JP2002106324A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device of internal combustion engine

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JP2002106324A
JP2002106324A JP2001091153A JP2001091153A JP2002106324A JP 2002106324 A JP2002106324 A JP 2002106324A JP 2001091153 A JP2001091153 A JP 2001091153A JP 2001091153 A JP2001091153 A JP 2001091153A JP 2002106324 A JP2002106324 A JP 2002106324A
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Toshiaki Tanaka
俊明 田中
Shinya Hirota
信也 広田
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和浩 伊藤
Takamitsu Asanuma
孝充 浅沼
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好一郎 中谷
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    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0233Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device of an internal combustion engine capable of preventing clogging of a particulate filter by reversing the exhaust upstream and the exhaust downstream of the particulate filter by a simple structure, and restraining emission of particulate into the atmosphere in reversing. SOLUTION: The exhaust upstream and the exhaust downstream of the particulate filter 70 where the scavenged particulates are oxidized are reversed by a reversing means 71, a first scavenging surface and a second scavenging surface of a particulate filter scavenging wall are alternately used for scavenging the particulate. During switching a valve element 71a of a switching means between one and the other of two positions for reversing, some of exhaust gas by-passes the particulate filter, so that when the particulate discharge quantity from an engine combustion chamber becomes lower than a preset discharge quantity, the valve element is switched.

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 purifying apparatus for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関、特に、ディーゼルエンジンの
排気ガス中には煤を主成分とするパティキュレートが含
まれている。パティキュレートは有害物質であるため
に、大気放出以前にパティキュレートを捕集するための
フィルタを機関排気系に配置することが提案されてい
る。このようなフィルタは、目詰まりによる排気抵抗の
増加を防止するために、捕集したパティキュレートを焼
失させることが必要である。
2. Description of the Related Art The exhaust gas of an internal combustion engine, particularly a diesel engine, contains particulates containing soot as a main component. Since particulates are harmful substances, it has been proposed to arrange a filter in the engine exhaust system for trapping the particulates before releasing them to the atmosphere. In such a filter, it is necessary to burn out the collected particulates in order to prevent an increase in exhaust resistance due to clogging.

【0003】このようなフィルタ再生において、パティ
キュレートは約600°Cとなれば着火燃焼するが、デ
ィーゼルエンジンの排気ガス温度は、通常時において6
00°Cよりかなり低く、通常はフィルタ自身を加熱す
る等の手段が必要である。
[0003] In such filter regeneration, ignition occurs when the particulates reach about 600 ° C. However, the exhaust gas temperature of a diesel engine is normally 6 ° C.
It is much lower than 00 ° C, and usually requires some means such as heating the filter itself.

【0004】特公平7−106290号公報には、白金
族金属とアルカリ土金属酸化物とをフィルタに担持させ
れば、フィルタ上のパティキュレートは、ディーゼルエ
ンジンの通常時の排気ガス温度である約400°Cで連
続的に焼失することが開示されている。
Japanese Patent Publication No. 7-106290 discloses that if a platinum group metal and an alkaline earth metal oxide are supported on a filter, the particulates on the filter will be at about the normal exhaust gas temperature of a diesel engine. Continuous burning at 400 ° C. is disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このフ
ィルタを使用しても、常に排気ガス温度が400°C程
度となっているとは限らず、また、運転状態によっては
ディーゼルエンジンから多量のパティキュレートが放出
されることもあり、各時間で焼失できなかったパティキ
ュレートがフィルタ上に徐々に堆積することがある。
However, even if this filter is used, the exhaust gas temperature is not always about 400 ° C., and depending on the operating conditions, a large amount of particulates may be generated from the diesel engine. May be released, and the particulates that could not be burned off at each time may gradually accumulate on the filter.

【0006】このフィルタにおいて、ある程度パティキ
ュレートが堆積すると、パティキュレート焼失能力が極
端に低下するために、もはや自身でフィルタを再生する
ことはできない。このように、この種のフィルタを単に
機関排気系に配置しただけでは、比較的早期に目詰まり
が発生して機関出力の大幅低下がもたらされることがあ
る。
In this filter, if a certain amount of particulates accumulates, the ability to burn out the particulates is extremely reduced, so that the filter can no longer be regenerated by itself. Thus, simply arranging this type of filter in the engine exhaust system may cause clogging relatively early, resulting in a significant decrease in engine output.

【0007】従って、本発明の目的は、簡単な構造によ
ってパティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流
側とを逆転させてパティキュレートフィルタの目詰まり
を防止すると共に、逆転時における大気中へのパティキ
ュレートの放出を抑制可能とする内燃機関の排気浄化装
置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to prevent the particulate filter from being clogged by reversing the exhaust gas upstream and the exhaust downstream of the particulate filter with a simple structure, and to prevent the particulate filter from being caught in the atmosphere at the time of reverse rotation. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine that can suppress the release of curate.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による請求項1に
記載の内燃機関の排気浄化装置は、機関排気系に配置さ
れたパティキュレートフィルタと、前記パティキュレー
トフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転するため
の逆転手段とを具備し、前記パティキュレートフィルタ
においては捕集したパティキュレートが酸化させられ、
前記パティキュレートフィルタはパティキュレートを捕
集するための捕集壁を有し、前記捕集壁は第一捕集面と
第二捕集面とを有し、前記逆転手段によって前記パティ
キュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とが逆転
されることによりパティキュレートを捕集するために前
記捕集壁の前記第一捕集面と前記第二捕集面とが交互に
使用され、前記逆転手段は、弁体を具備し、前記弁体を
二つの位置の一方から他方へ切り換えることによって前
記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側
とを逆転させ、前記弁体が前記二つの位置の一方から他
方へ切り換わる間において少なくとも一部の排気ガスが
前記パティキュレートフィルタをバイパスするようにな
っており、前記逆転手段は、機関燃焼室からのパティキ
ュレート排出量が設定排出量以下になった時に前記パテ
ィキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆
転することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: a particulate filter disposed in an engine exhaust system; and an exhaust upstream side and an exhaust downstream side of the particulate filter. And a reversing means for reversing the above, wherein the collected particulates are oxidized in the particulate filter,
The particulate filter has a collecting wall for collecting particulates, the collecting wall has a first collecting surface and a second collecting surface, and The first collecting surface and the second collecting surface of the collecting wall are used alternately to collect particulates by reversing the exhaust upstream side and the exhaust downstream side, and the reversing means Is provided with a valve body, by switching the valve body from one of the two positions to the other, by reversing the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter, the valve body is one of the two positions At least part of the exhaust gas bypasses the particulate filter during the switching from the other to the other. Characterized by reversing the exhaust upstream side of the particulate filter when it becomes less than the constant discharge amount and the exhaust downstream side.

【0009】また、本発明による請求項2に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項1に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記捕集壁には活性酸素放出剤が
担持され、前記活性酸素放出剤から放出される活性酸素
がパティキュレートを酸化させることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the trapping wall carries an active oxygen releasing agent. The active oxygen released from the active oxygen releasing agent oxidizes particulates.

【0010】また、本発明による請求項3に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項2に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記活性酸素放出剤は、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
で放出することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect of the present invention. It is characterized by taking in oxygen, retaining oxygen, and releasing the retained oxygen in the form of active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases.

【0011】また、本発明による請求項4に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項2に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記活性酸素放出剤は、周囲に過
剰酸素が存在するとNOXを酸素と結合させて保持しか
つ周囲の酸素濃度が低下すると結合させたNOX及び酸
素をNOXと活性酸素に分解して放出することを特徴と
する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect, wherein the active oxygen releasing agent has an excess oxygen in its surroundings. the NO X is combined with oxygen retains and oxygen concentration surrounding, characterized in that release by decomposing NO X and oxygen coupled with decreases in the NO X and the active oxygen.

【0012】また、本発明による請求項5に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項1から4のいずれかに記
載の内燃機関の排気浄化装置において、機関減速時と判
断された時に前記パティキュレート排出量が前記設定排
出量以下になったとして、前記パティキュレートフィル
タの排気上流側と排気下流側とを逆転することを特徴と
する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, wherein when it is determined that the engine is being decelerated, Assuming that the particulate discharge amount becomes equal to or less than the set discharge amount, the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter are reversed.

【0013】また、本発明による請求項6に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項5に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、排気ブレーキが作動されたことを
検出することによって前記機関減速時を判断することを
特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the fifth aspect of the present invention, wherein the engine is operated by detecting that an exhaust brake is operated. It is characterized by judging the time of deceleration.

【0014】また、本発明による請求項7に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項5に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、ブレーキペダルが踏み込まれたこ
とを検出することによって前記機関減速時を判断するこ
とを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the fifth aspect of the present invention, wherein the exhaust gas purifying apparatus detects the depression of a brake pedal. It is characterized by judging when decelerating.

【0015】また、本発明による請求項8に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項5に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、アクセルペダルの踏み込み量が減
少したことを検出することによって前記機関減速時を判
断することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, wherein the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the fifth aspect of the present invention detects that the depression amount of an accelerator pedal is reduced. It is characterized in that the time of the engine deceleration is determined.

【0016】また、本発明による請求項9に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項1から4のいずれかに記
載の内燃機関の排気浄化装置において、前記逆転手段
は、前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気
下流側とを逆転した後に、設定時間経過していない時又
は設定走行距離を走行していない時には、前記パティキ
ュレート排出量が前記設定排出量以下になっても前記パ
ティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを
逆転しないことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, wherein the reversing means comprises the particulate filter. After the reverse of the exhaust upstream side and the exhaust downstream side, when the set time has not elapsed or when the vehicle has not traveled the set traveling distance, even if the particulate discharge amount becomes equal to or less than the set discharge amount, the particulate matter is reduced. It is characterized in that the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the filter are not reversed.

【0017】また、本発明による請求項10に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項1から4のいずれかに
記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記逆転手段
は、前記弁体を切り換えている間に機関加速時と判断さ
れた時には、前記弁体の切換速度を速めることを特徴と
する。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects. When it is determined that the engine is accelerating during switching, the switching speed of the valve body is increased.

【0018】また、本発明による請求項11に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項1から4のいずれかに
記載の内燃機関の排気浄化装置において、燃料噴射量が
設定噴射量以下であると判断された時に前記パティキュ
レート排出量が前記設定排出量以下になったとして、前
記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側
とを逆転することを特徴とする。
According to a further aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, wherein a fuel injection amount is equal to or less than a set injection amount. When it is determined that there is, the particulate emission amount becomes equal to or less than the set emission amount, and the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter are reversed.

【0019】また、本発明による請求項12に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項1から4のいずれかに
記載の内燃機関の排気浄化装置において、アクセルペダ
ルの踏み込み量が設定踏み込み量以下であると判断され
た時に前記パティキュレート排出量が前記設定排出量以
下になったとして、前記パティキュレートフィルタの排
気上流側と排気下流側とを逆転することを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an exhaust purification system for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, wherein the depression amount of the accelerator pedal is set to the set depression amount. It is characterized in that when it is determined to be less than or equal to the above, it is determined that the particulate discharge amount is equal to or less than the set discharge amount, and the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter are reversed.

【0020】また、本発明による請求項13に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項1から4のいずれかに
記載の内燃機関の排気浄化装置において、クラッチペダ
ルが踏み込まれたと判断された時に前記パティキュレー
ト排出量が前記設定排出量以下になったとして、前記パ
ティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを
逆転することを特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, it is determined that the clutch pedal is depressed. It is characterized in that at times the particulate matter discharge amount becomes equal to or less than the set discharge amount, the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter are reversed.

【0021】また、本発明による請求項14に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、機関排気系に配置されたパテ
ィキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィル
タの排気上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手
段とを具備し、前記パティキュレートフィルタにおいて
は捕集したパティキュレートが酸化させられ、前記パテ
ィキュレートフィルタはパティキュレートを捕集するた
めの捕集壁を有し、前記捕集壁は第一捕集面と第二捕集
面とを有し、前記逆転手段によって前記パティキュレー
トフィルタの排気上流側と排気下流側とが逆転されるこ
とによりパティキュレートを捕集するために前記捕集壁
の前記第一捕集面と前記第二捕集面とが交互に使用さ
れ、前記逆転手段は、弁体を具備し、前記弁体を二つの
位置の一方から他方へ切り換えることによって前記パテ
ィキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆
転させ、前記弁体が前記二つの位置の一方から他方へ切
り換わる間において少なくとも一部の排気ガスが前記パ
ティキュレートフィルタをバイパスするようになってお
り、前記逆転手段は、機関運転状態に応じた前記弁体の
切換速度を有して前記パティキュレートフィルタの排気
上流側と排気下流側とを逆転することを特徴とする。
Further, according to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein a particulate filter disposed in an engine exhaust system and an exhaust upstream side and an exhaust downstream side of the particulate filter are reversed. Reversing means for the particulate filter, the collected particulates are oxidized in the particulate filter, the particulate filter has a collecting wall for collecting particulates, the collecting wall is A first collection surface and a second collection surface, wherein the reversing means reversely rotates the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter to collect particulates; The first collection surface and the second collection surface of a wall are used alternately, and the reversing means includes a valve body, and the valve body is moved from one of two positions to the other. By switching, the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter are reversed, and at least a part of the exhaust gas bypasses the particulate filter while the valve body switches from one of the two positions to the other. The reversing means reverses the upstream side and the downstream side of the exhaust of the particulate filter with a switching speed of the valve according to an engine operating state.

【0022】また、本発明による請求項15に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項14に記載の内燃機関
の排気浄化装置において、前記捕集壁には活性酸素放出
剤が担持され、前記活性酸素放出剤から放出される活性
酸素がパティキュレートを酸化させることを特徴とす
る。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the fourteenth aspect, wherein the trapping wall carries an active oxygen releasing agent. The active oxygen released from the active oxygen releasing agent oxidizes particulates.

【0023】また、本発明による請求項16に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項15に記載の内燃機関
の排気浄化装置において、前記活性酸素放出剤は、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
の形で放出することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, wherein the active oxygen releasing agent is characterized in that excess oxygen exists around the active oxygen releasing agent. It is characterized by taking in oxygen, retaining oxygen, and releasing the retained oxygen in the form of active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases.

【0024】また、本発明による請求項17に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項15に記載の内燃機関
の排気浄化装置において、前記活性酸素放出剤は、周囲
に過剰酸素が存在するとNOXを酸素と結合させて保持
しかつ周囲の酸素濃度が低下すると結合させたNOX
び酸素をNOXと活性酸素に分解して放出することを特
徴とする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the fifteenth aspect, wherein the active oxygen releasing agent has an excess oxygen in its surroundings. the NO X is combined with oxygen retains and oxygen concentration surrounding, characterized in that release by decomposing NO X and oxygen coupled with decreases in the NO X and the active oxygen.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による排気浄化装
置を備える4ストロークディーゼルエンジンの概略縦断
面図を示しており、図2は図1のディーゼルエンジンに
おける燃焼室の拡大縦断面図であり、図3は図1のディ
ーゼルエンジンにおけるシリンダヘッドの底面図であ
る。図1から図3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、
5aはピストン4の頂面上に形成されたキャビティ、5
はキャビティ5a内に形成された燃焼室、6は電気制御
式燃料噴射弁、7は一対の吸気弁、8は吸気ポート、9
は一対の排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポ
ート8は対応する吸気枝管11を介してサージタンク1
2に連結され、サージタンク12は吸気ダクト13を介
してエアクリーナ14に連結される。吸気ダクト13内
には電気モータ15により駆動されるスロットル弁16
が配置される。一方、排気ポート10は排気マニホルド
17へ接続される。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a four-stroke diesel engine provided with an exhaust emission control device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of a combustion chamber in the diesel engine of FIG. FIG. 3 is a bottom view of the cylinder head in the diesel engine of FIG. 1 to 3, reference numeral 1 denotes an engine body, 2 denotes a cylinder block, 3 denotes a cylinder head, 4 denotes a piston,
5a is a cavity formed on the top surface of the piston 4;
Is a combustion chamber formed in the cavity 5a, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is a pair of intake valves, 8 is an intake port, 9
Denotes a pair of exhaust valves, and 10 denotes an exhaust port. The intake port 8 is connected to the surge tank 1 via the corresponding intake branch 11.
2, and the surge tank 12 is connected to an air cleaner 14 via an intake duct 13. A throttle valve 16 driven by an electric motor 15 is provided in the intake duct 13.
Is arranged. On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust manifold 17.

【0026】図1に示されるように排気マニホルド17
内には空燃比センサ21が配置される。排気マニホルド
17とサージタンク12とはEGR通路22を介して互
いに連結され、EGR通路22内には電気制御式EGR
制御弁23が配置される。また、EGR通路22回りに
はEGR通路22内を流れるEGRガスを冷却するため
の冷却装置24が配置される。図1に示される実施例で
は機関冷却水が冷却装置24内に導かれ、機関冷却水に
よってEGRガスが冷却される。
As shown in FIG. 1, the exhaust manifold 17
Inside, an air-fuel ratio sensor 21 is arranged. The exhaust manifold 17 and the surge tank 12 are connected to each other via an EGR passage 22, and an electrically controlled EGR is provided in the EGR passage 22.
A control valve 23 is arranged. A cooling device 24 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 22 is provided around the EGR passage 22. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 24, and the engine cooling water cools the EGR gas.

【0027】一方、各燃料噴射弁6は燃料供給管25を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール26に連結
される。このコモンレール26内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ27から燃料が供給され、コモンレ
ール26内に供給された燃料は各燃料供給管25を介し
て燃料噴射弁6に供給される。コモンレール26にはコ
モンレール26内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ28が取付けられ、燃料圧センサ28の出力信号に基
づいてコモンレール26内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ27の吐出量が制御される。
On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected via a fuel supply pipe 25 to a fuel reservoir, a so-called common rail 26. Fuel is supplied into the common rail 26 from an electric control type variable discharge fuel pump 27, and the fuel supplied into the common rail 26 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 25. A fuel pressure sensor 28 for detecting the fuel pressure in the common rail 26 is attached to the common rail 26. Is controlled.

【0028】30は電子制御ユニットであり、空燃比セ
ンサ21の出力信号と、燃料圧センサ28の出力信号と
が入力される。また、アクセルペダル40にはアクセル
ペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する
負荷センサ41が接続され、電子制御ユニット30に
は、負荷センサ41の出力信号も入力され、さらに、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の出力信号も入力され
る。こうして、電子制御ユニット30は、各種信号に基
づき、燃料噴射弁6、電気モータ15、EGR制御弁2
3、及び、燃料ポンプ27を作動する。
An electronic control unit 30 receives an output signal of the air-fuel ratio sensor 21 and an output signal of the fuel pressure sensor 28. A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and an output signal of the load sensor 41 is also input to the electronic control unit 30. For example, an output signal of the crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the motor rotates by, for example, 30 ° is also input. Thus, the electronic control unit 30 controls the fuel injection valve 6, the electric motor 15, the EGR control valve 2 based on various signals.
3, and the fuel pump 27 is operated.

