JP2002168112A - Exhaust emission control device, and controlling method for exhaust gas - Google Patents

Exhaust emission control device, and controlling method for exhaust gas

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JP2002168112A
JP2002168112A JP2000368296A JP2000368296A JP2002168112A JP 2002168112 A JP2002168112 A JP 2002168112A JP 2000368296 A JP2000368296 A JP 2000368296A JP 2000368296 A JP2000368296 A JP 2000368296A JP 2002168112 A JP2002168112 A JP 2002168112A
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exhaust gas
filter
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carbon
containing suspended
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Hiromichi Yanagihara
弘道 柳原
Rentaro Kuroki
錬太郎 黒木
Zenichiro Kato
善一郎 加藤
Toshihisa Sugiyama
敏久 杉山
Yoshimitsu Henda
良光 辺田
Kazuhiko Shiratani
和彦 白谷
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/20Feeding recirculated exhaust gases directly into the combustion chambers or into the intake runners
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    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To securely prevent a filter, which collects suspended particles in an internal combustion engine, from being clogged. SOLUTION: Suspended particles in exhaust gas inside an internal combustion engine are collected by the filter. A hydrocarbon compound and carbon-contained suspended particles, contained in the exhaust gas, are dispersively collected on a filter member. It is judged whether or not the level of suspended particles collected by the filter exceeds the prescribed allowance. If it exceeds the allowance, either oxygen or hydrocarbon compound in the exhaust gas is increased. This accelerates the combustion of hydrocarbon compound and carbon-contained suspended particles on the filer, thereby preventing the filter from being clogged.

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】この発明は、内燃機関の排気
ガスに含まれる含炭素浮遊微粒子を浄化する技術に関す
る。
The present invention relates to a technique for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関、特にディーゼル機関の排気ガ
ス中には、黒煙(スス)などの含炭素浮遊微粒子が含ま
れており、大気の汚染を防ぐために、排出される微粒子
の総量を低減させることが強く要請されている。また、
燃焼室内に直接ガソリンを噴射する方式の、いわゆる筒
内噴射ガソリン機関からも、運転条件によっては排気ガ
スとともに含炭素浮遊微粒子が排出される場合があるた
めに、同様の要請が存在する。
2. Description of the Related Art The exhaust gas of an internal combustion engine, especially a diesel engine, contains carbon-containing suspended particulates such as black smoke (soot), and reduces the total amount of particulates discharged in order to prevent air pollution. It is strongly requested to do so. Also,
A similar requirement exists from a so-called in-cylinder injection gasoline engine that directly injects gasoline into the combustion chamber, because carbon-containing suspended particulates may be emitted together with exhaust gas depending on operating conditions.

【0003】これら内燃機関から排出される含炭素浮遊
微粒子を大幅に低減可能性な技術として、機関の排気通
路中に耐熱性のフィルタを設け、排気ガスとともに排出
される含炭素浮遊微粒子を該フィルタで捕集する技術が
提案されている。
As a technique capable of greatly reducing the suspended carbon-containing particles discharged from the internal combustion engine, a heat-resistant filter is provided in the exhaust passage of the engine, and the suspended carbon-containing particles discharged together with the exhaust gas are filtered. The technique of collecting with is proposed.

【0004】かかる方法を用いて排気ガス中の含炭素浮
遊微粒子を捕集すれば、ススなどの大気に排出される微
粒子を大幅に低減することが可能となるが、捕集した微
粒子は何らかの方法で処理してやらなければならない。
捕集した含炭素浮遊微粒子を処理する代表的な手法とし
ては、電気ヒータやバーナなどの補助的手段を用いて、
捕集した含炭素浮遊微粒子を定期的に燃焼させる技術
(特開平5−296027号)や、機関の排気ガス温度
を意図的に上昇させることにより、微粒子を燃焼させる
技術(特開2000−161044号)等が提案されて
いる。これら技術を用いれば、捕集した含炭素浮遊微粒
子を比較的簡便に処理することができる。
[0004] If the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas are collected by using such a method, the particulates discharged to the atmosphere such as soot can be significantly reduced. It must be processed in.
As a typical method of treating the collected carbon-containing suspended particulates, using an auxiliary means such as an electric heater or a burner,
A technique for periodically burning the collected carbon-containing suspended particulates (Japanese Patent Application Laid-Open No. H5-296027) and a technique for burning the particulates by intentionally increasing the exhaust gas temperature of the engine (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-161444) ) Etc. have been proposed. If these techniques are used, the collected carbon-containing suspended particles can be treated relatively easily.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、捕集した含炭
素浮遊微粒子が、何らかの要因で十分には燃焼しなかっ
た場合、燃え残った微粒子の堆積によってフィルタが目
詰まりし易くなる。あるいは、機関の異常等、何らかの
要因で含炭素浮遊微粒子の排出量が急増した場合にも、
フィルタが目詰まりし易くなる。フィルタが目詰まりし
てしまうと、機関性能を低下させるだけでなく、フィル
タに機関の排気圧力による過大な力が加わるおそれがあ
るという問題があった。
However, if the trapped carbon-containing suspended particulates do not burn sufficiently for some reason, the filter tends to be clogged due to the accumulation of the unburned particulates. Alternatively, even if the emission of carbon-containing suspended particulates suddenly increases for some reason, such as an engine malfunction,
The filter is easily clogged. When the filter is clogged, there is a problem that not only the engine performance is reduced but also an excessive force due to the exhaust pressure of the engine may be applied to the filter.

【0006】本発明は、従来技術における上述の課題を
解決するためになされたものであり、何らかの要因でフ
ィルタが目詰まりし易い条件においても、フィルタの目
詰まりを確実に回避可能な技術の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and provides a technique capable of reliably avoiding clogging of a filter even under conditions where the filter is likely to be clogged for some reason. With the goal.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第
1の排気ガス浄化装置は次の構成を採用した。すなわ
ち、内燃機関の排気ガス中に含まれる含炭素浮遊微粒子
を浄化する排気ガス浄化装置において、前記排気ガス中
に含まれる炭化水素系化合物および前記含炭素浮遊微粒
子を、該排気ガス中の酸素と接触可能に分散して捕集す
ることにより、流入時の温度が該含炭素浮遊微粒子の可
燃温度よりも低温の排気ガスを用いて、該捕集した炭化
水素系化合物と含炭素浮遊微粒子とを燃焼させる捕集フ
ィルタと、前記捕集フィルタにおける前記含炭素浮遊微
粒子の捕集量が、所定の許容値を越えているか否かを判
断する捕集量判断手段と、前記含炭素浮遊微粒子の捕集
量が前記所定の許容値を超えている場合に、前記捕集フ
ィルタへの酸素の供給量を増量させる酸素供給量増量手
段とを備えることを特徴とする。
Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects In order to solve at least a part of the above problems, the first exhaust gas purifying apparatus of the present invention has the following structure. That is, in an exhaust gas purifying apparatus for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, the hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended particulates contained in the exhaust gas are combined with oxygen in the exhaust gas. By collecting and dispersing so as to be capable of contacting, the exhausted gas whose inflow temperature is lower than the flammable temperature of the carbon-containing suspended particulates is used to separate the collected hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended particulates. A trapping filter to be burned, trapping amount determining means for determining whether or not the trapping amount of the carbon-containing suspended particulates in the trapping filter exceeds a predetermined allowable value; and An oxygen supply amount increasing means for increasing the supply amount of oxygen to the collection filter when the collection amount exceeds the predetermined allowable value.

【0008】また、上記の第1の排気ガス浄化装置に対
応する本発明の第1の排気ガス浄化方法は、内燃機関の
排気ガス中に含まれる含炭素浮遊微粒子を浄化する排気
ガス浄化方法において、前記内燃機関の排気通路内に捕
集フィルタを設けて、前記排気ガス中に含まれる炭化水
素系化合物および前記含炭素浮遊微粒子を、該排気ガス
中の酸素と接触可能に分散した状態で捕集し、前記捕集
フィルタに流入する温度が前記含炭素浮遊微粒子の可燃
温度よりも低温の排気ガスを用いて、該捕集した炭化水
素系化合物と含炭素浮遊微粒子とを燃焼させるととも
に、前記捕集フィルタにおける前記含炭素浮遊微粒子の
捕集量が所定の許容値を越えているか否かを判断して、
前記捕集量が前記所定の許容値を超えている場合に、前
記捕集フィルタへの酸素の供給量を増量させることを特
徴とする。
[0008] A first exhaust gas purifying method of the present invention corresponding to the above first exhaust gas purifying apparatus is a method for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine. A collection filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine to trap the hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended fine particles contained in the exhaust gas in a state where the hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended fine particles are dispersed so as to come into contact with oxygen in the exhaust gas. Collecting, using an exhaust gas whose temperature flowing into the collection filter is lower than the flammable temperature of the carbon-containing suspended particulates, and burning the collected hydrocarbon-based compound and carbon-containing suspended particulates, Determine whether the trapping amount of the carbon-containing suspended particulates in the trapping filter exceeds a predetermined allowable value,
When the trapping amount exceeds the predetermined allowable value, the supply amount of oxygen to the trapping filter is increased.

【0009】かかる第1の排気ガス浄化装置、および第
1の排気ガス浄化方法においては、前記捕集フィルタ上
の前記含炭素浮遊微粒子の捕集量が所定の許容値を超え
ている場合に、該捕集フィルタへの酸素の供給量を増量
させる。こうすれば、該捕集フィルタ上の前記炭化水素
系化合物の燃焼が促進され、延いては含炭素浮遊微粒子
の燃焼が促進されるので、該含炭素浮遊微粒子の捕集量
が減少する。その結果、捕集フィルタの目詰まりを容易
に回避することが可能となる。
In the first exhaust gas purifying apparatus and the first exhaust gas purifying method, when the trapped amount of the carbon-containing suspended particulates on the trapping filter exceeds a predetermined allowable value, The supply amount of oxygen to the collection filter is increased. In this case, the combustion of the hydrocarbon-based compound on the collection filter is promoted, and the combustion of the carbon-containing suspended fine particles is further promoted, so that the trapped amount of the carbon-containing suspended particulates is reduced. As a result, clogging of the collection filter can be easily avoided.

【0010】かかる第1の排気ガス浄化装置が適用され
る内燃機関に、排気ガスの一部を排気通路から取り出し
て吸気通路に還流させる還流通路と、該還流通路上に設
けられて排気ガスの還流を制御する排気ガス還流弁とが
設けられている場合には、該排気ガス還流弁を制御し
て、排気ガスの還流量を減少させることとしても良い。
[0010] In the internal combustion engine to which the first exhaust gas purifying apparatus is applied, a recirculation passage for extracting a part of the exhaust gas from the exhaust passage and recirculating the exhaust gas to the intake passage, and a recirculation passage for exhaust gas provided on the recirculation passage. When an exhaust gas recirculation valve for controlling recirculation is provided, the exhaust gas recirculation valve may be controlled to reduce the amount of recirculated exhaust gas.

【0011】排気ガスの還流量が減少すれば、その分だ
け内燃機関の燃焼室に流入する吸入空気量が増加して、
排気ガス中の酸素量が増加する。従って、かかる方法に
よれば、前記捕集フィルタへの酸素の供給量を簡便に増
加させることが可能となるので好適である。
When the amount of recirculation of exhaust gas decreases, the amount of intake air flowing into the combustion chamber of the internal combustion engine increases accordingly,
The amount of oxygen in the exhaust gas increases. Therefore, this method is preferable because the supply amount of oxygen to the collection filter can be easily increased.

【0012】かかる第1の排気ガス浄化装置が適用され
る内燃機関に、排気ガスの流動エネルギを用いて該内燃
機関が吸入する空気量を増量させる過給器が備えられて
いる場合には、該過給器の動作状態を制御することによ
って、該内燃機関の吸入空気量を増量させることとして
も良い。
When the internal combustion engine to which the first exhaust gas purifying apparatus is applied is provided with a supercharger for increasing the amount of air taken in by the internal combustion engine using the flow energy of the exhaust gas, The intake air amount of the internal combustion engine may be increased by controlling the operation state of the supercharger.

【0013】過給器の動作状態を制御すれば、内燃機関
の吸入空気量を簡便に増量させることができ、延いては
捕集フィルタへの酸素の供給量を簡便に増加させること
が可能となるので好適である。
By controlling the operating state of the supercharger, the amount of intake air of the internal combustion engine can be easily increased, and the amount of oxygen supplied to the collection filter can be easily increased. Is preferred.

【0014】かかる第1の排気ガス浄化装置において
は、排気ガスの流動エネルギを増加させることによっ
て、前記内燃機関の吸入空気量を増量させることとして
も良い。特に、排気ガスの温度を上昇させることによっ
て、流動エネルギを増加させることとしても良い。
[0014] In the first exhaust gas purifying device, the amount of intake air of the internal combustion engine may be increased by increasing the flow energy of the exhaust gas. In particular, the flow energy may be increased by increasing the temperature of the exhaust gas.

【0015】前記過給器は、排気ガスの流動エネルギを
用いて内燃機関の吸入空気量を増量させているので、排
気ガスの流動エネルギを増加させれば、それだけ吸入空
気量を増やすことができる。特に、排気ガスの温度は、
例えば燃料の噴射時期を調整することで容易に上昇させ
ることができるので、前記捕集フィルタに供給される酸
素量を簡便に増加させることが可能となって好適であ
る。
Since the supercharger increases the amount of intake air of the internal combustion engine using the flow energy of the exhaust gas, the amount of intake air can be increased by increasing the flow energy of the exhaust gas. . In particular, the temperature of the exhaust gas
For example, the fuel injection timing can be easily increased by adjusting the fuel injection timing, so that the amount of oxygen supplied to the collection filter can be easily increased, which is preferable.

【0016】従来技術における前述の課題の少なくとも
一部を解決するために、本発明の第2の排気ガス浄化装
置は次の構成を採用した。すなわち、内燃機関の排気ガ
ス中に含まれる含炭素浮遊微粒子を浄化する排気ガス浄
化装置において、前記排気ガス中に含まれる炭化水素系
化合物および前記含炭素浮遊微粒子を、該排気ガス中の
酸素と接触可能に分散して捕集することにより、流入時
の温度が該含炭素浮遊微粒子の可燃温度よりも低温の排
気ガスを用いて、該捕集した炭化水素系化合物と含炭素
浮遊微粒子とを燃焼させる捕集フィルタと、前記捕集フ
ィルタにおける前記含炭素浮遊微粒子の捕集量が所定の
許容値を越えているか否かを判断する捕集量判断手段
と、前記含炭素浮遊微粒子の捕集量が前記所定の許容値
を超えている場合に、前記捕集フィルタへの前記炭化水
素系化合物の供給量を増量させる炭化水素系化合物供給
量増量手段とを備えることを特徴とする。
In order to solve at least a part of the problems in the prior art, the second exhaust gas purifying apparatus of the present invention employs the following configuration. That is, in an exhaust gas purifying apparatus for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, the hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended particulates contained in the exhaust gas are combined with oxygen in the exhaust gas. By collecting and dispersing so as to be capable of contacting, the exhausted gas whose inflow temperature is lower than the flammable temperature of the carbon-containing suspended particulates is used to separate the collected hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended particulates. A trapping filter for burning, trapping amount determining means for determining whether or not the trapping amount of the carbon-containing suspended particulates in the trapping filter exceeds a predetermined allowable value; and collecting the carbon-containing suspended particulates. When the amount exceeds the predetermined allowable value, a hydrocarbon compound supply amount increasing means for increasing the supply amount of the hydrocarbon compound to the collection filter is provided.

【0017】また、上記の排気ガス浄化装置に対応する
本発明の第2の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気ガ
ス中に含まれる含炭素浮遊微粒子を浄化する排気ガス浄
化方法において、前記内燃機関の排気通路内に捕集フィ
ルタを設けて、前記排気ガス中に含まれる炭化水素系化
合物および前記含炭素浮遊微粒子を、該排気ガス中の酸
素と接触可能に分散した状態で捕集し、前記捕集フィル
タに流入する温度が前記含炭素浮遊微粒子の可燃温度よ
りも低温の排気ガスを用いて、該捕集した炭化水素系化
合物と含炭素浮遊微粒子とを燃焼させるとともに、前記
捕集フィルタにおける前記含炭素浮遊微粒子の捕集量が
所定の許容値を越えているか否かを判断して、前記捕集
量が前記所定の許容値を超えている場合に、前記捕集フ
ィルタへの前記炭化水素系化合物の供給量を増量させる
ことを特徴とする。
A second exhaust gas purifying method according to the present invention corresponding to the above exhaust gas purifying apparatus is the exhaust gas purifying method for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine. A collection filter is provided in an exhaust passage of the engine, and the hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended fine particles contained in the exhaust gas are collected in a state where they are dispersed so as to be able to contact oxygen in the exhaust gas, Using an exhaust gas whose temperature flowing into the trapping filter is lower than the flammable temperature of the carbon-containing suspended particulates, the trapped hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended particulates are burned, and the trapping filter is used. It is determined whether or not the trapping amount of the carbon-containing suspended fine particles in the trapping filter exceeds a predetermined allowable value, and when the trapping amount exceeds the predetermined threshold value, Charcoal Characterized in that to increase the supply amount of the hydrogen-based compounds.

【0018】かかる本発明の第2の排気ガス浄化装置お
よび第2の排気ガス浄化方法においては、前記捕集フィ
ルタ上の前記含炭素浮遊微粒子の捕集量が所定の許容値
を超えている場合に、該捕集フィルタへの前記炭化水素
系化合物の供給量を増量させる。こうすれば、該捕集フ
ィルタ上の前記炭化水素系化合物の燃焼が促進され、延
いては含炭素浮遊微粒子の燃焼が促進されるので、該含
炭素浮遊微粒子の捕集量が減少する。その結果、捕集フ
ィルタの目詰まりを容易に回避することが可能となる。
In the second exhaust gas purifying apparatus and the second exhaust gas purifying method according to the present invention, when the trapped amount of the carbon-containing suspended particulates on the trapping filter exceeds a predetermined allowable value. Then, the supply amount of the hydrocarbon-based compound to the collection filter is increased. In this case, the combustion of the hydrocarbon-based compound on the collection filter is promoted, and the combustion of the carbon-containing suspended fine particles is further promoted, so that the trapped amount of the carbon-containing suspended particulates is reduced. As a result, clogging of the collection filter can be easily avoided.

【0019】かかる第2の排気ガス浄化装置の適用され
る内燃機関が、機関出力の要求値に応じて定まる燃料量
の過半にあたる主燃料と、残余分の副燃料とを燃焼室内
に噴射する方式の機関である場合には、前記主燃料と前
記副燃料とを所定値以上の期間を空けて噴射することに
より、前記炭化水素系化合物の供給量を増量させること
としても良い。
A system in which the internal combustion engine to which the second exhaust gas purifying apparatus is applied injects a main fuel corresponding to a majority of a fuel amount determined according to a required value of an engine output and a residual auxiliary fuel into a combustion chamber. In the case of the above-described engine, the supply amount of the hydrocarbon-based compound may be increased by injecting the main fuel and the sub-fuel at intervals of a predetermined value or more.

【0020】こうすれば炭化水素系化合物の排出量を簡
便に、かつ速やかに増量させることができるので好適で
ある。また、副燃料と主燃料との比率を変更すること
で、炭化水素系化合物の供給量を容易に調整することが
可能となるので好ましい。
This is preferable because the amount of the hydrocarbon compound discharged can be easily and quickly increased. Further, it is preferable to change the ratio between the auxiliary fuel and the main fuel because the supply amount of the hydrocarbon compound can be easily adjusted.

【0021】かかる第2の排気ガス浄化装置において
は、前記副燃料を前記主燃料よりも所定期間以上早い時
期に噴射することによって、前記炭化水素系化合物の供
給量を増量させることとしても良い。あるいは、前記副
燃料を前記主燃料よりも所定期間以上遅い時期に噴射す
ることによって、前記炭化水素系化合物の供給量を増量
させることとしても良い。更には、前記副燃料を増量す
ることによって、前記炭化水素系化合物の供給量を増量
することとしても良い。
In the second exhaust gas purifying apparatus, the supply amount of the hydrocarbon-based compound may be increased by injecting the auxiliary fuel earlier than the main fuel by a predetermined period or more. Alternatively, the supply amount of the hydrocarbon-based compound may be increased by injecting the sub-fuel at a time later than the main fuel by a predetermined period or more. Further, the supply amount of the hydrocarbon-based compound may be increased by increasing the amount of the auxiliary fuel.

【0022】こうすれば、前記捕集フィルタへの炭化水
素系化合物の供給量を簡便に増量することができるので
好ましい。また、副燃料の割合を調整することで、炭化
水素系化合物の供給量を簡便に、かつ精度良く調整する
ことが可能となるので好ましい。
This is preferable because the supply amount of the hydrocarbon compound to the collection filter can be easily increased. Further, it is preferable to adjust the proportion of the auxiliary fuel because the supply amount of the hydrocarbon compound can be easily and accurately adjusted.

【0023】上述した本発明の第1あるいは第2の排気
ガス浄化装置においては、前記捕集フィルタの上流側の
排気通路における圧力に基づいて、前記含炭素浮遊微粒
子の捕集量が前記所定の許容値を超えているか否かを判
断することとしても良い。
In the above-described first or second exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the trapped amount of the carbon-containing suspended particulates is determined based on the pressure in the exhaust passage upstream of the trapping filter. It may be determined whether or not the allowable value is exceeded.

【0024】前記捕集フィルタでの捕集量が増加すれ
ば、それに伴って該フィルタ上流での排気管内圧力が増
加するので、かかる圧力を利用すれば、前記捕集量が前
記所定の許容値を超えているか否かを簡便に判断するこ
とができるので好ましい。
[0024] If the trapping amount in the trapping filter increases, the pressure in the exhaust pipe upstream of the filter increases with the trapping amount. Is preferable because it is possible to easily determine whether or not the number exceeds the limit.

