JP2001336414A - Method for purifying exhaust gas and its apparatus - Google Patents

Method for purifying exhaust gas and its apparatus

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JP2001336414A
JP2001336414A JP2001038897A JP2001038897A JP2001336414A JP 2001336414 A JP2001336414 A JP 2001336414A JP 2001038897 A JP2001038897 A JP 2001038897A JP 2001038897 A JP2001038897 A JP 2001038897A JP 2001336414 A JP2001336414 A JP 2001336414A
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光壱 木村
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To continuously oxidize and remove particulates in exhaust gas in a particulate filter. SOLUTION: A particulate filter 22 is arranged in an exhaust gas passage of an engine. An amount of exhaust particulates discharged from a combustion chamber 5 per a unit time is reduced in a particulate filter 22 to be smaller than that to be oxidized and removed in a unit time without generating luminous flames. Thus, particulates in exhaust gas is continuously oxidized and removed in the particulate filter 22 without generating luminous flames.

Description

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

【0001】[0001]

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

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりディーゼル機関においては、排
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は600℃程度以上の
高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機
関の排気ガス温は通常、600℃よりもかなり低い。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の着火温度を低くし
なければならない。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a diesel engine, a particulate filter is disposed in an engine exhaust passage in order to remove fine particles contained in exhaust gas, and the fine particles in the exhaust gas are once collected by the particulate filter. In addition, the particulate filter is regenerated by igniting and burning the fine particles collected on the particulate filter. However, the 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 a diesel engine is usually much lower than 600 ° C. Therefore, it is difficult to ignite the fine particles collected on the particulate filter with the heat of the exhaust gas, and the ignition temperature of the fine particles is required to ignite the fine particles collected on the particulate filter with the heat of the exhaust gas. Must be lowered.

【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。例えば特公平7−1062
90号公報にはパティキュレートフィルタ上に白金族金
属およびアルカリ土類金属酸化物の混合物を担持させた
パティキュレートフィルタが開示されている。このパテ
ィキュレートフィルタではほぼ350℃から400℃の
比較的低温でもって微粒子が着火され、次いで連続的に
燃焼せしめられる。
By the way, it has been known that if a catalyst is supported on a particulate filter, the ignition temperature of the fine particles can be reduced. Is known. For example, Japanese Patent Publication 7-1062
No. 90 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, fine particles are ignited at a relatively low temperature of about 350 ° C. to 400 ° C., and then continuously burned.

【0004】[0004]

【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℃から400℃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℃から4
00℃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, when the load increases, the exhaust gas temperature increases from 350 ° C. to 400 ° C. Therefore, the above-mentioned particulate filter apparently reduces the exhaust gas heat when the engine load increases. It seems that the particles can be ignited and burned. However, in practice, the exhaust gas temperature is 350 ° C to 4 ° C.
Even when the temperature reaches 00 ° C., the fine particles may not ignite, and even if the fine particles are ignited, only a part of the fine particles will burn, and a large amount of fine particles will remain unburned.

【0005】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℃か
ら400℃になるとパティキュレートフィルタ上の微粒
子は着火し、次いで連続的に燃焼せしめられる。しかし
ながら排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなるとパテ
ィキュレートフィルタ上に付着した微粒子が完全に燃焼
する前にこの微粒子の上に別の微粒子が堆積し、その結
果パティキュレートフィルタ上に微粒子が積層状に堆積
する。このようにパティキュレートフィルタ上に微粒子
が積層状に堆積すると酸素と接触しやすい一部の微粒子
は燃焼せしめられるが酸素と接触し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。
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.degree. And then continuously burned. However, if the amount of particulates contained in the exhaust gas increases, other particulates accumulate on the particulate filter before the particulate attached on the particulate filter completely burns, and as a result, the particulates are stacked on the particulate filter. Deposited on When the fine particles are deposited on the particulate filter in this manner, some of the fine particles that are likely to come into contact with oxygen are burned, but the remaining fine particles that are hard to come into contact with oxygen do not burn, and thus a large amount of fine particles are generated. It 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.

【0006】一方、パティキュレートフィルタ上に多量
の微粒子が堆積するとこれら堆積した微粒子は次第に着
火燃焼しずらくなる。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
いグラフィイト等に変化するからであると考えられる。
事実、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆
積し続けると350℃から400℃の低温では堆積した
微粒子が着火せず、堆積した微粒子を着火せしめるため
には600℃以上の高温が必要となる。しかしながらデ
ィーゼル機関では通常、排気ガス温が600℃以上の高
温になることがなく、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 are deposited on the particulate filter, the deposited fine particles gradually become difficult to ignite and burn. It is considered that the difficulty of burning in this way is probably due to the fact that carbon in the fine particles changes to graffite or the like which is difficult to burn during deposition.
In fact, if a large amount of fine particles continue to deposit on the particulate filter, the deposited fine particles do not ignite at a low temperature of 350 ° C. to 400 ° C., and a high temperature of 600 ° C. or more is required to ignite the deposited fine particles. However, in a diesel engine, the exhaust gas temperature does not usually reach a high temperature of 600 ° C. or more. Therefore, if a large amount of fine particles are continuously deposited on the particulate filter, it becomes difficult to ignite the fine particles deposited by the exhaust gas heat. .

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

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

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

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

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

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに1番目の発明では、燃焼室から排出された排気ガス
中の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタ
として、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒
子量がパティキュレートフィルタ上において単位時間当
りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能
微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパ
ティキュレートフィルタに流入すると輝炎を発すること
なく酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを
用い、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少な
くしうる機関の運転状態のときには排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなるように排出微粒子量
又は酸化除去可能微粒子量の少くとも一方を制御するよ
うにしている。
According to a first aspect of the present invention, a particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from a combustion chamber is provided as a particulate filter per unit time. If the amount of fine particles discharged from the particulate filter is smaller than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a luminous flame per unit time on the particulate filter, the luminous flame is generated when the particles in the exhaust gas flow into the particulate filter. Using a particulate filter that can be oxidized and removed without generating emissions, the amount of discharged particulates is reduced so that the amount of discharged particulates is smaller than the amount of particulates that can be oxidized and removed when the engine is in an operating state where the amount of discharged particulates can be smaller than the amount of particulates that can be removed by oxidation. At least one of the amount of fine particles and the amount of fine particles that can be removed by oxidation is controlled.

【0013】2番目の発明では1番目の発明において、
パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持してい
る。3番目の発明では2番目の発明において、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をパティキュレートフィルタ
上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微粒子が付
着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を放出させ、
放出された活性酸素によってパティキュレートフィルタ
上に付着した微粒子を酸化させるようにしている。
In the second invention, in the first invention,
A noble metal catalyst is supported on the particulate filter. According to a third aspect, in the second aspect, the active oxygen releasing agent according to the second aspect, which takes in oxygen and retains oxygen when there is excess oxygen in the surroundings, and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases. Is carried on a particulate filter, and when fine particles adhere to the particulate filter, active oxygen is released from the active oxygen releasing agent,
Fine particles adhering to the particulate filter are oxidized by the released active oxygen.

【0014】4番目の発明では3番目の発明において、
活性酸素放出剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金属又
は希土類又は遷移金属からなる。5番目の発明では4番
目の発明において、アルカリ金属およびアルカリ土類金
属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からな
る。6番目の発明では3番目の発明において、活性酸素
放出剤は、パティキュレートフィルタに流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときには排気ガス中のNOxを吸
収しパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空
燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したNOx
放出する機能を有している。
In the fourth invention, in the third invention,
The active oxygen releasing agent comprises an alkali metal or an alkaline earth metal or a rare earth or transition metal. According to a fifth aspect, in the fourth aspect, the alkali metal and the alkaline earth metal comprise a metal having a higher ionization tendency than calcium. In the third aspect in the sixth invention, the active oxygen release agent, the exhaust gas flowing into the particulate filter air-fuel ratio when the lean exhaust gas flowing into the particulate filter to absorb NO x in the exhaust gas air-fuel ratio is a function of releasing NO x absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich.

【0015】7番目の発明では1番目の発明において、
酸化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温
度の関数である。8番目の発明では7番目の発明におい
て、酸化除去可能微粒子量はパティキュレートフィルタ
の温度に加え、排気ガス中の酸素濃度又はNOx 濃度の
少くとも一つの関数である。
According to a seventh aspect, in the first aspect,
The amount of fine particles that can be removed by oxidation is a function of the temperature of the particulate filter. In the seventh invention in the eighth invention, the particulate removable weight oxide in addition to the temperature of the particulate filter is at least one function of the oxygen concentration or the concentration of NO x in the exhaust gas.

【0016】9番目の発明では7番目の発明において、
酸化除去可能微粒子量が少くともパティキュレートフィ
ルタの温度の関数として予め記憶されている。10番目
の発明では1番目の発明において、排出微粒子量を酸化
除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態の
ときに排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量とが互いに
近づいたときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくかつ排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量
との差が大きくなるように排出微粒子量と酸化除去可能
微粒子量の少くとも一方を制御するようにしている。
In the ninth invention, in the seventh invention,
The amount of particulates that can be removed by oxidation is stored in advance at least as a function of the temperature of the particulate filter. According to a tenth aspect, in the first aspect, when the amount of discharged particulates and the amount of particulates that can be removed by oxidation are close to each other when the engine is in an operating state where the amount of discharged particulates can be made smaller than the amount of particulates that can be removed by oxidation, Is controlled so that at least one of the amount of discharged fine particles and the amount of fine particles removable by oxidation is smaller than the amount of fine particles removable by oxidation and the difference between the amount of discharged fine particles and the amount of fine particles removable by oxidation is increased.

【0017】11番目の発明では10番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタの温度を上昇させること
により排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大
きくするようにしている。12番目の発明では10番目
の発明において、排出微粒子量を減少させることにより
排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくす
るようにしている。
In an eleventh aspect based on the tenth aspect, the difference between the amount of discharged particulates and the amount of particulates that can be removed by oxidation is increased by increasing the temperature of the particulate filter. In a twelfth aspect based on the tenth aspect, the difference between the amount of discharged fine particles and the amount of oxidizable and removable fine particles is increased by reducing the amount of discharged fine particles.

【0018】13番目の発明では10番目の発明におい
て、排気ガス中の酸素濃度を高めることにより排出微粒
子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくするように
している。14番目の発明では、燃焼室から排出された
排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレート
フィルタとして、単位時間当りに燃焼室から排出される
排出微粒子量がパティキュレートフィルタ上において単
位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化
除去可能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微
粒子がパティキュレートフィルタに流入すると輝炎を発
することなく酸化除去せしめられるパティキュレートフ
ィルタを用い、パティキュレートフィルタ上において単
位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去せしめられ
る酸化除去微粒子量を算出し、排出微粒子量を酸化除去
可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態のとき
には排出微粒子量が酸化除去微粒子量よりも少なくなる
ように排出微粒子量又は酸化除去可能微粒子量の少くと
も一方を制御するようにしている。
According to a thirteenth aspect, in the tenth aspect, the difference between the amount of particulates discharged and the amount of particulates that can be oxidized and removed is increased by increasing the oxygen concentration in the exhaust gas. In the fourteenth invention, as a particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from the combustion chamber, the amount of particulates discharged from the combustion chamber per unit time is reduced per unit time on the particulate filter. When the amount of fine particles in the exhaust gas that can be oxidized and removed without emitting a bright flame is smaller than the amount of fine particles in the exhaust gas, the particulate filter can be oxidized and removed without emitting a bright flame when the fine particles in the exhaust gas flow into the particulate filter. Calculate the amount of oxidized particles that can be oxidized and removed per unit time without emitting a flaming flame above. Emission particulates or oxidation so that it is less than the particulates At least Sa possible amount of particulates so as to control the other.

【0019】15番目の発明では、燃焼室から排出され
た排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレー
トフィルタとして、単位時間当りに燃焼室から排出され
る排出微粒子量がパティキュレートフィルタ上において
単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸
化除去可能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の
微粒子がパティキュレートフィルタに流入すると輝炎を
発することなく酸化除去せしめられかつパティキュレー
トフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
には排気ガス中のNOx を吸収しパティキュレートフィ
ルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッ
チになると吸収したNOx を放出する機能を有するパテ
ィキュレートフィルタを用い、排出微粒子量を酸化除去
可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態のとき
には排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なく
なるように排出微粒子量又は酸化除去可能微粒子量の少
くとも一方を制御するようにしている。16番目の発明
では、機関排気通路内に燃焼室から排出された排気ガス
中の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタ
を配置し、パティキュレートフィルタとして、単位時間
当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパティキュ
レートフィルタ上において単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量よりも少
ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュレートフ
ィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化除去せし
められるパティキュレートフィルタを用い、排出微粒子
量を酸化除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運
転状態のときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなるように排出微粒子量又は酸化除去可能
微粒子量の少くとも一方を制御する制御手段を具備して
いる。
In the fifteenth aspect, as a particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from the combustion chamber, the amount of particulates discharged from the combustion chamber per unit time is measured on the particulate filter as a unit. If the amount of particulates in the exhaust gas that can be removed by oxidation without emitting bright flame per hour is less than the amount of particulates that can be removed by oxidation, if the particulates in the exhaust gas flow into the particulate filter, they are oxidized and removed without emitting bright flame and flow into the particulate filter. particulate fuel ratio of the exhaust gas has the function of releasing the NO x absorbed and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbing particulate filter NO x in the exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich when the lean to Use a filter to reduce the amount of discharged particulates compared to the amount of particulates that can be removed by oxidation. At least one of the amount of exhaust particulates and the amount of particulates that can be oxidized and removed is controlled so that the amount of exhaust particulates is smaller than the amount of particulates that can be removed by oxidation when the engine is in an operating state that can be reduced. In the sixteenth aspect, a particulate filter for removing particulates in the exhaust gas discharged from the combustion chamber is arranged in the engine exhaust passage, and the particulate filter is configured to emit the particulate matter discharged from the combustion chamber per unit time. When the amount of fine particles is smaller than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a bright flame per unit time on the particulate filter, the fine particles in the exhaust gas oxidize without emitting a bright flame when flowing into the particulate filter. Using a particulate filter that can be removed, the amount of particulates discharged or oxidized and removed so that the amount of particulates discharged is less than the amount of particulates that can be oxidized and removed when the engine is operating, where the amount of particulates that can be removed is smaller than the amount of particulates that can be removed by oxidation. A control means for controlling at least one of the possible fine particle amounts is provided. .

【0020】17番目の発明では16番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持し
ている。18番目の発明では17番目の発明において、
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をパティキュレート
フィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微
粒子が付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を放
出させ、放出された活性酸素によってパティキュレート
フィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにしてい
る。
In a seventeenth aspect based on the sixteenth aspect, a noble metal catalyst is supported on the particulate filter. In the eighteenth invention, in the seventeenth invention,
When excess oxygen is present in the surroundings, the active oxygen releasing agent that takes in oxygen to retain oxygen and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases is carried on the particulate filter, When fine particles adhere to the filter, active oxygen is released from the active oxygen releasing agent, and the released active oxygen oxidizes the fine particles adhered to the particulate filter.

【0021】19番目の発明では18番目の発明におい
て、活性酸素放出剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金
属又は希土類又は遷移金属からなる。20番目の発明で
は19番目の発明において、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属
からなる。21番目の発明では18番目の発明におい
て、活性酸素放出剤は、パティキュレートフィルタに流
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
のNOx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したNOx を放出する機能を有している。
In a nineteenth aspect based on the eighteenth aspect, the active oxygen releasing agent comprises an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth or a transition metal. According to a twentieth aspect, in the ninth aspect, the alkali metal and the alkaline earth metal comprise a metal having a higher ionization tendency than calcium. In 18 th invention is a 21 th invention, the active oxygen release agent, the exhaust gas flowing into the particulate filter air-fuel ratio when the lean exhaust gas flowing into the particulate filter to absorb NO x in the exhaust gas air-fuel ratio is a function of releasing NO x absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich.

【0022】22番目の発明では16番目の発明におい
て、酸化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタ
の温度の関数である。23番目の発明では22番目の発
明において、酸化除去可能微粒子量はパティキュレート
フィルタの温度に加え、排気ガス中の酸素濃度又はNO
x 濃度の少くとも一つの関数である。
In a twenty-second aspect based on the sixteenth aspect, the amount of fine particles removable by oxidation is a function of the temperature of the particulate filter. According to a twenty-third aspect, in the twenty-second aspect, in addition to the temperature of the particulate filter, the amount of particulates that can be removed by oxidation is determined by the oxygen concentration in the exhaust gas or the NO.
x is at least one function of the density.

【0023】24番目の発明では22番目の発明におい
て、酸化除去可能微粒子量を少くともパティキュレート
フィルタの温度の関数の形で予め記憶している記憶手段
を具備している。25番目の発明では16番目の発明に
おいて、制御手段は、排出微粒子量を酸化除去可能微粒
子量よりも少なくしうる機関の運転状態のときに排出微
粒子量と酸化除去可能微粒子量とが互いに近づいたとき
には排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なく
かつ排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量との差が大き
くなるように排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量の少
くとも一方を制御する。
According to a twenty-fourth aspect, in the twenty-second aspect, there is provided a storage means for preliminarily storing the amount of fine particles removable by oxidation in the form of a function of the temperature of the particulate filter. In a twenty-fifth aspect based on the sixteenth aspect, in the sixteenth aspect, the control means is configured such that the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles that can be oxidized and removed are close to each other when the engine is in an operating state in which the amount of the fine particles can be reduced. In some cases, at least one of the discharged fine particle amount and the oxidatively removable fine particle amount is controlled so that the discharged fine particle amount is smaller than the oxidatively removable fine particle amount and the difference between the discharged fine particle amount and the oxidatively removable fine particle amount is increased.

【0024】26番目の発明では25番目の発明におい
て、制御手段は、パティキュレートフィルタの温度を上
昇させることによって排出微粒子量と酸化除去可能微粒
子量との差を大きくする。27番目の発明では26番目
の発明において、制御手段は、排気ガス温が上昇するよ
うに燃料噴射量又は燃料噴射時期の少くとも一方を制御
することによってパティキュレートフィルタの温度を上
昇させる。
In a twenty-sixth aspect based on the twenty-fifth aspect, the control means increases the difference between the amount of particulates discharged and the amount of particulates that can be removed by oxidation by increasing the temperature of the particulate filter. In a twenty-seventh aspect based on the twenty-sixth aspect, the control means increases the temperature of the particulate filter by controlling at least one of the fuel injection amount and the fuel injection timing so as to increase the exhaust gas temperature.

【0025】28番目の発明では27番目の発明におい
て、制御手段は、主燃料の噴射時期を遅角させるか、又
は主燃料に加え補助燃料を噴射することによって排気ガ
ス温を上昇させる。29番目の発明では26番目の発明
において、機関が、再循環排気ガス量を増大していくと
煤の発生量が次第に増大してピークに達し、再循環排気
ガス量を更に増大すると煤がほとんど発生しなくなる機
関からなり、制御手段は、再循環排気ガス量を煤の発生
量がピークとなる再循環排気ガス量よりも多くすること
によって排気ガス温を上昇させ、それによってパティキ
ュレートフィルタの温度を上昇させる。
In a twenty-eighth aspect based on the twenty-seventh aspect, the control means increases the exhaust gas temperature by delaying the main fuel injection timing or by injecting auxiliary fuel in addition to the main fuel. In a twenty-ninth aspect based on the twenty-sixth aspect, in the twenty-sixth aspect, as the engine increases the amount of recirculated exhaust gas, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and when the amount of recirculated exhaust gas further increases, soot is almost completely reduced. The control means increases the exhaust gas temperature by making the recirculated exhaust gas amount larger than the recirculated exhaust gas amount at which the generation amount of soot is peaked, thereby increasing the temperature of the particulate filter. To rise.

【0026】30番目の発明では26番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に炭化
水素供給装置を配置し、炭化水素供給装置から排気通路
内に炭化水素を供給することによってパティキュレート
フィルタの温度を上昇させる。31番目の発明では26
番目の発明において、パティキュレートフィルタ下流の
排気通路内に排気制御弁を配置し、排気制御弁を閉弁す
ることによってパティキュレートフィルタの温度を上昇
させる。
According to a thirtieth aspect, in the twenty-sixth aspect, a hydrocarbon supply device is disposed in an exhaust passage upstream of the particulate filter, and hydrocarbons are supplied from the hydrocarbon supply device into the exhaust passage. Raise the temperature of. In the 31st invention, 26
In the second invention, an exhaust control valve is disposed in an exhaust passage downstream of the particulate filter, and the temperature of the particulate filter is increased by closing the exhaust control valve.

