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JP2011001944A - Exhaust gas circulation apparatus of internal combustion engine - Google Patents

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JP2011001944A
JP2011001944A JP2009148980A JP2009148980A JP2011001944A JP 2011001944 A JP2011001944 A JP 2011001944A JP 2009148980 A JP2009148980 A JP 2009148980A JP 2009148980 A JP2009148980 A JP 2009148980A JP 2011001944 A JP2011001944 A JP 2011001944A
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JP
Japan
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exhaust gas
carbon dioxide
adsorber
exhaust
internal combustion
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Application number
JP2009148980A
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Japanese (ja)
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Naoki Iizuka
直樹 飯塚
Akihiro Kimura
明広 木村
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Kyosan Denki Co Ltd
Original Assignee
Kyosan Denki Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas recirculation apparatus of an internal combustion engine capable of suppressing generation of deposits even if an amount of exhaust gas recirculation is increased.SOLUTION: A control device 100 repeatedly performs, by changing over switching valves 41, 42, 43: operations in a first mode in which exhaust gas is circulated into a first adsorber 11 in which carbon dioxide in the exhaust gas is adsorbed to an adsorbent, and carbon dioxide desorbed from an adsorbent in a second adsorber 12 is returned into an intake pipe 3; and operations in a second mode in which carbon dioxide desorbed from the adsorbent in the first adsorber 11 is returned into the intake pipe 3, and exhaust gas is circulated into the second adsorber 12 in which carbon dioxide in the exhaust gas is adsorbed to the adsorbent.

Description

本発明は、エンジンの排気ガスの一部を排気系から吸気系に再循環させる排気ガス再循環装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device that recirculates a part of engine exhaust gas from an exhaust system to an intake system.

従来から、エンジンの排気ガスの一部を排気通路から取り出して再度吸気通路へ還流し、混合気中の不活性成分濃度を増加させ酸素濃度を減少させて燃焼温度を下げることで、窒素酸化物の生成を抑制する排気ガス再循環装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a part of the exhaust gas of the engine is taken out from the exhaust passage and recirculated to the intake passage again. By increasing the concentration of inert components in the air-fuel mixture and decreasing the oxygen concentration, the nitrogen oxide is reduced. There is known an exhaust gas recirculation device that suppresses the generation of (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−278351号公報JP 2004-278351 A

しかしながら、上記従来技術の排気ガス再循環装置では、窒素酸化物生成の十分な抑制効果を得ようと排気ガスの再循環量を増大させていくと、排気ガス中に含まれるすすや未燃成分も吸気側に大量に戻されるため、吸気通路内にデポジットが大量に発生してしまうという問題がある。吸気通路においてデポジットの堆積量が増大していくと、所望の吸気量が得難くなり、排気ガス中の有害物質が増大する等の不具合を発生してしまう。   However, in the exhaust gas recirculation device of the above prior art, if the exhaust gas recirculation amount is increased in order to obtain a sufficient suppression effect of nitrogen oxide generation, soot and unburned components contained in the exhaust gas However, since a large amount is returned to the intake side, there is a problem that a large amount of deposit is generated in the intake passage. If the deposit amount increases in the intake passage, it becomes difficult to obtain a desired intake amount, and problems such as an increase in harmful substances in the exhaust gas occur.

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、排気ガス再循環量を増大させてもデポジットの発生を抑制することが可能な排気ガス再循環装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device capable of suppressing the generation of deposits even when the exhaust gas recirculation amount is increased.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
内燃機関の排気通路を流通する排気ガスから二酸化炭素を選択的に分離して、分離した二酸化炭素を内燃機関の吸気通路に還流する分離還流手段を具備することを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1,
It is characterized by comprising separation and recirculation means for selectively separating carbon dioxide from the exhaust gas flowing through the exhaust passage of the internal combustion engine and returning the separated carbon dioxide to the intake passage of the internal combustion engine.

これによると、分離還流手段により排気ガス中の二酸化炭素を選択的に吸気通路に還流することができる。したがって、排気ガス再循環量を増大させてもデポジットの発生を抑制することができる。   According to this, the carbon dioxide in the exhaust gas can be selectively refluxed to the intake passage by the separation reflux means. Therefore, even if the exhaust gas recirculation amount is increased, the generation of deposits can be suppressed.

また、請求項2に記載の発明では、分離還流手段は、排気通路に設けられ、排気ガス中の二酸化炭素を選択的に透過して分離する二酸化炭素分離膜を内蔵した二酸化炭素分離器を備えることを特徴としている。   In the invention according to claim 2, the separation and reflux means includes a carbon dioxide separator provided in the exhaust passage and including a carbon dioxide separation membrane that selectively permeates and separates carbon dioxide in the exhaust gas. It is characterized by that.

これによると、排気通路に設けた二酸化炭素分離器内の二酸化炭素分離膜で排気ガス中の二酸化炭素を容易に分離して、吸気通路に還流することができる。したがって、排気ガス再循環量を増大させてもデポジットの発生を容易に抑制することができる。   According to this, carbon dioxide in the exhaust gas can be easily separated by the carbon dioxide separation membrane in the carbon dioxide separator provided in the exhaust passage and can be returned to the intake passage. Therefore, even if the exhaust gas recirculation amount is increased, the generation of deposits can be easily suppressed.

また、請求項3に記載の発明では、二酸化炭素分離膜は、カルド型ポリイミド高分子膜からなることを特徴としている。これによると、排気ガス中から二酸化炭素を分離することが容易である。   The invention according to claim 3 is characterized in that the carbon dioxide separation membrane comprises a cardo type polyimide polymer membrane. According to this, it is easy to separate carbon dioxide from the exhaust gas.

また、請求項4に記載の発明では、二酸化炭素分離膜は、中空糸膜であることを特徴としている。これによると、中空糸膜の内側に排気ガスを流通することで、中空糸膜の外側に二酸化炭素を分離することができる。   The invention according to claim 4 is characterized in that the carbon dioxide separation membrane is a hollow fiber membrane. According to this, carbon dioxide can be separated outside the hollow fiber membrane by circulating the exhaust gas inside the hollow fiber membrane.

また、請求項5に記載の発明では、
分離還流手段は、
内燃機関の排気通路に設けられ、雰囲気が所定圧力以上の場合に二酸化炭素を吸着し所定圧力未満の場合に二酸化炭素を脱離する第1吸着材を内蔵する第1吸着器と、
排気通路に設けられ、雰囲気が所定圧力以上の場合に二酸化炭素を吸着し所定圧力未満の場合に二酸化炭素を脱離する第2吸着材を内蔵する第2吸着器と、
第1吸着器への排気ガスの流通を許可するとともに第2吸着器への排気ガスの流通を禁止する第1モードと、第1吸着器への排気ガスの流通を禁止するとともに第2吸着器への排気ガスの流通を許可する第2モードとを切り換えるモード切換手段と、を備え、
モード切換手段は、
第1モードの場合には、第1吸着器の内部を所定圧力以上として、第1吸着器を通過した排気ガスを排気通路を介して外部へ排出するとともに、第2吸着器の内部を所定圧力未満として、第2吸着材から脱離した二酸化炭素を内燃機関の吸気通路へ還流し、
第2モードの場合には、第1吸着器の内部を所定圧力未満として、第1吸着材から脱離した二酸化炭素を吸気通路へ還流するとともに、第2吸着器の内部を所定圧力以上として、第2吸着器を通過した排気ガスを排気通路を介して外部へ排出することを特徴としている。
In the invention according to claim 5,
The separation reflux means is
A first adsorber that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and includes a first adsorbent that adsorbs carbon dioxide when the atmosphere is equal to or higher than a predetermined pressure and desorbs carbon dioxide when the atmosphere is lower than the predetermined pressure;
A second adsorber that is provided in the exhaust passage and contains a second adsorbent that adsorbs carbon dioxide when the atmosphere is equal to or higher than a predetermined pressure and desorbs carbon dioxide when the atmosphere is lower than the predetermined pressure;
A first mode that permits the flow of exhaust gas to the first adsorber and prohibits the flow of exhaust gas to the second adsorber, and prohibits the flow of exhaust gas to the first adsorber and the second adsorber Mode switching means for switching to a second mode that permits the flow of exhaust gas to
The mode switching means is
In the case of the first mode, the inside of the first adsorber is set to a predetermined pressure or higher, exhaust gas that has passed through the first adsorber is discharged to the outside through the exhaust passage, and the inside of the second adsorber is set to a predetermined pressure. Less than that, the carbon dioxide desorbed from the second adsorbent is recirculated to the intake passage of the internal combustion engine,
In the case of the second mode, the inside of the first adsorber is made less than a predetermined pressure, the carbon dioxide desorbed from the first adsorbent is recirculated to the intake passage, and the inside of the second adsorber is made a predetermined pressure or more, The exhaust gas that has passed through the second adsorber is discharged to the outside through the exhaust passage.

これによると、モード切換手段が第1モードと第2モードとを切り換えることで、第1吸着器および第2吸着器のうち、内部圧力を所定圧力以上とした一方の吸着器の吸着材で排気ガスから二酸化炭素を吸着し、内部圧力を所定圧力未満とした他方の吸着器の吸着材から二酸化炭素を脱離して吸気通路へ還流することができる。したがって、排気ガス中の二酸化炭素を選択的に吸気通路に還流することができる。このようにして、排気ガス再循環量を増大させてもデポジットの発生を抑制することができる。   According to this, when the mode switching means switches between the first mode and the second mode, the exhaust gas is exhausted by the adsorbent of one of the first adsorber and the second adsorber whose internal pressure is equal to or higher than a predetermined pressure. Carbon dioxide can be adsorbed from the gas, and the carbon dioxide can be desorbed from the adsorbent of the other adsorber whose internal pressure is less than a predetermined pressure and can be returned to the intake passage. Therefore, carbon dioxide in the exhaust gas can be selectively recirculated to the intake passage. In this way, even if the exhaust gas recirculation amount is increased, the generation of deposits can be suppressed.

