JP2001355433A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JP2001355433A
JP2001355433A JP2000173457A JP2000173457A JP2001355433A JP 2001355433 A JP2001355433 A JP 2001355433A JP 2000173457 A JP2000173457 A JP 2000173457A JP 2000173457 A JP2000173457 A JP 2000173457A JP 2001355433 A JP2001355433 A JP 2001355433A
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particulates
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Toshiaki Tanaka
俊明 田中
Shinya Hirota
信也 広田
Kazuhiro Ito
和浩 伊藤
Takamitsu Asanuma
孝充 浅沼
Koichi Kimura
光壱 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the regeneration disabled state of a filter by estimating the accumulation quantity of particulates on the filter, and heightening the temperature of exhaust gas to oxidize the particulates before the particulates are accumulated in a layered state on the filter. SOLUTION: This engine exhaust emission control device is constituted to once collect the particulates included in the exhaust gas, by the filter 22 disposed in an exhaust pipe 70 to remove the particulates, and to remove the collected particulates by oxidation to regenerate the filter. The filter 22 removes the collected particulates by oxidation without generating a luminous flame when the quantity of engine exhaust particulates per unit time is less than the quantity of oxidation removable particulates. A smoke sensor 102 is installed downstream of the filter in the exhaust pipe 70 to detect the concentration of the particulates in the exhaust gas, and an oxidation removal accelerating means is provided for accelerating the oxidation removal of the particulates on the filter when the output value of the smoke sensor 102 exceeds the threshold value.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。
The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりディーゼル機関においては、排
気ガス中に含まれる煤等の微粒子を除去するために機関
排気通路内にパティキュレートフィルタを配置する。そ
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
捕集した微粒子を除去することでパティキュレートフィ
ルタの再生を図る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a diesel engine, a particulate filter is arranged in an engine exhaust passage in order to remove fine particles such as soot contained in exhaust gas. Then, the particulate filter once collects the fine particles in the exhaust gas, and removes the fine particles collected on the particulate filter to regenerate the particulate filter.

【0003】ところがパティキュレートフィルタ上で捕
集した微粒子は600°C程度以上の高温にならないと着火
せず、これに対してディーゼル機関の排気ガス温は通
常、600°Cよりもかなり低い。したがって排気ガス熱で
パティキュレートフィルタ上の微粒子を着火させるのは
困難である。よって600°Cよりもかなり低い排気ガス熱
でもパティキュレートフィルタ上に捕集した微粒子を着
火させるためには微粒子の着火温度そのものを低くしな
ければならない。
However, the fine particles collected on the particulate filter do not ignite unless they reach a high temperature of about 600 ° C. or more, 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 on the particulate filter with the heat of the exhaust gas. Therefore, in order to ignite the fine particles collected on the particulate filter even with the exhaust gas heat considerably lower than 600 ° C, the ignition temperature of the fine particles must be lowered.

【0004】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、それ故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となっている。
[0004] By the way, it has been conventionally known that a catalyst can be carried on a particulate filter to reduce the ignition temperature of fine particles. Therefore, various particulate filters carrying a catalyst are known.

【0005】例えば、特公平7−106290号公報はパティ
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
ルタを開示する。この公報開示のパティキュレートフィ
ルタは、ほぼ350°Cから400°Cの比較的低い温度でも微
粒子の着火が可能であり、次いで運転状況にまかせた連
続的な燃焼ができるというものである。
For example, Japanese Patent Publication No. Hei 7-106290 discloses a particulate filter in which a mixture of a platinum group metal and an alkaline earth metal oxide is supported on the particulate filter. The particulate filter disclosed in this publication is capable of igniting fine particles even at a relatively low temperature of approximately 350 ° C. to 400 ° C., and is capable of continuous combustion depending on the operating conditions.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように排気ガス温
が通常は600°Cよりもかなり低いディーゼル機関である
けれども、負荷が高い場合には排気ガス温が350°Cから
400°Cにまで達する。したがって前記公報開示のパティ
キュレートフィルタを適用したディーゼル機関であれば
一見したところ、機関負荷が高くなったときに排気ガス
熱で微粒子の着火燃焼ができるように見える。
As described above, a diesel engine whose exhaust gas temperature is usually much lower than 600 ° C., but when the load is high, the exhaust gas temperature is increased from 350 ° C.
Reach up to 400 ° C. Therefore, at first glance, it can be seen that a particulate engine can be ignited and burned by the exhaust gas heat when the engine load becomes high, in the case of a diesel engine to which the particulate filter disclosed in the above publication is applied.

【0007】しかし排気ガス温が350°Cから400°Cに達
したとしても実際には微粒子が着火しない場合がある。
また、たとえ微粒子が着火したにしても一部の微粒子し
か燃焼せず、多量の微粒子は燃え残るという問題を生ず
る。
However, even if the temperature of the exhaust gas reaches 350 ° C. to 400 ° C., the fine particles may not actually ignite.
Further, even if the fine particles are ignited, only a part of the fine particles burn, and a large amount of fine particles remains unburned.

【0008】排気ガス中に含まれる微粒子の量が少ない
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、よってこのときには排気ガス温が350°Cか
ら400°Cになるとパティキュレートフィルタ上の微粒子
は着火し、次いで連続的に燃焼する。しかし排気ガス中
に含まれる微粒子の量が多い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、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ようになる。すると活性
酸素と接触しやすい一部の微粒子は燃焼するが、活性酸
素と接触しづらい位置関係にある微粒子は燃焼せず、斯
くして多量の微粒子が燃え残ることになる。
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. Therefore, when the temperature of the exhaust gas changes from 350 ° C. to 400 ° C., the fine particles on the particulate filter It ignites and then burns continuously. However, if the amount of fine particles contained in the exhaust gas is large, other fine particles accumulate on the particulate filter before the fine particles attached to the particulate filter completely burn, and the fine particles are laminated on the particulate filter. Will be deposited. Then, some of the fine particles that are likely to come into contact with active oxygen burn, but fine particles that are hardly in contact with active oxygen do not burn, and thus a large amount of fine particles remain unburned.

【0009】したがって機関の運転状態によって排気ガ
ス中に含まれる微粒子の量が多くなると、前記公報記載
のパティキュレートフィルタを用いても当該パティキュ
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。
Therefore, if the amount of fine particles contained in the exhaust gas increases depending on the operating state of the engine, a large amount of fine particles will continue to accumulate on the particulate filter even if the particulate filter described in the above-mentioned publication is used.

【0010】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、フィルタ上の微粒子は次第に着
火燃焼しずらくなる。その原因はおそらく微粒子が堆積
している間に微粒子中の炭素がグラファイト等の燃焼し
づらい物質に変化するからである。
On the other hand, when a large amount of fine particles accumulate on the particulate filter, the fine particles on the filter gradually become difficult to ignite and burn. This is probably because the carbon in the fine particles changes to a substance that is difficult to burn such as graphite while the fine particles are being deposited.

【0011】事実、パティキュレートフィルタ上に多量
の微粒子が堆積し続けると350°Cから400°Cの低温の排
気ガスでは微粒子は着火せず、堆積した微粒子を着火す
るためには600°C以上の高温の排気ガスが必要となる。
しかしながらディーゼル機関では前記のごとく通常は排
気ガス温が600°C以上になることはない。よってパティ
キュレートフィルタ上に微粒子が堆積し続けると、堆積
した微粒子を排気ガス熱で着火するのが困難になる。
In fact, if a large amount of fine particles continue to accumulate on the particulate filter, the fine particles do not ignite in a low-temperature exhaust gas of 350 ° C. to 400 ° C. High temperature exhaust gas is required.
However, as described above, in a diesel engine, the exhaust gas temperature does not usually exceed 600 ° C. Therefore, if the particulates continue to deposit on the particulate filter, it becomes difficult to ignite the deposited particulates with the heat of the exhaust gas.

【0012】一方、排気ガス温を600°C以上の高温にす
ることができそれゆえ堆積した微粒子が着火したとして
もこの場合には別の問題を生ずる。即ち、600°C以上の
高温で微粒子が着火すると微粒子は輝炎を発して燃焼す
るようになる。この結果、パティキュレートフィルタ上
に堆積した微粒子の燃焼が完了するまでの長時間に亘っ
て、パティキュレートフィルタは、その温度が800°C以
上の高温になる。
On the other hand, the exhaust gas temperature can be raised to a high temperature of 600 ° C. or more, and therefore, even if the deposited fine particles ignite, another problem arises in this case. That is, when the fine particles ignite at a high temperature of 600 ° C. or more, the fine particles emit a bright flame and burn. As a result, the temperature of the particulate filter rises to 800 ° C. or more for a long time until the burning of the fine particles deposited on the particulate filter is completed.

【0013】この結果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くなる。また、堆積した微
粒子が燃焼すると燃えカスである灰分、即ちアッシュが
凝縮して大きな塊となり、この塊によってパティキュレ
ートフィルタの細孔が詰まって目詰まりを生ずるように
なる。目詰まりした細孔の数は時間の経過と共に次第に
増大する。よって、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りその結果機関出力
が低下する。よってこの点から考慮してもパティキュレ
ートフィルタを新品と早期に交換しなければならなくな
る。
As a result, the particulate filter deteriorates early, so that the particulate filter must be replaced with a new one early. Further, when the deposited fine particles burn, the ash, ie, ash, which is a burning residue, is condensed to form a large lump, and the lump blocks the pores of the particulate filter and causes clogging. The number of clogged pores gradually increases over time. Therefore, the pressure loss of the exhaust gas flow in the particulate filter gradually increases, and as a result, the engine output decreases. Therefore, even if this point is taken into consideration, the particulate filter must be replaced with a new one at an early stage.

【0014】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を生じる。したが
って排気ガス中に含まれる微粒子の量とパティキュレー
トフィルタ上で燃焼しうる微粒子量とのバランスを考慮
し、微粒子が積層上に堆積しないようにする必要があ
る。
[0014] Once such a large amount of fine particles are deposited in a layered manner, the various problems described above occur. Therefore, in consideration of 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, it is necessary to prevent the fine particles from being deposited on the stack.

【0015】しかし、触媒付きパティキュレートフィル
タを排気管に設け、排気浄化を機関の運転状況にまかせ
た成り行きの連続燃焼処理がなされたのでは上記問題を
必ずしも回避することはできない。
However, if a particulate filter with a catalyst is provided in the exhaust pipe and a continuous combustion process is performed in which exhaust gas purification is left to the operating conditions of the engine, the above problem cannot always be avoided.

【0016】そこで、運転状況に拘わらずできるだけ微
粒子の連続燃焼が可能となるように、浄化装置のパティ
キュレートフィルタに対して排気流の上流側と下流側と
から交互に切換えて排気を流れるようにすれば、パティ
キュレートフィルタの両側面に微粒子が堆積するように
なる。このようにすると微粒子の単位面積あたりの堆積
量を減らすことができ、また、排気ガス流の切換えによ
り、堆積する微粒子を撹乱して飛ばすことができ、さら
に、フィルタ基材内部に活性酸素放出剤を設けるなら
ば、微粒子が内部を動き回って、活性酸素放出剤と接触
する機会が増え、酸化しうる微粒子量を増やすことがで
きる。
Accordingly, the exhaust gas is switched alternately from the upstream side and the downstream side of the exhaust flow to the particulate filter of the purifier so that the particulates can be continuously burned as much as possible irrespective of the operating condition. As a result, the fine particles accumulate on both side surfaces of the particulate filter. In this way, the amount of the deposited fine particles per unit area can be reduced, and by switching the exhaust gas flow, the fine particles to be deposited can be disturbed and blown off. Is provided, the fine particles move around the inside, the chance of contact with the active oxygen releasing agent is increased, and the amount of oxidizable fine particles can be increased.

【0017】しかしこのようにしても排気ガス温度が前
記した微粒子燃焼可能温度に常になっているとは限ら
ず、また、運転状態によってはディーゼル機関から多量
の微粒子が放出されることもある。よって、そのような
場合には、短時間で消失できなかった微粒子がパティキ
ュレートフィルタ上に徐々に堆積してしまう。
However, even in this case, the exhaust gas temperature is not always at the above-mentioned particulate combustion temperature, and a large amount of particulates may be emitted from the diesel engine depending on the operating condition. Therefore, in such a case, the fine particles that cannot be eliminated in a short time gradually accumulate on the particulate filter.

【0018】そして、堆積が進んである程度堆積する
と、微粒子を酸化する能力が極端に低下し、そのままの
状態で排気ガスをパティキュレートフィルタに流すとさ
らに微粒子の堆積が進行しパティキュレートフィルタの
再生が困難になる。このため、パティキュレートフィル
タの微粒子酸化能力が極端に低下しないうちにパティキ
ュレートフィルタを再生することが重要となる。
When the deposition proceeds to some extent and the deposition proceeds, the ability to oxidize the particulates is extremely reduced. If the exhaust gas is passed through the particulate filter in this state, the deposition of the particulates further progresses, and the particulate filter is regenerated. It becomes difficult. Therefore, it is important to regenerate the particulate filter before the particulate filter oxidizing ability of the particulate filter is extremely reduced.

【0019】ところがこれまでの技術では、パティキュ
レートフィルタの微粒子酸化能力が極端に低下する前に
微粒子の堆積量を正確に測定したり推定したりする技術
がなかった。
However, in the prior art, there is no technique for accurately measuring or estimating the amount of accumulated particulate before the particulate filter oxidizing ability of the particulate filter is extremely reduced.

【0020】また、前記公報記載のパティキュレートフ
ィルタでは排気ガス温が350°C以下になると微粒子は着
火しないので微粒子がパティキュレートフィルタに堆積
する。微粒子の堆積量が少なければ排気ガス温が350°C
から400°Cでも微粒子を燃焼できるけれども微粒子が積
層状に堆積してしまうほどに多量であると、もはや350
°Cから400°Cの温度では微粒子に着火することはでき
ず、たとえできたとしてもそれは一部の微粒子に過ぎな
い。よって堆積した大半の微粒子は燃え残ってしまう。
Further, in the particulate filter described in the above publication, when the exhaust gas temperature becomes lower than 350 ° C., the fine particles do not ignite, so that the fine particles accumulate on the particulate filter. Exhaust gas temperature of 350 ° C if the amount of accumulated fine particles is small
Although particles can be burned even at temperatures of 400 ° C to 400 ° C, if the amount of particles is large enough to deposit
At temperatures between ° C and 400 ° C, the particles cannot be ignited, if at all, but only some of them. Therefore, most of the deposited fine particles are left unburned.

【0021】本発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その解決しようとする課題は、脱離スモーク量から
微粒子のフィルタへの堆積量を推定し、微粒子がフィル
タ上に積層状に堆積してしまう前に排気ガス温を上昇さ
せて微粒子を燃焼し、フィルタの再生が不能になるよう
な事態を回避できる内燃機関の排気浄化装置を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the above points, and the problem to be solved is to estimate the amount of fine particles deposited on the filter from the amount of desorbed smoke, and to deposit the fine particles on the filter in a layered manner. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, in which the temperature of an exhaust gas is increased before burning to burn fine particles, and a situation in which regeneration of a filter becomes impossible can be avoided.

