JP2003201821A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device of internal combustion engine

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JP2003201821A
JP2003201821A JP2001400426A JP2001400426A JP2003201821A JP 2003201821 A JP2003201821 A JP 2003201821A JP 2001400426 A JP2001400426 A JP 2001400426A JP 2001400426 A JP2001400426 A JP 2001400426A JP 2003201821 A JP2003201821 A JP 2003201821A
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exhaust
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filter
sweeper
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好一郎 中谷
Shinya Hirota
信也 広田
Kazuhiro Ito
和浩 伊藤
Takamitsu Asanuma
孝充 浅沼
Koichi Kimura
光壱 木村
Toshisuke Toshioka
俊祐 利岡
Akira Kenjo
晃 見上
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine equipped with a particulate filter, which suppresses deterioration of the exhaust emission and a rise of the exhaust resistance, and recovers or maintaining the performance of the particulate filter. <P>SOLUTION: The amount of the particulates in the exhaust gas downstream of the particulate filter increases while the performance of the filter is maintained or recovered. Downstream of the filter, a sweeper 45 is installed so as to capture the particulates. The sweeper is furnished with exhaust gas passages 57 and 58 partitioned by porous bulkheads 59, and the bulkheads to partition the end of at least one of the exhaust gas passages are formed aslant so that they approach each other. Small holes 55 and 56 are formed at the end of the passage by the slant bulkheads 52 and 53 and the ends of the passages are blocked partially. The flowing section area of each small hole is smaller than that of the passage and greater than the pores of the bulkheads. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガス中の成
分を浄化するための排気浄化装置を機関排気通路内に配
置することが公知である。例えば、特開2000−50
031号公報には、圧縮着火式内燃機関から排出される
排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレート
フィルタを機関排気通路内に具備する排気浄化装置が開
示されている。この排気浄化装置では、パティキュレー
トフィルタは単に微粒子を捕集するだけであり、すなわ
ち、パティキュレートフィルタ自体は捕集された微粒子
を除去することはできない。このため、使用期間が長期
に亘ると、パティキュレートフィルタが微粒子によって
詰まってしまう。すなわち、パティキュレートフィルタ
の性能が低下してしまう。
2. Description of the Related Art It is known to arrange an exhaust purification device for purifying components in exhaust gas discharged from an internal combustion engine in an engine exhaust passage. For example, JP 2000-50
Japanese Patent No. 031 discloses an exhaust gas purification device having a particulate filter in an engine exhaust passage for collecting fine particles in exhaust gas discharged from a compression ignition type internal combustion engine. In this exhaust emission control device, the particulate filter merely collects the fine particles, that is, the particulate filter itself cannot remove the collected fine particles. For this reason, when the usage period is long, the particulate filter is clogged with the particles. That is, the performance of the particulate filter deteriorates.

【0003】そこで、この排気浄化装置では、低下した
パティキュレートフィルタの性能を回復するために、ほ
ぼ全量の排気ガスにパティキュレートフィルタをバイパ
スさせ、パティキュレートフィルタには少量の排気ガス
のみが流入するようにした上で、パティキュレートフィ
ルタに設けられた電気ヒータによってパティキュレート
フィルタに捕集されている微粒子を燃焼させることによ
り、パティキュレートフィルタに捕集されている微粒子
を除去するようにしている。なお、ここでほぼ全量の排
気ガスにパティキュレートフィルタをバイパスさせるの
は、パティキュレートフィルタに捕集されている微粒子
の燃焼を促進するためである。
Therefore, in this exhaust gas purifying apparatus, in order to recover the performance of the particulate filter that has deteriorated, almost all of the exhaust gas bypasses the particulate filter, and only a small amount of the exhaust gas flows into the particulate filter. After that, the fine particles collected in the particulate filter are removed by burning the fine particles collected in the particulate filter by the electric heater provided in the particulate filter. The reason why almost all of the exhaust gas bypasses the particulate filter here is to promote the combustion of the particulates trapped in the particulate filter.

【0004】また、特開2000−18026号公報に
は、圧縮着火式内燃機関から排出される排気ガス中の窒
素酸化物(NOx )を還元浄化するためのNOx 触媒を
機関排気通路に具備する排気浄化装置が開示されてい
る。この排気浄化装置のNOx触媒は排気ガス中のNOx
を一時的に吸蔵しておき、所定の時期に吸蔵されてい
るNOx を還元することにより、NOx を還元浄化する
ようにしている。ところが、このNOx 触媒には排気ガ
ス中の硫黄酸化物(SOx )が付着し、このSO x の付
着量が多くなると、NOx 触媒が吸蔵することのできる
NOx の量が少なくなり、結果として、NOx 触媒のN
x 浄化率が低下してしまう。すなわち、NOx 触媒の
性能が低下してしまう。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-18026.
Is the nitrogen in the exhaust gas discharged from the compression ignition type internal combustion engine.
Elemental oxide (NOx ) NO for reducing and purifyingx Catalyst
An exhaust gas purification device provided in an engine exhaust passage is disclosed.
It NO of this exhaust purification systemxThe catalyst is NO in the exhaust gasx
 Is temporarily stored and is stored at a predetermined time.
NOx NO by reducingx Reduce and purify
I am trying. However, this NOx Exhaust gas for the catalyst
Sulfur oxides (SOx ) Adheres to this SO x With
When the amount of wear increases, NOx The catalyst can occlude
NOx Is reduced, resulting in NOx N of catalyst
Ox The purification rate will decrease. That is, NOx Catalytic
Performance will decrease.

【0005】そこで、この排気浄化装置では、低下した
NOx 触媒の性能を回復するために、NOx 触媒に流入
する排気ガスの流れを逆転させた上で、NOx 触媒から
SO x を離脱させるようにしている。なお、ここでNO
x 触媒に流入する排気ガスの流れを逆転されるのは、N
x 触媒からのSOx の離脱を促進するためである。
Therefore, in this exhaust emission control device,
NOx NO to restore catalyst performancex Flow into the catalyst
After reversing the flow of exhaust gas,x From the catalyst
SO x Is trying to get rid of. Note that NO here
x The reverse of the flow of exhaust gas flowing into the catalyst is N
Ox SO from catalystx This is to promote the withdrawal of.

【0006】また、この特開2000−18026号公
報に記載の発明は、NOx 触媒に付着したSOx を離脱
させるためだけに適用可能なわけでなく、例えば、排気
ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィ
ルタに付着した成分をパティキュレートフィルタから離
脱させるためにも適用可能である旨が開示されている。
すなわち、これによれば、低下したパティキュレートフ
ィルタの性能を回復するために、パティキュレートフィ
ルタに流入する排気ガスの流れが逆転せしめられ、パテ
ィキュレートフィルタの性能を低下させている成分がパ
ティキュレートフィルタから離脱せしめられることとな
る。
The invention described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-18026 is not applicable only for releasing SO x adhering to a NO x catalyst, and for example, traps fine particles in exhaust gas. It is disclosed that it is also applicable to remove the component adhered to the particulate filter for removing from the particulate filter.
That is, according to this, in order to recover the performance of the particulate filter that has deteriorated, the flow of the exhaust gas that flows into the particulate filter is reversed, and the component that deteriorates the performance of the particulate filter is reduced. Will be forced to leave.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】さて、上述した特開2
001−50031号公報に開示されている排気浄化装
置では、低下したパティキュレートフィルタの性能を回
復するときに、パティキュレートフィルタに捕集されて
いる微粒子の燃焼を促進するために、ほぼ全量の排気ガ
スにパティキュレートフィルタをバイパスさせるように
している。ところが、排気ガスがバイパスされている間
においては、排気ガス中の微粒子がパティキュレートフ
ィルタに捕集されずに、パティキュレートフィルタ下流
へと排出されることとなる。このことは、排気エミッシ
ョンを悪化させるので好ましくない。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the exhaust gas purifying apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 001-50031, when recovering the performance of the deteriorated particulate filter, almost all the exhaust gas is exhausted in order to promote the combustion of the fine particles trapped in the particulate filter. The gas is allowed to bypass the particulate filter. However, while the exhaust gas is bypassed, the particulates in the exhaust gas are not collected by the particulate filter and are discharged downstream of the particulate filter. This is not preferable because it deteriorates exhaust emission.

【0008】また、上述した特開2000−18026
号公報に開示されている排気浄化装置によれば、低下し
たパティキュレートフィルタの性能を回復するときに、
パティキュレートフィルタに付着した成分の離脱を促進
するために、パティキュレートフィルタに流入する排気
ガスの流れが逆転せしめられる。ところが、一般的に、
排気ガス中の微粒子は、パティキュレートフィルタ内に
おいて、より上流側の壁面に捕集される傾向にある。し
たがって、パティキュレートフィルタに流入する排気ガ
スの流れが逆転せしめられたときに、パティキュレート
フィルタに捕集されている微粒子は壁面から離脱してパ
ティキュレートフィルタから流出しやすい。このこと
は、排気エミッションを悪化させるので好ましくない。
Further, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2000-18026.
According to the exhaust emission control device disclosed in the publication, when recovering the performance of the deteriorated particulate filter,
The flow of the exhaust gas flowing into the particulate filter is reversed so as to promote the separation of the components adhering to the particulate filter. However, in general,
The fine particles in the exhaust gas tend to be collected on the wall surface on the upstream side in the particulate filter. Therefore, when the flow of the exhaust gas flowing into the particulate filter is reversed, the particulates trapped in the particulate filter are likely to separate from the wall surface and flow out from the particulate filter. This is not preferable because it deteriorates exhaust emission.

【0009】このように、低下したパティキュレートフ
ィルタの性能を回復するために、パティキュレートフィ
ルタに捕集されている微粒子の燃焼を促進させたり、或
いは、パティキュレートフィルタに付着している成分の
離脱を促進させたりするための制御を実行することによ
って、排気エミッションが悪化することがある。
As described above, in order to recover the lowered performance of the particulate filter, the combustion of the particulates trapped in the particulate filter is promoted, or the components adhering to the particulate filter are released. Exhaust emission may be deteriorated by executing the control for promoting the engine.

【0010】もちろん、上述した特開2000−180
26号公報には、パティキュレートフィルタ下流に排気
ガス中の成分を捕捉し、或いは、浄化するためのスイー
パを配置し、排気エミッションの悪化を抑制することも
開示されている。当該公報では、スイーパの構成は詳細
には説明されていないが、一般的に、スイーパは排気ガ
スを通すための多数の排気流通路を有し、これら排気流
通路は隔壁によって画成されている。
Of course, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2000-180.
Japanese Patent Laid-Open No. 26-26 discloses that a sweeper for capturing or purifying components in exhaust gas is arranged downstream of the particulate filter to suppress deterioration of exhaust emission. Although the structure of the sweeper is not described in detail in this publication, the sweeper generally has a large number of exhaust flow passages for passing exhaust gas, and these exhaust flow passages are defined by partition walls. .

【0011】ここで、スイーパによる排気ガス中の成分
の捕捉率または浄化率を向上させるためには、例えば、
隔壁を多孔質材料から形成し、この隔壁の細孔内を排気
ガスが通るように、スイーパの排気流通路の上流端開口
または下流端開口を例えば栓で閉塞すればよい。しかし
ながら、これでは排気抵抗が大きくなり、内燃機関の出
力効率が悪化するので好ましくない。もちろん、栓に貫
通孔を開けた程度では、排気抵抗の上昇は抑制できな
い。
Here, in order to improve the capture rate or purification rate of the components in the exhaust gas by the sweeper, for example,
The partition wall may be formed of a porous material, and the upstream end opening or the downstream end opening of the exhaust flow passage of the sweeper may be closed with, for example, a plug so that the exhaust gas passes through the pores of the partition wall. However, this is not preferable because the exhaust resistance increases and the output efficiency of the internal combustion engine deteriorates. Of course, an increase in exhaust resistance cannot be suppressed just by forming a through hole in the plug.

【0012】一方、排気抵抗を小さく抑えるためには、
例えば、スイーパの排気流通路の上流端開口および下流
端開口を栓で閉塞せずに、排気ガスが排気流通路のみを
通ってスイーパから流出するようにすればよい。しかし
ながら、これではスイーパによる排気ガス中の成分の捕
捉率または浄化率が低くなり、排気エミッションが悪化
するので好ましくない。
On the other hand, in order to reduce the exhaust resistance,
For example, the exhaust gas may flow out from the sweeper only through the exhaust flow passage without blocking the upstream end opening and the downstream end opening of the exhaust flow passage of the sweeper. However, this is not preferable because the capture rate or purification rate of the components in the exhaust gas by the sweeper becomes low and the exhaust emission deteriorates.

【0013】このように、パティキュレートフィルタを
備えた排気浄化装置においては、パティキュレートフィ
ルタの性能を回復し、或いは、維持するための手段によ
って、排気エミッションの悪化を抑制しつつ排気抵抗の
上昇をも抑制することが要求される。
As described above, in the exhaust gas purifying apparatus having the particulate filter, the means for recovering or maintaining the performance of the particulate filter suppresses the deterioration of the exhaust emission and increases the exhaust resistance. Is also required to be suppressed.