また、請求項6に記載の発明では、第1吸着材および第2吸着材は、ともに、イモゴライト構造を有する非晶質アルミニウムケイ酸塩からなることを特徴としている。これによると、吸着材への二酸化炭素の吸着と吸着材からの二酸化炭素の脱離との切り換えを行う所定圧力を、大気圧近傍とすることができるので、第1モードと第2モードとを切り換えることが容易である。   In the invention described in claim 6, the first adsorbent and the second adsorbent are both made of amorphous aluminum silicate having an imogolite structure. According to this, since the predetermined pressure for switching between adsorption of carbon dioxide to the adsorbent and desorption of carbon dioxide from the adsorbent can be made close to atmospheric pressure, the first mode and the second mode can be changed. It is easy to switch.

また、請求項7に記載の発明では、モード切換手段は、モード切り替え後の内燃機関の運転状態に関わる物理量の累積値が所定値以上となった場合に、次のモード切り換えを行うことを特徴としている。これによって、内燃機関の運転状態に関わる物理量からモード切り替え後の二酸化炭素還流量を推定して、二酸化炭素の還流元となる吸着器を切り換えることができ、二酸化炭素を安定して継続的に吸気通路へ還流することが可能である。   Further, in the invention according to claim 7, the mode switching means performs the next mode switching when the accumulated value of the physical quantity related to the operation state of the internal combustion engine after the mode switching becomes a predetermined value or more. It is said. This makes it possible to estimate the amount of carbon dioxide recirculation after mode switching from the physical quantity related to the operating state of the internal combustion engine, and to switch the adsorber that is the recirculation source of carbon dioxide. It is possible to return to the passage.

また、請求項8に記載の発明では、モード切換手段は、排気通路の第1吸着器および第2吸着器よりも下流側に、排気通路を絞る可変絞り手段を有し、内燃機関の運転状態に基づいて可変絞り手段の絞り状態を変更し、第1吸着器もしくは第2吸着器の内部を所定圧力以上とすることを特徴としている。これによると、第1吸着器および第2吸着器のうち、二酸化炭素の吸着を行う方の吸着器の内部を所定圧力以上に確実に上昇させることができる。   In the invention according to claim 8, the mode switching means has variable throttle means for restricting the exhaust passage on the downstream side of the first adsorber and the second adsorber in the exhaust passage, and the operating state of the internal combustion engine. On the basis of the above, the throttle state of the variable throttle means is changed, and the inside of the first adsorber or the second adsorber is set to a predetermined pressure or higher. According to this, among the first adsorber and the second adsorber, the inside of the adsorber that adsorbs carbon dioxide can be reliably raised to a predetermined pressure or higher.

また、請求項9に記載の発明では、吸気通路には、吸気圧力を上昇させる過給器が設けられており、第1吸着材および前記第2吸着材から脱離された二酸化炭素を、吸気通路の過給器よりも上流側に還流することを特徴としている。このように、二酸化炭素を選択的に吸気通路へ還流し過給器に悪影響を与え難いので、過給器よりも上流側への還流が可能となり、過給圧や内燃機関の運転負荷状態等に係わらず吸気通路への還流が可能となる。   In the invention according to claim 9, a supercharger for increasing the intake pressure is provided in the intake passage, and the carbon dioxide desorbed from the first adsorbent and the second adsorbent is taken into the intake passage. It is characterized by returning to the upstream side of the supercharger in the passage. In this way, carbon dioxide is selectively recirculated to the intake passage and is unlikely to adversely affect the supercharger. Therefore, it is possible to recirculate upstream of the supercharger, such as the supercharging pressure and the operating load state of the internal combustion engine. Regardless of this, it is possible to return to the intake passage.

また、請求項10に記載の発明では、吸気通路には、過給器よりも下流側に吸気を冷却するためのインタクーラが設けられていることを特徴としている。このように、二酸化炭素を選択的に吸気通路へ還流しインタクーラにも悪影響を与え難いので、還流した二酸化炭素が混合した吸気をインタクーラで冷却することが可能である。   Further, the invention described in claim 10 is characterized in that the intake passage is provided with an intercooler for cooling the intake air downstream of the supercharger. Thus, since carbon dioxide is selectively recirculated to the intake passage and the intercooler is hardly adversely affected, the intake air mixed with the recirculated carbon dioxide can be cooled by the intercooler.

また、請求項11に記載の発明のように、内燃機関の空燃比が略理論空燃比となる空気が流通する吸気通路に、分離還流手段が排気ガスから分離した二酸化炭素を還流することができ、これに伴い、排気通路に三元触媒を配置することが可能となる。   Further, as in the invention described in claim 11, the separation and recirculation means can recirculate the carbon dioxide separated from the exhaust gas into the intake passage through which the air whose air-fuel ratio is approximately the stoichiometric air-fuel ratio flows. Accordingly, a three-way catalyst can be disposed in the exhaust passage.

本発明を適用した第1の実施形態における排気ガス再循環装置1を装着した内燃機関であるエンジン2を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the engine 2 which is an internal combustion engine equipped with the exhaust-gas recirculation apparatus 1 in 1st Embodiment to which this invention is applied. 排気ガス再循環装置1の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas recirculation device 1. FIG. 排気ガス再循環装置1の作動説明図であり、第1モードを示している。It is operation | movement explanatory drawing of the exhaust-gas recirculation apparatus 1, and has shown the 1st mode. 排気ガス再循環装置1の作動説明図であり、第2モードを示している。It is operation | movement explanatory drawing of the exhaust-gas recirculation apparatus 1, and has shown 2nd mode. 第2の実施形態における排気ガス再循環装置1を装着した内燃機関であるエンジン2を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the engine 2 which is an internal combustion engine equipped with the exhaust-gas recirculation apparatus 1 in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における排気ガス再循環装置201を装着した内燃機関であるエンジン2を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the engine 2 which is an internal combustion engine equipped with the exhaust-gas recirculation apparatus 201 in 3rd Embodiment. 排気ガス再循環装置201の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas recirculation device 201. FIG. 第4の実施形態における排気ガス再循環装置201を装着した内燃機関であるエンジン2を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the engine 2 which is an internal combustion engine equipped with the exhaust-gas recirculation apparatus 201 in 4th Embodiment. 他の実施形態における排気ガス再循環装置1を装着した内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine equipped with the exhaust gas recirculation device 1 in another embodiment. 比較例の排気ガス再循環装置を装着した内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine equipped with the exhaust gas recirculation device of the comparative example.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the case where only a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those described previously. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination is not particularly troublesome.

(第1の実施形態)
図1は、本発明を適用した第1の実施形態における排気ガス再循環装置1を装着した内燃機関であるエンジン2を示す概略構成図であり、図2は、排気ガス再循環装置1の概略構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine 2 that is an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device 1 according to a first embodiment to which the present invention is applied, and FIG. 2 is an outline of the exhaust gas recirculation device 1. It is a block diagram.

図1に示すように、本実施形態の排気ガス再循環装置1は、例えば、車両用のディーゼルエンジン2に装着されるものであり、吸脱着ユニット10、EGR配管30、およびEGRバルブ33を有している。   As shown in FIG. 1, the exhaust gas recirculation device 1 of the present embodiment is mounted on, for example, a vehicle diesel engine 2 and includes an adsorption / desorption unit 10, an EGR pipe 30, and an EGR valve 33. is doing.

吸脱着ユニット10は、エンジン2の排気配管4に設けられており、排気配管4内の排気通路を流通するエンジン2の排気ガスから二酸化炭素を選択的に吸着し、吸着した二酸化炭素を脱離することができるようになっている。EGR配管(排気ガス還流通路配管)30は、吸脱着ユニット10が脱離した二酸化炭素をエンジン2の吸気配管3内の吸気通路の吸気フィルタ(エアクリーナ)5よりも下流側部に還流するようになっており、EGR配管30の下流端部に設けられたEGRバルブ33が、吸気配管3内への排気ガス(本実施形態では二酸化炭素)の還流量を調整するようになっている。   The adsorption / desorption unit 10 is provided in the exhaust pipe 4 of the engine 2, selectively adsorbs carbon dioxide from the exhaust gas of the engine 2 flowing through the exhaust passage in the exhaust pipe 4, and desorbs the adsorbed carbon dioxide. Can be done. The EGR pipe (exhaust gas recirculation passage pipe) 30 recirculates the carbon dioxide desorbed by the adsorption / desorption unit 10 to the downstream side of the intake filter (air cleaner) 5 in the intake passage in the intake pipe 3 of the engine 2. The EGR valve 33 provided at the downstream end of the EGR pipe 30 adjusts the recirculation amount of the exhaust gas (carbon dioxide in the present embodiment) into the intake pipe 3.

図2に示すように、吸脱着ユニット10は、エンジン2の排気配管4の経路途中に介装されており、上流端が排気配管4に接続する上流側排気配管20、上流側排気配管20の下流側で2つに分岐した第1排気配管21および第2排気配管22、第1、第2排気配管21、22の下流側で1つに合流して下流端が排気配管4に再度接続する下流側排気配管23を有している。   As shown in FIG. 2, the adsorption / desorption unit 10 is interposed in the course of the exhaust pipe 4 of the engine 2, and an upstream exhaust pipe 20 and an upstream exhaust pipe 20 whose upstream ends are connected to the exhaust pipe 4. The first exhaust pipe 21 and the second exhaust pipe 22 branched into two on the downstream side, and the first and second exhaust pipes 21 and 22 merge into one on the downstream side, and the downstream end is connected to the exhaust pipe 4 again. A downstream exhaust pipe 23 is provided.

