JP2002332822A - Exhaust emission control device, and exhaust emission control method - Google Patents

Exhaust emission control device, and exhaust emission control method

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JP2002332822A
JP2002332822A JP2001141323A JP2001141323A JP2002332822A JP 2002332822 A JP2002332822 A JP 2002332822A JP 2001141323 A JP2001141323 A JP 2001141323A JP 2001141323 A JP2001141323 A JP 2001141323A JP 2002332822 A JP2002332822 A JP 2002332822A
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carbon
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To burn soot without causing a catalyst to deteriorate, even when much soot is accumulated on the catalyst. SOLUTION: The soot, contained in exhaust gas in an internal combustion engine, is collected by a filter, and burned by oxidation catalyst carried on the filter. When a large amount of soot is accumulated on the filter, depending on an operation condition, the filter temperature is raised, then the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled stoichometrically or richly and is set at the lean air-fuel ratio intermittently for a short time. Thus, oxygen is supplied to the catalyst only little by little, so that soot can be burned in small steps, even when a large amount of soot is accumulated. If the combustion of the soot can be kept in a controllable state, the catalyst temperature will not rise abnormally, and there is no risk of speed up of the deterioration.

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、大気の汚染を防止する観点から、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, particularly a diesel engine, contains carbon-containing suspended particulates such as black smoke (soot). From the viewpoint of preventing air pollution, the total amount of particulates discharged is reduced. There is a strong demand for a reduction.
In addition, a so-called in-cylinder injection gasoline engine, which injects gasoline directly into the combustion chamber, has a similar demand because carbon-containing suspended particulates may be discharged 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ととも
に、捕集した微粒子を、フィルタ上に担持した酸化触媒
を用いて燃焼させる技術が提案されている(特公平7−
106290号など)。
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. A technique has been proposed in which the collected fine particles are burned using an oxidation catalyst supported on a filter while the collected fine particles are collected (Japanese Patent Publication No. Hei 7-1995).
No. 106290).

【0004】かかる技術は、フィルタ上に酸化触媒を担
持しておくことにより、比較的低温の排気ガス中でも、
捕集した含炭素浮遊微粒子をフィルタ上で燃焼させるこ
とが可能である。一方、かかる技術においては、内燃機
関を、排気ガス温度があまりに低い運転条件で長い期間
運転していると、フィルタ温度が次第に低下して、捕集
した微粒子を燃焼させることができなくなり、フィルタ
の目詰まりが発生するおそれがある。そこで、低負荷の
運転条件で長時間連続して運転されフィルタの目詰まり
が懸念される場合や、あるいはフィルタ前後の差圧が増
大している場合などには、排気ガスの温度を意図的に上
昇させて、フィルタ上の含炭素浮遊微粒子を強制的に燃
焼させる。このようにして、捕集した含炭素浮遊微粒子
を必要に応じて強制的に燃焼させてやることで、内燃機
関から排出される含炭素浮遊微粒子を、大幅に、かつ安
定して低減させることが可能となっている。
[0004] In such a technique, an oxidation catalyst is supported on a filter, so that even at relatively low temperature exhaust gas,
The trapped carbon-containing suspended particulates can be burned on a filter. On the other hand, in such a technique, if the internal combustion engine is operated for a long period of time under operating conditions in which the exhaust gas temperature is too low, the filter temperature gradually decreases, and it becomes impossible to burn the trapped particulates. Clogging may occur. Therefore, when the filter is operated continuously for a long time under low load operating conditions and there is a concern that the filter may be clogged, or when the differential pressure across the filter is increasing, the temperature of the exhaust gas is intentionally set. By raising, the carbon-containing suspended particulates on the filter are forcibly burned. In this way, by forcibly burning the collected suspended carbon-containing particles as necessary, the suspended carbon-containing particles discharged from the internal combustion engine can be significantly and stably reduced. It is possible.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、フィルタ上に
堆積している含炭素浮遊微粒子があまりに多くなると、
強制的に燃焼させたときに、堆積している微粒子が一気
に燃焼してフィルタ温度を大幅に上昇させ、触媒を劣化
させるおそれがあるという問題があった。これは、堆積
した含炭素浮遊微粒子の燃焼が始まると、燃焼熱でフィ
ルタ温度が上昇して燃焼が更に促進される結果、堆積し
た微粒子が一気に燃焼することによる。
However, if the carbon-containing suspended particulates deposited on the filter become too large,
When the fuel is forcibly burned, there is a problem that the deposited fine particles burn at a stretch and the filter temperature is greatly increased, which may deteriorate the catalyst. This is because when the combustion of the deposited carbon-containing suspended particulates starts, the filter temperature rises due to the combustion heat, and the combustion is further promoted. As a result, the deposited particulates burn at once.

【0006】もちろん、強制的な燃焼を頻繁に行って、
フィルタ上に多量の含炭素浮遊微粒子が堆積しないよう
にしておけば、フィルタ温度が大幅に上昇することによ
る触媒の劣化を回避することは可能であるが、強制的に
燃焼させる頻度が高くなれば、それだけ燃料消費量が増
大したり、あるいは快適な運転が妨げられるといった新
たな問題を引き起こす。
Of course, frequent forced combustion is performed,
If a large amount of carbon-containing suspended particulates is prevented from accumulating on the filter, it is possible to avoid deterioration of the catalyst due to a significant rise in the filter temperature, but if the frequency of forced combustion increases, This causes new problems such as an increase in fuel consumption and a hindrance to comfortable driving.

【0007】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、フィルタ上に含炭
素浮遊微粒子が多量に堆積した場合であっても、フィル
タ上の触媒を劣化させることなく、適切に燃焼させるこ
とが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 is intended to deteriorate a catalyst on a filter even when a large amount of suspended carbon-containing particles is deposited on the filter. It is intended to provide a technology that can be appropriately burned.

【0008】[0008]

【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であって、前記内燃機関の排気通路
に設けられて前記含炭素浮遊微粒子を捕集するととも
に、該捕集した含炭素浮遊微粒子を燃焼させることによ
って排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒と、前記排気
ガス浄化触媒上に堆積した前記含炭素浮遊微粒子の燃焼
を促進させる燃焼促進制御を開始するか否かを、該含炭
素浮遊微粒子の堆積状況に基づいて判断する促進制御開
始判断手段と、前記燃焼促進制御を開始すると判断した
場合には、前記排気ガス浄化触媒へ供給される酸素量を
制限しつつ、前記含炭素浮遊微粒子の燃焼を促進する燃
焼促進手段とを備えることを要旨とする。
Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects In order to solve at least part of the above-mentioned problems, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention has the following configuration. That is, an exhaust gas purifying apparatus for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the apparatus is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects the carbon-containing suspended particulates. An exhaust gas purifying catalyst for purifying exhaust gas by burning the carbon-containing suspended particulates, and whether or not to start combustion promotion control for promoting combustion of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst. An accelerating control start judging means for judging based on the accumulation state of the carbon-containing suspended particulates, and, when judging to start the combustion accelerating control, while limiting the amount of oxygen supplied to the exhaust gas purifying catalyst, The gist of the present invention is to include a combustion promoting means for promoting the combustion of the carbon-containing suspended fine particles.

【0009】また、上記の排気ガス浄化装置に対応する
本発明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
であって、前記内燃機関の排気通路に排気ガス浄化触媒
を設けることによって、前記含炭素浮遊微粒子を捕集す
るとともに、該捕集した含炭素浮遊微粒子を燃焼させ、
前記排気ガス浄化触媒上に堆積した前記含炭素浮遊微粒
子の燃焼を促進させる燃焼促進制御を開始するか否か
を、該含炭素浮遊微粒子の堆積状況に基づいて判断し、
前記燃焼促進制御を開始すると判断した場合には、前記
排気ガス浄化触媒へ供給される酸素量を制限しつつ、前
記含炭素浮遊微粒子の燃焼を促進することを要旨とす
る。
Further, an exhaust gas purifying method of the present invention corresponding to the above exhaust gas purifying apparatus is an exhaust gas purifying method for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine. By providing an exhaust gas purification catalyst in the exhaust passage of the above, while collecting the carbon-containing suspended particulates, burning the collected carbon-containing suspended particulates,
Whether or not to start combustion promotion control for promoting the combustion of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst is determined based on the accumulation state of the carbon-containing suspended particulates,
When it is determined that the combustion promotion control is started, the gist of the invention is to promote the combustion of the carbon-containing suspended particulates while limiting the amount of oxygen supplied to the exhaust gas purification catalyst.

【0010】かかる本発明の排気ガス浄化装置および排
気ガス浄化方法においては、前記排気ガス浄化触媒上に
前記含炭素浮遊微粒子が堆積すると、該触媒に酸素を供
給することで堆積した含炭素浮遊微粒子の燃焼を促進す
る。このとき、触媒へ供給される酸素量を制限しながら
燃焼を促進させる。このように、酸素の供給量を制限す
れば、たとえ触媒上に多量の含炭素浮遊微粒子が堆積し
ている場合であっても、微粒子を少しずつ燃焼させるこ
とができるので、触媒の劣化を招くことなく、堆積した
含炭素浮遊微粒子を適切に燃焼させることが可能とな
る。尚、ここで言う「含炭素浮遊微粒子の堆積状況に基
づいて」とは、微粒子の堆積量を直接的にあるいは間接
的に検出するものに限らず、例えば、運転時間や運転状
況などから堆積状況を経験的に推定するものであっても
構わない。
In the exhaust gas purifying apparatus and the exhaust gas purifying method of the present invention, when the carbon-containing suspended particulates are deposited on the exhaust gas-purifying catalyst, the carbon-containing suspended particulates are deposited by supplying oxygen to the catalyst. Promotes combustion. At this time, combustion is promoted while limiting the amount of oxygen supplied to the catalyst. In this way, if the supply amount of oxygen is limited, even if a large amount of carbon-containing suspended particulates are deposited on the catalyst, the particulates can be burned little by little, which causes deterioration of the catalyst. Thus, the deposited carbon-containing suspended particulates can be appropriately burned. Here, “based on the deposition status of the carbon-containing suspended particulates” is not limited to the detection of the deposition amount of the particulates directly or indirectly. May be empirically estimated.

【0011】かかる排気ガス浄化装置においては、前記
排気ガス浄化触媒の温度を所定温度以上に昇温させると
ともに、該触媒へ供給される酸素量を制限しつつ前記含
炭素浮遊微粒子の燃焼を促進することとしても良い。
In this exhaust gas purifying apparatus, the temperature of the exhaust gas purifying catalyst is raised to a predetermined temperature or higher, and the combustion of the carbon-containing suspended particulates is promoted while limiting the amount of oxygen supplied to the catalyst. It is good.

【0012】一般に触媒は、触媒温度が高くなると燃焼
反応が盛んになるので、前記排気ガス浄化触媒の温度を
所定温度以上に昇温させて、供給量を制限しながら酸素
を供給してやれば、供給した酸素量に応じて含炭素浮遊
微粒子を燃焼させることが可能となるので好ましい。
尚、ここで言う「触媒温度」あるいは「触媒の温度」と
は、厳密な触媒の温度に限らず、例えば触媒を通過した
排気ガス温度などのように、触媒の温度とともに変動す
る部分の温度で代用することができるのは言うまでもな
い。
In general, the combustion reaction of a catalyst becomes active when the temperature of the catalyst rises. Therefore, if the temperature of the exhaust gas purification catalyst is raised to a predetermined temperature or more and oxygen is supplied while the supply amount is limited, the supply It is preferable because the carbon-containing suspended fine particles can be burned in accordance with the oxygen amount.
Here, the term “catalyst temperature” or “catalyst temperature” is not limited to a strict catalyst temperature, but refers to a temperature of a portion that fluctuates with the catalyst temperature, such as the temperature of exhaust gas passing through the catalyst. Needless to say, it can be substituted.

【0013】かかる排気ガス浄化装置においては、前記
排気ガス浄化触媒上に堆積している前記含炭素浮遊微粒
子の堆積量を推定することにより、前記燃焼促進制御を
開始するか否かについての判断を行うこととしても良
い。
In such an exhaust gas purifying apparatus, a judgment as to whether or not to start the combustion promotion control is made by estimating the amount of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purifying catalyst. It is good to do.

【0014】触媒上に堆積した含炭素浮遊微粒子の堆積
量を推定すれば、前記燃焼促進制御の開始を適切に判断
することが可能となるので好ましい。尚、ここで言う
「含炭素浮遊微粒子の堆積量の推定」とは、含炭素浮遊
微粒子の堆積量それ自体を明示的に算出することに限ら
ず、間接的に含炭素浮遊微粒子の堆積量に相当する数値
あるいはパラメータを検出することによって、堆積量を
暗示的に推定するものであっても構わない。
It is preferable to estimate the amount of the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst, since it is possible to appropriately determine the start of the combustion promotion control. The term “estimation of the amount of suspended carbon-containing particles” used herein is not limited to explicitly calculating the amount of suspended carbon-containing particles itself, but indirectly refers to the amount of accumulated carbon-containing suspended particles. The amount of deposition may be implicitly estimated by detecting the corresponding numerical value or parameter.

【0015】このような、含炭素浮遊微粒子の堆積量を
推定する上記の排気ガス浄化装置においては、前記排気
ガス浄化触媒の前後における排気ガスの圧力差を検出
し、検出した検出した圧力差に基づいて、含炭素浮遊微
粒子の堆積量を推定することとしても良い。
In the exhaust gas purifying apparatus for estimating the deposition amount of the carbon-containing suspended fine particles, a pressure difference between the exhaust gas before and after the exhaust gas purifying catalyst is detected, and the detected pressure difference is detected. Based on this, the deposition amount of the suspended carbon-containing particles may be estimated.

【0016】含炭素浮遊微粒子の堆積量が多くなれば、
それに連れて前記排気ガス浄化触媒の前後における圧力
差も大きくなることから、かかる圧力差に基づいて堆積
量を推定すれば、比較的簡便にかつ精度良く堆積量を推
定することが可能となるので好ましい。
If the deposition amount of the carbon-containing suspended fine particles increases,
Accordingly, the pressure difference before and after the exhaust gas purifying catalyst also increases. Therefore, if the deposition amount is estimated based on the pressure difference, the deposition amount can be relatively easily and accurately estimated. preferable.

【0017】あるいは、含炭素浮遊微粒子の堆積量を推
定する上記の排気ガス浄化装置においては、次のように
して堆積量を算出しても良い。すなわち、前記内燃機関
の運転条件を検出し、該運転条件に応じた単位時間あた
りの堆積量を累積することで、前記排気ガス浄化触媒に
堆積している前記含炭素浮遊微粒子の堆積量を算出す
る。次いで、得られた堆積量と所定の閾値との大小関係
に基づいて、前記燃焼促進制御を開始するか否かについ
ての判断を行うこととしてもよい。
Alternatively, in the above-mentioned exhaust gas purifying apparatus for estimating the deposited amount of the carbon-containing suspended particulates, the deposited amount may be calculated as follows. That is, the operating condition of the internal combustion engine is detected, and the accumulated amount per unit time according to the operating condition is accumulated to calculate the accumulated amount of the carbon-containing suspended particulates accumulated on the exhaust gas purification catalyst. I do. Next, it may be determined whether or not to start the combustion promotion control based on the magnitude relationship between the obtained accumulation amount and a predetermined threshold.

【0018】内燃機関の運転条件を決めてやれば、該運
転条件で内燃機関を運転したときに、前記含炭素浮遊微
粒子が、前記排気ガス浄化触媒に堆積する単位時間あた
りの堆積量を実験的に求めてやることができる。このこ
とから、内燃機関の運転条件に応じて含炭素浮遊微粒子
の堆積量を予め求めておき、かかる堆積量を累積すれ
ば、触媒上に堆積している含炭素浮遊微粒子の堆積量
を、比較的精度良く推定することができる。こうして得
られた堆積量に基づいて、前記燃焼促進制御の開始する
か否かを判断すれば、適切に判断することが可能となる
ので好ましい。
If the operating conditions of the internal combustion engine are determined, the amount of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst per unit time when the internal combustion engine is operated under the operating conditions is determined experimentally. You can ask for it. From this, the accumulation amount of the carbon-containing suspended particulates is determined in advance according to the operating conditions of the internal combustion engine, and by accumulating the accumulation amount, the accumulation amount of the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst can be compared. It can be estimated with high target accuracy. It is preferable to determine whether or not to start the combustion promotion control based on the amount of accumulation obtained in this way, since it is possible to make an appropriate determination.

【0019】あるいは、内燃機関の運転条件に応じて、
単位時間あたりに期間が排出する微粒子量と、その運転
条件で排気ガス浄化触媒上で単位時間あたりに燃焼する
微粒子量とを実験的に求めておき、これらの差をとるこ
とによって、排気ガス浄化触媒上に単位時間あたりに堆
積する含炭素浮遊微粒子の堆積量を求め、得られた堆積
量を累積することとしてもよい。
Alternatively, according to the operating conditions of the internal combustion engine,
The amount of particulates emitted per unit time during the period and the amount of particulates burned per unit time on the exhaust gas purification catalyst under the operating conditions are experimentally obtained, and the difference between them is taken to obtain the exhaust gas purification. The accumulated amount of the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst per unit time may be obtained, and the obtained accumulated amount may be accumulated.

【0020】更には、内燃機関の運転条件に応じて得ら
れた単位時間あたりの微粒子の堆積量を累積する際に、
補正係数を乗算してから累積することとしても構わな
い。こうして補正係数を乗算してから累積することとす
れば、実験条件との違いなどにより生じる要因を適宜補
正することで、触媒上に堆積する微粒子量の推定精度を
向上させることが可能となるので好ましい。
Further, when accumulating the accumulation amount of fine particles per unit time obtained according to the operating conditions of the internal combustion engine,
The correction coefficient may be multiplied and then accumulated. If accumulation is performed after multiplying the correction coefficient in this way, it is possible to improve the estimation accuracy of the amount of fine particles deposited on the catalyst by appropriately correcting a factor caused by a difference from an experimental condition or the like. preferable.

