JP2001271632A - Exhaust emission control method and exhaust emission control device - Google Patents

Exhaust emission control method and exhaust emission control device

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JP2001271632A
JP2001271632A JP2000093001A JP2000093001A JP2001271632A JP 2001271632 A JP2001271632 A JP 2001271632A JP 2000093001 A JP2000093001 A JP 2000093001A JP 2000093001 A JP2000093001 A JP 2000093001A JP 2001271632 A JP2001271632 A JP 2001271632A
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fine particles
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exhaust gas
particulate filter
discharged
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孝充 浅沼
Shinya Hirota
信也 広田
Kazuhiro Ito
和浩 伊藤
Toshiaki Tanaka
俊明 田中
Koichi Kimura
光壱 木村
Koichiro Nakatani
好一郎 中谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To purify components other than fine particles in exhaust gas, in an exhaust emission control method and an exhaust emission control device which adopts a new method. SOLUTION: A particulate filter 22 is arranged in an engine exhaust passage. The discharge amount of fine particles per unit time to be discharged from a combustion chamber 5 is made smaller than the oxidizable and removable amount of fine particles per unit time oxidizable and removal without generating luminous flames on the particulate filter 22, and the fine particles in exhaust gas are oxidized and removed, without generating luminous flames when they flow into the particulate filter 22. A catalyst, capable of purifying components other than the fine particles in exhaust gas is, carried on the particulate. When the amount of components other than fine particles flowing downstream of the particulate filter exceeds the preset amount, the amount of components other than fine particles discharged from the combustion chamber is reduced in the range, in which the discharge amount of fine particles is smaller than the oxidizable and removable amount of fine particles.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は排気ガス浄化方法お
よび排気ガス浄化装置に関する。
The present invention relates to an exhaust gas purifying method and an exhaust gas purifying apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりディーゼル機関においては、排
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は600℃程度以上の
高温にならないと着火燃焼せず、これに対してディーゼ
ル機関の排気ガス温は通常、600℃よりもかなり低
い。したがって排気ガス熱でもってパティキュレートフ
ィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼させるのは困難
であり、排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ
上に捕集された微粒子を着火させるためには微粒子の着
火温度を低くしなければならない。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a diesel engine, a particulate filter is disposed in an engine exhaust passage in order to remove fine particles contained in exhaust gas, and the fine particles in the exhaust gas are once collected by the particulate filter. In addition, the particulate filter is regenerated by igniting and burning the fine particles collected on the particulate filter. However, the particulate matter collected on the particulate filter does not ignite and burn unless the temperature becomes higher than about 600 ° C., whereas the exhaust gas temperature of the diesel engine is usually considerably lower than 600 ° C. Therefore, it is difficult to ignite and burn the particulates collected on the particulate filter with the heat of the exhaust gas, and to ignite the particulates collected on the particulate filter with the heat of the exhaust gas, The temperature must be low.

【0003】ところで従来よりパティキュレートフィル
タ上に触媒を担持すれば微粒子の着火温度を低下できる
ことが知られており、したがって従来より微粒子の着火
温度を低下させるために触媒を担持した種々のパティキ
ュレートフィルタが公知である。例えば特公平7−10
6290号公報にはパティキュレートフィルタ上に白金
族金属およびアルカリ土類金属酸化物の混合物を担持さ
せたパティキュレートフィルタが開示されている。この
パティキュレートフィルタではほぼ350℃から400
℃の比較的低温でもって微粒子が着火され、次いで連続
的に燃焼せしめられる。
By the way, it has been known that if a catalyst is supported on a particulate filter, the ignition temperature of fine particles can be reduced. Therefore, various types of particulate filters supporting a catalyst have conventionally been used in order to lower the ignition temperature of fine particles. Is known. For example, Tokuho 7-10
Japanese Patent No. 6290 discloses a particulate filter in which a mixture of a platinum group metal and an alkaline earth metal oxide is supported on the particulate filter. With this particulate filter, it is almost 350 ° C to 400 ° C.
The particles are ignited at a relatively low temperature of ° C. and then burned continuously.

【0004】ディーゼル機関では負荷が高くなれば排気
ガス温が350℃から400℃に達し、したがって上述
のパティキュレートフィルタでは一見したところ機関負
荷が高くなったときに排気ガス熱によって微粒子を着火
燃焼せしめることができるように見える。しかしながら
実際には排気ガス温が350℃から400℃に達しても
微粒子が着火しない場合があり、またたとえ微粒子が着
火したとしても一部の微粒子しか燃焼せず、多量の微粒
子が燃え残るという問題を生ずる。
[0004] In a diesel engine, when the load increases, the exhaust gas temperature reaches from 350 ° C to 400 ° C. Therefore, at first glance, the particulate filter described above causes the exhaust gas heat to ignite and burn fine particles when the engine load increases. Looks like it can. However, actually, even when the temperature of the exhaust gas reaches 350 ° C. to 400 ° C., the fine particles may not ignite, and even if the fine particles ignite, only a part of the fine particles burn, and a large amount of the fine particles remains unburned. Is generated.

【0005】すなわち排気ガス中に含まれる微粒子量が
少ないときにはパティキュレートフィルタ上に付着する
微粒子量が少なく、このときには排気ガス温が350℃
から400℃になるとパティキュレートフィルタ上の微
粒子は着火し、次いで連続的に燃焼せしめられる。しか
しながら排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなるとパ
ティキュレートフィルタ上に付着した微粒子が完全に燃
焼する前にこの微粒子の上に別の微粒子が堆積し、その
結果、パティキュレートフィルタ上に微粒子が積層状に
堆積する。このようにパティキュレートフィルタ上に微
粒子が積層状に堆積すると酸素と接触しやすい一部の微
粒子は燃焼せしめられるが酸素と接触しづらい残りの微
粒子は燃焼せず、斯くして多量の微粒子が燃え残ること
になる。したがって排気ガス中に含まれる微粒子量が多
くなるとパティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が
堆積し続けることになる。
That is, when the amount of fine particles contained in the exhaust gas is small, the amount of fine particles adhering to the particulate filter is small.
When the temperature rises to 400 ° C., the fine particles on the particulate filter are ignited and then continuously burned. However, when the amount of fine particles contained in the exhaust gas increases, the fine particles adhered on the particulate filter accumulate on the fine particles before the fine particles completely burn, and as a result, the fine particles accumulate on the particulate filter. Deposit in a shape. When the fine particles are deposited on the particulate filter in this manner, some of the fine particles that easily come into contact with oxygen are burned, but the remaining fine particles that are hard to contact with oxygen do not burn, and thus a large amount of fine particles burn. Will remain. Therefore, when the amount of fine particles contained in the exhaust gas increases, a large amount of fine particles will continue to be deposited on the particulate filter.

【0006】一方、パティキュレートフィルタ上に多量
の微粒子が堆積するとこれら堆積した微粒子は次第に着
火燃焼しづらくなる。このように燃焼しづらくなるのは
おそらく堆積している間に微粒子中の炭素が燃焼しづら
いグラフィイト等に変化するからであると考えられる。
事実、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆
積し続けると350℃から400℃の低温では堆積した
微粒子が着火せず、堆積した微粒子を着火せしめるため
には600℃以上の高温が必要となる。しかしながらデ
ィーゼル機関では通常、排気ガス温が600℃以上の高
温になることがなく、したがってパティキュレートフィ
ルタ上に多量の微粒子が堆積し続けると排気ガス熱によ
って堆積した微粒子を着火せしめるのが困難となる。
On the other hand, when a large amount of fine particles are deposited on the particulate filter, the deposited fine particles gradually become difficult to ignite and burn. It is considered that the reason why it becomes difficult to burn in this way is probably that carbon in the fine particles changes to graphite or the like which is difficult to burn during deposition.
In fact, if a large amount of fine particles continue to deposit on the particulate filter, the deposited fine particles do not ignite at a low temperature of 350 ° C. to 400 ° C., and a high temperature of 600 ° C. or more is required to ignite the deposited fine particles. However, in a diesel engine, the exhaust gas temperature does not usually reach a high temperature of 600 ° C. or more. Therefore, if a large amount of fine particles are continuously deposited on the particulate filter, it becomes difficult to ignite the fine particles deposited by the exhaust gas heat. .

【0007】一方、このとき排気ガス温を600℃以上
の高温にすることができたとすると堆積した微粒子は着
火するがこの場合には別の問題を生ずる。すなわちこの
場合、堆積した微粒子は着火せしめられると輝炎を発し
て燃焼し、このときパティキュレートフィルタの温度は
堆積した微粒子の燃焼が完了するまで長時間に亘り80
0℃以上に維持される。しかしながらこのようにパティ
キュレートフィルタが長時間に亘り800℃以上の高温
にさらされるとパティキュレートフィルタが早期に劣化
し、斯くしてパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
On the other hand, if the exhaust gas temperature can be raised to a high temperature of 600 ° C. or more at this time, the deposited fine particles ignite, but in this case, another problem occurs. That is, in this case, when the deposited fine particles are ignited, they emit a bright flame and burn. At this time, the temperature of the particulate filter is kept at 80 ° C. for a long time until the combustion of the deposited fine particles is completed.
Maintain at 0 ° C. or higher. However, when the particulate filter is exposed to a high temperature of 800 ° C. or more for a long time as described above, the particulate filter deteriorates early, and thus a problem arises that the particulate filter must be replaced with a new one early. .

【0008】また堆積した微粒子が燃焼せしめられると
アッシュが凝縮して大きな塊りとなり、これらアッシュ
の塊りによってパティキュレートフィルタの細孔が目詰
まりを生ずる。目詰まりした細孔の数は時間の経過と共
に次第に増大し、斯くしてパティキュレートフィルタに
おける排気ガス流の圧損が次第に大きくなる。排気ガス
流の圧損が大きくなると機関の出力が低下し、斯くして
この点からもパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
When the accumulated fine particles are burned, the ash condenses into large lumps, and the lumps of ash cause clogging of the pores of the particulate filter. The number of clogged pores gradually increases over time, and thus the pressure loss of the exhaust gas flow in the particulate filter increases. When the pressure loss of the exhaust gas flow is increased, the output of the engine is reduced, and this also causes a problem that the particulate filter must be replaced with a new one at an early stage.

【0009】このように多量の微粒子が一旦積層状に堆
積してしまうと上述の如き種々の問題が生じ、したがっ
て排気ガス中に含まれる微粒子量とパティキュレートフ
ィルタ上において燃焼しうる微粒子量とのバランスを考
えて多量の微粒子が積層状に堆積しないようにする必要
がある。しかしながら上述の公報に記載されたパティキ
ュレートフィルタでは排気ガス中に含まれる微粒子量と
パティキュレートフィルタ上において燃焼しうる微粒子
量とのバランスについては何ら考えておらず、斯くして
上述したように種々の問題を生じることになる。
Once such a large amount of fine particles are deposited in a layered manner, various problems as described above occur. Therefore, the amount of fine particles contained in the exhaust gas and the amount of fine particles that can be burned on the particulate filter are reduced. In consideration of the balance, it is necessary to prevent a large amount of fine particles from depositing in a layered manner. However, in the particulate filter described in the above publication, no consideration is given to the balance between the amount of fine particles contained in the exhaust gas and the amount of fine particles that can be burned on the particulate filter. The problem will arise.

【0010】また、上述の公報に記載されたパティキュ
レートフィルタでは排気ガス温が350℃以下になると
微粒子は着火されず、斯くしてパティキュレートフィル
タ上に微粒子が堆積する。この場合、堆積量が少なけれ
ば排気ガス温が350℃から400℃になったときに堆
積した微粒子が燃焼せしめられるが多量の微粒子が積層
状に堆積すると排気ガス温が350℃から400℃にな
ったときに堆積した微粒子が着火せず、たとえ着火した
としても一部の微粒子は燃焼しないために燃え残りが生
じる。
Further, in the particulate filter described in the above-mentioned publication, when the exhaust gas temperature becomes lower than 350 ° C., the fine particles are not ignited, and thus the fine particles accumulate on the particulate filter. In this case, if the amount of deposition is small, the deposited fine particles are burned when the exhaust gas temperature changes from 350 ° C. to 400 ° C., but if a large amount of fine particles are deposited in a stack, the exhaust gas temperature changes from 350 ° C. to 400 ° C. When the particles accumulate, they do not ignite, and even if they are ignited, some of the particles do not burn, resulting in unburned residues.