第1排気配管21には、第1吸着器11が設けられており、第1排気配管21内を流通する排気ガスを第1吸着器11内に流通させることができるようになっている。一方、第2排気配管22には、第2吸着器12が設けられており、第2排気配管22内を流通する排気ガスを第2吸着器12内に流通させることができるようになっている。   The first exhaust pipe 21 is provided with the first adsorber 11 so that the exhaust gas flowing through the first exhaust pipe 21 can be passed through the first adsorber 11. On the other hand, the second adsorber 12 is provided in the second exhaust pipe 22, and the exhaust gas flowing through the second exhaust pipe 22 can be passed through the second adsorber 12. .

上流側排気配管20から第1排気配管21および第2排気配管22への分岐点には、上流側排気配管20内を流通した排気ガスの経路を第1排気配管21側と第2排気配管22側との間で選択的に切り換える流路切換手段である、例えば電磁式の切換バルブ41が設けられている。   At the branch point from the upstream exhaust pipe 20 to the first exhaust pipe 21 and the second exhaust pipe 22, the exhaust gas route circulated in the upstream exhaust pipe 20 is connected to the first exhaust pipe 21 side and the second exhaust pipe 22. For example, an electromagnetic switching valve 41, which is a flow path switching means for selectively switching between the two, is provided.

また、下流側排気配管23への第1排気配管21および第2排気配管22からの合流点には、下流側排気配管23内に流入する排気ガスの経路を第1排気配管21側と第2排気配管22側との間で選択的に切り換える流路切換手段である、例えば電磁式の切換バルブ42が設けられている。合流後の下流側排気配管23には、下流側排気配管23内の排気通路を絞る可変絞り手段である、例えば電動式の可変絞りバルブ44が配設されている。   Further, at the junction point from the first exhaust pipe 21 and the second exhaust pipe 22 to the downstream exhaust pipe 23, the path of the exhaust gas flowing into the downstream exhaust pipe 23 is connected to the first exhaust pipe 21 side and the second exhaust pipe 23 side. For example, an electromagnetic switching valve 42 which is a flow path switching means for selectively switching between the exhaust pipe 22 side is provided. In the downstream exhaust pipe 23 after the merging, for example, an electric variable throttle valve 44 that is a variable throttle means that throttles the exhaust passage in the downstream exhaust pipe 23 is disposed.

第1吸着器11には、内部が第1吸着器11内と連通する第1EGR配管31が接続し、第2吸着器12には、内部が第2吸着器12内と連通する第2EGR配管32が接続している。第1EGR配管31の下流端と第2EGR配管32の下流端とが合流する合流点には、EGR配管30内に流入する排気ガスの経路を第1EGR配管31側と第2EGR配管32側との間で選択的に切り換える流路切換手段である、例えば電磁式の切換バルブ43が設けられている。   A first EGR pipe 31 whose inside communicates with the inside of the first adsorber 11 is connected to the first adsorber 11, and a second EGR pipe 32 whose inside communicates with the inside of the second adsorber 12 is connected to the second adsorber 12. Is connected. At the junction where the downstream end of the first EGR pipe 31 and the downstream end of the second EGR pipe 32 join, the path of the exhaust gas flowing into the EGR pipe 30 is between the first EGR pipe 31 side and the second EGR pipe 32 side. For example, an electromagnetic switching valve 43, which is a flow path switching means for selectively switching, is provided.

第1吸着器11および第2吸着器12は、いずれも良好な耐食性を有する例えばステンレス材等からなり、第1吸着器11の内部には第1吸着材が、第2吸着器12の内部には第2吸着材が内蔵されている。本実施形態では、第1、第2吸着材としてイモゴライト構造を有する非晶質アルミニウムケイ酸塩(SiO・Al・2HO)からなる比較的安価で比較的高い(約300℃の)耐熱性を有する無機質系二酸化炭素吸着材を用いている。 The first adsorber 11 and the second adsorber 12 are both made of, for example, stainless steel having good corrosion resistance, and the first adsorbent is contained in the first adsorber 11 and the second adsorber 12 is contained therein. Contains a second adsorbent. In this embodiment, the first and second adsorbents are relatively inexpensive and relatively high (about 300 ° C.) made of amorphous aluminum silicate (SiO 2 .Al 2 O 3 .2H 2 O) having an imogolite structure. A) An inorganic carbon dioxide adsorbent having heat resistance is used.

この吸着材は、部分的にチューブ状をなすアルミニウムシリケイトであり、外径が約2.5nm、内径約1nm、長さ数nm〜数十nmの所謂ナノチューブ状の形態を有しており、雰囲気圧力を大気圧よりも若干高い圧力に上昇することで二酸化炭素を吸着し、雰囲気圧力を大気圧に戻すことで二酸化炭素を脱離することができる。すなわち、大気圧近傍の所定圧力の高低両側圧力をスイングする所謂圧力スイング吸着法により二酸化炭素の吸着および脱離が繰り返し可能である。   This adsorbent is a partially tubular aluminum silicate having an outer diameter of about 2.5 nm, an inner diameter of about 1 nm, and a length of several nanometers to several tens of nanometers in a so-called nanotube form. Carbon dioxide can be adsorbed by raising the pressure to a pressure slightly higher than atmospheric pressure, and carbon dioxide can be desorbed by returning the atmospheric pressure to atmospheric pressure. That is, the adsorption and desorption of carbon dioxide can be repeated by a so-called pressure swing adsorption method that swings both high and low pressures at a predetermined pressure near atmospheric pressure.

排気ガス再循環装置1は制御手段である制御装置100を備えている。制御装置100は、エンジン2の運転状態に関する情報を入力し、この情報に基づいて吸脱着ユニット10の切換バルブ41、42、43および可変絞りバルブ44を作動制御するようになっている。なお、制御装置100に入力する情報は、エンジン2やエンジン2周辺機器に設けられた図示しないセンサ等からの情報であってもよいし、エンジン2を制御するエンジン制御装置からの情報であってもよい。また、制御装置100は、排気ガス再循環装置1専用の制御装置であってもよいし、エンジン制御装置等の他の制御装置の一部であってもかまわない。   The exhaust gas recirculation device 1 includes a control device 100 as control means. The control device 100 inputs information related to the operating state of the engine 2 and controls the switching valves 41, 42, 43 and the variable throttle valve 44 of the adsorption / desorption unit 10 based on this information. The information input to the control device 100 may be information from a sensor or the like (not shown) provided in the engine 2 or peripheral equipment of the engine 2, or information from an engine control device that controls the engine 2. Also good. The control device 100 may be a control device dedicated to the exhaust gas recirculation device 1 or may be a part of another control device such as an engine control device.

ここで、吸脱着ユニット10、吸脱着ユニット10から延びるEGR配管30、EGRバルブ33、および制御装置100が、本実施形態における排気ガス再循環装置1を構成しており、切換バルブ41、42、43、可変絞りバルブ44、および制御装置100からなる構成が、本発明で言うところのモード切換手段に相当する。排気ガス再循環装置1は、排気配管4内の排気通路を流通する排気ガスから二酸化炭素を選択的に分離して、分離した二酸化炭素を吸気配管3内の吸気通路に還流する、実質的な分離還流手段に相当する。   Here, the adsorption / desorption unit 10, the EGR pipe 30 extending from the adsorption / desorption unit 10, the EGR valve 33, and the control device 100 constitute the exhaust gas recirculation device 1 in the present embodiment, and the switching valves 41, 42, 43, the variable throttle valve 44, and the control device 100 correspond to the mode switching means in the present invention. The exhaust gas recirculation device 1 selectively separates carbon dioxide from the exhaust gas flowing through the exhaust passage in the exhaust pipe 4 and recirculates the separated carbon dioxide to the intake passage in the intake pipe 3. Corresponds to separation and reflux means.

次に、上記構成に基づき排気ガス再循環装置1の作動について説明する。   Next, the operation of the exhaust gas recirculation device 1 will be described based on the above configuration.

制御装置100は、切換バルブ41、42、43および可変絞りバルブ44を作動制御して、図3に示す第1モードと、図4に示す第2モードとを切り換える。   The control device 100 controls the switching valves 41, 42, 43 and the variable throttle valve 44 to switch between the first mode shown in FIG. 3 and the second mode shown in FIG.

図3に示すように、第1モードでは、制御装置100は、切換バルブ41の流路を第1排気配管21側とし、切換バルブ42の流路も第1排気配管21側とする。また、切換バルブ43の流路を第2EGR配管32側とする。また、制御装置100は、エンジン2の運転状態に応じて、可変絞りバルブ44の絞り状態を、第1吸着器11の内部が吸着材の吸脱着平衡特性に基づいて定まる所定圧力以上(吸着材が二酸化炭素を吸着する圧力値)となるように調節する。   As shown in FIG. 3, in the first mode, the control device 100 sets the flow path of the switching valve 41 to the first exhaust pipe 21 side and also sets the flow path of the switching valve 42 to the first exhaust pipe 21 side. Further, the flow path of the switching valve 43 is on the second EGR pipe 32 side. In addition, the control device 100 sets the throttle state of the variable throttle valve 44 according to the operating state of the engine 2 to a predetermined pressure or more determined by the inside of the first adsorber 11 based on the adsorption / desorption equilibrium characteristics of the adsorbent. (Pressure value for adsorbing carbon dioxide).