【0021】また、上述した本発明の排気ガス浄化装置
あるいは排気ガス浄化方法においては、前記含炭素浮遊
微粒子の燃焼を促進するに際して、理論空燃比あるいは
過濃空燃比の排気ガスを前記排気ガス浄化触媒に供給し
つつ、該排気ガスの空燃比を間欠的に希薄空燃比とする
ことによって、該排気ガス浄化触媒へ供給される酸素量
を制限することとしてもよい。
Further, in the exhaust gas purifying apparatus or the exhaust gas purifying method of the present invention described above, when promoting the combustion of the carbon-containing suspended particulates, the exhaust gas having the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio is subjected to the exhaust gas purifying. The amount of oxygen supplied to the exhaust gas purification catalyst may be limited by intermittently setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to a lean air-fuel ratio while supplying the exhaust gas.

【0022】こうして、希薄空燃比の排気ガスを間欠的
に供給すれば、触媒に供給する酸素量を簡便に制限する
ことができるので好ましい。また、かかる方法において
は、排気ガスの空燃比が理論空燃比あるいは過濃空燃比
を保っている時間に対して、希薄空燃比の排気ガスを短
時間だけ間欠的に供給することとすれば、該希薄空燃比
としたときの排気ガスに含まれる酸素濃度が多少濃くな
ったとしても、該触媒に多量の酸素が供給されることが
無いので好ましい。
In this way, it is preferable to intermittently supply the exhaust gas having the lean air-fuel ratio because the amount of oxygen supplied to the catalyst can be easily limited. In this method, if the air-fuel ratio of the exhaust gas is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, and the exhaust gas having the lean air-fuel ratio is intermittently supplied for a short time, Even if the concentration of oxygen contained in the exhaust gas at the lean air-fuel ratio becomes somewhat high, it is preferable because a large amount of oxygen is not supplied to the catalyst.

【0023】尚、排気ガス空燃比を切り換える方法につ
いては、内燃機関の運転空燃比を切り換える方法に限定
されるものではなく、例えば、排気ガス中に空気を導入
することで排気ガスを希薄空燃比としたり、あるいは排
気ガス中に追加の燃料を噴射することで排気ガスを理論
空燃比あるいは過濃空燃比としても良い。また、もちろ
ん、内燃機関の膨張行程や排気行程中に追加の燃料を噴
射することにより、排気ガスを理論空燃比あるいは過濃
空燃比としても構わない。
The method of switching the air-fuel ratio of the exhaust gas is not limited to the method of switching the operating air-fuel ratio of the internal combustion engine. For example, by introducing air into the exhaust gas, the exhaust gas can be converted to the lean air-fuel ratio. Alternatively, the exhaust gas may be set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio by injecting additional fuel into the exhaust gas. Further, needless to say, the exhaust gas may be set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio by injecting additional fuel during the expansion stroke or the exhaust stroke of the internal combustion engine.

【0024】あるいは、上述した本発明の排気ガス浄化
装置においては、理論空燃比に対して僅かに希薄側の排
気ガスを前記排気ガス浄化触媒に供給することによっ
て、該排気ガス浄化触媒へ供給される酸素量を制限しつ
つ、燃焼を促進することとしてもよい。
Alternatively, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention described above, by supplying the exhaust gas slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to the exhaust gas purifying catalyst, the exhaust gas is supplied to the exhaust gas purifying catalyst. The combustion may be promoted while limiting the amount of oxygen.

【0025】こうすれば、間欠的に空燃比を切り換えず
とも、排気ガス浄化触媒に供給される酸素量を制限する
ことができるので好ましい。尚、理論空燃比近傍の希薄
側の排気ガスとは、理論空燃比に対して空燃比が「0.
2」〜「4」だけ大きな値の、より好ましくは空燃比が
「0.5」〜「2」だけ大きな値の排気ガスとすること
ができる。値があまりに小さいと、排気ガスを希薄空燃
比に保つための制御が複雑化し、かといって値をあまり
に大きくしたのでは、排気ガス浄化触媒に供給される酸
素量を制限することができなくなるが、空燃比の値をか
かる範囲としておけば、排気ガスを理論空燃比近傍の希
薄側に容易に保つことができるので好ましい。
This is preferable because the amount of oxygen supplied to the exhaust gas purification catalyst can be limited without intermittently switching the air-fuel ratio. The lean exhaust gas near the stoichiometric air-fuel ratio means that the air-fuel ratio is "0.
Exhaust gas having a value larger by 2 "to" 4 ", more preferably a value having an air-fuel ratio larger by" 0.5 "to" 2 "can be obtained. If the value is too small, control for keeping the exhaust gas at a lean air-fuel ratio becomes complicated, and if the value is too large, the amount of oxygen supplied to the exhaust gas purification catalyst cannot be limited. If the value of the air-fuel ratio is set in such a range, it is preferable because the exhaust gas can be easily kept on the lean side near the stoichiometric air-fuel ratio.

【0026】上述した排気ガス浄化装置においては、前
記希薄空燃比の排気ガスを供給することによる前記排気
ガス浄化触媒の昇温量を検出するとともに、該検出した
昇温量が所定の閾値以下となった場合に、触媒上に堆積
した含炭素浮遊微粒子の燃焼が完了したものと判断し
て、前記燃焼促進制御を終了してもよい。
In the exhaust gas purifying apparatus described above, the amount of temperature rise of the exhaust gas purifying catalyst by supplying the exhaust gas having the lean air-fuel ratio is detected, and the detected amount of temperature rise is set to a predetermined threshold value or less. When this happens, it may be determined that the combustion of the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst has been completed, and the combustion promotion control may be terminated.

【0027】含炭素浮遊微粒子が燃焼すると燃焼熱によ
って触媒温度が上昇することから、前記排気ガス浄化触
媒の昇温量が所定の閾値以下となったときには、触媒上
に堆積していた含炭素浮遊微粒子が全て燃焼したものと
判断することができる。従って、かかる方法により堆積
した微粒子の燃焼完了を判断すれば、燃焼促進制御を適
切に終了させることが可能となるので好ましい。
When the carbon-containing suspended particulates burn, the temperature of the catalyst rises due to the heat of combustion. When the amount of temperature rise of the exhaust gas purifying catalyst falls below a predetermined threshold, the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst are removed. It can be determined that all the fine particles have burned. Therefore, it is preferable to determine the completion of combustion of the fine particles deposited by such a method, since the combustion promotion control can be appropriately terminated.

【0028】加えて、かかる排気ガス浄化装置において
は、前記検出した昇温量が前記所定の閾値以上の値から
該閾値以下となった場合には、前記燃焼促進制御を終了
させるとともに前記含炭素浮遊微粒子の堆積量の値を初
期化することとしても良い。
In addition, in the exhaust gas purifying apparatus, when the detected temperature rise amount falls from a value equal to or higher than the predetermined threshold to a value equal to or lower than the threshold, the combustion promotion control is terminated and the carbon-containing gas is removed. The value of the amount of the suspended fine particles may be initialized.

【0029】こうすれば、触媒上に堆積する微粒子の推
定量に例え誤差が含まれている場合でも、排気ガス浄化
触媒上に堆積した微粒子を全て燃焼させる度に誤差をリ
セットすることで、誤差の蓄積が抑制される結果、堆積
量の推定精度を改善することが可能となって好ましい。
In this way, even if the estimated amount of fine particles deposited on the catalyst includes an error, the error is reset every time all the fine particles deposited on the exhaust gas purifying catalyst are burned. As a result, it is possible to improve the accuracy of estimating the accumulation amount, which is preferable.

【0030】あるいは、かかる排気ガス浄化装置におい
ては、前記検出した昇温量に応じて前記推定された堆積
量を補正し、補正した堆積量に基づいて前記燃焼促進制
御を開始するか否かについての判断を行うこととしても
良い。
Alternatively, in the exhaust gas purifying apparatus, the estimated accumulation amount is corrected according to the detected temperature increase amount, and whether the combustion promotion control is started based on the corrected accumulation amount is determined. May be determined.

【0031】すなわち、前記排気ガス浄化触媒上に堆積
している含炭素浮遊微粒子が少なければ、前記希薄空燃
比の排気ガスを供給したときの昇温量は小さく、逆に、
堆積している微粒子量が多ければ、昇温量は大きくな
る。このことから、該触媒の昇温量を検出し、検出した
値に応じて、堆積量の推定値を補正すれば、より適切に
推定することが可能となるので好ましい。
That is, if the amount of carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purifying catalyst is small, the amount of temperature rise when the exhaust gas having the lean air-fuel ratio is supplied is small.
If the amount of the deposited fine particles is large, the amount of temperature rise becomes large. From this, it is preferable to detect the amount of temperature rise of the catalyst and correct the estimated value of the accumulation amount according to the detected value, since it becomes possible to estimate more appropriately.

【0032】かかる排気ガス浄化装置においては、理論
空燃比あるいは過濃空燃比の排気ガスを前記排気ガス浄
化触媒に供給しつつ、該排気ガスの空燃比を間欠的に希
薄空燃比へと切り換えたときの、該切換に同期した前記
排気ガス浄化触媒の昇温量を検出することにより、前記
推定された微粒子の堆積量を補正することとしても良
い。
In such an exhaust gas purifying apparatus, the exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio or an rich air-fuel ratio is supplied to the exhaust gas purifying catalyst, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is intermittently switched to a lean air-fuel ratio. The estimated amount of accumulated fine particles may be corrected by detecting the amount of temperature rise of the exhaust gas purification catalyst in synchronization with the switching.

【0033】間欠的に希薄空燃比の排気ガスを供給する
と、触媒上に堆積した微粒子も間欠的に燃焼するので、
触媒温度はピーク状に、すなわち、一旦昇温した後直ち
に低下する変化を示す。このように触媒温度にピークが
表れれば、希薄空燃比の排気ガスを供給したことによる
昇温量を容易に検出することができる。昇温量の検出が
容易になれば、その分だけ、前記微粒子堆積量を容易に
補正することが可能となるので好適である。
When exhaust gas having a lean air-fuel ratio is intermittently supplied, fine particles deposited on the catalyst also intermittently burn.
The catalyst temperature shows a peak-like change, that is, a decrease in temperature immediately after the temperature is once increased. If a peak appears in the catalyst temperature in this way, it is possible to easily detect the amount of temperature rise due to the supply of the exhaust gas having the lean air-fuel ratio. It is preferable that the detection of the amount of temperature rise is facilitated because the amount of accumulated fine particles can be easily corrected.

【0034】上述した本発明の排気ガス浄化装置におい
ては、前記排気ガス浄化触媒として次のような触媒を用
いることとしても良い。すなわち、希薄空燃比の排気ガ
ス中では窒素酸化物とともに該排気ガス中の酸素を蓄積
しておき、過濃空燃比あるいは理論空燃比の排気ガス中
では、該蓄積した酸素を活性酸素として放出することに
より、前記捕集した含炭素浮遊微粒子を燃焼させる触媒
を用いても良い。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention described above, the following catalyst may be used as the exhaust gas purifying catalyst. That is, in the exhaust gas with a lean air-fuel ratio, oxygen in the exhaust gas is stored together with nitrogen oxides, and in the exhaust gas with a rich air-fuel ratio or a stoichiometric air-fuel ratio, the stored oxygen is released as active oxygen. Accordingly, a catalyst for burning the collected carbon-containing suspended fine particles may be used.

【0035】かかる排気ガス浄化触媒は、白金族に属す
る貴金属に加えて、アルカリ金属、アルカリ土類金属、
希土類、遷移金属の少なくとも1つが担持された触媒と
することができる。
Such exhaust gas purifying catalysts include, in addition to the noble metals belonging to the platinum group, alkali metals, alkaline earth metals,
The catalyst can support at least one of a rare earth element and a transition metal.

【0036】このような排気ガス浄化触媒は、排気ガス
中の窒素酸化物を浄化するとともに、活性酸素を放出す
ることにより、触媒上に捕集された含炭素浮遊微粒子を
燃焼させることができる。その結果、含炭素浮遊微粒子
と窒素酸化物とを同時に浄化することが可能となるので
好ましい。
Such an exhaust gas purifying catalyst purifies nitrogen oxides in the exhaust gas and emits active oxygen, so that the carbon-containing suspended fine particles trapped on the catalyst can be burned. As a result, the carbon-containing suspended fine particles and the nitrogen oxides can be simultaneously purified, which is preferable.

【0037】[0037]

【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.第1実施例: A−1.装置構成: A−2.エンジン制御の概要: A−3.触媒再生処理: B.第2実施例: B−1.装置構成: B−2.触媒再生処理: B−3.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. First embodiment: A-1. Device configuration: A-2. Overview of engine control: A-3. Catalyst regeneration treatment: B. Second embodiment: B-1. Device configuration: B-2. Catalyst regeneration treatment: B-3. Modification:

【0038】A.第1実施例: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可能であ
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できる。
A. First Embodiment An embodiment in which the exhaust gas purifying device of the present invention is applied to a diesel engine will be described below. Of course, the present invention is not limited to the diesel engine, and can be applied to other internal combustion engines such as a gasoline engine in which fuel is directly injected into a cylinder. In addition, 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 installation.

【0039】A−1.装置構成: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1
0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. Apparatus 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. Diesel engine 1
0 is a so-called four-cylinder engine, # 1 to # 4
Has four combustion chambers. Each combustion chamber has an intake pipe 12
When the fuel is injected from the fuel injection valve 14 provided in each combustion chamber, the air and the fuel burn in the combustion chamber, and the exhaust gas is discharged from the exhaust pipe 16.

【0040】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。
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.

【0041】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.

【0042】また、排気管16には電動スロットル弁2
8が設けられている。電動スロットル弁28は、通常は
全開状態となっているが、排気ガス温度を上昇させた
り、排気ガスの空燃比を制御する必要がある場合などに
は、エンジン制御用ECU30の制御の下で所定開度に
制御される。
The exhaust pipe 16 has an electric throttle valve 2.
8 are provided. The electric throttle valve 28 is normally in a fully open state. However, when it is necessary to increase the temperature of the exhaust gas or to control the air-fuel ratio of the exhaust gas, the electric throttle valve 28 is controlled under the control of the engine control ECU 30. The opening is controlled.

【0043】排気管16と吸気管12とはEGR通路6
0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。吸気管12内に導入する排気ガ
ス(EGRガス)の流量は、EGR通路60に設けられ
たEGR弁62の開度を調整することで制御することが
できる。高温のEGRガスが吸気管12に導入されて、
燃焼室内に供給される空気の温度が上昇することを避け
るため、EGR通路60に設けたEGRクーラ64でE
GRガスを冷却してから、吸気管12内に供給すること
も可能となっている。
The exhaust pipe 16 and the intake pipe 12 are connected to the EGR passage 6
0, and a part of the exhaust gas can be introduced into the intake pipe 12. The flow rate of the exhaust gas (EGR gas) introduced into the intake pipe 12 can be controlled by adjusting the opening of an EGR valve 62 provided in the EGR passage 60. High-temperature EGR gas is introduced into the intake pipe 12,
In order to prevent the temperature of the air supplied into the combustion chamber from rising, the EGR cooler 64 provided in the EGR passage 60
After the GR gas is cooled, it can be supplied into the intake pipe 12.

【0044】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.

【0045】エンジン制御用ECU30は、CPUや、
RAM、ROM、A/D変換器、D/A変換器、タイマ
などがバスを介して相互にデータをやり取り可能に接続
された構成となっている。このようなエンジン制御用E
CU30は、エンジン回転速度Neや、アクセル開度θ
ac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18や、燃料噴射弁14、EGR
弁62、スロットル弁28、過給器20のアクチュエー
タ70などを適切に制御する。
The engine control ECU 30 includes a CPU,
A RAM, a ROM, an A / D converter, a D / A converter, a timer, and the like are connected to each other via a bus so that data can be exchanged therebetween. Such an engine control E
The CU 30 determines the engine speed Ne and the accelerator opening θ
The engine operating conditions such as ac are detected, and the fuel supply pump 18, the fuel injection valve 14, the EGR
The valve 62, the throttle valve 28, the actuator 70 of the supercharger 20, and the like are appropriately controlled.

【0046】本実施例のディーゼルエンジン10は、後
述する排気ガス浄化触媒100が排気管16内に設けら
れており、排気ガス中に含まれる含炭素浮遊微粒子など
を浄化することが可能である。排気ガス浄化触媒100
上流側の排気管16には、圧力センサ82および排気温
度センサ86が、下流側には、圧力センサ84および排
気温度センサ88がそれぞれ設けられている。また、排
気管16内には空燃比センサ80が設けられており、排
気ガスの空燃比を検出することも可能となっている。
尚、図1では、排気ガス浄化触媒100は過給器20の
下流側に設けられている場合を示しているが、必ずしも
過給器の下流側に設ける必要はなく、上流側に設けても
構わない。
In the diesel engine 10 of the present embodiment, an exhaust gas purifying catalyst 100 described later is provided in the exhaust pipe 16 and can purify carbon-containing suspended particulates and the like contained in the exhaust gas. Exhaust gas purification catalyst 100
A pressure sensor 82 and an exhaust temperature sensor 86 are provided in the exhaust pipe 16 on the upstream side, and a pressure sensor 84 and an exhaust temperature sensor 88 are provided on the downstream side. Further, an air-fuel ratio sensor 80 is provided in the exhaust pipe 16 so that the air-fuel ratio of the exhaust gas can be detected.
Although FIG. 1 shows the case where the exhaust gas purifying catalyst 100 is provided on the downstream side of the supercharger 20, it is not always necessary to provide the exhaust gas purification catalyst 100 on the downstream side of the supercharger. I do not care.

