JP3463649B2 - Exhaust gas purification method and exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は排気ガス浄化方法お
よび排気ガス浄化装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust gas purifying method and an exhaust gas purifying apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来よりディーゼル機関においては、排
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の
高温にならないと着火燃焼せず、これに対してディーゼ
ル機関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低
い。したがって排気ガス熱でもってパティキュレートフ
ィルタ上に捕集された微粒子を着火燃焼させるのは困難
であり、排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ
上に捕集された微粒子を着火させるためには微粒子の着
火温度を低くしなければならない。2. Description of the Related Art Conventionally, in a diesel engine, a particulate filter is arranged in an engine exhaust passage to remove fine particles contained in exhaust gas, and the particulate filter temporarily collects fine particles in the exhaust gas. Then, the particulate filter collected on the particulate filter is ignited and burned to regenerate the particulate filter. However, the particulates collected on the particulate filter do not ignite and burn unless the temperature rises to about 600 ° C. or higher, whereas the exhaust gas temperature of the diesel engine is usually considerably lower than 600 ° C. Therefore, it is difficult to ignite and burn the particulates collected on the particulate filter by the heat of the exhaust gas, and it is difficult to ignite the particulates collected on the particulate filter by the heat of the exhaust gas. The temperature should be low.
【０００３】ところで従来よりパティキュレートフィル
タ上に触媒を担持すれば微粒子の着火温度を低下できる
ことが知られており、したがって従来より微粒子の着火
温度を低下させるために触媒を担持した種々のパティキ
ュレートフィルタが公知である。例えば特公平７−１０
６２９０号公報にはパティキュレートフィルタ上に白金
族金属およびアルカリ土類金属酸化物の混合物を担持さ
せたパティキュレートフィルタが開示されている。この
パティキュレートフィルタではほぼ３５０℃から４００
℃の比較的低温でもって微粒子が着火され、次いで連続
的に燃焼せしめられる。By the way, it has been conventionally known that the catalyst can be carried on a particulate filter to lower the ignition temperature of fine particles. Therefore, various particulate filters carrying a catalyst in order to lower the ignition temperature of fine particles compared with the prior art. Is known. For example, Japanese Patent Fair 7-10
Japanese Patent No. 6290 discloses a particulate filter in which a mixture of a platinum group metal and an alkaline earth metal oxide is supported on the particulate filter. With this particulate filter, the temperature ranges from 350 ° C to 400 ° C.
The particles are ignited at a relatively low temperature of ° C and then burned continuously.
【０００４】ディーゼル機関では負荷が高くなれば排気
ガス温が３５０℃から４００℃に達し、したがって上述
のパティキュレートフィルタでは一見したところ機関負
荷が高くなったときに排気ガス熱によって微粒子を着火
燃焼せしめることができるように見える。しかしながら
実際には排気ガス温が３５０℃から４００℃に達しても
微粒子が着火しない場合があり、またたとえ微粒子が着
火したとしても一部の微粒子しか燃焼せず、多量の微粒
子が燃え残るという問題を生ずる。In a diesel engine, the exhaust gas temperature rises from 350 ° C. to 400 ° C. when the load becomes high, and therefore the above-mentioned particulate filter causes the particles to be ignited and burned by the exhaust gas heat when the engine load becomes high at first glance. Looks like you can. However, in reality, even if the exhaust gas temperature reaches from 350 ° C to 400 ° C, the fine particles may not ignite, and even if the fine particles are ignited, only a part of the fine particles are burned and a large amount of fine particles remain unburned. Cause
【０００５】すなわち排気ガス中に含まれる微粒子量が
少ないときにはパティキュレートフィルタ上に付着する
微粒子量が少なく、このときには排気ガス温が３５０℃
から４００℃になるとパティキュレートフィルタ上の微
粒子は着火し、次いで連続的に燃焼せしめられる。しか
しながら排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなるとパ
ティキュレートフィルタ上に付着した微粒子が完全に燃
焼する前にこの微粒子の上に別の微粒子が堆積し、その
結果、パティキュレートフィルタ上に微粒子が積層状に
堆積する。このようにパティキュレートフィルタ上に微
粒子が積層状に堆積すると酸素と接触しやすい一部の微
粒子は燃焼せしめられるが酸素と接触しづらい残りの微
粒子は燃焼せず、斯くして多量の微粒子が燃え残ること
になる。したがって排気ガス中に含まれる微粒子量が多
くなるとパティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が
堆積し続けることになる。That is, when the amount of fine particles contained in the exhaust gas is small, the amount of fine particles adhering to the particulate filter is small, and at this time, the exhaust gas temperature is 350 ° C.
From 400 to 400 ° C., the particulates on the particulate filter are ignited and then burned continuously. However, if the amount of fine particles contained in the exhaust gas becomes large, other fine particles will be deposited on this fine particle before the fine particles adhering to the particulate filter are completely burned, and as a result, fine particles will be stacked on the particulate filter. Deposits in the shape of. When particulates are deposited in a layered manner on the particulate filter in this way, some of the particulates that are likely to come into contact with oxygen are burned, but the other particulates that are difficult to come into contact with oxygen do not burn, and thus a large amount of particulates burn. Will remain. Therefore, when the amount of fine particles contained in the exhaust gas increases, a large amount of fine particles continue to be deposited on the particulate filter.
【０００６】一方、パティキュレートフィルタ上に多量
の微粒子が堆積するとこれら堆積した微粒子は次第に着
火燃焼しづらくなる。このように燃焼しづらくなるのは
おそらく堆積している間に微粒子中の炭素が燃焼しづら
いグラフィイト等に変化するからであると考えられる。
事実、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆
積し続けると３５０℃から４００℃の低温では堆積した
微粒子が着火せず、堆積した微粒子を着火せしめるため
には６００℃以上の高温が必要となる。しかしながらデ
ィーゼル機関では通常、排気ガス温が６００℃以上の高
温になることがなく、したがってパティキュレートフィ
ルタ上に多量の微粒子が堆積し続けると排気ガス熱によ
って堆積した微粒子を着火せしめるのが困難となる。On the other hand, when a large amount of fine particles are deposited on the particulate filter, the deposited fine particles gradually become difficult to ignite and burn. It is considered that the reason why it becomes difficult to burn is that carbon in the fine particles changes into graffite, which is hard to burn, during the deposition.
In fact, when a large amount of fine particles continue to be deposited on the particulate filter, the deposited fine particles do not ignite at a low temperature of 350 to 400 ° C., and a high temperature of 600 ° C. or higher is required to ignite the deposited fine particles. However, in a diesel engine, the exhaust gas temperature does not normally reach a high temperature of 600 ° C. or higher, and therefore, if a large amount of fine particles continue to be deposited on the particulate filter, it becomes difficult to ignite the deposited fine particles by the heat of the exhaust gas. .
【０００７】一方、このとき排気ガス温を６００℃以上
の高温にすることができたとすると堆積した微粒子は着
火するがこの場合には別の問題を生ずる。すなわちこの
場合、堆積した微粒子は着火せしめられると輝炎を発し
て燃焼し、このときパティキュレートフィルタの温度は
堆積した微粒子の燃焼が完了するまで長時間に亘り８０
０℃以上に維持される。しかしながらこのようにパティ
キュレートフィルタが長時間に亘り８００℃以上の高温
にさらされるとパティキュレートフィルタが早期に劣化
し、斯くしてパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。On the other hand, at this time, if the exhaust gas temperature can be raised to a high temperature of 600 ° C. or higher, the deposited fine particles are ignited, but in this case, another problem occurs. That is, in this case, the deposited particulates emit a bright flame when they are ignited and burn, and at this time, the temperature of the particulate filter is 80 for a long time until the burning of the deposited particulates is completed.
Maintained above 0 ° C. However, if the particulate filter is exposed to a high temperature of 800 ° C. or higher for a long time as described above, the particulate filter deteriorates early, and thus there is a problem that the particulate filter must be replaced with a new one early. .
【０００８】また堆積した微粒子が燃焼せしめられると
アッシュが凝縮して大きな塊りとなり、これらアッシュ
の塊りによってパティキュレートフィルタの細孔が目詰
まりを生ずる。目詰まりした細孔の数は時間の経過と共
に次第に増大し、斯くしてパティキュレートフィルタに
おける排気ガス流の圧損が次第に大きくなる。排気ガス
流の圧損が大きくなると機関の出力が低下し、斯くして
この点からもパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。When the accumulated fine particles are burned, the ash is condensed into a large lump, and the lump of the ash causes the pores of the particulate filter to be clogged. The number of clogged pores gradually increases over time, and thus the pressure loss of the exhaust gas flow in the particulate filter gradually increases. If the pressure loss of the exhaust gas flow increases, the output of the engine decreases, and this also causes the problem that the particulate filter must be replaced with a new one at an early stage.
【０００９】このように多量の微粒子が一旦積層状に堆
積してしまうと上述の如き種々の問題が生じ、したがっ
て排気ガス中に含まれる微粒子量とパティキュレートフ
ィルタ上において燃焼しうる微粒子量とのバランスを考
えて多量の微粒子が積層状に堆積しないようにする必要
がある。しかしながら上述の公報に記載されたパティキ
ュレートフィルタでは排気ガス中に含まれる微粒子量と
パティキュレートフィルタ上において燃焼しうる微粒子
量とのバランスについては何ら考えておらず、斯くして
上述したように種々の問題を生じることになる。Once such a large amount of fine particles are accumulated in a laminated form, various problems as described above occur, and therefore, the amount of fine particles contained in the exhaust gas and the amount of fine particles combustible on the particulate filter are different. Considering the balance, it is necessary to prevent a large amount of fine particles from accumulating in a laminated form. However, in the particulate filter described in the above-mentioned publication, no consideration is given to the balance between the amount of fine particles contained in the exhaust gas and the amount of fine particles that can be burned on the particulate filter, and thus various types as described above. Will cause problems.
【００１０】また、上述の公報に記載されたパティキュ
レートフィルタでは排気ガス温が３５０℃以下になると
微粒子は着火されず、斯くしてパティキュレートフィル
タ上に微粒子が堆積する。この場合、堆積量が少なけれ
ば排気ガス温が３５０℃から４００℃になったときに堆
積した微粒子が燃焼せしめられるが多量の微粒子が積層
状に堆積すると排気ガス温が３５０℃から４００℃にな
ったときに堆積した微粒子が着火せず、たとえ着火した
としても一部の微粒子は燃焼しないために燃え残りが生
じる。Further, in the particulate filter described in the above publication, the particulates are not ignited when the exhaust gas temperature becomes 350 ° C. or lower, and thus the particulates are deposited on the particulate filter. In this case, if the amount of deposition is small, the fine particles deposited when the exhaust gas temperature rises from 350 ° C. to 400 ° C. are burned, but if a large amount of fine particles accumulate in a stack, the exhaust gas temperature rises from 350 ° C. to 400 ° C. When the particles are ignited, they do not ignite, and even if they ignite, some of the particles do not burn, so that an unburned residue occurs.