【0022】[0022]

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

【0023】すなわち、本発明内燃機関の排気浄化装置
は、排気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関
排気通路内に配置したフィルタにより排気ガス中の微粒
子を一旦捕集し、この捕集した微粒子を酸化除去して前
記フィルタの再生を図る内燃機関の排気浄化装置におい
て、前記フィルタは、内燃機関が排出する単位時間当た
りの機関排出微粒子量が前記フィルタによる単位時間当
たりの酸化除去可能微粒子量よりも少ない時は前記捕集
した微粒子を輝炎が生じない状態で酸化除去するフィル
タであって、前記機関排気通路のうち前記フィルタの下
流側に設置し当該設置個所における排気ガスに含まれる
微粒子の濃度を検出する微粒子濃度センサと、この微粒
子濃度センサの出力値が特定の設定値を超えた時に前記
フィルタ上の微粒子の酸化除去を促進する酸化除去促進
手段と、を有する。
That is, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the particulates in the exhaust gas are once collected by a filter arranged in the engine exhaust passage in order to remove the fine particles contained in the exhaust gas. In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine for regenerating the filter by oxidizing and removing the generated particulates, the filter may be configured such that the amount of particulates discharged from the internal combustion engine per unit time by the filter is reduced by the filter. When the amount is smaller than the amount, the filter oxidizes and removes the trapped fine particles without generating a bright flame. The filter is installed downstream of the filter in the engine exhaust passage and is included in exhaust gas at the installation location. A fine particle concentration sensor for detecting the concentration of fine particles; and a fine particle on the filter when an output value of the fine particle concentration sensor exceeds a specific set value. Having an oxidation removal facilitating means for facilitating the removal by oxidation.

【0024】ここで、内燃機関全体の制御を行うECU
について簡単に述べるとともに、本発明の構成要素につ
いての説明を行う。ECUは、周知のごとくデジタルコ
ンピュータからなり、双方向性バスによって相互に接続
した、中央処理制御装置CPU,読み出し専用メモリR
OM,ランダムアクセスメモリRAM,バックアップR
AM,入力ポート,出力ポート等から構成される。
Here, an ECU for controlling the entire internal combustion engine is provided.
And a brief description of the components of the present invention. The ECU consists of a digital computer as is well known, and is connected to each other by a bidirectional bus.
OM, random access memory RAM, backup R
It comprises an AM, an input port, an output port, and the like.

【0025】入力ポートは、内燃機関や車輌に取り付け
た各種センサと電気的に接続され、これら各種センサの
出力信号が入力ポートからECU内に入るとこれら各セ
ンサに係るパラメータは一時的にランダムアクセスメモ
リRAMに記憶される。
The input ports are electrically connected to various sensors mounted on the internal combustion engine or the vehicle. When output signals of these sensors enter the ECU from the input ports, the parameters relating to these sensors are temporarily random-accessed. It is stored in the memory RAM.

【0026】そして、これらのパラメータに基づいてC
PUが必要とする演算処理を行うが、この演算処理の実
行にあたり、CPUは双方向性バスを通じてランダムア
クセスメモリRAMに記憶しておいた前記パラメータを
必要に応じて呼び出す。
Then, based on these parameters, C
The CPU performs an arithmetic process required by the PU. In executing the arithmetic process, the CPU calls the parameters stored in the random access memory RAM via the bidirectional bus as needed.

【0027】「フィルタ」は、排気ガス中に含まれる煤
等の微粒子を除去するパティキュレートフィルタが好適
である。「微粒子濃度センサ」は排気ガス中に含まれる
微粒子の濃度を検出する、周知のスモークセンサ,透過
式スモークメータ,オパシメータ等を例示できる。
The "filter" is preferably a particulate filter for removing fine particles such as soot contained in exhaust gas. The “particulate concentration sensor” may be a known smoke sensor, a transmission type smoke meter, an opacimeter, or the like, which detects the concentration of the particulates contained in the exhaust gas.

【0028】「設定値を越えた時」について述べると、
設定値の一例としていわゆるしきい値を例示できる。し
きい値とは周知のごとくある特定の過程が起こるに必要
な最低値のことである。本発明の場合で述べれば微粒子
がフィルタ上で積層状に堆積するのに必要な排出スモー
ク濃度の最低値、換言すれば堆積微粒子量が増大し続
け、その堆積量がある量以上になると堆積した微粒子の
酸化除去がすみやかにできなくなる限界の微粒子量のこ
とである。前記排出スモーク濃度とは、機関排気通路の
うちフィルタの設置してある個所よりも下流に流れてし
まったスモークが排気ガスに占める割合(いわゆる脱離
スモーク濃度)を意味する。
Regarding "when the set value is exceeded",
A so-called threshold value can be exemplified as an example of the set value. As is well known, the threshold is the minimum value required for a particular process to occur. In the case of the present invention, the fine particles are deposited on the filter at the minimum value of the exhaust smoke concentration required for being deposited on the filter, in other words, the amount of the deposited particles continues to increase, and when the amount of the deposited particles exceeds a certain amount, This is the limit of the amount of fine particles at which oxidation removal of fine particles cannot be performed immediately. The exhaust smoke concentration means a ratio of smoke that has flowed downstream of a portion of the engine exhaust passage where a filter is installed, in the exhaust gas (so-called desorption smoke concentration).

【0029】このような場合の排出スモーク濃度は内燃
機関の種類やこの内燃機関が搭載される車種によって異
なるが、微粒子濃度センサの出力値が瞬間値で例えば1
5パーセントを越えた場合を挙げられる。
The exhaust smoke concentration in such a case differs depending on the type of the internal combustion engine and the type of the vehicle on which the internal combustion engine is mounted.
The case where it exceeds 5% is mentioned.

【0030】また、設定値を越えた場合の他の例として
は、機関運転条件に拘わらずある一定の時間や距離を車
輌が走行した場合の排出スモーク濃度の平均値がしきい
値を越えた場合を挙げられる。
As another example of the case where the set value is exceeded, the average value of the exhaust smoke concentration when the vehicle has traveled for a certain time or distance regardless of the engine operating condition exceeds the threshold value. There are cases.

【0031】「酸化除去促進手段」としては、ECUの
ROMに記憶され、酸化除去促進のための実行ルーチン
であるアプリケーションプログラムを例示できる。具体
的には、フィルタに捕集された微粒子を熱利用によって
定期的に酸化すべく排気ガス熱を昇温するための昇温制
御実行用のアプリケーションプログラムや電気ヒータ等
の電熱手段を作動するアプリケーションプログラムを例
示できる。
The "oxidation removal accelerating means" can be exemplified by an application program which is stored in the ROM of the ECU and is an execution routine for accelerating oxidation removal. Specifically, an application program for executing a heating control for raising the exhaust gas heat so as to periodically oxidize the fine particles collected by the filter by utilizing heat, and an application for operating an electric heating means such as an electric heater. A program can be exemplified.

【0032】前記昇温制御の実行をするための手段とし
ては、例えば燃料噴射弁や吸気通路に設置される吸気絞
り弁を挙げられる。燃料噴射弁が噴出する燃料噴射量や
吸気絞り弁の制御によって吸気通路を流れる吸気の量が
変化することで気筒内で燃焼する燃料量が決まり、延い
ては排気ガスの温度が変化する。これらのプログラムを
記憶するROMの属性はECUにあるので、ECUを酸
化除去促進手段といえる。
As means for executing the temperature raising control, for example, a fuel injection valve or an intake throttle valve installed in an intake passage can be mentioned. The amount of fuel combusted in the cylinder is determined by changing the amount of fuel injected from the fuel injection valve and the amount of intake air flowing through the intake passage by controlling the intake throttle valve, and thus the temperature of exhaust gas changes. Since the attributes of the ROM for storing these programs are in the ECU, it can be said that the ECU is a means for promoting oxidation and removal.

【0033】したがって酸化除去促進手段は、フィルタ
温度を昇温させるものということができる。また、フィ
ルタ温度は、温度センサ等の温度検出手段によって測定
される。
Therefore, it can be said that the oxidation removal promoting means raises the filter temperature. Further, the filter temperature is measured by temperature detecting means such as a temperature sensor.

【0034】さらに、酸化除去促進手段の他の例とし
て、フィルタ内を流通する排気ガスの流れを逆転させる
ものを挙げられる。逆転させるとは、フィルタに対して
その一方側から流していた排気ガスを他方側から流れる
ように排気ガスの流れの向きをそれまでの流れの向きに
対して反対側から流すことをいう。排気ガスをフィルタ
の一方側から流すことおよびその他方側から流すことを
それぞれ便宜上順流および逆流ということにする。
Further, as another example of the oxidation removal promoting means, a means for reversing the flow of exhaust gas flowing in the filter can be mentioned. Reversing refers to flowing the exhaust gas from the opposite side to the filter so that the exhaust gas flowing from one side of the filter flows from the other side. Flowing the exhaust gas from one side and the other side of the filter will be referred to as a forward flow and a backward flow, respectively, for convenience.

【0035】フィルタに対して排気ガスの流れを逆転さ
せることで、煤などの微粒子がフィルタの基材内を動き
回るようになるので、微粒子の酸化を促進して微粒子の
浄化を効率よく行うことができるようになる。このよう
に排気ガスの流れの向きを逆転させる手段のことを「排
気流切換手段」という。
By reversing the flow of the exhaust gas with respect to the filter, fine particles such as soot move around in the base material of the filter, so that oxidation of the fine particles can be promoted to purify the fine particles efficiently. become able to. The means for reversing the flow direction of the exhaust gas in this way is called "exhaust flow switching means".

【0036】この排気流切換手段を本発明に適用した場
合を次に示す。すなわち、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配置したフィルタに
より排気ガス中の微粒子を一旦捕集し、この捕集した微
粒子を酸化除去して前記フィルタの再生を図る内燃機関
の排気浄化装置において、前記フィルタは、内燃機関が
排出する単位時間当たりの機関排出微粒子量が前記フィ
ルタによる単位時間当たりの酸化除去可能微粒子量より
も少ない時は前記捕集した微粒子を輝炎が生じない状態
で酸化除去するフィルタであって、前記機関排気通路の
うち前記フィルタの下流側に設置し当該設置個所におけ
る排気ガスに含まれる微粒子の濃度を検出する微粒子濃
度センサと、前記フィルタの一方側から他方側に向けて
排気ガスを流す第1の流れおよび前記他方側から前記一
方側に向けて排気ガスを流す第2の流れを交互に切換え
る排気流切換手段と、前記微粒子濃度センサの出力値が
特定の設定値を超えた時に前記フィルタ上の微粒子の酸
化除去を促進する酸化除去促進手段と、を有するという
ものである。
The case where this exhaust flow switching means is applied to the present invention will be described below. That is, in order to remove the fine particles contained in the exhaust gas, the fine particles in the exhaust gas are once collected by a filter arranged in the engine exhaust passage, and the collected fine particles are oxidized and removed to regenerate the filter. In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, the filter emits the collected fine particles when the amount of the particulates discharged from the internal combustion engine per unit time is smaller than the amount of the oxidizable and removable fine particles per unit time by the filter. A filter for oxidizing and removing in a state in which no flame is generated, wherein the filter is provided downstream of the filter in the engine exhaust passage and detects a concentration of particulates contained in exhaust gas at the installation location; A first flow of exhaust gas flowing from one side to the other side and a second flow of exhaust gas flowing from the other side to the one side. Exhaust flow switching means for alternately switching the flow, and oxidation removal promoting means for promoting the oxidation removal of the fine particles on the filter when the output value of the fine particle concentration sensor exceeds a specific set value. .

【0037】更に詳しく述べると、排気切換手段が作動
した直後、フィルタに堆積した微粒子は反対側からの流
れによって剥離されやすくなり、一気にフィルタから排
出されることになる。従って、このときの微粒子濃度セ
ンサの出力値を検出することで、フィルタにどの程度微
粒子が堆積していたか判断できる。この微粒子濃度セン
サの出力値が設定値を超えたときには、酸化促進手段が
作動するように制御させる。
More specifically, immediately after the operation of the exhaust gas switching means, the fine particles deposited on the filter are easily separated by the flow from the opposite side, and are discharged from the filter at once. Therefore, by detecting the output value of the particle concentration sensor at this time, it is possible to determine how much particles have accumulated on the filter. When the output value of the fine particle concentration sensor exceeds a set value, the control is performed so that the oxidation promoting means operates.

【0038】「排気流切換手段」は、前記排気通路のう
ち前記フィルタの設置個所よりも上流箇所に設けた排気
切換弁と、この排気切換弁および前記フィルタの前記一
方側ならびに前記排気切換弁および前記他方側をそれぞ
れ結ぶ一対の連通路と、前記排気切換弁の切換制御を行
う制御手段とを有するものがよい。
The "exhaust flow switching means" includes an exhaust switching valve provided in the exhaust passage at a location upstream of the filter installation location, the exhaust switching valve and the one side of the filter, and the exhaust switching valve and the exhaust switching valve. It is preferable that the apparatus has a pair of communication paths respectively connecting the other side and control means for performing switching control of the exhaust switching valve.

【0039】前記排気切換弁は、アクチュエータ等の駆
動装置によって作動する弁体を有し、この弁体の開閉に
応じて前記一対の連通路のうちフィルタの前記一方側と
を結ぶ一方の連通路にまたはフィルタの他方側とを結ぶ
他方の連通路に向けて、フィルタに向けて排気通路を流
れてきた排気ガスを内燃機関が減速するごと,適宜の所
定時間ごと,適宜の所定走行距離ごと等、必要に応じて
分岐させる弁装置である。
The exhaust switching valve has a valve element operated by a driving device such as an actuator. One of the pair of communication paths is connected to the one side of the filter in accordance with opening and closing of the valve element. Or the other communication path connecting the other side of the filter, every time the internal combustion engine decelerates the exhaust gas flowing through the exhaust passage toward the filter, at an appropriate predetermined time, at an appropriate predetermined travel distance, or the like. , A valve device for branching as required.

【0040】前記制御手段とは、内燃機関の制御実行用
の各種ルーチンを実現するために前記ROMに記憶して
ある各種アプリケーション・プログラムのうちの一つで
ある。また、当該制御手段に係るプログラムを記憶する
ROMの属性はECUにあるので、ECUを制御手段と
いえる。
The control means is one of various application programs stored in the ROM for implementing various routines for executing control of the internal combustion engine. Further, since the attribute of the ROM for storing the program relating to the control means is in the ECU, the ECU can be said to be the control means.

【0041】出力ポートは、前記排気切換弁等の各種作
動装置と電気的に接続されており、前記各種センサのう
ち必要なセンサの出力信号に基づいて各種作動装置を作
動するためのものである。
The output port is electrically connected to various operating devices such as the exhaust switching valve, and operates the various operating devices based on output signals of necessary sensors among the various sensors. .

