JP2001317338A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JP2001317338A
JP2001317338A JP2000131653A JP2000131653A JP2001317338A JP 2001317338 A JP2001317338 A JP 2001317338A JP 2000131653 A JP2000131653 A JP 2000131653A JP 2000131653 A JP2000131653 A JP 2000131653A JP 2001317338 A JP2001317338 A JP 2001317338A
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孝充 浅沼
Koichiro Nakatani
好一郎 中谷
Koichi Kimura
光壱 木村
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    • F01N2570/16Oxygen

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine capable of effectively performing the reduction of NOX and the oxidation of particulates according to an operation state and not discharging a large quantity of an untreated fuel reducing agent after the reduction of NOX is finished. SOLUTION: This exhaust emission control device is provided with a filter 22 carrying an NOX absorbent absorbing NOX or releasing the absorbed NOX and an active oxygen releasing agent accelerating the oxidation of the particulates in the exhaust gas and capable of temporarily trapping the particulates in the exhaust gas, an exhaust switching means 71 capable of switching a first flow 76 feeding the exhaust gas from one side of the filter 22 and a second flow 77 feeding the exhaust gas from the other side of the filter 22 in turn and feeding the exhaust gas to a bypass passage 73 detouring the filter 22 during the switching, a reducing agent feeding means 80 feeding the reducing agent to an exhaust passage 76 on the upstream side of the filter, and a control means guiding only part of the exhaust gas to the filter 22 and feeding the flow of the other exhaust gas to the bypass passage 73 to control the feed of the reducing agent for the reducing atmosphere when the particulate oxidizing/removing quantity of the filter 22 is estimated to be decreased.

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、内燃機関の排気浄
化装置に係り、特に浄化装置のフィルタに排気上流側と
下流側とから交互に排気を切換通過できるようにした排
気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purifying apparatus capable of alternately switching exhaust gas from an upstream side and a downstream side of a filter of a purifying device.

【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煤等の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゜C程度
以上の高温にならないと着火せず、これに対してディー
ゼル機関の排気ガス温は通常、 600゜Cよりもかなり低
い。従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が低い温度で
着火できるように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 to remove fine particles such as soot contained in exhaust gas, and the fine particles in the exhaust gas are removed by the particulate filter. The particulate filter is collected once, and the particulate filter collected on the particulate filter is ignited and burned to regenerate the particulate filter. However, the fine particles trapped on the particulate filter do not ignite 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 the fine particles collected on the particulate filter with the exhaust gas heat,
In order to ignite the fine particles collected on the particulate filter by the heat of the exhaust gas, the fine particles must be ignited at a low temperature.

【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、従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。
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 particulates supporting a catalyst have been conventionally used in order to lower the ignition temperature of fine particles. Filters are known.

【0004】例えば、特公平 7−106290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゜Cから400゜C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。
For example, Japanese Patent Publication No. 7-106290 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. In this particulate filter, the fine particles are ignited at a relatively low temperature of approximately 350 ° C. to 400 ° C., and then continuously burned.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ディーゼル機関では負
荷が高くなれば排気ガス温が350゜Cから400゜Cに達
し、従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゜Cから400
゜C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。
In a diesel engine, if the load increases, the temperature of the exhaust gas reaches from 350 ° C. to 400 ° C. Therefore, the above particulate filter apparently reduces the exhaust gas when the engine load increases. It seems that the gas heat can ignite and burn the fine particles. However, in practice, the exhaust gas temperature is 350 ゜ C to 400400C.
Even when the temperature reaches ゜ C, the fine particles may not ignite, and even if the fine particles ignite, only a part of the fine particles is burned, and a problem that a large amount of fine particles remain unburned occurs.

【0006】即ち、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゜Cか
ら400゜C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。
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. At this time, when the temperature of the exhaust gas changes from 350 ° C. to 400 ° C., the fine particles on the particulate filter become small. It is ignited and then burned continuously.

【0007】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
触しず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。従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。
However, when the amount of fine particles contained in the exhaust gas increases, other fine particles deposited on the particulate filter accumulate on the particulate filter before the fine particles are completely burned, and as a result, the fine particles are deposited on the particulate filter. Fine particles are deposited in a layered manner. When the particulates are deposited on the particulate filter in this manner, some of the particulates that are likely to come into contact with oxygen are burned, but the remaining particulates that are hard to contact with oxygen do not burn, and thus a large amount of particulates Will remain unburned. Therefore, when the amount of fine particles contained in the exhaust gas increases, a large amount of fine particles continue to be deposited on the particulate filter.

【0008】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
着火燃焼しずらくなる。このように燃焼しずらくなるの
はおそらく堆積している間に微粒子中の炭素が燃焼しず
らいグラファ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゜Cから400゜C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゜C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゜C以上の
高温になることがなく、従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 accumulate on the particulate filter, the accumulated fine particles gradually become difficult to ignite and burn. It is considered that the reason why it becomes difficult to burn is 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 accumulate on the particulate filter, the deposited fine particles will 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. Becomes 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 continue to deposit on the particulate filter, it is difficult to ignite the fine particles deposited by the exhaust gas heat. Become.

【0009】また、堆積した微粒子が燃焼せしめられる
と燃えカスである灰分、即ちアッシュが凝縮して大きな
塊となり、これらアッシュの塊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
間題が生ずる。
Further, when the deposited fine particles are burned, the ash, ie, ash, which is a burning residue, is condensed into large lumps, and the ash clumps cause pores of the particulate filter to be clogged. The number of clogged pores gradually increases over time, and thus the pressure loss of the exhaust gas flow in the particulate filter increases. If the pressure loss of the exhaust gas flow is increased, the output of the engine is reduced, and this also poses the problem that the particulate filter must be replaced with a new one early.

【0010】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ような問題が生じるので、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慮し、多
量の微粒子が積層上に堆積する事態を招かないように処
置を講じる必要がある。
[0010] Once such a large amount of fine particles are deposited in a layered form, the above-described problem occurs. Therefore, 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 is increased. In consideration of the above, it is necessary to take measures to prevent a situation where a large amount of fine particles are deposited on the stack.

【0011】しかしながら、触媒付の排気浄化フィルタ
を排気管に設けるだけで、排気浄化を内燃機関の運転状
況にまかせた成り行きの連続燃焼処理とすると、上記の
ような問題は回避できない。
[0011] However, if the exhaust gas purification is performed according to the operating conditions of the internal combustion engine by merely providing the exhaust gas purification filter with a catalyst in the exhaust pipe, the above-described problem cannot be avoided.

【0012】そこで、できる限り微粒子の連続燃焼が可
能となるように、浄化装置のフィルタに排気上流側と下
流側とから交互に排気を切換通過できるようにすると、
フィルタの両側面に微粒子が堆積するため、微粒子の単
位面積あたりの堆積量を減らすことができる。また、排
気ガス流の切換により堆積する微粒子を撹乱して飛ばす
ことで微粒子の酸化を促進させることができる。この場
合、フィルタ基材にNOx 吸収剤を設けるならば、排気
ガス中に酸素が多い状況となったときに、排気ガス中の
NOx を吸収し、還元剤を供給することでこれを放出・
還元して浄化することもできる。
Therefore, if the exhaust gas is alternately switched from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas so that the particulates can be continuously burned as much as possible,
Since the fine particles are deposited on both side surfaces of the filter, the amount of the fine particles deposited per unit area can be reduced. In addition, the oxidation of the fine particles can be promoted by disturbing and flying the fine particles deposited by switching the exhaust gas flow. In this case, if the filter substrate is provided with a NOx absorbent, when there is a large amount of oxygen in the exhaust gas, the NOx in the exhaust gas is absorbed and the reducing agent is supplied to release the NOx.
It can also be purified by reduction.

【0013】このように、微粒子の除去とNOx の浄化
を同時に行うためにフィルタ基材にNOx 吸収剤を設け
た排気浄化フィルタでは、フィルタでの微粒子の酸化性
能を低下させる可能性があるとき(例えば車両の減速運
転時あるいは燃料噴射量が小の時)には、フィルタに設
定量以上の微粒子が堆積するのを防止するために、フィ
ルタを迂回させて排気ガスを流すシステムを採用するこ
とが考えられ、この時、フィルタ近傍にNOx 還元剤を
供給する還元剤供給装置を設置することが考えられる。
As described above, in the exhaust gas purification filter in which the NOx absorbent is provided on the filter substrate to simultaneously remove the particulates and purify the NOx, there is a possibility that the oxidizing performance of the particulates in the filter may be reduced. For example, during deceleration operation of the vehicle or when the fuel injection amount is small), it is possible to employ a system in which the exhaust gas is bypassed to bypass the filter in order to prevent the deposition of fine particles exceeding the set amount on the filter. At this time, it is conceivable to install a reducing agent supply device for supplying the NOx reducing agent near the filter.

【0014】また、減速運転時あるいは燃料噴射量が小
の時のみNOx 還元制御を行うものとすると、継続的な
高速走行時においてNOx 還元の必要が生じた時、NO
x 還元制御ができないといった問題が生じる。そこで、
運転状況に応じてNOx 還元制御ができるシステムが求
められる。
Further, if NOx reduction control is performed only during deceleration operation or when the fuel injection amount is small, when the need for NOx reduction arises during continuous high-speed running, NOx reduction is performed.
x There is a problem that reduction control cannot be performed. Therefore,
There is a need for a system that can perform NOx reduction control according to operating conditions.

【0015】更に、NOx 還元の際にNOx 還元剤とし
て燃料(炭化水素HC)を供給する装置とした場合、還
元剤の供給時には多量の燃料がフィルタに吸着する。そ
して、NOx の放出、還元終了後に直ちにフィルタに排
気ガスを流すと、酸化されていないHCが多量に外部に
放出されることになり好ましくない。
Further, in the case of a device for supplying fuel (hydrocarbon HC) as a NOx reducing agent at the time of NOx reduction, a large amount of fuel is adsorbed on the filter when the reducing agent is supplied. If exhaust gas is passed through the filter immediately after the end of the release and reduction of NOx, a large amount of unoxidized HC is released to the outside, which is not preferable.

【0016】本発明は、上述のような事情に鑑みてなさ
れたもので、NOx の還元と微粒子の酸化を運転状況に
応じてより効果的に行うことができ、NOx 還元終了後
において燃料等の還元剤が酸化されずに放出されること
を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供
することを課題とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can reduce NOx and oxidize fine particles more effectively in accordance with the operating conditions. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, which can prevent the reducing agent from being released without being oxidized.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関の排気浄化装置は、次の手段を採用
した。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means.

【0018】すなわち、本出願に係る発明は、流入する
排気ガスの空燃比がリーンのときはNOxを吸収し、流
入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNO
xを放出するNOx吸収剤と、排気ガス中の微粒子の酸
化を促進する活性酸素放出剤とが担持され、排気ガス中
の微粒子を一時期捕獲可能なフィルタと、前記フィルタ
の一方側から排気ガスを流す第1の流れと前記フィルタ
の他方側から排気ガスを流す第2の流れとを交互に切換
え可能であり、切換え途中では排気ガスが前記フィルタ
を迂回するバイパス通路に流す排気切換手段と、この排
気切換手段により排気の流れを交互に切り換えられる排
気通路の分岐点と前記フィルタ上流の排気通路との間に
設けられた還元剤供給手段と、前記フィルタの微粒子酸
化除去量が小さくなると予想されるときは、前記排気ガ
スの一部のみを、前記還元剤を供給する側の排気通路を
介して前記フィルタへ導き、その他の排気ガスを前記バ
イパス通路に流すように前記排気切換手段を制御すると
共に、前記フィルタを還元雰囲気にすべく前記還元剤を
供給するように前記還元剤供給手段を制御する制御手段
と、を備えたことを特徴とする。
That is, the invention according to the present application absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and absorbs NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases.
a NOx absorbent that releases x and an active oxygen releasing agent that promotes oxidation of fine particles in the exhaust gas, and a filter capable of temporarily capturing the fine particles in the exhaust gas; Exhaust switching means for alternately switching between a first flow to flow and a second flow to flow exhaust gas from the other side of the filter, and in the middle of the switching, exhaust gas flowing to a bypass passage bypassing the filter; It is expected that the reducing agent supply means provided between the branch point of the exhaust passage in which the flow of the exhaust gas is alternately switched by the exhaust switching means and the exhaust passage upstream of the filter, and the particulate matter oxidized removal amount of the filter will be reduced. At this time, only a part of the exhaust gas is led to the filter via an exhaust passage on the side supplying the reducing agent, and the other exhaust gas is caused to flow to the bypass passage. Control means for controlling the exhaust gas switching means and controlling the reducing agent supply means so as to supply the reducing agent so as to bring the filter into a reducing atmosphere.