【００１１】この場合、多量の微粒子が積層状に堆積す
る前に排気ガス温を上昇させれば堆積した微粒子を燃え
残ることなく燃焼せしめることができるが上述の公報に
記載されたパティキュレートフィルタではこのようなこ
とは何ら考えておらず、斯くして多量の微粒子が積層状
に堆積した場合には排気ガス温を６００℃以上に上昇さ
せない限り、堆積した全微粒子を燃焼させることができ
ない。In this case, if the exhaust gas temperature is raised before a large amount of fine particles are accumulated in a laminated form, the accumulated fine particles can be burned without being left unburned. However, in the particulate filter described in the above publication. Nothing like this is taken into consideration, and thus, when a large amount of fine particles are accumulated in a laminated form, all the accumulated fine particles cannot be burned unless the exhaust gas temperature is raised to 600 ° C. or higher.
【００１２】このような問題点を解決すべく排気ガス中
に含まれる微粒子量とパティキュレートフィルタ上にお
いて燃焼しうる微粒子量とのバランスを考えて多量の微
粒子が積層状に堆積しないように制御した排気ガス浄化
方法および排気ガス浄化装置が本出願人により既に出願
されている（特願２０００−４３５７１号）。In order to solve such a problem, in consideration of the balance between the amount of fine particles contained in the exhaust gas and the amount of fine particles combustible on the particulate filter, it is controlled so that a large amount of fine particles are not deposited in a laminated form. An exhaust gas purification method and an exhaust gas purification device have already been filed by the applicant (Japanese Patent Application No. 2000-43571).
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】ところで排気ガス中に
は微粒子以外にも例えば窒素酸化物（ＮＯx ）等の成分
が含まれているので微粒子を除去すると共にこの微粒子
以外の成分を浄化することも排気ガスを浄化するという
観点からは望ましい。そこで本発明の目的は新規な方法
を採用した排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置に
おいて排気ガス中の微粒子以外の成分を浄化することが
できるようにすることにある。By the way, since the exhaust gas contains components such as nitrogen oxide (NO x ) in addition to the fine particles, it is necessary to remove the fine particles and purify the components other than the fine particles. Is desirable from the viewpoint of purifying exhaust gas. Therefore, an object of the present invention is to make it possible to purify components other than fine particles in exhaust gas in an exhaust gas purification method and an exhaust gas purification device that employ a novel method.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】１番目の発明では上記目
的を達成するために、燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタと
して、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子
量がパティキュレートフィルタ上において単位時間当り
に輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微
粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパテ
ィキュレートフィルタに流入すると輝炎を発することな
く酸化除去せしめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸
化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティキュ
レートフィルタ上において微粒子が一定限度以下しか堆
積しないときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなったときにパティキュレートフィルタ上
の微粒子が輝炎を発することなく酸化除去せしめられる
パティキュレートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子
量がパティキュレートフィルタの温度に依存しており、
排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なく
なり、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子
量より多くなったとしてもその後、排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量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パティキュレートフィ
ルタ上に堆積しないように排出微粒子量およびパティキ
ュレートフィルタの温度を維持し、それによって排気ガ
ス中の微粒子をパティキュレートフィルタ上において輝
炎を発することなく酸化除去せしめ、排気ガス中の微粒
子以外の成分を浄化することができる触媒をパティキュ
レートフィルタ上に担持させ、該触媒により微粒子以外
の成分を浄化するようにした排気ガス浄化方法におい
て、パティキュレートフィルタの下流に流出する微粒子
以外の成分の量が予め定められた量を越えたときに排出
微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少ない範囲で燃焼
室から排出される微粒子以外の成分の量を少なくするよ
うにする。In order to achieve the above object, in the first aspect of the invention, a particulate filter for removing fine particles in exhaust gas discharged from a combustion chamber is used as a particulate filter from the combustion chamber per unit time. When the amount of discharged fine particles is less than the amount of oxidatively removable fine particles that can be oxidized and removed on the particulate filter per unit time without emitting a bright flame, the fine flame in the exhaust gas flows into the particulate filter to cause a bright flame. Even if the amount of fine particles discharged can be removed without oxidation and the amount of fine particles discharged temporarily exceeds the amount of fine particles that can be removed by oxidation, the amount of fine particles discharged can be removed by oxidation if the amount of fine particles accumulated on the particulate filter is below a certain limit. Fine particles on the particulate filter cause a bright flame when Using a particulate filter is oxidized removed, particulate removable by oxidation amount is dependent on the temperature of the particulate filter without,
When the amount of discharged fine particles is usually less than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, and even if the amount of discharged fine particles temporarily exceeds the amount of fine particles that can be removed by oxidation, after that, the amount of discharged fine particles becomes less than the amount of fine particles that can be removed by oxidation. The amount of particulates discharged and the temperature of the particulate filter are maintained so that only a certain amount of particulates that can be oxidized and removed can be deposited on the particulate filter. In an exhaust gas purification method in which a catalyst capable of purifying components other than fine particles in exhaust gas is supported on a particulate filter without being oxidized and is purified by the catalyst, and components other than fine particles are purified by the catalyst. , The amount of components other than fine particles that flow out to the downstream of the particulate filter is Amount of discharged particulate when exceeding the amounts specified is to reduce the amount of components other than fine particles discharged from the combustion chamber in a range of less than particulate removable by oxidation amount.
【００１５】２番目の発明では１番目の発明において、
触媒が周囲に過剰酸素が存在すると排気ガス中のＮＯx
を取り込んでＮＯx を保持し且つ周囲の酸素濃度が低下
すると保持したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤を具備
し、ＮＯx 吸収剤に還元剤を供給し、周囲の酸素濃度を
低下することによりＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出さ
せ、ＮＯx を還元剤により浄化するようにする。In the second invention, in the first invention,
NO x in the exhaust gas when the catalyst has excess oxygen around it
Comprising a the NO x absorbent which and the ambient oxygen concentration holds NO x capture releasing NO x held to reduce, by supplying the reducing agent to the NO x absorbent, to reduce the oxygen concentration around it by then releasing the NO x from the NO x absorbent, so as to purify the reducing agent NO x.
【００１６】３番目の発明では２番目の発明において、
単位時間当たりに燃焼室から排出されるＮＯx 量は排出
微粒子量が多いほど少なくなる。４番目の発明では２番
目の発明において、ＮＯx 吸収剤が貴金属を具備してい
る。５番目の発明では２番目の発明において、ＮＯx 吸
収剤が周囲の酸素濃度が低下すると酸素を活性酸素の形
で放出し、パティキュレート上のＮＯx 吸収剤上に微粒
子が付着したときにＮＯx 吸収剤から活性酸素を放出さ
せ、放出された活性酸素によりＮＯx 吸収剤上に付着し
た微粒子を酸化させるようにしている。In the third invention, in the second invention,
The amount of NO x discharged from the combustion chamber per unit time decreases as the amount of discharged fine particles increases. In the second invention in the fourth invention, NO x absorbent is provided with a noble metal. In the fifth aspect of the invention, in the second aspect, the NO x absorbent releases oxygen in the form of active oxygen when the surrounding oxygen concentration decreases, and when the particulates adhere to the NO x absorbent on the particulates, NO The active oxygen is released from the x absorbent, and the released active oxygen oxidizes the fine particles adhering to the NO x absorbent.
【００１７】６番目の発明では５番目の発明において、
ＮＯx 吸収剤がアルカリ金属またはアルカリ土類金属ま
たは希土類または遷移金属からなる。７番目の発明では
６番目の発明において、アルカリ金属およびアルカリ土
類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属から
なる。８番目の発明では５番目の発明において、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こ
とによりＮＯx 吸収剤上に付着した微粒子を酸化させる
ようにしている。In the sixth invention, in the fifth invention,
The NO x absorbent consists of an alkali metal or alkaline earth metal or rare earth or transition metal. According to the seventh invention, in the sixth invention, the alkali metal and the alkaline earth metal are metals having a higher ionization tendency than calcium. In the eighth aspect, in the fifth aspect, the air-fuel ratio of a part or the whole of the exhaust gas is temporarily made rich to oxidize the fine particles adhering to the NO x absorbent.
【００１８】９番目の発明では上記目的を達成するため
に、機関排気通路内に燃焼室から排出された排気ガス中
の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタを
配置し、このパティキュレートフィルタとして、単位時
間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパティキ
ュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎を発す
ることなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量よりも
少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュレート
フィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化除去せ
しめられ、かつ排出微粒子量が一時的に酸化除去可能微
粒子量より多くなったとしてもパティキュレートフィル
タ上において微粒子が一定限度以下しか堆積しないとき
には排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なく
なったときにパティキュレートフィルタ上の微粒子が輝
炎を発することなく酸化除去せしめられるパティキュレ
ートフィルタを用い、酸化除去可能微粒子量がパティキ
ュレートフィルタの温度に依存しており、排出微粒子量
が酸化除去可能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ排
出微粒子量が一時的に酸化除去可能微粒子量より多くな
ったとしてもその後、排出微粒子量が酸化除去可能微粒
子量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パティキュレートフィルタ上に堆積
しないように排出微粒子量およびパティキュレートフィ
ルタの温度を維持するための制御手段を具備し、それに
よって排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィルタ
上において輝炎を発することなく酸化除去せしめ、排気
ガス中の微粒子以外の成分を浄化することができる触媒
をパティキュレートフィルタ上に担持させ、該触媒によ
り微粒子以外の成分を浄化するようにした排気ガス浄化
装置において、パティキュレートフィルタの下流に流出
する微粒子以外の成分の量が予め定められた量を越えた
ときに排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量より少ない
範囲で燃焼室から排出される微粒子以外の成分の量を少
なくする排出ＮＯ x 量低減手段を具備する。The ninth aspect of the invention is to achieve the above object.
In the exhaust gas discharged from the combustion chamber in the engine exhaust passage
Particulate filter to remove the fine particles of
Place this as a particulate filter, and
The amount of fine particles emitted from the combustion chamber during each interval is
Emits a luminous flame per unit time on the filter
Than the amount of fine particles that can be removed by oxidation without oxidation
Particulates in the exhaust gas when the amount is small
When it flows into the filter, it can be oxidized and removed without emitting a luminous flame.
The amount of fine particles discharged can be temporarily removed by oxidation.
Particulate fill, even if it is larger than the amount of particles
When fine particles are deposited on a computer under a certain limit
Is less than the amount of fine particles that can be removed by oxidation.
The particulates on the particulate filter will shine.
Particulates that can be oxidized and removed without producing flames
The amount of fine particles that can be removed by oxidation is
The amount of particulates emitted depends on the temperature of the filter.
Is usually less than the amount of fine particles that can be removed by oxidation, and
The amount of fine particles emitted is temporarily higher than the amount of fine particles that can be removed by oxidation.
Even after that, the amount of fine particles discharged can be removed by oxidation
When the amount is less than
Only a small amount of particles deposited on the particulate filter
Be careful not to discharge particulates and particulates.
Control means to maintain the temperature of the
Therefore, the particulates in the exhaust gas are filtered by the particulate filter.
