JP2003214137A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【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窒
素酸化物（ＮＯX）を還元浄化するためのＮＯX触媒を具
備する排気浄化装置が、特開２０００−１８０２６号公
報に開示されている。上記ＮＯX触媒は、排気ガス中の
酸素濃度が過剰であるときには排気ガス中のＮＯXを吸
蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵している
ＮＯXを放出して還元浄化する触媒である。ここで、Ｎ
ＯX触媒には排気ガス中の硫黄酸化物（ＳＯX）も吸蔵さ
れる。この場合、ＮＯX触媒のＮＯX吸蔵能力が低下して
しまう。したがって、ＮＯX触媒のＮＯX吸蔵能力を回復
させるために、吸蔵されてしまったＳＯXをＮＯX触媒か
ら放出させなければならない。2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-18026 discloses an exhaust gas purification apparatus equipped with a NO x catalyst for reducing and purifying nitrogen oxides (NO x ) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine. There is. The NO X catalyst, when the oxygen concentration in the exhaust gas is excessive occluding NO X in the exhaust gas, the oxygen concentration in the exhaust gas reduction and purification by releasing NO X that is occluded when reduced catalyst Is. Where N
The sulfur oxide (SO x ) in the exhaust gas is also stored in the O x catalyst. In this case, the NO X storage capacity of the NO X catalyst will decrease. Therefore, in order to recover the NO X storage capacity of the NO X catalyst, the stored SO X must be released from the NO X catalyst.
【０００３】そこで、上記公報では、ＮＯX触媒におけ
る排気ガスの流入端面と流出端面とを逆転させ、ＮＯX
触媒に酸素濃度が低くて炭化水素（ＨＣ）濃度が高い排
気ガス（以下、リッチガスと称す）を供給する。このよ
うにＮＯX触媒にリッチガスが供給されると、ＮＯX触媒
からＳＯXが放出される。また、ＮＯX触媒にリッチガス
が供給されるときに、ＮＯX触媒における排気ガスの流
入端面と流出端面とを逆転させることによって、ＳＯX
の放出が促進される。Therefore, in the above-mentioned publication, the inflow end face and the outflow end face of the exhaust gas in the NO X catalyst are reversed so that NO X
Exhaust gas having a low oxygen concentration and a high hydrocarbon (HC) concentration (hereinafter referred to as rich gas) is supplied to the catalyst. When the rich gas is supplied to the NO X catalyst in this way, SO X is released from the NO X catalyst. Further, NO in X catalyst when the rich gas is supplied, by reversing the inlet end and the outlet end surface of the exhaust gas in the NO X catalyst, SO X
Release is accelerated.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このように、本発明の
技術分野においては、排気ガス中の成分を浄化するため
に様々な工夫がなされている。本発明の目的は、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
タを備えた排気浄化装置において、パティキュレートフ
ィルタ内に多量の微粒子を堆積させないことにある。Thus, in the technical field of the present invention, various measures have been taken to purify the components in the exhaust gas. An object of the present invention is to prevent a large amount of particulates from accumulating in the particulate filter in an exhaust gas purification device equipped with a particulate filter for collecting particulates in exhaust gas.
【０００５】[0005]
【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、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
タを具備し、該パティキュレートフィルタのいずれの端
面から排気ガスを流入させるかを選択可能となってお
り、該パティキュレートフィルタの一方の端面から排気
ガスを流入させた状態で該パティキュレートフィルタ内
に捕集されている微粒子を除去するための処理を実行す
る第１微粒子除去処理と、上記パティキュレートフィル
タの他方の端面から排気ガスを流入させた状態で該パテ
ィキュレートフィルタ内に捕集されている微粒子を除去
するための処理を実行する第２微粒子除去処置とが選択
的に実行可能となってい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内に捕集されている微粒子を
除去すべきであると判断されたときに、上記第１微粒子
除去処理と第２微粒子除去処理とのうち前回実行された
微粒子除去処理とは異なるほうの微粒子除去処理が実行
される。これによれば、排気ガスが流入するパティキュ
レートフィルタの端面が微粒子除去処理毎に変わる。In order to solve the above-mentioned problems, the first invention comprises a particulate filter for collecting fine particles in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and the particulate filter is provided. It is possible to select from which end face of the filter the exhaust gas is made to flow, and the particulate matter collected in the particulate filter in a state where the exhaust gas is made to flow from one end face of the particulate filter is selected. First particulate removal processing for performing processing for removal, and processing for removing particulates trapped in the particulate filter with exhaust gas flowing in from the other end surface of the particulate filter In the exhaust gas purification device, the second particulate removal treatment for performing the above can be selectively performed. When it is determined that the particulates trapped in the filter should be removed, one of the first particulate removal processing and the second particulate removal processing that is different from the previously performed particulate removal processing The removal process is executed. According to this, the end surface of the particulate filter into which the exhaust gas flows changes every time the particulate removal process is performed.
【０００６】２番目の発明では、１番目の発明におい
て、上記微粒子除去処理が実行されていないときには、
予め定められた条件が成立する毎にパティキュレートフ
ィルタの排気ガスを流入させる側の端面が切り換えられ
る。According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, when the fine particle removing process is not executed,
Every time a predetermined condition is satisfied, the end surface of the particulate filter on the side where the exhaust gas flows is switched.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図１は、本発明の排気浄化装置を備えた内燃機
関を示す。図１において、１は機関本体、２は吸気通
路、３は排気通路を示す。排気通路３からは排気ガスを
吸気通路２に再循環するために排気通路３から吸気通路
２まで延びる排気循環（ＥＧＲ）通路４が延びる。ＥＧ
Ｒ通路４には吸気通路２に再循環させる排気ガスの量を
制御するためのＥＧＲ制御弁５が配置される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an internal combustion engine equipped with the exhaust emission control device of the present invention. In FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is an intake passage, and 3 is an exhaust passage. An exhaust gas circulation (EGR) passage 4 extends from the exhaust passage 3 to the intake passage 2 for recirculating exhaust gas to the intake passage 2 from the exhaust passage 3. EG
An EGR control valve 5 for controlling the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage 2 is arranged in the R passage 4.
【０００８】排気通路３の途中から排気枝通路３ａ、３
ｂが分岐し、その後、これら排気枝通路３ａ、３ｂは合
流する。これら排気枝通路３ａ、３ｂの合流領域には、
内燃機関から排出される排気ガス中の微粒子を捕集して
除去するためのパティキュレートフィルタ（以下、単に
フィルタと称す）６が配置される。フィルタ６にはその
温度を検出するための温度センサ７が取り付けられる。
温度センサ７の出力信号は、図示していない電子制御装
置（ＥＣＵ）に送信される。From the middle of the exhaust passage 3, the exhaust branch passages 3a, 3
b branches, and then these exhaust branch passages 3a and 3b join. In the confluence region of these exhaust branch passages 3a, 3b,
A particulate filter (hereinafter, simply referred to as a filter) 6 for collecting and removing fine particles in exhaust gas discharged from the internal combustion engine is arranged. A temperature sensor 7 for detecting the temperature is attached to the filter 6.