【0019】排気切換手段は、前記フィルタにおける排
気ガスの流れ方向を正逆方向に切り替え可能な排気切換
弁で構成することができる。なお、フィルタの還元雰囲
気とは、排気切換弁に中間位置より若干傾きを与えて排
気ガスをバイパス通路に流す状態とし、排気切換弁の傾
きにより排気浄化装置内にわすかな排気ガスの流れを生
じさせる。すると、スペース・ベロシティ(単位時間に
フィルタの体積の何倍のガスが流れるかを示す指標、以
下SVという)が低下した状態となり、この低SV状態
で還元剤をフィルタに供給すれば、わずかな還元剤量で
NOxを放出できる。
The exhaust switching means may be constituted by an exhaust switching valve capable of switching the flow direction of the exhaust gas in the filter between forward and reverse directions. The reducing atmosphere of the filter is a state in which the exhaust switching valve is slightly inclined from the intermediate position so that the exhaust gas flows into the bypass passage, and the inclination of the exhaust switching valve causes a slight flow of the exhaust gas in the exhaust gas purification device. Let it. Then, the space velocity (an index indicating how many times the volume of the gas flows in the unit time, hereinafter referred to as SV) decreases, and if the reducing agent is supplied to the filter in this low SV state, a slight amount is obtained. NOx can be released with the amount of reducing agent.

【0020】このように、低SV状態を狙って還元剤供
給処理をするので、効果的にフィルタに吸収されたNO
xを放出させることができる。
As described above, since the reducing agent supply process is performed with the aim of a low SV state, the NO absorbed by the filter is effectively absorbed.
x can be released.

【0021】また、本出願に係る発明は、前記フィルタ
の微粒子酸化除去量が小さくなると予想される場合は、
車両の減速時、あるいは燃料噴射量が小(燃料カットを
含む)の 場合であるように構成してもよい。
Further, the invention according to the present application is characterized in that, when it is expected that the removal amount of fine particles by the filter is reduced,
It may be configured such that the vehicle is decelerated or the fuel injection amount is small (including the fuel cut).

【0022】更に、本出願に係る発明の制御手段は、前
記車両の減速時、あるいは燃料噴射量が設定値以下の状
態が所定時間以上にわたり生じないときには、強制的に
前記排気ガスの一部のみを前記フィルタに導き、その他
の排気ガスを前記バイパス通路に流すように前記排気切
換手段を制御すると共に、前記フィルタの還元雰囲気に
すべく前記還元剤を供給するように前記還元剤供給手段
を制御するように構成してもよい。
Further, the control means of the present invention according to the present invention, when the vehicle is decelerated, or when the state in which the fuel injection amount is equal to or less than the set value does not occur for a predetermined time or more, forcibly controls only a part of the exhaust gas. To the filter, controls the exhaust switching means to flow other exhaust gas to the bypass passage, and controls the reducing agent supply means to supply the reducing agent so as to bring the reducing atmosphere of the filter. May be configured.

【0023】この構成によれば、高速走行時のように長
時間排気ガスの流量をバイパス通路に流すことがない場
合であっても、強制的にNOx放出処理を実行すること
ができる。なお、このようなNOx放出処理を実行する
タイミングは、例えば吸収されているNOxが許容値を
超えた場合に強制的に実行されるようにする。
According to this configuration, even when the flow rate of the exhaust gas does not flow through the bypass for a long time as in the case of high-speed running, the NOx releasing process can be forcibly executed. The timing for executing such NOx release processing is, for example, forcibly executed when the absorbed NOx exceeds an allowable value.

【0024】NOx許容値の判定方法としては、例え
ば、内燃機関の運転履歴(希薄燃焼運転の実行時間とス
トイキ運転時間との偏差)に基づいてNOx吸収剤に吸
蔵されているNOx量を推定し、その推定値とNOx吸
収剤が吸蔵することができる最大のNOx量とを比較す
ることにより判定する方法、あるいはフィルタに流入す
る排気の空燃比が所定の空燃比であるときのNOxセン
サの出力信号値に基づいて判定する方法等を例示するこ
とができる。
As a method of determining the NOx allowable value, for example, the amount of NOx stored in the NOx absorbent is estimated based on the operation history of the internal combustion engine (the deviation between the execution time of the lean burn operation and the stoichiometric operation time). A method of making a determination by comparing the estimated value with the maximum amount of NOx that can be stored by the NOx absorbent, or the output of the NOx sensor when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter is a predetermined air-fuel ratio A method of determining based on a signal value can be exemplified.

【0025】更に、本出願に係る発明の制御手段は、前
記還元剤の供給終了後所定時間にわたり、前記排気ガス
の一部のみを前記フィルタに導き、その他の排気ガスを
前記バイパス通路に流すように前記排気切換手段を維持
させる制御を実行するように構成する。
Further, the control means of the present invention according to the present invention is arranged such that only a part of the exhaust gas is guided to the filter and the other exhaust gas flows to the bypass passage for a predetermined time after the supply of the reducing agent is completed. The control is executed to maintain the exhaust gas switching means.

【0026】供給される還元剤には反応性の低い燃料成
分を含むことが多いので、還元剤供給終了後はフィルタ
に多くのHCが残存している。この状態で、還元剤供給
終了後、直ちに排気切換手段を作動させて排気ガスの流
れを切り換えると、HCが外部に放出される危険があ
る。そこで、HCの放出を抑制するため、還元剤供給終
了後も所定期間にわたり排気切換手段を還元剤の供給時
の位置に保持し、酸素を含んだリーンの排気ガスをフィ
ルタに取り込んでHCの酸化を促進させるようにする。
但し、急加速等が入って、微粒子を多量に含む排気ガス
が発生する場合は、微粒子放出を阻止するために排気切
換手段の保持状態を解除し、排気ガスをフィルタに流入
させて微粒子を捕獲するようにしてもよい。
Since the supplied reducing agent often contains a fuel component having low reactivity, a large amount of HC remains in the filter after the supply of the reducing agent is completed. In this state, if the flow of the exhaust gas is switched by operating the exhaust switching means immediately after the end of the supply of the reducing agent, there is a risk that HC is released to the outside. Therefore, in order to suppress the release of HC, the exhaust gas switching means is maintained at the position at the time of the supply of the reducing agent for a predetermined period after the supply of the reducing agent, and the lean exhaust gas containing oxygen is taken into the filter to oxidize the HC. To promote.
However, if sudden acceleration occurs and exhaust gas containing a large amount of fine particles is generated, the holding state of the exhaust switching means is released to prevent the discharge of fine particles, and the fine particles are captured by flowing the exhaust gas into the filter. You may make it.

【0027】また、本出願に係る発明は、流入する排気
ガスの空燃比がリーンのときはNOxを吸収し、流入す
る排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを
放出するNOx吸収剤と、排気ガス中の微粒子の酸化を
促進する活性酸素放出剤とが担持され、排気ガス中の微
粒子を一時期捕獲可能な複数のフィルタと、前記フィル
タの一方側から排気ガスを流す第1の流れと前記フィル
タの他方側から排気ガスを流す第2の流れとを交互に切
換え可能であり、切換え途中では排気ガスが前記フィル
タを迂回するバイパス通路に流す排気切換手段と、前記
複数のフィルタ間に還元剤を供給する還元剤供給手段
と、前記フィルタの微粒子酸化除去量が小さくなると予
想されるときは、前記排気ガスを前記バイパス通路に流
すように前記排気切換手段を制御すると共に、前記フィ
ルタを還元雰囲気にすべく前記還元剤を供給するように
前記還元剤供給手段を制御する制御手段と、を備えたこ
とを特徴とする。
Further, the invention according to the present application relates to a NOx absorbent that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. A plurality of filters that carry an active oxygen releasing agent that promotes oxidation of the fine particles in the exhaust gas, and are capable of capturing the fine particles in the exhaust gas for a period of time; and a first flow that flows the exhaust gas from one side of the filter. A second flow in which exhaust gas flows from the other side of the filter can be alternately switched, and in the middle of the switching, an exhaust switching means in which exhaust gas flows to a bypass passage bypassing the filter, and a reduction between the plurality of filters. A reducing agent supply means for supplying an agent, and the exhaust gas switching means for flowing the exhaust gas to the bypass passage when it is expected that the amount of particulates removed by the filter will be reduced. Controls the stage, characterized by comprising a control means for controlling the reducing agent supply means to supply the reducing agent so as to the filter reducing atmosphere.

【0028】排気浄化装置に、例えばフィルタを直列で
2個装着し、還元剤の供給を2個のフィルタの間に設け
た還元剤供給装置により行うと、フィルタ間に還元雰囲
気が形成され、これがフィルタに及んでいく。従って、
フィルタを還元雰囲気にするため、一部の排気ガスをフ
ィルタに流入させるように排気切換弁を傾ける必要はな
く、排気切換弁を完全に中立位置に制御すればよので排
気切換弁の制御が容易となる。
When two filters, for example, are mounted in series on the exhaust gas purification device and the supply of the reducing agent is performed by a reducing agent supply device provided between the two filters, a reducing atmosphere is formed between the filters. To the filter. Therefore,
Since the filter is in a reducing atmosphere, it is not necessary to tilt the exhaust switching valve so that some exhaust gas flows into the filter, and the exhaust switching valve can be completely controlled to the neutral position, so that the exhaust switching valve can be easily controlled. Becomes

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施の形態を図1から図10の図面を参照
して説明する。 <装置構成の概要>図1は本発明を車両用の圧縮着火式
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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to FIGS. <Outline of Apparatus Configuration> FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine for a vehicle. The present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine.

【0030】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。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、更に吸気ダクト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に示される実施例では機関冷却水が冷却装置1
8内に導びかれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却さ
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
を有する排気浄化装置に連結される。
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 electric control type fuel injection valve, 7 is an intake valve,
Reference numeral 8 denotes 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 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.
8 and the intake air is cooled by the engine cooling water. 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 has a casing 23 having a built-in particulate filter 22.
Is connected to an exhaust gas purification device having

【0031】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と称す)通路24を介
してお互いに連結され、EGR通路24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に示される実
施例では機関冷却水が冷却装置26内に導びかれ、機関
冷却水によって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 via an exhaust gas recirculation (hereinafter, referred to as EGR) passage 24, and an electrically controlled EGR control valve 25 is disposed in the EGR passage 24. Also, the EGR passage 24
A cooling device 26 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 24 is disposed around the cooling device 26. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 26, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water. 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. 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.

【0032】電子制御ユニット30はデジタルコンピュ
ーターからなり、双方向性バス31によって互いに接続
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
付けられ、この温度センサ39の出力信号は対応するA
D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の踏込み量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変換器37を
介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート3
5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、燃料ポンプ28、および後述
するアクチュエータ72に接続される。
The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 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. Also,
A temperature sensor 39 for detecting the temperature of the particulate filter 22 is attached to the particulate filter 22, and the output signal of the temperature sensor 39 is a signal corresponding to A
The data is input to the input port 35 via the D converter 37. The accelerator pedal 40 has a depression amount L of the accelerator pedal 40.
Is connected, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding converter 37. Input port 3
5 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, the fuel pump 28, and an actuator 72 described later via a corresponding drive circuit 38.

【0033】図2(A)は要求トルクTQと、アクセル
ペダル40の踏み込み量Lと、機関回転数Nとの関係を
示している。なお、図2(A)において各曲線は等トル
ク曲線を表しており、TQ=0で示される曲線はトルク
が零であることを示しており、残りの曲線はTQ=a,
TQ=b,TQ=c,TQ=dの順に次第に要求トルク
が高くなる。図2(A)に示される要求トルクTQは図
2(B)に示されるようにアクセルペダル40の踏込み
量Lと機関回転数Nの関数としてマップの形で予めRO
M32内に記憶されている。本発明による実施例では図
2(B)に示すマップからアクセルペダル40の踏込み
量Lおよび機関回転数Nに応じた要求トルクTQがまず
初めに算出され、この要求トルクTQに基づいて燃料噴
射量等が算出される。
FIG. 2A shows the relationship between the required torque TQ, the depression amount L of the accelerator pedal 40, and the engine speed N. In FIG. 2A, each curve represents an equal torque curve, a curve indicated by TQ = 0 indicates that the torque is zero, and the remaining curves have TQ = a,
The required torque gradually increases in the order of TQ = b, TQ = c, and TQ = d. As shown in FIG. 2B, the required torque TQ shown in FIG. 2A is determined in advance in the form of a RO as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N.
It is stored in M32. In the embodiment according to the present invention, the required torque TQ corresponding to the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N is first calculated from the map shown in FIG. 2B, and the fuel injection amount is calculated based on the required torque TQ. Are calculated.

【0034】<排気浄化装置の構造>排気浄化装置は、
図1、図3、図4に示したように、排気タービン21の
出口に排気管70が接続されている。この排気管70か
ら分岐して、パティキュレートフィルタ22を内蔵した
ケーシング23における該フィルタ22の一方の面と他
方の面とにそれぞれ接続する第1の排気通路76と第2
の排気通路77とが設けられている。さらに、第1の排
気通路76と第2の排気通路77の分岐点からパティキ
ュレートフィルタ22を通過せずにそのまま排気ガスを
排出するバイパス通路73とが設けられている。
<Structure of Exhaust Purification Device>
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, an exhaust pipe 70 is connected to an outlet of the exhaust turbine 21. A first exhaust passage 76 branched from the exhaust pipe 70 and connected to one surface and the other surface of the filter 22 in the casing 23 in which the particulate filter 22 is incorporated, respectively.
Exhaust passage 77 is provided. Further, a bypass passage 73 is provided from the branch point of the first exhaust passage 76 and the second exhaust passage 77 to discharge the exhaust gas without passing through the particulate filter 22.