【0014】そこで、本発明の目的は、パティキュレー
トフィルタを備えた排気浄化装置において、排気エミッ
ションの悪化を抑制すると共に排気抵抗の上昇を抑制し
つつ、パティキュレートフィルタの性能を回復し、或い
は、維持することができる手段を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to recover the performance of a particulate filter in an exhaust gas purification apparatus equipped with a particulate filter while suppressing deterioration of exhaust emission and suppressing an increase in exhaust resistance, or It is to provide a means that can be maintained.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に1番目の発明では、排気ガス中の微粒子を捕集するた
めのパティキュレートフィルタと、該パティキュレート
フィルタの性能を維持し、或いは、回復するための性能
維持・回復手段とを具備し、該性能維持・回復手段によ
ってパティキュレートフィルタの性能を維持し、或い
は、回復している間に、パティキュレートフィルタ下流
における排気ガス中の微粒子の量が増加する排気浄化装
置において、上記パティキュレートフィルタ下流に排気
ガス中の微粒子を捕集することができるスイーパを具備
し、該スイーパがその上流から下流へと延びる複数の隔
壁によって画成された上流から下流へと延びる排気流通
路を有し、該スイーパの隔壁が細孔を有する多孔質材料
から形成され、該スイーパの排気流通路のうちの少なく
とも1つの排気流通路の上流端および下流端の少なくと
も一方を画成する隔壁が互いに近づくように斜めになっ
ており、該斜めにされた隔壁によって排気流通路の上流
端または下流端に小孔が画成されつつ該排気流通路の上
流端または下流端が部分的に閉塞されており、該斜めに
された隔壁によって画成される小孔の流路断面積がスイ
ーパの排気流通路の流路断面積よりも小さく且つ隔壁の
細孔の流路断面積よりも大きい。これによれば、性能維
持・回復手段によってパティキュレートフィルタの性能
を維持し、或いは、回復している間に、パティキュレー
トフィルタ下流における排気ガス中の微粒子の量が増加
したとしても、こうした微粒子はスイーパによって捕捉
される。なお、斜めにされた隔壁は、後述する実施形態
では、テーパ壁である。
In order to solve the above problems, in the first invention, a particulate filter for collecting fine particles in exhaust gas and the performance of the particulate filter are maintained, or A performance maintaining / recovering means for recovering the performance of the particulate filter is maintained or recovered by the performance maintaining / recovering means. In an exhaust emission control device with an increased amount, a sweeper capable of collecting fine particles in exhaust gas is provided downstream of the particulate filter, and the sweeper is defined by a plurality of partition walls extending from the upstream side to the downstream side. The sweeper has an exhaust flow passage extending from upstream to downstream, and the partition wall of the sweeper is formed of a porous material having pores. The partition walls defining at least one of the upstream end and the downstream end of at least one exhaust flow passage of the exhaust gas flow passage are inclined so as to come close to each other, and the exhaust flow passage is formed by the inclined partition walls. A small hole is defined at the upstream end or the downstream end of the exhaust passage, and the upstream end or the downstream end of the exhaust flow passage is partially closed, and the passage of the small hole is defined by the slanted partition wall. The area is smaller than the flow passage cross-sectional area of the exhaust flow passage of the sweeper and larger than the flow passage cross-sectional area of the pores of the partition wall. According to this, even if the performance of the particulate filter is maintained or restored by the performance maintaining / restoring means, even if the amount of particulates in the exhaust gas downstream of the particulate filter increases, such particulates will not be generated. Captured by the sweeper. The slanted partition wall is a tapered wall in an embodiment described later.

【0016】2番目の発明では1番目の発明において、
上記小孔は隔壁の上流端または下流端を曲げ変形させて
寄せ集めることによって斜めにされた隔壁によって画成
されている。
In the second invention, in the first invention,
The small hole is defined by a partition wall which is slanted by bending and collecting the upstream end or the downstream end of the partition wall.

【0017】3番目の発明では1番目の発明において、
上記パティキュレートフィルタが周囲に過剰な酸素が存
在すると周囲の酸素を捕捉し且つ周囲の酸素濃度が低下
すると捕捉している酸素を活性酸素の形で解放すること
で活性酸素を生成する活性酸素生成剤を担持し、該活性
酸素生成剤によって生成された活性酸素によって、該パ
ティキュレートフィルタに捕集された微粒子が連続的に
酸化除去される。
In the third invention, in the first invention,
The above particulate filter traps ambient oxygen when excess oxygen is present in the surroundings and releases trapped oxygen in the form of active oxygen when the ambient oxygen concentration decreases to produce active oxygen. The agent is carried, and the active oxygen generated by the active oxygen generating agent continuously oxidizes and removes the fine particles trapped in the particulate filter.

【0018】4番目の発明では3番目の発明において、
上記パティキュレートフィルタに担持されている活性酸
素生成剤が周囲に過剰な酸素が存在するとNOx を捕捉
し且つ周囲の酸素濃度が低下すると捕捉しているNOx
を解放して還元浄化することができるNOx 還元浄化能
力を有する。
In the fourth invention, in the third invention,
NO x which the active oxygen generating agent carried on the particulate filter oxygen concentration around and capture the NO x when excess oxygen is present around entrapping the reduced
It has a NO x reduction and purification capacity that can release and reduce and purify.

【0019】5番目の発明では2番目〜4番目のいずれ
か1つの発明において、パティキュレートフィルタにお
いて排気ガスが流入する排気流入側と排気ガスが流出す
る排気流出側とを逆転させるための排気流逆転機構をさ
らに具備し、上記性能維持・回復手段が上記排気流逆転
機構によってパティキュレートフィルタにおいて排気流
入側と排気流出側とを逆転することでパティキュレート
フィルタの性能を維持し、或いは、回復する。ここで排
気流逆転機構は後述する実施形態における切換弁であ
る。
In a fifth aspect of the invention, in any one of the second to fourth aspects of the invention, an exhaust flow for reversing the exhaust gas inflow side into which the exhaust gas flows and the exhaust outflow side from which the exhaust gas flows out in the particulate filter. The performance maintaining / restoring means further includes a reverse rotation mechanism, and the performance of the particulate filter is maintained or restored by reversing the exhaust gas inflow side and the exhaust flow out side of the particulate filter by the exhaust flow reversal mechanism. . Here, the exhaust flow reversing mechanism is a switching valve in an embodiment described later.

【0020】6番目の発明では1番目〜4番目のいずれ
か1つの発明において、排気ガスにパティキュレートフ
ィルタをバイパスさせるためのバイパス通路と、通常は
ほぼ全量の排気ガスをパティキュレートフィルタに流入
させているが、パティキュレートフィルタ内に流入させ
る排気ガスの量とバイパス通路内に流入させる排気ガス
の量とを調節することができる流量調節弁と、パティキ
ュレートフィルタに還元剤を噴射するための還元剤噴射
手段とをさらに具備し、上記性能維持・回復手段が上記
流量調節弁によって少なくとも一部の排気ガスがバイパ
ス通路内に流入せしめると共に、上記還元剤噴射手段か
ら還元剤を噴射してパティキュレートフィルタに還元剤
を供給することによって、パティキュレートフィルタに
捕集されている微粒子の酸化を促進することでパティキ
ュレートフィルタの性能を維持し、或いは、回復する。
ここで還元剤噴射手段は後述する実施形態における還元
剤噴射弁である。
In a sixth aspect of the invention, in any one of the first to fourth aspects of the invention, a bypass passage for bypassing the particulate filter to the exhaust gas, and generally almost the entire amount of the exhaust gas is allowed to flow into the particulate filter. However, there is a flow rate control valve that can adjust the amount of exhaust gas that flows into the particulate filter and the amount of exhaust gas that flows into the bypass passage, and a reduction for injecting a reducing agent into the particulate filter. The performance maintaining / recovering means causes at least a part of the exhaust gas to flow into the bypass passage by the flow rate control valve, and the reducing agent is injected from the reducing agent injection means to particulate. By supplying the reducing agent to the filter, the fine particles trapped in the particulate filter are collected. Maintaining the performance of the particulate filter by promoting oxidation of a child, or to recover.
Here, the reducing agent injection means is a reducing agent injection valve in an embodiment described later.

【0021】7番目の発明では1番目〜6番目のいずれ
か1つの発明において、上記スイーパが周囲に過剰な酸
素が存在すると周囲の酸素を捕捉し且つ周囲の酸素濃度
が低下すると捕捉している酸素を活性酸素の形で解放す
ることで活性酸素を生成する活性酸素生成剤を担持し、
該活性酸素生成剤によって生成された活性酸素によっ
て、該スイーパに捕集された微粒子が連続的に酸化除去
される。
In the seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, the sweeper captures ambient oxygen when excess oxygen is present in the ambient and captures it when ambient oxygen concentration is reduced. It carries an active oxygen generator that generates active oxygen by releasing oxygen in the form of active oxygen,
The fine particles trapped in the sweeper are continuously oxidized and removed by the active oxygen generated by the active oxygen generator.

【0022】8番目の発明では7番目の発明において、
上記スイーパに担持されている活性酸素生成剤が周囲に
過剰な酸素が存在するとNOx を捕捉し且つ周囲の酸素
濃度が低下すると捕捉しているNOx を解放して還元浄
化することができるNOx 還元浄化能力を有する。
In the eighth invention, in the seventh invention,
NO active oxygen generating agent, which is supported on the sweeper can the oxygen concentration of the captured and around the NO x when excess oxygen is present to reduce and purify by releasing the NO x entrapping the drops around x Has reduction and purification capacity.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の排
気浄化装置を説明する。図1は本発明の排気浄化装置を
圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。な
お、本発明の排気浄化装置は火花点火式内燃機関に適用
することもできる。図1を参照すると、1は機関本体、
2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピス
トン、5は燃焼室、6は電気制御式燃料噴射弁、7は吸
気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポート
を夫々示す。吸気ポート8は対応する吸気枝管11を介
してサージタンク12に連結される。サージタンク12
は吸気ダクト13を介して排気ターボチャージャ14の
コンプレッサ15に連結される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An exhaust emission control device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a case where the exhaust emission control device of the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The exhaust emission control device of the present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body,
2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 is an exhaust valve, and 10 is an exhaust port. . The intake port 8 is connected to the surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11. Surge tank 12
Is connected to the compressor 15 of the exhaust turbocharger 14 via the intake duct 13.

【0024】吸気ダクト13内にはステップモータ16
により駆動されるスロットル弁17が配置される。さら
に吸気ダクト13周りには、吸気ダクト13内を流れる
吸入空気を冷却するための冷却装置18が配置される。
図1に示した実施形態では冷却装置18内に機関冷却水
が導かれ、この機関冷却水により吸入空気が冷却され
る。一方、排気ポート10は排気マニホルド19および
排気管20を介して排気ターボチャージャ14の排気タ
ービン21に連結される。排気タービン21の出口は本
発明の排気浄化装置22に連結される。
A step motor 16 is installed in the intake duct 13.
A throttle valve 17 driven by is arranged. Further, around the intake duct 13, a cooling device 18 for cooling the intake air flowing in the intake duct 13 is arranged.
In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 18, and the intake air is cooled by the engine cooling water. On the other hand, the exhaust port 10 is connected to an exhaust turbine 21 of an exhaust turbocharger 14 via an exhaust manifold 19 and an exhaust pipe 20. The outlet of the exhaust turbine 21 is connected to the exhaust purification device 22 of the present invention.

【0025】排気マニホルド19とサージタンク12と
は排気ガス再循環(以下、EGR)通路24を介して互
いに連結される。EGR通路24内には電気制御式EG
R制御弁25が配置される。また、EGR通路24周り
にはEGR通路24内を流れるEGRガスを冷却するた
めの冷却装置26が配置される。図1に示した実施形態
では冷却装置26内に機関冷却水が導かれ、この機関冷
却水によりEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射
弁6は燃料供給管6aを介して燃料リザーバ、いわゆる
コモンレール27に連結される。コモンレール27内へ
は電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ28から燃料が
供給される。コモンレール27内に供給された燃料は各
燃料供給管6aを介して燃料噴射弁6に供給される。コ
モンレール27にはコモンレール27内の燃料圧を検出
するための燃料圧センサ29が取り付けられる。燃料圧
センサ29の出力信号に基づいてコモンレール27内の
燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ28の吐出
量が制御される。
The exhaust manifold 19 and the surge tank 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 24. An electrically controlled EG is installed in the EGR passage 24.
An R control valve 25 is arranged. A cooling device 26 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 24 is arranged around the EGR passage 24. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 26, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water. On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 27, via a fuel supply pipe 6a. Fuel is supplied to the inside of the common rail 27 from an electrically controlled fuel pump 28 having a variable discharge amount. The fuel supplied into the common rail 27 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 6a. A fuel pressure sensor 29 for detecting the fuel pressure in the common rail 27 is attached to the common rail 27. Based on the output signal of the fuel pressure sensor 29, the discharge amount of the fuel pump 28 is controlled so that the fuel pressure in the common rail 27 becomes the target fuel pressure.

【0026】電子制御ユニット30はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス31により互いに接続され
たROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダ
ムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッ
サ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備
する。燃料圧センサ29の出力信号は対応するAD変換
器37を介して入力ポート35に入力される。
The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and has a ROM (read only memory) 32, a RAM (random access memory) 33, a CPU (microprocessor) 34, an input port 35, and an input port 35, which are connected to each other by a bidirectional bus 31. An output port 36 is provided. The output signal of the fuel pressure sensor 29 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.

