal combustion engine, an NOx storage reduction catalyst or a particulate filter (hereinafter referred to as “
This is called “filter”. A technique for providing an exhaust purification device such as) is known. And NOx
An exhaust gas recirculation device that reduces the amount of NOx and an exhaust gas purification device that purifies NOx and particulate matter in exhaust gas are used in combination.
これに対し、複数の排気通路を備え、各排気通路に排気浄化装置と排気再循環装置を備えるようにし、各排気通路に備えられた排気浄化装置または、排気再循環装置を通過する排気の量を制御して、NOxの発生量を効率的に抑えたり、排気浄化装置における浄化効
率を向上したりすることが行われる。
On the other hand, it is provided with a plurality of exhaust passages, each exhaust passage is provided with an exhaust purification device and an exhaust gas recirculation device, and the amount of exhaust gas passing through the exhaust gas purification device or the exhaust gas recirculation device provided in each exhaust passage. Is controlled to efficiently suppress the amount of NOx generated or to improve the purification efficiency in the exhaust purification device.
これに関連する技術としては、複数の排気通路及び排気浄化装置を備えた内燃機関に関して、複数の排気通路の各々に対して、ターボチャージャのタービン上流の排気をコンプレッサ下流の吸気通路に再循環させる高圧EGR通路が設けられ、EGRオン領域と、高負荷高回転数領域且つEGRオフの運転状態においては、高圧EGR通路同士を連通させ、EGRオンの領域においては、さらにEGRバルブを開弁し、低中速回転で且つEGRがオフの領域においては、高圧EGR通路同士の連通が遮断される技術が開示されている(特許文献1参照。)。 As a related technology, for an internal combustion engine having a plurality of exhaust passages and an exhaust purification device, the exhaust gas upstream of the turbine of the turbocharger is recirculated to the intake passage downstream of the compressor for each of the plurality of exhaust passages. A high-pressure EGR passage is provided, and the high-pressure EGR passage is communicated with each other in the EGR-on region, the high-load high-speed region, and the EGR-off operation state. In the EGR-on region, the EGR valve is further opened. A technique is disclosed in which the communication between the high-pressure EGR passages is cut off in a region where the rotation is low and medium speed and the EGR is off (see Patent Document 1).
ところで、より広い運転領域でEGRを実施可能にするために、ターボチャージャのタービン下流の排気をコンプレッサ上流の吸気通路に再循環させる低圧EGR通路を設け、内燃機関の高負荷の運転状態においては低圧EGR通路を用いて排気の再循環を行う技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。このような低圧EGRの技術を、複数の排気通路及び排気浄化装置を備えた排気系に適用し、より効率的にNOxの発生を抑制す
るとともに排気を浄化できる技術の開発が要求されている。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数の排気通路、排気浄化装置及び排気再循環装置を備える内燃機関の排気システムにおいて、排気再循環装置による排気再循環と、排気浄化装置の浄化能力の再生処理とを、より好適に実行可能とする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an exhaust system of an internal combustion engine including a plurality of exhaust passages, an exhaust purification device, and an exhaust recirculation device, exhaust recirculation by the exhaust recirculation device, and an exhaust purification device It is an object of the present invention to provide a technique that makes it possible to more suitably execute the purification processing of the purification ability.
上記目的を達成するための本発明は、排気が通過する複数の通路と、該複数の通路の各々に設けられた排気浄化装置を備えており、排気浄化装置の下流側には低圧EGR通路のEGRガス取り込み口を備え、さらにその下流側に排気絞り弁を備えることとし、該排気
絞り弁を制御することで、低圧EGR通路により再循環されるEGRガス量と排気浄化装置を通過する排気流量とをともに最適化することを最大の特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of passages through which exhaust passes, and an exhaust purification device provided in each of the plurality of passages. A low pressure EGR passage is provided downstream of the exhaust purification device. An EGR gas intake port is provided, and an exhaust throttle valve is further provided downstream thereof. By controlling the exhaust throttle valve, the amount of EGR gas recirculated through the low pressure EGR passage and the exhaust gas flow rate passing through the exhaust purification device The best feature is to optimize both.
より詳しくは、内燃機関の気筒からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路にタービンが配置されるとともに、前記内燃機関の吸気通路にコンプレッサが配置された過給機と、
前記過給機のタービンから排出された排気が通過する複数の下流側排気通路と、
前記複数の下流側排気通路を連通する連通路と、
前記連通路に設けられ、該連通路における排気の流量を変更可能な連通路流量制御弁と、
前記下流側排気通路の各々に設けられ、該下流側排気通路を通過する排気を浄化するとともに、還元剤が供給されることにより浄化能力が再生される排気浄化装置と、
前記排気通路または前記下流側排気通路における前記排気浄化装置の上流側に配置され、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、排気に還元剤を添加することにより前記排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤添加手段と、
前記下流側排気通路における前記排気浄化装置の下流側に設けられ、該下流側排気通路における排気の流量を制御する排気絞り弁と、
前記複数の下流側排気通路と同数だけ、該下流側排気通路の各々に対応して設けられ、一端が前記下流側排気通路に接続され他端が前記吸気通路における前記コンプレッサより上流側に接続された低圧EGR通路と、
前記低圧EGR通路に設けられ、該低圧EGR通路を通過する排気の量を制御する低圧EGR弁と、を備え、
前記低圧EGR通路の一端は、前記下流側排気通路における排気浄化装置と前記排気絞り弁との間の部分に接続されたことを特徴とする。
More specifically, an exhaust passage through which exhaust from a cylinder of the internal combustion engine passes,
A turbocharger in which a turbine is disposed in the exhaust passage and a compressor is disposed in an intake passage of the internal combustion engine;
A plurality of downstream exhaust passages through which the exhaust discharged from the turbine of the supercharger passes;
A communication passage communicating the plurality of downstream exhaust passages;
A communication path flow rate control valve provided in the communication path and capable of changing a flow rate of exhaust gas in the communication path;
An exhaust purification device that is provided in each of the downstream exhaust passages, purifies the exhaust gas passing through the downstream exhaust passages, and regenerates the purification ability by supplying a reducing agent;
When the exhaust purification device is disposed in the exhaust passage or the downstream exhaust passage upstream of the exhaust purification device and regenerates the purification capability of the exhaust purification device, it is reduced to the exhaust purification device by adding a reducing agent to the exhaust gas. Reducing agent addition means for supplying the agent;
An exhaust throttle valve that is provided on the downstream side of the exhaust purification device in the downstream side exhaust passage and controls the flow rate of exhaust gas in the downstream side exhaust passage;
The same number as the plurality of downstream exhaust passages is provided corresponding to each of the downstream exhaust passages, one end connected to the downstream exhaust passage and the other end connected to the upstream side of the compressor in the intake passage. Low pressure EGR passage,
A low pressure EGR valve provided in the low pressure EGR passage and controlling an amount of exhaust gas passing through the low pressure EGR passage,
One end of the low-pressure EGR passage is connected to a portion of the downstream exhaust passage between the exhaust purification device and the exhaust throttle valve.
すなわち、本発明においては、複数の下流側排気通路を備え、また、前記複数の下流側排気通路は連通路によって互いに連通されている。さらに連通路流量制御弁によって各下流側排気通路間で交換され、または各下流排気通路に分配される排気の量を変更することが可能になっている。加えて、各々の下流排気通路には排気浄化装置と、低圧EGR通路の排気取り入れ口と、排気絞り弁が上流側からこの順番で備えられている。 That is, in the present invention, a plurality of downstream exhaust passages are provided, and the plurality of downstream exhaust passages are communicated with each other by a communication passage. Further, the amount of exhaust gas exchanged between the downstream exhaust passages or distributed to the downstream exhaust passages can be changed by the communication passage flow control valve. In addition, each downstream exhaust passage is provided with an exhaust purification device, an exhaust intake port of the low pressure EGR passage, and an exhaust throttle valve in this order from the upstream side.
本発明の構成によれば、排気絞り弁、低圧EGR弁、連通路流量制御弁の開度を適宜変更することにより、各下流側排気通路に備えられた排気浄化装置、低圧EGR通路を通過する排気の量を任意に制御することができる。すなわち、排気絞り弁の開度を調整することで、排気浄化装置に流入する排気の量と、低圧EGR通路に流入する排気の量とを制御可能である。また、低圧EGR弁の開度を調整することで、低圧EGR弁を通過する排気の量を制御可能である。また、連通路流量制御弁の開度を調整することで、下流側排気通路を通過する排気を他の下流側排気通路に流すことにより、該下流側排気通路を通過する排気の量を制御可能である。 According to the configuration of the present invention, by appropriately changing the opening degree of the exhaust throttle valve, the low pressure EGR valve, and the communication passage flow control valve, the exhaust purification device provided in each downstream exhaust passage, and the low pressure EGR passage are passed. The amount of exhaust can be controlled arbitrarily. That is, by adjusting the opening of the exhaust throttle valve, the amount of exhaust flowing into the exhaust purification device and the amount of exhaust flowing into the low pressure EGR passage can be controlled. Further, the amount of exhaust gas passing through the low pressure EGR valve can be controlled by adjusting the opening degree of the low pressure EGR valve. Also, by adjusting the opening of the communication passage flow control valve, the amount of exhaust passing through the downstream exhaust passage can be controlled by allowing the exhaust passing through the downstream exhaust passage to flow to another downstream exhaust passage. It is.
なお、排気絞り弁、低圧EGR弁、連通路流量制御弁における各々の弁の開度を変更することによる、下流側排気通路及び低圧EGR通路を通過する排気の量の変化は、相互に関連しており、他の弁の開度との関係において定められる。 Changes in the amount of exhaust gas passing through the downstream exhaust passage and the low pressure EGR passage by changing the opening of each of the exhaust throttle valve, the low pressure EGR valve, and the communication passage flow control valve are related to each other. And is determined in relation to the opening of other valves.