【0011】この場合、多量の微粒子が積層状に堆積す
る前に排気ガス温を上昇させれば堆積した微粒子を燃え
残ることなく燃焼せしめることができるが上述の公報に
記載されたパティキュレートフィルタではこのようなこ
とは何ら考えておらず、斯くして多量の微粒子が積層状
に堆積した場合には排気ガス温を600℃以上に上昇さ
せない限り、堆積した全微粒子を燃焼させることができ
ない。
In this case, if the temperature of the exhaust gas is increased before a large amount of fine particles are deposited in a stack, the deposited fine particles can be burned without remaining unburned. However, in the particulate filter described in the above-mentioned publication, Such a thing is not considered at all, and when a large amount of fine particles are deposited in a stacked manner, all the deposited fine particles cannot be burned unless the exhaust gas temperature is raised to 600 ° C. or more.

【0012】このような問題点を解決すべく排気ガス中
に含まれる微粒子量とパティキュレートフィルタ上にお
いて燃焼しうる微粒子量とのバランスを考えて多量の微
粒子が積層状に堆積しないように制御した排気ガス浄化
方法および排気ガス浄化装置が本出願人により既に出願
されている(特願2000−43571号)。
In order to solve such a problem, the amount of fine particles contained in the exhaust gas and the amount of fine particles that can be burned on the particulate filter are controlled so as not to deposit a large amount of fine particles in a stacked manner. An exhaust gas purification method and an exhaust gas purification device have already been filed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 2000-43571).

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで排気ガス中に
は微粒子以外にも例えば窒素酸化物(NOx )等の成分
が含まれているので微粒子を除去すると共にこの微粒子
以外の成分を浄化することも排気ガスを浄化するという
観点からは望ましい。そこで本発明の目的は新規な方法
を採用した排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置に
おいて排気ガス中の微粒子以外の成分を浄化することが
できるようにすることにある。
Since the exhaust gas contains components such as nitrogen oxides (NO x ) in addition to the fine particles, it is necessary to remove the fine particles and to purify the components other than the fine particles. Is also desirable from the viewpoint of purifying exhaust gas. Therefore, an object of the present invention is to enable a method other than fine particles in exhaust gas to be purified in an exhaust gas purification method and an exhaust gas purification device employing a novel method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】1番目の発明では上記目
的を達成するために、燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタと
して、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子
量がパティキュレートフィルタ上において単位時間当り
に輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微
粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパテ
ィキュレートフィルタに流入すると輝炎を発することな
く酸化除去せしめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸
化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティキュ
レートフィルタ上において微粒子が一定限度以下しか堆
積しないときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなったときにパティキュレートフィルタ上
の微粒子が輝炎を発することなく酸化除去せしめられる
パティキュレートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子
量がパティキュレートフィルタの温度に依存しており、
排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なく
なり、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなったとしてもその後、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量より少なくなったときに酸化除去しう
る一定限度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィ
ルタ上に堆積しないように排出微粒子量およびパティキ
ュレートフィルタの温度を維持し、それによって排気ガ
ス中の微粒子をパティキュレートフィルタ上において輝
炎を発することなく酸化除去せしめ、排気ガス中の微粒
子以外の成分を浄化することができる触媒をパティキュ
レートフィルタ上に担持させ、該触媒により微粒子以外
の成分を浄化するようにした排気ガス浄化方法におい
て、パティキュレートフィルタの下流に流出する微粒子
以外の成分の量が予め定められた量を越えたときに排出
微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少ない範囲で燃焼
室から排出される微粒子以外の成分の量を少なくするよ
うにする。
According to a first aspect of the present invention, a particulate filter for removing fine particles in exhaust gas discharged from a combustion chamber is provided from the combustion chamber per unit time to achieve the above object. When the amount of the discharged fine particles is smaller than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a luminous flame per unit time on the particulate filter, the luminous flame is generated when the fine particles in the exhaust gas flow into the particulate filter. Even if the particulates are removed by oxidation without emission and the amount of discharged particulates temporarily exceeds the amount of particulates that can be removed by oxidation, the amount of particulates that can be removed by oxidation will be reduced if the particulates are deposited on the particulate filter below a certain limit. Particles on the particulate filter produce a bright flame when Using a particulate filter is oxidized removed, particulate removable by oxidation amount is dependent on the temperature of the particulate filter without,
When the amount of discharged fine particles is smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, and even if the amount of discharged fine particles temporarily becomes larger than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, the amount of discharged fine particles becomes smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation. The amount of discharged particulates and the temperature of the particulate filter are maintained so that only a certain amount of particulates that can be oxidized and removed to a certain extent or less are deposited on the particulate filter, whereby particulates in the exhaust gas are illuminated on the particulate filter by the luminous flame. A catalyst capable of removing components other than fine particles in exhaust gas by oxidizing and removing the components without generating a catalyst, supported on a particulate filter, and purifying components other than fine particles by the catalyst. The amount of components other than fine particles flowing downstream of the particulate filter is predicted. Amount of discharged particulate when exceeding the amounts specified is to reduce the amount of components other than fine particles discharged from the combustion chamber in a range of less than particulate removable by oxidation amount.

【0015】2番目の発明では1番目の発明において、
触媒が周囲に過剰酸素が存在すると排気ガス中のNOx
を取り込んでNOx を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下
すると保持したNOx を放出するNOx 吸収剤を具備
し、NOx 吸収剤に還元剤を供給し、周囲の酸素濃度を
低下することによりNOx 吸収剤からNOx を放出さ
せ、NOx を還元剤により浄化するようにする。
In the second invention, in the first invention,
When excess oxygen exists around the catalyst, NO x
Comprising a the NO x absorbent which and the ambient oxygen concentration holds NO x capture releasing NO x held to reduce, by supplying the reducing agent to the NO x absorbent, to reduce the oxygen concentration around it by then releasing the NO x from the NO x absorbent, so as to purify the reducing agent NO x.

【0016】3番目の発明では2番目の発明において、
単位時間当たりに燃焼室から排出されるNOx 量は排出
微粒子量が多いほど少なくなる。4番目の発明では2番
目の発明において、NOx 吸収剤が貴金属を具備してい
る。5番目の発明では2番目の発明において、NOx
収剤が周囲の酸素濃度が低下すると酸素を活性酸素の形
で放出し、パティキュレート上のNOx 吸収剤上に微粒
子が付着したときにNOx 吸収剤から活性酸素を放出さ
せ、放出された活性酸素によりNOx 吸収剤上に付着し
た微粒子を酸化させるようにしている。
In the third invention, in the second invention,
Amount of NO x discharged from the combustion chamber per unit time becomes smaller the larger the amount of discharged particulate. In a fourth aspect based on the second aspect, the NO x absorbent comprises a noble metal. In the second invention in the fifth invention, NO if x absorbent is lowered oxygen concentration around the oxygen released in the form of active oxygen, NO when the fine particles are deposited on the NO x absorbent on the particulate Active oxygen is released from the x- absorber, and the released active oxygen oxidizes the fine particles attached on the NO x absorbent.

【0017】6番目の発明では5番目の発明において、
NOx 吸収剤がアルカリ金属またはアルカリ土類金属ま
たは希土類または遷移金属からなる。7番目の発明では
6番目の発明において、アルカリ金属およびアルカリ土
類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属から
なる。8番目の発明では5番目の発明において、排気ガ
スの一部または全体の空燃比を一時的にリッチにするこ
とによりNOx 吸収剤上に付着した微粒子を酸化させる
ようにしている。
In the sixth invention, in the fifth invention,
The NO x absorbent comprises an alkali metal or alkaline earth metal or rare earth or transition metal. According to a seventh aspect, in the sixth aspect, the alkali metal and the alkaline earth metal are made of a metal having a higher ionization tendency than calcium. In the fifth invention in the eighth aspect, and so as to oxidize the particulates deposited on the NO x absorbent by temporarily rich air-fuel ratio of part or all of the exhaust gas.

【0018】9番目の発明では上記目的を達成するため
に、機関排気通路内に燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタを
配置し、このパティキュレートフィルタとして、単位時
間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパティキ
ュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎を発す
ることなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量よりも
少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュレート
フィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化除去せ
しめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微
粒子量より多くなったとしてもパティキュレートフィル
タ上において微粒子が一定限度以下しか堆積しないとき
には排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なく
なったときにパティキュレートフィルタ上の微粒子が輝
炎を発することなく酸化除去せしめられるパティキュレ
ートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子量がパティキ
ュレートフィルタの温度に依存しており、排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ排
出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多くな
ったとしてもその後、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないように排出微粒子量およびパティキュレートフィ
ルタの温度を維持するための制御手段を具備し、それに
よって排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィルタ
上において輝炎を発することなく酸化除去せしめ、排気
ガス中の微粒子以外の成分を浄化することができる触媒
をパティキュレートフィルタ上に担持させ、該触媒によ
り微粒子以外の成分を浄化するようにした排気ガス浄化
装置において、パティキュレートフィルタの下流に流出
する微粒子以外の成分の量が予め定められた量を越えた
ときに排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少ない
範囲で燃焼室から排出される微粒子以外の成分の量を少
なくする排出NO x 量低減手段を具備する。
According to a ninth aspect, in order to achieve the above object,
The exhaust gas discharged from the combustion chamber in the engine exhaust passage
Particulate filter to remove fine particles
Place this unit filter as a particulate filter
The amount of particulates emitted from the combustion chamber
Emits a luminous flame per unit time on the filter
Than the amount of fine particles that can be oxidized and removed without oxidation
When the amount is small, particulates in the exhaust gas are particulate
Oxidation removal without emission of bright flame when entering the filter
Fine particles that can be temporarily oxidized and removed.
Particulate fill even if the amount exceeds
When particles accumulate below a certain limit on the
The amount of discharged particles is smaller than the amount of particles that can be removed by oxidation.
Particles on the particulate filter shine
Particulates that can be oxidized and removed without producing a flame
The amount of fine particles that can be removed by oxidation
Depends on the temperature of the filter.
Is usually smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, and
The amount of emitted fine particles temporarily exceeds the amount of fine particles that can be removed by oxidation.
Even then, the amount of fine particles that can be removed by oxidation
Below a certain limit that can be removed by oxidation when the
Only the lower amount of fine particles is deposited on the particulate filter
And the amount of particulate matter
Equipped with control means for maintaining the temperature of
Therefore, the particulates in the exhaust gas are
It is oxidized and removed without emitting a bright flame on top, and exhaust
Catalyst capable of purifying components other than fine particles in gas
Supported on a particulate filter, and the catalyst
Exhaust gas purification that purifies components other than fine particles
In the device, it flows downstream of the particulate filter
Amount of components other than fine particles exceeds a predetermined amount
Sometimes the amount of discharged particulate is smaller than the amount of particulate that can be removed by oxidation
The amount of components other than fine particles discharged from the combustion chamber in the range
Emission NO to be eliminated xIt is provided with an amount reducing means.

【0019】10番目の発明では9番目の発明におい
て、触媒が周囲に過剰酸素が存在すると排気ガス中のN
x を取り込んでNOx を保持し且つ周囲の酸素濃度が
低下すると保持したNOx を放出するNOx 吸収剤を具
備し、該NOx 吸収剤に還元剤を供給し、周囲の酸素濃
度を低下することによりNOx 吸収剤からNOx を放出
させ、NOx を還元剤により浄化するようにする。
According to a tenth aspect, in the ninth aspect, when the catalyst contains excess oxygen in the surroundings, N
The ambient oxygen concentration and holds NO x captures the O x is provided with the NO x absorbent to release the NO x held to decrease, by supplying a reducing agent to the the NO x absorbent, the oxygen concentration around to release the NO x from the NO x absorbent by reducing, so as to purify the reducing agent NO x.