【0047】図2は、排気ガス浄化触媒100の構造を
示した説明図である。図2(a)は、排気ガス浄化触媒
100を排気ガスが流入する側から見た正面図であり、
図2(b)は側断面図である。図示するように、排気ガ
ス浄化触媒100は、いわゆるハニカム構造をしたコー
ジライト製のセラミックスフィルタであり、フィルタ上
に塗布されたアルミナなどの基材に、白金系の貴金属触
媒(例えば白金Pt、パラジウムPd、ロジウムRhな
どを活性元素とする触媒)が担持されている。ハニカム
構造の内部には、排気ガスが通過する多数の通路102
が形成されており、これら通路の上流側あるいは下流側
の一端には、図示するように互い違いに目止め104が
設けられている。図2では、目止め104をハッチング
を付して示している。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the structure of the exhaust gas purifying catalyst 100. As shown in FIG. FIG. 2A is a front view of the exhaust gas purifying catalyst 100 viewed from the side where the exhaust gas flows.
FIG. 2B is a side sectional view. As shown in the figure, the exhaust gas purifying catalyst 100 is a cordierite ceramic filter having a so-called honeycomb structure, and a platinum-based noble metal catalyst (for example, platinum Pt, palladium (A catalyst containing Pd, rhodium Rh, or the like as an active element). Inside the honeycomb structure, there are a number of passages 102 through which exhaust gas passes.
Are formed at the upstream or downstream ends of these passages, as shown in the figure. In FIG. 2, the seal 104 is shown with hatching.

【0048】排気ガスが、図2(b)の左側から流れて
くると、上流側に目止め104が設けられていない通路
102から、排気ガス浄化触媒100内に流入する。し
かし、その通路の下流側は目止め104で閉塞されてい
るので、図2(b)に矢印で示すように、通路102の
隔壁106を通って、下流側に目止め104のされてい
ない通路102に抜けて行く。コージライトは焼成持に
内部に多孔質構造が形成されており、排気ガスが隔壁1
06内の多孔質構造を通過する際に、排気ガス中の含炭
素浮遊微粒子などが捕集される。排気ガス温度がある程
度の温度に達していれば、担持された貴金属触媒に働き
により、捕集された微粒子を燃焼させることができる。
When the exhaust gas flows from the left side in FIG. 2B, the exhaust gas flows into the exhaust gas purifying catalyst 100 from the passage 102 where the seal 104 is not provided on the upstream side. However, since the downstream side of the passage is closed by the stopper 104, as shown by an arrow in FIG. Go to 102. Cordierite has a porous structure formed inside when fired, and the exhaust gas
When passing through the porous structure in 06, carbon-containing suspended particulates and the like in the exhaust gas are collected. If the exhaust gas temperature reaches a certain temperature, the captured fine particles can be burned by the action of the supported noble metal catalyst.

【0049】A−2.エンジン制御の概要:図3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-2. Overview of Engine Control: FIG. 3 is a flowchart showing an overview 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.

【0050】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。エンジン回転速度は、本実施例では、クランク
シャフトの先端に設けられたクランク角センサ32の出
力から検出している。
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. In this embodiment, the engine rotation speed is detected from the output of a crank angle sensor 32 provided at the tip of the crankshaft.

【0051】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はクランク角センサ32によって検出し、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。
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 is detected by a crank angle sensor 32, and the accelerator opening θac is detected by an accelerator opening sensor 34 mounted on an accelerator pedal.

【0052】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、運転中に排気
ガス浄化触媒100の目詰まりを検出すると、エンジン
の制御状態を所定の手順で切り換えていくことにより、
触媒上に堆積している含炭素浮遊微粒子を燃焼させるこ
とが可能である。このような動作は、ステップS30で
設定した制御モードに従って、後述する燃料噴射制御や
EGR制御などの各制御を行うことで実施される。
When the operating condition of the engine is detected, a process for setting the control mode of the engine is performed according to the detected operating condition (step S30). As will be described in detail later,
In the diesel engine 10 of the present embodiment, when the clogging of the exhaust gas purification catalyst 100 is detected during operation, the control state of the engine is switched according to a predetermined procedure.
It is possible to burn the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst. Such an operation is performed by performing various controls such as a fuel injection control and an EGR control described later in accordance with the control mode set in step S30.

【0053】制御モードの設定は、エンジン制御用EC
U30に内蔵されているRAMの所定アドレスに、制御
状態を示すデータを設定することで行う。図4は、この
ような制御状態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4(a)に示すように、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、各ビットがそれぞれの制御モードを示してい
る。
The control mode is set by the engine control EC
This is performed by setting data indicating the control state at a predetermined address of the RAM incorporated in U30. FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing address data indicating such a control state. As shown in FIG. 4A, one byte (8 bits) of memory is allocated to an address, and each bit indicates a control mode.

【0054】図4(b)は各ビットと制御モードとの対
応関係を示した説明図である。先頭にあるビット(最上
位ビット)はフラグFnに対応するビットであり、この
フラグFnが「ON」すなわち高電圧状態であること
は、エンジンを通常運転制御中であることを示してい
る。次のビットはフラグFaに対応するビットであり、
このフラグFaが「ON」であることは、触媒再生制御
中であることを示している。すなわち、排気ガス浄化触
媒100に堆積した含炭素浮遊微粒子を燃焼させるため
に、所定の手順に従って制御状態を切り換えながら運転
していることを示している。通常、フラグFaが「O
N」になると、フラグFnは「OFF」すなわち低電圧
状態に切り換えられる。
FIG. 4B is an explanatory diagram showing the correspondence between each bit and the control mode. The first bit (the most significant bit) is a bit corresponding to the flag Fn. The fact that the flag Fn is “ON”, that is, in a high voltage state, indicates that the engine is under normal operation control. The next bit is a bit corresponding to the flag Fa,
The fact that this flag Fa is “ON” indicates that the catalyst regeneration control is being performed. In other words, this indicates that the operation is performed while switching the control state according to a predetermined procedure in order to burn the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst 100. Normally, the flag Fa is "O
When "N", the flag Fn is switched to "OFF", that is, the low voltage state.

【0055】フラグFaに続く3ビットは予備のフラグ
用のビットである。下位側に残った3つのビットは、触
媒再生制御中の制御状態を示すフラグF1,F2,F3
に対応するビットである。フラグF1が「ON」状態で
あることは、排気ガス浄化触媒100に堆積した含炭素
浮遊微粒子を燃焼させるために、触媒温度を昇温中であ
ることを示しており、フラグF2が「ON」状態である
ことは、触媒昇温後、含炭素浮遊微粒子を燃焼中である
ことを示している。また、フラグF3は含炭素浮遊微粒
子の燃焼中に、触媒に供給され得る酸素量を制御するた
めのフラグである。フラグF3の意味する内容、および
各フラグを設定する処理については後述する。
The three bits following the flag Fa are bits for a spare flag. The three bits remaining on the lower side are flags F1, F2, F3 indicating the control state during the catalyst regeneration control.
Is the bit corresponding to The fact that the flag F1 is in the “ON” state indicates that the catalyst temperature is being raised in order to burn the carbon-containing suspended fine particles deposited on the exhaust gas purification catalyst 100, and the flag F2 is “ON”. The state indicates that the carbon-containing suspended particulates are being combusted after the temperature rise of the catalyst. The flag F3 is a flag for controlling the amount of oxygen that can be supplied to the catalyst during the combustion of the carbon-containing suspended particulates. The meaning of the flag F3 and the process for setting each flag will be described later.

【0056】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.

【0057】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。これらマップは、エンジンの通常運
転制御用のマップと、触媒再生制御用のマップの2組が
用意されている。エンジン制御用ECU30は、制御モ
ードに応じて適切な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 speed Ne and the accelerator opening θac as the map for engine control.
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. These maps are provided in two sets: a map for normal operation control of the engine and a map for catalyst regeneration control. The engine control ECU 30 acquires the basic fuel injection amount, injection timing, and various correction coefficients by referring to an appropriate map according to the control mode. 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.

【0058】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、排気ガスの一部を
吸気管内に意図的に戻してやることを言う。通常の運転
条件では、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。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ので、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 "haus Gas Recirculation", which refers to intentionally returning a part of the exhaust gas into the intake pipe. Under normal operating conditions, if a part of the exhaust gas is recirculated to the intake air, the combustion speed in the combustion chamber will decrease, so the maximum combustion temperature will decrease and the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas will decrease. it can. On the other hand, since combustion tends to be unstable when the amount of exhaust gas recirculation increases, it is necessary to control the amount of exhaust gas recirculation to be optimal according to the operating conditions of the engine. Such control is performed in the EGR control.

【0059】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。
When the fuel injection control is completed, subsequently, a supercharging pressure control is 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 increasing the pressure in the intake pipe 12 above 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 emission 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. .

【0060】過給圧制御を終了すると、続いて微粒子堆
積量推定処理を行う(ステップS70)。図2を用いて
前述したように、本実施例の排気ガス浄化触媒100
は、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を捕集するととも
に、ある程度の触媒温度が保たれていれば、捕集した微
粒子を、貴金属触媒の働きによって連続的に燃焼させる
ことができる。しかし、ディーゼルエンジン10が、ご
く低負荷条件で長時間運転された場合などには、触媒温
度が低下して捕集した含炭素浮遊微粒子を燃焼させるこ
とができないので、触媒上に捕集した微粒子が次第に堆
積してしまう。微粒子の堆積量が多くなると、触媒の機
能が低下したり、あるいは排気ガス浄化触媒100の通
路抵抗が増大して、延いてはエンジン性能の低下を来す
おそれがある。そこで、本実施例のディーゼルエンジン
10では微粒子の堆積量を推定し、堆積量が所定量を超
えると後述する触媒再生処理を行う。微粒子の堆積量は
種々の方法を適用して推定することができるが、第1実
施例においては、排気ガス浄化触媒100の上流側に設
けた圧力センサ82および下流側の圧力センサ84の出
力から、触媒前後の圧力差を検出することで堆積量を推
定している。
After the completion of the supercharging pressure control, a process for estimating the amount of accumulated fine particles is performed (step S70). As described above with reference to FIG. 2, the exhaust gas purifying catalyst 100 of this embodiment is
Can collect the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas and, if a certain catalyst temperature is maintained, continuously burn the collected particulates by the action of the noble metal catalyst. However, when the diesel engine 10 is operated for a long time under extremely low load conditions, the temperature of the catalyst decreases, and the carbon-containing suspended particulates collected cannot be burned. Gradually accumulates. When the amount of accumulated fine particles increases, the function of the catalyst may be reduced, or the passage resistance of the exhaust gas purification catalyst 100 may be increased, which may result in a decrease in engine performance. Therefore, in the diesel engine 10 of the present embodiment, the amount of accumulated particulates is estimated, and when the accumulated amount exceeds a predetermined amount, a catalyst regeneration process described later is performed. The deposition amount of the fine particles can be estimated by applying various methods. In the first embodiment, however, the output amount of the pressure sensor 82 provided on the upstream side of the exhaust gas purification catalyst 100 and the output of the pressure sensor 84 provided on the downstream side are determined. In addition, the amount of deposition is estimated by detecting the pressure difference before and after the catalyst.

【0061】尚、触媒上に堆積した微粒子量を、圧力セ
ンサ82,84による触媒前後の差圧から推定するので
はなく、次のようにしてもよい。例えば、触媒前後の圧
力差で接点が閉じるような圧力スイッチを設けておき、
接点の開閉を検出することにより、微粒子の堆積量が所
定値以上であることを、あるいは所定値以下であること
を検出しても良い。あるいは、触媒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
きの触媒上流での圧力を検出して、含炭素浮遊微粒子の
堆積量を推定しても構わない。
Incidentally, instead of estimating the amount of fine particles deposited on the catalyst from the pressure difference between before and after the catalyst by the pressure sensors 82 and 84, the following method may be used. For example, a pressure switch that closes the contact due to the pressure difference before and after the catalyst is provided,
By detecting the opening and closing of the contact, it may be detected that the accumulation amount of the fine particles is equal to or larger than a predetermined value or equal to or smaller than the predetermined value. Alternatively, a pressure sensor may be provided only upstream of the catalyst, and the pressure upstream of the catalyst when the engine is operated under predetermined conditions may be detected to estimate the deposition amount of the carbon-containing suspended particulates.

【0062】以上のようにして微粒子堆積量推定処理を
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S80)、「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。
After the end of the particulate matter amount estimating process as described above, it is detected whether or not the starting key inserted into the engine has been returned to the "off" position (step S80). If not returned to step S20, a series of subsequent processing is repeated.
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.

【0063】また、第1実施例のディーゼルエンジン1
0では、排気ガス浄化触媒100上に多量の含炭素浮遊
微粒子が堆積していると推定された場合には、後述する
触媒再生処理を行って、堆積している微粒子を強制的に
燃焼させる。こうすることにより、排気ガス浄化触媒1
00の機能を維持し、排気ガス中の含炭素浮遊微粒子を
適切に浄化することが可能となっている。
The diesel engine 1 of the first embodiment
In the case of 0, when it is estimated that a large amount of carbon-containing suspended particulates are deposited on the exhaust gas purification catalyst 100, a catalyst regeneration process described later is performed to forcibly burn the deposited particulates. By doing so, the exhaust gas purification catalyst 1
No. 00 function, and it is possible to appropriately purify the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas.

【0064】A−3.触媒再生処理:前述したように、
本実施例のディーゼルエンジン10は、制御モードを示
すデータ(図4参照)の設定内容に従って制御されてお
り、排気ガス浄化触媒100上での微粒子の堆積量が増
大した場合にも、制御モードの設定内容に応じて触媒再
生処理が行われる。そこで、先ず、制御モードを表す各
ビットを設定する処理について説明する。
A-3. Catalyst regeneration treatment: As described above,
The diesel engine 10 according to the present embodiment is controlled in accordance with the settings of the data indicating the control mode (see FIG. 4), and even when the amount of accumulated fine particles on the exhaust gas purification catalyst 100 increases, the control mode is not changed. A catalyst regeneration process is performed according to the settings. Therefore, first, a process of setting each bit indicating the control mode will be described.

【0065】図6は、本実施例において制御モードを設
定する処理の流れを示すフローチャートである。かかる
処理は、ディーゼルエンジン10のエンジン制御用EC
U30に内蔵されたCPUによって実行される。以下、
図6に従って説明する。
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing for setting the control mode in this embodiment. Such processing is performed by the engine control EC of the diesel engine 10.
It is executed by the CPU built in U30. Less than,
This will be described with reference to FIG.

【0066】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触媒再生制御可能領域か否
かを判断する(ステップS100)。後述するように、
触媒再生制御は排気ガス浄化触媒100の温度を所定温
度以上に昇温させて実施するために、機関負荷が低く昇
温が困難な条件では触媒再生制御は行わない。図7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、触媒再生制御を行わない領域を概念的に示し
た説明図である。図中に破線を付した部分は、触媒の昇
温が困難なために触媒再生制御を行わない運転領域(再
生禁止領域)Linh を示している。ステップS100で
は、エンジンの運転条件が再生禁止領域Linh に入って
いないことを確認する。
When the control mode setting process is started, first, it is determined whether or not the operating condition of the engine is in a catalyst regeneration controllable region (step S100). As described below,
Since the catalyst regeneration control is performed by raising the temperature of the exhaust gas purification catalyst 100 to a predetermined temperature or higher, the catalyst regeneration control is not performed under conditions where the engine load is low and it is difficult to raise the temperature. FIG.
The horizontal axis represents the engine speed Ne, and the vertical axis represents the accelerator opening θac.
FIG. 5 is an explanatory diagram conceptually showing a region where catalyst regeneration control is not performed. A portion indicated by a broken line in the drawing indicates an operation region (regeneration prohibition region) Linh in which the catalyst regeneration control is not performed because it is difficult to raise the temperature of the catalyst. In step S100, it is confirmed that the operating conditions of the engine are not in the regeneration prohibited area Linh.

【0067】エンジンの運転条件が再生禁止領域に入っ
ていると判断した場合は(ステップS100:no)、
通常運転制御を行うことを示すフラグFnを「ON」に
して(ステップS102)、制御モード設定処理を終了
し、前述のエンジン制御ルーチンに復帰する。こうして
フラグFnが「ON」に設定されている場合は、通常運
転制御に従って、燃料噴射あるいはEGR制御、過給圧
制御などの各種制御が行われる。
If it is determined that the operating condition of the engine is in the regeneration prohibited area (step S100: no),
The flag Fn indicating that the normal operation control is to be performed is set to “ON” (step S102), the control mode setting process ends, and the process returns to the above-described engine control routine. When the flag Fn is set to “ON” in this manner, various controls such as fuel injection or EGR control and supercharging pressure control are performed in accordance with the normal operation control.

【0068】エンジンの運転条件が再生可能領域である
と判断した場合は(ステップS100:yes)、排気
ガス浄化触媒100に堆積している微粒子の推定量が、
予め定められた第1の閾値th1より大きいか否かを判
断する(ステップS104)。微粒子の推定量は、エン
ジン制御ルーチン中の微粒子堆積量推定処理(図3のス
テップS70)において、直近に推定された値を使用す
る。触媒上に第1の閾値th1以上の微粒子が堆積して
いると判断した場合は(ステップS104:yes)、
触媒再生制御を行うことを示すフラグFaを「ON」に
セットする。
When it is determined that the operating condition of the engine is in the reproducible region (step S100: yes), the estimated amount of the fine particles deposited on the exhaust gas purifying catalyst 100 becomes
It is determined whether or not the value is greater than a first threshold value th1 (step S104). As the estimated amount of fine particles, the value most recently estimated in the fine particle accumulation amount estimation process (step S70 in FIG. 3) in the engine control routine is used. If it is determined that fine particles having the first threshold value th1 or more are deposited on the catalyst (step S104: yes),
The flag Fa indicating that the catalyst regeneration control is to be performed is set to “ON”.

【0069】続いて触媒再生制御中であることを示すフ
ラグFaが「ON」になっているか否かを判断し(ステ
ップS108)、フラグFaが「ON」の場合は、フラ
グFnを「OFF」に設定する(ステップS110)。
後述する理由から、フラグFnとフラグFaとがいずれ
も「ON」になっている場合には、フラグFnの設定が
優先される。そこで、触媒再生制御を行うべくフラグF
aを「ON」に設定した場合はフラグFnを「OFF」
に設定しておくのである。
Subsequently, it is determined whether or not the flag Fa indicating that the catalyst regeneration control is being performed is "ON" (step S108). If the flag Fa is "ON", the flag Fn is set to "OFF". (Step S110).
For reasons described later, when both the flag Fn and the flag Fa are “ON”, the setting of the flag Fn has priority. Therefore, the flag F is set to perform the catalyst regeneration control.
When a is set to “ON”, the flag Fn is set to “OFF”
It is set to.