これによれば、排気浄化装置に対するNOx還元処理、SOx被毒回復処理、PM再生処理などの効率と、低圧EGR通路によって再循環される排気量との両方を、好適に維持することができる。 According to this, it is possible to suitably maintain both the efficiency of NOx reduction processing, SOx poisoning recovery processing, PM regeneration processing and the like for the exhaust purification device and the exhaust amount recirculated by the low pressure EGR passage.
また、本発明においては、前記内燃機関は複数の気筒を有し、該気筒が集合して2またはそれ以上の気筒群が形成され、
前記排気通路、前記過給機及び前記下流側排気通路は前記気筒群と同数だけ、前記気筒群の各々に対応して設けられ、
前記各々の気筒群からの排気は、該気筒群に対応する前記排気通路を通過して、対応する前記過給機のタービンを回転させた後、対応する前記下流側排気通路を通過するようにしてもよい。
In the present invention, the internal combustion engine has a plurality of cylinders, and the cylinders are aggregated to form two or more cylinder groups.
The exhaust passage, the supercharger, and the downstream exhaust passage are provided in the same number as the cylinder group, corresponding to each of the cylinder groups,
The exhaust from each cylinder group passes through the exhaust passage corresponding to the cylinder group, rotates the turbine of the corresponding turbocharger, and then passes through the corresponding downstream exhaust passage. May be.
すなわち、内燃機関の気筒を複数の気筒群に分けて制御する場合に、排気通路、過給機、下流側排気通路及び、下流側排気通路に付属する排気浄化装置、低圧EGR通路、低圧EGR弁、排気絞り弁を各気筒群に対して備えることとする。そうすれば、例えばV型多気筒内燃機関の各バンクからの排気に対して、排気浄化効率や排気再循環量を独立に制御することができる。 That is, when controlling the cylinders of an internal combustion engine into a plurality of cylinder groups, an exhaust passage, a supercharger, a downstream exhaust passage, an exhaust purification device attached to the downstream exhaust passage, a low pressure EGR passage, a low pressure EGR valve An exhaust throttle valve is provided for each cylinder group. Then, for example, the exhaust gas purification efficiency and the exhaust gas recirculation amount can be independently controlled for the exhaust gas from each bank of the V-type multi-cylinder internal combustion engine.
また、本発明においては、前記複数の下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のNOx還元処理を行う場合には、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加
するとともに前記連通路流量制御弁と該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流
側の排気絞り弁とを閉じ側にし、該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側に
接続された低圧EGR通路における低圧EGR弁を開き側にすることによって、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるととも
に該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路
を介して排気を再循環させるようにしてもよい。
Further, in the present invention, when performing NOx reduction treatment of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
The reducing agent is added from the reducing agent addition means upstream of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction process, and the communication passage flow control valve and the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction process Is closed, and the low pressure EGR valve in the low pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction treatment is opened,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust gas purification device that is the subject of the NOx reduction treatment is reduced, and the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust gas purification device that is the subject of the NOx reduction treatment. You may make it make it.
そうすれば、NOx還元処理の対象である排気浄化装置について、還元剤添加手段から
添加された燃料がすり抜けてしまうことを抑制し排気浄化装置内で充分な酸化還元反応を完了させることができる。また、この排気浄化装置の下流の背圧を上昇させ低圧EGR通路を通過して再循環される排気の量(以下、「低圧EGRガス量」ともいう)を増加させることができる。従って、排気浄化装置のNOx還元効率を上昇させる制御と、低圧EG
Rガス量を増加させる制御とを同時に効率的に行うことができる。
If it does so, about the exhaust gas purification apparatus which is the object of NOx reduction process, it can suppress that the fuel added from the reducing agent addition means slips through, and can complete a sufficient oxidation-reduction reaction in the exhaust gas purification apparatus. Further, it is possible to increase the amount of exhaust gas (hereinafter also referred to as “low pressure EGR gas amount”) that is recirculated through the low pressure EGR passage by increasing the back pressure downstream of the exhaust gas purification device. Therefore, the control for increasing the NOx reduction efficiency of the exhaust purification device and the low pressure EG
Control for increasing the amount of R gas can be performed efficiently at the same time.
また、本発明においては、前記複数の下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のNOx還元処理を行う場合には、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加
するとともに該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁を閉じ側
にし、前記連通路流量制御弁を開き側にすることによって、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるととも
に該NOx還元処理の対象でない排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路
を介して排気を再循環させるようにしてもよい。
Further, in the present invention, when performing NOx reduction treatment of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
The reducing agent is added from the reducing agent addition means upstream of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction treatment, and the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction processing is closed, and By opening the passage flow control valve on the open side,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust purification device that is the subject of the NOx reduction treatment is reduced, and the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is not the subject of the NOx reduction treatment. You may do it.
ここで、いずれかの排気浄化装置のNOx還元処理を行う場合に、該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加するとともに該NOx還
元処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁を絞ることによって、排気浄化装置のNOx還元効率を上昇させる制御を実施する点は、上述の制御と同等である。
Here, when the NOx reduction treatment of any exhaust purification device is performed, the reducing agent is added from the reducing agent addition means upstream of the exhaust purification device that is the subject of the NOx reduction treatment and the NOx reduction treatment subject. The point that the control for increasing the NOx reduction efficiency of the exhaust purification device is carried out by restricting the exhaust throttle valve on the downstream side of a certain exhaust purification device is equivalent to the above-described control.
この制御においては、上述の制御と異なり連通路における連通路流量制御弁を開き側にする。すなわち、内燃機関の運転状態によっては、NOx還元処理の対象となっている排
気浄化装置の下流の排気絞り弁を絞って、該下流側排気通路を通過する排気の流量を排気浄化装置のNOx還元処理に最適な値とした場合に、低圧EGR通路を通過して再循環さ
れる低圧EGRガス量を、要求される量に制御することが困難となる場合がある。
In this control, unlike the above-described control, the communication passage flow rate control valve in the communication passage is opened. That is, depending on the operating state of the internal combustion engine, the exhaust throttle valve downstream of the exhaust purification device that is subject to NOx reduction processing is throttled, and the flow rate of the exhaust gas passing through the downstream exhaust passage is reduced by the NOx reduction of the exhaust purification device. When the value is optimal for processing, it may be difficult to control the amount of low-pressure EGR gas recirculated through the low-pressure EGR passage to the required amount.
本発明においては、そのような場合に、連通路流量制御弁を開き側にすることで、他の
下流側排気通路との間で排気をやり取りし、NOx還元処理の対象となっている排気浄化
装置が設けられた下流側排気通路についてはNOx還元処理の効率を優先し、NOx還元処理の対象となっていない排気浄化装置が設けられた下流側排気通路における低圧EGR通路を介して排気再循環をすることとした。
In the present invention, in such a case, by setting the communication passage flow control valve to the open side, the exhaust gas is exchanged with other downstream exhaust passages, and the exhaust gas purification that is the target of the NOx reduction process For the downstream exhaust passage provided with the device, priority is given to the efficiency of the NOx reduction treatment, and the exhaust gas is recirculated through the low pressure EGR passage in the downstream exhaust passage provided with the exhaust purification device that is not subject to the NOx reduction treatment. I decided to do it.
その際の低圧EGRガス量は、NOx還元処理の対象となっていない排気浄化装置が設
けられた下流側排気通路における排気絞り弁、低圧EGR弁を適宜制御することで充足させる。これにより、低圧EGRガス量の制御の自由度を確保することができ、より精度良く、排気浄化装置のNOx還元効率を上昇させる制御と、低圧EGR通路を介して排気を
再循環させる制御とを両立させることができる。
The amount of low-pressure EGR gas at that time is satisfied by appropriately controlling the exhaust throttle valve and the low-pressure EGR valve in the downstream exhaust passage provided with the exhaust purification device that is not subject to NOx reduction treatment. As a result, the degree of freedom in controlling the amount of low-pressure EGR gas can be secured, and the control for increasing the NOx reduction efficiency of the exhaust purification device and the control for recirculating the exhaust gas through the low-pressure EGR passage can be performed more accurately. Both can be achieved.
また、本発明においては、前記複数の下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のNOx還元処理を行う場合には、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加
するとともに、
前記内燃機関の運転状態が所定の低負荷・低回転数領域に属する場合には、前記連通路流量制御弁と該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁とを閉じ
側にし、該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された低圧EGR通
路における低圧EGR弁を開き側にすることによって、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるととも
に該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路
を介して排気を再循環させ、
前記内燃機関の運転状態が所定の高負荷・高回転数領域に属する場合には、該NOx還
元処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁を閉じ側にし、前記連通路流量制御弁を開き側にすることによって、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるととも
に該NOx還元処理の対象でない排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路
を介して排気を再循環させるようにしてもよい。
Further, in the present invention, when performing NOx reduction treatment of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
While adding the reducing agent from the reducing agent addition means upstream of the exhaust gas purification device that is the subject of the NOx reduction treatment,
When the operating state of the internal combustion engine belongs to a predetermined low load / low rotation speed region, the communication passage flow control valve and the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device to be subjected to the NOx reduction process are closed. By opening the low-pressure EGR valve in the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction treatment,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust gas purification device that is the subject of the NOx reduction treatment is reduced, and the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust gas purification device that is the subject of the NOx reduction treatment. Let
When the operating state of the internal combustion engine belongs to a predetermined high load / high rotation speed region, the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction process is closed, and the communication passage flow control is performed. By opening the valve to the open side,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust purification device that is the subject of the NOx reduction treatment is reduced, and the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is not the subject of the NOx reduction treatment. You may do it.