The output signal of the temperature sensor 7 is transmitted to an electronic control unit (ECU) not shown.
【０００９】図３に本発明のフィルタ６を詳細に示し
た。図３（Ａ）はフィルタの端面図であり、図３（Ｂ）
はフィルタの縦断面図である。図３（Ａ）および図３
（Ｂ）に示したように、フィルタ６はハニカム構造をな
す隔壁５４を具備する。FIG. 3 shows the filter 6 of the present invention in detail. FIG. 3A is an end view of the filter, and FIG.
[Fig. 3] is a vertical sectional view of a filter. 3A and FIG.
As shown in (B), the filter 6 includes partition walls 54 having a honeycomb structure.
【００１０】これら隔壁５４によって互いに平行をなし
て延びる複数個の排気流通路５０，５１が形成される。
これら排気流通路のうち略半数の排気流通路５０がその
一方の端部の開口を栓５２で閉鎖されている。一方、残
りの半数の排気流通路５１はその他方の端部の開口を栓
５３で閉鎖されている。一つの排気流通路５０には４つ
の排気流通路５１が隣接する。The partition walls 54 form a plurality of exhaust flow passages 50, 51 extending in parallel with each other.
About half of the exhaust flow passages 50 are closed at one end with a plug 52. On the other hand, the remaining half of the exhaust flow passages 51 are closed at the other end by plugs 53. Four exhaust flow passages 51 are adjacent to one exhaust flow passage 50.
【００１１】例えば、排気ガスが図３（Ｂ）において左
側の端面からフィルタ６に流入するときには、排気ガス
は排気流通路５０に流入する。そして、隔壁５４はコー
ジェライトのような多孔質材料からなるので、図３
（Ｂ）において矢印で示したように、排気流通路５０内
の排気ガスは、隔壁５４の細孔を通って、隣接する排気
流通路５１内に流れ込む。For example, when the exhaust gas flows into the filter 6 from the left end face in FIG. 3 (B), the exhaust gas flows into the exhaust flow passage 50. Since the partition wall 54 is made of a porous material such as cordierite, the partition wall 54 shown in FIG.
As indicated by the arrow in (B), the exhaust gas in the exhaust flow passage 50 passes through the pores of the partition wall 54 and flows into the adjacent exhaust flow passage 51.
【００１２】ところで、これら排気枝通路３ａ、３ｂの
分岐領域には、排気ガスをフィルタ６のいずれの端面か
ら流入させるかを切り換えるための切換弁８が配置され
る。切換弁８にはステップモータ９が取り付けられる。By the way, a switching valve 8 for switching from which end face of the filter 6 the exhaust gas flows is arranged in the branch region of the exhaust branch passages 3a, 3b. A step motor 9 is attached to the switching valve 8.
【００１３】切換弁８が図１に示されている位置に位置
決めされているときには、排気ガスは第１の排気枝通路
３ａを介してフィルタ６の一方の端面からフィルタ６に
流入する。一方、切換弁８が図２に示されている位置に
位置決めされているときには、排気ガスは第２の排気枝
通路３ｂを介してフィルタ６の他方の端面からフィルタ
６に流入する。このように、本発明の排気浄化装置は、
フィルタ６のいずれの端面から排気ガスを流入させるか
を選択可能となっている。When the switching valve 8 is positioned at the position shown in FIG. 1, the exhaust gas flows into the filter 6 from one end surface of the filter 6 via the first exhaust branch passage 3a. On the other hand, when the switching valve 8 is positioned at the position shown in FIG. 2, the exhaust gas flows into the filter 6 from the other end surface of the filter 6 via the second exhaust branch passage 3b. Thus, the exhaust emission control device of the present invention is
It is possible to select from which end surface of the filter 6 the exhaust gas is introduced.
【００１４】また、切換弁８上流の排気通路３には排気
ガスの圧力を検出するための圧力センサ１０が取り付け
られる。同様に、切換弁８下流の排気通路３にも排気ガ
スの圧力を検出するための圧力センサ１１が取り付けら
れる。これら圧力センサ１０、１１の出力信号はＥＣＵ
に送信され、ＥＣＵは、これら圧力センサ１０、１１の
出力信号に基づいてフィルタ６に起因する排気ガスの圧
力損失（以下、単にフィルタ６の圧損と称す）を算出す
る。A pressure sensor 10 for detecting the pressure of exhaust gas is attached to the exhaust passage 3 upstream of the switching valve 8. Similarly, a pressure sensor 11 for detecting the pressure of exhaust gas is attached to the exhaust passage 3 downstream of the switching valve 8. The output signals of these pressure sensors 10 and 11 are ECU
The ECU calculates the pressure loss of the exhaust gas due to the filter 6 (hereinafter, simply referred to as the pressure loss of the filter 6) based on the output signals of the pressure sensors 10 and 11.
【００１５】一方、ＥＧＲ制御弁５およびステップモー
タ９もＥＣＵに接続されており、これらＥＣＵ制御弁５
およびステップモータ９の作動はＥＣＵによって制御さ
れる。On the other hand, the EGR control valve 5 and the step motor 9 are also connected to the ECU, and these ECU control valve 5
The operation of the step motor 9 is controlled by the ECU.
【００１６】ところで、詳細は後述するが、フィルタ６
は、捕集した微粒子を輝炎を発することなく連続的に比
較的短時間（数秒〜数十分）で酸化除去するための酸化
触媒を有する。この酸化触媒の微粒子酸化能力はその温
度が高いほど高くなる。すなわち、酸化触媒が最大限に
酸化除去可能な微粒子の量（以下、最大微粒子除去量と
称す）は、酸化触媒の温度、すなわち、フィルタ６の温
度が高いほど、多い。By the way, the filter 6 will be described in detail later.
Has an oxidation catalyst for continuously oxidizing and collecting the collected fine particles in a relatively short time (several seconds to several tens of minutes) without emitting a bright flame. The fine particle oxidizing ability of this oxidation catalyst increases as the temperature increases. That is, the amount of particulates that can be maximally oxidized and removed by the oxidation catalyst (hereinafter referred to as the maximum particulate removal amount) increases as the temperature of the oxidation catalyst, that is, the temperature of the filter 6 increases.
【００１７】逆に言えば、酸化触媒の最大微粒子除去量
は、フィルタ６の温度が低くなると少なくなる。したが
って、単位時間当たりにフィルタ６に流入する微粒子の
量、すなわち、単位時間当たりに内燃機関から排出され
る微粒子の量（以下、排出微粒子量と称す）が、フィル
タ６（すなわち、酸化触媒）の最大微粒子除去量よりも
少なければ、フィルタ６内には酸化除去されつつある微
粒子を除いてほとんど微粒子は堆積することはない。し
かしながら、排出微粒子量が最大微粒子除去量を超える
と、酸化除去されずに堆積してしまう微粒子の量が多く
なる。Conversely, the maximum amount of particulates removed by the oxidation catalyst decreases as the temperature of the filter 6 decreases. Therefore, the amount of fine particles flowing into the filter 6 per unit time, that is, the amount of fine particles discharged from the internal combustion engine per unit time (hereinafter referred to as the amount of discharged fine particles) is equal to that of the filter 6 (that is, the oxidation catalyst). If the amount is less than the maximum amount of particulates removed, almost no particulates are deposited in the filter 6 except the particulates that are being oxidized and removed. However, when the amount of discharged fine particles exceeds the maximum amount of fine particles removed, the amount of fine particles accumulated without being oxidized and removed increases.