【0042】そして前記排気切換弁が前記CPUの演算
結果に基づいて作動制御されると、前記一対の連通路の
うち、排気切換弁およびフィルタの一方側を結ぶ一方の
連通路に排気ガスの第1の流れを生ずるようにし、また
は排気切換弁およびフィルタの他方側を結ぶ他方の連通
路に排気ガスの第2の流れを生ずるようにする。
When the operation of the exhaust switching valve is controlled based on the calculation result of the CPU, one of the pair of communication paths, which connects the exhaust switching valve and one side of the filter, is connected to the first passage of the exhaust gas. 1 flow or a second flow of exhaust gas in the other communication path connecting the other side of the exhaust switching valve and the filter.

【0043】このような構成の本発明では、微粒子濃度
センサによって微粒子の堆積量を推定し、当該推定され
た値(微粒子濃度センサによる検出値)が、前記設定値
を超えるだけの濃度値である時は、酸化除去促進手段を
作動する。よってフィルタの再生ができないほどに微粒
子が堆積してしまわないうちに微粒子を燃焼できるの
で、パティキュレートフィルタの再生が不能になるよう
な事態を回避できる。
In the present invention having such a configuration, the accumulation amount of fine particles is estimated by the fine particle concentration sensor, and the estimated value (detected value by the fine particle concentration sensor) is a concentration value exceeding the set value. At the time, the oxidation removal promoting means is operated. Therefore, the particulates can be burned before the particulates are deposited so that the filter cannot be regenerated, so that a situation in which the particulate filter cannot be regenerated can be avoided.

【0044】また、排気流切換手段は、前記のごとく酸
化除去促進手段としても機能するので、排気流切換手段
によってフィルタ内を流通する排気ガスの流れを逆転し
たときに微粒子濃度センサによる検出値が前記しきい値
を越えていると判明したときは、排気流切換手段の構成
部材である排気切換弁の切り替えを頻繁に行って微粒子
の酸化を促進し、よって、微粒子の浄化を効率よく行う
ことで酸化除去促進手段としての機能を高めてもよい
が、併せて酸化除去促進手段として前記のごとく昇温制
御実行用のアプリケーションプログラムや電気ヒータ等
の電熱手段を作動するアプリケーションプログラムの実
行により酸化除去の促進を図ってもよい。
Since the exhaust flow switching means also functions as the oxidation removal promoting means as described above, when the exhaust gas switching means reverses the flow of the exhaust gas flowing through the filter, the value detected by the particle concentration sensor is reduced. When it is determined that the threshold value is exceeded, the exhaust gas switching device, which is a component of the exhaust gas flow switching device, is frequently switched to promote oxidation of the fine particles, and thus to efficiently purify the fine particles. The function as an oxidation removal accelerating means may be enhanced, but at the same time, as described above, the application program for executing the temperature increase control or the application program for operating the electric heating means such as an electric heater is executed as the oxidation removal accelerating means. May be promoted.

【0045】このようにすると酸化除去能力が倍加され
一層効率がよくなる。さらに、本発明は、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配置
したフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕集し、
この捕集した微粒子を酸化除去して前記フィルタの再生
を図る内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタ
は、内燃機関から排出される単位時間当たりの機関排出
微粒子量が前記フィルタによる単位時間当たりの酸化除
去可能微粒子量よりも少ない時は前記捕集した微粒子を
輝炎を生じさせずに酸化除去するフィルタであって、前
記機関排気通路のうち前記フィルタの下流側に設置され
当該設置個所における排気ガスに含まれる微粒子の濃度
を検出する微粒子濃度センサと、この微粒子濃度センサ
の出力値が特定の設定値を超えた時に前記フィルタの一
方側から他方側に向けて排気ガスを流す第1の流れおよ
び前記他方側から前記一方側に向けて排気ガスを流す第
2の流れを交互に切換える排気流切換手段と、前記微粒
子濃度センサの出力値が特定の設定値を超えた時に前記
フィルタをバイパスさせた状態で前記機関排気通路に排
気ガスを流すバイパス手段と、を有するようにしてもよ
い。
By doing so, the oxidizing and removing ability is doubled, and the efficiency is further improved. Further, the present invention once traps particulates in the exhaust gas by a filter arranged in the engine exhaust passage to remove particulates contained in the exhaust gas,
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine for regenerating the filter by oxidizing and removing the collected particulates, the filter may be configured such that an amount of particulates discharged per unit time from the internal combustion engine per unit time by the filter is reduced. A filter that oxidizes and removes the trapped fine particles without producing a bright flame when the amount is smaller than the amount of fine particles that can be oxidized and removed. A fine particle concentration sensor for detecting the concentration of fine particles contained in the gas, and a first flow for flowing exhaust gas from one side to the other side of the filter when an output value of the fine particle concentration sensor exceeds a specific set value. Exhaust flow switching means for alternately switching a second flow of exhaust gas flowing from the other side toward the one side; and an output of the fine particle concentration sensor. And bypass means value to flow exhaust gas to the engine exhaust passage in a state where the filter is bypassed when exceeds a certain set value, may have a.

【0046】この場合も微粒子濃度センサの出力値を瞬
間値でまたは時間や距離の所定間隔における平均値で求
め、これらの値が前記特定の設定値を超えた場合に前記
酸化除去促進手段を作動するようにしてもよい。
Also in this case, the output value of the particle concentration sensor is obtained as an instantaneous value or as an average value at predetermined intervals of time and distance, and when these values exceed the specific set values, the oxidation removal promoting means is activated. You may make it.

【0047】「バイパス手段」は、機関排気通路の一部
を適用するのが好適である。フィルタが微粒子を連続的
に酸化除去できる許容量はある程度決まっており、この
許容量を越えると、微粒子の堆積が一気に増えるため、
このような状況下では、排気ガスをバイパスさせ、現在
堆積している以上の微粒子の堆積を防ぐ。バイパスされ
ている間、時間をかけて酸化が徐々に促進される。
It is preferable to use a part of the engine exhaust passage as the "bypass means". The allowable amount that the filter can continuously oxidize and remove fine particles is predetermined to a certain extent. If the allowable amount is exceeded, the accumulation of fine particles increases at once,
Under such circumstances, the exhaust gas is bypassed to prevent the accumulation of fine particles more than currently accumulated. While bypassed, oxidation is gradually promoted over time.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
した図面に基いて説明する。 <装置構成の概要>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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. <Outline of Apparatus Configuration> 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.

【0049】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。
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston,
5 is a combustion chamber, 6 is an electric control type fuel injection valve, 7 is an intake valve,
Reference numeral 8 denotes an intake port, 9 denotes an exhaust valve, and 10 denotes an exhaust port.

【0050】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。
The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch 11, and the surge tank 12 is connected to a compressor 15 of an exhaust turbocharger 14 via an intake duct 13.

【0051】吸気ダクト13内にはステップモータ16
により駆動するスロットル弁17を配置し、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を配置する。図1に示す実
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を冷却する。
A step motor 16 is provided in the intake duct 13.
And a cooling device 18 for cooling the intake air flowing through the intake duct 13 around the intake duct 13. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 18 and cools the intake air by the engine cooling water.

【0052】一方、排気ポート10は排気マニホールド
19および排気管20を介して排気ターボチャージャ1
4の排気タービン21に連結され、排気タービン21の
出口はパティキュレートフィルタ22を内蔵したケーシ
ング23を有する排気浄化装置Aに連結される。
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust turbocharger 1 through an exhaust manifold 19 and an exhaust pipe 20.
4 and an outlet of the exhaust turbine 21 is connected to an exhaust purification device A having a casing 23 having a built-in particulate filter 22.

【0053】排気マニホールド19とサージタンク12
とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路24を
介してお互いに連結され、EGR通路24には電気制御
式EGR制御弁25を配置してある。
Exhaust manifold 19 and 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.

【0054】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2
6を配置してある。図1に示す実施例では機関冷却水を
冷却装置26内に導びき、機関冷却水によってEGRガ
スを冷却する。
A cooling device 2 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 24 is provided around the EGR passage 24.
6 is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 26, and the engine cooling water cools the EGR gas.

【0055】一方、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
してある。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が燃料を供給し、コモンレール2
7内に供給した燃料を燃料供給管6aを介して燃料噴射
弁6に供給する。コモンレール27にはコモンレール2
7内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ29を取付
けてあり、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の吐出量を制御する。
On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 27, via a fuel supply pipe 6a. An electric control type variable discharge fuel pump 28 supplies fuel into the common rail 27,
The fuel supplied into the fuel injection valve 7 is supplied to the fuel injection valve 6 through a fuel supply pipe 6a. Common rail 27 has common rail 2
A fuel pressure sensor 29 for detecting the fuel pressure in the fuel cell 7 is attached, and the discharge amount of the fuel pump 28 is adjusted based on the output signal of the fuel pressure sensor 29 so that the fuel pressure in the common rail 27 becomes the target fuel pressure. Control.

【0056】電子制御ユニット(以下「ECU」)30
はデジタルコンピューターからなり、双方向性バス31
によって互いに接続した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。
Electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 30
Consists of a digital computer, a bidirectional bus 31
(Read only memory) connected to each other by
32, RAM (random access memory) 33, CPU
(Microprocessor) 34, input port 35 and output port 36.

【0057】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の内部温度を検出する温度検出手段とし
ての温度センサ39を取付け、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。
The output signal of the fuel pressure sensor 29 is
The data is input to the input port 35 via the D converter 37. Further, the particulate filter 22 is provided with a temperature sensor 39 as temperature detecting means for detecting the internal temperature of the particulate filter 22, and an output signal of the temperature sensor 39 is input to an input port 35 via a corresponding AD converter 37. Is done.

【0058】アクセルペダル40にはアクセルペダル4
0の踏込み量L(図2参照)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を接続してある。
The accelerator pedal 40 includes an accelerator pedal 4
A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression L of 0 (see FIG. 2) is connected, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.
Is input to 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 °.

【0059】一方、出力ポート36は対応する駆動回路
38を介して燃料噴射弁6、スロットル弁駆動用ステッ
プモータ16、EGR制御弁25,燃料ポンプ28及び
後で述べるアクチュエータ72に接続される。
On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve driving step motor 16, the EGR control valve 25, the fuel pump 28, and an actuator 72 described later via a corresponding drive circuit 38.

【0060】図2(A)は要求トルクTQと、アクセル
ペダル40の踏み込み量Lと、機関回転数Nとの関係を
示している。なお、図2(A)において各曲線は等トル
ク曲線を表しており、TQ=0で示す曲線はトルクが零
であることを示しており、残りの曲線はTQ=a,TQ
=b,TQ=c,TQ=dの順に次第に要求トルクが高
くなることを示す。
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
= B, TQ = c, TQ = d in order of increasing required torque.

【0061】図2(A)に示す要求トルクTQは図2
(B)に示す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ROM32
内に記憶してある。本実施形態では図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をまず初めに算出し、こ
の要求トルクTQに基づいて燃料噴射量等を算出する。 <排気浄化装置の構造>排気浄化装置Aは、図1、図
3、図4に示したように、排気タービン21の出口側で
機関排気通路としての排気管70を接続してある。
The required torque TQ shown in FIG.
As shown in (B), the ROM 32 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.
Is stored in In the present embodiment, first, a required torque TQ corresponding to the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N is calculated from the map shown in FIG. 2B, and the fuel injection amount and the like are calculated based on the required torque TQ. calculate. <Structure of Exhaust Purification Apparatus> As shown in FIGS. 1, 3 and 4, the exhaust purification apparatus A has an exhaust pipe 70 as an engine exhaust passage connected to the outlet side of the exhaust turbine 21.

【0062】この排気管70から分岐して、パティキュ
レートフィルタ22を内蔵したケーシング23における
パティキュレートフィルタ22の一方の面(一方側)と
他方の面(他方側)とにそれぞれ接続する第1の排気通
路76と第2の排気通路77とを設けてある。
A first branch branched from the exhaust pipe 70 and connected to one surface (one side) and the other surface (the other side) of the particulate filter 22 in the casing 23 containing the particulate filter 22. An exhaust passage 76 and a second exhaust passage 77 are provided.

【0063】さらに、排気管70は、第1の排気通路7
6と第2の排気通路77の分岐点からパティキュレート
フィルタ22を通過せずにそのまま排気ガスを排出す
る、パティキュレートフィルタ22に対してバイパスす
るバイパス手段としてのバイパス通路73を含む。
Further, the exhaust pipe 70 is connected to the first exhaust passage 7.
A bypass passage 73 is provided as a bypass unit that bypasses the particulate filter 22 and discharges the exhaust gas without passing through the particulate filter 22 from the branch point between the sixth and second exhaust passages 77.

【0064】そして、第1の排気通路76と第2の排気
通路77の分岐点、すなわち排気管70のうちパティキ
ュレートフィルタ22の設置個所よりも上流側の箇所に
は、排気切換弁71を設置してある。排気切換弁71
は、アクチュエータ72によって駆動する弁体71aを
備え、この弁体71aの動く位置に応じて、第1の排気
通路76を選択してパティキュレートフィルタ22の一
方側から他方側に向けて排気ガスを流す第1の流れ(順
流)と、第2の排気通路77を選択してパティキュレー
トフィルタ22の他方側から一方側に向けて排気ガスを
流す第2の流れ(逆流)とを、交互に切換えるようにな
っている。
An exhaust switching valve 71 is installed at a branch point between the first exhaust passage 76 and the second exhaust passage 77, that is, at a location on the exhaust pipe 70 upstream of the location where the particulate filter 22 is installed. I have. Exhaust switching valve 71
Includes a valve body 71a driven by an actuator 72, and selects a first exhaust passage 76 according to the position of movement of the valve body 71a to discharge exhaust gas from one side of the particulate filter 22 to the other side. A first flow (forward flow) to flow and a second flow (backflow) to select the second exhaust passage 77 and flow exhaust gas from the other side to the one side of the particulate filter 22 are alternately switched. It has become.

【0065】ここで、パティキュレートフィルタ22を
収容するケーシング23は、バイパス通路73を形成す
る排気管70の真上に位置するよう配置され、そのケー
シング23の両側に排気管70から排気切換弁71を介
して分岐した第1の排気通路76と第2の排気通路77
が接続される形となっている。すなわち、第1の排気通
路76と第2の排気通路77は、排気切換弁71および
パティキュレートフィルタ22の前記一方側ならびに排
気切換弁71およびパティキュレートフィルタ22の前
記他方側をそれぞれ結ぶ一対の連通路ということができ
る。
Here, the casing 23 for accommodating the particulate filter 22 is disposed just above the exhaust pipe 70 forming the bypass passage 73, and the exhaust switching valve 71 is provided on both sides of the casing 23 from the exhaust pipe 70. Exhaust passage 76 and second exhaust passage 77 branched through
Are connected. That is, the first exhaust passage 76 and the second exhaust passage 77 are formed by a pair of communication lines respectively connecting the exhaust switching valve 71 and the one side of the particulate filter 22 and the exhaust switching valve 71 and the other side of the particulate filter 22. It can be called a passage.