【0025】かかる排気ガス浄化装置においては、前記
捕集フィルタの上流側の排気通路における圧力に加え
て、下流側の排気通路の圧力に基づいて、前記捕集量が
前記所定の許容値を超えているか否かを判断することと
しても良い。
In this exhaust gas purifying apparatus, the trapping amount exceeds the predetermined allowable value based on the pressure in the exhaust passage on the upstream side of the trapping filter and the pressure in the exhaust passage on the downstream side. It is also possible to determine whether or not it is.

【0026】捕集フィルタ上の浮遊微粒子の捕集量が所
定の許容値を超えれば、該捕集フィルタ前後の圧力差が
増大するので、上流側での圧力に加えて下流側の圧力に
基づいて判断すれば、該フィルタでの捕集量が所定の許
容値を超えているか否かを確実に判断することが可能と
なって好適である。
If the trapping amount of the suspended particulates on the trapping filter exceeds a predetermined allowable value, the pressure difference between before and after the trapping filter increases, and therefore, based on the pressure on the downstream side in addition to the pressure on the upstream side. This is preferable because it is possible to reliably determine whether or not the amount collected by the filter exceeds a predetermined allowable value.

【0027】かかる排気ガス浄化装置においては、前記
捕集フィルタの上流側の排気通路における圧力に加え
て、前記内燃機関の運転条件に基づいて、前記捕集量が
前記所定の許容値を超えているか否かを判断することと
してもよい。
In the exhaust gas purifying apparatus, the trapping amount exceeds the predetermined allowable value based on the operating conditions of the internal combustion engine in addition to the pressure in the exhaust passage on the upstream side of the trapping filter. It may be determined whether or not there is.

【0028】内燃機関の運転条件が定まれば、前記捕集
フィルタ上の含炭素浮遊微粒子の捕集量が多くなると、
該捕集フィルタ上流での排気管内圧力は増加する。この
ことから、該捕集フィルタ上流での排気管内の圧力に加
えて、該内燃機関の運転条件に基づいて判断すれば、前
記捕集量が所定の許容量を超えているか否かを確実に検
出することができるので好適である。もちろん、内燃機
関の運転条件に基づいて判断するために、予め定めてお
いた所定の運転条件における該捕集フィルタ上流の圧力
に基づいて判断することとしても構わない。
When the operating conditions of the internal combustion engine are determined, if the amount of trapped carbon-containing suspended particulates on the trapping filter increases,
The pressure in the exhaust pipe upstream of the trapping filter increases. From this, if it is determined based on the operating conditions of the internal combustion engine in addition to the pressure in the exhaust pipe upstream of the collection filter, it is possible to reliably determine whether the collection amount exceeds a predetermined allowable amount. This is preferable because it can be detected. Of course, in order to make the determination based on the operating conditions of the internal combustion engine, the determination may be made based on the pressure upstream of the trapping filter under predetermined operating conditions.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】本発明の作用・効果をより明確に
説明するために、次のような順序に従って、本発明の実
施例を説明する。 A.装置構成: A−1.エンジンの構成: A−2.パティキュレートフィルタの概要: A−3.エンジン制御の概要: B.フィルタ再生促進処理: B−1.EGR制御: B−2.過給圧制御: B−3.燃料噴射制御: B−4.変形例:
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to more clearly explain the operation and effect of the present invention, embodiments of the present invention will be described in the following order. A. Apparatus configuration: A-1. Configuration of Engine: A-2. Outline of particulate filter: A-3. Overview of engine control: B. Filter regeneration promotion processing: B-1. EGR control: B-2. Supercharging pressure control: B-3. Fuel injection control: B-4. Modification:

【0030】A.装置構成:以下、本発明の排気ガス浄
化装置を、ディーゼルエンジンに適用した実施例につい
て説明する。もちろん、ディーゼルエンジンに限らず、
燃料をシリンダ内に直接噴射する方式のガソリンエンジ
ンなど、他の内燃機関に適用することもできる。また、
本発明は、車両や船舶搭載用あるいは定置用などのあら
ゆる内燃機関に適用することが可能である。
A. Apparatus Configuration: An embodiment in which the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is applied to a diesel engine will be described below. Of course, not limited to diesel engines,
The present invention can be applied to other internal combustion engines such as a gasoline engine in which fuel is directly injected into a cylinder. Also,
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to all types of internal combustion engines such as those mounted on a vehicle or a ship, or those for stationary use.

【0031】A−1.エンジンの構成:図1は、第1実
施例の排気ガス浄化装置を装着したディーゼルエンジン
10の概略構成を示した説明図である。ディーゼルエン
ジン10は、いわゆる4気筒エンジンであり、#1ない
し#4の4つの燃焼室を有している。各燃焼室には吸気
管12を介して空気が供給され、各燃焼室に設けられた
燃料噴射弁14から燃料が噴射されると、燃焼室内で空
気と燃料とが燃焼して、排気管16から排気ガスが排出
される。
A-1. Engine Configuration: FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a diesel engine 10 equipped with the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment. The diesel engine 10 is a so-called four-cylinder engine, and has four combustion chambers # 1 to # 4. Air is supplied to each combustion chamber via an intake pipe 12, and when fuel is injected from a fuel injection valve 14 provided in each combustion chamber, the air and fuel burn in the combustion chamber to form an exhaust pipe 16. The exhaust gas is exhausted from.

【0032】排気管16の途中には、過給器20が設け
られている。過給器20は、排気管16内に設けられた
タービン21と、吸気管12内に設けられたコンプレッ
サ22と、タービン21とコンプレッサ22とをつなぐ
シャフト23とから構成されている。燃焼室から排出さ
れた排気ガスが過給器20のタービン21を回すと、シ
ャフト23を介してコンプレッサ22が回転し、空気を
圧縮して各燃焼室内に供給する。本実施例の過給器20
にはアクチュエータ70が設けられており、タービン2
1に排気ガスが流入する部分の開口面積(以下、タービ
ン開口面積と呼ぶ)を変更することが可能となってい
る。排気ガス流量に応じてタービン開口面積を適切に制
御することで、過給器20の効率を向上させることがで
きる。また、タービン21の上流側には、ウエストゲー
トバルブ72と呼ばれるバイパス弁が設けられている。
ウエストゲートアクチュエータ74を用いてウエストゲ
ートバルブ72の開度を調整し、タービン21をバイパ
スする排気ガスの割合を制御することで、過給器20の
性能を制御することも可能となっている。
A supercharger 20 is provided in the exhaust pipe 16. The supercharger 20 includes a turbine 21 provided in the exhaust pipe 16, a compressor 22 provided in the intake pipe 12, and a shaft 23 connecting the turbine 21 and the compressor 22. When the exhaust gas discharged from the combustion chamber rotates the turbine 21 of the supercharger 20, the compressor 22 rotates via the shaft 23, compresses the air, and supplies the air to each combustion chamber. The supercharger 20 of the present embodiment
Is provided with an actuator 70, and the turbine 2
It is possible to change the opening area (hereinafter, referred to as turbine opening area) of a portion where the exhaust gas flows into the exhaust gas inlet 1. By appropriately controlling the turbine opening area according to the exhaust gas flow rate, the efficiency of the supercharger 20 can be improved. A bypass valve called a wastegate valve 72 is provided on the upstream side of the turbine 21.
The performance of the supercharger 20 can be controlled by adjusting the opening degree of the wastegate valve 72 using the wastegate actuator 74 and controlling the ratio of the exhaust gas that bypasses the turbine 21.

【0033】コンプレッサ22の上流側にはエアクリー
ナ26が設けられており、コンプレッサ22はエアクリ
ーナ26から取り入れた空気を圧縮して燃焼室内に供給
する。コンプレッサ22で圧縮すると空気の温度が上昇
するので、コンプレッサ22の下流には空気を冷却する
ためのインタークーラ24が設けられており、圧縮した
空気をインタークーラ24で冷却してから燃焼室内に供
給することも可能である。
An air cleaner 26 is provided upstream of the compressor 22. The compressor 22 compresses air taken from the air cleaner 26 and supplies the compressed air to the combustion chamber. Since the temperature of the air rises when compressed by the compressor 22, an intercooler 24 for cooling the air is provided downstream of the compressor 22, and the compressed air is cooled by the intercooler 24 before being supplied to the combustion chamber. It is also possible.

【0034】タービン21の上流側の排気管16内に
は、#1ないし#4の各燃焼室毎にパティキュレートフ
ィルタ100が設けられている。パティキュレートフィ
ルタ100は、排気ガス中に含まれる浮遊微粒子と炭化
水素系化合物とを捕集するとともに、該炭化水素系化合
物の反応熱を利用して、捕集した浮遊微粒子を比較的低
温の排気ガス中で燃焼させることができる。パティキュ
レートフィルタ100については後述する。
In the exhaust pipe 16 on the upstream side of the turbine 21, a particulate filter 100 is provided for each of the combustion chambers # 1 to # 4. The particulate filter 100 traps the suspended particulates and the hydrocarbon compound contained in the exhaust gas and uses the reaction heat of the hydrocarbon compound to remove the collected suspended particulates at a relatively low temperature. Can be burned in gas. The particulate filter 100 will be described later.

【0035】各パティキュレートフィルタ100の上流
側の排気管16と吸気管12とは、EGR通路60でつ
ながっており、排気ガスの一部を吸気管12内に導入可
能となっている。EGR通路60に設けられたEGR弁
62の開度を調整することで、吸気管12内に導入する
排気ガス量を制御することができる。
The exhaust pipe 16 and the intake pipe 12 on the upstream side of each particulate filter 100 are connected by an EGR passage 60, and a part of the exhaust gas can be introduced into the intake pipe 12. By adjusting the opening of the EGR valve 62 provided in the EGR passage 60, the amount of exhaust gas introduced into the intake pipe 12 can be controlled.

【0036】燃料供給ポンプ18および燃料噴射弁14
は、エンジン制御用ECU30の制御のもとで、適切な
量の燃料を適切なタイミングで燃焼室内に噴射する。
Fuel supply pump 18 and fuel injection valve 14
Injects an appropriate amount of fuel into the combustion chamber at an appropriate timing under the control of the engine control ECU 30.

【0037】エンジン制御用ECU30は、エンジン回
転速度Neや、アクセル開度θacといったエンジンの運
転条件を検出し、運転条件に応じて、燃料供給ポンプ1
8や、燃料噴射弁14、EGR弁62、過給器20など
を適切に制御する。また、排気管内圧力を検出して、パ
ティキュレートフィルタ100が目詰まり気味なことを
検出した場合には、後述するように、EGR弁62、過
給器20、燃料供給ポンプ18、燃料噴射弁14などを
制御することにより、フィルタ再生促進処理を行う。従
って、本実施例のディーゼルエンジン10では、何らか
の要因でフィルタが目詰まりし易い条件においても、フ
ィルタの目詰まりが生じるおそれがない。
The engine control ECU 30 detects the operating conditions of the engine, such as the engine speed Ne and the accelerator opening θac, and according to the operating conditions, the fuel supply pump 1
8, the fuel injection valve 14, the EGR valve 62, the supercharger 20, and the like are appropriately controlled. Further, when the pressure in the exhaust pipe is detected and it is detected that the particulate filter 100 is slightly clogged, as described later, the EGR valve 62, the supercharger 20, the fuel supply pump 18, the fuel injection valve 14, By performing such control, filter regeneration promotion processing is performed. Therefore, in the diesel engine 10 of the present embodiment, there is no possibility that the filter is clogged even under the condition where the filter is easily clogged for some reason.

【0038】A−2.パティキュレートフィルタの概
要:図2は、排気管16に装着されているパティキュレ
ートフィルタ100の外観形状を示す斜視図である。理
解を容易にするために、一部分の断面をとって内部構造
を拡大して表示している。パティキュレートフィルタ1
00は、円筒状のケース102と、ケース102内に挿
入されて外周をケースに溶接されたエレメント104と
から構成されている。エレメント104は、耐熱金属製
の不織布106と同じく耐熱金属製の波板108とを重
ねて、中心棒110を芯にして円筒状に巻き付けたロー
ル構造となっている。本実施例のパティキュレートフィ
ルタ100で用いるエレメント104は、外径が約55
mm、長さが約40mmのものを使用している。もちろ
ん、これら寸法は、ディーゼルエンジンの排気量や排気
管16の内径などにあわせて、適宜変更することができ
る。
A-2. Outline of Particulate Filter: FIG. 2 is a perspective view showing an external shape of the particulate filter 100 attached to the exhaust pipe 16. In order to facilitate understanding, a partial cross section is taken and the internal structure is enlarged and displayed. Particulate filter 1
Reference numeral 00 denotes a cylindrical case 102 and an element 104 inserted into the case 102 and having an outer periphery welded to the case. The element 104 has a roll structure in which a nonwoven fabric 106 made of a heat-resistant metal and a corrugated sheet 108 made of the same heat-resistant metal are stacked and wound around a center rod 110 as a core. The element 104 used in the particulate filter 100 of this embodiment has an outer diameter of about 55
mm and a length of about 40 mm are used. Of course, these dimensions can be appropriately changed according to the displacement of the diesel engine, the inner diameter of the exhaust pipe 16, and the like.

【0039】不織布106は波板108とともに巻き付
けられているので、不織布106同士の間隔は、波板1
08によって所定の間隔に保たれており、不織布106
と波板108との間には、中心棒110の軸方向に沿っ
て多数の通路が形成されている。エレメント104の両
側には、封止板112が溶接されている。封止板112
は、不織布106と波板108との間に形成された通路
を互い違いに閉塞して、排気ガスが不織布106を通過
する構造を形成する。図3を参照して、封止板112に
より排気ガスが不織布106を通過する構造が形成され
る様子を説明する。
Since the nonwoven fabric 106 is wound together with the corrugated sheet 108, the interval between the nonwoven fabrics 106 is
08, the predetermined interval is maintained.
A large number of passages are formed between the corrugated plate 108 and the corrugated plate 108 along the axial direction of the center rod 110. On both sides of the element 104, sealing plates 112 are welded. Sealing plate 112
Forms a structure in which the passage formed between the nonwoven fabric 106 and the corrugated sheet 108 is alternately closed, so that the exhaust gas passes through the nonwoven fabric 106. With reference to FIG. 3, a description will be given of how the structure in which the exhaust gas passes through the nonwoven fabric 106 is formed by the sealing plate 112.

【0040】図3は、パティキュレートフィルタ100
の断面構造を概念的に示す説明図である。尚、図が煩雑
になることを防ぐために、図3では、波板108の表示
は省略している。図示するように、封止板112は、所
定の間隔に保たれて隣接する不織布106の間に形成さ
れる通路を、互い違いになるように閉塞する。このた
め、図中に矢印で示したように、図の左側から排気ガス
が流れてくると、封止板112で塞がれていない通路に
一旦は流入するが、通路の出口側は封止板112で塞が
れている。そこで排気ガスは、図中に太い矢印で示すよ
うに、通路側面を構成する不織布106を通って、出口
側が塞がれていない通路に抜けていく。こうして排気ガ
スが不織布106を抜ける際に、排気ガス中に含まれて
いるススなどの含炭素浮遊微粒子を不織布106によっ
て捕集することができる。
FIG. 3 shows the structure of the particulate filter 100.
FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing a cross-sectional structure of FIG. Note that, in order to prevent the figure from being complicated, the display of the corrugated sheet 108 is omitted in FIG. As shown in the figure, the sealing plate 112 closes the passages formed between the adjacent nonwoven fabrics 106 at predetermined intervals so as to be alternately arranged. For this reason, as shown by the arrow in the figure, when the exhaust gas flows from the left side of the figure, the exhaust gas once flows into the passage not closed by the sealing plate 112, but the outlet side of the passage is sealed. The plate 112 is closed. Therefore, the exhaust gas passes through the nonwoven fabric 106 forming the side surface of the passage and passes through the passage whose outlet side is not closed, as indicated by the thick arrow in the drawing. Thus, when the exhaust gas passes through the nonwoven fabric 106, the carbon-containing suspended particulates such as soot contained in the exhaust gas can be collected by the nonwoven fabric 106.

【0041】ここで、不織布106は、図4に例示する
ような所定範囲の諸元を有する鉄系の耐熱合金製不織布
が使用されており、このため、含炭素浮遊微粒子や炭化
水素系化合物を、排気ガス中の酸素と接触可能に分散し
た状態で捕集することができる。このように、浮遊微粒
子を3次元的に分散した状態で捕集すると、後述するよ
うに、捕集した微粒子がある程度の量に達した時点で自
然に着火して燃焼させることができる。含炭素浮遊微粒
子や炭化水素系化合物が分散した状態で捕集されるメカ
ニズムおよび、分散して捕集することで捕集した含炭素
浮遊微粒子が自然に燃焼するメカニズムについては後述
する。
Here, as the nonwoven fabric 106, a nonwoven fabric made of an iron-based heat-resistant alloy having specifications within a predetermined range as shown in FIG. 4 is used. , Can be collected in a state of being dispersed so as to be able to contact oxygen in the exhaust gas. As described above, when the suspended fine particles are collected in a three-dimensionally dispersed state, they can be ignited and burned spontaneously when the collected fine particles reach a certain amount, as described later. The mechanism in which the carbon-containing suspended fine particles and the hydrocarbon-based compound are collected in a dispersed state, and the mechanism in which the carbon-containing suspended fine particles collected by being dispersed and collected naturally burn will be described later.

【0042】図4中に示す「繊維径」とは、不織布を形
成する金属繊維の平均直径を示す。金属不織布は、無数
の金属繊維が複雑に絡み合って形成されており、金属繊
維の間には、複雑に分岐した3次元的な通路が形成され
ている。「細孔径」とは、金属繊維間に形成された通路
断面の大きさを表す指標であり、等価な断面積を有する
円形通路の内径(直径)を示している。「細孔径」の値
は、もっとも簡便には、走査型電子顕微鏡で撮影した金
属不織布表面あるいは断面の写真に基づいて、目視によ
って計測することができる。
"Fiber diameter" shown in FIG. 4 indicates the average diameter of the metal fibers forming the nonwoven fabric. The metal nonwoven fabric is formed by innumerable metal fibers being intricately intertwined with each other, and three-dimensionally branched paths are formed between the metal fibers. The “pore diameter” is an index indicating the size of a passage cross section formed between metal fibers, and indicates the inner diameter (diameter) of a circular passage having an equivalent cross-sectional area. The value of the “pore diameter” can be most simply measured visually based on a photograph of the surface or cross section of the metal nonwoven fabric taken with a scanning electron microscope.

【0043】尚、上述した本実施例のエレメント104
は、エレメント104の両端に封止板112を溶接して
形成されているものとして説明したが、以下に説明する
ように、封止板112を用いない構造としてもよい。
Incidentally, the element 104 of the present embodiment described above is used.
Has been described as being formed by welding the sealing plates 112 to both ends of the element 104, but a structure without the sealing plates 112 may be used as described below.

【0044】図5は、封止板を用いない構造のエレメン
トを備えるパティキュレートフィルタ100の断面図で
ある。図5では、図が煩雑となることをさけるために、
波板108の表示は省略している。前述した図3では、
不織布106の両端に互い違いに封止板112を溶接し
たが、封止板を溶接する代わりに、図5に示すように、
不織布同士を端部113で互いに溶接してもよい。こう
すれば封止板112を省略することができるので、パテ
ィキュレートフィルタ100をより簡便に製造すること
ができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a particulate filter 100 including an element having a structure without using a sealing plate. In FIG. 5, in order to avoid the figure from being complicated,
The illustration of the corrugated plate 108 is omitted. In FIG. 3 described above,
Although the sealing plates 112 were alternately welded to both ends of the nonwoven fabric 106, instead of welding the sealing plates, as shown in FIG.
The nonwovens may be welded together at the end 113. In this case, since the sealing plate 112 can be omitted, the particulate filter 100 can be manufactured more easily.

【0045】尚、上述の図4に示した不織布の諸元はあ
くまでも例示であって、不織布の諸元は図中に例示され
た値に限定されるものではない。また、本実施例では、
鉄系の耐熱合金製の金属不織布を用いているが、周知の
他の耐熱性の金属不織布を用いても構わない。
The specifications of the nonwoven fabric shown in FIG. 4 are merely examples, and the specifications of the nonwoven fabric are not limited to the values illustrated in the drawing. In this embodiment,
Although a metal non-woven fabric made of an iron-based heat-resistant alloy is used, other known heat-resistant metal non-woven fabrics may be used.

【0046】上述したように、パティキュレートフィル
タ100の不織布106は、排気ガス中の含炭素浮遊微
粒子を不織布106の内部に3次元的に分散した状態で
捕集することができるので、ある程度の量の微粒子を捕
集すると、自然に着火させて微粒子を燃焼させることが
できる。このため、本実施例のパティキュレートフィル
タ100は、意図的に排気ガス温度を上昇させるといっ
た特別な操作を行わずとも、フィルタを自然に再生させ
ることができる。本明細書中では、本実施例のパティキ
ュレートフィルタ100が有するこのような機能を「自
然再生機能」と呼ぶ。自然再生機能のメカニズムについ
ては全てが解明されたわけではないが、現時点で推定さ
れるメカニズムについて若干説明する。
As described above, the nonwoven fabric 106 of the particulate filter 100 can collect carbon-containing suspended fine particles in the exhaust gas in a three-dimensionally dispersed state inside the nonwoven fabric 106. When the fine particles are collected, they can be ignited spontaneously to burn the fine particles. Therefore, the particulate filter 100 of the present embodiment can naturally regenerate the filter without performing a special operation such as intentionally increasing the exhaust gas temperature. In the present specification, such a function of the particulate filter 100 of the present embodiment is referred to as a “natural reproduction function”. Although the mechanism of the natural regeneration function has not been completely elucidated, the mechanism presumed at the present time will be described briefly.