【0027】アクセルペダル40にはアクセルペダル4
0の踏込量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ
41が接続される。負荷センサ41の出力電圧は対応す
るAD変換器37を介して入力ポート35に入力され
る。さらに、入力ポート35にはクランクシャフトが例
えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク
角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対
応する駆動回路38を介して燃料噴射弁6、スロットル
弁駆動用ステップモータ16、EGR制御弁25、およ
び燃料ポンプ28に接続される。
The accelerator pedal 40 includes an accelerator pedal 4
A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the stepping amount L of 0 is connected. The output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 °. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve driving step motor 16, the EGR control valve 25, and the fuel pump 28 via the corresponding drive circuit 38.

【0028】図2に第1実施形態の排気浄化装置を示し
た。図2を参照すると、ターボチャージャ14の排気タ
ービン21下流の排気管20から2つの排気枝管、すな
わち、第1の排気枝管20aと第2の排気枝管20bと
が分岐する。これら排気枝管20a,20bはこれらが
分岐した領域下流において合流する。すなわち、これら
排気枝管20a,20bによってループ型の排気通路が
形成される。これら排気枝管20a,20bが合流する
領域の排気通路には、排気ガス中の微粒子を捕集するこ
とができるパティキュレートフィルタ(以下、単にフィ
ルタと称す)23が配置される。
FIG. 2 shows the exhaust purification system of the first embodiment. Referring to FIG. 2, two exhaust branch pipes, that is, a first exhaust branch pipe 20a and a second exhaust branch pipe 20b are branched from the exhaust pipe 20 downstream of the exhaust turbine 21 of the turbocharger 14. These exhaust branch pipes 20a and 20b join at the downstream of the region where they branch. That is, the exhaust branch pipes 20a and 20b form a loop-type exhaust passage. A particulate filter (hereinafter, simply referred to as a filter) 23 that can collect fine particles in the exhaust gas is arranged in the exhaust passage in a region where the exhaust branch pipes 20a and 20b join.

【0029】また、2つの排気枝管20a,20bが分
岐する領域の排気管20内には、排気ガスを第1の排気
枝管20aからフィルタ23に流入させるか、或いは、
排気枝管を第2の排気枝管20bからフィルタ23に流
入させるかを選択的に切り換えることができる切換弁4
3が配置される。切換弁43にはステップモータ44が
接続される。ステップモータ44は対応する駆動回路3
8を介して出力ポート36に接続される。ステップモー
タ44によって切換弁43は図2(A)に示した位置
と、図2(B)に示した位置との間で切換可能である。
Further, in the exhaust pipe 20 in the region where the two exhaust branch pipes 20a and 20b are branched, the exhaust gas is caused to flow from the first exhaust branch pipe 20a to the filter 23, or
A switching valve 4 capable of selectively switching whether the exhaust branch pipe flows into the filter 23 from the second exhaust branch pipe 20b.
3 is arranged. A step motor 44 is connected to the switching valve 43. The step motor 44 corresponds to the corresponding drive circuit 3
8 to the output port 36. The stepping motor 44 allows the switching valve 43 to switch between the position shown in FIG. 2 (A) and the position shown in FIG. 2 (B).

【0030】切換弁43が図2(A)に示した位置にあ
るときには、矢印で示したように、排気ガスは第1の排
気枝管20aを介してフィルタ23に流入し、フィルタ
23を通ってさらに第2の排気枝管20bへと流出し、
最終的には切換弁43下流側の排気管20へ流入する。
一方、切換弁43が図2(B)に示した位置にあるとき
には、矢印で示したように、排気ガスは第2の排気枝管
20bを介してフィルタ23に流入し、フィルタ23を
通ってさらに第1の排気枝管20aへと流出し、最終的
には切換弁43下流側の排気管20へ流入する。すなわ
ち、切換弁43の作動状態を切り換えることによって、
フィルタ23に流入する排気ガスの流れの向きが逆転せ
しめられる。
When the switching valve 43 is in the position shown in FIG. 2A, the exhaust gas flows into the filter 23 through the first exhaust branch pipe 20a and passes through the filter 23 as shown by the arrow. And further outflows to the second exhaust branch pipe 20b,
Finally, it flows into the exhaust pipe 20 on the downstream side of the switching valve 43.
On the other hand, when the switching valve 43 is in the position shown in FIG. 2B, the exhaust gas flows into the filter 23 through the second exhaust branch pipe 20b and passes through the filter 23 as shown by the arrow. Further, it flows out to the first exhaust branch pipe 20a and finally flows into the exhaust pipe 20 on the downstream side of the switching valve 43. That is, by switching the operating state of the switching valve 43,
The flow direction of the exhaust gas flowing into the filter 23 is reversed.

【0031】図3に本発明のフィルタを詳細に示した。
なお、図3において(A)はフィルタ23の正面図であ
り、(B)はフィルタ23の側面断面図である。図3
(A)および(B)に示したように、フィルタ23はハ
ニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複
数個の排気流通路50,51を具備する。これら排気流
通路は下流端が栓52によって閉塞された排気ガス流入
通路50と、上流端が栓53によって閉塞された排気ガ
ス流出通路51とにより構成される。
FIG. 3 shows the filter of the present invention in detail.
3A is a front view of the filter 23, and FIG. 3B is a side sectional view of the filter 23. Figure 3
As shown in (A) and (B), the filter 23 has a honeycomb structure and is provided with a plurality of exhaust flow passages 50, 51 extending in parallel with each other. These exhaust flow passages are composed of an exhaust gas inflow passage 50 whose downstream end is closed by a plug 52 and an exhaust gas outflow passage 51 whose upstream end is closed by a plug 53.

【0032】図3(A)においてハッチングを付した部
分は栓53を示している。したがって、排気ガス流入通
路50および排気ガス流出通路51は薄肉の隔壁54を
介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通
路50および排気ガス流出通路51は各排気ガス流入通
路50が四つの排気ガス流出通路51により包囲され、
各排気ガス流出通路51が四つの排気ガス流入通路50
により包囲されるように配置される。
The hatched portion in FIG. 3A shows the plug 53. Therefore, the exhaust gas inflow passages 50 and the exhaust gas outflow passages 51 are alternately arranged via the thin partition walls 54. In other words, in the exhaust gas inflow passage 50 and the exhaust gas outflow passage 51, each exhaust gas inflow passage 50 is surrounded by the four exhaust gas outflow passages 51,
Each exhaust gas outflow passage 51 has four exhaust gas inflow passages 50.
It is arranged so as to be surrounded by.

【0033】フィルタ23は、例えば、コージェライト
のような多孔質材料から形成される。したがって、排気
ガス流入通路50内に流入した排気ガスは、図3(B)
において矢印で示したように、周囲の隔壁54内を通っ
て隣接する排気ガス流出通路51内に流出する。
The filter 23 is formed of a porous material such as cordierite. Therefore, the exhaust gas that has flowed into the exhaust gas inflow passage 50 is generated as shown in FIG.
As indicated by the arrow in FIG. 3, the gas flows through the surrounding partition wall 54 into the adjacent exhaust gas outflow passage 51.

【0034】ところで、図2を再び参照すると、切換弁
43下流側の排気管20内には、排気ガス中の微粒子を
捕集することができるスイーパ45が配置される。図4
に本発明のスイーパを詳細に示した。図4(A)はスイ
ーパ45の端面図であり、図4(B)はスイーパ45の
縦断面図である。
By the way, referring again to FIG. 2, in the exhaust pipe 20 on the downstream side of the switching valve 43, a sweeper 45 capable of collecting fine particles in the exhaust gas is arranged. Figure 4
The sweeper of the present invention is shown in detail in FIG. 4A is an end view of the sweeper 45, and FIG. 4B is a vertical sectional view of the sweeper 45.

【0035】図4(A)および図4(B)に示したよう
に、スイーパ45はハニカム構造をなしており、互いに
平行をなして延びる複数個の排気流通路57,58を具
備する。これら排気流通路の略半数が排気ガス流入通路
57を構成し、残りの半数が排気ガス流出通路58を構
成する。これら排気ガス流入通路57および排気ガス流
出通路58は薄肉の隔壁59を介して交互に配置され
る。云い換えると、排気ガス流入通路57および排気ガ
ス流出通路58は各排気ガス流入通路57が四つの排気
ガス流出通路58により包囲され、各排気ガス流出通路
58が四つの排気ガス流入通路57により包囲されるよ
うに配置される。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the sweeper 45 has a honeycomb structure and is provided with a plurality of exhaust flow passages 57 and 58 extending in parallel with each other. Almost half of these exhaust flow passages form the exhaust gas inflow passage 57, and the remaining half form the exhaust gas outflow passage 58. The exhaust gas inflow passages 57 and the exhaust gas outflow passages 58 are alternately arranged via thin partition walls 59. In other words, in the exhaust gas inflow passage 57 and the exhaust gas outflow passage 58, each exhaust gas inflow passage 57 is surrounded by four exhaust gas outflow passages 58, and each exhaust gas outflow passage 58 is surrounded by four exhaust gas inflow passages 57. It is arranged as described.

【0036】排気ガス流入通路57はその下流端開口が
互いに近づくように斜めになって先端に小孔55を画成
する隔壁59、すなわち、小孔55を有するテーパ壁5
2によって部分的に閉塞されている。一方、排気ガス流
出通路58はその上流端開口が互いに近づくように斜め
になって先端に小孔56を画成する隔壁59、すなわ
ち、小孔56を有するテーパ壁53によって部分的に閉
塞されている。広く定義すれば、本発明では、排気流通
路のうち一部の排気流通路57はその下流端にてテーパ
壁52により部分的に閉塞され、このテーパ壁52の先
端に小孔55が形成されており、一方、残りの排気流通
路58はその上流端にてテーパ壁53により部分的に閉
塞され、このテーパ壁53の先端に小孔56が形成され
ている。
The exhaust gas inflow passage 57 is slanted so that the downstream end openings thereof are close to each other, and a partition wall 59 defining the small hole 55 at the tip, that is, the tapered wall 5 having the small hole 55 is formed.
It is partially blocked by 2. On the other hand, the exhaust gas outflow passage 58 is partially blocked by a partition wall 59 that is slanted so that its upstream end openings are close to each other and defines a small hole 56 at the tip, that is, a tapered wall 53 having the small hole 56. There is. Broadly defined, in the present invention, a part of the exhaust flow passage 57 is partially blocked by the tapered wall 52 at the downstream end thereof, and the small hole 55 is formed at the tip of the tapered wall 52. On the other hand, the remaining exhaust flow passage 58 is partially closed at its upstream end by the tapered wall 53, and a small hole 56 is formed at the tip of this tapered wall 53.

【0037】ここで、本発明において、小孔55,56
の大きさ(流路断面積)は排気流通路57,58の大き
さ(流路断面積)よりも小さく且つ隔壁59から形成さ
れるテーパ壁52,53の細孔の大きさ(流路断面積)
よりも大きい。
Here, in the present invention, the small holes 55, 56.
Is smaller than the size of the exhaust flow passages 57 and 58 (flow passage cross-sectional area), and the size of the pores of the tapered walls 52 and 53 formed by the partition walls 59 (flow passage cut-off). area)
Greater than.

【0038】テーパ壁52は、スイーパ45の製造工程
において、排気ガス流入通路57を画成している隔壁5
9の下流端部分を曲げ変形して互いに寄せ集めて形成さ
れる。一方、テーパ壁53は、スイーパ45の製造工程
において、排気ガス流出通路58を画成している隔壁5
9の上流端部分を曲げ変形して互いに寄せ集めて形成さ
れる。
The tapered wall 52 defines the exhaust gas inflow passage 57 in the manufacturing process of the sweeper 45.
It is formed by bending and deforming the downstream end portions of 9 and bringing them together. On the other hand, the tapered wall 53 defines the exhaust gas outflow passage 58 in the manufacturing process of the sweeper 45.
It is formed by bending and deforming the upstream end portions of 9 and gathering them together.

【0039】スイーパ45は、例えば、コージライトの
ような多孔質材料から形成される。したがって、排気ガ
ス流入通路57内に流入した排気ガスは、図4(B)に
おいて矢印で示したように、周囲の隔壁59内を通って
隣接する排気ガス流出通路58内に流入する。
The sweeper 45 is made of a porous material such as cordierite. Therefore, the exhaust gas that has flowed into the exhaust gas inflow passage 57 passes through the surrounding partition wall 59 and flows into the adjacent exhaust gas outflow passage 58, as indicated by the arrow in FIG. 4B.

【0040】もちろん、テーパ壁52,53も隔壁59
と同じ多孔質の材料から形成されているので、排気ガス
は、図4(B)の矢印で示したように、テーパ壁53を
通って排気ガス流出通路58内に流入し、図4(B)の
矢印で示したように、テーパ壁52を通って排気ガス流
入通路57から流出する。このように、スイーパ45の
排気流通路を閉塞する部分52,53が排気ガスを通過
させることができるので、スイーパ45の圧損は低い。
Of course, the tapered walls 52 and 53 are also the partition walls 59.
Since the exhaust gas is formed of the same porous material as that shown in FIG. 4B, the exhaust gas flows into the exhaust gas outflow passage 58 through the tapered wall 53 as shown by the arrow in FIG. ), It flows out from the exhaust gas inflow passage 57 through the tapered wall 52. As described above, since the exhaust gas can be passed through the portions 52 and 53 that block the exhaust flow passage of the sweeper 45, the pressure loss of the sweeper 45 is low.