【0070】また、詳細には後述するが、触媒の再生が
完了して微粒子の堆積量が充分に少なくなったと判断さ
れると、フラグFaが「OFF」に設定される。このこ
とから、ステップS108においてフラグFaが「OF
F」となっている場合は(ステップS108:no)、
先に触媒再生処理が完了してから、微粒子の堆積量が未
だ所定の閾値に達していないものと考えられるので、通
常運転制御を行うことを示すフラグFnを「ON」にし
て(ステップS102)、制御モード設定処理を終了す
る。
As will be described in detail later, when it is determined that the regeneration of the catalyst is completed and the amount of accumulated fine particles is sufficiently reduced, the flag Fa is set to "OFF". Therefore, in step S108, the flag Fa is set to “OF”.
F ”(step S108: no),
Since it is considered that the accumulated amount of the fine particles has not yet reached the predetermined threshold since the catalyst regeneration process was completed first, the flag Fn indicating that the normal operation control is to be performed is set to "ON" (step S102). Then, the control mode setting process ends.

【0071】こうして、フラグFaが「ON」の状態で
フラグFnが「OFF」に設定されると、続いて、触媒
温度が閾値温度以上であるか否かを判断する(ステップ
S112)。すなわち、排気ガス浄化触媒100に堆積
した含炭素浮遊微粒子を燃焼させるには、ある程度以上
の触媒温度となっていることが必要であり、更に触媒温
度が高いほど堆積した微粒子を速やかに燃焼させること
ができるので、先ず、排気ガス浄化触媒100の温度が
所定の閾値温度であるか否かを判断する。本実施例にお
いては、排気ガス浄化触媒100の後流に設けられた温
度センサ88で検出した排気ガス温度から触媒温度を推
定している。もちろん、触媒に温度センサを装着した
り、あるいは黒体輻射に基づいた光学的な手法を用いて
触媒温度を直接計測したり、更には、金属板を用いて形
成されたハニカム構造を有するいわゆるメタル触媒で
は、ハニカムの電気抵抗値から触媒温度を計測すること
も可能である。
When the flag Fn is set to "OFF" while the flag Fa is "ON", it is determined whether the catalyst temperature is equal to or higher than the threshold temperature (step S112). That is, in order to burn the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst 100, it is necessary that the catalyst temperature is at least a certain level or higher, and the higher the catalyst temperature, the more quickly the deposited particulates are burned. First, it is determined whether or not the temperature of the exhaust gas purification catalyst 100 is at a predetermined threshold temperature. In this embodiment, the catalyst temperature is estimated from the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor 88 provided downstream of the exhaust gas purification catalyst 100. Of course, a temperature sensor can be attached to the catalyst, or the catalyst temperature can be directly measured using an optical method based on blackbody radiation, or a so-called metal having a honeycomb structure formed using a metal plate. In the case of a catalyst, the catalyst temperature can be measured from the electrical resistance value of the honeycomb.

【0072】触媒温度が所定の閾値温度以下と判断され
た場合は(ステップS112:no)、排気ガス浄化触
媒100を昇温させる制御を行うことを示すフラグF1
を「ON」とした後、制御モード設定処理を終了する。
フラグF1が「ON」に設定されていると、エンジン制
御ルーチン中の燃焼噴射制御、EGR制御、過給圧制御
の各制御で、対応するマップを読み出して制御が行われ
る結果、排気ガス浄化触媒100の温度が次第に上昇し
ていく。
If it is determined that the catalyst temperature is equal to or lower than the predetermined threshold temperature (step S112: no), a flag F1 indicating that control for raising the temperature of the exhaust gas purifying catalyst 100 is performed.
Is set to "ON", and the control mode setting process ends.
When the flag F1 is set to “ON”, the corresponding maps are read out and controlled in each of the combustion injection control, the EGR control, and the supercharging pressure control in the engine control routine. The temperature of 100 gradually rises.

【0073】排気ガス浄化触媒100の温度を昇温させ
る手法としては種々の手法が知られており、いずれの手
法を適用することも可能であるが、本実施例では、EG
Rガス量を通常運転状態よりも増量させることで排気ガ
ス温度を上昇させ、これによって触媒温度を上昇させ
る。通常、ディーゼルエンジンでは、EGRガス量を増
量すると、それに伴って排気ガス温度が上昇する。これ
は次の理由による。燃焼室内に供給した燃料を空気とと
もに燃焼させると、燃焼熱の一部はエンジンを動かすた
めの機械仕事に変換され、残りの燃焼熱は冷却水や排気
ガスの温度を上昇させるために使用される。ここで、吸
気に高温の排気ガスを還流させれば、燃焼室に供給され
る吸気の温度が上昇するので、その分だけ排気ガスの温
度も高くなる。高温になった排気ガスを吸気に還流させ
れば、排気ガス温度は更に上昇する。すなわち、EGR
を行って排気ガスの一部を吸気に還流させることによ
り、EGRを行わなければ排気ガスとともに捨てられる
燃焼熱の一部が、排気から吸気に戻って再び排気される
ループの中に次第に蓄積されていき、その結果、排気ガ
ス温度が上昇する。このような理由からEGRガス量を
増量すると、その分だけ排気ガスの温度が上昇するので
ある。
Various methods are known as a method for raising the temperature of the exhaust gas purification catalyst 100, and any of these methods can be applied.
The exhaust gas temperature is raised by increasing the R gas amount from the normal operation state, thereby raising the catalyst temperature. Normally, in a diesel engine, when the amount of EGR gas is increased, the exhaust gas temperature increases accordingly. This is for the following reason. When the fuel supplied to the combustion chamber is burned with air, part of the heat of combustion is converted into mechanical work to run the engine, and the remaining heat of combustion is used to raise the temperature of cooling water and exhaust gas . Here, if high-temperature exhaust gas is recirculated to the intake air, the temperature of the intake air supplied to the combustion chamber rises, and accordingly, the temperature of the exhaust gas also increases accordingly. If the high-temperature exhaust gas is recirculated to the intake air, the exhaust gas temperature further rises. That is, EGR
To return a part of the exhaust gas to the intake air, so that a part of the combustion heat that is discarded together with the exhaust gas if the EGR is not performed is gradually accumulated in a loop that returns from the exhaust gas to the intake gas and is exhausted again. As a result, the exhaust gas temperature rises. For this reason, when the amount of EGR gas is increased, the temperature of the exhaust gas increases accordingly.

【0074】尚、本実施例ではEGRガス量を増量する
ことで排気ガス温度を上昇させたが、これに限らず、他
の手法を用いても構わない。例えば、電動スロットル弁
28を閉じ気味として、燃焼室内に吸入される空気量を
減少させることで排気ガス温度を上昇させてもよく、あ
るいは燃料の噴射時期を遅らせたり、更にはピストンが
下降している膨張行程通に追加の燃料を噴射することに
よって排気ガス温度を上昇させてもよい。もちろん、こ
れら各種手法を適宜組み合わせて、より迅速に触媒温度
を上昇させることも可能である。
In this embodiment, the exhaust gas temperature is raised by increasing the amount of EGR gas. However, the present invention is not limited to this, and another method may be used. For example, the electric throttle valve 28 may be closed, and the exhaust gas temperature may be increased by reducing the amount of air taken into the combustion chamber, or the fuel injection timing may be delayed, or the piston may be lowered. The exhaust gas temperature may be increased by injecting additional fuel throughout the expansion stroke. Of course, it is also possible to increase the catalyst temperature more quickly by appropriately combining these various methods.

【0075】こうして触媒昇温制御を行って、触媒温度
が所定の閾値温度に達したと判断されたら(ステップS
112:yes)、触媒昇温制御中であることを示すフ
ラグF1を「OFF」に戻した後、フラグF2を「O
N」に設定する(ステップS116)。前述したよう
に、フラグF2は、触媒上に堆積している含炭素浮遊微
粒子を燃焼させる制御(以下では、堆積微粒子燃焼制御
と言う)を実行することを示すフラグである。また、フ
ラグF1とフラグF2とがいずれも「ON」に設定され
ている場合は、フラグF1の設定が優先される。このこ
とから、触媒温度が閾値温度に達したら、一旦、フラグ
F1を「OFF」に戻した後に、堆積微粒子燃焼制御を
行うべくフラグF2を「ON」に設定するのである。
The catalyst temperature raising control is performed in this way, and when it is determined that the catalyst temperature has reached the predetermined threshold temperature (step S
112: yes), and after returning the flag F1 indicating that the catalyst temperature increase control is being performed to “OFF”, sets the flag F2 to “O”.
N "(step S116). As described above, the flag F2 is a flag indicating that control for burning the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst (hereinafter, referred to as deposited particulate combustion control) is performed. When both the flag F1 and the flag F2 are set to “ON”, the setting of the flag F1 has priority. From this, when the catalyst temperature reaches the threshold temperature, the flag F1 is once returned to "OFF", and then the flag F2 is set to "ON" to perform the deposited particulate combustion control.

【0076】こうしてフラグF2を「ON」に設定した
ら、続いてフラグF3を設定する(ステップS11
8)。フラグF3は堆積微粒子燃焼制御中に、触媒に供
給される酸素量を制限して制御を行うためのフラグであ
り、フラグF3が「OFF」の場合は、触媒が酸素欠乏
状態となるように、また、フラグF3が「ON」の場合
は触媒に過剰な酸素が供給されるように制御される。本
実施例では、フラグF3の初期状態は「OFF」に設定
されており、タイマによって定期的に所定期間だけ「O
N」に設定される。こうして、排気ガス浄化触媒100
を所定温度以上に昇温させた後、フラグF3の設定内容
に応じて触媒への酸素供給状態を制御可能に制限するこ
とで、触媒上に堆積した含炭素浮遊微粒子を適切に燃焼
させることが可能となる。堆積した微粒子を燃焼させる
制御(堆積微粒子燃焼制御)については、具体例を挙げ
て後述する。
After the flag F2 is set to "ON", the flag F3 is set (step S11).
8). The flag F3 is a flag for performing control by limiting the amount of oxygen supplied to the catalyst during the combustion control of accumulated particulates. When the flag F3 is "OFF", the catalyst is in an oxygen-deficient state. When the flag F3 is "ON", control is performed so that excessive oxygen is supplied to the catalyst. In the present embodiment, the initial state of the flag F3 is set to “OFF”, and the timer periodically sets “O” for a predetermined period.
N ". Thus, the exhaust gas purifying catalyst 100
After the temperature is increased to a predetermined temperature or more, the supply state of oxygen to the catalyst is controllably limited according to the setting of the flag F3, so that the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst can be appropriately burned. It becomes possible. The control for burning the accumulated fine particles (the accumulation fine particle combustion control) will be described later with a specific example.

【0077】次いで、排気ガス浄化触媒100上に堆積
した含炭素浮遊微粒子の燃焼が完了したか否かを判断す
る(ステップS120)。かかる判断は、排気ガス浄化
触媒100前後に設けた温度センサ86,88の温度差
に基づいて判断する。すなわち、触媒上で含炭素浮遊微
粒子が燃焼している間は、燃焼熱によって排気ガス温度
が上昇するので、触媒上流での排気ガス温度よりも触媒
下流での排気ガス温度が高くなる。このことから、触媒
前後での温度差が所定温度以下となったことを検出し
て、堆積した浮遊微粒子の燃焼が完了したと判断するの
である。
Next, it is determined whether or not the combustion of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purifying catalyst 100 has been completed (step S120). This determination is made based on the temperature difference between the temperature sensors 86 and 88 provided before and after the exhaust gas purification catalyst 100. That is, while the carbon-containing suspended particulates are burning on the catalyst, the exhaust gas temperature rises due to the heat of combustion, so that the exhaust gas temperature downstream of the catalyst becomes higher than the exhaust gas temperature upstream of the catalyst. From this, it is determined that the temperature difference between before and after the catalyst has become equal to or less than the predetermined temperature, and it is determined that the combustion of the accumulated suspended particulates has been completed.

【0078】尚、本実施例では、堆積した浮遊微粒子の
燃焼完了を排気ガス浄化触媒100前後での排気ガス温
度差に基づいて判断したが、もちろん他の方法を用いて
判断しても良い。例えば、触媒前後での圧力差を検出し
て、圧力差が第2の閾値th2より小さくなったときに
堆積した浮遊微粒子の燃焼が完了したと判断しても構わ
ない。
In this embodiment, the completion of the combustion of the accumulated suspended particulates is determined based on the difference between the temperatures of the exhaust gas before and after the exhaust gas purifying catalyst 100. However, the determination may be made using other methods. For example, the pressure difference between before and after the catalyst may be detected, and when the pressure difference becomes smaller than the second threshold th2, it may be determined that the combustion of the accumulated suspended particulates has been completed.

【0079】ステップS120において、堆積した浮遊
微粒子の燃焼が完了していないと判断した場合は(n
o)、そのまま制御モード設定処理を終了して、図3に
示すエンジン制御ルーチンに復帰する。浮遊微粒子の燃
焼が完了したと判断した場合は(ステップS120:y
es)、通常運転制御に復帰すべくフラグFnを「O
N」に、また、触媒再生制御に関する各種フラグFa,
F1、F2,F3を「OFF」に設定して(ステップS
122)、制御モード設定処理を終了する。
If it is determined in step S120 that the combustion of the accumulated suspended particulates has not been completed, (n
o), the control mode setting process is terminated, and the process returns to the engine control routine shown in FIG. If it is determined that the combustion of the suspended particulates has been completed (Step S120: y
es), the flag Fn is set to “O” to return to the normal operation control.
N "and various flags Fa,
F1, F2 and F3 are set to "OFF" (step S
122), and ends the control mode setting process.

【0080】図3に示したエンジン制御ルーチンでは、
以上のようにして設定された制御モードに基づいて、続
く燃料噴射制御、EGR制御、過給圧制御などの各種制
御が行われる結果、排気ガス浄化触媒100上に堆積し
た含炭素浮遊微粒子を、エンジン運転中に適切に燃焼さ
せ、触媒再生処理を実施することができる。
In the engine control routine shown in FIG.
Based on the control mode set as described above, various controls such as fuel injection control, EGR control, and supercharging pressure control are performed. As a result, the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst 100 are removed. The catalyst can be appropriately burned during the operation of the engine, and the catalyst regeneration processing can be performed.

【0081】図8は、制御モード設定処理で設定された
各フラグの状態と、エンジンの制御状態との対応関係を
まとめて示した説明図である。図示するように、フラグ
Fnが「ON」に設定されている場合は、他のフラグの
設定状態に関わらず、エンジンは通常運転状態に制御さ
れる。尚、図中に「−」で示しているのは、「ON」,
「OFF」いずれの状態でも構わないことを示してい
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram collectively showing the correspondence between the state of each flag set in the control mode setting process and the control state of the engine. As illustrated, when the flag Fn is set to “ON”, the engine is controlled to the normal operation state regardless of the setting states of the other flags. In the figure, "-" indicates "ON",
"OFF" indicates that any state is acceptable.

【0082】フラグFaが「ON」の場合は、エンジン
制御が触媒再生制御中であることを示している。これ
は、触媒上に第1の閾値以上の含炭素浮遊微粒子が触媒
上に堆積していると判断された状態に対応する。フラグ
FaもフラグFnもいずれも「ON」の場合は、エンジ
ン運転条件が再生禁止領域Linh に入ったため、図6の
ステップS100で「no」と判断されて、触媒再生制
御を中断している状態を示している。このように、フラ
グFnとフラグFaとがいずれも「ON」となった場合
は、フラグFnの設定が優先されるので、触媒再生制御
中にエンジン運転条件が再生禁止領域Linh に入ると、
エンジンの制御状態が直ちに通常運転状態に切り換わ
り、また、再生禁止領域Linh から外れると直ちに触媒
再生制御を再開することが可能となっている。
When the flag Fa is "ON", it indicates that the engine control is under the catalyst regeneration control. This corresponds to a state where it is determined that carbon-containing suspended particulates equal to or greater than the first threshold are deposited on the catalyst. When both the flag Fa and the flag Fn are “ON”, the engine operating condition has entered the regeneration prohibition region Linh, so that it is determined to be “no” in step S100 in FIG. 6 and the catalyst regeneration control is interrupted. Is shown. As described above, when both the flag Fn and the flag Fa are turned “ON”, the setting of the flag Fn is prioritized. Therefore, when the engine operating condition enters the regeneration inhibition area Linh during the catalyst regeneration control,
The control state of the engine is immediately switched to the normal operation state, and the catalyst regeneration control can be restarted immediately after the engine departs from the regeneration inhibition area Linh.

【0083】フラグFnが「OFF」、フラグFaおよ
びフラグF1がいずれも「ON」に設定されている場合
は、エンジン制御が触媒昇温制御中であることを示して
いる。また、フラグFnおよびフラグF1が「OFF」
で、かつフラグFaおよびフラグF2がいずれも「O
N」である場合は、触媒再生制御中に触媒温度が所定温
度に昇温し、堆積微粒子燃焼制御を行っていることを示
している。フラグF3の設定状態は、堆積微粒子燃焼制
御中に初めて意味を持ち、フラグF3が「OFF」は、
触媒に供給される排気ガス空燃比が理論空燃比となるよ
うにエンジンが制御されることを、フラグF3が「O
N」は、排気ガス空燃比がリーンとなるようにエンジン
が制御されることを示している。
When the flag Fn is set to "OFF" and the flags Fa and F1 are all set to "ON", it indicates that the engine control is under the catalyst temperature increase control. Further, the flag Fn and the flag F1 are “OFF”
And both the flag Fa and the flag F2 are "O
N "indicates that the catalyst temperature has risen to a predetermined temperature during the catalyst regeneration control, and the deposited particulate combustion control is being performed. The setting state of the flag F3 has a meaning for the first time during the combustion control of accumulated particulates.
The flag F3 indicates that the engine is controlled so that the exhaust gas air-fuel ratio supplied to the catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio.
"N" indicates that the engine is controlled so that the exhaust gas air-fuel ratio becomes lean.