Exhaust by oxidization removal without emitting a bright flame above
Catalyst capable of purifying components other than fine particles in gas
Supported on a particulate filter, and the catalyst
Exhaust gas purification that purifies components other than fine particles
Flown downstream of the particulate filter in the device
The amount of components other than fine particles exceeds the predetermined amount
Sometimes the amount of fine particles discharged is less than the amount of fine particles that can be removed by oxidation.
Reduce the amount of components other than fine particles discharged from the combustion chamber within the range.
Emission NO to lose xA quantity reducing means is provided.
【００１９】１０番目の発明では９番目の発明におい
て、触媒が周囲に過剰酸素が存在すると排気ガス中のＮ
Ｏx を取り込んでＮＯx を保持し且つ周囲の酸素濃度が
低下すると保持したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤を具
備し、該ＮＯx 吸収剤に還元剤を供給し、周囲の酸素濃
度を低下することによりＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出
させ、ＮＯx を還元剤により浄化するようにする。In the tenth invention, in the ninth invention, when excess oxygen exists around the catalyst, N in the exhaust gas is increased.
A NO x absorbent that captures O x and retains NO x, and releases the retained NO x when the ambient oxygen concentration decreases, supplies a reducing agent to the NO x absorbent to reduce the ambient oxygen concentration. to release the NO x from the NO x absorbent by reducing, so as to purify the reducing agent NO x.
【００２０】１１番目の発明では１０番目の発明におい
て、単位時間当たりに燃焼室から排出されるＮＯx 量は
排出微粒子量が多いほど少なくなる。１２番目の発明で
は９番目の発明において、パティキュレートフィルタが
互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路を具備
し、隣接する排気流通路の一方は上流端が栓により閉塞
されると共に隣接する排気流通路の他方は下流端が栓に
より閉塞され、排気流通路の壁面および栓の壁面上に触
媒を担持させている。According to the eleventh aspect of the invention, in the tenth aspect of the invention, the amount of NO x emitted from the combustion chamber per unit time decreases as the amount of fine particles emitted increases. In a twelfth aspect based on the ninth aspect, the particulate filter comprises a plurality of exhaust flow passages extending in parallel to each other, and one of the adjacent exhaust flow passages is closed at its upstream end with a plug and is adjacent to the other exhaust flow passage. The other end of the exhaust flow passage is closed at its downstream end by a plug, and the catalyst is carried on the wall surface of the exhaust flow passage and the wall surface of the plug.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、図示した実施例を参照して
本発明を説明する。図１は本発明を圧縮着火式内燃機関
に適用した場合を示している。なお本発明は火花点火式
内燃機関にも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、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。
コンプレッサ１５の上流側の吸気管１３ｂには吸入され
る空気の質量流量を検出するための質量流量計１３ａが
取り付けられる。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、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に示した実施例では冷却装置１８内に機関冷却水が
導びかれ、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、排気タービン２１の出口はパテ
ィキュレートフィルタ２２を内蔵したケーシング２３に
連結される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. 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, and 9 is an intake port. Indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port, respectively. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to a compressor 15 of an exhaust turbocharger 14 via an intake duct 13.
A mass flow meter 13a for detecting the mass flow rate of the air taken in is attached to the intake pipe 13b on the upstream side of the compressor 15. A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is arranged in the intake duct 13, and a cooling device 18 for cooling intake air flowing in the intake duct 13 is arranged around the intake duct 13.
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 the exhaust turbocharger 14 via an exhaust manifold 19 and an exhaust pipe 20, and an outlet of the exhaust turbine 21 is connected to a casing 23 containing a particulate filter 22.
【００２２】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、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式ＥＧＲ
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に示した実施例では冷
却装置２６内に機関冷却水が導びかれ、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。このコモンレール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、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、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, and an electric control type EGR is provided in the EGR passage 24.
A 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 into the common rail 27 from a fuel pump 28 of an electrically controlled variable discharge amount, and 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, and the fuel pump 28 is arranged so that the fuel pressure in the common rail 27 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 29. Is controlled.
【００２３】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。またパテ
ィキュレートフィルタ２２にはパティキュレートフィル
タ２２の温度を検出するための温度センサ３９が取り付
けられ、この温度センサ３９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。また
質量流量計１３ａ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. Further, a temperature sensor 39 for detecting the temperature of the particulate filter 22 is attached to the particulate filter 22, and the output signal of this temperature sensor 39 corresponds to the AD.
It is input to the input port 35 via the converter 37. The output signal of the mass flowmeter 13a corresponds to the corresponding AD converter 37.
Is input to the input port 35 via.
【００２４】パティキュレートフィルタ２２の下流側の
排気管２０ａには排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯx ）の
濃度を検出することができるＮＯx センサ３９ａが取り
付けられ、このＮＯx センサ３９ａ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。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０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、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２
８に接続される。An NO x sensor 39a capable of detecting the concentration of nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gas is attached to the exhaust pipe 20a downstream of the particulate filter 22, and the output of this NO x sensor 39a. The signal is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and 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 via the corresponding drive circuit 38 to the fuel injection valve 6, the throttle valve driving step motor 16, the EGR control valve 25, and the fuel pump 2.
8 is connected.
【００２５】図２にパティキュレートフィルタ２２の構
造を示す。なお図２において（Ａ）はパティキュレート
フィルタ２２の正面図であり、（Ｂ）はパティキュレー
トフィルタ２２の側面断面図である。図２（Ａ）および
（Ｂ）に示したようにパティキュレートフィルタ２２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により閉塞された排気ガス流入
通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気ガス
流出通路５１とにより構成される。FIG. 2 shows the structure of the particulate filter 22. 2A is a front view of the particulate filter 22, and FIG. 2B is a side sectional view of the particulate filter 22. As shown in FIGS. 2A and 2B, the particulate filter 22 has a honeycomb structure and includes a plurality of exhaust flow passages 50 and 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.
【００２６】なお図２（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。言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. 2A indicates the plug 53. Therefore, the exhaust gas inflow passage 50 and the exhaust gas outflow passage 51 have a thin partition wall 54.
Are alternately arranged through. 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, and each exhaust gas outflow passage 51 is surrounded by the four exhaust gas inflow passages 50. Is arranged as.
【００２７】パティキュレートフィルタ２２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ており、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２（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。本発明の実施例では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
の両側表面上、栓５３の外端面および栓５２，５３の内
端面上には全面に亘って例えばアルミナからなる担体の
層が形成されており、この担体上に貴金属触媒と、周囲
に過剰酸素が存在すると酸素を取り込んで酸素を保持し
且つ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸
素の形で放出する活性酸素放出剤とが担持されている。The particulate filter 22 is made of a porous material such as cordierite, so that the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 50 is surrounded by the surrounding gas as shown by the arrow in FIG. 2 (B). Partition wall 54
The gas passes through the inside and flows out into the adjacent exhaust gas outflow passage 51. In the embodiment of the present invention, the peripheral wall surfaces of each exhaust gas inflow passage 50 and each exhaust gas outflow passage 51, that is, each partition wall 54.
A layer of a carrier made of, for example, alumina is formed over the entire surface on both sides of the plug, the outer end surface of the plug 53, and the inner end surfaces of the plugs 52, 53. Is present, the active oxygen release agent is incorporated to retain oxygen by retaining oxygen and retain the oxygen, and release the retained oxygen in the form of active oxygen when the ambient oxygen concentration decreases.
【００２８】本発明の実施例では貴金属触媒として白金
Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤としてカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ル
ビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カ
ルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土
類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土
類、および遷移金属から選ばれた少なくとも一つが用い
られている。In the embodiment of the present invention, platinum Pt is used as the noble metal catalyst, and as the active oxygen releasing agent, potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs, alkali metals such as rubidium Rb, barium Ba, calcium Ca. , At least one selected from alkaline earth metals such as strontium Sr, lanthanum La, rare earths such as yttrium Y, and transition metals.
【００２９】なお活性酸素放出剤としてはカルシウムＣ
ａ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Ｌｉ、セシ
ウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチ
ウムＳｒを用いることが好ましい。次にパティキュレー
トフィルタ２２による排気ガス中の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。Calcium C is used as the active oxygen releasing agent.
It is preferable to use an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than a, that is, potassium K, lithium Li, cesium Cs, rubidium Rb, barium Ba, or strontium Sr. Next, the action of removing particulates in the exhaust gas by the particulate filter 22 will be described by taking as an example the case where platinum Pt and potassium K are supported on the carrier, but other precious metals, alkali metals,
The same fine particle removing action is achieved by using an alkaline earth metal, a rare earth metal, or a transition metal.
【００３０】図１に示したような圧縮着火式内燃機関で
は空気過剰のもとで燃焼が行われ、したがって排気ガス
は多量の過剰空気を含んでいる。すなわち吸気通路およ
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図１に示したような圧縮着火式内燃
機関では排気ガスの空燃比はリーンとなっている。また
燃焼室５内ではＮＯが発生するので排気ガス中にはＮＯ
が含まれている。また燃料中には硫黄Ｓが含まれてお
り、この硫黄Ｓは燃焼室５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。したがって過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2 を含んだ排
気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス流入
通路５０内に流入することになる。In a compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG. 1, combustion is performed under an excess of air, and therefore the exhaust gas contains a large amount of excess air. That is, 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 becomes lean in the compression ignition internal combustion engine as shown in FIG. There is. Further, since NO is generated in the combustion chamber 5, NO is contained in the exhaust gas.
It is included. Further, the fuel contains sulfur S, and this sulfur S reacts with oxygen in the combustion chamber 5 to become SO 2 . Therefore, the exhaust gas contains SO 2 . Therefore, the exhaust gas containing excess oxygen, NO and SO 2 flows into the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22.
【００３１】図３（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通
路５０の内周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３（Ａ）および（Ｂ）に
おいて６０は白金Ｐｔの粒子を示しており、６１はカリ
ウムＫを含んでいる活性酸素放出剤を示している。上述
したように排気ガス中には多量の過剰酸素が含まれてい
るので排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気
ガス流入通路５０内に流入すると図３（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ＮＯ2
の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ活性酸素放出剤６１
内に吸収され、カリウムＫと結合しながら図３（Ａ）に
示したように硝酸イオンＮＯ3 - の形で活性酸素放出剤
６１内に拡散し、硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。3A and 3B schematically show enlarged views of the surface of the carrier layer formed on the inner peripheral surface of the exhaust gas inflow passage 50. In FIGS. 3A and 3B, 60 indicates particles of platinum Pt, and 61 indicates an active oxygen release agent containing potassium K. 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 particulate filter 22, the oxygen O 2 as shown in FIG. platinum Pt in or O 2- in the form - but O 2
Adhere to the surface of. On the other hand, NO in the exhaust gas is platinum Pt
Reacts with O 2 − or O 2− on the surface of NO 2 to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). NO 2 produced next
Of the active oxygen releasing agent 61 while being oxidized on platinum Pt
As shown in FIG. 3 (A), it is absorbed into the active oxygen-releasing agent 61 in the form of nitrate ion NO 3 − and bound to potassium K to generate potassium nitrate KNO 3 .