【００１８】そこで、本発明では、予め定められた条件
が成立する毎、例えば、予め定められた時間が経過する
毎に、切換弁８を図１に示されている位置と図２に示さ
れている位置との間で切り換えるようにしている。この
ように切換弁８の位置が切り換えられると、排気ガスが
流入するフィルタ６の端面が逆転するので、フィルタ６
内を流れる排気ガスの流れの方向も逆転する。このた
め、フィルタ６内に捕集されている微粒子、特に隔壁５
４の細孔内に捕集されている微粒子が、逆方向から流れ
てくる排気ガスによって、細孔を画成する壁面から離脱
して細孔内を流動することとなる。Therefore, in the present invention, the switching valve 8 is shown in the position shown in FIG. 1 and in FIG. 2 every time a predetermined condition is satisfied, for example, every time a predetermined time elapses. I am trying to switch to the position where I am. When the position of the switching valve 8 is switched in this way, the end surface of the filter 6 into which the exhaust gas flows is reversed, so the filter 6
The direction of the flow of exhaust gas flowing inside is also reversed. For this reason, the fine particles collected in the filter 6, especially the partition wall 5
The fine particles trapped in the pores of No. 4 are separated from the wall surface defining the pores by the exhaust gas flowing from the opposite direction and flow in the pores.
【００１９】このように微粒子を細孔内にて流動させる
ことによって、微粒子が酸化触媒によって酸化除去され
る機会が増えるので、フィルタ６内に微粒子が堆積して
しまうことが抑制される。By thus allowing the fine particles to flow in the pores, the chances of the fine particles being oxidized and removed by the oxidation catalyst increase, so that the fine particles are prevented from accumulating in the filter 6.
【００２０】しかしながら、例えば、フィルタ６の温度
が最大微粒子除去量が排出微粒子量よりも多くなる温度
よりも低い状態が続くと、上述したように、切換弁８の
位置を切り換えても、フィルタ６内に微粒子が酸化除去
されずに堆積してしまうことがある。フィルタ６内に堆
積する微粒子の量（堆積微粒子量）が徐々に多くなる
と、フィルタ６の圧損も大きくなり、内燃機関の運転に
悪影響が及ぶこととなる。However, for example, if the temperature of the filter 6 remains lower than the temperature at which the maximum amount of particulates removed exceeds the amount of particulates discharged, even if the position of the switching valve 8 is switched as described above, In some cases, fine particles may be accumulated without being oxidized and removed. When the amount of fine particles accumulated in the filter 6 (amount of accumulated fine particles) gradually increases, the pressure loss of the filter 6 also increases, which adversely affects the operation of the internal combustion engine.
【００２１】ここで、フィルタ６の温度が上昇すれば、
フィルタ６の最大微粒子除去量も多くなるので、フィル
タ６の温度を最大微粒子除去量が排出微粒子量を超える
温度（以下、完全除去温度と称す）にまで上昇させれ
ば、フィルタ６内に堆積している微粒子の酸化除去が促
進される。Here, if the temperature of the filter 6 rises,
Since the maximum amount of particulates removed by the filter 6 also increases, if the temperature of the filter 6 is raised to a temperature at which the maximum amount of particulates removed exceeds the amount of discharged particulates (hereinafter referred to as the complete removal temperature), the particles are deposited in the filter 6. Oxidation and removal of the fine particles that are present are promoted.
【００２２】したがって、フィルタ６の圧損がその許容
上限値を超える毎に、フィルタ６の温度を完全除去温度
にまで上昇させ、この状態を或る一定期間維持する微粒
子除去処理を実行すれば、フィルタ６内に堆積している
微粒子がほとんど全て除去されるはずである。しかしな
がら、場合によっては、こうした微粒子除去処理を実行
しても、ほとんど全ての微粒子をフィルタ６から除去す
ることができないことがある。Therefore, every time the pressure loss of the filter 6 exceeds its permissible upper limit value, the temperature of the filter 6 is raised to the complete removal temperature, and the particulate removal process for maintaining this state for a certain period of time is executed. Almost all the particulates deposited in 6 should be removed. However, in some cases, it may not be possible to remove almost all the particulates from the filter 6 even if such particulate removal processing is executed.
【００２３】すなわち、本発明では、切換弁８の位置は
予め定められた時間が経過した毎に切り換えられるが、
上述したように、複数回に亘って微粒子除去処理が実行
されたときに、全ての微粒子除去処理の実行時に切換弁
８が同じ位置に位置決めされていた場合、フィルタ６内
には多量の微粒子が酸化除去されずに残ってしまう。す
なわち、本発明の微粒子除去処理においては、内燃機関
から排出される排気ガスの温度を上昇せしめ、この高温
の排気ガスをフィルタ６内に流入せしめる。これによれ
ば、フィルタ６の温度は全体としては上昇せしめられる
が、その上昇度合いは様々な要因（例えば、排気ガスの
温度、排気ガス中に含まれる成分、排気ガスの流量な
ど）からフィルタ６の領域毎に異なる。例えば、フィル
タ６の温度は、或る領域では約５５０℃にまで上昇する
が、別の領域では３５０℃にまでしか上昇しない。フィ
ルタ６内において、微粒子除去処理によって酸化除去さ
れる微粒子の量が、フィルタ６の領域毎に異なることに
なる。That is, in the present invention, the position of the switching valve 8 is switched every time a predetermined time has passed,
As described above, when the particulate removal process is performed a plurality of times, if the switching valve 8 is positioned at the same position when all the particulate removal processes are performed, a large amount of particulates are left in the filter 6. It remains without being removed by oxidation. That is, in the particulate removal process of the present invention, the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is raised and the hot exhaust gas is caused to flow into the filter 6. According to this, the temperature of the filter 6 is increased as a whole, but the degree of increase is determined by various factors (for example, the temperature of the exhaust gas, the components contained in the exhaust gas, the flow rate of the exhaust gas, etc.). Different for each area. For example, the temperature of the filter 6 rises up to about 550 ° C. in some areas, but only rises to 350 ° C. in other areas. In the filter 6, the amount of fine particles that are oxidized and removed by the fine particle removing process differs depending on the region of the filter 6.
【００２４】このような事情に鑑みると、切換弁８が全
て同じ位置に位置決めされた状態にて、複数回に亘って
微粒子除去処理が実行された場合、フィルタ６内の特定
の領域（例えば、一回の微粒子除去処理の実行時間が非
常に短い場合には、下流側の領域）には、多量の微粒子
が微粒子除去処理によっても酸化除去されずに残ってし
まう。In view of such circumstances, when the particulate removing process is executed a plurality of times with the switching valves 8 all positioned at the same position, a specific region (for example, in the filter 6) If the execution time of one particle removal process is very short, a large amount of particles remain in the downstream region) without being oxidized and removed even by the particle removal process.