【0066】また、排気管70のうち排気浄化装置Aの
上流側近傍および下流側近傍には、それぞれ圧力センサ
100およびスモークセンサ102を設置してある。圧
力センサ100は、排気浄化装置Aの上流側排気圧を検
出し、スモークセンサ102は微粒子濃度センサとして
排気浄化装置Aの下流側の排気ガスに含まれる微粒子の
濃度を検出する。なおスモークセンサ102の代わりに
周知の透過式スモークメータやオパシメータ等を用いて
もよい。圧力センサ100およびスモークセンサ102
の出力信号をそれぞれ対応するAD変換器37を介して
入力ポート35に入力する。
In the exhaust pipe 70, a pressure sensor 100 and a smoke sensor 102 are installed near the upstream side and the downstream side of the exhaust gas purification device A, respectively. The pressure sensor 100 detects the exhaust pressure on the upstream side of the exhaust gas purification device A, and the smoke sensor 102 detects the concentration of the particles contained in the exhaust gas on the downstream side of the exhaust gas purification device A as a particle concentration sensor. It should be noted that a well-known transmission type smoke meter, opacimeter, or the like may be used instead of the smoke sensor 102. Pressure sensor 100 and smoke sensor 102
Is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.

【0067】しかして、排気切換弁71は、前記温度セ
ンサ39によって検出したフィルタ温度,圧力センサ1
00によって検出した排気圧力,スモークセンサ102
によって検出した排気ガスに含まれる微粒子の濃度等、
機関の運転状態を示す出力信号に応じて前記第1の流れ
または第2の流れをパティキュレートフィルタ22内に
生じさせるべく前記切り換えを行う。この切り換えは、
機関が減速するごと,適宜の所定時間ごと,適宜の所定
走行距離ごとなどの必要時に為される。
The exhaust switching valve 71 is connected to the filter temperature and pressure sensor 1 detected by the temperature sensor 39.
00, exhaust pressure detected by the smoke sensor 102
Concentration of fine particles contained in the exhaust gas detected by
The switching is performed so as to generate the first flow or the second flow in the particulate filter 22 in accordance with an output signal indicating an operating state of the engine. This switch is
This is performed when necessary, such as every time the engine decelerates, every predetermined time, or every predetermined traveling distance.

【0068】排気切換弁71による当該切り換えは、E
CU30によって制御される。そして、ケーシング23
内のパティキュレートフィルタ22は、排気ガスの通過
方向を長さ方向とした場合、長さ方向に直交する幅方向
の長さが、長さ方向の長さより長くなっている。このよ
うな構成とすることで、パティキュレートフィルタ22
を内包するケーシング23からなる排気浄化装置Aの車
両への搭載スペースを省スペース化することができる。
The switching by the exhaust switching valve 71 is performed by E
It is controlled by the CU 30. And the casing 23
In the particulate filter 22, the length in the width direction orthogonal to the length direction is longer than the length in the length direction when the passing direction of the exhaust gas is the length direction. With such a configuration, the particulate filter 22
The space required for mounting the exhaust gas purifying device A, which includes the casing 23 enclosing the vehicle, on the vehicle can be reduced.

【0069】アクチュエータ72は、ECU30のCP
U34上に実現される制御手段75によって駆動制御さ
れるものであり、出力ポート36からの制御信号によっ
て駆動する。また、アクチュエータ72は、内燃機関の
駆動に伴って形成される負圧により駆動するもので、負
圧を加えないときに第1の排気通路76を選択する位置
(順流位置)に弁体71aを制御し、第1の負圧を加え
たときに弁体71aを中立位置に制御し、第1の負圧よ
りも強い第2の負圧を加えたときに第2の排気通路77
を選択する位置(逆流位置)に弁体71aを制御する。
The actuator 72 is connected to the CP of the ECU 30.
It is driven and controlled by control means 75 implemented on U34, and driven by a control signal from output port 36. Further, the actuator 72 is driven by a negative pressure formed as the internal combustion engine is driven. When the negative pressure is not applied, the actuator 72 moves the valve body 71a to a position (a forward flow position) where the first exhaust passage 76 is selected. When the first negative pressure is applied, the valve body 71a is controlled to the neutral position. When the second negative pressure stronger than the first negative pressure is applied, the second exhaust passage 77 is controlled.
The valve element 71a is controlled to a position (reverse flow position) where is selected.

【0070】弁体71aが図3の破線で示す順流位置に
あるとき、排気切換弁71は、排気管70を第1の排気
通路76に接続するとともに、第2の排気通路77をバ
イパス通路73に接続するので、排気ガスは、排気管7
0→第1の排気通路76→パティキュレートフィルタ2
2→第2の排気通路77→バイパス通路73の順に流れ
て、大気に放出される。
When the valve body 71a is in the forward flow position shown by the broken line in FIG. 3, the exhaust switching valve 71 connects the exhaust pipe 70 to the first exhaust passage 76 and connects the second exhaust passage 77 to the bypass passage 73. To the exhaust pipe 7
0 → first exhaust passage 76 → particulate filter 2
It flows in the order of 2 → second exhaust passage 77 → bypass passage 73 and is discharged to the atmosphere.

【0071】弁体71aが、図3の実線で示す逆流位置
にあるとき、排気切換弁71は、排気管70を第2の排
気通路77に接続するとともに、第1の排気通路76を
バイパス通路73に接続するので、排気ガスは、排気管
70→第2の排気通路77→パティキュレートフィルタ
22→第1の排気通路76→バイパス通路73の順に流
れて、大気に放出される。
When the valve body 71a is at the reverse flow position shown by the solid line in FIG. 3, the exhaust switching valve 71 connects the exhaust pipe 70 to the second exhaust passage 77 and connects the first exhaust passage 76 to the bypass passage. Since it is connected to the exhaust gas 73, the exhaust gas flows in the order of the exhaust pipe 70 → the second exhaust passage 77 → the particulate filter 22 → the first exhaust passage 76 → the bypass passage 73 and is discharged to the atmosphere.

【0072】弁体71aが、排気管70の軸線に平行と
なった中立位置にあるとき、排気切換弁71は、排気管
70を直接バイパス通路73に接続するので、排気ガス
は、排気管70からパティキュレートフィルタ22を通
過しないでバイパス通路73に流れて、大気に放出され
る(図12参照)。
When the valve body 71a is at the neutral position parallel to the axis of the exhaust pipe 70, the exhaust gas is discharged from the exhaust pipe 70 because the exhaust switching valve 71 connects the exhaust pipe 70 directly to the bypass passage 73. Flows through the bypass passage 73 without passing through the particulate filter 22, and is released to the atmosphere (see FIG. 12).

【0073】このように、弁体71aの切換えにより、
順流・逆流を繰り返すことで、煤などの微粒子がパティ
キュレートフィルタ22の基材内を動き回るので、煤な
どの微粒子の酸化を促進し、よって、微粒子の浄化を効
率よく行うことができる。
As described above, by switching the valve body 71a,
By repeating the forward flow and the backward flow, fine particles such as soot move around in the base material of the particulate filter 22, so that oxidation of the fine particles such as soot can be promoted, and thus, fine particles can be efficiently purified.

【0074】また、排気切換弁71の作動制御実行ルー
チンを構成する図示しないプログラムはECU30のR
OMに記憶され、ROMの属性はECU30にあるの
で、排気切換弁71の作動制御を行う当該プログラムの
属するECU30のことを排気切換弁71の切換制御を
行う制御手段ということにする。
A program (not shown) constituting an operation control execution routine of the exhaust gas switching valve 71 is provided by
Since the ROM is stored in the OM and the attribute of the ROM is in the ECU 30, the ECU 30 to which the program for controlling the operation of the exhaust switching valve 71 belongs is referred to as control means for controlling the switching of the exhaust switching valve 71.

【0075】そして、排気切換弁71の切換制御を行う
制御手段であるECU30,排気切換弁71,一対の連
通路である第1の排気通路76,第2の排気通路77を
少なくとも含むものを排気流切換手段ということにす
る。
The ECU 30, which is the control means for performing the switching control of the exhaust switching valve 71, the exhaust switching valve 71, and the exhaust gas including at least the first exhaust passage 76 and the second exhaust passage 77 which are a pair of communication passages are exhausted. It is referred to as flow switching means.

【0076】<パティキュレートフィルタの構造と微粒
子の連続酸化処理>図5(A)は、パティキュレートフ
ィルタ22に一方向からのみ排気ガスを流す場合のイメ
ージ図であり、微粒子はパティキュレートフィルタの一
方の面にのみ蓄積して動かず、排気ガスの圧損上昇の原
因となるだけでなく、煤などの微粒子の浄化を妨げる。
<Structure of Particulate Filter and Continuous Oxidation Process of Fine Particles> FIG. 5A is an image diagram in the case where exhaust gas is flown into the particulate filter 22 from only one direction. It accumulates only on the surface and does not move, causing not only a rise in exhaust gas pressure loss, but also a hindrance to the purification of particulates such as soot.

【0077】図5(B)は、パティキュレートフィルタ
22に双方向から排気ガスを流す場合のイメージ図であ
り、微粒子はパティキュレートフィルタの両面で順流方
向と逆流方向に撹乱されるので、パティキュレートフィ
ルタ22の両面で、あるいは、基材内部で動き回り、フ
ィルタ基材全体の活性点を利用して煤などの微粒子の酸
化を促進することができ、パティキュレートフィルタ2
2に微粒子が蓄積するのをより少なくすることができ
る。よって、排気ガスの圧損上昇を避けることができ
る。
FIG. 5B is an image diagram in the case where exhaust gas flows from both directions to the particulate filter 22. Since fine particles are disturbed on both sides of the particulate filter in the forward flow direction and the backward flow direction, the particulate filter is not used. 22 can move around on both sides or inside the base material to promote oxidation of fine particles such as soot using active points of the entire filter base material.
2 can reduce the accumulation of fine particles. Therefore, an increase in the pressure loss of the exhaust gas can be avoided.

【0078】図6にパティキュレートフィルタ22の構
造を示す。なお、図6において(A)はパティキュレー
トフィルタ22の正面図を示しており、(B)はパティ
キュレートフィルタ22の側面断面図を示している。図
6(A)および(B)に示したようにパティキュレート
フィルタ22はハニカム構造をなしており、互いに平行
をなして延びる複数個の排気流通路として排気ガス流入
通路50および排気ガス流出通路51を具備するいわゆ
るウォールフロー型である。
FIG. 6 shows the structure of the particulate filter 22. 6A shows a front view of the particulate filter 22, and FIG. 6B shows a side sectional view of the particulate filter 22. As shown in FIGS. 6A and 6B, the particulate filter 22 has a honeycomb structure, and includes a plurality of exhaust gas passages 50 and an exhaust gas outflow passage 51 extending in parallel with each other. It is a so-called wall flow type provided with:

【0079】前記排気流通路は下流端が栓52により閉
塞した排気ガス流入通路50と、上流端が栓53により
閉塞した排気ガス流出通路51とにより構成する。な
お、図6(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。
The exhaust gas passage has an exhaust gas inflow passage 50 whose downstream end is closed by a plug 52 and an exhaust gas outflow passage 51 whose upstream end is closed by a plug 53. In FIG. 6A, the hatched portion is the plug 5
3 is shown.

【0080】したがって、排気ガス流入通路50および
排気ガス流出通路51は薄肉の隔壁54を介して交互に
配置される。換言す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5つの排気ガス流入通路50によって包囲
されるように配置する。
Therefore, the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust gas outflow passages 51 are alternately arranged via the thin partition walls 54. In other words, the exhaust gas inflow passage 50 and the exhaust gas outflow passage 51 are each surrounded by four exhaust gas outflow passages 51, and each exhaust gas outflow passage 51 is surrounded by five exhaust gas inflow passages 50. So that

【0081】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してある。した
がって排気ガス流入通路50内に流入した排気ガスは図
6(B)において矢印で示すように周囲の隔壁54内を
通って隣接する排気ガス流出通路51内に流出する。
The particulate filter 22 is formed from a porous material such as cordierite. Therefore, the exhaust gas that has flowed into the exhaust gas inflow passage 50 flows through the surrounding partition wall 54 into the adjacent exhaust gas outflow passage 51 as indicated by an arrow in FIG. 6B.

【0082】本実施形態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を形成しており、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
出剤を担持している。
In this embodiment, the peripheral wall surface of each exhaust gas inflow passage 50 and each exhaust gas outflow passage 51, that is, each partition 54
A support layer made of, for example, alumina is formed on both side surfaces of the substrate and on the inner wall surfaces of the pores in the partition walls 54. When a noble metal catalyst is present on the support and excess oxygen is And an active oxygen releasing agent that releases the stored oxygen in the form of active oxygen when the ambient oxygen concentration is reduced.

【0083】この場合、本実施形態では貴金属触媒とし
て白金Ptを用いており、活性酸素放出剤としてカリウ
ムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCs、
ルビジウムRbのようなアルカリ金属、バリウムBa、
カルシウムCa、ストロンチウムSrのようなアルカリ
土類金属、ランタンLa、イットリウムYのような希土
類、および遷移金属から選んだ少くとも一つを用いてい
る。
In this case, in this embodiment, platinum Pt is used as a noble metal catalyst, and potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs,
An alkali metal such as rubidium Rb, barium Ba,
At least one selected from the group consisting of alkaline earth metals such as calcium Ca and strontium Sr, rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and transition metals is used.

【0084】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を用いることが好ましい。
In this case, as the active oxygen releasing agent, an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, ie, potassium K, lithium Li,
It is preferable to use cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, and strontium Sr.

【0085】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を担持し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ある。
Next, the action of the particulate filter 22 for removing fine particles in the exhaust gas will be described.
The case where potassium and potassium K are carried will be described as an example. However, the use of other noble metals, alkali metals, alkaline earth metals, rare earths, and transition metals has the same effect of removing fine particles.

【0086】図1に示したような圧縮着火式内燃機関で
は空気過剰のもとで燃焼を行い、したがって排気ガスは
過剰な空気を含んでいる。即ち、吸気通路、燃焼室5お
よび排気通路内に供給した空気と燃料との比を排気ガス
の空燃比と称すると図1に示したような圧縮着火式内燃
機関では排気ガスの空燃比はリーンとなっている。
In a compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG. 1, combustion is performed under excess air, and thus the exhaust gas contains excess air. That is, when the ratio of air and fuel supplied to 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 has become.

【0087】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を含む。さらに燃料中にはイオウS
を含んでおり、このイオウSは燃焼室5内で酸素と反応
してSO2 となる。したがって排気ガスにはSO2 が含
まれる。したがって過剰酸素、NOおよびSO2 を含ん
だ排気ガスがパティキュレートフィルタ22の排気ガス
流入通路50内に流入することになる。
Since NO is generated in the combustion chamber 5, the exhaust gas contains NO. In addition, sulfur S in the fuel
This sulfur S reacts with oxygen in the combustion chamber 5 to become SO 2 . Therefore, the exhaust gas contains SO 2 . Therefore, exhaust gas containing excess oxygen, NO and SO 2 flows into the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22.