【００３２】一方、上述したように排気ガス中にはＳＯ
2 も含まれており、このＳＯ2 もＮＯと同様なメカニズ
ムにより活性酸素放出剤６１内に吸収される。すなわち
上述したように酸素Ｏ2 がＯ2 - 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放出剤６１内に吸収され、カリ
ウムＫと結合しながら硫酸イオンＳＯ4 2- の形で活性酸
素放出剤６１内に拡散し、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を生
成する。このようにして活性酸素放出触媒６１内には硝
酸カリウムＫＮＯ3 および硫酸カリウムＫ 2 ＳＯ4 が生
成される。On the other hand, as described above, the exhaust gas contains SO.
2Also included, this SO2The same mechanism as NO
The oxygen is absorbed in the active oxygen release agent 61. Ie
As described above, oxygen O2Is O2 -Or O2-In the form of platinum
SO attached to the surface of Pt in the exhaust gas2Is platinum
O on the surface of Pt2 -Or O2-Reacts with SO3Tona
It SO generated next3Part of Pt on Pt
Is absorbed into the active oxygen release agent 61 while being oxidized to
Sulfate ion SO while binding with Um KFour 2-Active acid in the form of
Diffuses into the element-releasing agent 61, potassium sulfate K2SOFourLive
To achieve. In this way, the active oxygen release catalyst 61 contains glass.
Potassium acid KNO3And potassium sulfate K 2SOFourRaw
Is made.
【００３３】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、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パティキュレートフィル
タ２２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに、
或いは排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１
に向かうときに図３（Ｂ）において６２で示したように
担体層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に接
触し、付着する。On the other hand, fine particles mainly composed of carbon C are generated in the combustion chamber 5, and therefore the exhaust gas contains these fine particles. These fine particles contained in the exhaust gas, when the exhaust gas is flowing in the exhaust gas inflow passage 50 of the particulate filter 22,
Alternatively, from the exhaust gas inflow passage 50 to the exhaust gas outflow passage 51
3B, it contacts and adheres to the surface of the carrier layer, for example, the surface of the active oxygen release agent 61, as shown by 62 in FIG. 3B.
【００３４】このように微粒子６２が活性酸素放出剤６
１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６
１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤６１内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微
粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１内に形成
されている硝酸カリウムＫＮＯ3 がカリウムＫと酸素Ｏ
とＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放
出剤６１との接触面に向かい、その一方でＮＯが活性酸
素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出された
ＮＯは下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性
酸素放出剤６１内に吸収される。Thus, the fine particles 62 are the active oxygen releasing agent 6
When it adheres to the surface of No. 1, the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 6
The oxygen concentration decreases at the contact surface with 1. When the oxygen concentration decreases, a difference in concentration occurs between the active oxygen release agent 61 and the active oxygen release agent 61 having a high oxygen concentration. Therefore, the oxygen in the active oxygen release agent 61 is directed toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release agent 61. Try to move. As a result, potassium nitrate KNO 3 formed in the active oxygen release agent 61 is converted into potassium K and oxygen O.
Is decomposed into NO and NO, and oxygen O is directed to the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release agent 61, while NO is released from the active oxygen release agent 61 to the outside. The NO released to the outside is oxidized on the platinum Pt on the downstream side and is again absorbed in the active oxygen release agent 61.
【００３５】またこのとき活性酸素放出剤６１内に形成
されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4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
素放出剤６１との接触面に向かい、その一方でＳＯ2 が
活性酸素放出剤６１から外部に放出される。外部に放出
されたＳＯ2 は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、
再び活性酸素放出剤６１内に吸収される。ただし硫酸カ
リウムＫ2 ＳＯ4 は安定しているので硝酸カリウムＫＮ
Ｏ3 に比べて活性酸素を放出しづらい。At this time, potassium sulfate K 2 SO 4 formed in the active oxygen releasing agent 61 is also decomposed into potassium K, oxygen O and SO 2, and the oxygen O is separated between the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 61. To the contact surface, SO 2 is released from the active oxygen release agent 61 to the outside. The SO 2 released to the outside is oxidized on the platinum Pt on the downstream side,
It is again absorbed in the active oxygen release agent 61. However, since potassium sulfate K 2 SO 4 is stable, potassium nitrate KN
It is harder to release active oxygen than O 3 .
【００３６】ところで微粒子６２と活性酸素放出剤６１
との接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3 や硫
酸カリウムＫ2 ＳＯ4 のような化合物から分解された酸
素である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギ
を有しており、極めて高い活性を有する。したがって微
粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素
は活性酸素Ｏとなっている。これら活性酸素Ｏが微粒子
６２に接触すると微粒子６２はただ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はパティキュレートフィルタ２２
上に堆積することがない。By the way, the fine particles 62 and the active oxygen releasing agent 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 has high energy and has extremely high activity. Therefore, oxygen toward the contact surface between the fine particles 62 and the active oxygen release agent 61 is active oxygen O. When these active oxygen O come into contact with the fine particles 62, the fine particles 62 are immediately oxidized without emitting a bright flame, and the fine particles 62 disappear completely.
Therefore, the fine particles 62 are collected in the particulate filter 22.
Will not deposit on top.
【００３７】従来のようにパティキュレートフィルタ２
２上に積層状に堆積した微粒子が燃焼せしめられるとき
にはパティキュレートフィルタ２２が赤熱し、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
と持続せず、したがってこのような火炎を伴なう燃焼を
持続させるためにはパティキュレートフィルタ２２の温
度を高温に維持しなければならない。As in the conventional case, the particulate filter 2
When the particulates accumulated in a layered manner on 2 are burned, the particulate filter 22 becomes red hot and burns with a flame. The combustion with such a flame does not last unless it is at a high temperature, and therefore the temperature of the particulate filter 22 must be maintained at a high temperature in order to continue the combustion with such a flame.
【００３８】これに対して本発明では微粒子６２は上述
したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、この
ときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱するこ
ともない。すなわち言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, the fine particles 62 are oxidized without emitting a luminous flame as described above, and at this time, the surface of the particulate filter 22 does not become red hot. In other words, in other words, in the present invention, the fine particles 62 are oxidized and removed at a temperature considerably lower than the conventional temperature. Therefore, the particulate removing action by the oxidation of the particulate 62 which does not emit the bright flame according to the present invention is completely different from the particulate removing action by the conventional combustion accompanied by a flame.
【００３９】ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤６
１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１が
放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるほど増大する。したがってパティ
キュレートフィルタ２２上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほど
増大する。By the way, platinum Pt and active oxygen releasing agent 6
1 becomes more active as the temperature of the particulate filter 22 becomes higher, so the amount of active oxygen O that can be released by the active oxygen release agent 61 per unit time increases as the temperature of the particulate filter 22 becomes higher. Therefore, the amount of oxidatively removable fine particles that can be oxidatively removed on the particulate filter 22 without emitting a luminous flame per unit time increases as the temperature of the particulate filter 22 increases.
【００４０】図５の実線は単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ている。なお図５において横軸はパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを示している。単位時間当りに燃焼
室５から排出される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称す
るとこの排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子Ｇよりも
少ないとき、すなわち図５の領域Ｉにあるときには燃焼
室５から排出された全ての微粒子がパティキュレートフ
ィルタ２２に接触するや否や短時間のうちにパティキュ
レートフィルタ２２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. 5 shows the amount G of oxidatively removable fine particles that can be oxidatively removed without emitting a luminous flame per unit time. In FIG. 5, the horizontal axis represents the temperature TF of the particulate filter 22. When the amount of fine particles discharged from the combustion chamber 5 per unit time is referred to as the discharged fine particle amount M, when the discharged fine particle amount M is smaller than the oxidatively removable fine particles G, that is, in the region I of FIG. 5, the combustion chamber 5 As soon as all the particles discharged from the contact with the particulate filter 22 come into contact with the particulate filter 22, the particulate filter 22 is oxidized and removed on the particulate filter 22 without emitting a bright flame.
【００４１】これに対し、排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇよりも多いとき、すなわち図５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４（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
４（Ａ）に示したように微粒子６２が活性酸素放出剤６
１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４（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 discharged fine particles is larger than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, that is, in the region II of FIG. 5, the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles. FIGS. 4A to 4C show the state of oxidation of the fine particles in such a case. That is, when the amount of active oxygen is insufficient to oxidize all the fine particles, the fine particles 62 become the active oxygen releasing agent 6 as shown in FIG.
When it adheres on the surface 1, only a part of the fine particles 62 is oxidized, and the part of the fine particles not sufficiently oxidized remains on the carrier layer. Next, when the state in which the amount of active oxygen is insufficient continues, the fine particles that are not oxidized one after another remain on the carrier layer, and as a result, the surface of the carrier layer is changed as shown in FIG. 4 (B). The residual fine particle portion 63 is covered.
【００４２】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分６
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分６３はそのまま残留しやすくな
る。また担体層の表面が残留微粒子部分６３によって覆
われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用および
活性酸素放出剤６１による活性酸素の放出作用が抑制さ
れる。その結果、図４（Ｃ）に示されるように残留微粒
子部分６３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。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ｐｔや活性酸素放出剤６１から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Ｏによって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。すなわち微粒子が積層状に堆積することになる。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。すなわち排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子
量Ｇよりも多い状態が継続するとパティキュレートフィ
ルタ２２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、或いはパティキュレートフィル
タ２２の温度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。This residual fine particle portion 6 covering the surface of the carrier layer
3 gradually deteriorates into a carbon material that is difficult to be oxidized, and thus the residual fine particle portion 63 is likely to remain as it is. Further, when the surface of the carrier layer is covered with the residual fine particle portion 63, the oxidizing action of NO and SO 2 by platinum Pt and the releasing action of active oxygen by the active oxygen releasing agent 61 are suppressed. As a result, as shown in FIG. 4C, another fine particle 64 is deposited on the residual fine particle portion 63 one after another. That is, the fine particles are deposited in a laminated form. When the fine particles are stacked in this manner, since the fine particles are separated from the platinum Pt and the active oxygen release agent 61, even fine particles that are easily oxidized are no longer oxidized by the active oxygen O. Therefore, further fine particles are deposited on the fine particles 64 one after another. That is, the fine particles are deposited in a laminated form. When the particles are stacked in this manner, the particles 64 are no longer oxidized by the active oxygen O, so that further particles are successively deposited on the particles 64. That is, if the state in which the amount M of discharged particulates is larger than the amount G of particulates that can be removed by oxidation continues, the particulates are accumulated in a layered manner on the particulate filter 22, thus raising the exhaust gas temperature to a high temperature or the particulate filter. Unless the temperature of 22 is raised to a high temperature, the deposited particles cannot be ignited and burned.
【００４３】このように図５の領域Ｉでは微粒子はパテ
ィキュレートフィルタ２２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５の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆
積する。したがって微粒子がパティキュレートフィルタ
２２上に積層状に堆積しないようにするためには排出微
粒子量Ｍを常時、酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なく
しておく必要がある。As described above, in the region I of FIG. 5, the fine particles are oxidized on the particulate filter 22 in a short time without emitting a luminous flame, and in the region II of FIG. 5, the fine particles are laminated on the particulate filter 22. Deposits in the shape of. Therefore, in order to prevent the particulates from accumulating on the particulate filter 22 in a stacked state, the discharged particulate amount M must be always smaller than the oxidatively removable particulate amount G.