【0029】図2及び図3に示されるように本発明によ
る実施例では燃料噴射弁6が6個のノズル口を有するホ
ールノズルからなり、燃料噴射弁6のノズル口からは水
平面に対しやや下向きに等角度間隔でもって燃料Fが噴
射される。図3に示されるように6個の燃料噴霧Fのう
ちで2個の燃料噴霧Fは各排気弁9の弁体の下側面に沿
って飛散する。図2及び図3は圧縮行程末期に燃料噴射
が行われた時を示している。この時には燃料噴霧Fはキ
ャビティ5aの内周面に向けて進み、次いで着火燃焼せ
しめられる。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the embodiment according to the present invention, the fuel injection valve 6 comprises a hole nozzle having six nozzle openings, and the nozzle opening of the fuel injection valve 6 is slightly downwardly directed to the horizontal plane. The fuel F is injected at equal angular intervals. As shown in FIG. 3, two of the six fuel sprays F scatter along the lower surface of the valve body of each exhaust valve 9. FIGS. 2 and 3 show a case where fuel injection is performed at the end of the compression stroke. At this time, the fuel spray F advances toward the inner peripheral surface of the cavity 5a, and is then ignited and burned.

【0030】図4は排気行程中において排気弁9のリフ
ト量が最大の時に燃料噴射弁6から追加の燃料が噴射さ
れた場合を示している。即ち、図5に示されるように圧
縮上死点付近において主噴射Qmが行われ、次いで排気
行程の中ほどで追加の燃料Qaが噴射された場合を示し
ている。この場合、排気弁9の弁体方向に進む燃料噴霧
Fは排気弁9の傘部背面と排気ポート10との間に向か
う。即ち、云い換えると燃料噴射弁6の6個のノズル口
のうちで2個のノズル口は、排気弁9が開弁している時
に追加の燃料Qaの噴射が行われると燃料噴霧Fが排気
弁9の傘部背面と排気ポート10との間に向かうように
形成されている。なお、図4に示す実施例ではこの時に
燃料噴霧Fが排気弁9の傘部背面に衝突し、排気弁9の
傘部背面に衝突した燃料噴霧Fは排気弁9の傘部背面上
において反射し、排気ポート10内に向かう。
FIG. 4 shows a case where additional fuel is injected from the fuel injection valve 6 when the lift amount of the exhaust valve 9 is maximum during the exhaust stroke. That is, as shown in FIG. 5, a case is shown in which the main injection Qm is performed near the compression top dead center, and then the additional fuel Qa is injected in the middle of the exhaust stroke. In this case, the fuel spray F which proceeds in the valve body direction of the exhaust valve 9 is directed between the back surface of the head of the exhaust valve 9 and the exhaust port 10. That is, in other words, two of the six nozzle ports of the fuel injection valve 6 emit the fuel spray F when the additional fuel Qa is injected while the exhaust valve 9 is open. It is formed so as to be directed between the back surface of the head of the valve 9 and the exhaust port 10. In this case, in the embodiment shown in FIG. 4, at this time, the fuel spray F collides with the back of the umbrella of the exhaust valve 9, and the fuel mist F colliding with the back of the umbrella of the exhaust valve 9 is reflected on the back of the umbrella of the exhaust valve 9. Then, it goes into the exhaust port 10.

【0031】なお通常は追加の燃料Qaは噴射されず、
主噴射Qmのみが行われる。図6は機関低負荷運転時に
おいてスロットル弁16の開度及びEGR率を変化させ
ることにより空燃比A/F(図6の横軸)を変化させた
ときの出力トルクの変化、及びスモーク、HC、CO、
NOXの排出量の変化を示す実験例を表している。図6
からわかるようにこの実験例では空燃比A/Fが小さく
なるほどEGR率が大きくなり、理論空燃比(≒14.
6)以下のときにはEGR率は65パーセント以上とな
っている。
Normally, no additional fuel Qa is injected,
Only the main injection Qm is performed. FIG. 6 shows a change in the output torque when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 6) is changed by changing the opening degree of the throttle valve 16 and the EGR rate during the low load operation of the engine, and smoke, HC. , CO,
9 shows an experimental example showing a change in the amount of emission of NO X. FIG.
As can be seen from the graph, in this experimental example, the EGR rate increases as the air-fuel ratio A / F decreases, and the stoichiometric air-fuel ratio (# 14.
6) In the following cases, the EGR rate is 65% or more.

【0032】図6に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
った時にスモークの発生量が増大を開始する。次いで、
更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくするとスモ
ークの発生量が急激に増大してピークに達する。次いで
更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると今度
はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセント
以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとスモー
クがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなくな
る。この時に機関の出力トルクは若干低下し、またNO
Xの発生量がかなり低くなる。一方、この時にHC及び
COの発生量は増大し始める。
As shown in FIG. 6, when the air-fuel ratio A / F is decreased by increasing the EGR ratio, the smoke is generated when the EGR ratio becomes close to 40% and the air-fuel ratio A / F becomes about 30. The volume starts to increase. Then
When the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke is sharply reduced. When the EGR rate is increased to 65% or more, and the air-fuel ratio A / F is around 15.0, the smoke becomes almost zero. . That is, almost no soot is generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and NO
X generation is significantly lower. On the other hand, at this time, the generation amounts of HC and CO begin to increase.

【0033】図7(A)は空燃比A/Fが21付近でス
モークの発生量が最も多い時の燃焼室5内の燃焼圧変化
を示しており、図7(B)は空燃比A/Fが18付近で
スモークの発生量がほぼ零の時の燃焼室5内における燃
焼圧の変化を示している。図7(A)と図7(B)とを
比較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零であ
る図7(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図7
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 7A shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the amount of generated smoke is the largest when the air-fuel ratio A / F is around 21, and FIG. 7B shows the air-fuel ratio A / F. The graph shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the smoke generation amount is substantially zero when F is around 18. As can be seen by comparing FIG. 7A and FIG. 7B, in the case of FIG. 7B in which the amount of smoke generation is almost zero, FIG.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).

【0034】図6及び図7に示される実験結果から次の
ことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが15.
0以下でスモークの発生量がほぼ零の時には図6に示さ
れるようにNOXの発生量がかなり低下する。NOXの発
生量が低下したということは燃焼室5内の燃焼温度が低
下していることを意味しており、従って煤がほとんど発
生しない時には燃焼室5内の燃焼温度が低くなっている
と言える。同じことが図7からも言える。即ち、煤がほ
とんど発生していない図7(B)に示す状態では燃焼圧
が低くなっており、従ってこの時に燃焼室5内の燃焼温
度は低くなっていることになる。
The following can be said from the experimental results shown in FIGS. That is, first, the air-fuel ratio A / F is 15.
0 generation amount of the NO X as shown in FIG. 6 when the smoke generation amount approximately zero or less drops significantly. The decrease in the amount of generated NO X means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 has decreased. Therefore, when little soot is generated, the combustion temperature in the combustion chamber 5 is considered to be low. I can say. The same can be said from FIG. That is, in the state shown in FIG. 7B where almost no soot is generated, the combustion pressure is low, and at this time, the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low.

【0035】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図6に示されるようにHC及びCOの
排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長せ
ずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に含
まれる図8に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族炭
化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱分
解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が集
合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際の
煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような形
態をとるかは明確ではないがいずれにしても図8に示さ
れるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長する
ことになる。従って、上述したように煤の発生量がほぼ
零になると図6に示される如くHC及びCOの排出量が
増大するがこの時のHCは煤の前駆体又はその前の状態
の炭化水素である。
Second, when the amount of generated smoke, that is, the amount of generated soot becomes substantially zero, the amount of HC and CO emissions increases as shown in FIG. This means that hydrocarbons are emitted without growing to soot. That is, linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 8 are thermally decomposed when the temperature is increased in a state of lack of oxygen, soot precursors are formed, and then mainly, Soot consisting of a solid aggregate of carbon atoms is produced. In this case, the actual soot generation process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. It will grow to soot. Therefore, as described above, when the generation amount of soot becomes almost zero, the emission amount of HC and CO increases as shown in FIG. 6, but HC at this time is a precursor of soot or a hydrocarbon in a state before it. .

【0036】図6及び図7に示される実験結果に基づく
これらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低い
時には煤の発生量がほぼ零になり、この時には煤の前駆
体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出され
ることになる。このことについて更に詳細に実験研究を
重ねた結果、燃焼室5内における燃料及びその周囲のガ
ス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程が途
中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼室5
内における燃料及びその周囲の温度が或る温度以下にな
ると煤が生成されることが判明したのである。
Summarizing these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 6 and 7, when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of soot generation becomes almost zero. Is discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental studies on this, when the temperature of the fuel and the surrounding gas in the combustion chamber 5 is lower than a certain temperature, the growth process of the soot is stopped halfway, that is, the soot is Not generated at all, combustion chamber 5
It was found that soot was formed when the temperature of the fuel and its surroundings fell below a certain temperature.

【0037】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止する時の燃料及びその周囲の温度、即ち上
述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種々の
要因によって変化するので何度であるかということは言
えないが、この或る温度はNOXの発生量と深い関係を
有しており、従ってこの或る温度はNOXの発生量から
或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増大
するほど燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度は低下
し、NOXの発生量が低下する。この時においてNOX
発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になった時に煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
Xの発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になった時の
温度にほぼ一致する。
The temperature of the fuel and its surroundings when the process of producing hydrocarbons is stopped in the state of the soot precursor, ie, the above-mentioned certain temperature, depends on various factors such as the type of fuel, the air-fuel ratio and the compression ratio. Although not say that how many times so changed, this certain temperature has a generation amount and the deep relationship between nO X, thus to some extent defined from the generation of this certain temperature is nO X can do. That is, the fuel and the gas temperature surrounding it at the time of combustion and the greater the EGR rate, decreases, the amount of the NO X is reduced. At this time, when the amount of generated NO X becomes about 10 p.pm or less, soot is hardly generated. Therefore, the above certain temperature is NO
The temperature almost coincides with the temperature when the amount of generated X is about 10 p.pm or less.

【0038】一旦、煤が生成されるとこの煤は単に酸化
機能を有する触媒を用いた後処理でもって浄化すること
はできない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態
の炭化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でも
って容易に浄化することができる。このように、NOX
の発生量を低減すると共に炭化水素を煤の前駆体又はそ
の前の状態で燃焼室5から排出させることは排気ガスの
浄化に極めて有効である。
Once soot has been produced, it cannot be purified by post-treatment simply using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in the state before the soot can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidation function. Thus, NO X
It is extremely effective in purifying exhaust gas to reduce the generation amount of methane and discharge hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the state of a precursor of soot or before it.

【0039】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室5内における燃焼時の燃
料及びその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも
低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料及びそ
の周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際の燃
料回りにおけるガスの吸熱作用が極めて大きく影響する
ことが判明している。
Now, in order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber 5 is set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that the endothermic effect of the gas around the fuel when the fuel is burned has an extremely large effect on suppressing the temperature of the fuel and the gas around the fuel.

【0040】即ち、燃料回りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料回りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、この時には燃料から離れている空気は燃料の
燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には燃
焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱を
受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
That is, if there is only air around the fuel, the evaporated fuel immediately reacts with oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air separated from the fuel does not rise so much, and only the temperature around the fuel becomes extremely high locally. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature locally becomes extremely high, the unburned hydrocarbons that have received the combustion heat will generate soot.

【0041】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は回りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
On the other hand, when fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air, the situation is slightly different.
In this case, the fuel vapor diffuses to the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion temperature does not rise so much because the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of the inert gas plays an important role in suppressing the combustion temperature, and the combustion temperature can be suppressed low by the endothermic effect of the inert gas.

【0042】この場合、燃料及びその周囲のガス温度を
煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそう
するのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量が
必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不活
性ガス量はそれに伴って増大することになる。なお、こ
の場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用は強力
となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが好まし
いことになる。この点、CO2やEGRガスは比較的比
熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用いるこ
とは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which the soot is formed, an amount of the inert gas that can absorb a sufficient amount of heat to do so is required. . Therefore, if the amount of fuel increases, the required amount of inert gas increases accordingly. In this case, the endothermic effect becomes stronger as the specific heat of the inert gas increases, so that the inert gas preferably has a higher specific heat. In this regard, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heats.

【0043】図9は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図9において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0°Cに維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷
却装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線
CはEGRガスを強制的に冷却していない場合を示して
いる。
FIG. 9 shows the relationship between the EGR rate and the smoke when the EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 9, the curve A indicates that the EGR gas is cooled
Curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and curve C shows the case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0044】図9の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図9の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 9, when the EGR gas is cooled strongly, the soot generation peaks at a point where the EGR rate is slightly lower than 50%. Above a percentage, soot is hardly generated. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 9, when the EGR gas is slightly cooled, the amount of soot generation reaches a peak at a point where the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is increased to about 65% or more. If so, almost no soot is generated.

【0045】また、図9の曲線Cで示されるようにEG
Rガスを強制的に冷却していない場合にはEGR率が5
5パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ70パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図9は機関負荷が比
較的高い時のスモークの発生量を示しており、機関負荷
が小さくなると煤の発生量がピークとなるEGR率は若
干低下し、煤がほとんど発生しなくなるEGR率の下限
も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなくな
るEGR率の下限はEGRガスの冷却度合や機関負荷に
応じて変化する。
As shown by the curve C in FIG.
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate becomes 5
The soot generation amount peaks near 5%, and in this case, if the EGR rate is set to about 70% or more, soot is hardly generated. FIG. 9 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high. When the engine load decreases, the EGR rate at which the amount of soot peaks slightly decreases, and the EGR rate at which soot hardly occurs is reduced. Also lowers slightly. As described above, the lower limit of the EGR rate at which almost no soot is generated varies depending on the degree of cooling of the EGR gas and the engine load.

【0046】図10は不活性ガスとしてEGRガスを用
いた場合において燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、及びこの混合ガス量
中の空気の割合、及びこの混合ガス中のEGRガスの割
合を示している。なお、図10において縦軸は燃焼室5
内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは過
給が行われない時に燃焼室5内に吸入しうる全吸入ガス
量を示している。また、横軸は要求負荷を示しており、
Z1は低負荷運転領域を示している。
FIG. 10 shows the mixing of EGR gas and air necessary to reduce the temperature of fuel during combustion and its surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which soot is generated when EGR gas is used as the inert gas. It shows a gas amount, a ratio of air in the mixed gas amount, and a ratio of EGR gas in the mixed gas. The vertical axis in FIG.
The dashed line Y indicates the total amount of intake gas that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. The horizontal axis shows the required load,
Z1 indicates a low load operation region.

【0047】図10を参照すると空気の割合、即ち混合
ガス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめる
のに必要な空気量を示している。即ち、図10に示され
る場合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比とな
っている。一方、図10においてEGRガスの割合、即
ち混合ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめら
れた時に燃料及びその周囲のガス温度を煤が形成される
温度よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス
量を示している。このEGRガス量はEGR率で表すと
ほぼ55パーセント以上であり、図10に示す実施例で
は70パーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸入
された全吸入ガス量を図10において実線Xとし、この
全吸入ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割合
を図10に示すような割合にすると燃料及びその周囲の
ガス温度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、
斯くして煤が全く発生しなくなる。また、この時のNO
X発生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従っ
てNOXの発生量は極めて少量となる。
Referring to FIG. 10, the proportion of air, that is, the amount of air in the mixed gas, indicates the amount of air necessary to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 10, the ratio between the amount of air and the amount of injected fuel is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 10, the ratio of the EGR gas, that is, the amount of the EGR gas in the mixed gas is necessary to make the temperature of the fuel and the surrounding gas lower than the temperature at which soot is formed when the injected fuel is burned. The minimum EGR gas amount is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more in terms of the EGR rate, and is 70% or more in the embodiment shown in FIG. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is represented by a solid line X in FIG. 10, and the ratio between the air amount and the EGR gas amount in the total intake gas amount X is as shown in FIG. The temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the temperature at which soot is produced,
Thus, no soot is generated. At this time, NO
The amount of X generated is around 10 p.pm or less, and therefore the amount of generated NO X is extremely small.

【0048】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料及びその周囲のガス温度を
煤が生成される温度よりも低い温度に維持するためには
EGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図10に示されるようにEGRガス量は噴射
燃料量が増大するにつれて増大せしめなければならな
い。即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて
増大する必要がある。
When the fuel injection amount increases, the amount of heat generated when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the surrounding gas at a temperature lower than the temperature at which the soot is generated, the heat generated by the EGR gas is required. Must be increased. Therefore, as shown in FIG. 10, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount increases. That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.

【0049】一方、図10の負荷領域Z2では煤の発生
を阻止するのに必要な全吸入ガス量Xが吸入しうる全吸
入ガス量Yを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生
を阻止するのに必要な全吸入ガス量Xを燃焼室5内に供
給するにはEGRガス及び吸入空気の双方、或いはEG
Rガスを過給又は加圧する必要がある。EGRガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Z2では全吸入ガ
ス量Xは吸入しうる全吸入ガス量Yに一致する。従って
この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減
少させてEGRガス量を増大すると共に空燃比がリッチ
のもとで燃料を燃焼せしめることになる。
On the other hand, in the load region Z2 in FIG. 10, the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot exceeds the total intake gas amount Y that can be sucked. Therefore, in this case, in order to supply the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot into the combustion chamber 5, both the EGR gas and the intake air, or EG
It is necessary to supercharge or pressurize the R gas. When the EGR gas or the like is not supercharged or pressurized, the total intake gas amount X matches the total intake gas amount Y that can be taken in the load region Z2. Therefore, in this case, in order to prevent the generation of soot, the amount of air is slightly reduced to increase the amount of EGR gas, and the fuel is burned under a rich air-fuel ratio.

【0050】前述したように図10は燃料を理論空燃比
のもとで燃焼させる場合を示しているが図10に示され
る低負荷運転領域Z1において空気量を図10に示され
る空気量よりも少なくても、即ち空燃比をリッチにして
も煤の発生を阻止しつつNO Xの発生量を10p.p.m 前
後又はそれ以下にすることができ、また図10に示され
る低負荷領域Z1において空気量を図10に示される空
気量よりも多くしても、即ち空燃比の平均値を17から
18のリーンにしても煤の発生を阻止しつつNOXの発
生量を10p.p.m 前後又はそれ以下にすることができ
る。
As described above, FIG.
FIG. 10 shows a case where combustion is performed under
FIG. 10 shows the air amount in the low load operation region Z1.
Even if it is less than the amount of air
NO while preventing soot generation X10p.p.m before
Later or less, and as shown in FIG.
In the low load region Z1, the amount of air
Even if it is larger than the air volume, that is, the average value of the air-fuel ratio is increased from 17
Even with a lean of 18, NO while preventing the generation of sootXDeparture
The production amount can be around 10p.p.m or less
You.