【0084】尚、排気ガスの空燃比とは、排気ガス中に
含まれる未燃の燃料HCおよび一酸化炭素COと酸素と
のバランスを示す指標である。排気ガス中に含まれるH
CおよびCOと酸素とを反応させたときに、酸素が余る
ようなガス組成となっているとき、「排気ガス空燃比が
リーンになっている」という。逆に、酸素が足らず、H
CあるいはCOが余るようなガス組成となっている場合
は、「排気ガス組成がリッチになっている」という。ま
た、HCおよびCOをちょうど燃焼させるだけの酸素が
含まれているようなガス組成となっているとき、「排気
ガス空燃比が理論空燃比にある」という。理論空燃比は
ストイキオと呼ばれることもある。排気ガス空燃比は、
厳密には燃料の性状にも依存するが、排気ガスの組成が
ストイキオの場合に「14.6〜14.9」付近の値を
とる。また、排気ガスの組成がリーンになっていくに従
って排気ガス空燃比の値は大きくなり、排気ガスの組成
がリッチになっていくに従って排気ガス空燃比の値は小
さくなる。
The air-fuel ratio of the exhaust gas is an index indicating the balance between unburned fuel HC, carbon monoxide CO, and oxygen contained in the exhaust gas. H contained in exhaust gas
When the gas composition is such that oxygen remains when C and CO are reacted with oxygen, the exhaust gas air-fuel ratio is said to be lean. Conversely, lack of oxygen and H
If the gas composition has excess C or CO, it is said that "the exhaust gas composition is rich." Further, when the gas composition contains oxygen just enough to burn HC and CO, it is said that "the exhaust gas air-fuel ratio is at the stoichiometric air-fuel ratio." The stoichiometric air-fuel ratio is sometimes called stoichio. The exhaust gas air-fuel ratio is
Strictly, it depends on the properties of the fuel, but takes a value near "14.6 to 14.9" when the composition of the exhaust gas is stoichiometric. Further, the value of the exhaust gas air-fuel ratio increases as the composition of the exhaust gas becomes leaner, and the value of the exhaust gas air-fuel ratio decreases as the composition of the exhaust gas becomes richer.

【0085】図9は、本実施例のディーゼルエンジン1
0が、排気ガス浄化触媒100の触媒再生制御、特に触
媒昇温制御から堆積微粒子燃焼制御を行っている様子を
示す説明図である。図中の縦軸には、フラグF1,F
2,F3の設定状態と、排気ガス浄化触媒100に流入
する排気ガスの空燃比と、排気ガス浄化触媒100前後
での排気ガス温度とが示されている。
FIG. 9 shows a diesel engine 1 of this embodiment.
Numeral 0 is an explanatory diagram showing a state in which the catalyst regeneration control of the exhaust gas purification catalyst 100, in particular, the control of combustion of deposited particulates is performed from the catalyst temperature increase control. The vertical axis in the figure shows the flags F1, F
2, the setting state of F3, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst 100, and the exhaust gas temperature before and after the exhaust gas purification catalyst 100 are shown.

【0086】図9に示されているように、フラグF1が
「ON」に設定されて触媒昇温制御が行われると、排気
ガス浄化触媒100に流れ込む排気ガス温度(図中では
破線で表示)が次第に上昇し、それに伴って触媒から流
出する排気ガス温度(図中では実線で表示)も上昇して
いく。次いで時刻t1になると、触媒下流側の排気ガス
温度が閾値温度Tthに達し、触媒昇温制御を示すフラグ
F1が「ON」から「OFF」に切り換わるとともに、
フラグF2が「OFF」から「ON」に切り換わり、堆
積微粒子燃焼制御が開始される。本実施例では、閾値温
度Tthの値は、400℃から500℃の範囲に設定され
ている。もちろん、閾値温度Tthはこの範囲に限定され
るものではない。例えば、より高い温度に設定すれば、
触媒上での燃焼が促進されて、堆積した含炭素比粒子を
より速やかに燃焼させることができる。また、より低い
温度に設定すれば、触媒昇温制御に要する時間が短縮さ
れ、より速やかに堆積微粒子燃焼制御を開始することが
可能となる。尚、閾値温度の設定は、担持される触媒の
酸化活性に応じて、適切な値に設定されることは言うま
でもない。
As shown in FIG. 9, when the flag F1 is set to "ON" and the catalyst temperature increase control is performed, the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst 100 (shown by a broken line in the figure) Gradually rises, and accordingly, the temperature of the exhaust gas flowing out of the catalyst (indicated by a solid line in the figure) also rises. Next, at time t1, the exhaust gas temperature on the downstream side of the catalyst reaches the threshold temperature Tth, and the flag F1 indicating the catalyst temperature increase control is switched from "ON" to "OFF".
The flag F2 is switched from “OFF” to “ON”, and the control of burning deposited particulates is started. In this embodiment, the value of the threshold temperature Tth is set in a range from 400 ° C. to 500 ° C. Of course, the threshold temperature Tth is not limited to this range. For example, if you set a higher temperature,
The combustion on the catalyst is promoted, and the deposited carbon-containing particles can be burned more quickly. If the temperature is set to a lower temperature, the time required for the catalyst temperature rise control is shortened, and the combustion control of deposited particulates can be started more quickly. Needless to say, the threshold temperature is set to an appropriate value in accordance with the oxidation activity of the supported catalyst.

【0087】こうして堆積微粒子燃焼制御が開始される
と、フラグF3の設定に従って、排気ガス空燃比がスト
イキオとなるように制御される。前述したように、フラ
グF3は初期状態ではストイキオを意味する「OFF」
に設定されている。本実施例では、EGRガス量を触媒
昇温制御時よりも更に増量するとともに、燃料噴射量を
増量することによって、排気ガス空燃比をストイキオに
制御する。燃料噴射量を増量することによる機関出力の
変動が出ないように、噴射時期も併せて変更する。もち
ろん、EGRガス量あるいは燃料噴射量のいずれか一方
のみを増量して、排気ガス空燃比をストイキオとしても
構わない。こうしてエンジンが制御される結果、排気ガ
ス浄化触媒100に流入する排気ガス空燃比が、触媒昇
温制御中のリーンの状態からストイキオの状態に速やか
に切り換わる。
When the deposited particulate combustion control is started in this way, the exhaust gas air-fuel ratio is controlled according to the setting of the flag F3 so as to be stoichiometric. As described above, the flag F3 is "OFF" meaning stoichiometric in the initial state.
Is set to In this embodiment, the exhaust gas air-fuel ratio is controlled to be stoichiometric by increasing the EGR gas amount further than during the catalyst temperature increase control and increasing the fuel injection amount. The injection timing is also changed so that the engine output does not fluctuate due to an increase in the fuel injection amount. Of course, only one of the EGR gas amount and the fuel injection amount may be increased to set the exhaust gas air-fuel ratio to stoichiometric. As a result of controlling the engine in this way, the exhaust gas air-fuel ratio flowing into the exhaust gas purifying catalyst 100 quickly switches from the lean state during the catalyst temperature increase control to the stoichiometric state.

【0088】触媒昇温制御中は、排気ガス浄化触媒10
0に流入する排気ガス温度に対して触媒出口側の温度が
若干高温となっているが、排気ガス空燃比がストイキオ
に切り換わると、触媒の入口側の排気ガス温度と出口側
の排気ガス温度との差は小さくなる。これは、触媒昇温
制御中は排気ガス空燃比がリーン、すなわち排気ガス中
に過剰の酸素が存在しているので、触媒上に堆積した含
炭素浮遊微粒子が一部燃焼するが、堆積微粒子燃焼制御
が開始されて排気ガス空燃比がストイキオに切り換わる
と、酸素が足らなくなって触媒上に堆積した微粒子の燃
焼が抑制されるためである。
During the catalyst temperature increase control, the exhaust gas purifying catalyst 10
Although the temperature at the catalyst outlet side is slightly higher than the temperature of the exhaust gas flowing into 0, when the exhaust gas air-fuel ratio is switched to stoichiometric, the exhaust gas temperature at the inlet side of the catalyst and the exhaust gas temperature at the outlet side Is smaller. This is because the exhaust gas air-fuel ratio is lean during the catalyst temperature increase control, that is, because excess oxygen is present in the exhaust gas, the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst partially burn, but the accumulated particulate combustion This is because, when the control is started and the exhaust gas air-fuel ratio is switched to stoichiometric, the amount of oxygen becomes insufficient, and the combustion of fine particles deposited on the catalyst is suppressed.

【0089】堆積微粒子燃焼制御の開始を示すフラグF
2が「ON」になると同時に、エンジン制御用ECU3
0に内蔵のタイマがセットされ、時間ts 経過後と、更
に時間tL 経過後との2回、周期的に割り込みを発生さ
せる。タイマからの割り込みを受け付けると、その度に
エンジン制御用ECU30のCPUは、フラグF3の設
定を「OFF」から「ON」に、あるいは「ON」から
「OFF」に交互に切り換える。前述した図6のステッ
プS118では、このようにフラグF3の設定を周期的
に切り換える処理を行っている。図9に示した例では、
時刻t2で、フラグF3が「OFF」から「ON」に初
めて切り換わり、時間tL だけ「ON」の状態を保った
後、再び「OFF」の状態に復帰する。以降、フラグF
3は、このように時間ts および時間tL の周期で、
「OFF」と「ON」とを繰り返す。本実施例では、時
間ts は15秒、時間tL は3秒としたが、もちろん、
これら時間は実験的に求めた適切な値を設定すればよ
い。
Flag F indicating start of deposited particulate combustion control
2 is turned “ON” and the engine control ECU 3
A built-in timer is set to 0, and an interrupt is periodically generated twice after the time ts elapses and further after the time tL elapses. Each time an interrupt from the timer is received, the CPU of the engine control ECU 30 alternately switches the setting of the flag F3 from “OFF” to “ON” or from “ON” to “OFF”. In step S118 of FIG. 6 described above, the process of periodically switching the setting of the flag F3 is performed. In the example shown in FIG.
At time t2, the flag F3 is switched from "OFF" to "ON" for the first time, and after maintaining the "ON" state for the time tL, returns to the "OFF" state again. Hereinafter, the flag F
3 is the period of time ts and time tL,
“OFF” and “ON” are repeated. In this embodiment, the time ts is 15 seconds and the time tl is 3 seconds.
These times may be set to appropriate values experimentally obtained.

【0090】このようなフラグF3の動きに応じて、排
気ガス浄化触媒100に流入する排気ガス空燃比も、ス
トイキオとリーンとの間で周期的に切り換わる。このよ
うに排気ガス浄化触媒100の温度が高い状態で排気ガ
ス空燃比をリーンにすると、触媒上に堆積した含炭素浮
遊微粒子と排気ガス中の過剰な酸素とが、貴金属触媒の
作用で燃焼して触媒温度を急激に上昇させる。このこと
に対応して、触媒出口での排気ガス温度が急激に上昇す
る。しかし、時間tL 経過すると、排気ガス空燃比は再
びストイキオに戻され、触媒への過剰酸素の供給が途絶
えるので、堆積している含炭素浮遊微粒子の燃焼を持続
することができなくなる。このことに対応して、触媒出
口での排気ガス温度は、入口での排気ガス温度まで次第
に低下する。その後、時刻t3で、排気ガス空燃比が再
びリーンとなると、触媒上に堆積している含炭素浮遊微
粒子の燃焼が開始され、時間tL 経過後に排気ガス空燃
比がストイキオに切り換わると、酸素が不足して速やか
に燃焼が終了する。
According to the movement of the flag F3, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purifying catalyst 100 is periodically switched between stoichiometric and lean. If the exhaust gas air-fuel ratio is made lean while the temperature of the exhaust gas purification catalyst 100 is high, the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst and excess oxygen in the exhaust gas are burned by the action of the noble metal catalyst. To rapidly raise the catalyst temperature. Corresponding to this, the exhaust gas temperature at the catalyst outlet rises sharply. However, after the elapse of the time tL, the air-fuel ratio of the exhaust gas is returned to the stoichiometric ratio again, and the supply of excess oxygen to the catalyst is interrupted, so that the combustion of the accumulated carbon-containing suspended particulates cannot be continued. Correspondingly, the exhaust gas temperature at the catalyst outlet gradually decreases to the exhaust gas temperature at the inlet. Thereafter, at time t3, when the exhaust gas air-fuel ratio becomes lean again, the combustion of the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst is started. When the exhaust gas air-fuel ratio switches to stoichiometry after the lapse of time tL, oxygen is removed. Combustion ends promptly due to lack.

【0091】このように、堆積微粒子燃焼制御中は、フ
ラグF3の設定に応じて排気ガス空燃比がストイキオと
リーンとを周期的に繰り返しながら、触媒上に堆積して
いる含炭素浮遊微粒子を少しずつ燃焼させる。こうして
含炭素浮遊微粒子が燃焼して、微粒子の堆積量が少なく
なって行くと、それに連れて、触媒前での排気ガス温度
と触媒後での排気ガス温度との温度差が次第に小さくな
っていく。あるいは、触媒前後での排気ガス圧力差が次
第に小さくなっていく。温度差あるいは圧力差が所定の
閾値以下となったら、触媒に堆積していた全ての含炭素
浮遊微粒子が燃焼したものと判断し、触媒再生制御に関
する各種フラグFa,F1,F2,F3を「OFF」に
するとともに、通常運転制御を表すフラグFnを「O
N」に設定する。こうして、触媒再生制御を終了し、通
常運転制御に復帰する。
As described above, during the accumulated particulate combustion control, the air-fuel ratio of the exhaust gas periodically repeats stoichiometric and lean according to the setting of the flag F3, and the carbon-containing suspended particulate deposited on the catalyst is slightly reduced. Burn each time. As the carbon-containing suspended particulates burn in this way and the amount of deposited particulates decreases, the temperature difference between the exhaust gas temperature before the catalyst and the exhaust gas temperature after the catalyst gradually decreases accordingly. . Alternatively, the exhaust gas pressure difference before and after the catalyst gradually decreases. When the temperature difference or the pressure difference becomes equal to or less than the predetermined threshold value, it is determined that all the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst have burned, and various flags Fa, F1, F2, and F3 relating to the catalyst regeneration control are set to "OFF" And set the flag Fn indicating the normal operation control to “O
N ". Thus, the catalyst regeneration control is terminated, and the control returns to the normal operation control.

【0092】以上に説明したように、本実施例のディー
ゼルエンジン10では、排気ガス浄化触媒100に所定
量以上の含炭素浮遊微粒子が堆積していると判断する
と、触媒に流入する排気ガス空燃比がストイキオとなる
ように制御しておき、短時間だけ排気ガス空燃比がリー
ンとなるように制御する。こうすれば、排気ガス空燃比
がリーンとなり過剰酸素が供給されている期間だけ、触
媒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。従って、例え、触媒上に多量の含炭素浮遊微粒子
が堆積している場合でも、微粒子が一気に燃焼して触媒
温度が異常に上昇し触媒を劣化させることがない。
As described above, in the diesel engine 10 of this embodiment, when it is determined that a predetermined amount or more of the carbon-containing suspended particulates is deposited on the exhaust gas purification catalyst 100, the exhaust gas air-fuel ratio flowing into the catalyst is determined. Is controlled so that the exhaust gas air-fuel ratio becomes lean for a short time. With this configuration, the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst can be burned only during the period in which the exhaust gas air-fuel ratio is lean and excess oxygen is supplied. Therefore, even if a large amount of carbon-containing suspended particulates are deposited on the catalyst, the particulates do not burn at once, and the catalyst temperature does not rise abnormally, and the catalyst does not deteriorate.

【0093】以上に説明した触媒再生制御においては、
フラグF3が「OFF」の間は排気ガス空燃比がストイ
キオとなるように制御するものとして説明した。もちろ
ん、ストイキオではなく、わずかにリッチとなるように
制御してもよい。フラグF3が「OFF」の期間は、排
気ガス空燃比がわずかにリッチとなるように制御してお
けば、何らかの理由で制御空燃比がリーン側に多少ずれ
たとしても、触媒上での堆積浮遊微粒子の燃焼を確実に
終了させることが可能となる。これに対して、ストイキ
オに制御する場合には、空燃比をストイキオとするため
に増量する燃料噴射量を最小限にすることができるので
好ましい。
In the catalyst regeneration control described above,
The description has been made assuming that the exhaust gas air-fuel ratio is controlled to be stoichiometric while the flag F3 is “OFF”. Of course, the control may be performed so as to be slightly rich instead of stoichiometric. If the exhaust gas air-fuel ratio is controlled to be slightly rich during the period in which the flag F3 is “OFF”, even if the control air-fuel ratio slightly shifts to the lean side for some reason, the accumulation and floating on the catalyst may occur. The combustion of the fine particles can be reliably terminated. On the other hand, stoichiometric control is preferable because the amount of fuel injection that increases to make the air-fuel ratio stoichiometric can be minimized.

【0094】尚、以上の説明においては、時間の経過と
ともにフラグF3が「ON」と「OFF」とを繰り返し
たが、これに限らず、エンジンのサイクル数をカウント
してフラグF3を切り換えることとしても構わない。例
えば、フラグF3が「OFF」の状態で所定のM回だけ
サイクルを行うと、続くサイクルN回はフラグF3が
「ON」となり、再びフラグF3が「OFF」に戻って
サイクルをM回行うこととしてもよい。
In the above description, the flag F3 repeats "ON" and "OFF" with the passage of time. However, the present invention is not limited to this, and the number of engine cycles is counted and the flag F3 is switched. No problem. For example, if the cycle is performed a predetermined number of M times while the flag F3 is "OFF", the flag F3 is turned "ON" for the next N times, and the flag F3 is returned to "OFF" again and the cycle is repeated M times. It may be.