【0020】11番目の発明では10番目の発明におい
て、単位時間当たりに燃焼室から排出されるNOx 量は
排出微粒子量が多いほど少なくなる。12番目の発明で
は9番目の発明において、パティキュレートフィルタが
互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路を具備
し、隣接する排気流通路の一方は上流端が栓により閉塞
されると共に隣接する排気流通路の他方は下流端が栓に
より閉塞され、排気流通路の壁面および栓の壁面上に触
媒を担持させている。
In an eleventh aspect based on the tenth aspect, the amount of NO x discharged from the combustion chamber per unit time decreases as the amount of discharged particulates increases. In a twelfth aspect based on the ninth aspect, in the ninth aspect, the particulate filter includes a plurality of exhaust passages extending in parallel with each other, and one of the adjacent exhaust passages is closed at the upstream end by a plug and is adjacent to the exhaust passage. The other end of the exhaust passage is closed at the downstream end by a stopper, and a catalyst is carried on the wall surface of the exhaust passage and the wall of the stopper.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、図示した実施例を参照して
本発明を説明する。図1は本発明を圧縮着火式内燃機関
に適用した場合を示している。なお本発明は火花点火式
内燃機関にも適用することもできる。図1を参照する
と、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリン
ダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制御式
燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気
弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は対応
する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結さ
れ、サージタンク12は吸気ダクト13を介して排気タ
ーボチャージャ14のコンプレッサ15に連結される。
コンプレッサ15の上流側の吸気管13bには吸入され
る空気の質量流量を検出するための質量流量計13aが
取り付けられる。吸気ダクト13内にはステップモータ
16により駆動されるスロットル弁17が配置され、さ
らに吸気ダクト13周りには吸気ダクト13内を流れる
吸入空気を冷却するための冷却装置18が配置される。
図1に示した実施例では冷却装置18内に機関冷却水が
導びかれ、この機関冷却水により吸入空気が冷却され
る。一方、排気ポート10は排気マニホルド19および
排気管20を介して排気ターボチャージャ14の排気タ
ービン21に連結され、排気タービン21の出口はパテ
ィキュレートフィルタ22を内蔵したケーシング23に
連結される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 Denotes an exhaust valve, and 10 denotes an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to a compressor 15 of an exhaust turbocharger 14 via an intake duct 13.
A mass flowmeter 13a for detecting the mass flow rate of the air to be taken in is attached to the intake pipe 13b on the upstream side of the compressor 15. A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is arranged in the intake duct 13, and a cooling device 18 for cooling intake air flowing through the intake duct 13 is arranged around the intake duct 13.
In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 18, and the engine cooling water cools the intake air. On the other hand, the exhaust port 10 is connected to an exhaust turbine 21 of the exhaust turbocharger 14 via an exhaust manifold 19 and an exhaust pipe 20, and an outlet of the exhaust turbine 21 is connected to a casing 23 having a built-in particulate filter 22.

【0022】排気マニホルド19とサージタンク12と
は排気ガス再循環(以下、EGR)通路24を介して互
いに連結され、EGR通路24内には電気制御式EGR
制御弁25が配置される。またEGR通路24周りには
EGR通路24内を流れるEGRガスを冷却するための
冷却装置26が配置される。図1に示した実施例では冷
却装置26内に機関冷却水が導びかれ、この機関冷却水
によりEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁6
は燃料供給管6aを介して燃料リザーバ、いわゆるコモ
ンレール27に連結される。このコモンレール27内へ
は電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ28から燃料が
供給され、コモンレール27内に供給された燃料は各燃
料供給管6aを介して燃料噴射弁6に供給される。コモ
ンレール27にはコモンレール27内の燃料圧を検出す
るための燃料圧センサ29が取り付けられ、燃料圧セン
サ29の出力信号に基づいてコモンレール27内の燃料
圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ28の吐出量が
制御される。
The exhaust manifold 19 and the surge tank 12 are connected to each other through an exhaust gas recirculation (hereinafter, EGR) passage 24, and an electrically controlled EGR passage is provided in the EGR passage 24.
A control valve 25 is arranged. A cooling device 26 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 24 is disposed around the EGR passage 24. In the embodiment shown in FIG. 1, engine cooling water is guided into the cooling device 26, and the engine cooling water cools the EGR gas. On the other hand, each fuel injection valve 6
Is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 27, via a fuel supply pipe 6a. Fuel is supplied into the common rail 27 from a fuel pump 28 of an electrically controlled variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 27 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 6a. A fuel pressure sensor 29 for detecting the fuel pressure in the common rail 27 is attached to the common rail 27, and the fuel pump 28 is controlled so that the fuel pressure in the common rail 27 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 29. Is controlled.

【0023】電子制御ユニット30はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス31により互いに接続され
たROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダ
ムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッ
サ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備
する。燃料圧センサ29の出力信号は対応するAD変換
器37を介して入力ポート35に入力される。またパテ
ィキュレートフィルタ22にはパティキュレートフィル
タ22の温度を検出するための温度センサ39が取り付
けられ、この温度センサ39の出力信号は対応するAD
変換器37を介して入力ポート35に入力される。また
質量流量計13aの出力信号は対応するAD変換器37
を介して入力ポート35に入力される。
The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to a read only memory (ROM) 32, a random access memory (RAM) 33, a CPU (microprocessor) 34, an input port 35, An output port 36 is provided. The output signal of the fuel pressure sensor 29 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. A temperature sensor 39 for detecting the temperature of the particulate filter 22 is attached to the particulate filter 22, and an output signal of the temperature sensor 39 is set to a corresponding AD signal.
The signal is input to the input port 35 via the converter 37. The output signal of the mass flow meter 13a is output to the corresponding AD converter 37.
Through the input port 35.

【0024】パティキュレートフィルタ22の下流側の
排気管20aには排気ガス中の窒素酸化物(NOx )の
濃度を検出することができるNOx センサ39aが取り
付けられ、このNOx センサ39aの出力信号は対応す
るAD変換器37を介して入力ポート35に入力され
る。アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込
量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接
続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換
器37を介して入力ポート35に入力される。さらに入
力ポート35にはクランクシャフトが例えば30°回転
する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が
接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路
38を介して燃料噴射弁6、スロットル弁駆動用ステッ
プモータ16、EGR制御弁25、および燃料ポンプ2
8に接続される。
[0024] On the downstream side of the exhaust pipe 20a of the particulate filter 22 is attached NO x sensor 39a that can detect the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas (NO x), the output of the NO x sensor 39a The signal is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. . Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve driving step motor 16, the EGR control valve 25, and the fuel pump 2 via the corresponding drive circuit 38.
8 is connected.

【0025】図2にパティキュレートフィルタ22の構
造を示す。なお図2において(A)はパティキュレート
フィルタ22の正面図であり、(B)はパティキュレー
トフィルタ22の側面断面図である。図2(A)および
(B)に示したようにパティキュレートフィルタ22は
ハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる
複数個の排気流通路50,51を具備する。これら排気
流通路は下流端が栓52により閉塞された排気ガス流入
通路50と、上流端が栓53により閉塞された排気ガス
流出通路51とにより構成される。
FIG. 2 shows the structure of the particulate filter 22. 2A is a front view of the particulate filter 22, and FIG. 2B is a side sectional view of the particulate filter 22. As shown in FIGS. 2A and 2B, the particulate filter 22 has a honeycomb structure and includes a plurality of exhaust passages 50 and 51 extending in parallel with each other. These exhaust passages are constituted by an exhaust gas inflow passage 50 whose downstream end is closed by a plug 52 and an exhaust gas outflow passage 51 whose upstream end is closed by a plug 53.

【0026】なお図2(A)においてハッチングを付し
た部分は栓53を示している。したがって排気ガス流入
通路50および排気ガス流出通路51は薄肉の隔壁54
を介して交互に配置される。言い換えると排気ガス流入
通路50および排気ガス流出通路51は各排気ガス流入
通路50が四つの排気ガス流出通路51により包囲さ
れ、各排気ガス流出通路51が四つの排気ガス流入通路
50により包囲されるように配置される。
In FIG. 2A, hatched portions indicate plugs 53. Therefore, the exhaust gas inflow passage 50 and the exhaust gas outflow passage 51 are formed of thin partition walls 54.
Are alternately arranged via In other words, the exhaust gas inflow passage 50 and the exhaust gas outflow passage 51 are each surrounded by the four exhaust gas outflow passages 51, and each exhaust gas outflow passage 51 is surrounded by the four exhaust gas inflow passages 50. Are arranged as follows.

【0027】パティキュレートフィルタ22は例えばコ
ージライトのような多孔質材料から形成されており、し
たがって排気ガス流入通路50内に流入した排気ガスは
図2(B)において矢印で示したように周囲の隔壁54
内を通って隣接する排気ガス流出通路51内に流出す
る。本発明の実施例では各排気ガス流入通路50および
各排気ガス流出通路51の周壁面、すなわち各隔壁54
の両側表面上、栓53の外端面および栓52,53の内
端面上には全面に亘って例えばアルミナからなる担体の
層が形成されており、この担体上に貴金属触媒と、周囲
に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保持し
且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸
素の形で放出する活性酸素放出剤とが担持されている。
The particulate filter 22 is formed of a porous material such as cordierite, for example, so that the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 50 is surrounded by the surroundings as shown by arrows in FIG. Partition wall 54
It flows out into the adjacent exhaust gas outflow passage 51 through the inside. In the embodiment of the present invention, the peripheral wall surface of each exhaust gas inflow passage 50 and each exhaust gas outflow passage 51, that is, each partition 54
A layer of a carrier made of, for example, alumina is formed over the entire surface on both side surfaces of the plug, the outer end face of the plug 53 and the inner end faces of the plugs 52 and 53, and a noble metal catalyst and excess oxygen And an active oxygen releasing agent that takes in oxygen to retain oxygen when it is present and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases.

【0028】本発明の実施例では貴金属触媒として白金
Ptが用いられており、活性酸素放出剤としてカリウム
K、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCs、ル
ビジウムRbのようなアルカリ金属、バリウムBa、カ
ルシウムCa、ストロンチウムSrのようなアルカリ土
類金属、ランタンLa、イットリウムYのような希土
類、および遷移金属から選ばれた少なくとも一つが用い
られている。
In the embodiment of the present invention, platinum Pt is used as a noble metal catalyst, and alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, calcium Ca as an active oxygen releasing agent. And at least one selected from alkaline earth metals such as strontium Sr, lanthanum La, rare earths such as yttrium Y, and transition metals.

【0029】なお活性酸素放出剤としてはカルシウムC
aよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属、すなわちカリウムK、リチウムLi、セシ
ウムCs、ルビジウムRb、バリウムBa、ストロンチ
ウムSrを用いることが好ましい。次にパティキュレー
トフィルタ22による排気ガス中の微粒子除去作用につ
いて担体上に白金PtおよびカリウムKを担持させた場
合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、
アルカリ土類金属、希土類、遷移金属を用いても同様な
微粒子除去作用が行われる。
As an active oxygen releasing agent, calcium C
It is preferable to use an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than a, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, and strontium Sr. Next, the action of removing particulates in the exhaust gas by the particulate filter 22 will be described by taking as an example a case where platinum Pt and potassium K are carried on a carrier, but other noble metals, alkali metals,
A similar effect of removing fine particles can be obtained by using an alkaline earth metal, a rare earth, or a transition metal.

【0030】図1に示したような圧縮着火式内燃機関で
は空気過剰のもとで燃焼が行われ、したがって排気ガス
は多量の過剰空気を含んでいる。すなわち吸気通路およ
び燃焼室5内に供給された空気と燃料との比を排気ガス
の空燃比と称すると図1に示したような圧縮着火式内燃
機関では排気ガスの空燃比はリーンとなっている。また
燃焼室5内ではNOが発生するので排気ガス中にはNO
が含まれている。また燃料中には硫黄Sが含まれてお
り、この硫黄Sは燃焼室5内で酸素と反応してSO2
なる。したがって排気ガス中にはSO2 が含まれてい
る。したがって過剰酸素、NOおよびSO2 を含んだ排
気ガスがパティキュレートフィルタ22の排気ガス流入
通路50内に流入することになる。
In a compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG. 1, combustion takes place under excess air, so that the exhaust gas contains a large amount of excess air. That is, if the ratio of air and fuel supplied to the intake passage and the combustion chamber 5 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas, the air-fuel ratio of the exhaust gas in the compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG. I have. Since NO is generated in the combustion chamber 5, NO is contained in the exhaust gas.
It is included. Further, the fuel contains sulfur S, which reacts with oxygen in the combustion chamber 5 to become SO 2 . Therefore, SO 2 is contained in the exhaust gas. Therefore, exhaust gas containing excess oxygen, NO and SO 2 flows into the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22.