【0051】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、この時にはNOXも極めて少量しか
発生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは
空燃比が理論空燃比の時でも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、NOX
も極めて少量しか発生しない。
That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excess fuel does not grow into soot, and soot is generated. There is no. In addition, NO X is also only an extremely small amount of generated at this time. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature is high. Not generated at all. Furthermore, NO X
Only very small amounts are generated.

【0052】このように、機関低負荷運転領域Z1では
空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろう
と、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリーン
であろうと煤が発生されず、NOXの発生量が極めて少
量となる。従って燃料消費率の向上を考えると、この時
の平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
As described above, in the engine low load operation region Z1, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. However, the amount of generated NO X is extremely small. Therefore, considering the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio at this time lean.

【0053】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料及
びその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止す
る温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が少ない
比較的機関負荷が低いときに限られる。従って本発明に
よる実施例では機関負荷が比較的低い時には燃焼時の燃
料及びその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停
止する温度以下に抑制して第一燃焼、即ち低温燃焼を行
うようにし、機関負荷が比較的高いときには第二燃焼、
即ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにして
いる。なお、ここで第一燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量が最大となる最
悪不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤
がほとんど発生しない燃焼のことを言い、第二燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量が最
大となる最悪不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス
量が少ない燃焼のことを言う。
By the way, the temperature of the fuel and its surrounding gas during combustion in the combustion chamber can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, only when the calorific value due to combustion is small and the engine load is relatively low. Can be Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine load is relatively low, the first combustion, that is, the low-temperature combustion is performed by suppressing the temperature of the fuel during combustion and the gas around it to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway. When the engine load is relatively high, the second combustion,
That is, the combustion that is conventionally performed is performed. Here, the first combustion, that is, low-temperature combustion, as is clear from the description so far, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the worst inert gas amount at which the amount of soot is maximized, and soot is almost generated. The second combustion, that is, the combustion that is usually performed in the past, is the combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the worst inert gas amount that maximizes soot generation. Say

【0054】図11は第一燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第1の運転領域Iと、第二燃焼、即ち従来の燃焼方法
による燃焼が行われる第2の燃焼領域IIとを示してい
る。なお、図11において縦軸Lはアクセルペダル40
の踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Nは機関
回転数を示している。また、図11においてX(N)は
第1の運転領域Iと第2の運転領域IIとの第1の境界を
示しており、Y(N)は第1の運転領域Iと第2の運転
領域IIとの第2の境界を示している。第1の運転領域I
から第2の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第1の
境界X(N)に基づいて行われ、第2の運転領域IIから
第1の運転領域Iへの運転領域の変化判断は第2の境界
Y(N)に基づいて行われる。
FIG. 11 shows a first operation region I in which first combustion, that is, low-temperature combustion is performed, and a second combustion region II in which second combustion, that is, combustion by a conventional combustion method, is performed. The vertical axis L in FIG.
, That is, the required load, and the horizontal axis N indicates the engine speed. In FIG. 11, X (N) indicates the first boundary between the first operating region I and the second operating region II, and Y (N) indicates the first operating region I and the second operating region. The second boundary with the area II is shown. First operating region I
Is determined on the basis of the first boundary X (N), and the change determination of the operating region from the second operating region II to the first operating region I is performed based on the first boundary X (N). The determination is performed based on the second boundary Y (N).

【0055】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われている時に要求負荷Lが機関
回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると運
転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、従来の
燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが機
関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低く
なると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
That is, when the operating state of the engine is in the first operating region I
If the required load L exceeds a first boundary X (N), which is a function of the engine speed N, during low-temperature combustion, it is determined that the operation region has shifted to the second operation region II, The combustion is performed by the combustion method described above. Next, when the required load L becomes lower than a second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operation region has shifted to the first operation region I, and low-temperature combustion is performed again.

【0056】図12は空燃比センサ21の出力を示して
いる。図12に示されるように空燃比センサ21の出力
電流Iは空燃比A/Fに応じて変化する。従って空燃比
センサ21の出力電流Iから空燃比を知ることができ
る。次に図13を参照しつつ第1の運転領域I及び第2
の運転領域IIにおける運転制御について概略的に説明す
る。
FIG. 12 shows the output of the air-fuel ratio sensor 21. As shown in FIG. 12, the output current I of the air-fuel ratio sensor 21 changes according to the air-fuel ratio A / F. Therefore, the air-fuel ratio can be known from the output current I of the air-fuel ratio sensor 21. Next, with reference to FIG.
The operation control in the operation region II will be schematically described.

【0057】図13は要求負荷Lに対するスロットル弁
16の開度、EGR制御弁23の開度、EGR率、空燃
比、噴射時期及び噴射量を示している。図13に示され
るように要求負荷Lの低い第1の運転領域Iではスロッ
トル弁16の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉
近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、EGR制
御弁23の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉近
くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図13
に示される例では第1の運転領域IではEGR率がほぼ
70パーセントとされており、空燃比はわずかばかりリ
ーンなリーン空燃比とされている。
FIG. 13 shows the opening degree of the throttle valve 16, the opening degree of the EGR control valve 23, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing, and the injection amount with respect to the required load L. As shown in FIG. 13, in the first operating region I where the required load L is low, the opening of the throttle valve 16 is gradually increased from almost fully closed to about half-open as the required load L increases, and the EGR control valve 23 is opened. Is gradually increased from near fully closed to fully open as the required load L increases. FIG.
In the example shown in (1), in the first operating region I, the EGR rate is approximately 70%, and the air-fuel ratio is a slightly lean air-fuel ratio.

【0058】言い換えると第1の運転領域IではEGR
率がほぼ70パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁16の
開度及びEGR制御弁23の開度が制御される。なお、
この時の空燃比は空燃比センサ21の出力信号に基づい
てEGR制御弁23の開度を補正することによって目標
リーン空燃比に制御される。また、第1の運転領域Iで
は圧縮上死点TDC前に燃料噴射が行われる。この場
合、噴射開始時期θSは要求負荷Lが高くなるにつれて
遅くなり、噴射完了時期θEも噴射開始時期θSが遅く
なるにつれて遅くなる。
In other words, in the first operating region I, the EGR
The opening of the throttle valve 16 and the opening of the EGR control valve 23 are controlled so that the rate becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a slightly lean air-fuel ratio. In addition,
The air-fuel ratio at this time is controlled to the target lean air-fuel ratio by correcting the opening of the EGR control valve 23 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 21. In the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS is delayed as the required load L is increased, and the injection completion timing θE is delayed as the injection start timing θS is delayed.

【0059】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁16は全閉近くまで閉弁され、この時にはEGR制御
弁23も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁
16を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室5内の
圧力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力
が小さくなるとピストン4による圧縮仕事が小さくなる
ために機関本体1の振動が小さくなる。即ち、アイドリ
ング運転時には機関本体1の振動を抑制するためにスロ
ットル弁16が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the throttle valve 16 is closed until the valve is almost fully closed. At this time, the EGR control valve 23 is also closed almost completely. When the throttle valve 16 is closed close to the fully closed position, the pressure in the combustion chamber 5 at the start of compression decreases, and the compression pressure decreases. When the compression pressure decreases, the compression work by the piston 4 decreases, so that the vibration of the engine body 1 decreases. That is, at the time of idling operation, the throttle valve 16 is closed to almost fully closed in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0060】一方、機関の運転領域が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁16の開
度が半開状態から全開方向へステップ状に増大せしめら
れる。この時に図13に示す例ではEGR率がほぼ70
パーセントから40パーセント以下までステップ状に減
少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされる。即
ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR率範囲
(図9)を飛び越えるので機関の運転領域が第1の運転
領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに多量のスモ
ークが発生することがない。
On the other hand, the operating region of the engine is the first operating region I.
From the second operation region II, the opening of the throttle valve 16 is increased stepwise from the half-open state to the fully open direction. At this time, in the example shown in FIG.
The air-fuel ratio is reduced in steps from 40 percent to less than 40 percent, and the air-fuel ratio is increased in steps. That is, since the EGR rate jumps over the EGR rate range (FIG. 9) in which a large amount of smoke is generated, a large amount of smoke is generated when the operation region of the engine changes from the first operation region I to the second operation region II. There is no.

【0061】第2の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この燃焼方法では煤及びNOXが若
干発生するが低温燃焼に比べて熱効率は高く、従って機
関の運転領域が第1の運転領域Iから第2の運転領域II
に変わると図13に示されるように噴射量がステップ状
に低減せしめられる。
In the second operation region II, the conventional combustion is performed. Soot and NO X is slightly higher for although thermal efficiency as compared with low temperature combustion occurs, thus operating region of the engine is the first second from operating region I of the operation area II in the combustion process
The injection amount is reduced stepwise as shown in FIG.

【0062】第2の運転領域IIではスロットル弁16は
一部を除いて全開状態に保持され、EGR制御弁23の
開度は要求負荷Lが高くなると次第に小さくされる。こ
の運転領域IIではEGR率は要求負荷Lが高くなるほど
低くなり、空燃比は要求負荷Lが高くなるほど小さくな
る。ただし、空燃比は要求負荷Lが高くなってもリーン
空燃比とされる。また、第2の運転領域IIでは噴射開始
時期θSは圧縮上死点TDC付近とされる。
In the second operating region II, the throttle valve 16 is kept fully open except for a part, and the opening of the EGR control valve 23 is gradually reduced as the required load L increases. In this operating region II, the EGR rate decreases as the required load L increases, and the air-fuel ratio decreases as the required load L increases. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even when the required load L increases. In the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【0063】図14は第1の運転領域Iにおける空燃比
A/Fを示している。図14において、A/F=15.
5、A/F=16、A/F=17、A/F=18で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が15.5、16、17、18
である時を示しており、各曲線間の空燃比は比例配分に
より定められる。図14に示されるように第1の運転領
域Iでは空燃比がリーンとなっており、更に第1の運転
領域Iでは要求負荷Lが低くなるほど空燃比A/Fがリ
ーンとされる。
FIG. 14 shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In FIG. 14, A / F = 15.
5, the curves indicated by A / F = 16, A / F = 17, and A / F = 18 have air-fuel ratios of 15.5, 16, 17, and 18, respectively.
And the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 14, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the air-fuel ratio A / F becomes leaner as the required load L decreases.

【0064】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。従って要求負荷Lが低くなるほ
どEGR率を低下させても低温燃焼を行うことができ
る。EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、従っ
て図14に示されるように要求負荷Lが低くなるにつれ
て空燃比A/Fが大きくされる。空燃比A/Fが大きく
なるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り空燃比
をリーンにするために本実施例では要求負荷Lが低くな
るにつれて空燃比A/Fが大きくされる。
That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, low-temperature combustion can be performed even if the EGR rate is reduced as the required load L decreases. When the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio increases. Therefore, as shown in FIG. 14, as the required load L decreases, the air-fuel ratio A / F increases. As the air-fuel ratio A / F increases, the fuel consumption rate increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in this embodiment, the air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases.

【0065】なお、空燃比を図14に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁16の目標開度STが図1
5(A)に示されるように要求負荷L及び機関回転数N
の関数としてマップの形で予めROM32内に記憶され
ており、空燃比を図14に示す目標空燃比とするのに必
要なEGR制御弁23の目標開度SEが図15(B)に
示されるように要求負荷L及び機関回転数Nの関数とし
てマップの形で予めROM32内に記憶されている。
The target opening degree ST of the throttle valve 16 required for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
5 (A), the required load L and the engine speed N
The target opening SE of the EGR control valve 23 required for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. 14 is shown in FIG. As described above, a map is stored in advance in the ROM 32 as a function of the required load L and the engine speed N.

【0066】図16は第二燃焼、即ち従来の燃焼方法に
よる普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示してい
る。なお、図16においてA/F=24、A/F=3
5、A/F=45、A/F=60で示される各曲線は夫
々目標空燃比24、35、45、60を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁1
6の目標開度STが図17(A)に示されるように要求
負荷L及び機関回転数Nの関数としてマップの形で予め
ROM32内に記憶されており、空燃比をこの目標空燃
比とするのに必要なEGR制御弁23の目標開度SEが
図17(B)に示されるように要求負荷L及び機関回転
数Nの関数としてマップの形で予めROM32内に記憶
されている。
FIG. 16 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 16, A / F = 24 and A / F = 3.
Curves indicated by 5, A / F = 45, and A / F = 60 indicate target air-fuel ratios 24, 35, 45, and 60, respectively. Throttle valve 1 required to set air-fuel ratio to this target air-fuel ratio
The target opening degree ST of No. 6 is stored in the ROM 32 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 17B, the target opening SE of the EGR control valve 23 necessary for this is stored in the ROM 32 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N.

【0067】こうして、本実施例のディーゼルエンジン
では、アクセルペダル40の踏み込み量L及び機関回転
数Nとに基づき、第一燃焼、すなわち、低温燃焼と、第
二燃焼、すなわち、普通の燃焼とが切り換えられ、各燃
焼において、アクセルペダル40の踏み込み量L及び機
関回転数Nとに基づき、図15又は図17に示すマップ
によってスロットル弁16及びEGR弁の開度制御が実
施される。
Thus, in the diesel engine of this embodiment, the first combustion, that is, the low temperature combustion, and the second combustion, that is, the normal combustion, are performed based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. The switching is performed, and in each combustion, the opening control of the throttle valve 16 and the EGR valve is performed based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N according to the map shown in FIG. 15 or FIG.

【0068】図18は排気浄化装置を示す平面図であ
り、図19はその側面図である。本排気浄化装置は、排
気マニホルド17の下流側に排気管18を介して接続さ
れた切換部71と、パティキュレートフィルタ70と、
パティキュレートフィルタ70の一方側と切換部71と
を接続する第一接続部72aと、パティキュレートフィ
ルタ70の他方側と切換部71とを接続する第二接続部
72bと、切換部71の下流側の排気通路73とを具備
している。切換部71は、切換部71内で排気流れを遮
断することを可能とする弁体71aを具備している。弁
体71aは、負圧アクチュエータ又はステップモータ等
によって駆動される。弁体71aの一方の遮断位置にお
いて、切換部71内の上流側が第一接続部72aと連通
されると共に切換部71内の下流側が第二接続部72b
と連通され、排気ガスは、図18に矢印で示すように、
パティキュレートフィルタ70の一方側から他方側へ流
れる。
FIG. 18 is a plan view showing an exhaust gas purifying apparatus, and FIG. 19 is a side view thereof. The exhaust gas purification device includes a switching unit 71 connected to the downstream side of the exhaust manifold 17 via an exhaust pipe 18, a particulate filter 70,
A first connecting portion 72a connecting one side of the particulate filter 70 to the switching portion 71; a second connecting portion 72b connecting the other side of the particulate filter 70 to the switching portion 71; Exhaust passage 73. The switching unit 71 includes a valve body 71a that can shut off the exhaust flow in the switching unit 71. The valve body 71a is driven by a negative pressure actuator, a step motor, or the like. At one of the shutoff positions of the valve body 71a, the upstream side in the switching section 71 is communicated with the first connection section 72a, and the downstream side in the switching section 71 is connected to the second connection section 72b.
And the exhaust gas, as indicated by the arrow in FIG.
It flows from one side of the particulate filter 70 to the other side.

【0069】また、図20は、弁体71aの他方の遮断
位置を示している。この遮断位置において、切換部71
内の上流側が第二接続部72bと連通されると共に切換
部71内の下流側が第一接続部72aと連通され、排気
ガスは、図20に矢印で示すように、パティキュレート
フィルタ70の他方側から一方側へ流れる。こうして、
弁体71aを切り換えることによって、パティキュレー
トフィルタ70へ流入する排気ガスの方向を逆転するこ
とができ、すなわち、パティキュレートフィルタ70の
排気上流側と排気下流側とを逆転することが可能とな
る。
FIG. 20 shows the other blocking position of the valve body 71a. In this cutoff position, the switching unit 71
The upstream side is communicated with the second connection portion 72b, and the downstream side inside the switching portion 71 is communicated with the first connection portion 72a. From one side. Thus,
By switching the valve body 71a, it is possible to reverse the direction of the exhaust gas flowing into the particulate filter 70, that is, to reverse the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter 70.

【0070】このように、本排気浄化装置は、非常に簡
単な構成によってパティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側とを逆転することを可能とする。また、
パティキュレートフィルタにおいては、排気ガスの流入
を容易にするために大きな開口面積が必要とされるが、
本排気浄化装置では、図18及び19に示すように、車
両搭載性を悪化させることなく、大きな開口面積を有す
るパティキュレートフィルタを使用可能である。
As described above, the present exhaust gas purifying apparatus can reverse the exhaust gas upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter with a very simple configuration. Also,
In a particulate filter, a large opening area is required in order to facilitate the inflow of exhaust gas.
In the present exhaust gas purification apparatus, as shown in FIGS. 18 and 19, a particulate filter having a large opening area can be used without deteriorating the vehicle mountability.

【0071】この一方で、本排気浄化装置は、パティキ
ュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転す
るために、弁体71aを二つの遮断位置の一方から他方
へ回動させる間において、図21に示すように、排気ガ
スがパティキュレートフィルタを通過せずに大気中へ放
出されてしまう。
On the other hand, in order to reverse the exhaust gas upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter, the present exhaust gas purifying apparatus is configured to rotate the valve body 71a from one of the two shut-off positions to the other. As shown in FIG. 21, the exhaust gas is released to the atmosphere without passing through the particulate filter.