【0095】また、以上の説明では、フラグF3が「O
FF」のときにはエンジンをストイキオあるいはリッチ
空燃比で運転しておき、フラグF3が「ON」になった
ときは、エンジンの運転空燃比をリーンに変更するもの
として説明した。これに対して、エアポンプを設けてお
き、フラグF3が「ON」になった期間だけ、排気ガス
浄化触媒100上流の排気管16からエアポンプで触媒
に空気を供給することとしてもよい。つまり、フラグF
2が「ON」となり堆積触媒燃焼制御が開始されたら、
エンジンをストイキオあるいはリッチ空燃比で運転して
おき、フラグF3が「ON」になった期間だけエアポン
プで空気を供給する。こうすれば、フラグF3の変更に
ともなってエンジンの運転空燃比を変更する必要がない
ので、制御空燃比による出力の変動が発生するおそれが
無く、更にエンジンの制御も簡便なものとすることがで
きるので好ましい。
In the above description, the flag F3 is set to "O
It has been described that the engine is operated at the stoichiometric or rich air-fuel ratio when "FF" and the operating air-fuel ratio of the engine is changed to lean when the flag F3 is turned "ON". On the other hand, an air pump may be provided, and air may be supplied to the catalyst from the exhaust pipe 16 upstream of the exhaust gas purification catalyst 100 by the air pump only while the flag F3 is turned “ON”. That is, the flag F
2 becomes “ON” and the deposited catalyst combustion control starts,
The engine is operated at the stoichiometric or rich air-fuel ratio, and air is supplied by the air pump only while the flag F3 is "ON". In this case, there is no need to change the operating air-fuel ratio of the engine with the change of the flag F3. Therefore, there is no possibility that the output will fluctuate due to the control air-fuel ratio, and the control of the engine can be simplified. It is preferable because it is possible.

【0096】また、以上の説明においては、触媒再生制
御中は、排気ガス空燃比を間欠的に短時間だけリーンと
して、排気ガス浄化触媒100に少しずつ酸素を供給す
ることによって、堆積している含炭素微粒子を少しずつ
燃焼させた。これに対して、排気ガス空燃比を変動させ
るのではなく、わずかにリーンの空燃比に保持すること
としてもよい。すなわち、触媒温度が昇温して堆積微粒
子燃焼制御が開始されたら、排気ガス空燃比をわずかに
リーンとなるように制御する。こうすれば、排気ガス浄
化触媒に連続的に酸素が供給されるものの、時間あたり
の供給量はわずかであり、触媒上に堆積した含炭素浮遊
微粒子が急激に燃焼することがない。従って、触媒温度
を異常に上昇させることなく、堆積した微粒子を確実に
燃焼させることができる。また、このようにすれば、堆
積微粒子燃焼制御中にエンジンの運転空燃比を変動させ
ることがないので、空燃比の変更に伴って機関出力が変
動することがないので好ましい。これに対して、周期的
に排気ガス空燃比をリーンとする前述の手法では、リー
ンとなって触媒に酸素が供給される時間は短時間である
ことから、例え、リーンの空燃比が想定している空燃比
(例えば空燃比20前後)から多少ずれたとしても、触
媒温度が大幅に昇温することがないので好ましい。
In the above description, during the catalyst regeneration control, the exhaust gas air-fuel ratio is intermittently kept lean for a short period of time and oxygen is supplied to the exhaust gas purification catalyst 100 little by little to deposit. The carbon-containing fine particles were burned little by little. On the other hand, instead of changing the exhaust gas air-fuel ratio, the air-fuel ratio may be maintained at a slightly lean air-fuel ratio. That is, when the catalyst temperature is raised and the deposited particulate combustion control is started, the exhaust gas air-fuel ratio is controlled to be slightly lean. In this case, although the oxygen is continuously supplied to the exhaust gas purification catalyst, the supply amount per hour is small, and the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst do not burn rapidly. Therefore, the deposited fine particles can be reliably burned without abnormally increasing the catalyst temperature. In addition, this is preferable because the operating air-fuel ratio of the engine is not changed during the combustion control of deposited particulates, so that the engine output does not change with the change of the air-fuel ratio. On the other hand, in the above-described method in which the exhaust gas air-fuel ratio is periodically set to lean, since the time during which the catalyst becomes lean and oxygen is supplied to the catalyst is short, for example, the lean air-fuel ratio is assumed. Even if the air-fuel ratio slightly deviates from the set air-fuel ratio (for example, about 20), the catalyst temperature is not significantly increased, which is preferable.

【0097】B.第2実施例:以上に説明した第1実施
例においては、排気ガス浄化触媒前後での排気圧力差に
基づいて、含炭素浮遊微粒子の堆積量を推定した。これ
に対して、ディーゼルエンジン10の運転履歴から含炭
素浮遊微粒子の堆積量を推定することとしてもよい。以
下、このような第2実施例の排気ガス浄化装置について
説明する。
B. SECOND EXAMPLE In the first example described above, the deposition amount of the carbon-containing suspended particulates was estimated based on the exhaust pressure difference before and after the exhaust gas purification catalyst. On the other hand, the accumulation amount of the carbon-containing suspended particulates may be estimated from the operation history of the diesel engine 10. Hereinafter, such an exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment will be described.

【0098】B−1.装置構成:第2実施例の排気ガス
浄化装置では、以下に説明するように、排気ガス空燃比
を周期的に変化させることによって、排気ガス中の含炭
素浮遊微粒子に加えて窒素酸化物(以下では、NOxと
いう)も同時に浄化することが可能な排気ガス浄化触媒
を使用している。もちろん、第1実施例で用いたよう
な、NOxは浄化しない触媒を用いても構わない。
B-1. Apparatus configuration: In the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment, as described below, by periodically changing the air-fuel ratio of the exhaust gas, nitrogen oxides (hereinafter referred to as carbon oxide suspended particles in the exhaust gas) are added. Here, an exhaust gas purification catalyst capable of purifying NOx at the same time is used. Of course, a catalyst that does not purify NOx as used in the first embodiment may be used.

【0099】第2実施例で用いる排気ガス浄化触媒20
0は、第1実施例の触媒に対して、更にNOx蓄積剤が
担持されている点が異なっている。NOx蓄積剤として
はカリウムKなどのアルカリ金属類や、バリウムBaな
どのアルカリ土類金属などを用いることができる。この
ような第2実施例の排気ガス浄化触媒200は、排気ガ
ス空燃比がリーンの場合に、排気ガス中のNOxを取り
込み、空燃比がストイキオあるいはリッチになると、取
り込んだNOxを窒素に還元して放出する。また、この
過程で発生する活性酸素を用いて含炭素浮遊微粒子を燃
焼させることにより、排気ガス中のNOxと含炭素浮遊
微粒子とを浄化することができる。以下、図10を参照
することにより詳しく説明する。
The exhaust gas purifying catalyst 20 used in the second embodiment
0 is different from the catalyst of the first embodiment in that a NOx accumulating agent is further supported. As the NOx accumulating agent, an alkali metal such as potassium K, an alkaline earth metal such as barium Ba, or the like can be used. The exhaust gas purifying catalyst 200 of the second embodiment takes in NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and reduces the taken-in NOx to nitrogen when the air-fuel ratio becomes stoichiometric or rich. Release. Further, by burning the carbon-containing suspended particulates using the active oxygen generated in this process, it is possible to purify the NOx and the carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.

【0100】図10は、第2実施例の排気ガス浄化触媒
200の表面を拡大して示した概念図である。第2実施
例の排気ガス浄化触媒200の表面には、カリウムKや
バリウムBaなどのNOx蓄積剤203と、白金Ptや
パラジウムPdなどの白金系貴金属触媒204が担持さ
れている。貴金属触媒204は粒径が1μm以下の微粒
子状でNOx蓄積剤203の上に均一に分布した状態で
担持されている。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing an enlarged surface of the exhaust gas purifying catalyst 200 of the second embodiment. On the surface of the exhaust gas purification catalyst 200 of the second embodiment, a NOx storage agent 203 such as potassium K or barium Ba and a platinum-based noble metal catalyst 204 such as platinum Pt or palladium Pd are supported. The noble metal catalyst 204 is supported in the form of fine particles having a particle size of 1 μm or less on the NOx accumulating agent 203 in a state of being uniformly distributed.

【0101】図10(a)は排気ガス空燃比がリーンの
場合を示している。排気ガス中には、燃焼によって生じ
るNOxが含まれている。NOxはほとんどが一酸化窒
素NOの状態で含まれているので、図10(a)ではN
Oxを一酸化窒素NOとして表示している。一酸化窒素
NOは極性分子であることから、排気ガス中のNOは速
やかに白金Ptなどの貴金属触媒上に吸着する。白金系
の貴金属触媒は強い酸化活性を有しているため、一酸化
窒素NOは二酸化窒素NO2 を経て硝酸イオンNO3-
酸化される。こうして貴金属触媒上に発生した硝酸イオ
ンNO3-は、いわゆる「スピルオーバ」と呼ばれる現象
によって、NOx蓄積剤203まで移動する。「スピル
オーバ現象」とは、金属触媒上で吸着分子が活発に動き
回る現象である。触媒上では、Ptなどの貴金属微粒子
はできるだけ均一に分散させているとはいえ、分子レベ
ルで言えば局在していることに変わりはないが、スピル
オーバ現象によって吸着分子が表面を活発に移動し得る
ために、表面全体が触媒として機能しているものと考え
られている。このように、排ガス中に酸素が過剰に存在
している条件では、一酸化窒素NOが貴金属触媒上で酸
化され、スピルオーバ現象によってNOx蓄積剤203
まで運ばれて、硝酸塩の形で蓄えられる。尚、貴金属触
媒上に吸着した一酸化窒素NOの全てが必ずしも硝酸イ
オンNO3-まで酸化されるとは限らず、一部は亜硝酸イ
オンNO2-の状態でNOx蓄積剤203に蓄えられるこ
ともあり得ると考えられる。
FIG. 10A shows a case where the exhaust gas air-fuel ratio is lean. The exhaust gas contains NOx generated by combustion. Since NOx is mostly contained in the state of nitric oxide NO, in FIG.
Ox is indicated as nitric oxide NO. Since nitric oxide NO is a polar molecule, NO in exhaust gas is quickly adsorbed on a noble metal catalyst such as platinum Pt. Since the platinum-based noble metal catalyst has a strong oxidation activity, nitric NO nitrate ions NO3 via nitrogen dioxide NO2 - it is oxidized to. Nitrate ions NO3 thus generated over a noble metal catalyst - is by a phenomenon so-called "spillover", moves to the NOx storage agent 203. The "spillover phenomenon" is a phenomenon in which adsorbed molecules actively move around on a metal catalyst. On the catalyst, noble metal particles such as Pt are dispersed as uniformly as possible. To obtain, it is believed that the entire surface functions as a catalyst. As described above, under the condition where oxygen is excessively present in the exhaust gas, nitric oxide NO is oxidized on the noble metal catalyst, and the NOx accumulating agent 203 is caused by a spillover phenomenon.
Transported and stored in the form of nitrates. It should be noted that all of the nitrogen monoxide NO adsorbed on the noble metal catalyst is necessarily nitrate ions NO3 - not necessarily be oxidized to, some of nitrite ion NO2 - sometimes stored in the NOx storage agent 203 in the state It is thought to get.

【0102】こうして、排気ガス中の一酸化窒素NOが
硝酸塩として取り込まれるときに、NOx蓄積剤203
から活性酸素が発生する。活性酸素はたいへんに反応性
が強いため、排気ガス浄化触媒200上に捕捉されてい
る含炭素浮遊微粒子を酸化して二酸化炭素と水に変換す
ることができる。
Thus, when nitric oxide NO in the exhaust gas is taken in as nitrate, the NOx accumulating agent 203
Activated oxygen is generated. Since active oxygen has a very high reactivity, the carbon-containing suspended fine particles trapped on the exhaust gas purifying catalyst 200 can be oxidized and converted into carbon dioxide and water.

【0103】一酸化窒素NOが硝酸塩の形で取り込まれ
る際に、NOx蓄積剤203から活性酸素が放出される
メカニズムは、次のようなものであると考えられる。N
Ox蓄積剤203は排気ガスによって高温に加熱される
ため、通常は二酸化炭素と結合して炭酸塩の状態になっ
ていると考えられる。一酸化窒素NOがNOx蓄積剤2
03に蓄積される際には、炭酸イオンCO3-が硝酸イオ
ンNO3-に置き換わって、追い出された炭酸イオンCO
3-が二酸化炭素と活性酸素とに分解され、この結果、活
性酸素が放出されるものと考えられる。
The mechanism by which active oxygen is released from the NOx accumulating agent 203 when nitric oxide NO is taken in the form of nitrate is considered to be as follows. N
Since the Ox storage agent 203 is heated to a high temperature by the exhaust gas, it is generally considered that the Ox storage agent 203 is combined with carbon dioxide to be in a carbonate state. Nitric oxide NO is NOx storage agent 2
When accumulated in 03 carbonate ions CO3 - nitrate ions NO3 - replaced by, evicted carbonate ions CO
It is considered that 3 - is decomposed into carbon dioxide and active oxygen, and as a result, active oxygen is released.

【0104】図10(b)は、排気ガス空燃比がリッチ
あるいはストイキオの場合を示している。排気ガス空燃
比がストイキオあるいはリッチの場合には、排気ガス中
には炭化水素系化合物や一酸化炭素COなどの還元物質
が含まれている。ススなどの含炭素浮遊微粒子も還元物
質として作用する。図10(b)では、炭化水素系化合
物をHCと表示し、ススなどの含炭素浮遊微粒子は炭素
を表すCで模式的に表示している。前述したように白金
系の貴金属触媒は強い酸化活性を有しているので、排気
ガス中に酸素が存在すれば、これら還元物質を酸化し
て、二酸化炭素CO2 や水に変換することができる。
FIG. 10B shows a case where the exhaust gas air-fuel ratio is rich or stoichiometric. When the exhaust gas air-fuel ratio is stoichiometric or rich, the exhaust gas contains a reducing compound such as a hydrocarbon compound or carbon monoxide CO. Carbon-containing suspended particulates such as soot also act as reducing substances. In FIG. 10B, the hydrocarbon-based compound is represented as HC, and the carbon-containing suspended fine particles such as soot are schematically represented by C representing carbon. As described above, the platinum-based noble metal catalyst has a strong oxidizing activity. Therefore, if oxygen is present in the exhaust gas, these reduced substances can be oxidized and converted into carbon dioxide CO2 or water.

【0105】ところが、排気ガス中に還元物質に見合う
だけの酸素が存在していない場合には、図10(b)に
示すように、貴金属触媒204はNOx蓄積剤203に
蓄えておいた硝酸イオンNO3-を分解し、発生した活性
酸素を用いて還元物質を酸化する。図10(b)を参照
しながら、かかる現象について説明する。NOx蓄積剤
203に蓄えられていた硝酸イオンNO3-は、スピルオ
ーバ現象によって貴金属触媒204上に移動する。貴金
属触媒204上では、硝酸イオンNO3-の電子雲が貴金
属触媒側に吸い寄せられて偏在する結果、硝酸イオンN
O3-の窒素原子と酸素原子との間の化学結合が切れ易い
状態になっている。図10(b)において、硝酸イオン
を「N+3・O」と表示しているのは、窒素原子と酸素
原子との間の結合が切れ易くなっている様子を模式的に
表示したものである。このような状態に還元物質が作用
すると、窒素原子と酸素原子との結合が切断されて活性
酸素が発生する。活性酸素は極めて反応性に富んだ物質
であり、排気ガス中の炭化水素系化合物、一酸化炭素に
加えて、含炭素浮遊微粒子とも速やかに反応して、これ
らを二酸化炭素CO2 や水などに変換する。また、硝酸
イオンNO3-を放出したNOx蓄積剤203は、排気ガ
スによる高温に晒される結果、排気ガス中の二酸化炭素
と結合して炭酸塩の状態に復帰する。
However, when there is not enough oxygen in the exhaust gas to match the reducing substance, as shown in FIG. 10B, the noble metal catalyst 204 removes the nitrate ions stored in the NOx storage agent 203. NO3 - decompose, oxidize the reducing substance by using the generated active oxygen. This phenomenon will be described with reference to FIG. NOx storage agent 203 The stored have nitrate ions NO3 - moves over a noble metal catalyst 204 by the spillover phenomenon. On noble metal catalyst 204, the nitrate ions NO3 - Results electron cloud of localized been attracted by the precious metal catalyst side, nitrate ions N
O3 - chemical bond between the nitrogen atom and the oxygen atom is in the state easy cut of. In FIG. 10 (b), the nitrate ion is indicated as “N + 3 · O”, which schematically shows that the bond between the nitrogen atom and the oxygen atom is easily broken. When a reducing substance acts on such a state, the bond between the nitrogen atom and the oxygen atom is broken, and active oxygen is generated. Active oxygen is an extremely reactive substance that reacts quickly with carbon-containing suspended particulates in addition to hydrocarbon compounds and carbon monoxide in exhaust gas, converting them to carbon dioxide, CO2, water, etc. I do. Moreover, nitrate ions NO3 - NOx storage agent 203 was discharged as a result of exposure to a high temperature by the exhaust gases to return to the state of the carbonate bonded to the carbon dioxide in the exhaust gas.

【0106】このように、第2実施例の排気ガス浄化触
媒200は、排気ガス空燃比がリーンの条件では酸素と
NOxとを硝酸塩として取り込み、排気ガス空燃比がス
トイキオあるいはリッチの条件では硝酸塩を窒素に分解
する。また、こうしてNOxを浄化する際に発生する活
性酸素を利用して、含炭素浮遊微粒子も浄化することが
可能である。
As described above, the exhaust gas purifying catalyst 200 of the second embodiment takes in oxygen and NOx as nitrate when the exhaust gas air-fuel ratio is lean, and converts nitrate when the exhaust gas air-fuel ratio is stoichiometric or rich. Decomposes into nitrogen. Further, it is possible to purify the carbon-containing suspended particulates by utilizing the active oxygen generated when purifying NOx.