すなわち、内燃機関の運転状態が高負荷高回転数である場合には、NOx還元処理の対
象となっている排気浄化装置が備えられた下流側排気通路における排気の流量が増加する。そうすると、NOx還元処理の対象となっている排気浄化装置を通過する排気の量が最
適となるように排気絞り弁を制御すると、その下流側排気通路における低圧EGR通路を通過して再循環される低圧EGRガス量が多くなり過ぎることが多い。
That is, when the operating state of the internal combustion engine is a high load and high rotation speed, the flow rate of the exhaust gas in the downstream exhaust passage provided with the exhaust gas purification device that is the target of the NOx reduction process increases. Then, when the exhaust throttle valve is controlled so that the amount of exhaust gas that passes through the exhaust gas purification device that is the target of the NOx reduction treatment is optimized, the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage in the downstream exhaust passage. The amount of low pressure EGR gas is often excessive.
従って、この場合には、連通路流量制御弁を開き側にして、NOx還元処理の対象とな
っている排気浄化装置が備えられた下流側排気通路を通過する排気の一部を連通路を介してNOx還元処理の対象となっていない排気浄化装置が備えられた下流側排気通路に流入
させる。これにより、NOx還元処理の対象となっている排気浄化装置が備えられた下流
側排気通路における低圧EGR通路を介して再循環される低圧EGRガス量を減少させることができる。
Therefore, in this case, a part of the exhaust gas passing through the downstream exhaust passage provided with the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction treatment is opened via the communication passage with the communication passage flow control valve opened. The exhaust gas is caused to flow into a downstream exhaust passage provided with an exhaust purification device that is not subject to NOx reduction treatment. As a result, it is possible to reduce the amount of low-pressure EGR gas that is recirculated through the low-pressure EGR passage in the downstream exhaust passage provided with the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction treatment.
一方、内燃機関の運転状態が低負荷低回転数である場合には、連通路流量制御弁を開き側にせずとも、NOx還元処理の対象となっている排気浄化装置が備えられた下流側排気
通路における低圧EGR通路から適量の低圧EGRガスを確保することができるので、この場合には、連通路流量制御弁は閉じ側にする。
On the other hand, when the operating state of the internal combustion engine is a low load and a low rotational speed, the downstream side exhaust equipped with the exhaust gas purification device that is the target of the NOx reduction process without opening the communication path flow control valve. Since an appropriate amount of low-pressure EGR gas can be secured from the low-pressure EGR passage in the passage, in this case, the communication passage flow control valve is closed.
このように、本発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて、低圧EGRガスを再循環させる低圧EGR通路を、NOx還元処理の対象となっている排気浄化装置に係る低圧E
GR通路と、NOx還元処理の対象となっていない排気浄化装置に係る低圧EGR通路と
の間で適宜変更する。これにより、内燃機関の運転状態に拘らず、NOx還元処理の対象
となっている排気浄化装置に流入する排気の量と、低圧EGRガス量とを適正に維持することができる。
Thus, according to the present invention, the low pressure EGR passage for recirculating the low pressure EGR gas in accordance with the operating state of the internal combustion engine is provided with the low pressure E related to the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction treatment.
It changes suitably between the GR passage and the low-pressure EGR passage relating to the exhaust gas purification apparatus that is not subject to NOx reduction treatment. Thereby, irrespective of the operating state of the internal combustion engine, it is possible to appropriately maintain the amount of exhaust gas flowing into the exhaust gas purification device that is the target of the NOx reduction process and the low-pressure EGR gas amount.
ここで、所定の低負荷・低回転数領域とは、内燃機関の運転状態がこの領域に属する場合には、連通路流量制御弁を開き側にせずとも、NOx還元処理の対象となっている排気
浄化装置を通過する排気の量が最適となるように排気絞り弁を制御した場合に、その下流側排気通路における低圧EGR通路を通過して再循環される低圧EGRガス量を要求量に調整し得る内燃機関の運転状態の範囲であり、予め実験的に求めるようにしてもよい。
Here, the predetermined low load / low rotation speed region is a target of NOx reduction processing even when the operation state of the internal combustion engine belongs to this region, without opening the communication passage flow rate control valve. When the exhaust throttle valve is controlled so that the amount of exhaust gas that passes through the exhaust purification device is optimized, the amount of low-pressure EGR gas that is recirculated through the low-pressure EGR passage in the downstream exhaust passage is adjusted to the required amount This is a range of the operating state of the internal combustion engine that can be obtained, and may be obtained experimentally in advance.
また、所定の高負荷・高回転数領域とは、内燃機関の運転状態がこの領域に属する場合には、連通路流量制御弁を閉じ側にすると、NOx還元処理の対象となっている排気浄化
装置を通過する排気の量が最適となるように排気絞り弁を制御した場合に、その下流側排気通路における低圧EGR通路を通過して再循環される低圧EGRガス量が要求量に対して多くなり過ぎる内燃機関の運転状態の範囲であり、予め実験的に求めるようにしてもよい。
In addition, the predetermined high load / high rotation speed region is defined as the exhaust purification that is the target of NOx reduction processing when the operation state of the internal combustion engine belongs to this region and the communication flow rate control valve is closed. When the exhaust throttle valve is controlled so that the amount of exhaust gas passing through the device is optimized, the amount of low-pressure EGR gas recirculated through the low-pressure EGR passage in the downstream exhaust passage is larger than the required amount. It is the range of the operating state of the internal combustion engine that is too low, and may be obtained experimentally in advance.
また、本発明においては、前記複数の下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のNOx還元処理を実行中に、
要求されるEGRガスの量が急減する所定の要求EGR量急減状態となった場合には、前記NOx還元処理中の排気浄化装置の下流側の排気絞り弁を所定速度以上で開弁し、該
NOx還元処理中の排気浄化装置の下流側に接続された低圧EGR通路より再循環する排
気の流量を急減させるようにしてもよい。
Further, in the present invention, during the NOx reduction process of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
When a predetermined required EGR amount suddenly decreasing in which the required amount of EGR gas rapidly decreases, the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device during the NOx reduction process is opened at a predetermined speed or more, The flow rate of the exhaust gas recirculated from the low pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust gas purification apparatus during the NOx reduction process may be rapidly reduced.
ここで、NOx還元処理の実行中に内燃機関の運転状態が急変して内燃機関に対して要
求されるEGRガスの量が急減した場合について考える。このような場合に実際の低圧EGRガス量の減少の応答性が悪いと、EGRガスの量が一時的に多くなり過ぎ、PMの量が増加してしまう場合があった。
Here, let us consider a case where the operating state of the internal combustion engine suddenly changes during the execution of the NOx reduction process and the amount of EGR gas required for the internal combustion engine suddenly decreases. In such a case, if the responsiveness of the actual decrease in the amount of low-pressure EGR gas is poor, the amount of EGR gas temporarily increases excessively, and the amount of PM may increase.
そこで、本発明においては、NOx還元処理中に急加速した場合などのように、要求さ
れるEGRガスの量が急減した場合には、NOx還元処理中の排気浄化装置の下流側の排
気絞り弁を高速で開弁し、NOx還元処理中の排気浄化装置の下流側における低圧EGR
通路から再循環される低圧EGRガス量を急減させることとした。
Therefore, in the present invention, when the required amount of EGR gas suddenly decreases, such as when sudden acceleration occurs during NOx reduction processing, the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device during NOx reduction processing Is opened at high speed, and the low pressure EGR downstream of the exhaust purification system during NOx reduction treatment
The amount of low-pressure EGR gas recirculated from the passage was suddenly reduced.
そうすれば、EGRガスの要求量が急減した場合に対する低圧EGRガス量の応答性を高めることができ、EGRガス量の過多による排気中のPM増加などの不都合を抑制することができる。 By doing so, the responsiveness of the low-pressure EGR gas amount to the case where the required amount of EGR gas is rapidly reduced can be improved, and inconveniences such as an increase in PM in the exhaust due to an excessive amount of EGR gas can be suppressed.
なお、ここで所定の要求EGR量急減状態とは、予め実験的に定められた内燃機関の加速度の範囲であり、排気絞り弁における所定速度以上の開弁速度とは、内燃機関の加速度が要求EGR量急減状態に属する場合に、EGRガス量の要求量を充足させるために必要な排気絞り弁の開弁速度であり、内燃機関の加速度に応じて予め実験的に求められてもよい。 Here, the predetermined required EGR amount suddenly decreasing state is a range of acceleration of the internal combustion engine that has been experimentally determined in advance, and the valve opening speed of the exhaust throttle valve that is equal to or higher than the predetermined speed is required by the acceleration of the internal combustion engine. In the case of the EGR amount suddenly decreasing state, this is the opening speed of the exhaust throttle valve necessary for satisfying the required amount of the EGR gas amount, and may be experimentally obtained in advance according to the acceleration of the internal combustion engine.
また、本発明においては、前記複数の下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のPM再生処理を行う場合には、
該PM再生処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加するとともに前記連通路流量制御弁と該PM再生処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁とを閉じ側にし、該PM再生処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された低圧EGR通路における低圧EGR弁を開き側にすることによって、
該PM再生処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるとともに該PM再生処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路を介して排気を再循環させるようにしてもよい。
In the present invention, when performing PM regeneration processing of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
The reducing agent is added from the reducing agent addition means upstream of the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration process, and the communication passage flow rate control valve and the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration process Are closed, and the low pressure EGR valve in the low pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust gas purification device that is the target of the PM regeneration process is opened,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust gas purification device that is the target of the PM regeneration process is reduced, and the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage that is connected to the downstream side of the exhaust gas purification device that is the target of the PM regeneration process. You may make it make it.