【0072】図22にパティキュレートフィルタ70の
構造を示す。なお、図22において、(A)はパティキ
ュレートフィルタ70の正面図であり、(B)は側面断
面図である。これらの図に示すように、本パティキュレ
ートフィルタ70は、長円正面形状を有し、例えば、コ
ージライトのような多孔質材料から形成されたハニカム
構造をなすウォールフロー型であり、多数の軸線方向に
延在する隔壁54によって細分された多数の軸線方向空
間を有している。隣接する二つの軸線方向空間におい
て、栓53によって、一方は排気下流側で閉鎖され、他
方は排気上流側で閉鎖される。こうして、隣接する二つ
の軸線方向空間の一方は排気ガスの流入通路50とな
り、他方は流出通路51となり、排気ガスは、図22
(B)に矢印で示すように、必ず隔壁54を通過する。
排気ガス中のパティキュレートは、隔壁54の細孔の大
きさに比較して非常に小さいものであるが、隔壁54の
排気上流側表面及び隔壁54内の細孔表面上に衝突して
捕集される。こうして、各隔壁54は、パティキュレー
トを捕集する捕集壁として機能する。本パティキュレー
トフィルタ70において、捕集されたパティキュレート
を酸化除去するために、隔壁54の両側表面上、及び、
好ましくは隔壁54内の細孔表面上にもアルミナ等を使
用して以下に説明する活性酸素放出剤と貴金属触媒とが
担持されている。
FIG. 22 shows the structure of the particulate filter 70. 22A is a front view of the particulate filter 70, and FIG. 22B is a side sectional view. As shown in these figures, the particulate filter 70 has an elliptical front shape, and is, for example, a wall flow type having a honeycomb structure formed of a porous material such as cordierite. It has a number of axial spaces subdivided by directional partitions 54. In the two adjacent axial spaces, one is closed downstream of the exhaust and the other is closed upstream of the exhaust by the plug 53. Thus, one of the two adjacent axial spaces becomes the exhaust gas inflow passage 50 and the other becomes the outflow passage 51, and the exhaust gas is
As shown by the arrow in (B), it always passes through the partition wall 54.
Although the particulates in the exhaust gas are very small compared to the size of the pores of the partition wall 54, they collide with and collect on the upstream surface of the partition wall 54 and the surface of the pores in the partition wall 54. Is done. Thus, each partition wall 54 functions as a collecting wall for collecting particulates. In the present particulate filter 70, in order to oxidize and remove the collected particulates, on both surfaces of the partition wall 54, and
Preferably, an active oxygen releasing agent and a noble metal catalyst described below are supported on the pore surfaces in the partition walls 54 using alumina or the like.

【0073】活性酸素放出剤とは、活性酸素を放出する
ことによってパティキュレートの酸化を促進するもので
あり、好ましくは、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ものである。
The active oxygen releasing agent promotes the oxidation of particulates by releasing active oxygen. Preferably, when excess oxygen is present in the surroundings, oxygen is taken in to retain oxygen and maintain the surrounding oxygen. When the oxygen concentration decreases, the retained oxygen is released in the form of active oxygen.

【0074】貴金属触媒としては、通常、白金Ptが用
いられており、活性酸素放出剤としてカリウムK、ナト
リウムNa、リチウムLi、セシウムCs、ルビジウム
Rbのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウム
Ca、ストロンチウムSrのようなアルカリ土類金属、
ランタンLa、イットリウムYのような希土類、及び遷
移金属から選ばれた少なくとも一つが用いられている。
As a noble metal catalyst, platinum Pt is usually used, and as an active oxygen releasing agent, alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, and rubidium Rb, barium Ba, calcium Ca, strontium. Alkaline earth metals such as Sr,
At least one selected from lanthanum La, rare earths such as yttrium Y, and transition metals is used.

【0075】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 alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba,
It is preferable to use strontium Sr.

【0076】次に、このような活性酸素放出剤を担持す
るパティキュレートフィルタによって、捕集されたパテ
ィキュレートがどのように酸化除去されるかについて、
白金Pt及びカリウムKの場合を例にとって説明する。
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パティキュレート除去作
用が行われる。
Next, how the collected particulates are oxidized and removed by the particulate filter carrying such an active oxygen releasing agent will be described.
The case of platinum Pt and potassium K will be described as an example.
The same particulate removal effect can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earth metals, rare earths, and transition metals.

【0077】ディーゼルエンジンでは通常空気過剰のも
とで燃焼が行われ、従って排気ガスは多量の過剰空気を
含んでいる。即ち、吸気通路及び燃焼室内に供給された
空気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称すると、この
空燃比はリーンとなっている。また、燃焼室内ではNO
が発生するので排気ガス中にはNOが含まれている。ま
た、燃料中にはイオウSが含まれており、このイオウS
は燃焼室内で酸素と反応してSO2となる。従って排気
ガス中にはSO2が含まれている。従って過剰酸素、N
O及びSO2を含んだ排気ガスがパティキュレートフィ
ルタ70の排気上流側へ流入することになる。
In a diesel engine, combustion is usually performed under excess air, and thus the exhaust gas contains a large amount of excess air. That is, when the ratio of air and fuel supplied to the intake passage and the combustion chamber is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas, the air-fuel ratio is lean. NO in the combustion chamber
Therefore, NO is contained in the exhaust gas. The fuel contains sulfur S, and this sulfur S
Reacts with oxygen in the combustion chamber to form SO 2 . Therefore, SO 2 is contained in the exhaust gas. Therefore, excess oxygen, N
Exhaust gas containing O and SO 2 flows into the exhaust gas upstream of the particulate filter 70.

【0078】図23(A)及び(B)はパティキュレー
トフィルタ70における排気ガス接触面の拡大図を模式
的に表している。なお、図23(A)及び(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. 23A and 23B schematically show enlarged views of the exhaust gas contact surface of the particulate filter 70. FIG. 23 (A) and 23 (B), reference numeral 60 denotes platinum Pt particles, and reference numeral 61 denotes an active oxygen releasing agent containing potassium K.

【0079】上述したように排気ガス中には多量の過剰
酸素が含まれているので排気ガスがパティキュレートフ
ィルタの排ガス接触面内に接触すると、図23(A)に
示されるようにこれら酸素O2がO2 -又はO2-の形で白
金Ptの表面に付着する。一方、排気ガス中のNOは白
金Ptの表面上でO2 -又はO2-と反応し、NO2となる
(2NO+O2→2NO2)。次いで生成されたNO2
一部は白金Pt上で酸化されつつ活性酸素放出剤61内
に吸収され、カリウムKと結合しながら図23(A)に
示されるように硝酸イオンNO3 -の形で活性酸素放出剤
61内に拡散し、硝酸カリウムKNO3を生成する。こ
のようにして、本実施例では、排気ガスに含まれるNO
Xをパティキュレートフィルタ70に吸収し、大気中へ
の放出量を大幅に減少させることができる。
As described above, since a large amount of excess oxygen is contained in the exhaust gas, when the exhaust gas comes into contact with the exhaust gas contact surface of the particulate filter, as shown in FIG. 2 O 2 - it is attached to or O the surface of the platinum Pt in 2-form. On the other hand, NO in the exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of the platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). Next, a part of the generated NO 2 is absorbed in the active oxygen releasing agent 61 while being oxidized on the platinum Pt, and is combined with potassium K to form nitrate ion NO 3 as shown in FIG. Diffuses into the active oxygen releasing agent 61 to generate potassium nitrate KNO 3 . Thus, in the present embodiment, the NO contained in the exhaust gas
X can be absorbed by the particulate filter 70 and the amount of emission into the atmosphere can be significantly reduced.

【0080】一方、上述したように排気ガス中にはSO
2も含まれており、このSO2もNOと同様なメカニズム
によって活性酸素放出剤61内に吸収される。即ち、上
述したように酸素O2がO2 -又はO2-の形で白金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。次いで生
成されたSO3の一部は白金Pt上で更に酸化されつつ
活性酸素放出剤61内に吸収され、カリウムKと結合し
ながら硫酸イオンSO4 2-の形で活性酸素放出剤61内
に拡散し、硫酸カリウムK2SO4を生成する。このよう
にして活性酸素放出触媒61内には硝酸カリウムKNO
3及び硫酸カリウムK2SO4が生成される。
On the other hand, as described above, the exhaust gas contains SO
2 is also contained, and this SO 2 is also absorbed into the active oxygen releasing agent 61 by the same mechanism as NO. 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 . Next, a part of the generated SO 3 is absorbed in the active oxygen releasing agent 61 while being further oxidized on the platinum Pt, and is combined with the potassium K in the active oxygen releasing agent 61 in the form of sulfate ion SO 4 2-. Diffuses to produce potassium sulfate K 2 SO 4 . Thus, potassium nitrate KNO is contained in the active oxygen releasing catalyst 61.
3 and potassium sulfate K 2 SO 4 are produced.

【0081】排気ガス中のパティキュレートは、図23
(B)において62で示されるように、パティキュレー
トフィルタに担持された活性酸素放出剤61の表面上に
付着する。この時、パティキュレート62と活性酸素放
出剤61との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度
が低下すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤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
素がパティキュレート62と活性酸素放出剤61との接
触面に向けて移動しようとする。その結果、活性酸素放
出剤61内に形成されている硝酸カリウムKNO3がカ
リウムKと酸素OとNOとに分解され、酸素Oがパティ
キュレート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。
外部に放出されたNOは下流側の白金Pt上において酸
化され、再び活性酸素放出剤61内に吸収される。
The particulates in the exhaust gas are shown in FIG.
As shown by 62 in (B), it adheres to the surface of the active oxygen releasing agent 61 carried on the particulate filter. At this time, the oxygen concentration decreases at the contact surface between the particulate 62 and the active oxygen releasing agent 61. When the oxygen concentration decreases, a concentration difference occurs between the active oxygen releasing agent 61 having a high oxygen concentration and the oxygen inside the active oxygen releasing agent 61. Try to move towards. As a result, the 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 goes to the contact surface between the particulate 62 and the active oxygen releasing agent 61, and NO Is released from the active oxygen releasing agent 61 to the outside.
The NO released to the outside is oxidized on platinum Pt on the downstream side, and is again absorbed in the active oxygen releasing agent 61.

【0082】一方、このとき活性酸素放出剤61内に形
成されている硫酸カリウムK2SO4もカリウムKと酸素
OとSO2とに分解され、酸素Oがパティキュレート6
2と活性酸素放出剤61との接触面に向かい、SO2
活性酸素放出剤61から外部に放出される。外部に放出
されたSO2は下流側の白金Pt上において酸化され、
再び活性酸素放出剤61内に吸収される。但し、硫酸カ
リウムK2SO4は、安定化しているために、硝酸カリウ
ムKNO3に比べて活性酸素を放出し難い。
On the other hand, potassium sulfate K 2 SO 4 formed in the active oxygen releasing agent 61 at this time is also decomposed into potassium K, oxygen O and SO 2, and oxygen O is
The SO 2 is released from the active oxygen releasing agent 61 to the outside, toward the contact surface between the active oxygen releasing agent 61 and the active oxygen releasing agent 61. The SO 2 released to the outside is oxidized on platinum Pt on the downstream side,
It is again absorbed in the active oxygen releasing agent 61. However, since potassium sulfate K 2 SO 4 is stabilized, it is difficult to release active oxygen as compared with potassium nitrate KNO 3 .

【0083】一方、パティキュレート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KN
3や硫酸カリウムK2SO4のような化合物から分解さ
れた酸素である。化合物から分解された酸素Oは高いエ
ネルギを有しており、極めて高い活性を有する。従って
パティキュレート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がパティキュレート62に接触するとパティキュレ
ート62は数分から数十分の短時間で輝炎を発すること
なく酸化せしめられる。また、パティキュレート62を
酸化する活性酸素Oは、活性酸素放出剤61へNO及び
SO2が吸収される時にも放出される。すなわち、NOX
は酸素原子の結合及び分離を繰り返しつつ活性酸素放出
剤61内において硝酸イオンNO3 -の形で拡散するもの
と考えられ、この間にも活性酸素が発生する。パティキ
ュレート62はこの活性酸素によっても酸化せしめられ
る。また、このようにパティキュレートフィルタ70上
に付着したパティキュレート62は活性酸素Oによって
酸化せしめられるがこれらパティキュレート62は排気
ガス中の酸素によっても酸化せしめられる。
On the other hand, the oxygen O heading toward the contact surface between the particulate 62 and the active oxygen releasing agent 61 is potassium nitrate KN
Oxygen decomposed from compounds such as O 3 and potassium sulfate K 2 SO 4 . Oxygen O decomposed from the compound has high energy and extremely high activity. Therefore, the oxygen going to the contact surface between the particulate 62 and the active oxygen releasing agent 61 is active oxygen O. When the active oxygen O comes into contact with the particulate 62, the particulate 62 is oxidized in a short time of several minutes to several tens of minutes without emitting a bright flame. The active oxygen O that oxidizes the particulate 62 is also released when NO and SO 2 are absorbed by the active oxygen releasing agent 61. That is, NO X
Is considered to diffuse in the form of nitrate ion NO 3 − in the active oxygen releasing agent 61 while repeating bonding and separation of oxygen atoms, and active oxygen is also generated during this time. The particulate 62 is also oxidized by this active oxygen. Further, the particulates 62 thus adhered on the particulate filter 70 are oxidized by the active oxygen O, but these particulates 62 are also oxidized by the oxygen in the exhaust gas.

【0084】ところで白金Pt及び活性酸素放出剤61
はパティキュレートフィルタ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から放出
される活性酸素Oの量はパティキュレートフィルタの温
度が高くなるほど増大する。また、当然のことながら、
パティキュレート自身の温度が高いほど酸化除去され易
くなる。従ってパティキュレートフィルタ上において単
位時間当りに輝炎を発することなくパティキュレートを
酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量はパティキュレー
トフィルタの温度が高くなるほど増大する。
By the way, platinum Pt and active oxygen releasing agent 61
Is activated as the temperature of the particulate filter increases, so that the amount of active oxygen O released from the active oxygen releasing agent 61 per unit time increases as the temperature of the particulate filter increases. Also, of course,
The higher the temperature of the particulate itself, the more easily it is oxidized and removed. Accordingly, the amount of oxidizable particles that can oxidize and remove particulates per unit time on the particulate filter without emitting luminous flame per unit time increases as the temperature of the particulate filter increases.

【0085】図24の実線は単位時間当りに輝炎を発す
ることなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Gを示
しており、図24において横軸はパティキュレートフィ
ルタの温度TFを示している。なお、図24は単位時間
を1秒とした場合の、すなわち、1秒当たりの酸化除去
可能微粒子量Gを示しているがこの単位時間としては、
1分、10分等任意の時間を採用することができる。例
えば、単位時間として10分を用いた場合には単位時間
当たりの酸化除去可能微粒子量Gは10分間当たりの酸
化除去可能微粒子量Gを表すことになり、この場合でも
パティキュレートフィルタ70上において単位時間当た
りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能
微粒子量Gは図24に示されるようにパティキュレート
フィルタ70の温度が高くなるほど増大する。
The solid line in FIG. 24 shows the amount G of the oxidizable particles that can be oxidized and removed without emitting a luminous flame per unit time. In FIG. 24, the horizontal axis shows the temperature TF of the particulate filter. FIG. 24 shows the amount of fine particles G that can be oxidized and removed per second when the unit time is 1 second, that is, the unit time is as follows.
Any time such as 1 minute, 10 minutes, etc. can be adopted. For example, if 10 minutes is used as the unit time, the amount G of oxidizable and removable fine particles per unit time indicates the amount G of oxidizable and removable fine particles per 10 minutes. As shown in FIG. 24, the amount G of particulates that can be oxidized and removed without emitting a bright flame per hour increases as the temperature of the particulate filter 70 increases.

【0086】さて、単位時間当りに燃焼室から排出され
るパティキュレートの量を排出微粒子量Mと称するとこ
の排出微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも少な
いとき、例えば、1秒当たりの排出微粒子量Mが1秒当
たりの酸化除去可能微粒子量Gよりも少ないとき、或い
は10分当たりの排出微粒子量Mが10分当たりの酸化
除去可能微粒子量Gよりも少ないとき、即ち図24の領
域Iでは燃焼室から排出された全てのパティキュレート
がパティキュレートフィルタ70上において輝炎を発す
ることなく順次短時間のうちに酸化除去せしめられる。
When the amount of particulates discharged from the combustion chamber per unit time is referred to as the amount M of discharged fine particles, when the amount M of discharged fine particles is smaller than the amount G of fine particles removable by oxidation, for example, per second, When the amount M of discharged fine particles is smaller than the amount G of oxidizable and removable particles per second, or when the amount M of discharged fine particles per 10 minutes is smaller than the amount of oxidizable and removable fine particles G per 10 minutes, that is, the region of FIG. In I, all the particulates discharged from the combustion chamber are sequentially oxidized and removed within a short period of time on the particulate filter 70 without producing a bright flame.

【0087】これに対し、排出微粒子量Mが酸化除去可
能微粒子量Gよりも多いとき、即ち図24の領域IIでは
全てのパティキュレートを順次酸化するには活性酸素量
が不足している。図25(A)〜(C)はこのような場
合におけるパティキュレートの酸化の様子を示してい
る。
On the other hand, when the amount M of discharged fine particles is larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, that is, in the region II in FIG. 24, the amount of active oxygen is insufficient to sequentially oxidize all the particulates. FIGS. 25A to 25C show how particulates are oxidized in such a case.

【0088】即ち、全てのパティキュレートを酸化する
には活性酸素量が不足している場合には図25(A)に
示すようにパティキュレート62が活性酸素放出剤61
上に付着するとパティキュレート62の一部のみが酸化
され、十分に酸化されなかったパティキュレート部分が
パティキュレートフィルタの排気上流側面上に残留す
る。次いで活性酸素量が不足している状態が継続すると
次から次へと酸化されなかったパティキュレート部分が
排気上流面上に残留し、その結果図25(B)に示され
るようにパティキュレートフィルタの排気上流面が残留
パティキュレート部分63によって覆われるようにな
る。
In other words, when the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the particulates, the particulates 62 become active oxygen releasing agents 61 as shown in FIG.
If it adheres to the upper part, only a part of the particulate 62 is oxidized, and the particulate part that has not been sufficiently oxidized remains on the exhaust upstream side surface of the particulate filter. Next, when the state where the amount of active oxygen is insufficient continues, the particulate portion which has not been oxidized from one to the next remains on the exhaust gas upstream surface, and as a result, as shown in FIG. The exhaust upstream surface is covered with the residual particulate portion 63.