【0035】そして、第1の排気通路76と第2の排気
通路77の分岐点には、排気切換弁71が設けられてい
る。排気切換弁71は、アクチュエータ72によって駆
動され、第1の排気通路76を選択してフィルタ22の
一方側から排気ガスを流す第1の流れ(順流)と、第2
の排気通路77を選択してフィルタ22の他方側から排
気ガスを流す第2の流れ(逆流)とを、交互に切換え
る。さらに、前記第1の排気通路76には、フィルタ2
2に流入する排気ガス中に、燃料を噴射する還元剤供給
手段としての燃料添加ノズル80が設けられている。こ
の燃料添加ノズル80は、電子制御ユニット30のCP
U34上に実現される制御手段75により制御されるよ
うになっている。
An exhaust switching valve 71 is provided at a branch point between the first exhaust passage 76 and the second exhaust passage 77. The exhaust switching valve 71 is driven by an actuator 72 to select a first exhaust passage 76 to flow exhaust gas from one side of the filter 22 (a forward flow) and a second flow (a forward flow).
And the second flow (backflow) in which the exhaust gas flows from the other side of the filter 22 by selecting the exhaust passage 77 of the filter 22. Further, a filter 2 is provided in the first exhaust passage 76.
A fuel addition nozzle 80 is provided as a reducing agent supply unit for injecting fuel into the exhaust gas flowing into the exhaust gas 2. The fuel addition nozzle 80 is connected to the CP of the electronic control unit 30.
It is controlled by control means 75 implemented on U34.

【0036】ここで、フィルタ22を収容するケーシン
グ23は、バイパス通路73を形成する排気管70の真
上に位置するよう配置され、そのケーシング23の両側
に排気管70から分岐した第1の排気通路76と第2の
排気通路77が接続される形となっている。そして、ケ
ーシング23内のフィルタ22は、排気ガスの通過方向
を長さ方向とした場合、長さ方向に直交する幅方向の長
さが、長さ方向の長さより長くなっている。このような
構成とすることで、フィルタ22を内包するケーシング
23からなる排気浄化装置の車両への搭載スペースを省
スペース化することができる。
Here, the casing 23 for accommodating the filter 22 is disposed immediately above the exhaust pipe 70 forming the bypass passage 73, and the first exhaust gas branched from the exhaust pipe 70 is provided on both sides of the casing 23. The passage 76 and the second exhaust passage 77 are connected. The filter 22 in the casing 23 has a length in the width direction orthogonal to the length direction longer than the length in the length direction when the passage direction of the exhaust gas is the length direction. With such a configuration, the space for mounting the exhaust gas purification device including the casing 23 containing the filter 22 in the vehicle can be reduced.

【0037】アクチュエータ72は、電子制御ユニット
30のCPU34上に実現される制御手段75によって
駆動制御されるもので、出力ポート36からの制御信号
により駆動される。また、アクチュエータ72は、内燃
機関の駆動に伴って形成される負圧により駆動されるも
ので、負圧が加えられないときに第1の排気通路76を
選択する位置(順流位置)に弁体を制御し、第1の負圧
が加えられたとき弁体を中立位置に制御し、第1の負圧
よりも強い第2の負圧が加えられたとき第2の排気通路
77を選択する位置(逆流位置)に弁体を制御する。さ
らに負圧の制御により、弁体を図3の二点鎖線で示すよ
うな傾斜した状態(中間傾斜位置)に保持することもで
き、これにより排気ガスの一部をバイパス通路73にバ
イパスするとともに、他の一部をフィルタ22に流すこ
とができる。すなわち、制御手段75により制御される
アクチュエータ72によって駆動される排気切換弁71
は、本発明でいう排気切換手段である。
The actuator 72 is driven and controlled by control means 75 implemented on the CPU 34 of the electronic control unit 30 and is driven by a control signal from the output port 36. Further, the actuator 72 is driven by a negative pressure formed as the internal combustion engine is driven. When the negative pressure is not applied, the actuator 72 is moved to a position (forward flow position) for selecting the first exhaust passage 76. To control the valve body to the neutral position when the first negative pressure is applied, and to select the second exhaust passage 77 when the second negative pressure stronger than the first negative pressure is applied. The valve body is controlled to the position (backflow position). Further, by controlling the negative pressure, the valve element can be maintained in an inclined state (intermediate inclined position) as shown by a two-dot chain line in FIG. 3, whereby a part of the exhaust gas is bypassed to the bypass passage 73 and , And another part can flow through the filter 22. That is, the exhaust gas switching valve 71 driven by the actuator 72 controlled by the control means 75
Is an exhaust gas switching means in the present invention.

【0038】前記弁体が図3の破線で示す順流位置にあ
るとき、排気切換弁71は、排気管70を第1の排気通
路76に接続するとともに、第2の排気通路77をバイ
パス通路73に接続するので、排気ガスは、排気管70
→第1の排気通路76→フィルタ22→第2の排気通路
77→バイパス通路73の順に流れて、大気に放出され
る。
When the valve body is in the forward flow position shown by the broken line in FIG. 3, the exhaust switching valve 71 connects the exhaust pipe 70 to the first exhaust passage 76 and connects the second exhaust passage 77 to the bypass passage 73. To the exhaust pipe 70
The first exhaust passage 76, the filter 22, the second exhaust passage 77, and the bypass passage 73 flow in this order, and are discharged to the atmosphere.

【0039】弁体が、図3の実線で示す逆流位置にある
とき、排気切換弁71は、排気管70を第2の排気通路
77に接続するとともに、第1の排気通路76をバイパ
ス通路73に接続するので、排気ガスは、排気管70→
第2の排気通路77→フィルタ22→第1の排気通路7
6→バイパス通路73の順に流れて、大気に放出され
る。
When the valve body is at the reverse flow position shown by the solid line in FIG. 3, the exhaust switching valve 71 connects the exhaust pipe 70 to the second exhaust passage 77 and connects the first exhaust passage 76 to the bypass passage 73. To the exhaust pipe 70 →
Second exhaust passage 77 → filter 22 → first exhaust passage 7
6 → flows in the order of the bypass passage 73 and is released to the atmosphere.

【0040】弁体が、図3の一点鎖線で示すように、排
気管70の軸線に平行となった中立位置にあるとき、排
気切換弁71は、排気管70を直接バイパス通路73に
接続するので、排気ガスは、排気管70からフィルタ2
2を通過しないでバイパス通路73に流れて、大気に放
出される。
When the valve element is at a neutral position parallel to the axis of the exhaust pipe 70 as shown by the dashed line in FIG. 3, the exhaust switching valve 71 connects the exhaust pipe 70 directly to the bypass passage 73. Therefore, the exhaust gas is supplied from the exhaust pipe 70 to the filter 2.
2 and flows into the bypass passage 73 and is released to the atmosphere.

【0041】弁体が、図3の二点鎖線で示すように、排
気管70の軸線に平行となった中間傾斜位置にあると
き、排気切換弁71は、排気管70をバイパス通路73
に接続するので、その限りにおいて、排気ガスの一部
は、排気管70からフィルタ22を通過しないでバイパ
ス通路73に流れて、大気に放出される。一方、弁体の
傾斜により排気ガスの他の一部は第1の排気通路76を
通ってフィルタ22を順流方向から通過し、バイパス通
路73へと導入される。
When the valve body is at an intermediate inclined position parallel to the axis of the exhaust pipe 70, as shown by the two-dot chain line in FIG.
Therefore, a portion of the exhaust gas flows from the exhaust pipe 70 to the bypass passage 73 without passing through the filter 22 and is discharged to the atmosphere. On the other hand, due to the inclination of the valve body, another part of the exhaust gas passes through the first exhaust passage 76, passes through the filter 22 from the forward flow direction, and is introduced into the bypass passage 73.

【0042】この状態では、第1の排気通路76を流れ
る排気ガスの量が減り、SV値が低下した状態となる。
この状態で燃料をフィルタに供給すると、活発な酸化反
応が生じ、フィルタ温度が上昇して、微粒子の酸化を促
進できる。
In this state, the amount of exhaust gas flowing through the first exhaust passage 76 decreases, and the SV value decreases.
When fuel is supplied to the filter in this state, an active oxidation reaction occurs, the filter temperature rises, and the oxidation of the fine particles can be promoted.

【0043】弁体の切換えにより、順流・逆流を繰り返
すことで、煤などの微粒子がフィルタ22の基材内を動
き回るので、微粒子の酸化を促進し、よって、微粒子の
浄化を効率よく行うことができる。
Since fine particles such as soot move around in the base material of the filter 22 by repeating the forward flow and the reverse flow by switching the valve element, the oxidation of the fine particles is promoted, so that the fine particles can be efficiently purified. it can.

【0044】図5(A)は、フィルタ22に一方向から
のみ排気ガスを流す場合のイメージ図であり、微粒子は
フィルタの一方の面にのみ蓄積して動かず、排気ガスの
圧損上昇の原因となるだけでなく、微粒子の浄化を妨げ
る。
FIG. 5A is an image diagram in the case where the exhaust gas flows through the filter 22 from only one direction. The fine particles accumulate only on one surface of the filter and do not move. Not only does it hinder the purification of particulates.

【0045】図5(B)は、フィルタ22に双方向から
排気ガスを流す場合のイメージ図であり、微粒子はフィ
ルタの両面で順流方向と逆流方向に撹乱されるので、フ
ィルタ22の両面で、あるいは、基材内部で動き回り、
フィルタ基材全体の活性点を利用して微粒子の酸化を促
進することができ、フィルタ22に微粒子が蓄積するの
をより少なくすることができる。よって、排気ガスの圧
損上昇を避けることができる。
FIG. 5B is an image diagram in the case where exhaust gas flows from the filter 22 from both directions. Since fine particles are disturbed on both sides of the filter in the forward flow direction and the reverse flow direction, the fine particles are disturbed on both surfaces of the filter 22 or Move around inside the substrate,
The oxidation of the fine particles can be promoted by utilizing the active points of the entire filter substrate, and the accumulation of the fine particles in the filter 22 can be further reduced. Therefore, an increase in the pressure loss of the exhaust gas can be avoided.

【0046】<フィルタの構造>図6にパティキュレー
トフィルタ22の構造を示す。なお、図6において
(A)はパティキュレートフィルタ22の正面図を示し
ており、(B)はパティキュレートフィルタ22の側面
断面図を示している。図6(A)および(B)に示され
る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を具備するいわゆるウォールフロー型
である。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。
なお、図6(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。従って、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。云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4
つの排気ガス流出通路51によって包囲され、各排気ガ
ス流出通路51が4つの排気ガス流入通路50によって
包囲されるように配置される。
<Structure of Filter> FIG. 6 shows the structure of the particulate filter 22. 6A shows a front view of the particulate filter 22, and FIG. 6B shows a side sectional view of the particulate filter 22. As shown in FIGS. 6A and 6B, the particulate filter 22 has a honeycomb structure, and is a so-called wall flow type including a plurality of exhaust passages 50 and 51 extending parallel to 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.
In FIG. 6A, hatched portions indicate plugs 53. Therefore, the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust gas outflow passages 51 are alternately arranged with the thin partition walls 54 interposed therebetween. In other words, the exhaust gas inflow passage 50 and the exhaust gas outflow passage 51 have four exhaust gas inflow passages 50 each.
Two exhaust gas outflow passages 51 are arranged so that each exhaust gas outflow passage 51 is surrounded by four exhaust gas inflow passages 50.

【0047】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、従
って排気ガス流入通路50内に流入した排気ガスは図6
(B)において矢印で示されるように周囲の隔壁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。
The particulate filter 22 is formed of a porous material such as cordierite, so that the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 50 is
As shown by an arrow in (B), it flows out into the adjacent exhaust gas outflow passage 51 through the inside of the surrounding partition wall 54.

【0048】本発明による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、即ち各
隔壁54の両側表面上および隔壁54内の細孔内壁面上
には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
すると酸素を取込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度
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、流入する排気ガスの空燃比がリーンの
ときにNOxを吸収し流入する排気ガス中の酸素濃度が
低下すると吸収したNOxを放出するNOx吸収剤と、が
坦持されている。
In the embodiment according to the present invention, for example, alumina is formed on the peripheral wall surface of each exhaust gas inflow passage 50 and each exhaust gas outflow passage 51, that is, on both side surfaces of each partition wall 54 and on the inner wall surface of the pores inside the partition wall 54. A layer of a support is formed, and on the support, a noble metal catalyst and, when excess oxygen is present in the surroundings, takes in oxygen to retain oxygen and, when the surrounding oxygen concentration decreases, retains the retained oxygen in the form of active oxygen. An active oxygen release agent to be released and a NOx absorbent that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases are carried. ing.

【0049】ここで、NOx吸収剤に流入する排気ガス
の空燃比とは、機関吸気通路、燃焼室5およびNOx吸
収剤上流での排気通路内に供給された空気と燃料(炭化
水素)の比をいう。なお、NOx吸収剤上流の排気通路
内に燃料(炭化水素)あるいは空気が供給されない場
合、流入排気ガスの空燃比は燃焼室内に供給される混合
気の空燃比に一致する。
Here, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent refers to the ratio of air to fuel (hydrocarbon) supplied to the engine intake passage, the combustion chamber 5 and the exhaust passage upstream of the NOx absorbent. Say. When fuel (hydrocarbon) or air is not supplied into the exhaust passage upstream of the NOx absorbent, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber.