【0047】ディーゼルエンジンの排気ガス中には、含
炭素浮遊微粒子や炭化水素系化合物が、図6に示すよう
な割合で含まれていることが分かっている。すなわち、
おおまかに言えば、ススなどの浮遊微粒子と、燃料に起
因する炭化水素系化合物と、潤滑油に起因する炭化水素
系化合物とが、ほぼ同じ割合で含まれている。ススなど
の浮遊微粒子は、酸素を含んだ排気ガス雰囲気中でも通
常は550℃以上にならないと燃焼しないと言われてい
る。これに対して、燃料や潤滑油に起因する炭化水素系
化合物は、酸素さえ供給されれば、550℃より低い温
度でも何らかの酸化反応が起こり得る。
It is known that the exhaust gas of a diesel engine contains carbon-containing suspended particulates and hydrocarbon compounds in the proportions as shown in FIG. That is,
Roughly speaking, suspended particulates such as soot, hydrocarbon-based compounds derived from fuel, and hydrocarbon-based compounds derived from lubricating oil are contained in substantially the same ratio. It is said that suspended particulates such as soot will not burn even in an exhaust gas atmosphere containing oxygen unless the temperature reaches 550 ° C. or higher. On the other hand, a hydrocarbon-based compound derived from a fuel or a lubricating oil can cause some oxidation reaction even at a temperature lower than 550 ° C. as long as oxygen is supplied.

【0048】本実施例のパティキュレートフィルタ10
0では、所定範囲の細孔径分布を有する金属不織布10
6を使用しており、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子と炭
化水素系化合物とを、不織布内部に3次元的に分散した
状態で捕集する。このため、捕集された炭化水素系化合
物の一部は、排気ガス中の酸素が十分に供給される状態
で捕集されており、排気ガスの温度によってゆっくりと
した酸化反応(発熱反応)を開始して、フィルタ温度を
次第に上昇させる。この結果、含炭素浮遊微粒子および
炭化水素系化合物がある程度フィルタに捕集された時点
でフィルタ温度が550℃以上となり、フィルタ上の微
粒子と炭化水素系化合物とを一気に燃焼させることがで
きるのである。
The particulate filter 10 of the present embodiment
0, the metal nonwoven fabric 10 having a pore size distribution in a predetermined range.
6, and the carbon-containing suspended fine particles and the hydrocarbon compound in the exhaust gas are collected in a three-dimensionally dispersed state inside the nonwoven fabric. For this reason, a part of the collected hydrocarbon compounds is collected in a state where oxygen in the exhaust gas is sufficiently supplied, and a slow oxidation reaction (exothermic reaction) occurs depending on the temperature of the exhaust gas. To begin, gradually increase the filter temperature. As a result, when the carbon-containing suspended fine particles and the hydrocarbon-based compound are collected to some extent by the filter, the filter temperature becomes 550 ° C. or higher, and the fine particles on the filter and the hydrocarbon-based compound can be burned at once.

【0049】図7は、本実施例のパティキュレートフィ
ルタ100が自然再生を行う様子を概念的に示した説明
図である。図7(a)は、ディーゼルエンジン10の排
気管16内にパティキュレートフィルタ100が装着さ
れている様子を模式的に示している。図7(b)は、デ
ィーゼルエンジン10を一定条件で運転しながら、フィ
ルタ前後の差圧dPおよびフィルタに流れ込む排気ガス
温度Tg、フィルタ温度Tfを計測して得られた結果を
概念的に示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram conceptually showing how the particulate filter 100 of this embodiment performs natural reproduction. FIG. 7A schematically illustrates a state in which the particulate filter 100 is mounted in the exhaust pipe 16 of the diesel engine 10. FIG. 7B is a diagram conceptually showing a result obtained by measuring the differential pressure dP before and after the filter, the exhaust gas temperature Tg flowing into the filter, and the filter temperature Tf while operating the diesel engine 10 under a constant condition. FIG.

【0050】ディーゼルエンジン10の運転を開始する
と、排気ガス温度Tgおよびフィルタ温度Tfが直ちに
上昇して定常温度に達する。このとき、実際には、フィ
ルタ温度Tfは排気ガス温度Tgよりも高い値となる
が、説明を簡明にする観点から、ここでは2つの温度に
有意な差は無いものとして説明する。
When the operation of the diesel engine 10 is started, the exhaust gas temperature Tg and the filter temperature Tf immediately rise to reach a steady temperature. At this time, the filter temperature Tf is actually a value higher than the exhaust gas temperature Tg, but from the viewpoint of simplifying the explanation, it is assumed here that there is no significant difference between the two temperatures.

【0051】パティキュレートフィルタ100が新品の
場合、フィルタ前後の差圧dPは初めの間は次第に増加
して行くが、やがて一定値に安定する。フィルタ前後の
差圧が一定値に安定するのは、本実施例のパティキュレ
ートフィルタ100が、排気ガス中の浮遊微粒子をフィ
ルタ表面だけでなく、フィルタ内部に3次元的に捕集す
るためである。差圧が安定する値は主にフィルタの設計
緒元によって変化するが、代表的には新品時差圧の3倍
ないし4倍程度の値となることが多い。説明の便宜上、
ディーゼルエンジン10の運転を開始してから、フィル
タ前後の差圧が安定するまでの期間を、「第1期」と呼
ぶことにする。
When the particulate filter 100 is new, the differential pressure dP before and after the filter gradually increases during the beginning, but eventually stabilizes at a constant value. The reason why the differential pressure before and after the filter stabilizes to a constant value is that the particulate filter 100 of the present embodiment three-dimensionally collects suspended particulates in the exhaust gas not only on the filter surface but also inside the filter. . The value at which the differential pressure stabilizes mainly depends on the design specifications of the filter, but typically becomes a value that is about 3 to 4 times the differential pressure when new. For convenience of explanation,
The period from the start of the operation of the diesel engine 10 until the differential pressure before and after the filter stabilizes will be referred to as “first period”.

【0052】フィルタ前後の差圧が安定した後、ディー
ゼルエンジン10をしばらく運転していると、排気ガス
温度Tgは変化しないにも関わらず、フィルタ温度Tf
が少しずつ上昇し始める。フィルタ温度Tfと排気ガス
温度Tgとの乖離は次第に大きくなり、ついにはフィル
タ温度Tfが550℃前後に達する。この間、ススなど
の含炭素浮遊微粒子および炭化水素系化合物がフィルタ
で捕集されることに伴って、フィルタ前後の差圧dPは
ごく僅かに増加する傾向にあるが、有意な増加量を計測
できない場合もある。
When the diesel engine 10 has been operated for a while after the pressure difference before and after the filter has stabilized, the filter temperature Tf has not changed even though the exhaust gas temperature Tg has not changed.
Begins to rise little by little. The difference between the filter temperature Tf and the exhaust gas temperature Tg gradually increases, and finally the filter temperature Tf reaches around 550 ° C. During this time, the differential pressure dP before and after the filter tends to increase very slightly as the carbon-containing suspended fine particles such as soot and the hydrocarbon-based compound are collected by the filter, but a significant increase cannot be measured. In some cases.

【0053】フィルタ温度Tfが上昇して550℃付近
に達すると、フィルタに捕集されたススなどの含炭素浮
遊微粒子が燃焼し始め、捕集した微粒子が全て燃焼する
と、フィルタ温度Tfは排気ガス温度Tg付近の温度ま
で速やかに低下する。排気ガス中のススなどが捕集され
ることによるフィルタ前後での差圧dPの増加を検出可
能な場合には、フィルタ上でススなどが燃焼するときに
差圧dPの低下を検出することができる。第1期が終了
した後に、フィルタ温度Tfが排気ガス温度Tgから次
第に乖離していき、再び排気ガス温度Tgに低下するま
での期間を「第2期」と呼ぶことにする。尚、第1期の
期間は第2期の期間に比べてかなり短いが、図7では表
示上の理由から、第1期の期間を第2期に対して実際よ
りも長く表示している。
When the filter temperature Tf rises to about 550 ° C., the carbon-containing suspended particulates such as soot trapped in the filter start to burn, and when all the trapped particulates burn, the filter temperature Tf becomes lower than the exhaust gas. The temperature quickly decreases to a temperature near the temperature Tg. If it is possible to detect an increase in the differential pressure dP before and after the filter due to the collection of soot and the like in the exhaust gas, it is possible to detect a decrease in the differential pressure dP when soot and the like burn on the filter. it can. After the end of the first period, the period during which the filter temperature Tf gradually deviates from the exhaust gas temperature Tg and decreases to the exhaust gas temperature Tg again will be referred to as a “second period”. Note that the period of the first period is considerably shorter than the period of the second period, but in FIG. 7, the period of the first period is displayed longer than the actual period of the second period for display reasons.

【0054】フィルタに捕集されたススなどが燃焼し終
わって、フィルタ温度Tfが排気ガス温度Tg付近の温
度に低下しても、しばらくすると再びフィルタ温度Tf
が上昇し始め、やがて550℃に達して捕集したススな
どが燃焼する。このように、フィルタはいつまでも第2
期の状態に保たれて、排気ガス中に含まれるススなどの
捕集と燃焼とを繰り返す。以上が、パティキュレートフ
ィルタ100の有する自然再生機能の第1の形態であ
る。
Even if the soot and the like trapped in the filter have burned and the filter temperature Tf has dropped to a temperature near the exhaust gas temperature Tg, the filter temperature Tf will be restored again after a while.
Begins to rise and eventually reaches 550 ° C., and the collected soot and the like burn. In this way, the filter is forever
, And the collection and combustion of soot and the like contained in the exhaust gas are repeated. The above is the first mode of the natural reproduction function of the particulate filter 100.

【0055】排気ガス温度Tgが高い条件では、自然再
生機能の第2の形態が発現する。図7(c)は、図7
(b)の条件に対して排気ガス温度が若干高い(代表的
には50℃)条件でディーゼルエンジン10を運転した
ときの、フィルタ温度Tfおよびフィルタ前後の差圧d
Pの推移を概念的に示した説明図である。排気ガス温度
に限らず、図7(b)の条件に対してスス濃度が若干高
くなるように変更した場合にも、同様の結果を得ること
ができる。
Under the condition that the exhaust gas temperature Tg is high, the second mode of the natural regeneration function appears. FIG. 7 (c)
The filter temperature Tf and the differential pressure d before and after the filter when the diesel engine 10 is operated under the condition that the exhaust gas temperature is slightly higher (typically 50 ° C.) than the condition of (b).
It is explanatory drawing which showed transition of P notionally. Similar results can be obtained not only with the exhaust gas temperature but also when the soot concentration is changed to be slightly higher than the condition of FIG. 7B.

【0056】排気ガス温度Tgが高い条件では、図7
(c)に示すように、第2期の終了後、フィルタ温度T
fが排気ガス温度Tg付近まで低下することなく、若干
高い温度で安定する。第2期の終了後、フィルタ温度T
fが排気ガス温度Tgよりも高い温度で安定する期間を
「第3期」と呼ぶことにする。第3期では、ススなどの
捕集と燃焼とが局所的に繰り返されているか、あるいは
同時進行的に行われているものと予想される。このよう
に、自然再生機能の第2の形態では、浮遊微粒子の捕集
と燃焼とが並行して行われている。
Under the condition of high exhaust gas temperature Tg, FIG.
As shown in (c), after the end of the second period, the filter temperature T
f is stabilized at a slightly higher temperature without decreasing to around the exhaust gas temperature Tg. After the end of the second period, the filter temperature T
A period during which f is stabilized at a temperature higher than the exhaust gas temperature Tg will be referred to as a “third period”. In the third period, it is expected that the collection and combustion of soot and the like are locally repeated or performed simultaneously. As described above, in the second mode of the natural regeneration function, collection and combustion of suspended particulates are performed in parallel.

【0057】以上に説明したように、本実施例のパティ
キュレートフィルタ100は、所定諸元に不織布を使用
しているために、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子や炭化
水素系化合物を分散した状態で捕集することができ、こ
のため、捕集した微粒子を、特別な操作を行うことなく
自然に燃焼させることが可能である。パティキュレート
フィルタ100がススなどの微粒子を分散した状態で捕
集することができるのは、以下に説明するメカニズムに
よって、微粒子を不織布内部に積極的に取り込みながら
捕集するためと思われる。以下、現時点で推定される捕
集メカニズムについて、簡単に説明する。
As described above, since the particulate filter 100 of this embodiment uses a nonwoven fabric for the predetermined specifications, the particulate filter 100 in a state in which the carbon-containing suspended fine particles and the hydrocarbon compound in the exhaust gas are dispersed. Thus, the collected fine particles can be naturally burned without performing a special operation. The reason why the particulate filter 100 can collect fine particles such as soot in a dispersed state is considered to be that the fine particles are collected while being actively incorporated into the nonwoven fabric by the mechanism described below. Hereinafter, the trapping mechanism estimated at the present time will be briefly described.

【0058】図8は、耐熱金属製の不織布断面の構造を
概念的に示した説明図である。図中の斜線を付した丸印
は、それぞれが不織布繊維の断面を示している。不織布
は、無数の繊維が複雑に絡み合って形成されていて、内
部には複雑に連通し合う3次元的な通路が無数に形成さ
れている。
FIG. 8 is an explanatory view conceptually showing the structure of a cross section of a nonwoven fabric made of a heat-resistant metal. Each of the hatched circles in the figure indicates the cross section of the nonwoven fabric fiber. The nonwoven fabric is formed by innumerable fibers intricately intertwined with each other, and has an infinite number of three-dimensional passages intricately communicating with each other.

【0059】図8(a)は、未だ新しい不織布の断面構
造を概念的に表示したものである。排気ガスは、上方か
ら下方に向かって流れるものとする。繊維の分布に疎密
があるために不織布表面には種々の大きさの開口部が形
成されているが、小さな開口部であっても排気ガスの気
体分子にとっては充分に大きいので、排気ガスは不織布
全面をほぼ均等に通過すると考えられる。図8(a)で
は、不織布の繊維間を通過する排気ガスを、太い矢印を
用いて模式的に表示している。
FIG. 8A conceptually shows the cross-sectional structure of a new nonwoven fabric. The exhaust gas flows downward from above. Openings of various sizes are formed on the surface of the non-woven fabric due to the uneven distribution of fibers, but even small openings are sufficiently large for the gas molecules of the exhaust gas. It is considered that the light passes through the entire surface almost evenly. In FIG. 8A, the exhaust gas passing between the fibers of the nonwoven fabric is schematically displayed using thick arrows.

【0060】排気ガスが不織布を通過すると、排気ガス
中に含まれるススなどの微粒子が繊維の間に捕捉され
て、次第に不織布表面の開口部が閉塞していく。このた
め、図8(b)に示すように、不織布表面の小さな開口
部はススなどの微粒子で閉塞されてしまい、排気ガスは
閉塞されずに残っている比較的大きな開口部に集中す
る。この結果、不織布を通過する排気ガスの流れは、表
面に閉塞されずに残った大きな開口部から始まる流れに
集約されていく。図8(b)では、ススなどの微粒子を
小さな黒丸で模式的に表示している。
When the exhaust gas passes through the nonwoven fabric, fine particles such as soot contained in the exhaust gas are trapped between the fibers, and the opening on the surface of the nonwoven fabric gradually closes. For this reason, as shown in FIG. 8B, the small openings on the surface of the nonwoven fabric are blocked by fine particles such as soot, and the exhaust gas concentrates on the relatively large openings remaining without being blocked. As a result, the flow of the exhaust gas passing through the nonwoven fabric is concentrated on the flow starting from the large opening remaining without being blocked on the surface. In FIG. 8B, fine particles such as soot are schematically displayed by small black circles.

【0061】排気ガスが集中して流れれば、それだけ流
速が増加して、通路内に大きな圧力勾配が発生する。こ
の現象を、流れが不織布の繊維と衝突して大きな圧力が
発生していると考えてもよい。前述したように、不織布
内部に形成されている通路は、複雑に連通し合っている
ので、集約されて流れる通路の圧力が高くなれば、直ぐ
に他の通路に分岐していく。このため、不織布前後の差
圧は所定値以上に増加することなく一定範囲に保たれ
る。
When the exhaust gas flows intensively, the flow velocity increases accordingly, and a large pressure gradient is generated in the passage. This phenomenon may be considered that the flow collides with the fibers of the non-woven fabric and a large pressure is generated. As described above, since the passages formed inside the nonwoven fabric are intricately communicated with each other, if the pressure of the passages that are collectively flowing increases, the passages immediately branch to other passages. For this reason, the pressure difference before and after the nonwoven fabric is maintained in a certain range without increasing to a predetermined value or more.

【0062】図8(c)は、主流が他の通路に分岐して
流れる様子を概念的に示している。このように、不織布
内部で排気ガスの流れが分岐する結果、排気ガス中に含
まれるススなどの含炭素浮遊微粒子は、不織布の内部全
体で捕集されることになる。仮に、不織布内部のある箇
所がススで閉塞されたとしても、通路は3次元的に複雑
に連通し合っているので、直ぐに他の通路に分岐するこ
とが可能である。すなわち、不織布内部では、ある箇所
がススなどによって閉塞しても、通路が自動的に切り替
わって排気ガスが新たな通路を流れるために、ススなど
が分散した状態で捕集されるものと考えられる。
FIG. 8C conceptually shows how the main stream branches off and flows to another passage. As described above, as a result of the flow of the exhaust gas diverging inside the nonwoven fabric, the carbon-containing suspended particulates such as soot contained in the exhaust gas are collected throughout the inside of the nonwoven fabric. Even if a certain portion inside the nonwoven fabric is closed with soot, the passages are three-dimensionally and intricately communicated with each other, so that it is possible to immediately branch to another passage. That is, even if a certain portion is closed by soot or the like inside the nonwoven fabric, the passage is automatically switched and the exhaust gas flows through a new passage, so that the soot and the like are collected in a dispersed state. .

【0063】以上説明したように、タービン21の上流
側に設けられたパティキュレートフィルタ100は自然
再生機能を有しており、捕集した排気ガス中の浮遊微粒
子と炭化水素系化合物とを、特別な操作を行うことなく
自然に燃焼させることができる。
As described above, the particulate filter 100 provided on the upstream side of the turbine 21 has a natural regeneration function, and separates the suspended particulates and the hydrocarbon-based compound in the collected exhaust gas from each other. It can be spontaneously burned without performing a complicated operation.

【0064】以上説明したように、本実施例のパティキ
ュレートフィルタ100は、捕集した排気ガス中の含炭
素浮遊微粒子と炭化水素系化合物とを、特別な操作を行
うことなく自然に燃焼させることができる。尚、本実施
例のパティキュレートフィルタ100では、排気ガス中
の含炭素浮遊微粒子などを金属不織布106を用いて捕
集しているが、金属製の不織布に限らず、例えばコーデ
ィエライト製のハニカムフィルタのようなセッラミック
スフィルタなどを用いても、同等の細孔径分布を有する
フィルタであれば、本実施例のフィルタと同様の自然再
生機能を発揮するものと考えられる。
As described above, the particulate filter 100 of the present embodiment allows the carbon-containing suspended particulates and the hydrocarbon-based compound in the collected exhaust gas to be naturally burned without performing any special operation. Can be. In the particulate filter 100 of this embodiment, the carbon-containing suspended particulates and the like in the exhaust gas are collected by using the metal nonwoven fabric 106. However, the particulate filter is not limited to the metal nonwoven fabric, and may be, for example, a cordierite honeycomb. Even if a filter such as a filter, such as a filter, having the same pore size distribution is used, it is considered that the filter exhibits the same natural regeneration function as the filter of the present embodiment.

【0065】A−3.エンジン制御の概要:図9は、エ
ンジン制御用ECU30が行うエンジン制御ルーチンの
概要を示すフローチャートである。かかる制御ルーチン
は、エンジンに始動用キーが挿入されて電源が「オン」
状態になると開始される。
A-3. Outline of Engine Control: FIG. 9 is a flowchart showing an outline of an engine control routine performed by the engine control ECU 30. In this control routine, the power is turned “ON” when a start key is inserted into the engine.
It starts when the state is reached.

【0066】エンジンに挿入されたキーが始動位置まで
回されたことを検出すると、エンジン制御用ECU30
はエンジン始動制御を開始する(ステップS10)。か
かる処理では、スタータモータでエンジンをクランキン
グしつつ、適切なタイミングで燃料を噴射してエンジン
を始動させる。エンジンの始動に際しては、吸気温度や
エンジン水温を検出し、エンジンの始動が困難なほど温
度が低い場合には、吸入空気や燃焼室をヒータで適宜加
熱する。噴射した燃料が燃焼室内で燃焼すると、大きな
トルクが発生してエンジン回転速度が上昇していき、エ
ンジン制御用ECU30は、エンジン回転速度が所定の
回転速度に達したことを検出してエンジン始動制御を終
了する。
When it is detected that the key inserted into the engine has been turned to the starting position, the engine control ECU 30
Starts the engine start control (step S10). In this process, the engine is started by injecting fuel at appropriate timing while cranking the engine with the starter motor. When starting the engine, the intake air temperature and the engine water temperature are detected, and if the temperature is so low that it is difficult to start the engine, the intake air and the combustion chamber are appropriately heated by a heater. When the injected fuel burns in the combustion chamber, a large torque is generated and the engine rotation speed increases. The engine control ECU 30 detects that the engine rotation speed has reached a predetermined rotation speed and performs engine start control. To end.

【0067】エンジンの始動制御が終了すると、エンジ
ン運転条件を検出する(ステップS20)。エンジンの
運転条件を規定する主なパラメータは、エンジン回転速
度Neおよびアクセル開度θacであり、その他の補助的
なパラメータとして、吸入空気温度やエンジン冷却水
温、燃料温度、吸気圧力などを使用しており、ステップ
S20ではこれらパラメータを検出する。エンジン回転
速度Neは、エンジンのクランクシャフトに装着された
クランク角センサ32によって検出することができる。
また、アクセル開度θacは、アクセルペダルに装着され
たアクセル開度センサ34によって検出する。詳細には
後述するが、パティキュレートフィルタ100の前後差
圧も、かかるエンジン運転条件検出処理の中で検出す
る。
When the engine start control is completed, an engine operating condition is detected (step S20). The main parameters that define the operating conditions of the engine are the engine rotation speed Ne and the accelerator opening θac, and other auxiliary parameters such as intake air temperature, engine cooling water temperature, fuel temperature, intake pressure, etc. In step S20, these parameters are detected. The engine rotation speed Ne can be detected by a crank angle sensor 32 mounted on a crankshaft of the engine.
The accelerator opening θac is detected by an accelerator opening sensor 34 attached to the accelerator pedal. As will be described in detail later, the differential pressure across the particulate filter 100 is also detected in the engine operating condition detecting process.