【0027】32番目の発明では26番目の発明におい
て、排気タービンを迂回する排気ガス量を制御するため
のウエストゲートバルブを備えた排気ターボチャージャ
を具備しており、ウエストゲートバルブを開弁すること
によってパティキュレートフィルタの温度を上昇させ
る。33番目の発明では25番目の発明において、制御
手段は、排出微粒子量を減少させることによって排出微
粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくする。
According to a thirty-second aspect, in the thirty-sixth aspect, there is provided an exhaust turbocharger having a wastegate valve for controlling an amount of exhaust gas bypassing the exhaust turbine, wherein the wastegate valve is opened. Raises the temperature of the particulate filter. According to a thirty-third aspect, in the twenty-fifth aspect, the control means increases the difference between the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles that can be oxidized and removed by reducing the amount of the discharged fine particles.

【0028】34番目の発明では33番目の発明におい
て、制御手段は、排出微粒子量が減少するように燃料噴
射量又は燃料噴射時期又は燃料噴射圧又は補助燃料の噴
射を制御する。35番目の発明では33番目の発明にお
いて、吸入空気を過給するための過給手段を具備し、制
御手段は、過給圧を増大させることによって排出微粒子
量を減少させる。
In a thirty-fourth aspect based on the thirty-third aspect, the control means controls the fuel injection amount, the fuel injection timing, the fuel injection pressure, or the auxiliary fuel injection so that the amount of the emitted fine particles decreases. According to a thirty-fifth aspect, in the thirty-third aspect, there is provided a supercharging means for supercharging the intake air, and the control means reduces the amount of discharged particulates by increasing the supercharging pressure.

【0029】36番目の発明では33番目の発明におい
て、排気ガスを吸気通路内に再循環させるための排気ガ
ス再循環装置を具備し、制御手段は、排気ガス再循環率
を減少させることによって排出微粒子量を減少させる。
37番目の発明では25番目の発明において、制御手段
は、排気ガス中の酸素濃度を高めることによって排出微
粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくする。
In a thirty-sixth aspect based on the thirty-third aspect, there is provided an exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas into the intake passage, and the control means reduces the exhaust gas recirculation rate to reduce the exhaust gas recirculation rate. Reduce the amount of fine particles.
In a thirty-seventh aspect based on the twenty-fifth aspect, the control means increases the oxygen concentration in the exhaust gas to increase the difference between the amount of exhaust particulates and the amount of particulates that can be removed by oxidation.

【0030】38番目の発明では37番目の発明におい
て、排気ガスを吸気通路内に再循環させるための排気ガ
ス再循環装置を具備し、制御手段は、排気ガス再循環率
を減少させることによって排気ガス中の酸素濃度を高く
する。39番目の発明では37番目の発明において、パ
ティキュレートフィルタ上流の排気通路内に2次空気を
供給するための2次空気供給装置を具備し、制御手段
は、パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に2次
空気を供給することによって排気ガス中の酸素濃度を高
くする。
In a thirty-eighth aspect based on the thirty-seventh aspect, there is provided an exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas into the intake passage, and the control means reduces the exhaust gas recirculation rate to reduce the exhaust gas recirculation rate. Increase the oxygen concentration in the gas. In a thirty-ninth aspect based on the thirty-seventh aspect, there is provided a secondary air supply device for supplying secondary air into an exhaust passage upstream of the particulate filter, wherein the control means includes a secondary air supply device in the exhaust passage upstream of the particulate filter. By supplying secondary air, the oxygen concentration in the exhaust gas is increased.

【0031】40番目の発明では、機関排気通路内に燃
焼室から排出された排気ガス中の微粒子を除去するため
のパティキュレートフィルタを配置し、パティキュレー
トフィルタとして、単位時間当りに燃焼室から排出され
る排出微粒子量がパティキュレートフィルタ上において
単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸
化除去可能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の
微粒子がパティキュレートフィルタに流入すると輝炎を
発することなく酸化除去せしめられるパティキュレート
フィルタを用い、パティキュレートフィルタ上において
単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去せしめら
れる酸化除去微粒子量を算出する算出手段と、排出微粒
子量を酸化除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の
運転状態のときには排出微粒子量が酸化除去微粒子量よ
りも少なくなるように排出微粒子量又は酸化除去可能微
粒子量の少くとも一方を制御する制御手段を具備してい
る。41番目の発明では、機関排気通路内に燃焼室から
排出された排気ガス中の微粒子を除去するためのパティ
キュレートフィルタを配置し、パティキュレートフィル
タとして、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微
粒子量がパティキュレートフィルタ上において単位時間
当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可
能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子が
パティキュレートフィルタに流入すると輝炎を発するこ
となく酸化除去せしめられかつパティキュレートフィル
タに流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気
ガス中のNOx を吸収しパティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになる
と吸収したNOx を放出する機能を有するパティキュレ
ートフィルタを用い、排出微粒子量を酸化除去可能微粒
子量よりも少なくしうる機関の運転状態のときには排出
微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なくなるよう
に排出微粒子量又は酸化除去可能微粒子量の少くとも一
方を制御する制御手段を具備している。
In the fortieth aspect, a particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from the combustion chamber is disposed in the engine exhaust passage, and the particulate filter is discharged from the combustion chamber per unit time as a particulate filter. When the amount of discharged fine particles is smaller than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a luminous flame per unit time on the particulate filter, a luminous flame is generated when the fine particles in the exhaust gas flow into the particulate filter. Calculating means for calculating the amount of oxidized fine particles which can be oxidized and removed per unit time on a particulate filter using a particulate filter which can be oxidized and removed without any trouble, and the amount of oxidized fine particles which can be removed by oxidation When the engine is running, which can be less than Amount of discharged particulate is provided with a control means for controlling at least one of the discharge amount of particulates or particulate removable by oxidation amount to be less than the amount removed oxide particles. In the forty-first aspect, a particulate filter for removing particulates in exhaust gas exhausted from the combustion chamber is disposed in the engine exhaust passage, and the particulate filter emits exhaust gas discharged from the combustion chamber per unit time. When the amount of fine particles is smaller than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a bright flame per unit time on the particulate filter, the fine particles in the exhaust gas oxidize without emitting a bright flame when flowing into the particulate filter. NO air-fuel ratio of the exhaust gas is absorbed and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbing particulate filter NO x in the exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich when the lean flowing into removal allowed provided and the particulate filter Use a particulate filter that has the function to release x At least one of the amount of discharged particulates or the amount of particulates that can be oxidized and removed is controlled so that the amount of particulates discharged is smaller than the amount of particulates that can be removed by oxidation when the engine is running, where the amount of particulate output can be smaller than the amount of particulates that can be removed by oxidation. Control means for performing the operation.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】図1は本発明を圧縮着火式内燃機
関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点
火式内燃機関にも適用することもできる。図1を参照す
ると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリ
ンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制御
式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気
弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は対応
する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結さ
れ、サージタンク12は吸気ダクト13を介して排気タ
ーボチャージャ14のコンプレッサ15に連結される。
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18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に連結される。
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 Denotes an exhaust valve, and 10 denotes an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to a compressor 15 of an exhaust turbocharger 14 via an intake duct 13.
A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is disposed in the intake duct 13.
A cooling device 18 for cooling the intake air flowing through the intake duct 13 is arranged around the cooling device 18. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 18, 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 is connected to a casing 23 having a built-in particulate filter 22.

【0033】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
して互いに連結され、EGR通路24内には電気制御式
EGR制御弁25が配置される。また、EGR通路24
周りにはEGR通路24内を流れるEGRガスを冷却す
るための冷却装置26が配置される。図1に示される実
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。電子制御ユニット30はデジタルコ
ンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに
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A
D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AD変換器37を介して入力ポート35に入力され
る。アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込
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AD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35にはクランクシャフトが例えば30°回転
する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が
接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路
38を介して燃料噴射弁6、スロットル弁駆動用ステッ
プモータ16、EGR制御弁25、および燃料ポンプ2
8に接続される。
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. The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and a ROM (read only memory) 32 and a RAM
(Random access memory) 33, CPU (microprocessor) 34, input port 35 and output port 36
Is provided. The output signal of the fuel pressure sensor 29 corresponds to A
The data is input to the input port 35 via the D converter 37. The particulate filter 22 has a temperature sensor 39 for detecting the temperature of the particulate filter 22.
The output signal of the temperature sensor 39 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. . Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve driving step motor 16, the EGR control valve 25, and the fuel pump 2 via the corresponding drive circuit 38.
8 is connected.

【0034】図2(A)は要求トルクTQと、アクセル
ペダル40の踏込み量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,T
Q=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ROM
32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 are TQ = a, TQ
The required torque gradually increases in the order of Q = b, TQ = c, TQ = d. The required torque TQ shown in FIG.
As shown in (B), the ROM is previously stored in the form of a map as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N.
32. In the embodiment according to the present invention, FIG.
A required torque TQ according to the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N is first calculated from the map shown in FIG. 3B, and the fuel injection amount and the like are calculated based on the required torque TQ.

【0035】図3にパティキュレートフィルタ22の構
造を示す。なお、図3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
3(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。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3(A)においてハッチングを付した部分は栓5
3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。
FIG. 3 shows the structure of the particulate filter 22. 3 (A) shows a front view of the particulate filter 22, and FIG. 3 (B) shows a side cross-sectional view of the particulate filter 22. As shown in FIGS. 3A and 3B, the particulate filter 22 has a honeycomb structure and includes 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. 3 (A), the hatched portion is the plug 5
3 is shown. 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 are each surrounded by the four exhaust gas outflow passages 51, and each exhaust gas outflow passage 51 is surrounded by the four exhaust gas inflow passages 50. It is arranged so that.

【0036】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3
(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。
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、および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
剤が担持されている。
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.
In the embodiment according to the present invention, a carrier layer made of, for example, alumina is provided 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 in the partition wall 54. Is formed on the support, a noble metal catalyst on the support, and an activity that takes in oxygen when there is excess oxygen around and retains oxygen, and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases. An oxygen releasing agent is supported.

【0037】この場合、本発明による実施例では貴金属
触媒として白金Ptが用いられており、活性酸素放出剤
としてカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セ
シウムCs、ルビジウムRbのようなアルカリ金属、バ
リウムBa、カルシウムCa、ストロンチウムSrのよ
うなアルカリ土類金属、ランタンLa、イットリウム
Y、セリウムCeのような希土類、および錫Sn、鉄F
eのような遷移金属から選ばれた少くとも一つが用いら
れている。
In this case, in the embodiment according to the present invention, platinum Pt is used as a noble metal catalyst, and an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, or barium Ba is used as an active oxygen releasing agent. , Calcium Ca, alkaline earth metals such as strontium Sr, lanthanum La, rare earths such as yttrium Y, cerium Ce, and tin Sn, iron F
At least one selected from transition metals such as e is used.

【0038】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を用いるか、或いはセリウムCeを用いる
ことが好ましい。次にパティキュレートフィルタ22に
よる排気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金
PtおよびカリウムKを担持させた場合を例にとって説
明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、希土類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用
が行われる。
In this case, as the active oxygen releasing agent, an alkali metal or 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, strontium Sr, or cerium Ce. Next, the action of removing particulates in exhaust gas by the particulate filter 22 will be described by taking as an example the case where platinum Pt and potassium K are carried on a carrier. The same effect of removing fine particles can be obtained by using.

【0039】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、吸気通路、燃焼室
5および排気通路内に供給された空気と燃料との比を排
気ガスの空燃比と称すると図1に示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SO2 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SO2 を含ん
だ排気ガスがパティキュレートフィルタ22の排気ガス
流入通路50内に流入することになる。
In a compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG. 1, combustion takes place under excess air, and therefore the exhaust gas contains a large amount of excess air. That is, if the ratio between air and fuel supplied into the intake passage, the combustion chamber 5 and the exhaust passage is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas, the air-fuel ratio of the exhaust gas in the compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG. It is lean. Further, since NO is generated in the combustion chamber 5, NO is contained in the exhaust gas. The fuel contains sulfur S
This sulfur S reacts with oxygen in the combustion chamber 5 to become SO 2 . Therefore, SO 2 is contained in the exhaust gas. Therefore, exhaust gas containing excess oxygen, NO and SO 2 flows into the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22.

【0040】図4(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4(A)および(B)において60は白金Pt
の粒子を示しており、61はカリウムKを含んでいる活
性酸素放出剤を示している。上述したように排気ガス中
には多量の過剰酸素が含まれているので排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタ22の排気ガス流入通路50内に
流入すると図4(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
2-と反応し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO
2 )。次いで生成されたNO2 の一部は白金Pt上で酸
化されつつ活性酸素放出剤61内に吸収され、カリウム
Kと結合しながら図4(A)に示されるように硝酸イオ
ンNO3 - の形で活性酸素放出剤61内に拡散し、一部
の硝酸イオンNO3 - は硝酸カリウムKNO3 を生成す
る。
FIGS. 4A and 4B schematically show enlarged views of the surface of the carrier layer formed on the inner peripheral surface of the exhaust gas inflow passage 50 and the inner wall surface of the pores in the partition wall 54. .
In FIGS. 4A and 4B, reference numeral 60 denotes platinum Pt.
And 61 denotes an active oxygen releasing agent containing potassium K. When the exhaust gas because the exhaust gas as described above contains a large amount of excess oxygen flows into the exhaust gas inflow passages 50 of the particulate filter 22 4 These oxygen O 2 as shown in (A)
There O 2 - it is attached to or O the surface of the platinum Pt in 2-form. On the other hand, NO in the exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO).
2 ). Next, a part of the generated NO 2 is absorbed in the active oxygen releasing agent 61 while being oxidized on the platinum Pt, and is combined with potassium K to form nitrate ion NO 3 as shown in FIG. And diffuses into the active oxygen releasing agent 61, and a part of the nitrate ion NO 3 generates potassium nitrate KNO 3 .

【0041】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-の形で白金P
tの表面に付着しており、排気ガス中のSO2 は白金P
tの表面でO2 - 又はO2-と反応してSO3 となる。次
いで生成されたSO3 の一部は白金Pt上で更に酸化さ
れつつ活性酸素放出剤61内に吸収され、カリウムKと
結合しながら硫酸イオンSO4 2- の形で活性酸素放出剤
61内に拡散し、硫酸カリウムK2 SO4 を生成する。
このようにして活性酸素放出触媒61内には硝酸カリウ
ムKNO3 および硫酸カリウムK2 SO 4 が生成され
る。
On the other hand, as described above, SO is contained in the exhaust gas.
Two Is also included in this SOTwo Is the same mechanism as NO
The active oxygen is released into the active oxygen releasing agent 61. That is,
As described above, oxygen OTwo Is OTwo - Or O2-In the form of platinum P
t on the surface of SOTwo Is platinum P
O on the surface of tTwo - Or O2-Reacts with SOThree Becomes Next
SO generatedThree Is partially oxidized on platinum Pt
While being absorbed into the active oxygen releasing agent 61, potassium K
Sulfate ion SO while bindingFour 2- Active oxygen release agent in the form of
Diffusion into 61, potassium sulfate KTwo SOFour Generate
Thus, the active oxygen releasing catalyst 61 contains potassium nitrate.
Mu KNOThree And potassium sulfate KTwo SO Four Is generated
You.

【0042】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ュレートフィルタ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4(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剤61の表面上に接触
し、付着する。
On the other hand, fine particles mainly composed of carbon C are generated in the combustion chamber 5, and therefore, these fine particles are contained in the exhaust gas. These fine particles contained in the exhaust gas are used as the particulate filter 2 in the exhaust gas.
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 releasing agent 61.

【0043】このように微粒子62が活性酸素放出剤6
1の表面上に付着すると微粒子62と活性酸素放出剤6
1との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤61内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤61内の酸素が微
粒子62と活性酸素放出剤61との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤61内に形成
されている硝酸カリウムKNO3 がカリウムKと酸素O
とNOとに分解され、酸素Oが微粒子62と活性酸素放
出剤61との接触面に向かい、NOが活性酸素放出剤6
1から外部に放出される。外部に放出されたNOは下流
側の白金Pt上において酸化され、再び活性酸素放出剤
61内に吸収される。
As described above, the fine particles 62 form the active oxygen releasing agent 6
1 and the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 6
At the contact surface with No. 1, the oxygen concentration decreases. When the oxygen concentration decreases, a difference in concentration occurs between the active oxygen releasing agent 61 having a high oxygen concentration and the oxygen in the active oxygen releasing agent 61 is directed toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61. Try to move. As a result, potassium nitrate KNO 3 formed in the active oxygen releasing agent 61 becomes potassium K and oxygen O
Is decomposed into NO and the oxygen O is directed to the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61, and NO is
1 to the outside. The NO released to the outside is oxidized on platinum Pt on the downstream side, and is absorbed again in the active oxygen releasing agent 61.

【0044】一方、このとき活性酸素放出剤61内に形
成されている硫酸カリウムK2 SO 4 もカリウムKと酸
素OとSO2 とに分解され、酸素Oが微粒子62と活性
酸素放出剤61との接触面に向かい、SO2 が活性酸素
放出剤61から外部に放出される。外部に放出されたS
2 は下流側の白金Pt上において酸化され、再び活性
酸素放出剤61内に吸収される。
On the other hand, at this time, the active oxygen releasing agent 61
Potassium sulfate K being formedTwo SO Four Also potassium K and acid
Elementary O and SOTwo And oxygen O is activated with the fine particles 62
Toward the contact surface with the oxygen releasing agent 61,Two Is active oxygen
It is released from the release agent 61 to the outside. S released outside
OTwo Is oxidized on the downstream platinum Pt and becomes active again
It is absorbed in the oxygen releasing agent 61.

【0045】一方、微粒子62と活性酸素放出剤61と
の接触面に向かう酸素Oは硝酸カリウムKNO3 や硫酸
カリウムK2 SO4 のような化合物から分解された酸素
である。化合物から分解された酸素Oは高いエネルギを
有しており、極めて高い活性を有する。従って微粒子6
2と活性酸素放出剤61との接触面に向かう酸素は活性
酸素Oとなっている。これら活性酸素Oが微粒子62に
接触すると微粒子62の酸化作用が促進され、微粒子6
2は数分から数10分の短時間のうちに輝炎を発するこ
となく酸化せしめられる。このように微粒子62が酸化
せしめられている間に他の微粒子が次から次へとパティ
キュレートフィルタ22に付着する。従って実際にはパ
ティキュレートフィルタ22上には或る程度の量の微粒
子が常時堆積しており、この堆積している微粒子のうち
の一部の微粒子が酸化除去せしめられることになる。こ
のようにしてパティキュレートフィルタ22上に付着し
た微粒子62が輝炎を発することなく連続燃焼せしめら
れる。なお、NOx は酸素原子の結合および分離を繰返
しつつ活性酸素放出剤61内において硝酸イオンNO3 -
の形で拡散するものと考えられ、この間にも活性酸素が
発生する。微粒子62はこの活性酸素によっても酸化せ
しめられる。また、このようにパティキュレートフィル
タ22上に付着した微粒子62は活性酸素Oによって酸
化せしめられるがこれら微粒子62は排気ガス中の酸素
によっても酸化せしめられる。
On the other hand, the oxygen O heading toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61 is oxygen decomposed from a compound such as potassium nitrate KNO 3 or potassium sulfate K 2 SO 4 . Oxygen O decomposed from the compound has high energy and extremely high activity. Therefore, the fine particles 6
Oxygen toward the contact surface between 2 and the active oxygen releasing agent 61 is active oxygen O. When the active oxygen O comes into contact with the fine particles 62, the oxidizing action of the fine particles 62 is promoted, and the fine particles 6
2 can be oxidized within a short time of several minutes to several tens of minutes without emitting a bright flame. While the fine particles 62 are thus oxidized, other fine particles adhere to the particulate filter 22 one after another. Therefore, in practice, a certain amount of fine particles is constantly deposited on the particulate filter 22, and some of the deposited fine particles are oxidized and removed. In this way, the fine particles 62 adhering to the particulate filter 22 are continuously burned without emitting a bright flame. Note that NO x repeats binding and separation of oxygen atoms in the active oxygen releasing agent 61 while repeating nitrate ion NO 3 −.
It is thought that it diffuses in the form of, and active oxygen is also generated during this time. The fine particles 62 are also oxidized by this active oxygen. Further, the fine particles 62 thus adhered on the particulate filter 22 are oxidized by the active oxygen O, but the fine particles 62 are also oxidized by the oxygen in the exhaust gas.