【００２５】そこで本発明では、フィルタ６の一方の端
面から排気ガスを流入させた状態で微粒子除去処理を実
行する第１微粒子除去処理と、フィルタ６の他方の端面
から排気ガスを流入させた状態で微粒子除去処理を実行
する第２微粒子除去処理とを実行可能とし、微粒子除去
処理を実行すべきであるとき、例えば、フィルタ６の圧
損が許容上限値を超えたときには、これら第１微粒子除
去処理と第２微粒子除去処理とのうち前回実行された微
粒子除去処理とは異なるほうの微粒子除去処理を実行す
るようにする。Therefore, according to the present invention, the first particulate removing process for carrying out the particulate removing process with the exhaust gas flowing in from one end face of the filter 6 and the exhaust gas flowing in from the other end face of the filter 6 are carried out. The second fine particle removing process for executing the fine particle removing process is performed, and when the fine particle removing process should be performed, for example, when the pressure loss of the filter 6 exceeds the allowable upper limit value, the first fine particle removing process is performed. The second particle removal process, which is different from the previously executed particle removal process, is executed.
【００２６】これによれば、複数回の微粒子除去処理が
実行されることによって、フィルタ６内の微粒子の酸化
除去は全体として均一に促進されるので、本発明によれ
ば、フィルタ６内の微粒子はほとんど完全に酸化除去さ
れる。別の云い方をすれば、複数回の微粒子除去処理が
実行されると、フィルタ６の各領域の温度が或る一定温
度以上になっているトータルの時間が、全ての領域にお
いて均一になるので、フィルタ６内の微粒子はほとんど
完全に酸化除去される。According to this, since the fine particles in the filter 6 are uniformly oxidized and removed as a whole by performing the fine particle removing process a plurality of times, according to the present invention, the fine particles in the filter 6 are removed. Is almost completely oxidized and removed. In other words, when the fine particle removing process is performed a plurality of times, the total time during which the temperature of each region of the filter 6 is equal to or higher than a certain constant temperature becomes uniform in all regions. The particles in the filter 6 are almost completely oxidized and removed.
【００２７】もちろん、上述した実施形態では、内燃機
関の運転がいったん停止されたとしても、前回の微粒子
除去処理として第１微粒子除去処理と第２微粒子除去処
理とのいずれの処理が実行されたかは記憶されている。
したがって、再び内燃機関の運転が開始された後に初め
て実行される微粒子除去処理は、前回実行された微粒子
除去処理とは異なるほうの微粒子除去処理が実行され
る。したがって、この場合にも、フィルタ６内の微粒子
はほとんど完全に酸化除去される。Of course, in the above-described embodiment, even if the operation of the internal combustion engine is once stopped, which of the first particle removing process and the second particle removing process was executed as the previous particle removing process is executed. Remembered
Therefore, the particle removal processing that is executed for the first time after the operation of the internal combustion engine is restarted is the particle removal processing that is different from the previously executed particle removal processing. Therefore, also in this case, the fine particles in the filter 6 are almost completely oxidized and removed.
【００２８】なお、上述した実施形態では、微粒子除去
処理は、フィルタ６の圧損が許容上限値を超える毎に実
行されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、微
粒子除去処理は、内燃機関の運転を通常の運転から変え
ることによってフィルタ６の温度を上昇させる処理であ
るので、内燃機関の運転にも少なからず悪影響が及ぶこ
とがある。そこで、内燃機関の運転を通常の運転から変
更しても内燃機関の運転に対する悪影響ができるだけ少
ない条件が成立する毎、例えば、内燃機関が減速してい
るという条件が成立する毎に、微粒子除去処理を実行す
るようにしてもよい。もちろん、内燃機関が減速してお
り且つフィルタ６の圧損が許容上限値を超えたという条
件が成立する毎に、微粒子除去処理を実行するようにし
てもよい。In the above-described embodiment, the particulate removal process is executed every time the pressure loss of the filter 6 exceeds the allowable upper limit value, but the present invention is not limited to this. For example, since the particulate removal process is a process of raising the temperature of the filter 6 by changing the operation of the internal combustion engine from the normal operation, the operation of the internal combustion engine may be adversely affected to some extent. Therefore, even if the operation of the internal combustion engine is changed from normal operation, every time a condition is satisfied that has a minimum adverse effect on the operation of the internal combustion engine, for example, every time the condition that the internal combustion engine is decelerating is satisfied, the particulate removal processing is performed. May be executed. Of course, the particle removal process may be executed every time the condition that the internal combustion engine is decelerating and the pressure loss of the filter 6 exceeds the allowable upper limit value is satisfied.
【００２９】ところで、内燃機関の運転が開始されてか
ら停止されるまでの時間、すなわち、内燃機関の運転時
間が比較的短いと、フィルタ６の温度が十分に上昇しな
いうちに内燃機関の運転が停止されることとなる。この
ようにフィルタ６の温度が低い場合、フィルタ６が捕集
した微粒子を連続的に比較的短時間で酸化除去すること
ができるとはいっても、フィルタ６内に捕集された微粒
子は酸化除去されずに堆積してしまう。そして、こうし
た短時間の内燃機関の運転が数回に亘って行われると、
フィルタ６内に堆積している微粒子の量が多くなる。By the way, if the time from the start of the operation of the internal combustion engine to the stop thereof, that is, the operation time of the internal combustion engine is relatively short, the operation of the internal combustion engine will start before the temperature of the filter 6 rises sufficiently. It will be stopped. When the temperature of the filter 6 is low as described above, although the fine particles collected by the filter 6 can be continuously oxidized and removed in a relatively short time, the fine particles collected in the filter 6 can be oxidized and removed. Without it, it will accumulate. Then, when the operation of the internal combustion engine in such a short time is performed several times,
The amount of fine particles accumulated in the filter 6 increases.
【００３０】また、仮に、内燃機関の運転中に、微粒子
除去処理を実行すべき条件が成立したとしても、その直
後に、内燃機関の運転が停止されてしまえば、結局のと
ころ、フィルタ６内に堆積している微粒子は十分には除
去されず、フィルタ６内に堆積している微粒子の量が多
くなってしまう。Further, even if the condition for executing the particulate removal processing is satisfied during the operation of the internal combustion engine, if the operation of the internal combustion engine is stopped immediately after that, the inside of the filter 6 will be ended up. The fine particles deposited on the filter 6 are not sufficiently removed, and the amount of fine particles deposited in the filter 6 increases.
【００３１】このようにして堆積してしまった微粒子
は、微粒子除去処理が実行されたとしても、除去されづ
らい。したがって、これら微粒子を十分に除去するため
には、微粒子除去処理を長い時間実行しなければならな
くなる。The fine particles thus deposited are difficult to remove even if the fine particle removing process is performed. Therefore, in order to sufficiently remove these fine particles, the fine particle removal process must be performed for a long time.