これにより、エンジン2の排気ガスは、上流側排気配管20内、第1排気配管21内、下流側排気配管23内を順次流れて、排気配管4内の排気通路を介して外部に排出される。エンジン2の排気ガスのうち、不活性成分である二酸化炭素は、内部を二酸化炭素吸着圧力である所定圧力以上とされた第1吸着器11内を通過する際に、内蔵された第1吸着材に吸着され、不活性成分以外の排気ガスが外部に排出される。   As a result, the exhaust gas of the engine 2 sequentially flows through the upstream exhaust pipe 20, the first exhaust pipe 21, and the downstream exhaust pipe 23 and is discharged to the outside through the exhaust passage in the exhaust pipe 4. . Of the exhaust gas of the engine 2, carbon dioxide, which is an inert component, passes through the first adsorber 11 that has a pressure equal to or higher than the carbon dioxide adsorption pressure, and is incorporated in the first adsorbent. Exhaust gas other than inert components is exhausted to the outside.

一方、切換バルブ41により第2排気配管22の上流端を閉塞されるとともに、第2EGR配管32およびEGR配管30を介して吸気配管3内と連通した第2吸着器12は、吸気配管3内の負圧である吸気圧力によって内部を二酸化炭素脱離圧力である所定圧力未満とされる。これに伴い、内蔵された第2吸着材から二酸化炭素が脱離し、脱離した二酸化炭素は、第2EGR配管32およびEGR配管30を介して吸気配管3内に還流される。   On the other hand, the upstream end of the second exhaust pipe 22 is closed by the switching valve 41, and the second adsorber 12 communicated with the intake pipe 3 via the second EGR pipe 32 and the EGR pipe 30 is connected to the intake pipe 3. The inside is made less than a predetermined pressure that is a carbon dioxide desorption pressure by the intake pressure that is a negative pressure. Accordingly, carbon dioxide is desorbed from the built-in second adsorbent, and the desorbed carbon dioxide is recirculated into the intake pipe 3 via the second EGR pipe 32 and the EGR pipe 30.

制御装置100が第1モードを設定してから、第2吸着材からの脱離が進行して二酸化炭素が安定的に還流できる限界に達したと推定した場合には、図3に示す第1モードから図4に示す第2モードへモード切り換えを行う。二酸化炭素が安定的に還流できる限界に達したか否かの推定は、例えば、第1モードを設定してからのエンジン2への燃料噴射量の累積値、エンジン2の回転数の累積値、アクセル開度の累積値等のいずれかが所定値に到達したか否かで行う。   When it is estimated that the controller 100 has set the first mode and desorption from the second adsorbent has progressed to reach a limit at which carbon dioxide can be stably refluxed, the first mode shown in FIG. The mode is switched from the mode to the second mode shown in FIG. The estimation as to whether or not carbon dioxide has reached the limit at which it can be recirculated is, for example, the cumulative value of the fuel injection amount to the engine 2 after setting the first mode, the cumulative value of the rotational speed of the engine 2, This is performed depending on whether or not any of the accumulated values of the accelerator opening has reached a predetermined value.

すなわち、モード切り替え後のエンジン2の運転状態に関わる物理量の累積値が所定値以上となった場合に、次のモード切り換えを行う。これによって、エンジン2の運転状態に関わる物理量からモード切り替え後の二酸化炭素還流量を推定して、二酸化炭素の還流元である吸着器を切り換えることができ、二酸化炭素を安定して継続的に吸気配管3内の吸気通路へ還流することができる。   That is, when the accumulated value of the physical quantity related to the operating state of the engine 2 after the mode switching becomes a predetermined value or more, the next mode switching is performed. This makes it possible to estimate the amount of carbon dioxide reflux after mode switching from the physical quantity related to the operating state of the engine 2 and to switch the adsorber that is the source of carbon dioxide reflux. It is possible to return to the intake passage in the pipe 3.

図4に示すように、第2モードでは、制御装置100は、切換バルブ41の流路を第2排気配管22側とし、切換バルブ42の流路も第2排気配管22側とする。また、切換バルブ43の流路を第1EGR配管31側とする。また、制御装置100は、エンジン2の運転状態に応じて、可変絞りバルブ44の絞り状態を、第2吸着器12の内部が所定圧力以上(吸着材が二酸化炭素を吸着する圧力値)となるように調節する。   As shown in FIG. 4, in the second mode, the control device 100 sets the flow path of the switching valve 41 to the second exhaust pipe 22 side and also sets the flow path of the switching valve 42 to the second exhaust pipe 22 side. In addition, the flow path of the switching valve 43 is the first EGR pipe 31 side. Further, the control device 100 sets the throttle state of the variable throttle valve 44 according to the operating state of the engine 2 so that the inside of the second adsorber 12 is equal to or higher than a predetermined pressure (pressure value at which the adsorbent adsorbs carbon dioxide). Adjust as follows.

これにより、エンジン2の排気ガスは、上流側排気配管20内、第2排気配管22内、下流側排気配管23内を順次流れて、排気配管4内の排気通路を介して外部に排出される。エンジン2の排気ガスのうち、不活性成分である二酸化炭素は、内部を二酸化炭素吸着圧力である所定圧力以上とされた第2吸着器12内を通過する際に、内蔵された第2吸着材に吸着され、不活性成分以外の排気ガスが外部に排出される。   As a result, the exhaust gas of the engine 2 sequentially flows through the upstream exhaust pipe 20, the second exhaust pipe 22, and the downstream exhaust pipe 23 and is discharged to the outside through the exhaust passage in the exhaust pipe 4. . Among the exhaust gas of the engine 2, carbon dioxide, which is an inert component, passes through the second adsorber 12 in which the internal pressure is equal to or higher than a predetermined pressure that is carbon dioxide adsorption pressure. Exhaust gas other than inert components is exhausted to the outside.

一方、切換バルブ41により第1排気配管21の上流端を閉塞されるとともに、第1EGR配管31およびEGR配管30を介して吸気配管3内と連通した第1吸着器11は、吸気配管3内の負圧である吸気圧力によって内部を二酸化炭素脱離圧力である所定圧力未満とされる。これに伴い、内蔵された第1吸着材から二酸化炭素が脱離し、脱離した二酸化炭素は、第1EGR配管31およびEGR配管30を介して吸気配管3内に還流される。   On the other hand, while the upstream end of the first exhaust pipe 21 is closed by the switching valve 41, the first adsorber 11 communicated with the intake pipe 3 through the first EGR pipe 31 and the EGR pipe 30 is provided in the intake pipe 3. The inside is made less than a predetermined pressure that is a carbon dioxide desorption pressure by the intake pressure that is a negative pressure. Accordingly, carbon dioxide is desorbed from the built-in first adsorbent, and the desorbed carbon dioxide is recirculated into the intake pipe 3 via the first EGR pipe 31 and the EGR pipe 30.

制御装置100が第2モードを設定してから、第1吸着器11内の第1吸着材からの脱離が進行して二酸化炭素が安定的に還流できる限界に達したと推定した場合には、図4に示す第2モードから図3に示す第1モードへ再度モード切り換えを行う。二酸化炭素が安定的に還流できる限界に達したか否かの推定は、上記した第1モードから第2モードへのモード切り換え時と同様に行う。そして、第1モードと第2モードとの切り換えを順次繰り返すことにより、二酸化炭素を継続的に吸気配管3内の吸気通路へ還流する。   When it is estimated that the controller 100 has set the second mode, the desorption from the first adsorbent in the first adsorber 11 has progressed, and has reached a limit at which carbon dioxide can be stably recirculated. Then, the mode is switched again from the second mode shown in FIG. 4 to the first mode shown in FIG. The estimation as to whether or not the carbon dioxide has reached the limit at which it can be stably recirculated is performed in the same manner as when the mode is switched from the first mode to the second mode. Then, the carbon dioxide is continuously returned to the intake passage in the intake pipe 3 by sequentially repeating the switching between the first mode and the second mode.

なお、第1モードと第2モードとのモード切り換えタイミングの判断は、モード切り替え後のエンジン2の運転状態に関わる物理量の累積値が所定値以上となる間接的な推定によらず、吸着材への二酸化炭素の吸着重量等の直接的な検知に基づいて行ってもかまわない。   Note that the mode switching timing between the first mode and the second mode is determined by the adsorbent regardless of indirect estimation that the accumulated value of the physical quantity related to the operating state of the engine 2 after the mode switching is equal to or greater than a predetermined value. It may be based on direct detection of the carbon dioxide adsorption weight.

上述の構成および作動によれば、制御装置100は、切換バルブ41、42、43を切り換え、第1吸着器11内へ排気ガスを流通するとともに第2吸着器12内へは排気ガスの流通を禁止する第1モードと、第1吸着器11内へは排気ガスの流通を禁止するとともに第2吸着器12内へ排気ガスを流通する第2モードとを繰り返し行う。   According to the configuration and operation described above, the control device 100 switches the switching valves 41, 42, and 43 to distribute the exhaust gas into the first adsorber 11 and to distribute the exhaust gas into the second adsorber 12. The first mode for prohibition and the second mode for prohibiting the flow of exhaust gas into the first adsorber 11 and flowing the exhaust gas into the second adsorber 12 are repeated.

第1モードの場合には、第1吸着器11の内部を可変絞りバルブ44で調節して二酸化炭素吸着圧力である所定圧力以上として、第1吸着器11を通過する排気ガスから二酸化炭素を選択的に第1吸着材に吸着し、二酸化炭素以外の成分を排気通路を介して外部へ排出する。さらに、第2吸着器12の内部を二酸化炭素脱離圧力である所定圧力未満として、第2吸着材から脱離した二酸化炭素を吸気配管3内の吸気通路へ還流する。   In the case of the first mode, the inside of the first adsorber 11 is adjusted by the variable throttle valve 44 so as to be equal to or higher than a predetermined pressure that is the carbon dioxide adsorption pressure, and carbon dioxide is selected from the exhaust gas passing through the first adsorber 11 Thus, the first adsorbent is adsorbed and components other than carbon dioxide are discharged to the outside through the exhaust passage. Further, the inside of the second adsorber 12 is set to be less than a predetermined pressure that is a carbon dioxide desorption pressure, and the carbon dioxide desorbed from the second adsorbent is returned to the intake passage in the intake pipe 3.