【0046】パティキュレートフィルタ22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なう燃焼を持続させるた
めにはパティキュレートフィルタ22の温度を高温に維
持しなければならない。
When the particulates accumulated in a layer on the particulate filter 22 are burned, the particulate filter 22 becomes red hot and burns with a flame. The combustion with such a flame cannot be sustained unless it is at a high temperature, and therefore, the temperature of the particulate filter 22 must be maintained at a high temperature in order to maintain the combustion with such a flame.

【0047】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62の酸化によ
る微粒子除去作用は火炎を伴う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 luminous flame as described above, and the surface of the particulate filter 22 does not glow at this time. That is, in other words, in the present invention, the fine particles 62 are oxidized and removed at a considerably low temperature. Therefore, the action of removing fine particles 62 that do not emit a luminous flame by oxidation according to the present invention is completely different from the action of removing fine particles by combustion accompanied by a flame.

【0048】ところで白金Ptおよび活性酸素放出剤6
1はパティキュレートフィルタ22の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤61が
放出しうる活性酸素Oの量はパティキュレートフィルタ
22の温度が高くなるほど増大する。また当然のことな
がら微粒子は微粒子自身の温度が高いほど酸化除去され
やすくなる。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
22の温度が高くなるほど増大する。
Incidentally, platinum Pt and active oxygen releasing agent 6
1 is activated as the temperature of the particulate filter 22 increases, so that the amount of active oxygen O that the active oxygen releasing agent 61 can release per unit time increases as the temperature of the particulate filter 22 increases. Naturally, the fine particles are more easily oxidized and removed as the temperature of the fine particles themselves is higher. Accordingly, the amount of fine particles that can be oxidized and removed on the particulate filter 22 without emitting a bright flame per unit time increases as the temperature of the particulate filter 22 increases.

【0049】図6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
ており、図6の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。なお、図6は単位時間を1秒と
した場合の、即ち1秒当りの酸化除去可能微粒子量Gを
示しているがこの単位時間としては1分、10分等任意
の時間を採用することができる。例えば単位時間として
10分を用いた場合には単位時間当りの酸化除去可能微
粒子量Gは10分間当りの酸化除去可能微粒子量Gを表
すことになり、この場合でも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Gは図6に示される
ように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。さて、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が同じ単位時間当りに酸化除去可能微粒子G
よりも少ないとき、例えば1秒当りの排出微粒子量Mが
1秒当りの酸化除去可能微粒子量Gよりも少ないとき、
或いは10分当りの排出微粒子量Mが10分当りの酸化
除去可能微粒子量Gよりも少ないとき、即ち図6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上において輝炎を発することなく
順次短時間のうちに酸化除去せしめられる。
The solid line in FIG. 6 indicates the amount G of the oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a bright flame per unit time, and the horizontal axis in FIG. 6 indicates the temperature TF of the particulate filter 22. . FIG. 6 shows the amount of fine particles G that can be oxidized and removed per second when the unit time is 1 second, that is, any unit time such as 1 minute or 10 minutes can be adopted as the unit time. it can. For example, when 10 minutes is used as the unit time, the amount G of oxidizable and removable particles per unit time represents the amount G of oxidizable and removable particles per 10 minutes. As shown in FIG. 6, the amount G of the oxidizable particles that can be oxidized and removed without generating a bright flame increases as the temperature of the particulate filter 22 increases. Now, when the amount of the fine particles discharged from the combustion chamber 5 per unit time is referred to as a discharged fine particle amount M, the discharged fine particle amount M is the same as the fine particles G that can be oxidized and removed per unit time.
When the amount M of discharged fine particles per second is smaller than the amount G of oxidizable and removable fine particles per second, for example,
Alternatively, when the amount M of discharged fine particles per 10 minutes is smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation per 10 minutes, that is, in the region I of FIG. 6, all the fine particles discharged from the combustion chamber 5 shine on the particulate filter 22. It can be sequentially oxidized and removed within a short time without producing a flame.

【0050】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6の領域IIでは全
ての微粒子を順次酸化するには活性酸素量が不足してい
る。図5(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。即ち、全ての微粒子を順次酸化
するには活性酸素量が不足している場合には図5(A)
に示すように微粒子62が活性酸素放出剤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5(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。
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. 6, the amount of active oxygen is insufficient to sequentially oxidize all the fine particles. FIGS. 5A to 5C show how the fine particles are oxidized in such a case. That is, when the amount of active oxygen is insufficient to sequentially oxidize all the fine particles, FIG.
As shown in (2), when the fine particles 62 adhere to the active oxygen releasing agent 61, only a part of the fine particles 62 is oxidized, and the finely oxidized fine particles remain on the carrier layer. Next, when the state of the insufficient amount of active oxygen continues, the fine particles which 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. 5 (B). It becomes covered with the fine particle portion 63.

【0051】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分6
3は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分63はそのまま残留しやすくな
る。また、担体層の表面が残留微粒子部分63によって
覆われると白金PtによるNO,SO2 の酸化作用およ
び活性酸素放出剤61からの活性酸素の放出作用が抑制
される。その結果、図5(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、斯くして排気ガス温を高温
にするか、或いはパティキュレートフィルタ22の温度
を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃焼させる
ことができなくなる。
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, when the surface of the carrier layer is covered with the residual fine particle portion 63, the oxidizing action of NO and SO 2 by platinum Pt and the releasing action of active oxygen from the active oxygen releasing agent 61 are suppressed. As a result, as shown in FIG. 5C, another fine particle 64 is deposited on the remaining fine particle portion 63 one after another. That is, the fine particles are deposited in a layered manner. When the fine particles are deposited in a layered manner in this manner, these fine particles are separated from the platinum Pt and the active oxygen releasing agent 61, so that even if the fine particles are easily oxidized, they are no longer oxidized by the active oxygen O. Therefore, further fine particles are deposited on the fine particles 64 one after another. That is, when the state in which the amount M of discharged fine particles is larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation continues, the fine particles are deposited on the particulate filter 22 in a layered manner. Unless the temperature of the filter 22 is increased, the deposited fine particles cannot be ignited and burned.

【0052】このように図6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6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よりも少くしておく
必要がある。
As described above, in the region I of FIG. 6, 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. Deposited in the shape of Therefore, the fine particles are
In order to prevent the particles from being deposited in a layered manner on top, the amount M of discharged fine particles must always be smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation.

【0053】図6からわかるように本発明の実施例で用
いられているパティキュレートフィルタ22ではパティ
キュレートフィルタ22の温度TFがかなり低くても微
粒子を酸化させることが可能であり、従って図1に示す
圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Mおよびパテ
ィキュレートフィルタ22の温度TFを排出微粒子量M
が酸化除去可能微粒子量Gよりも通常少なくなるように
維持することが可能である。従って本発明による実施例
においては排出微粒子量Mおよびパティキュレートフィ
ルタ22の温度TFを排出微粒子量Mが酸化除去可能微
粒子量Gよりも通常少なくなるように維持するようにし
ている。
As can be seen from FIG. 6, the particulate filter 22 used in the embodiment of the present invention can oxidize the fine particles even if the temperature TF of the particulate filter 22 is considerably low. In the compression ignition type internal combustion engine shown, the amount M of discharged particulates and the temperature TF of the particulate filter 22
Can be maintained so as to be usually smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the amount M of discharged fine particles and the temperature TF of the particulate filter 22 are maintained so that the amount M of discharged fine particles is usually smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation.

【0054】このように排出微粒子量Mが酸化除去可能
微粒子量Gよりも通常少なくなるように維持するとパテ
ィキュレートフィルタ22上に微粒子が積層状に堆積し
なくなる。その結果、パティキュレートフィルタ22に
おける排気ガス流の圧損は全くと言っていいほど変化す
ることなくほぼ一定の最小圧損値に維持される。斯くし
て機関の出力低下を最小限に維持することができる。
If the amount M of discharged fine particles is normally kept smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, the fine particles will not be deposited on the particulate filter 22 in a stacked manner. As a result, the pressure loss of the exhaust gas flow in the particulate filter 22 is maintained at a substantially constant minimum pressure loss value without changing at all. In this way, a decrease in the engine output can be kept to a minimum.

【0055】また、微粒子の酸化による微粒子除去作用
はかなり低温でもって行われる。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
が積層状に堆積しないので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. In addition, since fine particles do not accumulate on the particulate filter 22 in a layered manner, there is less danger of ash agglomeration, and therefore, there is less danger that the particulate filter 22 will be clogged.

【0056】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。
The 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.

【0057】しかしながらこの場合、活性酸素放出剤6
1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剤61内に拡散するSO3 はカリウ
ムKと結合して硫酸カリウムK2 SO4 を形成し、カル
シウムCaはSO3 と結合することなくパティキュレー
トフィルタ22の隔壁54を通過して排気ガス流出通路
51内に流出する。従ってパティキュレートフィルタ2
2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、
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ことになる。
In this case, however, the active oxygen releasing agent 6
When an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, such as potassium K, is used, SO 3 diffused into the active oxygen releasing agent 61 combines with potassium K to form potassium sulfate K 2 SO 4 . Then, the 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 particulate filter 2
No clogging of the two pores occurs. Therefore, as described above, as the active oxygen releasing agent 61, an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs,
It is preferable to use rubidium Rb, barium Ba, and strontium Sr.

【0058】さて、本発明による実施例では基本的に全
ての運転状態において排出微粒子量Mが酸化除去可能微
粒子量Gよりも少なくなるように維持することを意図し
ている。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の方が酸化除去可能
微粒子量Gよりも多くなる。従って本発明による実施例
では機関始動直後のような特別の場合を除いて排出微粒
子量Mを酸化除去可能微粒子量Gよりも少なくしうる機
関の運転状態のときには排出微粒子量Mが酸化除去可能
微粒子量Gよりも少なくなるようにしている。
The embodiment according to the present invention is intended to maintain the amount M of discharged particulates smaller than the amount G of particulates that can be removed by oxidation in basically all operating states. However, in practice, 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 generally larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation. Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine is in an operating state in which the amount M of discharged fine particles can be made smaller than the amount G of fine particles capable of being oxidized and removed, except for a special case such as immediately after the start of the engine, the amount M of discharged fine particles is reduced. It is set to be smaller than the amount G.

【0059】なお、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。しかしながらこのように
酸化されなかった微粒子部分が残留しはじめているとき
に、即ち微粒子が一定限度以下しか堆積していないとき
に排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも少く
なるとこの残留微粒子部分は活性酸素Oによって輝炎を
発することなく酸化除去される。従って本発明による実
施例では機関始動直後のような特別の運転状態のときに
は、排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gより少な
くなったときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒
子しかパティキュレートフィルタ22上に積層しないよ
うに排出微粒子量Mおよびパティキュレートフィルタ2
2の温度TFが維持される。
When the amount M of discharged fine particles is 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. However, when the fine particles which have not been oxidized start to remain, that is, when the fine particles are deposited only below a certain limit, and the discharged fine particle amount M becomes smaller than the oxidizable and removable fine particle amount G, the residual fine particle portion is reduced. Is oxidized and removed by the active oxygen O without emitting a bright flame. Therefore, in the embodiment according to the present invention, in a special operation state such as immediately after the start of the engine, when the amount M of the discharged fine particles becomes smaller than the amount G of the fine particles that can be oxidized and removed, only particles of a certain amount or less that can be oxidized and removed are removed. The amount M of discharged fine particles and the amount of the particulate
A temperature TF of 2 is maintained.

【0060】また、このように排出微粒子量Mおよびパ
ティキュレートフィルタ22の温度TFを維持するよう
にしていたとしても何らかの理由によりパティキュレー
トフィルタ22上に微粒子が積層状に堆積する場合があ
る。このような場合であっても排気ガスの一部又は全体
の空燃比が一時的にリッチにされるとパティキュレート
フィルタ22上に堆積した微粒子は輝炎を発することな
く酸化せしめられる。即ち、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短時間で燃焼
除去せしめられる。一方、空燃比がリーンに維持されて
いると白金Ptの表面が酸素で覆われ、いわゆる白金P
tの酸素被毒が生ずる。このような酸素被毒が生ずると
NOx に対する酸化作用が低下するためにNOx の吸収
効率が低下し、斯くして活性酸素放出剤61からの活性
酸素放出量が低下する。しかしながら空燃比がリッチに
されると白金Pt表面上の酸素が消費されるために酸素
被毒が解消され、従って空燃比がリッチからリーンに切
換えられるとNOx に対する酸化作用が強まるためにN
x の吸収効率が高くなり、斯くして活性酸素放出剤6
1からの活性酸素放出量が増大する。従って空燃比がリ
ーンに維持されているときに空燃比を時折リーンからリ
ッチに切換えるとその都度白金Ptの酸素被毒が解消さ
れるために空燃比がリーンであるときの活性酸素放出量
が増大し、斯くしてパティキュレートフィルタ22上に
おける微粒子の酸化作用を促進することができる。ま
た、セリウムCeは空燃比がリーンのときには酸素を取
込み(Ce23 →2CeO2 )、空燃比がリッチにな
ると活性酸素を放出する(2CeO2 →CeO3 )機能
を有する。従って活性酸素放出剤61としてセリウムC
eを用いると空燃比がリーンのときにはパティキュレー
トフィルタ22上に微粒子が付着すると活性酸素放出剤
61から放出された活性酸素によって微粒子が酸化さ
れ、空燃比がリッチになると活性酸素放出剤61から多
量の活性酸素が放出されるために微粒子が酸化される。
従って活性酸素放出剤61としてセリウムCeを用いた
場合にも空燃比を時折リーンからリッチに切換えるとパ
ティキュレートフィルタ22上における微粒子の酸化反
応を促進することができる。
Even if the amount M of discharged particulates and the temperature TF of the particulate filter 22 are maintained as described above, particulates may be deposited on the particulate filter 22 in a stacked manner for some reason. Even in such a case, if the air-fuel ratio of a part or the whole of the exhaust gas is temporarily made rich, the fine particles deposited on the particulate filter 22 are oxidized without emitting a bright flame. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced, active oxygen O is released from the active oxygen releasing agent 61 to the outside at once, and the active oxygen O released at once is As a result, the deposited fine particles are burned and removed in a short time without emitting a bright flame. On the other hand, if the air-fuel ratio is maintained lean, the surface of the platinum Pt is covered with oxygen, so-called platinum Pt.
t oxygen poisoning occurs. Such oxidising effect on poisoning occurs when NO x is reduced the absorption efficiency of the NO x to be reduced, the active oxygen release amount from the active oxygen release agent 61 is lowered by thus. N, however the air-fuel ratio is eliminated oxygen poisoning to oxygen on the platinum Pt surface is consumed when it is rich, and hence the air-fuel ratio becomes stronger oxidizing effect on switching is the NO x from rich to lean
The absorption efficiency of O x is increased, and thus the active oxygen releasing agent 6
1 increases the amount of active oxygen released. Therefore, when the air-fuel ratio is occasionally switched from lean to rich while the air-fuel ratio is maintained lean, the oxygen poisoning of platinum Pt is eliminated each time, so that the amount of active oxygen released when the air-fuel ratio is lean increases. Thus, the oxidizing action of the fine particles on the particulate filter 22 can be promoted. Cerium Ce has a function of taking in oxygen (Ce 2 O 3 → 2CeO 2 ) when the air-fuel ratio is lean and releasing active oxygen (2CeO 2 → CeO 3 ) when the air-fuel ratio becomes rich. Therefore, cerium C is used as the active oxygen releasing agent 61.
When e is used, when the air-fuel ratio is lean, the fine particles are oxidized by the active oxygen released from the active oxygen releasing agent 61 when the fine particles adhere to the particulate filter 22, and when the air-fuel ratio becomes rich, a large amount of the active oxygen releasing agent 61 The fine particles are oxidized because the active oxygen is released.
Therefore, even when cerium Ce is used as the active oxygen releasing agent 61, the oxidation reaction of the fine particles on the particulate filter 22 can be promoted by occasionally switching the air-fuel ratio from lean to rich.

【0061】さて、図6においては酸化除去可能微粒子
量Gがパティキュレートフィルタ22の温度TFのみの
関数として示されているがこの酸化除去可能微粒子量G
は実際には排気ガス中の酸素濃度、排気ガス中のNOx
濃度、排気ガス中の未燃HC濃度、微粒子の酸化のしや
すさの程度、パティキュレートフィルタ22内における
排気ガス流の空間速度、排気ガス圧等の関数でもある。
従って酸化除去可能微粒子量Gはパティキュレートフィ
ルタ22の温度TFを含む上述の全ての因子の影響を考
慮に入れて算出することが好ましい。
FIG. 6 shows the amount G of oxidizable and removable particles as a function of only the temperature TF of the particulate filter 22.
In practice the concentration of oxygen in the exhaust gas is, NO x in the exhaust gas
It is also a function of the concentration, the unburned HC concentration in the exhaust gas, the degree of oxidization of the particulates, the space velocity of the exhaust gas flow in the particulate filter 22, the exhaust gas pressure, and the like.
Therefore, it is preferable to calculate the amount G of the particulates that can be removed by oxidation taking into account the effects of all the above-described factors including the temperature TF of the particulate filter 22.

【0062】しかしながらこれら因子のうちで酸化除去
可能微粒子量Gに最も大きな影響を与えるのはパティキ
ュレートフィルタ22の温度TFであり、比較的大きな
影響を与えるのは排気ガス中の酸素濃度とNOx 濃度で
ある。図7(A)はパティキュレートフィルタ22の温
度TFおよび排気ガス中の酸素が変化したときの酸化除
去可能微粒子量Gの変化を示しており、図7(B)はパ
ティキュレートフィルタ22の温度TFおよび排気ガス
中のNOx 濃度が変化したときの酸化除去可能微粒子量
Gの変化を示している。なお、図7(A),(B)にお
いて破線は排気ガス中の酸素濃度およびNOx 濃度が基
準値であるときを示しており、図7(A)において〔O
21 は基準値よりも排気ガス中の酸素濃度が高いと
き、〔O22 は〔O21 よりも更に酸化濃度が高い
ときを夫々示しており、図7(B)において〔NO〕1
は基準値よりも排気ガス中のNOx 濃度が高いとき、
〔NO〕2 は〔NO〕1 よりも更にNOx 濃度が高いと
きを夫々示している。
However, of these factors, the temperature TF of the particulate filter 22 has the largest influence on the amount G of particles that can be oxidized and removed, while the oxygen concentration and NO x in the exhaust gas have a relatively large effect. Concentration. 7A shows a change in the temperature TF of the particulate filter 22 and a change in the amount G of the oxidizable particles when the oxygen in the exhaust gas changes. FIG. 7B shows the temperature TF of the particulate filter 22. and shows a change in amount G of the particulate removable by oxidation when the concentration of NO x in the exhaust gas has changed. Incidentally, FIG. 7 (A), the dotted line in (B) shows the time the oxygen concentration and NO x concentration in the exhaust gas is a reference value, in FIG. 7 (A) [O
2 ] 1 indicates the case where the oxygen concentration in the exhaust gas is higher than the reference value, and [O 2 ] 2 indicates the case where the oxidation concentration is higher than [O 2 ] 1 , respectively. In FIG. NO] 1
When the high concentration of NO x in the exhaust gas than the reference value,
[NO] 2 indicates the case where the NO x concentration is higher than [NO] 1 .