【００３２】そこで、上述した実施形態において、内燃
機関の運転時間を履歴として記憶しておき、短時間の内
燃機関の運転が数回に亘って行われているようであれ
ば、微粒子除去処理を実行するか否かを判定するための
上記許容上限値を小さくすることが好ましい。これによ
れば、フィルタ６の圧損が低いうちに、すなわち、フィ
ルタ６内に堆積している微粒子の量が少ないうちに、微
粒子除去処理が実行されるので、短時間の内燃機関の運
転が行われたとしても、フィルタ６内に多量の微粒子が
堆積することが抑制される。Therefore, in the above-described embodiment, the operation time of the internal combustion engine is stored as a history, and if the operation of the internal combustion engine for a short time is performed several times, the fine particle removal processing is performed. It is preferable to reduce the allowable upper limit value for determining whether or not to execute. According to this, since the particle removal process is executed while the pressure loss of the filter 6 is low, that is, while the amount of the particles accumulated in the filter 6 is small, the operation of the internal combustion engine is performed for a short time. Even if it is broken, the accumulation of a large amount of fine particles in the filter 6 is suppressed.
【００３３】図４に本発明の微粒子除去処理を実行する
ためのフローチャートを示した。図４では、始めに、ス
テップ１０において、フィルタ６の圧損Ｐｌｏｓｓが許
容上限値Ｐｔｈよりも高い（Ｐｌｏｓｓ＞Ｐｔｈ）か否
かが判別される。ステップ１０において、Ｐｌｏｓｓ＞
Ｐｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステッ
プ１１に進む。一方、ステップ１０において、Ｐｌｏｓ
ｓ≦Ｐｔｈであると判別されたときには、ルーチンは終
了する。FIG. 4 shows a flow chart for executing the particulate removal process of the present invention. In FIG. 4, first, at step 10, it is judged if the pressure loss Ploss of the filter 6 is higher than the allowable upper limit value Pth (Ploss> Pth). In step 10, Ploss>
If it is determined to be Pth, the routine proceeds to step 11. On the other hand, in step 10, Plos
If it is determined that s ≦ Pth, the routine ends.
【００３４】ステップ１１では、フラグＦがセットされ
ている（Ｆ＝１）か否かが判別される。フラグＦは、排
気ガスをフィルタ６の一方の端面から流入させた状態に
て微粒子除去処理を実行する処理Ｉが実行されるとリセ
ットされ、排気ガスをフィルタ６の他方の端面から流入
させた状態にて微粒子除去処理を実行する処理ＩＩが実
行されるとセットされるフラグである。At step 11, it is judged if the flag F is set (F = 1). The flag F is reset when the process I for executing the particulate removal process is executed in a state where the exhaust gas is introduced from one end surface of the filter 6, and the exhaust gas is introduced from the other end surface of the filter 6. This flag is set when the processing II for executing the particulate removal processing is executed.
【００３５】ステップ１１において、Ｆ＝１であると判
別されたときには、ルーチンはステップ１２に進んで、
排気ガスをフィルタ６の一方の端面から流入させた状態
にて微粒子除去処理を実行する処理Ｉが実行され、次い
でステップ１３において、フラグＦがリセットされる。
一方、ステップ１１において、Ｆ＝０であると判別され
たときには、ルーチンはステップ１４に進んで、排気ガ
スをフィルタ６の他方の端部から流入させた状態にて微
粒子除去処理を実行する処理ＩＩが実行され、次いでス
テップ１５において、フラグＦがセットされる。When it is determined in step 11 that F = 1, the routine proceeds to step 12,
A process I for executing the particulate removal process is executed in a state where the exhaust gas is allowed to flow from one end surface of the filter 6, and then, in step 13, the flag F is reset.
On the other hand, if it is determined in step 11 that F = 0, the routine proceeds to step 14 to perform the particulate removal process in a state where the exhaust gas is allowed to flow in from the other end of the filter 6 (II) Is executed and then in step 15, the flag F is set.
【００３６】なお、上述したように、微粒子除去処理に
おいては、内燃機関から排出される排気ガスの温度が上
昇せしめられ、この高温の排気ガスがフィルタ６に流入
せしめられる。ここで、本発明では、内燃機関において
後述するいわゆる低温燃焼を実行させることによって、
排気ガスの温度を上昇せしめる。次に、この低温燃焼に
ついて説明する。As described above, in the particulate removal process, the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is raised, and this high temperature exhaust gas is caused to flow into the filter 6. Here, in the present invention, by executing so-called low temperature combustion described later in the internal combustion engine,
Increase the temperature of the exhaust gas. Next, the low temperature combustion will be described.
【００３７】内燃機関に新たに吸入される空気の量に対
する、排気通路３から吸気通路２に再循環せしめられる
排気ガスの量の割合（以下、ＥＧＲ率と称す）を増大し
ていくと、微粒子の発生量が次第に増大してピークに達
し、さらにＥＧＲ率を高め、例えば、ＥＧＲ率が５５パ
ーセント以上となると、今度は微粒子の発生量が急激に
低下することが知られている。このようにＥＧＲ率を５
５パーセント以上にすると微粒子が発生しなくなるの
は、ＥＧＲガスの吸熱作用によって燃焼時における燃料
および周囲のガスの温度がさほど高くならず、低温燃焼
が行われ、その結果、炭化水素が煤まで成長しないから
である。As the ratio of the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust passage 3 to the intake passage 2 (hereinafter referred to as the EGR rate) with respect to the amount of air newly sucked into the internal combustion engine is increased, fine particles are increased. It is known that the generation amount of the particles gradually increases and reaches a peak, and the EGR rate is further increased. For example, when the EGR rate becomes 55% or more, the generation amount of fine particles sharply decreases this time. In this way, the EGR rate is set to 5
When it is set to 5% or more, the generation of fine particles does not occur because the temperature of the fuel and the surrounding gas at the time of combustion is not so high due to the endothermic effect of EGR gas, low temperature combustion is performed, and as a result, hydrocarbons grow to soot. Because not.
【００３８】この低温燃焼は、空燃比に係わらずに微粒
子の発生を抑制しつつＮＯXの発生量を低減することが
できるという特徴を有する。すなわち、空燃比が理論空
燃比よりもリッチにされると燃料が過剰となるが、燃焼
温度が低い温度に抑制されているので、過剰な燃料は煤
までは成長せず、斯くして、微粒子が発生することがな
い。またこのときＮＯXも極めて少量しか発生しない。
一方、平均空燃比が理論空燃比よりもリーン、或いは、
空燃比が理論空燃比とされたときにも、燃焼温度が高く
なれば、少量の煤が生成されるが、低温燃焼下では燃焼
温度が低い温度に抑制されているので、微粒子は全く発
生せず、ＮＯXも極めて少量しか発生しない。This low-temperature combustion is characterized in that it is possible to suppress the generation of fine particles and reduce the amount of NO x generated regardless of the air-fuel ratio. That is, when the air-fuel ratio is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excess fuel does not grow to soot, and thus, the particulate Does not occur. Further, at this time, only a very small amount of NO X is generated.