【0031】図3(A)および(B)は排気ガス流入通
路50の内周面上に形成された担体層の表面の拡大図を
模式的に表わしている。なお図3(A)および(B)に
おいて60は白金Ptの粒子を示しており、61はカリ
ウムKを含んでいる活性酸素放出剤を示している。上述
したように排気ガス中には多量の過剰酸素が含まれてい
るので排気ガスがパティキュレートフィルタ22の排気
ガス流入通路50内に流入すると図3(A)に示したよ
うにこれら酸素O2 がO2 - またはO2-の形で白金Pt
の表面に付着する。一方、排気ガス中のNOは白金Pt
の表面上でO2 - またはO2-と反応し、NO2 となる
(2NO+O2 →2NO2 )。次いで生成されたNO2
の一部は白金Pt上で酸化されつつ活性酸素放出剤61
内に吸収され、カリウムKと結合しながら図3(A)に
示したように硝酸イオンNO3 - の形で活性酸素放出剤
61内に拡散し、硝酸カリウムKNO3 を生成する。
FIGS. 3A and 3B schematically show enlarged views of the surface of the carrier layer formed on the inner peripheral surface of the exhaust gas inflow passage 50. FIG. 3A and 3B, reference numeral 60 denotes platinum Pt particles, and reference numeral 61 denotes an active oxygen releasing agent containing potassium K. When the exhaust gas because the exhaust gas as described above contains a large amount of excess oxygen flows into the exhaust gas inflow passages 50 of the particulate filter 22 3 These oxygen O 2 as shown in (A) platinum Pt in or O 2- in the form - but O 2
Adheres to the surface of On the other hand, NO in the exhaust gas is platinum Pt.
Reacts with O 2 or O 2− on the surface of NO to form NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). NO 2 generated
Is partially oxidized on platinum Pt while active oxygen releasing agent 61
As shown in FIG. 3 (A), it is absorbed into the active oxygen releasing agent 61 and diffuses into the active oxygen releasing agent 61 in the form of nitrate ion NO 3 to form potassium nitrate KNO 3 .

【0032】一方、上述したように排気ガス中にはSO
2 も含まれており、このSO2 もNOと同様なメカニズ
ムにより活性酸素放出剤61内に吸収される。すなわち
上述したように酸素O2 がO2 - またはO2-の形で白金
Ptの表面に付着しており、排気ガス中のSO2 は白金
Ptの表面でO2 - またはO2-と反応してSO3 とな
る。次いで生成されたSO3 の一部は白金Pt上でさら
に酸化されつつ活性酸素放出剤61内に吸収され、カリ
ウムKと結合しながら硫酸イオンSO4 2- の形で活性酸
素放出剤61内に拡散し、硫酸カリウムK2 SO4 を生
成する。このようにして活性酸素放出触媒61内には硝
酸カリウムKNO3 および硫酸カリウムK 2 SO4 が生
成される。
On the other hand, as described above, SO is contained in the exhaust gas.
TwoIs also included in this SOTwoIs the same mechanism as NO
The active oxygen is released into the active oxygen releasing agent 61 by the system. Ie
As described above, oxygen OTwoIs OTwo -Or O2-Platinum in the form of
SO on the surface of Pt and in the exhaust gasTwoIs platinum
O on the surface of PtTwo -Or O2-Reacts with SOThreeTona
You. Then the generated SOThreePart of the surface is further platinum on Pt
While being oxidized into the active oxygen releasing agent 61,
Sulfate SO while binding toFour 2-Active acid in the form of
Potassium sulfate KTwoSOFourRaw
To achieve. In this way, the active oxygen releasing catalyst 61 contains nitric acid.
Potassium KNOThreeAnd potassium sulfate K TwoSOFourIs raw
Is done.

【0033】一方、燃焼室5内においては主にカーボン
Cからなる微粒子が生成され、したがって排気ガス中に
はこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれて
いるこれら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィル
タ22の排気ガス流入通路50内を流れているときに、
或いは排気ガス流入通路50から排気ガス流出通路51
に向かうときに図3(B)において62で示したように
担体層の表面、例えば活性酸素放出剤61の表面上に接
触し、付着する。
On the other hand, fine particles mainly composed of carbon C are generated in the combustion chamber 5, and therefore these fine particles are contained in the exhaust gas. These fine particles contained in the exhaust gas are generated when the exhaust gas flows in the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22.
Alternatively, the exhaust gas outflow passage 51
3B, it comes into contact with and adheres to the surface of the carrier layer, for example, the surface of the active oxygen releasing agent 61 as indicated by 62 in FIG.

【0034】このように微粒子62が活性酸素放出剤6
1の表面上に付着すると微粒子62と活性酸素放出剤6
1との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤61内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤61内の酸素が微
粒子62と活性酸素放出剤61との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤61内に形成
されている硝酸カリウムKNO3 がカリウムKと酸素O
とNOとに分解され、酸素Oが微粒子62と活性酸素放
出剤61との接触面に向かい、その一方でNOが活性酸
素放出剤61から外部に放出される。外部に放出された
NOは下流側の白金Pt上において酸化され、再び活性
酸素放出剤61内に吸収される。
As described above, the fine particles 62 serve as the active oxygen releasing agent 6
1 and the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 6
At the contact surface with No. 1, the oxygen concentration decreases. When the oxygen concentration decreases, a difference in concentration occurs between the active oxygen releasing agent 61 having a high oxygen concentration and the oxygen in the active oxygen releasing agent 61 is directed toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61. Try to move. As a result, potassium nitrate KNO 3 formed in the active oxygen releasing agent 61 becomes potassium K and oxygen O
And NO are decomposed, and oxygen O is directed to the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61, while NO is released from the active oxygen releasing agent 61 to the outside. The NO released to the outside is oxidized on platinum Pt on the downstream side, and is absorbed again in the active oxygen releasing agent 61.

【0035】またこのとき活性酸素放出剤61内に形成
されている硫酸カリウムK2 SO4もカリウムKと酸素
OとSO2 とに分解され、酸素Oが微粒子62と活性酸
素放出剤61との接触面に向かい、その一方でSO2
活性酸素放出剤61から外部に放出される。外部に放出
されたSO2 は下流側の白金Pt上において酸化され、
再び活性酸素放出剤61内に吸収される。ただし硫酸カ
リウムK2 SO4 は安定しているので硝酸カリウムKN
3 に比べて活性酸素を放出しづらい。
At this time, potassium sulfate K 2 SO 4 formed in the active oxygen releasing agent 61 is also decomposed into potassium K, oxygen O and SO 2, and oxygen O is formed between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61. Towards the contact surface, while SO 2 is released from the active oxygen releasing agent 61 to the outside. The SO 2 released to the outside is oxidized on platinum Pt on the downstream side,
It is again absorbed in the active oxygen releasing agent 61. However, since potassium sulfate K 2 SO 4 is stable, potassium nitrate KN
It is harder to release active oxygen than O 3 .

【0036】ところで微粒子62と活性酸素放出剤61
との接触面に向かう酸素Oは硝酸カリウムKNO3 や硫
酸カリウムK2 SO4 のような化合物から分解された酸
素である。化合物から分解された酸素Oは高いエネルギ
を有しており、極めて高い活性を有する。したがって微
粒子62と活性酸素放出剤61との接触面に向かう酸素
は活性酸素Oとなっている。これら活性酸素Oが微粒子
62に接触すると微粒子62はただちに輝炎を発するこ
となく酸化せしめられ、微粒子62は完全に消滅する。
したがって微粒子62はパティキュレートフィルタ22
上に堆積することがない。
The fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61
The oxygen O heading toward the contact surface is oxygen decomposed from compounds such as potassium nitrate KNO 3 and potassium sulfate K 2 SO 4 . Oxygen O decomposed from the compound has high energy and extremely high activity. Therefore, the oxygen that goes to the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61 is active oxygen O. When the active oxygen O comes into contact with the fine particles 62, the fine particles 62 are immediately oxidized without emitting a bright flame, and the fine particles 62 are completely eliminated.
Therefore, the fine particles 62 are
Does not accumulate on top.

【0037】従来のようにパティキュレートフィルタ2
2上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるとき
にはパティキュレートフィルタ22が赤熱し、火炎を伴
って燃焼する。このような火炎を伴う燃焼は高温でない
と持続せず、したがってこのような火炎を伴なう燃焼を
持続させるためにはパティキュレートフィルタ22の温
度を高温に維持しなければならない。
The conventional particulate filter 2
When the fine particles deposited in a stack on the combustor 2 are burned, the particulate filter 22 glows red and burns with a flame. Such combustion with a flame cannot be sustained unless it is at a high temperature, so that the temperature of the particulate filter 22 must be maintained at a high temperature in order to maintain the combustion with such a flame.

【0038】これに対して本発明では微粒子62は上述
したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、この
ときパティキュレートフィルタ22の表面が赤熱するこ
ともない。すなわち言い換えると本発明では従来に比べ
てかなり低い温度でもって微粒子62が酸化除去せしめ
られている。したがって本発明による輝炎を発しない微
粒子62の酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来
の燃焼による微粒子除去作用と全く異なっている。
On the other hand, in the present invention, the fine particles 62 are oxidized without emitting a bright flame as described above, and at this time, the surface of the particulate filter 22 does not glow. In other words, in other words, in the present invention, the fine particles 62 are oxidized and removed at a considerably lower temperature than in the prior art. Therefore, the action of removing fine particles 62 that do not emit bright flame by oxidation according to the present invention is completely different from the action of removing fine particles by conventional combustion involving a flame.

【0039】ところで白金Ptおよび活性酸素放出剤6
1はパティキュレートフィルタ22の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤61が
放出しうる活性酸素Oの量はパティキュレートフィルタ
22の温度が高くなるほど増大する。したがってパティ
キュレートフィルタ22上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
はパティキュレートフィルタ22の温度が高くなるほど
増大する。
By the way, platinum Pt and active oxygen releasing agent 6
1 is activated as the temperature of the particulate filter 22 increases, so that the amount of active oxygen O that the active oxygen releasing agent 61 can release per unit time increases as the temperature of the particulate filter 22 increases. Therefore, the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed on the particulate filter 22 without emitting luminous flame per unit time increases as the temperature of the particulate filter 22 increases.

【0040】図5の実線は単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Gを示し
ている。なお図5において横軸はパティキュレートフィ
ルタ22の温度TFを示している。単位時間当りに燃焼
室5から排出される微粒子の量を排出微粒子量Mと称す
るとこの排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子Gよりも
少ないとき、すなわち図5の領域Iにあるときには燃焼
室5から排出された全ての微粒子がパティキュレートフ
ィルタ22に接触するや否や短時間のうちにパティキュ
レートフィルタ22上において輝炎を発することなく酸
化除去せしめられる。
The solid line in FIG. 5 indicates the amount of fine particles G that can be oxidized and removed without emitting a bright flame per unit time. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the temperature TF of the particulate filter 22. When the amount of fine particles discharged from the combustion chamber 5 per unit time is referred to as a discharged fine particle amount M, when the discharged fine particle amount M is smaller than the oxidizable and removable fine particles G, that is, when the discharged fine particle amount M is in the region I in FIG. As soon as all the fine particles discharged from the filter contact the particulate filter 22, they are oxidized and removed on the particulate filter 22 in a short time without emitting a bright flame.

【0041】これに対し、排出微粒子量Mが酸化除去可
能微粒子量Gよりも多いとき、すなわち図5の領域IIに
あるときには全ての微粒子を酸化するには活性酸素量が
不足している。図4(A)〜(C)はこのような場合の
微粒子の酸化の様子を示している。すなわち全ての微粒
子を酸化するには活性酸素量が不足している場合には図
4(A)に示したように微粒子62が活性酸素放出剤6
1上に付着すると微粒子62の一部のみが酸化され、十
分に酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留す
る。次いで活性酸素量が不足している状態が継続すると
次から次へと酸化されなかった微粒子部分が担体層上に
残留し、その結果、図4(B)に示したように担体層の
表面が残留微粒子部分63により覆われるようになる。
On the other hand, when the amount M of discharged fine particles is larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, that is, in the region II in FIG. 5, the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles. FIGS. 4A to 4C show how the fine particles are oxidized in such a case. In other words, when the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles, the fine particles 62 are used as the active oxygen releasing agent 6 as shown in FIG.
When the fine particles 62 adhere to the surface of the carrier 1, only a part of the fine particles 62 is oxidized, and the finely oxidized fine particles remain on the carrier layer. Next, when the state of the shortage of the active oxygen amount continues, the fine particles which were not oxidized one after another remain on the carrier layer, and as a result, as shown in FIG. It becomes covered with the residual fine particle portion 63.