【0063】排気ガス中の酸素濃度が高くなるとそれだ
けでも酸化除去可能微粒子量Gが増大するが更に活性酸
素放出剤61内に取込まれる酸素量が増大するので活性
酸素放出剤61から放出される活性酸素も増大する。従
って図7(A)に示されるように排気ガス中の酸素濃度
が高くなるほど酸化除去可能微粒子量Gは増大する。一
方、排気ガス中のNOは前述したように白金Ptの表面
上において酸化されてNO2 となる。このようにして生
成されたNO2 の一部は活性酸素放出剤61内に吸収さ
れ、残りのNO2 は白金Ptの表面から外部に離脱す
る。このとき微粒子はNO2 と接触すると酸化反応が促
進され、従って図7(B)に示されるように排気ガス中
のNOx 濃度が高くなるほど酸化除去可能微粒子量Gは
増大する。ただし、このNO2 による微粒子の酸化促進
作用は排気ガス温がほぼ250℃からほぼ450℃の間
でしか生じないので図7(B)に示されるように排気ガ
ス中のNOx 濃度が高くなるとパティキュレートフィル
タ22の温度TFがほぼ250℃から450℃の間のと
きに酸化除去可能微粒子量Gが増大する。
When the oxygen concentration in the exhaust gas is increased, the amount G of fine particles that can be removed by oxidation alone increases, but the amount of oxygen taken into the active oxygen releasing agent 61 further increases. Active oxygen also increases. Therefore, as shown in FIG. 7 (A), the higher the oxygen concentration in the exhaust gas, the greater the amount G of particles that can be removed by oxidation. On the other hand, NO in the exhaust gas is oxidized on the surface of platinum Pt to NO 2 as described above. Part of the NO 2 thus generated is absorbed into the active oxygen releasing agent 61, and the remaining NO 2 is released from the surface of the platinum Pt to the outside. At this time, when the fine particles come into contact with NO 2 , the oxidation reaction is accelerated. Therefore, as shown in FIG. 7 (B), the higher the NO x concentration in the exhaust gas, the larger the amount G of fine particles that can be oxidized and removed. However, the action of promoting the oxidation of the fine particles by NO 2 occurs only when the exhaust gas temperature is between approximately 250 ° C. and approximately 450 ° C. Therefore, as shown in FIG. 7 (B), when the NO x concentration in the exhaust gas increases. When the temperature TF of the particulate filter 22 is between approximately 250 ° C. and 450 ° C., the amount G of particles that can be removed by oxidation increases.

【0064】前述したように酸化除去可能微粒子量Gは
酸化除去可能微粒子量Gに影響を与える全ての因子を考
慮に入れて算出することが好ましい。しかしながら本発
明による実施例ではこれら因子のうちで酸化除去可能微
粒子量Gに最も大きな影響を与えるパティキュレートフ
ィルタ22の温度TFと、比較的大きな影響を与える排
気ガス中の酸素濃度およびNOx 濃度のみに基づいて酸
化除去可能微粒子量Gを算出するようにしている。
As described above, it is preferable to calculate the amount G of fine particles capable of being oxidized and removed in consideration of all factors affecting the amount G of fine particles oxidizable and removed. However, in the embodiment according to the present invention and the temperature TF of the particulate filter 22 that have the greatest effect on the amount G of the particulate removable by oxidation among these factors, only the oxygen concentration and NO x concentration in the exhaust gas to provide a relatively large impact The amount G of fine particles that can be removed by oxidation is calculated based on the following equation.

【0065】即ち、本発明による実施例では図8の
(A)から(F)に示されるようにパティキュレートフ
ィルタ22の各温度TF(200℃、250℃、300
℃、350℃、400℃、450℃)における酸化除去
可能微粒子量Gが夫々排気ガス中の酸素濃度〔O2 〕と
排気ガス中のNOx 濃度〔NO〕の関数としてマップの
形で予めROM32内に記憶されており、各パティキュ
レートフィルタ22の温度TF、酸化濃度〔O2 〕およ
びNOx 濃度〔NO〕に応じた酸化除去可能微粒子量G
が図8の(A)から(F)に示されるマップから比例配
分により算出される。
That is, in the embodiment according to the present invention, as shown in FIGS. 8A to 8F, each temperature TF of the particulate filter 22 (200 ° C., 250 ° C., 300 ° C.)
℃, 350 ℃, 400 ℃, advance in the form of a map as a function of the NO x concentration in the exhaust gas amount G of the particulate removable by oxidation with oxygen concentration in the respective exhaust gas [O 2] [NO] in 450 ° C.) ROM 32 And the amount of fine particles G that can be removed by oxidation in accordance with the temperature TF, the oxidation concentration [O 2 ] and the NO x concentration [NO] of each particulate filter 22.
Is calculated from the maps shown in FIGS. 8A to 8F by proportional distribution.

【0066】なお、排気ガス中の酸素濃度〔O2 〕およ
びNOx 濃度〔NO〕は酸素濃度センサおよびNOx
度センサを用いて検出することができる。しかしながら
本発明による実施例では排気ガス中の酸素濃度〔O2
が要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図9
(A)に示すようなマップの形で予めROM32内に記
憶されており、排気ガス中のNOx 濃度〔NO〕も要求
トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図9(B)
に示すようなマップの形で予めROM32内に記憶され
ており、これらのマップから排気ガス中の酸素濃度〔O
2 〕およびNO x 濃度〔NO〕が算出される。
The oxygen concentration in the exhaust gas [OTwo ] And
And NOx The concentration [NO] is determined by the oxygen concentration sensor and NO.x Dark
It can be detected using a degree sensor. However
In the embodiment according to the present invention, the oxygen concentration in the exhaust gas [OTwo ]
9 as a function of the required torque TQ and the engine speed N.
The information is previously stored in the ROM 32 in the form of a map as shown in FIG.
Remember, NO in exhaust gasx Require concentration [NO]
FIG. 9B as a function of the torque TQ and the engine speed N.
Is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as shown in FIG.
From these maps, the oxygen concentration in the exhaust gas [O
Two ] And NO x The concentration [NO] is calculated.

【0067】一方、排出微粒子量Mは機関の型式によっ
て変化するが機関の型式が定まると要求トルクTQおよ
び機関回転数Nの関数となる。図10(A)は図1に示
される内燃機関の排出微粒子量Mを示しており、各曲線
1 ,M2 ,M3 ,M4 ,M 5 は等排出微粒子量(M1
<M2 <M3 <M4 <M5 )を示している。図10
(A)に示される例では要求トルクTQが高くなるほど
排出微粒子量Mが増大する。なお、図10(A)に示さ
れる排出微粒子量Mは要求トルクTQおよび機関回転数
Nの関数として図10(B)に示すマップの形で予めR
OM32内に記憶されている。
On the other hand, the amount M of discharged fine particles depends on the model of the engine.
However, when the model of the engine is determined, the required torque TQ and
And a function of the engine speed N. FIG. 10A is shown in FIG.
Of the exhausted particulate matter M of the internal combustion engine,
M1 , MTwo , MThree , MFour , M Five Is the amount of fine particles discharged (M1 
<MTwo <MThree <MFour <MFive ). FIG.
In the example shown in (A), as the required torque TQ increases,
The amount M of discharged fine particles increases. It should be noted that FIG.
Is the required torque TQ and the engine speed.
R as a function of N in the form of a map shown in FIG.
It is stored in the OM32.

【0068】前述したように本発明では機関始動直後の
ような特別な運転状態を除いて排出微粒子量Mを酸化除
去可能微粒子量Gよりも少なくしうるときには排出微粒
子量Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも少なくなるよう
に、即ち排出微粒子量M<酸化除去可能微粒子量Gなる
関係を満たすように排出微粒子量M又は酸化除去可能微
粒子量Gの少くとも一方が制御される。
As described above, according to the present invention, when the amount M of discharged fine particles can be made smaller than the amount G of fine particles capable of being oxidized and removed, except for a special operation state immediately after the start of the engine, the amount M of discharged fine particles can be reduced to the amount of fine particles oxidizable and removed. At least one of the discharged particle amount M and the oxidizable / removable particle amount G is controlled so as to be smaller than G, that is, so as to satisfy the relationship of the discharged particle amount M <the oxidizable / removable particle amount G.

【0069】具体的に言うと本発明による実施例では排
出微粒子量M<酸化除去可能微粒子量Gなる関係を満た
すために排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gに近
づいたときには、例えば排出微粒子量Mが酸化除去可能
微粒子量Gから小さな一定値αを差引いた許容量(G−
α)よりも大きくなったときには排出微粒子量Mと酸化
除去可能微粒子量Gとの差が大きくなるように排出微粒
子量Mおよび酸化除去可能微粒子量Gの少くとも一方を
制御するようにしている。
More specifically, in the embodiment according to the present invention, when the amount M of discharged fine particles approaches the amount G of fine particles oxidizable and removed in order to satisfy the relationship of the amount M of discharged fine particles <the amount G of fine particles removable by oxidation, for example, The amount M is an allowable amount (G−
When α is larger than α), at least one of the discharged fine particle amount M and the oxidizable and removable fine particle amount G is controlled so that the difference between the discharged fine particle amount M and the oxidatively removable fine particle amount G is increased.

【0070】次に図11を参照しつつ運転制御方法につ
いて説明する。図11を参照するとまず初めにステップ
100においてスロットル弁17の開度が制御され、次
いでステップ101ではEGR制御弁25の開度が制御
される。次いでステップ102では燃料噴射弁6からの
噴射制御が行われる。次いでステップ103では図10
(B)に示されるマップから排出微粒子量Mが算出され
る。次いでステップ104では図8の(A)から(F)
に示されるマップからパティキュレートフィルタ22の
温度TF、排気ガス中の酸素濃度〔O2 〕および排気ガ
ス中のNOx 濃度〔NO〕に応じた酸化除去可能微粒子
量Gが算出される。
Next, an operation control method will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 11, first, at step 100, the opening of the throttle valve 17 is controlled, and then, at step 101, the opening of the EGR control valve 25 is controlled. Next, at step 102, injection control from the fuel injection valve 6 is performed. Next, in step 103, FIG.
The amount M of discharged fine particles is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 104, (A) to (F) of FIG.
Temperature TF of the particulate filter 22, the oxygen concentration [O 2] and concentration of NO x [NO] amount G of the particulate removable by oxidation in accordance with the exhaust gas in the exhaust gas is calculated from the map shown in.

【0071】次いでステップ105では排出微粒子量M
が酸化除去可能微粒子量Gよりも一定値αだけ小さい許
容値(G−α)よりも大きくなったことを示すフラグが
セットされているか否かが判別される。フラグがセット
されていないときにはステップ106に進んで排出微粒
子量Mが許容値(G−α)よりも小さいか否かが判別さ
れる。M<G−αのとき、即ち排出微粒子量Mが許容値
(G−α)よりも小さいときには処理サイクルを完了す
る。これに対してステップ106においてM≧G−αで
あると判別されたとき、即ち排出微粒子量Mが許容値
(G−α)よりも大きくなったときにはステップ107
に進んでフラグがセットされ、次いでステップ108に
進む。フラグがセットされるとその後の処理サイクルで
はステップ105からステップ108にジャンプする。
Next, at step 105, the amount M of discharged fine particles
It is determined whether or not a flag indicating that the value has become larger than an allowable value (G-α) smaller than the oxidizable / removable fine particle amount G by a certain value α. If the flag has not been set, the routine proceeds to step 106, where it is determined whether or not the amount M of discharged particulate is smaller than the allowable value (G-α). When M <G−α, that is, when the amount M of discharged fine particles is smaller than the allowable value (G−α), the processing cycle is completed. On the other hand, when it is determined in step 106 that M ≧ G−α, that is, when the amount M of discharged particulates is larger than the allowable value (G−α), step 107 is performed.
, The flag is set, and then the routine proceeds to step 108. When the flag is set, the process jumps from step 105 to step 108 in the subsequent processing cycle.

【0072】ステップ108では排出微粒子量Mと、酸
化除去可能微粒子量Gから一定値βを差引いた制御解除
値(G−β)とが比較される。ここでαとβとはα<β
なる関係があり、従って許容値(G−α)と制御解除値
(G−β)とは許容値(G−α)>制御解除値(G−
β)なる関係がある。M≧G−βのとき、即ち排出微粒
子量Mが制御解除値(G−β)よりも大きいときにはス
テップ109に進んでパティキュレートフィルタ22に
おいて微粒子の連続酸化作用を続行するための制御が行
われる。即ち排出微粒子量Mと酸化除去可能微粒子量G
との差が大きくなるように排出微粒子量Mおよび酸化除
去可能微粒子量Gの少くとも一方が制御される。
In step 108, the amount M of discharged fine particles is compared with a control release value (G-β) obtained by subtracting a constant value β from the amount G of fine particles removable by oxidation. Here, α and β are α <β
Therefore, the allowable value (G-α) and the control release value (G-β) are equal to the allowable value (G-α)> control release value (G−β).
β). When M ≧ G−β, that is, when the amount M of discharged particulate is larger than the control release value (G−β), the routine proceeds to step 109, where control is performed to continue the continuous oxidizing action of the particulate in the particulate filter 22. . That is, the amount M of discharged fine particles and the amount G of fine particles that can be removed by oxidation.
At least one of the amount M of discharged fine particles and the amount G of fine particles that can be oxidized and removed is controlled so that the difference between the two becomes greater.

【0073】次いでステップ108においてM<G−β
になったと判断されると、即ち排出微粒子量Mが制御解
除値(G−β)よりも少なくなるとステップ110に進
んで元の運転状態に徐々に復帰する制御が行われ、フラ
グがリセットされる。このようにしてM<Gの状態に維
持される。図11のステップ109において行われる連
続酸化続行制御および図11のステップ110において
行われる復帰制御は種々のやり方があり、従って次にこ
れら連続酸化続行制御および復帰制御の種々のやり方に
ついて順次説明する。
Next, at step 108, M <G-β
Is determined, that is, when the amount M of discharged particulates becomes smaller than the control release value (G-β), the routine proceeds to step 110, where control is performed to gradually return to the original operating state, and the flag is reset. . Thus, the state of M <G is maintained. There are various ways of the continuous oxidation continuation control performed in step 109 of FIG. 11 and the return control performed in step 110 of FIG. 11. Therefore, the various methods of the continuous oxidation continuation control and the return control will be sequentially described.

【0074】M≧(G−α)となったときに排出微粒子
量Mと酸化除去可能微粒子量Gとの差を大きくする方法
の一つはパティキュレートフィルタ22の温度TFを上
昇させる方法である。そこでまず初めにパティキュレー
トフィルタ22の温度TFを上昇させる方法について説
明する。パティキュレートフィルタ22の温度TFを上
昇させるのに有効な方法の一つは燃料噴射時期を圧縮上
死点以後まで遅角させる方法である。即ち、通常主燃料
m は図12において(I)に示されるように圧縮上死
点付近で噴射される。この場合、図12の(II)に示さ
れるように主燃料Qm の噴射時期が遅角されると後燃え
期間が長くなり、斯くして排気ガス温が上昇する。排気
ガス温が高くなるとそれに伴ってパティキュレートフィ
ルタ22の温度TFが高くなり、その結果M<Gの状態
に維持されることになる。
One of the methods for increasing the difference between the amount M of discharged fine particles and the amount G of fine particles removable by oxidation when M ≧ (G−α) is to raise the temperature TF of the particulate filter 22. . Therefore, a method of increasing the temperature TF of the particulate filter 22 will be described first. One of the effective methods for increasing the temperature TF of the particulate filter 22 is to retard the fuel injection timing until after the compression top dead center. That is, normally the main fuel Q m is injected near compression top dead center as shown in (I) in FIG. 12. In this case, the main injection timing of fuel Q m is burning period becomes longer after the is retarded as shown in (II) of FIG. 12, the exhaust gas temperature rises in thus. As the exhaust gas temperature increases, the temperature TF of the particulate filter 22 increases accordingly, and as a result, the state of M <G is maintained.

【0075】また、パティキュレートフィルタ22の温
度TFを上昇させるために図12の(III)に示されるよ
うに主燃料Qm に加え、吸気上死点付近において補助燃
料Q v を噴射することもできる。このように補助燃料Q
v を追加的に噴射すると補助燃料Qv 分だけ燃焼せしめ
られる燃料が増えるために排気ガス温が上昇し、斯くし
てパティキュレートフィルタ22の温度TFが上昇す
る。
The temperature of the particulate filter 22
As shown in (III) of FIG.
Sea urchin main fuel Qm And auxiliary fuel near the intake top dead center
Fee Q v Can also be injected. Thus, the auxiliary fuel Q
v When additional fuel is injected, auxiliary fuel Qv Let it burn for a minute
Exhaust gas temperature rises because more fuel is
The temperature TF of the particulate filter 22 rises.
You.

【0076】一方、このように吸気上死点付近において
補助燃料Qv を噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によって
この補助燃料Qv からアルデヒド、ケトン、パーオキサ
イド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中
間生成物によって主燃料Qmの反応が加速される。従っ
てこの場合には図12の(III)に示されるように主燃料
m の噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることな
く良好な燃焼が得られる。即ち、このように主燃料Qm
の噴射時期を大巾に遅らせることができるので排気ガス
温はかなり高くなり、斯くしてパティキュレートフィル
タ22の温度TFをすみやかに上昇させることができ
る。
[0076] On the other hand, the heat of compression during the compression stroke to inject auxiliary fuel Q v near this intake top dead center aldehyde from this auxiliary fuel Q v, ketones, peroxides, intermediate products such as carbon monoxide generated by these intermediate products cause the reaction of the main fuel Q m is accelerated. Therefore, in this case it is good combustion without causing a misfire even delaying the injection timing of the main fuel Q m to greatly as shown in (III) of FIG. 12 is obtained. That is, the main fuel Q m
Can be greatly delayed, so that the exhaust gas temperature becomes considerably high, and thus the temperature TF of the particulate filter 22 can be raised quickly.

【0077】また、パティキュレートフィルタ22の温
度TFを上昇させるために図12の(IV)に示されるよ
うに主燃料Qm に加え、膨張行程中又は排気行程中に補
助燃料Qp を噴射することもできる。即ち、この場合、
大部分の補助燃料Qp は燃焼することなく未燃HCの形
で排気通路内に排出される。この未燃HCはパティキュ
レートフィルタ22上において過剰酸素により酸化さ
れ、このとき発生する酸化反応熱によってパティキュレ
ートフィルタ22の温度TFが上昇せしめられる。
[0077] In addition to the main fuel Q m as shown in (IV) of FIG. 12 in order to raise the temperature TF of the particulate filter 22, to inject auxiliary fuel Q p during the expansion stroke or the exhaust stroke You can also. That is, in this case,
Auxiliary fuel Q p most is discharged into the exhaust passage in the form of unburned HC without being burned. The unburned HC is oxidized by excess oxygen on the particulate filter 22, and the temperature TF of the particulate filter 22 is increased by the heat of oxidation reaction generated at this time.

【0078】これまで説明した例ではたとえば図12の
(I)に示されるように主燃料Qmが噴射されていると
きに図11のステップ106においてM≧G−αになっ
たと判断されると図11のステップ109において図1
2の(II)又は(III)又は(IV)に示されるように噴射
制御される。次いで図11のステップ108においてM
<G−βになったと判断されるとステップ110におい
て図12の(I)に示す噴射方法に復帰するための制御
が行われる。
[0078] If it is determined that becomes M ≧ G-alpha in step 106 of FIG. 11 when so far in the example described, for example, the main fuel Q m as shown in (I) in FIG. 12 is injected In step 109 of FIG.
Injection control is performed as shown in (II) or (III) or (IV). Next, in step 108 of FIG.
If it is determined that G-β has been reached, control is performed in step 110 to return to the injection method shown in FIG.