【0050】前記貴金属触媒としては白金Ptを用いる
ことができる。前記活性酸素放出剤は、カリウムK、ナ
トリウムNa、リチウムLi、セシム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くとも一つから構成することが
できる。
As the noble metal catalyst, platinum Pt can be used. The active oxygen releasing agent is an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, an alkaline earth metal such as barium Ba, calcium Ca, strontium Sr,
It can be composed of at least one selected from lanthanum La, rare earths such as yttrium Y, and transition metals.

【0051】なお、この場合、活性酸素放出剤としては
カルシウムCaよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属
又はアルカリ土類金属、即ちカリウムK、リチウムL
i、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。
In this case, as the active oxygen releasing agent, an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, ie, potassium K, lithium L
It is preferable to use i, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, and strontium Sr.

【0052】前記NOx吸収剤は、例えばカリウム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、
ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ば
れた少なくとも一つから構成することができる。
The NOx absorbent is, for example, potassium K,
Alkaline metals such as sodium Na, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, alkaline earths such as barium Ba, calcium Ca, strontium Sr;
It can be composed of at least one selected from rare earths such as lanthanum La and yttrium Y.

【0053】なお、この場合、NOx吸収剤としてはカ
ルシウムCaよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又
はアルカリ土類金属、即ちカリウム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。
In this case, as the NOx absorbent, an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, ie, potassium K, lithium Li,
It is preferable to use cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, and strontium Sr.

【0054】活性酸素放出剤を構成する金属とNOx吸
収剤を構成する金属とを比較すればわかるように、これ
らを構成する金属は大部分が一致している。したがっ
て、活性酸素放出剤およびNOx吸収剤として夫々異な
る金属を用いることもできるし、同一の金属を用いるこ
ともできる。活性酸素放出剤およびNOx吸収剤として
同一の金属を用いた場合には、該金属は活性酸素放出剤
としての機能とNOx吸収剤としての機能との双方の機
能を同時に果たすことになる。このように、活性酸素放
出剤の機能とNOx吸収剤の機能の双方の機能を同時に
果たすものを、以下、「活性酸素放出・NOx吸収剤」
と称す。
As can be seen from a comparison between the metal constituting the active oxygen releasing agent and the metal constituting the NOx absorbent, most of the metals constituting these correspond. Therefore, different metals can be used as the active oxygen releasing agent and the NOx absorbent, or the same metal can be used. When the same metal is used as the active oxygen releasing agent and the NOx absorbent, the metal simultaneously performs both the function as the active oxygen releasing agent and the function as the NOx absorbent. In this manner, what simultaneously fulfills both the function of the active oxygen releasing agent and the function of the NOx absorbent is hereinafter referred to as “active oxygen releasing / NOx absorbent”.
Called.

【0055】そして、この実施の形態では、アルミナな
どの担体上に、貴金属触媒として白金Ptと、活性酸素
放出・NOx吸収剤としてカリウムKが坦持された場合
を例にとって説明する。
In this embodiment, an example will be described in which platinum Pt as a noble metal catalyst and potassium K as an active oxygen releasing / NOx absorbent are supported on a carrier such as alumina.

【0056】前述したように、活性酸素放出・NOx吸
収剤としてのカリウムKは、活性酸素放出剤としての機
能とNOx吸収剤としての機能の双方の機能を同時に果
たすものであり、この排気浄化装置では、活性酸素放出
剤としての機能を利用して排気ガス中の微粒子の酸化除
去促進を図り、NOx吸収剤としての機能を利用して排
気ガス中のNOxを浄化している。以下、それぞれの機
能に着目してこの排気浄化装置における浄化メカニズム
を説明する。
As described above, potassium K as an active oxygen releasing / NOx absorbent simultaneously functions as both an active oxygen releasing agent and a NOx absorbent. In this technology, the function of an active oxygen releasing agent is used to promote the oxidative removal of fine particles in exhaust gas, and the function of a NOx absorbent is used to purify NOx in exhaust gas. Hereinafter, the purifying mechanism of the exhaust gas purifying apparatus will be described focusing on the respective functions.

【0057】<フィルタによる微粒子の連続酸化処理・
・・活性酸素放出剤としての機能>初めに、活性酸素放
出・NOx吸収剤の活性酸素放出剤としての機能を利用
した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説明する。なお、この活性酸素
放出剤としての機能は、活性酸素放出剤として他のアル
カリ金属、アルカリ土類金属、希土類、および遷移金属
を用いても同様なメカニズムで微粒子除去作用が行われ
る。
<Continuous oxidation treatment of fine particles by filter
Function as active oxygen release agent> First, the action of removing particulates in exhaust gas by the particulate filter 22 utilizing the function of the active oxygen release / NOx absorbent as the active oxygen release agent will be described. The function as the active oxygen releasing agent is such that the fine particles can be removed by the same mechanism even when other alkali metals, alkaline earth metals, rare earths, and transition metals are used as the active oxygen releasing agent.

【0058】図1に示される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、従って排気ガスは
多量の過剰空気を含んでいる。即ち、図1に示されるよ
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
はイオウSが含まれており、このイオウSは燃焼室5内
で酸素と反応してSO 2 となる。従って排気ガス中には
SO2 が含まれている。従って過剰酸素、NOおよびS
2 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。
A compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG.
Combustion takes place under excess air, so the exhaust gas
Contains a large amount of excess air. That is, as shown in FIG.
In a compression ignition type internal combustion engine, the air-fuel ratio of exhaust gas is lean
It has become. Also, NO is generated in the combustion chamber 5.
The exhaust gas contains NO. Also in the fuel
Contains sulfur S, and this sulfur S is contained in the combustion chamber 5.
Reacts with oxygen in SO Two Becomes Therefore, in the exhaust gas
SOTwo It is included. Therefore, excess oxygen, NO and S
OTwo Exhaust gas containing the particulate filter 22
Flows into the exhaust gas inflow passage 50.

【0059】図7(A)および(B)は排気ガス流入通
路50の内周面および隔壁54内の細孔内壁面上に形成
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7(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・NOx吸収剤を示している。
FIGS. 7A and 7B schematically show enlarged views of the inner peripheral surface of the exhaust gas inflow passage 50 and the surface of the carrier layer formed on the inner wall surface of the pores in the partition wall 54. .
In FIGS. 7A and 7B, reference numeral 60 denotes platinum Pt.
The numeral 61 indicates an active oxygen releasing / NOx absorbent containing potassium K.

【0060】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7
(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO2 -又は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 -又はO2-と反応し、NO
2 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・NOx吸収剤61内に吸収され、カリウムKと結合
しながら図7(A)に示されるように硝酸イオンNO3 -
の形で活性酸素放出・NOx吸収剤61内に拡散し、一
部の硝酸イオンNO3 -は硝酸カリウムKNO3を生成す
る。
As described above, since a large amount of excess oxygen is contained in the exhaust gas, when the exhaust gas flows into the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22, FIG.
As shown in (A), these oxygens O 2 are converted to O 2 or O 2−.
On the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the exhaust gas on the surface of the platinum Pt O 2 - reacting or O 2- as, NO
2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). Next, a part of the generated NO 2 is absorbed in the active oxygen releasing / NOx absorbent 61 while being oxidized on the platinum Pt, and is combined with potassium K to form nitrate ions NO 3 as shown in FIG. -
, And diffuses into the active oxygen releasing / NOx absorbent 61, and a part of the nitrate ion NO 3 generates potassium nitrate KNO 3 .

【0061】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
ムによって活性酸素放出・NOx吸収剤61内に吸収さ
れる。即ち、上述したように酸素O2 がO2 -又はO2-
形で白金Ptの表面に付着しており、排気ガス中のSO
2 は白金Ptの表面でO2 -又はO2-と反応してSO3
なる。
On the other hand, as described above, SO is contained in the exhaust gas.
2 are also included, this SO 2 is absorbed in the active oxygen release · NOx absorbent 61 by NO similar mechanisms. That is, as described above, oxygen O 2 adheres to the surface of platinum Pt in the form of O 2 or O 2− and SO 2 in the exhaust gas
2 O 2 on the surface of the platinum Pt - a or O 2- reacts with SO 3.

【0062】次いで生成されたSO3 の一部は白金Pt
上で更に酸化されつつ活性酸素放出・NOx吸収剤61
内に吸収され、カリウムKと結合しながら硫酸イオンS
4 2-の形で活性酸素放出・NOx吸収剤61内に拡散
し、硫酸カリウムK2SO4を生成する。このようにして
活性酸素放出・NOx吸収剤61内には硝酸カリウムK
NO3 および硫酸カリウムK2SO4 が生成される。
Next, a part of the produced SO 3 is made of platinum Pt.
Active oxygen release / NOx absorbent 61 while being oxidized further
Sulfate ion S is absorbed in
It diffuses into the active oxygen releasing / NOx absorbent 61 in the form of O 4 2− to generate potassium sulfate K 2 SO 4 . Thus, potassium nitrate K is contained in the active oxygen release / NOx absorbent 61.
NO 3 and potassium sulfate K 2 SO 4 are produced.

【0063】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、従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ユレートフィルタ2
2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7(B)において62で示されるように担
体層の表面、例えば活性酸素放出・NOx吸収剤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, the fine particles are contained in the exhaust gas. These fine particles contained in the exhaust gas are exhausted from the particulate filter 2.
2B, when flowing in the exhaust gas inflow passage 50 or when going from the exhaust gas inflow passage 50 to the exhaust gas outflow passage 51, as shown by 62 in FIG. It contacts and adheres to the surface of the oxygen release / NOx absorbent 61.

【0064】このように微粒子62が活性酸素放出・N
Ox吸収剤61の表面上に付着すると微粒子62と活性
酸素放出・NOx吸収剤61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・NOx吸収剤61内との間で濃度差が生じ、斯
くして活性酸素放出・NOx吸収剤61内の酸素が微粒
子62と活性酸素放出・NOx吸収剤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・N
Ox吸収剤61内に形成されている硝酸カリウムKNO
3 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・NOx吸収剤61との接触
面に向かい、NOが活性酸素放出・NOx吸収剤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・NO
x吸収剤61内に吸収される。
As described above, the fine particles 62 emit active oxygen and N
When the particles adhere to the surface of the Ox absorbent 61, the oxygen concentration decreases at the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release / NOx absorbent 61. When the oxygen concentration decreases, a concentration difference occurs between the active oxygen release / NOx absorbent 61 having a high oxygen concentration and the oxygen in the active oxygen release / NOx absorbent 61 becomes fine particles 62 and the active oxygen release / NOx. Attempts to move toward the contact surface with the absorbent 61. As a result, active oxygen release / N
Potassium nitrate KNO formed in the Ox absorbent 61
3 is decomposed into potassium K, oxygen O and NO, oxygen O is directed to the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release / NOx absorbent 61, and NO is released from the active oxygen release / NOx absorbent 61 to the outside. You. NO released to the outside is oxidized on platinum Pt on the downstream side, and active oxygen release / NO is again released.
x is absorbed in the absorbent 61.

【0065】一方、このとき活性酸素放出・NOx吸収
剤61内に形成されている硫酸カリウムK2SO4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・NOx吸収剤61との接触面に向
かい、SO2 が活性酸素放出・NOx吸収剤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・NOx
吸収剤61内に吸収される。ただし、硫酸カリウムK2
SO4は安定化しているため、硝酸カリウムKNO3
比べ放出しずらい。
On the other hand, at this time, potassium sulfate K 2 SO 4 formed in the active oxygen releasing / NOx absorbent 61 is also decomposed into potassium K, oxygen O and SO 2, and the oxygen O becomes fine particles 62 and active oxygen releasing - toward the contact surface between the NOx absorbent 61, SO 2 is released from the active oxygen release, the NOx absorbent 61 to the outside. The SO 2 released to the outside is oxidized on platinum Pt on the downstream side, and active oxygen is released again / NOx
It is absorbed in the absorbent 61. However, potassium sulfate K 2
Since SO 4 is stabilized, it is difficult to release SO 4 compared to potassium nitrate KNO 3 .

【0066】一方、微粒子62と活性酸素放出・NOx
吸収剤61との接触面に向かう酸素Oは硝酸カリウムK
NO3 や硫酸カリウムK2SO4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。従っ
て微粒子62と活性酸素放出・NOx吸収剤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は短時間
のう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。従って微粒子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。
On the other hand, the fine particles 62 and active oxygen release / NOx
Oxygen O toward the contact surface with the absorbent 61 is potassium nitrate K
It is oxygen decomposed from compounds such as NO 3 and potassium sulfate K 2 SO 4 . Oxygen O decomposed from the compound has high energy and extremely high activity. Therefore, the oxygen going to the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing / NOx absorbent 61 is active oxygen O. When the active oxygen O comes in contact with the fine particles 62, the fine particles 62 are oxidized within a short time without emitting a bright flame, and the fine particles 62 are completely eliminated. Therefore, the fine particles 62 do not accumulate on the particulate filter 22.

【0067】従来のようにパテイキュレートフイルタ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、従ってこのような火炎を伴う燃焼を持続さ
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. The combustion with such a flame cannot be sustained unless it is at a high temperature. Therefore, in order to maintain the combustion with such a flame, the temperature of the particulate filter 22 must be maintained at a high temperature.