On the other hand, the average air-fuel ratio is leaner than the theoretical air-fuel ratio, or
Even when the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature rises, but under low temperature combustion the combustion temperature is suppressed to a low temperature, so no fine particles are generated at all. However, NO X is also generated in an extremely small amount.
【００３９】一方、この低温燃焼を行うと、燃料および
その周囲のガス温度は低くなるが、排気ガスの温度は上
昇する。このことについて図５を参照して説明する。図
５（Ａ）の実線は、低温燃焼が行われたときの燃焼室内
の平均ガス温度Ｔｇとクランク角との関係を示し、図５
（Ａ）の破線は、通常の燃焼が行われたときの燃焼室内
の平均ガス温度Ｔｇとクランク角との関係を示す。ま
た、図５（Ｂ）の実線は、低温燃焼が行われたときの燃
料およびその周囲のガス温度Ｔｆとクランク角との関係
を示し、図５（Ｂ）の破線は、通常の燃焼が行われたと
きの燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆとクランク角と
の関係を示す。On the other hand, when this low temperature combustion is performed, the temperature of the fuel and the gas around it becomes low, but the temperature of the exhaust gas rises. This will be described with reference to FIG. The solid line in FIG. 5A shows the relationship between the average gas temperature Tg in the combustion chamber and the crank angle when low temperature combustion is performed, and FIG.
The broken line in (A) shows the relationship between the average gas temperature Tg in the combustion chamber and the crank angle when normal combustion is performed. The solid line in FIG. 5 (B) shows the relationship between the fuel temperature and the gas temperature Tf around the fuel when low temperature combustion is performed and the crank angle, and the broken line in FIG. 5 (B) shows normal combustion. The relationship between the fuel temperature and the gas temperature Tf around the fuel and the crank angle when broken is shown.
【００４０】低温燃焼が行われているときには、通常の
燃焼が行われているときに比べてＥＧＲガス量が多く、
したがって、図５（Ａ）に示したように圧縮上死点前、
すなわち、圧縮行程中は実線で示した低温燃焼時におけ
る平均ガス温度Ｔｇのほうが破線で示した通常の燃焼時
における平均ガス温度Ｔｇよりも高くなっている。な
お、このとき図５（Ｂ）に示したように燃料およびその
周囲のガス温度Ｔｆは平均ガス温度Ｔｇと略等しい温度
になっている。When low temperature combustion is performed, the amount of EGR gas is larger than when normal combustion is performed,
Therefore, as shown in FIG. 5 (A), before the compression top dead center,
That is, during the compression stroke, the average gas temperature Tg during low temperature combustion indicated by the solid line is higher than the average gas temperature Tg during normal combustion indicated by the broken line. At this time, as shown in FIG. 5B, the gas temperature Tf of the fuel and its surroundings is substantially equal to the average gas temperature Tg.
【００４１】次いで、圧縮上死点付近において燃焼が開
始されるが、この場合、低温燃焼が行われているときに
は、図５（Ｂ）の実線で示したように、燃料およびその
周囲のガス温度Ｔｆはさほど高くならない。これに対し
て通常の燃焼が行われている場合には、燃料周りに多量
の酸素が存在するために、図５（Ｂ）の破線で示したよ
うに、燃料およびその周囲のガス温度Ｔｆは極めて高く
なる。このように通常の燃焼が行われた場合には、燃料
およびその周囲のガス温度Ｔｆは低温燃焼が行われてい
る場合に比べてかなり高くなるが、大部分を占めるそれ
以外のガスの温度は低温燃焼が行われている場合に比べ
て通常の燃焼が行われている場合のほうが低くなってお
り、したがって、図５（Ａ）に示したように、圧縮上死
点付近における燃焼室内の平均ガス温度Ｔｇは低温燃焼
が行われている場合のほうが通常の燃焼が行われている
場合に比べて高くなる。その結果、図５（Ａ）に示した
ように、燃焼が完了した後の燃焼室内の平均ガス温度
は、低温燃焼が行われた場合のほうが通常の燃焼が行わ
れた場合に比べて高くなり、斯くして、低温燃焼を行う
と排気ガスの温度が高くなる。Next, the combustion is started near the compression top dead center. In this case, when the low temperature combustion is performed, as shown by the solid line in FIG. Tf does not become so high. On the other hand, when normal combustion is performed, since a large amount of oxygen exists around the fuel, the gas temperature Tf of the fuel and its surroundings is as shown by the broken line in FIG. 5B. It will be extremely high. When the normal combustion is performed in this manner, the temperature Tf of the fuel and the gas around the fuel is considerably higher than that when the low temperature combustion is performed, but the temperature of the other gas that occupies most of the temperature is When the normal combustion is performed, the temperature is lower than when the low temperature combustion is performed. Therefore, as shown in FIG. 5A, the average in the combustion chamber near the compression top dead center is low. The gas temperature Tg is higher when low temperature combustion is performed than when normal combustion is performed. As a result, as shown in FIG. 5 (A), the average gas temperature in the combustion chamber after completion of combustion is higher when low temperature combustion is performed than when normal combustion is performed. Thus, the temperature of the exhaust gas rises when low temperature combustion is performed.
【００４２】最後に、フィルタ６に担持されている酸化
触媒について説明する。本発明の酸化触媒は、貴金属触
媒と活性酸素生成剤とからなる。これら貴金属触媒と活
性酸素生成剤とは、フィルタ６の隔壁５４の両壁面上、
および、隔壁５４の細孔を画成する壁面上に全面に亘っ
て形成された例えばアルミナからなる担体層上に担持さ
れている。Finally, the oxidation catalyst carried by the filter 6 will be described. The oxidation catalyst of the present invention comprises a noble metal catalyst and an active oxygen generator. The noble metal catalyst and the active oxygen generator are provided on both wall surfaces of the partition wall 54 of the filter 6,
Further, it is supported on a carrier layer made of, for example, alumina formed over the entire surface of the wall surface defining the pores of the partition wall 54.
【００４３】貴金属触媒としては、白金（Ｐｔ）が用い
られる。一方、活性酸素生成剤としては、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
つが用いられる。Platinum (Pt) is used as the noble metal catalyst. On the other hand, as the active oxygen generator, potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs), alkali metal such as rubidium (Rb), barium (Ba), calcium (Ca), strontium. Alkaline earth metals such as (Sr), lanthanum (La), rare earths such as yttrium (Y), cerium (Ce), transition metals such as iron (Fe), and carbon groups such as tin (Sn). At least one selected from the elements is used.
【００４４】活性酸素生成剤は、周囲に過剰な酸素が存
在すると酸素を吸収・吸着によって保持し且つ周囲の酸
素濃度が低下すると保持している酸素を活性酸素の形で
解放することによって活性酸素を生成する。次に、活性
酸素生成剤の活性酸素生成作用について、担体上に白金
およびカリウム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活性酸素生成作用が行
われる。The active oxygen generating agent retains oxygen by absorbing and adsorbing excess oxygen in the presence of excess oxygen in the surroundings, and releases the retained oxygen in the form of active oxygen when the concentration of oxygen in the surroundings decreases. To generate. Next, the active oxygen generating action of the active oxygen generating agent will be described by taking as an example the case of supporting platinum and potassium on the carrier, but using other noble metals, alkali metals, alkaline earth metals, rare earths and transition metals. Even if the same active oxygen generation action is performed.