第2モードの場合には、第1吸着器11の内部を二酸化炭素脱離圧力である所定圧力未満として、第1吸着材から脱離した二酸化炭素を吸気配管3内の吸気通路へ還流する。さらに、第2吸着器12の内部を可変絞りバルブ44で調節して二酸化炭素吸着圧力である所定圧力以上として、第2吸着器12を通過する排気ガスから二酸化炭素を選択的に第2吸着材に吸着し、二酸化炭素以外の成分を排気通路を介して外部へ排出する。   In the second mode, the inside of the first adsorber 11 is made less than a predetermined pressure that is a carbon dioxide desorption pressure, and the carbon dioxide desorbed from the first adsorbent is returned to the intake passage in the intake pipe 3. Further, the inside of the second adsorber 12 is adjusted by the variable throttle valve 44 so as to be equal to or higher than a predetermined pressure which is the carbon dioxide adsorption pressure, and carbon dioxide is selectively emitted from the exhaust gas passing through the second adsorber 12. And the components other than carbon dioxide are discharged to the outside through the exhaust passage.

このように、第1モードと第2モードとを繰り返し切り換えることで、第1吸着器11および第2吸着器12のうち、内部圧力を二酸化炭素吸着圧力である所定圧力以上とした方の吸着器の吸着材で常に排気ガスから二酸化炭素を吸着し、内部圧力を二酸化炭素脱離圧力である所定圧力未満とした方の吸着器の吸着材から二酸化炭素を脱離して常に吸気通路へ還流することができる。したがって、排気ガス中の二酸化炭素を選択的に回収して常時吸気通路に還流することができる。吸気配管3内に還流される排気ガスは二酸化炭素だけとなり、吸気通路に排気ガス中のすすや未燃成分が還流されないので、エンジン2の運転状態に応じて排気ガス再循環量が増大したとしてもデポジットの発生を抑制することができる。   As described above, by repeatedly switching between the first mode and the second mode, of the first adsorber 11 and the second adsorber 12, the adsorber having an internal pressure equal to or higher than a predetermined pressure that is a carbon dioxide adsorption pressure. Always adsorb carbon dioxide from the exhaust gas with the adsorbent of this type, desorb carbon dioxide from the adsorbent of the adsorber whose internal pressure is less than the predetermined pressure that is the carbon dioxide desorption pressure, and always return to the intake passage Can do. Therefore, the carbon dioxide in the exhaust gas can be selectively recovered and always returned to the intake passage. The exhaust gas recirculated into the intake pipe 3 is only carbon dioxide, soot and unburned components in the exhaust gas are not recirculated into the intake passage, and the exhaust gas recirculation amount increases according to the operating state of the engine 2 Also, the generation of deposits can be suppressed.

また、第1吸着器11に内蔵する第1吸着材および第2吸着器12に内蔵する第2吸着材として、いずれもイモゴライト構造を有する非晶質アルミニウムケイ酸塩を採用している。したがって、二酸化炭素の吸着および脱離を圧力スイング吸着法で行う際の圧力(二酸化炭素吸着圧力および二酸化炭素脱離圧力)を大気圧近傍に設定でき、排気ガス再循環装置1の構成を極めて簡素化することができる。   In addition, as the first adsorbent incorporated in the first adsorber 11 and the second adsorbent incorporated in the second adsorber 12, both adopt amorphous aluminum silicate having an imogolite structure. Therefore, the pressure (carbon dioxide adsorption pressure and carbon dioxide desorption pressure) when performing adsorption and desorption of carbon dioxide by the pressure swing adsorption method can be set near atmospheric pressure, and the configuration of the exhaust gas recirculation device 1 is extremely simple. Can be

また、下流側排気通路23に可変絞りバルブ44を設け、エンジン2の運転状態に基づいて可変絞りバルブ44の絞り開度を調節することで、排気ガスを通過させる方の吸着器の内部を二酸化炭素を吸着可能な所定圧力以上としている。したがって、第1吸着器11および第2吸着器12の内部を容易かつ安定的に二酸化炭素吸着圧力である所定圧力以上に上昇させることができる。   Further, a variable throttle valve 44 is provided in the downstream exhaust passage 23, and the inside of the adsorber that allows the exhaust gas to pass through is adjusted by adjusting the throttle opening of the variable throttle valve 44 based on the operating state of the engine 2. The pressure is higher than a predetermined pressure at which carbon can be adsorbed. Therefore, the insides of the first adsorber 11 and the second adsorber 12 can be easily and stably raised to a predetermined pressure that is the carbon dioxide adsorption pressure.

なお、エンジン2の性能への影響が許容できるのであれば、可変絞りバルブ44によらず排気通路に固定絞りを設けるものであってもよい。また、排気の正圧により排気ガスを通過させる方の吸着器の内部を二酸化炭素を吸着可能な所定圧力以上とすることができるのであれば、可変絞りバルブ44を廃止することも可能である。   If the influence on the performance of the engine 2 can be allowed, a fixed throttle may be provided in the exhaust passage regardless of the variable throttle valve 44. Further, the variable throttle valve 44 can be eliminated if the inside of the adsorber through which the exhaust gas is allowed to pass by the positive pressure of the exhaust can be set to a predetermined pressure or higher capable of adsorbing carbon dioxide.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について図5に基づいて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described based on FIG.

本第2の実施形態は、本発明を適用した排気ガス再循環装置1を、過給器およびインタクーラを備えるエンジンに装着した例である。なお、第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。   The second embodiment is an example in which the exhaust gas recirculation device 1 to which the present invention is applied is mounted on an engine including a supercharger and an intercooler. In addition, about the part similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図5に示すように、本実施形態では、吸気配管3に、吸気を昇圧する過給器6と、昇圧され温度上昇した吸気を熱交換により冷却するインタクーラ7とが配設されている。本例では、過給器6として、排気配管4内を流通する排気ガスのエネルギーにより排気タービンを回転させ、同軸上の圧縮機を駆動することにより吸気を圧縮して昇圧するターボチャージャを用いている。過給器として機械式過給器(所謂スーパチャージャ)を採用するものであってもよい。   As shown in FIG. 5, in this embodiment, a supercharger 6 that boosts the intake air and an intercooler 7 that cools the intake air whose pressure has been increased and its temperature has been increased by heat exchange are disposed in the intake pipe 3. In this example, as the supercharger 6, a turbocharger that rotates the exhaust turbine by the energy of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 4 and compresses the intake air by driving a coaxial compressor is used. Yes. A mechanical supercharger (so-called supercharger) may be employed as the supercharger.

このような過給器付のエンジン2に、第1の実施形態と同様の排気ガス再循環装置1を装着している。図5に示すように、吸脱着ユニット10は、排気配管4の過給器6排気タービンより下流側に設けられ、EGR配管30を介して、排気ガス中の二酸化炭素を、過給器6の圧縮機より上流側の吸気配管3内に還流するようになっている。   An exhaust gas recirculation device 1 similar to that of the first embodiment is mounted on such an engine 2 with a supercharger. As shown in FIG. 5, the adsorption / desorption unit 10 is provided on the downstream side of the supercharger 6 of the exhaust pipe 4 from the exhaust turbine, and the carbon dioxide in the exhaust gas is removed from the supercharger 6 via the EGR pipe 30. It recirculates in the intake pipe 3 upstream from the compressor.

このような構成であっても、排気ガス中の不活性成分である二酸化炭素を選択的に吸気配管3内の吸気通路に還流するので、過給器6の圧縮機やインタクーラ7内の吸気通路にデポジットが堆積することを抑制することができる。   Even in such a configuration, carbon dioxide, which is an inert component in the exhaust gas, is selectively returned to the intake passage in the intake pipe 3, so that the compressor of the supercharger 6 and the intake passage in the intercooler 7 are used. It is possible to prevent deposits from being deposited.

従来の過給器付エンジンに排気ガス再循環装置を装着する場合には、過給器の圧縮機より下流側の吸気通路でなければ排気ガスを還流し難かった。このような構成の場合には、過給圧が排気圧より低いエンジン低負荷時には排気ガスを還流することができるものの、燃焼温度が上昇してNOが大量に発生し易い過給圧が排気圧より高くなるエンジン高負荷時には排気ガスを還流できないという問題があった。 When the exhaust gas recirculation device is mounted on a conventional engine with a supercharger, it is difficult to recirculate the exhaust gas unless it is an intake passage downstream of the compressor of the supercharger. In such a configuration, although when the boost pressure is low engine low load than the exhaust pressure can be refluxed exhaust gas easily boost pressure combustion temperature and NO X are heavily infested with increased discharge There was a problem that the exhaust gas could not be recirculated at the time of high engine load higher than the atmospheric pressure.

ところが、本実施形態によれば、排気ガス中の二酸化炭素を昇圧前の吸気配管3内の吸気通路に還流できるので、エンジン2の運転負荷状態に係わらず常時還流を行うことが可能である。   However, according to the present embodiment, carbon dioxide in the exhaust gas can be recirculated to the intake passage in the intake pipe 3 before pressure increase, so that recirculation can always be performed regardless of the operating load state of the engine 2.