すなわち、下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のPM再生処理を行う場合には、該PM再生処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加するが、還元剤添加手段から添加された還元剤の一部は排気浄化装置をすり抜けてしまい、すり抜けた還元剤が大気に放散されてしまうおそれがあった。 That is, when performing the PM regeneration processing of the exhaust purification device provided in the downstream exhaust passage, the reducing agent is added from the reducing agent addition means upstream of the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration processing. Some of the reducing agent added from the agent adding means slips through the exhaust gas purification device, and there is a possibility that the reducing agent slipped through may be diffused into the atmosphere.
そこで、本発明においては、前記複数の下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のPM再生処理を行う場合には、該PM再生処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加するとともに、該PM再生処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁を絞ることとした。 Therefore, in the present invention, when performing PM regeneration processing of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages, the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration processing The reducing agent is added from the reducing agent addition means upstream of the exhaust gas, and the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust gas purification apparatus that is the target of the PM regeneration process is throttled.
そうすれば、排気に添加された還元剤はそのまま大気に放散されずに、低圧EGR通路を介して再循環させ、内燃機関において再燃焼させることができる。これにより、PM再生中のエミッションを向上させることができる。 Then, the reducing agent added to the exhaust can be recirculated through the low pressure EGR passage and recombusted in the internal combustion engine without being diffused into the atmosphere as it is. Thereby, the emission during PM regeneration can be improved.
また、本発明においては、同様に、前記複数の下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のSOx被毒回復処理を行う場合には、
該SOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を
添加するとともに前記連通路流量制御弁と該SOx被毒回復処理の対象である排気浄化装
置の下流側の排気絞り弁とを閉じ側にし、該SOx被毒回復処理の対象である排気浄化装
置の下流側に接続された低圧EGR通路における低圧EGR弁を開き側にすることによって、
該SOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させると
ともに該SOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧E
GR通路を介して排気を再循環させるようにしてもよい。
Further, in the present invention, similarly, when performing the SOx poisoning recovery process of any of the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
A reducing agent is added from a reducing agent addition means upstream of the exhaust gas purification device that is the object of the SOx poisoning recovery process, and the downstream side of the communication flow rate control valve and the exhaust gas purification device that is the object of the SOx poisoning recovery process By closing the exhaust throttle valve and the low-pressure EGR valve in the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is the object of the SOx poisoning recovery process,
The low-pressure E connected to the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the SOx poisoning recovery process while reducing the flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust purification device that is the target of the SOx poisoning recovery process.
The exhaust gas may be recirculated through the GR passage.
そうすれば、SOx被毒回復処理時において排気に添加された還元剤はそのまま大気に
放散されずに、低圧EGR通路を介して再循環させ、内燃機関において再燃焼させることができる。これにより、SOx被毒回復処理中のエミッションを向上させることができる
。
By doing so, the reducing agent added to the exhaust gas during the SOx poisoning recovery process can be recirculated through the low-pressure EGR passage and recombusted in the internal combustion engine without being directly diffused into the atmosphere. Thereby, the emission during the SOx poisoning recovery process can be improved.
また、本発明においては、前記複数の下流側排気通路の各々に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のPM再生処理またはSOx被毒回復処理を行う場合には
、
該PM再生処理またはSOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞
り弁を閉じ側にし、前記連通路流量制御弁を開き側にすることによって、
該PM再生処理またはSOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の
流量を減少させるとともに該PM再生処理またはSOx被毒回復処理の対象でない排気浄
化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路を介して排気を再循環させるようにしてもよい。
Further, in the present invention, when performing PM regeneration processing or SOx poisoning recovery processing of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in each of the plurality of downstream exhaust passages,
By closing the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration process or the SOx poisoning recovery process, and opening the communication passage flow control valve,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration process or SOx poisoning recovery process is reduced and connected to the downstream side of the exhaust purification device that is not the target of the PM regeneration process or SOx poisoning recovery process The exhaust gas may be recirculated through the low pressure EGR passage.
ここで、下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のPM再生処理またはSOx被毒回
復処理を行う場合には、排気浄化装置から排出される排気の温度が上昇することが多い。そして、その排気の温度が過剰に上昇すると、PM再生処理またはSOx被毒回復処理の
対象である排気浄化装置の下流側における低圧EGR通路を介して再循環される低圧EGRガスの温度が過剰に上昇してしまうおそれがあった。
Here, when performing PM regeneration processing or SOx poisoning recovery processing of the exhaust purification device provided in the downstream side exhaust passage, the temperature of the exhaust discharged from the exhaust purification device often increases. If the temperature of the exhaust gas rises excessively, the temperature of the low-pressure EGR gas recirculated through the low-pressure EGR passage on the downstream side of the exhaust gas purification device that is the target of the PM regeneration process or the SOx poisoning recovery process becomes excessive. There was a risk of rising.
そうすると、内燃機関における燃焼温度が上昇してNOxの発生量が増加するといった
不具合が生じるおそれがあった。
If it does so, there exists a possibility that the malfunction that the combustion temperature in an internal combustion engine may rise and the generation amount of NOx increases may arise.
そこで、本発明においては、排気浄化装置のPM再生処理またはSOx被毒回復処理を
行う場合には、PM再生処理またはSOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置の下流
側の排気絞り弁を閉じ側にし、連通路流量制御弁を開き側にして、PM再生処理またはSOx被毒回復処理の対象でない排気浄化装置の下流側に接続された低圧EGR通路を介し
て排気を再循環させるようにした。
Therefore, in the present invention, when performing PM regeneration processing or SOx poisoning recovery processing of the exhaust purification device, an exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of PM regeneration processing or SOx poisoning recovery processing is used. The exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is closed and the communication passage flow control valve is opened and is not subject to PM regeneration processing or SOx poisoning recovery processing. did.
そうすれば、PM再生処理またはSOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置に流入
する排気の量を効率の点で最適に制御しつつ、低圧EGRガスの温度が過剰に上昇することを抑制できる。その結果、低圧EGRガスの温度が高温であることに起因するNOx発
生量の増加などの不都合を抑制することができる。