【0041】さらに、排気ガスはテーパ壁53の先端に
形成された小孔56を介して排気ガス流出通路58内に
流入することができる。また、排気ガスはテーパ壁52
の先端の小孔55を介して排気ガス流入通路57から流
出することもできる。このように、テーパ壁52,53
の先端の小孔56が排気ガスを通すことができるので、
このことからも、本発明のスイーパ45の圧損は低いと
言える。
Further, the exhaust gas can flow into the exhaust gas outflow passage 58 through the small hole 56 formed at the tip of the tapered wall 53. In addition, the exhaust gas is tapered wall 52.
It can also flow out from the exhaust gas inflow passage 57 through the small hole 55 at the tip of the. In this way, the tapered walls 52, 53
Since the small hole 56 at the tip of the can pass exhaust gas,
From this, it can be said that the pressure loss of the sweeper 45 of the present invention is low.

【0042】排気ガス流入通路57を下流端にて閉塞し
ているテーパ壁52は、4つのテーパ壁52によって囲
まれて形成される排気ガス流出通路58の流出口が下流
へ向かって流路断面積が徐々に大きくなって円錐状に広
がる形状となるように、下流へ向かって流路断面積が徐
々に小さくなるように狭まる形状をしている。これによ
れば、図5(B)に示したように、排気ガス流出通路の
出口が構成されている場合に比べて、排気ガスはスイー
パから流出しやすい。
The taper wall 52 that closes the exhaust gas inflow passage 57 at the downstream end has an outlet of an exhaust gas outflow passage 58 formed by being surrounded by the four taper walls 52, and the flow passage is cut off toward the downstream side. The flow passage cross-sectional area is gradually reduced toward the downstream side so that the area gradually increases and becomes a conical shape. According to this, as shown in FIG. 5B, the exhaust gas is more likely to flow out from the sweeper than in the case where the outlet of the exhaust gas outflow passage is configured.

【0043】すなわち、図5(B)に示したスイーパで
は、排気ガス流入通路の下流端開口が栓70により閉塞
され、排気ガス流出通路はその出口まで直線的に延び
る。この場合、排気ガス流出通路の出口から流出した排
気ガスの一部が栓70の下流端面に沿って流れ、したが
って、排気ガス流出通路の出口近傍に乱流71が形成さ
れる。このように乱流が形成されると、排気ガスは排気
ガス流出通路から流出しづらくなる。
That is, in the sweeper shown in FIG. 5B, the downstream end opening of the exhaust gas inflow passage is closed by the plug 70, and the exhaust gas outflow passage extends linearly to the outlet. In this case, a part of the exhaust gas flowing out from the outlet of the exhaust gas outflow passage flows along the downstream end face of the plug 70, so that a turbulent flow 71 is formed near the outlet of the exhaust gas outflow passage. When the turbulent flow is formed in this way, it becomes difficult for the exhaust gas to flow out from the exhaust gas outflow passage.

【0044】一方、本発明のスイーパ45では、図6
(B)に示したように、排気ガスは乱流となることなく
排気ガス流出通路58からスムーズに流出することがで
きる。こうした理由から本発明によれば、排気ガスはス
イーパ45から比較的流出しやすい。したがって、これ
によっても本発明のスイーパ45の圧損が低いと言え
る。
On the other hand, in the sweeper 45 of the present invention, as shown in FIG.
As shown in (B), the exhaust gas can smoothly flow out from the exhaust gas outflow passage 58 without becoming a turbulent flow. For this reason, according to the present invention, the exhaust gas easily flows out from the sweeper 45. Therefore, it can be said that the pressure loss of the sweeper 45 of the present invention is also low.

【0045】一方、排気ガス流出通路58を上流端にて
閉塞しているテーパ壁53は、4つのテーパ壁53によ
って囲まれて形成される排気ガス流入通路57の入口が
上流へ向かって流路断面積が徐々に大きくなって円錐状
に広がる形状となるように、上流へ向かって流路断面積
が徐々に小さくなるように狭まる形状をしている。これ
によれば、図5(A)に示したように排気ガス流入通路
の入口が構成されている場合に比べて排気ガスはスイー
パに流入しやすい。
On the other hand, the tapered wall 53 that closes the exhaust gas outflow passage 58 at the upstream end has an exhaust gas inflow passage 57 formed by being surrounded by the four tapered walls 53, and the inlet of the exhaust gas inflow passage 57 flows upward. The flow passage cross-sectional area gradually decreases toward the upstream side so that the cross-sectional area gradually increases and becomes a conical shape. According to this, as compared with the case where the inlet of the exhaust gas inflow passage is configured as shown in FIG. 5 (A), the exhaust gas easily flows into the sweeper.

【0046】すなわち、図5(A)に示したスイーパで
は、排気ガス流出通路の上流端開口が栓72により閉塞
される。この場合、73で示したように排気ガスの一部
が栓72に衝突するので、スイーパによる圧損が大きく
なる。また、栓72近傍から排気ガス流入通路に流入す
る排気ガスは、74で示したように、入口近傍にて乱流
となり、このため、排気ガスは排気ガス流入通路に流入
しづらくなる。
That is, in the sweeper shown in FIG. 5A, the upstream end opening of the exhaust gas outflow passage is closed by the plug 72. In this case, since a part of the exhaust gas collides with the plug 72 as indicated by 73, the pressure loss due to the sweeper becomes large. Further, the exhaust gas flowing from the vicinity of the plug 72 into the exhaust gas inflow passage becomes a turbulent flow near the inlet, as indicated by 74, so that the exhaust gas becomes difficult to flow into the exhaust gas inflow passage.

【0047】一方、本発明のスイーパ45では、図6
(A)に示したように、排気ガスは乱流となることなく
排気ガス流入通路57にスムーズに流入することができ
る。こうした理由から本発明によれば、排気ガスはスイ
ーパ45に比較的流入しやすい。したがってこれによっ
ても、本発明のスイーパ45の圧損は低いと言える。
On the other hand, in the sweeper 45 of the present invention, FIG.
As shown in (A), the exhaust gas can smoothly flow into the exhaust gas inflow passage 57 without becoming a turbulent flow. For this reason, according to the present invention, the exhaust gas relatively easily flows into the sweeper 45. Therefore, also by this, it can be said that the pressure loss of the sweeper 45 of the present invention is low.

【0048】さらに、図5に示したスイーパでは、排気
ガス中の微粒子は栓72の上流端面およびその近傍の隔
壁の表面に多く堆積しやすい。これは排気ガスが栓72
に衝突し、しかも栓72近傍にて排気ガスが乱流となる
ことに起因する。ところが、本発明のスイーパ45で
は、テーパ壁53が錐状であるので、排気ガスが強く衝
突する上流端面が存在せず、しかも、上流端面近傍にて
排気ガスは乱流とはならない。したがって本発明によれ
ば、微粒子がスイーパ45の上流端の領域に多く堆積す
ることはない。
Further, in the sweeper shown in FIG. 5, a large amount of fine particles in the exhaust gas are easily deposited on the upstream end surface of the plug 72 and the surface of the partition wall in the vicinity thereof. This is the exhaust gas plug 72
And the exhaust gas becomes a turbulent flow in the vicinity of the plug 72. However, in the sweeper 45 of the present invention, since the tapered wall 53 has a conical shape, there is no upstream end face against which exhaust gas collides strongly, and the exhaust gas does not become turbulent near the upstream end face. Therefore, according to the present invention, a large amount of fine particles are not deposited in the upstream end region of the sweeper 45.

【0049】このように本発明のスイーパ45によれ
ば、テーパ壁52,53の先端に小孔55,56が設け
られ且つテーパ壁52,53が排気ガスの流れの方向に
対して小さな角度でもって傾斜していることによって、
微粒子捕集率をさほど低下させることなく圧損を大幅に
低く抑えられる。
As described above, according to the sweeper 45 of the present invention, the small holes 55 and 56 are provided at the tips of the tapered walls 52 and 53, and the tapered walls 52 and 53 are formed at a small angle with respect to the exhaust gas flow direction. By tilting,
The pressure loss can be greatly reduced without significantly reducing the collection rate of fine particles.

【0050】なお、テーパ壁52,53はスイーパ45
の外側に向かって徐々に狭まる形状であれば、例えば円
錐状、四角錐状、或いは、六角錐状であってもよい。ま
た、小孔55,56の大きさを調節することによって、
スイーパ45の微粒子捕集率を変えることができる。さ
らに、本実施形態のスイーパ45はその両端面全体に小
孔を有するタイプのスイーパであるが、例えば、片側端
にのみ小孔を有するタイプのスイーパや、端面の一部に
のみ小孔を有するタイプのスイーパでもよい。もちろ
ん、フィルタ23の構造をスイーパ45の構造と同様に
してもよい。
The tapered walls 52 and 53 are formed by the sweeper 45.
The shape may be, for example, a conical shape, a quadrangular pyramid shape, or a hexagonal pyramid shape, as long as it has a shape that gradually narrows toward the outside. Also, by adjusting the size of the small holes 55, 56,
The particulate collection rate of the sweeper 45 can be changed. Further, the sweeper 45 of the present embodiment is a type of sweeper having small holes on both end surfaces thereof. For example, a sweeper of a type having a small hole only on one side end, or a small hole only on a part of the end surface. It can be a type of sweeper. Of course, the structure of the filter 23 may be similar to that of the sweeper 45.

【0051】次に本実施形態の排気浄化装置の作用につ
いて説明する。フィルタ23は上述したように排気ガス
中の微粒子を捕集するが、本実施形態では、これに加え
て、フィルタ23は捕集した微粒子を輝炎を発すること
なく連続的に短時間のうちに酸化除去することができ
る。このフィルタ23の酸化除去作用については後述に
て詳細に説明する。
Next, the operation of the exhaust purification system of this embodiment will be described. The filter 23 collects the particulates in the exhaust gas as described above, but in the present embodiment, in addition to this, the filter 23 continuously collects the collected particulates in a short time without emitting a bright flame. It can be removed by oxidation. The oxidation removing action of the filter 23 will be described later in detail.

【0052】本実施形態のフィルタ23によれば、或る
一定の条件が満たされている限りにおいては、フィルタ
23に捕集されたばかりの微粒子は堆積しているが、こ
れら微粒子は短時間のうちに完全に酸化除去される。し
たがって、或る一定の条件が満たされている限りは、フ
ィルタ23には、一定量以下の微粒子しか堆積しておら
ず、フィルタ23の圧損が低く抑制されている。
According to the filter 23 of the present embodiment, as long as a certain condition is satisfied, the fine particles just collected by the filter 23 are deposited, but these fine particles remain in a short time. Completely removed by oxidation. Therefore, as long as a certain fixed condition is satisfied, only a certain amount of fine particles or less are deposited on the filter 23, and the pressure loss of the filter 23 is suppressed to a low level.

【0053】ところが、条件によっては、フィルタ23
に一定量以上の微粒子が堆積することがある。この場
合、フィルタ23の圧損が予定していた値よりも大きく
なり、好ましくない。そこで本発明では、所定の条件が
満たされたときに、切換弁43の作動状態を切り換える
ようにしている。これによれば、フィルタ23に流入す
る排気ガスの向きが逆転され、これによって、隔壁54
の壁面または隔壁54の細孔を画成する壁面上に捕集さ
れている微粒子がこうした壁面から剥離され、結果的
に、微粒子がフィルタ23内で流動せしめられる。
However, depending on the conditions, the filter 23
In some cases, a certain amount or more of fine particles may be deposited. In this case, the pressure loss of the filter 23 becomes larger than the expected value, which is not preferable. Therefore, in the present invention, the operation state of the switching valve 43 is switched when a predetermined condition is satisfied. According to this, the direction of the exhaust gas flowing into the filter 23 is reversed, whereby the partition wall 54 is
Of the wall or the wall that defines the pores of the partition wall 54 is separated from the wall, and as a result, the particle is made to flow in the filter 23.

【0054】一般的に、酸化除去されづらい領域に捕集
されている微粒子がフィルタ23内に堆積する場合が多
いと考えられる。ここで、上述したように、微粒子をフ
ィルタ23内にて流動させることにより、堆積している
微粒子がより酸化除去されやすい領域に移動することに
なるので、フィルタ23に堆積している微粒子が酸化除
去されることとなる。
In general, it is considered that the fine particles trapped in the area that is difficult to be oxidized and removed are often deposited in the filter 23. Here, as described above, by causing the fine particles to flow in the filter 23, the fine particles that have accumulated move to a region that is more easily removed by oxidation, so that the fine particles that have accumulated on the filter 23 are oxidized. Will be removed.

【0055】すなわち、フィルタ23にいったん微粒子
が堆積し始めると、次々に微粒子が堆積し、結果的に、
フィルタ23の微粒子酸化除去能力、すなわち、フィル
タ23の性能が低下するが、本発明によれば、フィルタ
23の性能を維持し、或いは、フィルタ23の低下した
性能を回復するために、フィルタ23に流入する排気ガ
スの向きを逆転させるようにしている。
That is, once the fine particles start to be deposited on the filter 23, the fine particles are successively deposited, and as a result,
Although the particulate oxidation removal capability of the filter 23, that is, the performance of the filter 23 is reduced, according to the present invention, the filter 23 is used to maintain the performance of the filter 23 or to recover the degraded performance of the filter 23. The direction of the inflowing exhaust gas is reversed.