また、従来、インタクーラ7がアルミニウム製の場合には、高温の排気ガスを流通すると腐食を発生するため、耐食性を有する材料を用いて構成されたEGRクーラを設置しなければならなかった。ところが、本実施形態によれば、排気ガス中の不活性成分である二酸化炭素だけを還流するため、インタクーラ7をアルミニウム製としても、腐食の発生を抑止することができ、EGRクーラを配設する必要がない。   Conventionally, when the intercooler 7 is made of aluminum, corrosion occurs when a high-temperature exhaust gas is circulated. Therefore, an EGR cooler made of a material having corrosion resistance has to be installed. However, according to the present embodiment, only carbon dioxide, which is an inert component in the exhaust gas, is recirculated. Therefore, even if the intercooler 7 is made of aluminum, the occurrence of corrosion can be suppressed, and an EGR cooler is provided. There is no need.

なお、吸脱着ユニット10の配設位置は、過給器6排気タービン下流側に限らず、排気タービンより上流側であってもかまわない。   The arrangement position of the adsorption / desorption unit 10 is not limited to the downstream side of the turbocharger 6 and the exhaust turbine may be upstream of the exhaust turbine.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について図6および図7に基づいて説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described based on FIG. 6 and FIG.

図6は、本発明を適用した第3の実施形態における排気ガス再循環装置201を装着した内燃機関であるエンジン2を示す概略構成図であり、図7は、排気ガス再循環装置201の概略構成図である。なお、第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。   FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an engine 2 that is an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device 201 according to a third embodiment to which the present invention is applied, and FIG. 7 is an outline of the exhaust gas recirculation device 201. It is a block diagram. In addition, about the part similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図6に示すように、本実施形態の排気ガス再循環装置201は、例えば、車両用のディーゼルエンジン2に装着されるものであり、二酸化炭素分離器に相当する分離装置210、EGR配管30、およびEGRバルブ33を有している。   As shown in FIG. 6, the exhaust gas recirculation device 201 of the present embodiment is mounted on, for example, a vehicle diesel engine 2, and includes a separation device 210 corresponding to a carbon dioxide separator, an EGR pipe 30, And an EGR valve 33.

分離装置210は、エンジン2の排気配管4に設けられており、排気配管4内の排気通路を流通するエンジン2の排気ガスから二酸化炭素を選択的に分離することができるようになっている。EGR配管(排気ガス還流通路配管)30は、分離装置210が分離した二酸化炭素をエンジン2の吸気配管3内の吸気通路の吸気フィルタ(エアクリーナ)5よりも下流側部に還流するようになっており、EGR配管30の下流端部に設けられたEGRバルブ33が、吸気配管3内への排気ガス(本実施形態では二酸化炭素)の還流量を調整するようになっている。   The separation device 210 is provided in the exhaust pipe 4 of the engine 2, and can selectively separate carbon dioxide from the exhaust gas of the engine 2 that flows through the exhaust passage in the exhaust pipe 4. The EGR pipe (exhaust gas recirculation passage pipe) 30 recirculates the carbon dioxide separated by the separation device 210 to the downstream side of the intake filter (air cleaner) 5 in the intake passage in the intake pipe 3 of the engine 2. The EGR valve 33 provided at the downstream end of the EGR pipe 30 adjusts the recirculation amount of the exhaust gas (carbon dioxide in the present embodiment) into the intake pipe 3.

図7に示すように、分離装置210は、エンジン2の排気配管4の経路途中に介装されており、両端部に排気配管4とのコネクタ(接続部)が配設された筒状容器体211と、筒状容器体211内に設けられた二酸化炭素分離膜である中空糸膜212とを有している。本実施形態では、中空糸膜212として、カルド型ポリイミド高分子膜からなる内径約200μmのチューブ状の膜を用いている。   As shown in FIG. 7, the separation device 210 is interposed in the middle of the route of the exhaust pipe 4 of the engine 2, and a cylindrical container body in which connectors (connection parts) to the exhaust pipe 4 are disposed at both ends. 211 and a hollow fiber membrane 212 which is a carbon dioxide separation membrane provided in the cylindrical container body 211. In this embodiment, as the hollow fiber membrane 212, a tubular membrane having an inner diameter of about 200 μm made of a cardo type polyimide polymer membrane is used.

筒状容器体211の内部には、中空糸膜212が、それぞれ筒状容器体211の軸線方向に延びるように多数本(例えば数万本)並設されている。多数本の中空糸膜212の内部空間は、両端部においてそれぞれ排気配管4内の排気通路と連通しており、筒状容器体211内の中空糸膜212の外側空間は、EGR配管30内と連通している。   A large number (for example, several tens of thousands) of hollow fiber membranes 212 are arranged in parallel inside the cylindrical container body 211 so as to extend in the axial direction of the cylindrical container body 211. The internal spaces of the multiple hollow fiber membranes 212 communicate with the exhaust passages in the exhaust pipe 4 at both ends, and the outer spaces of the hollow fiber membranes 212 in the cylindrical container body 211 are connected to the EGR pipe 30. Communicate.

ここで、分離装置210、分離装置210から延びるEGR配管30、およびEGRバルブ33が、本実施形態における排気ガス再循環装置201を構成している。排気ガス再循環装置201は、排気配管4内の排気通路を流通する排気ガスから二酸化炭素を選択的に分離して、分離した二酸化炭素を吸気配管3内の吸気通路に還流する、実質的な分離還流手段に相当する。   Here, the separation device 210, the EGR pipe 30 extending from the separation device 210, and the EGR valve 33 constitute the exhaust gas recirculation device 201 in the present embodiment. The exhaust gas recirculation device 201 selectively separates carbon dioxide from the exhaust gas flowing through the exhaust passage in the exhaust pipe 4 and recirculates the separated carbon dioxide to the intake passage in the intake pipe 3. Corresponds to separation and reflux means.

次に、上記構成に基づき排気ガス再循環装置201の作動について説明する。   Next, the operation of the exhaust gas recirculation device 201 will be described based on the above configuration.

エンジン2が運転されると、エンジン2の排気ガスは、排気配管4の上流側部(エンジン2側の部分)から分離装置210の中空糸膜212内へ流入する。分離装置210の中空糸膜212内に流入した排気ガスが中空糸膜212の内部を軸線方向(図7図示右方向)に流れる際に、排気ガス中の不活性成分である二酸化炭素が、中空糸膜212を通過して中空糸膜212の外部に分離される。   When the engine 2 is operated, the exhaust gas of the engine 2 flows into the hollow fiber membrane 212 of the separation device 210 from the upstream side portion (portion on the engine 2 side) of the exhaust pipe 4. When the exhaust gas flowing into the hollow fiber membrane 212 of the separation device 210 flows in the hollow fiber membrane 212 in the axial direction (right direction in FIG. 7), carbon dioxide, which is an inert component in the exhaust gas, is hollow. It passes through the thread membrane 212 and is separated outside the hollow fiber membrane 212.

このとき、EGR配管30を介して吸気配管3内と連通する分離装置210筒状容器体211内の中空糸膜212の外側空間の圧力は、排気配管4内と連通する中空糸膜212の内部空間の圧力よりも低いので、排気ガス中からの二酸化炭素の分離は速やか行われる。   At this time, the pressure in the outer space of the hollow fiber membrane 212 in the separation vessel 210 cylindrical container body 211 communicating with the inside of the intake pipe 3 via the EGR pipe 30 is the inside of the hollow fiber membrane 212 communicating with the inside of the exhaust pipe 4. Since the pressure is lower than the space pressure, carbon dioxide is rapidly separated from the exhaust gas.

二酸化炭素を分離された不活性成分以外の排気ガスは、中空糸膜212内から排気配管4の下流側部(排気口側の部分)へ流出し、排気配管4を介して外部に排出される。一方、中空糸膜212で排気ガスから分離された二酸化炭素は、EGR配管30を介して吸気配管3内に還流される。   Exhaust gas other than the inert component from which carbon dioxide has been separated flows out from the hollow fiber membrane 212 to the downstream side portion (exhaust port side portion) of the exhaust pipe 4 and is discharged to the outside through the exhaust pipe 4. . On the other hand, carbon dioxide separated from the exhaust gas by the hollow fiber membrane 212 is recirculated into the intake pipe 3 through the EGR pipe 30.

上述の構成および作動によれば、分離装置210の中空糸膜212により排気ガス中の二酸化炭素を選択的に回収して常時吸気通路に還流することができる。吸気配管3内に還流される排気ガスは二酸化炭素だけとなり、吸気通路に排気ガス中のすすや未燃成分が還流されないので、エンジン2の運転状態に応じて排気ガス再循環量が増大したとしてもデポジットの発生を抑制することができる。   According to the above-described configuration and operation, carbon dioxide in the exhaust gas can be selectively recovered by the hollow fiber membrane 212 of the separation device 210 and can always be returned to the intake passage. The exhaust gas recirculated into the intake pipe 3 is only carbon dioxide, soot and unburned components in the exhaust gas are not recirculated into the intake passage, and the exhaust gas recirculation amount increases according to the operating state of the engine 2 Also, the generation of deposits can be suppressed.

また、分離装置210にカルド型ポリイミド高分子膜からなる二酸化炭素分離膜を用いているので、排気ガス中の二酸化炭素の分離が容易である。また、二酸化炭素分離膜を中空糸膜212としているので、内側に外側より高い圧力の排気ガスを流通することで極めて容易に二酸化炭素を分離することができる。さらに、多数本の中空糸膜212を採用しているので、膜表面積を比較的大きく確保でき、大量の排気ガスを流通しても二酸化炭素の分離を良好に行うことが可能である。   Further, since a carbon dioxide separation membrane made of a cardo type polyimide polymer membrane is used for the separation device 210, it is easy to separate carbon dioxide in the exhaust gas. Further, since the carbon dioxide separation membrane is the hollow fiber membrane 212, carbon dioxide can be separated very easily by circulating exhaust gas having a higher pressure than the outside on the inside. Furthermore, since a large number of hollow fiber membranes 212 are employed, a relatively large membrane surface area can be secured, and carbon dioxide can be satisfactorily separated even when a large amount of exhaust gas is circulated.