【0107】第2実施例のディーゼルエンジン10で
は、前述した触媒再生制御中ではない通常運転制御中に
おいても、排気ガス浄化触媒200に流入する排気ガス
の空燃比が、定期的にあるいは所定のタイミングで所定
時間だけストイキオ(あるいはリッチ)となるように、
エンジンを制御することによって、排気ガス中に含まれ
る含炭素浮遊微粒子およびNOxを浄化している。
In the diesel engine 10 according to the second embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purifying catalyst 200 is controlled periodically or at a predetermined timing even during the normal operation control which is not the above-described catalyst regeneration control. , So that it becomes stoichio (or rich) for a predetermined time,
By controlling the engine, carbon-containing suspended particulates and NOx contained in the exhaust gas are purified.

【0108】排気ガス空燃比をストイキオあるいはリッ
チにする方法としては種々の方法を適用することができ
るが、前述した第1実施例の触媒再生制御中に、排気ガ
ス空燃比をストイキオあるいはリッチとするために用い
た手法と同じ方法を用いている。すなわち、EGRガス
を多量に還流させるとともに、燃料噴射量を増量するこ
とによって、排気ガス空燃比をストイキオに制御する。
Various methods can be applied as a method for making the exhaust gas air-fuel ratio stoichiometric or rich. However, during the catalyst regeneration control of the first embodiment, the exhaust gas air-fuel ratio is made stoichiometric or rich. The same method as that used for the above was used. That is, the exhaust gas air-fuel ratio is controlled to be stoichiometric by recirculating a large amount of the EGR gas and increasing the fuel injection amount.

【0109】第2実施例の排気ガス浄化装置において
も、前述の第1実施例と同様に、触媒再生制御中に排気
ガス空燃比を切り換えていることから、同様の方法を用
いて通常運転中の排気ガス空燃比を切り換えれば、全体
の構成を複雑化させることなく、排気ガス中のNOxと
含炭素浮遊微粒子とを浄化することが可能となるので好
ましい。
In the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment, the exhaust gas air-fuel ratio is switched during the catalyst regeneration control as in the case of the above-described first embodiment. It is preferable to switch the exhaust gas air-fuel ratio because it becomes possible to purify NOx and carbon-containing suspended particulates in the exhaust gas without complicating the entire configuration.

【0110】B−2.微粒子堆積量推定処理:第2実施
例の排気ガス浄化装置においては、エンジン制御ルーチ
ン中で、排気ガス浄化触媒200上に堆積した含炭素浮
遊微粒子の堆積量を、エンジンの運転条件に基づいて推
定する(図3のステップS70)。こうすることによ
り、触媒再生制御を適切に開始することが可能となる。
以下、第2実施例のエンジン制御ルーチン中で行ってい
る微粒子堆積量推定処理について説明する。
B-2. Particle Estimation Amount Estimation Process: In the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment, the accumulation amount of the carbon-containing suspended particles accumulated on the exhaust gas purification catalyst 200 is estimated based on the operating conditions of the engine during the engine control routine. (Step S70 in FIG. 3). This makes it possible to appropriately start the catalyst regeneration control.
Hereinafter, the particulate matter accumulation amount estimation processing performed in the engine control routine of the second embodiment will be described.

【0111】図11は、第2実施例のエンジン制御ルー
チンで行われる微粒子堆積量推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、エンジン制御用EC
U30に内蔵されたCPUによって実行される。
FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the particulate matter accumulation amount estimation processing performed in the engine control routine of the second embodiment. Such processing is performed by the engine control EC.
It is executed by the CPU built in U30.

【0112】微粒子堆積量推定処理では、先ず初めに、
エンジンの運転条件に基づいて、単位時間あたりにディ
ーゼルエンジン10から排出される含炭素浮遊微粒子量
(排出微粒子量Peout)を取得する(ステップS20
0)。通常、エンジンの運転条件を決めてやれば、その
条件で排出される含炭素浮遊微粒子量も自ずから定まる
ので、この値を実験的に求めることが可能である。そこ
で、種々の運転条件で、単位時間あたりの含炭素微粒子
量の排出量を実験的に求めて予め記憶しておき、ステッ
プS200の処理では、エンジン制御ルーチン中のステ
ップS20において検出したエンジン運転条件に相当す
る微粒子排出量を読み出すのである。エンジン制御用E
CU30に内蔵されているROMには、各運転条件で排
出される含炭素浮遊微粒子量が、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予め記憶
されている。
In the particle accumulation amount estimation processing, first,
Based on the operating conditions of the engine, the amount of suspended carbon-containing particles (the amount of discharged particles Peout) discharged from the diesel engine 10 per unit time is acquired (step S20).
0). Normally, once the operating conditions of the engine are determined, the amount of carbon-containing suspended particulates discharged under those conditions is naturally determined, so that this value can be obtained experimentally. Therefore, under various operating conditions, the emission amount of the carbon-containing fine particles per unit time is experimentally obtained and stored in advance, and in the process of step S200, the engine operating conditions detected in step S20 of the engine control routine are determined. Is read out. E for engine control
The amount of carbon-containing suspended particulates discharged under each operating condition is stored in the ROM incorporated in the CU 30 by the engine speed Ne.
And a map for the accelerator opening θac.

【0113】次いで、定常運転時に、排気ガス浄化触媒
200上で単位時間あたりに酸化される含炭素浮遊微粒
子量を取得する(ステップS202)。すなわち、運転
条件(ここでは、エンジン回転速度Neおよびアクセル
開度θacの組合せ)を一つ定めてやれば、その条件でリ
ーンとストイキオとを繰り返しながらディーゼルエンジ
ンを運転したときの排気ガスのガス組成、排気ガス浄化
触媒200の触媒温度などの各種条件が定まるので、排
気ガス浄化触媒200上で燃焼可能な単位時間あたりの
含炭素浮遊微粒子量(微粒子酸化量Pburn)を実験的に
求めることができる。エンジン制御用ECU30に内蔵
されたROMには、各運転条件毎に求められた微粒子酸
化量Pburnがマップの形で予め記憶されており、ステッ
プS202では、かかるマップを参照することによって
微粒子酸化量Pburnを取得する。
Next, the amount of carbon-containing suspended particulates oxidized per unit time on the exhaust gas purifying catalyst 200 during the steady operation is obtained (step S202). That is, once one operating condition (in this case, a combination of the engine rotation speed Ne and the accelerator opening θac) is determined, the gas composition of the exhaust gas when the diesel engine is operated while repeating the lean and stoichiometric under these conditions. Since various conditions such as the catalyst temperature of the exhaust gas purification catalyst 200 are determined, the amount of carbon-containing suspended particulates per unit time that can be burned on the exhaust gas purification catalyst 200 (particle oxidation amount Pburn) can be experimentally obtained. . In the ROM incorporated in the engine control ECU 30, the particulate oxidation amount Pburn determined for each operating condition is stored in advance in the form of a map. In step S202, the particulate oxidation amount Pburn is referred to by referring to the map. To get.

【0114】こうして、単位時間あたりにエンジンから
排出される排出微粒子量Peoutと、単位時間あたりに触
媒上で燃焼する微粒子量(微粒子酸化量Pburn)とが分
かれば、両者の差から、触媒上に堆積した微粒子が次第
に増加するのか、あるいは減少するのかを推測すること
ができる。しかし、このような推定値が妥当な値となる
のは、ディーゼルエンジン10を定常状態で長時間運転
する場合であって、実際には、長時間定常状態で運転さ
れることは少ないため、推測値は実際の微粒子の増減値
とは異なった値となる。特に、実際の運転条件では長時
間定常運転を続けた場合と異なり、触媒温度が大きく変
動するので、単位時間あたりに燃焼する微粒子量が大き
く異なった値となり、この分だけ推定値は実際の増減量
とは異なってくる。
Thus, if the amount Peout of particulates discharged from the engine per unit time and the amount of particulates burned on the catalyst per unit time (particulate oxidation amount Pburn) are known, the difference between the two will result in a difference in the amount of particulate on the catalyst. It can be inferred whether the accumulated fine particles gradually increase or decrease. However, such an estimated value becomes a reasonable value when the diesel engine 10 is operated in a steady state for a long time, and in practice, it is rarely operated in the steady state for a long time. The value is different from the actual increase / decrease value of the fine particles. In particular, the catalyst temperature fluctuates greatly under actual operating conditions, unlike the case where steady operation is continued for a long period of time. The amount will be different.

【0115】そこで、このような影響を補正すべく、先
ず、排気ガス浄化触媒200の実触媒温度TcatRを検出
する(ステップS204)。実触媒温度TcatRは、排気
ガス浄化触媒200の下流側に設けた温度センサ88で
検出した排気ガス温度から推定することができる。次い
で、検出した運転条件で長時間エンジンを定常運転した
ときの触媒温度、すなわち微粒子酸化量Pburnを実験的
に求めた条件での定常触媒温度TcatCを取得する(ステ
ップS206)。定常触媒温度TcatCも、エンジン制御
用ECU30に内蔵されたROMに、エンジン運転条件
に対するマップとして予め記憶されており、かかるマッ
プを参照することにより取得する。
In order to correct such an influence, first, the actual catalyst temperature TcatR of the exhaust gas purifying catalyst 200 is detected (step S204). The actual catalyst temperature TcatR can be estimated from the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor 88 provided on the downstream side of the exhaust gas purification catalyst 200. Next, a catalyst temperature when the engine is operated for a long time under the detected operating conditions, that is, a steady catalyst temperature TcatC under the condition where the particulate oxidation amount Pburn is experimentally obtained is acquired (step S206). The steady catalyst temperature TcatC is also stored in advance in the ROM incorporated in the engine control ECU 30 as a map for the engine operating conditions, and is obtained by referring to the map.

【0116】次いで、ステップS204で検出した実触
媒温度TcatRと、ステップS206で取得した定常触媒
温度TcatCとの温度差を算出して、得られた温度差に対
応する温度補正係数Ktmp を取得する(ステップS20
8)。図12に示すように、温度補正係数Ktmp は温度
差の値に対するマップとして予め記憶されている。
Next, a temperature difference between the actual catalyst temperature TcatR detected in step S204 and the steady catalyst temperature TcatC obtained in step S206 is calculated, and a temperature correction coefficient Ktmp corresponding to the obtained temperature difference is obtained ( Step S20
8). As shown in FIG. 12, the temperature correction coefficient Ktmp is stored in advance as a map for the value of the temperature difference.

【0117】こうして得られた温度補正係数Ktmp と、
ステップS202で求めた微粒子酸化量Pburnとを乗算
することにより、触媒温度による影響を補正した含炭素
浮遊微粒子の酸化量(補正酸化量Pcbrn)を算出する
(ステップS210)。次いで、次式(1)により、排
気ガス浄化触媒200上に堆積している含炭素浮遊微粒
子の増減量dPを算出する(ステップS212)。 微粒子増減量dP=排出微粒子量Peout − 補正酸化量Pcbrn …(1)
The temperature correction coefficient Ktmp thus obtained is
By multiplying by the particulate oxidation amount Pburn obtained in step S202, the oxidation amount of the carbon-containing suspended particulates (corrected oxidation amount Pcbrn) in which the influence of the catalyst temperature is corrected is calculated (step S210). Next, the increase / decrease dP of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purifying catalyst 200 is calculated by the following equation (1) (step S212). Fine particle increase / decrease amount dP = discharged fine particle amount Peout−corrected oxidation amount Pcbrn (1)

【0118】次いで、得られた微粒子増減量dPを累積
することにより、触媒上に堆積している含炭素浮遊微粒
子の堆積量(微粒子堆積量Pacc )を算出する(ステッ
プS214)。すなわち、先の微粒子堆積量推定処理で
得られた微粒子堆積量Paccに、今回得られた微粒子増
減量dPを加算して、新たな微粒子堆積量Pacc とす
る。以上のようにして微粒子堆積量の推定値が得られた
ら、図11の微粒子堆積量推定処理を終了して、図3に
示すエンジン制御ルーチンに復帰する。
Next, by accumulating the obtained increase / decrease amount of fine particles dP, the amount of carbon-containing suspended fine particles deposited on the catalyst (the amount of accumulated fine particles Pacc) is calculated (step S214). In other words, a new particle accumulation amount Pacc is obtained by adding the particle increase / decrease amount dP obtained this time to the particle accumulation amount Pacc obtained in the previous particle accumulation amount estimation process. When the estimated value of the amount of accumulated particulates is obtained as described above, the process of estimating the amount of accumulated particles in FIG. 11 is terminated, and the process returns to the engine control routine shown in FIG.

【0119】第2実施例のエンジン制御ルーチンにおけ
る制御モード設定処理では、以上のようにして推定した
微粒子堆積量に基づいて、制御モード(図4参照)を設
定し、かかる制御モードに応じてエンジンの制御を行
う。また、触媒再生制御を行って、触媒上に堆積した微
粒子の燃焼が完了したと判断した場合には(図6のステ
ップS120参照)、制御モードを示す各フラグを初期
化するとともに、微粒子堆積量の推定値Pacc の値も
「0」に初期化する。
In the control mode setting process in the engine control routine of the second embodiment, the control mode (see FIG. 4) is set based on the particulate matter amount estimated as described above, and the engine is set in accordance with the control mode. Control. When the catalyst regeneration control is performed and it is determined that the combustion of the fine particles deposited on the catalyst is completed (see step S120 in FIG. 6), each flag indicating the control mode is initialized, and the fine particle accumulation amount is reset. Is also initialized to "0".

【0120】こうして、排気ガス浄化触媒200上に堆
積した含炭素浮遊微粒子の堆積量を推定すれば、触媒再
生制御を適切に開始することが可能となる。また、触媒
再生制御を行って、触媒上に堆積した微粒子の燃焼が完
了したと判断された場合には微粒子堆積量を初期化すれ
ば、推定に伴う誤差もそのたびにリセットされることに
なる。その結果、誤差が蓄積することなく、微粒子堆積
量を正確に推定することが可能となる。
By estimating the amount of the suspended carbon-containing particles deposited on the exhaust gas purifying catalyst 200 in this manner, it is possible to appropriately start the catalyst regeneration control. Further, if it is determined that the combustion of the fine particles deposited on the catalyst is completed by performing the catalyst regeneration control, the amount of the fine particle deposition is initialized, and the error accompanying the estimation is reset each time. . As a result, it is possible to accurately estimate the amount of accumulated fine particles without accumulating errors.

【0121】B−3.変形例:以上に説明したように、
第2実施例においては、排気ガス浄化触媒200上に堆
積した含炭素浮遊微粒子の堆積量を推定し、かかる推定
値に基づいて触媒再生処理を開始した。これに加えて、
触媒再生処理中のデータを利用して、微粒子堆積量の推
定精度を向上させることも可能である。以下では、この
ような第2実施例の変形例について説明する。
B-3. Variant: As explained above,
In the second embodiment, the amount of carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst 200 was estimated, and the catalyst regeneration process was started based on the estimated value. In addition to this,
Using the data during the catalyst regeneration processing, it is also possible to improve the accuracy of estimating the amount of accumulated fine particles. Hereinafter, such a modification of the second embodiment will be described.

【0122】本実施例の排気ガス浄化装置においては、
触媒再生制御を開始すると、少しずつ酸素を供給しなが
ら、堆積した含炭素浮遊微粒子を燃焼させる。堆積微粒
子をこのようにして燃焼させる場合、堆積している微粒
子の量が多くなるほど触媒を再生するために多量の酸素
を供給しなければならないと考えられる。換言すれば、
実際に触媒上に堆積している含炭素浮遊微粒子の堆積量
が微粒子堆積量の推定値にほぼ等しければ、ほぼ予想通
りの酸素量を供給した時点で触媒の再生が完了するはず
であり、逆に、実際の微粒子堆積量が推定した微粒子堆
積量よりも多ければ、触媒の再生を完了するために要す
る酸素は、予想される酸素量よりも多くなると考えられ
る。このような原理に基づいて、微粒子堆積量の推定精
度を向上させることができる。
In the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment,
When the catalyst regeneration control is started, the deposited carbon-containing suspended particulates are burned while supplying oxygen little by little. When the deposited particulates are burned in this way, it is considered that a larger amount of the deposited particulates requires a larger amount of oxygen to be supplied to regenerate the catalyst. In other words,
If the amount of suspended carbon-containing particles actually deposited on the catalyst is almost equal to the estimated value of the amount of accumulated particles, the regeneration of the catalyst should be completed when the expected amount of oxygen is supplied. If the actual amount of accumulated fine particles is larger than the estimated amount of accumulated fine particles, the amount of oxygen required to complete the regeneration of the catalyst is considered to be larger than the expected amount of oxygen. Based on such a principle, the accuracy of estimating the amount of accumulated fine particles can be improved.

【0123】以下、具体例を挙げて説明する。先ず、触
媒再生制御の開始後、堆積微粒子燃焼制御中に、排気ガ
ス浄化触媒200に供給した酸素量を算出する。供給し
た酸素量は、排気ガス空燃比をリーンとした回数、ある
いはリーンとした累積時間で代表させることができる。
次いで、触媒の再生を開始すべき微粒子量を燃焼させる
ために供給しなければならない基準の酸素量を求めてお
き、実際に供給した酸素量の基準の酸素量に対する比率
あるいは偏差を算出する。
Hereinafter, a specific example will be described. First, after the start of the catalyst regeneration control, the amount of oxygen supplied to the exhaust gas purifying catalyst 200 is calculated during the accumulated particulate combustion control. The supplied oxygen amount can be represented by the number of times the air-fuel ratio of the exhaust gas is made lean or the cumulative time when the air-fuel ratio is made lean.
Next, a reference oxygen amount that must be supplied to burn the amount of fine particles at which catalyst regeneration is to be started is determined, and a ratio or deviation of the actually supplied oxygen amount to the reference oxygen amount is calculated.