【0088】図7(A)および(B)は排気ガス流入通
路50の内周面および隔壁54内の細孔内壁面上に形成
した担体層の表面の拡大図を模式的に表わす。なお、図
7(A)および(B)において60は白金Ptの粒子を
示しており、61はカリウムKを含んでいる活性酸素放
出剤を示している。
FIGS. 7A and 7B schematically show enlarged views of the inner peripheral surface of the exhaust gas inflow passage 50 and the surface of the carrier layer formed on the inner wall surface of the pores in the partition wall 54. FIG. 7A and 7B, reference numeral 60 denotes platinum Pt particles, and reference numeral 61 denotes an active oxygen releasing agent containing potassium K.

【0089】上述したように排気ガス中には多量の過剰
酸素を含んでいるので排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ22の排気ガス流入通路50内に流入すると、図7
(A)に示したようにこれら酸素O2 が、O2 -又はO2-
の形で白金Ptの表面に付着する。
As described above, since the exhaust gas contains a large amount of excess oxygen, when the exhaust gas flows into the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22, FIG.
As shown in (A), these oxygens O 2 are converted to O 2 - or O 2-
On the surface of platinum Pt.

【0090】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+O
2 →2NO2 )。次いで生成されたNO2 の一部は白金
Pt上で酸化し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7(A)に示したように硝
酸イオンNO3 -の形で活性酸素放出剤61内に拡散し、
一部の硝酸イオンNO3 -は硝酸カリウムKNO3を生成
する。
[0090] On the other hand, NO in the exhaust gas on the surface of the platinum Pt O 2 - reacting or O 2- and becomes 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 oxidizing on the platinum Pt,
While bonding with the potassium K FIG 7 (A) to nitrate ion NO 3 as shown - diffused into the form the active oxygen release agent 61,
Some of the nitrate ions NO 3 - produces potassium nitrate KNO 3.

【0091】また、上述したように排気ガス中にはSO
2 も含んでおり、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Ptの
表面に付着しており、排気ガス中のSO2 は白金Ptの
表面でO2 -又はO2-と反応してSO3 となる。
As described above, the exhaust gas contains SO
2 also contains, the SO 2 is absorbed in the active oxygen release agent 61 by a NO similar mechanisms. That is, the oxygen O 2 as described above O 2 - are attached to or O 2- form on the surface of the platinum Pt in, SO 2 in the exhaust gas on the surface of the platinum Pt O 2 - or O 2- and Reacts to SO 3 .

【0092】次いで生成されたSO3 の一部は白金Pt
上で更に酸化し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K2SO4
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K2SO4を生
成する。
Next, a part of the produced SO 3 is made of platinum Pt.
Absorbed in the active oxygen releasing agent 61 while further oxidizing above,
While being bound to potassium K, it diffuses into the active oxygen releasing agent 61 in the form of sulfate ions SO 4 2- to generate potassium sulfate K 2 SO 4 . Thus, potassium nitrate KNO 3 and potassium sulfate K 2 SO 4 are generated in the active oxygen release catalyst 61.

【0093】さらに、燃焼室5内においては主にカーボ
ンCからなる微粒子を生成し、したがって排気ガス中に
はこれら微粒子が含まれる。排気ガス中に含まれている
これら微粒子は排気ガスがパティキユレートフィルタ2
2の排気ガス流入通路50内を流れているときに、或い
は排気ガス流入通路50から排気ガス流出通路51に向
かうときに図7(B)において符合62で示したように
担体層の表面、例えば活性酸素放出剤61の表面上に接
触し付着する。
Further, 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 exhausted from the particulate filter 2.
2B, when flowing in the exhaust gas inflow passage 50 or when going from the exhaust gas inflow passage 50 to the exhaust gas outflow passage 51, as shown by reference numeral 62 in FIG. It comes into contact with and adheres to the surface of the active oxygen releasing agent 61.

【0094】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。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内に形成した硝酸カリ
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61から外部に放出
される。
As described above, the fine particles 62 are
1 and the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 6
At the contact surface with No. 1, the oxygen concentration decreases. Then, a concentration difference occurs between the inside of the active oxygen releasing agent 61 having a high oxygen concentration and the oxygen in the active oxygen releasing agent 61 tends to move toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61. I do.
As a result, potassium nitrate KNO 3 formed in the active oxygen releasing agent 61 is decomposed into potassium K, oxygen O and NO, and the oxygen O moves toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61, and NO becomes active oxygen It is released from the release agent 61 to the outside.

【0095】外部に放出されたNOは下流側の白金Pt
上において酸化し、再び活性酸素放出剤61内に吸収さ
れる。このとき活性酸素放出剤61内に形成した硫酸カ
リウムK2SO4もカリウムKと酸素OとSO2 とに分解
され、酸素Oが微粒子62と活性酸素放出剤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。
The NO released to the outside is the platinum Pt on the downstream side.
It is oxidized at the top and is again absorbed in the active oxygen releasing agent 61. At this time, potassium sulfate K 2 SO 4 formed in the active oxygen releasing agent 61 is also decomposed into potassium K, oxygen O and SO 2, and the oxygen O moves toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61, and SO 2 2 is released from the active oxygen releasing agent 61 to the outside.

【0096】外部に放出されたSO2 は下流側の白金P
t上において酸化し、再び活性酸素放出剤61内に吸収
される。ただし、硫酸カリウムK2SO4は安定化してい
るため、硝酸カリウムKNO3に比べて、活性酸素は放
出しづらい。
The SO 2 released to the outside is platinum P on the downstream side.
It is oxidized on t and is again absorbed in the active oxygen releasing agent 61. However, since potassium sulfate K 2 SO 4 is stabilized, active oxygen is hardly released as compared with potassium nitrate KNO 3 .

【0097】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K2SO4のような化合物から分解された酸素
である。
On the other hand, the oxygen O heading to 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 .

【0098】化合物から分解された酸素Oは高いエネル
ギを有しており、極めて高い活性を有する。したがって
微粒子62と活性酸素放出剤61との接触面に向かう酸
素は活性酸素Oとなっている。これら活性酸素Oが微粒
子62に接触すると微粒子62は短時間のうちに輝炎を
発することなく酸化し、微粒子62はほとんど消滅す
る。したがって微粒子62はパティキュレートフィルタ
22上に堆積することがない。
The oxygen O decomposed from the compound has a high energy and an extremely high activity. Therefore, the oxygen that goes to the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61 is active oxygen O. When the active oxygen O comes into contact with the fine particles 62, the fine particles 62 oxidize within a short period of time without emitting a bright flame, and the fine particles 62 almost disappear. Therefore, the fine particles 62 do not accumulate on the particulate filter 22.

【0099】従来のようにパテイキュレートフイルタ2
2上に積層状に堆積した微粒子が燃焼するときにはパテ
ィキュレートフィルタ22が赤熱し、火炎を伴って燃焼
する。このような火炎を伴う燃焼は高温でないと持続せ
ず、したがってこのような火炎を伴う燃焼を持続させる
ためにはパティキュレートフィルタ22の温度を高温に
維持しなければならない。
The particulate filter 2 as in the prior art
When the fine particles deposited in a stack on the second burn, the particulate filter 22 glows red and burns with a flame. Such combustion with a flame cannot be sustained unless it is at a high temperature. Therefore, in order to maintain the combustion with such a flame, the temperature of the particulate filter 22 must be maintained at a high temperature.

【0100】これに対して本実施形態では微粒子62は
上述したように輝炎を発することなく酸化し、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、本発明では従来に比べてかなり低い温度で
も微粒子62を酸化除去する。
On the other hand, in the present embodiment, the fine particles 62 are oxidized without emitting a bright flame as described above, and the surface of the particulate filter 22 does not glow at this time. That is, in the present invention, the fine particles 62 are oxidized and removed even at a considerably lower temperature than in the prior art.

【0101】したがって本実施形態による輝炎を発しな
い微粒子62の酸化による微粒子除去作用は、火炎を伴
う従来の燃焼による微粒子除去作用と全く異なってい
る。また、微粒子の酸化による微粒子除去作用はかなり
低温で行われる。したがってパティキュレートフィルタ
22の温度はさほど上昇せず、斯くしてパティキュレー
トフィルタ22が劣化する危険性はほとんどない。ま
た、パティキュレートフィルタ22上に微粒子がほとん
ど堆積しないので微粒子の燃えカスであるアッシュが凝
集する危険性が少なく、したが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も少なくなる。
Therefore, the function of removing fine particles 62 by oxidation of the fine particles 62 that do not emit bright flame according to the present embodiment is completely different from the function of removing fine particles by conventional combustion accompanied by a flame. Further, 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 particles hardly accumulate on the particulate filter 22, there is little danger that ash, which is a burning residue of the particles, is agglomerated, and therefore, there is less danger that the particulate filter 22 is clogged.

【0102】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、したがって排気ガス中にカ
ルシウムCaを含む。このカルシウムCaはSO3が存
在すると硫酸カルシウムCaSO4 を生成する。この硫
酸カルシウムCaSO4は固体であって高温になっても
熱分解しない。したがって硫酸カルシウムCaSO4
生成し、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の細孔を閉塞すると目詰まりを
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 contain calcium Ca in the exhaust gas. This calcium Ca produces calcium sulfate CaSO 4 when SO 3 is present. This calcium sulfate CaSO 4 is solid and does not thermally decompose even at high temperatures. Therefore, when calcium sulfate CaSO 4 is generated and the pores of the particulate filter 22 are closed by the calcium sulfate CaSO 4 , clogging occurs.

【0103】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K2SO4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5
1内に流出する。
However, in this case, 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 . Calcium Ca passes through the partition wall 54 of the particulate filter 22 without binding to SO 3, and
Outflow into 1.

【0104】したがってパティキュレートフィルタ22
の細孔が目詰まりすることがなくなる。よって前述した
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。
Therefore, the particulate filter 22
No pores are clogged. Therefore, as described above, as the active oxygen releasing agent 61, an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, and strontium Sr is used. It will be preferable.

【0105】ところで白金Ptおよび活性酸素放出剤6
1はパティキュレートフィルタ22の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤61が
放出しうる活性酸素Oの量はパティキュレートフィルタ
22の温度が高くなるほど増大する。したがってパティ
キュレートフィルタ22上において単位時間当りに輝炎
を発することなく当該パティキュレートフィルタ22に
よる酸化除去可能な微粒子量(パティキュレートフィル
タ22による単位時間当たりの酸化除去可能微粒子量:
以下単に「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. Therefore, the amount of fine particles that can be oxidized and removed by the particulate filter 22 without emitting a luminous flame per unit time on the particulate filter 22 (the amount of fine particles that can be oxidized and removed by the particulate filter 22 per unit time:
Hereinafter, simply “the amount of fine particles that can be removed by oxidation”) increases as the temperature of the particulate filter 22 increases.

【0106】図8は縦軸に単位時間当りの酸化除去可能
微粒子量Gをとり横軸にパティキュレートフィルタ22
の温度TFをとってなる、酸化除去可能微粒子量G−パ
ティキュレートフィルタ温度TF図である。
In FIG. 8, the vertical axis represents the amount G of particles that can be oxidized and removed per unit time, and the horizontal axis represents the particulate filter 22.
FIG. 5 is a graph of the amount G of particulates that can be removed by oxidation and the temperature TF of the particulate filter obtained at the temperature TF of FIG.

【0107】そして、単位時間当りに燃焼室5が排出す
る微粒子の量を機関排出微粒子量Mとすると、この機関
排出微粒子Mが酸化除去可能微粒子Gよりも少ない領域
を符号Iで示し、機関排出微粒子Mが酸化除去可能微粒
子Gよりも多い運転領域を符号IIで示す。
Assuming that the amount of the particulates discharged from the combustion chamber 5 per unit time is the amount M of the particulates discharged from the engine, an area where the particulates M discharged from the engine is smaller than the particulates G that can be removed by oxidation is indicated by the symbol I, An operation region in which the fine particles M are larger than the fine particles G that can be removed by oxidation is indicated by reference numeral II.

【0108】図8の領域Iでは燃焼室5から排出した全
ての微粒子がパティキュレートフィルタ22に接触する
や否や当該捕集した微粒子を短時間のうちにパティキュ
レートーフィルタ22上において輝炎を生ぜずに酸化除
去する運転領域を意味する。
In the region I of FIG. 8, as soon as all the fine particles discharged from the combustion chamber 5 come into contact with the particulate filter 22, the collected fine particles generate a bright flame on the particulate filter 22 in a short time. Means the operating region in which oxidization and removal are carried out without the need.

【0109】これに対し、図8の領域IIは、機関排出
微粒子Mが酸化除去可能微粒子Gよりも多い運転領域の
とき、即ち領域IIでの機関運転を継続すると活性酸素
量の不足に起因して微粒子が積層上に堆積してしまう運
転領域を意味する。
On the other hand, the region II in FIG. 8 is caused by a shortage of active oxygen when the engine discharge in the operation region in which the engine exhaust particulates M are larger than the oxidation-removable particulates G, that is, when the engine is continued in the region II. Operating area in which fine particles accumulate on the stack.

【0110】図9(A)〜(C)は、図8の領域IIにお
ける微粒子の酸化の様子を示している。即ち、全ての微
粒子を酸化するには活性酸素量が不足している場合にお
いて、図9(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、十分に酸化し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しなかった微粒子部分が担体層上に
残留し、その結果図9(B)に示す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。
FIGS. 9A to 9C show how the fine particles are oxidized in the region II of FIG. That is, in the case where the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles, when the fine particles 62 adhere to the active oxygen releasing agent 61 as shown in FIG. As a result, the fine particles that have not been sufficiently oxidized remain on the carrier layer. Next, when the state of the shortage of the active oxygen is continued, the fine particles which were not oxidized one after another remain on the carrier layer. As a result, as shown in FIG. Covered by part 63.

【0111】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分6
3は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分63はそのまま残留しやすくな
る。また、担体層の表面が残留微粒子部分63によって
覆われると白金PtによるNO、SO2 の酸化作用およ
び活性酸素放出剤61による活性酸素の放出作用が抑制
される。その結果、図9(C)に示したように残留微粒
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。
The remaining fine particle portion 6 covering the surface of the carrier layer
3 gradually changes to a carbon material that is hardly oxidized, and thus the residual fine particle portion 63 tends to remain as it is. When the surface of the carrier layer is covered with the residual fine particle portion 63, the oxidizing action of NO and SO 2 by platinum Pt and the releasing action of active oxygen by the active oxygen releasing agent 61 are suppressed. As a result, as shown in FIG. 9C, 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.

【0112】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しやすい微粒子であっても
もはや活性酸素Oによって酸化することがなく、したが
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、機関排出微粒子Mが酸化除去可能微粒
子量Gよりも多い状態が継続するとパティキュレートフ
ィルタ22上には微粒子が積層状に堆積してしまう。
When the fine particles are deposited in a layered manner as described above, since these fine particles are separated from the platinum Pt and the active oxygen releasing agent 61, even if they are easily oxidized, they can no longer be oxidized by the active oxygen O. Therefore, further fine particles are deposited on the fine particles 64 one after another. That is, if the state in which the engine discharge fine particles M are larger than the oxidizable / removable fine particle amount G continues, the fine particles accumulate on the particulate filter 22 in a stacked state.