By doing so, the amount of exhaust gas flowing into the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration process or the SOx poisoning recovery process is optimally controlled in terms of efficiency, and the temperature of the low-pressure EGR gas is prevented from excessively rising. it can. As a result, inconveniences such as an increase in the amount of NOx generated due to the high temperature of the low pressure EGR gas can be suppressed.
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。 The means for solving the problems in the present invention can be used in combination as much as possible.
本発明にあっては、複数の排気通路、排気浄化装置及び排気再循環装置を備える内燃機関の排気システムにおいて、排気再循環装置による排気再循環と、排気浄化装置の浄化能力の再生処理とを、より好適に実行させることができる。 In the present invention, in an exhaust system of an internal combustion engine including a plurality of exhaust passages, an exhaust purification device, and an exhaust recirculation device, exhaust recirculation by the exhaust recirculation device and regeneration processing of the purification capability of the exhaust purification device are performed. , And more preferably.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings.
図1は本発明を適用する内燃機関及び吸排気系、制御系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関は、右バンク1及び左バンク51を有し、各バンク1、51に4つの気筒2、52を有するV型内燃機関である。ここで、各バンク1、51に形成された4つの気筒2、52は本実施例における気筒群に相当する。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine, an intake / exhaust system, and a control system to which the present invention is applied. The internal combustion engine shown in FIG. 1 is a V-type internal combustion engine that has a right bank 1 and a
内燃機関の左右バンク1、51には、共通の吸気マニホールド3が接続されており、吸気マニホールド3の各枝管は吸気ポートを介して左右バンク1、51の各気筒2、52の燃焼室と連通されている。吸気マニホールド3は上流において共通吸気管5に接続されている。共通吸気管5にはサージタンク6が設けられている。共通吸気管5のさらに上流側には、共通吸気管5に流入する前の吸気を冷却するインタークーラ7が設けられている。
A common intake manifold 3 is connected to the left and
インタークーラ7の上流において共通吸気管5は右吸気管8と左吸気管58とに分岐している。右吸気管8には、排気のエネルギを駆動源として作動する右過給機10のコンプレッサ10aが設けられている。コンプレッサ10aのさらに上流側の右吸気管8には図示しないエアフローメータ、エアクリーナが設けられている。
The
一方、左吸気管58には、排気のエネルギを駆動源として作動する左過給機60のコンプレッサ60aが設けられている。コンプレッサ60aのさらに上流側の左吸気管58には図示しないエアフローメータ、エアクリーナが設けられている。
On the other hand, the
次に内燃機関の排気系について説明する。内燃機関の右バンク1には、右排気マニホールド4が接続されており、右排気マニホールド4の各枝管は排気ポートを介して右バンク1の各気筒2の燃焼室と連通されている。右排気マニホールド4の集合部には右過給機1
0のタービン10bが接続されている。タービン10bの排気が流出する開口部には右排気管12が接続されている。
Next, the exhaust system of the internal combustion engine will be described. A
Zero
内燃機関の左バンク51には、左排気マニホールド54が接続されており、左排気マニホールド54の各枝管は排気ポートを介して左バンク51の各気筒2の燃焼室と連通されている。左排気マニホールド54の集合部には左過給機60のタービン60bが接続されている。タービン60bの排気が流出する開口部には左排気管62が接続されている。なお、本実施例において右排気マニホールド4及び左排気マニホールド54は排気通路に相当する。また、右排気管12及び左排気管62は下流側排気管に相当する。
A left exhaust manifold 54 is connected to the
右排気管12と左排気管62の下流には、通過する排気のNOx及び微粒子物質を浄化
する右DPNR20及び左DPNR70がそれぞれ設けられている。右DPNR20の下流側の右排気管12及び左DPNR70の下流側の左排気管62には、右排気管12及び左排気管62を通過する排気の流量を制御する右排気絞り弁31及び左排気絞り弁81がそれぞれ設けられている。右排気絞り弁31及び左排気絞り弁81の下流側において右排気管12と左排気管62は大気に開放されている。
Downstream of the
ここで、右排気マニホールド4と右吸気管8とは右高圧EGR通路22で連通されている。また、左排気マニホールド54と左吸気管58とは左高圧EGR通路72で連通されている。そして、右高圧EGR通路22及び左高圧EGR通路72には、各々の高圧EGR通路を通過する排気の流量を制御する右高圧EGR弁23及び左高圧EGR弁73が備えられている。右高圧EGR弁23及び左高圧EGR弁73は電気配線を介して後述するECU35に接続されており、ECU35からの制御信号に基づいてその弁開度が制御されることで、右高圧EGR通路22及び左高圧EGR通路72を流れる排気の量を調節する事ができる。右高圧EGR通路22及び右高圧EGR弁23によって右高圧EGR装置30が構成される。同様に、左高圧EGR通路72及び左高圧EGR弁73によって左高圧EGR装置80が構成される(以下、右高圧EGR通路22または左高圧EGR通路72を流れる排気を「高圧EGRガス」といい、その量を「高圧EGRガス量」という。)。
Here, the
一方、右排気管12における右DPNR20と右排気絞り弁31の間の部分と、右吸気管8におけるコンプレッサ10aの上流側の部分とは右低圧EGR通路28で連通されている。同様に、左排気管62における左DPNR70と左排気絞り弁81の間の部分と、左吸気管58におけるコンプレッサ60aの上流側の部分とは左低圧EGR通路78で連通されている。
On the other hand, a portion between the
右低圧EGR通路28及び左低圧EGR通路78にはそれぞれの低圧EGR通路を通過する排気の流量を制御する右低圧EGR弁29及び左低圧EGR弁79が備えられている。右低圧EGR弁29及び左低圧EGR弁79も電気配線を介してECU35に接続されており、ECU35からの制御信号に基づいてその弁開度が制御されることで、右低圧EGR通路28及び左低圧EGR通路78を流れる排気の量を調節する事ができる。右低圧EGR通路28及び右低圧EGR弁29によって右低圧EGR装置40が構成される。左低圧EGR通路78及び左低圧EGR弁79によって左低圧EGR装置90が構成される。(以下、右低圧EGR通路28または左低圧EGR通路78を流れる排気を「低圧EGRガス」といい、その量を「低圧EGRガス量」という。)。
The right low
また、右排気管12の右DPNR20の上流側と左排気管62の左DPNR70の上流側とは、連通管15によって連通されており、連通管15には連通管15を通過する排気の流量を変更する連通管弁16が設けられている。この連通管15と連通管弁16は本実施例においてそれぞれ連通路と連通路流量制御弁とに相当する。
Further, the upstream side of the
また、右排気マニホールド4には、右DPNR20の浄化能力の再生時に還元剤を排気に添加する右ターボ前燃料添加弁25が備えられている。一方、右排気管12における右DPNR20の上流側にも、右DPNR20の浄化能力の再生時に還元剤を排気に添加する右ターボ後燃料添加弁26が備えられている。同様に、左排気マニホールド54には、左DPNR70の浄化能力の再生時に還元剤を排気に添加する左ターボ前燃料添加弁75が備えられている。一方、左排気管62における左DPNR70の上流側にも、左DPNR70の浄化能力の再生時に還元剤を排気に添加する左ターボ後燃料添加弁76が備えられている。ここで、右ターボ前燃料添加弁25、右ターボ後燃料添加弁26、左ターボ前燃料添加弁75及び左ターボ後燃料添加弁76は、本実施例において還元剤添加手段に相当する。
Further, the
また、上記の内燃機関には、電子制御コンピュータであるECU35が併設されている。ECU35は図示しないROM、RAM、CPU、入力ポート、出力ポート等を備え、前記各種センサによって検出される内燃機関1の運転状態や運転者による要求に応じて、燃料噴射等の既知の制御を行うとともに、左右高圧EGR弁23、73、左右低圧EGR弁29、79、連通管弁16に対して開度指令信号を出力する。また、左右ターボ前燃料添加弁25、75及び左右ターボ後燃料添加弁26、76に対して燃料添加指令信号を出力する。
The internal combustion engine is also provided with an
上記の構成において、右吸気管8、左吸気管58に導入された空気は、右過給機10のコンプレッサ10a、左過給機60のコンプレッサ60aによって過給されるとともに、インタークーラ7、サージタンク6及び吸気マニホールド3を経由して内燃機関の右バンク1、左バンク51の各気筒2、52に導入される。
In the above configuration, the air introduced into the
各気筒2、52から排出された排気は右排気マニホールド4、左排気マニホールド54を経由し、右過給機10のタービン10b、左過給機60のタービン60bに流入して各タービンを駆動する。その後右排気管12、左排気管62を通過し、右DPNR20、左DPNR70において排気中の微粒子物質やNOxが捕集され、最終的に大気中に排出さ
れる。
Exhaust gas discharged from the
ここで、右高圧EGR弁23が開弁されると、右高圧EGR通路22が導通状態となり、右排気マニホールド4を流れる排気の一部が右高圧EGR通路22を経由して右吸気管8に流入し、インタークーラ7、サージタンク6、吸気マニホールド3を経由して、内燃機関の各バンク1,51の気筒2、52に再循環する。左高圧EGR弁73が開弁されると、左高圧EGR通路72が導通状態となり、左排気マニホールド54を流れる排気の一部が左高圧EGR通路72を経由して左吸気管58に流入し、インタークーラ7、サージタンク6、吸気マニホールド3を経由して、内燃機関の各バンク1,51の気筒2、52に再循環する。
Here, when the right high
また、右低圧EGR弁29が開弁されると、右低圧EGR通路28が導通状態となり、右排気管12を通過する排気の一部が右低圧EGR通路28を経由して右吸気管8におけるコンプレッサ10aの上流側に流入する。右吸気管8に流入した低圧EGRガスはコンプレッサ10aによって過給され、インタークーラ7、サージタンク6、吸気マニホールド3を経由して内燃機関の各バンク1、51の気筒2、52に導入される。
When the right low
また、左低圧EGR弁79が開弁されると、左低圧EGR通路78が導通状態となり、左排気管62を通過する排気の一部が左低圧EGR通路78を経由して左吸気管58におけるコンプレッサ60aの上流側に流入する。左吸気管58に流入した低圧EGRガスは左コンプレッサ60aによって過給され、インタークーラ7、サージタンク6、吸気マニ
ホールド3を経由して内燃機関の各バンク1、51の気筒2、52に導入される。
Further, when the left low
左右高圧EGR通路22、72および/または左右低圧EGR通路28,78によって排気の一部を内燃機関の気筒2、52に再循環させることによって、燃焼室内における燃焼温度が低下し、燃焼過程で発生するNOxの量を低下させることができる。また、連通管弁16を開弁することで、右排気管12と左排気管62との間の排気の流通が可能となる。
A part of the exhaust gas is recirculated to the
このように、本実施例においては、内燃機関の左右バンク1、51から排出された排気の一部が、運転状態によって左右高圧EGR装置30、80によって再循環され、あるいは、左右低圧EGR装置40、90によって再循環されるようになっており、より広い運転領域によって内燃機関におけるNOxの発生が抑制されるようになっている。
As described above, in this embodiment, a part of the exhaust discharged from the left and
具体的には、高負荷の運転状態においては左右低圧EGR装置40、90を用いて排気の再循環を行うこととし、中負荷の運転状態においては左右低圧EGR装置40、90と左右高圧EGR装置30、80とを併用するようにしてもよい。低負荷の運転状態においては左右高圧EGR装置30、80を用いて排気の再循環を行うこととしてもよい。
Specifically, the exhaust gas is recirculated using the left and right low-
また、前述のように、本実施例においては、左右排気管12、62の2つの排気管に対し、それぞれ左右DPNR20、70、左右低圧EGR通路28、78の排気取り込み口、左右排気絞り弁31、81がこの順番で設けられているために、連通管弁16、左右低圧EGR弁29、79、左右排気絞り弁31、81を適宜制御することにより、左右DPNR20,70及び左右低圧EGR通路28、78を通過する排気の量を任意に制御することができる。