【0124】こうして得られた比率あるいは偏差から、
次式(2)によって、単位時間あたりの微粒子増減量d
Pを算出する。 微粒子増減量dP=(排出微粒子量Peout − 補正酸化量Pcbrn) *補正係数K …(2) ここで、補正係数Kの値は、実際に供給した酸素量と基
準の酸素量との比率あるいは偏差に対応付けて予め設定
しておく。例えば、実際の酸素供給量の方が基準の酸素
量よりも大きい場合(比率が1より大)は、推定した微
粒子堆積量よりも実際の堆積量の方が大きいことを示し
ているから、補正係数Kの値を「1」より大きな値とす
る。逆に、実際の酸素供給量の方が基準の酸素量よりも
小さい場合(比率が1より小)は、補正係数Kの値を
「1」より小さな値とする。こうすれば、触媒上に堆積
する含炭素浮遊微粒子の推定値を、実際の推定値により
近づけて推定精度を向上させることが可能となる。
From the ratio or deviation thus obtained,
From the following equation (2), the amount of increase / decrease in fine particles per unit time d
Calculate P. Fine particle increase / decrease amount dP = (discharged fine particle amount Peout−corrected oxidation amount Pcbrn) * correction coefficient K (2) Here, the value of correction coefficient K is the ratio or deviation between the actually supplied oxygen amount and the reference oxygen amount. Is set in advance in association with. For example, if the actual oxygen supply amount is larger than the reference oxygen amount (the ratio is larger than 1), it indicates that the actual deposition amount is larger than the estimated fine particle deposition amount, The value of the coefficient K is set to a value larger than “1”. Conversely, when the actual oxygen supply amount is smaller than the reference oxygen amount (the ratio is smaller than 1), the value of the correction coefficient K is set to a value smaller than “1”. By doing so, it is possible to improve the estimation accuracy by making the estimated value of the suspended carbon-containing particles deposited on the catalyst closer to the actual estimated value.

【0125】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。
Although various embodiments have been described above, the present invention is not limited to all the embodiments described above, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the invention.

【0126】例えば、上述の変形例においては、触媒上
に堆積する含炭素浮遊微粒子の推定値を、酸素供給量に
基づいて補正するものとして説明した。これに対して、
体積微粒子燃焼制御中に、排気ガス空燃比をリーンとし
たときの触媒昇温量に基づいて補正しても良い。すなわ
ち、排気ガス浄化触媒上の含炭素浮遊微粒子の堆積量が
少なくなれば、それに伴って触媒の昇温量も小さくな
り、逆に堆積量が多くなれば昇温量も大きくなる。この
ことから、例えば、排気ガス空燃比をリーンとしたとき
の触媒昇温量を検出し、検出した昇温量が所定の閾値よ
りも大きければ、推定した堆積量よりも多くの微粒子が
堆積していたことを示している。逆に、検出した昇温量
が小さければ、実際に堆積していた微粒子量は推定した
堆積量よりも少ないことを示している。従って、検出し
た昇温量に応じて、触媒上に堆積する微粒子の推定値を
補正すれば、実際の推定値により近づけることが可能と
なるので好ましい。
For example, in the above-described modified example, the description has been given assuming that the estimated value of the carbon-containing suspended particulates deposited on the catalyst is corrected based on the oxygen supply amount. On the contrary,
During the volume particulate combustion control, the correction may be made based on the catalyst temperature increase when the exhaust gas air-fuel ratio is made lean. That is, as the amount of carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purifying catalyst decreases, the amount of temperature rise of the catalyst also decreases, and conversely, as the amount of accumulation increases, the amount of temperature increase also increases. From this, for example, the catalyst temperature increase amount when the exhaust gas air-fuel ratio is made lean is detected, and if the detected temperature increase amount is larger than a predetermined threshold, more fine particles are accumulated than the estimated accumulation amount. Shows that Conversely, if the detected amount of temperature rise is small, it indicates that the amount of particulates actually deposited is smaller than the estimated amount of deposition. Therefore, it is preferable that the estimated value of the fine particles deposited on the catalyst is corrected in accordance with the detected temperature increase amount, because the estimated value can be made closer to the actual estimated value.

【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】本実施例のディーゼルエンジンに搭載された排
気ガス浄化触媒の構造を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a structure of an exhaust gas purifying catalyst mounted on the diesel engine of the present embodiment.

【図3】本実施例のディーゼルエンジンのエンジン制御
ルーチンの流れを示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of an engine control routine of the diesel engine of the embodiment.

【図4】制御モードを表示するデータの構造を示す説明
図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a structure of data for displaying a control mode.

【図5】各種の制御量がエンジンの運転条件に対するマ
ップとして記憶されている様子を概念的に示した説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram conceptually showing how various control amounts are stored as a map for operating conditions of an engine.

【図6】エンジンの制御内容を規定する制御モードを設
定する処理の流れを示したフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of a process for setting a control mode for defining control contents of an engine.

【図7】触媒再生処理の禁止領域を概念的に示す説明図
である。
FIG. 7 is an explanatory view conceptually showing a prohibited area of a catalyst regeneration process.

【図8】制御モードの設定内容と、触媒再生制御の内容
との対応関係をまとめて示した説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram collectively showing a correspondence relationship between setting contents of a control mode and contents of a catalyst regeneration control.

【図9】制御モードの設定内容に応じて、制御モードを
切換ながら触媒再生制御を行う様子を示す説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which the catalyst regeneration control is performed while switching the control mode in accordance with the setting content of the control mode.

【図10】第2実施例における排気ガス浄化触媒が活性
酸素を放出することにより、捕集した含炭素浮遊微粒子
を浄化する原理を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory view showing a principle of purifying trapped carbon-containing suspended fine particles by discharging active oxygen by an exhaust gas purifying catalyst in a second embodiment.

【図11】第2実施例の本実施例の排気ガス浄化装置に
おいて、微粒子の堆積量を推定する処理の流れを示すフ
ローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a flow of a process of estimating a deposition amount of fine particles in the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment of the second embodiment.

【図12】実際の触媒温度と定常状態での触媒温度との
偏差に対応付けて、温度補正係数が記憶されている様子
を概念的に示した説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram conceptually showing a state in which a temperature correction coefficient is stored in association with a deviation between an actual catalyst temperature and a catalyst temperature in a steady state.

【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 28…スロットル弁 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…EGRクーラ 70…アクチュエータ 80…空燃比センサ 82,84…圧力センサ 86,88…温度センサ 100…排気ガス浄化触媒 102…通路 106…隔壁 200…排気ガス浄化触媒 203…NOx蓄積剤 204…貴金属触媒 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 28 ... Throttle valve 30 ... Engine Control ECU 32 ... Crank angle sensor 34 ... Accelerator opening sensor 60 ... EGR passage 62 ... EGR valve 64 ... EGR cooler 70 ... Actuator 80 ... Air-fuel ratio sensor 82,84 ... Pressure sensor 86,88 ... Temperature sensor 100 ... Exhaust gas Purification catalyst 102 Passage 106 Partition wall 200 Exhaust gas purification catalyst 203 NOx storage agent 204 Precious metal catalyst

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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であって、 前記内燃機関の排気通路に設けられて前記含炭素浮遊微
粒子を捕集するとともに、該捕集した含炭素浮遊微粒子
を燃焼させることによって排気ガスを浄化する排気ガス
浄化触媒と、 前記排気ガス浄化触媒上に堆積した前記含炭素浮遊微粒
子の燃焼を促進させる燃焼促進制御を開始するか否か
を、該含炭素浮遊微粒子の堆積状況に基づいて判断する
促進制御開始判断手段と、 前記燃焼促進制御を開始すると判断した場合には、前記
排気ガス浄化触媒へ供給される酸素量を制限しつつ、前
記含炭素浮遊微粒子の燃焼を促進する燃焼促進手段とを
備える排気ガス浄化装置。
An exhaust gas purifying apparatus for purifying carbon-containing suspended particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the apparatus is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects the carbon-containing suspended particulates. An exhaust gas purifying catalyst for purifying exhaust gas by burning the collected carbon-containing suspended particulates, and whether to start combustion promotion control for promoting combustion of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst. An acceleration control start judging means for judging whether or not the combustion promotion control is to be started, and restricting an amount of oxygen supplied to the exhaust gas purification catalyst when it is judged that the combustion acceleration control is to be started. And a combustion promoting means for promoting the combustion of the carbon-containing suspended particulates.
【請求項2】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記燃焼促進手段は、前記排気ガス浄化触媒の温度を所
定温度以上に昇温させて、前記含炭素浮遊微粒子の燃焼
を促進す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 combustion promoting unit raises the temperature of the exhaust gas purifying catalyst to a predetermined temperature or more to promote the combustion of the carbon-containing suspended particulates. An exhaust gas purifying device that is means for performing
【請求項3】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記促進制御開始判断手段は、前記排気ガス浄化触媒上
に堆積している前記含炭素浮遊微粒子の堆積量を推定す
ることにより、前記判断を行う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 promotion control start determining unit estimates a deposition amount of the carbon-containing suspended fine particles deposited on the exhaust gas purification catalyst. , An exhaust gas purifying device that is a means for making the determination.
【請求項4】 請求項3記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記促進制御開始判断手段は、 前記排気ガス浄化触媒の前後における排気ガスの圧力差
を検出する圧力差検出手段を備えるとともに、 該検出した圧力差から前記含炭素浮遊微粒子の堆積量を
推定することにより、前記判断を行う手段である排気ガ
ス浄化装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 3, wherein the promotion control start determining unit includes a pressure difference detecting unit that detects a pressure difference of the exhaust gas before and after the exhaust gas purifying catalyst, An exhaust gas purifying device, which is a means for making the determination by estimating the deposition amount of the carbon-containing suspended particulates from the detected pressure difference.
【請求項5】 請求項3記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記促進制御開始判断手段は、 前記内燃機関の運転条件を検出し、該運転条件に応じた
単位時間あたりの堆積量を累積することによって、前記
排気ガス浄化触媒に堆積している前記含炭素浮遊微粒子
の堆積量を算出する堆積量算出手段を備えるとともに、 該算出した堆積量と所定の閾値との大小関係に基づい
て、前記判断を行う手段である排気ガス浄化装置。
5. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 3, wherein the promotion control start determining means detects an operating condition of the internal combustion engine, and accumulates a deposition amount per unit time according to the operating condition. Thereby providing a deposition amount calculation means for calculating the deposition amount of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst, and based on a magnitude relationship between the calculated deposition amount and a predetermined threshold value, An exhaust gas purifying device, which is a means for making the determination.
【請求項6】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記燃焼促進手段は、理論空燃比あるいは過濃空燃比の
排気ガスを前記排気ガス浄化触媒に供給しつつ、該排気
ガスの空燃比を間欠的に希薄空燃比とすることによっ
て、該排気ガス浄化触媒に供給される酸素量を制限する
手段である排気ガス浄化装置。
6. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the combustion promoting unit supplies the exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio or an rich air-fuel ratio to the exhaust gas purifying catalyst, and An exhaust gas purifying device which is means for intermittently setting the air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio to thereby limit the amount of oxygen supplied to the exhaust gas purifying catalyst.
【請求項7】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記燃焼促進手段は、理論空燃比近傍の希薄側の排気ガ
スを前記排気ガス浄化触媒に供給することによって、該
排気ガス浄化触媒へ供給される酸素量を制限する手段で
ある排気ガス浄化装置。
7. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the combustion promoting means supplies the exhaust gas on the lean side near the stoichiometric air-fuel ratio to the exhaust gas purifying catalyst to thereby perform the exhaust gas purifying. An exhaust gas purifying device which is a means for limiting the amount of oxygen supplied to the catalyst.
【請求項8】 請求項6または7記載の排気ガス浄化装
置であって、 前記希薄空燃比の排気ガスを供給することによる前記排
気ガス浄化触媒の昇温量を検出する昇温量検出手段と、 前記検出した昇温量が所定の閾値以下となった場合に、
前記排気ガス浄化触媒上に堆積した前記含炭素浮遊微粒
子の燃焼が完了したものと判断して、前記燃焼促進制御
を終了させる促進制御終了手段とを備える排気ガス浄化
装置。
8. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 6, wherein a temperature rising amount detecting unit detects a temperature rising amount of the exhaust gas purifying catalyst by supplying the exhaust gas having the lean air-fuel ratio. When the detected temperature rise amount is equal to or less than a predetermined threshold,
An exhaust gas purifying apparatus comprising: a promotion control termination unit that determines that combustion of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst has been completed, and terminates the combustion promotion control.
【請求項9】 請求項8記載の排気ガス浄化装置であっ
て、 前記排気ガス浄化触媒上に堆積した前記含炭素浮遊微粒
子の堆積量を推定する堆積量推定手段を備えるととも
に、 前記促進制御開始判断手段は、前記推定された堆積量に
基づいて前記燃焼促進制御を開始するか否かについての
判断を行う手段であり、 前記促進制御終了手段は、前記検出した昇温量が所定の
閾値以上の値から該閾値以下の値となったときには、前
記燃焼促進制御を終了させるとともに前記含炭素浮遊微
粒子の堆積量の値を初期化する手段である排気ガス浄化
装置。
9. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 8, further comprising: a deposit amount estimating means for estimating a deposit amount of the carbon-containing suspended fine particles deposited on the exhaust gas purifying catalyst, and wherein the promotion control is started. The judging means is means for judging whether or not to start the combustion promotion control based on the estimated accumulation amount, and the promotion control ending means is such that the detected temperature rise amount is equal to or more than a predetermined threshold value The exhaust gas purifying device is a means for terminating the combustion promotion control and initializing the value of the amount of the carbon-containing suspended particulates when the value becomes equal to or less than the threshold from the value of (i).
【請求項10】 請求項6または7記載の排気ガス浄化
装置であって、 前記排気ガス浄化触媒上に堆積した前記含炭素浮遊微粒
子の堆積量を推定する堆積量推定手段と、 前記希薄空燃比の排気ガスを供給することによる前記排
気ガス浄化触媒の昇温量を検出する昇温量検出手段と、 前記検出した昇温量に基づいて、前記推定された堆積量
を補正する堆積量補正手段とを備えるとともに、 前記促進制御開始判断手段は、前記補正された堆積量に
基づいて前記燃焼促進制御を開始するか否かについての
判断を行う手段である排気ガス浄化装置。
10. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 6, wherein the lean air-fuel ratio includes a deposition amount estimating unit configured to estimate a deposition amount of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst. A heating amount detecting means for detecting a heating amount of the exhaust gas purifying catalyst by supplying the exhaust gas, and a deposition amount correcting means for correcting the estimated deposition amount based on the detected temperature rising amount. And an acceleration control start determining unit that determines whether or not to start the combustion acceleration control based on the corrected accumulation amount.
【請求項11】 請求項10記載の排気ガス浄化装置で
あって、 前記昇温量検出手段は、理論空燃比あるいは過濃空燃比
の排気ガスを前記排気ガス浄化触媒に供給しつつ、該排
気ガスの空燃比を間欠的に希薄空燃比へと切り換えたと
きの、該切換に同期した前記排気ガス浄化触媒の昇温量
を検出する手段である排気ガス浄化装置。
11. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 10, wherein the temperature increase amount detecting means supplies the exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio or an rich air-fuel ratio to the exhaust gas purifying catalyst while supplying the exhaust gas. An exhaust gas purifying device which is means for detecting a temperature rise amount of the exhaust gas purifying catalyst in synchronization with the switching when the air-fuel ratio of the gas is intermittently switched to the lean air-fuel ratio.
【請求項12】 請求項1記載の排気ガス浄化装置であ
って、 前記排気ガス浄化触媒は、希薄空燃比の排気ガス中では
窒素酸化物とともに該排気ガス中の酸素を蓄積してお
き、過濃空燃比あるいは理論空燃比の排気ガス中では、
該蓄積した酸素を活性酸素として放出することにより、
前記捕集した含炭素浮遊微粒子を燃焼させる触媒である
排気ガス浄化装置。
12. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying catalyst accumulates oxygen in the exhaust gas together with nitrogen oxides in the exhaust gas having a lean air-fuel ratio, and In exhaust gas with rich air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio,
By releasing the accumulated oxygen as active oxygen,
An exhaust gas purifying device, which is a catalyst for burning the collected carbon-containing suspended particulates.
【請求項13】 請求項12記載の排気ガス浄化装置で
あって、 前記排気ガス浄化触媒は、白金族に属する貴金属に加え
て、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金
属の少なくとも1つが担持された触媒である排気ガス浄
化装置。
13. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 12, wherein the exhaust gas purifying catalyst has at least one of an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth, and a transition metal in addition to a noble metal belonging to the platinum group. An exhaust gas purification device that is a supported catalyst.
【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であって、 前記内燃機関の排気通路に排気ガス浄化触媒を設けるこ
とによって、前記含炭素浮遊微粒子を捕集するととも
に、該捕集した含炭素浮遊微粒子を燃焼させ、 前記排気ガス浄化触媒上に堆積した前記含炭素浮遊微粒
子の燃焼を促進させる燃焼促進制御を開始するか否か
を、該含炭素浮遊微粒子の堆積状況に基づいて判断し、 前記燃焼促進制御を開始すると判断した場合には、前記
排気ガス浄化触媒へ供給される酸素量を制限しつつ、前
記含炭素浮遊微粒子の燃焼を促進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, the method comprising: providing an exhaust gas purification catalyst in an exhaust passage of the internal combustion engine; And collecting the carbon-containing suspended particulates, and determining whether or not to start the combustion promotion control for promoting the combustion of the carbon-containing suspended particulates deposited on the exhaust gas purification catalyst. Judgment is made based on the accumulation state of the suspended carbon particles, and when it is determined that the combustion promotion control is started, the combustion of the suspended carbon particles is promoted while limiting the amount of oxygen supplied to the exhaust gas purification catalyst. Exhaust gas purification method.
【請求項15】 請求項14記載の排気ガス浄化方法で
あって、 前記含炭素浮遊微粒子の燃焼を促進するに際しては、 理論空燃比あるいは過濃空燃比の排気ガスを前記排気ガ
ス浄化触媒に供給しながら、 該排気ガスの空燃比を間欠的に希薄空燃比とすることに
よって、該排気ガス浄化触媒へ供給される酸素量を制限
しつつ、燃焼を促進する排気ガス浄化方法。
15. The exhaust gas purifying method according to claim 14, wherein in promoting the combustion of the carbon-containing suspended particulates, exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio or an rich air-fuel ratio is supplied to the exhaust gas purifying catalyst. An exhaust gas purifying method that promotes combustion while limiting the amount of oxygen supplied to the exhaust gas purifying catalyst by intermittently setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to a lean air-fuel ratio.
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