【0068】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。即ち、云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。従って本発明による輝炎を発しない微粒子6
2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 the surface of the particulate filter 22 does not glow at this time. 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, fine particles 6 which do not emit a bright flame according to the present invention 6
The action of removing fine particles by oxidation of 2 is completely different from the action of removing fine particles by conventional combustion accompanied by a flame.

【0069】また、微粒子の酸化による微粒子除去作用
はかなり低温で行われる。従ってパティキュレートフィ
ルタ22の温度はさほど上昇せず、斯くしてパティキュ
レートフィルタ22が劣化する危険性はほとんどない。
また、パティキュレートフィルタ22上に微粒子がほと
んど堆積しないので微粒子の燃えカスであるアッシュが
凝集する危険性が少なく、従ってパティキュレートフィ
ルタ22が目詰まりする危険性が少なくなる。
The action of removing fine particles by oxidation of the fine particles is performed at a considerably low temperature. Therefore, the temperature of the particulate filter 22 does not rise so much, and there is almost no risk of the particulate filter 22 being deteriorated.
Further, since particles are hardly deposited on the particulate filter 22, there is little danger that ash which is a burning residue of the particles is agglomerated, and therefore, there is little danger that the particulate filter 22 is clogged.

【0070】ところでこの目詰まりは主に硫酸カルシウ
ムCaSO4によって生ずる。即ち、燃料や潤滑油はカ
ルシウムCaを含んでおり、従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。従って硫酸カルシウムCaSO4
生成され、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の細孔が閉塞されると目詰ま
りを生ずることになる。
This clogging is mainly caused by calcium sulfate CaSO 4 . That is, the fuel and the lubricating oil contain calcium Ca, and therefore the exhaust gas contains calcium Ca. This calcium Ca is SO 3
Produces calcium sulfate CaSO 4 when present. This calcium sulfate CaSO 4 is solid and does not thermally decompose even at high temperatures. Therefore, calcium sulfate CaSO 4 is generated, and if the pores of the particulate filter 22 are closed by the calcium sulfate CaSO 4 , clogging occurs.

【0071】しかしながらこの場合、活性酸素放出・N
Ox吸収剤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又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・NOx吸収剤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
2SO4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。従ってパテ
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。従って前述したように活性酸素放出・NOx
吸収剤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又はアルカリ土類金属、即ちカリウ
ムK、リチウムLi、セシウムCs、バリウムBaを用
いることが好ましいことになる。
However, in this case, active oxygen release / N
When an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, such as potassium K, is used as the Ox absorbent 61, active oxygen is released. SO 3 diffused into the NOx absorbent 61 is combined with potassium K to form potassium sulfate. K 2 SO 4 is formed, and calcium Ca flows out of the exhaust gas outflow passage 51 through the partition wall 54 of the particulate filter 22 without binding to SO 3 . Therefore, the pores of the particulate filter 22 are not clogged. Therefore, as described above, active oxygen release / NOx
As the absorbent 61, it is preferable to use an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, and barium Ba.

【0072】ところで白金Ptおよび活性酸素放出・N
Ox吸収剤61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・NOx吸収剤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。従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2
2の温度が高くなるほど増大する。
By the way, platinum Pt and active oxygen release.
Since the Ox absorbent 61 is activated as the temperature of the particulate filter 22 increases, the amount of active oxygen released by the active oxygen release / NOx absorbent 61 per unit time increases as the temperature of the particulate filter 22 increases. I do. Therefore, the amount of oxidizable and removable fine particles that can be oxidized and removed on the particulate filter 22 without emitting a luminous flame per unit time is equal to the amount of the particulate filter 2.
2 increases as the temperature increases.

【0073】図9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9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、即ち図9の領域Iでは燃焼室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ーフィ
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. 9 shows the amount G of the oxidizable and removable fine particles that can be oxidized and removed without emitting a bright flame per unit time. In FIG. 9, the horizontal axis represents 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, in the region I of FIG. As soon as all the fine particles come into contact with the particulate filter 22, they are oxidized and removed on the particulate filter 22 within a short period of time without emitting a bright flame.

【0074】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、即ち図9の領域IIでは全
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8(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。
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. 9, the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles.
FIGS. 8A to 8C show how the fine particles are oxidized in such a case.

【0075】即ち、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8(A)に示すように微
粒子62が活性酸素放出・NOx吸収剤61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8(B)に示されるように担体層の表面が残留微粒
子部分63によって覆われるようになる。
That is, when the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles, the fine particles 62 adhere to the active oxygen releasing / NOx absorbent 61 as shown in FIG. Is partially oxidized, and the finely divided particles that have not been sufficiently oxidized remain on the carrier layer. Next, when the state of the insufficient amount of active oxygen continues, the fine particles that have not been oxidized remain one after another on the carrier layer, and as a result, the surface of the carrier layer remains as shown in FIG. It becomes covered with the fine particle portion 63.

【0076】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・NOx吸収剤61による活性酸素の放
出作用が抑制される。その結果、図8(C)に示される
ように残留微粒子部分63の上に別の微粒子64が次か
ら次へと堆積する。即ち、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・NOx吸収剤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、従ってこの微粒子64上に更に別の微粒子が次
から次へと堆積する。即ち、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てし
まう。
The 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. Further, the surface of the carrier layer NO by which the platinum Pt covered by the residual particulate portion 63, action of release of active oxygen by oxidizing action and the active oxygen release · NOx absorbent 61 of the SO 2 can be suppressed. As a result, as shown in FIG. 8C, 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 become platinum Pt or active oxygen release / NOx absorbent 61.
Even if the fine particles are easily oxidized, the fine particles are no longer oxidized by the active oxygen O, and 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.

【0077】このように図9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9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。従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との関係を領域Iの
範囲にすることが望ましい。
As described above, in the region I of FIG. 9, 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. 9, the fine particles are laminated on the particulate filter 22. Deposit in a shape. Therefore, the fine particles are
It is desirable that the relationship between the amount M of discharged fine particles and the amount G of fine particles that can be oxidized and removed at all times is in the range of the region I so as not to be deposited in a stacked manner on the upper surface.

【0078】しかしながら実際には全ての運転状態にお
いて排出微粒子量Mを酸化除去可能微粒子量Gよりも少
くすることはほとんど不可能である。例えば機関始動時
には通常パティキュレートフィルタ22の温度は低く、
従ってこのときには通常排出微粒子量Mが酸化除去可能
微粒子量Gよりも多くなる。機関始動直後におけるよう
に排出微粒子量Mの方が酸化除去可能微粒子量Gよりも
多くなるとパティキュレートフィルタ22上に酸化され
なかった微粒子部分が残留しはじめる。
In practice, however, it is almost impossible to make the amount M of discharged fine particles smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation in all operating states. For example, when the engine is started, the temperature of the particulate filter 22 is usually low,
Therefore, at this time, the amount M of discharged fine particles is usually larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation. When the amount M of discharged fine particles becomes larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation as immediately after the start of the engine, the non-oxidized fine particles begin to remain on the particulate filter 22.

【0079】このように運転状況によっては排出微粒子
量Mを酸化除去可能微粒子量Gよりも増大して、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。
As described above, depending on the operating conditions, the amount M of the discharged fine particles may be larger than the amount G of the fine particles that can be removed by oxidation, and the fine particles may be deposited on the particulate filter 22 in a layered manner.

【0080】この堆積した微粒子を酸化除去するため
に、排気管70に配置された切換弁71を切換える。切
換弁71が切り換えられると、パティキュレートフィル
タ22の排気上流側と排気下流側とが逆転し、切り換え
前にパティキュレートフィルタ22の排気下流側であっ
た部分において、微粒子が活性酸素放出・NOx吸収剤
61の表面に付着して活性酸素Oが放出され、この微粒
子が酸化除去される。この放出される活性酸素Oの一部
は、排気ガスと共にパティキュレートフィルタ22の排
気下流側へ移動し、ここに堆積する微粒子を酸化除去す
る。ここでは前述したように、微粒子はパティキュレー
トフィルタ22の両面で順流方向と逆流方向に撹乱さ
れ、パティキュレートフィルタ22の両面で、あるいは
基材内部で動き回り、フィルタ基材全体の活性点に出合
い酸化される。
In order to oxidize and remove the deposited fine particles, the switching valve 71 arranged in the exhaust pipe 70 is switched. When the switching valve 71 is switched, the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter 22 are reversed, and in the portion that was on the exhaust downstream side of the particulate filter 22 before the switching, the fine particles were activated oxygen release and NOx absorption. The active oxygen O is released by adhering to the surface of the agent 61, and the fine particles are oxidized and removed. Part of the released active oxygen O moves to the exhaust gas downstream of the particulate filter 22 together with the exhaust gas, and oxidizes and removes the fine particles deposited there. Here, as described above, the fine particles are disturbed in the forward flow direction and the reverse flow direction on both surfaces of the particulate filter 22, move around on both surfaces of the particulate filter 22, or inside the base material, and meet the active points of the entire filter base material and oxidize. Is done.

【0081】このようにして酸化されなかった微粒子が
パティキュレートフィルタ22に堆積し始めているとき
に、このパティキュレートフィルタ22の排気上流側と
下流側とを逆転することにより、パティキュレートフィ
ルタ22から微粒子を完全に酸化除去することができ
る。
When the fine particles which have not been oxidized in this way are starting to accumulate on the particulate filter 22, the upstream and downstream sides of the exhaust of the particulate filter 22 are reversed, so that the fine particles are removed from the particulate filter 22. Can be completely removed by oxidation.

【0082】またパティキュレートフィルタ22上に微
粒子が堆積した場合は、排気ガスの一部又は全体の空燃
比を一時的にリッチにすることにより、堆積した微粒子
が輝炎を発することなく酸化せしめられる。排気ガスの
空燃比がリッチにされると、即ち排気ガス中の酸素濃度
が低下せしめられると活性酸素放出・NOx吸収剤61
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によって堆積した微粒子が輝炎を
発することなく一気に短時間で燃焼除去せしめられる。
以上が活性酸素放出・NOx吸収剤の活性酸素放出剤と
しての機能を利用した微粒子浄化メカニズムである。
When fine particles are deposited on the particulate filter 22, the air-fuel ratio of a part or the whole of the exhaust gas is temporarily made rich to oxidize the deposited fine particles without generating a bright flame. . When the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced, the active oxygen release / NOx absorbent 61
The 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 burnt and removed at a stretch in a short time without emitting a bright flame.
The above is the mechanism for purifying fine particles utilizing the function of the active oxygen releasing / NOx absorbent as the active oxygen releasing agent.

【0083】<活性酸素放出・NOx吸収剤によるNO
x浄化処理・・・NOx吸放剤としての機能>次に、活
性酸素放出・NOx吸収剤のNOx吸収剤としての機能
を利用したNOx浄化作用について説明する。なお、こ
のNOx吸収剤としての機能は、NOx吸収剤として他
のアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類を用いても
同様なメカニズムでNOx浄化作用が行われる。
<NO with active oxygen release / NOx absorbent>
x Purification Processing: Function as NOx Absorbing and Desorbing Agent> Next, the NOx purifying action utilizing the function of the active oxygen releasing / NOx absorbing agent as the NOx absorbent will be described. It should be noted that the function as the NOx absorbent performs the NOx purifying action by the same mechanism even when another alkali metal, alkaline earth metal or rare earth is used as the NOx absorbent.

【0084】活性酸素放出・NOx吸収剤のNOx浄化
作用は図10に示すようなメカニズムで行われているも
のと考えられている。なお、図10(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・NOx吸収剤を示
している。
It is considered that the NOx purifying action of the active oxygen releasing / NOx absorbent is performed by a mechanism as shown in FIG. Note that FIGS. 10A and 10B
Numeral 60 indicates platinum Pt particles, and numeral 61 indicates an active oxygen releasing / NOx absorbent containing potassium K.

【0085】まず、流入排気ガスの空燃比がかなりリー
ンになると流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、
図10(A)に示されるように酸素O2 がO2 -又はO2-
の形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガス
に含まれるNOは、白金Ptの表面上でO2 -又はO2-
反応し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。
First, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases,
As shown in FIG. 10A, oxygen O 2 is replaced with O 2 or O 2−.
On the surface of platinum Pt. On the other hand, NO contained in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of the platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ).

【0086】次いで、生成されたNO2 は、白金Pt上
で酸化されつつ活性酸素放出・NOx吸収剤61内に吸
収されてカリウムKと結合しながら、図10(A)に示
されるように硝酸イオンNO3 -の形で活性酸素放出・N
Ox吸収剤61内に拡散する。このようにしてNOxが
活性酸素放出・NOx吸収剤61内に吸収される。
Next, the generated NO 2 is absorbed in the active oxygen release / NOx absorbent 61 while being oxidized on the platinum Pt, and is combined with potassium K, and as shown in FIG. ion NO 3 - in the form of active oxygen release · N
It diffuses into the Ox absorbent 61. In this way, NOx is absorbed in the active oxygen release / NOx absorbent 61.

【0087】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ptの表面でNO2 が生成され、活性酸素放出・NOx
吸収剤61のNOx 吸収能力が飽和しない限り、NO2
が活性酸素放出・NOx吸収剤61内に吸収されて硝酸
イオンNO3 -が生成される。
As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of platinum Pt, and active oxygen is released.
As long as the NOx absorption capacity of the absorbent 61 is not saturated, NO 2
There nitrate ions NO 3 is absorbed in the active oxygen release · NOx absorbent 61 - is created.