【0068】エンジンの運転条件を検出すると、検出し
た運転条件に応じて、エンジンの制御モードを設定する
処理を行う(ステップS30)。詳細には後述するが、
本実施例のディーゼルエンジン10では、燃焼室内に燃
料を噴射する制御や、排気ガスの一部を吸気通路に再循
環させるEGR制御、あるいは過給器20の動作効率の
制御など、各種の制御が行われているが、これら制御は
独立して行われるのではなく、エンジンが最適な状態に
保たれるよう、互いに関係し合いながら全体がまとまっ
て一つのシステムを構成している。また、後述するよう
に、パティキュレートフィルタ100前後での差圧が許
容値を超える値に上昇している場合には、燃料噴射,E
GR量,過給圧など各種要素が協調した制御を行うこと
で、本実施例のフィルタが有する自然再生機能を促進さ
せて前後差圧を正常範囲に回復させることができる。本
実施例のディーゼルエンジン10では、このように各要
素が協調した制御を可能とするために、エンジンの運転
条件に基づいて初めに制御モードを設定し、かかる制御
モードに基づいて各要素を制御する方式を採用してい
る。
When the engine operating conditions are detected, a process for setting the engine control mode is performed according to the detected operating conditions (step S30). As will be described in detail later,
In the diesel engine 10 of the present embodiment, various controls such as control for injecting fuel into the combustion chamber, EGR control for recirculating a part of the exhaust gas to the intake passage, and control for operating efficiency of the supercharger 20 are performed. Although these controls are performed, these controls are not performed independently, but as a whole, they constitute one system in relation to each other so that the engine is maintained in an optimum state. Further, as described later, when the differential pressure across the particulate filter 100 increases to a value exceeding an allowable value, the fuel injection, E
By performing control in cooperation with various factors such as the GR amount and the supercharging pressure, the natural regeneration function of the filter of the present embodiment can be promoted, and the pressure difference between before and after can be restored to the normal range. In the diesel engine 10 of the present embodiment, in order to enable the cooperative control of the respective elements, the control mode is first set based on the operating conditions of the engine, and the respective elements are controlled based on the control mode. It adopts the method of doing.

【0069】こうして制御モードを設定すると、かかる
制御モードに基づいて燃料噴射制御を行う(ステップS
40)。燃料噴射制御は、エンジンの運転条件に応じ
て、適切な量の燃料を、適切なタイミングで噴射する制
御であり、制御の概要は次のようなものである。先ず、
エンジン回転速度Neとアクセル開度θacとに基づいて
基本となる燃料噴射量および燃料噴射タイミングを算出
する。次いで、この値に、吸入空気温度や、エンジン冷
却水温、燃料温度などの影響を考慮した補正を行って、
エンジン運転条件に応じた最適な噴射量と最適な噴射タ
イミングとを算出する。こうして算出した噴射量および
タイミングで燃料を噴射するよう、燃料供給ポンプ18
と燃料噴射弁14とを制御する。
When the control mode is set in this way, fuel injection control is performed based on the control mode (step S
40). The fuel injection control is a control for injecting an appropriate amount of fuel at an appropriate timing according to the operating conditions of the engine. The outline of the control is as follows. First,
The basic fuel injection amount and fuel injection timing are calculated based on the engine rotation speed Ne and the accelerator opening θac. Next, this value is corrected taking into account the effects of the intake air temperature, engine cooling water temperature, fuel temperature, etc.
An optimum injection amount and an optimum injection timing according to the engine operating conditions are calculated. In order to inject fuel at the injection amount and timing calculated in this way, the fuel supply pump 18
And the fuel injection valve 14 are controlled.

【0070】具体的には、基本燃料噴射量および基本燃
料噴射タイミングが、エンジン回転速度Neおよびアク
セル開度θacに対するマップとして、エンジン制御用E
CU30に内蔵されたROMに記憶されている。また、
吸入空気温度やエンジン冷却水温などの各種の補正係数
も、エンジン制御用ECU30内のROMにマップとし
て記憶されている。エンジン制御用ECU30は、これ
らマップを参照することにより、基本となる燃料噴射量
および噴射タイミング、各種補正係数を取得する。こう
して得た燃料噴射量や噴射タイミング、各種補正係数に
基づいて、最適な燃料噴射量および燃料噴射タイミング
を算出し、燃料供給ポンプ18および燃料噴射弁14を
制御する。
More specifically, the basic fuel injection amount and the basic fuel injection timing are used as a map for the engine rotation speed Ne and the accelerator opening θac as an engine control E
It is stored in a ROM built in the CU 30. Also,
Various correction coefficients such as the intake air temperature and the engine cooling water temperature are also stored as a map in the ROM in the engine control ECU 30. The engine control ECU 30 acquires the basic fuel injection amount, injection timing, and various correction coefficients by referring to these maps. The optimum fuel injection amount and fuel injection timing are calculated based on the obtained fuel injection amount, injection timing, and various correction coefficients, and the fuel supply pump 18 and the fuel injection valve 14 are controlled.

【0071】燃料噴射制御を終了すると、続いてEGR
制御を開始する(ステップS50)。EGRとは、Ex
haust Gas Recirculation(排
気ガス再循環装置)の略語であって、排気ガス中に含ま
れる窒素酸化物の濃度を減少させるために、排気ガスの
一部を吸気管内に意図的に戻してやることを言う。排気
ガスの一部を吸気に還流させれば燃焼室内での燃焼速度
が低下するので、燃焼最高温度が低くなって排気ガス中
の窒素酸化物の濃度を減少させることができるが、反
面、排気ガスの還流量が多くなると燃焼が不安定になる
傾向がある。このため、エンジンの運転条件に応じて、
排気ガスの還流量が最適となるように制御してやる必要
がある。EGR制御ではこのような制御を行う。
When the fuel injection control is completed, the EGR
The control is started (step S50). EGR is Ex
Abbreviation for hust gas recirculation, which refers to the intentional return of part of the exhaust gas into the intake pipe in order to reduce the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. . If a part of the exhaust gas is recirculated to the intake air, the combustion speed in the combustion chamber is reduced, so the maximum combustion temperature is lowered and the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas can be reduced. When the gas recirculation amount increases, combustion tends to be unstable. Therefore, depending on the operating conditions of the engine,
It is necessary to control the amount of exhaust gas recirculation to be optimal. Such control is performed in the EGR control.

【0072】燃料噴射制御を終了すると、続いて過給圧
制御を行う(ステップS60)。図1を用いて前述した
ように、ディーゼルエンジン10には過給器20が設け
られており、吸気管12内の圧力を大気圧よりも高くす
ることによって、多量の空気を燃焼室に供給することが
できる。このように、吸気管内の圧力を大気圧よりも高
くすることを「過給する」と言い、過給前の吸気管内か
らの圧力上昇分を「過給圧」という。過給圧を上げれ
ば、それだけ燃焼に使用し得る酸素量が増加するので、
エンジンの最高出力を向上させたり、あるいは出力一定
の条件においてもススなどの含炭素浮遊微粒子の排出量
を減少させるといった効果が得られる。本実施例のディ
ーゼルエンジン10では、エンジンの運転条件に応じた
適切な過給圧を得ることができるように、過給器のター
ビン21に排気ガスが流入する部分の開口面積を制御し
ている。また、排気ガス流量が多く、過給圧が上がり過
ぎる場合には、ウェストゲートバルブ72を開いて排気
ガスの一部をバイパスさせることにより、過給圧が上が
り過ぎないような制御も行う。
When the fuel injection control is completed, the boost pressure control is subsequently performed (step S60). As described above with reference to FIG. 1, the supercharger 20 is provided in the diesel engine 10, and a large amount of air is supplied to the combustion chamber by making the pressure in the intake pipe 12 higher than the atmospheric pressure. be able to. As described above, increasing the pressure in the intake pipe higher than the atmospheric pressure is referred to as “supercharging”, and a pressure increase from the intake pipe before the supercharging is referred to as “supercharging pressure”. Increasing the boost pressure will increase the amount of oxygen available for combustion,
The effect of improving the maximum output of the engine, or reducing the amount of carbon-containing suspended particulates such as soot even under a constant output condition can be obtained. In the diesel engine 10 of the present embodiment, the opening area of the portion where the exhaust gas flows into the turbine 21 of the supercharger is controlled so that an appropriate supercharging pressure according to the operating conditions of the engine can be obtained. . Further, when the exhaust gas flow rate is large and the supercharging pressure is too high, a control is performed such that the supercharging pressure is not excessively increased by opening the waste gate valve 72 to bypass a part of the exhaust gas.

【0073】以上のようにして過給圧制御を終了した
ら、エンジンに挿入されている始動用キーが「オフ」位
置まで戻されているか否かを検出し(ステップS7
0)、「オフ」位置まで戻されていなければ、再びステ
ップS20に戻って続く一連の処理を繰り返す。エンジ
ン制御用ECU30は、始動用キーが「オフ」位置に戻
されるまで、上述した処理を繰り返す。その結果、エン
ジンは運転条件の変化に応じて、常に最適に制御される
ことになる。
When the supercharging pressure control is completed as described above, it is detected whether or not the starting key inserted into the engine has been returned to the "OFF" position (step S7).
0), if it has not been returned to the "off" position, the process returns to step S20 and repeats a series of subsequent processes. The engine control ECU 30 repeats the above-described processing until the start key is returned to the “off” position. As a result, the engine is always optimally controlled according to changes in the operating conditions.

【0074】また、詳細には後述するが、本実施例のデ
ィーゼルエンジン10では、パティキュレートフィルタ
100の前後差圧が上昇して、フィルタの目詰まりが懸
念される状況を検出すると、燃料噴射制御、EGR制
御、過給圧制御などの各制御を適切に行って、本実施例
のパティキュレートフィルタ100の有する自然再生機
能を促進させ、フィルタの目詰まりを回避することが可
能となっている。
Further, as will be described in detail later, in the diesel engine 10 of the present embodiment, when it is detected that the differential pressure across the particulate filter 100 has increased and there is a concern that the filter may be clogged, the fuel injection control is performed. , EGR control, supercharging pressure control, etc., are appropriately performed to promote the natural regeneration function of the particulate filter 100 of the present embodiment, and to prevent clogging of the filter.

【0075】B.フィルタ再生促進処理:上述したよう
に、本実施例のディーゼルエンジン10は、パティキュ
レートフィルタ100前後での差圧を検出して、フィル
タの目詰まりのおそれがある場合に、フィルタの自動再
生機能を促進させる処理を行う。かかるフィルタ再生促
進処理は、単一の処理ではなく、燃料噴射、EGR、過
給圧などの各種制御を組み合わせたものであって、前述
の制御モード設定処理中でフィルタ再生モードを設定す
ると、燃焼噴射、EGR制御、過給圧制御などでフィル
タ再生促進制御が行われる。そこで、先ず、制御モード
設定処理中でフィルタ再生モードを設定する処理につい
て説明する。
B. Filter regeneration promotion processing: As described above, the diesel engine 10 of the present embodiment detects a differential pressure across the particulate filter 100 and, when there is a possibility of filter clogging, performs an automatic filter regeneration function. Perform processing to promote. This filter regeneration promotion process is not a single process but a combination of various controls such as fuel injection, EGR, and supercharging pressure. If the filter regeneration mode is set during the control mode setting process described above, the combustion Filter regeneration promotion control is performed by injection, EGR control, supercharging pressure control, and the like. Therefore, first, the process of setting the filter regeneration mode during the control mode setting process will be described.

【0076】B−1.制御モード設定処理:図10は、
制御モード設定処理の流れを示すフローチャートであ
る。かかる処理は、図9に示したエンジン制御ルーチン
中のステップS20で、エンジン運転条件を検出した後
に行われる。以下、図10に従って、処理の内容を説明
する。
B-1. Control mode setting process: FIG.
It is a flowchart which shows the flow of a control mode setting process. This process is performed after detecting the engine operating conditions in step S20 in the engine control routine shown in FIG. Hereinafter, the contents of the processing will be described with reference to FIG.

【0077】制御モード設定処理を開始すると、先ず初
めに、エンジンの運転条件がユニバス燃焼可能領域か否
かを判断する(ステップS100)。ユニバス燃焼と
は、ディーゼルエンジンの1サイクル中に複数回の燃料
を噴射することを前提とした特殊な燃焼方式であって、
本実施例のディーゼルエンジン10はユニバス燃焼を行
うことで、ススなどの含炭素浮遊微粒子や窒素酸化物な
どの排出量を抑制することが可能となっている。ユニバ
ス燃焼については後述する。図11は、横軸にエンジン
回転速度Ne、縦軸にアクセル開度θacを採って、ユニ
バス燃焼が可能なエンジン運転条件を概念的に示した説
明図である。エンジンの採り得る運転条件、すなわちエ
ンジン回転速度0rpmから最高回転速度MAX rpm、
アクセル開度0%から100%の範囲内で、ハッチング
を付した領域がユニバス燃焼の可能な領域である。図示
するように、燃焼が不安定になり易い極低回転速度域
や、エンジンの負荷が高くなる高回転速度域および高ア
クセル開度域を除いた残りの領域では、ユニバス燃焼制
御を行っている。
When the control mode setting process is started, first, it is determined whether or not the operating condition of the engine is in the unibus combustible region (step S100). Unibus combustion is a special combustion method based on the premise that fuel is injected multiple times during one cycle of a diesel engine.
The diesel engine 10 according to the present embodiment performs the unibus combustion, whereby it is possible to suppress the emission of carbon-containing suspended particulates such as soot and nitrogen oxides. Unibus combustion will be described later. FIG. 11 is an explanatory diagram conceptually showing an engine operating condition in which unibus combustion is possible, with the horizontal axis representing the engine rotation speed Ne and the vertical axis representing the accelerator opening θac. Possible operating conditions of the engine, that is, from the engine speed 0 rpm to the maximum speed MAX rpm,
The hatched area within the range of the accelerator opening from 0% to 100% is an area where unibus combustion is possible. As shown in the figure, in the extremely low rotational speed range where combustion is likely to be unstable, and in the remaining regions excluding the high rotational speed range and the high accelerator opening range where the load on the engine is high, Unibus combustion control is performed. .

【0078】エンジン運転条件がユニバス燃焼可能領域
にあると判断した場合には(ステップS100:ye
s)、ユニバス燃焼制御を行うことを示すフラグFuを
「ON」(高電圧状態)にする(ステップS102)。
ここで、フラグFuについて説明する。エンジン制御用
ECU30に内蔵されたRAMには、前述したエンジン
の制御モードを表示するためのアドレスが設けられてい
て、かかるアドレスのデータは、ビットの各々がフラグ
に対応している。図12は、制御モードを表示するアド
レスのデータを概念的に示した説明図である。図示する
ように、アドレスには1バイト(8ビット)分のメモリ
が割り当てられていて、先頭にあるビットがフラグFu
に対応するビットとなっている。アドレスのフラグFu
に続く2ビットは予備のフラグ用のビットである。残り
の5つのビットは後述するフィルタ再生促進制御で使用
するフラグであり、先頭のビットは、フィルタ再生促進
制御を行うことを示すフラグFf、他のビットは、フィ
ルタ再生レベルを示すフラグF1ないしフラグF4 を示
すビットである。フラグFfないしフラグF4 について
は後述する。
If it is determined that the engine operating conditions are in the unibus combustible region (step S100: yes)
s) The flag Fu indicating that the unibus combustion control is to be performed is set to "ON" (high voltage state) (step S102).
Here, the flag Fu will be described. An address for displaying the above-described control mode of the engine is provided in a RAM incorporated in the engine control ECU 30, and in the data of the address, each bit corresponds to a flag. FIG. 12 is an explanatory diagram conceptually showing address data indicating a control mode. As shown in the figure, one byte (8 bits) of memory is allocated to the address, and the first bit is a flag Fu.
Is a bit corresponding to. Address flag Fu
Are two bits for a spare flag. The remaining five bits are flags used in filter regeneration promotion control described later. The first bit is a flag Ff indicating that filter regeneration promotion control is to be performed, and the other bits are flags F1 to F1 indicating a filter regeneration level. This bit indicates F4. The flags Ff to F4 will be described later.

【0079】図10のステップS100において、エン
ジンの運転条件がユニバス燃焼を行う領域であると判断
された場合には、ステップS102で、フラグFuを
「ON」(高電圧状態)に設定する。逆に、ユニバス燃
焼を行う領域ではないと判断された場合には、フラグF
uを「OFF」(低電圧状態)に設定する(ステップS
104)。
If it is determined in step S100 of FIG. 10 that the operating condition of the engine is in the region where the unibus combustion is performed, the flag Fu is set to “ON” (high voltage state) in step S102. Conversely, when it is determined that the region is not in the region where the unibus combustion is performed, the flag F
u is set to “OFF” (low voltage state) (step S
104).

【0080】尚、図10の制御モード設定処理において
は、エンジンの運転条件がユニバス燃焼可能領域に入る
度に、あるいはユニバス燃焼可能領域から出る度に、フ
ラグFuの設定を変更するものとして説明したが、運転
状態が切り替わっても即座にフラグFuを変更するので
はなく、切り替わった状態が所定期間続いていることを
確認して、初めてフラグFuの設定を変更することとし
ても良い。こうすれば、例えば、エンジンの運転条件が
たまたまユニバス燃焼可能領域の境界付近にあるとき等
に、僅かな運転条件の変化でエンジンの制御状態が頻繁
に切り替わって、運転状態が不安定となるおそれがなく
なるので好ましい。また、図12では、エンジンの制御
モードを表示するアドレスには、1バイトのメモリが割
り当てられているものとして説明したが、もちろん、よ
り多くのメモリを割り当てることとしても構わない。
In the control mode setting process of FIG. 10, the setting of the flag Fu is changed each time the engine operating condition enters or exits the unibus combustible region. However, instead of immediately changing the flag Fu even when the operating state is switched, the setting of the flag Fu may be changed only after confirming that the switched state has continued for a predetermined period. In this case, for example, when the operating condition of the engine happens to be near the boundary of the unibus combustible region, the control state of the engine is frequently switched by a slight change in the operating condition, and the operating condition may become unstable. Is preferred because it is eliminated. Also, in FIG. 12, it has been described that one-byte memory is allocated to the address indicating the control mode of the engine, but it is needless to say that more memory may be allocated.

【0081】次いで、パティキュレートフィルタ100
の前後差圧dPを算出する(ステップS106)。パテ
ィキュレートフィルタ100の上流側および下流側に
は、圧力センサ64,66が設けられている。ステップ
S106の処理では、前述したエンジン運転条件検出処
理(図9のステップS20)において予め検出しておい
たこれらセンサの出力から、フィルタ前後の差圧dPを
算出する。
Next, the particulate filter 100
Is calculated (step S106). Pressure sensors 64 and 66 are provided upstream and downstream of the particulate filter 100. In the process of step S106, the differential pressure dP before and after the filter is calculated from the outputs of these sensors detected in advance in the above-described engine operating condition detection process (step S20 of FIG. 9).

【0082】尚、ここでは、圧力センサ64,66を用
いて検出したフィルタ前後の圧力から、フィルタ前後差
圧dPを算出するものとしたが、必ずしもフィルタ前後
での圧力値を検出せずともよい。例えば、フィルタ前後
の圧力差で接点が閉じるような圧力スイッチを複数種類
設けておき、いずれの接点が閉じているかによって、フ
ィルタ前後差圧を検出しても良い。あるいは、フィルタ
上流にのみ圧力センサを設けておき、エンジンを所定条
件で運転しているときにフィルタ上流の圧力を検出して
も良い。フィルタ前後の圧力差が大きくなれば、それに
伴ってフィルタ上流の圧力も増加する。このことから、
所定運転条件でフィルタ上流の圧力が増加したことを検
出することによって、フィルタ前後差圧の増加を検出す
ることも可能である。
Although the pressure difference dP before and after the filter is calculated from the pressures before and after the filter detected by using the pressure sensors 64 and 66, the pressure values before and after the filter need not always be detected. . For example, a plurality of types of pressure switches that close the contacts depending on the pressure difference before and after the filter may be provided, and the pressure difference before and after the filter may be detected depending on which of the contacts is closed. Alternatively, a pressure sensor may be provided only upstream of the filter, and the pressure upstream of the filter may be detected when the engine is operating under predetermined conditions. If the pressure difference before and after the filter increases, the pressure upstream of the filter increases accordingly. From this,
By detecting that the pressure upstream of the filter has increased under predetermined operating conditions, it is also possible to detect an increase in the differential pressure across the filter.

【0083】フィルタ前後の差圧dPを算出したら、続
いて、フィルタ前後差圧の許容差圧dPcと、復帰差圧
dPrとを取得する(ステップS106)。許容差圧d
Pcとは、パティキュレートフィルタ100が目詰まり
のおそれがあるか否かを判断するための基準として用い
られる圧力値である。また、復帰差圧dPrとは、後述
するフィルタ再生促進処理を終了するか否かの判断基準
となる圧力値である。許容差圧dPcおよび復帰差圧d
Prは、それぞれエンジン回転速度Neとアクセル開度
θacとに対するマップの形式で、エンジン制御用ECU
30内のROMに記憶されている。ステップS106の
処理では、かかるマップを参照することにより、エンジ
ン運転条件に応じた許容差圧dPcおよび復帰差圧dP
rの値を取得する。
After calculating the differential pressure dP before and after the filter, the allowable differential pressure dPc of the differential pressure before and after the filter and the return differential pressure dPr are obtained (step S106). Allowable differential pressure d
Pc is a pressure value used as a reference for determining whether or not the particulate filter 100 may be clogged. The return differential pressure dPr is a pressure value serving as a criterion for determining whether or not to terminate the filter regeneration promotion process described later. Allowable differential pressure dPc and return differential pressure d
Pr is an engine control ECU in the form of a map for the engine speed Ne and the accelerator opening θac, respectively.
30 is stored in the ROM. In the process of step S106, by referring to the map, the allowable differential pressure dPc and the return differential pressure dP in accordance with the engine operating conditions are determined.
Get the value of r.