【0089】このような残留パティキュレート部分63
は、次第に酸化され難いカーボン質に変質し、また、排
気上流面が残留パティキュレート部分63によって覆わ
れると白金PtによるNO,SO2の酸化作用及び活性
酸素放出剤61による活性酸素の放出作用が抑制され
る。それにより、時間を掛ければ徐々に残留パティキュ
レート部分63を酸化させることができるが、図25
(C)に示されるように残留パティキュレート部分63
の上に別のパティキュレート64が次から次へと堆積す
る。即ち、パティキュレートが積層状に堆積すると、こ
れらパティキュレートは、白金Ptや活性酸素放出剤か
ら距離を隔てているために、例え酸化され易いパティキ
ュレートであっても活性酸素によって酸化されることは
ない。従ってこのパティキュレート64上に更に別のパ
ティキュレートが次から次へと堆積する。即ち、排出微
粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも多い状態が継
続するとパティキュレートフィルタ上にはパティキュレ
ートが積層状に堆積してしまう。
The residual particulate portion 63 as described above
Is gradually transformed into a carbon material which is hardly oxidized, and when the exhaust upstream surface is covered with the residual particulate 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 reduced. Is suppressed. As a result, the residual particulate portion 63 can be gradually oxidized over time.
As shown in (C), the residual particulate portion 63
Another particulate 64 is deposited on top of each other. That is, when the particulates are deposited in a layered manner, these particulates are separated from the platinum Pt and the active oxygen releasing agent, so that even if the particulates are easily oxidized, they cannot be oxidized by the active oxygen. Absent. Therefore, further particulates accumulate on this particulate 64 one after another. That is, if the state in which the amount M of discharged fine particles is larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation continues, the particulates are deposited on the particulate filter in a layered manner.

【0090】このように図24の領域Iではパティキュ
レートはパティキュレートフィルタ上において輝炎を発
することなく短時間のうちに酸化せしめられ、図24の
領域IIではパティキュレートがパティキュレートフィル
タ上に積層状に堆積する。従って、排出微粒子量Mと酸
化除去可能微粒子量Gとの関係を領域Iにすれば、パテ
ィキュレートフィルタ上へのパティキュレートの堆積を
防止することができる。その結果、パティキュレートフ
ィルタ70における排気ガス流の圧損は全くと言ってい
いほど変化することなくほぼ一定の最小圧損値に維持さ
れる。斯くして機関の出力低下を最小限に維持すること
ができる。しかしながら、これが常に実現されるとは限
らず、何もしなければパティキュレートフィルタにはパ
ティキュレートが堆積することがある。
As described above, in the region I of FIG. 24, the particulates are oxidized in a short time without emitting a bright flame on the particulate filter. In the region II of FIG. 24, the particulates are laminated on the particulate filter. Deposit in a shape. Therefore, if the relationship between the amount M of discharged fine particles and the amount G of fine particles that can be removed by oxidation is set to the region I, it is possible to prevent the accumulation of particulates on the particulate filter. As a result, the pressure loss of the exhaust gas flow in the particulate filter 70 is maintained at a substantially constant minimum pressure loss value without changing at all. Thus, a decrease in engine output can be kept to a minimum. However, this is not always achieved, and if nothing is done, particulates may accumulate on the particulate filter.

【0091】本実施例では、前述の電子制御ユニット3
0により図26に示す第一フローチャートに従って弁体
71aの切換制御を実施し、パティキュレートフィルタ
へのパティキュレートの堆積を防止している。本フロー
チャートは所定時間毎に繰り返される。先ず、ステップ
101において、積算時間tが設定時間ts以上である
か否かが判断される。この積算時間tは、弁体71aを
切り換えてからの積算時間である。ステップ101にお
ける判断が否定される時には、ステップ105において
積算時間tを積算して終了するが、肯定される時にはス
テップ102へ進む。ステップ102では、車両走行中
においてアクセルペダルに取り付けられたリミットスイ
ッチ等によってアクセルペダルが解放されているか否か
が判断される。この判断が否定される時には、ステップ
105において積算時間tを積算して終了する。
In this embodiment, the electronic control unit 3
0, the switching control of the valve body 71a is performed according to the first flowchart shown in FIG. 26, and the accumulation of particulates on the particulate filter is prevented. This flowchart is repeated every predetermined time. First, in step 101, it is determined whether the integrated time t is equal to or longer than the set time ts. The integrated time t is an integrated time after switching the valve element 71a. When the determination in step 101 is denied, the integration time t is integrated in step 105 and the processing is terminated. When the determination is affirmative, the processing proceeds to step 102. In step 102, it is determined whether or not the accelerator pedal is released by a limit switch or the like attached to the accelerator pedal while the vehicle is running. If this determination is denied, the integration time t is integrated in step 105, and the processing ends.

【0092】ステップ102における判断が肯定される
時には、ステップ103において、弁体71aが切り換
えられる。すなわち、パティキュレートフィルタの排気
上流側と排気下流側とが逆転される。次いで、ステップ
104において積算時間tは0にリセットされ、ステッ
プ105において新たに積算時間tが積算され終了す
る。
When the determination in step 102 is affirmative, in step 103, the valve body 71a is switched. That is, the exhaust gas upstream and the exhaust downstream of the particulate filter are reversed. Next, in step 104, the integration time t is reset to 0, and in step 105, the integration time t is newly added and the processing ends.

【0093】図27は、パティキュレートフィルタの隔
壁54の拡大断面図である。車両走行中には、図24の
領域IIでの運転が実施されることもあり、図27(A)
に格子で示すように、排気ガスが主に衝突する隔壁54
の排気上流側表面及び細孔内の排気ガス流対向面は、一
方の捕集面としてパティキュレートを衝突捕集し、活性
酸素放出剤により酸化除去するが、この酸化除去が不十
分となってパティキュレートが残留することがある。こ
の時点では、パティキュレートフィルタの排気抵抗は車
両走行に悪影響を与えるほどではないが、さらにパティ
キュレートが堆積すれば、機関出力の大幅な低下等の問
題を発生する。この程度のパティキュレート残留時点に
おいて、パティキュレートフィルタの排気上流側と排気
下流側とが逆転されれば、隔壁54の一方の捕集面に残
留するパティキュレート上には、さらにパティキュレー
トが堆積することはなく、一方の捕集面から放出される
活性酸素によって残留パティキュレートは徐々に酸化除
去される。また、特に隔壁54の細孔内に残留するパテ
ィキュレートは、逆方向の排気ガス流によって、図27
(B)に示すように、容易に破壊されて細分化され、下
流側へ移動する。
FIG. 27 is an enlarged sectional view of the partition wall 54 of the particulate filter. While the vehicle is running, driving in the region II of FIG. 24 may be performed, and FIG.
As shown by a grid in FIG.
The surface on the exhaust upstream side and the surface facing the exhaust gas flow in the pores collide and collect particulates as one collecting surface, and are oxidized and removed by an active oxygen releasing agent. Particulates may remain. At this time, the exhaust resistance of the particulate filter is not so great as to adversely affect the running of the vehicle, but if the particulates accumulate further, a problem such as a drastic decrease in engine output occurs. If the upstream side and the downstream side of the exhaust of the particulate filter are reversed at such a point where the particulates remain, more particulates accumulate on the particulates remaining on one collection surface of the partition wall 54. However, the residual particulates are gradually oxidized and removed by the active oxygen released from one of the collecting surfaces. Particularly, the particulates remaining in the pores of the partition wall 54 are caused by the exhaust gas flow in the opposite direction.
As shown in (B), it is easily broken and fragmented, and moves downstream.

【0094】それにより、細分化された多くのパティキ
ュレートは、隔壁の細孔内に分散し、すなわち、パティ
キュレートは流動することにより、隔壁の細孔内表面に
担持させた活性酸素放出剤と直接的に接触して酸化除去
される機会が多くなる。こうして、隔壁の細孔内にも活
性酸素放出剤を担持させることで、残留パティキュレー
トを格段に酸化除去させ易くなる。さらに、この酸化除
去に加えて、排気ガスの逆流によって上流側となった隔
壁54の他方の捕集面、すなわち、現在において排気ガ
スが主に衝突する隔壁54の排気上流側表面及び細孔内
の排気ガス流対向面(一方の捕集面とは反対側の関係と
なる)では、排気ガス中の新たなパティキュレートが付
着して活性酸素放出剤から放出された活性酸素によって
酸化除去される。これらの酸化除去の際に活性酸素放出
剤から放出された活性酸素の一部は、排気ガスと共に下
流側へ移動し、排気ガスの逆流によっても依然として残
留するパティキュレートを酸化除去する。
As a result, many of the finely divided particulates are dispersed in the pores of the partition walls, that is, the particulates flow to form an active oxygen releasing agent supported on the inner surfaces of the pores of the partition walls. The chance of being oxidized and removed by direct contact increases. By carrying the active oxygen releasing agent also in the pores of the partition walls, residual particulates can be remarkably easily oxidized and removed. Furthermore, in addition to this oxidation removal, the other trapping surface of the partition wall 54 that has become upstream due to the backflow of the exhaust gas, that is, the exhaust upstream surface of the partition wall 54 against which the exhaust gas currently mainly collides and the inside of the pores In the exhaust gas flow-facing surface (which is on the opposite side to the one collecting surface), new particulates in the exhaust gas adhere and are oxidized and removed by the active oxygen released from the active oxygen releasing agent. . Part of the active oxygen released from the active oxygen releasing agent during these oxidative removals moves downstream together with the exhaust gas, and oxidizes and removes the particulates still remaining due to the backflow of the exhaust gas.

【0095】すなわち、隔壁における一方の捕集面の残
留パティキュレートには、この捕集面から放出される活
性酸素だけでなく、排気ガスの逆流によって隔壁の他方
の捕集面でのパティキュレートの酸化除去に使用された
残りの活性酸素が排気ガスと共に到来する。それによ
り、弁体の切り換え時点において、隔壁の一方の捕集面
にある程度パティキュレートが積層状に堆積していたと
しても、排気ガスを逆流させれば、残留パティキュレー
ト上に堆積するパティキュレートへも活性酸素が到来す
ることに加えて、さらにパティキュレートが堆積するこ
とはないために、堆積パティキュレートは徐々に酸化除
去され、次回の逆流までに、ある程度の時間があれば、
この間で十分に酸化除去可能である。
That is, not only the active oxygen released from this collecting surface but also the particulates on the other collecting surface of the partition due to the backflow of the exhaust gas are included in the residual particulates on one collecting surface of the partition. The remaining active oxygen used for the oxidation removal comes with the exhaust gas. Thereby, even if the particulates are deposited to some extent on the one collecting surface of the partition wall at the time of switching of the valve element, if the exhaust gas is made to flow backward, the particulates are deposited on the residual particulates. In addition to the arrival of active oxygen, no more particulates accumulate, so the accumulated particulates are gradually oxidized and removed, and if there is some time before the next backflow,
During this period, it can be sufficiently removed by oxidation.

【0096】第一フローチャートにおいて、弁体の切り
換えは、車両走行中のアクセルペダルの解放毎に実施さ
れるために、例えば、長時間登坂走行が行われる場合に
おいても、車両減速を意図してアクセルペダルを解放す
る機会は多く、弁体が切り換えられない期間は、それほ
ど長くはならない。それにより、図24の領域IIでの運
転が頻繁に行われたとしても、弁体の切り換え時点で多
量のパティキュレートがパティキュレートフィルタに堆
積していることはなく、また、パティキュレートフィル
タ上の堆積パティキュレートが長期間放置されて酸化さ
れ難いカーボン質へ変質してしまうようなこともない。
こうして、排気ガスの逆流によるだけで前述のごとく確
実に残留及び堆積パティキュレートを酸化除去すること
ができ、また、多量の堆積パティキュレートが一度に着
火燃焼して多量の燃焼熱を発生させ、この燃焼熱により
パティキュレートフィルタが溶損する等の問題が発生す
ることはない。
In the first flow chart, the switching of the valve body is performed every time the accelerator pedal is released during the running of the vehicle. There are many opportunities to release the pedal, and the period during which the valve body is not switched is not so long. Thereby, even if the operation in the region II of FIG. 24 is performed frequently, a large amount of particulates does not accumulate on the particulate filter at the time of switching of the valve element. There is no possibility that the deposited particulates are left for a long period of time and deteriorate to carbon which is hardly oxidized.
In this way, the residual and accumulated particulates can be reliably oxidized and removed as described above only by the backflow of the exhaust gas. Problems such as melting of the particulate filter due to combustion heat do not occur.

【0097】このように、パティキュレートフィルタの
排気上流側と排気下流側とを逆転することは、残留及び
堆積パティキュレートを酸化除去するために非常に有効
であるが、本実施例の切換部71の構造は、前述したよ
うに、弁体71aの第一遮断位置及び第二遮断位置の一
方から他方への切り換え中において、排気ガスの一部が
パティキュレートフィルタ70をバイパスしてしまう。
それにより、この時に、機関燃焼室から排出されるパテ
ィキュレート排出量が設定排出量を越えていると、排気
ガス中に比較的多量のパティキュレートが含まれ、この
パティキュレートは大気中へ放出されることとなる。
Reversing the exhaust gas upstream and the exhaust downstream of the particulate filter is very effective for oxidizing and removing the residual and accumulated particulates. As described above, part of the exhaust gas bypasses the particulate filter 70 during switching from one of the first shut-off position and the second shut-off position of the valve body 71a to the other, as described above.
Accordingly, at this time, if the amount of particulates discharged from the engine combustion chamber exceeds the set amount of emissions, a relatively large amount of particulates is contained in the exhaust gas, and the particulates are released to the atmosphere. The Rukoto.

【0098】しかしながら、第一フローチャートにおい
てはアクセルペダルの開放時に弁体の切り換えが実施さ
れ、この時には、車両減速を意図してフューエルカット
されているか又は僅かな燃料しか噴射されていないため
に、機関燃焼室から排出されるパティキュレート排出量
は設定排出量以下で排気ガス中には殆どパティキュレー
トが含まれていない。第一フローチャートでは、アクセ
ルペダルが開放された時に前回のアクセルペダル開放か
らの積算時間tが設定時間に達していない場合には、弁
体の切り換えを実施しないようになっている。
However, in the first flowchart, the switching of the valve body is performed when the accelerator pedal is released. At this time, the engine is cut off with the intention of decelerating the vehicle or only a small amount of fuel is injected. The amount of particulates discharged from the combustion chamber is equal to or less than the set amount, and the exhaust gas contains almost no particulates. In the first flowchart, when the integrated time t from the previous accelerator pedal release has not reached the set time when the accelerator pedal is released, the switching of the valve body is not performed.

【0099】これは本発明を限定するものでないが、頻
繁にアクセルペダルが開放される場合において、不必要
な弁体の切り換えを防止することができ、弁体及び弁体
駆動のためのアクチュエータの寿命を延長させ、また、
弁体駆動時の騒音発生機会を減少することが可能とな
る。本フローチャートにおいて、アクセルペダルの開放
を検出して、これを機関減速時の判断に使用したが、も
ちろん、アクセルペダルの踏み込み量における減少量又
は減少割合がそれぞれの設定値より大きくなったことを
検出して、これを機関減速時の判断に使用しても良い。
この場合において、アクセルペダルが開放されないとし
ても、この時の燃料噴射量は十分に少なくなり、機関燃
焼室から排出されるパティキュレート排出量は設定排出
量以下になるために、弁体の切り換え中に大気中へ放出
されるパティキュレートはそれほど多くはならず、特に
問題とはならない。
Although this is not a limitation on the present invention, unnecessary switching of the valve body can be prevented when the accelerator pedal is released frequently, and the valve body and the actuator for driving the valve body can be prevented. Extend the life,
It is possible to reduce the chance of generating noise when driving the valve element. In this flowchart, the release of the accelerator pedal is detected and used to determine when the engine is decelerated.Of course, it is also detected that the reduction amount or reduction ratio in the accelerator pedal depression amount has become larger than the respective set value. Then, this may be used for determining when the engine is decelerated.
In this case, even if the accelerator pedal is not released, the fuel injection amount at this time becomes sufficiently small, and the particulate discharge amount discharged from the engine combustion chamber becomes equal to or less than the set discharge amount. The amount of particulates released to the atmosphere is not so large and does not pose any particular problem.

【0100】図28は、第一フローチャートに代えて実
施される第二フローチャートである。両者の違いについ
てのみ以下に説明する。本フローチャートでは、積算走
行距離Dが設定走行距離Ds以上となっている場合に、
車両走行中においてブレーキペダルに取り付けられたリ
ミットスイッチ等によってブレーキペダルが踏み込まれ
たか否かを判断し、この判断が肯定された時には、弁体
が切り換えられ、パティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側とが逆転されるようになっている。この
リミットスイッチは、新たに設けなくても、ブレーキラ
ンプを点灯するためのスイッチと共用可能である。ま
た、大型トラック等に設けられている排気ブレーキの作
動信号によってブレーキペダルが踏み込まれてことを判
断するようにしても良い。
FIG. 28 is a second flowchart executed in place of the first flowchart. Only the difference between the two will be described below. In this flowchart, when the accumulated traveling distance D is equal to or longer than the set traveling distance Ds,
During traveling of the vehicle, it is determined whether or not the brake pedal is depressed by a limit switch or the like attached to the brake pedal. When the determination is affirmed, the valve body is switched, and the exhaust upstream and downstream of the particulate filter are switched. The side is reversed. This limit switch can be shared with a switch for lighting a brake lamp without newly providing the limit switch. Alternatively, it may be determined that a brake pedal is depressed based on an operation signal of an exhaust brake provided in a large truck or the like.

【0101】第二フローチャートにおいて、弁体の切り
換えは、ブレーキペダルの踏み込み毎に実施されるため
に、弁体が切り換えられない期間は、それほど長くはな
らない。それにより、第一フローチャートと同様に、排
気ガスの逆流によるだけで確実に残留及び堆積パティキ
ュレートを酸化除去することができる。第二フローチャ
ートにおいてはブレーキペダルの踏み込み時に弁体の切
り換えが実施され、この時には、車両減速を意図してフ
ューエルカットされているか又は僅かな燃料しか噴射さ
れていないために、機関燃焼室からのパティキュレート
排出量は設定排出量以下で排気ガス中には殆どパティキ
ュレートが含まれておらず、弁体の切り換え時に排気ガ
スがパティキュレートフィルタをバイパスしても大気中
ヘパティキュレートが放出されることはない。
In the second flowchart, the switching of the valve element is carried out each time the brake pedal is depressed, so that the period during which the valve element is not switched does not become so long. Thus, as in the first flowchart, the residual and accumulated particulates can be reliably oxidized and removed only by the backflow of the exhaust gas. In the second flowchart, the switching of the valve body is performed when the brake pedal is depressed. At this time, since the fuel is cut or only a small amount of fuel is injected with the intention of decelerating the vehicle, the path from the engine combustion chamber is reduced. The amount of curated emissions is less than the set amount of emissions and the exhaust gas contains almost no particulates, and even if the exhaust gas bypasses the particulate filter when switching the valve element, the particulates in the atmosphere are released. There is no.