【0113】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。
Thus, unless the temperature of the exhaust gas is raised or the temperature of the particulate filter 22 is raised, the deposited particulates cannot be ignited and burned.

【0114】まとめると、図8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するが、図8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
積するといえる。微粒子がパティキュレートフィルタ2
2上に積層状に堆積しないようにするには機関排出微粒
子Mを常時酸化除去可能微粒子量Gよりも少なくしてお
くことが望ましい。
In summary, in the region I of FIG. 8, the fine particles are oxidized within a short time without emitting a bright flame on the particulate filter 22, but in the region II of FIG. It can be said that they accumulate in a shape. Particulate filter 2
In order to prevent the particulate matter M from being accumulated in a layered manner on the substrate 2, it is desirable that the particulate matter M discharged from the engine is always smaller than the amount G of the particulates that can be removed by oxidation.

【0115】本実施形態で用いているパティキュレート
フィルタ22ではその温度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る。よって機関排出微粒子
Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも少なくなるように機
関排出微粒子Mおよびパテイキュレートフィルタ22の
温度TFを維持できる。機関排出微粒子Mが酸化除去可
能微粒子量Gよりも少なくなるように運転状態を維持す
るとパティキユレートフィルタ22上に微粒子がほとん
ど堆積しなくなる。
The particulate filter 22 used in the present embodiment can oxidize the fine particles even if the temperature TF is considerably low. Therefore, the engine discharge fine particles M and the temperature TF of the particulate filter 22 can be maintained such that the engine discharge fine particles M become smaller than the amount G of particles that can be removed by oxidation. If the operating state is maintained such that the engine discharge fine particles M become smaller than the oxidizable and removable fine particle amount G, almost no fine particles are deposited on the particulate filter 22.

【0116】その結果、パテイキュレートフィルタ22
における排気ガス流の圧損はほとんど変化することがな
い。斯くして機関の出力低下を最小限に維持できる。さ
て、本実施形態では基本的に全ての運転状態において機
関排出微粒子Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも少なく
なるように機関運転状態を維持するようにしている。
As a result, the particulate filter 22
The pressure loss of the exhaust gas flow at is almost unchanged. In this way, a reduction in engine power can be kept to a minimum. In the present embodiment, the engine operation state is basically maintained such that the amount of particulates M discharged from the engine is smaller than the amount G of particulates that can be removed by oxidation in all operation states.

【0117】しかしながら実際には全ての運転状態にお
いて機関排出微粒子Mを酸化除去可能微粒子量Gよりも
少くすることは不可能である。よって、機関運転状態の
急激な変化等何らかの理由によって機関排出微粒子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上で酸化しなかった微粒子部分が
残留しはじめ、その結果、パティキュレートフィルタ2
2上に微粒子が積層状に堆積するようになる。
However, in practice, it is impossible to reduce the amount of particulates M discharged from the engine to be smaller than the amount G of particulates that can be removed by oxidation in all operating states. Therefore, if the engine exhaust particulates M become larger than the oxidizable / removable particulate matter G for some reason, such as a sudden change in the engine operating state, the non-oxidized particulates on the particulate filter 22 begin to remain, and as a result, Particulate filter 2
The fine particles are deposited in a layered manner on 2.

【0118】この場合、パティキュレートフィルタ22
上に微粒子が堆積し続けるとその後機関が排出する微粒
子をパティキュレートフィルタ22上において酸化除去
するのが困難となる。したがって機関が排出する微粒子
をパティキュレートフィルタ22上で継続的に酸化除去
するためにパティキュレートフィルタ22上に堆積した
微粒子量が予め定められた限界堆積微粒子量であるしき
い値を越えたときには堆積した微粒子がすみやかに酸化
除去される状態を作り出さなければならない。
In this case, the particulate filter 22
If the particulates continue to accumulate on the particulate filter 22, it becomes difficult to oxidize and remove the particulates discharged by the engine on the particulate filter 22 thereafter. Therefore, in order to continuously oxidize and remove the particulates discharged from the engine on the particulate filter 22, when the amount of particulates deposited on the particulate filter 22 exceeds a threshold which is a predetermined limit deposited particulate quantity, the particulate matter is accumulated. A state must be created in which the fine particles are quickly oxidized and removed.

【0119】しかしながら、実際には機関排出微粒子M
が酸化除去可能微粒子量Gよりも多くなったか否かを判
断するのは困難である。そこで本実施形態では排気管7
0のうちパティキュレートフィルタ22を含む排気浄化
装置Aの下流側に微粒子濃度センサとしてのスモークセ
ンサ102を設置し、このスモークセンサ102の設置
個所において排気ガスが含む微粒子の濃度を検出し、そ
の出力値が特定の設定値である前記しきい値を瞬間にま
たは機関運転時間や車両走行距離等のある一定期間(所
定間隔)における平均値との対比で越えた時にパティキ
ュレートフィルタ22上の微粒子の酸化除去を促進して
パティキュレートフィルタ22上に堆積した微粒子をす
みやかに酸化除去する状態を作り出すようにしている
(図10、11参照)。なお、図10および図11は、
縦軸がそれぞれ脱離スモーク濃度および脱離スモーク平
均濃度をとり、横軸がともに時間をとってなる、脱離ス
モーク濃度−時間図および脱離スモーク平均濃度−時間
図である。そして、図10はしきい値を脱離スモーク濃
度が瞬間的に越えた場合に酸化除去促進手段を作動する
ことを示している。また、図11はしきい値を脱離スモ
ーク平均濃度がしきい値を越えた場合に酸化除去促進手
段を作動することを示している。酸化除去促進手段を作
動するとパティキュレートフィルタ22の温度が昇温す
る。
However, actually, the particulate matter M
It is difficult to determine whether or not the amount is larger than the amount G of particles that can be removed by oxidation. Therefore, in this embodiment, the exhaust pipe 7
0, a smoke sensor 102 as a particulate concentration sensor is installed on the downstream side of the exhaust gas purification device A including the particulate filter 22, and the concentration of the particulates contained in the exhaust gas is detected at the place where the smoke sensor 102 is installed. When the value exceeds the threshold value, which is a specific set value, instantaneously or when compared with an average value during a certain period (a predetermined interval) such as an engine operation time or a vehicle mileage, the fine particles on the particulate filter 22 are removed. Oxidation removal is promoted to create a state in which fine particles deposited on the particulate filter 22 are promptly oxidized and removed (see FIGS. 10 and 11). 10 and FIG.
The vertical axis represents the desorption smoke concentration and the average desorption smoke concentration, and the horizontal axis represents the time, and the desorption smoke concentration-time diagram and the desorption smoke concentration-time diagram are plotted. FIG. 10 shows that the oxidation removal accelerating means is activated when the desorbed smoke concentration instantaneously exceeds the threshold value. FIG. 11 shows that the oxidation removal accelerating means is activated when the average concentration of smoke desorbed from the threshold exceeds the threshold. When the oxidation removal promoting means is activated, the temperature of the particulate filter 22 increases.

【0120】さらに詳しく述べると機関の運転状態によ
り酸化除去可能微粒子量Gが例えば図8の領域II内にあ
った場合はパティキュレートフィルタ22上に微粒子が
積層状に堆積して前記しきい値を越えてしまうので、機
関排出微粒子Mを減少させかつ酸化除去可能微粒子量G
を増大せしめる領域I内になるように機関制御を行う。
More specifically, if the amount G of particles that can be oxidized and removed is, for example, within the region II in FIG. 8 depending on the operating state of the engine, the particles are deposited on the particulate filter 22 in a layered manner and the threshold value is reduced. As a result, the particulate matter M discharged from the engine is reduced, and the amount of particulates G that can be removed by oxidation is reduced.
Is controlled so as to be within the region I in which is increased.

【0121】堆積した微粒子を酸化除去するために、排
気管70に配置した切換弁71を切り換える。切換弁7
1を切り換えると、パティキュレートフィルタ22の排
気上流側と排気下流側とが逆転し、フィルタ内を流通す
る排気ガスの流れが逆転する。この切り替え前にパティ
キュレートフィルタ22の排気下流側であった部分にお
いて、微粒子が活性酸素放出剤61の表面に付着して活
性酸素Oを放出し、この微粒子を酸化除去する。
In order to remove the accumulated fine particles by oxidation, the switching valve 71 disposed in the exhaust pipe 70 is switched. Switching valve 7
When 1 is switched, the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter 22 are reversed, and the flow of the exhaust gas flowing in the filter is reversed. At the portion of the particulate filter 22 downstream of the exhaust before the switching, the fine particles adhere to the surface of the active oxygen releasing agent 61 and release the active oxygen O, and the fine particles are oxidized and removed.

【0122】この放出される活性酸素Oの一部は、排気
ガスと共にパティキュレートフィルタ22の排気下流側
へ移動し、ここに堆積する微粒子を酸化除去する。ここ
では前述したように、微粒子はパティキュレートフィル
タ22の両面で順流方向と逆流方向に撹乱され、パティ
キュレートフィルタ22の両面で、あるいは基材内部で
動き回り、フィルタ基材全体の活性点に出合って酸化
し、フィルタ温度を昇温する。
A part of the released active oxygen O moves with the exhaust gas to the exhaust gas downstream of the particulate filter 22, and oxidizes and removes fine particles deposited there. Here, as described above, the fine particles are disturbed in the forward flow direction and the reverse flow direction on both surfaces of the particulate filter 22, move around on both surfaces of the particulate filter 22, or inside the base material, and meet the active points of the entire filter base material. Oxidizes and raises filter temperature.

【0123】酸化しなかった微粒子がパティキュレート
フィルタ22に堆積し始めているときに、パティキュレ
ートフィルタ22の排気上流側と下流側とを逆転するこ
とにより、パティキュレートフィルタ22から微粒子を
酸化除去できる。
When the unoxidized fine particles start to accumulate on the particulate filter 22, the fine particles can be oxidized and removed from the particulate filter 22 by reversing the upstream and downstream sides of the exhaust of the particulate filter 22.

【0124】またパティキュレートフィルタ22上に微
粒子が堆積した場合は、排気ガスの一部又は全体の空燃
比を一時的にリッチにすることにより、堆積した微粒子
が輝炎を発することなく酸化する。排気ガスの空燃比が
リッチになると、即ち排気ガス中の酸素濃度が低下する
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、当該一気に放出された活性酸素Oによって堆積
した微粒子が輝炎を発することなく一気に短時間で酸化
除去される。
When particulates accumulate on the particulate filter 22, the air-fuel ratio of a part or the whole of the exhaust gas is temporarily made rich to oxidize the deposited particulates without producing a bright flame. When the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, active oxygen O is released from the active oxygen releasing agent 61 to the outside at a stretch, and the fine particles deposited by the active oxygen O released at a dash emit bright. It is oxidized and removed in a short time without generating a flame.

【0125】このようにパティキュレートフィルタ内を
流通する排気ガスの流れを逆転させることで酸化除去を
促進するので、排気管70のうちパティキュレートフィ
ルタ22の設置個所よりも上流箇所に設けた排気切換弁
71と、この排気切換弁71およびパティキュレートフ
ィルタ22の一方側ならびに排気切換弁71および他方
側をそれぞれ結ぶ一対の連通路である第1の排気通路7
6および第2の排気通路77と、前記排気切換弁の切換
制御を行う制御手段75とを有する排気浄化装置Aは、
排気流切換手段を有するといえるとともに酸化除去促進
手段を有するということもできる。
Since the flow of the exhaust gas flowing through the particulate filter is reversed to promote the oxidization and removal, the exhaust gas switching device provided in the exhaust pipe 70 at a location upstream of the location where the particulate filter 22 is installed is provided. A first exhaust passage 7, which is a valve 71 and a pair of communication passages connecting the exhaust switching valve 71 and the particulate filter 22 to one side and the exhaust switching valve 71 and the other side, respectively.
The exhaust gas purifying apparatus A including the sixth and second exhaust passages 77 and control means 75 for performing switching control of the exhaust switching valve is provided by:
It can be said that it has an exhaust flow switching means and also has an oxidation removal promoting means.

【0126】前記のごとく酸化除去促進手段がフィルタ
温度を昇温させるものという観点から判断すると、酸化
除去促進手段の他の例示として、ECUのROMに記憶
され、酸化除去促進のための実行ルーチンであるアプリ
ケーションプログラムを例示できる。
When judging from the viewpoint that the oxidation removal promoting means raises the filter temperature as described above, another example of the oxidation removal promoting means is stored in the ROM of the ECU and executed in the execution routine for promoting the oxidation removal. An example of an application program can be given.

【0127】具体的には、パティキュレートフィルタに
捕集した微粒子を熱利用によって定期的に燃焼すべく排
気ガス熱を昇温するための昇温制御実行用のアプリケー
ションプログラムや電気ヒータ等の電熱手段を作動する
アプリケーションプログラムを例示できる。昇温制御の
実行をするための手段としては、例えば燃料噴射弁や吸
気通路に設置する吸気絞り弁を挙げられる。燃料噴射弁
から噴出する燃料噴射量や吸気絞り弁の制御によって吸
気通路を流れる吸気の量が変化して気筒内で燃焼する燃
料量が決まり、延いては排気ガスの温度が変化する。こ
れらのプログラムを記憶するROMの属性はECUにあ
るので、ECUを酸化除去促進手段ということもでき
る。
More specifically, an application program for executing a temperature rise control for raising the temperature of the exhaust gas so as to periodically burn the fine particles collected by the particulate filter by utilizing heat, and an electric heating means such as an electric heater. Can be exemplified. As means for executing the temperature rise control, for example, a fuel injection valve or an intake throttle valve installed in an intake passage can be mentioned. By controlling the amount of fuel injected from the fuel injection valve and the control of the intake throttle valve, the amount of intake air flowing through the intake passage changes to determine the amount of fuel to be burned in the cylinder, and, consequently, the temperature of exhaust gas. Since the attributes of the ROM for storing these programs are in the ECU, the ECU can also be referred to as an oxidation removal accelerating means.