【００４５】吸気通路２および内燃機関の燃焼室内に供
給された空気と燃料との比を排気ガスの空燃比と称する
と、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。したがって、フィルタ６に流入する
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。このため過剰
酸素、および、ＮＯを含んだ排気ガスがフィルタ６内に
流入することになる。When the ratio of air to fuel supplied into the intake passage 2 and the combustion chamber of the internal combustion engine is called the air-fuel ratio of exhaust gas, the air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the compression ignition type internal combustion engine is lean. . Therefore, the exhaust gas flowing into the filter 6 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. Therefore, the exhaust gas containing excess oxygen and NO will flow into the filter 6.
【００４６】図５（Ａ）および（Ｂ）は、隔壁５４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５（Ａ）および（Ｂ）において、６０は白
金の粒子を示し、６１はカリウムを含んでいる活性酸素
生成剤を示している。FIGS. 5A and 5B schematically show enlarged views of the surface of the carrier layer formed on the partition wall 54. In FIGS. 5A and 5B, 60 indicates platinum particles, and 61 indicates an active oxygen generator containing potassium.
【００４７】排気ガスがフィルタ６内に流入すると、図
５（Ａ）に示したように、排気ガス中の酸素（Ｏ2）が
Ｏ2 -またはＯ2-の形で白金の表面に付着する。排気ガス
中のＮＯはこれらＯ2 -またはＯ2-と反応し、ＮＯ2とな
る。斯くして生成されたＮＯ2の一部は、白金上で酸化
されつつ活性酸素生成剤６１内に吸収（場合によっては
吸着）によって保持され、図５（Ａ）に示したように、
カリウムと結合しながら硝酸イオン（ＮＯ3 -）の形で活
性酸素生成剤６１内に拡散し、硝酸カリウム（ＫＮ
Ｏ3）を生成する。すなわち、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内に吸
収によって保持される。When the exhaust gas flows into the filter 6, oxygen (O 2 ) in the exhaust gas adheres to the platinum surface in the form of O 2 − or O 2 − as shown in FIG. 5 (A). . NO in the exhaust gas reacts with these O 2 − or O 2 − to become NO 2 . Part of the NO 2 thus generated is retained by absorption (in some cases, adsorption) in the active oxygen generator 61 while being oxidized on platinum, and as shown in FIG.
While being bound to potassium, it diffuses into the active oxygen generator 61 in the form of nitrate ion (NO 3 − ), and potassium nitrate (KN
Produces O 3 ). That is, oxygen in the exhaust gas is retained in the active oxygen generator 61 by absorption in the form of potassium nitrate (KNO 3 ).
【００４８】ここで、燃焼室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６内
を流れている間に、図５（Ｂ）において６２で示したよ
うに、活性酸素生成剤６１の表面上に接触して付着す
る。Here, fine particles mainly composed of carbon (C) are produced in the combustion chamber. Therefore, the exhaust gas contains these fine particles. These fine particles contained in the exhaust gas come into contact with the surface of the active oxygen generating agent 61 as shown by 62 in FIG. 5B while the exhaust gas is flowing in the filter 6. Adhere to.
【００４９】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。すなわち、活
性酸素生成剤６１の周囲の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６
１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。なお、外部に放出されたＮＯは下流側
の白金上において酸化され、再び活性酸素生成剤６１内
に保持される。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. That is, the oxygen concentration around the active oxygen generator 61 decreases. 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, the active oxygen generator 6
The potassium nitrate (KNO 3 ) formed in 1 is decomposed into potassium (K), oxygen (O) and NO, and the oxygen (O) goes to the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen generator 61, On the other hand, NO is released from the active oxygen generator 61 to the outside. The NO released to the outside is oxidized on the platinum on the downstream side, and is retained again in the active oxygen generator 61.
【００５０】ここで、微粒子６２と活性酸素生成剤６１
との接触面に向かう酸素は、硝酸カリウムといった化合
物から分解された酸素であるので、不対電子を有し、し
たがって、極めて高い反応性を有する活性酸素となって
いる。こうして活性酸素生成剤６１は活性酸素を生成す
る。活性酸素生成剤６１によって生成される活性酸素は
そこに付着した微粒子を酸化除去する。Here, the fine particles 62 and the active oxygen generator 61
Oxygen directed to the contact surface with is oxygen decomposed from a compound such as potassium nitrate, and therefore has unpaired electrons, and is thus active oxygen having extremely high reactivity. In this way, the active oxygen generator 61 generates active oxygen. The active oxygen generated by the active oxygen generator 61 oxidizes and removes the fine particles attached thereto.
【００５１】このように本発明では、フィルタ６に捕集
されている微粒子は、反応性の高い活性酸素によって、
輝炎を発することなく酸化除去される。このように輝炎
を発することのない酸化によって微粒子を除去すれば、
フィルタ６の温度が過剰に高くなることがなく、したが
って、フィルタ６が熱劣化することがない。As described above, in the present invention, the fine particles collected in the filter 6 are generated by the highly reactive active oxygen.
It is oxidized and removed without emitting bright flame. In this way, if the fine particles are removed by oxidation that does not emit a luminous flame,
The temperature of the filter 6 does not become excessively high, so that the filter 6 is not thermally deteriorated.
【００５２】さらに、微粒子を酸化除去するために利用
される活性酸素は反応性が高いので、フィルタ６の温度
が比較的低くても、微粒子は酸化除去される。すなわ
ち、圧縮点火式内燃機関から排出される排気ガスの温度
が比較的低く、このため、フィルタ６の温度も比較的低
いことが多いが、本発明によれば、フィルタ６の温度を
上昇させるための特別な処理を実行しなくても、フィル
タ６に捕集された微粒子は酸化除去され続ける。Further, since the active oxygen used to oxidize and remove the fine particles is highly reactive, the fine particles are oxidatively removed even if the temperature of the filter 6 is relatively low. That is, the temperature of the exhaust gas discharged from the compression ignition internal combustion engine is relatively low, and therefore the temperature of the filter 6 is often relatively low. However, according to the present invention, the temperature of the filter 6 is increased. The fine particles trapped in the filter 6 continue to be oxidized and removed even if the special processing of (1) is not performed.
【００５３】なお、活性酸素生成剤６１は周囲に過剰な
酸素が存在するとＮＯXを硝酸イオンの形で保持するこ
とによって結果的に酸素を保持する。すなわち、活性酸
素生成剤６１は周囲に過剰な酸素が存在するとＮＯXを
吸収・吸着によって保持する。一方、活性酸素生成剤６
１は周囲の酸素濃度が低下すると硝酸イオンの形で保持
されているＮＯXを解放することによって活性酸素を生
成する。すなわち、活性酸素生成剤６１は周囲の酸素濃
度が低下するとＮＯXを解放する。したがって、本発明
の活性酸素生成剤６１はＮＯX保持剤としても機能す
る。The active oxygen generator 61 retains NO x in the form of nitrate ions when excess oxygen is present in the surroundings, and consequently retains oxygen. That is, the active oxygen generator 61 retains NO X by absorbing and adsorbing NO X when excess oxygen exists in the surroundings. On the other hand, active oxygen generator 6
1 produces active oxygen by releasing NO X retained in the form of nitrate ions when the ambient oxygen concentration decreases. That is, the active oxygen generator 61 releases NO X when the surrounding oxygen concentration decreases. Therefore, the active oxygen generator 61 of the present invention also functions as a NO X holding agent.