【００４４】図５から判るように本発明の実施例で用い
られているパティキュレートフィルタ２２ではパティキ
ュレートフィルタ２２の温度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、したがって図１に示
した圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよび
パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子
量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも常時、少なくなる
ように維持することが可能である。したがって本発明に
よる第１の実施例においては排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量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
に維持するようにしている。As can be seen from FIG. 5, in the particulate filter 22 used in the embodiment of the present invention, it is possible to oxidize the fine particles even if the temperature TF of the particulate filter 22 is considerably low. In the illustrated compression ignition type internal combustion engine, the amount M of discharged particulate and the temperature TF of the particulate filter 22 can be maintained so that the amount M of discharged particulate is always smaller than the amount G of particulate that can be removed by oxidation. Therefore, in the first embodiment according to the present invention, the amount M of discharged particulate and the temperature TF of the particulate filter 22 are set to the amount M of discharged particulate.
Is always kept smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation.
【００４５】排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇ
よりも常時、少ないとパティキュレートフィルタ２２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。したがって機関出力は低下しない。一方、
前述したように一旦、微粒子がパティキュレートフィル
タ２２上において積層状に堆積するとたとえ排出微粒子
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
し始めているときに、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排気微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも少なくなると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。
したがって第２の実施例では排出微粒子量Ｍが酸化除去
可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなり、かつ排出微粒子
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４（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、すなわち排出
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パ
ティキュレートフィルタ２２上に積層しないように排出
微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度
ＴＦを維持するようにしている。The amount M of discharged fine particles is the amount G of fine particles that can be removed by oxidation.
At all times, when the amount is smaller than the above, particles are hardly deposited on the particulate filter 22 and thus the back pressure hardly rises. Therefore, the engine output does not decrease. on the other hand,
As described above, once the particulates are deposited in a layered manner on the particulate filter 22, it is difficult to oxidize the particulates by the active oxygen O even if the discharged particulate quantity M becomes smaller than the oxidatively removable particulate quantity G. is there. However, when the fine particles that have not been oxidized start to remain, that is, when the fine particles are accumulated below a certain limit, if the exhaust fine particle amount M becomes less than the oxidatively removable fine particle amount G, the residual fine particle portions are treated with active oxygen. O is removed by oxidation without emitting a bright flame.
Therefore, in the second embodiment, the amount M of discharged fine particles is usually smaller than the amount G of fine particles that can be oxidized and removed, and even if the amount M of discharged fine particles temporarily becomes larger than the amount G of fine particles that can be oxidized and removed, FIG. In order to prevent the surface of the carrier layer from being covered with the residual fine particle portion 63, that is, when the amount M of discharged fine particles becomes smaller than the amount G of fine particles that can be removed by oxidation, the amount of fine particles is less than a certain limit that can be oxidized and removed. However, the amount M of discharged particulate and the temperature TF of the particulate filter 22 are maintained so that the particulate filter 22 is not stacked on the particulate filter 22.
【００４６】特に機関始動直後はパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦは低く、したがってこのときには排
出微粒子量Ｍのほうが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多
くなる。したがって実際の運転を考えると第２の実施例
のほうが現実に合っていると考えられる。一方、第１の
実施例または第２の実施例を実行しうるように排出微粒
子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ
を制御していたとしてもパティキュレートフィルタ２２
上に微粒子が積層状に堆積する場合がある。このような
場合には排気ガスの一部または全体の空燃比を一時的に
リッチにすることによりパティキュレートフィルタ２２
上に堆積した微粒子を輝炎を発することなく酸化させる
ことができる。In particular, immediately after the engine is started, the temperature TF of the particulate filter 22 is low, and therefore, the discharged particulate amount M becomes larger than the oxidatively removable particulate amount G at this time. Therefore, considering the actual driving, it is considered that the second embodiment is more practical. On the other hand, the amount of discharged particulate M and the temperature TF of the particulate filter 22 are set so that the first embodiment or the second embodiment can be executed.
The particulate filter 22 even if the
Fine particles may be deposited in a layered manner on the top. In such a case, the particulate filter 22 is provided by temporarily making the air-fuel ratio of a part or the whole of the exhaust gas rich.
It is possible to oxidize the fine particles deposited on the upper surface without emitting a bright flame.
【００４７】すなわち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活性酸素放出剤６
１から外部に活性酸素Ｏが一気に放出され、これら一気
に放出された活性酸素Ｏにより堆積している微粒子が輝
炎を発することなく酸化除去される。またリッチ化した
ことにより金属表面の被毒が回復するのでその後の酸化
活性が向上して微粒子の酸化を促進することになる。こ
の場合、パティキュレートフィルタ２２上において微粒
子が積層状に堆積したときに排気ガスの空燃比をリッチ
にしてもよいし、微粒子が積層状に堆積しているか否か
に係わらず周期的に排気ガスの空燃比をリッチにしても
よい。That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas, the active oxygen releasing agent 6
The active oxygen O is released all at once from 1 and the particulates deposited by the active oxygen O released all at once are oxidized and removed without emitting a bright flame. In addition, since the poisoning on the metal surface is recovered by the enrichment, the subsequent oxidation activity is improved and the oxidation of the fine particles is promoted. In this case, the air-fuel ratio of the exhaust gas may be made rich when the particulates are deposited in the laminated form on the particulate filter 22, or the exhaust gas is periodically discharged regardless of whether the particulates are deposited in the laminated form. The air-fuel ratio may be made rich.
【００４８】排気ガスの空燃比をリッチにする方法とし
ては例えば機関負荷が比較的低いときにＥＧＲ率（ＥＧ
Ｒガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））が６５パー
セント以上となるようにスロットル弁１７の開度および
ＥＧＲ制御弁２５の開度を制御し、このとき燃焼室５内
における平均空燃比がリッチになるように噴射量を制御
する方法を用いることができる。As a method for making the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, for example, when the engine load is relatively low, the EGR rate (EG
The opening degree of the throttle valve 17 and the opening degree of the EGR control valve 25 are controlled so that the R gas amount / (intake air amount + EGR gas amount)) is 65% or more. At this time, the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is A method of controlling the injection amount so that it becomes rich can be used.
【００４９】以上説明した内燃機関の運転制御ルーチン
の一例を図６に示した。図６を参照するとまず初めにス
テップ１００において燃焼室５内の平均空燃比をリッチ
にすべきか否かが判別される。燃焼室５内の平均空燃比
をリッチにする必要がないときには排出微粒子量Ｍが酸
化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるようにステップ
１０１においてスロットル弁１７の開度が制御され、ス
テップ１０２においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御さ
れ、ステップ１０３において燃料噴射量が制御される。An example of the operation control routine of the internal combustion engine described above is shown in FIG. Referring to FIG. 6, first, at step 100, it is judged if the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 should be made rich. When it is not necessary to make the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 rich, the opening degree of the throttle valve 17 is controlled in step 101 so that the amount M of discharged particulate becomes smaller than the amount G of particulate that can be removed by oxidation, and in step 102 EGR The opening degree of the control valve 25 is controlled, and the fuel injection amount is controlled in step 103.
【００５０】一方、ステップ１００において燃焼室５内
の平均空燃比をリッチにすべきであると判別されたとき
にはＥＧＲ率が６５パーセント以上になるようにステッ
プ１０４においてスロットル弁１７の開度が制御され、
ステップ１０５においてＥＧＲ制御弁２５の開度が制御
され、燃焼室５内の平均空燃比がリッチとなるようにス
テップ１０６において燃料噴射量が制御される。On the other hand, when it is determined in step 100 that the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 should be made rich, the opening degree of the throttle valve 17 is controlled in step 104 so that the EGR rate becomes 65% or more. ,
The opening degree of the EGR control valve 25 is controlled in step 105, and the fuel injection amount is controlled in step 106 so that the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes rich.
【００５１】ところで活性酸素放出剤６１は白金Ｐｔを
伴ってＮＯx 吸収剤として機能する。すなわち上述した
ように排気ガス中のＮＯが白金Ｐｔの表面上でＯ2 - ま
たはＯ2-と反応してＮＯ2 となり（２ＮＯ＋Ｏ2 →２Ｎ
Ｏ2 ）、このＮＯ2 の一部が白金Ｐｔ上で酸化されつつ
活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合し
ながら図３（Ａ）に示したように硝酸イオンＮＯ3 - の
形で活性酸素放出剤６１内に拡散する。斯くしてＮＯx
が活性酸素放出剤６１内に吸収されるので活性酸素放出
剤６１は白金Ｐｔを伴ってＮＯx 吸収剤として機能する
と言える。以下、活性酸素放出剤６１と白金Ｐｔとを合
わせてＮＯx 吸収剤と称して説明する。By the way, the active oxygen releasing agent 61 functions as an NO x absorbent together with platinum Pt. That is, as described above, 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 → 2N
O 2 ), part of this NO 2 is absorbed in the active oxygen release agent 61 while being oxidized on platinum Pt, and is combined with potassium K to form nitrate ions NO 3 − as shown in FIG. 3 (A). In the form, it diffuses into the active oxygen release agent 61. Thus NO x
Is absorbed in the active oxygen release agent 61, so that it can be said that the active oxygen release agent 61 functions as a NO x absorbent together with platinum Pt. Hereinafter, the active oxygen releasing agent 61 and platinum Pt will be collectively referred to as an NO x absorbent for description.
【００５２】ＮＯx 吸収剤はその周囲の酸素濃度が低下
すると吸収しているＮＯx を放出し、例えば排気ガス中
の燃料成分、すなわち未燃炭化水素（未燃ＨＣ）や一酸
化炭素（ＣＯ）を還元剤としてＮＯx を浄化することが
できる。すなわち例えば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と排気ガス中の酸素濃度が
低下し、そして白金Ｐｔの表面上におけるＮＯ2 の生成
量が低下する。このためＮＯx 吸収剤内の硝酸イオンＮ
Ｏ3 - がＮＯ2 の形でＮＯx 吸収剤から放出される。こ
のときＮＯx 吸収剤から放出されたＮＯ2 は排気ガス中
に含まれる多量の未燃ＨＣやＣＯと反応して還元せしめ
られる。斯くしてＮＯx 吸収剤はＮＯxを浄化すること
ができる。The NO x absorbent releases the absorbed NO x when the oxygen concentration around it decreases, and for example, the fuel components in the exhaust gas, that is, unburned hydrocarbons (unburned HC) and carbon monoxide (CO). ) Can be used as a reducing agent to purify NO x . That is, for example, if the air-fuel ratio of a part or the whole of exhaust gas is temporarily made rich, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, and the amount of NO 2 produced on the surface of platinum Pt decreases. Therefore, the nitrate ion N in the NO x absorbent is
O 3 − is released from the NO x absorbent in the form of NO 2 . At this time, NO 2 released from the NO x absorbent reacts with a large amount of unburned HC and CO contained in the exhaust gas to be reduced. Thus, the NO x absorbent can purify NO x .