【0079】次にM<Gの状態に維持するために低温燃
焼を用いる方法について説明する。即ち、EGR率を増
大していくとスモークの発生量が次第に増大してピーク
に達し、更にEGR率を高めていくと今度はスモークの
発生量が急激に低下することが知られている。このこと
についてEGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率
とスモークとの関係を示す図13を参照しつつ説明す
る。なお、図13において曲線AはEGRガスを強力に
冷却してEGRガス温をほぼ90℃に維持した場合を示
しており、曲線Bは小型の冷却装置でEGRガスを冷却
した場合を示しており、曲線CはEGRガスを強制的に
冷却していない場合を示している。
Next, a method of using low-temperature combustion to maintain M <G will be described. That is, it is known that when the EGR rate is increased, the amount of smoke generated gradually increases and reaches a peak, and when the EGR rate is further increased, the amount of smoke generated is rapidly reduced. This will be described with reference to FIG. 13 showing the relationship between the EGR rate and the smoke when the degree of cooling of the EGR gas is changed. In FIG. 13, a curve A shows a case where the EGR gas is cooled strongly and the EGR gas temperature is maintained at approximately 90 ° C., and a curve B shows a case where the EGR gas is cooled by a small cooling device. , Curve C shows the case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0080】図13の曲線Aで示されるようにEGRガ
スを強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセント
よりも少し低いところでスモークの発生量がピークとな
り、この場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上に
すればスモークがほとんど発生しなくなる。一方、図1
3の曲線Bで示されるようにEGRガスを少し冷却した
場合にはEGR率が50パーセントよりも少し高いとこ
ろでスモークの発生量がピークとなり、この場合にはE
GR率をほぼ65パーセント以上にすればスモークがほ
とんど発生しなくなる。また、図13の曲線Cで示され
るようにEGRガスを強制的に冷却していない場合には
EGR率が55パーセントの付近でスモークの発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ70パーセ
ント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 13, when the EGR gas is cooled strongly, the amount of generated smoke reaches a peak at a point where the EGR rate is slightly lower than 50%. Above a percentage, there is almost no smoke. On the other hand, FIG.
When the EGR gas is slightly cooled as shown by the curve B of FIG. 3, the amount of smoke generation reaches a peak at a point where the EGR rate is slightly higher than 50%.
If the GR rate is set to about 65% or more, smoke is hardly generated. Further, when the EGR gas is not forcibly cooled as shown by a curve C in FIG. 13, the amount of smoke generation reaches a peak near the EGR rate of 55%, and in this case, the EGR rate becomes approximately 70%. Above a percentage, there is almost no smoke.

【0081】このようにEGRガス率を55パーセント
以上にするとスモークが発生しなくなるのは、EGRガ
スの吸熱作用によって燃焼時における燃料および周囲の
ガス温がさほど高くならず、即ち低温燃焼が行われ、そ
の結果炭化水素が煤まで成長しないからである。この低
温燃焼は、空燃比にかかわらずにスモークの発生を抑制
しつつNOx の発生量を低減することができるという特
徴を有する。即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くしてスモークが発生
することがない。また、このときNOx も極めて少量し
か発生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或い
は空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば
少量の煤が生成されるが低温燃焼下では燃焼温度が低い
温度に抑制されているためにスモークは全く発生せず、
NOx も極めて少量しか発生しない。
When the EGR gas rate is set to 55% or more, no smoke is generated because the endothermic effect of the EGR gas does not increase the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion, that is, the low temperature combustion is performed. As a result, hydrocarbons do not grow to soot. This low temperature combustion has the feature that it is possible to reduce the generation amount of the NO x while suppressing the generation of smoke regardless of the air-fuel ratio. That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excess fuel does not grow into soot, and thus no smoke is generated. Further, at this time NO x even only an extremely small amount of generated. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature increases, but under low-temperature combustion, the combustion temperature is suppressed to a low temperature. There is no smoke at all,
NO x is also not only an extremely small amount of generated.

【0082】一方、この低温燃焼を行うと燃料およびそ
の周囲のガス温は低くなるが排気ガス温は上昇する。こ
のことについて図14(A),(B)を参照しつつ説明
する。図14(A)の実線は低温燃焼が行われたときの
燃焼室5内の平均ガス温Tgとクランク角との関係を示
しており、図14(A)の破線は通常の燃焼が行われた
ときの燃焼室5内の平均ガス温Tgとクランク角との関
係を示している。また、図14(B)の実線は低温燃焼
が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Tfとク
ランク角との関係を示しており、図14(B)の破線は
通常の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス
温Tfとクランク角との関係を示している。
On the other hand, when this low-temperature combustion is performed, the temperature of the fuel and the surrounding gas is lowered, but the temperature of the exhaust gas is raised. This will be described with reference to FIGS. The solid line in FIG. 14A shows the relationship between the average gas temperature Tg in the combustion chamber 5 and the crank angle when the low-temperature combustion is performed, and the broken line in FIG. 14A shows the normal combustion. 4 shows the relationship between the average gas temperature Tg in the combustion chamber 5 and the crank angle at the time of the combustion. Further, the solid line in FIG. 14B shows the relationship between the fuel and the surrounding gas temperature Tf and the crank angle when low-temperature combustion is performed, and the broken line in FIG. The graph shows the relationship between the crank angle and the temperature Tf of the fuel and the surrounding gas when the fuel is touched.

【0083】低温燃焼が行われているときには通常の燃
焼が行われているときに比べてEGRガス量が多く、従
って図14(A)に示されるように圧縮上死点前は、即
ち圧縮工程中は実線で示す低温燃焼時における平均ガス
温Tgのほうが破線で示す通常の燃焼時における平均ガ
ス温Tgよりも高くなっている。なお、このとき図14
(B)に示されるように燃料およびその周囲のガス温T
fは平均ガス温Tgとほぼ同じ温度になっている。次い
で圧縮上死点付近において燃焼が開始されるがこの場
合、低温燃焼が行われているときには図14(B)の実
線が示されるように燃料およびその周囲のガス温Tfは
さほど高くならない。これに対して通常の燃焼が行われ
ている場合には燃料周りに多量の酸素が存在するために
図14(B)の破線で示されるように燃料およびその周
囲のガス温Tfは極めて高くなる。このように通常の燃
焼が行われた場合には燃料およびその周囲のガス温Tf
は低温燃焼が行われている場合に比べてかなり高くなる
が大部分を占めるそれ以外のガスの温度は低温燃焼が行
われている場合に比べて通常の燃焼が行われている場合
の方が低くなっており、従って図14(A)に示される
ように圧縮上死点付近における燃焼室5内の平均ガス温
Tgは低温燃焼が行われている場合の方が通常の燃焼が
行われている場合に比べて高くなる。その結果、図14
(A)に示されるように燃焼が完了した後の燃焼室5内
の既燃ガス温は低温燃焼が行われた場合の方が通常の燃
焼が行われた場合に比べて高くなり、斯くして低温燃焼
を行うと排気ガス温が高くなる。
When the low-temperature combustion is being performed, the amount of EGR gas is larger than when the normal combustion is being performed. Therefore, as shown in FIG. In the middle, the average gas temperature Tg at the time of low temperature combustion indicated by the solid line is higher than the average gas temperature Tg at the time of normal combustion indicated by the broken line. At this time, FIG.
As shown in (B), the fuel and its surrounding gas temperature T
f is almost the same as the average gas temperature Tg. Next, combustion starts near the compression top dead center. In this case, when low-temperature combustion is being performed, the temperature of the fuel and its surrounding gas Tf does not increase so much as shown by the solid line in FIG. On the other hand, when normal combustion is performed, a large amount of oxygen exists around the fuel, so that the temperature of the fuel and its surrounding gas Tf becomes extremely high as shown by the broken line in FIG. 14B. . When normal combustion is performed in this manner, the temperature of the fuel and its surrounding gas Tf
Is considerably higher than when low temperature combustion is performed, but the temperature of most other gases is higher when normal combustion is performed than when low temperature combustion is performed. Therefore, as shown in FIG. 14 (A), the average gas temperature Tg in the combustion chamber 5 near the compression top dead center is lower than that in the case where low-temperature combustion is performed. It is higher than the case where there is. As a result, FIG.
As shown in (A), the temperature of the burned gas in the combustion chamber 5 after the completion of combustion is higher when low-temperature combustion is performed than when normal combustion is performed. When low-temperature combustion is performed, the exhaust gas temperature increases.

【0084】このように低温燃焼が行われるとスモーク
の発生量、即ち排出微粒子量Mが少なくなり、排気ガス
温が上昇する。従ってM≧G−αとなったときに通常の
燃焼から低温燃焼に切換えると排出微粒子量Mは減少
し、しかもパティキュレートフィルタ22の温度TFが
上昇して酸化除去可能微粒子量Gが増大するので容易に
M<Gの状態を維持することができる。この低温燃焼を
用いる場合には図11のステップ106においてM≧G
−αであると判断されるとステップ109において低温
燃焼に切換えられ、次いでステップ108においてM<
G−βであると判断されるとステップ110において通
常の燃焼に切換えられる。
When the low-temperature combustion is performed as described above, the amount of smoke generated, that is, the amount M of discharged fine particles decreases, and the temperature of the exhaust gas increases. Therefore, when switching from normal combustion to low-temperature combustion when M ≧ G-α, the amount M of discharged particulates decreases, and the temperature TF of the particulate filter 22 increases, and the amount G of particulates that can be removed by oxidation increases. The state of M <G can be easily maintained. When this low-temperature combustion is used, M ≧ G in step 106 of FIG.
If it is determined that −α, it is switched to low-temperature combustion in step 109, and then in step 108, M <
If it is determined that G-β, the routine proceeds to step 110 to switch to normal combustion.

【0085】次にM<Gの状態を維持するためにパティ
キュレートフィルタ22の温度TFを上昇させるための
更に別の方法について説明する。図15はこの方法を実
行するのに適した内燃機関を示している。図15を参照
するとこの内燃機関では排気管20内に炭化水素供給装
置70が配置されている。この方法では図11のステッ
プ106においてM≧G−αであると判別されるとステ
ップ109において炭化水素供給装置70から排気管2
0内に炭化水素が供給される。この炭化水素はパティキ
ュレートフィルタ22上において過剰酸素により酸化せ
しめられ、このときの酸化反応熱によってパティキュレ
ートフィルタ22の温度TFが上昇せしめられる。次い
で図11のステップ108においてM<G−βであると
判断されるとステップ110において炭化水素供給装置
70からの炭化水素の供給が停止される。なお、この炭
化水素供給装置70はパティキュレートフィルタ22と
排気ポート10との間であればどこに配置してもよい。
Next, another method for increasing the temperature TF of the particulate filter 22 to maintain the state of M <G will be described. FIG. 15 shows an internal combustion engine suitable for performing this method. Referring to FIG. 15, in this internal combustion engine, a hydrocarbon supply device 70 is disposed in an exhaust pipe 20. In this method, when it is determined in step 106 of FIG. 11 that M ≧ G−α, in step 109, the hydrocarbon supply device 70 sends the exhaust pipe 2
Hydrocarbon is supplied within zero. This hydrocarbon is oxidized by excess oxygen on the particulate filter 22, and the temperature TF of the particulate filter 22 is raised by the heat of the oxidation reaction at this time. Next, when it is determined in step 108 of FIG. 11 that M <G−β, the supply of hydrocarbons from the hydrocarbon supply device 70 is stopped in step 110. Note that the hydrocarbon supply device 70 may be arranged anywhere between the particulate filter 22 and the exhaust port 10.

【0086】次にM<Gの状態を維持するためにパティ
キュレートフィルタ22の温度TFを上昇させるための
更に別の方法について説明する。図16はこの方法を実
行するのに適した内燃機関を示している。図16を参照
するとこの内燃機関ではパティキュレートフィルタ22
下流の排気管71内にアクチュエータ72により駆動さ
れる排気制御弁73が配置されている。
Next, another method for increasing the temperature TF of the particulate filter 22 to maintain the state of M <G will be described. FIG. 16 shows an internal combustion engine suitable for performing this method. Referring to FIG. 16, in this internal combustion engine, the particulate filter 22
An exhaust control valve 73 driven by an actuator 72 is disposed in a downstream exhaust pipe 71.

【0087】この方法では図11のステップ106にお
いてM≧G−αであると判別されるとステップ109に
おいて排気制御弁73がほぼ全閉とされ、排気制御弁7
3をほぼ全閉にすることによる機関出力トルクの低下を
阻止するために主燃料Qm の噴射量が増大せしめられ
る。排気制御弁73をほぼ全閉にすると排気制御弁73
上流の排気通路内の圧力、即ち背圧が上昇する。背圧が
上昇すると燃焼室5内から排気ガスが排気ポート10内
に排出されるときに排気ガスの圧力がさほど低下せず、
従って温度もさほど低下しなくなる。しかもこのとき主
燃料Qm の噴射量が増大せしめられているので燃焼室5
内の既燃ガス温が高くなっており、従って排気ポート1
0内に排出された排気ガスの温度はかなり高くなる。そ
の結果、パティキュレートフィルタ22の温度が急速に
上昇せしめられる。
In this method, when it is determined in step 106 of FIG. 11 that M ≧ G−α, the exhaust control valve 73 is almost fully closed in step 109 and the exhaust control valve 7
The amount of injection of the main fuel Q m in order to prevent the decrease in the engine output torque due to 3 almost fully closed is made to increase. When the exhaust control valve 73 is almost fully closed,
The pressure in the upstream exhaust passage, that is, the back pressure, increases. When the back pressure increases, when the exhaust gas is discharged from the combustion chamber 5 into the exhaust port 10, the pressure of the exhaust gas does not decrease so much.
Therefore, the temperature does not decrease so much. Moreover the combustion chamber so that time and the amount of injection of the main fuel Q m is made to increase 5
The temperature of the burned gas inside is high, so the exhaust port 1
The temperature of the exhaust gas discharged into zero becomes considerably higher. As a result, the temperature of the particulate filter 22 is rapidly increased.

【0088】次いで図11のステップ108においてM
<G−βであると判断されるとステップ110において
排気制御弁73が全開せしめられ、主燃料Qm の噴射量
の増量作用が停止される。次にM<Gの状態を維持する
ためにパティキュレートフィルタ22の温度TFを上昇
させるための更に別の方法について説明する。図17は
この方法を実行するのに適した内燃機関を示している。
図17を参照するとこの内燃機関では排気タービン21
を迂回する排気バイパス通路74内にアクチュエータ7
5により制御されるウェストゲートバルブ76が配置さ
れている。このアクチュエータ75は通常サージタンク
12内の圧力、即ち過給圧に応動して過給圧が一定圧以
上にならないようにウェストゲートバルブ76の開度を
制御している。
Next, at step 108 in FIG.
<If it is determined to be G-beta exhaust control valve 73 is fully opened in step 110, increase the action of the injection quantity of the main fuel Q m is stopped. Next, another method for increasing the temperature TF of the particulate filter 22 in order to maintain the state of M <G will be described. FIG. 17 shows an internal combustion engine suitable for performing this method.
Referring to FIG. 17, in this internal combustion engine, the exhaust turbine 21
Actuator 7 in exhaust bypass passage 74 bypassing the
A waste gate valve 76 controlled by the control unit 5 is disposed. The actuator 75 normally controls the opening of the waste gate valve 76 in response to the pressure in the surge tank 12, ie, the supercharging pressure, so that the supercharging pressure does not exceed a predetermined pressure.

【0089】この方法では図11のステップ106にお
いてM≧G−αであると判別されるとステップ109に
おいてウェストゲートバルブ76が全開せしめられる。
排気ガスは排気タービン21を通過すると温度低下する
がウェストゲートバルブ76を全開にすると大部分の排
気ガスは排気バイパス通路74内を流れるために温度低
下しなくなる。斯くしてパティキュレートフィルタ22
の温度が上昇することになる。次いで図11のステップ
108においてM<G−βであると判断されるとステッ
プ110においてウェストゲートバルブ76が閉弁せし
められ、過給圧が一定圧を越えないようにウェストゲー
トバルブ76の開度が制御される。
In this method, if it is determined in step 106 of FIG. 11 that M ≧ G−α, in step 109, the waste gate valve 76 is fully opened.
The temperature of the exhaust gas decreases when passing through the exhaust turbine 21, but when the waste gate valve 76 is fully opened, most of the exhaust gas flows through the exhaust bypass passage 74, so that the temperature does not decrease. Thus, the particulate filter 22
Will rise in temperature. Next, when it is determined in step 108 of FIG. 11 that M <G-β, the waste gate valve 76 is closed in step 110, and the opening of the waste gate valve 76 is controlled so that the supercharging pressure does not exceed a predetermined pressure. Is controlled.

【0090】次にM<Gの状態を維持するために排出微
粒子量Mを低下させる方法について説明する。即ち、噴
射燃料と空気とが十分に混合すればするほど、即ち、噴
射燃料周りの空気量が多くなればなるほど噴射燃料は良
好に燃焼せしめられるので微粒子は発生しなくなる。従
って排出微粒子量Mを低下させるには噴射燃料と空気と
がより一層十分に混合するようにしてやればよいことに
なる。ただし、噴射燃料と空気との混合をよくすると燃
焼が活発になるためにNOx の発生量が増大する。従っ
て排出微粒子量Mを低下させる方法は、別の言い方をす
るとNOx の発生量を増大させる方法と言える。
Next, a method of reducing the amount M of discharged fine particles in order to maintain the state of M <G will be described. In other words, the more the injected fuel and the air are sufficiently mixed, that is, the greater the amount of air around the injected fuel, the better the injected fuel is burned, so that no fine particles are generated. Therefore, in order to reduce the amount M of discharged fine particles, the injected fuel and the air need to be more sufficiently mixed. However, the amount of the NO x increases since the combustion and to improve the mixing of the injected fuel and the air becomes active. Thus a method of reducing the amount M of discharged particulate may be said to method of increasing the generation amount of the NO x In other words.

【0091】いずれにしても排出微粒子量PMを低下さ
せる方法も種々の方法があり、従ってこれら方法につい
て順次説明する。排出微粒子量PMを低下させる方法と
して前述した低温燃焼を用いることもできるがその他の
有効な方法としては燃料噴射を制御する方法が挙げられ
る。例えば燃料噴射量を低下させると噴射燃料周りに十
分な空気が存在するようになり、斯くして排出微粒子量
Mが低減する。
In any case, there are various methods for reducing the amount PM of discharged fine particles, and these methods will be sequentially described. The low-temperature combustion described above can be used as a method for reducing the amount PM of discharged particulates, but another effective method is a method for controlling fuel injection. For example, when the fuel injection amount is reduced, sufficient air exists around the injected fuel, and thus the amount M of discharged particulates decreases.

【0092】また、噴射時期を進角すると噴射燃料周り
に十分な空気が存在するようになり、斯くして排出微粒
子量Mが低減する。また、コモンレール27内の燃料
圧、即ち噴射圧を高めると噴射燃料が分散するので噴射
燃料と空気との混合が良好となり、斯くして排出微粒子
量Mが低減する。また、主燃料Qm の噴射直前の圧縮行
程末期に補助燃料を噴射するようにしている場合、いわ
ゆるパイロット噴射を行っている場合には補助燃料の燃
焼により酸素が消費されるために主燃料Qm 周りの空気
が不十分となる。従ってこの場合にはパイロット噴射を
停止することによって排出微粒子量Mが低減する。
When the injection timing is advanced, sufficient air is present around the injected fuel, and the amount M of discharged particulates is reduced. Further, when the fuel pressure in the common rail 27, that is, the injection pressure is increased, the injected fuel is dispersed, so that the mixture of the injected fuel and the air becomes good, and thus the amount M of the discharged fine particles is reduced. The main fuel Q m If the are adapted to inject auxiliary fuel end of the compression stroke just before the injection of the main fuel Q to the oxygen is consumed by the combustion of the auxiliary fuel when doing so pilot injection Insufficient air around m . Therefore, in this case, the amount M of discharged particulates is reduced by stopping the pilot injection.

【0093】即ち、燃料噴射を制御することによって排
出微粒子量Mを低減するようにした場合には図11のス
テップ106においてM≧G−αであると判別されると
ステップ109において燃料噴射量が低下せしめられる
か、又は燃料噴射時期が進角されるか、又は噴射圧が高
められるか、又はパイロット噴射が停止され、それによ
って排出微粒子量Mが低減せしめられる。次いで図11
のステップ108においてM<G−βであると判断され
るとステップ110において元の燃料噴射状態に復帰せ
しめられる。
That is, when the amount M of discharged particulates is reduced by controlling the fuel injection, if it is determined that M ≧ G−α in step 106 in FIG. Either the fuel injection timing is advanced, the fuel injection timing is advanced, or the injection pressure is increased, or the pilot injection is stopped, whereby the amount M of discharged particulates is reduced. Then FIG.
If it is determined in step 108 that M <G-β, the routine returns to the original fuel injection state in step 110.