Further, as described above, in this embodiment, the left and right DPNRs 20 and 70, the left and right low
<NOx還元処理>
次に、本実施例におけるNOx還元処理時の例として、例えば右DPNR20のNOx還元処理を実施する際の制御について説明する。特に、左右低圧EGR装置40、90が用いられる中負荷の運転状態において右DPNR20のNOx還元処理が実施される場合に
ついて考える。この場合は、前述のように左右低圧EGR装置40、90と左右高圧EGR装置30、80とが併用されて排気の再循環が行われる。
<NOx reduction treatment>
Next, as an example of the NOx reduction process in the present embodiment, for example, control when performing the NOx reduction process of the
上記の運転状態において、右DPNR20のNOx還元処理を実行する際には、右ター
ボ前燃料噴射弁25から還元剤としての燃料が添加される。そして、連通管弁16は閉弁され、右排気絞り弁31は絞られる。そして、右低圧EGR弁29は全開状態とされる。
In the above operating state, when the NOx reduction process of the
そうすると、右排気マニホールド4を通過する排気に右ターボ前燃料添加弁25から燃料が添加される。そして、燃料が添加された状態の排気は、右過給機10のタービン10bで攪拌された後、右排気管12を通過して右DPNR20に導入される。
Then, fuel is added from the right turbo
この際、右排気絞り弁31が絞られているので、右DPNR20に導入される排気の流量は減少しており、導入された燃料によって右DPNR20内でより確実にNOxの還元
反応を完了させることができる。また、右排気絞り弁31が絞られているので、右DPNR20の下流側の背圧が上昇しており、且つ右低圧EGR弁29が全開されているので、充分に多くの低圧EGRガスが右低圧EGR通路28を通過して右吸気管8に再循環される。
At this time, since the right
次に、NOx還元処理を行う際の内燃機関の運転状態が高負荷・高回転数である場合に
ついて説明する。この運転状態においては、左右低圧EGR装置40、90のみによってEGRが行われ、左右高圧EGR装置30、80は用いられない。そして、この場合には
右バンク1からの排気の流量が多いので、右DPNR20のNOx還元処理において、右
DPNR20内で充分な還元反応を完了させるためには、右排気絞り弁31を全閉に近い状態とする。
Next, a case where the operating state of the internal combustion engine when performing the NOx reduction process is a high load and a high rotation speed will be described. In this operating state, EGR is performed only by the left and right low
そうすると、右DPNR20の下流側における背圧は非常に高くなるので右低圧EGR通路28を通過して再循環されるEGRガスの量が要求量に対して多くなり過ぎる場合がある。このような場合には、本実施例においては連通管弁16を開弁して右排気管12を通過する排気の一部に左排気管62に流入させる。左排気管62に備えられた左DPNR70に関してはNOx還元処理を行っていないので、左排気絞り弁81は全開の状態とな
っている。従って、連通管15を通過した排気は左DPNR70で浄化された後、一部は車外に排出され、一部は左低圧EGR通路78を通過して左吸気管58に再循環される。
Then, since the back pressure on the downstream side of the
このように本実施例では、内燃機関の運転状態が高負荷・高回転数である場合には連通管弁16が開弁されて、NOx還元処理が行われている方の右低圧EGR装置40により
再循環される低圧EGRガス量が減少する。そして、NOx還元処理が行われていない方
の左低圧EGR装置90を用いて少量の低圧EGRガスが再循環される。従って、全体としての低圧EGRガス量を押さえることができ、低圧EGRガス量が要求量に対して多すぎてPMの発生量が増加するなどの不都合を抑制することができる。
As described above, in this embodiment, when the operating state of the internal combustion engine is high load and high rotation speed, the communication pipe valve 16 is opened, and the right low
次に、右DPNR20のNOx還元処理中における運転状態が急加速状態となり、要求
されるEGRガス量が急減した場合について考える。このような場合にも、右低圧EGR通路28を通過して右吸気管8に再循環されるEGRガスの量の応答性が低いために、要求量に対してEGRガス量が多過ぎた場合には、内燃機関において発生するPMが増加するなどの不都合が生じることがあった。
Next, consider the case where the operating state of the
これに対し本実施例においては、右DPNR20のNOx還元処理中における運転状態
が急加速状態となり、要求されるEGRガスの量が急減した場合には、右排気絞り弁31を急速に開弁し、右低圧EGR通路28を通過して右吸気管8に再循環される低圧EGRガス量を急減させることとした。
On the other hand, in the present embodiment, when the operating state of the
そうすれば、要求されるEGRガス量の減少に応じて右低圧EGR通路28を通過して右吸気管8に再循環される低圧EGRガス量を充分早急に減少させることができ、内燃機関から排出される排気中のPMが増加するなどの不都合を抑制することができる。
By doing so, the amount of low-pressure EGR gas that passes through the right-low
<PM再生処理>
次に、右DPNR20に対するPM再生処理を行う場合の制御について説明する。ここで、PM再生処理を行う場合には、右ターボ前燃料添加弁25または右ターボ後燃料添加弁26から排気に燃料を添加することによって右DPNR20の温度を上昇させる。この場合には、連通管弁16は全閉し、右排気絞り弁31を絞り、右低圧EGR弁29を開弁し、積極的に右低圧EGR装置40による低圧EGRガス量を増加させる。
<PM regeneration process>
Next, control when performing PM regeneration processing on the
そのことにより、右DPNR20をすり抜けた燃料を内燃機関の右バンク1において再燃焼させることができ、右DPNR20をすり抜けた燃料がそのまま車外に放散されエミッションが悪化することを抑制できる。
As a result, the fuel that has passed through the
また、右DPNR20のPM再生中に、右DPNR20からの排気の温度が上昇し過ぎた場合には、右排気絞り弁31をより大きな開度まで開弁し、連通管弁16を開弁する制御を行ってもよい。そうすれば、右低圧EGR装置40によって再循環する低圧EGRガス量は減少し、左低圧EGR装置90によって再循環する低圧EGRガス量が相対的に増加する。
In addition, when the temperature of the exhaust gas from the
そのことにより、PM再生処理中の右DPNR20を通過した後に再循環される排気の量を相対的に減少させることができ、内燃機関に再循環される低圧EGRガス全体としての温度を低下させることができる。その結果、低圧EGRガスの温度が高温であることに起因するNOx発生量の増加などの不都合を抑制することができる。
As a result, the amount of exhaust gas recirculated after passing through the
<SOx被毒回復処理>
次に、右DPNR20に対するSOx被毒回復処理を行う場合の制御について説明する
。ここで、SOx被毒回復処理を行う場合にもPM再生処理を行う場合と同様、右ターボ
前燃料添加弁25または右ターボ後燃料添加弁26から排気に燃料を添加することによって右DPNR20の温度を上昇させる。この場合には、連通管弁16は全閉し、右排気絞り弁31を絞り、右低圧EGR弁29を開弁し、積極的に右低圧EGR装置40によるEGRガス量を増加させる。
<SOx poisoning recovery process>
Next, control when performing SOx poisoning recovery processing on the
そのことにより、右DPNR20に対するSOx被毒回復処理を行う場合にも、右DP
NR20をすり抜けた燃料を内燃機関の右バンク1において再燃焼させることができ、右DPNR20をすり抜けた燃料がそのまま車外に放散されエミッションが悪化することを抑制できる。
As a result, even when performing SOx poisoning recovery processing for the
The fuel that has passed through the
また、特に右DPNR20のSOx被毒回復処理において、右ターボ前燃料添加弁25
または右ターボ後燃料添加弁26から排気に燃料を添加する際には、リッチスパイク処理が行われることが多いが、この際、リッチ期間中には連通管弁16は全閉し、右排気絞り弁31を絞り、右低圧EGR弁29を開弁し、積極的に右低圧EGR装置40によるEGRガス量を増加させるようにし、リーン期間中には、連通管弁16は全開にし、右排気絞り弁31をより大きな開度まで開弁し、右低圧EGR装置40により再循環されるEGRガス量よりも左低圧EGR装置40により再循環されるEGRガス量を増加させるようにしてもよい。
Further, particularly in the SOx poisoning recovery process of the
Alternatively, when adding fuel to the exhaust from the right turbo
そうすれば、より確実に、右DPNR20をすり抜けた燃料が車外に放散されエミッションが悪化することを抑制できるとともに、左低圧EGR装置90によって比較的低温のEGRガスをも再循環させることができ、全体としての低圧EGRガスの温度を低下させることができる。
Then, the fuel that has passed through the
また、右DPNR20のSOx被毒回復処理中に、右DPNR20からの排気の温度が
上昇し過ぎた場合には、右排気絞り弁31を開弁し、連通管弁16を開弁する制御を行ってもよい。そうすれば、右低圧EGR装置40によって再循環する低圧EGRガス量は減少し、左低圧EGR装置90によって再循環する低圧EGRガス量が相対的に増加する。
Further, during the SOx poisoning recovery process of the
そのことにより、内燃機関に再循環される低圧EGRガス全体としての温度を低下させることができ、低圧EGRガスの温度が高温であることに起因するNOx発生量の増加な
どの不都合を抑制することができる。
As a result, the temperature of the entire low-pressure EGR gas recirculated to the internal combustion engine can be reduced, and inconveniences such as an increase in the amount of NOx generated due to the high temperature of the low-pressure EGR gas can be suppressed. Can do.
なお、上記の実施例1においては、内燃機関はV型内燃機関であり、各バンク1、51に設けられた4つの気筒2、52がそれぞれ気筒群に相当したが、本発明が適用されるのはV型内燃機関に限定されない。例えば、直列6気筒型の内燃機関の気筒を3個ずつ2つの気筒群に分割し、各々の気筒群に対して上記と同様、左右過給機10、60、左右排気管12、62、左右DPNR20、70、左右低圧EGR装置40、90などの構成要素を割り当ててもよい。
In the first embodiment, the internal combustion engine is a V-type internal combustion engine, and the four
また、上記の実施例においては、DPNR20のNOx還元処理における燃料添加制御
について説明したが、同様の思想をDPNR20のSOx被毒回復処理やPM再生処理に
適用してもよいことはもちろんである。
Further, in the above embodiment, the fuel addition control in the NOx reduction process of the
また、実施例1においては、、右DPNR20に対するのNOx還元処理、PM再生処
理、SOx被毒回復処理を行う場合について説明したが、左DPNR70のNOx還元処理、PM再生処理、SOx被毒回復処理を行う場合については、制御に関わる構成要素の左
右を入れ替えた制御を行えばよい。
In the first embodiment, the case where the NOx reduction process, the PM regeneration process, and the SOx poisoning recovery process are performed on the
次に、本発明における実施例2について説明する。実施例1においてはV型内燃機関であって8つの気筒を備えた例について説明したが、本実施例においては、直列4気筒の内燃機関に対して本発明を適用した例について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, an example of a V-type internal combustion engine having eight cylinders has been described. In this embodiment, an example in which the present invention is applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine will be described.