【００５３】さて排気ガス中のＮＯx を完全に浄化する
ためにはＮＯx 吸収剤にＮＯx を吸収させた後に排気ガ
スの空燃比をリッチとすればよい。しかしながら排気ガ
スの空燃比をリッチとすると少なからず内燃機関の燃費
が悪化する。そこで内燃機関の燃費の悪化をできるだけ
抑えるためにはできるだけ多くのＮＯx をＮＯx 吸収剤
に吸収させた後に排気ガスの空燃比をリッチとするよう
にし、排気ガスをリッチとする回数を少なくすることが
望ましい。ところがＮＯx 吸収剤が吸収可能なＮＯx 量
には限界がある。[0053] Now the air-fuel ratio of the exhaust gas after being absorbed NO x in the NO x absorbent in order to completely purify the NO x in the exhaust gas may be made rich. However, if the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, the fuel efficiency of the internal combustion engine will deteriorate to some extent. Therefore, in order to suppress the deterioration of the fuel economy of the internal combustion engine as much as possible, the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich after absorbing as much NO x as possible in the NO x absorbent, and the number of times the exhaust gas is made rich is reduced. Is desirable. However, there is a limit to the amount of NO x that can be absorbed by the NO x absorbent.
【００５４】もちろんＮＯx 吸収剤内に吸収されている
ＮＯx は微粒子６２がＮＯx 吸収剤の表面、すなわち活
性酸素放出剤６１の表面上に付着するとＮＯの形でＮＯ
x 吸収剤から放出されるが、このＮＯは下流側の白金Ｐ
ｔ上において酸化され、再びＮＯx 吸収剤に吸収されて
しまう。このため微粒子６２の酸化除去作用が進行して
もＮＯx 吸収剤に吸収されているＮＯx 量はほとんど減
少しない。したがってＮＯx 吸収剤に吸収されているＮ
Ｏx 量がその限界値に達するとパティキュレートフィル
タ２２の下流へＮＯx が流出してしまう。[0054] Of course NO x NO x absorbed in the absorbent in the surface particles 62 of the NO x absorbent, i.e. in the form of when deposited on the surface of the active oxygen release agent 61 NO NO
x is released from the absorbent, but this NO is platinum P on the downstream side.
It is oxidized at t and is again absorbed by the NO x absorbent. For this reason, the amount of NO x absorbed by the NO x absorbent hardly decreases even if the oxidation removal action of the fine particles 62 progresses. Therefore, the N absorbed by the NO x absorbent
O x amount downstream to NO x of the particulate filter 22 reaches its limit flows out.
【００５５】また図７に示したようにＮＯx 吸収剤のＮ
Ｏx 浄化率Ｒはその温度Ｔに応じて変化する。すなわち
ＮＯx 浄化率ＲはＮＯx 吸収剤の温度Ｔが或る温度Ｔｐ
になるとピークとなり、その温度Ｔｐより低くなると小
さくなり、その温度Ｔｐより高くなると大きくなる。し
たがってＮＯx 吸収剤の温度ＴがＮＯx 浄化率Ｒが比較
的高く維持される温度範囲外の温度になったときにもＮ
Ｏx 吸収剤はＮＯx を浄化しきれずにＮＯx がパティキ
ュレートフィルタ２２の下流へ流出してしまう。Further, as shown in FIG. 7, N of the NO x absorbent is
The O x purification rate R changes according to the temperature T. That is, the NO x purification rate R is the temperature Tp at which the temperature T of the NO x absorbent is a certain temperature.
It becomes a peak when it becomes, becomes small when it becomes lower than the temperature Tp, and becomes large when it becomes higher than the temperature Tp. Therefore, when the temperature T of the NO x absorbent becomes a temperature outside the temperature range in which the NO x purification rate R is maintained relatively high, N
The O x absorbent cannot completely purify NO x , and NO x flows out to the downstream of the particulate filter 22.
【００５６】このようにＮＯx がパティキュレートフィ
ルタ２２の下流へ流出することを防止するために本発明
では燃焼室５から排出されるＮＯx 量（以下、排出ＮＯ
x 量）が減少するように内燃機関の運転を変化させると
排出微粒子量が増大することを利用する。すなわちＮＯ
x センサ３９ａにより検出されたＮＯx 濃度、すなわち
ＮＯx 量が予め定められた量を越えたときに排出微粒子
量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇ以下の範囲に維持しつ
つ、好ましくは酸化微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量
Ｇに達するまで排出ＮＯx 量を減少させる。すなわち排
出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより少ない範囲
で排出ＮＯx 量を減少させるように内燃機関の運転を変
更する。こうすればパティキュレートフィルタ２２にお
いて微粒子を除去しつつＮＯx がパティキュレートフィ
ルタ２２から下流へ流出することを防止することができ
る。[0056] Thus the amount of NO x discharged from the combustion chamber 5 in the present invention in order to prevent the flowing out to downstream of the NO x particulate filter 22 (hereinafter, the exhaust NO
The fact that the amount of fine particles emitted increases when the operation of the internal combustion engine is changed so that x amount) decreases is used. That is, NO
When the NO x concentration detected by the x sensor 39a, that is, the NO x amount exceeds a predetermined amount, the amount M of discharged fine particles is maintained within a range equal to or less than the amount G of fine particles capable of being oxidized, and preferably the amount of fine oxide particles The amount of exhausted NO x is reduced until M reaches the amount G of particles that can be removed by oxidation. That is, the operation of the internal combustion engine is changed so as to reduce the exhausted NO x amount in the range where the exhausted particulate amount M is smaller than the oxidatively removable particulate amount G. While removing particulates NO x can be prevented from flowing out to the downstream from the particulate filter 22 at the particulate filter 22 This way.
【００５７】このように排出ＮＯx 量を減少させる具体
的な方法としては以下の二つがある。すなわち図８に示
したようにスロットル弁１７の開度を小さくすると共に
ＥＧＲ率を大きくすることで空燃比Ａ／Ｆが小さくされ
ると排出微粒子量Ｍは増大するが排出ＮＯx 量は減少す
る。そこで本発明では一つ目の方法として現在の酸化除
去可能微粒子量Ｇを算出し、この酸化除去可能微粒子量
Ｇを越えない範囲で排出微粒子量Ｍが増大するようにス
ロットル弁１７の開度を小さくすると共にＥＧＲ率を大
きくし、排出ＮＯx 量を少なくする。こうすればパティ
キュレートフィルタ２２から下流へＮＯx が流出するこ
とを防止することができる。また排出微粒子量Ｍがパテ
ィキュレートフィルタ２２で酸化除去可能な量Ｇ以下で
あるので微粒子は完全に酸化除去される。There are the following two specific methods for reducing the amount of NO x thus discharged. That is, as shown in FIG. 8, when the air-fuel ratio A / F is reduced by decreasing the opening of the throttle valve 17 and increasing the EGR rate, the amount M of discharged particulates increases but the amount of exhausted NO x decreases. . Therefore, in the present invention, as the first method, the present amount G of fine particles that can be removed by oxidation is calculated, and the opening degree of the throttle valve 17 is set so that the amount M of discharged fine particles increases within a range that does not exceed the amount G of fine particles that can be removed by oxidation. by increasing the EGR rate as well as small, to reduce the discharge amount of NO x. This makes it possible to prevent NO x from flowing out from the particulate filter 22 to the downstream side. Further, since the amount M of discharged fine particles is less than or equal to the amount G that can be oxidized and removed by the particulate filter 22, the fine particles are completely oxidized and removed.
【００５８】また図９に示したように燃料噴射弁６から
燃焼室５に燃料を噴射するタイミングＴが遅くなると排
出微粒子量Ｍは増大するが排出ＮＯx 量は減少する。そ
こで本発明の二つ目の方法として現在の酸化除去可能微
粒子量Ｇを算出し、この酸化除去可能微粒子量Ｇを越え
ない範囲で排出微粒子量Ｍを増大するように燃料噴射タ
イミングＴを遅くし、排出ＮＯx 量を少なくする。こう
すればパティキュレート２２から下流へＮＯx が流出す
ることを防止することができる。また排出微粒子量Ｍが
パティキュレートフィルタ２２で酸化除去可能な量Ｇ以
下であるので微粒子は完全に酸化除去される。Further, as shown in FIG. 9, when the timing T at which the fuel is injected from the fuel injection valve 6 into the combustion chamber 5 is delayed, the amount M of discharged particulate increases but the amount of NO x discharged decreases. Therefore, as a second method of the present invention, the current amount G of fine particles that can be removed by oxidation is calculated, and the fuel injection timing T is delayed so that the amount M of discharged fine particles is increased within a range that does not exceed the amount G of fine particles that can be removed by oxidation. , Reduce the amount of NO x emitted. It is possible to prevent the NO x flows out from the particulate 22 to the downstream This way. Further, since the amount M of discharged fine particles is equal to or less than the amount G that can be oxidized and removed by the particulate filter 22, the fine particles are completely oxidized and removed.
【００５９】なお上述したように排出ＮＯx 量を低減す
るのに伴って排出微粒子量Ｍが増大することはパティキ
ュレートフィルタ２２の温度が所望のＮＯx 浄化率を確
保するために必要な温度より低くなった場合にはＮＯx
浄化率を高めるという観点から有利である。なぜならば
排出微粒子量Ｍが増大するとパティキュレートフィルタ
２２において酸化除去される微粒子量が増大し、パティ
キュレートフィルタ２２の温度が上昇し、パティキュレ
ートフィルタ２２の温度が所望のＮＯx 浄化率を確保す
るために必要な温度範囲内となるからである。It should be noted that, as described above, the amount M of discharged particulates increases as the amount of NO x discharged decreases, which means that the temperature of the particulate filter 22 is higher than the temperature required to secure a desired NO x purification rate. NO x if low
It is advantageous from the viewpoint of increasing the purification rate. This is because when the amount M of discharged particulates increases, the amount of particulates that are oxidized and removed in the particulate filter 22 increases, the temperature of the particulate filter 22 rises, and the temperature of the particulate filter 22 ensures a desired NO x purification rate. This is because the temperature falls within the necessary temperature range.
【００６０】このようにパティキュレートフィルタ２２
から下流へＮＯx が流出したときに排出微粒子量Ｍが酸
化除去可能微粒子量Ｇを越えない範囲で排出ＮＯx 量を
少なくするという本発明の技術は広くは排気ガス中の微
粒子以外の成分を浄化するための触媒をパティキュレー
トフィルタ上に担持した排気ガス浄化装置において、触
媒において浄化すべき成分が許容限度以上にパティキュ
レートフィルタ下流に流出したときに適用できる。この
場合には排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇを越
えない範囲で燃焼室からの上記成分の排出量を少なくす
ればよい。これによれば触媒において浄化すべき成分が
パティキュレートフィルタから下流へ流出することを防
止することができる。In this way, the particulate filter 22
The technique of the present invention, which reduces the exhausted NO x amount within a range in which the exhausted particulate amount M does not exceed the oxidatively removable particulate amount G when NO x flows downstream from the exhaust gas, is widely applicable to components other than particulates in exhaust gas. This can be applied to an exhaust gas purifying device in which a catalyst for purifying is carried on a particulate filter when a component to be purified in the catalyst flows out to the downstream of the particulate filter beyond an allowable limit. In this case, the discharge amount of the above components from the combustion chamber may be reduced within a range in which the amount M of discharged fine particles does not exceed the amount G of fine particles that can be removed by oxidation. According to this, it is possible to prevent the component to be purified in the catalyst from flowing out from the particulate filter to the downstream side.