【0084】尚、本実施例においては、許容差圧dPc
あるいは復帰差圧dPrは、マップを用いて、エンジン
運転条件に応じた最適な値が設定されているものとして
いる。しかし、含炭素浮遊微粒子が堆積してフィルタが
目詰まりし始めると、フィルタ前後差圧は急激に増加す
る傾向があるので、許容差圧dPcあるいは復帰差圧d
Prの値を、エンジン運転条件によらず一定値とするこ
とも可能である。こうすればマップが不要となるので、
それだけROMの記憶容量を節約することが可能となっ
て好適である。
In this embodiment, the allowable differential pressure dPc
Alternatively, the return differential pressure dPr is set to an optimal value according to the engine operating conditions using a map. However, when the carbon-containing suspended particulates accumulate and the filter starts to be clogged, the differential pressure across the filter tends to increase rapidly, so that the allowable differential pressure dPc or the return differential pressure d
The value of Pr may be a constant value regardless of the engine operating conditions. This eliminates the need for a map,
This is preferable because the storage capacity of the ROM can be saved accordingly.

【0085】次に、フィルタ前後の差圧dPと許容差圧
dPcとの大小関係を比較する(ステップS108)。
差圧dPが許容差圧dPcよりも大きい場合(ステップ
S108:no)は、含炭素浮遊微粒子の堆積量が多
く、パティキュレートフィルタ100が目詰まりを起こ
すおそれがあると考えられる。そこで、このような場合
は、フィルタの目詰まりを回避すべく、図12を用いて
説明したフラグFfを「ON」状態に設定する。フラグ
Ffが「ON」に設定されていると、後述するフィルタ
再生促進制御が行われ、フィルタ上に堆積している含炭
素浮遊微粒子が燃焼する結果、フィルタの目詰まりを回
避することができる。
Next, the magnitude relationship between the differential pressure dP before and after the filter and the allowable differential pressure dPc is compared (step S108).
When the differential pressure dP is larger than the allowable differential pressure dPc (step S108: no), it is considered that the deposited amount of the carbon-containing suspended fine particles is large, and the particulate filter 100 may be clogged. Therefore, in such a case, the flag Ff described with reference to FIG. 12 is set to the “ON” state in order to avoid clogging of the filter. When the flag Ff is set to “ON”, filter regeneration promotion control described below is performed, and the carbon-containing suspended particulates deposited on the filter burn, so that clogging of the filter can be avoided.

【0086】ステップS108において、フィルタ前後
の差圧dPが許容差圧dPcよりも小さいと判断された
場合には、フラグFfがセットされているか否かを判断
する(ステップS110)。すなわち、フィルタ前後の
差圧dPが許容差圧dPcを越えている場合(ステップ
SS108:no)、フィルタ再生促進制御が行われる
結果としてフィルタ前後差圧dPが減少するが、差圧が
許容差圧dPcより小さくなったからといって直ちにフ
ィルタ再生促進制御を中止したのでは、フィルタ差圧d
Pが再び直ぐに許容差圧dPcを越えてしまう場合があ
る。このようなことを避けるために、フィルタ再生促進
制御を開始したら、フィルタ前後差圧が許容差圧dPc
以下になっても制御を中止せずに、復帰差圧dPrより
も小さな値となるまで継続することとしている。そこ
で、フィルタ前後差圧dPが許容差圧dPcよりも小さ
い場合には、フラグFfがセットされているか否かを判
断し、フラグFfがセットされている場合(フィルタ再
生制御中である場合)は、フィルタ前後差圧dPを復帰
差圧dPrと比較するのである(ステップS114)。
If it is determined in step S108 that the differential pressure dP before and after the filter is smaller than the allowable differential pressure dPc, it is determined whether the flag Ff is set (step S110). That is, when the differential pressure dP before and after the filter exceeds the allowable differential pressure dPc (step SS108: no), the differential pressure dP before and after the filter decreases as a result of performing the filter regeneration promotion control. If the filter regeneration promotion control is immediately stopped just because it becomes smaller than dPc, the filter differential pressure d
P may immediately exceed the allowable differential pressure dPc again. In order to avoid such a situation, when the filter regeneration promotion control is started, the differential pressure across the filter becomes equal to the allowable differential pressure dPc.
The control is not interrupted even if the value becomes below, and is continued until the value becomes smaller than the return differential pressure dPr. Therefore, when the differential pressure dP before and after the filter is smaller than the allowable differential pressure dPc, it is determined whether or not the flag Ff is set. When the flag Ff is set (when the filter regeneration control is being performed), Then, the differential pressure dP before and after the filter is compared with the return differential pressure dPr (step S114).

【0087】前後差圧dPと復帰差圧dPrとを比較し
た結果、前後差圧dPが復帰差圧dPrよりも小さな値
まで減少していない場合には(ステップS114:n
o)、フィルタ再生促進制御を継続することとして、フ
ィルタ再生レベル設定処理を開始する(ステップS12
0)。詳細には後述するが、本実施例のフィルタ再生促
進制御では、パティキュレートフィルタ100の自然再
生機能を促進する程度を種々に設定することが可能であ
り、フィルタの前後差圧が大きくなった場合には、先ず
促進の程度の軽い制御を行ってみて、差圧が減少しない
場合に、次第に促進程度の重い制御へと制御内容を変更
していく。このことと対応して、ステップS120で
は、パティキュレートフィルタ100の自然再生機能を
促進させる程度を設定する処理を行うのである。
As a result of comparison between the differential pressure dP and the return pressure dPr, if the differential pressure dP has not decreased to a value smaller than the return pressure dPr (step S114: n)
o) Assuming that the filter regeneration promotion control is continued, the filter regeneration level setting process is started (step S12).
0). As will be described in detail later, in the filter regeneration promotion control of the present embodiment, it is possible to set various degrees of promoting the natural regeneration function of the particulate filter 100, and when the pressure difference before and after the filter becomes large. First, a light control of the degree of promotion is performed, and if the differential pressure does not decrease, the control content is gradually changed to a control of a heavy degree of promotion. In response to this, in step S120, a process of setting the degree of promoting the natural reproduction function of the particulate filter 100 is performed.

【0088】これに対して、フィルタ前後差圧dPが復
帰差圧dPrよりも小さな値となっている場合には(ス
テップS114:yes)、フィルタ上に堆積している
含炭素浮遊微粒子が燃焼し、フィルタが充分に再生され
たものと判断して、フィルタ再生促進制御を示すフラグ
Ffおよびフィルタ再生レベルを示すフラグF1ないし
フラグF4 の値を「OFF」に設定する(ステップS1
16)。次いで、フィルタ再生レベル設定処理で使用す
るカウンタnをリセットしておく。カウンタnおよびフ
ィルタ再生レベルを示すフラグF1ないしフラグF4 に
ついては後述する。
On the other hand, if the differential pressure dP before and after the filter is smaller than the return differential pressure dPr (step S114: yes), the carbon-containing suspended particulates deposited on the filter burn. It is determined that the filter has been sufficiently regenerated, and the value of the flag Ff indicating the filter regeneration promotion control and the values of the flags F1 to F4 indicating the filter regeneration level are set to "OFF" (step S1).
16). Next, the counter n used in the filter regeneration level setting process is reset. The counter n and the flags F1 to F4 indicating the filter regeneration level will be described later.

【0089】図13は、上述したフィルタ再生レベル設
定処理の流れを示すフローチャートである。処理を開始
すると、先ず初めにカウンタnの値を「1」だけ増加さ
せる(ステップS200)。ここで、カウンタnの意味
するところについて説明する。前述したように、エンジ
ン制御用ECU30は図9のエンジン制御ルーチンを繰
り返し実行することによって、エンジンの運転状態が最
適になるように制御している。カウンタnは、フィルタ
再生促進制御を行いながらエンジン制御ルーチンを実行
した回数を計数するために用いられる変数である。すな
わち、図10を用いて前述したように、フィルタ再生促
進制御を行わない場合(フラグFf:OFF)には、カ
ウンタnは常にリセットされており、一方、フィルタ再
生促進制御を行う場合(フラグFf:ON)には、フィ
ルタ再生レベル設定処理を1回実行する度に、図13の
ステップS200においてカウンタnの値が「1」ずつ
加算されていく。このことから明らかなようにフィルタ
再生促進制御を行いながらエンジン制御ルーチンが何回
実行されたかを、カウンタnの値に基づいて検出するこ
とが可能である。
FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the above-described filter reproduction level setting process. When the process is started, first, the value of the counter n is increased by "1" (step S200). Here, the meaning of the counter n will be described. As described above, the engine control ECU 30 controls the engine operation state to be optimal by repeatedly executing the engine control routine of FIG. The counter n is a variable used to count the number of times the engine control routine is executed while performing the filter regeneration promotion control. That is, as described above with reference to FIG. 10, when the filter regeneration promotion control is not performed (flag Ff: OFF), the counter n is always reset, and when the filter regeneration promotion control is performed (flag Ff). : ON), every time the filter regeneration level setting process is performed once, the value of the counter n is incremented by "1" in step S200 in FIG. As is apparent from this, it is possible to detect how many times the engine control routine has been executed based on the value of the counter n while performing the filter regeneration promotion control.

【0090】カウンタnの値を「1」増加させたら、カ
ウンタnが、所定の第1の閾値回数th1に達したか否
かを判断する(ステップS202)。カウンタnが第1
の閾値回数th1に達していない場合(ステップS20
2:no)は、フラグF1を「ON」にセットした後
(ステップS204)、そのままフィルタ再生レベル設
定処理を抜けて、図10の制御モード設定処理を経由し
てエンジン制御ルーチンに復帰する。エンジン制御ルー
チン中で、制御モード設定処理に続いて行われるEGR
制御では、フラグF1が設定されていることに対応し
て、EGR量を減少させる処理を行う。詳細には後述す
るが、かかる制御を行うことによって、パティキュレー
トフィルタ100の自然再生機能を促進して、フィルタ
上に堆積した含炭素浮遊微粒子を燃焼させることができ
る。かかる制御は、フィルタの再生促進制御の中で最も
促進程度の軽い制御であって、カウンタnの値が、所定
の閾値回数th1に達するまではこのような制御を行
う。
When the value of the counter n is increased by "1", it is determined whether or not the counter n has reached a predetermined first threshold number th1 (step S202). Counter n is the first
If the threshold number th1 has not been reached (step S20)
2: no), after setting the flag F1 to "ON" (step S204), the process exits the filter regeneration level setting process and returns to the engine control routine via the control mode setting process of FIG. EGR performed following the control mode setting process in the engine control routine
In the control, a process of decreasing the EGR amount is performed in response to the setting of the flag F1. As will be described in detail later, by performing such control, the natural regeneration function of the particulate filter 100 can be promoted, and the carbon-containing suspended particulates deposited on the filter can be burned. This control is the lightest control of the filter regeneration promotion control, and is performed until the value of the counter n reaches the predetermined threshold number th1.

【0091】通常であれば、フラグF1に対応したフィ
ルタ再生促進制御を行いながら、しばらくの間、エンジ
ン制御ルーチンを実行することで、フィルタの前後差圧
dPは復帰差圧dPr以下の値に低下し、その結果とし
てフィルタ再生促進制御を示すフラグFfおよびフィル
タ再生レベルを示すフラグF1ないしフラグF4 がリセ
ットされる(図10のステップS116参照)。
Normally, while performing the filter regeneration promotion control corresponding to the flag F1, the engine control routine is executed for a while, so that the differential pressure dP before and after the filter decreases to a value equal to or less than the return differential pressure dPr. As a result, the flag Ff indicating the filter regeneration promotion control and the flags F1 to F4 indicating the filter regeneration level are reset (see step S116 in FIG. 10).

【0092】カウンタnの値が第1の閾値回数th1に
達しても、フィルタの前後差圧dPが復帰差圧dPr以
下の値に低下しない場合(図13のステップS202:
yes)は、カウンタnと第2の閾値回数th2とを比
較する(ステップS206)。カウンタnが第2の閾値
回数th2に達していない場合はフラグF2を「ON」
にセットした後(ステップS208)、そのままフィル
タ再生レベル設定処理を抜けて、図10の制御モード設
定処理を経由してエンジン制御ルーチンに復帰する。フ
ラグF1についてはステップS204で既に「ON」に
セットされているから、カウンタnが第1の閾値回数t
h1以上の値となった場合は、フラグF1に加えてフラ
グF2が「ON」にセットされることになる。
Even if the value of the counter n reaches the first threshold number th1, the differential pressure dP before and after the filter does not decrease to a value equal to or lower than the return differential pressure dPr (step S202 in FIG. 13).
If yes, the counter n is compared with the second threshold number th2 (step S206). If the counter n has not reached the second threshold number th2, the flag F2 is turned “ON”.
(Step S208), the process exits the filter regeneration level setting process, and returns to the engine control routine via the control mode setting process of FIG. Since the flag F1 has already been set to "ON" in step S204, the counter n is set to the first threshold number t.
When the value becomes h1 or more, the flag F2 is set to "ON" in addition to the flag F1.

【0093】フラグF1が「ON」の場合は、エンジン
制御ルーチンではEGR量を減少させる制御を行うが、
フラグF2が「ON」にセットされている場合は、過給
圧を高めの値に設定する制御を行う。詳細には後述する
が、過給圧を高めに制御することで、パティキュレート
フィルタ100の自然再生機能を促進することができ
る。このようにカウンタnが第1の閾値回数th1に達
してもフィルタの前後差圧が十分に低下しない場合に
は、EGR制御に加えて過給圧も制御することで、フィ
ルタの自然再生機能をより一層促進させ、フィルタ上に
堆積した含炭素浮遊微粒子を燃焼させる。
When the flag F1 is "ON", the engine control routine performs control to decrease the EGR amount.
When the flag F2 is set to "ON", control is performed to set the supercharging pressure to a higher value. As will be described in detail later, by controlling the supercharging pressure to be higher, the natural regeneration function of the particulate filter 100 can be promoted. If the differential pressure across the filter does not sufficiently decrease even when the counter n reaches the first threshold number th1 in this manner, the natural regeneration function of the filter is controlled by controlling the supercharging pressure in addition to the EGR control. The carbon-containing suspended particulates deposited on the filter are further promoted to burn.

【0094】こうして、フラグF1とフラグF2とがセ
ットされていることに対応して、EGR制御と過給圧制
御と行いながら、しばらくの間、エンジン制御ルーチン
を実行すれば、フィルタの前後差圧dPが復帰差圧dP
r以下の値に低下するので、フィルタ再生促進制御を示
すフラグFfおよびフィルタ再生レベルを示すフラグF
1ないしフラグF4がリセットされる(図10のステッ
プS116参照)。
If the engine control routine is executed for a while while performing the EGR control and the supercharging pressure control in response to the setting of the flag F1 and the flag F2, the differential pressure across the filter can be obtained. dP is the return differential pressure dP
r, the flag Ff indicating the filter regeneration promotion control and the flag F indicating the filter regeneration level.
1 to F4 are reset (see step S116 in FIG. 10).

【0095】カウンタnの値が第2の閾値回数th2に
達しても、フィルタの前後差圧dPが復帰差圧dPr以
下の値に低下しない場合(ステップS206:yes)
は、カウンタnと第3の閾値回数th3とを比較する
(ステップS210)。カウンタnが第3の閾値回数t
h3に達していない場合は、フラグF3を「ON」にセ
ットした後(ステップS212)、そのままフィルタ再
生レベル設定処理を抜けて、エンジン制御ルーチンに復
帰する。フラグF3が「ON」にセットされている場合
は、エンジン制御ルーチンにおいては燃料の噴射時期を
遅角させる制御を行う。詳細には後述するが、かかる制
御を行うことによって、パティキュレートフィルタ10
0の自然再生機能を促進することができる。カウンタn
が第2の閾値回数th2に達してもフィルタの前後差圧
が十分には低下しない場合には、EGR制御および過給
圧制御に加えて燃料噴射時期が遅角することで、フィル
タの自然再生機能をより一層促進させ、フィルタ上に堆
積した含炭素浮遊微粒子を燃焼させる。すなわち、燃料
噴射時期を遅角すれば排気ガスの温度が上昇するために
過給圧制御の効果が表れやすくなり、その分だけフィル
タの自然再生機能を促進することができるのである。
When the differential pressure dP before and after the filter does not decrease to a value equal to or lower than the return differential pressure dPr even if the value of the counter n reaches the second threshold number th2 (step S206: yes).
Compares the counter n with the third threshold number th3 (step S210). When the counter n is equal to the third threshold number t
If it has not reached h3, the flag F3 is set to "ON" (step S212), and the process exits the filter regeneration level setting process and returns to the engine control routine. When the flag F3 is set to "ON", control for retarding the fuel injection timing is performed in the engine control routine. As will be described later in detail, by performing such control, the particulate filter 10
0 natural regeneration function can be promoted. Counter n
If the differential pressure before and after the filter does not sufficiently decrease even if reaches the second threshold number th2, the fuel injection timing is retarded in addition to the EGR control and the supercharging pressure control, whereby the natural regeneration of the filter is performed. The function is further promoted, and the carbon-containing suspended particulates deposited on the filter are burned. That is, if the fuel injection timing is retarded, the temperature of the exhaust gas rises, so that the effect of the supercharging pressure control is more likely to appear, and the natural regeneration function of the filter can be promoted accordingly.

【0096】カウンタnの値が第3の閾値回数th3に
達しても、フィルタの前後差圧dPが復帰差圧dPr以
下の値に低下しない場合(ステップS210:yes)
は、カウンタnと第4の閾値回数th4とを比較する
(ステップS214)。カウンタnが第4の閾値回数t
h4に達していない場合は、フラグF4を「ON」にセ
ットし(ステップS212)、次いでフラグF1ないし
F3を「OFF」に設定して、エンジン制御ルーチンに
復帰する。フラグF4が「ON」にセットされている場
合は、エンジン制御ルーチンにおいては後述するユニバ
ス燃焼を行いながらフィルタの自然再生機能を促進する
制御を行う。詳細には後述するが、特殊なユニバス燃焼
制御を行うことによって、パティキュレートフィルタ1
00の自然再生機能を促進することができる。
When the differential pressure dP before and after the filter does not decrease to a value equal to or lower than the return differential pressure dPr even when the value of the counter n reaches the third threshold number th3 (step S210: yes).
Compares the counter n with the fourth threshold number th4 (step S214). When the counter n is the fourth threshold number t
If h4 has not been reached, the flag F4 is set to "ON" (step S212), then the flags F1 to F3 are set to "OFF", and the routine returns to the engine control routine. When the flag F4 is set to "ON", in the engine control routine, control is performed to promote the natural regeneration function of the filter while performing unibus combustion described later. As will be described in detail later, by performing a special unibus combustion control, the particulate filter 1 is controlled.
00 natural regeneration function can be promoted.

【0097】カウンタnの値が第4の閾値回数th4に
達しても、フィルタの前後差圧dPが復帰差圧dPr以
下の値に低下しない場合(ステップS214:yes)
は、フラグF4を「ON」にセットしたまま、これに加
えてフラグF2を「ON」にする(ステップS21
8)。すなわち、フィルタ再生のためのユニバス燃焼制
御を行いながら、過給圧を増大させることにより、パテ
ィキュレートフィルタ100の自然再生機能をより一層
促進する。
When the differential pressure dP before and after the filter does not decrease to a value equal to or lower than the return differential pressure dPr even when the value of the counter n reaches the fourth threshold number th4 (step S214: yes).
Sets the flag F2 to "ON" while keeping the flag F4 set to "ON" (step S21).
8). In other words, by increasing the supercharging pressure while performing the unibus combustion control for filter regeneration, the natural regeneration function of the particulate filter 100 is further promoted.

【0098】以上のようにして、フラグF1ないしフラ
グF4が「ON」、「OFF」のいずれかの状態にセッ
トされたら、図13に示すフィルタ再生レベル設定処理
を終了し、図10の制御モード設定処理を経由して、エ
ンジン制御ルーチンに復帰する。前述したように、制御
モード設定処理に続いて行われる燃料噴射制御,EGR
制御,過給圧制御などの各種制御では、制御モードに応
じた処理が行われる。すなわち、図12に示した制御モ
ードを表すアドレス中の、フラグFuが「ON」になっ
ている場合は、これら各要素を適切に制御してユニバス
燃焼制御を行う。また、フィルタ再生促進制御を行うこ
とを示すフラグFfが「ON」になっている場合には、
フラグF1ないしフラグF4の設定内容に応じてフィル
タ再生促進制御を行う。以下では、これらフラグの設定
に応じて行われる各種制御について説明する。
As described above, when the flags F1 to F4 are set to either "ON" or "OFF", the filter regeneration level setting process shown in FIG. 13 is terminated, and the control mode shown in FIG. After the setting process, the process returns to the engine control routine. As described above, the fuel injection control and EGR performed following the control mode setting process
In various controls such as control and supercharging pressure control, processing according to the control mode is performed. That is, when the flag Fu in the address indicating the control mode shown in FIG. 12 is “ON”, these elements are appropriately controlled to perform the unibus combustion control. When the flag Ff indicating that the filter regeneration promotion control is to be performed is “ON”,
Filter regeneration promotion control is performed in accordance with the settings of flags F1 to F4. Hereinafter, various controls performed according to the setting of these flags will be described.

【0099】B−2.EGR制御:前述したようにフィ
ルタ再生促進制御では、複数の制御を段階的に組み合わ
せて行うが、フィルタ前後差圧の上昇を検出した直後の
段階では、先ずEGR制御の中で次のような制御を行う
ことにより、パティキュレートフィルタ100上に堆積
した含炭素浮遊微粒子の燃焼を試みる。
B-2. EGR control: As described above, in the filter regeneration promotion control, a plurality of controls are combined in a stepwise manner. At the stage immediately after the rise in the differential pressure across the filter is detected, the following control is first performed in the EGR control. Is performed, combustion of the carbon-containing suspended particulates deposited on the particulate filter 100 is attempted.