【００５４】ここで、活性酸素生成剤６１周りの酸素濃
度が低下する場合とは、上述したように、周囲の雰囲気
はリーン雰囲気であるが活性酸素生成剤６１に微粒子が
付着した場合の他に、フィルタ６に流入する排気ガスの
空燃比がリッチとなって周囲の雰囲気がリッチ雰囲気と
なった場合がある。Here, the case where the oxygen concentration around the active oxygen generator 61 decreases is as described above, in addition to the case where the surrounding atmosphere is a lean atmosphere but fine particles adhere to the active oxygen generator 61. In some cases, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 6 becomes rich and the surrounding atmosphere becomes rich.
【００５５】周囲の雰囲気はリッチ雰囲気であるが活性
酸素生成剤６１に微粒子が付着することで活性酸素生成
剤６１周りの酸素濃度が低下した場合に解放されたＮＯ
Xは、上述したように、再び活性酸素生成剤６１に吸収
によって保持される。一方、フィルタ６に流入する排気
ガスの空燃比がリッチとなって周囲の雰囲気がリッチ雰
囲気となった場合に解放されたＮＯXは、白金の作用に
よって排気ガス中の炭化水素で還元浄化される。云い方
を換えれば、内燃機関からリッチ空燃比の排気ガスが排
出されるように内燃機関の運転を制御すれば、活性酸素
生成剤６１に保持されているＮＯXを還元浄化すること
ができる。したがって、本発明のフィルタ６は、活性酸
素生成剤６１と白金とからなるＮＯX触媒を具備すると
も言える。Although the surrounding atmosphere is a rich atmosphere, the NO released when the oxygen concentration around the active oxygen generating agent 61 decreases due to the adhesion of fine particles to the active oxygen generating agent 61.
As described above, X is again held by the active oxygen generator 61 by absorption. On the other hand, NO X in which ambient atmosphere is released when it becomes a rich atmosphere air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 6 becomes rich is reduced and purified by hydrocarbons in the exhaust gas by the action of the platinum . In other words, if the operation of the internal combustion engine is controlled so that exhaust gas with a rich air-fuel ratio is discharged from the internal combustion engine, NO X retained in the active oxygen generator 61 can be reduced and purified. Therefore, it can be said that the filter 6 of the present invention is provided with the NO x catalyst composed of the active oxygen generator 61 and platinum.
【００５６】[0056]
【発明の効果】本発明によれば、排気ガスが流入するパ
ティキュレートフィルタの端面が微粒子除去処理毎に変
わる。したがって、微粒子除去処理がパティキュレート
フィルタ全体に、より均一に施されることとなるので、
パティキュレートフィルタ内に多量の微粒子が堆積する
ことはない。According to the present invention, the end surface of the particulate filter into which the exhaust gas flows changes every time the particulate removal process is performed. Therefore, since the particle removal process is more uniformly applied to the entire particulate filter,
A large amount of fine particles do not accumulate in the particulate filter.
【図１】本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing an internal combustion engine equipped with an exhaust emission control device of the present invention.
【図２】図１と同様の図であるが、切換弁の位置が図１
とは異なる図である。FIG. 2 is a view similar to FIG. 1, but the position of the switching valve is shown in FIG.
It is a figure different from.
【図３】本発明のパティキュレートフィルタを示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing a particulate filter of the present invention.
【図４】本発明の微粒子除去処理を実行するためのフロ
ーチャートを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a flowchart for executing a particle removal process of the present invention.
【図５】（Ａ）はクランク角と燃焼室内の平均ガス温度
との関係を示す図であり、（Ｂ）はクランク角と燃料お
よびその周囲のガス温度との関係を示す図である。5A is a diagram showing a relationship between a crank angle and an average gas temperature in a combustion chamber, and FIG. 5B is a diagram showing a relationship between a crank angle and a fuel and a gas temperature around the fuel.
【図６】パティキュレートフィルタにおける微粒子酸化
作用を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a particulate oxidation action in a particulate filter.
１…機関本体 ２…吸気通路 ３…排気通路 ６…パティキュレートフィルタ ８…切換弁 １０、１１…圧力センサ 1 ... Engine body 2 ... Intake passage 3 ... Exhaust passage 6 ... Particulate filter 8 ... Switching valve 10, 11 ... Pressure sensor
Claims (2)
粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタを具備
し、該パティキュレートフィルタのいずれの端面から排
気ガスを流入させるかを選択可能となっており、該パテ
ィキュレートフィルタの一方の端面から排気ガスを流入
させた状態で該パティキュレートフィルタ内に捕集され
ている微粒子を除去するための処理を実行する第１微粒
子除去処理と、上記パティキュレートフィルタの他方の
端面から排気ガスを流入させた状態で該パティキュレー
トフィルタ内に捕集されている微粒子を除去するための
処理を実行する第２微粒子除去処置とが選択的に実行可
能となっている排気浄化装置において、上記パティキュ
レートフィルタ内に捕集されている微粒子を除去すべき
であると判断されたときに、上記第１微粒子除去処理と
第２微粒子除去処理とのうち前回実行された微粒子除去
処理とは異なるほうの微粒子除去処理が実行されること
を特徴とする排気浄化装置。1. A particulate filter for collecting fine particles in exhaust gas discharged from an internal combustion engine is provided, and it is possible to select from which end face of the particulate filter the exhaust gas flows. And a first particulate removal process for performing a process for removing particulates trapped in the particulate filter in a state where exhaust gas is introduced from one end face of the particulate filter, and the particulate It becomes possible to selectively carry out a second particulate removal treatment for performing the processing for removing particulates trapped in the particulate filter while the exhaust gas is flowing in from the other end surface of the filter. It was determined that the particulates trapped in the particulate filter should be removed by the exhaust gas purification device The exhaust emission control device is characterized in that at least one of the first particulate removal process and the second particulate removal process is different from the previously performed particulate removal process.
ときには、予め定められた条件が成立する毎にパティキ
ュレートフィルタの排気ガスを流入させる側の端面が切
り換えられ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 end surface on the exhaust gas inflow side of the particulate filter is switched every time a predetermined condition is satisfied when the particulate removal process is not executed. Exhaust gas purification device described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002017351A JP2003214137A (en) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003214137A true JP2003214137A (en) | 2003-07-30 |
Family
ID=27653077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002017351A Pending JP2003214137A (en) | 2002-01-25 | 2002-01-25 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
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| Country | Link |
|---|---|
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-
2002
- 2002-01-25 JP JP2002017351A patent/JP2003214137A/en active Pending
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