【0056】さて、このようにフィルタ23に流入する
排気ガスの向きを逆転させたときに、場合によっては、
微粒子が一気にフィルタ23の壁面から剥離し、これら
剥離した微粒子の一部がフィルタ23において酸化除去
されずに、フィルタ23から流出し、排気エミッション
が悪化することもある。また、フィルタ23に流入する
排気ガスの向きを逆転させた直後に、内燃機関が加速せ
しめられて排気ガス量が多くなったときには、微粒子が
フィルタ23から流出して排気エミッションが悪化する
可能性が高い。
When the direction of the exhaust gas flowing into the filter 23 is reversed in this way, depending on the case,
In some cases, the particulates may be exfoliated from the wall surface of the filter 23 at once, and some of the exfoliated particulates may not be oxidized and removed in the filter 23 and may flow out from the filter 23, resulting in deterioration of exhaust emission. Immediately after reversing the direction of the exhaust gas flowing into the filter 23, when the internal combustion engine is accelerated and the amount of exhaust gas increases, particulates may flow out from the filter 23 and exhaust emission may deteriorate. high.

【0057】ところが本発明によれば、フィルタ23下
流にスイーパ45が配置されており、フィルタ23から
流出した微粒子はこのスイーパ45において捕集され
る。したがって本発明によれば、排気エミッションの悪
化が抑制される。
However, according to the present invention, the sweeper 45 is arranged downstream of the filter 23, and the fine particles flowing out from the filter 23 are collected by the sweeper 45. Therefore, according to the present invention, deterioration of exhaust emission is suppressed.

【0058】もちろん上述したように、本発明のスイー
パ45の構造は微粒子捕集率をさほど低下させずに圧損
を大幅に低くすることができる構造であるので、フィル
タ23下流にスイーパ45を配置したとしても、排気浄
化装置全体の圧損が大きく上昇することはなく、このス
イーパ45によって排気浄化装置全体の微粒子捕集率が
向上される。
Of course, as described above, the structure of the sweeper 45 of the present invention is a structure in which the pressure loss can be significantly reduced without significantly lowering the particulate collection rate, so the sweeper 45 is arranged downstream of the filter 23. Even in this case, the pressure loss of the entire exhaust purification device does not increase significantly, and the sweeper 45 improves the particulate collection rate of the entire exhaust purification device.

【0059】なお、本発明のスイーパ45も捕集した微
粒子を輝炎を発することなく連続的に短時間のうちに酸
化除去することができる能力を有する。したがって、フ
ィルタ23下流にスイーパ45を配置することによっ
て、排気浄化装置全体の圧損を大きく上昇させることな
く、排気浄化装置全体の微粒子除去率が向上される。
The sweeper 45 of the present invention also has the ability to oxidize and remove the collected fine particles continuously in a short time without emitting a bright flame. Therefore, by disposing the sweeper 45 downstream of the filter 23, the particulate removal rate of the entire exhaust gas purification device is improved without significantly increasing the pressure loss of the entire exhaust gas purification device.

【0060】次に、本発明のフィルタおよびスイーパが
微粒子を除去するための構成について説明する。なお本
実施形態では、スイーパの微粒子除去構成はフィルタの
それと同様であるので、以下の説明では、フィルタの微
粒子除去構成についてのみ説明する。
Next, the structure of the filter and sweeper of the present invention for removing fine particles will be described. In the present embodiment, the sweeper particulate removal configuration is the same as that of the filter, so only the particulate removal configuration of the filter will be described below.

【0061】各排気ガス流入通路50および各排気ガス
流出通路51の周壁面、すなわち、各隔壁54の両側壁
面上、および、各隔壁の細孔を画成する壁面上(スイー
パ45においては、これに加えて、テーパ壁52,53
の両側壁面上、および、テーパ壁52,53の細孔を画
成する壁面上)に全面に亘って、例えば、アルミナから
なる担体の層が形成され、この担体上に活性酸素生成剤
と貴金属触媒とが担持されている。本発明の活性酸素生
成剤は、周囲に過剰な酸素が存在すると酸素を捕捉し且
つ周囲の酸素濃度が低下すると捕捉している酸素を活性
酸素の形で解放して活性酸素を生成する。
Peripheral wall surfaces of each exhaust gas inflow passage 50 and each exhaust gas outflow passage 51, that is, on both side wall surfaces of each partition wall 54 and on the wall surface defining the pores of each partition wall (in the sweeper 45, In addition to the tapered walls 52, 53
On both side wall surfaces and on the wall surfaces defining the pores of the tapered walls 52 and 53), a layer of a carrier made of, for example, alumina is formed, and the active oxygen generator and the noble metal are formed on this carrier. A catalyst is supported. The active oxygen generator of the present invention captures oxygen when excess oxygen exists in the surroundings and releases the captured oxygen in the form of active oxygen when the ambient oxygen concentration decreases to generate active oxygen.

【0062】本発明では、貴金属触媒として白金Ptが
用いられており、活性酸素生成剤としてカリウムK、ナ
トリウムNa、リチウムLi、セシウムCs、ルビジウ
ムRbのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウ
ムCa、ストロンチウムSrのようなアルカリ土類金
属、ランタンLa、イットリウムY、セリウムCeのよ
うな希土類、鉄Feのような遷移金属、およびスズSn
のような炭素族元素から選ばれた少なくとも一つが用い
られている。
In the present invention, platinum Pt is used as the noble metal catalyst, and as the active oxygen generator, potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, alkali metals such as rubidium Rb, barium Ba, calcium Ca, strontium. Alkaline earth metals such as Sr, lanthanum La, yttrium Y, rare earths such as cerium Ce, transition metals such as iron Fe, and tin Sn.
At least one selected from the following carbon group elements is used.

【0063】なお、活性酸素生成剤としては、カルシウ
ムCaよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属またはア
ルカリ土類金属、すなわち、カリウムK、リチウムL
i、セシウムCs、ルビジウムRb、バリウムBa、ス
トロンチウムSrを用いることが好ましい。
As the active oxygen generator, alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium L
It is preferable to use i, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, and strontium Sr.

【0064】次に、本発明のフィルタ23による微粒子
除去作用について、担体上に白金PtおよびカリウムK
を担持させた場合を例にとって説明するが、他の貴金
属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金
属を用いても同様な微粒子除去作用が行われる。もちろ
ん、スイーパ45による微粒子除去作用も、フィルタ2
3による微粒子除去作用と同様である。
Next, regarding the fine particle removing action of the filter 23 of the present invention, platinum Pt and potassium K are deposited on the carrier.
The case of supporting the above will be described as an example, but the same fine particle removing action can be achieved by using other noble metals, alkali metals, alkaline earth metals, rare earths, and transition metals. Of course, the sweeper 45 also removes fine particles from the filter 2
It is the same as the fine particle removing action by 3.

【0065】吸気通路および燃焼室5内に供給された空
気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称すると、圧縮着
火式内燃機関から排出される排気ガスの空燃比はリーン
である。すなわち、圧縮着火式内燃機関から排出される
排気ガスは多量の過剰空気を含んでいる。また、圧縮着
火式内燃機関の燃焼室内ではNOが発生する。したがっ
て、排気ガス中にはNOが含まれている。また、燃料中
には硫黄成分Sが含まれており、この硫黄成分Sは燃焼
室内で酸素と反応してSO2となる。したがって、排気
ガス中にはSO2が含まれている。このため、過剰酸
素、NO、およびSO2を含んだ排気ガスがフィルタ2
3の排気ガス流入通路50内に流入することになる。
When the ratio of the air supplied to the intake passage and the combustion chamber 5 to the fuel is called the air-fuel ratio of the exhaust gas, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the compression ignition type internal combustion engine is lean. That is, the exhaust gas discharged from the compression ignition type internal combustion engine contains a large amount of excess air. Further, NO is generated in the combustion chamber of the compression ignition type internal combustion engine. Therefore, NO is contained in the exhaust gas. Further, the fuel contains a sulfur component S, and this sulfur component S reacts with oxygen in the combustion chamber to become SO 2 . Therefore, the exhaust gas contains SO 2 . For this reason, the exhaust gas containing excess oxygen, NO, and SO 2 is filtered by the filter 2
3 into the exhaust gas inflow passage 50.

【0066】図7(A)および(B)は排気ガス流入通
路50の周壁面上に形成された担体層の表面の拡大図を
模式的に表わしている。なお、図7(A)および(B)
において、60は白金Ptの粒子を示し、61はカリウ
ムKを含んでいる活性酸素生成剤を示している。
7A and 7B schematically show enlarged views of the surface of the carrier layer formed on the peripheral wall surface of the exhaust gas inflow passage 50. 7 (A) and 7 (B)
In the above, 60 represents particles of platinum Pt, and 61 represents an active oxygen generator containing potassium K.

【0067】上述したように、排気ガス中には多量の過
剰酸素が含まれているので、排気ガスがフィルタ23の
排気ガス流入通路50内に流入すると、図7(A)に示
したように、これら酸素O2がO2 -またはO2-の形で白
金Ptの表面に付着する。一方、排気ガス中のNOは白
金Ptの表面上でO2 -またはO2-と反応し、NO2とな
る(2NO+O2→2NO2)。次いで、生成されたNO
2の一部は白金Pt上で酸化されつつ活性酸素生成剤6
1内に吸収されることにより捕捉され、図7(A)に示
したように、カリウムKと結合しながら硝酸イオンNO
3 -の形で活性酸素生成剤61内に拡散し、硝酸カリウム
KNO3を生成する。すなわち、結果的には、排気ガス
中の酸素が硝酸カリウムKNO3の形で活性酸素生成剤
61内に捕捉される。
As described above, since the exhaust gas contains a large amount of excess oxygen, when the exhaust gas flows into the exhaust gas inflow passage 50 of the filter 23, as shown in FIG. 7 (A). The oxygen O 2 adheres to the surface of platinum Pt in the form of O 2 or O 2− . On the other hand, NO in the exhaust gas reacts with O 2 or O 2 on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). Then the generated NO
Part of 2 is oxidized on platinum Pt while active oxygen generator 6
7 is trapped by being absorbed in 1 and bound to potassium K as shown in FIG.
It diffuses in the form of 3 − into the active oxygen generator 61 and produces potassium nitrate KNO 3 . That is, as a result, oxygen in the exhaust gas is captured in the active oxygen generator 61 in the form of potassium nitrate KNO 3 .

【0068】一方、上述したように、排気ガス中にはS
2も含まれており、このSO2もNOと同様なメカニズ
ムによって活性酸素生成剤61内に吸収されることによ
り捕捉される。すなわち、上述したように、酸素O2
2 -またはO2-の形で白金Ptの表面に付着しており、
排気ガス中のSO2は白金Ptの表面でO2 -またはO2 -
と反応してSO3となる。次いで、生成されたSO3の一
部は白金Pt上でさらに酸化されつつ活性酸素生成剤6
1内に吸収されることにより捕捉され、カリウムKと結
合しながら硫酸イオンSO4 2-の形で活性酸素生成剤6
1内に拡散し、硫酸カリウムK2SO4を生成する。すな
わち、結果的には、排気ガス中の酸素が硫酸カリウムK
2SO4の形で活性酸素生成剤61内に捕捉される。
On the other hand, as described above, the exhaust gas contains S.
O 2 is also contained, and this SO 2 is also captured by being absorbed in the active oxygen generator 61 by the same mechanism as NO. That is, as described above, oxygen O 2 is attached to the surface of platinum Pt in the form of O 2 or O 2 ,
SO 2 in the exhaust gas is O 2 or O 2 − on the surface of platinum Pt.
And becomes SO 3 . Then, a part of the generated SO 3 is further oxidized on the platinum Pt while the active oxygen generating agent 6 is added.
It is captured by being absorbed in 1 and binds with potassium K to form an active oxygen generator 6 in the form of sulfate ion SO 4 2−
Diffuse into 1 to produce potassium sulfate K 2 SO 4 . That is, as a result, the oxygen in the exhaust gas is potassium sulfate K.
It is trapped in the active oxygen generator 61 in the form of 2 SO 4 .

【0069】一方、燃焼室5内においては主にカーボン
Cからなる微粒子が生成される。したがって、排気ガス
中にはこれら微粒子が含まれている。排気ガス中に含ま
れているこれら微粒子は排気ガスがフィルタ23の排気
ガス流入通路50内を流れているとき、或いは、隔壁5
4の細孔内を通過するときに、図6(B)において62
で示したように担体層の表面、例えば、活性酸素生成剤
61の表面上に接触し、付着する。
On the other hand, in the combustion chamber 5, fine particles mainly composed of carbon C are produced. Therefore, the exhaust gas contains these fine particles. These fine particles contained in the exhaust gas are generated when the exhaust gas is flowing in the exhaust gas inflow passage 50 of the filter 23 or the partition wall 5
6B, when it passes through the pores of No. 4 in FIG.
As shown in (3), the surface of the carrier layer, for example, the surface of the active oxygen generating agent 61 is contacted and attached.