図2は本発明を適用する内燃機関及び吸排気系、制御系の概略構成を示す図である。図2に示す内燃機関は、バンク11を有し、バンク11に4つの気筒42を有する直列4気筒内燃機関である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine, an intake / exhaust system, and a control system to which the present invention is applied. The internal combustion engine shown in FIG. 2 is an in-line four-cylinder internal combustion engine having a
内燃機関のバンク11には、吸気マニホールド13が接続されており、吸気マニホールド13の各枝管は吸気ポートを介してバンク11の各気筒42の燃焼室と連通されている。吸気マニホールド13は吸気管18に接続されている。吸気管18にはインタークーラ27が設けられており、インタークーラ27のさらに上流側には、過給機50のコンプレッサ50aが設けられている。コンプレッサ50aのさらに上流側の吸気管18には図示しないエアフローメータ、エアクリーナが設けられている。
An
次に内燃機関の排気系について説明する。内燃機関のバンク11には、排気マニホールド14が接続されており、排気マニホールド14の各枝管は排気ポートを介してバンク11の各気筒42の燃焼室と連通されている。排気マニホールド14の集合部には過給機50のタービン50bが接続されている。タービン50bの排気が流出する開口部には排気管19が接続されている。
Next, the exhaust system of the internal combustion engine will be described. An
排気管19は連通管15の略中央部に接続されており、連通管15は実施例1で説明したと同様、両端において右排気管12と左排気管62に接続されている。連通管15と排気管19との接続部には、排気管19を通過する排気の、連通管15における右排気管12側と左排気管62側への流入量を決定する三方弁17が備えられている。なお、右排気管12と左排気管62とに配置されている構成要素については、実施例1で説明した内容と同じであるので、ここでは説明を省略する。
The
ただし、本実施例における右低圧EGR通路38、左低圧EGR通路88はともに吸気管18におけるコンプレッサ50aの上流側に接続されている点が実施例1とは異なる。ここで、右低圧EGR通路38及び右低圧EGR弁29によって右低圧EGR装置110が構成される。同様に、左低圧EGR通路88及び左低圧EGR弁79によって左低圧EGR装置120が構成される。
However, the right low
また、排気マニホールド14と吸気管18とは高圧EGR通路32で連通されている。そして、高圧EGR通路32には、高圧EGR通路32を通過する排気の流量を制御する高圧EGR弁33が備えられている。高圧EGR通路32及び高圧EGR弁33によって高圧EGR装置100が構成される。
The
以上のような構成においても、内燃機関のバンク11から排出された排気の一部が、運転状態によって高圧EGR装置100よって再循環され、あるいは、左右低圧EGR装置
110、120によって再循環されるようになっており、より広い運転領域によって内燃機関におけるNOxの発生が抑制されるようになっている。
Even in the configuration as described above, part of the exhaust discharged from the
また、前述のように、本実施例においては、左右排気管12、62の2つの排気管に対し、それぞれ左右DPNR20、70、左右低圧EGR通路38、88の排気の取り込み口、左右排気絞り弁31、81がこの順番で設けられているために、三方弁17、左右低圧EGR弁29、79、左右排気絞り弁31、81を適宜制御することにより、左右DPNR20,70及び左右低圧EGR通路38、88を通過する排気の量を任意に制御することができる。
Further, as described above, in this embodiment, the left and right DPNRs 20 and 70, the left and right low
1・・・右バンク
2・・・気筒
3・・・吸気マニホールド
4・・・右排気マニホールド
8・・・右吸気管
10・・・右過給機
11・・・バンク
12・・・右排気管
15・・・連通管
16・・・連通管弁
17・・・三方弁
18・・・吸気管
19・・・排気管
20・・・右DPNR
22・・・右高圧EGR通路
23・・・右高圧EGR弁
28、38・・・右低圧EGR通路
29・・・右低圧EGR弁
31・・・右排気絞り弁
32・・・高圧EGR通路
33・・・高圧EGR弁
35・・・ECU
50・・・過給機
51・・・左バンク
52・・・気筒
58・・・左吸気管
60・・・左過給機
62・・・左排気管
70・・・左DPNR
72・・・左高圧EGR通路
73・・・左高圧EGR弁
78、88・・・左低圧EGR通路
79・・・左低圧EGR弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
22 ... Right high
50 ...
72 ... Left high
Claims (8)
前記排気通路にタービンが配置されるとともに、前記内燃機関の吸気通路にコンプレッサが配置された過給機と、
前記過給機のタービンから排出された排気が通過する複数の下流側排気通路と、
前記複数の下流側排気通路を連通する連通路と、
前記連通路に設けられ、該連通路における排気の流量を変更可能な連通路流量制御弁と、
前記下流側排気通路の各々に設けられ、該下流側排気通路を通過する排気を浄化するとともに、還元剤が供給されることにより浄化能力が再生される排気浄化装置と、
前記排気通路または前記下流側排気通路における前記排気浄化装置の上流側に配置され、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、排気に還元剤を添加することにより前記排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤添加手段と、
前記下流側排気通路における前記排気浄化装置の下流側に設けられ、該下流側排気通路における排気の流量を制御する排気絞り弁と、
前記複数の下流側排気通路と同数だけ、該下流側排気通路の各々に対応して設けられ、一端が前記下流側排気通路に接続され他端が前記吸気通路における前記コンプレッサより上流側に接続された低圧EGR通路と、
前記低圧EGR通路に設けられ、該低圧EGR通路を通過する排気の量を制御する低圧EGR弁と、を備え、
前記低圧EGR通路の一端は、前記下流側排気通路における排気浄化装置と前記排気絞り弁との間の部分に接続され、
前記複数の下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のNOx還元処理を行う場合には、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加するとともに前記連通路流量制御弁と該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁とを閉じ側にし、該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された低圧EGR通路における低圧EGR弁を開き側にすることによって、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるとともに該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路を介して排気を再循環させることを特徴とする内燃機関の排気システム。 An exhaust passage through which exhaust from a cylinder of the internal combustion engine passes;
A turbocharger in which a turbine is disposed in the exhaust passage and a compressor is disposed in an intake passage of the internal combustion engine;
A plurality of downstream exhaust passages through which the exhaust discharged from the turbine of the supercharger passes;
A communication passage communicating the plurality of downstream exhaust passages;
A communication path flow rate control valve provided in the communication path and capable of changing a flow rate of exhaust gas in the communication path;
An exhaust purification device that is provided in each of the downstream exhaust passages, purifies the exhaust gas passing through the downstream exhaust passages, and regenerates the purification ability by supplying a reducing agent;
When the exhaust purification device is disposed in the exhaust passage or the downstream exhaust passage upstream of the exhaust purification device and regenerates the purification capability of the exhaust purification device, it is reduced to the exhaust purification device by adding a reducing agent to the exhaust gas. Reducing agent addition means for supplying the agent;
An exhaust throttle valve that is provided on the downstream side of the exhaust purification device in the downstream side exhaust passage and controls the flow rate of exhaust gas in the downstream side exhaust passage;
The same number as the plurality of downstream exhaust passages is provided corresponding to each of the downstream exhaust passages, one end connected to the downstream exhaust passage and the other end connected to the upstream side of the compressor in the intake passage. Low pressure EGR passage,
A low pressure EGR valve provided in the low pressure EGR passage and controlling an amount of exhaust gas passing through the low pressure EGR passage,
One end of the low pressure EGR passage is connected to a portion between the exhaust purification device and the exhaust throttle valve in the downstream exhaust passage,
When performing NOx reduction treatment of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
The reducing agent is added from the reducing agent addition means upstream of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction process, and the communication passage flow control valve and the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction process Is closed, and the low pressure EGR valve in the low pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction treatment is opened,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust gas purification device that is the subject of the NOx reduction treatment is reduced, and the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust gas purification device that is the subject of the NOx reduction treatment. An exhaust system for an internal combustion engine.
前記排気通路にタービンが配置されるとともに、前記内燃機関の吸気通路にコンプレッサが配置された過給機と、
前記過給機のタービンから排出された排気が通過する複数の下流側排気通路と、
前記複数の下流側排気通路を連通する連通路と、
前記連通路に設けられ、該連通路における排気の流量を変更可能な連通路流量制御弁と、
前記下流側排気通路の各々に設けられ、該下流側排気通路を通過する排気を浄化するとともに、還元剤が供給されることにより浄化能力が再生される排気浄化装置と、
前記排気通路または前記下流側排気通路における前記排気浄化装置の上流側に配置され、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、排気に還元剤を添加することにより前記排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤添加手段と、
前記下流側排気通路における前記排気浄化装置の下流側に設けられ、該下流側排気通路における排気の流量を制御する排気絞り弁と、
前記複数の下流側排気通路と同数だけ、該下流側排気通路の各々に対応して設けられ、一端が前記下流側排気通路に接続され他端が前記吸気通路における前記コンプレッサより上流側に接続された低圧EGR通路と、
前記低圧EGR通路に設けられ、該低圧EGR通路を通過する排気の量を制御する低圧EGR弁と、を備え、
前記低圧EGR通路の一端は、前記下流側排気通路における排気浄化装置と前記排気絞り弁との間の部分に接続され、
前記複数の下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のNOx還元処理を行う場合には、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加するとともに該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁を閉じ側にし、前記連通路流量制御弁を開き側にすることによって、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるとともに該NOx還元処理の対象でない排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路を介して排気を再循環させることを特徴とする内燃機関の排気システム。 An exhaust passage through which exhaust from a cylinder of the internal combustion engine passes;
A turbocharger in which a turbine is disposed in the exhaust passage and a compressor is disposed in an intake passage of the internal combustion engine;
A plurality of downstream exhaust passages through which the exhaust discharged from the turbine of the supercharger passes;
A communication passage communicating the plurality of downstream exhaust passages;
A communication path flow rate control valve provided in the communication path and capable of changing a flow rate of exhaust gas in the communication path;
An exhaust purification device that is provided in each of the downstream exhaust passages, purifies the exhaust gas passing through the downstream exhaust passages, and regenerates the purification ability by supplying a reducing agent;
When the exhaust purification device is disposed in the exhaust passage or the downstream exhaust passage upstream of the exhaust purification device and regenerates the purification capability of the exhaust purification device, it is reduced to the exhaust purification device by adding a reducing agent to the exhaust gas. Reducing agent addition means for supplying the agent;
An exhaust throttle valve that is provided on the downstream side of the exhaust purification device in the downstream side exhaust passage and controls the flow rate of exhaust gas in the downstream side exhaust passage;
The same number as the plurality of downstream exhaust passages is provided corresponding to each of the downstream exhaust passages, one end connected to the downstream exhaust passage and the other end connected to the upstream side of the compressor in the intake passage. Low pressure EGR passage,
A low pressure EGR valve provided in the low pressure EGR passage and controlling an amount of exhaust gas passing through the low pressure EGR passage,
One end of the low pressure EGR passage is connected to a portion between the exhaust purification device and the exhaust throttle valve in the downstream exhaust passage,
When performing NOx reduction treatment of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
The reducing agent is added from the reducing agent addition means upstream of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction treatment, and the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction processing is closed, and By opening the passage flow control valve on the open side,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust purification device that is the subject of the NOx reduction treatment is reduced, and the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is not the subject of the NOx reduction treatment. An exhaust system for an internal combustion engine.