【0128】以下、スモークセンサの出力値を用いた微
粒子酸化除去の促進方法の応用例について説明する。 (1)スモークセンサーで測定した脱離スモーク濃度
と、パティキュレートフィルタ22の温度および排気ガ
ス流量とからパティキュレートフィルタ22に堆積して
いる微粒子量を推定し、この推定結果に基づいて既述し
た昇温制御手段や排気流切換手段によりパティキュレー
トフィルタ22の再生制御時期および期間を決定する。
パティキュレートフィルタ22の温度および排気ガス流
量とから微粒子を処理できる量がおおよそわかるが、こ
れに加えて脱離スモーク濃度がわかれば、両者の差を見
てパティキュレートフィルタ22に残存している微粒子
量を推定することができる。当該残存量がわかれば昇温
制御のための再生制御時期および処理期間をどれだけに
するかを有効に決定できる。 (2)スモークセンサ102によって実測した脱離スモ
ーク濃度が排気ガスの流量変化やアクセル開度変化など
のエンジン条件の変化に応じた許容脱離スモーク濃度
(しきい値)を越えた場合にPM再生処理を行う。
Hereinafter, an application example of the method for promoting the oxidation removal of fine particles using the output value of the smoke sensor will be described. (1) The amount of fine particles deposited on the particulate filter 22 is estimated from the desorbed smoke concentration measured by the smoke sensor, the temperature of the particulate filter 22, and the flow rate of exhaust gas, and the above-described estimation is performed based on the estimation result. The regeneration control timing and period of the particulate filter 22 are determined by the temperature raising control means and the exhaust flow switching means.
From the temperature of the particulate filter 22 and the flow rate of the exhaust gas, it is possible to roughly determine the amount that can process the fine particles. In addition, if the concentration of the desorbed smoke is known, the difference between the two can be seen, and the fine particles remaining in the particulate filter 22 can be determined. The amount can be estimated. If the remaining amount is known, it is possible to effectively determine the regeneration control timing and the processing period for the temperature rise control. (2) PM regeneration when the desorption smoke concentration actually measured by the smoke sensor 102 exceeds an allowable desorption smoke concentration (threshold value) corresponding to a change in engine conditions such as a change in exhaust gas flow rate or a change in accelerator opening. Perform processing.

【0129】許容脱離スモーク濃度のしきい値(比較
値)をその時々の運転条件に合わせて変えていること
で、より最適なPMの再生処理のタイミングを得ること
ができる。 (3)アイドル等のある決められた所定の運転条件の際
の脱離スモーク濃度の瞬時値あるいは平均値があるしき
い値を超えた場合に再生処理を行う。この場合、スモー
クセンサによって検出された値と比較するしきい値(比
較値)は予め1つ設定しておくだけで済む。 (4)パティキュレートフィルタ22の入口側の圧力を
圧力センサ100で測定し、瞬間的な高圧波による脱離
スモーク濃度がその圧力に応じた脱離量のしきい値を超
えた場合に再生処理を行う。すす等の微粒子はある圧力
になると脱離するという性質があるのでそれを利用す
る。 (5)ある期間の平均脱離スモーク量がパティキュレー
トフィルタ22の入口側の平均圧力に応じた脱離平均量
のしきい値を超えた場合に再生処理を行う。この場合、
例えばある期間に加速や減速を何度か行った場合の平均
脱離スモーク量が対象になる。 (6)排気流切換手段を有する内燃機関の排気浄化装置
において、アイドル等のある決められた運転条件の際に
排気切換弁71の弁体71aを一定の時間間隔で切換え
て排気ガスの流れ方向を順流および逆流に交互に変化さ
せた時に脱離する微粒子量の瞬間値または平均値が、あ
るしきい値を超えた場合に再生処理を行う。 (7)排気流切換手段を有する内燃機関の排気浄化装置
Aにおいて脱離した微粒子がこれまでに述べた運転状態
のいずれかまたはそれらの組み合わせに起因して微粒子
が脱離するような場合には排気切換弁71の弁体71a
の位置を中立状態にし(図12参照)、排気ガスをバイ
パス通路73を介してバイパスさせ、微粒子がそれ以上
に堆積することを防止する。併せてパティキュレートフ
ィルタ22の異常に対する処置を行う。
By changing the threshold value (comparison value) of the allowable desorption smoke concentration in accordance with the operating conditions at each time, it is possible to obtain a more optimal timing of the PM regeneration processing. (3) The regeneration process is performed when the instantaneous value or the average value of the desorption smoke concentration under certain predetermined operating conditions such as idle exceeds a certain threshold value. In this case, only one threshold value (comparison value) to be compared with the value detected by the smoke sensor needs to be set in advance. (4) The pressure on the inlet side of the particulate filter 22 is measured by the pressure sensor 100, and when the desorption smoke concentration due to the instantaneous high-pressure wave exceeds the threshold value of the desorption amount corresponding to the pressure, the regeneration process I do. Fine particles such as soot have the property of desorbing at a certain pressure, and are used. (5) When the average amount of desorption smoke during a certain period exceeds a threshold value of the average desorption amount corresponding to the average pressure on the inlet side of the particulate filter 22, the regeneration process is performed. in this case,
For example, the average desorption smoke amount when acceleration or deceleration is performed several times during a certain period is a target. (6) In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having the exhaust gas flow switching means, the valve body 71a of the exhaust gas switching valve 71 is switched at a constant time interval under a predetermined operating condition such as idling to flow the exhaust gas. When the instantaneous value or the average value of the amount of the desorbed fine particles when the flow rate is alternately changed to the forward flow and the reverse flow exceeds a certain threshold value, the regeneration process is performed. (7) In the case where the desorbed particles in the exhaust gas purifying apparatus A for the internal combustion engine having the exhaust flow switching means are desorbed due to any of the above-described operating states or a combination thereof. The valve body 71a of the exhaust switching valve 71
Is set to a neutral state (see FIG. 12), and the exhaust gas is bypassed through the bypass passage 73 to prevent further accumulation of fine particles. At the same time, a measure for the abnormality of the particulate filter 22 is performed.

【0130】ここでパティキュレートフィルタ22の異
常について例示する。パティキュレートフィルタ22が
微粒子の酸化処理できる最大量は決まっているが、この
最大量を越えて微粒子が堆積してしまった場合、何ら手
を施さない状態でおくと微粒子が自着火してしまい、パ
ティキュレートフィルタ22が溶損してしまう虞があ
る。そこで、このような異常事態が発生する虞がある場
合は、事前にバイパスさせて当該異常が生じるのを未然
に防ぐというものである。 (8)排気流切換手段を有する内燃機関の排気浄化装置
において例えばアイドル運転等の定常運転実行中に脱離
スモーク量があるしきい値を超えた場合、急加速等の機
関運転の実行により堆積スモークが一気に多量に脱離し
てしまうような機関運転状態ではバイパス通路73を中
立位置にして脱離スモークを抑制する。
Here, an example of the abnormality of the particulate filter 22 will be described. The maximum amount that the particulate filter 22 can oxidize the fine particles is determined, but if the fine particles are deposited beyond this maximum amount, the fine particles will self-ignite if no action is taken, There is a possibility that the particulate filter 22 may be melted. Therefore, when there is a possibility that such an abnormal situation may occur, the situation is bypassed in advance to prevent the occurrence of the abnormal situation. (8) In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having the exhaust flow switching means, for example, when the amount of desorption smoke exceeds a certain threshold during the execution of a steady operation such as an idling operation, the accumulation is performed by executing the engine operation such as rapid acceleration. In an engine operating state in which a large amount of smoke is released at once, the bypass passage 73 is set to the neutral position to suppress the released smoke.

【0131】すす等の微粒子がパティキュレートフィル
タ22に捕捉されるのはペースト状のSOF成分による
ところが多いが、このSOF成分が機関運転状態によっ
て排気ガス温度が急速に高まるとその温度によって燃え
てなくなり微粒子をパティキュレートフィルタ22に捕
捉しておけず、その結果、微粒子の離脱が起こることが
考えられる。加えて機関運転条件によっては、排気ガス
の流れ速度が速く、前記微粒子の脱離を促進してしまう
ことが考えられるので、当該処理を実行して対処する。 (9)排気流切換手段を有する内燃機関の排気浄化装置
Aにおいて脱離スモークがこれまでに述べた運転状態の
いずれかまたはそれらの組み合わせに起因して微粒子が
脱離するような場合には排気切換弁71aを適当な傾斜
位置(中立位置でないある程度傾いた中途開きの状態)
にセットし、一部のガスのみがパティキュレートフィル
タ22に流れるような状態にして昇温制御を行う。この
ようにすることにより堆積PMの除去を行うとともに脱
離スモークの排出を抑制する。
The particulates such as soot are trapped in the particulate filter 22 by the paste-like SOF component in many cases. However, if the exhaust gas temperature rises rapidly due to the operating state of the engine, the SOF component will not burn due to the temperature. It is conceivable that the fine particles cannot be captured by the particulate filter 22, and as a result, the fine particles are separated. In addition, depending on the engine operating conditions, the flow rate of the exhaust gas may be high, which may promote the desorption of the fine particles. (9) In the exhaust gas purifying apparatus A for the internal combustion engine having the exhaust flow switching means, when the desorption smoke causes particulates to be desorbed due to any of the above-described operating states or a combination thereof, the exhaust gas is exhausted. The switching valve 71a is set to an appropriate tilt position (a halfway open state in which the switch valve 71a is not tilted but tilted to some extent).
And the temperature rise control is performed such that only a part of the gas flows through the particulate filter 22. By doing so, the deposited PM is removed and the emission of the desorbed smoke is suppressed.

【0132】パティキュレートフィルタ22内の微粒子
が多い場合はパティキュレートフィルタ22の酸化処理
を促進しないといけないので酸化促進を行うが、パティ
キュレートフィルタ22に後から入って来る微粒子の量
がパティキュレートフィルタ22の酸化処理能力以上に
多い場合があり得る。よって、そのような場合は、排気
切換弁71の弁体71aを幾分傾けて排気ガスの一部を
バイパス通路73に流すようにする。これ以上パティキ
ュレートフィルタ22に微粒子を堆積したらパティキュ
レートフィルタ22の再生に支障が生じるような場合は
中立で全部垂れ流すが、パティキュレートフィルタ22
においてある程度に酸化が進んでいるときであれば排気
切換弁71aを幾分傾けることで対応できるからであ
る。 (10)排気流切換手段を有する内燃機関の排気浄化装
置Aにおいて脱離スモークがこれまでに述べた運転状態
のいずれかまたはそれらの組み合わせに起因して微粒子
が脱離しさらにパティキュレートフィルタの温度が十分
に高い場合(300℃以上)には、排気切換弁71の弁
体71aを一定期間中立位置にして微粒子をバイパスし
て流し、その間にパティキュレートフィルタ22に堆積
している微粒子の酸化を行ったのち、弁体71aを交互
に切換える。 (11)排気流切換手段を有する内燃機関の排気浄化装
置Aにおいて脱離スモークがこれまでに述べた運転状態
のいずれかまたはそれらの組み合わせに起因して微粒子
が脱離するような場合には、弁体71aの切換えを頻繁
に行うことによりパティキュレートフィルタ22に堆積
している微粒子の酸化促進を図る。そして、脱離スモー
ク量があるしきい値以下になった場合には弁体71aを
交互に切換える。弁体71aの切り替えによってパティ
キュレートフィルタ22内に適宜に振動を生ずることに
なり、その結果、微粒子が活性点を自ら探すようになる
ので、酸化が促進し好適である。
When the amount of fine particles in the particulate filter 22 is large, oxidation is promoted because the oxidation treatment of the particulate filter 22 must be promoted. However, the amount of fine particles entering the particulate filter 22 later is reduced by the amount of the particulate filter. It may be more than 22 oxidation treatment capacities. Therefore, in such a case, the valve body 71a of the exhaust gas switching valve 71 is slightly inclined to allow a part of the exhaust gas to flow through the bypass passage 73. If fine particles accumulate on the particulate filter 22 more than this, if the regeneration of the particulate filter 22 would be hindered, the particulate filter 22 would flow down neutrally.
This is because if the oxidation has progressed to some extent, the exhaust gas switching valve 71a can be dealt with by slightly tilting it. (10) In the exhaust gas purifying apparatus A for the internal combustion engine having the exhaust flow switching means, the desorbed smoke causes particulates to be desorbed due to any of the above-described operating states or a combination thereof, and the temperature of the particulate filter becomes lower. If the temperature is sufficiently high (300 ° C. or higher), the particulates are bypassed while the valve body 71 a of the exhaust gas switching valve 71 is in the neutral position for a certain period, and the particulates deposited on the particulate filter 22 are oxidized during that time. After that, the valve body 71a is alternately switched. (11) In the exhaust gas purifying apparatus A for an internal combustion engine having the exhaust flow switching means, when the desorption smoke causes particulates to desorb due to any of the above-described operating states or a combination thereof, By frequently switching the valve body 71a, the oxidation of the fine particles deposited on the particulate filter 22 is promoted. Then, when the amount of desorption smoke falls below a certain threshold value, the valve body 71a is switched alternately. By switching the valve body 71a, vibration is appropriately generated in the particulate filter 22, and as a result, the fine particles search for active sites by themselves, which is preferable because oxidation is promoted.

【0133】なお、弁体71aの動きがゆっくりし過ぎ
るとバイパスする微粒子の量が必要以上に増えてしまう
ので、そのような弊害を防止できるような弁体71aの
開閉速度で実行することが重要になる。
If the movement of the valve body 71a is too slow, the amount of bypassed particles will increase more than necessary. Therefore, it is important to execute the valve body 71a at an opening / closing speed that can prevent such adverse effects. become.

【0134】このような構成の内燃機関では、スモーク
センサ102によって微粒子の堆積量を推定し、当該推
定された値(微粒子濃度センサによる検出値)が、前記
しきい値を超えるだけの濃度値である時は、酸化除去促
進手段を作動する。よってパティキュレートフィルタの
再生ができないほどに微粒子が堆積してしまわないうち
に微粒子を酸化できるので、パティキュレートフィルタ
の再生が不能になるような事態を回避できる。
In the internal combustion engine having such a configuration, the amount of accumulated fine particles is estimated by the smoke sensor 102, and the estimated value (detected value by the fine particle concentration sensor) is a concentration value that exceeds the threshold value. At one time, the oxidation removal promoting means is activated. Accordingly, the particulates can be oxidized before the particulates are deposited so much that the particulate filter cannot be regenerated, thereby avoiding a situation in which the particulate filter cannot be regenerated.

【0135】また、排気流切換手段を作動させることに
よってパティキュレートフィルタ22に付いている微粒
子を可能な限り連続的に燃焼させることができる。すな
わち排気切換弁71を設けてパティキュレートフィルタ
22の両側から排気ガスを交互に流すことができるの
で、一方向のみからパティキュレートフィルタ22に排
気ガスを流すと一方の隔壁面及び隔壁内部のみしか酸化
反応の利用がなされず、単位面積に溜まる微粒子の量が
増大し、酸化性能が落ちてしまうのに対し、本実施形態
の内燃機関の排気浄化装置では、順流と、逆流とを交互
に使用することで、パティキュレートフィルタ両側から
排気ガスが流れるため、微粒子がパティキュレートフィ
ルタの隔壁面及び隔壁内部で撹拌されて動き回り、パテ
ィキュレートフィルタの隔壁面及び隔壁内部全体の触媒
活性点を有効に使用することができる。したがって、微
粒子の酸化を促進し、その浄化をより連続的に行うこと
ができ、排気浄化性能を高めることができる。
By operating the exhaust flow switching means, the fine particles attached to the particulate filter 22 can be burned as continuously as possible. That is, since the exhaust gas can be alternately flown from both sides of the particulate filter 22 by providing the exhaust switching valve 71, when the exhaust gas is flown into the particulate filter 22 from only one direction, only one partition surface and only the inside of the partition are oxidized. While the reaction is not used, the amount of fine particles that accumulate in a unit area increases, and the oxidizing performance decreases. On the other hand, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, a forward flow and a backward flow are used alternately. As a result, the exhaust gas flows from both sides of the particulate filter, so that the fine particles are agitated and move around on the partition wall surface and inside the partition wall of the particulate filter, and effectively use the catalytic active points on the partition wall surface of the particulate filter and the entire inside of the partition wall. be able to. Therefore, the oxidation of the fine particles can be promoted, the purification can be performed more continuously, and the exhaust gas purification performance can be enhanced.