【0042】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分6
3は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分63はそのまま残留しやすくな
る。また担体層の表面が残留微粒子部分63によって覆
われると白金PtによるNO,SO2 の酸化作用および
活性酸素放出剤61による活性酸素の放出作用が抑制さ
れる。その結果、図4(C)に示されるように残留微粒
子部分63上に別の微粒子64が次から次へと堆積す
る。すなわち微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ptや活性酸素放出剤61から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Oによって酸化されることがなく、したがってこの微
粒子64上にさらに別の微粒子が次から次へと堆積す
る。すなわち微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積すると微粒子64はもは
や活性酸素Oにより酸化されることがなく、したがって
この微粒子64上にさらに別の微粒子が次から次へと堆
積する。すなわち排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子
量Gよりも多い状態が継続するとパティキュレートフィ
ルタ22上には微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気
ガス温を高温にするか、或いはパティキュレートフィル
タ22の温度を高温にしない限り、堆積した微粒子を着
火燃焼させることができなくなる。
This residual fine particle portion 6 covering the surface of the carrier layer
3 gradually changes to a carbon material that is hardly oxidized, and thus the residual fine particle portion 63 tends to remain as it is. When the surface of the carrier layer is covered with the residual fine particle portion 63, the oxidizing action of NO and SO 2 by platinum Pt and the releasing action of active oxygen by the active oxygen releasing agent 61 are suppressed. As a result, as shown in FIG. 4C, another fine particle 64 is deposited on the remaining fine particle portion 63 one after another. That is, the fine particles are deposited in a layered manner. When the fine particles are deposited in a layered manner in this manner, these fine particles are separated from the platinum Pt and the active oxygen releasing agent 61, so that even if the fine particles are easily oxidized, they are no longer oxidized by the active oxygen O. Therefore, further fine particles are deposited on the fine particles 64 one after another. That is, the fine particles are deposited in a layered manner. When the fine particles are deposited in a stacked manner in this manner, the fine particles 64 are no longer oxidized by the active oxygen O, and therefore, further fine particles are deposited on the fine particles 64 one after another. That is, when the state in which the amount M of discharged fine particles is larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation continues, the fine particles are deposited on the particulate filter 22 in a layered manner. Unless the temperature of 22 is raised, the deposited fine particles cannot be ignited and burned.

【0043】このように図5の領域Iでは微粒子はパテ
ィキュレートフィルタ22上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図5の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ22上に積層状に堆
積する。したがって微粒子がパティキュレートフィルタ
22上に積層状に堆積しないようにするためには排出微
粒子量Mを常時、酸化除去可能微粒子量Gよりも少なく
しておく必要がある。
As described above, in the region I of FIG. 5, the fine particles are oxidized within a short time without emitting a bright flame on the particulate filter 22, and in the region II of FIG. Deposit in a shape. Therefore, in order to prevent the fine particles from depositing on the particulate filter 22 in a layered manner, the amount M of discharged fine particles must always be smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation.

【0044】図5から判るように本発明の実施例で用い
られているパティキュレートフィルタ22ではパティキ
ュレートフィルタ22の温度TFがかなり低くても微粒
子を酸化させることが可能であり、したがって図1に示
した圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Mおよび
パティキュレートフィルタ22の温度TFを排出微粒子
量Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも常時、少なくなる
ように維持することが可能である。したがって本発明に
よる第1の実施例においては排出微粒子量Mおよびパテ
ィキュレートフィルタ22の温度TFを排出微粒子量M
が酸化除去可能微粒子量Gよりも常時、少なくなるよう
に維持するようにしている。
As can be seen from FIG. 5, the particulate filter 22 used in the embodiment of the present invention can oxidize the fine particles even if the temperature TF of the particulate filter 22 is considerably low. In the illustrated compression ignition type internal combustion engine, it is possible to maintain the amount M of discharged particulate and the temperature TF of the particulate filter 22 so that the amount M of discharged particulate is always smaller than the amount G of particulate that can be removed by oxidation. Therefore, in the first embodiment of the present invention, the amount M of discharged particulates and the temperature TF of the particulate filter 22
Is always kept smaller than the amount G of particles that can be removed by oxidation.

【0045】排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量G
よりも常時、少ないとパティキュレートフィルタ22上
に微粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど
上昇しない。したがって機関出力は低下しない。一方、
前述したように一旦、微粒子がパティキュレートフィル
タ22上において積層状に堆積するとたとえ排出微粒子
量Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも少なくなったとし
ても活性酸素Oにより微粒子を酸化させることは困難で
ある。しかしながら酸化されなかった微粒子部分が残留
し始めているときに、すなわち微粒子が一定限度以下し
か堆積していないときに排気微粒子量Mが酸化除去可能
微粒子量Gよりも少なくなるとこの残留微粒子部分は活
性酸素Oにより輝炎を発することなく酸化除去される。
したがって第2の実施例では排出微粒子量Mが酸化除去
可能微粒子量Gよりも通常少なくなり、かつ排出微粒子
量Mが一時的に酸化除去可能微粒子量Gより多くなった
としても図4(B)に示したように担体層の表面が残留
微粒子部分63により覆われないように、すなわち排出
微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gより少なくなった
ときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒子しかパ
ティキュレートフィルタ22上に積層しないように排出
微粒子量Mおよびパティキュレートフィルタ22の温度
TFを維持するようにしている。
The amount of discharged fine particles M is the amount of fine particles G that can be removed by oxidation.
When the amount is smaller than usual, particles hardly accumulate on the particulate filter 22, and thus the back pressure hardly increases. Therefore, the engine output does not decrease. on the other hand,
As described above, once the fine particles are deposited in layers on the particulate filter 22, it is difficult to oxidize the fine particles with active oxygen O even if the amount M of discharged fine particles becomes smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation. is there. However, when the non-oxidized fine particle portion is beginning to remain, that is, when the fine particles are deposited only below a certain limit, if the exhaust fine particle amount M becomes smaller than the oxidizable and removable fine particle amount G, the residual fine particle portion becomes active oxygen. O is oxidized and removed without emitting a bright flame.
Therefore, in the second embodiment, even if the amount M of discharged fine particles is usually smaller than the amount G of fine particles removable by oxidation, and the amount M of discharged fine particles temporarily exceeds the amount G of fine particles removable by oxidation, FIG. As shown in (1), the amount of fine particles of a certain amount or less that can be oxidized and removed when the amount M of discharged fine particles is smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation so that the surface of the carrier layer is not covered by the residual fine particle portion 63. Only the amount M of discharged particulates and the temperature TF of the particulate filter 22 are maintained so that only the particulate filter 22 is stacked on the particulate filter 22.

【0046】特に機関始動直後はパティキュレートフィ
ルタ22の温度TFは低く、したがってこのときには排
出微粒子量Mのほうが酸化除去可能微粒子量Gよりも多
くなる。したがって実際の運転を考えると第2の実施例
のほうが現実に合っていると考えられる。一方、第1の
実施例または第2の実施例を実行しうるように排出微粒
子量Mおよびパティキュレートフィルタ22の温度TF
を制御していたとしてもパティキュレートフィルタ22
上に微粒子が積層状に堆積する場合がある。このような
場合には排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的に
リッチにすることによりパティキュレートフィルタ22
上に堆積した微粒子を輝炎を発することなく酸化させる
ことができる。
In particular, immediately after the start of the engine, the temperature TF of the particulate filter 22 is low. Therefore, at this time, the amount M of discharged fine particles is larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation. Therefore, it is considered that the second embodiment is more suitable for actual driving. On the other hand, the amount M of discharged particulates and the temperature TF of the particulate filter 22 are set so that the first embodiment or the second embodiment can be executed.
Is controlled even if the particulate filter 22 is controlled.
Fine particles may be deposited on the upper surface in a stacked state. In such a case, the air-fuel ratio of part or all of the exhaust gas is temporarily made rich to thereby increase the particulate filter 22.
The fine particles deposited thereon can be oxidized without emitting a bright flame.

【0047】すなわち排気ガスの空燃比をリッチにして
排気ガス中の酸素濃度を低下させると活性酸素放出剤6
1から外部に活性酸素Oが一気に放出され、これら一気
に放出された活性酸素Oにより堆積している微粒子が輝
炎を発することなく酸化除去される。またリッチ化した
ことにより金属表面の被毒が回復するのでその後の酸化
活性が向上して微粒子の酸化を促進することになる。こ
の場合、パティキュレートフィルタ22上において微粒
子が積層状に堆積したときに排気ガスの空燃比をリッチ
にしてもよいし、微粒子が積層状に堆積しているか否か
に係わらず周期的に排気ガスの空燃比をリッチにしても
よい。
That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich to lower the oxygen concentration in the exhaust gas, the active oxygen releasing agent 6
Active oxygen O is released to the outside at a stretch, and the fine particles deposited by the active oxygen O released at a stretch are oxidized and removed without emitting a bright flame. Further, the poisoning of the metal surface is recovered by the enrichment, so that the subsequent oxidation activity is improved and the oxidation of the fine particles is promoted. In this case, the air-fuel ratio of the exhaust gas may be made rich when the particulates are deposited on the particulate filter 22 in a stacked manner, or the exhaust gas may be periodically exhausted regardless of whether the particulates are deposited in a stacked manner. May be rich.

【0048】排気ガスの空燃比をリッチにする方法とし
ては例えば機関負荷が比較的低いときにEGR率(EG
Rガス量/(吸入空気量+EGRガス量))が65パー
セント以上となるようにスロットル弁17の開度および
EGR制御弁25の開度を制御し、このとき燃焼室5内
における平均空燃比がリッチになるように噴射量を制御
する方法を用いることができる。
As a method of making the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, for example, when the engine load is relatively low, the EGR rate (EG
The opening degree of the throttle valve 17 and the opening degree of the EGR control valve 25 are controlled so that the R gas amount / (intake air amount + EGR gas amount) becomes 65% or more. At this time, the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is reduced. A method of controlling the injection amount so as to be rich can be used.

【0049】以上説明した内燃機関の運転制御ルーチン
の一例を図6に示した。図6を参照するとまず初めにス
テップ100において燃焼室5内の平均空燃比をリッチ
にすべきか否かが判別される。燃焼室5内の平均空燃比
をリッチにする必要がないときには排出微粒子量Mが酸
化除去可能微粒子量Gよりも少なくなるようにステップ
101においてスロットル弁17の開度が制御され、ス
テップ102においてEGR制御弁25の開度が制御さ
れ、ステップ103において燃料噴射量が制御される。
FIG. 6 shows an example of the operation control routine of the internal combustion engine described above. Referring to FIG. 6, first, at step 100, it is determined whether or not the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 should be made rich. When it is not necessary to make the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 rich, the opening of the throttle valve 17 is controlled in step 101 so that the amount M of discharged particulates becomes smaller than the amount G of particulates that can be removed by oxidation. The opening of the control valve 25 is controlled, and in step 103, the fuel injection amount is controlled.

【0050】一方、ステップ100において燃焼室5内
の平均空燃比をリッチにすべきであると判別されたとき
にはEGR率が65パーセント以上になるようにステッ
プ104においてスロットル弁17の開度が制御され、
ステップ105においてEGR制御弁25の開度が制御
され、燃焼室5内の平均空燃比がリッチとなるようにス
テップ106において燃料噴射量が制御される。
On the other hand, when it is determined in step 100 that the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 should be made rich, the opening of the throttle valve 17 is controlled in step 104 so that the EGR rate becomes 65% or more. ,
In step 105, the opening degree of the EGR control valve 25 is controlled, and in step 106, the fuel injection amount is controlled so that the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes rich.