【0100】図14は、前述のエンジン制御ルーチンの
中で行われるEGR制御の処理の流れを示すフローチャ
ートである。EGR制御処理を開始すると、先ず初めに
フラグF1が「ON」に設定されているか否かを判断す
る(ステップS300)。すなわち、前述したように、
EGR制御処理に先立って行われる制御モード設定処理
(図10参照)においてフィルタの再生促進制御を行う
旨が設定されると、フィルタ再生レベル設定処理(図1
3参照)中で再生促進制御の内容が設定され、EGR制
御を利用する場合には、フラグF1が設定される。そこ
で、EGR制御処理を開始したら、先ず初めにフラグF
1が「ON」に設定されているか否かを判断するのであ
る。
FIG. 14 is a flowchart showing the flow of the EGR control process performed in the above-described engine control routine. When the EGR control process is started, first, it is determined whether or not the flag F1 is set to "ON" (step S300). That is, as described above,
If it is set in the control mode setting process (see FIG. 10) performed prior to the EGR control process to perform the filter regeneration promotion control, the filter regeneration level setting process (FIG. 1)
3), the content of the regeneration promotion control is set, and when the EGR control is used, the flag F1 is set. Therefore, when the EGR control process is started, first, the flag F
It is determined whether or not 1 is set to “ON”.

【0101】フラグF1が「ON」に設定されていなけ
れば(ステップS300:no)、通常のEGR制御を
行うものと判断して、EGR弁62の弁開度θegr をエ
ンジンの運転条件によって定まる値に設定する(ステッ
プS302)。EGR弁の弁開度θegr は、エンジン制
御用ECU内のROMに、エンジン回転速度Neとアク
セル開度θacとをパラメータとするマップとして記憶さ
れている。こうしてマップに設定された弁開度θegr を
EGR弁62に対して出力することで、エンジン運転条
件に応じて、最適なEGR量に制御することができる。
If the flag F1 is not set to "ON" (step S300: no), it is determined that normal EGR control is to be performed, and the valve opening degree θegr of the EGR valve 62 is set to a value determined by the operating conditions of the engine. (Step S302). The valve opening degree θegr of the EGR valve is stored in the ROM in the engine control ECU as a map using the engine rotation speed Ne and the accelerator opening degree θac as parameters. By outputting the valve opening degree θegr set in the map to the EGR valve 62, the EGR amount can be controlled to an optimum EGR amount according to the engine operating conditions.

【0102】これに対してフラグF1が「ON」になっ
ている場合(ステップS300:yes)は、EGR弁
開度θegr の値を「0」に設定し、EGR弁62を全閉
状態とする(ステップS304)。こうすれば、次の理
由から、パティキュレートフィルタ100の自然再生機
能を促進して、フィルタ上に堆積している含炭素浮遊微
粒子を燃焼させることができる。
On the other hand, if the flag F1 is "ON" (step S300: yes), the value of the EGR valve opening θegr is set to "0", and the EGR valve 62 is fully closed. (Step S304). By doing so, the natural regeneration function of the particulate filter 100 can be promoted for the following reasons, and the carbon-containing suspended particulates deposited on the filter can be burned.

【0103】EGR弁62を閉じると吸気管内に還流す
るEGR量が減少する。ディーゼルエンジンでは、通
常、毎回の吸気によって、燃焼室内に吸い込まれるEG
R量および空気量の合計値は一定なので、EGR量が減
少すれば、その分だけ吸入空気量が増加する。ここで、
燃焼室内の噴射する燃料量は同一なので、吸入空気量が
増加すれば燃焼に使用されずに排出される酸素量が増加
して、結局は排気ガス中の酸素量が増加する。図7を用
いて前述したように、本実施例のパティキュレートフィ
ルタ100は、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子と炭化水
素系化合物とを、排気ガス中の酸素と接触可能に分散捕
集して、比較的低温の排気ガス中で炭化水素系化合物を
比較的穏やかな酸化反応を利用して、含炭素浮遊微粒子
を燃焼させている。従って、EGR弁開度を閉じること
で排気ガス中の酸素量が増加すれば、フィルタ上に捕集
されている炭化水素系化合物の酸化反応が促進され、延
いては含炭素浮遊微粒子の燃焼を促進することができる
のである。
When the EGR valve 62 is closed, the amount of EGR flowing back into the intake pipe decreases. In a diesel engine, EG which is usually drawn into the combustion chamber by every intake air
Since the total value of the R amount and the air amount is constant, if the EGR amount decreases, the intake air amount increases accordingly. here,
Since the amount of fuel injected into the combustion chamber is the same, if the amount of intake air increases, the amount of oxygen discharged without being used for combustion increases, and eventually the amount of oxygen in the exhaust gas increases. As described above with reference to FIG. 7, the particulate filter 100 of the present embodiment disperses and collects the carbon-containing suspended fine particles and the hydrocarbon-based compound in the exhaust gas so as to be able to contact oxygen in the exhaust gas. In addition, carbon-containing suspended particulates are burned in a relatively low temperature exhaust gas by utilizing a relatively mild oxidation reaction of a hydrocarbon compound. Therefore, if the amount of oxygen in the exhaust gas is increased by closing the opening of the EGR valve, the oxidation reaction of the hydrocarbon-based compound collected on the filter is promoted, and the combustion of the carbon-containing suspended particulates is extended. It can be promoted.

【0104】尚、以上の説明では、フラグF1が「O
N」となっている場合は、EGR弁62を全閉状態にす
るものとしたが、EGR量が減少して空気量が増加しさ
えすれば、上述のフィルタ再生促進効果を得ることがで
きる。従って、EGR弁62は必ずしも全閉にする必要
はなく、例えば、所定開度だけEGR弁62を閉じるこ
ととしても良い。
In the above description, the flag F1 is set to “O”
In the case of "N", the EGR valve 62 is set to the fully closed state. However, as long as the EGR amount decreases and the air amount increases, the above-described filter regeneration promoting effect can be obtained. Therefore, the EGR valve 62 does not necessarily need to be fully closed, and for example, the EGR valve 62 may be closed by a predetermined opening degree.

【0105】B−3.過給圧制御:上述のEGR制御を
所定時間行っても、パティキュレートフィルタ100の
前後差圧dPが充分に低下しない場合には、以下に説明
する過給圧制御の中で次のような制御を行うことによ
り、パティキュレートフィルタ100に堆積した含炭素
浮遊微粒子の燃焼を試みる。
B-3. Supercharging pressure control: If the differential pressure dP before and after the particulate filter 100 does not sufficiently decrease even after the above-described EGR control is performed for a predetermined time, the following control is performed in the supercharging pressure control described below. Is performed, combustion of the carbon-containing suspended particulates deposited on the particulate filter 100 is attempted.

【0106】図15は、前述のエンジン制御ルーチンの
中で行われる過給圧制御の処理の流れを示すフローチャ
ートである。図1を用いて前述したように、本実施例の
ディーゼルエンジン10は、排気ガスがタービン21に
流れ込む開口部の面積(タービン開口面積)をアクチュ
エータ70によって制御可能な過給器20が搭載されて
いる。過給圧制御処理を開始すると、先ず初めに過給器
20のタービン開口面積をエンジン運転条件に応じた最
適値に設定する(ステップS400)。エンジン制御用
ECU内のROMには、エンジン運転条件に応じた最適
なタービン開口面積が、エンジン回転速度Neおよびア
クセル開度θacをパラメータとするマップとして記憶さ
れている。このマップに設定されている値を読み出し
て、過給器20のアクチュエータ70に対して出力する
ことで、タービン開口面積をエンジン運転条件に応じた
最適値に制御することができる。
FIG. 15 is a flowchart showing the flow of the supercharging pressure control process performed in the above-described engine control routine. As described above with reference to FIG. 1, the diesel engine 10 of the present embodiment is provided with the supercharger 20 capable of controlling the area of the opening (turbine opening area) through which the exhaust gas flows into the turbine 21 by the actuator 70. I have. When the supercharging pressure control process is started, first, the turbine opening area of the supercharger 20 is set to an optimum value according to the engine operating conditions (step S400). In the ROM in the engine control ECU, an optimal turbine opening area according to the engine operating conditions is stored as a map using the engine rotation speed Ne and the accelerator opening θac as parameters. By reading the values set in this map and outputting them to the actuator 70 of the supercharger 20, the turbine opening area can be controlled to an optimum value according to the engine operating conditions.

【0107】次いで、フラグF2が「ON」に設定され
ているか否かを判断する(ステップS402)。前述し
たように、フィルタ再生レベル設定処理(図13参照)
中で、過給圧制御を利用してフィルタ再生促進制御を行
う旨が判断されると、フラグF2は「ON」に設定され
る。そこで、フラグF2の設定に基づいて、過給圧制御
を利用したフィルタ再生促進制御を行うか否かを判断す
るのである。
Next, it is determined whether or not the flag F2 is set to "ON" (step S402). As described above, the filter reproduction level setting process (see FIG. 13)
If it is determined that the filter regeneration promotion control is to be performed using the boost pressure control, the flag F2 is set to “ON”. Therefore, based on the setting of the flag F2, it is determined whether or not to perform the filter regeneration promotion control using the supercharging pressure control.

【0108】フラグF2が「ON」に設定されていない
場合(ステップS402:no)は、通常の制御を行う
ものと判断し、そのまま過給圧制御を抜けて、図9に示
したエンジン制御ルーチンに復帰する。
If the flag F2 is not set to "ON" (step S402: no), it is determined that normal control is to be performed, and the control directly exits from the supercharging pressure control and proceeds to the engine control routine shown in FIG. Return to.

【0109】これに対して、フラグF2が「ON」に設
定されている場合(ステップS402:yes)は、過
給圧制御を利用したフィルタ再生促進制御を行うべく、
タービン開口面積の設定値を修正する処理を行う(ステ
ップS404)。かかる処理の内容について説明する準
備として、通常の過給圧制御で使用するタービン開口面
積の設定値について説明する。
On the other hand, when the flag F2 is set to "ON" (step S402: yes), the filter regeneration promoting control using the supercharging pressure control is performed.
A process for correcting the set value of the turbine opening area is performed (Step S404). As a preparation for describing the content of such processing, a set value of the turbine opening area used in normal supercharging pressure control will be described.

【0110】一般に、タービン開口面積を小さくする
と、タービン21に流れ込む排気ガスの流速が速くなる
ので、タービン21の回転速度が高くなり、その分だけ
過給圧が上昇する。しかし、タービン開口面積を小さく
すればそれだけ排気抵抗が増大するので、タービン開口
面積にはエンジン運転条件に応じて定まる最適値が存在
している。エンジン制御用ECU内のROMには、この
ようなタービン開口面積の最適値が、マップの形式でエ
ンジンの運転条件に応じて記憶されており、通常の過給
圧制御ではかかるマップを読み出すことにより、タービ
ン開口面積を適切な値に制御している。
Generally, when the opening area of the turbine is reduced, the flow rate of the exhaust gas flowing into the turbine 21 increases, so that the rotation speed of the turbine 21 increases, and the supercharging pressure increases accordingly. However, since the exhaust resistance increases as the turbine opening area decreases, the turbine opening area has an optimal value determined according to the engine operating conditions. In the ROM in the engine control ECU, such an optimum value of the turbine opening area is stored in the form of a map in accordance with the operating conditions of the engine. In a normal supercharging pressure control, the map is read out. , The turbine opening area is controlled to an appropriate value.

【0111】ステップS404の処理では、マップに設
定されているタービン開口面積を所定量だけ小さな値に
修正し、過給圧を上昇させるような制御を行う。もちろ
ん、タービン開口面積の修正量を、エンジン回転速度N
eとアクセル開度θacとをパラメータとするマップに設
定しておき、かかるマップに設定されている値を用いて
タービン開口面積を修正することとしても良い。こうす
れば、エンジン運転条件に応じて修正量を最適化するこ
とができるので好適である。こうして過給圧制御を終了
したら、図9に示したエンジン制御ルーチンに復帰す
る。
In the process of step S404, control is performed to correct the turbine opening area set in the map to a small value by a predetermined amount and increase the supercharging pressure. Of course, the correction amount of the turbine opening area is determined by the engine rotation speed N
The map may be set using e and the accelerator opening θac as parameters, and the turbine opening area may be corrected using the values set in the map. This is preferable because the correction amount can be optimized according to the engine operating conditions. After the completion of the supercharging pressure control, the process returns to the engine control routine shown in FIG.

【0112】以上に説明したように、フラグF2が「O
N」に設定されると、過給圧が高めの値に設定される。
過給圧が高くなると、燃焼室内に吸入される空気量がそ
の分だけ増大する。フラグF2の設定によっては、噴射
する燃料量は変わらないので、吸入空気量が増加すれ
ば、それだけ排気ガス中の酸素量は増加する。その結
果、パティキュレートフィルタ100の自然再生機能が
促進され、フィルタ上に堆積した含炭素浮遊微粒子が燃
焼することになる。
As described above, the flag F2 is set to "O"
If "N" is set, the supercharging pressure is set to a higher value.
When the supercharging pressure increases, the amount of air taken into the combustion chamber increases accordingly. The amount of fuel to be injected does not change depending on the setting of the flag F2. Therefore, as the intake air amount increases, the oxygen amount in the exhaust gas increases accordingly. As a result, the natural regeneration function of the particulate filter 100 is promoted, and the carbon-containing suspended particulates deposited on the filter burn.

【0113】尚、以上の説明では、アクチュエータ70
を用いてタービン開口面積を制御可能な過給器20を使
用し、フラグF2が「ON」になっている場合は、ター
ビン開口面積を減少させて過給圧を上昇させるものとし
たが、必ずしもタービン開口面積を制御可能な過給器を
搭載している場合に限られるものではない。例えば、排
気ガス量が所定量を超えるエンジン運転条件では、ウエ
ストゲートバルブ72を僅かに開いて常に一部排気ガス
がタービン21をバイパスするようにしておき、フラグ
F2が「ON」になった場合には、ウエストゲートバル
ブ72を全閉にすることで過給圧を上昇させることとし
ても構わない。
In the above description, the actuator 70
Is used, and when the flag F2 is "ON", the turbine opening area is reduced to increase the supercharging pressure. The present invention is not limited to the case where a turbocharger capable of controlling the turbine opening area is mounted. For example, when the exhaust gas amount exceeds a predetermined amount in an engine operating condition, the wastegate valve 72 is slightly opened so that the exhaust gas always bypasses the turbine 21 and the flag F2 is turned “ON”. Alternatively, the boost pressure may be increased by fully closing the wastegate valve 72.

【0114】B−4.燃料噴射制御:上述の過給圧制御
を所定時間行っても、パティキュレートフィルタ100
の前後差圧dPが充分に低下しない場合には、燃料噴射
制御の中で次のような制御を行うことにより、パティキ
ュレートフィルタ100に堆積した含炭素浮遊微粒子を
燃焼させる。すなわち、本実施例のディーゼルエンジン
10ではユニバス燃焼と呼ばれる燃焼方式を採用してお
り、ユニバス燃焼の制御パラメータを変更することによ
って、パティキュレートフィルタ100の自然再生機能
を促進するのである。
B-4. Fuel injection control: Even if the above-described supercharging pressure control is performed for a predetermined time, the particulate filter 100
If the differential pressure dP before and after is not sufficiently reduced, the following control is performed in the fuel injection control to burn the carbon-containing suspended particulates deposited on the particulate filter 100. That is, the diesel engine 10 of the present embodiment employs a combustion method called Unibus combustion, and the natural regeneration function of the particulate filter 100 is promoted by changing the control parameters of the Unibus combustion.

【0115】ここで、ユニバス燃焼と呼ばれる燃焼方式
について、ディーゼルエンジンで一般的に採用されてい
る燃焼方式と比較しながら説明する。ディーゼルエンジ
ンでは、燃焼室内に吸い込んだ吸入空気をピストンで断
熱圧縮し、得られた高温高圧の圧縮空気の中に燃料を噴
射して燃焼させる方式を採用している。噴射された燃料
は、噴霧となって空気中を拡散しながら進行するととも
に、噴霧を構成する燃料の微粒子が温度によって気化し
ていく結果、燃料の各微粒子の周囲には燃料混合気が形
成される。吸入空気は圧縮されて充分高温になっている
ので、燃料微粒子の周辺に形成された燃料混合気が可燃
濃度に達すると、自然に着火して燃焼が開始される。こ
のように、ディーゼルエンジンの燃焼形態は、燃料噴霧
の拡散と、それに続く気化および自着火という形態を採
ることから、拡散燃焼方式とも呼ばれる。拡散燃焼にお
いては、燃料混合気が可燃濃度に達すると速やかに自着
火することが望ましいので、いわゆるセタン価の高い燃
料が使用されることが多い。
Here, a description will be given of a combustion method called “unibus combustion” in comparison with a combustion method generally used in diesel engines. A diesel engine employs a method in which aspirated air sucked into a combustion chamber is adiabatically compressed by a piston, and fuel is injected into the obtained high-temperature and high-pressure compressed air to burn. The injected fuel is sprayed and travels while diffusing in the air, and the fine particles of the fuel constituting the spray are vaporized by the temperature.As a result, a fuel mixture is formed around each fine particle of the fuel. You. Since the intake air is compressed to a sufficiently high temperature, when the fuel mixture formed around the fuel particulates reaches the flammable concentration, it is ignited spontaneously and combustion starts. As described above, the combustion mode of the diesel engine employs a mode of diffusion of fuel spray, followed by vaporization and self-ignition, and is therefore also called a diffusion combustion mode. In diffusion combustion, it is desirable that self-ignition be effected as soon as the fuel mixture reaches a combustible concentration, so that a so-called high cetane number fuel is often used.

【0116】また、近年では、いわゆるパイロット噴射
と称して、複数回に分けて燃料を噴射する場合も多い。
すなわち、燃料を1度に噴射すると、噴射した燃料が同
時に着火して急激に燃焼圧力が上昇する結果、ディーゼ
ルエンジンに特有の燃焼音が発生するといった弊害が生
じる場合があるので、複数回に分けて燃料を噴射するこ
とで、これらを回避しようとするものである。パイロッ
ト噴射を行う場合でも、高温高圧に圧縮した空気中に燃
料を噴射しているので、個々の噴射燃料については拡散
燃焼が行われている。
In recent years, so-called pilot injection is often performed in which fuel is injected a plurality of times.
That is, when the fuel is injected at once, the injected fuel is ignited at the same time and the combustion pressure rises rapidly, resulting in a problem that a combustion noise peculiar to the diesel engine may be generated. By injecting the fuel, it is intended to avoid these problems. Even when pilot injection is performed, since fuel is injected into air compressed to high temperature and high pressure, diffusion combustion is performed for each injected fuel.

【0117】これに対してユニバス燃焼と呼ばれる燃焼
方式は、可燃混合気が自着火し得ないような圧縮途中の
空気中に、燃料の一部を噴射し、残りの燃料は、圧縮し
て高温高圧となった空気中に噴射する燃焼方式である。
このような燃焼方式を採用すると、以下に説明するよう
に、排気ガス中に含まれるススなどの含炭素浮遊微粒子
や窒素酸化物の排出量を大幅に低下させることが可能と
なる。
On the other hand, in a combustion system called unibus combustion, a part of fuel is injected into air in the middle of compression in which a combustible air-fuel mixture cannot self-ignite, and the remaining fuel is compressed to a high temperature. This is a combustion system that injects into high-pressure air.
When such a combustion method is adopted, it is possible to significantly reduce the amount of carbon-containing suspended particulates such as soot and nitrogen oxides contained in exhaust gas as described below.

【0118】図16は、ユニバス燃焼を行うことによっ
て、ススなどの含炭素浮遊微粒子や窒素酸化物の排出量
を低減可能な原理を概念的に示す説明図である。図中の
大きな円形は燃焼室を上方から見た様子を模式的に表し
たものであり、燃焼室のほぼ中央にある小さな円形は、
燃焼室内に設けられた燃料噴射弁14の先端部分(ノズ
ル部分)を模式的に表したものである。燃料噴射弁14
のノズル部分には、燃料を噴射するための小さな噴口が
複数設けられており、燃料噴霧はノズルの各噴口から放
射状に噴出される。ここでは、ノズルには4つの噴口が
設けられているとする。
FIG. 16 is an explanatory view conceptually showing the principle by which the emission of carbon-containing suspended particulates such as soot and nitrogen oxides can be reduced by performing unibus combustion. The large circle in the figure schematically shows the combustion chamber viewed from above, and the small circle at the approximate center of the combustion chamber is
FIG. 3 schematically shows a tip portion (a nozzle portion) of a fuel injection valve 14 provided in a combustion chamber. Fuel injection valve 14
Are provided with a plurality of small nozzles for injecting fuel, and fuel spray is radially ejected from each nozzle of the nozzle. Here, it is assumed that four nozzles are provided in the nozzle.