【0102】また、第二フローチャートでは、ブレーキ
ペダルが踏み込まれた時に前回のブレーキペダル踏み込
みからの積算走行距離Dが設定走行距離Dsに達してい
ない場合には、弁体の切り換えを実施しないようになっ
ている。これは本発明を限定するものでないが、頻繁に
ブレーキペダルが踏み込まれる場合において、不必要な
弁体の切り換えを防止することができ、弁体及び弁体駆
動のためのアクチュエータの寿命を延長させ、また、弁
体駆動時の騒音発生機会を減少することが可能となる。
もちろん、本フローチャートにおいて、積算走行距離に
代えて第一フローチャートのように積算時間を使用する
ことも可能であり、第一フローチャートにおいて、積算
時間に代えて積算走行距離を使用することも可能であ
る。
In the second flowchart, if the integrated travel distance D from the previous depression of the brake pedal has not reached the set travel distance Ds when the brake pedal is depressed, the switching of the valve body is not performed. Has become. Although this is not a limitation of the present invention, unnecessary switching of the valve element can be prevented when the brake pedal is frequently depressed, and the life of the valve element and the actuator for driving the valve element can be extended. Further, it is possible to reduce the chance of generating noise when driving the valve element.
Of course, in the present flowchart, it is also possible to use the accumulated time as in the first flowchart instead of the accumulated traveling distance, and in the first flowchart, it is also possible to use the accumulated traveling distance instead of the accumulated time. .

【0103】第一フローチャート及び第二フローチャー
トにおいて、弁体の切り換えは、車両走行中におけるア
クセルペダルの開放又はブレーキベダルの踏み込みによ
って実施されるようにしたが、車両停止中においてもア
クセルペダルの開放又はブレーキベダルの踏み込みによ
って弁体を切り換えるようにしても良い。この時には、
アイドル時であるために燃料噴射量は僅かで排気ガス中
には殆どパティキュレートは含まれておらず、大気中へ
パティキュレートが放出されることはない。
In the first and second flowcharts, the switching of the valve body is performed by opening the accelerator pedal or depressing the brake pedal while the vehicle is running. The valve body may be switched by depressing the brake pedal. At this time,
Since the engine is idling, the amount of fuel injection is small and the exhaust gas contains almost no particulates, so that no particulates are released into the atmosphere.

【0104】また、車両減速時及びアイドル時には、燃
料噴射が行われていないか又は燃料噴射量が僅かである
ために、排気ガス温度は非常に低くなる。この低温度の
排気ガスがパティキュレートフィルタを通過すると、パ
ティキュレートフィルタの温度を低下させ、酸化除去可
能微粒子量を減少させることとなる。それにより、第一
フローチャート及び第二フローチャートによって、この
低温度の排気ガスが弁体切り換えにより一部でもパティ
キュレートフィルタをバイパスすることは、パティキュ
レートフィルタの温度低下を抑制するのに有利である。
従って、弁体の切り換え速度を遅くして、低温度の排気
ガスの多くがパティキュレートフィルタをバイパスする
ようにすることが好ましい。
Further, at the time of deceleration of the vehicle and at the time of idling, since the fuel injection is not performed or the fuel injection amount is small, the exhaust gas temperature becomes extremely low. When the low-temperature exhaust gas passes through the particulate filter, the temperature of the particulate filter is lowered, and the amount of fine particles that can be removed by oxidation is reduced. Accordingly, according to the first and second flowcharts, the fact that the low-temperature exhaust gas partially bypasses the particulate filter by switching the valve body is advantageous in suppressing a decrease in the temperature of the particulate filter.
Therefore, it is preferable that the switching speed of the valve element be reduced so that most of the low-temperature exhaust gas bypasses the particulate filter.

【0105】しかしながら、常に弁体の切り換え速度を
遅くすれば良いのではなく、図29の第三フローチャー
トに従って弁体切換速度を変化させることが好ましい。
本フローチャートは、所定時間毎に繰り返される。ま
ず、ステップ301において、第一フローチャート又は
第二フローチャートによって弁体の切り換えが開始され
たか否かが判断される。この判断が否定される時にはそ
のまま終了する。しかしながら、弁体の切り換えが開始
された時には、ステップ302において、アクセルペダ
ルが踏み込まれたか否かが判断される。この判断が否定
される時には、弁体の切換速度は遅くされたままとさ
れ、弁体の切り換えを続行する。弁体の切換速度が遅い
とは、単位時間当たりの弁体の移動量を小さくして弁体
が連続的に移動することだけでなく、弁体が間欠的に移
動することも意味している。
However, it is not always necessary to always reduce the valve element switching speed, but it is preferable to change the valve element switching speed according to the third flowchart of FIG.
This flowchart is repeated every predetermined time. First, in step 301, it is determined according to the first flowchart or the second flowchart whether switching of the valve element has been started. If this determination is denied, the process ends. However, when the switching of the valve element is started, it is determined in step 302 whether or not the accelerator pedal is depressed. When this determination is denied, the switching speed of the valve body is kept slow, and the switching of the valve body is continued. The slow switching speed of the valve means not only that the valve moves per unit time but the valve body moves continuously, but also that the valve body moves intermittently. .

【0106】一方、ステップ302における判断が肯定
される時には、弁体の切換速度は速くされる。すなわ
ち、弁体の切り換え中に加速が行われると、それ以降
は、単位時間当たりの弁体の移動量を大きくして弁体が
連続的に移動させられ、できる限り速く弁体の切り換え
を終了するようになっている。こうして、加速によって
排気ガス中には多量のパティキュレートが含まれること
となるが、弁体の切り換えを素早く終了することによ
り、パティキュレートフィルタをバイパスして大気中へ
放出されるパティキュレートを少なくことができる。
On the other hand, when the determination in step 302 is affirmative, the switching speed of the valve body is increased. That is, if acceleration is performed during the switching of the valve body, thereafter, the moving amount of the valve body per unit time is increased and the valve body is continuously moved, and the switching of the valve body is completed as quickly as possible. It is supposed to. In this way, the exhaust gas contains a large amount of particulates due to acceleration.However, by ending the switching of the valve element quickly, it is possible to reduce the particulates released to the atmosphere by bypassing the particulate filter. Can be.

【0107】第一フローチャート又は第二フローチャー
トによって弁体を切り換えれば、パティキュレートフィ
ルタに多量のパティキュレートが堆積することは、ほぼ
防止される。しかしながら、何らかの理由によって、長
期間アクセルペダルが開放されなかったり、又は、長期
間ブレーキペダルが踏み込まれなかった場合には、パテ
ィキュレートフィルタにある程度のパティキュレートが
堆積しても弁体が切り換わらないことがある。さらにパ
ティキュレートが堆積することを防止するために、第一
フローチャート又は第二フローチャートと共に図30に
示す第四フローチャートを実施することが好ましい。本
フローチャートも所定時間毎に繰り返される。
If the valve body is switched according to the first flowchart or the second flowchart, accumulation of a large amount of particulates on the particulate filter is substantially prevented. However, if the accelerator pedal is not released for a long time or the brake pedal is not depressed for a long time for some reason, the valve body does not switch even if a certain amount of particulates accumulates on the particulate filter. Sometimes. In order to further prevent the accumulation of particulates, it is preferable to implement the fourth flowchart shown in FIG. 30 together with the first flowchart or the second flowchart. This flowchart is also repeated every predetermined time.

【0108】まず、ステップ401において、パティキ
ュレートフィルタ70の一方側の排気圧力P1、すなわ
ち、第一接続部72a(図18参照)内の排気圧力を、
第一接続部72aに配置された圧力センサによって検出
する。次いで、ステップ402において、パティキュレ
ートフィルタの他方側の排気圧力P2、すなわち、第二
接続部72b(図18参照)内の排気圧力を、第二接続
部72bに配置された圧力センサによって検出する。
First, in step 401, the exhaust pressure P1 on one side of the particulate filter 70, that is, the exhaust pressure in the first connection portion 72a (see FIG. 18) is
It is detected by a pressure sensor arranged in the first connection part 72a. Next, in step 402, the exhaust pressure P2 on the other side of the particulate filter, that is, the exhaust pressure in the second connection portion 72b (see FIG. 18) is detected by a pressure sensor arranged in the second connection portion 72b.

【0109】ステップ403では、ステップ401及び
402で検出された排気圧力の差圧の絶対値が、設定圧
力差Ps以上となったか否かが判断される。ここで、差
圧の絶対値を使用するのは、第一接続部72a及び第二
接続部72bのいずれが排気上流側となっていても差圧
の上昇を把握可能とするためである。ステップ403に
おける判断が否定される時にはそのまま終了するが、こ
の判断が肯定される時には、長期間減速が行われずに、
パティキュレートフィルタには、ある程度のパティキュ
レートが堆積していることとなるために、ステップ40
4において切換速度を速くして弁体が切り換えられる。
In step 403, it is determined whether or not the absolute value of the differential pressure of the exhaust pressure detected in steps 401 and 402 is equal to or greater than the set pressure difference Ps. Here, the reason for using the absolute value of the differential pressure is to enable an increase in the differential pressure to be grasped regardless of which of the first connection portion 72a and the second connection portion 72b is on the exhaust upstream side. When the determination in step 403 is denied, the process ends as it is. However, when this determination is affirmed, deceleration is not performed for a long time,
Since a certain amount of particulates is deposited on the particulate filter, step 40
At 4, the switching speed is increased to switch the valve element.

【0110】それにより、前述のように、堆積パティキ
ュレートは、パティキュレートフィルタから酸化除去さ
れる。この時には、第一フローチャート又は第二フロー
チャートによって弁体が切り換えられないために減速時
ではなく、排気ガス中には比較的多量のパティキュレー
トが含まれていることがあるために、本フローチャート
のように切換速度を速くして弁体を切り換えることによ
り、大気中へ放出されるパティキュレートを最小限に抑
えることが好ましい。本フローチャートでは、パティキ
ュレートフィルタにある程度のパティキュレートが堆積
したことをパティキュレートフィルタの両側の差圧を利
用して間接的に検知したが、例えば、パティキュレート
フィルタの所定隔壁上の電気抵抗値の変化を監視して、
パティキュレートの堆積によって電気抵抗値が設定値以
下となった時を、パティキュレートフィルタ上にある程
度のパティキュレートが堆積していると判断しても良
く、また、パティキュレートフィルタの所定隔壁におい
て、パティキュレートの堆積により、光の透過率が低下
すること、又は、光の反射率が低下することを利用し
て、パティキュレートフィルタ上にある程度のパティキ
ュレートが堆積したことを判断することも可能である。
パティキュレートフィルタの両側の差圧は、厳密には、
機関運転状態毎の気筒内から排出される排気ガス圧力に
よっても変化するために、パティキュレートの堆積の判
断には、機関運転状態を特定することが好ましい。ま
た、機関運転状態毎の排気ガス圧力の変化を利用して、
パティキュレートフィルタの両側の差圧又はパティキュ
レートフィルタの上流側の排気圧力を常に監視して、差
圧又は排気圧力が急激に減少したことを機関減速時の判
断に利用することも可能である。
Thus, as described above, the accumulated particulates are oxidized and removed from the particulate filter. At this time, since the valve body is not switched according to the first flowchart or the second flowchart, it is not at the time of deceleration, but a relatively large amount of particulates may be contained in the exhaust gas. It is preferable to minimize the particulates released into the atmosphere by switching the valve body at a high switching speed. In this flowchart, the accumulation of a certain amount of particulates in the particulate filter is indirectly detected using the differential pressure on both sides of the particulate filter. Watch for changes,
When the electric resistance value becomes equal to or less than the set value due to the accumulation of the particulates, it may be determined that a certain amount of the particulates is accumulated on the particulate filter. It is also possible to determine that a certain amount of particulates has been deposited on the particulate filter by utilizing the fact that the transmittance of light is reduced or the reflectance of light is reduced due to the deposition of the curates. .
Strictly speaking, the differential pressure on both sides of the particulate filter is
Since it also changes depending on the exhaust gas pressure discharged from the cylinder in each engine operating state, it is preferable to specify the engine operating state in determining the accumulation of particulates. Also, utilizing the change in exhaust gas pressure for each engine operating state,
It is also possible to constantly monitor the differential pressure on both sides of the particulate filter or the exhaust pressure on the upstream side of the particulate filter, and use the sudden decrease in the differential pressure or exhaust pressure to determine when the engine is decelerated.

【0111】第一及び第二フローチャートでは、機関減
速時には、機関燃焼室から排出されるパティキュレート
排出量が設定排出量以下となり、この時に弁体を切り換
えれば、大気中へ放出されるパティキュレート量を抑制
することができるとした。しかしながら、パティキュレ
ート排出量が設定排出量以下となるのは、機関減速時に
限ったことではない。
In the first and second flow charts, when the engine is decelerated, the amount of particulates discharged from the engine combustion chamber becomes equal to or less than the set amount of discharge. The amount can be suppressed. However, the fact that the particulate emission amount is equal to or less than the set emission amount is not limited to when the engine is decelerated.

【0112】図31は、第一フローチャートに代えて実
施される第五フローチャートである。第一フローチャー
トとの違いについてのみ以下に説明する。本フローチャ
ートでは、ステップ502において、クラッチベダルに
取り付けられたリミットスイッチ等のよってクラッチペ
ダルが踏み込まれたか否かを判断し、この判断が肯定さ
れた時には、ステップ503において弁体を切り換える
ようになっている。運転者は、ギヤチェンジのために、
クラッチペダルを踏み込む際には、通常、アクセルペダ
ルを開放するか又は少なくともアクセルペダルの踏み込
み量を大きく減少させる。それにより、このようなギヤ
チェンジの際にも、燃料噴射量が少なく機関燃焼室から
のパティキュレート排出量が設定排出量以下となるため
に、パティキュレートフィルタへのパティキュレートの
堆積を防止するために弁体を切り換えても特に問題は発
生しない。大気中へのパティキュレート放出量をゼロに
するために、クラッチペダルが踏み込まれると同時に、
アクセルペダルの踏み込み量に係わらずにフューエルカ
ットを実施し、弁体の切り換え中には、アクセルペダル
の踏み込み量に係わらずにフューエルカットカットを継
続するようにしても良い。
FIG. 31 is a fifth flowchart executed in place of the first flowchart. Only the differences from the first flowchart will be described below. In this flowchart, in step 502, it is determined whether or not the clutch pedal is depressed by a limit switch or the like attached to the clutch pedal, and when this determination is affirmed, the valve body is switched in step 503. I have. The driver, for a gear change,
When the clutch pedal is depressed, usually, the accelerator pedal is released or at least the depression amount of the accelerator pedal is greatly reduced. Thereby, even during such a gear change, since the amount of fuel injection is small and the amount of particulate emissions from the engine combustion chamber is equal to or less than the set emission amount, in order to prevent the accumulation of particulates in the particulate filter. No particular problem occurs even if the valve element is switched. At the same time as the clutch pedal is depressed to reduce the amount of particulate emissions to the atmosphere to zero,
The fuel cut may be performed regardless of the amount of depression of the accelerator pedal, and the fuel cut may be continued during the switching of the valve body regardless of the amount of depression of the accelerator pedal.

【0113】また、図32は、第一フローチャートに代
えて実施される第六フローチャートである。第一フロー
チャートとの違いについてのみ以下に説明する。本フロ
ーチャートでは、ステップ602において、燃料噴射量
TAUが設定噴射量TAU1以下であるか否かを判断
し、この判断が肯定された時には、ステップ603にお
いて弁体を切り換えるようになっている。機関減速時及
びギヤチェンジ時を含めていずれの運転状態において
も、燃料噴射量TAUが設定噴射量TAU1以下である
時には、燃料噴射量が少なく機関燃焼室からのパティキ
ュレート排出量が設定排出量以下となるために、パティ
キュレートフィルタへのパティキュレートの堆積を防止
するために弁体を切り換えても特に問題は発生しない。
FIG. 32 is a sixth flowchart executed in place of the first flowchart. Only the differences from the first flowchart will be described below. In this flowchart, in step 602, it is determined whether or not the fuel injection amount TAU is equal to or less than the set injection amount TAU1, and if this determination is affirmed, the valve body is switched in step 603. In any operating state including engine deceleration and gear change, when the fuel injection amount TAU is equal to or less than the set injection amount TAU1, the fuel injection amount is small and the amount of particulate emissions from the engine combustion chamber is equal to or less than the set emission amount. Therefore, there is no particular problem even if the valve element is switched to prevent the accumulation of particulates on the particulate filter.

【0114】また、図33は、第一フローチャートに代
えて実施される第七フローチャートである。第一フロー
チャートとの違いについてのみ以下に説明する。本フロ
ーチャートでは、ステップ702において、アクセルペ
ダルの踏み込み量Aが設定踏み込み量A1以下であるか
否かを判断し、この判断が肯定された時には、ステップ
703において弁体を切り換えるようになっている。機
関減速時及びギヤチェンジ時を含めていずれの運転状態
においても、アクセルペダルの踏み込み量Aが設定踏み
込み量A1以下である時には、燃料噴射量が少なく機関
燃焼室からのパティキュレート排出量が設定排出量以下
となるために、パティキュレートフィルタへのパティキ
ュレートの堆積を防止するために弁体を切り換えても特
に問題は発生しない。第五、第六、及び第七フローチャ
ートを実施する際にも、第一及び第二フローチャートと
同様に、第三及び第四フローチャートを実施することが
好ましい。
FIG. 33 is a seventh flowchart executed in place of the first flowchart. Only the differences from the first flowchart will be described below. In this flowchart, it is determined in step 702 whether or not the depression amount A of the accelerator pedal is equal to or less than the set depression amount A1, and when this determination is affirmed, the valve element is switched in step 703. In any operation state including engine deceleration and gear change, when the accelerator pedal depression amount A is equal to or less than the set depression amount A1, the fuel injection amount is small and the particulate emissions from the engine combustion chamber are set emissions. Since the amount is equal to or less than the amount, even if the valve element is switched to prevent the accumulation of particulates on the particulate filter, no particular problem occurs. When implementing the fifth, sixth, and seventh flowcharts, it is preferable to implement the third and fourth flowcharts, similarly to the first and second flowcharts.

【0115】また、図18に示すように、本実施例のパ
ティキュレートフィルタ70は、第一接続部72aと第
二接続部72bとによって切換部71へ接続されてお
り、この第一接続部72aと第二接続部72bとは、同
じ流路長によって同じ保温性能を有している。それによ
り、いずれの接続部が排気上流側となってもパティキュ
レートフィルタ温度に影響を与えることがない。しかし
ながら、例えば、長さを異ならせる又は保温材を設ける
ことにより単位長さ当たりの放熱特性を異ならせること
によって、一方の接続部を排気上流側とすることでパテ
ィキュレートフィルタを温度上昇させ、他方の接続部を
排気上流側とすることでパティキュレートを温度降下さ
せることが可能である。
As shown in FIG. 18, the particulate filter 70 of this embodiment is connected to the switching section 71 by a first connection section 72a and a second connection section 72b. And the second connection portion 72b have the same heat retention performance due to the same flow path length. Thus, the temperature of the particulate filter is not affected regardless of which connection portion is on the exhaust upstream side. However, for example, by making the heat radiation characteristics per unit length different by providing a different length or providing a heat insulating material, the temperature of the particulate filter is raised by making one of the connection portions upstream of the exhaust gas, and It is possible to lower the temperature of the particulates by setting the connection part of the exhaust gas upstream side.