【００６１】なおＮＯx の流出防止に合わせて酸化除去
可能微粒子量Ｇを増大するためにパティキュレートフィ
ルタ２２の温度を積極的に上昇させてもよい。パティキ
ュレートフィルタ２２の温度を上昇させるには機関駆動
用の燃料を燃料噴射弁から噴射した後に少量の燃料を噴
射するか或いはパティキュレートフィルタ２２上流に燃
料を噴射するための手段を設け、この手段から少量の燃
料を噴射すればよい。The temperature of the particulate filter 22 may be positively increased in order to increase the amount G of particles that can be oxidized and removed in accordance with the prevention of the outflow of NO x . In order to raise the temperature of the particulate filter 22, a means for injecting a fuel for driving the engine from the fuel injection valve and then injecting a small amount of fuel, or a means for injecting the fuel upstream of the particulate filter 22, is provided. It is only necessary to inject a small amount of fuel from.
【００６２】以上説明したＮＯx 流出防止制御ルーチン
の一例を図１０に示した。図１０を参照するとまず初め
にステップ２００においてＮＯx センサ３９ａにより検
出されるＮＯx 濃度、すなわちＮＯx 量が零より多い
（ＮＯx 量＞０）か否かが判別される。ステップ２００
においてＮＯx 量＞０であると判別されたときにはステ
ップ２０１に進んで現在の内燃機関の運転がパティキュ
レートフィルタ２２により微粒子を完全に酸化除去する
ことができる図５の領域（連続酸化領域）Ｉ内にあるか
否かが判別される。ステップ２０１において現在の内燃
機関の運転が連続酸化領域Ｉ内にあると判別されたとき
にはステップ２０２に進んで酸化除去可能微粒子量Ｇを
算出する。この酸化除去可能微粒子量Ｇは例えば図５に
示したようにパティキュレートフィルタ２２の温度から
算出される。次いでステップ２０３において排出ＮＯx
量低減制御が実行される。すなわち上述したように排出
微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇを越えない範囲で
スロットル弁１７の開度を小さくし且つＥＧＲ率を大き
くするか、或いは燃料噴射タイミングを遅くする。斯く
してパティキュレートフィルタ２２の下流へＮＯx が流
出することが防止される。An example of the NO x outflow prevention control routine described above is shown in FIG. Referring to FIG. 10, first, at step 200, it is judged if the NO x concentration detected by the NO x sensor 39a, that is, the NO x amount is greater than zero (NO x amount> 0). Step 200
When it is determined that the NO x amount is> 0, the routine proceeds to step 201, where the current operation of the internal combustion engine can completely oxidize and remove the particulates by the particulate filter 22 (continuous oxidation region) I. It is determined whether or not it is within. When it is determined in step 201 that the current operation of the internal combustion engine is in the continuous oxidation region I, the routine proceeds to step 202, where the amount G of particles that can be removed by oxidation G is calculated. The amount G of particles that can be removed by oxidation is calculated from the temperature of the particulate filter 22 as shown in FIG. 5, for example. Next, at step 203, exhausted NO x
The quantity reduction control is executed. That is, as described above, the opening degree of the throttle valve 17 is reduced and the EGR rate is increased or the fuel injection timing is delayed within a range in which the amount M of discharged particulates does not exceed the amount G of particulates that can be removed by oxidation. Thus, NO x is prevented from flowing out to the downstream of the particulate filter 22.
【００６３】ところで燃料や潤滑油はカルシウムＣａを
含んでおり、したがって排気ガス中にカルシウムＣａが
含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3 が存在する
と硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。この硫酸カル
シウムＣａＳＯ4 は固体であって高温になっても熱分解
しない。したがって硫酸カルシウムＣａＳＯ4 が生成さ
れるとこの硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパティキ
ュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されてしまい、その
結果、排気ガスがパティキュレートフィルタ２２内を流
れづらくなる。By the way, the fuel and the lubricating oil contain calcium Ca, and therefore the exhaust gas contains calcium Ca. This calcium Ca produces calcium sulfate CaSO 4 when SO 3 is present. This calcium sulfate CaSO 4 is a solid and does not thermally decompose even at high temperatures. Therefore, when calcium sulfate CaSO 4 is generated, the pores of the particulate filter 22 are blocked by this calcium sulfate CaSO 4 , and as a result, exhaust gas becomes difficult to flow in the particulate filter 22.
【００６４】この場合、活性酸素放出剤６１としてカル
シウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属また
はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用いると活性
酸素放出剤６１内に拡散するＳＯ3 はカリウムＫと結合
して硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4を形成し、カルシウムＣａ
はＳＯ3 と結合することなくパティキュレートフィルタ
２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路５１内に流
出する。したがってパティキュレートフィルタ２２の細
孔が目詰まりすることがなくなる。したがって前述した
ように活性酸素放出剤６１としてはカルシウムＣａより
もイオン化傾向の高いアルカリ金属またはアルカリ土類
金属、すなわちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣ
ｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳ
ｒを用いることが好ましいことになる。In this case, when an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, such as potassium K, is used as the active oxygen release agent 61, SO 3 which diffuses into the active oxygen release agent 61 is bound to potassium K. To form potassium sulfate K 2 SO 4 , calcium Ca
Passes through the partition wall 54 of the particulate filter 22 without being combined with SO 3 and flows into the exhaust gas outflow passage 51. Therefore, the pores of the particulate filter 22 will not be clogged. Therefore, as described above, the active oxygen releasing agent 61 is an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium Ca, that is, potassium K, lithium Li, and cesium C.
s, rubidium Rb, barium Ba, strontium S
It will be preferred to use r.
【００６５】また本発明はパティキュレートフィルタ２
２の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのよう
な貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただしこの場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示す
実線は図５に示す実線に比べて若干、右側に移動する。
この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2 また
はＳＯ3 から活性酸素が放出される。The present invention also relates to the particulate filter 2.
It can also be applied to the case where only a noble metal such as platinum Pt is supported on the carrier layers formed on both side surfaces of No. 2. However, in this case, the solid line showing the amount G of particles that can be removed by oxidation moves to the right side slightly as compared with the solid line shown in FIG.
In this case, active oxygen is released from NO 2 or SO 3 retained on the surface of platinum Pt.
【００６６】[0066]
【発明の効果】排気ガス中の微粒子をパティキュレート
フィルタ上においてただちに酸化除去することができる
と共に排気ガス中の微粒子以外の成分を浄化することが
できる。The fine particles in the exhaust gas can be immediately oxidized and removed on the particulate filter, and the components other than the fine particles in the exhaust gas can be purified.
【図１】内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
【図２】パティキュレートフィルタを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a particulate filter.
【図３】微粒子の酸化作用を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an oxidizing action of fine particles.
【図４】微粒子の堆積作用を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a deposition action of fine particles.
【図５】酸化除去可能微粒子量Ｇとパティキュレートフ
ィルタの温度ＴＦとの関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amount G of particles that can be removed by oxidation and the temperature TF of a particulate filter.
【図６】内燃機関の運転を制御するためのフローチャー
トである。FIG. 6 is a flowchart for controlling the operation of the internal combustion engine.
【図７】ＮＯx 吸収剤の温度ＴとＮＯx 浄化率Ｒとの関
係を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the temperature T of the NO x absorbent and the NO x purification rate R.
【図８】空燃比Ａ／Ｆとスロットル開度とＥＧＲ率と排
出微粒子量と排出ＮＯx 量との関係を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship among an air-fuel ratio A / F, a throttle opening degree, an EGR rate, an amount of discharged fine particles, and an amount of discharged NO x .
【図９】燃料噴射タイミングＴと排出微粒子量と排出Ｎ
Ｏx 量との関係を示した図である。FIG. 9: Fuel injection timing T, amount of discharged particulate and discharge N
It is a diagram illustrating a relationship between the O x amount.
【図１０】ＮＯx の流出を防止するためのフローチャー
トである。FIG. 10 is a flow chart for preventing the outflow of NO x .