【0051】ところで活性酸素放出剤61は白金Ptを
伴ってNOx 吸収剤として機能する。すなわち上述した
ように排気ガス中のNOが白金Ptの表面上でO2 -
たはO2-と反応してNO2 となり(2NO+O2 →2N
2 )、このNO2 の一部が白金Pt上で酸化されつつ
活性酸素放出剤61内に吸収され、カリウムKと結合し
ながら図3(A)に示したように硝酸イオンNO3 -
形で活性酸素放出剤61内に拡散する。斯くしてNOx
が活性酸素放出剤61内に吸収されるので活性酸素放出
剤61は白金Ptを伴ってNOx 吸収剤として機能する
と言える。以下、活性酸素放出剤61と白金Ptとを合
わせてNOx 吸収剤と称して説明する。
The active oxygen releasing agent 61 functions as a NO x absorbent together with platinum Pt. That is, as described above, NO in the exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2N).
O 2), this part of the NO 2 is absorbed in the active oxygen release agent 61 while being oxidized on the platinum Pt, FIG. 3 (nitric acid as shown in A) the ion NO 3 while bonding with the potassium K - of It diffuses into the active oxygen releasing agent 61 in the form. Thus NO x
There it can be said that the active oxygen release agent 61 is absorbed in the active oxygen release agent 61 functions as the NO x absorbent with platinum Pt. Hereinafter, the active oxygen releasing agent 61 and platinum Pt will be collectively referred to as a NO x absorbent.

【0052】NOx 吸収剤はその周囲の酸素濃度が低下
すると吸収しているNOx を放出し、例えば排気ガス中
の燃料成分、すなわち未燃炭化水素(未燃HC)や一酸
化炭素(CO)を還元剤としてNOx を浄化することが
できる。すなわち例えば排気ガスの一部または全体の空
燃比を一時的にリッチにすると排気ガス中の酸素濃度が
低下し、そして白金Ptの表面上におけるNO2 の生成
量が低下する。このためNOx 吸収剤内の硝酸イオンN
3 - がNO2 の形でNOx 吸収剤から放出される。こ
のときNOx 吸収剤から放出されたNO2 は排気ガス中
に含まれる多量の未燃HCやCOと反応して還元せしめ
られる。斯くしてNOx 吸収剤はNOxを浄化すること
ができる。
The NO x absorbent releases the absorbed NO x when the oxygen concentration in the surroundings decreases, and for example, the fuel component in the exhaust gas, that is, unburned hydrocarbon (unburned HC) or carbon monoxide (CO 2) ) Can be used as a reducing agent to purify NO x . That is, for example, when the air-fuel ratio of a part or the whole of the exhaust gas is temporarily made rich, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, and the amount of NO 2 generated on the surface of the platinum Pt decreases. Therefore, nitrate ions N in the NO x absorbent
O 3 - is released from the NO x absorbent in the form of NO 2 . At this time, the NO 2 released from the NO x absorbent is reduced by reacting with a large amount of unburned HC or CO contained in the exhaust gas. Thus, the NO x absorbent can purify NO x .

【0053】さて排気ガス中のNOx を完全に浄化する
ためにはNOx 吸収剤にNOx を吸収させた後に排気ガ
スの空燃比をリッチとすればよい。しかしながら排気ガ
スの空燃比をリッチとすると少なからず内燃機関の燃費
が悪化する。そこで内燃機関の燃費の悪化をできるだけ
抑えるためにはできるだけ多くのNOx をNOx 吸収剤
に吸収させた後に排気ガスの空燃比をリッチとするよう
にし、排気ガスをリッチとする回数を少なくすることが
望ましい。ところがNOx 吸収剤が吸収可能なNOx
には限界がある。
[0053] Now the air-fuel ratio of the exhaust gas after being absorbed NO x in the NO x absorbent in order to completely purify the NO x in the exhaust gas may be made rich. However, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, the fuel efficiency of the internal combustion engine deteriorates to a considerable extent. Therefore the air-fuel ratio of the exhaust gas as much of the NO x in order to reduce as much as possible the deterioration of fuel efficiency of the internal combustion engine after being absorbed in the NO x absorbent to be rich, to decrease the number of times that the exhaust gas rich It is desirable. However, there is a limit to the amount of NO x that can be absorbed by the NO x absorbent.

【0054】もちろんNOx 吸収剤内に吸収されている
NOx は微粒子62がNOx 吸収剤の表面、すなわち活
性酸素放出剤61の表面上に付着するとNOの形でNO
x 吸収剤から放出されるが、このNOは下流側の白金P
t上において酸化され、再びNOx 吸収剤に吸収されて
しまう。このため微粒子62の酸化除去作用が進行して
もNOx 吸収剤に吸収されているNOx 量はほとんど減
少しない。したがってNOx 吸収剤に吸収されているN
x 量がその限界値に達するとパティキュレートフィル
タ22の下流へNOx が流出してしまう。
[0054] Of course NO x NO x absorbed in the absorbent in the surface particles 62 of the NO x absorbent, i.e. in the form of when deposited on the surface of the active oxygen release agent 61 NO NO
x is released from the absorbent, but this NO is
It is oxidized on t and is absorbed again by the NO x absorbent. Amount of NO x removal action oxidation is absorbed in the NO x absorbent in progress for this reason the particulate 62 is hardly reduced. Therefore, the N absorbed in the NO x absorbent
When the O x amount reaches the limit value, NO x flows out downstream of the particulate filter 22.

【0055】また図7に示したようにNOx 吸収剤のN
x 浄化率Rはその温度Tに応じて変化する。すなわち
NOx 浄化率RはNOx 吸収剤の温度Tが或る温度Tp
になるとピークとなり、その温度Tpより低くなると小
さくなり、その温度Tpより高くなると大きくなる。し
たがってNOx 吸収剤の温度TがNOx 浄化率Rが比較
的高く維持される温度範囲外の温度になったときにもN
x 吸収剤はNOx を浄化しきれずにNOx がパティキ
ュレートフィルタ22の下流へ流出してしまう。
[0055] The N of the NO x absorbent as shown in FIG. 7
The O x purification rate R changes according to the temperature T. That the NO x purification rate R temperature T is a certain temperature Tp of the NO x absorbent
Becomes a peak, becomes lower when the temperature becomes lower than the temperature Tp, and becomes higher when the temperature becomes higher than the temperature Tp. Therefore, even when the temperature T of the NO x absorbent becomes a temperature outside the temperature range in which the NO x purification rate R is maintained relatively high, N
The O x absorbent cannot completely purify the NO x , and the NO x flows out downstream of the particulate filter 22.

【0056】このようにNOx がパティキュレートフィ
ルタ22の下流へ流出することを防止するために本発明
では燃焼室5から排出されるNOx 量(以下、排出NO
x 量)が減少するように内燃機関の運転を変化させると
排出微粒子量が増大することを利用する。すなわちNO
x センサ39aにより検出されたNOx 濃度、すなわち
NOx 量が予め定められた量を越えたときに排出微粒子
量Mを酸化除去可能微粒子量G以下の範囲に維持しつ
つ、好ましくは酸化微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量
Gに達するまで排出NOx 量を減少させる。すなわち排
出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gより少ない範囲
で排出NOx 量を減少させるように内燃機関の運転を変
更する。こうすればパティキュレートフィルタ22にお
いて微粒子を除去しつつNOx がパティキュレートフィ
ルタ22から下流へ流出することを防止することができ
る。
[0056] Thus the amount of NO x discharged from the combustion chamber 5 in the present invention in order to prevent the flowing out to downstream of the NO x particulate filter 22 (hereinafter, the exhaust NO
(x amount) is reduced by changing the operation of the internal combustion engine so as to increase the amount of exhaust particulates. That is, NO
x sensor concentration of NO x detected by 39a, i.e. while maintaining the scope of the amount M of discharged particulate particulate removable weight following G oxide when it exceeds the amount that the amount of NO x is a predetermined, preferably oxide particles weight M decreases the exhaust NO x amount to reach the particulate removable by oxidation amount G. That the amount M of discharged particulate changes the operation of the internal combustion engine to reduce the exhaust NO x amount with a smaller range than the particulate removable by oxidation amount G. In this way, it is possible to prevent NO x from flowing out of the particulate filter 22 to the downstream while removing particulates in the particulate filter 22.

【0057】このように排出NOx 量を減少させる具体
的な方法としては以下の二つがある。すなわち図8に示
したようにスロットル弁17の開度を小さくすると共に
EGR率を大きくすることで空燃比A/Fが小さくされ
ると排出微粒子量Mは増大するが排出NOx 量は減少す
る。そこで本発明では一つ目の方法として現在の酸化除
去可能微粒子量Gを算出し、この酸化除去可能微粒子量
Gを越えない範囲で排出微粒子量Mが増大するようにス
ロットル弁17の開度を小さくすると共にEGR率を大
きくし、排出NOx 量を少なくする。こうすればパティ
キュレートフィルタ22から下流へNOx が流出するこ
とを防止することができる。また排出微粒子量Mがパテ
ィキュレートフィルタ22で酸化除去可能な量G以下で
あるので微粒子は完全に酸化除去される。
[0057] As a specific method for reducing discharge amount of NO x in this way has the following two. I.e. the amount M of discharged particulate and the air-fuel ratio A / F is made smaller by increasing the EGR rate increases emissions amount of NO x as well as reduce the degree of opening of the throttle valve 17 as shown in FIG. 8 is reduced . Therefore, in the present invention, as the first method, the current amount of oxidizable and removable particles G is calculated, and the opening degree of the throttle valve 17 is adjusted so that the amount of discharged particles M increases within a range not exceeding the amount of oxidizable and removable particles G. by increasing the EGR rate as well as small, to reduce the discharge amount of NO x. It is possible to prevent the NO x flows out from the particulate filter 22 to the downstream This way. Further, since the amount M of the discharged fine particles is equal to or less than the amount G that can be oxidized and removed by the particulate filter 22, the fine particles are completely oxidized and removed.

【0058】また図9に示したように燃料噴射弁6から
燃焼室5に燃料を噴射するタイミングTが遅くなると排
出微粒子量Mは増大するが排出NOx 量は減少する。そ
こで本発明の二つ目の方法として現在の酸化除去可能微
粒子量Gを算出し、この酸化除去可能微粒子量Gを越え
ない範囲で排出微粒子量Mを増大するように燃料噴射タ
イミングTを遅くし、排出NOx 量を少なくする。こう
すればパティキュレート22から下流へNOx が流出す
ることを防止することができる。また排出微粒子量Mが
パティキュレートフィルタ22で酸化除去可能な量G以
下であるので微粒子は完全に酸化除去される。
[0058] Although the amount M of discharged particulate timing T for injecting fuel into the combustion chamber 5 from the fuel injection valve 6 becomes slow increase emissions amount of NO x as shown in FIG. 9 is decreased. Therefore, as a second method of the present invention, the current amount G of oxidizable and removable particles is calculated, and the fuel injection timing T is delayed so as to increase the amount M of discharged particles within a range not exceeding the amount G of oxidizable and removable particles. , to reduce the discharge amount of NO x. In this way, it is possible to prevent NO x from flowing out from the particulates 22 to the downstream. Further, since the amount M of the discharged fine particles is equal to or less than the amount G that can be oxidized and removed by the particulate filter 22, the fine particles are completely oxidized and removed.

【0059】なお上述したように排出NOx 量を低減す
るのに伴って排出微粒子量Mが増大することはパティキ
ュレートフィルタ22の温度が所望のNOx 浄化率を確
保するために必要な温度より低くなった場合にはNOx
浄化率を高めるという観点から有利である。なぜならば
排出微粒子量Mが増大するとパティキュレートフィルタ
22において酸化除去される微粒子量が増大し、パティ
キュレートフィルタ22の温度が上昇し、パティキュレ
ートフィルタ22の温度が所望のNOx 浄化率を確保す
るために必要な温度範囲内となるからである。
It should be noted that the amount M of discharged particulate with to reduce the emission amount of NO x as described above is increased than the temperature required for the temperature of the particulate filter 22 is to ensure the desired NO x purification rate NO x if low
This is advantageous from the viewpoint of increasing the purification rate. Because, when the amount M of discharged particulates increases, the amount of particulates oxidized and removed in the particulate filter 22 increases, the temperature of the particulate filter 22 rises, and the temperature of the particulate filter 22 secures a desired NO x purification rate. This is because the temperature falls within the necessary temperature range.