【0070】このように微粒子62が活性酸素生成剤6
1の表面上に付着すると、微粒子62と活性酸素生成剤
61との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低
下すると酸素濃度の高い活性酸素生成剤61内との間で
濃度差が生じ、斯くして、活性酸素生成剤61内の酸素
が微粒子62と活性酸素生成剤61との接触面に向けて
移動しようとする。その結果、活性酸素生成剤61内に
形成されている硝酸カリウムKNO3がカリウムKと酸
素OとNOとに分解され、酸素Oが微粒子62と活性酸
素生成剤61との接触面に向かい、その一方で、NOが
活性酸素生成剤61から外部に放出される。外部に放出
されたNOは下流側の白金Pt上において酸化され、再
び活性酸素生成剤61内に捕捉される。
In this way, the fine particles 62 are the active oxygen generator 6
When it adheres to the surface of No. 1, the oxygen concentration decreases at the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen generator 61. When the oxygen concentration decreases, a difference in concentration occurs between the active oxygen generating agent 61 and the active oxygen generating agent 61 having a high oxygen concentration. Try to move towards. As a result, potassium nitrate KNO 3 formed in the active oxygen generator 61 is decomposed into potassium K, oxygen O and NO, and oxygen O moves toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen generator 61, and one of them Thus, NO is released from the active oxygen generator 61 to the outside. The NO released to the outside is oxidized on the platinum Pt on the downstream side and captured again in the active oxygen generator 61.

【0071】また、このとき活性酸素生成剤61内に形
成されている硫酸カリウムK2SO4もカリウムKと酸素
OとSO2とに分解され、酸素Oが微粒子62と活性酸
素生成剤61との接触面に向かい、その一方で、SO2
が活性酸素生成剤61から外部に放出される。外部に放
出されたSO2は下流側の白金Pt上において酸化さ
れ、再び活性酸素生成剤61内に捕捉される。ただし、
硫酸カリウムK2SO4は安定で分解しづらいので硫酸カ
リウムK2SO4は硝酸カリウムKNO3よりも酸素を放
出しづらい。
At this time, the potassium sulfate K 2 SO 4 formed in the active oxygen generator 61 is also decomposed into potassium K, oxygen O and SO 2, and the oxygen O is separated from the fine particles 62 and the active oxygen generator 61. towards the contact surface, on the other hand, SO 2
Are released from the active oxygen generator 61 to the outside. The SO 2 released to the outside is oxidized on the platinum Pt on the downstream side and captured again in the active oxygen generator 61. However,
Since potassium sulfate K 2 SO 4 is stable and difficult to decompose, potassium sulfate K 2 SO 4 is less likely to release oxygen than potassium nitrate KNO 3 .

【0072】ところで微粒子62と活性酸素生成剤61
との接触面に向かう酸素Oは硝酸カリウムKNO3や硫
酸カリウムK2SO4のような化合物から分解された酸素
である。このように化合物から分解された酸素Oは不対
電子を有しており、極めて高い反応性を有する。したが
って、微粒子62と活性酸素生成剤61との接触面に向
かう酸素は活性酸素Oとなっている。同様に、活性酸素
生成剤61におけるNOと酸素との反応過程、或いは、
SO2と酸素との反応過程にて生成される酸素も活性酸
素となっている。すなわち、活性酸素生成剤61がNO
を硝酸イオンNO3 -の形で捕捉するとき、或いは、SO
2を硫酸イオンSO4 2-の形で捕捉するときにも、活性な
酸素を生成する。
By the way, the fine particles 62 and the active oxygen generator 61
Oxygen O toward the contact surface with is oxygen decomposed from a compound such as potassium nitrate KNO 3 or potassium sulfate K 2 SO 4 . Oxygen O decomposed from the compound in this way has an unpaired electron and has extremely high reactivity. Therefore, oxygen toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen generator 61 is active oxygen O. Similarly, the reaction process of NO and oxygen in the active oxygen generator 61, or
Oxygen generated in the reaction process of SO 2 and oxygen is also active oxygen. That is, the active oxygen generator 61 is NO
Nitrate ions NO 3 - when captured in the form of, or, SO
Even 2 when captured by sulfate ions SO 4 2-form, to produce an active oxygen.

【0073】これら活性酸素Oが微粒子62に接触する
と、微粒子62は短時間(数秒〜数十分)のうちに輝炎
を発することなく酸化せしめられ、微粒子62は完全に
消滅する。したがって、微粒子62がフィルタ22上に
堆積することはほとんどない。
When these active oxygen O come into contact with the fine particles 62, the fine particles 62 are oxidized in a short time (several seconds to tens of minutes) without emitting a luminous flame, and the fine particles 62 disappear completely. Therefore, the fine particles 62 rarely deposit on the filter 22.

【0074】従来のようにフィルタ23上に積層状に堆
積した微粒子を燃焼によって除去する場合には、フィル
タ23が赤熱し、微粒子は火炎を伴って燃焼する。この
ような火炎を伴う燃焼は高温でないと持続しない。した
がって、このような火炎を伴う燃焼を持続させるために
は、フィルタ23の温度を高温に維持しなければならな
い。
When the particulates accumulated in a laminated form on the filter 23 are removed by combustion as in the prior art, the filter 23 becomes red hot and the particulates burn with a flame. Combustion with such a flame does not last until it is hot. Therefore, the temperature of the filter 23 must be maintained at a high temperature in order to continue the combustion accompanied by the flame.

【0075】これに対して本発明では、上述したよう
に、微粒子62は輝炎を発することなく酸化せしめられ
る。このとき、フィルタ22の表面が赤熱することもな
い。云い換えると、本発明では従来に比べてかなり低い
温度でもって微粒子62が酸化除去せしめられている。
したがって、本発明による輝炎を発しない微粒子62の
酸化による微粒子除去作用は火炎を伴う従来の燃焼によ
る微粒子除去作用と全く異なっている。
On the other hand, in the present invention, as described above, the fine particles 62 are oxidized without emitting a luminous flame. At this time, the surface of the filter 22 does not glow red. In other words, in the present invention, the fine particles 62 are oxidatively removed at a temperature considerably lower than the conventional temperature.
Therefore, the effect of removing fine particles 62 that does not emit a bright flame by the present invention is completely different from the effect of removing fine particles by the conventional combustion involving a flame.

【0076】ところで白金Ptおよび活性酸素生成剤6
1の活性度はフィルタ23の温度に依存する。したがっ
て、フィルタ23において単位時間当りに輝炎を発する
ことなく最大限に酸化除去可能な微粒子の量(酸化除去
可能微粒子量)はフィルタ23の温度に依存して変化す
る。図8にフィルタ23の酸化除去可能微粒子量を示し
た。
By the way, platinum Pt and active oxygen generator 6
The activity of 1 depends on the temperature of the filter 23. Therefore, the maximum amount of fine particles that can be oxidized and removed in the filter 23 per unit time without emitting a luminous flame (the amount of fine particles that can be oxidized and removed) changes depending on the temperature of the filter 23. FIG. 8 shows the amount of fine particles that can be oxidized and removed by the filter 23.

【0077】図8の実線がフィルタ23の温度(以下、
フィルタ温度と称す)TFに応じて変化する酸化除去可
能微粒子量Gを示している。単位時間当りにフィルタ2
3に流入する微粒子の量を流入微粒子量Mと称すると、
この流入微粒子量Mが酸化除去可能微粒子Gよりも少な
いとき、すなわち、図8の領域Iにあるときにはフィル
タ23に流入した全ての微粒子がフィルタ23に接触す
ると、短時間(数秒から数十分)のうちにフィルタ23
上において輝炎を発することなく酸化除去せしめられ
る。
The solid line in FIG. 8 indicates the temperature of the filter 23 (hereinafter,
The amount G of fine particles that can be removed by oxidation, which changes according to TF (referred to as filter temperature), is shown. Filter 2 per unit time
If the amount of fine particles flowing into 3 is called the amount M of inflowing fine particles,
When the amount M of inflowing fine particles is less than the amount of fine particles G that can be removed by oxidation, that is, when all the fine particles that have flowed into the filter 23 come into contact with the filter 23 in the region I of FIG. 8, a short time (from several seconds to several tens of minutes) is reached. In the filter 23
It is oxidised and removed without emitting a bright flame on the top.

【0078】これに対して、流入微粒子量Mが酸化除去
可能微粒子量Gよりも多いとき、すなわち、図8の領域
IIにあるときには、全ての微粒子を酸化するには活性酸
素量が不足している。図9(A)〜(C)はこのような
場合の微粒子の酸化の様子を示している。すなわち、全
ての微粒子を酸化するには活性酸素量が不足している場
合には、図9(A)に示したように、微粒子62が活性
酸素生成剤61上に付着すると、微粒子62の一部のみ
が酸化され、十分に酸化されなかった微粒子部分が担体
層上に残留する。次いで、活性酸素量が不足している状
態が継続すると、次から次へと酸化されなかった微粒子
部分が担体層上に残留し、その結果、図9(B)に示し
たように、担体層の表面が残留微粒子部分63により覆
われるようになる。
On the other hand, when the amount M of inflowing fine particles is larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, that is, in the region of FIG.
In II, the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles. 9 (A) to 9 (C) show how the fine particles are oxidized in such a case. That is, when the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles, as shown in FIG. 9A, when the fine particles 62 adhere to the active oxygen generator 61, the amount of the fine particles 62 is reduced. Only the part is oxidized, and the part of the fine particles which is not sufficiently oxidized remains on the carrier layer. Next, when the state in which the amount of active oxygen is insufficient continues, the fine particle portions that are not oxidized one after another remain on the carrier layer, and as a result, as shown in FIG. The surface of the is covered with the residual fine particle portion 63.

【0079】担体層の表面が残留微粒子部分63によっ
て覆われてしまうと、白金PtによるNO,SO2の酸
化作用、および活性酸素生成剤61による活性酸素の生
成作用が行われづらくなり、しかも、これら酸化作用お
よび生成作用が行われたとしても、残留微粒子部分63
の大部分は白金Ptから離れており、したがって、白金
Ptの酸化作用を受けづらくなっている。このため、残
留微粒子部分63は酸化されることなくそのまま残り、
次に、この残留微粒子部分63上に堆積した微粒子64
も、同様の理由から、酸化されることなくそのまま残
る。斯くして、図9(C)に示したように、残留微粒子
部分63の上に別の微粒子64が次から次へと堆積す
る。すなわち、微粒子が積層状に堆積することになる。
If the surface of the carrier layer is covered with the residual fine particle portion 63, NO and SO 2 oxidizing action of platinum Pt and active oxygen producing action of the active oxygen producing agent 61 become difficult to perform, and moreover, Even if these oxidizing and generating actions are performed, the residual fine particle portion 63
Is separated from platinum Pt, so that it is hard to receive the oxidation effect of platinum Pt. Therefore, the residual fine particle portion 63 remains as it is without being oxidized,
Next, the fine particles 64 deposited on the residual fine particle portion 63.
Also remains unoxidized for the same reason. Thus, as shown in FIG. 9C, another particle 64 is deposited on the residual particle portion 63 one after another. That is, the fine particles are deposited in a laminated form.

【0080】このように微粒子が積層状に堆積すると、
微粒子64はもはや活性酸素Oにより酸化されることが
なく、したがって、この微粒子64上にさらに別の微粒
子が次から次へと堆積する。すなわち、流入微粒子量M
が酸化除去可能微粒子量Gよりも多い状態が継続する
と、フィルタ23上には微粒子が積層状に堆積し、斯く
して排気ガス温を高温にするか、或いは、フィルタ23
の温度自体を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火
燃焼させることができなくなる。
When the fine particles are deposited in a laminated form in this way,
The fine particles 64 are no longer oxidized by the active oxygen O, so that further fine particles are successively deposited on the fine particles 64. That is, the inflowing particle amount M
If the state in which the amount is larger than the amount G of oxidizable / removable particulates continues, the particulates are deposited in a layered manner on the filter 23, and thus the exhaust gas temperature is raised to a high temperature or the filter 23
Unless the temperature itself is set to a high temperature, the deposited particles cannot be ignited and burned.

【0081】このように図8の領域Iでは、微粒子はフ
ィルタ23上において輝炎を発することなく短時間のう
ちに酸化せしめられ、図8の領域IIでは、微粒子がフィ
ルタ23上に積層状に堆積する。したがって、微粒子が
フィルタ23上に積層状に堆積しないようにするために
は、流入微粒子量Mが常時、酸化除去可能微粒子量Gよ
りも少なくなっている必要がある。
As described above, in the region I of FIG. 8, the fine particles are oxidized on the filter 23 in a short time without emitting a bright flame. In the region II of FIG. 8, the fine particles are laminated on the filter 23. accumulate. Therefore, in order to prevent the particles from accumulating in a stacked state on the filter 23, the inflowing particle amount M needs to be always smaller than the oxidatively removable particle amount G.

【0082】図8から判るように、本発明のフィルタ2
3ではフィルタ温度TFがかなり低くても微粒子を酸化
させることが可能であり、結果的には、流入微粒子量M
およびフィルタ温度TFは流入微粒子量Mが酸化除去可
能微粒子量Gよりも常時少なくなるように維持されてい
ることとなる。このように流入微粒子量Mが酸化除去可
能微粒子量Gよりも常時少ないと、フィルタ23上に微
粒子がほとんど堆積せず、斯くして背圧がほとんど上昇
しない。
As can be seen from FIG. 8, the filter 2 of the present invention.
3, it is possible to oxidize the fine particles even when the filter temperature TF is considerably low, and as a result, the inflowing fine particle amount M
Further, the filter temperature TF is maintained such that the inflowing particulate amount M is always smaller than the oxidatively removable particulate amount G. Thus, when the amount M of inflowing particles is always smaller than the amount G of particles that can be removed by oxidation, almost no particles are deposited on the filter 23, and thus the back pressure hardly increases.