【0136】なお、この実施形態では、排気浄化装置A
に排気流切換手段とバイパス手段を採用したものを示し
たが、これらの手段を有さない、すなわちパティキュレ
ートフィルタ22が排気管70の一部として形成され、
排気ガスがパティキュレートフィルタ22に直接導入さ
れる図13の変形例に示すような形態の排気浄化装置A
を適用するものであってもよいことは勿論である。
In this embodiment, the exhaust gas purifying device A
Which employs the exhaust flow switching means and the bypass means, but does not have these means, that is, the particulate filter 22 is formed as a part of the exhaust pipe 70,
An exhaust gas purifying apparatus A having a configuration as shown in a modification of FIG. 13 in which exhaust gas is directly introduced into the particulate filter 22.
Of course.

【0137】[0137]

【発明の効果】本発明の内燃機関の排気浄化装置では、
脱離スモーク量から微粒子のフィルタへの堆積量を推定
し、微粒子がフィルタ上に積層状に堆積してしまう前に
排気ガス温を上昇させて微粒子を燃焼し、フィルタの再
生が不能になるような事態を回避することができる。
According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention,
Estimate the amount of particulates deposited on the filter from the amount of desorbed smoke and raise the exhaust gas temperature to burn the particulates before the particulates accumulate on the filter, making it impossible to regenerate the filter. Situations can be avoided.

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

【図1】本発明内燃機関の排気浄化装置を適用した内燃
機関の全体図
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification device for an internal combustion engine of the present invention is applied.

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

【図3】排気浄化装置を示す平面図FIG. 3 is a plan view showing an exhaust gas purification device.

【図4】排気浄化装置を示す側面図FIG. 4 is a side view showing an exhaust gas purification device.

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

【図6】(A)はパティキュレートフィルタの正面図、
(B)はパティキュレートフィルタの側断面図
FIG. 6A is a front view of a particulate filter,
(B) is a side sectional view of the particulate filter.

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

【図8】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
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the amount of fine particles that can be removed by oxidation and the temperature of a particulate filter.

【図9】微粒子の堆積作用を示す概念図FIG. 9 is a conceptual diagram showing a deposition action of fine particles.

【図10】脱離スモーク濃度−時間図FIG. 10: Desorption smoke concentration-time diagram

【図11】脱離スモーク平均濃度−時間図FIG. 11: Desorption smoke concentration-time diagram

【図12】弁体が、排気管の軸線に平行となった中立位
置にあるときを示す図
FIG. 12 is a diagram showing a state where the valve body is at a neutral position parallel to the axis of the exhaust pipe.

【図13】排気浄化装置の変形例を示す図FIG. 13 is a diagram showing a modification of the exhaust emission control device.

【符号の説明】 A 排気浄化装置 1 機関本体 2 シリンダブロック 3 シリンダヘッド 4 ピストン 5 燃焼室 6 電気制御式燃料噴射弁 6a 燃料供給管 7 吸気弁 8 吸気ポート 9 排気弁 10 排気ポート 11 吸気枝管 12 サージタンク 13 吸気ダクト 14 排気ターボチャージャ 15 コンプレッサ 16 ステップモータ 17 スロットル弁 18 冷却装置 19 排気マニホールド 20 排気管 21 排気タービン 22 パティキュレートフィルタ(フィルタ) 23 ケーシング 24 EGR通路 25 電気制御式EGR制御弁 26 冷却装置 27 コモンレール 28 燃料ポンプ 29 燃料圧センサ 30 ECU(酸化除去促進手段) 31 双方向性バス 32 ROM 33 RAM 34 CPU 35 入力ポート 36 出力ポート 37 AD変換器 38 駆動回路 39 温度センサ 40 アクセルペダル 41 負荷センサ 42 クランク角センサ 50 排気ガス流入通路 51 排気ガス流出通路 52 栓 53 栓 54 隔壁 60 白金Ptの粒子 61 活性酸素放出剤 62 微粒子 63 残留微粒子部分 64 別の微粒子 70 排気管(機関排気通路) 71 排気切換弁 71a 弁体 72 アクチュエータ 73 バイパス通路(バイパス手段) 75 制御手段 76 第1の排気通路 77 第2の排気通路 100 圧力センサ 102 スモークセンサ(微粒子濃度センサ) G 酸化除去可能微粒子量 L アクセルペダルの踏み込み量 N 機関回転数 M 排出微粒子量 O 活性酸素 TF パティキュレートフィルタの温度 TQ 要求トルク[Description of Signs] A Exhaust gas purifier 1 Engine main body 2 Cylinder block 3 Cylinder head 4 Piston 5 Combustion chamber 6 Electric control type fuel injection valve 6a Fuel supply pipe 7 Intake valve 8 Intake port 9 Exhaust valve 10 Exhaust port 11 Intake branch pipe DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Surge tank 13 Intake duct 14 Exhaust turbocharger 15 Compressor 16 Step motor 17 Throttle valve 18 Cooling device 19 Exhaust manifold 20 Exhaust pipe 21 Exhaust turbine 22 Particulate filter (filter) 23 Casing 24 EGR passage 25 Electric control type EGR control valve 26 Cooling device 27 Common rail 28 Fuel pump 29 Fuel pressure sensor 30 ECU (oxidation removal promoting means) 31 Bidirectional bus 32 ROM 33 RAM 34 CPU 35 Input port 36 Output port 37 A / D converter 3 Reference Signs List 8 drive circuit 39 temperature sensor 40 accelerator pedal 41 load sensor 42 crank angle sensor 50 exhaust gas inflow passage 51 exhaust gas outflow passage 52 plug 53 plug 54 partition wall 60 particles of platinum Pt 61 active oxygen releasing agent 62 particles 63 fine particles 63 residual fine particles 64 70 Exhaust pipe (engine exhaust passage) 71 Exhaust switching valve 71a Valve element 72 Actuator 73 Bypass passage (Bypass means) 75 Control means 76 First exhaust passage 77 Second exhaust passage 100 Pressure sensor 102 Smoke sensor (Particle concentration Sensor) G Amount of particulates that can be removed by oxidation L Amount of depression of accelerator pedal N Engine speed M Amount of exhaust particulates O Active oxygen TF Temperature of particulate filter TQ Required torque

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 浅沼 孝充 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 木村 光壱 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G090 AA03 CA01 CB24 DA01 DA10 DA13 DA18 DA20 EA03 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA17 AA18 AB02 AB13 BA00 BA11 BA33 BA38 CA13 CB02 CB07 CB08 DA03 DB10 EA00 EA01 EA03 EA07 EA30 EA31 EA32 EA38 FA19 FB10 FB14 FC02 GA06 GA20 GA21 GB01X GB01Y GB02Y GB04Y GB05W GB05Y GB06W GB10X GB17X HA14 HA36 HA37 HA38 HB01 HB03 HB05 HB06 4D058 JA32 JB02 KC01 KC52 MA41 MA42 MA51 MA52 PA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shinya Hirota 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Kazuhiro Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation ( 72) Inventor Takamitsu Asanuma 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Koichi Kimura 1 Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G090 AA03 CA01 CB24 DA01 DA10 DA13 DA18 DA20 EA03 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA17 AA18 AB02 AB13 BA00 BA11 BA33 BA38 CA13 CB02 CB07 CB08 DA03 DB10 EA00 GB EA01 EA03 EA07 EA30 EA31 GB02 GA19 FB32 GB10X GB17X HA14 HA36 HA37 HA38 HB01 HB03 HB05 HB06 4D058 JA32 JB02 KC01 KC52 MA41 MA42 MA51 MA52 P A01

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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配置したフィルタにより排気ガ
ス中の微粒子を一旦捕集し、この捕集した微粒子を酸化
除去して前記フィルタの再生を図る内燃機関の排気浄化
装置において、 前記フィルタは、内燃機関が排出する単位時間当たりの
機関排出微粒子量が前記フィルタによる単位時間当たり
の酸化除去可能微粒子量よりも少ない時は前記捕集した
微粒子を輝炎が生じない状態で酸化除去するフィルタで
あって、 前記機関排気通路のうち前記フィルタの下流側に設置し
当該設置個所における排気ガスに含まれる微粒子の濃度
を検出する微粒子濃度センサと、 この微粒子濃度センサの出力値が特定の設定値を超えた
時に前記フィルタ上の微粒子の酸化除去を促進する酸化
除去促進手段と、を有する内燃機関の排気浄化装置。
1. A filter disposed in an engine exhaust passage for removing fine particles contained in exhaust gas, the fine particles in the exhaust gas are once collected, and the collected fine particles are oxidized and removed. In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine for regeneration, the filter collects the exhaust gas when the amount of particulates discharged from the internal combustion engine per unit time is smaller than the amount of particulates that can be removed by oxidation per unit time by the filter. A filter for oxidizing and removing particles in a state in which a bright flame is not generated, a particle concentration sensor installed downstream of the filter in the engine exhaust passage and detecting the concentration of the particles contained in exhaust gas at the installation location. Means for promoting oxidation removal of particulates on the filter when the output value of the particulate concentration sensor exceeds a specific set value; , An exhaust purification device for an internal combustion engine.
【請求項2】 前記酸化除去促進手段は、フィルタの温
度を昇温させるものであることを特徴とする請求項1記
載の内燃機関の排気浄化装置。
2. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said oxidation removal promoting means raises the temperature of a filter.
【請求項3】 前記酸化除去促進手段は、フィルタ内を
流通する排気ガスの流れを逆転させるものであることを
特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said oxidation removal promoting means reverses the flow of exhaust gas flowing through the filter.
【請求項4】 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配置したフィルタにより排気ガ
ス中の微粒子を一旦捕集し、この捕集した微粒子を酸化
除去して前記フィルタの再生を図る内燃機関の排気浄化
装置において、 前記フィルタは、内燃機関が排出する単位時間当たりの
機関排出微粒子量が前記フィルタによる単位時間当たり
の酸化除去可能微粒子量よりも少ない時は前記捕集した
微粒子を輝炎が生じない状態で酸化除去するフィルタで
あって、 前記機関排気通路のうち前記フィルタの下流側に設置し
当該設置個所における排気ガスに含まれる微粒子の濃度
を検出する微粒子濃度センサと、 前記フィルタの一方側から他方側に向けて排気ガスを流
す第1の流れおよび前記他方側から前記一方側に向けて
排気ガスを流す第2の流れを交互に切換える排気流切換
手段と、 前記微粒子濃度センサの出力値が特定の設定値を超えた
時に前記フィルタ上の微粒子の酸化除去を促進する酸化
除去促進手段と、を有する内燃機関の排気浄化装置。
4. A filter disposed in an engine exhaust passage for removing fine particles contained in the exhaust gas once collects fine particles in the exhaust gas, and oxidizes and removes the collected fine particles to remove the fine particles from the filter. In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine for regeneration, the filter collects the exhaust gas when the amount of particulates discharged from the internal combustion engine per unit time is smaller than the amount of particulates that can be removed by oxidation per unit time by the filter. A filter for oxidizing and removing particles in a state in which a bright flame is not generated, a particle concentration sensor installed downstream of the filter in the engine exhaust passage and detecting the concentration of the particles contained in exhaust gas at the installation location. A first flow of exhaust gas flowing from one side to the other side of the filter and an exhaust gas flowing from the other side to the one side; An internal combustion engine comprising: an exhaust flow switching unit that alternately switches a second flow; and an oxidation removal promotion unit that promotes oxidation removal of particulates on the filter when an output value of the particulate concentration sensor exceeds a specific set value. Engine exhaust purification device.
【請求項5】 微粒子濃度センサの出力値を瞬間値でま
たは時間や距離の所定間隔における平均値で求め、これ
らの値が前記特定の設定値を超えた場合に前記酸化除去
促進手段を作動することを特徴とする請求項1〜4に記
載の内燃機関の排気浄化装置。
5. An output value of the particle concentration sensor is obtained as an instantaneous value or an average value at a predetermined interval of time or distance, and when these values exceed the specific set value, the oxidation removal promoting means is operated. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
【請求項6】 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配置したフィルタにより排気ガ
ス中の微粒子を一旦捕集し、この捕集した微粒子を酸化
除去して前記フィルタの再生を図る内燃機関の排気浄化
装置において、 前記フィルタは、内燃機関から排出される単位時間当た
りの機関排出微粒子量が前記フィルタによる単位時間当
たりの酸化除去可能微粒子量よりも少ない時は前記捕集
した微粒子を輝炎を生じさせずに酸化除去するフィルタ
であって、 前記機関排気通路のうち前記フィルタの下流側に設置さ
れ当該設置個所における排気ガスに含まれる微粒子の濃
度を検出する微粒子濃度センサと、 この微粒子濃度センサの出力値が特定の設定値を超えた
時に前記フィルタの一方側から他方側に向けて排気ガス
を流す第1の流れおよび前記他方側から前記一方側に向
けて排気ガスを流す第2の流れを交互に切換える排気流
切換手段と、 前記微粒子濃度センサの出力値が特定の設定値を超えた
時に前記フィルタをバイパスさせた状態で前記機関排気
通路に排気ガスを流すバイパス手段と、を有する内燃機
関の排気浄化装置。
6. A filter disposed in an engine exhaust passage for removing fine particles contained in the exhaust gas, once collecting the fine particles in the exhaust gas, oxidizing and removing the collected fine particles to remove the fine particles from the filter. In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine to be regenerated, the filter is configured to collect the particulates discharged from the internal combustion engine per unit time when the amount of the particulates discharged from the engine per unit time is smaller than the amount of particulates that can be removed by oxidation per unit time. A filter configured to oxidize and remove the generated fine particles without causing a bright flame, wherein the fine particle concentration sensor is installed downstream of the filter in the engine exhaust passage and detects the concentration of fine particles contained in exhaust gas at the installation location. A first flow of exhaust gas from one side of the filter to the other side when an output value of the particulate concentration sensor exceeds a specific set value; Exhaust gas switching means for alternately switching the flow of the exhaust gas and the second flow of exhaust gas flowing from the other side toward the one side; and the filter when the output value of the particulate matter concentration sensor exceeds a specific set value. An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: bypass means for flowing exhaust gas into the engine exhaust passage in a bypassed state.
【請求項7】 微粒子濃度センサの出力値を瞬間値でま
たは時間や距離の所定間隔における平均値で求め、これ
らの値が前記特定の設定値を超えた場合に前記酸化除去
促進手段を作動することを特徴とする請求項6に記載の
内燃機関の排気浄化装置。
7. An output value of the particle concentration sensor is obtained as an instantaneous value or an average value at predetermined intervals of time and distance, and when these values exceed the specific set value, the oxidation removal promoting means is operated. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, wherein:
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