【0119】図16(a)は、吸入空気の圧縮の途中
で、燃料の一部を燃焼室内に噴射した様子を模式的に表
した説明図である。噴口から高圧で噴出された燃料噴霧
は、図示するように少しずつ拡散しながら燃焼室内を直
進する。ユニバス燃焼において圧縮の途中に行われる燃
料噴射を、以下では「補助噴射」と呼び、補助噴射によ
って形成される燃料噴霧を補助燃料噴霧80と呼ぶこと
にする。これに対して、圧縮後半の高温高圧の空気中に
行われる燃料噴射を「主噴射」と呼び、主噴射によって
形成される燃料噴霧を主燃料噴霧84と呼ぶことにす
る。ユニバス燃焼では、補助噴射は圧縮途中の比較的低
温の吸入空気中に行われるので、補助燃料噴霧80は自
着火することなく、燃焼室内で拡散および気化されてい
く。図16(b)は、燃焼室内で補助燃料噴霧80の拡
散および気化が進行することにより、燃料混合気82が
形成されていく様子を模式的に示している。もちろん、
燃料噴霧が拡散および気化している間にも、吸入空気の
圧縮に伴って混合気の温度は上昇していくが、自着火可
能な温度に達した時点では、燃料の拡散が進んで可燃濃
度よりも燃料濃度が低くなっているため、補助燃料噴霧
80が自着火することはない。
FIG. 16A is an explanatory diagram schematically showing a state in which a part of the fuel is injected into the combustion chamber during the compression of the intake air. The fuel spray ejected at a high pressure from the injection port travels straight through the combustion chamber while diffusing little by little as shown in the figure. Hereinafter, the fuel injection performed during the compression in the Unibus combustion will be referred to as “auxiliary injection”, and the fuel spray formed by the auxiliary injection will be referred to as “auxiliary fuel spray 80”. In contrast, fuel injection performed in high-temperature, high-pressure air in the latter half of compression is referred to as “main injection”, and fuel spray formed by main injection is referred to as main fuel spray 84. In the Unibus combustion, the auxiliary injection is performed in the relatively low-temperature intake air during compression, so that the auxiliary fuel spray 80 is diffused and vaporized in the combustion chamber without self-ignition. FIG. 16B schematically illustrates a state in which the diffusion and vaporization of the auxiliary fuel spray 80 progresses in the combustion chamber to form a fuel mixture 82. of course,
While the fuel spray is diffusing and vaporizing, the temperature of the air-fuel mixture rises with the compression of the intake air, but when it reaches a self-ignitable temperature, the fuel spreads and the flammable concentration increases. Since the fuel concentration is lower than that, the auxiliary fuel spray 80 does not self-ignite.

【0120】図16(c)は、主噴射を行って主燃料噴
霧84が形成されている様子を模式的に示した説明図で
ある。図示するように、主燃料噴霧84は、補助噴射に
よって形成された燃料混合気82と重なった位置に形成
される。また、主噴射は圧縮が進んで高温高圧となって
いる燃料混合気82中に行われるので、噴射された燃料
噴霧は速やかに拡散するとともに、気化して自着火す
る。こうして、主燃料噴霧84が自着火すると、この火
炎を火種として、補助噴射によって形成された燃料混合
気82も燃焼を開始し、最終的には、噴射した全ての燃
料が燃焼することになる。
FIG. 16C is an explanatory diagram schematically showing a state in which the main fuel spray 84 is formed by performing the main injection. As shown, the main fuel spray 84 is formed at a position overlapping with the fuel mixture 82 formed by the auxiliary injection. In addition, since the main injection is performed in the fuel mixture 82 which has been compressed and has a high temperature and a high pressure, the injected fuel spray is quickly diffused, and is vaporized and self-ignited. When the main fuel spray 84 self-ignites in this manner, the fuel mixture 82 formed by the auxiliary injection also starts burning by using this flame as a fire, and eventually all the injected fuel is burned.

【0121】以上に説明したユニバス燃焼方式を採用す
れば、通常のディーゼルエンジンで採用されている燃焼
方式に比べて、排気ガス中に含まれるススなどの含炭素
浮遊微粒子や窒素酸化物を大幅に低減することが可能で
ある。以下、この理由について説明する。
If the above-described unibus combustion method is employed, carbon-containing suspended particulates such as soot and nitrogen oxides contained in the exhaust gas are greatly reduced as compared with the combustion method employed in a normal diesel engine. It is possible to reduce. Hereinafter, the reason will be described.

【0122】ユニバス燃焼では、噴射する燃料を補助噴
射と主噴射との2回に分けて噴射しており、このうち補
助噴射で噴射された燃料は、充分に拡散および気化され
た後に燃焼する。一般に、充分に気化した状態で燃焼す
ればススなどの含炭素浮遊微粒子はほとんど発生しない
が、燃料粒子が気化した端から燃焼する形態のいわゆる
拡散燃焼では、ススなどの含炭素浮遊微粒子を発生させ
ずに燃焼させることは困難である。このことから、ユニ
バス燃焼では、燃料の一部を補助噴射して充分に拡散・
気化してから燃焼させることにより、拡散燃焼する燃料
の割合が減少する結果、ススなどの含炭素浮遊微粒子の
発生量を大幅に抑制することができるのである。
In the unibus combustion, the fuel to be injected is divided into two injections, an auxiliary injection and a main injection, and the fuel injected by the auxiliary injection is burned after being sufficiently diffused and vaporized. In general, if it burns in a sufficiently vaporized state, carbon-containing suspended particulates such as soot hardly occur, but so-called diffusion combustion in which fuel particles burn from the vaporized end generates carbon-containing suspended particulates such as soot. It is difficult to burn without. For this reason, in Unibus combustion, part of the fuel is supplementarily injected to diffuse and diffuse sufficiently.
By burning after vaporization, the proportion of the fuel to be diffused and burned is reduced, so that the amount of carbon-containing suspended particulates such as soot can be significantly suppressed.

【0123】また、補助噴射によって形成された燃料混
合気82は、主噴射を行って火種を供給してやらなけれ
ば自着火しないほどに、燃料濃度の低い混合気となって
いる。一般に、燃料混合気の燃焼速度は燃料濃度に大き
く依存し、混合気の燃料濃度が高くなるほど燃焼速度は
増加する。このことから、補助噴射によって形成された
燃料混合気82は、燃料濃度が低い分だけ燃焼速度が小
さくなっている。燃焼速度が小さければ、その分だけ火
炎温度も低くなる。排気ガス中に含まれる窒素酸化物の
大部分は、空気中の窒素が火炎の中で高温にさらされて
酸化することによって発生すると考えられているので、
火炎温度を僅かに低くするだけでも窒素酸化物の排出量
を大幅に減少させることが可能となるのである。
The fuel mixture 82 formed by the auxiliary injection has such a low fuel concentration that it does not self-ignite unless the main injection is performed to supply the ignition. In general, the burning speed of a fuel mixture largely depends on the fuel concentration, and the burning speed increases as the fuel concentration of the mixture increases. For this reason, the fuel mixture 82 formed by the auxiliary injection has a lower combustion speed due to the lower fuel concentration. The lower the burning rate, the lower the flame temperature. It is believed that most of the nitrogen oxides contained in the exhaust gas are generated by the oxidation of the nitrogen in the air when exposed to high temperatures in a flame,
Even a slight decrease in the flame temperature can greatly reduce the emission of nitrogen oxides.

【0124】本実施例のディーゼルエンジン10では、
前述した過給圧制御を所定時間行っても、パティキュレ
ートフィルタ100の前後差圧dPが充分に低下しない
場合には、ユニバス燃焼の制御パラメータを変更するこ
とによって、パティキュレートフィルタ100の自然再
生機能を促進し、フィルタに堆積した含炭素浮遊微粒子
を燃焼させる。
In the diesel engine 10 of this embodiment,
If the pressure difference dP before and after the particulate filter 100 does not sufficiently decrease even after the above-described supercharging pressure control is performed for a predetermined time, the natural regeneration function of the particulate filter 100 is changed by changing the control parameters of the unibus combustion. To promote the combustion of carbon-containing suspended particulates deposited on the filter.

【0125】図17は、前述のエンジン制御ルーチンの
中で行われる燃料噴射制御の処理の流れを示すフローチ
ャートである。燃料噴射制御処理を開始すると、先ず初
めに、マップを参照して基本燃料噴射量を取得する(ス
テップS500)。前述したように、基本燃料噴射量
は、エンジン回転速度Neおよびアクセル開度θacに対
するマップとして、エンジン制御用ECU30に内蔵さ
れたROMに記憶されている。次いで、吸入空気温度や
エンジン冷却水温などの各種補正係数をマップから取得
する(ステップS502)。これらマップもエンジン制
御用ECU内のROMに記憶されている。こうして取得
した基本燃料噴射量と各種補正係数とを用いて実燃料噴
射量を算出する(ステップS504)。
FIG. 17 is a flowchart showing the flow of the fuel injection control process performed in the engine control routine described above. When the fuel injection control process is started, first, a basic fuel injection amount is acquired with reference to a map (step S500). As described above, the basic fuel injection amount is stored in the ROM incorporated in the engine control ECU 30 as a map for the engine rotation speed Ne and the accelerator opening θac. Next, various correction coefficients such as the intake air temperature and the engine cooling water temperature are acquired from the map (step S502). These maps are also stored in the ROM in the engine control ECU. The actual fuel injection amount is calculated using the basic fuel injection amount thus obtained and the various correction coefficients (step S504).

【0126】次いで、ユニバス燃焼制御を行うことを示
すフラグFfが「ON」になっているか否かを判断する
(ステップS506)。すなわち、図12に示したよう
に、ユニバス燃焼は全ての運転条件で可能というわけで
はないので、フラグFuを参照することにより、エンジ
ンがユニバス燃焼可能領域で運転されているか否かを判
断するのである。
Next, it is determined whether or not the flag Ff indicating that the unibus combustion control is to be performed is "ON" (step S506). That is, as shown in FIG. 12, since the unibus combustion is not possible under all operating conditions, it is determined whether or not the engine is operating in the unibus combustible region by referring to the flag Fu. is there.

【0127】フラグFuが「ON」となっていない場合
(ステップS506:no)は、通常のディーゼルエン
ジンと同様の燃料噴射を行うものと判断し、マップを参
照して燃料噴射タイミングを取得する(ステップS50
8)。次いで、フラグF3が「ON」となっているか否
か判断する(ステップS510)。すなわち、フィルタ
再生レベル設定処理において前述したように、過給圧を
上昇させながら燃料噴射タイミングを遅角することで、
パティキュレートフィルタ100の自然再生機能を促進
する場合があるので、かかる制御を行うか否かを、フラ
グF3の設定によって判断するのである。フラグF3が
「ON」になっている場合は、燃料の噴射タイミングを
所定量だけ遅角させる処理を行い(ステップS51
2)、フラグF3が「ON」になっていなければ、その
まま燃料噴射制御を抜けて、図9に示したエンジン制御
ルーチンに復帰する。
If the flag Fu is not "ON" (step S506: no), it is determined that the same fuel injection as that of a normal diesel engine is to be performed, and the fuel injection timing is acquired by referring to the map (step S506). Step S50
8). Next, it is determined whether or not the flag F3 is "ON" (step S510). That is, as described above in the filter regeneration level setting process, the fuel injection timing is retarded while increasing the supercharging pressure.
Since the natural regeneration function of the particulate filter 100 may be promoted, whether or not such control is performed is determined by setting the flag F3. If the flag F3 is "ON", a process of retarding the fuel injection timing by a predetermined amount is performed (step S51).
2) If the flag F3 is not "ON", the process directly exits the fuel injection control and returns to the engine control routine shown in FIG.

【0128】これに対して、フラグFuが「ON」とな
っている場合(ステップS506:yes)は、ユニバ
ス燃焼制御を行うものと判断して、補助噴射の燃料量と
主噴射の燃料量とを算出する(ステップS514)。す
なわち、補助噴射の燃料量と主噴射の燃料量の割合が、
エンジン運転条件に応じてマップに設定されているの
で、実燃料噴射量をかかる割合で分配することにより、
補助噴射の燃料量と主噴射の燃料量とを算出するのであ
る。もちろん、簡易的には、補助噴射の燃料量と主噴射
の燃料量の割合を一定値としておいてもよい。
On the other hand, when the flag Fu is "ON" (step S506: yes), it is determined that the unibus combustion control is to be performed, and the fuel amount of the auxiliary injection and the fuel amount of the main injection are determined. Is calculated (step S514). That is, the ratio between the fuel amount of the auxiliary injection and the fuel amount of the main injection is
Since the map is set according to the engine operating conditions, by distributing the actual fuel injection amount at such a ratio,
The fuel amount of the auxiliary injection and the fuel amount of the main injection are calculated. Of course, for simplicity, the ratio between the fuel amount of the auxiliary injection and the fuel amount of the main injection may be set to a constant value.

【0129】次いで、補助噴射の噴射タイミングと主噴
射の噴射タイミングとを取得する(ステップS51
6)。これら噴射タイミングもエンジン運転条件に対す
るマップとして、エンジン制御用ECU内のROMに設
定されている。こうして補助噴射および主噴射の各々に
ついて算出した燃料量および噴射タイミングで燃料を噴
射すればユニバス燃焼を行うことができる。
Next, the injection timing of the auxiliary injection and the injection timing of the main injection are obtained (step S51).
6). These injection timings are also set in the ROM in the engine control ECU as maps for the engine operating conditions. Unibus combustion can be performed by injecting fuel at the fuel amount and the injection timing calculated for each of the auxiliary injection and the main injection.

【0130】ここで、本実施例のディーゼルエンジン1
0では、ユニバス燃焼の制御パラメータを変更すること
で、パティキュレートフィルタ100の自然再生機能を
促進することが可能であり、このことに対応して、フラ
グF4が「ON」となっているか否かを判断する(ステ
ップS518)。フラグF4は、ユニバス燃焼を利用し
てフィルタ再生促進制御を行うか否かを示すフラグであ
る。
Here, the diesel engine 1 of this embodiment
In the case of 0, it is possible to promote the natural regeneration function of the particulate filter 100 by changing the control parameters of the unibass combustion. In response to this, it is determined whether the flag F4 is "ON". Is determined (step S518). The flag F4 is a flag indicating whether or not to perform the filter regeneration acceleration control using the combustion of the unibus.

【0131】フラグF4が「ON」となっている場合
(ステップS518:yes)は、補助噴射タイミング
を補正して、所定量だけ進角させる(ステップS52
0)。補助噴射タイミングを進角させれば、後述する理
由から、炭化水素系化合物の排出量が増大する。前述し
たように、パティキュレートフィルタ100は捕集した
炭化水素系化合物の酸化反応を利用して、含炭素浮遊微
粒子を燃焼させるので、炭化水素系化合物の排出量が増
加すれば、それだけフィルタの自然再生機能を促進させ
ることができる。尚、補助噴射タイミングを進角させる
代わりに、主噴射のタイミングを遅角させても同様の効
果を得ることができる。この理由についても後述する。
また、噴射タイミングの変更に併せて、補助噴射する燃
料量を増加させることも好適である。
If the flag F4 is "ON" (step S518: yes), the auxiliary injection timing is corrected and advanced by a predetermined amount (step S52).
0). If the auxiliary injection timing is advanced, the emission amount of the hydrocarbon compound increases for the reason described later. As described above, the particulate filter 100 uses the oxidation reaction of the collected hydrocarbon-based compound to burn the carbon-containing suspended particulates. Therefore, as the emission of the hydrocarbon-based compound increases, the natural amount of the filter increases. The reproduction function can be promoted. The same effect can be obtained by retarding the timing of the main injection instead of advancing the auxiliary injection timing. The reason for this will be described later.
It is also preferable to increase the amount of fuel to be auxiliaryly injected in accordance with the change of the injection timing.

【0132】フラグF4が「ON」となっていない場合
(ステップS518:no)は、ステップS514およ
びステップS516で算出した値を変更することなく、
燃料噴射制御を抜けて、図9に示したエンジン制御ルー
チンに復帰する。
If the flag F4 is not "ON" (step S518: no), the values calculated in steps S514 and S516 are not changed.
After exiting the fuel injection control, the process returns to the engine control routine shown in FIG.

【0133】ここで、補助噴射のタイミングを進角さ
せ、あるいは主噴射のタイミングを遅角させることで、
炭化水素系化合物の排出量が増加する理由について説明
する。図18は、進角したタイミングで補助噴射を行っ
てから主噴射している様子を模式的に示した説明図であ
る。補助噴射時期を進角している分だけ主噴射までの期
間が長くなり、補助噴射で形成した燃料噴霧は広い範囲
に拡散する。燃料の拡散範囲が広くなれば、それだけ燃
料濃度は低くなり、あまりに濃度が低くなると、たとえ
主噴射した燃料が着火して火種が供給されても燃焼しな
い領域ができてしまう。図18では、燃焼可能な燃料濃
度の混合気86の外側に、可燃限界よりも低い燃料濃度
の不燃混合気88が形成されている様子を示している。
尚、実際に燃焼室内では吸入空気が流動していることか
ら、図18に概念的に示したように、燃焼できない濃度
の低い混合気88が可燃範囲の混合気86の外周に存在
しているわけではないが、理解を容易とするために、便
宜上、薄い不燃混合気88は外周部分に存在するものと
して表示している。
Here, by advancing the timing of the auxiliary injection or delaying the timing of the main injection,
The reason why the emission amount of the hydrocarbon compound increases will be described. FIG. 18 is an explanatory diagram schematically showing a state in which the main injection is performed after the auxiliary injection is performed at the advanced timing. The period up to the main injection is extended by the advance of the auxiliary injection timing, and the fuel spray formed by the auxiliary injection is diffused over a wide range. As the diffusion range of the fuel becomes wider, the fuel concentration becomes lower, and if the fuel concentration becomes too low, a region where the main injected fuel is ignited and the ignition is supplied will not be burned. FIG. 18 shows a state in which an incombustible mixture 88 having a fuel concentration lower than the flammable limit is formed outside the mixture 86 having a combustible fuel concentration.
In addition, since the intake air actually flows in the combustion chamber, as shown conceptually in FIG. 18, the low-concentration air-fuel mixture 88 that cannot be burnt exists around the outer periphery of the air-fuel mixture 86 in the combustible range. Although not necessarily, for ease of understanding, the thin non-combustible air-fuel mixture 88 is shown as being present on the outer peripheral portion for convenience.

【0134】また、補助噴射した燃料の拡散範囲が広く
なれば、主噴射による火炎が伝播し得ない孤立して存在
する孤立混合気89も発生しやすくなる。すなわち、燃
料が拡散途中で混合気が狭い範囲に留まっていれば、こ
のような孤立した燃料混合気は発生しにくいが、拡散範
囲が広くなれば、燃料室内に流入した空気の流動の影響
で、このような孤立して存在する燃料混合気がそれだけ
発生しやすくなるのである。
Further, if the diffusion range of the fuel injected by the auxiliary injection is widened, the isolated mixture 89 which is isolated and in which the flame by the main injection cannot propagate is likely to be generated. In other words, if the fuel mixture stays in a narrow range during the diffusion of fuel, such an isolated fuel mixture is unlikely to be generated, but if the diffusion range is wide, the effect of the flow of air flowing into the fuel chamber will increase. Such an isolated fuel mixture is more likely to be generated.

【0135】図18に示すように、補助噴射のタイミン
グを進角させて、主噴射を行っても、可燃限界よりも燃
料濃度の低い不燃混合気88や、孤立して存在するため
に火炎が伝播し得ない孤立混合気89は、燃焼すること
なく排気ガスとともに排出される。このような理由か
ら、補助噴射タイミングを進角すると、炭化水素系化合
物の排出量が増加するのである。以上に説明した原理
は、補助噴射タイミングを進角する代わりに、主噴射タ
イミングを遅角する場合にも全く同様に成立する。この
ことから、主噴射タイミングを遅角しても、炭化水素系
化合物の排出量を増加させることができる。
As shown in FIG. 18, even when the timing of the auxiliary injection is advanced and the main injection is performed, the non-combustible mixture 88 whose fuel concentration is lower than the flammable limit, or the flame exists because it exists in isolation. The isolated mixture 89 that cannot be propagated is discharged together with the exhaust gas without burning. For this reason, when the auxiliary injection timing is advanced, the emission amount of the hydrocarbon compound increases. The principle described above holds true in the case where the main injection timing is retarded instead of advancing the auxiliary injection timing. For this reason, even if the main injection timing is retarded, it is possible to increase the emission amount of the hydrocarbon compound.

【0136】また、補助噴射する燃料量を増加すると、
図18に示したような孤立混合気89の燃料濃度が高く
なるので、それだけ炭化水素系化合物の排出量が増加す
る傾向にある。
When the amount of fuel for auxiliary injection is increased,
Since the fuel concentration of the isolated mixture 89 as shown in FIG. 18 increases, the amount of emission of hydrocarbon compounds tends to increase accordingly.

【0137】以上に説明したように、ユニバス燃焼制御
時には、補助噴射や主噴射のタイミングを変更すること
で、排気ガス中の炭化水素系化合物量を直ちに増加させ
ることができる。前述したように、パティキュレートフ
ィルタ100は、排気ガス中の炭化水素系化合物の酸化
反応を利用して、捕集した含炭素浮遊微粒子を燃焼させ
ているので、炭化水素系化合物の排出量を速やかに増加
させることができれば、パティキュレートフィルタ10
0の自然再生機能を速やかに促進することができるので
好適である。
As described above, at the time of the unibus combustion control, the amount of the hydrocarbon compound in the exhaust gas can be immediately increased by changing the timing of the auxiliary injection or the main injection. As described above, the particulate filter 100 uses the oxidation reaction of the hydrocarbon-based compound in the exhaust gas to burn the collected carbon-containing suspended particulates, so that the amount of the hydrocarbon-based compound discharged can be reduced quickly. If it can be increased to, the particulate filter 10
This is preferable because the natural regeneration function can be promptly promoted.

【0138】また、上述した方法では、補助噴射あるい
は主噴射のタイミング等のパラメータを調整すること
で、排気ガス中の炭化水素系化合物量を、精度良く制御
することが可能である。従って、パティキュレートフィ
ルタ100の自然再生機能を促進させるに必要、かつ充
分な量を供給することができるので好ましい。
In the above-described method, the amount of the hydrocarbon-based compound in the exhaust gas can be accurately controlled by adjusting parameters such as the timing of the auxiliary injection or the main injection. Therefore, it is preferable because a sufficient and necessary amount can be supplied to promote the natural regeneration function of the particulate filter 100.