前記排気通路にタービンが配置されるとともに、前記内燃機関の吸気通路にコンプレッサが配置された過給機と、
前記過給機のタービンから排出された排気が通過する複数の下流側排気通路と、
前記複数の下流側排気通路を連通する連通路と、
前記連通路に設けられ、該連通路における排気の流量を変更可能な連通路流量制御弁と、
前記下流側排気通路の各々に設けられ、該下流側排気通路を通過する排気を浄化するとともに、還元剤が供給されることにより浄化能力が再生される排気浄化装置と、
前記排気通路または前記下流側排気通路における前記排気浄化装置の上流側に配置され、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、排気に還元剤を添加することにより前記排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤添加手段と、
前記下流側排気通路における前記排気浄化装置の下流側に設けられ、該下流側排気通路における排気の流量を制御する排気絞り弁と、
前記複数の下流側排気通路と同数だけ、該下流側排気通路の各々に対応して設けられ、一端が前記下流側排気通路に接続され他端が前記吸気通路における前記コンプレッサより上流側に接続された低圧EGR通路と、
前記低圧EGR通路に設けられ、該低圧EGR通路を通過する排気の量を制御する低圧EGR弁と、を備え、
前記低圧EGR通路の一端は、前記下流側排気通路における排気浄化装置と前記排気絞り弁との間の部分に接続され、
前記複数の下流側排気通路に設けられた排気浄化装置のうちいずれかの排気浄化装置のNOx還元処理を行う場合には、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加するとともに、
前記内燃機関の運転状態が所定の低負荷・低回転数領域に属する場合には、前記連通路流量制御弁と該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁とを閉じ側にし、該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された低圧EGR通路における低圧EGR弁を開き側にすることによって、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるとともに該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路を介して排気を再循環させ、
前記内燃機関の運転状態が所定の高負荷・高回転数領域に属する場合には、該NOx還元処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁を閉じ側にし、前記連通路流量制御弁を開き側にすることによって、
該NOx還元処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるとともに該NOx還元処理の対象でない排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路を介して排気を再循環させることを特徴とする内燃機関の排気システム。 An exhaust passage through which exhaust from a cylinder of the internal combustion engine passes;
A turbocharger in which a turbine is disposed in the exhaust passage and a compressor is disposed in an intake passage of the internal combustion engine;
A plurality of downstream exhaust passages through which the exhaust discharged from the turbine of the supercharger passes;
A communication passage communicating the plurality of downstream exhaust passages;
A communication path flow rate control valve provided in the communication path and capable of changing a flow rate of exhaust gas in the communication path;
An exhaust purification device that is provided in each of the downstream exhaust passages, purifies the exhaust gas passing through the downstream exhaust passages, and regenerates the purification ability by supplying a reducing agent;
When the exhaust purification device is disposed in the exhaust passage or the downstream exhaust passage upstream of the exhaust purification device and regenerates the purification capability of the exhaust purification device, it is reduced to the exhaust purification device by adding a reducing agent to the exhaust gas. Reducing agent addition means for supplying the agent;
An exhaust throttle valve that is provided on the downstream side of the exhaust purification device in the downstream side exhaust passage and controls the flow rate of exhaust gas in the downstream side exhaust passage;
The same number as the plurality of downstream exhaust passages is provided corresponding to each of the downstream exhaust passages, one end connected to the downstream exhaust passage and the other end connected to the upstream side of the compressor in the intake passage. Low pressure EGR passage,
A low pressure EGR valve provided in the low pressure EGR passage and controlling an amount of exhaust gas passing through the low pressure EGR passage,
One end of the low pressure EGR passage is connected to a portion between the exhaust purification device and the exhaust throttle valve in the downstream exhaust passage,
When performing NOx reduction treatment of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
While adding the reducing agent from the reducing agent addition means upstream of the exhaust gas purification device that is the subject of the NOx reduction treatment,
When the operating state of the internal combustion engine belongs to a predetermined low load / low rotation speed region, the communication passage flow control valve and the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device to be subjected to the NOx reduction process are closed. By opening the low-pressure EGR valve in the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction treatment,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust gas purification device that is the subject of the NOx reduction treatment is reduced, and the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust gas purification device that is the subject of the NOx reduction treatment. Let
When the operating state of the internal combustion engine belongs to a predetermined high load / high rotation speed region, the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the NOx reduction process is closed, and the communication passage flow control is performed. By opening the valve to the open side,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust purification device that is the subject of the NOx reduction treatment is reduced, and the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is not the subject of the NOx reduction treatment. An exhaust system for an internal combustion engine.
前記排気通路、前記過給機及び前記下流側排気通路は前記気筒群と同数だけ、前記気筒群の各々に対応して設けられ、
前記各々の気筒群からの排気は、該気筒群に対応する前記排気通路を通過して、対応する前記過給機のタービンを回転させた後、対応する前記下流側排気通路を通過することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の排気システム。 The internal combustion engine has a plurality of cylinders, and the cylinders are aggregated to form two or more cylinder groups,
The exhaust passage, the supercharger, and the downstream exhaust passage are provided in the same number as the cylinder group, corresponding to each of the cylinder groups,
Exhaust gas from each cylinder group passes through the exhaust passage corresponding to the cylinder group, rotates the turbine of the corresponding turbocharger, and then passes through the corresponding downstream exhaust passage. The exhaust system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust system is an internal combustion engine.
要求されるEGRガスの量が急減する所定の要求EGR量急減状態となった場合には、前記NOx還元処理中の排気浄化装置の下流側の排気絞り弁を所定速度以上で開弁し、該NOx還元処理中の排気浄化装置の下流側に接続された低圧EGR通路より再循環する排気の流量を急減させることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気システム。 During the NOx reduction process of any one of the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
When a predetermined required EGR amount suddenly decreasing in which the required amount of EGR gas rapidly decreases, the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device during the NOx reduction process is opened at a predetermined speed or more, The exhaust gas of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the flow rate of exhaust gas recirculated from the low pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust gas purification device during NOx reduction treatment is rapidly reduced. system.
該PM再生処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を添加するとともに前記連通路流量制御弁と該PM再生処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁とを閉じ側にし、該PM再生処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された低圧EGR通路における低圧EGR弁を開き側にすることによって、
該PM再生処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるとともに該PM再生処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路を介して排気を再循環させることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の内燃機関の排気システム。 When performing PM regeneration processing of any exhaust purification device among the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
The reducing agent is added from the reducing agent addition means upstream of the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration process, and the communication passage flow rate control valve and the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration process Are closed, and the low pressure EGR valve in the low pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust gas purification device that is the target of the PM regeneration process is opened,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust gas purification device that is the target of the PM regeneration process is reduced, and the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage that is connected to the downstream side of the exhaust gas purification device that is the target of the PM regeneration process. An exhaust system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein:
該SOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置の上流の還元剤添加手段から還元剤を
添加するとともに前記連通路流量制御弁と該SOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁とを閉じ側にし、該SOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された低圧EGR通路における低圧EGR弁を開き側にすることによって、
該SOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるとともに該SOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路を介して排気を再循環させることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の内燃機関の排気システム。 When performing SOx poisoning recovery processing of any of the exhaust purification devices provided in the plurality of downstream exhaust passages,
A reducing agent is added from a reducing agent addition means upstream of the exhaust gas purification device that is the object of the SOx poisoning recovery process, and the downstream side of the communication flow rate control valve and the exhaust gas purification device that is the object of the SOx poisoning recovery process By closing the exhaust throttle valve and the low-pressure EGR valve in the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is the object of the SOx poisoning recovery process,
Through the low-pressure EGR passage connected to the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the SOx poisoning recovery process, while reducing the flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust purification device that is the target of the SOx poisoning recovery process. The exhaust system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the exhaust gas is recirculated.
該PM再生処理またはSOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置の下流側の排気絞り弁を閉じ側にし、前記連通路流量制御弁を開き側にすることによって、
該PM再生処理またはSOx被毒回復処理の対象である排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるとともに該PM再生処理またはSOx被毒回復処理の対象でない排気浄化装置の下流側に接続された前記低圧EGR通路を介して排気を再循環させることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の内燃機関の排気システム。 When performing PM regeneration processing or SOx poisoning recovery processing of any exhaust purification device of the exhaust purification devices provided in each of the plurality of downstream exhaust passages,
By closing the exhaust throttle valve on the downstream side of the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration process or the SOx poisoning recovery process, and opening the communication passage flow control valve,
The flow rate of the exhaust gas that passes through the exhaust purification device that is the target of the PM regeneration process or SOx poisoning recovery process is reduced and connected to the downstream side of the exhaust purification device that is not the target of the PM regeneration process or SOx poisoning recovery process The exhaust system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage.
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