５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ２２…パティキュレートフィルタ ２５…ＥＧＲ制御弁 5 ... Combustion chamber 6 ... Fuel injection valve 22 ... Particulate filter 25 ... EGR control valve
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 23/63 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ａ 35/04 ３０１ Ｂ Ｆ０１Ｎ 3/08 3/10 Ａ 3/24 Ｅ 3/10 Ｒ 3/24 Ｓ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ ３６０Ａ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３５５ ３８０Ａ ３６０ ３８５Ａ ３８０ 41/40 Ｄ ３８５ Ｆ 41/40 43/00 ３０１Ｅ ３０１Ｔ 43/00 ３０１ Ｂ０１Ｊ 20/06 Ｃ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｈ // Ｂ０１Ｊ 20/06 １０４Ｂ １０４Ａ Ｂ０１Ｊ 23/56 ３０１Ａ (72)発明者 田中 俊明 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 中谷 好一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−338229（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−94434（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−159037（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−81983（ＪＰ，Ａ) 国際公開98／048153（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/02 B01D 46/42 B01D 53/94 B01J 23/58 B01J 23/63 B01J 35/04 F01N 3/08 - 3/24 F02D 41/04 F02D 41/40 F02D 43/00 B01J 20/06 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI B01J 23/63 F01N 3/08 A 35/04 301 B F01N 3/08 3/10 A 3/24 E 3/10 R 3/24 S F02D 41/04 355 360A F02D 41/04 355 380A 360 360 385A 380 41/40 D 385 F 41/40 43/00 301E 301T 43/00 301 B01J 20/06 C B01D 53/36 102H // B01J 20/06 104B 104A B01J 23/56 301A (72) Inventor Toshiaki Tanaka 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Corporation (72) Inventor Koichi Kimura 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Corporation (72) ) Inventor Koichiro Nakatani 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (56) Reference JP-A-8-338229 (JP, A) JP-A-9-94434 (JP, A) JP-A 6-159037 (JP, A) JP 11-81983 (JP, A) International publication 98/048153 (WO, A1) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) F01N 3/02 B01D 46/42 B01D 53/94 B01J 23/58 B01J 23/63 B01J 35/04 F01N 3 / 08-3/24 F02D 41/04 F02D 41/40 F02D 43/00 B01J 20/06
Claims (12)
子を除去するためのパティキュレートフィルタとして、
単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパ
ティキュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュ
レートフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化
除去せしめられ、かつ上記排出微粒子量が一時的に上記
酸化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパティキ
ュレートフィルタ上において微粒子が一定限度以下しか
堆積しないときには上記排出微粒子量が上記酸化除去可
能微粒子量よりも少なくなったときにパティキュレート
フィルタ上の微粒子が輝炎を発することなく酸化除去せ
しめられるパティキュレートフィルタを用い、上記酸化
除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温度に
依存しており、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微
粒子量よりも通常少なくなり、かつ上記排出微粒子量が
一時的に上記酸化除去可能微粒子量より多くなったとし
てもその後、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能微粒
子量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パティキュレートフィルタ上に堆積
しないように上記排出微粒子量およびパティキュレート
フィルタの温度を維持し、それによって排気ガス中の微
粒子をパティキュレートフィルタ上において輝炎を発す
ることなく酸化除去せしめ、排気ガス中の微粒子以外の
成分を浄化することができる触媒をパティキュレート上
に担持させ、該触媒により微粒子以外の成分を浄化する
ようにした排気ガス浄化方法において、パティキュレー
トフィルタの下流に流出する上記微粒子以外の成分の量
が予め定められた量を越えたときに上記排出微粒子量が
上記酸化除去可能微粒子量より少ない範囲で燃焼室から
排出される上記微粒子以外の成分の量を少なくするよう
にする排気ガス浄化方法。1. A particulate filter for removing fine particles in exhaust gas discharged from a combustion chamber,
When the amount of particulates emitted from the combustion chamber per unit time is less than the amount of oxidatively removable particulates that can be oxidized and removed on the particulate filter per unit time without emitting a luminous flame, particulates in the exhaust gas are particulated. When flowing into the filter, it is oxidatively removed without emitting a luminous flame, and even if the amount of the discharged fine particles temporarily exceeds the amount of the oxidatively removable fine particles, when the fine particles are deposited below a certain limit on the particulate filter. When the amount of the discharged fine particles becomes smaller than the amount of the fine particles that can be oxidized and removed, the particulates on the particulate filter can be oxidized and removed without emitting a bright flame, and the amount of the fine particles that can be oxidized and removed is the particulate filter. Depends on the temperature of the filter and Even if the amount of discharged fine particles is usually smaller than the amount of the oxidatively removable fine particles, and the amount of the discharged fine particles temporarily becomes larger than the amount of the oxidatively removable fine particles, thereafter, the amount of the discharged fine particles is the oxidatively removable fine particle amount. The above-mentioned amount of particulates discharged and the temperature of the particulate filter are maintained so that only a certain amount of particulates that can be oxidized and removed when they become smaller are deposited on the particulate filter, thereby particulates in the exhaust gas are particulated. A catalyst capable of purifying components other than fine particles in exhaust gas by supporting the catalyst on the particulate filter to purify components other than fine particles in the exhaust gas without causing bright flame, and purifying components other than fine particles by the catalyst In the exhaust gas purification method, the above-mentioned minute amount of gas flowing out to the downstream of the particulate filter is When the amount of the components other than the child exceeds a predetermined amount, the amount of the components other than the fine particles discharged from the combustion chamber is reduced in the range where the amount of the discharged fine particles is less than the amount of the oxidatively removable fine particles. Exhaust gas purification method.
排気ガス中のＮＯxを取り込んでＮＯx を保持し且つ周
囲の酸素濃度が低下すると保持したＮＯx を放出するＮ
Ｏx 吸収剤を具備し、該ＮＯx 吸収剤に還元剤を供給
し、周囲の酸素濃度を低下することによりＮＯx 吸収剤
からＮＯx を放出させ、該ＮＯx を還元剤により浄化す
るようにした請求項１に記載の排気ガス浄化方法。2. A catalyst which absorbs NO x in the exhaust gas to retain the NO x when excess oxygen exists in the surroundings and releases the retained NO x when the ambient oxygen concentration decreases.
To include a O x absorbent, supplying the reducing agent to the the NO x absorbent to release the NO x from the NO x absorbent by reducing the oxygen concentration of the ambient, purifying by a reducing agent to the NO x The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein
ＮＯx 量は排出微粒子量が多いほど少なくなる請求項２
に記載の排気ガス浄化方法。3. The amount of NO x discharged from the combustion chamber per unit time decreases as the amount of discharged fine particles increases.
The exhaust gas purification method described in.
求項２に記載の排気ガス浄化方法。4. The exhaust gas purification method according to claim 2, wherein the NO x absorbent comprises a noble metal.
下すると酸素を活性酸素の形で放出し、パティキュレー
トフィルタ上のＮＯx 吸収剤上に微粒子が付着したとき
にＮＯx 吸収剤から活性酸素を放出させ、放出された活
性酸素によりＮＯx 吸収剤上に付着した微粒子を酸化さ
せるようにした請求項２に記載の排気ガス浄化方法。5. The NO x absorbent releases oxygen in the form of active oxygen when the ambient oxygen concentration decreases, and when the particulates adhere to the NO x absorbent on the particulate filter, the NO x absorbent releases from the NO x absorbent. The exhaust gas purification method according to claim 2, wherein active oxygen is released, and the released active oxygen oxidizes the fine particles adhering to the NO x absorbent.
アルカリ土類金属または希土類または遷移金属からなる
請求項５に記載の排気ガス浄化方法。6. The exhaust gas purification method according to claim 5, wherein the NO x absorbent is made of an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth or a transition metal.
属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からなる
請求項６に記載の排気ガス浄化方法。7. The exhaust gas purification method according to claim 6, wherein the alkali metal and the alkaline earth metal are metals having a higher ionization tendency than calcium.
時的にリッチにすることによりＮＯx 吸収剤上に付着し
た微粒子を酸化させるようにした請求項５に記載の排気
ガス浄化方法。8. The exhaust gas purification method according to claim 5, wherein the particulates adhering to the NO x absorbent are oxidized by temporarily making the air-fuel ratio of a part or the whole of the exhaust gas rich.
排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレート
フィルタを配置し、該パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられ、かつ上記排出微粒子量が一時的に
上記酸化除去可能微粒子量より多くなったとしてもパテ
ィキュレートフィルタ上において微粒子が一定限度以下
しか堆積しないときには上記排出微粒子量が上記酸化除
去可能微粒子量よりも少なくなったときにパティキュレ
ートフィルタ上の微粒子が輝炎を発することなく酸化除
去せしめられるパティキュレートフィルタを用い、上記
酸化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温
度に依存しており、上記排出微粒子量が上記酸化除去可
能微粒子量よりも通常少なくなり、かつ上記排出微粒子
量が一時的に上記酸化除去可能微粒子量より多くなった
としてもその後、上記排出微粒子量が上記酸化除去可能
微粒子量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パティキュレートフィルタ上に
堆積しないように上記排出微粒子量およびパティキュレ
ートフィルタの温度を維持するための制御手段を具備
し、それによって排気ガス中の微粒子をパティキュレー
トフィルタ上において輝炎を発することなく酸化除去せ
しめ、排気ガス中の微粒子以外の成分を浄化することが
できる触媒をパティキュレートフィルタ上に担持させ、
該触媒により微粒子以外の成分を浄化するようにした排
気ガス浄化装置において、パティキュレートフィルタの
下流に流出する上記微粒子以外の成分の量が予め定めら
れた量を越えたときに上記排出微粒子量が上記酸化除去
可能微粒子量より少ない範囲で燃焼室から排出される上
記微粒子以外の成分の量を少なくする排出ＮＯx 量低減
手段を具備する排気ガス浄化装置。9. A particulate filter for removing particulates in exhaust gas discharged from a combustion chamber is arranged in an engine exhaust passage, and the particulate filter discharges the gas discharged from the combustion chamber per unit time. Oxidation that can be oxidized and removed on the particulate filter without emitting a luminous flame per unit time When the amount of fine particles in the exhaust gas is less than the removable particulate amount, oxidation occurs without emitting a luminous flame when it enters the particulate filter. Even if the amount of the discharged fine particles is temporarily increased beyond the amount of the oxidatively removable fine particles, the amount of the discharged fine particles is the oxidizable / removable fine particle amount when the fine particles are deposited on the particulate filter below a certain limit. Fine particles on the particulate filter when less than Using a particulate filter that can be oxidatively removed without emitting a luminous flame, the amount of the oxidatively removable fine particles depends on the temperature of the particulate filter, and the amount of the discharged fine particles is usually higher than the amount of the oxidatively removable fine particles. Even if the amount of the discharged fine particles becomes less than the amount of the fine particles that can be oxidized and removed temporarily, and thereafter, when the amount of the discharged fine particles becomes smaller than the amount of the fine particles that can be oxidized and removed, the amount is less than a certain limit that can be oxidized and removed. Control means for maintaining the above-mentioned amount of discharged particulates and the temperature of the particulate filter so that only the amount of particulates deposited on the particulate filter is provided so that the particulates in the exhaust gas are lit on the particulate filter. It is possible to remove the components other than fine particles in the exhaust gas by oxidizing and removing it without emitting The catalysts which can be supported on the particulate filter,
In an exhaust gas purifying apparatus configured to purify components other than fine particles by the catalyst, the amount of discharged fine particles when the amount of the components other than the fine particles flowing downstream of the particulate filter exceeds a predetermined amount. An exhaust gas purifying apparatus comprising exhaust NO x amount reduction means for reducing the amount of components other than the above-mentioned fine particles discharged from a combustion chamber in a range smaller than the above-mentioned amount of fine particles capable of being oxidized and removed.
と排気ガス中のＮＯ x を取り込んでＮＯx を保持し且つ
周囲の酸素濃度が低下すると保持したＮＯxを放出する
ＮＯx 吸収剤を具備し、該ＮＯx 吸収材に還元剤を供給
し、周囲の酸素濃度を低下することによりＮＯx 吸収剤
からＮＯx を放出させ、該ＮＯx を還元剤により浄化す
る請求項９に記載の排気ガス浄化装置。10. Excess oxygen is present around the catalyst.
And NO in exhaust gas xTake in and NOxHolds and
NO retained when the ambient oxygen concentration decreasedxEmit
NOxAn absorbent is provided, and the NOxSupply reducing agent to absorber
NO by reducing the ambient oxygen concentrationxAbsorbent
To NOxTo release the NOxIs purified by a reducing agent
The exhaust gas purification device according to claim 9.
るＮＯx 量は排出微粒子量が多いほど少なくなる請求項
１０に記載の排気ガス浄化装置。11. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 10, wherein the amount of NO x discharged from the combustion chamber per unit time decreases as the amount of discharged fine particles increases.
に平行をなして延びる複数個の排気流通路を具備し、隣
接する排気流通路の一方は上流端が栓により閉塞される
と共に隣接する排気流通路の他方は下流端が栓により閉
塞され、該排気流通路の壁面および栓の壁面上に触媒を
担持させた請求項９に記載の排気ガス浄化装置。12. The particulate filter comprises a plurality of exhaust flow passages extending parallel to each other, one of the adjacent exhaust flow passages having an upstream end closed by a plug and the other of the adjacent exhaust flow passages. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 9, wherein the downstream end is closed by a plug, and a catalyst is supported on the wall surface of the exhaust flow passage and the wall surface of the plug.
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