【0088】これに対して、排気空燃比が理論空燃比ま
たはリッチになると流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
るため、NO2 の生成量が低下し、反応が逆方向(NO
3 -→NO2)に進み、活性酸素放出・NOx吸収剤61
内の硝酸イオンNO3 -がNO2またはNOの形で活性酸
素放出・NOx吸収剤61から放出される。即ち、流入
排気ガス中の酸素濃度が低下すると、活性酸素放出・N
Ox吸収剤61からNOxが放出されることになる。
On the other hand, when the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, so that the amount of generated NO 2 decreases and the reaction proceeds in the reverse direction (NO
3 - → NO 2) proceeds, the active oxygen release · NOx absorbent 61
The nitrate ion NO 3 in the inside is released from the active oxygen release / NOx absorbent 61 in the form of NO 2 or NO. That is, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, the active oxygen release / N
NOx is released from the Ox absorbent 61.

【0089】一方、このとき、排気ガス中のHC,CO
は、白金Pt上の酸素O2 -又はO2-と反応して酸化せし
められる。また、流入排気ガス中の酸素濃度の低下によ
り活性酸素放出・NOx吸収剤61から放出されたNO
2またはNOは、図10(B)に示されるように未燃H
C、COと反応して還元せしめられてN2となる。
On the other hand, at this time, HC, CO
Is oxidized by reacting with oxygen O 2 - or O 2- on platinum Pt. Also, the active oxygen release / NOx released from the NOx absorbent 61 due to a decrease in the oxygen concentration in the inflow exhaust gas.
2 or NO indicates unburned H as shown in FIG.
It reacts with C and CO to be reduced to N 2 .

【0090】即ち、流入排気ガス中のHC,COは、ま
ず白金Pt上の酸素O2 -又はO2-とただちに反応して酸
化せしめられ、次いで白金Pt上の酸素O2 -又はO2-
消費されてもまだHC,COが残っていれば、このH
C,COによって活性酸素放出・NOx吸収剤61から
放出されたNOxおよび内燃機関から排出されたNOx
がN2に還元される。
[0090] That is, HC in the inflowing exhaust gas, CO, first oxygen O 2 on the platinum Pt - or O 2- immediately be reacted with oxidized, then the platinum Pt on the oxygen O 2 - or O 2- If HC and CO still remain after consumption, this H
NOx released from active oxygen release / NOx absorbent 61 by C and CO and NOx exhausted from the internal combustion engine
Is reduced to N 2 .

【0091】このようにして白金Ptの表面上にNO2
またはNOが存在しなくなると、活性酸素放出・NOx
吸収剤61から次から次へとNO2 またはNOが放出さ
れ、さらにN2 に還元せしめられる。したがって、排気
ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチにすると短時間
のうちに活性酸素放出・NOx吸収剤61からNOxが
放出され、N2 に還元される。
In this way, NO 2 is deposited on the surface of platinum Pt.
Or, when NO is no longer present, release active oxygen and NOx
NO 2 or NO is released one after another from the absorbent 61 and further reduced to N 2 . Therefore, NOx is released from the active oxygen release · NOx absorbent 61 in a short time when the air-fuel ratio of the exhaust gas the stoichiometric air-fuel ratio or rich, is reduced to N 2.

【0092】このように、排気ガスの空燃比がリーンに
なるとNOxが活性酸素放出・NOx吸収剤61に吸収
され、排気ガスの空燃比を理論空燃比あるいはリッチに
するとNOxが活性酸素放出・NOx吸収剤61から短
時間のうちに放出され、N2に還元される。したがっ
て、大気中へのNOxの排出を阻止することができる。
As described above, when the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes lean, NOx is absorbed by the active oxygen release / NOx absorbent 61, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made stoichiometric or rich, NOx is released. It is released from the absorbent 61 in a short time and is reduced to N 2 . Therefore, emission of NOx into the atmosphere can be prevented.

【0093】ところで、前述したようにこの圧縮着火式
内燃機関では、通常はストイキ(理論空燃比、A/F=
14.6)よりもはるかにリーン域で燃焼が行われるの
で、通常の機関運転状態ではフィルタ22に流入する排
気ガス(即ち、活性酸素放出・NOx吸収剤61に流入
する排気ガス)の空燃比は非常にリーンであり、排気中
のNOxは活性酸素放出・NOx吸収剤61に吸収さ
れ、活性酸素放出・NOx吸収剤61から放出されるN
Ox量は極めて少ない。
By the way, as described above, in this compression ignition type internal combustion engine, normally, the stoichiometric (stoichiometric air-fuel ratio, A / F =
Since the combustion is performed in a much leaner region than in 14.6), the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 22 (that is, the exhaust gas flowing into the active oxygen release / NOx absorbent 61) in the normal engine operation state Is extremely lean, and NOx in the exhaust gas is absorbed by the active oxygen release / NOx absorbent 61 and N released from the active oxygen release / NOx absorbent 61
The amount of Ox is extremely small.

【0094】したがって、圧縮着火式内燃機関では、活
性酸素放出・NOx吸収剤61のNOx吸収能力が飽和
する前に所定のタイミングで、排気ガス中に還元剤を供
給して排気ガス中の酸素濃度を低下せしめ、活性酸素放
出・NOx吸収剤61に吸収されたNOxを放出させN
2に還元する必要がある。
Therefore, in the compression ignition type internal combustion engine, the reducing agent is supplied into the exhaust gas at a predetermined timing before the NOx absorbing ability of the active oxygen releasing / NOx absorbent 61 is saturated, and the oxygen concentration in the exhaust gas is increased. And release NOx absorbed by the active oxygen release / NOx absorbent 61 to reduce N
Need to be reduced to 2 .

【0095】そのため、この実施の形態では、ECU3
0が内燃機関の運転状態の履歴から活性酸素放出・NO
x吸収剤61に吸収されたNOx量を推定し、その推定
NOx量が予め設定した所定値に達したときに、排気ガ
スの空燃比を一時的にリッチにして酸素濃度を低下せし
めると同時に還元剤を供給するようにしている。このよ
うに排気ガスの空燃比を一時的にリッチにすることを一
般にリッチスパイクと称している。
Therefore, in this embodiment, the ECU 3
0 is the active oxygen release / NO from the history of the operating state of the internal combustion engine.
The amount of NOx absorbed by the x absorbent 61 is estimated, and when the estimated amount of NOx reaches a predetermined value, the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily made rich to lower the oxygen concentration and simultaneously reduce The agent is supplied. Such a temporary enrichment of the air-fuel ratio of the exhaust gas is generally called a rich spike.

【0096】この実施の形態では、内燃機関の膨張行程
あるいは排気行程において気筒内に燃料を副噴射するこ
とによりリッチスパイクを実現する。なお、リッチスパ
イクは、フィルタ22より上流の排気通路70内に燃料
を供給することによっても実現可能である。
In this embodiment, a rich spike is realized by sub-injecting fuel into a cylinder during an expansion stroke or an exhaust stroke of the internal combustion engine. Note that rich spikes can also be realized by supplying fuel into the exhaust passage 70 upstream of the filter 22.

【0097】このように、活性酸素放出・NOx吸収剤
61のNOx吸収能力が飽和する前に所定のタイミング
でリッチスパイクを実行することにより、排気ガス中の
NOxを連続して浄化することができ、NOxを大気に
放出させるのを阻止することができる。以上が活性酸素
放出・NOx吸収剤61のNOx吸放剤としての機能を
利用したNOx浄化メカニズムである。
As described above, by executing the rich spike at a predetermined timing before the NOx absorbing ability of the active oxygen releasing / NOx absorbent 61 is saturated, NOx in the exhaust gas can be continuously purified. , NOx to the atmosphere can be prevented. The above is the NOx purification mechanism utilizing the function of the active oxygen release / NOx absorbent 61 as a NOx absorbent / release agent.

【0098】したがって、活性酸素放出・NOx吸収剤
61を用いた場合、フィルタ22に流入する排気ガスの
空燃比がリーンのときには、排気ガス中に含まれるNO
xは活性酸素放出・NOx吸収剤61に吸収され、排気
ガス中に含まれる微粒子が活性酸素放出・NOx吸収剤
61に付着するとこの微粒子は活性酸素放出・NOx吸
収剤61から放出される活性酸素によって短時間のうち
に酸化除去せしめられる。つまり、このときには排気ガ
ス中の微粒子およびNOxの双方が大気中に排出される
のを阻止することができることになる。
Therefore, when the active oxygen releasing / NOx absorbent 61 is used, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 22 is lean, the NO contained in the exhaust gas is reduced.
x is absorbed by the active oxygen release / NOx absorbent 61, and when the fine particles contained in the exhaust gas adhere to the active oxygen release / NOx absorbent 61, the fine particles become active oxygen released from the active oxygen release / NOx absorbent 61. Oxidized in a short time. That is, at this time, it is possible to prevent both the fine particles and the NOx in the exhaust gas from being discharged into the atmosphere.

【0099】一方、フィルタ22に流入する排気ガスの
空燃比がリッチになると、活性酸素放出・NOx吸収剤
61からNOxが放出される。このNOxは未燃HC,
COにより還元され、斯くしてこのときにもNOxが大
気中に排出されることがない。また、このときフィルタ
22上に微粒子が堆積していた場合には、この微粒子は
活性酸素放出・NOx吸収剤61から放出される活性酸
素によって酸化除去せしめられる。
On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 22 becomes rich, NOx is released from the active oxygen release / NOx absorbent 61. This NOx is unburned HC,
It is reduced by CO, and thus NOx is not discharged to the atmosphere at this time. If fine particles are deposited on the filter 22 at this time, the fine particles are oxidized and removed by the active oxygen released from the active oxygen releasing / NOx absorbent 61.

【0100】次に、NOxの還元と微粒子の酸化とを運
転状況に応じてより効果的に行うための排気ガス流の切
換え制御について、図11及び図12のフローチャート
に従って説明する。
Next, the switching control of the exhaust gas flow for more effectively reducing the NOx and oxidizing the fine particles according to the operating condition will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

【0101】図11に示すフローチャートは、排気ガス
流切換制御ルーチンを示すものであり、この排気ガス流
切換制御ルーチンは、予めECU30のROM32に記
憶されており、一定時間毎にCPU34によって実行さ
れる。
The flowchart shown in FIG. 11 shows an exhaust gas flow switching control routine, which is stored in advance in the ROM 32 of the ECU 30 and is executed by the CPU 34 at regular intervals. .

【0102】処理がスタートすると、CPU34は、ス
テップ101において、燃料カットを含む減速時か否か
を判定する。車両が燃料カットを含む減速時であるか否
かの判定は、車両に備えたGセンサ、アクセルペダルの
踏み込み量を検出するセンサ、エンジン回転数センサ
(クランク角センサ)、スロットル開度センサ等により
判定する。
When the process starts, the CPU 34 determines in step 101 whether or not the vehicle is decelerating including a fuel cut. The determination as to whether or not the vehicle is in a deceleration state including a fuel cut is made by a G sensor, a sensor for detecting the amount of depression of an accelerator pedal, an engine speed sensor (crank angle sensor), a throttle opening sensor, and the like. judge.

【0103】CPU34は、ステップ101において、
燃料カットを含む減速時であると判定した場合(ステッ
プ101:YES)、ステップ102に進み、一方、燃
料カットを含む減速時でないと判定した場合(ステップ
101:NO)はリターンとなりスタート位置に戻る。
燃料カットを含む減速時の場合は、排気ガス温度が低く
フィルタを冷却することになり、微粒子の酸化除去能力
を低下させるおそれがあるため、バイパスさせる必要が
ある。
In step 101, the CPU 34
When it is determined that the vehicle is decelerating including the fuel cut (Step 101: YES), the process proceeds to Step 102. On the other hand, when it is determined that the vehicle is not decelerating including the fuel cut (Step 101: NO), the process returns and returns to the start position. .
In the case of deceleration including a fuel cut, the temperature of the exhaust gas is low and the filter is cooled, which may reduce the ability to remove and oxidize particulates.

【0104】このため、CPU34は、次のステップ1
02において、排気切換弁71に若干傾きを与えてバイ
パス状態とし、ケーシング23内にわすかなガスの流れ
を作る。すると、SVが低下した状態となる。この状態
で還元剤をフィルタに供給すると、活発な酸化反応が生
じ、フィルタ温度が上昇して、微粒子の酸化を促進でき
る。また、フィルタに流れる排気ガス流量が小さいバイ
パスする時期を狙ってNOx放出のための還元剤供給処
理を行っているため、わずかな還元剤量でNOxを放出
させることができる。
For this reason, the CPU 34 executes the following step 1
At 02, the exhaust switching valve 71 is slightly inclined to be in a bypass state, and a slight gas flow is created in the casing 23. Then, the state of the SV is lowered. When the reducing agent is supplied to the filter in this state, an active oxidation reaction occurs, the filter temperature rises, and the oxidation of the fine particles can be promoted. Further, since the reducing agent supply process for releasing NOx is performed aiming at the bypass time when the flow rate of exhaust gas flowing through the filter is small, NOx can be released with a small amount of reducing agent.