【0083】さらに、上述したように、いったん微粒子
がフィルタ23上において積層状に堆積すると、たとえ
流入微粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも少なく
なったとしても、活性酸素Oにより微粒子を酸化させる
ことは困難である。しかしながら、酸化されなかった微
粒子部分が残留し始めているとき、すなわち、微粒子が
一定限度以下しか堆積していないときに流入微粒子量M
が酸化除去可能微粒子量Gよりも少なくなれば、この残
留微粒子部分は活性酸素Oにより輝炎を発することなく
酸化除去される。
Further, as described above, once the fine particles are deposited in a laminated form on the filter 23, even if the inflowing fine particle amount M becomes smaller than the oxidatively removable fine particle amount G, the fine particles are oxidized by the active oxygen O. It is difficult to get it done. However, when the unoxidized fine particle portion begins to remain, that is, when the fine particles are accumulated below a certain limit, the inflow fine particle amount M
Is smaller than the amount G of oxidatively removable fine particles, the residual fine particle portions are oxidatively removed by the active oxygen O without emitting a luminous flame.

【0084】したがって、本発明では、通常は、流入微
粒子量Mが酸化除去可能微粒子量Gよりも少なくなって
いるが、流入微粒子量Mが一時的に酸化除去可能微粒子
量Gより多くなったとしても、図9(B)に示したよう
に担体層の表面が残留微粒子部分63により覆われない
ように、すなわち、流入微粒子量Mが酸化除去可能微粒
子量Gより少なくなったときに酸化除去しうる一定限度
以下の量の微粒子しかフィルタ23上に積層しないよう
に、流入微粒子量Mおよびフィルタ温度TFを維持する
ようにする。
Therefore, in the present invention, the amount M of inflowing fine particles is usually smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, but it is assumed that the amount M of inflowing fine particles temporarily becomes larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation. Also, as shown in FIG. 9 (B), the surface of the carrier layer is not covered with the residual fine particle portion 63, that is, when the amount M of inflowing fine particles becomes smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, it is removed by oxidation. The amount M of inflowing fine particles and the filter temperature TF are maintained so that only a fine amount of fine particles less than a certain limit is deposited on the filter 23.

【0085】ところが、このように流入微粒子量Mおよ
びフィルタ温度TFを制御していたとしても、フィルタ
23上に微粒子が積層状に堆積する場合がある。そこで
本発明では、このような場合に、切換弁43の作動状態
を切り換え、フィルタ23に流入する排気ガスの向きを
逆転させ、これによって、フィルタ23内に堆積してい
る微粒子を壁面から剥離し、斯くして、微粒子をフィル
タ23内にて流動させるようにする。これによればフィ
ルタ23内に一定量以上の微粒子が堆積することはな
い。
However, even if the inflowing particulate amount M and the filter temperature TF are controlled in this manner, the particulates may be deposited on the filter 23 in a laminated form. Therefore, in the present invention, in such a case, the operating state of the switching valve 43 is switched, and the direction of the exhaust gas flowing into the filter 23 is reversed, whereby the fine particles accumulated in the filter 23 are separated from the wall surface. Thus, the fine particles are made to flow in the filter 23. According to this, a certain amount or more of fine particles are not deposited in the filter 23.

【0086】なお、フィルタ23に流入する排気ガスの
向きを逆転させるのに併せて、フィルタ23に流入する
排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的にリッチに
するようにすれば、さらに、フィルタ23内に一定量以
上の微粒子が堆積することを抑制することができる。
If the direction of the exhaust gas flowing into the filter 23 is reversed and the air-fuel ratio of a part or the whole of the exhaust gas flowing into the filter 23 is temporarily made rich, Therefore, it is possible to suppress the accumulation of a certain amount or more of fine particles in the filter 23.

【0087】すなわち、排気ガスの空燃比がリーンであ
る状態が一定期間に亘って継続すると白金Pt上に酸素
が多量に付着し、このために白金Ptの触媒作用が低下
してしまう。ところが、排気ガスの空燃比をリッチにし
て排気ガス中の酸素濃度を低下させると、白金Ptから
酸素が除去され、斯くして、白金Ptの触媒作用が回復
する。これにより排気ガスの空燃比をリッチにすると活
性酸素生成剤61から外部に活性酸素Oが一気に放出さ
れやすくなる。斯くして、一気に放出された活性酸素O
により堆積している微粒子が酸化されやすい状態に変質
せしめられると共に微粒子が活性酸素により輝炎を発す
ることなく燃焼除去される。斯くして、排気ガスの空燃
比をリッチとすると全体として酸化除去可能微粒子量G
が増大する。したがって、フィルタ22上に堆積した微
粒子が輝炎を発することなく酸化除去される。
That is, if the state where the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean continues for a certain period, a large amount of oxygen adheres to the platinum Pt, which lowers the catalytic action of the platinum Pt. However, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas, oxygen is removed from the platinum Pt, and thus the catalytic action of platinum Pt is restored. As a result, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, the active oxygen O is easily released from the active oxygen generator 61 to the outside at once. Thus, the active oxygen O released all at once
As a result, the deposited fine particles are transformed into a state in which they are easily oxidized, and the fine particles are burned and removed by the active oxygen without emitting a bright flame. Thus, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, the amount of fine particles G that can be oxidized and removed as a whole G
Will increase. Therefore, the fine particles deposited on the filter 22 are oxidized and removed without emitting a luminous flame.

【0088】図10に本発明の第2実施形態の排気浄化
装置を示した。図10を参照すると、第2実施形態で
は、フィルタ23はターボチャージャ14の排気タービ
ン21下流の排気管20内に配置されている。また、第
2実施形態では、スイーパ45はフィルタ23下流の排
気管20内に配置されている。
FIG. 10 shows an exhaust purification system of a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, in the second embodiment, the filter 23 is arranged inside the exhaust pipe 20 downstream of the exhaust turbine 21 of the turbocharger 14. Further, in the second embodiment, the sweeper 45 is arranged in the exhaust pipe 20 downstream of the filter 23.

【0089】さらに、排気タービン21下流であってフ
ィルタ23上流の排気管20からバイパス通路65が分
岐している。バイパス通路65はフィルタ23下流であ
ってスイーパ45上流の排気管20に接続されている。
バイパス通路65が排気管20から分岐する領域の排気
管20内には、フィルタ23に流入する排気ガスの量
と、バイパス通路65に流入する排気ガスの量とを調節
することができる流量調節弁66が配置される。流量調
節弁66にはステップモータ67が接続される。ステッ
プモータ67は対応する駆動回路38を介して出力ポー
ト36に接続される。ステップモータ67によって流量
調節弁66は図10(A)に示した位置と、図10
(B)に示した位置との間で、連続的に位置決め可能で
ある。
Further, a bypass passage 65 branches from the exhaust pipe 20 downstream of the exhaust turbine 21 and upstream of the filter 23. The bypass passage 65 is connected to the exhaust pipe 20 downstream of the filter 23 and upstream of the sweeper 45.
A flow rate control valve capable of adjusting the amount of exhaust gas flowing into the filter 23 and the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage 65 in the exhaust pipe 20 in a region where the bypass passage 65 branches from the exhaust pipe 20. 66 is arranged. A step motor 67 is connected to the flow rate control valve 66. The step motor 67 is connected to the output port 36 via the corresponding drive circuit 38. The step motor 67 causes the flow rate control valve 66 to move to the position shown in FIG.
It is possible to continuously position between the position shown in FIG.

【0090】また、フィルタ23の直ぐ上流には還元剤
(例えば、炭化水素)を噴射することができる還元剤噴
射弁68が取り付けられている。還元剤噴射弁68は対
応する駆動回路38を介して出力ポート36に接続さ
れ、電子制御ユニット30によってその作動が制御され
る。
Further, a reducing agent injection valve 68 capable of injecting a reducing agent (for example, hydrocarbon) is attached immediately upstream of the filter 23. The reducing agent injection valve 68 is connected to the output port 36 via the corresponding drive circuit 38, and its operation is controlled by the electronic control unit 30.

【0091】さて、フィルタ23の性能を維持し、或い
は、回復するための特別な制御が必要とされていないと
き、すなわち、通常は、流量調節弁66は図10(A)
に示した位置に位置決めされる。このときには、排気ガ
スは全てフィルタ23に流入し、排気ガス中の微粒子は
フィルタ23に捕集され、酸化除去される。
Now, when no special control for maintaining or recovering the performance of the filter 23 is required, that is, normally, the flow rate control valve 66 is arranged as shown in FIG.
It is positioned at the position shown in. At this time, all the exhaust gas flows into the filter 23, and the fine particles in the exhaust gas are collected by the filter 23 and oxidized and removed.

【0092】一方、フィルタ23の性能を維持し、或い
は、回復するための特別な制御が要求されたとき、すな
わち、フィルタ23内に一定量以上の微粒子が堆積して
いるときには、流量調節弁66は図10(B)に示した
位置、場合によっては図10(A)に示した位置と図1
0(B)に示した位置との間のいずれかの位置に位置決
めされる。このときには、ほとんどの排気ガスはバイパ
ス通路65に流入し、残りの排気ガスがフィルタ23に
流入する。バイパス通路65に排気ガスを流入されてい
る間においては、バイパス通路65を通った排気ガス中
の微粒子はスイーパ45において捕集され、酸化除去さ
れる。そして、排気ガスをバイパスさせている間におい
ては、フィルタ23に流入する微粒子の量が少なくな
り、したがって、フィルタ23に流入する微粒子の量よ
りもフィルタ23の酸化除去可能量が多くなる。したが
って、排気ガスをバイパスさせている間において、フィ
ルタ23に堆積している微粒子が完全に酸化除去される
こととなる。
On the other hand, when a special control for maintaining or recovering the performance of the filter 23 is required, that is, when a certain amount or more of fine particles are accumulated in the filter 23, the flow rate control valve 66. Is the position shown in FIG. 10 (B) and, in some cases, the position shown in FIG.
It is positioned at any position between the positions shown in 0 (B). At this time, most of the exhaust gas flows into the bypass passage 65, and the remaining exhaust gas flows into the filter 23. While the exhaust gas is flowing into the bypass passage 65, the fine particles in the exhaust gas that have passed through the bypass passage 65 are collected by the sweeper 45 and are oxidized and removed. Then, while the exhaust gas is being bypassed, the amount of fine particles flowing into the filter 23 is small, and therefore, the oxidizable and removable amount of the filter 23 is larger than the amount of fine particles flowing into the filter 23. Therefore, the fine particles deposited on the filter 23 are completely oxidized and removed while the exhaust gas is bypassed.

【0093】さらに、排気ガスをバイパスさせたとして
もフィルタ23に堆積している微粒子を完全に酸化除去
することができない場合、或いは、排気ガスをバイパス
させている間において所定の期間内にフィルタ23に堆
積している微粒子を完全に酸化除去することができない
場合には、還元剤噴射弁68からフィルタ23に還元剤
を噴射し、フィルタ23における微粒子の酸化除去を促
進するようにする。
Further, even if the exhaust gas is bypassed, it is impossible to completely oxidize and remove the fine particles deposited on the filter 23, or while the exhaust gas is bypassed, the filter 23 is removed within a predetermined period. When it is not possible to completely oxidize and remove the particulates deposited on the filter 23, the reducing agent is injected from the reducing agent injection valve 68 to the filter 23 so as to promote the oxidative removal of the particulates in the filter 23.

【0094】斯くして、第2実施形態によれば、第1実
施形態と同様に、フィルタ23下流にスイーパ45を配
置することによって、排気浄化装置全体の圧損を大きく
上昇させることなく、排気浄化装置全体の微粒子除去率
が向上される。
Thus, according to the second embodiment, as in the first embodiment, by disposing the sweeper 45 downstream of the filter 23, the exhaust purification can be performed without significantly increasing the pressure loss of the entire exhaust purification system. The particulate removal rate of the entire device is improved.

【0095】[0095]

【発明の効果】本発明によれば、性能維持・回復手段に
よってパティキュレートフィルタの性能を維持し、或い
は、回復している間に、パティキュレートフィルタ下流
における排気ガス中の微粒子の量が増加したとしても、
こうした微粒子はスイーパによって捕捉されるので、排
気エミッションが悪化することが抑制される。また、本
発明のスイーパの排気流通路の開口は部分的にではある
が閉塞されているので、排気ガスの少なくとも一部は隔
壁の細孔を通過することとなり、したがって、本発明の
スイーパの微粒子捕集率は比較的高く、この点でも、本
発明によれば、排気エミッションが悪化することが抑制
される。さらに、本発明のスイーパでは、排気流通路の
開口を閉塞する部分の隔壁が互いに近づくように斜めに
された形状であることから、パティキュレートフィルタ
下流にスイーパを配置することによる排気抵抗の上昇が
抑制される。さらに、本発明のスイーパは、排気流通路
の流路断面積よりも小さく且つ隔壁の細孔の流路断面積
よりも大きな流路断面積を有する小孔を備え、この小孔
を排気ガスが通ることができるので、この点でも、本発
明によれば、パティキュレートフィルタ下流にスイーパ
を配置することによる排気抵抗の上昇が抑制される。
According to the present invention, while the performance of the particulate filter is maintained or restored by the performance maintaining / restoring means, the amount of fine particles in the exhaust gas downstream of the particulate filter is increased. Even if
Since such particles are captured by the sweeper, deterioration of exhaust emission is suppressed. Further, since the opening of the exhaust flow passage of the sweeper of the present invention is partially but closed, at least a part of the exhaust gas will pass through the pores of the partition wall, and therefore the fine particles of the sweeper of the present invention will be obtained. The collection rate is relatively high, and in this respect also, according to the present invention, deterioration of exhaust emission is suppressed. Further, in the sweeper of the present invention, since the partition walls of the portion that closes the opening of the exhaust flow passage are inclined so as to approach each other, the exhaust resistance is increased by disposing the sweeper downstream of the particulate filter. Suppressed. Further, the sweeper of the present invention is provided with a small hole having a flow passage cross-sectional area smaller than the flow passage cross-sectional area of the exhaust flow passage and larger than the flow passage cross-sectional area of the pores of the partition wall, and the exhaust gas is filled with the small pores. Also in this respect, according to the present invention, an increase in exhaust resistance due to the placement of the sweeper downstream of the particulate filter is suppressed in this respect as well.