(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について図8に基づいて説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.

本第4の実施形態は、本発明を適用した排気ガス再循環装置201を、過給器およびインタクーラを備えるエンジンに装着した例である。なお、第1〜第3の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。   The fourth embodiment is an example in which an exhaust gas recirculation device 201 to which the present invention is applied is mounted on an engine including a supercharger and an intercooler. In addition, about the part similar to the 1st-3rd embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図8に示すように、本実施形態では、吸気配管3に、吸気を昇圧する過給器6と、昇圧され温度上昇した吸気を熱交換により冷却するインタクーラ7とが配設されている。本例では、過給器6として、排気配管4内を流通する排気ガスのエネルギーにより排気タービンを回転させ、同軸上の圧縮機を駆動することにより吸気を圧縮して昇圧するターボチャージャを用いている。過給器として機械式過給器(所謂スーパチャージャ)を採用するものであってもよい。   As shown in FIG. 8, in this embodiment, a supercharger 6 that boosts the intake air and an intercooler 7 that cools the intake air whose pressure has been increased and its temperature has been increased by heat exchange are disposed in the intake pipe 3. In this example, as the supercharger 6, a turbocharger that rotates the exhaust turbine by the energy of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 4 and compresses the intake air by driving a coaxial compressor is used. Yes. A mechanical supercharger (so-called supercharger) may be employed as the supercharger.

このような過給器付のエンジン2に、第3の実施形態と同様の排気ガス再循環装置201を装着している。図8に示すように、分離装置210は、排気配管4の過給器6排気タービンより下流側に設けられ、EGR配管30を介して、排気ガス中の二酸化炭素を、過給器6の圧縮機より上流側の吸気配管3内に還流するようになっている。   An exhaust gas recirculation device 201 similar to that of the third embodiment is attached to such an engine 2 with a supercharger. As shown in FIG. 8, the separation device 210 is provided downstream of the supercharger 6 exhaust turbine of the exhaust pipe 4 and compresses the carbon dioxide in the exhaust gas through the EGR pipe 30 by the supercharger 6. It recirculates in the intake pipe 3 upstream from the machine.

このような構成であっても、排気ガス中の不活性成分である二酸化炭素を選択的に吸気配管3内の吸気通路に還流するので、過給器6の圧縮機やインタクーラ7内の吸気通路にデポジットが堆積することを抑制することができる。   Even in such a configuration, carbon dioxide, which is an inert component in the exhaust gas, is selectively returned to the intake passage in the intake pipe 3, so that the compressor of the supercharger 6 and the intake passage in the intercooler 7 are used. It is possible to prevent deposits from being deposited.

また、本実施形態によれば、第2の実施形態と同様に、排気ガス中の二酸化炭素を昇圧前の吸気配管3内の吸気通路に還流できるので、エンジン2の運転負荷状態に係わらず常時還流を行うことが可能である。   Further, according to the present embodiment, as in the second embodiment, carbon dioxide in the exhaust gas can be recirculated to the intake passage in the intake pipe 3 before pressure increase, so that the engine 2 is always operated regardless of the operating load state. Reflux can be performed.

また、本実施形態によれば、第2の実施形態と同様に、排気ガス中の不活性成分である二酸化炭素だけを還流するため、インタクーラ7をアルミニウム製としても、腐食の発生を抑止することができ、EGRクーラを配設する必要がない。   Further, according to the present embodiment, as in the second embodiment, since only carbon dioxide, which is an inert component in the exhaust gas, is recirculated, the occurrence of corrosion can be suppressed even if the intercooler 7 is made of aluminum. This eliminates the need for an EGR cooler.

なお、分離装置210の配設位置は、過給器6排気タービン下流側に限らず、排気タービンより上流側であってもかまわない。   The disposing position of the separation device 210 is not limited to the downstream side of the supercharger 6 and the exhaust turbine may be upstream of the exhaust turbine.

(他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上記第1および第2の実施形態では、第1吸着器11内の第1吸着材および第2吸着器12内の第2吸着材として、イモゴライト構造を有する非晶質アルミニウムケイ酸塩を用いていたが、これに限定するものではなく、耐熱性を有し二酸化炭素の吸着および脱離が可能なものであればよい。例えば、ゼオライト、炭酸カリウム等を原料とするセラミックス、多孔質性金属錯体等であってもかまわない。   In the first and second embodiments, amorphous aluminum silicate having an imogolite structure is used as the first adsorbent in the first adsorber 11 and the second adsorbent in the second adsorber 12. However, the present invention is not limited to this, and any material having heat resistance and capable of adsorbing and desorbing carbon dioxide may be used. For example, ceramics made of zeolite, potassium carbonate or the like, porous metal complexes, etc. may be used.

また、上記第1および第2の実施形態では、吸脱着ユニット10は、第1吸着器11および第2吸着器12の2つの吸着器を有していたが、3つ以上吸着器を有するものであってもかまわない。3つ以上の吸着器のうち、少なくとも2つの吸着器に本発明を適用して有効である。   In the first and second embodiments, the adsorption / desorption unit 10 has two adsorbers, the first adsorber 11 and the second adsorber 12, but has three or more adsorbers. It doesn't matter. It is effective to apply the present invention to at least two adsorbers among three or more adsorbers.

また、上記第3および第4の実施形態では、分離装置210の二酸化炭素分離膜として、カルド型ポリイミド高分子膜を用いていたが、これに限定するものではなく、排気ガス中から二酸化炭素を分離可能なものであればよい。また、二酸化炭素分離膜は中空糸膜でなくてもかまわない。   Moreover, in the said 3rd and 4th embodiment, although the cardo type polyimide polymer membrane was used as a carbon dioxide separation membrane of the separation apparatus 210, it is not limited to this, Carbon dioxide is extracted from exhaust gas. What is necessary is just to be separable. The carbon dioxide separation membrane may not be a hollow fiber membrane.

また、排気ガス中から二酸化炭素を分離する手段は、吸着材による吸脱着法を用いた手段、膜による分離法を用いた手段に限定されず、他の分離法を用いた手段であってもかまわない。   The means for separating carbon dioxide from the exhaust gas is not limited to means using an adsorption / desorption method using an adsorbent and means using a membrane separation method, and may be a means using another separation method. It doesn't matter.

また、上記各実施形態では、排気ガス再循環装置1、201を車両用のディーゼルエンジン2に装着した場合について説明したが、内燃機関はディーゼルエンジンに限定するものではない。例えば、排気ガス再循環装置1、201を搭載する内燃機関は、ガソリン直噴エンジンであってもよいし、車両用以外の内燃機関であってもよい。   Moreover, although each said embodiment demonstrated the case where the exhaust-gas recirculation apparatus 1,201 was mounted | worn with the diesel engine 2 for vehicles, an internal combustion engine is not limited to a diesel engine. For example, the internal combustion engine on which the exhaust gas recirculation devices 1 and 201 are mounted may be a gasoline direct injection engine or an internal combustion engine other than for a vehicle.

また、上記各実施形態では説明を省略していたが、本発明を適用した排ガス再循環装置1、201を用いれば、図9に示すように、排気ガスの浄化処理に三元触媒を採用することが可能となる。   In addition, although the description has been omitted in each of the above embodiments, if the exhaust gas recirculation devices 1 and 201 to which the present invention is applied are used, a three-way catalyst is employed for exhaust gas purification processing as shown in FIG. It becomes possible.

従来、ディーゼルエンジンやガソリン直噴エンジンは、空燃比が約20〜60と希薄燃焼であり、一酸化炭素および炭化水素の酸化反応と窒素酸化物の還元反応とのバランスがとれず三元触媒を用いることが困難であった。したがって、例えば図10に示すように、EGR配管130を介して排気ガスの一部を還流しつつ、排気ガスの残部は、一酸化炭素および炭化水素を酸化する酸化触媒108A、PM(粒子状物質)を捕捉するDPF9を通過させ、その後、窒素酸化物の低減のために尿素添加型NO選択還元触媒やNO吸蔵還元触媒108Bを通過させていた。 Conventionally, diesel engines and gasoline direct-injection engines have lean combustion with an air-fuel ratio of about 20 to 60, and the oxidation reaction of carbon monoxide and hydrocarbons and the reduction reaction of nitrogen oxides cannot be balanced and a three-way catalyst is used. It was difficult to use. Therefore, for example, as shown in FIG. 10, while a part of the exhaust gas is recirculated through the EGR pipe 130, the remainder of the exhaust gas is oxidized catalyst 108A, PM (particulate matter) that oxidizes carbon monoxide and hydrocarbons. ) Is captured, and thereafter, a urea-added NO X selective reduction catalyst or NO X storage reduction catalyst 108B is passed through to reduce nitrogen oxides.

これに対し、本発明を適用した排気ガス再循環装置1を用いれば、図9に示す吸気配管3内の吸気通路に、エンジン2の空燃比がほぼ理論空燃比となる空気を流通させ、この空気に還流した二酸化炭素を混合して、排気ガスの浄化処理に三元触媒8を採用することができる。したがって、排気ガスの浄化処理のための触媒数を低減することが可能となる。図示は省略しているが、本発明を適用した排気ガス再循環装置201を用いても、同様の効果を得ることができる。   On the other hand, if the exhaust gas recirculation device 1 to which the present invention is applied is used, air in which the air-fuel ratio of the engine 2 is substantially the stoichiometric air-fuel ratio is circulated through the intake passage in the intake pipe 3 shown in FIG. The three-way catalyst 8 can be employed for the exhaust gas purification treatment by mixing the carbon dioxide that has been refluxed into the air. Therefore, the number of catalysts for exhaust gas purification treatment can be reduced. Although illustration is omitted, the same effect can be obtained by using the exhaust gas recirculation device 201 to which the present invention is applied.