【0105】NOx放出が完了すると、還元剤の供給は
停止される。しかし、CPU34は、ステップ103に
おいて、還元剤供給終了後、所定期間tの間だけ、排気
ガスの一部のみをフィルタ22に導き、他の排気ガス流
量をバイパス通路73に流すように排気切換弁71を維
持させる制御を行う。なお、所定期間tはフィルタ22
に残存する還元剤を酸化するのに必要な時間であり、予
めRAM33に登録してあるものとする。図13は上記
の如く制御されたときの触媒出口のNOx濃度を示して
いる。減速毎にフィルタに流される排気ガスをバイパス
し、かつこのとき還元剤を供給することで、NOx許容
値を越えないで、運転することができる。
When the release of NOx is completed, the supply of the reducing agent is stopped. However, in step 103, after the end of the supply of the reducing agent, the CPU 34 guides only a part of the exhaust gas to the filter 22 for a predetermined period t, and causes the exhaust switching valve to flow the other exhaust gas flow rate to the bypass passage 73. 71 is maintained. Note that the predetermined time period t
Is the time required to oxidize the remaining reducing agent, and is assumed to be registered in the RAM 33 in advance. FIG. 13 shows the NOx concentration at the catalyst outlet when controlled as described above. By bypassing the exhaust gas flowing through the filter every deceleration and supplying the reducing agent at this time, the operation can be performed without exceeding the NOx allowable value.

【0106】還元剤として燃料を使用する場合、この燃
料は反応性の低いHCを含むので、還元剤供給終了後は
フィルタに多くのHCが残存している。この状態で、還
元剤供給終了後、直ちに排気切換弁71で排気ガスの流
れを切り換えてしまうと、多量のHCが外部に放出され
る危険がある。そこで、この制御により、HC放出を阻
止するため、還元剤供給終了後も所定期間tだけ排気切
換弁71をそのままの状態に保持し、酸素を含んだリー
ンの排気ガスを取り込んでHCの酸化を促進させる。な
お、上記実施の形態では、減速毎に還元剤を供給するよ
うにしているが、推定されたNOx吸蔵量が小さいとき
には、必ずしも還元剤を供給する必要はない。
When fuel is used as the reducing agent, since the fuel contains HC with low reactivity, a large amount of HC remains in the filter after the supply of the reducing agent. In this state, if the flow of the exhaust gas is switched by the exhaust switching valve 71 immediately after the end of the supply of the reducing agent, there is a risk that a large amount of HC is released to the outside. Therefore, in order to prevent HC release by this control, the exhaust gas switching valve 71 is maintained for a predetermined period of time t after the end of the supply of the reducing agent, and the lean exhaust gas containing oxygen is taken in to oxidize HC. Promote. In the above embodiment, the reducing agent is supplied every deceleration. However, when the estimated NOx occlusion amount is small, it is not always necessary to supply the reducing agent.

【0107】CPU34は、所定期間t終了後、NOx
放出による還元処理を終了(ステップ104)し、リタ
ーンしてスタート位置に戻る。
After the end of the predetermined period t, the CPU 34 sets NOx
The reduction process by release is completed (step 104), and the process returns to the start position.

【0108】図11のフローチャートでは減速運転時に
NOx 還元剤を供給するNOx 還元制御を行う場合を説
明したが、減速運転時にNOx 還元剤を供給する制御で
は、高速走行時など燃料カットが継続して発生しない運
転の場合、NOx 還元制御が不可能となる。そこで、次
に、減速状態、あるいは燃料噴射量が設定値以下の状態
が所定時間以上にわたり発生しないときには、強制的に
NOx 還元剤を供給するNOx 還元制御を、図12のフ
ローチャートに基づき説明する。
In the flowchart of FIG. 11, the case where the NOx reduction control for supplying the NOx reducing agent is performed during the deceleration operation has been described. If the operation does not occur, NOx reduction control becomes impossible. Then, next, the NOx reduction control for forcibly supplying the NOx reducing agent when the deceleration state or the state where the fuel injection amount is equal to or less than the set value does not occur for a predetermined time or more will be described based on the flowchart of FIG.

【0109】図12に示すフローチャートも、排気ガス
流切換制御ルーチンを示すものであり、予めECU30
のROM32に記憶されており、一定時間毎にCPU3
4によって実行される。
The flowchart shown in FIG. 12 also shows the exhaust gas flow switching control routine.
Is stored in the ROM 32 of the CPU 3 at regular intervals.
4 is performed.

【0110】処理がスタートすると、CPU34は、ス
テップ201において、NOx許容値の判定を行う。N
Ox許容値の判定方法は上述の通りである。
When the process starts, the CPU 34 determines the allowable NOx value in step 201. N
The method of determining the Ox allowable value is as described above.

【0111】図14は高速走行時にNOxセンサの出N
Ox濃度を時間の経過と共に示したものである。この実
施の形態では、図14に示すように、NOx許容値Lを
予め決めてRAM33に登録しておき、このNOx許容
値Lを基準にCPU34がNOx許容値の判定をするも
のとする。
FIG. 14 shows the output N of the NOx sensor during high-speed running.
The Ox concentration is shown over time. In this embodiment, as shown in FIG. 14, the NOx allowable value L is determined in advance and registered in the RAM 33, and the CPU 34 determines the NOx allowable value based on the NOx allowable value L.

【0112】CPU34は、ステップ201において、
出NOx濃度が許容値Lより高いと判定した場合(ステ
ップ201:YES)、処理がステップ202に進み、
一方、出NOx濃度が許容値Lより低いと判定した場合
(ステップ201:NO)はリターンとなる。
In step 201, the CPU 34
If it is determined that the output NOx concentration is higher than the allowable value L (step 201: YES), the process proceeds to step 202,
On the other hand, when it is determined that the output NOx concentration is lower than the allowable value L (step 201: NO), the process returns.

【0113】次に、CPU34は、ステップ202にお
いて、ステップ102と同様に、排気切換弁71に若干
傾きを与えてバイパス状態とし、ケーシング23内にわ
すかなガスの流れを作る。この状態で還元剤をフィルタ
に供給すると、活発な酸化反応が生じ、フィルタ温度が
上昇して、微粒子の酸化を促進できる。また、フィルタ
に流れる排気ガス流量が小さいバイパスする時期を狙っ
てNOx放出のための還元剤供給処理を行っているた
め、わずかな還元剤量でNOxを放出させることができ
る。
Next, at step 202, the CPU 34 gives a slight flow to the exhaust gas switching valve 71 in a bypass state by giving a slight inclination to the exhaust gas switching valve 71, similarly to step 102. When the reducing agent is supplied to the filter in this state, an active oxidation reaction occurs, the filter temperature rises, and the oxidation of the fine particles can be promoted. Further, since the reducing agent supply process for releasing NOx is performed aiming at the bypass time when the flow rate of exhaust gas flowing through the filter is small, NOx can be released with a small amount of reducing agent.

【0114】NOx放出が完了すると、還元剤の供給は
停止される。しかし、CPU34は、ステップ203に
おいて、還元剤供給終了後所定時間t、排気ガスの一部
のみをフィルタ22に導き、他の排気ガス流量をバイパ
ス通路73に流すように排気切換弁71を維持させる制
御を行う。この制御により、しばらくは排気ガスの大部
分はバイパスさせておくことで、フィルタに吸着された
還元剤を酸化することができる。
When the release of NOx is completed, the supply of the reducing agent is stopped. However, in Step 203, the CPU 34 guides only a part of the exhaust gas to the filter 22 for a predetermined time t after the end of the supply of the reducing agent, and maintains the exhaust switching valve 71 so that another flow rate of the exhaust gas flows to the bypass passage 73. Perform control. By this control, most of the exhaust gas is bypassed for a while, so that the reducing agent adsorbed on the filter can be oxidized.

【0115】CPU34は、所定時間t終了後、NOx
放出による還元処理を終了(ステップ204)し、リタ
ーンしてスタート位置に戻る。
After the predetermined time t has elapsed, the CPU 34 sets NOx
The reduction process by release is completed (step 204), and the process returns to the start position.

【0116】なお、本出願に係る発明において、フィル
タの微粒子酸化除去量が小さくなると予想されるとき
を、上述の減速時の他、燃料噴射量が小の時として構成
してもよい。
In the invention according to the present application, the time when the particulate oxidation removal amount of the filter is expected to be small may be the time when the fuel injection amount is small in addition to the above-described deceleration.

【0117】また、上記実施の形態においては、排気浄
化装置にフィルタを1個設けた場合を説明したが、本発
明は排気浄化装置にフィルタを複数設けた場合を含む。
Further, in the above-described embodiment, the case where one filter is provided in the exhaust gas purifying apparatus has been described. However, the present invention includes the case where a plurality of filters are provided in the exhaust gas purifying apparatus.

【0118】例えば、別の実施の形態として、図15は
排気浄化装置にフィルタ22a,22bを隣接して2個
装着した場合を示し、図15(a)は排気浄化装置の平
面図であり、図15(b)は排気浄化装置の側面図であ
る。
For example, as another embodiment, FIG. 15 shows a case where two filters 22a and 22b are mounted adjacent to the exhaust gas purifying apparatus, and FIG. 15 (a) is a plan view of the exhaust gas purifying apparatus. FIG. 15B is a side view of the exhaust gas purification device.

【0119】図15に示すように、フィルタ22a,2
2b間に燃料添加ノズル80aが設けられている。この
ように、燃料添加ノズル80aをフィルタ22a,22
b間に設けて還元剤の供給を行う場合は、フィルタ22
a,22b間で還元雰囲気が形成される。従って、前述
の実施の形態のように、フィルタを還元雰囲気にすべく
排気切換弁71を傾ける必要はなく、排気切換弁71を
完全に中間位置に制御すればよので排気切換弁71の制
御が容易となる。なお、図15において、図3の符号と
同じ符号のものは同一の機能を有するものなので、その
説明は省略する。
As shown in FIG. 15, the filters 22a, 22
A fuel addition nozzle 80a is provided between 2b. As described above, the fuel addition nozzle 80a is connected to the filters 22a and 22a.
When the reducing agent is supplied between the filter b
A reducing atmosphere is formed between a and 22b. Therefore, it is not necessary to incline the exhaust gas switching valve 71 to bring the filter into the reducing atmosphere as in the above-described embodiment, and it is sufficient to control the exhaust gas switching valve 71 to the intermediate position. It will be easier. Note that, in FIG. 15, components having the same reference numerals as those in FIG. 3 have the same functions, and thus description thereof will be omitted.

【0120】また、図16は排気浄化装置にフィルタ2
2c,22dを直列で2個装着した場合を示し、図16
(a)は排気浄化装置の平面図であり、図16(b)は
排気浄化装置の側面図である。
FIG. 16 shows a filter 2 in the exhaust gas purifying apparatus.
FIG. 16 shows a case where two 2c and 22d are mounted in series.
FIG. 16A is a plan view of the exhaust gas purification device, and FIG. 16B is a side view of the exhaust gas purification device.

【0121】この別の実施の形態の場合、図16に示す
ように、第1の排気通路側にフィルタ22cが設けら
れ、第2の排気通路側にフィルタ22dが設けられてい
る。燃料添加ノズル80bはフィルタ22c,22dの
中間位置の排気通路上に設けられている。このように、
燃料添加ノズル80bをフィルタ22c,22d間に設
けて還元剤の供給を行う場合も、フィルタ22c,22
d間で還元雰囲気が形成される。従って、排気切換弁7
1を中間位置に制御すればよので排気切換弁71の制御
が容易となる。なお、図16において、図3の符号と同
じ符号のものは同一の機能を有するものなので、その説
明は省略する。
In the case of this other embodiment, as shown in FIG. 16, a filter 22c is provided on the first exhaust passage side, and a filter 22d is provided on the second exhaust passage side. The fuel addition nozzle 80b is provided on the exhaust passage at an intermediate position between the filters 22c and 22d. in this way,
The fuel supply nozzle 80b may be provided between the filters 22c and 22d to supply the reducing agent.
A reducing atmosphere is formed between d. Therefore, the exhaust switching valve 7
The control of the exhaust switching valve 71 is facilitated by controlling the position of the exhaust switching valve 71 to the intermediate position. Note that, in FIG. 16, components having the same reference numerals as those in FIG. 3 have the same functions, and thus description thereof will be omitted.

【0122】また、本発明は、フィルタ22に形成され
た担体の層上に白金Ptのような貴金属触媒とNOx吸
収剤を坦持した場合にも成立する。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9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 holds when a noble metal catalyst such as platinum Pt and a NOx absorbent are supported on a carrier layer formed on the filter 22. 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 as compared with the solid line shown in FIG. In this case, platinum Pt
Active oxygen is released from NO 2 or SO 3 held on the surface of the substrate.

【0123】また、活性酸素放出剤としては、NO2
たはSO3を吸着保持しこれら吸着されたNO2またはS
3から活性酸素を放出し得る触媒を用いることもでき
る。
As an active oxygen releasing agent, NO 2 or SO 3 is adsorbed and held, and these adsorbed NO 2 or S
A catalyst that can release active oxygen from O 3 can also be used.