【0139】上述したようにユニバス燃焼の制御パラメ
ータを変更して炭化水素系化合物の排出量を増加させる
ことに加えて、例えば過給圧を上昇させることにより、
排気ガス中の酸素量も増加させれば、パティキュレート
フィルタ100の自然再生機能を更に促進することが可
能である。過給圧を上昇させる代わりに、例えば空気ポ
ンプやリードバルブを利用して、排気管中に空気を導入
しても構わないのはもちろんである。
As described above, in addition to changing the control parameters of the unibass combustion to increase the emission of hydrocarbon compounds, for example, by increasing the supercharging pressure,
If the amount of oxygen in the exhaust gas is also increased, the natural regeneration function of the particulate filter 100 can be further promoted. Instead of increasing the supercharging pressure, it goes without saying that air may be introduced into the exhaust pipe using, for example, an air pump or a reed valve.

【0140】また、ユニバス燃焼の制御パラメータを変
更することによって排出された炭化水素系化合物は、燃
焼室内に噴射されて、高温高圧の環境に晒された後に排
出される。それだけ燃料が分解されて、燃焼しやすくな
っていることから、パティキュレートフィルタ100の
自然再生機能を、効果的に促進することが可能である。
The hydrocarbon-based compound discharged by changing the control parameters of the Unibus combustion is injected into the combustion chamber and discharged after being exposed to a high-temperature and high-pressure environment. Since the fuel is decomposed and burnt easily, the natural regeneration function of the particulate filter 100 can be effectively promoted.

【0141】もちろん、上述したようにユニバス燃焼の
制御パラメータを変更する代わりに、いわゆるポストイ
ンジェクションと呼ばれる方法、すなわち燃料の噴射タ
イミングを正規のタイミングから大幅に遅角することに
より、炭化水素系化合物の排出量を増加させることも可
能である。
As a matter of course, instead of changing the control parameters of the unibus combustion as described above, the method of so-called post-injection, that is, by significantly delaying the fuel injection timing from the normal timing, the It is also possible to increase emissions.

【0142】B−5.変形例:以上、各種の実施例につ
いて説明してきたが、本発明は上記すべての実施例に限
られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の態様で実施することができる。
B-5. Modifications Although various embodiments have been described above, the present invention is not limited to all the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.

【0143】例えば、上述の実施例においては、パティ
キュレートフィルタは金属不織布を備えたものとして説
明したが、セラミックス製のフィルタのような、他の周
知のフィルタに適用することも可能である。
For example, in the above-described embodiment, the particulate filter has been described as having a metal nonwoven fabric. However, the present invention can be applied to other well-known filters such as ceramic filters.

【0144】また、上述した実施例では、EGR制御に
おいて、EGR弁62の全閉とすることで、排気ガス中
の酸素量を増加させていたが、例えば、過給圧が高い運
転条件では、EGR弁62を開くこととしても構わな
い。過給圧が高い場合にEGR弁62を開けば、EGR
通路60を通って、吸気側から排気側に空気を直接供給
して、パティキュレートフィルタ100に供給される酸
素量を増加させることが可能である。
Further, in the above-described embodiment, in the EGR control, the oxygen amount in the exhaust gas is increased by fully closing the EGR valve 62. However, for example, in the operating condition where the supercharging pressure is high, The EGR valve 62 may be opened. If the EGR valve 62 is opened when the supercharging pressure is high,
It is possible to directly supply air from the intake side to the exhaust side through the passage 60 to increase the amount of oxygen supplied to the particulate filter 100.

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

【図1】本実施例の排気ガス浄化装置を適用したディー
ゼルエンジンの構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a diesel engine to which an exhaust gas purification device of the present embodiment is applied.

【図2】本実施例のパティキュレートフィルタの外観形
状および構造を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the external shape and structure of the particulate filter of the present embodiment.

【図3】本実施例のパティキュレートフィルタにおいて
排気ガス中の微粒子が捕集される様子を概念的に示す説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing a state in which particulates in exhaust gas are collected in the particulate filter of the present embodiment.

【図4】本実施例のパティキュレートフィルタで使用さ
れる不織布の諸元を例示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the specifications of a nonwoven fabric used in the particulate filter of the present embodiment.

【図5】本実施例の変形例のパティキュレートフィルタ
において排気ガス中の微粒子が捕集される様子を概念的
に示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view conceptually showing a state in which particulates in exhaust gas are collected in a particulate filter according to a modification of the present embodiment.

【図6】ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる含
炭素浮遊微粒子や炭化水素系化合物の組成を例示する説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory view exemplifying compositions of carbon-containing suspended particulates and hydrocarbon compounds contained in exhaust gas of a diesel engine.

【図7】本実施例のパティキュレートフィルタが捕集し
た微粒子を燃焼する様子を概念的に示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view conceptually showing how the particulate filter according to the present embodiment burns the collected fine particles.

【図8】本実施例のパティキュレートフィルタが排気ガ
ス中の含炭素浮遊微粒子等を分散して捕集するメカニズ
ムを概念的に示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view conceptually showing a mechanism by which the particulate filter of the present embodiment disperses and collects carbon-containing suspended particulates and the like in exhaust gas.

【図9】本実施例の排気ガス浄化装置を適用したディー
ゼルエンジンのエンジン制御ルーチンを示すフローチャ
ートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an engine control routine of a diesel engine to which the exhaust gas purifying apparatus of the embodiment is applied.

【図10】エンジン制御ルーチン中で制御モードを設定
する処理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of processing for setting a control mode in an engine control routine.

【図11】本実施例の排気ガス浄化装置を適用したディ
ーゼルエンジンにおいてユニバス燃焼制御を行うエンジ
ン運転領域を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an engine operating region in which a unibus combustion control is performed in a diesel engine to which the exhaust gas purification device of the present embodiment is applied.

【図12】エンジンの制御モードを表示する1バイトデ
ータの構成を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a configuration of 1-byte data indicating a control mode of an engine.

【図13】フィルタ再生制御を行う場合に再生レベルを
設定する処理の流れを示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing a flow of processing for setting a reproduction level when performing filter regeneration control.

【図14】エンジン制御ルーチンの中で行われるEGR
制御の流れを示すフローチャートである。
FIG. 14 shows EGR performed in an engine control routine.
It is a flowchart which shows the flow of control.

【図15】エンジン制御ルーチンの中で行われる過給圧
制御の流れを示すフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart showing a flow of supercharging pressure control performed in an engine control routine.

【図16】ユニバス燃焼制御の原理を概念的に示す説明
図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram conceptually showing the principle of the unibus combustion control.

【図17】エンジン制御ルーチンの中で行われる燃料噴
射制御の流れを示すフローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart showing a flow of fuel injection control performed in an engine control routine.

【図18】ユニバス燃焼の制御パラメータを変更するこ
とによって炭化水素系化合物の排出量が増加する理由を
示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the reason why the emission amount of the hydrocarbon-based compound increases by changing the control parameter of the unibus combustion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ディーゼルエンジン 12…吸気管 14…燃料噴射弁 16…排気管 18…燃料供給ポンプ 20…過給器 21…タービン 22…コンプレッサ 23…シャフト 24…インタークーラ 26…エアクリーナ 30…エンジン制御用ECU 32…クランク角センサ 34…アクセル開度センサ 60…EGR通路 62…EGR弁 64,66…圧力センサ 70…アクチュエータ 72…ウェストゲートバルブ 74…ウエストゲートアクチュエータ 80…補助燃料噴霧 82…燃料混合気 84…主燃料噴霧 86…混合気 88…不燃混合気 89…孤立混合気 100…パティキュレートフィルタ 102…ケース 104…エレメント 106…不織布 108…波板 110…中心棒 112…封止板 113…端部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Diesel engine 12 ... Intake pipe 14 ... Fuel injection valve 16 ... Exhaust pipe 18 ... Fuel supply pump 20 ... Supercharger 21 ... Turbine 22 ... Compressor 23 ... Shaft 24 ... Intercooler 26 ... Air cleaner 30 ... Engine control ECU 32 ... Crank angle sensor 34 ... Accelerator opening sensor 60 ... EGR passage 62 ... EGR valves 64 and 66 ... Pressure sensor 70 ... Actuator 72 ... Waste gate valve 74 ... Waste gate actuator 80 ... Auxiliary fuel spray 82 ... Fuel mixture 84 ... Main Fuel spray 86 ... Air-fuel mixture 88 ... Incombustible air-fuel mixture 89 ... Isolated air-fuel mixture 100 ... Particulate filter 102 ... Case 104 ... Element 106 ... Non-woven fabric 108 ... Corrugated plate 110 ... Center rod 112 ... Seal plate 113 ... End

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 25/00 F02M 25/00 H K S T 25/07 570 25/07 570P 570J // B01D 46/42 B01D 46/42 A (72)発明者 加藤 善一郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 杉山 敏久 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 辺田 良光 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 白谷 和彦 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) 3G062 AA01 AA05 BA04 BA05 DA02 FA08 GA06 3G090 AA01 AA02 AA04 BA01 CA01 CA02 CB18 DA01 DA03 DA04 DA11 DA12 DA13 DA18 DA20 EA04 EA05 EA06 3G301 HA02 HA11 HA13 LB11 MA11 MA18 MA23 MA26 MA27 NC02 ND05 NE12 PA16A PB01Z PD15A PE01Z PE08Z PF03Z 4D058 JA32 MA41 MA51 MA52 PA01 QA25 SA08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02M 25/00 F02M 25/00 HK ST 25/07 570 25/07 570P 570J // B01D 46/42 B01D 46/42 A (72) Inventor Zenichiro Kato 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Toshihisa Sugiyama 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Yoshimitsu Henda 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Kazuhiko 1 Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G062 AA01 AA05 BA04 BA05 DA02 FA08 GA06 3G090 AA01 AA02 AA04 BA01 CA01 CA02 CB18 DA01 DA03 DA04 DA11 DA12 DA13 DA18 DA20 EA04 EA05 EA06 3G301 HA02 HA11 HA13 L B11 MA11 MA18 MA23 MA26 MA27 NC02 ND05 NE12 PA16A PB01Z PD15A PE01Z PE08Z PF03Z 4D058 JA32 MA41 MA51 MA52 PA01 QA25 SA08

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気ガス中に含まれる含炭素
浮遊微粒子を浄化する排気ガス浄化装置において、 前記排気ガス中に含まれる炭化水素系化合物および前記
含炭素浮遊微粒子を、該排気ガス中の酸素と接触可能に
分散して捕集することにより、流入時の温度が該含炭素
浮遊微粒子の可燃温度よりも低温の排気ガスを用いて、
該捕集した炭化水素系化合物と含炭素浮遊微粒子とを燃
焼させる捕集フィルタと、 前記捕集フィルタにおける前記含炭素浮遊微粒子の捕集
量が、所定の許容値を越えているか否かを判断する捕集
量判断手段と、 前記含炭素浮遊微粒子の捕集量が前記所定の許容値を超
えている場合に、前記捕集フィルタへの酸素の供給量を
増量させる酸素供給量増量手段とを備えることを特徴と
する排気ガス浄化装置。
1. An exhaust gas purifying apparatus for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended particulates contained in the exhaust gas are removed from the exhaust gas. By dispersing and collecting so as to be capable of contacting with the oxygen of the exhaust gas, the temperature at the time of inflow is lower than the flammable temperature of the carbon-containing suspended fine particles using exhaust gas,
A trapping filter for burning the trapped hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended particulates, and determining whether or not the trapping amount of the carbon-containing suspended particulates in the trapping filter exceeds a predetermined allowable value. Trapping amount determining means, and an oxygen supply amount increasing means for increasing the supply amount of oxygen to the trapping filter when the trapping amount of the carbon-containing suspended particulates exceeds the predetermined allowable value. An exhaust gas purification apparatus comprising:
【請求項2】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記内燃機関は、 排気ガスの一部を排気通路から取り出して吸気通路に還
流させる還流通路と、 前記還流通路上に設けられて排気ガスの還流を制御する
排気ガス還流弁とを備えており、 前記酸素供給量増量手段は、前記排気ガス還流弁を制御
して、前記排気ガスの還流量を減少させる手段である排
気ガス浄化装置。
2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the internal combustion engine is provided on the recirculation passage, and a recirculation passage for extracting a part of the exhaust gas from the exhaust passage and recirculating the exhaust gas to the intake passage. An exhaust gas recirculation valve for controlling the recirculation of the exhaust gas. The oxygen supply amount increasing means controls the exhaust gas recirculation valve to reduce the amount of the exhaust gas recirculated. Purification device.
【請求項3】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記内燃機関は、前記排気ガスの流動エネルギを用いて
該内燃機関が吸入する空気量を増量させる過給器を備え
ており、 前記酸素供給量増量手段は、前記過給器の動作状態を制
御して、前記内燃機関の吸入空気量を増量させる手段で
ある排気ガス浄化装置。
3. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the internal combustion engine includes a supercharger that increases the amount of air taken in by the internal combustion engine using flow energy of the exhaust gas. The exhaust gas purifying device, wherein the oxygen supply amount increasing unit is a unit that controls an operating state of the supercharger to increase an intake air amount of the internal combustion engine.
【請求項4】 請求項3記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記酸素供給量増量手段は、前記排気ガスの流動エネル
ギを増加させることによって、前記内燃機関の吸入空気
量を増量させる手段である排気ガス浄化装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 3, wherein the oxygen supply amount increasing unit increases the intake air amount of the internal combustion engine by increasing a flow energy of the exhaust gas. There is an exhaust gas purification device.
【請求項5】 前記排気ガスの温度を上昇させることに
よって、該排気ガスの流動エネルギを増加させる請求項
4記載の排気ガス浄化装置。
5. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 4, wherein the flow energy of the exhaust gas is increased by increasing the temperature of the exhaust gas.
【請求項6】 内燃機関の排気ガス中に含まれる含炭素
浮遊微粒子を浄化する排気ガス浄化装置において、 前記排気ガス中に含まれる炭化水素系化合物および前記
含炭素浮遊微粒子を、該排気ガス中の酸素と接触可能に
分散して捕集することにより、流入時の温度が該含炭素
浮遊微粒子の可燃温度よりも低温の排気ガスを用いて、
該捕集した炭化水素系化合物と含炭素浮遊微粒子とを燃
焼させる捕集フィルタと、 前記捕集フィルタにおける前記含炭素浮遊微粒子の捕集
量が所定の許容値を越えているか否かを判断する捕集量
判断手段と、 前記含炭素浮遊微粒子の捕集量が前記所定の許容値を超
えている場合に、前記捕集フィルタへの前記炭化水素系
化合物の供給量を増量させる炭化水素系化合物供給量増
量手段とを備えることを特徴とする排気ガス浄化装置。
6. An exhaust gas purifying apparatus for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended particulates contained in the exhaust gas are removed from the exhaust gas. By dispersing and collecting so as to be able to contact oxygen, the temperature at the time of inflow is lower than the flammable temperature of the carbon-containing suspended particulates using exhaust gas,
A collection filter for burning the collected hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended fine particles, and determining whether or not the collection amount of the carbon-containing suspended fine particles in the collection filter exceeds a predetermined allowable value. A trapping amount determination unit, and a hydrocarbon compound that increases a supply amount of the hydrocarbon compound to the trapping filter when the trapping amount of the carbon-containing suspended particulates exceeds the predetermined allowable value. An exhaust gas purifying apparatus comprising: a supply amount increasing unit.
【請求項7】 請求項6記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記内燃機関は、機関出力の要求値に応じて定まる燃料
量の過半にあたる主燃料と、残余分の副燃料とを燃焼室
内に噴射する方式の機関であり、 前記炭化水素系化合物供給量増量手段は、前記主燃料と
前記副燃料とを所定値以上の期間を空けて噴射すること
により、前記炭化水素系化合物の供給量を増量させる手
段である排気ガス浄化装置。
7. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 6, wherein the internal combustion engine separates a main fuel corresponding to a majority of a fuel amount determined according to a required value of an engine output and a remaining auxiliary fuel into a combustion chamber. The hydrocarbon-based compound supply amount increasing means is configured to inject the main fuel and the sub-fuel at intervals of a predetermined value or more, so that the supply amount of the hydrocarbon-based compound is increased. Exhaust gas purifying device, which is means for increasing the amount of exhaust gas.
【請求項8】 請求項7記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記炭化水素系化合物供給量増量手段は、前記副燃料を
前記主燃料よりも早い時期に噴射することによって、前
記炭化水素系化合物の供給量を増量させる手段である排
気ガス浄化装置。
8. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 7, wherein the hydrocarbon compound supply amount increasing means injects the auxiliary fuel earlier than the main fuel to thereby increase the hydrocarbon-based compound supply amount. An exhaust gas purifying device, which is a means for increasing a supply amount of a compound.
【請求項9】 請求項7記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記炭化水素系化合物供給量増量手段は、前記副燃料を
前記主燃料よりも遅い時期に噴射することによって、前
記炭化水素系化合物の供給量を増量させる手段である排
気ガス浄化装置。
9. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 7, wherein the hydrocarbon compound supply amount increasing means injects the auxiliary fuel at a later time than the main fuel to thereby provide the hydrocarbon-based compound. An exhaust gas purifying device, which is a means for increasing a supply amount of a compound.
【請求項10】 請求項7記載の排気ガス浄化装置であ
って、 前記炭化水素系化合物供給量増量手段は、前記副燃料を
増量することによって、前記炭化水素系化合物の供給量
を増量させる手段である排気ガス浄化装置。
10. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 7, wherein the hydrocarbon compound supply amount increasing means increases the supply amount of the hydrocarbon compound by increasing the auxiliary fuel. Is an exhaust gas purification device.
【請求項11】 請求項1または請求項6に記載の排気
ガス浄化装置であって、 前記捕集量判断手段は、前記含炭素浮遊微粒子の捕集量
が前記所定の許容値を超えているか否かを、前記捕集フ
ィルタの上流側の排気通路における圧力に基づいて判断
する手段である排気ガス浄化装置。
11. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the trapping amount determination unit determines whether the trapping amount of the carbon-containing suspended particulates exceeds the predetermined allowable value. An exhaust gas purifying device, which is a means for determining whether or not to perform the determination based on a pressure in an exhaust passage on an upstream side of the collection filter.
【請求項12】 請求項11記載の排気ガス浄化装置で
あって、 前記捕集量判断手段は、前記捕集フィルタの上流側の排
気通路における圧力に加えて、下流側の排気通路の圧力
に基づいて判断する手段である排気ガス浄化装置。
12. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 11, wherein the trapping amount determining unit is configured to detect a pressure in a downstream exhaust passage in addition to a pressure in an upstream exhaust passage of the trapping filter. An exhaust gas purification device that is means for making a determination based on the exhaust gas.
【請求項13】 請求項11記載の排気ガス浄化装置で
あって、 前記捕集量判断手段は、前記捕集フィルタの上流側の排
気通路における圧力に加えて、前記内燃機関の運転条件
に基づいて判断する手段である排気ガス浄化装置。
13. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 11, wherein the trapping amount determining unit is configured to determine a trapping amount based on an operating condition of the internal combustion engine in addition to a pressure in an exhaust passage on an upstream side of the trapping filter. Exhaust gas purifying device, which is a means for making a judgment.
【請求項14】 内燃機関の排気ガス中に含まれる含炭
素浮遊微粒子を浄化する排気ガス浄化方法において、 前記内燃機関の排気通路内に捕集フィルタを設けて、前
記排気ガス中に含まれる炭化水素系化合物および前記含
炭素浮遊微粒子を、該排気ガス中の酸素と接触可能に分
散した状態で捕集し、 前記捕集フィルタに流入する温度が前記含炭素浮遊微粒
子の可燃温度よりも低温の排気ガスを用いて、該捕集し
た炭化水素系化合物と含炭素浮遊微粒子とを燃焼させる
とともに、 前記捕集フィルタにおける前記含炭素浮遊微粒子の捕集
量が所定の許容値を越えているか否かを判断して、 前記捕集量が前記所定の許容値を超えている場合に、前
記捕集フィルタへの酸素の供給量を増量することを特徴
とする排気ガス浄化方法。
14. An exhaust gas purifying method for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, wherein a trapping filter is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and carbonization contained in the exhaust gas is provided. The hydrogen-based compound and the carbon-containing suspended particulates are collected in a state of being dispersed so as to be able to contact oxygen in the exhaust gas, and the temperature flowing into the collection filter is lower than the flammable temperature of the carbon-containing suspended particulates. Using the exhaust gas, the collected hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended particulates are burned, and whether or not the trapping amount of the carbon-containing suspended particulates in the collection filter exceeds a predetermined allowable value. And determining if the trapping amount exceeds the predetermined allowable value, increasing the supply amount of oxygen to the trapping filter.
【請求項15】 内燃機関の排気ガス中に含まれる含炭
素浮遊微粒子を浄化する排気ガス浄化方法において、 前記内燃機関の排気通路内に捕集フィルタを設けて、前
記排気ガス中に含まれる炭化水素系化合物および前記含
炭素浮遊微粒子を、該排気ガス中の酸素と接触可能に分
散した状態で捕集し、 前記捕集フィルタに流入する温度が前記含炭素浮遊微粒
子の可燃温度よりも低温の排気ガスを用いて、該捕集し
た炭化水素系化合物と含炭素浮遊微粒子とを燃焼させる
とともに、 前記捕集フィルタにおける前記含炭素浮遊微粒子の捕集
量が所定の許容値を越えているか否かを判断して、 前記捕集量が前記所定の許容値を超えている場合に、前
記捕集フィルタへの前記炭化水素系化合物の供給量を増
量することを特徴とする排気ガス浄化方法。
15. An exhaust gas purifying method for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, wherein a trapping filter is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and carbonization contained in the exhaust gas is provided. The hydrogen-based compound and the carbon-containing suspended particulates are collected in a state of being dispersed so as to be able to contact oxygen in the exhaust gas, and the temperature flowing into the collection filter is lower than the flammable temperature of the carbon-containing suspended particulates. Using the exhaust gas, the collected hydrocarbon-based compound and the carbon-containing suspended particulates are burned, and whether or not the trapping amount of the carbon-containing suspended particulates in the collection filter exceeds a predetermined allowable value. And determining that the amount of the hydrocarbon-based compound supplied to the collection filter is increased when the collection amount exceeds the predetermined allowable value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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