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

【図1】本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関の全体
図である。
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine equipped with an exhaust emission control device of the present invention.

【図2】第1実施形態の排気浄化装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an exhaust emission control device of a first embodiment.

【図3】パティキュレートフィルタを詳細に示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a particulate filter in detail.

【図4】スイーパを詳細に示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a sweeper in detail.

【図5】従来のスイーパにおける流特性を説明するため
の図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining flow characteristics in a conventional sweeper.

【図6】本発明のスイーパにおける流特性を説明するた
めの図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining flow characteristics in the sweeper of the present invention.

【図7】本発明のパティキュレートフィルタおよびスイ
ーパにおける微粒子の酸化除去作用を説明するための図
である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the function of oxidizing and removing fine particles in the particulate filter and the sweeper of the present invention.

【図8】本発明のパティキュレートフィルタおよびスイ
ーパにおける微粒子の堆積作用を説明するための図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining a particulate particle deposition action in the particulate filter and the sweeper of the present invention.

【図9】本発明のパティキュレートフィルタおよびスイ
ーパにおける酸化除去可能微粒子量を示す図である。
FIG. 9 is a view showing the amount of fine particles that can be removed by oxidation in the particulate filter and the sweeper of the present invention.

【図10】第2実施形態の排気浄化装置を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing an exhaust emission control device of a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…機関本体 22…排気浄化装置 23…パティキュレートフィルタ 20a…第1の排気枝管 20b…第2の排気枝管 43…切換弁 45…スイーパ 52,53…テーパ壁 54,59…隔壁 55,56…小孔 57,58…排気流通路 60…白金 61…活性酸素生成剤 65…バイパス通路 66…流量切換弁 68…還元剤噴射弁 1 ... Engine body 22 ... Exhaust gas purification device 23 ... Particulate filter 20a ... first exhaust branch pipe 20b ... second exhaust branch pipe 43 ... Switching valve 45 ... Sweeper 52, 53 ... Tapered wall 54, 59 ... Partition walls 55, 56 ... Small holes 57, 58 ... Exhaust flow passage 60 ... Platinum 61 ... Active oxygen generator 65 ... Bypass passage 66 ... Flow rate switching valve 68 ... Reducing agent injection valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 53/94 F01N 3/08 A F01N 3/08 B 3/28 301C 3/28 301 7/08 B 7/08 B01D 46/00 F // B01D 46/00 53/36 103C 103B (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 浅沼 孝充 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 木村 光壱 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 利岡 俊祐 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 見上 晃 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G004 AA01 BA06 CA03 DA24 EA01 3G090 AA03 AA04 BA01 CB04 CB24 DA18 DA20 3G091 AA01 AA11 AA18 AB06 AB08 AB13 BA07 BA16 CA18 DA02 EA01 EA07 FC01 GA06 GB02Y GB03Y GB04Y GB06W HA05 HA07 HB03 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AC02 BA02Y BA10X BA14X BA15Y BA18Y BA30X BA36Y BB02 BB12 BB14 BC01 BD04 CC25 CC26 CD05 CD08 CD10 DA01 DA03 DA05 DA08 DA10 EA04 4D058 JA32 JB22 KB11 MA44 QA01 QA03 QA19 QA23 SA08 TA06─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B01D 53/94 F01N 3/08 A F01N 3/08 B 3/28 301C 3/28 301 7/08 B 7 / 08 B01D 46/00 F // B01D 46/00 53/36 103C 103B (72) Inventor Kazuhiro Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Town 1 Toyota Motor Corporation (72) Inventor Takamitsu Asanuma Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Town No. 1 Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Koichi Kimura No. 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Shunsuke Toshioka No. 1 Toyota Town, Aichi Prefecture Toyota Motor Vehicle Co., Ltd. (72) Inventor Akira Akira Prefecture, Toyota City, Aichi Prefecture 1 Toyota Town F-Term (Reference) 3G004 AA01 BA06 CA03 DA24 E A01 3G090 AA03 AA04 BA01 CB04 CB24 DA18 DA20 3G091 AA01 AA11 AA18 AB06 AB08 AB13 BA07 BA16 CA18 DA02 EA01 EA07 FC01 GA06 GB02Y GB03Y GB04Y GB06W HA05 HA07 HBB03 BA14 BA01 BA14 BA01 BA14 BA12 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 BA02 AC02 BA02 CC26 CD05 CD08 CD10 DA01 DA03 DA05 DA08 DA10 EA04 4D058 JA32 JB22 KB11 MA44 QA01 QA03 QA19 QA23 SA08 TA06

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気ガス中の微粒子を捕集するためのパ
ティキュレートフィルタと、該パティキュレートフィル
タの性能を維持し、或いは、回復するための性能維持・
回復手段とを具備し、該性能維持・回復手段によってパ
ティキュレートフィルタの性能を維持し、或いは、回復
している間に、パティキュレートフィルタ下流における
排気ガス中の微粒子の量が増加する排気浄化装置におい
て、上記パティキュレートフィルタ下流に排気ガス中の
微粒子を捕集することができるスイーパを具備し、該ス
イーパがその上流から下流へと延びる複数の隔壁によっ
て画成された上流から下流へと延びる排気流通路を有
し、該スイーパの隔壁が細孔を有する多孔質材料から形
成され、該スイーパの排気流通路のうちの少なくとも1
つの排気流通路の上流端および下流端の少なくとも一方
を画成する隔壁が互いに近づくように斜めになってお
り、該斜めにされた隔壁によって排気流通路の上流端ま
たは下流端に小孔が画成されつつ該排気流通路の上流端
または下流端が部分的に閉塞されており、該斜めにされ
た隔壁によって画成される小孔の流路断面積がスイーパ
の排気流通路の流路断面積よりも小さく且つ隔壁の細孔
の流路断面積よりも大きいことを特徴とする排気浄化装
置。
1. A particulate filter for collecting particulates in exhaust gas, and a performance maintaining / maintaining function for maintaining or restoring the performance of the particulate filter.
An exhaust gas purification device comprising a recovery means for maintaining the performance of the particulate filter by the performance maintaining / restoring means or increasing the amount of fine particles in the exhaust gas downstream of the particulate filter while the performance is being recovered. In the above, the exhaust gas that is provided downstream of the particulate filter is equipped with a sweeper capable of collecting fine particles in the exhaust gas, and the sweeper extends from upstream to downstream defined by a plurality of partition walls extending from upstream to downstream thereof. At least one of the exhaust flow passages of the sweeper having a flow passage, the partition wall of the sweeper being formed of a porous material having pores.
The partition walls that define at least one of the upstream end and the downstream end of the two exhaust flow passages are inclined so as to approach each other, and the slanted partition walls define small holes at the upstream end or the downstream end of the exhaust flow passage. The exhaust passage is partially closed at its upstream end or downstream end, and the passage cross-sectional area of the small hole defined by the slanted partition wall is the passage cutoff of the exhaust passage of the sweeper. An exhaust gas purification device characterized by being smaller than the area and larger than the flow passage cross-sectional area of the pores of the partition wall.
【請求項2】 上記小孔は隔壁の上流端または下流端を
曲げ変形させて寄せ集めることによって斜めにされた隔
壁によって画成されていることを特徴とする請求項1に
記載の排気浄化装置。
2. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the small hole is defined by a partition wall that is slanted by bending and deforming the upstream end or the downstream end of the partition wall to gather them together. .
【請求項3】 上記パティキュレートフィルタが周囲に
過剰な酸素が存在すると周囲の酸素を捕捉し且つ周囲の
酸素濃度が低下すると捕捉している酸素を活性酸素の形
で解放することで活性酸素を生成する活性酸素生成剤を
担持し、該活性酸素生成剤によって生成された活性酸素
によって、該パティキュレートフィルタに捕集された微
粒子が連続的に酸化除去されることを特徴とする請求項
1に記載の排気浄化装置。
3. The active oxygen is trapped in the form of active oxygen when the particulate filter traps ambient oxygen when excess oxygen is present in the ambient and releases ambient oxygen when the ambient oxygen concentration decreases. 2. The active oxygen generating agent to be generated is carried, and the fine particles trapped in the particulate filter are continuously oxidized and removed by the active oxygen generated by the active oxygen generating agent. Exhaust gas purification device described.
【請求項4】 上記パティキュレートフィルタに担持さ
れている活性酸素生成剤が周囲に過剰な酸素が存在する
とNOx を捕捉し且つ周囲の酸素濃度が低下すると捕捉
しているNOx を解放して還元浄化することができるN
x 還元浄化能力を有することを特徴とする請求項3に
記載の排気浄化装置。
4. A releases the NO x which the particulate the filter active oxygen generating agent carried on there is an excess of oxygen in the ambient to capture NO x and oxygen concentration around is captured and reduced N that can be reduced and purified
The exhaust emission control device according to claim 3, which has an O x reduction purification capability.
【請求項5】 パティキュレートフィルタにおいて排気
ガスが流入する排気流入側と排気ガスが流出する排気流
出側とを逆転させるための排気流逆転機構をさらに具備
し、上記性能維持・回復手段が上記排気流逆転機構によ
ってパティキュレートフィルタにおいて排気流入側と排
気流出側とを逆転することでパティキュレートフィルタ
の性能を維持し、或いは、回復することを特徴とする請
求項2〜4のいずれか1つに記載の排気浄化装置。
5. A particulate filter further comprises an exhaust flow reversal mechanism for reversing an exhaust gas inflow side into which exhaust gas flows and an exhaust gas outflow side from which exhaust gas flows out, and the performance maintaining / restoring means comprises the above exhaust gas. The performance of the particulate filter is maintained or restored by reversing the exhaust gas inflow side and the exhaust gas outflow side in the particulate filter by the flow reversing mechanism. Exhaust gas purification device described.
【請求項6】 排気ガスにパティキュレートフィルタを
バイパスさせるためのバイパス通路と、通常はほぼ全量
の排気ガスをパティキュレートフィルタに流入させてい
るが、パティキュレートフィルタ内に流入させる排気ガ
スの量とバイパス通路内に流入させる排気ガスの量とを
調節することができる流量調節弁と、パティキュレート
フィルタに還元剤を噴射するための還元剤噴射手段とを
さらに具備し、上記性能維持・回復手段が上記流量調節
弁によって少なくとも一部の排気ガスがバイパス通路内
に流入せしめると共に、上記還元剤噴射手段から還元剤
を噴射してパティキュレートフィルタに還元剤を供給す
ることによって、パティキュレートフィルタに捕集され
ている微粒子の酸化を促進することでパティキュレート
フィルタの性能を維持し、或いは、回復することを特徴
とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の排気浄化装
置。
6. A bypass passage for bypassing the particulate filter to the exhaust gas, and the exhaust gas, which normally allows almost all of the exhaust gas to flow into the particulate filter. The performance maintaining / restoring means further comprises a flow rate control valve capable of adjusting the amount of exhaust gas flowing into the bypass passage, and a reducing agent injection means for injecting the reducing agent into the particulate filter. At least a part of the exhaust gas is caused to flow into the bypass passage by the flow rate control valve, and the reducing agent is injected from the reducing agent injection means to supply the reducing agent to the particulate filter, thereby collecting the particulate filter. The performance of the particulate filter is maintained by accelerating the oxidation of the particulates. The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust gas purification device is held or recovered.
【請求項7】 上記スイーパが周囲に過剰な酸素が存在
すると周囲の酸素を捕捉し且つ周囲の酸素濃度が低下す
ると捕捉している酸素を活性酸素の形で解放することで
活性酸素を生成する活性酸素生成剤を担持し、該活性酸
素生成剤によって生成された活性酸素によって、該スイ
ーパに捕集された微粒子が連続的に酸化除去されること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の排気
浄化装置。
7. The sweeper generates active oxygen by trapping ambient oxygen when excess oxygen exists in the surroundings and releasing trapped oxygen in the form of active oxygen when the ambient oxygen concentration decreases. 7. The active oxygen generator is carried, and the fine particles collected by the sweeper are continuously oxidized and removed by the active oxygen generated by the active oxygen generator. The exhaust emission control device according to one.
【請求項8】 上記スイーパに担持されている活性酸素
生成剤が周囲に過剰な酸素が存在するとNOx を捕捉し
且つ周囲の酸素濃度が低下すると捕捉しているNOx
解放して還元浄化することができるNOx 還元浄化能力
を有することを特徴とする請求項7に記載の排気浄化装
置。
8. release the NO x entrapping the oxygen concentration around and capture the NO x when the active oxygen generating agent, which is supported on the sweeper exists excess oxygen in the ambient is reduced reduction purification The exhaust emission control device according to claim 7, which has a NO x reduction purification capability that can be achieved.
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