【0060】このようにパティキュレートフィルタ22
から下流へNOx が流出したときに排出微粒子量Mが酸
化除去可能微粒子量Gを越えない範囲で排出NOx 量を
少なくするという本発明の技術は広くは排気ガス中の微
粒子以外の成分を浄化するための触媒をパティキュレー
トフィルタ上に担持した排気ガス浄化装置において、触
媒において浄化すべき成分が許容限度以上にパティキュ
レートフィルタ下流に流出したときに適用できる。この
場合には排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gを越
えない範囲で燃焼室からの上記成分の排出量を少なくす
ればよい。これによれば触媒において浄化すべき成分が
パティキュレートフィルタから下流へ流出することを防
止することができる。
As described above, the particulate filter 22
The components other than the microparticles of technology widely in the exhaust gas of the present invention that the amount M of discharged particulate when the NO x downstream flows out to reduce the emission amount of NO x in a range that does not exceed the amount G of the particulate removable by oxidation from In an exhaust gas purifying apparatus in which a catalyst for purification is supported on a particulate filter, the present invention can be applied when a component to be purified in the catalyst flows out of the particulate filter downstream beyond an allowable limit. In this case, the emission amount of the above components from the combustion chamber may be reduced as long as the emission particle amount M does not exceed the oxidation removal removable particle amount G. According to this, it is possible to prevent components to be purified in the catalyst from flowing out of the particulate filter to the downstream.

【0061】なおNOx の流出防止に合わせて酸化除去
可能微粒子量Gを増大するためにパティキュレートフィ
ルタ22の温度を積極的に上昇させてもよい。パティキ
ュレートフィルタ22の温度を上昇させるには機関駆動
用の燃料を燃料噴射弁から噴射した後に少量の燃料を噴
射するか或いはパティキュレートフィルタ22上流に燃
料を噴射するための手段を設け、この手段から少量の燃
料を噴射すればよい。
Incidentally, the temperature of the particulate filter 22 may be positively increased in order to increase the amount G of the particulates that can be oxidized and removed in accordance with the prevention of NO x outflow. In order to increase the temperature of the particulate filter 22, means for injecting a small amount of fuel after injecting fuel for driving the engine from the fuel injection valve or for injecting fuel upstream of the particulate filter 22 is provided. Only a small amount of fuel should be injected.

【0062】以上説明したNOx 流出防止制御ルーチン
の一例を図10に示した。図10を参照するとまず初め
にステップ200においてNOx センサ39aにより検
出されるNOx 濃度、すなわちNOx 量が零より多い
(NOx 量>0)か否かが判別される。ステップ200
においてNOx 量>0であると判別されたときにはステ
ップ201に進んで現在の内燃機関の運転がパティキュ
レートフィルタ22により微粒子を完全に酸化除去する
ことができる図5の領域(連続酸化領域)I内にあるか
否かが判別される。ステップ201において現在の内燃
機関の運転が連続酸化領域I内にあると判別されたとき
にはステップ202に進んで酸化除去可能微粒子量Gを
算出する。この酸化除去可能微粒子量Gは例えば図5に
示したようにパティキュレートフィルタ22の温度から
算出される。次いでステップ203において排出NOx
量低減制御が実行される。すなわち上述したように排出
微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gを越えない範囲で
スロットル弁17の開度を小さくし且つEGR率を大き
くするか、或いは燃料噴射タイミングを遅くする。斯く
してパティキュレートフィルタ22の下流へNOx が流
出することが防止される。
FIG. 10 shows an example of the NO x outflow prevention control routine described above. Concentration of NO x detected by the NO x sensor 39a, first, at step 200 and referring to FIG. 10, namely the amount of NO x is whether greater than zero (the amount of NO x> 0) is determined. Step 200
When it is determined that the NO x amount is greater than 0 in step S201, the routine proceeds to step 201, where the current operation of the internal combustion engine is capable of completely oxidizing and removing fine particles by the particulate filter 22 (continuous oxidation region) I in FIG. Is determined. When it is determined in step 201 that the current operation of the internal combustion engine is within the continuous oxidation region I, the routine proceeds to step 202, where the amount G of particulates that can be removed by oxidation is calculated. The amount G of particulates that can be removed by oxidation is calculated from the temperature of the particulate filter 22, for example, as shown in FIG. Next, in step 203, the emission NO x
The amount reduction control is executed. That is, as described above, the opening degree of the throttle valve 17 is reduced and the EGR rate is increased or the fuel injection timing is delayed within a range where the amount M of discharged particulate does not exceed the amount G of particulate that can be removed by oxidation. Thus, NO x is prevented from flowing downstream of the particulate filter 22.

【0063】ところで燃料や潤滑油はカルシウムCaを
含んでおり、したがって排気ガス中にカルシウムCaが
含まれている。このカルシウムCaはSO3 が存在する
と硫酸カルシウムCaSO4 を生成する。この硫酸カル
シウムCaSO4 は固体であって高温になっても熱分解
しない。したがって硫酸カルシウムCaSO4 が生成さ
れるとこの硫酸カルシウムCaSO4 によってパティキ
ュレートフィルタ22の細孔が閉塞されてしまい、その
結果、排気ガスがパティキュレートフィルタ22内を流
れづらくなる。
Incidentally, the fuel and the lubricating oil contain calcium Ca, and therefore, the calcium Ca is contained in the exhaust gas. This calcium Ca produces calcium sulfate CaSO 4 when SO 3 is present. This calcium sulfate CaSO 4 is solid and does not thermally decompose even at high temperatures. Therefore, when the calcium sulfate CaSO 4 is generated, the pores of the particulate filter 22 are blocked by the calcium sulfate CaSO 4 , and as a result, it becomes difficult for the exhaust gas to flow through the particulate filter 22.

【0064】この場合、活性酸素放出剤61としてカル
シウムCaよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属また
はアルカリ土類金属、例えばカリウムKを用いると活性
酸素放出剤61内に拡散するSO3 はカリウムKと結合
して硫酸カリウムK2 SO4を形成し、カルシウムCa
はSO3 と結合することなくパティキュレートフィルタ
22の隔壁54を通過して排気ガス流出通路51内に流
出する。したがってパティキュレートフィルタ22の細
孔が目詰まりすることがなくなる。したがって前述した
ように活性酸素放出剤61としてはカルシウムCaより
もイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカリ土類
金属、すなわちカリウムK、リチウムLi、セシウムC
s、ルビジウムRb、バリウムBa、ストロンチウムS
rを用いることが好ましいことになる。
In this case, when an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, for example, potassium K is used as the active oxygen releasing agent 61, SO 3 diffused into the active oxygen releasing agent 61 binds to potassium K. To form potassium sulfate K 2 SO 4 and calcium Ca
Pass through the partition wall 54 of the particulate filter 22 without being combined with SO 3 and flow out into the exhaust gas outflow passage 51. Therefore, the pores of the particulate filter 22 are not clogged. Therefore, as described above, as the active oxygen releasing agent 61, an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium C
s, rubidium Rb, barium Ba, strontium S
It will be preferable to use r.

【0065】また本発明はパティキュレートフィルタ2
2の両側面上に形成された担体の層上に白金Ptのよう
な貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただしこの場合には酸化除去可能微粒子量Gを示す
実線は図5に示す実線に比べて若干、右側に移動する。
この場合には白金Ptの表面上に保持されるNO2 また
はSO3 から活性酸素が放出される。
The present invention also relates to a particulate filter 2.
The present invention can also be applied to a case where only a noble metal such as platinum Pt is supported on a carrier layer formed on both side surfaces of the substrate 2. However, in this case, the solid line indicating the amount of fine particles G that can be removed by oxidation moves slightly to the right side as compared with the solid line shown in FIG.
In this case, active oxygen is released from NO 2 or SO 3 held on the surface of platinum Pt.

【0066】[0066]

【発明の効果】排気ガス中の微粒子をパティキュレート
フィルタ上においてただちに酸化除去することができる
と共に排気ガス中の微粒子以外の成分を浄化することが
できる。
The particulates in the exhaust gas can be immediately oxidized and removed on the particulate filter, and components other than the particulates in the exhaust gas can be purified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.

【図2】パティキュレートフィルタを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a particulate filter.

【図3】微粒子の酸化作用を説明するための図である。FIG. 3 is a view for explaining an oxidizing action of fine particles.

【図4】微粒子の堆積作用を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a deposition action of fine particles.

【図5】酸化除去可能微粒子量Gとパティキュレートフ
ィルタの温度TFとの関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between the amount G of particulates that can be removed by oxidation and the temperature TF of the particulate filter.

【図6】内燃機関の運転を制御するためのフローチャー
トである。
FIG. 6 is a flowchart for controlling the operation of the internal combustion engine.

【図7】NOx 吸収剤の温度TとNOx 浄化率Rとの関
係を示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between the temperature T of the NO x absorbent and the NO x purification rate R;

【図8】空燃比A/Fとスロットル開度とEGR率と排
出微粒子量と排出NOx 量との関係を示した図である。
8 is a diagram showing the relationship between the air-fuel ratio A / F and the throttle opening and the EGR ratio and the discharge amount of particulates and the discharge amount of NO x.

【図9】燃料噴射タイミングTと排出微粒子量と排出N
x 量との関係を示した図である。
FIG. 9 shows the fuel injection timing T, the amount of discharged fine particles, and the discharge N.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship with an O x amount.

【図10】NOx の流出を防止するためのフローチャー
トである。
FIG. 10 is a flowchart for preventing outflow of NO x .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…燃焼室 6…燃料噴射弁 22…パティキュレートフィルタ 25…EGR制御弁 5: Combustion chamber 6: Fuel injection valve 22: Particulate filter 25: EGR control valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 23/58 ZAB F01N 3/08 B 4D058 35/04 301 A 4G066 F01N 3/08 3/10 A 4G069 3/24 E 3/10 R 3/24 S F02D 41/04 355 360A F02D 41/04 355 380A 360 385A 380 41/40 D 385 F 41/40 43/00 301E 301T 43/00 301 B01J 20/06 C B01D 53/36 102H // B01J 20/06 104B 104A B01J 23/56 301A (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田中 俊明 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 木村 光壱 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中谷 好一郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G084 AA01 BA05 BA09 BA13 BA15 BA20 DA10 FA07 FA10 FA27 FA28 FA38 3G090 AA03 BA01 EA06 EA07 3G091 AA10 AA11 AA18 AB09 AB13 CB03 CB07 DA01 DA02 DB10 EA15 EA33 FB10 GB02Y GB03Y GB04Y GB06W GB17X HA14 HA21 HA37 3G301 HA02 HA11 HA13 JA24 JA25 KA06 LA03 LB11 MA01 MA11 MA18 NE13 PA01Z PA11Z PB03Z PB05Z PD01Z PD12Z PD15Z PE03Z 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AC02 BA14X BA15X BA18X BA19Y BA30X BA31Y BA32Y BA33Y BA41X BB14 CC41 CD05 DA01 DA03 DA08 EA04 4D058 JA32 MA41 MA51 SA08 TA02 TA06 UA13 4G066 AA12B AA13B AA16B AA28D AA37B BA07 CA23 CA28 CA37 DA02 4G069 AA03 AA11 BB02A BB02B BB04A BB04B BC01A BC02B BC03B BC04B BC05B BC06B BC08A BC09B BC12B BC13B BC38A BC40B BC42B BC69A BC75B CA02 CA03 CA07 CA08 CA13 CA18 EA27 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B01J 23/58 ZAB F01N 3/08 B 4D058 35/04 301 A 4G066 F01N 3/08 3/10 A 4G069 3 / 24 E 3/10 R 3/24 S F02D 41/04 355 360A F02D 41/04 355 380A 360 385A 380 41/40 D 385 F 41/40 43/00 301E 301T 43/00 301 B01J 20/06 C B01D 53/36 102H // B01J 20/06 104B 104A B01J 23/56 301A (72) Inventor Kazuhiro Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Toshiaki Tanaka Toyota City Toyota City, Aichi Prefecture No. 1, Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Koichi Kimura Aichi 1 Toyota Town, Toyota City Toyota Motor Corporation (72) Inventor Koichiro Nakatani 1 Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G084 AA01 BA05 BA09 BA13 BA15 BA20 DA10 FA07 FA10 FA27 FA28 FA38 3G090 AA03 BA01 EA06 EA07 3G091 AA10 AA11 AA18 AB09 AB13 CB03 CB07 DA01 DA02 DB10 EA15 EA33 FB10 GB02Y GB03Y GB04Y GB06W GB17X HA14 HA21 HA37 3G301 HA02 HA11 HA13 JA24 JA25 KA01 MA03 PD03 MA03 Z03 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AC02 BA14X BA15X BA18X BA19Y BA30X BA31Y BA32Y BA33Y BA41X BB14 CC41 CD05 DA01 DA03 DA08 EA04 4D058 JA32 MA41 MA51 SA08 TA02 TA06 UA13 4G066 AA12B AA13B AA37B02A02A02B02 BC03B BC04B BC05B BC06B BC08A BC09B BC12B BC13B BC38A BC40B BC42B BC69A BC75B CA02 CA03 CA07 CA08 CA13 CA18 EA27