上記各実施形態では、排気ガス再循環装置1の吸脱着ユニット10もしくは排気ガス再循環装置201の分離装置210を、排気配管4の経路途中に設けていたが、排気ガス中のPMが堆積したときに吸脱着ユニット10の吸脱着機能が低下する場合もしくは分離装置210の分離機能が低下する場合には、吸脱着ユニット10もしくは分離装置210は、排気配管4のDPF9よりも下流側に配設することが好ましい。PMの堆積による吸脱着ユニット10の吸脱着機能の低下がない場合もしくは分離装置210の分離機能の低下がない場合には、吸脱着ユニット10もしくは分離装置210は、排気経路のいずれに配設することも可能である。   In each of the above embodiments, the adsorption / desorption unit 10 of the exhaust gas recirculation device 1 or the separation device 210 of the exhaust gas recirculation device 201 is provided in the course of the exhaust pipe 4, but PM in the exhaust gas has accumulated. Sometimes when the adsorption / desorption function of the adsorption / desorption unit 10 is lowered or when the separation function of the separation device 210 is lowered, the adsorption / desorption unit 10 or the separation device 210 is disposed downstream of the DPF 9 in the exhaust pipe 4. It is preferable to do. When the adsorption / desorption function of the adsorption / desorption unit 10 is not lowered due to PM accumulation or when the separation function of the separation device 210 is not lowered, the adsorption / desorption unit 10 or the separation device 210 is disposed in any of the exhaust paths. It is also possible.

1、201 排気ガス再循環装置(分離還流手段)
2 エンジン(内燃機関)
3 吸気配管
4 排気配管
6 過給器
7 インタクーラ
10 吸脱着ユニット
11 第1吸着器
12 第2吸着器
41 切換バルブ(モード切換手段の一部)
42 切換バルブ(モード切換手段の一部)
43 切換バルブ(モード切換手段の一部)
44 可変絞りバルブ(可変絞り手段、モード切換手段の一部)
100 制御装置(モード切換手段の一部)
210 分離装置(二酸化炭素分離器)
212 中空糸膜(二酸化炭素分離膜)
1,201 Exhaust gas recirculation device (separation refluxing means)
2 Engine (Internal combustion engine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Intake piping 4 Exhaust piping 6 Supercharger 7 Intercooler 10 Adsorption / desorption unit 11 1st adsorption device 12 2nd adsorption device 41 Switching valve (a part of mode switching means)
42 switching valve (part of mode switching means)
43 Switching valve (part of mode switching means)
44 Variable throttle valve (variable throttle means, part of mode switching means)
100 Control device (part of mode switching means)
210 Separator (carbon dioxide separator)
212 Hollow fiber membrane (carbon dioxide separation membrane)

Claims (11)

内燃機関の排気通路を流通する排気ガスから二酸化炭素を選択的に分離して、分離した二酸化炭素を前記内燃機関の吸気通路に還流する分離還流手段を具備することを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。   Exhaust gas for an internal combustion engine, comprising separation and recirculation means for selectively separating carbon dioxide from exhaust gas flowing through an exhaust passage of the internal combustion engine and recirculating the separated carbon dioxide to the intake passage of the internal combustion engine Gas recirculation device. 前記分離還流手段は、
前記排気通路に設けられ、排気ガス中の二酸化炭素を選択的に透過して分離する二酸化炭素分離膜を内蔵した二酸化炭素分離器を備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。
The separation reflux means includes
The exhaust of the internal combustion engine according to claim 1, further comprising a carbon dioxide separator provided in the exhaust passage and incorporating a carbon dioxide separation membrane that selectively permeates and separates carbon dioxide in the exhaust gas. Gas recirculation device.
前記二酸化炭素分離膜は、カルド型ポリイミド高分子膜からなることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。   The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the carbon dioxide separation membrane is made of a cardo type polyimide polymer membrane. 前記二酸化炭素分離膜は、中空糸膜であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。   The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 2 or 3, wherein the carbon dioxide separation membrane is a hollow fiber membrane. 前記分離還流手段は、
前記排気通路に設けられ、雰囲気が所定圧力以上の場合に二酸化炭素を吸着し前記所定圧力未満の場合に二酸化炭素を脱離する第1吸着材を内蔵する第1吸着器と、
前記排気通路に設けられ、雰囲気が前記所定圧力以上の場合に二酸化炭素を吸着し前記所定圧力未満の場合に二酸化炭素を脱離する第2吸着材を内蔵する第2吸着器と、
前記第1吸着器への排気ガスの流通を許可するとともに前記第2吸着器への排気ガスの流通を禁止する第1モードと、前記第1吸着器への排気ガスの流通を禁止するとともに前記第2吸着器への排気ガスの流通を許可する第2モードとを切り換えるモード切換手段と、を備え、
前記モード切換手段は、
前記第1モードの場合には、前記第1吸着器の内部を前記所定圧力以上として、前記第1吸着器を通過した排気ガスを前記排気通路を介して外部へ排出するとともに、前記第2吸着器の内部を前記所定圧力未満として、前記第2吸着材から脱離した二酸化炭素を前記吸気通路へ還流し、
前記第2モードの場合には、前記第1吸着器の内部を前記所定圧力未満として、前記第1吸着材から脱離した二酸化炭素を前記吸気通路へ還流するとともに、前記第2吸着器の内部を前記所定圧力以上として、前記第2吸着器を通過した排気ガスを前記排気通路を介して外部へ排出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。
The separation reflux means includes
A first adsorber that is provided in the exhaust passage and contains a first adsorbent that adsorbs carbon dioxide when the atmosphere is equal to or higher than a predetermined pressure and desorbs carbon dioxide when the atmosphere is lower than the predetermined pressure;
A second adsorber that is provided in the exhaust passage and contains a second adsorbent that adsorbs carbon dioxide when the atmosphere is equal to or higher than the predetermined pressure and desorbs carbon dioxide when the atmosphere is lower than the predetermined pressure;
A first mode that permits the flow of exhaust gas to the first adsorber and prohibits the flow of exhaust gas to the second adsorber; and prohibits the flow of exhaust gas to the first adsorber and Mode switching means for switching between a second mode for allowing the exhaust gas to flow to the second adsorber,
The mode switching means is
In the case of the first mode, the inside of the first adsorber is set to the predetermined pressure or more, and exhaust gas that has passed through the first adsorber is discharged to the outside through the exhaust passage, and the second adsorption is performed. The inside of the vessel is less than the predetermined pressure, the carbon dioxide desorbed from the second adsorbent is recirculated to the intake passage,
In the case of the second mode, the inside of the first adsorber is made less than the predetermined pressure, the carbon dioxide desorbed from the first adsorbent is returned to the intake passage, and the inside of the second adsorber 2. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas passing through the second adsorber is discharged to the outside through the exhaust passage when the pressure is equal to or higher than the predetermined pressure.
前記第1吸着材および前記第2吸着材は、ともに、イモゴライト構造を有する非晶質アルミニウムケイ酸塩からなることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。   The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein both the first adsorbent and the second adsorbent are made of amorphous aluminum silicate having an imogolite structure. 前記モード切換手段は、モード切り替え後の前記内燃機関の運転状態に関わる物理量の累積値が所定値以上となった場合に、次のモード切り換えを行うことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。   The mode switching means performs the next mode switching when the accumulated value of the physical quantity related to the operation state of the internal combustion engine after the mode switching becomes a predetermined value or more. An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記モード切換手段は、前記排気通路の前記第1吸着器および前記第2吸着器よりも下流側に、前記排気通路を絞る可変絞り手段を有し、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変絞り手段の絞り状態を変更し、前記第1吸着器もしくは前記第2吸着器の内部を前記所定圧力以上とすることを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。   The mode switching means has variable restricting means for restricting the exhaust passage on the downstream side of the first adsorber and the second adsorber in the exhaust passage, and is variable based on the operating state of the internal combustion engine. The internal combustion engine according to any one of claims 5 to 7, wherein the throttle state of the throttle means is changed so that the inside of the first adsorber or the second adsorber is equal to or higher than the predetermined pressure. Exhaust gas recirculation device. 前記吸気通路には、吸気圧力を上昇させる過給器が設けられており、
前記分離還流手段は、排気ガスから分離した二酸化炭素を、前記吸気通路の前記過給器よりも上流側に還流することを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。
The intake passage is provided with a supercharger for increasing the intake pressure,
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the separation and recirculation means recirculates carbon dioxide separated from the exhaust gas to the upstream side of the supercharger in the intake passage. Exhaust gas recirculation device.
前記吸気通路には、前記過給器よりも下流側に吸気を冷却するためのインタクーラが設けられていることを特徴とする請求項9に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。   The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 9, wherein an intercooler for cooling the intake air is provided in the intake passage downstream of the supercharger. 前記分離還流手段は、前記内燃機関の空燃比が略理論空燃比となる空気が流通する前記吸気通路に、排気ガスから分離した二酸化炭素を還流し、
前記排気通路には、三元触媒が配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。
The separation and recirculation means recirculates carbon dioxide separated from the exhaust gas into the intake passage through which air in which the air-fuel ratio of the internal combustion engine is substantially the stoichiometric air-fuel ratio flows.
The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10, wherein a three-way catalyst is disposed in the exhaust passage.
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