【0124】本発明の装置によれば、フィルタの還元雰
囲気を、排気切換弁に中間位置より若干傾きを与えて排
気浄化装置内にわすかな排気ガスの流れを作ることによ
り形成し、この低SV状態で還元剤をフィルタに供給す
るように構成したので、わずかな還元剤量でNOxを放
出させることができ、NOx還元が促進できる。
According to the device of the present invention, the reducing atmosphere of the filter is formed by giving the exhaust switching valve a slight inclination from the intermediate position to create a slight flow of exhaust gas in the exhaust purification device. Since the reducing agent is supplied to the filter in the state, NOx can be released with a small amount of the reducing agent, and NOx reduction can be promoted.

【0125】また、減速状態、あるいは燃料噴射量が設
定値以下の状態が所定時間以上にわたり発生しないとき
でも、強制的に前記排気ガスの一部のみを前記フィルタ
に導いて還元剤を供給するように構成したので、高速走
行時のように長時間排気ガスの流量をバイパス通路に流
すことがない場合であっても、強制的にNOx放出処理
を行わせることができる。
Even when a deceleration state or a state in which the fuel injection amount is less than the set value does not occur for a predetermined time or more, only a part of the exhaust gas is forcibly guided to the filter to supply the reducing agent. Therefore, even when the flow rate of the exhaust gas does not flow through the bypass passage for a long time as in the case of high-speed running, the NOx releasing process can be forcibly performed.

【0126】更に、制御手段は、前記還元剤供給終了後
所定期間、前記排気ガスの一部のみを前記フィルタに導
き、他の排気ガス流量を前記バイパス通路に流すように
前記排気切換手段を維持させる制御を行うように構成し
たので、フィルタに吸着した還元剤(HC)を酸素を含
んだリーンの排気ガスで酸化させてから放出できるの
で、HCの放出を阻止することができる。
Further, the control means maintains the exhaust switching means so as to guide only a part of the exhaust gas to the filter and flow another exhaust gas flow to the bypass passage for a predetermined period after the end of the supply of the reducing agent. Since the control is performed such that the reducing agent (HC) adsorbed on the filter can be oxidized by the lean exhaust gas containing oxygen and then released, the emission of HC can be prevented.

【0127】[0127]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、NOx の
還元と微粒子の酸化を運転状況に応じてより効果的に行
うことができ、またNOx 還元終了後において燃料等の
還元剤が未処理のまま外部に放出されることがない内燃
機関の排気浄化装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, the reduction of NOx and the oxidation of fine particles can be more effectively performed according to the operating conditions, and the reducing agent such as fuel does not remain after the completion of NOx reduction. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine that is not released to the outside as it is processed can be provided.

【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】機関の要求トルクを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a required torque of an engine.

【図3】排気浄化装置を示す上面図である。FIG. 3 is a top view showing the exhaust gas purification device.

【図4】排気浄化装置を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing an exhaust gas purification device.

【図5】(A)はフィルタ基材に微粒子が堆積する状態
を示すイメージ図であり、(B)は排気ガスの順流、逆
流による微粒子の撹乱状態を示すイメージ図である。
FIG. 5A is an image diagram showing a state in which fine particles are deposited on a filter substrate, and FIG. 5B is an image diagram showing a state in which fine particles are disturbed due to a forward flow and a backward flow of exhaust gas.

【図6】パティキュレートフィルタを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a particulate filter.

【図7】微粒子の酸化作用を示す概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram showing an oxidizing action of fine particles.

【図8】微粒子の堆積作用を示す概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a deposition action of fine particles.

【図9】酸化除去可能微粒子量とパティキュレートフィ
ルタの温度との関係を示す図である。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the amount of fine particles that can be removed by oxidation and the temperature of a particulate filter.

【図10】NOxの浄化作用を示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram showing an action of purifying NOx.

【図11】実施の形態における排気ガス流切換制御を示
したフローチャート図である。
FIG. 11 is a flowchart showing an exhaust gas flow switching control in the embodiment.

【図12】別の実施の形態における排気ガス流切換制御
を示したフローチャート図である。
FIG. 12 is a flowchart illustrating an exhaust gas flow switching control according to another embodiment.

【図13】減速運転時にNOxセンサで検出した出NO
x濃度を時間の経過と共に示したものである。
FIG. 13 is an output NO detected by a NOx sensor during deceleration operation.
The x concentration is shown over time.

【図14】高速走行時にNOxセンサで検出した出NO
x濃度を時間の経過と共に示したものである。
FIG. 14 is an output NO detected by a NOx sensor during high-speed running.
The x concentration is shown over time.

【図15】排気浄化装置にフィルタを隣接して2個装着
した場合を示し、図15(a)は排気浄化装置の平面図
であり、図15(b)は排気浄化装置の側面図である。
15 shows a case where two filters are mounted adjacent to the exhaust purification device, FIG. 15 (a) is a plan view of the exhaust purification device, and FIG. 15 (b) is a side view of the exhaust purification device. .

【図16】排気浄化装置にフィルタを直列に2個装着し
た場合を示し、図16(a)は排気浄化装置の平面図で
あり、図16(b)は排気浄化装置の側面図である。
16 shows a case where two filters are mounted in series on the exhaust gas purification device. FIG. 16 (a) is a plan view of the exhaust gas purification device, and FIG. 16 (b) is a side view of the exhaust gas purification device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…燃料噴射弁 22…パティキュレートフィルタ 30…ECU 61…活性酸素放出・NOx吸収剤(NOx吸収剤、活
性酸素放出剤) 70…排気管 71…排気切換弁(排気切換手段) 72…アクチュエータ 73…バイパス通路 75…制御手段 76…第1の排気通路 77…第2の排気通路 80…燃料添加ノズル(還元剤供給手段)
Reference Signs List 6 fuel injection valve 22 particulate filter 30 ECU 61 active oxygen release / NOx absorbent (NOx absorbent, active oxygen release agent) 70 exhaust pipe 71 exhaust switching valve (exhaust switching means) 72 actuator 73 ... bypass passage 75 ... control means 76 ... first exhaust passage 77 ... second exhaust passage 80 ... fuel addition nozzle (reducing agent supply means)

───────────────────────────────────────────────────── 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) B01D 53/86 ZAB F01N 3/08 A 53/94 B F01N 3/08 3/20 B 3/24 E 3/20 9/00 Z 3/24 B01D 53/36 ZAB 9/00 101B 103C 103B (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 浅沼 孝充 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 (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 Fターム(参考) 3G090 AA03 BA01 CA00 CB00 CB24 DA13 DA18 DA20 DB07 EA05 EA06 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB06 AB13 BA13 BA14 CA12 CA13 CA15 DB10 EA00 EA01 EA07 EA15 EA22 GB01Y GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB17X HB03 HB05 HB06 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 AB01 AB02 AB07 AC02 BB02 BB14 CC25 CC26 CD05 DA01 DA02 DA05 DA08 DA10 DA20 EA04──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B01D 53/86 ZAB F01N 3/08 A 53/94 B F01N 3/08 3/20 B 3/24 E 3 / 20 9/00 Z 3/24 B01D 53/36 ZAB 9/00 101B 103C 103B (72) Inventor Kazuhiro Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Takamitsu Asanuma Aichi Prefecture 1 Toyota Town, Toyota City Inside Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Koichiro Nakatani 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Co., Ltd. (72) Koichi Kimura 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture F-term in Toyota Motor Corporation (reference) 3G090 AA03 BA01 CA00 CB00 CB24 DA13 DA18 DA20 DB07 EA05 EA06 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB06 AB13 BA13 BA14 CA12 CA13 CA15 DB10 EA00 EA01 EA07 EA15 EA22 GB01Y GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB17X HB03 HB05 HB06 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 AB01 AB02 AB07 AC02 BB02 BB14 CC25 CC26 CD05 DA01 DA02 DA05 DA08 DA10 DA20 EA

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
はNOxを吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低
下すると吸収したNOxを放出するNOx吸収剤と、排
気ガス中の微粒子の酸化を促進する活性酸素放出剤とが
担持され、排気ガス中の微粒子を一時期捕獲可能なフィ
ルタと、 前記フィルタの一方側から排気ガスを流す第1の流れと
前記フィルタの他方側から排気ガスを流す第2の流れと
を交互に切換え可能であり、切換え途中では排気ガスが
前記フィルタを迂回するバイパス通路に流す排気切換手
段と、 この排気切換手段により排気の流れを交互に切り換えら
れる排気通路の分岐点と前記フィルタ上流の排気通路と
の間に設けられた還元剤供給手段と、 前記フィルタの微粒子酸化除去量が小さくなると予想さ
れるときは、前記排気ガスの一部のみを、前記還元剤を
供給する側の排気通路を介して前記フィルタへ導き、そ
の他の排気ガスを前記バイパス通路に流すように前記排
気切換手段を制御すると共に、前記フィルタを還元雰囲
気にすべく前記還元剤を供給するように前記還元剤供給
手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする
内燃機関の排気浄化装置。
1. A NOx absorbent that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. An active oxygen releasing agent that promotes oxidation is supported, and a filter capable of capturing particulates in the exhaust gas for a time; a first flow of the exhaust gas flowing from one side of the filter and an exhaust gas flowing from the other side of the filter; The second flow can be alternately switched with the second flow. Exhaust switching means for flowing exhaust gas to a bypass passage bypassing the filter during the switching, and an exhaust passage in which the exhaust flow can be alternately switched by the exhaust switching means. A reducing agent supply means provided between a branch point and an exhaust passage upstream of the filter; and Only a part of the gaseous gas is guided to the filter via the exhaust passage on the side for supplying the reducing agent, and the exhaust gas switching means is controlled so that the other exhaust gas flows through the bypass passage. Control means for controlling the reducing agent supply means so as to supply the reducing agent to reduce the atmosphere.
【請求項2】前記フィルタの微粒子酸化除去量が小さく
なると予想されるときは、前記内燃機関が搭載された車
両の減速時、または燃料噴射量が小の場合である請求項
1記載の内燃機関の排気浄化装置。
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein when the particulate oxidation removal amount of the filter is expected to be small, the vehicle equipped with the internal combustion engine is decelerated or the fuel injection amount is small. Exhaust purification device.
【請求項3】前記減速時、または燃料噴射量が小の状態
が一定時間以上にわたり生じないときは、強制的に前記
排気ガスの一部のみを前記フィルタを導き、その他の排
気ガスを前記バイパス通路に流すように前記排気切換手
段を制御すると共に、前記フィルタの還元雰囲気にすべ
く前記還元剤を供給するように前記還元剤供給手段を制
御する請求項2記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. When the vehicle is decelerated or when the state where the fuel injection amount is small does not occur for a predetermined time or more, only a part of the exhaust gas is forcibly guided to the filter, and the other exhaust gas is bypassed. 3. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the exhaust gas switching device is controlled to flow through the passage, and the reducing agent supply device is controlled to supply the reducing agent to reduce the atmosphere of the filter.
【請求項4】前記減速時、または燃料噴射量が小の状態
が一定時間以上にわたり生じないとき、所定のNOx 許
容値を基準に強制的に前記排気切換手段および前記還元
剤供給手段を制御する請求項3記載の内燃機関の排気浄
化装置。
4. The exhaust switching means and the reducing agent supply means are forcibly controlled on the basis of a predetermined NOx allowable value at the time of the deceleration or when the state where the fuel injection amount is small does not occur for a predetermined time or more. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 3.
【請求項5】前記還元剤の供給後の所定時間にわたり前
記排気ガスの一部のみを前記フィルタを導き、その他の
排気ガスを前記バイパス通路に流すように前記排気切換
手段を維持させる制御を実施する請求項1から4のいず
れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. A control for maintaining the exhaust switching means so that only a part of the exhaust gas is guided to the filter for a predetermined time after the supply of the reducing agent, and the other exhaust gas is caused to flow through the bypass passage. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
はNOxを吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低
下すると吸収したNOxを放出するNOx吸収剤と、排気
ガス中の微粒子の酸化を促進する活性酸素放出剤とが担
持され、排気ガス中の微粒子を一時期捕獲可能な複数の
フィルタと、 前記フィルタの一方側から排気ガスを流す第1の流れと
前記フィルタの他方側から排気ガスを流す第2の流れと
を交互に切換え可能であり、切換え途中では排気ガスが
前記フィルタを迂回するバイパス通路に流す排気切換手
段と、 前記複数のフィルタ間に還元剤を供給する還元剤供給手
段と、 前記フィルタの微粒子酸化除去量が小さくなると予想さ
れるときは、前記排気ガスを前記バイパス通路に流すよ
うに前記排気切換手段を制御すると共に、前記フィルタ
を還元雰囲気にすべく前記還元剤を供給するように前記
還元剤供給手段を制御する制御手段と、を備えたことを
特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
6. A NOx absorbent that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. A plurality of filters that carry an active oxygen releasing agent that promotes oxidation and are capable of capturing particulates in the exhaust gas for a period of time; a first flow in which the exhaust gas flows from one side of the filter and an exhaust gas from the other side of the filter An exhaust switching unit that allows the exhaust gas to flow through a bypass passage that bypasses the filter during the switching, and a reducing agent supply that supplies a reducing agent between the plurality of filters. Means for controlling the exhaust gas switching means so as to flow the exhaust gas to the bypass passage when it is expected that the particulate matter oxidation removal amount of the filter will be small. Exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine characterized by comprising a control means for controlling the reducing agent supply means to supply the reducing agent so as to filter the reducing atmosphere, the.
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