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
子を除去するためのパティキュレートフィルタとして、
単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパ
ティキュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュ
レートフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化
除去せしめられ、かつ上記排出微粒子量が一時的に上記
酸化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティキ
ュレートフィルタ上において微粒子が一定限度以下しか
堆積しないときには上記排出微粒子量が上記酸化除去可
能微粒子量よりも少なくなったときにパティキュレート
フィルタ上の微粒子が輝炎を発することなく酸化除去せ
しめられるパティキュレートフィルタを用い、上記酸化
除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温度に
依存しており、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微
粒子量よりも通常少なくなり、かつ上記排出微粒子量が
一時的に上記酸化除去可能微粒子量より多くなったとし
てもその後、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒
子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限度以
下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に堆積
しないように上記排出微粒子量およびパティキュレート
フィルタの温度を維持し、それによって排気ガス中の微
粒子をパティキュレートフィルタ上において輝炎を発す
ることなく酸化除去せしめ、排気ガス中の微粒子以外の
成分を浄化することができる触媒をパティキュレート上
に担持させ、該触媒により微粒子以外の成分を浄化する
ようにした排気ガス浄化方法において、パティキュレー
トフィルタの下流に流出する上記微粒子以外の成分の量
が予め定められた量を越えたときに上記排出微粒子量が
上記酸化除去可能微粒子量より少ない範囲で燃焼室から
排出される上記微粒子以外の成分の量を少なくするよう
にする排気ガス浄化方法。
1. A particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from a combustion chamber,
If the amount of particulates discharged from the combustion chamber per unit time is less than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a luminous flame per unit time on the particulate filter, the particulates in the exhaust gas will be particulate. When flowing into the filter, it is oxidized and removed without emitting luminous flame, and even if the amount of the discharged fine particles temporarily exceeds the amount of oxidizable and removable fine particles, the fine particles are deposited on the particulate filter only below a certain limit. When the amount of the discharged fine particles is smaller than the amount of the oxidizable and removable fine particles, the fine particles on the particulate filter are oxidized and removed without emitting a bright flame, and the amount of the oxidizable and removable fine particles is reduced. Depends on the temperature of the filter Even if the amount of the discharged fine particles is usually smaller than the amount of the oxidizable and removable fine particles, and even if the amount of the discharged fine particles temporarily becomes larger than the amount of the oxidizable and removable fine particles, the amount of the discharged fine particles is thereafter reduced to the amount of the oxidizable and removable fine particles. The amount of discharged particulates and the temperature of the particulate filter are maintained so that only a small amount of particulates that can be oxidized and removed below a certain limit will be deposited on the particulate filter, thereby reducing particulates in the exhaust gas. A catalyst capable of purifying components other than the fine particles in the exhaust gas was oxidized and removed without generating a bright flame on the curated filter, and a catalyst capable of purifying the components other than the fine particles in the exhaust gas was supported on the particulates. In the exhaust gas purification method, the fine particles flowing downstream of the particulate filter When the amount of the component other than the particles exceeds a predetermined amount, the amount of the component other than the fine particles discharged from the combustion chamber in a range where the amount of the discharged fine particles is smaller than the amount of the oxidizable and removable fine particles is reduced. Exhaust gas purification method.
【請求項2】 上記触媒が周囲に過剰酸素が存在すると
排気ガス中のNOxを取り込んでNOx を保持し且つ周
囲の酸素濃度が低下すると保持したNOx を放出するN
x 吸収剤を具備し、該NOx 吸収剤に還元剤を供給
し、周囲の酸素濃度を低下することによりNOx 吸収剤
からNOx を放出させ、該NOx を還元剤により浄化す
るようにした請求項1に記載の排気ガス浄化方法。
Wherein N in which the catalyst to release NO x held that the and the oxygen concentration of the ambient hold the NO x captures NO x in the exhaust gas with an excess of oxygen present around lowered
To include a O x absorbent, supplying the reducing agent to the the NO x absorbent to release the NO x from the NO x absorbent by reducing the oxygen concentration of the ambient, purifying by a reducing agent to the NO x The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein
【請求項3】 単位時間当たりに燃焼室から排出される
NOx 量は排出微粒子量が多いほど少なくなる請求項2
に記載の排気ガス浄化方法。
3. The amount of NO x discharged from the combustion chamber per unit time decreases as the amount of discharged particulates increases.
The exhaust gas purification method according to any one of the above.
【請求項4】 上記NOx 吸収剤が貴金属を具備する請
求項2に記載の排気ガス浄化方法。
4. The exhaust gas purifying method according to claim 2, wherein the NO x absorbent comprises a noble metal.
【請求項5】 上記NOx 吸収剤が周囲の酸素濃度が低
下すると酸素を活性酸素の形で放出し、パティキュレー
トフィルタ上のNOx 吸収剤上に微粒子が付着したとき
にNOx 吸収剤から活性酸素を放出させ、放出された活
性酸素によりNOx 吸収剤上に付着した微粒子を酸化さ
せるようにした請求項2に記載の排気ガス浄化方法。
5. A release oxygen when the the NO x absorbent is lowered oxygen concentration around in the form of active oxygen from the NO x absorbent when the fine particles are deposited on the NO x absorbent on the particulate filter to release active oxygen released exhaust gas purification method according to claim 2 which is adapted to oxidize the particulates deposited on the NO x absorbent by the active oxygen.
【請求項6】 上記NOx 吸収剤がアルカリ金属または
アルカリ土類金属または希土類または遷移金属からなる
請求項5に記載の排気ガス浄化方法。
6. The exhaust gas purifying method according to claim 5, wherein the NO x absorbent comprises an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth, or a transition metal.
【請求項7】 上記アルカリ金属およびアルカリ土類金
属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からなる
請求項6に記載の排気ガス浄化方法。
7. The exhaust gas purification method according to claim 6, wherein the alkali metal and the alkaline earth metal are made of a metal having a higher ionization tendency than calcium.
【請求項8】 排気ガスの一部または全体の空燃比を一
時的にリッチにすることによりNOx 吸収剤上に付着し
た微粒子を酸化させるようにした請求項5に記載の排気
ガス浄化方法。
8. An exhaust gas purifying method according to claim 5 which is adapted to oxidize the particulates deposited on the NO x absorbent by temporarily rich air-fuel ratio of a part of the exhaust gas or the whole.
【請求項9】 機関排気通路内に燃焼室から排出された
排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレート
フィルタを配置し、該パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられ、かつ上記排出微粒子量が一時的に
上記酸化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパテ
ィキュレートフィルタ上において微粒子が一定限度以下
しか堆積しないときには上記排出微粒子量が上記酸化除
去可能微粒子量よりも少なくなったときにパティキュレ
ートフィルタ上の微粒子が輝炎を発することなく酸化除
去せしめられるパティキュレートフィルタを用い、上記
酸化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温
度に依存しており、上記排出微粒子量が上記酸化除去可
能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ上記排出微粒子
量が一時的に上記酸化除去可能微粒子量より多くなった
としてもその後、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能
微粒子量より少なくなったときに酸化除去しうる一定限
度以下の量の微粒子しかパティキュレートフィルタ上に
堆積しないように上記排出微粒子量およびパティキュレ
ートフィルタの温度を維持するための制御手段を具備
し、それによって排気ガス中の微粒子をパティキュレー
トフィルタ上において輝炎を発することなく酸化除去せ
しめ、排気ガス中の微粒子以外の成分を浄化することが
できる触媒をパティキュレートフィルタ上に担持させ、
該触媒により微粒子以外の成分を浄化するようにした排
気ガス浄化装置において、パティキュレートフィルタの
下流に流出する上記微粒子以外の成分の量が予め定めら
れた量を越えたときに上記排出微粒子量が上記酸化除去
可能微粒子量より少ない範囲で燃焼室から排出される上
記微粒子以外の成分の量を少なくする排出NOx 量低減
手段を具備する排気ガス浄化装置。
9. A particulate filter for removing particulates in exhaust gas exhausted from a combustion chamber is disposed in an engine exhaust passage, and the particulate filter is used as an exhaust gas discharged from the combustion chamber per unit time. If the amount of fine particles is smaller than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a bright flame per unit time on the particulate filter, the fine particles in the exhaust gas oxidize without emitting a bright flame when they flow into the particulate filter. Even if the fine particles are removed and the amount of the discharged fine particles temporarily exceeds the amount of the fine particles that can be oxidized and removed, if the fine particles are deposited on the particulate filter only below a certain limit, the amount of the fine particles discharged is the amount of the fine particles that can be oxidized and removed. When less than the fine particles on the particulate filter Using a particulate filter that allows the particles to be oxidized and removed without emitting a bright flame, the amount of the oxidizable fine particles depends on the temperature of the particulate filter, and the amount of the discharged fine particles is usually smaller than the amount of the oxidizable fine particles. Less, and even if the amount of the discharged fine particles temporarily becomes larger than the amount of the oxidizable and removable fine particles, and thereafter, when the amount of the discharged fine particles becomes smaller than the amount of the oxidizable and removable fine particles, a certain limit or less that can be oxidized and removed. Control means for maintaining the amount of discharged particulates and the temperature of the particulate filter so that only a small amount of particulates accumulate on the particulate filter. Oxidizing and removing components other than fine particles in exhaust gas. The catalysts which can be supported on the particulate filter,
In the exhaust gas purifying apparatus configured to purify components other than the fine particles by the catalyst, when the amount of the components other than the fine particles flowing downstream of the particulate filter exceeds a predetermined amount, the amount of the discharged fine particles is reduced. An exhaust gas purifying apparatus comprising exhaust NO x amount reducing means for reducing the amount of components other than the fine particles discharged from the combustion chamber in a range smaller than the amount of the oxidizable and removable fine particles.
【請求項10】 上記触媒が周囲に過剰酸素が存在する
と排気ガス中のNO x を取り込んでNOx を保持し且つ
周囲の酸素濃度が低下すると保持したNOxを放出する
NOx 吸収剤を具備し、該NOx 吸収材に還元剤を供給
し、周囲の酸素濃度を低下することによりNOx 吸収剤
からNOx を放出させ、該NOx を還元剤により浄化す
る請求項9に記載の排気ガス浄化装置。
10. The catalyst has excess oxygen around it.
And NO in exhaust gas xNOxHold and
NO retained when ambient oxygen concentration decreasesxEmit
NOxAn absorbent, and the NOxSupply reducing agent to absorbent material
NOx by lowering the surrounding oxygen concentrationxAbsorbent
From NOxAnd the NOxPurifying with a reducing agent
The exhaust gas purification device according to claim 9.
【請求項11】 単位時間当たりに燃焼室から排出され
るNOx 量は排出微粒子量が多いほど少なくなる請求項
10に記載の排気ガス浄化装置。
11. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 10, wherein the amount of NO x discharged from the combustion chamber per unit time decreases as the amount of discharged particulates increases.
【請求項12】 上記パティキュレートフィルタが互い
に平行をなして延びる複数個の排気流通路を具備し、隣
接する排気流通路の一方は上流端が栓により閉塞される
と共に隣接する排気流通路の他方は下流端が栓により閉
塞され、該排気流通路の壁面および栓の壁面上に触媒を
担持させた請求項9に記載の排気ガス浄化装置。
12. The particulate filter includes a plurality of exhaust passages extending in parallel with each other, and one of the adjacent exhaust passages has an upstream end closed by a plug and the other of the adjacent exhaust passages. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 9, wherein the downstream end is closed by a plug, and a catalyst is supported on a wall surface of the exhaust passage and a wall surface of the plug.
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