【0116】本実施例のパティキュレートフィルタは、
温度が高いほどパティキュレートの酸化除去に有利であ
るが、この一方でパティキュレートフィルタの温度が非
常に高いと、白金がシンタリングを起こして触媒機能が
低下することがある。これを防止するために、前述の構
成を利用して他方の接続部を排気上流側としてパティキ
ュレートフィルタの温度を低下させることが好ましい。
この弁体の切り換えを実施する時には、機関減速時では
なく排気ガス中には比較的多量のパティキュレートが含
まれていることが多く、弁体の切換速度は速めた方が有
利である。
The particulate filter of this embodiment is
Higher temperatures are more advantageous for removing particulates by oxidation. On the other hand, if the temperature of the particulate filter is too high, platinum may sinter and the catalytic function may decrease. In order to prevent this, it is preferable to lower the temperature of the particulate filter by using the above-described configuration so that the other connecting portion is on the exhaust upstream side.
When the switching of the valve body is performed, a relatively large amount of particulates is often contained in the exhaust gas, not at the time of engine deceleration, and it is advantageous to increase the switching speed of the valve body.

【0117】また、排気ガスの空燃比をリッチにする
と、すなわち、排気ガス中の酸素濃度を低下させると、
活性酸素放出剤61から外部に活性酸素Oが一気に放出
される。この一気に放出された活性酸素Oによって、堆
積パティキュレートは酸化され易いものとなって容易に
酸化除去される。
Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced,
Active oxygen O is released from the active oxygen releasing agent 61 to the outside at a stretch. Due to the active oxygen O released at once, the deposited particulates are easily oxidized and easily oxidized and removed.

【0118】一方、空燃比がリーンに維持されていると
白金Ptの表面が酸素で覆われ、いわゆる白金Ptの酸
素被毒が生じる。このような酸素被毒が生じるとNOX
に対する酸化作用が低下するためにNOXの吸収効率が
低下し、斯くして活性酸素放出剤61からの活性酸素放
出量が低下する。しかしながら空燃比がリッチにされる
と白金Pt表面上の酸素が消費されるために酸素被毒が
解消され、従って空燃比が再びリッチからリーンに切り
換えられるとNOXに対する酸化作用が強まるためにN
Xの吸収効率が高くなり、斯くして活性酸素放出剤6
1からの活性酸素放出量が増大する。
On the other hand, if the air-fuel ratio is maintained lean, the surface of platinum Pt is covered with oxygen, and so-called oxygen poisoning of platinum Pt occurs. If such oxygen poisoning occurs, NO X
Since the oxidizing effect on the active oxygen is reduced, the NO x absorption efficiency is reduced, and the amount of active oxygen released from the active oxygen releasing agent 61 is reduced. N, however the air-fuel ratio is eliminated oxygen poisoning to oxygen on the platinum Pt surface is consumed when it is rich, and hence oxidation when the air-fuel ratio is switched again from rich to lean against NO X becomes stronger
O X absorption efficiency is increased, thus to the active oxygen release agent 6
1 increases the amount of active oxygen released.

【0119】従って、空燃比がリーンに維持されている
時に空燃比を時折リーンからリッチに一時的に切り換え
るとその都度白金Ptの酸素被毒が解消されるために空
燃比がリーンである時の活性酸素放出量が増大し、斯く
してパティキュレートフィルタ70上におけるパティキ
ュレートの酸化作用を促進することができる。
Therefore, when the air-fuel ratio is temporarily switched from lean to rich while the air-fuel ratio is maintained lean, the oxygen poisoning of platinum Pt is eliminated each time, so that the air-fuel ratio when the air-fuel ratio is lean is reduced. The amount of active oxygen released is increased, and thus the oxidizing action of the particulate on the particulate filter 70 can be promoted.

【0120】さらに、この酸素被毒の解消は、言わば、
還元物質の燃焼であるために、発熱を伴ってパティキュ
レートフィルタを昇温させる。それにより、パティキュ
レートフィルタにおける酸化除去可能微粒子量が向上
し、さらに、残留及び堆積パティキュレートの酸化除去
が容易となる。弁体71aによってパティキュレートフ
ィルタの排気上流側と排気下流側とを切り換えた直後に
排気ガスの空燃比をリッチにすれば、パティキュレート
が残留していないパティキュレートフィルタ隔壁におけ
る他方の捕集面では、一方の捕集面に比較して活性酸素
を放出し易いために、さらに多量の放出される活性酸素
によって、一方の捕集面の残留パティキュレートをさら
に確実に酸化除去することができる。もちろん、弁体7
1aの切り換えとは無関係に時折排気ガスの空燃比をリ
ッチにしても良く、それにより、パティキュレートフィ
ルタへパティキュレートが残留及び堆積し難くなる。
Furthermore, the elimination of this oxygen poisoning is, so to speak,
Since the combustion of the reducing substance occurs, the temperature of the particulate filter is increased with heat generation. Thereby, the amount of fine particles that can be oxidized and removed in the particulate filter is improved, and the oxidization and removal of the residual and deposited particulates is facilitated. If the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich immediately after switching between the exhaust gas upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter by the valve body 71a, the other trapping surface in the particulate filter partition where no particulate remains remains. Since the active oxygen is more easily released than the one collecting surface, the residual particulates on the one collecting surface can be more reliably oxidized and removed by a larger amount of the released active oxygen. Of course, valve 7
The air-fuel ratio of the exhaust gas may be occasionally made rich irrespective of the switching of 1a, so that the particulates hardly remain and accumulate in the particulate filter.

【0121】排気ガスの空燃比をリッチにする方法とし
ては、例えば、前述の低温燃焼を実施すれば良い。前述
したように、低温燃焼は機関低負荷側で実施されるため
に、機関減速時フューエルカット直後に低温燃焼が実施
される。こうして、第一フローチャート又は第二フロー
チャートによる制御では、弁体71aの切り換え直後に
低温燃焼が実施され、排気ガスの空燃比がリッチにされ
ることが多い。また、排気ガスの空燃比をリッチにする
ために、単に燃焼空燃比をリッチにしても良い。また、
圧縮行程での通常の主燃料噴射に加えて、機関燃料噴射
弁によって排気行程又は膨張行程において気筒内に燃料
を噴射(ポスト噴射)しても良く、又は、吸気行程にお
いて気筒内に燃料を噴射(ビゴム噴射)しても良い。も
ちろん、ポスト噴射又はビゴム噴射は、主燃料噴射との
間に必ずしもインターバルを設ける必要はない。また、
機関排気系に燃料を供給することも可能である。
As a method for enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas, for example, the above-described low-temperature combustion may be performed. As described above, since the low-temperature combustion is performed on the engine low-load side, the low-temperature combustion is performed immediately after the fuel cut during engine deceleration. Thus, in the control according to the first flowchart or the second flowchart, low-temperature combustion is performed immediately after the switching of the valve body 71a, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is often made rich. Further, in order to make the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, the combustion air-fuel ratio may simply be made rich. Also,
In addition to the normal main fuel injection in the compression stroke, fuel may be injected into the cylinder (post-injection) in the exhaust stroke or the expansion stroke by the engine fuel injection valve, or the fuel may be injected into the cylinder in the intake stroke. (Bi rubber injection). Of course, the post injection or the rubber injection does not necessarily require an interval between the main injection and the main injection. Also,
It is also possible to supply fuel to the engine exhaust system.

【0122】ところで、排気ガス中のカルシウム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、酸化除去され難
く、パティキュレートフィルタ上にアッシュとして残留
することとなる。従って、硫酸カルシウムの残留による
パティキュレートフィルタの目詰まりを防止するために
は、活性酸素放出剤61としてカルシウムCaよりもイ
オン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類金属、
例えばカリウムKを用いることが好ましく、それによ
り、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
ィルタの隔壁を通過する。従ってパティキュレートフィ
ルタがアッシュによって目詰まりすることがなくなる。
こうして、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L
i、セシウムCs、ルビジウムRb、バリウムBa、ス
トロンチウムSrを用いることが好ましいことになる。
By the way, calcium Ca in the exhaust gas produces calcium sulfate CaSO 4 when SO 3 is present. This calcium sulfate CaSO 4 is hard to be oxidized and removed, and remains as ash on the particulate filter. Therefore, in order to prevent clogging of the particulate filter due to residual calcium sulfate, an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca as the active oxygen releasing agent 61 is used.
For example, it is preferable to use potassium K, whereby SO 3 diffused into the active oxygen releasing agent 61 combines with potassium K to form potassium sulfate K 2 SO 4 , and calcium Ca does not bind with SO 3 It passes through the partition wall of the particulate filter. Therefore, the particulate filter is not clogged by the ash.
Thus, as described above, as the active oxygen releasing agent 61, an alkali metal or an alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium L
It is preferable to use i, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, and strontium Sr.

【0123】また、活性酸素放出剤としてパティキュレ
ートフィルタに白金Ptのような貴金属のみを担持させ
ても、白金Ptの表面上に保持されるNO2又はSO3
ら活性酸素を放出させることができる。ただし、この場
合には酸化除去可能微粒子量Gを示す実線は図24に示
す実線に比べて若干右側に移動する。また、活性酸素放
出剤としてセリアを用いることも可能である。セリア
は、排気ガス中の酸素濃度が高いと酸素を吸収し(Ce
23→2CeO2)、排気ガス中の酸素濃度が低下する
と活性酸素を放出する(2CeO2→Ce23)もので
あるために、パティキュレートの酸化除去のために、排
気ガス中の空燃比を定期的又は不定期にリッチにする必
要がある。セリアに代えて、鉄又は錫を使用しても良
い。
Further, even if only a noble metal such as platinum Pt is supported on a particulate filter as an active oxygen releasing agent, active oxygen can be released from NO 2 or SO 3 held on the surface of platinum Pt. . However, in this case, the solid line indicating the amount G of fine particles that can be removed by oxidation moves slightly to the right as compared with the solid line shown in FIG. Ceria can also be used as an active oxygen releasing agent. Ceria absorbs oxygen when the oxygen concentration in the exhaust gas is high (Ce
2 O 32 CeO 2 ), and active oxygen is released when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced ( 2 CeO 2 → Ce 2 O 3 ). The air-fuel ratio needs to be enriched regularly or irregularly. Iron or tin may be used instead of ceria.

【0124】また、活性酸素放出剤として排気ガス中の
NOX浄化に使用されるNOX吸蔵還元触媒を用いること
も可能である。この場合においては、NOX又はSOX
放出させるために排気ガスの空燃比を少なくとも一時的
にリッチにする必要があり、このリッチ化制御をパティ
キュレートフィルタの上流側と下流側との逆転後に実施
することが好ましい。このリッチ化制御と、第四フロー
チャートによる弁体の切り換えとが同時に行われること
となった場合にも、切換速度を速くして弁体を切り換え
ることは、CO及びHCを多量に含む排気ガスが多量に
大気中へ放出されることを防止する上で有利である。
It is also possible to use a NO X storage reduction catalyst used for purifying NO X in exhaust gas as an active oxygen releasing agent. In this case, it is necessary to at least temporarily make the air in order to release the NO X or SO X, the enrichment control after reversal of the upstream and downstream sides of the particulate filter It is preferred to carry out. Even when the enrichment control and the switching of the valve element according to the fourth flowchart are performed at the same time, switching the valve element by increasing the switching speed can reduce exhaust gas containing a large amount of CO and HC. This is advantageous in preventing a large amount from being released into the atmosphere.

【0125】本実施例において、パティキュレートフィ
ルタ自身が活性酸素放出剤を担持して、この活性酸素放
出剤が放出する活性酸素によりパティキュレートが酸化
除去されるものとしたが、これは、本発明を限定するも
のではない。例えば、活性酸素及び活性酸素と同等に機
能する二酸化窒素等のパティキュレート酸化物質は、パ
ティキュレートフィルタ又はそれに担持させた物質から
放出されても、外部からパティキュレートフィルタへ流
入するようにしても良い。パティキュレート酸化物質が
外部から流入する場合においても、パティキュレートを
捕集するために、捕集壁の第一捕集面と第二捕集面とを
交互に使用することで、排気下流側となった一方の捕集
面では、新たにパティキュレートが堆積することはな
く、この堆積パティキュレートを、他方の捕集面から流
入するパティキュレート酸化成分によって徐々にでも酸
化除去して、堆積パティキュレートをある程度の時間で
十分に酸化除去することが可能である。この間におい
て、他方の捕集面では、パティキュレートの捕集と共に
パティキュレート酸化成分による酸化が行われるため
に、前述同様な効果がもたらされる。また、この場合に
おいても、パティキュレートフィルタの昇温は、パティ
キュレート自身の温度を高めて酸化除去させ易くなる。
In the present embodiment, the particulate filter itself carries an active oxygen releasing agent, and the particulates are oxidized and removed by the active oxygen released by the active oxygen releasing agent. Is not limited. For example, active oxygen and a particulate oxidizing substance such as nitrogen dioxide which functions equivalently to the active oxygen may be released from the particulate filter or a substance carried on the particulate filter, or may flow into the particulate filter from the outside. . Even when the particulate oxidizing substance flows in from the outside, in order to collect the particulates, by alternately using the first collecting surface and the second collecting surface of the collecting wall, the exhaust downstream side and On one of the trapping surfaces, no new particulates accumulate, and the accumulated particulates are gradually oxidized and removed by the particulate oxidizing component flowing from the other trapping surface. Can be sufficiently oxidized and removed in a certain period of time. During this time, on the other collecting surface, the particulates are collected and oxidized by the particulate oxidizing component, so that the same effect as described above is obtained. Also in this case, when the temperature of the particulate filter is increased, the temperature of the particulate filter itself is increased to facilitate oxidation and removal.

【0126】本実施例のディーゼルエンジンは、低温燃
焼と通常燃焼とを切り換えて実施するものとしたが、こ
れは本発明を限定するものではなく、もちろん、通常燃
焼のみを実施するディーゼルエンジン、又はパティキュ
レートを排出するガソリンエンジンにも本発明は適用可
能である。
Although the diesel engine of this embodiment is designed to switch between low-temperature combustion and normal combustion, this is not a limitation of the present invention. Of course, a diesel engine that performs only normal combustion, or The present invention is also applicable to gasoline engines that emit particulates.

【0127】[0127]

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の排
気浄化装置によれば、機関排気系に配置されたパティキ
ュレートフィルタと、パティキュレートフィルタの排気
上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段とを具
備し、パティキュレートフィルタにおいては捕集したパ
ティキュレートが酸化させられ、パティキュレートフィ
ルタは、パティキュレートを捕集するための捕集壁を有
し、捕集壁は第一捕集面と第二捕集面とを有し、逆転手
段によってパティキュレートフィルタの排気上流側と排
気下流側とが逆転されることによりパティキュレートを
捕集するために捕集壁の第一捕集面と第二捕集面とが交
互に使用され、逆転手段は弁体を具備し、弁体を二つの
位置の一方から他方へ切り換えることによって、パティ
キュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転
させ、弁体が二つの位置の一方から他方へ切り換わる間
において、少なくとも一部の排気ガスがパティキュレー
トフィルタをバイパスするようになっており、逆転手段
は、機関燃焼室からのパティキュレート排出量が設定排
出量以下になった時にパティキュレートフィルタの排気
上流側と排気下流側とを逆転するようになっている。そ
れにより、運転状態によっては、パティキュレートフィ
ルタでのパティキュレートの酸化が不十分となってパテ
ィキュレートフィルタ捕集壁の一方の捕集面にはある程
度パティキュレートが残留することがあるが、逆転手段
によるパティキュレートフィルタの排気上流側と排気下
流側との逆転によって、捕集壁のこの捕集面には新たに
パティキュレートが堆積することはなく、残留パティキ
ュレートを徐々に酸化除去可能である。同時に、捕集壁
の他方の捕集面によってパティキュレートの捕集及び酸
化が開始される。こうして、パティキュレートの捕集に
第一捕集面と第二捕集面とが交互に使用されると、常に
単一の捕集面でパティキュレートを捕集する場合に比較
して、各捕集面でのパティキュレート捕集量を低減する
ことができ、パティキュレートの酸化除去に有利となる
ために、パティキュレートフィルタにはパティキュレー
トが堆積することはなく、パティキュレートフィルタの
目詰まりを防止することができる。さらに、このパティ
キュレートフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転
するための弁体の切り換えは、機関燃焼室からのパティ
キュレート排出量が設定排出量以下の時に行われるため
に、排気ガス中に多量のパティキュレートが含まれてい
ることはなく、弁体の切り換え中に一部の排気ガスがパ
ティキュレートフィルタをバイパスしても大気中へのパ
ティキュレートの放出を抑制することができる。
As described above, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the particulate filter disposed in the engine exhaust system and the exhaust gas upstream and downstream of the particulate filter are reversed. The particulate filter oxidizes the collected particulates, the particulate filter has a collecting wall for collecting the particulates, and the collecting wall is the first collecting means. A collecting surface and a second collecting surface, and the first collecting wall of the collecting wall for collecting particulates by reversing the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter by the reversing means. The surface and the second collection surface are used alternately, and the reversing means includes a valve body, and the valve body is switched from one of the two positions to the other so that the particulate filler is removed. The exhaust upstream side and the exhaust downstream side are reversed, and at least a portion of the exhaust gas bypasses the particulate filter while the valve body switches from one of the two positions to the other. When the amount of particulates discharged from the engine combustion chamber becomes equal to or less than the set amount, the upstream side and the downstream side of the exhaust of the particulate filter are reversed. As a result, depending on the operation state, the particulate filter may not be sufficiently oxidized by the particulate filter, and some of the particulate may remain on one collecting surface of the particulate filter collecting wall. Due to the reversal of the particulate filter on the exhaust upstream side and the exhaust downstream side, no new particulates accumulate on this collecting surface of the collecting wall, and the residual particulates can be gradually oxidized and removed. At the same time, collection and oxidation of particulates are started by the other collection surface of the collection wall. Thus, when the first collecting surface and the second collecting surface are alternately used for collecting the particulates, each collecting surface is compared with the case where the particulates are always collected on a single collecting surface. Since the amount of trapped particulates on the collecting surface can be reduced, which is advantageous for removing particulates by oxidation, there is no accumulation of particulates in the particulate filter, preventing clogging of the particulate filter. can do. Further, the switching of the valve element for reversing the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter is performed when the particulate emission from the engine combustion chamber is equal to or less than the set emission. Does not contain a large amount of particulates, and the release of particulates into the atmosphere can be suppressed even if some exhaust gas bypasses the particulate filter during switching of the valve element.