【0094】次にM<Gを維持するために排出微粒子量
Mを低減するための別の方法について説明する。この方
法では図11のステップ106においてM≧G−αであ
ると判別されるとステップ109においてEGR率を低
下させるためにEGR制御弁25の開度が低下せしめら
れる。EGR率が低下すると噴射燃料周りの空気量が増
大し、斯くして排出微粒子量Mが減少する。次いで図1
1のステップ108においてM<G−βであると判断さ
れるとステップ110においてEGR率が元のEGR率
まで上昇せしめられる。
Next, another method for reducing the amount M of discharged fine particles in order to maintain M <G will be described. In this method, when it is determined in step 106 of FIG. 11 that M ≧ G−α, the opening of the EGR control valve 25 is reduced in step 109 to reduce the EGR rate. When the EGR rate decreases, the amount of air around the injected fuel increases, and thus the amount M of discharged particulates decreases. Then Figure 1
If it is determined that M <G−β in Step 108 of Step 1, the EGR rate is increased to the original EGR rate in Step 110.

【0095】次にM<Gを維持するために排出微粒子量
Mを低減するための更に別の方法について説明する。こ
の方法では図11のステップ106においてM≧G−α
であると判別されるとステップ109において過給圧を
増大するためにウェストゲートバルブ76(図17)の
開度が減少せしめられる。過給圧が増大すると噴射燃料
周りの空気量が増大し、斯くして排出微粒子量Mが減少
する。次いで図11のステップ108においてM<G−
βであると判断されるとステップ110において過給圧
が元の過給圧に戻される。
Next, another method for reducing the amount M of discharged fine particles in order to maintain M <G will be described. In this method, M ≧ G−α in step 106 of FIG.
Is determined in step 109, the opening of the waste gate valve 76 (FIG. 17) is reduced in order to increase the supercharging pressure. When the supercharging pressure increases, the amount of air around the injected fuel increases, and thus the amount M of discharged particulates decreases. Next, in step 108 of FIG. 11, M <G−
If it is determined to be β, in step 110, the supercharging pressure is returned to the original supercharging pressure.

【0096】次にM<Gを維持するために排気ガス中の
酸素濃度を増大させる方法について説明する。排気ガス
中の酸素濃度が増大するとそれだけでも酸化除去可能微
粒子量Gが増大するが更に活性酸素放出剤61内に取込
まれる酸素量が増大するので活性酸素放出剤61から放
出される活性酸素量が増大し、斯くして酸化除去可能微
粒子量Gが増大する。
Next, a method of increasing the oxygen concentration in the exhaust gas to maintain M <G will be described. When the oxygen concentration in the exhaust gas increases, the amount of fine particles G that can be removed by oxidation alone increases, but the amount of oxygen taken into the active oxygen releasing agent 61 further increases, so the amount of active oxygen released from the active oxygen releasing agent 61 Increases, and thus the amount G of fine particles that can be removed by oxidation increases.

【0097】この方法を実行するための方法としてはE
GR率を制御する方法が挙げられる。即ち、図11のス
テップ106においてM≧G−αであると判別されると
ステップ109においてEGR率が低下するようにEG
R制御弁25の開度が減少せしめられる。EGR率が低
下するということは吸入空気中における吸入空気量の割
合が増大することを意味しており、斯くしてEGR率が
低下すると排気ガス中の酸素濃度が上昇する。その結
果、酸化除去可能微粒子量Gが増大する。また、EGR
率が低下すると前述したように排出微粒子量Mが減少す
る。従ってEGR率が低下すると排出微粒子量Mと酸化
除去可能微粒子量Gとの差が急速に大きくなる。次いで
図11のステップ108においてM<G−βであると判
断されるとステップ110においてEGR率が元のEG
R率に戻される。
As a method for executing this method, E
There is a method of controlling the GR rate. That is, if it is determined in step 106 of FIG. 11 that M ≧ G−α, in step 109 the EG is set so that the EGR rate decreases.
The opening of the R control valve 25 is reduced. The decrease in the EGR rate means that the proportion of the intake air amount in the intake air increases, and thus, when the EGR rate decreases, the oxygen concentration in the exhaust gas increases. As a result, the amount G of fine particles that can be removed by oxidation increases. Also, EGR
When the rate decreases, the amount M of discharged fine particles decreases as described above. Therefore, when the EGR rate decreases, the difference between the amount M of discharged fine particles and the amount G of fine particles that can be removed by oxidation rapidly increases. Next, when it is determined in step 108 of FIG. 11 that M <G−β, the EGR rate is changed to the original EG in step 110.
Returned to R rate.

【0098】次に排気ガス中の酸素濃度を増大させるた
めに2次空気を用いる方法について説明する。図18に
示す例では排気タービン21とパティキュレートフィル
タ22との間の排気管77が2次空気供給導管78を介
して吸気ダクト13に連結され、2次空気供給導管78
内に供給制御弁79が配置される。また、図19に示す
例では2次空気供給導管78が機関駆動のエアポンプ8
0に連結されている。なお、排気通路内への2次空気の
供給位置はパティキュレートフィルタ22と排気ポート
10との間であればどこでもよい。
Next, a method of using secondary air to increase the oxygen concentration in the exhaust gas will be described. In the example shown in FIG. 18, an exhaust pipe 77 between the exhaust turbine 21 and the particulate filter 22 is connected to the intake duct 13 via a secondary air supply conduit 78, and the secondary air supply conduit 78
The supply control valve 79 is arranged therein. In the example shown in FIG. 19, the secondary air supply conduit 78 is connected to the engine-driven air pump 8.
Connected to 0. The supply position of the secondary air into the exhaust passage may be anywhere between the particulate filter 22 and the exhaust port 10.

【0099】図18又は図19に示す内燃機関において
は図11のステップ106においてM≧G−αであると
判別されるとステップ109において供給制御弁79が
開弁せしめられる。その結果、2次空気供給導管78か
ら排気管77に2次空気が供給され、斯くして排気ガス
中の酸素濃度が増大せしめられる。次いで図11のステ
ップ108においてM<G−βであると判断されるとス
テップ110において供給制御弁79が閉弁せしめられ
る。
In the internal combustion engine shown in FIG. 18 or FIG. 19, if it is determined in step 106 of FIG. 11 that M ≧ G−α, the supply control valve 79 is opened in step 109. As a result, the secondary air is supplied from the secondary air supply conduit 78 to the exhaust pipe 77, and thus the oxygen concentration in the exhaust gas is increased. Next, when it is determined in step 108 of FIG. 11 that M <G−β, the supply control valve 79 is closed in step 110.

【0100】次にパティキュレートフィルタ22上にお
いて単位時間当り酸化せしめられる酸化除去微粒子量G
Gを逐次算出し、排出微粒子量Mが算出された酸化除去
微粒子量GGよりも少なくなるように排出微粒子量M又
は酸化除去微粒子量GGの少くとも一方を制御するよう
にした実施例について説明する。前述したように微粒子
がパティキュレートフィルタ22上に付着するとこの微
粒子は短時間のうちに酸化せしめられるがこの微粒子が
完全に酸化除去せしめられる前に他の微粒子が次から次
へとパティキュレートフィルタ22に付着する。従って
実際にはパティキュレートフィルタ22上には或る程度
の量の微粒子が常時堆積しており、この堆積している微
粒子のうちの一部の微粒子が酸化除去せしめられる。こ
の場合、単位時間当りに酸化除去せしめられる微粒子G
Gが排出微粒子量Mと同じであれば排気ガス中の全微粒
子はパティキュレートフィルタ22上において酸化除去
せしめられる。しかしながら排出微粒子量Mが単位時間
当りに酸化除去せしめられる微粒子量GG量よりも多く
なるとパティキュレートフィルタ22上の堆積微粒子量
は次第に増大し、ついには微粒子が積層状に堆積して低
い温度では着火しえなくなる。
Next, the amount G of oxidation-removed fine particles oxidized per unit time on the particulate filter
An embodiment will be described in which G is sequentially calculated and at least one of the amount M of discharged fine particles or the amount GG of oxidation-removed fine particles is controlled so that the amount M of discharged fine particles is smaller than the calculated amount GG of oxidized fine particles. . As described above, when the fine particles adhere to the particulate filter 22, the fine particles are oxidized in a short time, but before the fine particles are completely oxidized and removed, other fine particles are sequentially oxidized and removed. Adheres to Therefore, in practice, a certain amount of fine particles is constantly deposited on the particulate filter 22, and some of the deposited fine particles are oxidized and removed. In this case, the fine particles G oxidized and removed per unit time
If G is the same as the amount M of discharged particulates, all the particulates in the exhaust gas are oxidized and removed on the particulate filter 22. However, when the amount M of discharged fine particles becomes larger than the amount GG of fine particles oxidized and removed per unit time, the amount of fine particles deposited on the particulate filter 22 gradually increases. I can't do it.

【0101】このように排出微粒子量Mが酸化除去微粒
子量GGと同じか又は酸化除去微粒子量GGよりも少な
ければ排気ガス中の全微粒子をパティキュレートフィル
タ22上において酸化除去せしめることができる。従っ
てこの実施例では排出微粒子量Mと酸化除去微粒子量G
GとがM<GGとなるようにパティキュレートフィルタ
22の温度TFや排出微粒子量M等を制御するようにし
ている。
As described above, if the amount M of discharged fine particles is equal to or smaller than the amount GG of oxidation-removed fine particles, all the fine particles in the exhaust gas can be oxidized and removed on the particulate filter 22. Therefore, in this embodiment, the amount M of discharged fine particles and the amount G of fine particles
The temperature TF of the particulate filter 22, the amount M of discharged particulates, and the like are controlled so that G becomes M <GG.

【0102】ところで酸化除去微粒子量GGは次式のよ
うに表すことができる。 GG(g/sec)=C・EXP(−E/RT)・〔P
M〕l ・(〔O2m+〔NO〕n ) ここでCは定数、Eは活性化エネルギ、Rはガス定数、
Tはパティキュレートフィルタ22の温度TF、〔P
M〕はパティキュレートフィルタ22上における微粒子
の堆積濃度(mol/cm2 )、〔O2 〕は排気ガス中の酸素
濃度、〔NO〕は排気ガス中のNOx 濃度を夫々示して
いる。
Incidentally, the amount GG of the oxidation-removed fine particles can be expressed by the following equation. GG (g / sec) = C · EXP (−E / RT) · [P
M] l · ([O 2 ] m + [NO] n ) where C is a constant, E is the activation energy, R is the gas constant,
T is the temperature TF of the particulate filter 22, [P
M] indicates the concentration (mol / cm 2 ) of fine particles deposited on the particulate filter 22, [O 2 ] indicates the oxygen concentration in the exhaust gas, and [NO] indicates the NO x concentration in the exhaust gas.

【0103】なお、酸化除去微粒子量GGは実際には、
排気ガス中の未燃HC濃度、微粒子の酸化のしやすさの
程度、パティキュレートフィルタ22内における排気ガ
ス流の空間速度、排気ガス圧等の関数でもあるがここで
はこれらの影響を考えないこととする。上式からわかる
ように酸化除去微粒子量GGはパティキュレートフィル
タ22の温度TFが上昇すると指数関数的に増大する。
また、微粒子の堆積濃度〔PM〕が増大すれば酸化除去
される微粒子が増大するので「PM〕が増大するほど酸
化除去微粒子量GGは増大する。しかしながら微粒子の
堆積濃度〔PM〕が高くなるほど酸化しずらい位置に堆
積する微粒子量が増大するので酸化除去微粒子量GGの
増大率は次第に減少する。従って微粒子の堆積濃度〔P
M〕と上式中の〔PM〕l との関係は図20(A)に示
されるようになる。
Incidentally, the amount GG of the oxidation removal fine particles is actually
It is also a function of the unburned HC concentration in the exhaust gas, the degree of oxidization of the fine particles, the space velocity of the exhaust gas flow in the particulate filter 22, the exhaust gas pressure, etc., but these effects should not be considered here. And As can be seen from the above equation, the amount GG of oxidation-removed fine particles increases exponentially as the temperature TF of the particulate filter 22 increases.
Also, as the accumulation concentration of particulate matter [PM] increases, the amount of fine particles to be oxidized and removed increases, so that the amount GG of oxidation-removed fine particles increases as "PM" increases. Since the amount of fine particles deposited at the difficult positions increases, the rate of increase of the amount of oxidized and removed fine particles GG gradually decreases.
The relationship between [M] and [PM] l in the above equation is as shown in FIG.

【0104】一方、排気ガス中の酸素濃度〔O2 〕が高
くなれば前述したようにそれだけでも酸化除去微粒子量
GGは増大するが更に活性酸素放出剤61から放出され
る活性酸素量が増大する。従って排気ガス中の酸素濃度
〔O2 〕が高くなるとそれに比例して酸化除去微粒子量
GGは増大し、斯くして排気ガス中の酸素濃度〔O2
と上式中の〔O2m との関係は図20(B)に示され
るようになる。
On the other hand, if the oxygen concentration [O 2 ] in the exhaust gas is increased, the amount of oxidized and removed fine particles GG alone increases as described above, but the amount of active oxygen released from the active oxygen releasing agent 61 further increases. . Thus the oxygen concentration [O 2] is increased when the oxidation removal amount of particulate GG in proportion to that of the exhaust gas is increased, thus to the concentration of oxygen in the exhaust gas [O 2]
FIG. 20B shows the relationship between the above equation and [O 2 ] m in the above equation.

【0105】一方、排気ガス中のNOx 濃度〔NO〕が
高くなると前述したようにNO2 の発生量が増大するの
で酸化除去微粒子量GGは増大する。しかしながらNO
からNO2 への変換は前述したように排気ガス温がほぼ
250℃からほぼ450℃の間でしか生じない。従って
排気ガス中のNOx 濃度〔NO〕と上式中の〔NO〕 n
との関係は、排気ガス温がほぼ250℃から450℃の
間のときには図20(C)の実線〔NO〕n 1 で示され
るように〔NO〕が増大するにつれて〔NO〕 n が増大
するが、排気ガス温がほぼ250℃以下又はほぼ450
℃以上では図20(C)の実線〔NO〕n 0 で示される
ように〔NO〕にかかわらずに〔NO〕 n 0 はほぼ零と
なる。
On the other hand, NO in the exhaust gasx Concentration [NO]
When it becomes high, NO as described aboveTwo Increase the amount of
As a result, the amount GG of oxidation-removed fine particles increases. However, NO
From NOTwo As described above, the conversion to
It only occurs between 250 ° C and almost 450 ° C. Therefore
NO in exhaust gasx Concentration [NO] and [NO] in the above equation n 
The relationship is that the exhaust gas temperature is approximately 250 ° C to 450 ° C.
In the meantime, the solid line [NO] in FIG.n 1 Indicated by
As [NO] increases, [NO] n Increases
However, if the exhaust gas temperature is approximately 250 ° C. or less or approximately 450 ° C.
Above ° C, the solid line [NO] in FIG.n 0 Indicated by
[NO] regardless of [NO] n 0 Is almost zero
Become.

【0106】この実施例では一定時間経過する毎に上式
に基づいて酸化除去微粒子量GGが算出される。このと
き堆積している微粒子量をPM(g)とするとこの微粒
子のうち酸素除去微粒子量GGに相当する微粒子が除去
され、新たに排出微粒子量Mに相当する微粒子がパティ
キュレートフィルタ22上に付着する。従って最終的な
微粒子の堆積量は次式で表されることになる。
In this embodiment, the amount of oxidized and removed fine particles GG is calculated based on the above equation every time a predetermined time elapses. Assuming that the amount of the deposited fine particles at this time is PM (g), the fine particles corresponding to the amount GG of the oxygen-removed fine particles are removed from the fine particles, and the fine particles corresponding to the amount M of the discharged fine particles newly adhere to the particulate filter 22. I do. Therefore, the final deposition amount of fine particles is expressed by the following equation.

【0107】PM+M−GG 次に図21を参照しつつ運転制御方法について説明す
る。図21を参照するとまず初めにステップ200にお
いてスロットル弁17の開度が制御され、次いでステッ
プ201ではEGR制御弁25の開度が制御される。次
いでステップ202では燃料噴射弁6からの噴射制御が
行われる。次いでステップ103では図10(B)に示
されるマップから排出微粒子量Mが算出される。次いで
ステップ204では次式に基づいて酸化除去微粒子量G
Gが算出される。
Next, an operation control method will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 21, first, in step 200, the opening of the throttle valve 17 is controlled, and then, in step 201, the opening of the EGR control valve 25 is controlled. Next, at step 202, injection control from the fuel injection valve 6 is performed. Next, at step 103, the amount M of discharged particulates is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 204, the amount G of oxidized and removed fine particles is calculated based on the following equation.
G is calculated.

【0108】GG=C・EXP(−E/RT)・〔P
M〕l ・(〔O2m +〔NO〕n ) 次いでステップ205では次式に基づいて最終的な微粒
子の堆積量PMが算出される。 PM←PM+M−GG 次いでステップ206では排出微粒子量Mが酸化除去微
粒子量GGよりも一定値αだけ小さい許容値(GG−
α)よりも大きくなったことを示すフラグがセットされ
ているか否かが判別される。フラグがセットされていな
いときにはステップ207に進んで排出微粒子量Mが許
容値(GG−α)よりも小さいか否かが判別される。M
<GG−αとき、即ち排出微粒子量Mが許容値(GG−
α)よりも小さいときには処理サイクルを完了する。
GG = C.EXP (-E / RT). [P
M] l · ([O 2 ] m + [NO] n ) Next, at step 205, the final particulate matter deposition amount PM is calculated based on the following equation. PM ← PM + M−GG Next, at step 206, an allowable value (GG−) in which the amount M of discharged fine particles is smaller than the amount GG of oxidation-removed fine particles by a certain value α.
It is determined whether or not a flag indicating that it has become larger than α) is set. If the flag has not been set, the routine proceeds to step 207, where it is determined whether or not the amount M of discharged particulate is smaller than the allowable value (GG-α). M
<GG-α, that is, the amount M of discharged particulates is an allowable value (GG-α
If smaller than α), the processing cycle is completed.

【0109】これに対してステップ207においてM≧
GG−αであると判別されたとき、即ち排出微粒子量M
が許容値(GG−α)よりも大きくなったときにはステ
ップ208に進んでフラグがセットされ、次いでステッ
プ209に進む。フラグがセットされるとその後の処理
サイクルではステップ206からステップ209にジャ
ンプする。
On the other hand, at step 207, M ≧
GG-α, that is, the amount M of discharged fine particles
Is larger than the allowable value (GG-α), the routine proceeds to step 208, where a flag is set, and then the routine proceeds to step 209. When the flag is set, the process jumps from step 206 to step 209 in the subsequent processing cycle.

【0110】ステップ209では排出微粒子量Mと、酸
化除去微粒子量GGから一定値βを差引いた制御解除値
(GG−β)とが比較される。ここでαとβとは前述し
たようにα<βなる関係があり、従って許容値(GG−
α)と制御解除値(GG−β)とは許容値(GG−α)
>制御解除値(GG−β)なる関係がある。M≧GG−
βのとき、即ち排出微粒子量Mが制御解除値(GG−
β)よりも大きいときにはステップ210に進んでパテ
ィキュレートフィルタ22において微粒子の連続酸化作
用を続行するための制御、即ち前述したようにパティキ
ュレートフィルタ22の温度TFを上昇させるための制
御、又は排出微粒子量Mを低下させるための制御、又は
排気ガス中の酸素濃度を高めるための制御が行われる。
In step 209, the amount M of discharged fine particles is compared with a control release value (GG-β) obtained by subtracting a fixed value β from the amount GG of oxidation-removed fine particles. Here, α and β have a relationship of α <β as described above, and therefore, the allowable value (GG−
α) and the control release value (GG-β) are allowable values (GG-α)
> Control release value (GG-β). M ≧ GG−
β, that is, the amount M of discharged particulates is equal to the control release value (GG-
If it is larger than β), the routine proceeds to step 210, in which the control for continuing the continuous oxidation action of the particulates in the particulate filter 22, that is, the control for increasing the temperature TF of the particulate filter 22 as described above, or Control for decreasing the amount M or control for increasing the oxygen concentration in the exhaust gas is performed.