【0128】また、本発明によるもう一つの内燃機関の
排気浄化装置によれば、機関排気系に配置されたパティ
キュレートフィルタと、パティキュレートフィルタの排
気上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段とを
具備し、パティキュレートフィルタにおいては捕集した
パティキュレートが酸化させられ、逆転手段は弁体を具
備し、弁体を二つの位置の一方から他方へ切り換えるこ
とによって、パティキュレートフィルタの排気上流側と
排気下流側とを逆転させ、弁体が二つの位置の一方から
他方へ切り換わる間において少なくとも一部の排気ガス
がパティキュレートフィルタをバイパスするようになっ
ており、逆転手段は、機関運転状態に応じた弁体の切換
速度を有してパティキュレートフィルタの排気上流側と
排気下流側とを逆転するようになっている。それによ
り、前述同様に、パティキュレートフィルタの排気上流
側と排気下流側との逆転によってパティキュレートフィ
ルタの目詰まりを防止することができる。さらに、この
パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側と
を逆転するための弁体の切り換えは、機関運転状態に応
じた弁体の切換速度を有して行われるために、機関減速
時のように排気ガス温度が低く排気ガス中に殆どパティ
キュレートが含まれていない時に切換速度を遅くすれ
ば、大気中へパティキュレートが放出されることなくパ
ティキュレートフィルタの温度低下を抑制することがで
き、排気ガス中にパティキュレートが含まれる時に切換
速度を速くすれば、大気中へのパティキュレートの放出
を抑制することができる。
Further, according to another exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a particulate filter disposed in an engine exhaust system and an exhaust upstream side and an exhaust downstream side of the particulate filter are reversed. Reversing means, and the collected particulates are oxidized in the particulate filter, and the reversing means includes a valve element, and the valve element is switched from one of the two positions to the other, so that the particulate filter The exhaust upstream side and the exhaust downstream side are reversed, and at least a part of the exhaust gas bypasses the particulate filter while the valve body is switched from one of the two positions to the other. Reverse the upstream and downstream sides of the particulate filter with the switching speed of the valve according to the engine operating state It has become way. Thus, similarly to the above, clogging of the particulate filter can be prevented by reverse rotation of the particulate filter on the exhaust upstream side and the exhaust downstream side. Further, the switching of the valve body for reversing the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter is performed with the valve body switching speed according to the engine operating state. If the switching speed is reduced when the exhaust gas temperature is low and almost no particulates are contained in the exhaust gas, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the particulate filter without releasing the particulates into the atmosphere. If the switching speed is increased when the exhaust gas contains particulates, the release of the particulates into the atmosphere can be suppressed.

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

【図1】本発明による排気浄化装置を備えるディーゼル
エンジンの概略縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a diesel engine provided with an exhaust gas purification device according to the present invention.

【図2】図1の燃焼室の拡大縦断面図である。FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of the combustion chamber of FIG.

【図3】図1のシリンダヘッドの底面図である。FIG. 3 is a bottom view of the cylinder head of FIG. 1;

【図4】燃焼室の側面断面図である。FIG. 4 is a side sectional view of a combustion chamber.

【図5】吸排気弁のリフトと燃料噴射を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing lift and fuel injection of intake and exhaust valves.

【図6】スモーク及びNOXの発生量等を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing the amounts of smoke and NO X generated.

【図7】Aは空燃比が21付近でスモークの発生量が最
も多い時の燃焼圧変化を示す図であり、Bは空燃比が1
8付近でスモークの発生量がほぼ零の時の燃焼圧変化を
示す図である。
7A is a diagram showing a change in combustion pressure when the amount of generated smoke is the largest when the air-fuel ratio is around 21 and FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a change in combustion pressure when the amount of generated smoke is substantially zero near 8;

【図8】燃料分子を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing fuel molecules.

【図9】スモークの発生量とEGR率との関係を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a generation amount of smoke and an EGR rate.

【図10】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.

【図11】第1の運転領域I及び第2の運転領域IIを示
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a first operation region I and a second operation region II.

【図12】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.

【図13】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an opening degree of a throttle valve and the like.

【図14】第1の運転領域Iにおける空燃比を示す図で
ある。
FIG. 14 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operation region I.

【図15】Aはスロットル弁の目標開度のマップを示す
図であり、BはEGR制御弁の目標開度のマップを示す
図である。
15A is a diagram showing a map of a target opening of a throttle valve, and FIG. 15B is a diagram showing a map of a target opening of an EGR control valve.

【図16】第二燃焼における空燃比を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an air-fuel ratio in the second combustion.

【図17】Aはスロットル弁の目標開度のマップを示す
図であり、BはEGR制御弁の目標開度のマップを示す
図である。
17A is a diagram showing a map of a target opening of a throttle valve, and FIG. 17B is a diagram showing a map of a target opening of an EGR control valve.

【図18】機関排気系における切換部及びパティキュレ
ートフィルタ近傍の平面図である。
FIG. 18 is a plan view of the vicinity of a switching unit and a particulate filter in an engine exhaust system.

【図19】図18の側面図である。FIG. 19 is a side view of FIG. 18;

【図20】切換部内の弁体の図18とは異なるもう一つ
の遮断位置を示す図である。
FIG. 20 is a view showing another shut-off position of the valve body in the switching unit different from FIG. 18;

【図21】切換部内の弁体の開放位置を示す図である。FIG. 21 is a view showing an open position of a valve body in a switching unit.

【図22】Aはパティキュレートフィルタの構造を示す
正面図であり、Bはパティキュレートフィルタの構造を
示す側面断面図である。
FIG. 22A is a front view showing a structure of a particulate filter, and FIG. 22B is a side sectional view showing a structure of the particulate filter.

【図23】パティキュレートの酸化作用を説明する図で
ある。
FIG. 23 is a view for explaining the oxidizing action of particulates.

【図24】酸化除去可能微粒子量とパティキュレートフ
ィルタの温度との関係を示す図である。
FIG. 24 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25】パティキュレートの堆積作用を説明するため
の図である。
FIG. 25 is a view for explaining the accumulation action of particulates.

【図26】パティキュレートフィルタへのパティキュレ
ートの堆積を防止するための第一フローチャートであ
る。
FIG. 26 is a first flowchart for preventing accumulation of particulates on a particulate filter.

【図27】パティキュレートフィルタの隔壁の拡大断面
図である。
FIG. 27 is an enlarged sectional view of a partition wall of the particulate filter.

【図28】パティキュレートフィルタへのパティキュレ
ートの堆積を防止するための第二フローチャートであ
る。
FIG. 28 is a second flowchart for preventing accumulation of particulates on the particulate filter.

【図29】パティキュレートフィルタへのパティキュレ
ートの堆積を防止するための第三フローチャートであ
る。
FIG. 29 is a third flowchart for preventing accumulation of particulates on the particulate filter.

【図30】パティキュレートフィルタへのパティキュレ
ートの堆積を防止するための第四フローチャートであ
る。
FIG. 30 is a fourth flowchart for preventing accumulation of particulates on the particulate filter.

【図31】パティキュレートフィルタへのパティキュレ
ートの堆積を防止するための第五フローチャートであ
る。
FIG. 31 is a fifth flowchart for preventing accumulation of particulates on the particulate filter.

【図32】パティキュレートフィルタへのパティキュレ
ートの堆積を防止するための第六フローチャートであ
る。
FIG. 32 is a sixth flowchart for preventing accumulation of particulates on the particulate filter.

【図33】パティキュレートフィルタへのパティキュレ
ートの堆積を防止するための第七フローチャートであ
る。
FIG. 33 is a seventh flowchart for preventing accumulation of particulates on the particulate filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…燃料噴射弁 16…スロットル弁 70…パティキュレートフィルタ 71…切換部 71a…弁体 6 Fuel injection valve 16 Throttle valve 70 Particulate filter 71 Switching part 71a Valve body

───────────────────────────────────────────────────── 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 中谷 好一郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G004 AA01 BA06 DA24 EA01 FA02 FA07 3G090 AA02 BA08 CA01 CB23 DB07 3G091 AA02 AA18 AB13 BA11 BA14 EA00 EA07 EA30  ──────────────────────────────────────────────────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 Koichiro Nakatani 1 Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G004 AA01 BA06 DA24 EA01 FA02 FA07 3G090 AA02 BA08 CA01 CB23 DB07 3G091 AA02 AA18 AB13 BA11 BA14 EA00 EA07 EA30

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機関排気系に配置されたパティキュレー
トフィルタと、前記パティキュレートフィルタの排気上
流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段とを具備
し、前記パティキュレートフィルタにおいては捕集した
パティキュレートが酸化させられ、前記パティキュレー
トフィルタはパティキュレートを捕集するための捕集壁
を有し、前記捕集壁は第一捕集面と第二捕集面とを有
し、前記逆転手段によって前記パティキュレートフィル
タの排気上流側と排気下流側とが逆転されることにより
パティキュレートを捕集するために前記捕集壁の前記第
一捕集面と前記第二捕集面とが交互に使用され、前記逆
転手段は、弁体を具備し、前記弁体を二つの位置の一方
から他方へ切り換えることによって前記パティキュレー
トフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転させ、前
記弁体が前記二つの位置の一方から他方へ切り換わる間
において少なくとも一部の排気ガスが前記パティキュレ
ートフィルタをバイパスするようになっており、前記逆
転手段は機関燃焼室からのパティキュレート排出量が設
定排出量以下になった時に前記パティキュレートフィル
タの排気上流側と排気下流側とを逆転することを特徴と
する内燃機関の排気浄化装置。
1. A particulate filter disposed in an engine exhaust system, and reversing means for reversing an exhaust upstream side and an exhaust downstream side of the particulate filter, wherein the particulate filter collects air. The particulates are oxidized, the particulate filter has a collecting wall for collecting particulates, the collecting wall has a first collecting surface and a second collecting surface, The first upstream surface and the second upstream surface of the particulate filter are reversed by the reverse rotation means so that the first and second collection surfaces of the collection wall can collect the particulates by being reversed. Used alternately, wherein the reversing means comprises a valve body, and the valve body is switched from one of two positions to the other by exhausting upstream of the particulate filter. And the exhaust downstream side, and at least a portion of the exhaust gas bypasses the particulate filter while the valve body switches from one of the two positions to the other, and the reversing means An exhaust purification device for an internal combustion engine, characterized in that when the amount of particulate emissions from the engine combustion chamber becomes equal to or less than a set amount of emissions, the upstream side and the downstream side of the exhaust of the particulate filter are reversed.
【請求項2】 前記捕集壁には活性酸素放出剤が担持さ
れ、前記活性酸素放出剤から放出される活性酸素がパテ
ィキュレートを酸化させることを特徴とする請求項1に
記載の内燃機関の排気浄化装置。
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein an active oxygen releasing agent is carried on the collecting wall, and active oxygen released from the active oxygen releasing agent oxidizes particulates. Exhaust gas purification device.
【請求項3】 前記活性酸素放出剤は、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
することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気
浄化装置。
3. The active oxygen releasing agent is characterized in that when excess oxygen is present in the surroundings, it takes in oxygen to retain oxygen and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein
【請求項4】 前記活性酸素放出剤は、周囲に過剰酸素
が存在するとNOXを酸素と結合させて保持しかつ周囲
の酸素濃度が低下すると結合させたNOX及び酸素をN
Xと活性酸素とに分解して放出することを特徴とする
請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Wherein said active oxygen release agent, a NO X and oxygen coupled with the oxygen concentration of the to and surrounding retained by bonding the excess oxygen present around the NO X and oxygen decreases N
3. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the exhaust gas is decomposed into OX and active oxygen and released.
【請求項5】 機関減速時と判断された時に前記パティ
キュレート排出量が前記設定排出量以下になったとし
て、前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排気
下流側とを逆転することを特徴とする請求項1から4の
いずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. The method according to claim 1, wherein when it is determined that the engine is decelerating, it is determined that the particulate emission amount is equal to or less than the set emission amount, and the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter are reversed. An exhaust purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 排気ブレーキが作動されたことを検出す
ることによって前記機関減速時を判断することを特徴と
する請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the engine deceleration is determined by detecting that an exhaust brake has been actuated.
【請求項7】 ブレーキペダルが踏み込まれたことを検
出することによって前記機関減速時を判断することを特
徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the engine deceleration is determined by detecting that a brake pedal is depressed.
【請求項8】 アクセルペダルの踏み込み量が減少した
ことを検出することによって前記機関減速時を判断する
ことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気浄化
装置。
8. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the engine deceleration is determined by detecting that the depression amount of an accelerator pedal is reduced.
【請求項9】 前記逆転手段は、前記パティキュレート
フィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転した後に、
設定時間経過していない時又は設定走行距離を走行して
いない時には、前記パティキュレート排出量が前記設定
排出量以下になっても前記パティキュレートフィルタの
排気上流側と排気下流側とを逆転しないことを特徴とす
る請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の排気浄
化装置。
9. The reversing means, after reversing an exhaust upstream side and an exhaust downstream side of the particulate filter,
When the set time has not elapsed or the vehicle has not traveled the set traveling distance, the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter should not be reversed even if the particulate emission amount becomes equal to or less than the set emission amount. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
【請求項10】 前記逆転手段は、前記弁体を切り換え
ている間に機関加速時と判断された時には、前記弁体の
切換速度を速めることを特徴とする請求項1から4のい
ずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. The method according to claim 1, wherein the reversing means increases the switching speed of the valve element when it is determined that the engine is accelerating while switching the valve element. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
【請求項11】 燃料噴射量が設定噴射量以下であると
判断された時に前記パティキュレート排出量が前記設定
排出量以下になったとして、前記パティキュレートフィ
ルタの排気上流側と排気下流側とを逆転することを特徴
とする請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の排
気浄化装置。
11. When it is determined that the fuel injection amount is equal to or less than the set injection amount, it is determined that the particulate emission amount is equal to or less than the set emission amount, and an exhaust upstream side and an exhaust downstream side of the particulate filter are determined. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the device is reversely rotated.
【請求項12】 アクセルペダルの踏み込み量が設定踏
み込み量以下であると判断された時に前記パティキュレ
ート排出量が前記設定排出量以下になったとして、前記
パティキュレートフィルタの排気上流側と排気下流側と
を逆転することを特徴とする請求項1から4のいずれか
に記載の内燃機関の排気浄化装置。
12. An exhaust upstream side and an exhaust downstream side of the particulate filter when it is determined that an accelerator pedal depression amount is equal to or less than a set depression amount and the particulate emission amount becomes equal to or less than the set emission amount. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein?
【請求項13】 クラッチペダルが踏み込まれたと判断
された時に前記パティキュレート排出量が前記設定排出
量以下になったとして、前記パティキュレートフィルタ
の排気上流側と排気下流側とを逆転することを特徴とす
る請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の排気浄
化装置。
13. The method according to claim 13, wherein when the clutch pedal is determined to be depressed, the particulate matter discharge amount is equal to or less than the set discharge amount, and the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the particulate filter are reversed. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein
【請求項14】 機関排気系に配置されたパティキュレ
ートフィルタと、前記パティキュレートフィルタの排気
上流側と排気下流側とを逆転するための逆転手段とを具
備し、前記パティキュレートフィルタにおいては捕集し
たパティキュレートが酸化させられ、前記パティキュレ
ートフィルタはパティキュレートを捕集するための捕集
壁を有し、前記捕集壁は第一捕集面と第二捕集面とを有
し、前記逆転手段によって前記パティキュレートフィル
タの排気上流側と排気下流側とが逆転されることにより
パティキュレートを捕集するために前記捕集壁の前記第
一捕集面と前記第二捕集面とが交互に使用され、前記逆
転手段は、弁体を具備し、前記弁体を二つの位置の一方
から他方へ切り換えることによって前記パティキュレー
トフィルタの排気上流側と排気下流側とを逆転させ、前
記弁体が前記二つの位置の一方から他方へ切り換わる間
において少なくとも一部の排気ガスが前記パティキュレ
ートフィルタをバイパスするようになっており、前記逆
転手段は、機関運転状態に応じた前記弁体の切換速度を
有して前記パティキュレートフィルタの排気上流側と排
気下流側とを逆転することを特徴とする内燃機関の排気
浄化装置。
14. A particulate filter disposed in an engine exhaust system, and reversing means for reversing an exhaust upstream side and an exhaust downstream side of the particulate filter, wherein the particulate filter collects air. The particulates are oxidized, the particulate filter has a collecting wall for collecting particulates, the collecting wall has a first collecting surface and a second collecting surface, The first upstream surface and the second upstream surface of the particulate filter are reversed by the reverse rotation means so that the first and second collection surfaces of the collection wall can collect the particulates by being reversed. Used alternately, wherein the reversing means comprises a valve body, and the valve body is switched from one of two positions to the other by reducing the exhaust of the particulate filter. The flow side and the exhaust downstream side are reversed, and at least a part of the exhaust gas bypasses the particulate filter while the valve body switches from one of the two positions to the other. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the means reverses the upstream side and the downstream side of the exhaust of the particulate filter with a switching speed of the valve body according to an engine operating state.
【請求項15】 前記捕集壁には活性酸素放出剤が担持
され、前記活性酸素放出剤から放出される活性酸素がパ
ティキュレートを酸化させ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。
15. An active oxygen releasing agent is carried on the trapping wall, and active oxygen released from the active oxygen releasing agent oxidizes particulates.
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 4.
【請求項16】 前記活性酸素放出剤は、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
出することを特徴とする請求項15に記載の内燃機関の
排気浄化装置。
16. The active oxygen releasing agent takes in oxygen when there is excess oxygen in the surroundings and retains oxygen, and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 15, wherein
【請求項17】 前記活性酸素放出剤は、周囲に過剰酸
素が存在するとNO Xを酸素と結合させて保持しかつ周
囲の酸素濃度が低下すると結合させたNOX及び酸素を
NOXと活性酸素とに分解して放出することを特徴とす
る請求項15に記載の内燃機関の排気浄化装置。
17. The method according to claim 17, wherein the active oxygen releasing agent is surrounded by excess acid.
NO if element exists XIs held in combination with oxygen and
NO bound when the oxygen concentration in the surroundings dropsXAnd oxygen
NOXAnd decomposes into active oxygen and releases
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 15.
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JPS6018213U (en) * 1983-07-15 1985-02-07 三菱自動車工業株式会社 Exhaust gas purification device
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