【0111】次いでステップ209においてM<GG−
βになったと判断されると、即ち排出微粒子量Mが制御
解除値(GG−β)よりも少なくなるとステップ211
に進んで元の運転状態に徐々に復帰する制御が行われ、
フラグがリセットされる。さて、これまで述べた実施例
ではパティキュレートフィルタ22の各隔壁54の両側
面上および隔壁54内の細孔内壁面上に例えばアルミナ
からなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金
属触媒および活性酸素放出剤が担持されている。この場
合、この担体上にパティキュレートフィルタ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NOx を吸収しパティキュレートフィルタ22
に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチに
なると吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤を担持さ
せることもできる。
Next, at step 209, M <GG-
If it is determined that β has been reached, that is, if the amount M of discharged fine particles is smaller than the control release value (GG−β), step 211 is performed.
Control to gradually return to the original operating state is performed,
The flag is reset. In the above-described embodiments, a carrier layer made of, for example, alumina is formed on both side surfaces of each partition wall 54 of the particulate filter 22 and on the inner wall surface of the pores in the partition wall 54. A catalyst and an active oxygen releasing agent are supported. In this case, particulates when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 22 is lean absorbs NO x contained in the exhaust gas particulate filter 22 on this carrier
Air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas can be supported with the NO x absorbent to release the NO x absorbed to become stoichiometric or rich.

【0112】この場合、貴金属としては前述したように
白金Ptが用いられ、NOx 吸収剤としてはカリウム
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
選ばれた少くとも一つが用いられる。なお、前述した活
性酸素放出剤を構成する金属と比較すればわかるように
NOx 吸収剤を構成する金属と、活性酸素放出剤を構成
する金属とは大部分が一致している。
In this case, as described above, platinum Pt is used as the noble metal, and as the NO x absorbent, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, and rubidium Rb, barium Ba, and calcium Ca are used. At least one selected from alkaline earths such as strontium Sr and rare earths such as lanthanum La and yttrium Y is used. As can be seen from the comparison with the metal constituting the active oxygen releasing agent, the metal constituting the NO x absorbent and the metal constituting the active oxygen releasing agent are almost the same.

【0113】この場合、NOx 吸収剤および活性酸素放
出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。NOx 吸収剤および活
性酸素放出剤として同一の金属を用いた場合にはNOx
吸収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との
双方の機能を同時に果すことになる。次に貴金属触媒と
して白金Ptを用い、NOx 吸収剤としてカリウムKを
用いた場合を例にとってNOx の吸放出作用について説
明する。
In this case, different metals can be used as the NO x absorbent and the active oxygen releasing agent, or the same metal can be used. NO in the case of using the same metal as the x absorbent and the active oxygen release agent NO x
Both functions as an absorbent and an active oxygen releasing agent are simultaneously performed. Then using platinum Pt as the precious metal catalyst, the described absorption and release action of the NO x taking as an example the case of using potassium K as the NO x absorbent.

【0114】まず初めにNOx の吸収作用について検討
するとNOx は図4(A)に示すメカニズムと同じメカ
ニズムでもってNOx 吸収剤に吸収される。ただし、こ
の場合図4(A)において符号61はNOx 吸収剤を示
す。即ち、パティキュレートフィルタ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4(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO2 -
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、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。次いで
生成されたNO2 の一部は白金Pt上で酸化されつつN
x 吸収剤61内に吸収され、カリウムKと結合しなが
ら図4(A)に示されるように硝酸イオンNO3 - の形
でNOx 吸収剤61内に拡散し、一部の硝酸イオンNO
3 - は硝酸カリウムKNO3 を生成する。このようにし
てNOがNOx 吸収剤61内に吸収される。
First, the NO x absorbing effect will be examined. NO x is absorbed by the NO x absorbent by the same mechanism as shown in FIG. 4 (A). However, in this case, reference numeral 61 in FIG. 4A indicates a NO x absorbent. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 22 is lean, a large amount of excess oxygen is contained in the exhaust gas, so that the exhaust gas flows into the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22. As shown in FIG. 4 (A), these oxygens O 2 adhere to the surface of platinum Pt in the form of O 2 or O 2− . On the other hand, NO in the 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 ). Next, a part of the generated NO 2 is oxidized on platinum Pt while N 2
O x is absorbed into the absorbent 61, the nitrate ions NO 3 as shown in FIG. 4 (A) while bonding with the potassium K - diffuses into the NO x absorbent 61 in the form of a portion of the nitrate ions NO
3 - produces potassium nitrate KNO 3. In this way, NO is absorbed in the NO x absorbent 61.

【0115】一方、パティキュレートフィルタ22に流
入する排気ガスがリッチになると硝酸イオンNO3 -
酸素とOとNOに分解され、次から次へとNOx 吸収剤
61からNOが放出される。従ってパティキュレートフ
ィルタ22に流入する排気ガスの空燃比がリッチになる
と短時間のうちにNOx 吸収剤61からNOが放出さ
れ、しかもこの放出されたNOが還元されるために大気
中にNOが排出されることはない。
On the other hand, when the exhaust gas flowing into the particulate filter 22 becomes rich, nitrate ions NO 3 - are decomposed into oxygen, O and NO, and NO is released from the NO x absorbent 61 one after another. Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 22 becomes rich, NO is released from the NO x absorbent 61 in a short time, and since the released NO is reduced, NO is released into the atmosphere. It is not emitted.

【0116】なお、この場合、パティキュレートフィル
タ22に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にして
もNOx 吸収剤61からNOが放出される。しかしなが
らこの場合にはNOx 吸収剤61からNOが徐々にしか
放出されないためにNOx 吸収剤61に吸収されている
全NOx を放出させるには若干長い時間を要する。とこ
ろで前述したようにNOx 吸収剤および活性酸素放出剤
として夫々異なる金属を用いることもできるし、NOx
吸収剤および活性酸素放出剤として同一の金属を用いる
こともできる。NOx 吸収剤および活性酸素放出剤とし
て同一の金属を用いた場合には前述したようにNOx
収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との双
方の機能を同時に果すことになり、このように双方の機
能を同時に果すものを以下、活性酸素放出・NOx 吸収
剤と称する。この場合には図4(A)における符号61
は活性酸素放出・NOx 吸収剤を示すことになる。
In this case, NO is released from the NO x absorbent 61 even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 22 is set to the stoichiometric air-fuel ratio. However it takes some long time to release all NO x absorbed in the NO x absorbent 61 to the NO from the NO x absorbent 61 are not only released gradually in this case. Meanwhile it can either be to use different metals as the NO x absorbent and the active oxygen release agent as described above, NO x
The same metal can be used as the absorbent and the active oxygen releasing agent. Will be fulfill both functions of the function of the function and the active oxygen release agent as the NO x absorbent as described above at the same time in the case of using the same metal as the NO x absorbent and the active oxygen release agent, Such an agent which performs both functions at the same time is hereinafter referred to as an active oxygen releasing / NO x absorbent. In this case, reference numeral 61 in FIG.
Indicates an active oxygen release / NO x absorbent.

【0117】このような活性酸素放出・NOx 吸収剤6
1を用いた場合、パティキュレートフィルタ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・N
x 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等によって
短時間のうちに酸化除去せしめられる。従ってこのとき
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。
Such active oxygen release / NO x absorbent 6
When using 1, fine air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter 22 is NO, which at the time of lean contained in the exhaust gas is absorbed in the active oxygen release · NO x absorbent 61, contained in the exhaust gas Is active oxygen release ・ N
When attached to the O x absorbent 61, these fine particles are oxidized and removed within a short time by active oxygen release / active oxygen released from the NO x absorbent 61. Thus both the particulates and NO x in the exhaust gas at this time is able to be prevented from being discharged into the atmosphere.

【0118】一方、パティキュレートフィルタ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NOが放出される。このNOは
未燃HC,COにより還元され、斯くしてこのときにも
NOが大気中に排出されることがない。また、このとき
パティキュレートフィルタ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6
1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 particulate filter 22 becomes rich, NO is released from the active oxygen release / NO x absorbent 61. This NO is reduced by the unburned HC and CO, so that NO is not discharged to the atmosphere at this time. If fine particles are deposited on the particulate filter 22 at this time, these fine particles are removed by the active oxygen release / NO x absorbent 6.
It is oxidized and removed by the active oxygen released from 1.

【0119】なお、NOx 吸収剤又は活性酸素放出・N
x 吸収剤が用いられた場合にはNOx 吸収剤又は活性
酸素放出・NOx 吸収剤のNOx 吸収能力が飽和する前
に、NOx 吸収剤又は活性酸素放出・NOx 吸収剤から
NOx を放出するためにパティキュレートフィルタ22
に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ
る。即ち、リーン空燃比のもとで燃焼が行われていると
きに時折空燃比が一時的にリッチにされる。
It should be noted that the NO x absorbent or active oxygen release / N
Before absorption of NO x capacity of the NO x absorbent or the active oxygen release · the NO x absorbent is saturated when the O x absorbent is used, NO from the NO x absorbent or the active oxygen release · the NO x absorbent Particulate filter 22 to release x
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the air is temporarily made rich. That is, the air-fuel ratio is temporarily made rich occasionally when combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【0120】また、本発明はパティキュレートフィルタ
22の両側面上に形成された担体の層上に白金Ptのよ
うな貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただし、この場合には酸化除去可能微粒子量Gを示
す実線は図5に示す実線に比べて若干右側に移動する。
この場合には白金Ptの表面上に保持されるNO2 又は
SO3 から活性酸素が放出される。
The present invention can be applied to a case where only a noble metal such as platinum Pt is supported on a carrier layer formed on both sides of the particulate 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, active oxygen is released from NO 2 or SO 3 held on the surface of platinum Pt.

【0121】また、活性酸素放出剤としてNO2 又はS
3 を吸着保持し、これら吸着されたNO2 又はSO3
から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
更に本発明は、パティキュレートフィルタ上流の排気通
路内に酸化触媒を配置してこの酸化触媒により排気ガス
中のNOをNO2 に変換し、このNO2 とパティキュレ
ートフィルタ上に堆積した微粒子とを反応させてこのN
2 により微粒子を酸化するようにした排気ガス浄化装
置にも適用できる。
Further, NO 2 or S 2 is used as an active oxygen releasing agent.
O 3 is adsorbed and held, and the adsorbed NO 2 or SO 3
A catalyst capable of releasing active oxygen from the catalyst may also be used.
The present invention is arranged an oxidation catalyst in the exhaust passage of the particulate filter upstream converts NO in the exhaust gas by the oxidation catalyst into NO 2, and particulate matter deposited in the NO 2 and the particulate filter React this N
The present invention is also applicable to an exhaust gas purifying apparatus in which fine particles are oxidized by O 2 .

【0122】[0122]

【発明の効果】排気ガス中の微粒子をパティキュレート
フィルタ上において連続的に酸化除去することができ
る。
As described above, the fine particles in the exhaust gas can be continuously oxidized and removed on the particulate filter.

【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】パティキュレートフィルタを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a particulate filter.

【図4】微粒子の酸化作用を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the oxidizing action of fine particles.

【図5】微粒子の堆積作用を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the action of depositing fine particles.

【図6】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. 6 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7】酸化除去可能微粒子量を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the amount of fine particles that can be removed by oxidation.

【図8】酸化除去可能微粒子量Gのマップを示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a map of the amount G of fine particles that can be removed by oxidation.

【図9】排気ガス中の酸素濃度およびNOx 濃度のマッ
プを示す図である。
9 is a diagram showing a map of the oxygen concentration and NO x concentration in the exhaust gas.

【図10】排出微粒子量を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the amount of discharged fine particles.

【図11】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 11 is a flowchart for controlling operation of the engine.

【図12】噴射制御を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining injection control.

【図13】スモークの発生量を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the amount of smoke generated.

【図14】燃焼室内のガス温等を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a gas temperature and the like in a combustion chamber.

【図15】内燃機関の別の実施例を示す全体図である。FIG. 15 is an overall view showing another embodiment of the internal combustion engine.

【図16】内燃機関の更に別の実施例を示す全体図であ
る。
FIG. 16 is an overall view showing still another embodiment of the internal combustion engine.

【図17】内燃機関の更に別の実施例を示す全体図であ
る。
FIG. 17 is an overall view showing still another embodiment of the internal combustion engine.

【図18】内燃機関の更に別の実施例を示す全体図であ
る。
FIG. 18 is an overall view showing still another embodiment of the internal combustion engine.

【図19】内燃機関の更に別の実施例を示す全体図であ
る。
FIG. 19 is an overall view showing still another embodiment of the internal combustion engine.

【図20】微粒子の堆積濃度等を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a deposition concentration of fine particles and the like.

【図21】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 21 is a flowchart for controlling operation of the engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 53/94 B01J 20/04 C 3G092 B01J 20/04 F01N 3/08 A 3G301 F01N 3/08 3/20 B 4D048 3/20 3/24 R 4D058 3/24 S 4G066 T 3/28 301C 3/28 301 F02B 37/00 302F F02B 37/00 302 F02D 9/04 E F02D 9/04 21/08 301H 21/08 301 311B 311 23/02 Z 23/02 41/38 A 41/38 B 41/40 D 41/40 F F02M 25/07 570J F02M 25/07 570 570D 570P B01D 53/36 103C (72)発明者 広田 信也 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 木村 光壱 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中谷 好一郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G005 DA02 EA16 FA35 GB28 GE09 HA05 HA12 HA13 HA18 HA19 JA03 JA05 JA39 JA45 3G062 AA01 AA05 BA04 BA05 EA10 ED08 GA05 GA06 GA09 GA15 GA17 3G065 AA00 AA01 AA03 AA09 CA12 DA06 GA04 GA08 GA10 GA14 GA46 3G090 AA03 CB18 CB25 DA13 DA18 EA04 EA05 EA06 3G091 AA02 AA10 AA11 AA17 AA18 AA28 AB02 AB06 AB08 AB09 AB13 BA00 BA04 BA11 BA14 BA38 CA13 CA22 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA00 EA01 EA03 EA07 EA15 EA31 FB10 FB11 FB12 GA20 GA24 GB01X GB01Y GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB10X GB17X HA14 HA38 HB03 HB05 HB06 3G092 AA01 AA02 AA16 AA17 AA18 BB01 BB06 DB03 DC09 DC12 DC15 DC16 DE03S DF02 DF08 DG08 EA09 FA18 HB03Z HD01Z HE03Z HF08Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA11 HA13 JA24 LA08 LB04 LB11 LC04 MA11 MA18 MA19 MA23 NA08 NE17 NE19 PB08Z PD11Z PE03Z PF03Z 4D048 AA02 AA06 AA14 AB01 AB02 BA02X BA14X BA15X BA18X BA19X BA21X BA30X BA36X CD01 CD05 EA04 4D058 JA32 JB06 MA44 MA54 SA08 4G066 AA13B AA16B AA21B AA27B AA72C BA07 CA28 CA37 DA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B01D 53/94 B01J 20/04 C 3G092 B01J 20/04 F01N 3/08 A 3G301 F01N 3/08 3/20 B 4D048 3/20 3/24 R 4D058 3/24 S 4G066 T 3/28 301C 3/28 301 F02B 37/00 302F F02B 37/00 302 F02D 9/04 E F02D 9/04 21/08 301H 21/08 301 311B 311 23/02 Z 23/02 41/38 A 41/38 B 41/40 D 41/40 F F02M 25/07 570J F02M 25/07 570 570D 570P B01D 53/36 103C (72) Inventor Nobuya Hirota 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Koichi Kimura Toyota, Toyota City, Aichi Prefecture 1 Toyota Motor Corporation (72) Inventor Koichiro Nakatani 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F term (reference) 3G005 DA02 EA16 FA35 GB28 GE09 HA05 HA12 HA13 HA18 HA19 JA03 JA05 JA39 JA45 3G062 AA01 AA05 BA04 BA05 EA10 ED08 GA05 GA06 GA09 GA15 GA17 3G065 AA00 AA01 AA03 AA09 CA12 DA06 GA04 GA08 GA10 GA14 GA46 3G090 AA03 CB18 CB25 DA13 DA18 EA04 EA05 EA06 3G091 AA02A18 AB01 A18 A18 A18 AB01 CA13 CA22 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA00 EA01 EA03 EA07 EA15 EA31 FB10 FB11 FB12 GA20 GA24 GB01X GB01Y GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB10X GB17X HA14 HA38 HB03 HB15 DCA AB12A03 DCA DG08 EA09 FA18 HB03Z HD01Z HE03Z HF08Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA11 HA13 JA24 LA08 LB04 LB11 LC04 MA11 MA18 MA19 MA23 NA08 NE17 NE19 PB08Z PD11Z PE03Z PF03Z 4D048 AA02 AA06 AA14 AB01 BA02X BAX BAX BAX BAX D01 CD05 EA04 4D058 JA32 JB06 MA44 MA54 SA08 4G066 AA13B AA16B AA21B AA27B AA72C BA07 CA28 CA37 DA02

Claims (41)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
子を除去するためのパティキュレートフィルタとして、
単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパ
ティキュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュ
レートフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化
除去せしめられるパティキュレートフィルタを用い、該
排出微粒子量を該酸化除去可能微粒子量よりも少なくし
うる機関の運転状態のときには該排出微粒子量が該酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなるように該排出微粒子
量又は該酸化除去可能微粒子量の少くとも一方を制御す
るようにした排気ガス浄化方法。
1. A particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from a combustion chamber,
If the amount of particulates discharged from the combustion chamber per unit time is less than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a luminous flame per unit time on the particulate filter, the particulates in the exhaust gas will be particulate. When a particulate filter is used which can be oxidized and removed without emitting a bright flame when flowing into the filter, and the amount of the discharged fine particles is smaller than the amount of fine particles which can be removed by oxidation, the amount of the discharged fine particles is reduced when the engine is operating. An exhaust gas purifying method, wherein at least one of the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles that can be removed by oxidation is controlled so as to be smaller than the possible fine particle amount.
【請求項2】 パティキュレートフィルタ上に貴金属触
媒を担持した請求項1に記載の排気ガス浄化方法。
2. The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein a noble metal catalyst is supported on the particulate filter.
【請求項3】 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をパ
ティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレート
フィルタ上に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤か
ら活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によってパ
ティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させ
るようにした請求項2に記載の排気ガス浄化方法。
3. An active oxygen-releasing agent which takes in oxygen to retain oxygen when surrounding oxygen is present and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the concentration of oxygen in the surroundings decreases is placed on the particulate filter. 3. The method according to claim 2, wherein the active oxygen is released from the active oxygen releasing agent when the fine particles adhere to the particulate filter on the particulate filter, and the fine particles attached to the particulate filter are oxidized by the released active oxygen. Exhaust gas purification method.
【請求項4】 上記活性酸素放出剤がアルカリ金属又は
アルカリ土類金属又は希土類又は遷移金属からなる請求
項3に記載の排気ガス浄化方法。
4. The exhaust gas purifying method according to claim 3, wherein the active oxygen releasing agent comprises an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth, or a transition metal.
【請求項5】 上記アルカリ金属およびアルカリ土類金
属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からなる
請求項4に記載の排気ガス浄化方法。
5. The exhaust gas purification method according to claim 4, wherein the alkali metal and the alkaline earth metal are made of a metal having a higher ionization tendency than calcium.
【請求項6】 上記活性酸素放出剤は、パティキュレー
トフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
には排気ガス中のNOx を吸収しパティキュレートフィ
ルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッ
チになると吸収したNOx を放出する機能を有している
請求項3に記載の排気ガス浄化方法。
6. The active oxygen releasing agent absorbs NO x in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter is lean, and reduces the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter to the stoichiometric air-fuel ratio. exhaust gas purification method according to claim 3 having a function of releasing NO x absorbed to become fuel ratio or rich.
【請求項7】 該酸化除去可能微粒子量がパティキュレ
ートフィルタの温度の関数である請求項1に記載の排気
ガス浄化方法。
7. The exhaust gas purifying method according to claim 1, wherein the amount of the oxidizable and removable particles is a function of the temperature of the particulate filter.
【請求項8】 該酸化除去可能微粒子量はパティキュレ
ートフィルタの温度に加え、排気ガス中の酸素濃度又は
NOx 濃度の少くとも一つの関数である請求項7に記載
の排気ガス浄化方法。
8. oxidation particulate removable amount in addition to the temperature of the particulate filter, exhaust gas purification method according to claim 7, which is at least one function of the oxygen concentration or the concentration of NO x in the exhaust gas.
【請求項9】 該酸化除去可能微粒子量が少くともパテ
ィキュレートフィルタの温度の関数として予め記憶され
ている請求項7に記載の排気ガス浄化方法。
9. The exhaust gas purifying method according to claim 7, wherein the amount of the particles capable of being oxidized and removed is stored at least as a function of the temperature of the particulate filter.
【請求項10】 該排出微粒子量を該酸化除去可能微粒
子量よりも少なくしうる機関の運転状態のときに該排出
微粒子量と該酸化除去可能微粒子量とが互いに近づいた
ときには該排出微粒子量が該酸化除去可能微粒子量より
も少なくかつ該排出微粒子量と該酸化除去可能微粒子量
との差が大きくなるように排出微粒子量と酸化除去可能
微粒子量の少くとも一方を制御するようにした請求項1
に記載の排気ガス浄化方法。
10. When the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles that can be oxidized and removed are close to each other when the engine is in an operating state where the amount of the discharged fine particles can be made smaller than the amount of the fine particles that can be oxidized and removed, the amount of the discharged fine particles is reduced. Claims wherein at least one of the discharged fine particle amount and the oxidatively removable fine particle amount is controlled so as to be smaller than the oxidatively removable fine particle amount and to increase the difference between the discharged fine particle amount and the oxidatively removable fine particle amount. 1
The exhaust gas purification method according to any one of the above.
【請求項11】 パティキュレートフィルタの温度を上
昇させることにより該排出微粒子量と該酸化除去可能微
粒子量との差を大きくするようにした請求項10に記載
の排気ガス浄化方法。
11. The exhaust gas purifying method according to claim 10, wherein the difference between the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles that can be removed by oxidation is increased by raising the temperature of the particulate filter.
【請求項12】 該排出微粒子量を減少させることによ
り該排出微粒子量と該酸化除去可能微粒子量との差を大
きくするようにした請求項10に記載の排気ガス浄化方
法。
12. The exhaust gas purification method according to claim 10, wherein the difference between the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles that can be removed by oxidation is increased by reducing the amount of the discharged fine particles.
【請求項13】 排気ガス中の酸素濃度を高めることに
より該排出微粒子量と該酸化除去可能微粒子量との差を
大きくするようにした請求項10に記載の排気ガス浄化
方法。
13. The exhaust gas purifying method according to claim 10, wherein the difference between the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles that can be removed by oxidation is increased by increasing the oxygen concentration in the exhaust gas.
【請求項14】 燃焼室から排出された排気ガス中の微
粒子を除去するためのパティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを用
い、パティキュレートフィルタ上において単位時間当り
に輝炎を発することなく酸化除去せしめられる酸化除去
微粒子量を算出し、該排出微粒子量を該酸化除去可能微
粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態のときには該
排出微粒子量が該酸化除去微粒子量よりも少なくなるよ
うに該排出微粒子量又は該酸化除去可能微粒子量の少く
とも一方を制御するようにした排気ガス浄化方法。
14. A particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from a combustion chamber, wherein the amount of particulates discharged from the combustion chamber per unit time shines on the particulate filter per unit time. When the amount of fine particles in the exhaust gas that can be oxidized and removed without emitting a flame is smaller than the amount of fine particles in the exhaust gas, when the fine particles in the exhaust gas flow into the particulate filter, the particulate filter can be oxidized and removed without emitting a bright flame. Calculating the amount of oxidized and removed fine particles that can be oxidized and removed without emitting a luminous flame per unit time in the operating state of the engine where the amount of the emitted fine particles can be made smaller than the amount of the oxidizable and removable fine particles. The amount of the discharged fine particles or the amount of the discharged fine particles is smaller than the amount of the oxidized and removed fine particles. An exhaust gas purifying method wherein at least one of the oxidizable and removable fine particles is controlled.
【請求項15】 燃焼室から排出された排気ガス中の微
粒子を除去するためのパティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられかつパティキュレートフィルタに流
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
のNOx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したNOx を放出する機能を有するパティキュレートフ
ィルタを用い、該排出微粒子量を該酸化除去可能微粒子
量よりも少なくしうる機関の運転状態のときには該排出
微粒子量が該酸化除去可能微粒子量よりも少なくなるよ
うに該排出微粒子量又は該酸化除去可能微粒子量の少く
とも一方を制御するようにした排気ガス浄化方法。
15. As a particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from a combustion chamber, the amount of particulates discharged from the combustion chamber per unit time shines on the particulate filter per unit time. When the amount of the fine particles in the exhaust gas that can be oxidized and removed without emitting a flame is smaller than the amount of the fine particles in the exhaust gas, when the fine particles in the exhaust gas flow into the particulate filter, the fine particles in the exhaust gas are oxidized and removed without emitting a bright flame and the exhaust gas flowing into the particulate filter is reduced. with particulate filter air-fuel ratio with a function of when the lean releasing NO x when the air-fuel ratio of the exhaust gas is absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich flowing into the particulate filter to absorb NO x in the exhaust gas, The amount of the discharged fine particles may be smaller than the amount of the fine particles that can be removed by oxidation. Exhaust gas purification method to control the at least one of the outlet quantity of particulate particulate discharge amount exhaust to be less than the oxidation particulate removable weight or oxidation of particulate removable amount when the operating condition of the function.
【請求項16】 機関排気通路内に燃焼室から排出され
た排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレー
トフィルタを配置し、該パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを用
い、該排出微粒子量を該酸化除去可能微粒子量よりも少
なくしうる機関の運転状態のときには該排出微粒子量が
該酸化除去可能微粒子量よりも少なくなるように該排出
微粒子量又は該酸化除去可能微粒子量の少くとも一方を
制御する制御手段を具備した排気ガス浄化装置。
16. A particulate filter for removing particulates in exhaust gas exhausted from a combustion chamber is disposed in an engine exhaust passage, and the particulate filter is configured to emit exhaust gas discharged from the combustion chamber per unit time. If the amount of fine particles is smaller than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a bright flame per unit time on the particulate filter, the fine particles in the exhaust gas oxidize without emitting a bright flame when they flow into the particulate filter. A particulate filter to be removed is used, and when the engine is in an operating state where the amount of the discharged fine particles can be made smaller than the amount of the fine particles that can be removed by oxidation, the amount of the discharged fine particles is made smaller than the amount of the fine particles that can be removed by oxidation. Control means for controlling at least one of the amount of the fine particles and the amount of the fine particles removable by oxidation is provided. Exhaust gas purifier equipped.
【請求項17】 パティキュレートフィルタ上に貴金属
触媒を担持した請求項16に記載の排気ガス浄化装置。
17. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 16, wherein a noble metal catalyst is supported on the particulate filter.
【請求項18】 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を
パティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレー
トフィルタ上に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤
から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によって
パティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化さ
せるようにした請求項17に記載の排気ガス浄化装置。
18. An active oxygen releasing agent that takes in oxygen to retain oxygen when surrounding oxygen is present and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the concentration of oxygen in the surroundings decreases, is placed on the particulate filter. 18. The carrier according to claim 17, wherein when the fine particles adhere to the particulate filter, the active oxygen is released from the active oxygen releasing agent when the fine particles adhere to the particulate filter, and the released fine particles oxidize the fine particles attached to the particulate filter. Exhaust gas purification equipment.
【請求項19】 上記活性酸素放出剤がアルカリ金属又
はアルカリ土類金属又は希土類又は遷移金属からなる請
求項18に記載の排気ガス浄化装置。
19. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 18, wherein the active oxygen releasing agent comprises an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth, or a transition metal.
【請求項20】 上記アルカリ金属およびアルカリ土類
金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からな
る請求項19に記載の排気ガス浄化装置。
20. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 19, wherein the alkali metal and the alkaline earth metal are made of a metal having a higher ionization tendency than calcium.
【請求項21】 上記活性酸素放出剤は、パティキュレ
ートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きには排気ガス中のNOx を吸収しパティキュレートフ
ィルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリ
ッチになると吸収したNOx を放出する機能を有してい
る請求項18に記載の排気ガス浄化装置。
21. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter is lean, the active oxygen releasing agent absorbs NO x in the exhaust gas, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the particulate filter becomes stoichiometric. exhaust gas purifying apparatus according to claim 18 having a function of releasing NO x absorbed to become fuel ratio or rich.
【請求項22】 該酸化除去可能微粒子量がパティキュ
レートフィルタの温度の関数である請求項16に記載の
排気ガス浄化装置。
22. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 16, wherein the amount of the particulates that can be removed by oxidation is a function of the temperature of the particulate filter.
【請求項23】 該酸化除去可能微粒子量はパティキュ
レートフィルタの温度に加え、排気ガス中の酸素濃度又
はNOx 濃度の少くとも一つの関数である請求項22に
記載の排気ガス浄化装置。
23. oxidation particulate removable amount in addition to the temperature of the particulate filter, exhaust gas purifying apparatus according to claim 22 which is at least one function of the oxygen concentration or the concentration of NO x in the exhaust gas.
【請求項24】 該酸化除去可能微粒子量を少くともパ
ティキュレートフィルタの温度の関数の形で予め記憶し
ている記憶手段を具備した請求項22に記載の排気ガス
浄化装置。
24. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 22, further comprising storage means for storing in advance the amount of the particles capable of being oxidized and removed as a function of the temperature of the particulate filter.
【請求項25】 上記制御手段は、該排出微粒子量を該
酸化除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状
態のときに該排出微粒子量と該酸化除去可能微粒子量と
が互いに近づいたときには該排出微粒子量が該酸化除去
可能微粒子量よりも少なくかつ該排出微粒子量と該酸化
除去可能微粒子量との差が大きくなるように排出微粒子
量と酸化除去可能微粒子量の少くとも一方を制御する請
求項16に記載の排気ガス浄化装置。
25. The control means, when the amount of the discharged particulates and the amount of the oxidizable and removable particles are close to each other in an engine operating state where the amount of the discharged particulates can be made smaller than the amount of the oxidizable and removable particles. At least one of the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles removable by oxidation is controlled so that the amount of the discharged fine particles is smaller than the amount of the fine particles removable by oxidation and the difference between the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles removable by oxidation is increased. An exhaust gas purification device according to claim 16.
【請求項26】 上記制御手段は、パティキュレートフ
ィルタの温度を上昇させることによって該排出微粒子量
と該酸化除去可能微粒子量との差を大きくする請求項2
5に記載の排気ガス浄化装置。
26. The control device according to claim 2, wherein the control unit increases the temperature of the particulate filter to increase the difference between the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles removable by oxidation.
6. The exhaust gas purifying apparatus according to 5.
【請求項27】 上記制御手段は、排気ガス温が上昇す
るように燃料噴射量又は燃料噴射時期の少くとも一方を
制御することによってパティキュレートフィルタの温度
を上昇させる請求項26に記載の排気ガス浄化装置。
27. The exhaust gas according to claim 26, wherein the control means increases the temperature of the particulate filter by controlling at least one of the fuel injection amount and the fuel injection timing so that the exhaust gas temperature increases. Purification device.
【請求項28】 上記制御手段は、主燃料の噴射時期を
遅角させるか、又は主燃料に加え補助燃料を噴射するこ
とによって排気ガス温を上昇させる請求項27に記載の
排気ガス浄化装置。
28. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 27, wherein the control means increases the exhaust gas temperature by delaying the injection timing of the main fuel or injecting auxiliary fuel in addition to the main fuel.
【請求項29】 機関が、再循環排気ガス量を増大して
いくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、再循
環排気ガス量を更に増大すると煤がほとんど発生しなく
なる機関からなり、上記制御手段は、再循環排気ガス量
を煤の発生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも多
くすることによって排気ガス温を上昇させ、それによっ
てパティキュレートフィルタの温度を上昇させるように
した請求項26に記載の排気ガス浄化装置。
29. The engine comprises an engine in which the amount of generated soot gradually increases and reaches a peak as the amount of recirculated exhaust gas increases, and when the amount of recirculated exhaust gas further increases, almost no soot is generated. The control means increases the exhaust gas temperature by making the recirculated exhaust gas amount larger than the recirculated exhaust gas amount at which the generation amount of soot becomes a peak, thereby increasing the temperature of the particulate filter. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 26, wherein:
【請求項30】 パティキュレートフィルタ上流の排気
通路内に炭化水素供給装置を配置し、該炭化水素供給装
置から排気通路内に炭化水素を供給することによってパ
ティキュレートフィルタの温度を上昇させるようにした
請求項26に記載の排気ガス浄化装置。
30. A hydrocarbon supply device is arranged in an exhaust passage upstream of the particulate filter, and the temperature of the particulate filter is increased by supplying hydrocarbons from the hydrocarbon supply device into the exhaust passage. An exhaust gas purification device according to claim 26.
【請求項31】 パティキュレートフィルタ下流の排気
通路内に排気制御弁を配置し、排気制御弁を閉弁するこ
とによってパティキュレートフィルタの温度を上昇させ
るようにした請求項26に記載の排気ガス浄化装置。
31. The exhaust gas purification apparatus according to claim 26, wherein an exhaust control valve is disposed in an exhaust passage downstream of the particulate filter, and the temperature of the particulate filter is increased by closing the exhaust control valve. apparatus.
【請求項32】 排気タービンを迂回する排気ガス量を
制御するためのウエストゲートバルブを備えた排気ター
ボチャージャを具備しており、ウエストゲートバルブを
開弁することによってパティキュレートフィルタの温度
を上昇させるようにした請求項26に記載の排気ガス浄
化装置。
32. An exhaust turbocharger having a wastegate valve for controlling an amount of exhaust gas bypassing an exhaust turbine, wherein the temperature of the particulate filter is increased by opening the wastegate valve. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 26, wherein
【請求項33】 上記制御手段は、該排出微粒子量を減
少させることによって該排出微粒子量と該酸化除去可能
微粒子量との差を大きくする請求項25に記載の排気ガ
ス浄化装置。
33. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 25, wherein the control means increases the difference between the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles that can be oxidized and removed by reducing the amount of the discharged fine particles.
【請求項34】 上記制御手段は、排出微粒子量が減少
するように燃料噴射量又は燃料噴射時期又は燃料噴射圧
又は補助燃料の噴射を制御する請求項33に記載の排気
ガス浄化装置。
34. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 33, wherein the control means controls the fuel injection amount, the fuel injection timing, the fuel injection pressure, or the injection of the auxiliary fuel such that the amount of the emitted fine particles decreases.
【請求項35】 吸入空気を過給するための過給手段を
具備し、上記制御手段は、過給圧を増大させることによ
って排出微粒子量を減少させる請求項33に記載の排気
ガス浄化装置。
35. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 33, further comprising a supercharging unit for supercharging the intake air, wherein the control unit reduces the amount of exhaust particulates by increasing a supercharging pressure.
【請求項36】 排気ガスを吸気通路内に再循環させる
ための排気ガス再循環装置を具備し、上記制御手段は、
排気ガス再循環率を減少させることによって排出微粒子
量を減少させる請求項33に記載の排気ガス浄化装置。
36. An exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas into an intake passage, wherein the control means comprises:
34. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 33, wherein the amount of exhaust particulates is reduced by reducing an exhaust gas recirculation rate.
【請求項37】 上記制御手段は、排気ガス中の酸素濃
度を高めることによって該排出微粒子量と該酸化除去可
能微粒子量との差を大きくする請求項25に記載の排気
ガス浄化装置。
37. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 25, wherein the control means increases the oxygen concentration in the exhaust gas to increase the difference between the amount of the discharged fine particles and the amount of the oxidizable and removable fine particles.
【請求項38】 排気ガスを吸気通路内に再循環させる
ための排気ガス再循環装置を具備し、上記制御手段は、
排気ガス再循環率を減少させることによって排気ガス中
の酸素濃度を高くする請求項37に記載の排気ガス浄化
装置。
38. An exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas into an intake passage, wherein the control means comprises:
38. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 37, wherein the oxygen concentration in the exhaust gas is increased by decreasing the exhaust gas recirculation rate.
【請求項39】 パティキュレートフィルタ上流の排気
通路内に2次空気を供給するための2次空気供給装置を
具備し、上記制御手段は、パティキュレートフィルタ上
流の排気通路内に2次空気を供給することによって排気
ガス中の酸素濃度を高くする請求項37に記載の排気ガ
ス浄化装置。
39. A secondary air supply device for supplying secondary air into an exhaust passage upstream of the particulate filter, wherein the control means supplies the secondary air into an exhaust passage upstream of the particulate filter. 38. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 37, wherein the oxygen concentration in the exhaust gas is increased by doing so.
【請求項40】 機関排気通路内に燃焼室から排出され
た排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレー
トフィルタを配置し、該パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを用
い、パティキュレートフィルタ上において単位時間当り
に輝炎を発することなく酸化除去せしめられる酸化除去
微粒子量を算出する算出手段と、該排出微粒子量を該酸
化除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態
のときには該排出微粒子量が該酸化除去微粒子量よりも
少なくなるように該排出微粒子量又は該酸化除去可能微
粒子量の少くとも一方を制御する制御手段を具備した排
気ガス浄化装置。
40. A particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from a combustion chamber is disposed in an engine exhaust passage, and the particulate filter is configured to discharge particulate matter discharged from the combustion chamber per unit time. If the amount of fine particles is smaller than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a bright flame per unit time on the particulate filter, the fine particles in the exhaust gas oxidize without emitting a bright flame when they flow into the particulate filter. Calculating means for calculating the amount of oxidized fine particles which can be oxidized and removed per unit time on the particulate filter without emitting a luminous flame using the particulate filter to be removed; and When the operating condition of the engine can be reduced, An exhaust gas purifying apparatus comprising a control means for controlling at least one of the amount of the discharged fine particles and the amount of the fine particles capable of being oxidized and removed so that the amount of particles is smaller than the amount of the fine particles to be removed by oxidation.
【請求項41】 機関排気通路内に燃焼室から排出され
た排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレー
トフィルタを配置し、該パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられかつパティキュレートフィルタに流
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
のNOx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したNOx を放出する機能を有するパティキュレートフ
ィルタを用い、該排出微粒子量を該酸化除去可能微粒子
量よりも少なくしうる機関の運転状態のときには該排出
微粒子量が該酸化除去可能微粒子量よりも少なくなるよ
うに該排出微粒子量又は該酸化除去可能微粒子量の少く
とも一方を制御する制御手段を具備した排気ガス浄化装
置。
41. A particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from a combustion chamber is disposed in an engine exhaust passage, and the particulate filter is configured to discharge exhaust gas discharged from the combustion chamber per unit time. If the amount of fine particles is smaller than the amount of oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a bright flame per unit time on the particulate filter, the fine particles in the exhaust gas oxidize without emitting a bright flame when they flow into the particulate filter. NO air-fuel ratio of the exhaust gas is absorbed and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbing particulate filter NO x in the exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich when the lean flowing into removal allowed provided and the particulate filter using a particulate filter having a function of emitting x, exhaust When the engine is in an operating state in which the amount of fine particles can be made smaller than the amount of fine particles capable of being oxidized and removed, the amount of the discharged fine particles or the amount of fine particles that can be oxidized and removed is small so that the amount of fine particles discharged is smaller than the amount of fine particles that can be removed by oxidation. An exhaust gas purifying device comprising a control means for controlling one of them.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007515595A (en) * 2003-12-23 2007-06-14 ルノー・エス・アー・エス A method for real-time determination of the mass of particles present in an automobile particle filter.
JP2007170193A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device
JP2007170194A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device
JP2009162144A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine
JP2010043563A (en) * 2008-08-11 2010-02-25 Hino Motors Ltd Method for controlling exhaust emission control device
JP2015200311A (en) * 2014-04-08 2015-11-12 マン・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust gas aftertreatment
KR101937423B1 (en) 2017-12-11 2019-01-11 한국생산기술연구원 Pressurized Oxygen fuel combustion system which can control the temperature and prevent corrosion in pressurized Oxygen fuel Combustor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007515595A (en) * 2003-12-23 2007-06-14 ルノー・エス・アー・エス A method for real-time determination of the mass of particles present in an automobile particle filter.
JP2007170193A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device
JP2007170194A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device
JP4506978B2 (en) * 2005-12-19 2010-07-21 三菱自動車工業株式会社 Exhaust purification device
JP2009162144A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine
JP2010043563A (en) * 2008-08-11 2010-02-25 Hino Motors Ltd Method for controlling exhaust emission control device
JP2015200311A (en) * 2014-04-08 2015-11-12 マン・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust gas aftertreatment
DE102014005153B4 (en) 2014-04-08 2023-12-14 Andreas Döring Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust gas aftertreatment
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